JP5849627B2 - 攪拌式脱硫装置用の集塵装置及び集塵方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶銑が入った容器に脱硫剤を加え、インペラと呼ばれる攪拌羽根で攪拌する攪拌式脱硫装置に用いられる集塵装置及び集塵方法に関する。

高炉から出銑された溶銑には、鋼のもろさの原因となる硫黄（Ｓ）が含まれているので、要求される鋼の品質に応じて溶銑から硫黄を取り除く必要がある。この処理には、溶銑が入った取鍋に酸化カルシウムを主体とする脱硫剤を加えて、耐火物でできたインペラで攪拌し硫黄を取り除くＫＲ（Kanbara Reactor）法と、窒素ガスをキャリアーガスとして取鍋に酸化カルシウムなどの脱硫剤を吹き込み、溶銑中の硫黄を取り除く方法などがある。

ＫＲ法に用いられる攪拌式脱硫装置の操業では、粉状の脱硫剤を溶銑中に切り出し、溶銑中に浸漬させたインペラと呼ばれる攪拌羽根を回転させながら脱硫剤と溶銑の混合を行う。この攪拌式脱硫装置においては、脱硫剤を溶銑上に切り出したときに粉塵が発生する。粉塵を除去するために、取鍋の上方を覆う集塵フードを設け、集塵フードに集塵ダクトを接続し、排風機によって粉塵を吸引し、バグフィルタ等に粉塵を捕集させていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４７４２３号公報

集塵フードにはインペラ軸を通すための開口が開いている。従来の集塵装置にあっては、脱硫剤を切り出した際に発生する粉塵がインペラ軸と集塵フードの開口との隙間から建屋内に発塵するという問題がある。原因としては、溶銑と大気の温度差からドラフトが発生し、そこへ脱硫剤を切り出すと、脱硫剤の多くがドラフトにより巻き上げられ、開口から粉塵が漏れることが挙げられる。集塵ダクトは横引きであるので、ドラフトにより巻き上げられた脱硫剤を十分に吸引することができず、集塵効率を高めることが困難であった。

そこで、本発明は、攪拌式脱硫装置の操業中の発塵を抑制することができ、攪拌式脱硫装置周辺及び建屋内の環境を向上させることができる攪拌式脱硫装置用の集塵装置及び集塵方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インペラ軸を回転させて溶銑と脱硫剤とを混合する攪拌式脱硫装置用の集塵装置であって、溶銑を貯蔵する容器の上方を覆うと共に、インペラ軸が昇降可能な開口を有する集塵フードと、前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぐシール部材と、を備え、前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記集塵フードに支持された前記シール部材が前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぎ、前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸の前記インペラを容器から出すとき、前記インペラが前記シール部材に接触するのを防止できるように前記シール部材が前記集塵フードから上昇する攪拌式脱硫装置用の集塵装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置において、前記インペラ軸には、前記シール部材を支持可能に外側に張り出すシール部材受けが設けられ、前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸の前記インペラを容器から出すとき、前記シール部材が前記シール部材受けに支持された状態で前記集塵フードから上昇することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置において、前記集塵フードには、前記シール部材を支持する筒状の台座が形成され、前記インペラ軸を下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記シール部材受けが前記台座との間に半径方向に隙間を持ちながら前記台座内に位置することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置において、前記シール部材は、リング状の本体部と、前記本体部の内側の全周に設けられるブラシ部と、を備え、ブラシ部は、前記インペラ軸に接触可能な金属製の多数の線材を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、インペラ軸を回転させて溶銑と脱硫剤とを混合する攪拌式脱硫装置用の集塵方法であって、集塵フードを用いて溶銑を貯蔵する容器の上方を覆う工程と、前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記集塵フードに支持されたシール部材によって前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぐ工程と、前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸のインペラを容器から出すとき、前記インペラが前記シール部材に接触するのを防止するように、前記シール部材を前記集塵フードから上昇させる工程と、を備える攪拌式脱硫装置用の集塵方法である。

請求項１に記載の発明によれば、インペラ軸と集塵フードの開口との間の隙間がシール部材によって縮小するので、攪拌式脱硫装置の操業中に発生する発塵が抑制される。また、インペラ軸を上昇させてインペラを容器から出すとき、シール部材も集塵フードから上昇するので、熱を持つインペラとシール部材が接触してシール部材が溶損する危険を回避できる。このため、シール部材を設置したことにより発生する操業中のリスクが低減する。

請求項２に記載の発明によれば、インペラ軸の上昇に連動してシール部材が上昇する。

請求項３に記載の発明によれば、シール部材を支持するシール部材受けが上昇気流に抵抗を与えるラビリンスシールとして機能するので、二重のシールが可能になり、発塵がより抑制される。

請求項４に記載の発明によれば、インペラ軸とシール部材との間の隙間を０ｍｍまで縮小することができ、隙間０ｍｍを保ったままインペラ軸を昇降させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、インペラ軸と集塵フードの開口との間の隙間がシール部材によって縮小するので、攪拌式脱硫装置の操業中に発生する発塵が抑制される。また、インペラ軸を上昇させてインペラを容器から出すとき、シール部材が集塵フードから上昇するので、熱を持つインペラとシール部材が接触してシール部材が溶損する危険を回避できる。このため、シール部材を設置したことにより発生する操業中のリスクが低減する。

本発明の一実施形態の集塵装置が組み込まれた攪拌式脱硫装置の全体概要図 シール部材の平面図 集塵装置の概要図（図３（ａ）は操業時の集塵装置を示し、図３（ａ）はインペラ軸を退避させた時の集塵装置を示す） シール部材の他の例を示す断面図

以下添付図面に基づいて本発明の一実施形態における攪拌式脱硫装置用の集塵装置を説明する。図１は、本実施形態の集塵装置が組み込まれた攪拌式脱硫装置の概念図を示す。図１において、１は取鍋、２はインペラ軸、３は集塵フード、４はシール部材である。

溶銑を貯蔵する容器である取鍋１は、鍋搬送台車に載せられて、攪拌式脱硫設備の建屋内に搬送される。取鍋１の上方は集塵フード３で覆われる。集塵フード３は水平面内に配置されるカバー本体３ａと、カバー本体３ａの周囲から下方に垂下する周囲カバー３ｂと、を備える。集塵フード３の側方の周囲カバー３ｂには集塵ダクト５が接続される。集塵ダクト５は図示しない排風機、バグフィルタ等に接続されていて、集塵フード３内の発塵を吸引・捕集できるようになっている。

集塵フード３の中央には、インペラ軸２が昇降可能な開口７が開けられる。集塵フード３とインペラ軸２とは同一の台車に載せられる。インペラ軸２は集塵フード３に対して相対的に昇降可能である。鍋搬送台車に搬送された取鍋１が建屋内の所定位置に置かれたら、台車が集塵フード３及びインペラ軸２を取鍋１の上方に水平移動させる。

インペラ軸２の下端には耐火物のインペラ２ａが設けられる。台車が集塵フード３及びインペラ軸２を取鍋１の上方に搬送さ、インペラ軸２を集塵フード３に対して降下させ、インペラ軸２の下端のインペラ２ａを溶銑に浸漬させる。

インペラ２ａを溶銑に浸漬させた後、粉状の脱硫剤を溶銑中に切り出す。そして、溶銑に浸漬したインペラ２ａを回転させながら脱硫剤と溶銑の攪拌を行う。集塵フード３には脱硫剤投入用の孔８が開けられる。この孔８に脱硫剤投入装置の配管が通り、脱硫剤を投入できるようになっている。

脱硫剤を溶銑中に切り出すときに粉塵が発生する。粉塵が発生する原因は、溶銑と大気との温度差から生ずる上昇気流である。インペラ軸２と集塵フード３との開口との間は隙間ｇ１が開く。上昇気流により巻き上げられた粉塵は開口７から漏れ出る。開口７から粉塵が漏れ出るのを防止するために、集塵フード３にはシール部材４が載せられる。

シール部材４は集塵フード３の台座３ｃに載せられる。シール部材４は台座３ｃに結合されておらず、台座３ｃの上に載せられているだけである。台座３ｃは円筒形をなし、その下端が溶接等の結合手段によってカバー本体３ａに結合される。台座３ｃの内周面に集塵フード３の円筒形の開口７が形成される。台座３ｃはインペラ軸２と中心が同一である。

図２に示すように、シール部材４は、リング状の本体部２１と、本体部２１の内側の全周に設けられるブラシ部としてのワイヤーブラシ２２と、を備える。本体部２１は、全体が二分割されていて、半円状の分割体２１ａ，２１ｂをボルト等の結合手段で結合することでリング状に形成される。本体部２１の内径は台座３ｃの内径よりも小さく、本体部２１の外径は台座３ｃの外径よりも大きい。本体部２１は金属製であり、本体部２１には補強のための多数のリブ２３が設けられる。

ワイヤーブラシ２２は、本体部２１の内側に向かって突出する金属製の多数の線材を有する。多数の線材は上下方向にも重ねられていて、ワイヤーブラシ２２は上下方向に厚みを持つ。線材は耐熱性を持ち、線材の先端はインペラ軸２に接触し、ワイヤーブラシ２２とインペラ軸２との隙間をゼロにする。ワイヤーブラシ２２は可撓性を持ち、インペラ軸２に疵を付けることなくインペラ軸２の昇降を許容し、インペラ軸２の回転を許容する。

図１に示すように、インペラ軸２にはインペラ軸２から外側にフランジ状に張り出すシール部材受け２ｂが溶接等の結合手段によって結合される。シール部材受け２ｂは円環の板状に形成される。シール部材受け２ｂの外径は台座３ｃの内径よりも小さく、シール部材受け２ｂと台座３ｃとの間には半径方向の隙間が存在する。シール部材受け２ｂと台座３ｃとの間の隙間ｇ２はインペラ軸２と台座３ｃとの間の隙間ｇ１よりも遥かに小さい。インペラ軸２を下降させてインペラ２ａを取鍋１に入れたとき、シール部材受け２ｂは台座３ｃ内に位置する。すなわち、シール部材受け２ｂが台座３ｃの上端から下端までの間に位置する。

図３（ａ）は攪拌式脱硫装置の操業時の集塵装置の状態を示し、図３（ｂ）は取鍋１の交換時の集塵装置の状態を示す。図３（ａ）に示すように、操業時には、インペラ軸２を集塵フード３の開口７を介して下降させてインペラ軸２のインペラ２ａを取鍋１に入れる。このとき、シール部材４もインペラ軸２と一緒に下降し、台座３ｃ上に載る。台座３ｃ上に載せられたシール部材４は、集塵フード３の開口７とインペラ軸２との間の隙間を塞ぐ。このため、上昇気流に巻き上げられる粉塵が外部に漏れ出るのを防止できる。

また、インペラ軸２を下降させたとき、インペラ軸２のシール部材受け２ｂは台座３ｃ内に位置する。このシール部材受け２ｂは、ラビリンスシールとして機能し、台座３ｃとの間に半径方向に間隙をもちながら粉塵の上昇気流に抵抗を与える。このため、より効率的な発塵の防止が可能となる。

図３（ｂ）に示すように、取鍋１の交換時には、インペラ軸２の回転を停止し、インペラ軸２を上昇させる。インペラ軸２を上昇させるとき、シール部材受け２ｂがシール部材４を支持するようになるので、シール部材４がインペラ軸２と連動して集塵フード３から上昇する。このため、インペラ軸２が上昇してもインペラ２ａとシール部材４とが接触することが防止される。インペラ２ａは溶銑に浸漬しているので、熱を持つ。熱を持つインペラ２ａとシール部材４が接触すると、シール部材４が溶損するおそれがある。シール部材４をインペラ軸２と一緒に上昇させることで、シール部材４が溶損する危険を回避できる。なお、図３（ｂ）にはインペラ２ａを集塵フード３付近まで上昇させた状態を示すが、実際にはインペラ２ａは集塵フード３よりも上方に上昇する。

インペラ軸２を待機位置まで上昇させたら、台車が集塵フード３及びインペラ軸２を水平方向に移動させ、取鍋１から集塵フード３及びインペラ軸２を離間させる。なお、台車が集塵フード３及びインペラ軸２を水平方向に移動させる間、シール部材４はインペラ軸２に支持されたままである。

取鍋搬送台車が取鍋１を建屋外に搬出し、新たな取鍋１を建屋内に搬入したら、再び台車が集塵フード３及びインペラ軸２を新たな取鍋１の上方に水平移動させる。このとき、シール部材４はまだインペラ軸２のシール部材受け２ｂに預かった状態にある。操業開始の時にインペラ軸２を下降させると、シール部材４はインペラ軸２と一緒に下降し、集塵フード３の台座３ｃ上に預かる。その後、インペラ軸２は下降し続けるが、シール部材４の下降は停止したままにある。シール部材４のワイヤーブラシ２２がインペラ軸２に接触するので、インペラ軸２はシール部材４に対して隙間ゼロを保ちながらスムーズに下降する。

図４はシール部材４の他の例を示す。この例のシール部材３１にはワイヤーブラシを使用しておらず、シール部材３１とインペラ軸２との間には僅かな隙間が開いている。シール部材３１は台座３ｃ上に載せられるリング状の本体部３２と、本体部３２の内側の全周に設けられる断面くの字に曲げられた内周部３３と、を備える。シール部材３２の本体部３２及び内周部３３はいずれも金属製である。金属接触を避けるために、内周部３３とインペラ軸２との間には僅かな隙間が開く。

断面くの字の内周部３３は、高さ方向の中央３３ａが最も内側に突出しており、高さ方向の中央から上方向又は下方向に行くに従って内径が広がるように傾いている。インペラ軸２には小さな凹凸があり、インペラ軸２を昇降させるときにインペラ軸２の傾きによってインペラ軸２とシール部材３１とが接触するおそれがある。シール部材３１の内周部の断面をくの字にすることで、インペラ軸２との接触を防止した上で、シール部材３１とインペラ軸２との間の隙間を最小限にすることができる。インペラ軸２と集塵フード３の開口７との間の隙間を小さくすることができれば、この例のようにインペラ軸２との間に隙間が開くシール部材３１を使用することもできる。

なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更可能である。例えば、上記実施形態では、集塵フードに台座を設け、台座上にシール部材を載せているが、台座を設けることなく、シール部材を集塵フードのカバー本体に直接載せてもよい。

インペラ軸を上昇させるとき、シール部材も集塵フードから一緒に上昇することができれば、インペラ軸のシール部材受けでシール部材を支持しなくてもよく、例えば、シール部材をワイヤ等により昇降させてもよい。

インペラ軸が集塵フードに対して相対的に昇降できれば、インペラ軸及び集塵フードは別々の台車に支持されてもよい。

集塵フードにφ２０００ｍｍの開口を開けた。インペラ軸２と集塵フードとの間の隙間は１８０ｍｍであった。ワイヤーブラシ付きのシール部材４を集塵フード３上に設置することにより、隙間を０ｍｍまで縮小することができた。インペラ軸２にシール部材４を支持するシール部材受け２ｂを設けた。シール部材４及びシール部材受け２ｂを設けることにより、操業中に発生した発塵の約９０％を低減できた。また、インペラ２ａとシール部材４とが接触する危険も回避できた。

１…取鍋
２…インペラ軸
２ａ…インペラ
３…集塵フード
４…シール部材
２１…本体部
２２…ワイヤーブラシ（ブラシ部）
３１…シール部材

Claims (5)

1. インペラ軸を回転させて溶銑と脱硫剤とを混合する攪拌式脱硫装置用の集塵装置であって、
   溶銑を貯蔵する容器の上方を覆うと共に、インペラ軸が昇降可能な開口を有する集塵フードと、
   前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぐシール部材と、を備え、
   前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記集塵フードに支持された前記シール部材が前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぎ、
   前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸の前記インペラを容器から出すとき、前記インペラが前記シール部材に接触するのを防止できるように前記シール部材が前記集塵フードから上昇する攪拌式脱硫装置用の集塵装置。
2. 前記インペラ軸には、前記シール部材を支持可能に外側に張り出すシール部材受けが設けられ、
   前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸の前記インペラを容器から出すとき、前記シール部材が前記シール部材受けに支持された状態で前記集塵フードから上昇することを特徴とする請求項１に記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置。
3. 前記集塵フードには、前記シール部材を支持する筒状の台座が形成され、
   前記インペラ軸を下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記シール部材受けが前記台座との間に半径方向に隙間を持ちながら前記台座内に位置することを特徴とする請求項２に記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置。
4. 前記シール部材は、リング状の本体部と、前記本体部の内側の全周に設けられるブラシ部と、を備え、
   前記ブラシ部は、前記インペラ軸に接触可能な金属製の多数の線材を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌式脱硫装置用の集塵装置。
5. インペラ軸を回転させて溶銑と脱硫剤とを混合する攪拌式脱硫装置用の集塵方法であって、
   集塵フードを用いて溶銑を貯蔵する容器の上方を覆う工程と、
   前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して下降させて前記インペラ軸のインペラを容器に入れるとき、前記集塵フードに支持されたシール部材によって前記集塵フードの開口と前記インペラ軸との間の隙間を塞ぐ工程と、
   前記インペラ軸を前記集塵フードの開口を介して上昇させて前記インペラ軸のインペラを容器から出すとき、前記インペラが前記シール部材に接触するのを防止するように、前記シール部材を前記集塵フードから上昇させる工程と、
   を備える攪拌式脱硫装置用の集塵方法。

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