JP6123698B2

JP6123698B2 - 焼結機の排気ダクトのダスト堆積防止方法

Info

Publication number: JP6123698B2
Application number: JP2014029821A
Authority: JP
Inventors: 貴大菅野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: JP2015150552A

Description

本発明は、内部が負圧になるダクトのダスト堆積防止装置およびこの装置を用いたダスト堆積防止方法に関するものであって、ダクト内でのダストの堆積を防止して、ダクト内の清掃作業における作業頻度および作業負荷の低減を図ろうとするものである。

粉塵や飛灰、微粉炭などのダストを含んだガスが流れるダクトでは、時間の経過とともにダクト内におけるダストの堆積が避けられない。特に、比重の大きいダストは、一旦、ダクト底部に落下すると再度飛散して下流に流れる可能性が低く、そのままダクト底部に堆積されやすい。

このようにダクト内にダストが堆積すると、集塵効率の低下のみならず、送風（排風）抵抗の増大による送風動力の増大、さらにはダンパの開閉不良やダクトおよび支持部の許容荷重超過による曲損などの問題を引き起こすおそれがある。そのため、ダストを含んだガスが流れるダクトでは、定期的なダクト内の清掃作業を余儀なくされる。

ところで、上記したダクト内の清掃作業を行う際には、通常、排気を行っている設備の操業を停止するので、ダクト内におけるダストの堆積量が多くなると、清掃作業を頻繁に行う必要が生じ、長期間の連続操業が困難になるという問題があった。

また、ダクト内の清掃作業は、ダクトに設けられた点検口を開放し、そこから内部に入って清掃を行うので、作業性が非常に悪い。加えて、図１に示すような焼結鉱を製造する焼結機の排気ダクト（ガスメインダクト）などでは、内部を流れるガス中のダストに鉄粉が含まれるため、堆積したダストを長時間そのままにしておくと、ダスト中の鉄粉がダクトの内面に固着してしまい、清掃作業時の負荷が非常に大きくなるという問題もあった。
なお、図中、符号１が焼結機、２が排風機、３がダクトである。

上記の問題を解決するための技術として、特許文献１には、「ダクトの角度変向若しくは湾曲により形成されるダクト曲がり部のガス通流方向下流側に位置するダクト内壁部の、ガスの流れによる遠心力が作用する流路部位に邪魔板を設置し、該邪魔板により遠心力が作用する流路部位側に振られたダストを捕集すると共に、該捕集されたダストの堆積位置に開閉可能な開口部を設けたことを特徴とするダスト除去装置」が開示されている。

また、特許文献２には、「吸塵ダクトのベンド部、合流部近傍等ダストの堆積しやすい位置に圧縮空気噴出ノズルを配置し、定期的にあるいは連続的に圧縮空気を噴出させて乱流を生じさせ、ダストを吹きとばすように構成したことを特徴とするダスト堆積防止装置」が開示されている。

特開２００９−２０２１４２号公報特開昭５１−０６３５６５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、集塵機とは別に邪魔板で捕集したダストの回収作業が必要となる。特に、操業時にダクト内が負圧になる場合には、ダストの捕集エリアを隔離することができる２重ダンパなどの特殊な機器を別途設置しない限り、操業中にダストを回収できず、やはり長時間の連続操業ができないという問題があった。

また、特許文献２の技術では、圧縮空気を噴出させるので、動力源となるコンプレッサーやこれに接続する圧縮空気用配管の引き回しなどが必要となって、設備規模が大きくなる。このため、かような設備の導入には、多大なコストと設置スペースの確保が必要になるという問題があった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するものであって、内部が負圧になるダクトにおいて、大幅な設備改造を行うことなく、ダクト内でのダストの堆積を防止し、ダクト内の清掃作業における作業頻度および作業負荷の低減を同時に達成することができるダスト堆積防止装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記のダスト堆積防止装置を用いたダスト堆積防止方法を提供することを目的とする。

さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、ダクト内でのダストの堆積を防止する方法について鋭意検討を重ねた。なお、本発明で対象とするダクトは、操業時には内部が負圧になるダクトである。
その結果、内部が負圧になるダクトにおいては、ダクト内外の圧力差を利用することにより、外部から外気を吸い込み、その吸い込んだ外気をダクト内に堆積したダストに向けて噴射することで、コンプレッサー等の動力源を必要とすることなく、ダクト内の流速を局所的に高めて、堆積したダストを飛散させることができるとの知見を得た。
また、常に外気を吸い込ませるのではなく、一定の時間間隔で間欠的に外気を吸い込ませる、換言すれば、外気吸い込み量の調整を行うことにより、排風機の負荷増大を抑制できることも併せて知見した。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．内部が負圧になるダクトのダスト堆積防止装置であって、
ダクトの外部から外気を吸い込み、その吸い込んだ外気を該ダクト内に堆積したダストに噴射して飛散させるノズルを有し、該ノズルは、外気吸い込み量の調整を司るバルブをそなえることを特徴とするダスト堆積防止装置。

２．前記ノズルが、前記ダクトの周方向および／または長手方向に設けられてなる前記１に記載のダスト堆積防止装置。

３．前記ノズルが、前記ダクトにおける内部ガスの低流速部に設けられてなる前記１または２に記載のダスト堆積防止装置。

４．前記バルブが、手動式または自動式である前記１〜３のいずれかに記載のダスト堆積防止装置。

５．前記１〜４のいずれかに記載のダスト堆積防止装置を用いて、ダクト内に堆積したダストを飛散させることを特徴とするダスト堆積防止方法。

本発明のダスト堆積防止装置を適用することで、ダクト内でのダストの堆積を防止でき、これによって、ダクト内の清掃作業における作業周期の長期化および作業負荷の軽減を図ることができる。
また、ダクト内の清掃作業における作業周期の長期化に伴い、排気を行っている設備の長期にわたる連続操業が可能になる。
さらに、大幅な設備改造を行うことなく、またさほどのスペースも必要としないので、コストや設置性の面でも有利である。

焼結機の排気ダクト（ガスメインダクト）の概略系統図である。本発明のダスト堆積防止装置をダクトの水平直管部に適用した状態を模式的に示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。本発明のダスト堆積防止装置をダクトのダンパ取り付け部近傍に適用した状態を模式的に示す図である。本発明のダスト堆積防止装置をダクトのベンド部近傍に適用した状態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は当該平面図のＡ−Ａ矢視図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のダスト堆積防止装置は、前述したように、送風機（排風機）の吸込ダクトなど、内部が負圧になるダクトに適用するものである。一般的に、このようなダクトにおけるダクト内部の圧力はダクト外部（大気圧）との差圧で−１〜−15kPa程度、ダクト内部の流速は15〜20m/s程度である。

また、本発明のダスト堆積防止装置は、ダクトの型式や口径、さらにはダクト内部を流れるガスの種類によらず適用することができる。例えば、図１に示すような焼結機の排気ダクト（ガスメインダクト）は、口径：800〜5000mmの丸ダクトで大部分が構成されるが、本発明のダスト堆積防止装置は、このようなダクトに対して口径などにかかわらず、適用することができる。

次に、図２に、本発明のダスト堆積防止装置をダクトの水平直管部に適用した状態を模式的に示す。図２（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図中、符号４がノズル、５がバルブ、６がダストである。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明のダスト堆積防止装置は、ダクト外部から外気を吸い込み、吸い込んだ外気をダクト内に堆積したダストに向け噴射して飛散させるためのノズルと、外気吸い込み量の調整を司るバルブにより構成される。

このうち、ノズルは、ダクト外部から吸い込んだ外気をダクト内に堆積したダストに向けて噴射するので、例えば、その形状を略Ｌ字型の曲管とし、ダクトを貫通するように、つまり外気吸込口となるノズルの一端はダクト外部に、外気噴出口となる他端はダクト内部に配置されるようにして、設置する。このとき、ノズルの外気噴出口は、図示したようにダクトの下流側に向けることが好ましい。

また、本発明のダスト堆積防止装置は、ダクトの内面に堆積したダストを飛散させて、飛散させたダストをダクト内のガスの流れに乗せて下流側に設置する集塵機（フィルタ）へと移動させるものである。このため、外気噴出口となるノズル先端での外気の流速は、ダクト内部におけるガス流速以上、例えば20〜100m/s程度となるようにすることが好ましい。具体的にはダクト内部のガス流速Ｖ₀より十分早い速度、例えば２Ｖ₀以上が、より好ましい。

ここに、ダクト内外の差圧が−１〜−15kPa程度の場合において、ノズル先端での外気の流速を上記の範囲とし、それと同時に必要量の外気吸い込み量を得るには、ノズル径を20mm以上とすることが好ましい。しかしながら、ノズル径を大きくしすぎると、外気吸い込み量が増加して有効集塵風量（集塵機処理風量から外気吸い込み分の風量を除いた風量）が低下し、送風機（排風機）の負荷が増大するため、ノズル径は100mm以下とすることが好ましい。より好ましくは20〜80mmの範囲である。
なお、ここでいうノズル径とは、ノズルの内径を指すものとする。

また、ノズルの長さは、長いほどノズル内での管摩擦が大きくなって圧損が生じるが、
300〜2000mm程度であれば、形状が略Ｌ字型等の曲管であってもダスト堆積防止機能に問題なく発揮することができる。
なお、ここでいうノズル長さとは、ノズル中心における長さを指すものとする。

さらに、ノズルは、ダストが堆積する（堆積しやすい）範囲に、ダクト径や設置箇所に応じて、ダクトの周方向および／または長手方向に複数個設置することが好ましい。

なお、本発明のダスト堆積防止装置は、特にダストが堆積しやすい低流速部、例えばダストアタックによる摩耗防止のためにガス流量に対して通常よりもダクト径を大きく設定している箇所やダンパ取り付け部（図３参照）、ベンド部（図４参照）、立ち上がり部（図示省略）などに適用して特に好適である。図３中、符号７がダンパである。

また、ノズルがそなえるバルブについては、種類など特に限定する必要はなく、流量調整が可能である玉形弁や仕切弁などを用いればよい。バルブの駆動方式については、手動式とすることもできるが、頻繁に開閉や流量調整を行う場合には自動式とする方が作業量を低減する観点からは有利である。この自動式バルブとしては、電気作動式バブルなどを用いればよい。

さらに、ダスト堆積が発生し、堆積量が保守管理値を超える用になった都度、外気を吸い込ませ堆積ダストを飛散させ、ダクト内を流れるガスに随伴させ除去するようにすればよいが、間欠的に外気を吸い込ませ堆積を防止する場合、１週間に１回または１ヶ月に１回程度の頻度で５〜10分程度、外気を吸い込ませるようにすればよい。

本発明のダスト堆積防止装置を、焼結鉱を製造する焼結機の排気ダクトに適用し、ダストの堆積状況を調査した。その結果、
・ダクト
ダクト種類、口径：丸ダクト、3000mm
ダクト内外差圧ΔＰ：−２kPa
・ノズル
ノズル径Ｄ：50mm
ノズル長さＬ：300mm（略Ｌ字型の曲管）
とした時、
ノズル１個あたりの流量Ｑ：5.65m³/min
ノズル流速Ｖ：48m/s
となり、ダクト内流速より十分に早い流速が得られ、堆積ダストを飛散させることができた。

また、従来、当該排気ダクトの清掃作業は３ヶ月毎に行っていたが、本発明のダスト堆積防止装置を適用した部分では、３ヶ月経過時点でも、水平直管部だけでなく、ダストが堆積しやすいダンパ取り付け部近傍やベンド部近傍、立ち上がり部近傍でもダストの堆積はほとんど見られず、いずれの設置箇所においても清掃作業の頻度を２年程度に延長することができた。
さらに、ダストのダクトの内面への固着も見られず清掃作業に必要な焼結機停止も、前記清掃作業の頻度２年に１度と、大幅に低減することができた。

１焼結機
２排風機
３ダクト
４ノズル
５バルブ
６ダスト
７ダンパ

Claims

内部が負圧になる焼結機の排気ダクト内にガスを流通させた状態で、該ダクトの外部から外気を吸い込み、その吸い込んだ外気を該ダクト内に堆積したダストに噴射して飛散させるノズルを有し、
該ノズルは、ノズル径を20〜100mmとし、さらに外気吸い込み量の調整によりノズル先端での外気の流速を該ダクト内部におけるガス流速の２倍以上、100m/s以下に調節するバルブをそなえる、焼結機の排気ダクト用のダスト堆積防止装置を用いて、
外気吸い込み量の調整によりノズル先端での外気の流速をダクト内部におけるガス流速の２倍以上、100m/s以下に調節し、ダクト内に堆積したダストを飛散させることを特徴とする焼結機の排気ダクトのダスト堆積防止方法。
前記ノズルが、前記ダクトの周方向および／または長手方向に設けられてなる請求項１に記載の焼結機の排気ダクトのダスト堆積防止方法。
前記ノズルが、前記ダクトにおける内部ガスの低流速部に設けられてなる請求項１または２に記載の焼結機の排気ダクトのダスト堆積防止方法。
前記バルブが、手動式または自動式である請求項１〜３のいずれかに記載の焼結機の排気ダクトのダスト堆積防止方法。