JP5483317B2 - 精錬装置の排気方法および排気装置 - Google Patents

Description

本発明は精錬装置の排気方法および排気装置に関し、特に排気路に乾式集塵機を備えた精錬装置の排気方法および排気装置に関する。

真空転炉や、ＶＯＤ，ＲＨ−ＯＢ等の真空脱ガス装置、あるいは真空脱ガス装置を付設したＡＯＤ等における精錬容器から発生する排ガス中には多量のダストが含まれているため、真空ないし減圧用の排気路には上記ダストを捕集するために乾式集塵機を設置することが多い。ところで、上記ダストはマグネシウム等の金属微粉末を主とするものであり、金属微粉末は通常、非酸化状態のままで上記集塵装置に捕集される。そして、この捕集されたダストに、精錬開始に伴って吸引された空気中の酸素が触れるとダストが爆発的に燃焼して、上記集塵機を損傷し、ないしその機能低下を生じるおそれがある。

そこで、例えば特許文献１では、精錬開始時の集塵機内への大量の空気流入を防止するために、精錬開始に先立って集塵機から精錬容器までの上流側排気路を気密状態にし、さらに精錬開始時には上流側排気路に非酸化性ガスを注入することが提案されている。

特開平１０−１８３２３１

しかし、上流側排気路を気密状態にしても当該排気路の容積が大きい場合には排気路中に残留する大量の空気が乾式集塵機内に侵入して捕集ダストの爆発的燃焼を誘起するおそれがあった。特に、上流側排気路にはサイクロンセパレータやガスクーラを設けることが多く、この場合には上記排気路の容積は実質的にかなり大きくなる。上流側排気路に非酸化性ガスを注入すれば捕集ダストの燃焼の危険は無くなるが、この場合には非酸化性ガスが大量に必要となるためガス貯留用タンクの設置による設備の大型化や運転コストの増大を招くという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、設備の大型化や運転コストの増大を招くことなく乾式集塵機の損傷を効果的に防止できる精錬装置の排気方法および排気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明の精錬装置の排気方法は、精錬容器（１）の開口に覆着された真空蓋（２）と、当該真空蓋（２）に連結され、その途中にダスト捕集用フィルタ（５１）を内設した乾式集塵機（５）が少なくとも設けられた排気路（３）と、乾式集塵機（５）の上流側と下流側を連通させるバイパス路（３６）とを備え、乾式集塵機（５）の上流側の排気路（３１）にサイクロンセパレータ（７１）およびガスクーラ（７２）の少なくとも一方が設けられて、精錬開始初期にバイパス路（３６）を開き当該バイパス路により排気を行って乾式集塵機（５）の上流側の排気路（３１）内の空気を精錬容器（１）からの非酸化性ガスで置換し、その後、バイパス路（３６）を閉じて乾式集塵機（５）を介して排気を行うことを特徴とする。

本第１発明においては、精錬開始初期に乾式集塵機の上流側と下流側を連通させるバイパス路で排気を行って乾式集塵機の上流側の排気路内の空気を精錬容器からの非酸化性ガスで置換し、その後にバイパス路を閉じて乾式集塵機を介して排気を行うようにしている。これにより、乾式集塵機のフィルタに非酸化状態のマグネシウム等の金属微粉末を主とするダストが捕集されていても、非酸化性ガスの排ガスで置換された上流側の排気路内には酸素が殆ど存在しないから、これが乾式集塵機内に吸引されてもダストの爆発的燃焼が生じることは無く、集塵機の損傷や機能低下が回避される。本第１発明によれば、精錬容器で発生する非酸化性ガスで上流側の排気路内の空気を置換するようにしているから、非酸化性ガスの貯留用タンクを設ける必要はなく、設備の大型化や運転コストの増大を避けることができる。特に、サイクロンセパレータおよびガスクーラの少なくとも一方を設けたことによって上流側排気路の実質的な容量が大きくなっており、ここに大量の空気が滞留している。したがって精錬開始初期にバイパス路により排気を行って上流側排気路内の空気を精錬容器からの非酸化性ガスで置換しておくことによって、乾式集塵機内でのダストの爆発的燃焼を確実に防止することができる。

本第２発明では、本第１発明において、前記上流側の排気路（３１）の開口にはこれを真空蓋（２）の排気口（２１）に連結する伸縮継手（３３）が設けられており、精錬開始前の伸縮継手（３３）の連結時に前記バイパス路（３６）を開いて当該バイパス路により排気を行う。

本第２発明においては、バイパス路による排気がなされて、伸縮継手の開口から空気が吸引されているから、精錬容器内の溶融金属からの火炎は、漏れることなく全て伸縮継手の内部に吸引される。これにより、真空蓋の排気口への連結面に設けたＯリングの焼損が防止される。

本第３発明では、本第１発明又は本第２発明において、前記上流側の排気路（３１）に、サイクロンセパレータ（７１）とこれに直列に連結されたガスクーラ（７２）が設けられている。

本第３発明においては、サイクロンセパレータとガスクーラを設けたことによって上流側排気路の実質的な容量が大きくなっており、ここに大量の空気が滞留している。したがって精錬開始初期にバイパス路により排気を行って上流側排気路内の空気を精錬容器からの非酸化性ガスで置換しておくことによって、乾式集塵機内でのダストの爆発的燃焼を確実に防止することができる。

本第４発明の精錬装置の排気装置では、精錬容器（１）の開口に覆着された真空蓋（２）と、当該真空蓋（２）に連結され、その途中にダスト捕集用フィルタ（５１）を内設した乾式集塵機（５）が少なくとも設けられた排気路（３）と、乾式集塵機（５）の上流側に設けられたサイクロンセパレータ（７１）およびガスクーラ（７２）の少なくとも一方と、乾式集塵機（５）の上流側と下流側を連通させるバイパス路（３６）と、乾式集塵機（５）の上流側でバイパス路（３６）の連結部よりも下流側の排気路（３１）に設けられた第１仕切弁（４１）と、乾式集塵機（５）の下流側でバイパス路（３６）の連結部よりも下流側の排気路（３２）に設けられた第２仕切弁（４２）と、前記バイパス路（４５）に設けられた第３仕切弁（４５）とを備え、精錬開始初期に第１仕切弁（４１）を閉鎖し第２仕切弁（４２）と第３仕切弁（４５）を開放してバイパス路（３６）を開き当該バイパス路（３６）により排気を行って乾式集塵機（５）の上流側の排気路（３１）内の空気を精錬容器（１）からの非酸化性ガスで置換し、その後、第３仕切弁（４５）を閉鎖し第１仕切弁（４１）を開放してバイパス路（３６）を閉じて乾式集塵機（５）を介して排気を行う。

本第５発明では、本第４発明において、前記乾式集塵機（５）の上流側でバイパス路（３６）の連結部よりも上流側の排気路（３１）に、サイクロンセパレータ（７１）とこれに直列に連結されたガスクーラ（７２）が設けられている。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明によれば、設備の大型化や運転コストの増大を招くことなく乾式集塵機の損傷を効果的に防止することができる。

参考例における、待機状態での精錬装置の排気装置の系統図である。 参考例における、精錬初期の精錬装置の排気装置の系統図である。 参考例における、精錬主期の精錬装置の排気装置の系統図である。 本発明の一実施形態における、待機状態での精錬装置の排気装置の系統図である。 本発明の一実施形態における、精錬初期の精錬装置の排気装置の系統図である。 本発明の一実施形態における、精錬主期の精錬装置の排気装置の系統図である。

（参考例）
図１には精錬装置の排気装置の一例を示す。図１において、精錬装置を構成する精錬容器１には着脱可能に真空蓋２が覆着されている。真空蓋２はその排気口２１が、排気路たる排気ダクト３に伸縮継手３３によって連結可能であり、待機状態では伸縮継手３３は図示するように短縮され切り離されていてその開口が大気に開放している。

排気ダクト３は上流側ダクト３１と下流側ダクト３２で構成されており、伸縮継手３３を設けた上流側ダクト３１は仕切弁４１を介して、フィルタ５１を内設した乾式集塵機５の入口に連結されている。下流側ダクト３２は乾式集塵機５の出口に連結され、仕切弁４２を介して排気ポンプ装置６に至っている。排気ポンプ装置６は例えば３台の真空ポンプを並列に接続して構成されている。

上流側ダクト３１には仕切弁４１よりも上流位置に、開閉弁４３を設けた大気復圧管３４が連結されている。また、下流側ダクト３２には仕切弁４２よりも上流位置に、開閉弁４４を設けた非酸化性ガス復圧管３５が連結されている。そして、上流側ダクト３１の、仕切弁４１よりも上流位置と、下流側ダクト３２の、仕切弁４２よりも上流位置の間がバイパスダクト３６で連結してあり、このバイパスダクト３６には途中に仕切弁４５が設けてある。待機状態では、仕切弁４１，４２，４５および開閉弁４３，４４は全て閉じている。

精錬を開始する場合には、伸縮継手３３を伸張連結するのに先立って、仕切弁４２，４５が開放され、排気ポンプ装置６の真空ポンプのうちの一台が起動させられる。この状態で伸縮継手３３を伸張させて、これを真空蓋２の排気口２１に連結する。この際、伸縮継手３３の開口から空気が吸引されていることにより、精錬容器１内の溶融金属からの火炎は、漏れることなく全て伸縮継手３３の内部に吸引され、真空蓋２の排気口２１への連結面に設けたＯリングが焼損することが防止される。なお、この場合の真空ポンプによる排気は、火炎が漏れることなく全て伸縮継手３３の内部に吸引されるために必要最小限のものであれば良い。

伸縮継手３３を排気口２１に連結した後は、排気ポンプ装置６の真空ポンプを全て起動する。これにより、図２の矢印で示すように、精錬容器１から伸縮継手３３、上流側ダクト３１、バイパスダクト３６、下流側ダクト３２を経て排気ポンプ装置６に至る排気経路が形成され、上流側ダクト３１内の空気が排気されて精錬容器１で発生したＡｒ，ＣＯ，ＣＯ2等の非酸化性ガスを多量に含む排ガスで置換される。置換の終了は、伸縮継手３３を連結してからの経過時間によって判断しても良いし、精錬容器１内の圧力によって判断しても良い。精錬容器１内の圧力によって判断する場合は、容器１内の圧力が４０〜８５ＫＰａ以下、好ましくは７５ＫＰａ、さらに好ましくは６８ＫＰａになったことを検出して判断するのが好ましい。

この後、仕切弁４１を開放するとともに仕切弁４５を閉じて、図３の矢印で示すように、精錬容器１からの排ガスを乾式集塵機５に通して精錬容器１内の排気を行い、真空ないし減圧下での精錬を行う。この際、乾式集塵機５のフィルタ５１には非酸化状態のマグネシウム等の金属微粉末を主とするダストが捕集されるが、非酸化性ガスの排ガスで置換された上流側ダクト３１内には酸素が殆ど存在しないから、当該ダクト内の気体が乾式集塵機内に吸引されてもダストの爆発的燃焼を生じることはなく、フィルタ５１の焼損が回避される。

精錬が終了した場合には、仕切弁４１，４２を閉じ、開閉弁４３，４４を開いて上流側ダクト３１を大気で復圧するとともに、乾式集塵機５内および下流側ダクト３２内を非酸化性ガスで復圧する。その後、伸縮継手３３を短縮させて切り離すとともに開閉弁４３，４４を閉じ、排気ポンプ装置６の真空ポンプを停止して、図１に示す待機状態に戻す。

（実施形態）
図４には排気装置の他の例を示す。本実施形態における排気装置では排気ダクト３の上流側ダクト３１に、比較的粒径の大きいダストを捕集するサイクロンセパレータ７１と、これに直列に連結されて排ガスの温度を低下させるガスクーラ７２が設けられている。サイクロンセパレータ７１とガスクーラ７２が設けられたことによって上流側ダクト３１の実質的容量が非常に大きくなっており、図４に示す待機状態ではサイクロンセパレータ７１等を含む上流側ダクト３１に大量の空気が滞留している。なお、サイクロンセパレータ７１とガスクーラ７２を設けた以外の排気装置の構成は参考例と同一である。

仕切弁４１，４２，４５および開閉弁４３，４４が全て閉じている待機状態から、操業を開始する場合には、伸縮継手３３を伸張連結するのに先立って、仕切弁４２，４５が開放され、排気ポンプ装置６の真空ポンプのうちの一台が起動させられる。この状態で伸縮継手３３を伸張させて真空蓋２の排気口２１に連結する。この際、伸縮継手３３の開口から空気が吸引されていることにより、精錬容器１内の溶融金属からの火炎は、漏れることなく全て伸縮継手３３の内部に吸引され、真空蓋２の排気口２１への連結面に設けたＯリングが焼損することが防止される。なお、この場合の真空ポンプによる排気は、火炎が漏れることなく全て伸縮継手３３の内部に吸引されるために必要最小限のものであれば良い。

伸縮継手３３を排気口２１に連結した後は、排気ポンプ装置６の真空ポンプを全て起動する。これにより、図５の矢印で示すように、精錬容器１から伸縮継手３３、上流側ダクト３１、サイクロンセパレータ７１、ガスクーラ７２、バイパスダクト３６、下流側ダクト３２を経て排気ポンプ装置６に至る排気経路が形成され、上記各ダクト３１や、サイクロンセパレータ７１およびガスクーラ７２内の空気が排気されて、精錬容器１で発生したＡｒ，ＣＯ，ＣＯ2等の非酸化性ガスを多量に含む排ガスで置換される。置換の終了は、伸縮継手３３を連結してからの経過時間によって判断しても良いし、精錬容器１内の圧力によって判断しても良い。精錬容器１内の圧力によって判断する場合は、容器１内の圧力が４０〜８５ＫＰａ以下、好ましくは７５ＫＰａ、さらに好ましくは６８ＫＰａになったことを検出して判断するのが好ましい。

この後、仕切弁４１を開放するとともに仕切弁４５を閉じて、図６に示すように、精錬容器１からの排ガスを乾式集塵機５に通して精錬容器１内の排気を行い、真空ないし減圧下での精錬を行う。この際、乾式集塵機５のフィルタ５１には非酸化状態のマグネシウム等の金属微粉末を主とするダストが捕集されるが、非酸化性ガスの排ガスで置換された上流側ダクト３１内や、サイクロンセパレータ７１およびガスクーラ７２内には酸素が殆ど存在しないから、ダストの爆発的燃焼が生じることは無く、フィルタ５１の焼損が回避される。

精錬操業が終了した場合には、仕切弁４１，４２を閉じ、開閉弁４３，４４を開いて上流側ダクト３１、サイクロンセパレータ７１およびガスクーラ７２を大気で復圧するとともに、乾式集塵機５内および下流側ダクト３２内を非酸化性ガスで復圧する。その後、伸縮継手３３を短縮させて切り離すとともに開閉弁４３，４４を閉じて、図４に示す待機状態に戻す。

排気ポンプ装置の真空ポンプを一台とし、これに流量調節弁を付設して、伸縮継手連結時の排気量を調節するようにしても良い。なお、上記実施形態において、サイクロンセパレータおよびガスクーラはいずれか一方のみを設けるものであっても良い。

１…精錬容器、２…真空蓋、２１…排気口、３…排気ダクト（排気路）、３１…上流側ダクト（上流側排気路）、３３…伸縮継手、３６…バイパスダクト（バイパス路）、４１…仕切弁（第１仕切弁）、４２…仕切弁（第２仕切弁）、４５…仕切弁（第３仕切弁）、５…乾式集塵機、７１…サイクロンセパレータ、７２…ガスクーラ。

Claims (5)

1. 精錬容器の開口に覆着された真空蓋と、当該真空蓋に連結され、その途中にダスト捕集用フィルタを内設した乾式集塵機が少なくとも設けられた排気路と、乾式集塵機の上流側と下流側を連通させるバイパス路とを備え、前記乾式集塵機の上流側の前記排気路にサイクロンセパレータおよびガスクーラの少なくとも一方が設けられて、精錬開始初期に前記バイパス路を開き当該バイパス路により排気を行って前記乾式集塵機の上流側の前記排気路内の空気を前記精錬容器からの非酸化性ガスで置換し、その後、前記バイパス路を閉じて前記乾式集塵機を介して排気を行うことを特徴とする精錬装置の排気方法。
2. 前記上流側の排気路の開口にはこれを前記真空蓋の排気口に連結する伸縮継手が設けられており、精錬開始前の前記伸縮継手の連結時に前記バイパス路を開いて当該バイパス路により排気を行う請求項１に記載の精錬装置の排気方法。
3. 前記上流側の排気路に、前記サイクロンセパレータとこれに直列に連結された前記ガスクーラが設けられている請求項１又は２に記載の精錬装置の排気方法。
4. 精錬容器の開口に覆着された真空蓋と、当該真空蓋に連結され、その途中にダスト捕集用フィルタを内設した乾式集塵機が少なくとも設けられた排気路と、前記乾式集塵機の上流側に設けられたサイクロンセパレータおよびガスクーラの少なくとも一方と、前記乾式集塵機の上流側と下流側を連通させるバイパス路と、前記乾式集塵機の上流側で前記バイパス路の連結部よりも下流側の前記排気路に設けられた第１仕切弁と、前記乾式集塵機の下流側でバイパス路の連結部よりも下流側の前記排気路に設けられた第２仕切弁と、前記バイパス路に設けられた第３仕切弁とを備え、精錬開始初期に前記第１仕切弁を閉鎖し前記第２仕切弁と前記第３仕切弁を開放して前記バイパス路を開き当該バイパス路により排気を行って前記乾式集塵機の上流側の前記排気路内の空気を前記精錬容器からの非酸化性ガスで置換し、その後、前記第３仕切弁を閉鎖し前記第１仕切弁を開放して前記バイパス路を閉じて前記乾式集塵機を介して排気を行うことを特徴とする精錬装置の排気装置。１
5. 前記乾式集塵機の上流側で前記バイパス路の連結部よりも上流側の前記排気路に、前記サイクロンセパレータとこれに直列に連結された前記ガスクーラが設けられている請求項４に記載の精錬装置の排気装置。

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