JP5803493B2 - 旋回流式固液分離装置の運転制御装置および運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造設備等で用いられる冷却水等のスラリー状の液体から固形物を除去する旋回流式固液分離装置に関し、特にはその旋回流式固液分離装置の運転を最適に制御する装置および方法に関するものである。

連続鋳造設備等で噴霧されて鋳片を冷却した冷却水は、鋳片から剥離したスケール等の固形物（粗粒）が混入してスラリー液になっており、かかる冷却水をそのまま噴霧すると、鋳造ローラへの固形物の噛み込み等により鋳片の品質を損なう可能性があるため、冷却水を再利用する際にはそのスラリー液から固形物を分離させて除去している。

このようなスラリー液から固形物を連続的に分離させて除去する装置としては、例えばサイクロン式やラコス（登録商標）式等の旋回流式固液分離装置が従来から知られている（特許文献１参照）。図２は、従来のラコス式の旋回流式固液分離装置の運転制御装置の構成を模式化して例示しており、ここでは例えば連続鋳造設備における冷却設備を出た、粗粒を含むスラリー液ＳＬが、入口弁１を持つスラリー液入口管２を通って、傾斜配置された密閉型円筒状タンク３の上端部からタンク３内の上端内周通路に流入し、そこに多数配置されたスリット４を通ってタンク１内の分離筒５に入ることで接線方向へ加速され、旋回流となって分離筒５内を下降する。

その際、スラリー液ＳＬの粗粒と液体とがそれらの間の遠心力の差および比重の差によって分離する。そして粗粒Ｇは、沈降して濃縮スラリー液ＣＳＬとなって、タンク３の下端部から、タイマー６により作動する濃縮スラリー液排出弁７を持つ濃縮スラリー液排出管８を通って断続的または連続的に外部に排出され、その一方、粗粒Ｇが分離された処理済み液Ｌは、分離筒５の内側中央部の排出筒９を通ってタンク３の上端部から外部へ流出し、出口手動弁１０を持つ処理済み液出口管１１を通って上記冷却設備に戻る。

特開２００５−２１１７８５号公報

ところで本願発明者が上記旋回流式固液分離装置についてその運転状態を解析したところ、連続鋳造設備等から出るスラリー液は比較的流量変動や濃度変動が大きい傾向があるのに対し、スラリー液ＳＬの流量が多い場合には、出口手動弁１０の開度が小さいと処理済み液Ｌの流出が妨げられてスラリー液ＳＬの流入圧と処理済み液Ｌの流出圧との差圧が小さくなり、このため旋回流が弱まってスラリー液ＳＬからの粗粒Ｇの分離が十分にできなくなるという問題があった。一方、出口手動弁１０の開度が大きすぎると、スラリー液ＳＬの流入圧と処理済み液Ｌの流出圧との差圧が大きくなり、このため旋回流が強すぎてタンク３の下端部に溜まった濃縮スラリー液ＣＳＬが巻き上げられ、粗粒Ｇによるタンク３の内壁の磨耗がひどくなるという問題があった。そしてスラリー液の濃度が高い場合には、上述した粗粒Ｇの分離やタンク内壁の磨耗の問題が顕著となった。

また、スラリー液ＳＬの流量が少ない場合には、出口手動弁１０の開度が大きいと処理済み液Ｌの落下流出によりタンク３の下端部内の圧力ひいては、濃縮スラリー液排出管８内の濃縮スラリー液ＣＳＬの排出圧力が負圧になって、濃縮スラリー液ＣＳＬの濃度が高い場合に濃縮スラリー液排出管８からの濃縮スラリー液ＣＳＬの排出が困難になるという問題もあった。

それゆえ本発明は、前記課題を解決するため、スラリー液ＳＬの流入圧と処理済み液Ｌの流出圧との差圧および濃縮スラリー液の排出圧力に鑑みて、スラリー液の流量変動や濃度変動にかかわらず旋回流式固液分離装置の運転を最適に制御する運転制御装置および運転制御方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置は、
旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記旋回流式固液分離装置の出口管に設けられた出口自動弁と、
前記差圧が所定範囲内に収まるように前記出口自動弁の開度を制御する出口自動弁制御手段と、
を具えるとともに、
前記旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度を検出する濃縮スラリー液濃度検出手段と、
その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力を検出する濃縮スラリー液排出圧力検出手段と、
前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる排出管自動弁制御手段と、
を具え、
前記出口自動弁制御手段は、前記排出管自動弁制御手段が前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる場合に、前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には前記出口自動弁の開度を小さくすることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成する本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御方法は、
旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧を検出し、
前記差圧が所定範囲内に収まるように前記旋回流式固液分離装置の出口管の出口自動弁の開度を制御するとともに、
前記旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度と、その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力とを検出し、
前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら、前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせ、
その濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる場合に、前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には、前記出口自動弁の開度を小さくすることを特徴とするものである。

かかる本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置および運転制御方法にあっては、旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧を検出し、前記差圧が所定範囲内に収まるように旋回流式固液分離装置の出口管の出口自動弁の開度を制御する。

従って、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置および運転制御方法によれば、スラリー液の流量変動にかかわらず、旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧が一定範囲内に維持されるので、スラリー液の濃度が高い場合でも、差圧の不足に起因する旋回流の弱まりを防止してスラリー液からの粗粒の分離を十分に行うことができ、また差圧の過大に起因する旋回流の強まりを防止してタンクの下端部に溜まった濃縮スラリー液の巻き上げに起因する粗粒によるタンクの内壁の磨耗も防止することができる。

さらに、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置は、旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度を検出する濃縮スラリー液濃度検出手段と、
その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力を検出する濃縮スラリー液排出圧力検出手段と、
前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる排出管自動弁制御手段と、を具え、
前記出口自動弁制御手段は、前記排出管自動弁制御手段が前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる場合に、前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には前記出口自動弁の開度を小さくする。

また、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御方法は、旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度と、その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力とを検出し、前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら、前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせ、その場合に前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には、前記出口自動弁の開度を小さくする。

このようにすることで、旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら、濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせ、その場合に前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には出口自動弁の開度を小さくして、スラリー液の流量が少ない場合でも濃縮スラリー液排出圧力を正圧にするので、濃縮スラリー液濃度が過度に上昇する前に濃縮スラリー液を支障なく旋回流式固液分離装置の下端部から濃縮スラリー液排出管を通して排出させることができる。

本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御方法の一実施例を実施するための、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置の一実施例の構成を模式化して示す説明図である。 従来の本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御方法を実施するための、従来の旋回流式固液分離装置の運転制御装置の構成を模式化して例示する説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御方法の一実施例を実施するための、本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置の一実施例の構成を模式化して示す説明図であり、図中、図２に示す従来例におけると同様の部分はそれと同一の符号にて示す。

すなわち、この実施例の旋回流式固液分離装置の運転制御装置は、通常のラコス式の旋回流式固液分離装置の運転制御を行うもので、この旋回流式固液分離装置でも、例えば連続鋳造設備の冷却設備において鋳片に噴霧されて鋳片を冷却し、鋳片から剥離したスケール等の固形物（粗粒）が混入した冷却水であるスラリー液ＳＬが、入口弁１を持つスラリー液入口管２を通って、傾斜配置された密閉型円筒状タンク３の上端部からタンク３内の上端内周通路に流入し、そこに多数配置されたスリット４を通ってタンク１内の分離筒５に入ることで接線方向へ加速され、旋回流となって分離筒５内を下降する。

その際、スラリー液ＳＬの粗粒と液体とがそれらの間の遠心力の差および比重の差によって分離する。そして粗粒Ｇは、沈降して濃縮スラリー液ＣＳＬとなって、タンク３の下端部から、濃縮スラリー液排出弁７を持つ濃縮スラリー液排出管８を通って断続的または連続的に外部に排出され、その一方、粗粒Ｇが分離された処理済み液Ｌは、分離筒５の内側中央部の排出筒９を通ってタンク３の上端部から外部へ流出し、処理済み液出口管１１を通って上記冷却設備に戻る。

しかしてこの実施例の旋回流式固液分離装置の運転制御装置では、出口管としての処理済み液出口管１１に出口手動弁１０に代えて例えば電動式の出口自動弁１２を設け、またスラリー液入口管２と処理済み液出口管１１とにそれらの管内の圧力Ｐ１，Ｐ２を計測する差圧検出手段としての圧力計１３，１４をそれぞれ設けて、それらの圧力計１３，１４の出力信号を、出口自動弁１２の作動を制御する出口自動弁制御手段としての、例えばマイクロコンピュータを有する出口自動弁制御装置１５に入力する。

そしてこの実施例の旋回流式固液分離装置の運転制御方法では、出口自動弁制御装置１５は、あらかじめ与えられたプログラムに従って作動して、圧力計１３，１４の出力信号に基づき、入口圧力としてのスラリー液入口管２の管内圧力Ｐ１と出口圧力としての処理済み液出口管１１の管内圧力Ｐ２との差圧を検出し、その差圧が所定範囲内、例えば５０Ｐａ〜９０Ｐａに収まるように出口自動弁１２の開度を制御する。

従って、この実施例の運転制御装置および運転制御方法によれば、スラリー液ＳＬの流量変動にかかわらず、旋回流式固液分離装置のスラリー液入口管２の管内圧力Ｐ１と処理済み液出口管１１の管内圧力Ｐ２との差圧が一定範囲内に維持されるので、スラリー液の濃度が高い場合でも、差圧の不足に起因する旋回流の弱まりを防止してスラリー液ＳＬからの粗粒Ｇの分離を十分に行うことができ、また差圧の過大に起因する旋回流の強まりを防止してタンク３の下端部に溜まった濃縮スラリー液ＣＳＬの巻き上げに起因する粗粒Ｇによるタンク３の内壁の磨耗も防止することができる。

さらにこの実施例の旋回流式固液分離装置の運転制御装置では、濃縮スラリー液排出管８内の濃縮スラリー液ＣＳＬの濃度を例えばその濃縮スラリー液を透過する光の強さ等から計測する濃縮スラリー液濃度検出手段としての濃縮スラリー液濃度計１６を設けるとともに、濃縮スラリー液排出管８内の濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’を計測する圧力計１７を設け、また、タイマー６に代えて、例えば電動式の濃縮スラリー液排出弁７の作動を制御する排出管自動弁制御手段としての、例えばマイクロコンピュータを有する排出管自動弁制御装置１８を設けて、それら濃縮スラリー液濃度計１６の出力信号と圧力計１７の出力信号とを排出管自動弁制御装置１８に入力する。

そしてこの実施例の旋回流式固液分離装置の運転制御方法では、排出管自動弁制御装置１８は、あらかじめ与えられたプログラムに従って作動して、濃縮スラリー液濃度計１６が検出して出力する濃縮スラリー液濃度が濃縮スラリー液排出管８を通る濃縮スラリー液ＣＳＬの円滑な排出の可能な範囲内の所定値以上となったら濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせて、円滑排出可能な濃度のうちに濃縮スラリー液ＣＳＬをタンク３の下端部から濃縮スラリー液排出管８を通して外部に排出させる。

また排出管自動弁制御装置１８は、濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせる際には、濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’を調べて、スラリー液ＳＬの流量が少ないためにタンク３の下端部内の圧力ひいては濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’が負圧になっている場合は、出口自動弁制御装置１５に指示信号を出力して出口自動弁１２の開度を小さくさせ、これによりタンク３の下端部内の圧力を正圧に戻して、タンク３の下端部からの濃縮スラリー液ＣＳＬの排出を促進させる。

従って、この実施例の運転制御装置および運転制御方法によれば、スラリー液ＳＬの濃度が高い場合でも、旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管８内の濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせるので、濃縮スラリー液ＣＳＬが溜まり過ぎることがなく、しかも濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせる場合に、検出した濃縮スラリー液排出圧力Ｐ１’が負圧の場合には出口自動弁１２の開度を小さくして、スラリー液ＳＬの流量が少ない場合でも濃縮スラリー液排出圧力Ｐ１’を正圧にするので、濃縮スラリー液濃度が過度に上昇する前に濃縮スラリー液ＣＳＬを支障なく旋回流式固液分離装置の下端部から濃縮スラリー液排出管８を通して排出させることができる。

なお、連続鋳造設備の冷却設備においてスラリー液を処理するラコス式の旋回流式固液分離装置にこの実施例の運転制御装置および運転制御方法を適用したところ、適用前は濃縮スラリー液排出管の閉塞が１年間に１２回程度生じていたのが、適用後は濃縮スラリー液排出管の閉塞が１年間全く生じなかった。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧は、スラリー液入口管２の管内圧力Ｐ１と処理済み液出口管１１の管内圧力Ｐ２との差圧として求める代りに、濃縮スラリー液排出管８内の濃縮スラリー液排出圧力Ｐ１’から、あるいはそれと管内圧力Ｐ１，Ｐ２の何れかとから推定するようにしても良い。また、濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力は、圧力計１７で計測する代わりにスラリー液入口管２の管内圧力Ｐ１と処理済み液出口管１１の管内圧力Ｐ２との何れかまたは両方から推定するようにしても良い。

そして上述の例では、排出管自動弁制御装置１８が、濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせる際に濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’を調べて、濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’が負圧になっている場合は出口自動弁制御装置１５に指示信号を出力して出口自動弁１２の開度を小さくさせているが、代りに例えば排出管自動弁制御装置１８が、濃縮スラリー液排出管８の濃縮スラリー液排出弁７を開かせる際に出口自動弁制御装置１５に指示信号を出力し、出口自動弁制御装置１５が濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’を調べて、濃縮スラリー液の圧力Ｐ１’が負圧になっている場合は出口自動弁１２の開度を小さくさせる制御を行うようにしても良い。あるいは、出口自動弁制御装置１５と排出管自動弁制御装置１８との代りに、それら両方の制御装置の機能を持つ１台の統合制御装置を設けても良い。

さらに、上述の例はラコス式の旋回流式固液分離装置に適用したが、本発明はこれに限られず、例えばサイクロン式の旋回流式固液分離装置にも適用することができる。

かくして本発明の旋回流式固液分離装置の運転制御装置および運転制御方法によれば、スラリー液の流量変動にかかわらず、旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧が一定範囲内に維持されるので、スラリー液の濃度が高い場合でも、差圧の不足に起因する旋回流の弱まりを防止してスラリー液からの粗粒の分離を十分に行うことができ、また差圧の過大に起因する旋回流の強まりを防止してタンクの下端部に溜まった濃縮スラリー液の巻き上げに起因する粗粒によるタンクの内壁の磨耗も防止することができる。

１ 入口弁
２ スラリー液入口管
３ タンク
４ スリット
５ 分離筒
６ タイマー
７ 濃縮スラリー液排出弁
８ 濃縮スラリー液排出管
９ 排出筒
１０ 出口手動弁
１１ 処理済み液出口管
１２ 出口自動弁
１３，１４，１７ 圧力計
１５ 出口自動弁制御装置
１６ 濃縮スラリー液濃度計
１８ 排出管自動弁制御装置
ＣＳＬ濃縮スラリー液
Ｇ 粗粒
Ｌ 処理済み液
ＳＬ スラリー液

Claims (2)

1. 旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
   前記旋回流式固液分離装置の出口管に設けられた出口自動弁と、
   前記差圧が所定範囲内に収まるように前記出口自動弁の開度を制御する出口自動弁制御手段と、
   を具えるとともに、
   前記旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度を検出する濃縮スラリー液濃度検出手段と、
   その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力を検出する濃縮スラリー液排出圧力検出手段と、
   前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる排出管自動弁制御手段と、
   を具え、
   前記出口自動弁制御手段は、前記排出管自動弁制御手段が前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる場合に、前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には前記出口自動弁の開度を小さくすることを特徴とする旋回流式固液分離装置の運転制御装置。
2. 旋回流式固液分離装置の入口圧力と出口圧力との差圧を検出し、
   前記差圧が所定範囲内に収まるように前記旋回流式固液分離装置の出口管の出口自動弁の開度を制御するとともに、
   前記旋回流式固液分離装置の濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液濃度と、その濃縮スラリー液排出管内の濃縮スラリー液排出圧力とを検出し、
   前記検出した濃縮スラリー液濃度が所定以上となったら、前記濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせ、
   その濃縮スラリー液排出管の自動弁を開かせる場合に、前記検出した濃縮スラリー液排出圧力が負圧の場合には、前記出口自動弁の開度を小さくすることを特徴とする旋回流式固液分離装置の運転制御方法。

Images