JP5947664B2

JP5947664B2 - 風量制御システムおよび排ガス処理システム

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Publication number: JP5947664B2
Application number: JP2012177796A
Authority: JP
Inventors: 小野　博之; 博之小野; 市郎増田
Original assignee: Amano Corp
Current assignee: Amano Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP2014035172A

Description

本発明は、溶解炉で発生する排ガスを所定流量で導入して浄化する集塵装置の風量制御システムおよび排ガス処理システムに関する。

従来、溶解炉で有価金属（貴金属）を含む有機系物質を加熱し、生成した炭化物を、フラックスと共に加熱・溶融して、フラックス層から金属層を分離、酸化、濃縮、精製することで有価金属を効率よく回収する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような有価金属の回収では、多量の有機物を溶解炉内に投入すると、爆発、火災、有毒ガスや臭気の発生等の問題が生じる場合がある。このため、従来の有価金属の回収方法では、段階的に溶解炉内の温度を上げていくようになっている（図７参照）。すなわち、溶解炉内を数時間かけて所定温度に昇温した後、その所定温度を数時間維持する。これを繰り返すことにより、溶解炉内を最終的に望む温度（定格温度）にまで昇温させる。また、このように溶解炉内の段階的な昇温により、融点の異なる金属を回収することができるようになっている。さらに、溶解炉とこれに投入される金属（ワーク）とは、昇温速度（比熱）が異なるが、当該段階的に昇温することにより互いの温度を合わせることができるようになっている。

通常、上記のような溶解炉には、発生した排ガスを浄化するための排ガス清浄化装置が付設されている。排ガス清浄化装置として、従来、第１ベンチュリースクラバー、第２ベンチュリースクラバーの順序で排ガスを通過させて塵埃を除去する２段ベンチュリースクラバーが知られている（例えば、特許文献２参照）。このような２段ベンチュリースクラバーでは、一般的に、送風機が、第１ベンチュリースクラバーと第２ベンチュリースクラバーとを連通させるダクトに介設されている。この送風機の駆動により、第１ベンチュリースクラバーにより予冷（前処理）され、排出された排ガスが、第２ベンチュリースクラバーに導入され、浄化される。

特開２００３−３０１２２５号公報特開昭６０−４８１１４号公報

ベンチュリースクラバー等の集塵装置は、その集塵性能を担保するために、所定風量で排ガスを導入する必要がある。しかしながら、上記した２段ベンチュリースクラバーでは、前処理された排ガスが１台の送風機によって第２ベンチュリースクラバーに導入されているため、所定風量の排ガスを第２ベンチュリースクラバーに導入することができない場合があった。また、図７に示すように、溶解炉内の温度を段階的に上げていく場合、温度の上昇に伴って送風機によって集塵装置に導入される風量も段階的に上昇する。なぜなら、当該風量は、溶解炉内の温度に基づくガス膨張量や排ガスの発生量の多寡によって変化するからである。

例えば、溶解炉内の温度が低い場合（図７に示すＬＴ参照）、送風機を所定風量となるように駆動していたとしても、排ガスが通過するダクトにおける圧力損失により、所定風量の排ガスを第２ベンチュリースクラバーに送ることができないという問題があった。このため、集塵装置による集塵効率が低下するという問題があった。

さらに、例えば、溶解炉内の温度が低い場合（図７に示すＬＴ参照）、所定風量を確保するために送風機の出力を上げると、常温の燃焼用エアーが溶解炉内へ過剰に供給されるため、溶解炉が通気空冷され昇温が不安定になると共に、加熱燃料を余分に消費してしまうという問題もあった。

本発明は上記した課題を解決すべくなされたものであり、溶解炉で発生する排ガスを所定風量で導入して浄化する集塵装置の集塵効率の低下を適切に防止することができる風量制御システムおよび排ガス処理システムを提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明に係る第１の風量制御システムは、溶解炉で発生する排ガスを所定風量で導入して浄化する集塵装置の風量制御システムであって、前記溶解炉と前記集塵装置とを接続する排ガス流路と、前記排ガス流路に介設され、前記排ガスを前記溶解炉側から前記集塵装置側に圧送する主送風機と、前記排ガス流路に分岐接続され、前記主送風機の圧送を補助する補助送風機と、前記主送風機および前記補助送風機の出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記主送風機を一定出力で制御すると共に、前記主送風機との協働により前記所定風量となるように前記補助送風機の出力を可変制御することを特徴とする。

この構成によれば、主送風機は、一定出力で駆動され、補助送風機は、主送風機による風量と合わせて所定風量となるように出力が調整されて駆動される。このため、主送風機と補助送風機とにより、集塵装置に所定風量の排ガスを圧送することができる。これにより、集塵装置による集塵効率の低下を防止することができ、所望の集塵性能を得ることができる。また、例えば、溶解炉内の温度が低い場合に、溶解炉内に常温の燃焼用エアーが過剰に供給されることを防止することができる。これにより、加熱燃料を効率良く使用し、溶解炉内の昇温を安定させることができる。

また、本発明に係る第２の風量制御システムによれば、前記補助送風機の排気側は、前記主送風機の吸気側において、前記排ガス流路に接続されていることが好ましい。

この構成によれば、例えば、排ガス流路において、補助送風機の排気側を、主送風機の排気側に接続する場合と比べて、補助送風機からの出力を小さくすることができる。すなわち、補助送風機として小型で安価なものを用いることができる。これにより、風量制御システムの省スペース化や省コスト化を図ることができる。

また、本発明に係る第３の風量制御システムによれば、前記制御装置は、前記集塵装置における前記排ガスの導入側と排出側との差圧に基づいて算出される前記排ガスの風量が、前記所定風量となるように前記補助送風機を制御することが好ましい。

この構成によれば、集塵装置は、集塵効率が低下することなく適切な集塵性能を発揮することができる。

上記した目的を達成するため、本発明の排ガス処理システムは、溶解炉で発生する排ガスが直列に並べられた複数の集塵装置を通過することにより除塵が行われる排ガス処理システムであって、前記溶解炉の排出側に接続される第１排ガス流路と、前記第１排ガス流路を介して前記溶解炉から排出された前記排ガスに対し、第１除塵処理を行う第１集塵装置と、前記第１集塵装置の排出側に接続される第２排ガス流路と、前記第２排ガス流路を介して前記第１集塵装置から排出された前記第１除塵処理後の排ガスに対し、第２除塵処理を行う第２集塵装置と、前記第２排ガス流路に介設され、前記第１除塵処理後の排ガスを前記第１集塵装置側から前記第２集塵装置側に圧送する主送風機と、前記第２排ガス流路に分岐接続され、前記主送風機の圧送を補助する補助送風機と、前記主送風機および前記補助送風機の出力を制御する制御装置と、を備え、前記第２集塵装置は、前記第１除塵処理後の所定風量の排ガスを導入して浄化するものであり、前記制御装置は、前記主送風機を一定出力で制御すると共に、前記主送風機との協働により前記所定風量となるように前記補助送風機の出力を可変制御することを特徴とする。

この構成によれば、主送風機は、一定出力で駆動され、補助送風機は、主送風機による風量と合わせて所定風量となるように出力が調整されて駆動される。このため、主送風機と補助送風機とにより、第１集塵装置で第１除塵処理された所定風量の排ガスを、第２集塵装置に圧送することができる。これにより、第２集塵装置による集塵効率の低下を防止することができ、所望の集塵性能を得ることができる。また、例えば、溶解炉内の温度が低い場合に、溶解炉内に常温の燃焼用エアーが過剰に供給されることを防止することができる。これにより、加熱燃料を効率良く使用し、溶解炉内の昇温を安定させることができる。

本発明によれば、主送風機と補助送風機とにより、集塵装置に所定風量の排ガスを圧送することができるため、集塵装置による集塵効率の低下を防止することができ、所望の集塵性能を得ることができる。

本発明の実施形態に係る排ガス処理設備の系統図である。本発明の実施形態に係る第２集塵装置および圧力検出管詰り防止装置を模式的に示した断面図である。本発明の実施形態に係る制御装置のブロック図である。本発明の実施形態に係る制御装置の正面図である。本発明の実施形態に係る排ガス処理設備の自動運転制御のフローチャートである。本発明の実施形態に係る排ガス処理設備において、第２集塵装置に導入される排ガスの風量と、溶解炉から排出される排ガスの温度と、時間との関係を示したグラフである。従来の排ガス処理設備において、集塵装置に導入される排ガスの風量と、溶解炉から排出される排ガスの温度と、時間との関係を示したグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る排ガス処理設備１の系統図である。図２は、本実施形態に係る第２集塵装置１４および圧力検出管詰り防止装置１７を模式的に示した断面図である。図３は、本実施形態に係る制御装置１８のブロック図である。図４は、本実施形態に係る制御装置１８の正面図である。

排ガス処理システムとしての排ガス処理設備１は、直列に並べられた複数の集塵装置に、溶解炉１０で発生した排ガスを通過させることにより、当該排ガスに含まれる塵埃（有害物質やダスト等）を除去（除塵）するものである。

図１に示すように、排ガス処理設備１は、上流側から順に、有価金属（貴金属）を含む有機系物質を加熱して溶解する溶解炉１０と、溶解炉１０の排出側に接続される第１排ガス流路１１と、第１排ガス流路１１を介して溶解炉１０から排出された排ガスに対し、第１除塵処理を行う第１集塵装置１２と、第１集塵装置１２の排出側に接続される第２排ガス流路１３と、第２排ガス流路１３を介して第１集塵装置１２から排出された第１除塵処理後の排ガスに対し、第２除塵処理を行う第２集塵装置１４と、を備えている。

また、排ガス処理設備１は、第２排ガス流路１３に介設され、第１除塵処理後の排ガスを第１集塵装置１２側から第２集塵装置１４側に圧送する主送風機１５と、第２排ガス流路１３に分岐接続され、主送風機１５の圧送を補助する補助送風機１６と、第２集塵装置１４の装置内差圧の正確な検出を担保するための圧力検出管詰り防止装置１７と、排ガス処理設備１を統括制御する制御装置１８と、を備えている。なお、第２排ガス流路１３と、主送風機１５と、補助送風機１６と、制御装置１８と、により風量制御システムが構成されている。

溶解炉１０は、多種の有価金属（例えば、金、銀、銅等）を回収するために、有価金属を含む基板等の廃棄物を溶解するものである。溶解炉１０は、吸入口（図示せず。）から常温（例えば、約２０°）の外気を炉内に取り込んで、燃料を燃焼させる。なお、温度の単位は摂氏であり、以下の説明でも同様とする。溶解炉１０は、燃焼開始から段階的（低温→中温→高温）に炉内の温度を上げて行く。なお、本実施形態では、溶解炉１０から排出される排ガスの温度は、例えば、低温時には約２００°、中温時には約４５０°、高温時には約７５０°になる（図６参照）。

第１排ガス流路１１および第２排ガス流路１３は、それぞれ所謂排ガス用のダクトで構成されている。なお、図示は省略するが、第１排ガス流路１１および第２排ガス流路１３には、流路の開閉を行う開閉バルブが適宜配設されている。

第１集塵装置１２は、所謂湿式の集塵装置である。第１集塵装置１２は、第１集塵容器２０の下部において、第１排ガス流路１１の下流端が接続された第１導入口２１と、第１集塵容器２０の上部において、第２排ガス流路１３の上流端が接続された第１排出口２２と、第１集塵容器２０内に導入された排ガスから塵埃を捕集するラヒシーリング部２３と、ラヒシーリング部２３の上側から洗浄水を加圧して噴射する第１噴射機２４と、第１噴射機２４から噴射する洗浄水を貯留する第１排水貯留部２５と、を有している。

溶解炉１０から排出された排ガスは、主送風機１５および補助送風機１６の駆動により、第１排ガス流路１１（上流）から第２排ガス流路１３（下流）へと吸引（排風）される。このため当該排ガスは、予冷塔１９で予備冷却された後、第１導入口２１から第１集塵容器２０内に導入される。第１集塵容器２０内に導入された排ガス中の塵埃は、第１噴射機２４から噴射された洗浄水（の液滴）と衝突し、ラヒシーリング部２３に捕集される（第１除塵処理）。そして、第１除塵処理が行われた排ガスは、第１排出口２２から第２排ガス流路１３に排出される。第１集塵装置１２での第１除塵処理により、溶解炉１０から排出された排ガスは、冷却されると共に、当該排ガスに含まれる塵埃の一部が除去される。なお、洗浄水は、第１送水ポンプ（図示せず。）の駆動により、第１排水貯留部２５から第１洗浄水供給管（図示せず。）を介して第１噴射機２４に供給されて噴射される。そして、排ガスに対し噴射された洗浄水は、ラヒシーリング部２３を通過して第１排水貯留部２５に貯留される。

第２集塵装置１４は、高い除塵性能（捕集性能）を有する所謂ベンチュリースクラバーであり、第１集塵装置１２（第１除塵処理）で除去できなかった排ガス中の塵埃を除去するものである。

図２に示すように、第２集塵装置１４は、第２排ガス流路１３の下流端が接続される導入部３１と、導入部３１の下流端に連設された集束部３２と、集束部３２の下流側に設けられた拡散部３３と、拡散部３３の下流端に連設された円筒部３４と、集束部３２と拡散部３３との間に設けられたスロート部３５と、が一体に形成されている。また、第２集塵装置１４は、集束部３２において洗浄水を加圧して噴射する第２噴射機３６と、第２噴射機３６から噴射する洗浄水を貯留する第２排水貯留部３７と、を有している。

導入部３１の上流端には第２排ガス流路１３が接続され、第１除塵処理後の排ガスが、第２集塵装置１４内に導入される。略円筒状に形成された導入部３１の側周面には、圧力検出管詰り防止装置１７の上流圧力検出管５１（後述する。）が接続されている。

集束部３２は、下流に向かうにしたがって漸次小径になる中空円錐台状に形成されている。拡散部３３は、下流に向かうにしたがって漸次大径になる中空円錐台状に形成されている。スロート部３５は、集束部３２および拡散部３３のそれぞれの小径部分が接続されて形成されている。

円筒部３４は、略円筒状に形成されており、その側周面には、第２除塵処理が行われた排ガス（浄化されたガス）が排出される排出流路３４ａが接続されている。また、排出流路３４ａの側周面には、圧力検出管詰り防止装置１７の下流圧力検出管５２（後述する。）が接続されている。

第２噴射機３６は、第２洗浄水供給管３８を介して第２排水貯留部３７に接続されている。第２噴射機３６は、第２洗浄水供給管３８に介設された第２送水ポンプ３９を駆動することで供給された洗浄水を集束部３２（スロート部３５）に向かって噴射する。

導入部３１の上流端から導入された排ガスは、集束部３２の上流部分よりも断面積の小さなスロート部３５を通る際に加速される。第２噴射機３６から噴射された洗浄水も、同様に、スロート部３５で加速される。そして、排ガスに含まれる塵埃と洗浄水の液滴とが高速（６０〜１２０ｍ／ｓｅｃ）で衝突し、塵埃は、洗浄水の液滴に包まれて排ガスから除去される（第２除塵処理）。第２除塵処理後の排ガスは、排出流路３４ａから排出される。また、塵埃を含む洗浄水は、第２排水貯留部３７に貯留される。なお、第２排水貯留部３７に貯留した洗浄水は、水位およびｐＨ値等が検出され、洗浄水の補充処理および排水処理等が適宜行われる。

以上のように、第２集塵装置１４の塵埃除去性能（捕集性能）を担保するには、スロート部３５での排ガスの風速を所定値以上に維持することが求められる。すなわち、第２集塵装置１４は、所定風量の排ガスを導入して運転する必要がある。なお、本実施形態で所定風量とは、第２集塵装置１４が連続運転可能な風量（所謂定格風量）を指すものとする。本実施形態で所定風量は、例えば、３０ｍ^３／ｍｉｎである。

次に、図１に示すように、主送風機１５および補助送風機１６は、例えば、ターボファン、シロッコファン、プロペラファンまたはラインファン等の所謂ダクト用の排気ファンである。主送風機１５は、制御装置１８のインバーター７２（後述する。）に接続され、一定出力（回転数）となるように駆動制御される。補助送風機１６は、インバーター７２により周波数制御され、回転数を変化させることができるようになっている。なお、主送風機１５は、インバーター７２を介さず一定出力となるように駆動制御してもよい。

主送風機１５は、溶解炉１０から発生した排ガスを吸引（排風）するためのメインの排気ファンであり、排ガスの発生量に基づいて所定風量の送風（排風）が行えるものが適宜選定される。主送風機１５の主吸気口１５ａは、第２排ガス流路１３を介して第１集塵装置１２に接続され、他方、主送風機１５の主排気口１５ｂは、第２排ガス流路１３を介して第２集塵装置１４に接続されている。主送風機１５は、第２排ガス流路１３を介して、第１除塵処理後の排ガスを、第１集塵装置１２から吸気（排風）し、第２集塵装置１４に向かって排気（送風）する。

補助送風機１６は、主送風機１５による排ガスの搬送を補助するために設けられており、主送風機１５よりも小型かつ低出力なものである。補助送風機１６は、排気側が補助流路４１を介して主送風機１５の吸気側に接続している。具体的には、補助送風機１６の補助排気口１６ｂは、補助流路４１の上流端に接続されている。また、補助流路４１の下流端は、分岐ダクト４２を介して、主送風機１５の吸気側近傍の第２排ガス流路１３に接続されている。補助流路４１には、第２排ガス流路１３から排ガスが逆流することを防止するための逆流防止ダンパー４３が介設されている。なお、補助送風機１６の補助吸気口１６ａは、大気に開放されている。

次に、図１および図２を参照して、圧力検出管詰り防止装置１７について説明する。圧力検出管詰り防止装置１７は、第２集塵装置１４の導入部３１の側周面に一端を開放する上流圧力検出管５１と、第２集塵装置１４の円筒部３４に接続された排出流路３４ａの側周面に一端を開放する下流圧力検出管５２と、上流圧力検出管５１の管内における圧力を検出する上流圧力センサー５３と、下流圧力検出管５２の管内における圧力を検出する下流圧力センサー５４と、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２の他端が接続され、上流圧力検出管５１と下流圧力検出管５２とに圧空（圧縮空気）を供給する圧空供給源５５と、を備えている。

上流圧力検出管５１には、第２集塵装置１４（導入部３１）側から順に、上流圧力センサー５３と、管内の圧力を目視で確認するための上流圧力計６１と、圧空供給源５５から供給された圧空の流量を計測する上流流量計６２と、当該圧空の流量を調整する上流ボール弁６３と、が介設されている。同様に、下流圧力検出管５２には、第２集塵装置１４（排出流路３４ａ）側から順に、下流圧力センサー５４と、下流圧力計６４と、下流流量計６５と、下流ボール弁６６と、が介設されている。

上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２は、各ボール弁６３，６６より圧空供給源５５側において１の合流管５６に合流し、合流管５６を介して圧空供給源５５に接続されている。また、合流管５６には、管内の開閉を行う電磁弁５７が介設されている。

上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４は、例えば、半導体ピエゾ抵抗拡散型や静電容量型等の感圧素子を用いたセンサーである。また、圧空供給源５５は、排ガス処理設備１に付設された圧縮空気の供給設備である。

上記した第２集塵装置１４では、所定風量の排ガスを導入するために、排ガスの導入（上流）側と排出（下流）側との差圧（圧力損失）を正確に計測する必要がある。しかし、第２集塵装置１４の運転中には、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２に、塵埃を含む排ガスおよび洗浄水が流入し、各圧力検出管５１，５２内に塵埃が付着する。すると、各圧力検出管５１，５２は、付着した塵埃により詰まってしまい、上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４による当該差圧（装置内差圧）を正確に計測することができなくなる。そこで、本実施形態の圧力検出管詰り防止装置１７は、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２の塵埃による詰りを予防し、正確な装置内差圧の検出を担保するために設けられている。

具体的には、圧空供給源５５は、第２集塵装置１４の導入部３１（排ガスの導入側）の圧力以上の圧力で、圧空供給源５５から上流圧力検出管５１に圧空を供給する。同様に、圧空供給源５５は、第２集塵装置１４の排出流路３４ａ（排ガスの排出側）の圧力以上の圧力で、圧空供給源５５から下流圧力検出管５２に圧空を供給する。圧空供給源５５からの圧空の供給は、第２集塵装置１４に所定風量の排ガスを導入して運転しているとき（以下、単に「運転中」と呼ぶ。）に行われる。これにより、第２集塵装置１４側から上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２に排ガスに含まれる塵埃が入り込むことを防ぐとこができる。なお、詳細は後述するが、自動運転制御では第２集塵装置１４が停止中においても圧空供給源５５からの圧空の供給が行われる。

また、圧空供給源５５から上流圧力検出管５１に供給される圧空は、運転中の第２集塵装置１４の導入部３１の圧力よりも高いことが好ましい。同様に、圧空供給源５５から下流圧力検出管５２に供給される圧空は、運転中の第２集塵装置１４の排出流路３４ａの圧力よりも高いことが好ましい。これにより、圧空供給源からの圧空が、各圧力検出管５１，５２から第２集塵装置１４側に噴き出すため、排ガスに含まれる塵埃が各圧力検出管５１，５２内に流入することを有効に防止することができる。

なお、塵埃は、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２の第２集塵装置１４に開放された縁部分に付着し易くなっている。また、排ガスに含まれる塵埃は、排出（下流）よりも導入（上流）側の方が多いため、下流圧力検出管５２よりも上流圧力検出管５１の方が塵埃による詰りが生じ易くなっている。

次に、図３および図４に示すように、制御装置１８は、排ガス処理設備１の運転を制御するシーケンサー７１と、主送風機１５および補助送風機１６の風量を制御するインバーター７２と、を有している。また、制御装置１８は、第２集塵装置１４の装置内差圧を表示する差圧表示部７３と、各送風機１５，１６の運転や各弁５７，６３，６６の開閉等の制御等のための複数のスイッチや計器を有している。複数のスイッチとしては、例えば、排ガス処理設備１の自動運転制御（運転）を開始・終了するための運転入スイッチ７４や運転切スイッチ７５等である。

シーケンサー７１は、ＣＰＵ８１（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー等のメモリー８２と、ＣＰＵ８１およびメモリー８２を接続するバス８３と、排ガス処理設備１の各構成が接続されるインターフェース８４と、を有している。

ＣＰＵ８１は、メモリー８２に記憶された各プロクラム等に従って演算処理を実行する。メモリー８２には、後述する自動運転制御および差圧自動制御等に必要なプログラムや、その他排ガス処理設備１を統括制御するためのプログラムが記憶されている。また、メモリー８２には、圧空供給源５５から上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２に各々供給される圧空（以下「パージエアー」とも呼ぶ。）の所定圧力および所定流量が記憶されている。

インターフェース８４には、上流圧力センサー５３、下流圧力センサー５４、上流ボール弁６３、下流ボール弁６６、上流流量計６２、下流流量計６５および電磁弁５７が接続されている。シーケンサー７１は、上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４からの出力を受信し、その出力結果から装置内差圧を算出する。また、シーケンサー７１は、算出された装置内差圧に基づいてインバーター７２を制御すると共に、差圧表示部７３に当該装置内差圧を表示する。また、シーケンサー７１は、各弁５７，６３，６６の開閉を制御すると共に、上流流量計６２および下流流量計６５による測定結果から圧空の流量を算出・判断する。

インバーター７２は、シーケンサー７１（インターフェース８４）に接続され、シーケンサー７１から送信された情報（指令）により、主送風機１５および補助送風機１６の可変電圧可変周波数制御を行う。これにより、主送風機１５は、所定風量となるように一定出力で駆動制御され、補助送風機１６は、任意の回転数（風量）に駆動制御される。

また、同様に、差圧表示部７３、運転入スイッチ７４および運転切スイッチ７５は、シーケンサー７１（インターフェース８４）に接続されている。

次に、図５を参照して、制御装置１８による排ガス処理設備１の自動運転制御について説明する。図５は、本実施形態に係る排ガス処理設備１の自動運転制御のフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、操作者により運転入スイッチ７４が押されたことを制御装置１８（シーケンサー７１）が検出すると、ステップＳ２において、シーケンサー７１は、排ガス処理設備１に異常の有無を判断する。そして、正常と判断された場合（ステップＳ２「Ｙ」）は、ステップＳ３に進み、電磁弁５７を開放する。また、ステップＳ２において、異常と判断された場合（ステップＳ２「Ｎ」）は、制御を終了する。

電磁弁５７が開放後、ステップＳ４では、圧空供給源５５からの圧空が、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２に供給され、上流流量計６２および下流流量計６５により当該圧空（パージエアー）の流量が測定される。

ステップＳ５では、当該圧空の流量の測定結果は、シーケンサー７１のメモリー８２に予め記憶されたパージエアーの所定流量と比較される。シーケンサー７１は、比較結果が所定範囲内である場合（正常）には、当該測定結果の流量でパージエアーの供給を続ける（ステップＳ５「Ｙ」）。比較結果が所定範囲外である場合には、シーケンサー７１は、パージエアーの流量を所定範囲内になるように、各ボール弁６３，６６の開度制御を行う。各ボール弁６３，６６の開度制御の結果、パージエアーの流量が正常となった場合には、その流量でパージエアーの供給を続ける（ステップＳ５「Ｙ」）。他方、各ボール弁６３，６６の開度制御を行ってもパージエアーの流量が不足する場合（ステップＳ５「Ｎ」）には、制御装置１８のスピーカー７６（図４参照）から警報を発し（ステップＳ６）、制御をステップＳ２に戻す。この場合、ステップＳ２で異常と判定されるため制御が終了する。

また、ステップＳ３で電磁弁５７を開放した後、ステップＳ４と並行して、ステップＳ７が実行される。ステップＳ７では、上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４は、パージエアーの圧力を検出する。そして、シーケンサー７１は、上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４の出力結果（パージエアーの圧力値）に基づいて、停止中の第２集塵装置１４における装置内差圧（以下「停止状態差圧」とも呼ぶ。）を算出する。

具体的には、シーケンサー７１は、上流圧力センサー５３の検出結果（ＰＡ０）と、下流圧力センサー５４の検出結果（ＰＢ０）との差を停止状態差圧（ΔＰ０＝ＰＡ０−ＰＢ０）として算出する。なお、上流圧力センサー５３および下流圧力センサー５４の検出結果（ＰＡ０，ＰＢ０）は、シーケンサー７１のメモリー８２に記憶され、排ガス処理設備１の自動運転制御の度に更新される。なお、本実施形態では、例えば、パージエアーの圧力は１００００Ｐａとなっている。

なお、各圧力センサー５３，５４の検出結果が、シーケンサー７１のメモリー８２に予め記憶されたパージエアーの所定圧力と比較して異常と判断された場合に、スピーカー７６から警報を発し、制御を終了するようにしてもよい。また、例えば、上流圧力センサー５３の検出結果（ＰＡ０）が異常に高く、停止状態差圧ΔＰ０が異常と判断された場合には、上流圧力検出管５１に塵埃が詰まっているものと判断し、操作者に詰まった塵埃を除去するように促すようにしてもよい。この場合、差圧表示部７３に異常を示す表示をしたり、スピーカー７６から警報を発してもよい。

続く、ステップＳ８では、シーケンサー７１は、ステップＳ７で算出した停止中の第２集塵装置１４における装置内差圧をゼロ（０）とみなす補正（以下、単に「ゼロ補正」と呼ぶ。）を行う。すなわち、第２集塵装置１４の停止中における装置内差圧ΔＰ０を０（ΔＰ０＝ＰＡ０−ＰＢ０＝０）とする。ここで、上流圧力検出管５１と下流圧力検出管５２とにおける塵埃の付着・堆積の程度が異なる場合、上流圧力センサー５３と下流圧力センサー５４とが検出するパージエアーの圧力は当然異なる値となる。この場合、各圧力検出管５１，５２の詰りによる圧力損失の影響で、後述する運転中の第２集塵装置１４における装置内差圧に誤差が生じる。このため、第２集塵装置１４を所定風量で運転することができず、所望の集塵性能を得ることができない。そこで、本実施形態では、ゼロ補正を行うことで、上流圧力検出管５１と下流圧力検出管５２との詰りによる圧力損失の影響を排除するようになっている。ゼロ補正の後、シーケンサー７１は、第２集塵装置１４の停止中における装置内差圧ΔＰ０（０）を差圧表示部７３に表示する。

次に、ステップＳ９では、シーケンサー７１は、第２集塵装置１４の装置内差圧の差圧自動制御を開始する。シーケンサー７１は、主送風機１５を一定出力で制御すると共に、主送風機１５との協働により所定風量となるように補助送風機１６の出力の可変制御（差圧自動制御）を行う。なお、差圧自動制御の詳細は後述する。

ステップＳ２で正常と判断された後、ステップＳ３やステップＳ４と並行して、ステップＳ１０が実行される。ステップＳ１０では、シーケンサー７１は、主送風機１５の運転を開始する。主送風機１５は、溶解炉１０が高温時（約７５０度）の場合に、所定風量（例えば、３０ｍ^３／ｍｉｎ）の排ガスを、第２集塵装置１４に送り込むことができるような一定出力で運転される。なお、主送風機１５は、補助送風機１６が差圧自動制御される前に運転開始される。

続く、ステップＳ１１では、シーケンサー７１は、第１集塵装置１２の第１送水ポンプおよび第２集塵装置１４の第２送水ポンプ３９等の運転を開始する。また、説明は省略するが、このとき第１集塵装置１２および第２集塵装置１４の運転に必要な各機器（攪拌装置、水位計、ｐＨ調整装置等（いずれも図示せず。））の運転も開始される。

以上により、主送風機１５および補助送風機１６が運転を開始し、第１集塵装置１２および第２集塵装置１４が起動する。そして、排ガス処理設備１が自動運転される。

ここで、シーケンサー７１は、パージエアーの圧力を除外した上で、運転中の第２集塵装置１４における装置内差圧（ΔＰ２）を算出する。そして、シーケンサー７１は、算出した装置内差圧（ΔＰ２）を差圧表示部７３に表示する。

具体的には、運転中の上流圧力センサー５３の検出結果をＰＡ１とし、下流圧力センサー５４の検出結果ＰＢ１とすると、第２集塵装置１４の導入部３１（上流側）の圧力ＰＡ２と、排出流路３４ａ（下流側）の圧力ＰＢ２は、第２集塵装置１４の停止中におけるパージエアーの圧力値ＰＡ０，ＰＢ０を用いて以下のように表される。なお、ＰＡ２とＰＢ２とは、ともに正圧である。
ＰＡ２＝ＰＡ０−ＰＡ１
ＰＢ２＝ＰＢ０−ＰＢ１

そして、シーケンサー７１は、以下に示す計算を実行し、第２集塵装置１４の運転中における装置内差圧ΔＰ２を算出する。
ΔＰ２＝ＰＡ２−ＰＢ２
（＝ＰＡ０−ＰＡ１−（ＰＢ０−ＰＢ１））
（＝（ＰＡ０−ＰＢ０）−（ＰＡ１−ＰＢ１））・・・（１）

式（１）において、（ＰＡ０−ＰＢ０）は、上記した停止状態差圧（ΔＰ０）であり、（ＰＡ１−ＰＢ１）は、運転中の第２集塵装置１４において、パージエアーの圧力の影響を含んだ状態の装置内差圧（以下「運転状態差圧（ΔＰ１）」とも呼ぶ。）である。すなわち、運転中の第２集塵装置１４において、パージエアーの圧力を除外した状態の装置内差圧（ΔＰ２）は、停止状態差圧（ΔＰ０）と運転状態差圧（ΔＰ１）との差として算出される（ΔＰ２＝ΔＰ０−ΔＰ１）。なお、本実施形態に係る自動運転制御では、ステップＳ８においてゼロ補正を行っているため、装置内差圧（ΔＰ２）は、運転状態差圧（ΔＰ１）と同値となる。

次に、図６を参照して、上記したステップＳ９で実行される第２集塵装置１４の装置内差圧の差圧自動制御について説明する。図６は、本実施形態に係る排ガス処理設備１において、第２集塵装置１４に導入される排ガスの風量と、溶解炉１０から排出される排ガスの温度と、時間との関係を示したグラフである。

一般的に、溶解炉１０内が高温の場合には、ガスの発生量も多く、ガスの膨張量（率）も大きいため、当該風量は増加する。他方、溶解炉１０内が低温の場合には、ガスの発生量・膨張量（率）ともに小さくなる。従って、図６に示すように、溶解炉１０内の温度と主送風機１５によって第２集塵装置１４に導入される風量とは段階的に上昇する。このため、溶解炉１０内の温度が低い場合、主送風機１５を所定風量となるように駆動していたとしても、第２排ガス流路１３における圧力損失により、所定風量の排ガスを第２集塵装置１４に送ることができない。そこで、本実施形態に係る差圧自動制御では、第２集塵装置１４の運転中における装置内差圧ΔＰ２に基づいて、補助送風機１６の出力の可変制御を実行している。

まず、シーケンサー７１は、算出した装置内差圧ΔＰ２から所定風量に対して不足している風量（不足風量）を算出する。そして、図６に示すように、シーケンサー７１は、算出した不足風量を出力するように補助送風機１６を制御する。すなわち、所定風量に不足している分が、補助送風機１６によって補われる。なお、本実施形態では、主送風機１５と補助送風機１６とにより排ガスを圧送（送風）している場合の風量は、所定風量よりも僅かに低い２７ｍ^３／ｍｉｎとなるように制御している。

具体的には、溶解炉１０が低温時（例えば、約２００°）において、主送風機１５の一定出力による風量が、例えば、１５ｍ^３／ｍｉｎであった場合、シーケンサー７１は、不足風量を１２ｍ^３／ｍｉｎ（＝２７−１５）と算出する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１２では、シーケンサー７１は、補助送風機１６が不足風量を出力するようにインバーター７２に情報を送信する。そして、インバーター７２は、不足風量（１２ｍ^３／ｍｉｎ）を出力するように補助送風機１６を制御する（図６に示す（Ａ）参照）。

図５に示すように、シーケンサー７１は、制御装置１８の運転切スイッチ７５が押されるまで、連続的に変化する溶解炉１０内の温度および排ガスの風量に対応するように、インバーター７２を介して補助送風機１６の出力（風量）を連続的に制御する（ステップＳ１３「Ｎ」）。シーケンサー７１は、溶解炉１０内の温度が上がり、排ガスの風量が２７ｍ^３／ｍｉｎ以上となった場合、補助送風機１６の運転（駆動）を停止させる（図６に示す（Ｂ）参照）。また、シーケンサー７１は、排ガスの風量が２７ｍ^３／ｍｉｎ未満となった場合、補助送風機１６の運転（駆動）を再開する（図６に示す（Ｃ）参照）。なお、補助送風機１６の運転を停止および再開する場合、シーケンサー７１は、逆流防止ダンパー４３も適宜制御する。

シーケンサー７１は、制御装置１８の運転切スイッチ７５が押されると、電磁弁５７等の各種弁を閉じ、主送風機１５および補助送風機１６等の各機器を停止させ、排ガス処理設備１の自動運転制御を終了する（ステップＳ１３「Ｙ」）。

なお、本実施形態では、補助送風機１６により補助した時の風量を２７ｍ^３／ｍｉｎとしたが、これに限定されるものではなく、所定風量（３０ｍ^３／ｍｉｎ）を超えない範囲で設定することができる。

本実施形態によれば、主送風機１５は、一定出力で駆動され、補助送風機１６は、主送風機１５による風量と合わせて所定風量（または所定風量より僅かに低い風量）となるように出力が調整されて駆動される。このため、主送風機１５と補助送風機１６とにより、第２集塵装置１４に所定風量の排ガスを圧送（送風）することができる。これにより、第２集塵装置１４による集塵効率の低下を防止することができ、所望の集塵性能を得ることができる。

また、本実施形態によれば、例えば、溶解炉１０内の温度が低い場合に、溶解炉１０内に常温の燃焼用エアーが過剰に供給されることを防止することができる。これにより、加熱燃料を効率良く使用し、溶解炉１０内の昇温を安定させることができる。

さらに、本実施形態によれば、第２排ガス流路１３において、補助送風機１６の排気側が、主送風機１５の吸気側に接続されている。仮に、補助送風機１６の排気側を、主送風機１５の排気側に接続した場合、補助送風機１６は、主送風機１５の排気側の正圧よりも大きな圧力（正圧）を出力しなければならない。これに対し、本実施形態では、負圧となっている主送風機１５の吸気側に、補助送風機１６からの排気が入力されるため、補助送風機１６からの出力（圧力）を小さくすることができる。すなわち、補助送風機１６として小型で安価なものを用いることができる。これにより、排ガス処理システムとしての排ガス処理設備１の省スペース化や省コスト化を図ることができる。また、主送風機１５の吸気側は負圧であるため、停止状態の補助送風機１６が逆回転することを防止することができる。これにより、逆流防止ダンパー４３が開いている場合であっても、円滑に補助送風機１６を駆動（回転）させることができる。さらに、一般的に、補助送風機１６は、大型のものよりも小型のものの方が、インバーター７２による分解能の高い制御が可能となる。これにより、補助送風機１６の繊細な出力可変制御が可能となる。

なお、第２排ガス流路１３内の排ガスの温度および抵抗値と、排ガスの風量との関係が設定されたテーブルを、シーケンサー７１のメモリー８２に予め記憶しておき、差圧自動制御での不足風量を、当該テーブルに基づいて算出するようにしてもよい。

また、本実施形態の圧力検出管詰り防止装置１７は、第２集塵装置１４としてのベンチュリースクラバーにおける各圧力検出管５１，５２の詰りを防止するものであったが、これに限定されるものではなく、その他の湿式集塵装置や乾式集塵装置（バグフィルター方式やサイクロン方式等）に適用してもよい。すなわち、本実施形態の圧力検出管詰り防止装置１７は、塵埃を含む排ガスの導入（上流）側と排出（下流）側とに差圧が生じる集塵装置であれば適用することができる。

なお、上記した自動運転制御では、第２集塵装置１４の運転中において、圧空供給源５５は、上流圧力検出管５１と下流圧力検出管５２とに同一の圧力（および流量）の圧空を供給していたが、上流圧力検出管５１と下流圧力検出管５２とで異なる圧力の圧空を供給するようにしてもよい。例えば、第２集塵装置１４の導入部３１（上流側）の圧力は９０００Ｐａで、排出流路３４ａ（下流側）の圧力は２０００Ｐａである場合、上流圧力検出管５１へのパージエアーの圧力を１００００Ｐａとし、下流圧力検出管５２へのパージエアーの圧力を３０００Ｐａとしてもよい。上記したように下流圧力検出管５２よりも上流圧力検出管５１の方が塵埃による詰りが生じ易いため、上流圧力検出管５１へのパージエアーの圧力を大きくすることにより、上流圧力検出管５１の詰りを有効に防止することができる。この場合、停止中の装置内差圧を計測する場合のパージエアーは、上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２に同一の圧力を供給する。

なお、上記した自動運転制御において、停止中の第２集塵装置１４における装置内差圧ΔＰ０が、ゼロ（０）である場合または無視できる程度の小さな値である場合には、ゼロ補正を省略してもよい。また、圧力検出管詰り防止装置１７により上流圧力検出管５１および下流圧力検出管５２の詰り防止が図られているため、塵埃の除去作業後から一定期間のゼロ補正を省略してもよい。

なお、上記した自動運転制御では、ステップＳ２以降の制御が複数並行して実行されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ１からＳ１２までを順番に実行してもよい。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る排ガス処理システムにおける好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。さらに、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

本発明は、溶解炉で発生する排ガスを所定風量で導入して浄化する集塵装置や、複数の集塵装置が設けられた排ガス処理設備（排ガス処理システム）等に利用することができる。

１排ガス処理設備
１１第１排ガス流路
１２第１集塵装置
１３第２排ガス流路
１４第２集塵装置
１５主送風機
１６補助送風機
１８制御装置

Claims

溶解炉で発生する排ガスを所定風量で導入して浄化するベンチュリースクラバーの風量制御システムであって、
前記溶解炉と前記ベンチュリースクラバーとを接続する排ガス流路と、
前記排ガス流路に介設され、前記排ガスを前記溶解炉側から前記ベンチュリースクラバー側に圧送する主送風機と、
前記排ガス流路に分岐接続され、前記主送風機の圧送を補助する補助送風機と、
前記主送風機および前記補助送風機の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記主送風機を一定出力で制御すると共に、前記主送風機との協働により前記所定風量となるように前記補助送風機の出力を可変制御することを特徴とする風量制御システム。
前記補助送風機の排気側は、前記主送風機の吸気側において、前記排ガス流路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の風量制御システム。
前記制御装置は、前記ベンチュリースクラバーにおける前記排ガスの導入側と排出側との差圧に基づいて算出される前記排ガスの風量が、前記所定風量となるように前記補助送風機を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の風量制御システム。
溶解炉で発生する排ガスが直列に並べられた湿式の集塵装置およびベンチュリースクラバーを通過することにより除塵が行われる排ガス処理システムであって、
前記溶解炉の排出側に接続される第１排ガス流路と、
前記第１排ガス流路を介して前記溶解炉から排出された前記排ガスに対し、第１除塵処理を行う前記湿式の集塵装置と、
前記湿式の集塵装置の排出側に接続される第２排ガス流路と、
前記第２排ガス流路を介して前記湿式の集塵装置から排出された前記第１除塵処理後の排ガスに対し、第２除塵処理を行う前記ベンチュリースクラバーと、
前記第２排ガス流路に介設され、前記第１除塵処理後の排ガスを前記湿式の集塵装置側から前記ベンチュリースクラバー側に圧送する主送風機と、
前記第２排ガス流路に分岐接続され、前記主送風機の圧送を補助する補助送風機と、
前記主送風機および前記補助送風機の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記ベンチュリースクラバーは、前記第１除塵処理後の所定風量の排ガスを導入して浄化するものであり、
前記制御装置は、前記主送風機を一定出力で制御すると共に、前記主送風機との協働により前記所定風量となるように前記補助送風機の出力を可変制御することを特徴とする排ガス処理システム。