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【発明の名称】 |
集塵風量の制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】岸浪 智之
【住所又は居所】千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内
【氏名】黒木 隆
【住所又は居所】千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内
【氏名】神山 朋典
【住所又は居所】千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 |
【課題】本発明は、発塵箇所が複数あっても、一基若しくは少数基の集塵機で、従来より効率良く、且つ安価に集塵可能な集塵風量の制御方法を提供することを目的としている。
【解決手段】発塵個所毎に設けたフードと、集塵機と、集塵機のガス入口側に設けた本管ダクトと、本管ダクトからの支管ダクトと、本管及び支管ダクトのダンパとで形成した集塵装置を運転するに際し、仮定した集塵機のガス入口風量のもとで各ダクトの圧力損失を計算し、全体の圧力損失からガス入口圧力を計算し、該ガス入口圧力の計算値と実測値とを比較し、それらが不一致なら、ガス入口風量の仮定値を変化させて計算を繰り返して、一致するガス入口風量と、各フードでの集塵風量とを計算する第１ステップ、各フードでの集塵風量が発塵個所の必要風量を上回るように、ダンパ開度等を調整する第２ステップを順次繰り返して実行する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の発塵個所毎に設けられ、含塵ガスの吸引口となる複数の集塵フードと、該含塵ガスを吸引するファンを備えた集塵機と、該集塵機のガス入口側に設けられ、前記含塵ガスを集塵機に導く本管ダクトと、該本管ダクトから分岐し、前記集塵フードに繋がる複数の支管ダクトと、これら本管及び支管ダクトに設けられた複数のダンパとで形成した集塵装置を用い、前記発塵個所からの含塵ガスを吸引して集塵するに際し、仮に設定した集塵機ガス入口の風量（Ｑｒ）のもとで予め知られている各ダクト及びダンパの流量特性に基づき各ダクトにおける圧力損失Δｐｉを計算すると共に、本管ダクト全体の圧力損失（ΣΔＰｉ）を集塵機ガス入口の圧力の計算値とし、該集塵機ガス入口の圧力の計算値と実測値（Ｐｓ）とを比較し、それらが一致しない場合には、集塵機ガス入口の風量の前記仮り設定値（Ｑｒ）を変化させて繰り返し計算を行い、その計算値と実測値とが一致する集塵機ガス入口の風量と、各集塵フードでの集塵風量を計算する第１ステップ、前記各集塵フードでの集塵風量が予め定めてある各発塵個所の必要風量を上回るように、ダンパ開度及び／又は集塵機のファン回転数を調整する第２ステップを順次繰り返して実行することを特徴とする集塵風量の制御方法。
【請求項２】 前記第１ステップにおいて各支管ダクトの圧力損失を計算するに際して、一つの本管ダクトから他の支管ダクトに分岐するところでは、本管側ダクトの風量と分岐側ダクトの風量の配分を変化させて繰り返し計算を行い、分岐側のダクトの圧力損失（Δｐｉ）が本管側のダクトの分岐点までの圧力損失と等しくなる流量配分での圧力損失を前記第１ステップでの圧力損失とすることを特徴とする請求項１記載の集塵風量の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集塵風量の制御方法に係わり、複数の発塵個所で発生したダストを一基又はそれ以上の集塵機に吸引して集塵するに際し、各発塵個所から吸引する含塵ガスの量を適切、且つ簡便に制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属製錬（精錬も含む）や金属加工等を行うにあたっては、一つの工場において、多数箇所で発塵を伴う操業や作業をすることが多い。規模の小さな設備の場合には、個々の発塵個所毎に集塵機を配置して集塵することも可能であるが、設備が大きかったり、発塵個所が多数にわたったり、発塵を伴う作業が間欠的に行われる場合には、設備毎に集塵機を設けることは非効率的であるばかりでなく、経済的な負担も大きくなる。そこで、図２に示すように、一基もしくは少数基の集塵機（吸引のためのファン１も含む）でもって、多数の発塵個所から集塵することが行われている。図２に示した例は製鋼工場の例であるが、発塵個所としては、転炉２、溶銑脱硫設備３、ノロ掻き設備４、溶銑払出設備５、建屋６等があり、それぞれの設備で発生した含塵ガス（ガスとしては、周囲の空気のみの場合もある）は、各設備に設けたダスト吸引口（集塵フードという）に連接した多数のダクトを経由して集塵機１４に吸引され、集塵される。この製鋼工場の場合、集塵機１４は、バグフィルタ方式で、２基が並列になっている。また、各ダクトの途中には、その内部断面（ガス流路）の開口面積を調整するダンパ１５が設けられており、その開度調整によって、各フードから吸引する含塵ガスの量を変更するようになっている。
【０００３】そして、各発塵源で発生する含塵ガスの量は、それぞれ異なり、しかも時間によっても変動するのが通常である。各ダクトで十分に含塵ガスを吸引するに必要な風量を必要風量、現実に各フードにおいて吸引される風量（含塵ガスも含む）を「集塵風量」と定義するならば、各設備において発生したダストで作業環境が悪化したり、操業が阻害されないためには、常に集塵風量が必要風量を上回り、且つ過剰な吸引を行わないように、各発塵源に設けたダンパの開度と、ファンの回転数とを制御するのが良い。これは、原理的には、予め各発塵源の必要風量の組合せをパターンに分類し、各パターンについて条件を設定しておくことで達成される。なお、この場合の転炉工場での操業状況と、その時の必要風量の一例を図３に示しておく。
【０００４】ところが、発塵源が多く、また各発塵源において時間により必要風量も変化するので、前記ダンパ開度及びファン回転数の組合せパターン数が膨大となり、且つ１箇所のダンパ開度を変更すると、当該発塵源のみならず全発塵源の集塵風量が変化するため、適切なパターン設定が難しいという問題があった。また、そのパターン数を少なくすると、実操業との乖離を生じ、集塵フードにおいて吸引する集塵風量の過不足が発生する上、操業の変化に応じた風量の設定が難しいという問題もある。
【０００５】このような問題を解決するため、特開昭５２−１０３３０５号公報は、各ダクトに集塵風量の検出装置を設けて集塵風量を測定し、これを必要風量に合致せしめるようにする集塵風量の集中自動制御技術を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特開昭５２−１０３３０５号公報記載の技術では、流量検出装置の目語まりが生じ易く、長期にわたる継続稼動の際には、集塵風量の検出誤差が増大し、適切な集塵状態を維持するのが難しいという問題があった。さらに、流速はダクトの断面積内で不均一に分布し、流量の評価が不正確であったり、流量の検出装置が発塵源毎に必要であり、コストが嵩むといった問題点があった。
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑み、発塵箇所が複数あっても、一基若しくは少数基の集塵機で、従来より効率良く、且つ安価に集塵可能な集塵風量の制御方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】すなわち、本発明は、複数の発塵個所毎に設けられ、含塵ガスの吸引口となる複数の集塵フードと、該含塵ガスを吸引するファンを備えた集塵機と、該集塵機のガス入口側に設けられ、前記含塵ガスを集塵機に導く本管ダクトと、該本管ダクトから分岐し、前記集塵フードに繋がる複数の支管ダクトと、これら本管及び支管ダクトに設けられた複数のダンパとで形成した集塵装置を用い、前記発塵個所からの含塵ガスを吸引して集塵するに際し、仮に設定した集塵機ガス入口の風量（Ｑｒ）のもとで予め知られている各ダクト及びダンパの流量特性に基づき各ダクトにおける圧力損失（Δｐｉ）を計算すると共に、本管ダクト全体の圧力損失（ΣΔＰｉ）を集塵機ガス入口の圧力の計算値とし、該集塵機ガス入口の圧力の計算値と実測値（Ｐｓ）とを比較し、それらが一致しない場合には、集塵機ガス入口の風量の前記仮り設定値（Ｑｒ）を変化させて繰り返し計算を行い、その計算値と実測値とが一致する集塵機ガス入口の風量と、各集塵フードでの集塵風量を計算する第１ステップ、前記各集塵フードでの集塵風量が予め定めてある各発塵個所の必要風量を上回るように、ダンパ開度及び／又は集塵機のファン回転数を調整する第２ステップを順次繰り返して実行することを特徴とする集塵風量の制御方法である。この場合、前記第１ステップにおいて各支管ダクトの圧力損失を計算するに際して、一つの本管ダクトから他の支管ダクトに分岐するところでは、本管側ダクトの風量と分岐側ダクトの風量の配分を変化させて繰り返し計算を行い、分岐側のダクトの圧力損失（Δｐｉ）が本管側のダクトの分岐点までの圧力損失と等しくなる流量配分での圧力損失を前記第１ステップでの圧力損失とするのが良い。
【００１０】本発明によれば、各ダクトの流量測定を行わなくても、複数の発塵個所から従来より効率良く、且つ安価に集塵が行えるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図４に示す集塵装置のモデルを用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】まず、本管ダクトの先端に設けたＮｏ．０集塵フードから本管ダクトを介しての集塵について見ると、該本管ダクトの先端部分（Ｎｏ．１支管ダクトの分岐点まで）の流量特性として、その部分のダクト長をＬ0、ダクト径をＤ0、管摩擦係数をλ、局所損失係数ζ（この値は、あるダンパ開度の下で、予め含塵のない状態でファンを運転して定めておくので、ダンパ開度によって変化する）、ガスの比重量をγ0とする時、該本管ダクトの先端部分の圧力損失（フード先の大気と本管ダクトの該支管ダクトの分岐点まで）△Ｐ0は、下記の式で与えられる。
【００１３】
ΔＰ0＝[λＬ0・Ｄ0＋Σζ]・γ・（Ｖ02／２ｇ）
ここに、Ｖ0はガスの線流速、ｇは重力加速度である。吸引するべき含塵ガスの温度は、前記集塵フードに設けたガス温度計によって測定し、その値によってガスの密度が計算される。また、この本管ダクトの先端部分（Ｌ0）を通過するガスの線流速Ｖ0は、仮り設定した本管ダクトの全風量Ｑｒ（集塵機入口での風量値）を本管ダクトおよび全ての支管ダクトに適当に分配して定めた吸引ガス流量ｑ0をダクト断面積によって除算することによって得られる。さらに、この本管ダクトの先端部分内を通過するガスの流量ｑ0は、集塵ファンの回転数とダンパ開度から経験的に知られている該先端部分ヘの流量配分を初期値として定められる。その結果、この本管ダクトの先端部分についての前記圧力損失ΔＰ0が計算される。同様に、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．ｎ−１，Ｎｏ．ｎ等の各支管ダクトについての圧力損失Δｐ1，Δｐ2，Δｐnも下記一般式で計算できる。なお、本管ダクトの圧力は大文字のＰ，支管ダクトの圧力は小文字のｐで表している。
【００１４】
Δｐi＝[λＬi・Ｄi＋Σζ]・γ・（Ｖi2／２ｇ）
次に、本管ダクトと支管ダクトとの各分岐点における本管ダクトの圧力Ｐiと前記本管ダクトの先端部分及び各支管ダクトの圧力損失Δｐiとを比較し、一致しない場合は、前記したガスの流量配分を変更し、両者が一致するまで計算を繰り返す。そして、両者が一致した時点で本管ダクトの全圧力損失（本管ダクトの各分岐点間の圧力差の和、ΣΔＰｉ）を計算し、該全圧力損失ΣΔＰｉを集塵機のガス入口圧力の実測値Ｐｓと比較する。その比較を行った結果、両者に不一致がある場合は、集塵機入口の風量Ｑｒを修正して再度上記の計算を、両者が一致するまで繰り返す。ここまでが、本発明でいう第１ステップである。この計算過程は、図１に示す流れ図で表現される。
【００１５】なお、図４に示す如く支管ダクトが更に分岐する場合にも、支管ダクトを本管ダクトと見なし、分岐した支管ダクトを支管ダクトと見なし、上記計算を行うことで同様にΣΔＰｉを計算できる。
【００１６】上記のようにして得た集塵機入口の風量の下での各支管ダクトを通過するガスの流量ｑiを各集塵フードでの集塵風量とする。そして、第１ステップで得られた各集塵フードでの集塵風量ｑｉと、予め定めてある各発塵設備の操業条件によって必要となるガスの吸引量，すなわち必要風量を比較し、集塵風量が必要風量を上回らない場合は、ダンパ開度及び／又は集塵機のファン回転数を調整して、集塵風量が必要風量を上回るようにする。これが第２ステップである。ダンパ開度を変更した場合には、必要に応じて上記の第１ステップを実行して条件変更後の集塵風量を再計算し、必要風量を上回っていることを再確認しても良い。
【００１７】このような本発明によれば、各ダクトで実際の集塵風量を測定せずに、計算だけで円滑な集塵が行えることになる。ただし、そのためには、本発明による集塵風量の計算値と実際の集塵風量とが一致している必要がある。そこで、発明者は、集塵機入口での風量Ｑｒを実測し、その測定値を計算値と比較した。その結果、図５に示すように、同一風量単位で表した計算値と測定値の関係は４５°の傾きを持つ直線となり、両者は非常に良く一致していることが明らかである。つまり、本発明の目的が達成できることが証明された。
【００１８】
【実施例】図２に例示した製鋼工場の集塵装置に本発明を適用した。その場合に計画した製鋼工場の操業パターンを図６（ａ）に示す。かかる操業を行うにあたっては、予め各集塵フードから吸引する必要風量を定めておく必要があるが、それを図６（ｂ）に示すように定め、本発明を実施した。
【００１９】その結果、図７に示すような計算による集塵風量で、各発塵源での発生ガス量の変化に対応し、常に集塵風量が必要風量を上回る風量制御ができた。その後、このような製鋼操業において集塵機を１年間継続運転したが、風量不足による発塵は皆無となり、過剰吸引による電力消費を大幅に削減することが可能となった。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、複数の発塵源を有する集塵装置の風量制御が、各発塵源に対する吸引風量の不足や過剰吸引なしで、且つ環境問題を生じたり、過剰な電力を消費せずに可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２５８
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区内幸町二丁目２番３号
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９１７５
【弁理士】
【氏名又は名称】小杉 佳男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１８５３５６（Ｐ２００３−１８５３５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月３日（２００３．７．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３８４０８８（Ｐ２００１−３８４０８８） |
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