JP7832012B2 - 焼結鉱冷却機の給排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のトラフ台車上に焼結機で焼結された焼結鉱を積層させ、前記複数のトラフ台車を移動させながら前記焼結鉱の層中に冷却ガスを通気することで連続的に前記焼結鉱を冷却する焼結鉱冷却機の給排気装置に関する。

従来、複数のトラフ台車上に焼結機で焼結された焼結鉱を積層させ、これら複数のトラフ台車を移動させながら焼結鉱の層中に下方から上方に向けて冷却ガスを通気することで連続的に焼結鉱を冷却する焼結鉱冷却機が知られている。

このような焼結鉱冷却機においては、昨今の環境規制の高まりから、焼結鉱粉塵の系外への漏洩を抑制するために、トラフ台車の上方の少なくとも一部をフードで覆い、密封を保つべくフードとトラフ台車との間にシール機構を設けるようになっている。

特開昭59-13892号公報

トラフ台車はレール上を走行する可動体であり、他方、フードは移動するトラフ台車上に固定設置される固定体であるため、シール機構はこれらが相対移動可能なように設けられる必要がある。このようなシール機構としては、例えば、長尺のクロス等のシール材の幅方向片側をシール材が下側に垂れ下がるように固定側のフードに取り付け、このシール材の下側をトラフ台車の側面に面接触させてフードとトラフ台車との隙間をシールする方法がある。また、特許文献１に開示されているように、水封ボックス内に溜めた水を用いてシールする水封式シールとするものもある。

しかし、クロスを用いる場合、経年劣化によるクロスの擦り切れやフードとトラフ台車との間の高さ方向、幅方向の隙間発生によりガスや粉塵が漏洩することがあった。特に、トラフ台車の側壁が変形したり、車輪の摩耗でトラフ台車が沈んだり、トラフ台車の車軸方向における偏心が発生して、トラフ台車とフードとの間の隙間が拡大すると、漏洩量が増加することになる。なお、機械的にこのようなシール材（クロス等）を常にシール面（トラフ台車）に押しあてる方法もあるが、シール面が波うち状に変形した場合、隙間が発生してガスや粉塵が漏洩しやすくなる。

また、水封式シールの場合、漏洩した焼結鉱が水封ボックス内に堆積すると、クーラ回転時の抵抗となったり、水封機能自体が失われたりすることがあった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、経年劣化等でトラフ台車側壁が沈んだり変形等してシール機構のシール効果が低下し、トラフ台車とフードの間に隙間が発生した場合にも、トラフ台車側（可動側）とフード側（固定側）との間のシール部分からガスや粉塵が系外に漏洩することを防止できる焼結鉱冷却機の給排気装置を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る焼結鉱冷却機の給排気装置は、上方の少なくとも一部がフードで覆われた複数のトラフ台車上に焼結機で焼結された焼結鉱を積層させ、前記複数のトラフ台車を移動させながら前記焼結鉱の層中に冷却ガスを通気することで連続的に前記焼結鉱を冷却する焼結鉱冷却機の給排気装置であって、
前記冷却ガスを前記複数のトラフ台車の下方に供給するための冷却ガス圧送装置と、
前記フードで覆われた空間から排気ガスを吸引して外部に排出するための排気ガス吸引装置と、
前記冷却ガスの流量が前記排気ガスの流量よりも小さくなるように、前記冷却ガス圧送装置及び前記排気ガス吸引装置のうちの少なくともいずれか一方を制御するよう構成された制御装置と、
を備えることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記冷却ガス圧送装置は、前記冷却ガスの流量を計測する冷却ガス流量計が設けられた圧送管を有し、
前記排気ガス吸引装置は、前記排気ガスの流量を計測する排気ガス流量計が設けられた排気管を有し、
前記圧送管と前記排気管のうちの少なくともいずれか一方に流量調整弁が設けられており、
前記制御装置は、前記冷却ガス流量計の計測値及び前記排気ガス流量計の計測値に基づいて、前記流量調整弁を制御するよう構成されていることが好ましい。

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記制御装置が、漏風量に基づいて、（前記排気ガスの流量）≧（前記冷却ガスの流量）－（前記漏風量）の関係を満たすように前記冷却ガス流量調整弁と前記排気ガス流量調整弁とを制御するよう構成されていることが好ましい。

（４）また、上記（１）～（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記複数のトラフ台車のうちの少なくとも１つからなるトラフ台車群ごとに、前記フードで覆われた空間内の圧力を測定するための圧力計と、前記流量調整弁とが設けられ、
前記制御装置は、前記圧力計から得られた圧力値に基づいて、フードで覆われた空間内の圧力が大気圧以上となった前記トラフ台車群について、前記排気ガスの流量を大きくするように前記流量調整弁を制御するよう構成されていることが好ましい。

（５）また、上記（１）～（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記フードに接続され、前記フードで覆われた空間内に空気を取り込むガス流入管を更に備えていることが好ましい。

（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記ガス流入管に、前記フードで覆われた空間から外部に向かう方向のガスの流れを防ぐ逆止弁が設けられていることが好ましい。

（７）また、上記（５）又は（６）に記載のものにおいて、前記ガス流入管は、内径、前記フード内の部分の長さ及び肉厚のそれぞれが所定の範囲内の寸法であることが好ましい。

本発明によれば、トラフ台車とフードとの間の空間全体を安定して負圧に維持することが可能となり、経年劣化等でトラフ台車側壁が沈んだり変形したりしてトラフ台車とフードの間に隙間が発生した場合にも、トラフ台車側（可動側）とフード側（固定側）との間のシール部分からガスや粉塵が系外に漏洩することを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る焼結鉱冷却機の給排気装置の説明図である。 本発明の実施の形態に係る焼結鉱冷却機の給排気装置の他の態様の説明図である（変形例１）。 図２に示した焼結鉱冷却機の給排気装置の全体構成の説明図である。 本発明の実施の形態に係る焼結鉱冷却機の給排気装置の他の態様の説明図である（変形例２）。 本発明の実施の形態に係る焼結鉱冷却機の給排気装置の他の態様の説明図である（変形例３）。

本実施の形態に係る焼結鉱冷却機１の給排気装置３は、図１に示すように、冷却ガスをトラフ台車５の下方に供給するための冷却ガス圧送装置７と、排気ガスを吸引して外部に排出するための排気ガス吸引装置９と、冷却却ガスの流量と排気ガスの流量を制御する制御装置１１とを備えている。本実施形態においては、ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）である。
以下、各装置構成を詳細に説明する。

＜焼結鉱冷却機＞
焼結鉱冷却機１は、上方の少なくとも一部がフード１３で覆われた複数のトラフ台車５上に焼結機で焼結された焼結鉱１５を積層させ、複数のトラフ台車５を移動させながら焼結鉱１５の層中に冷却ガスを通気することで連続的に焼結鉱１５を冷却するものである。

トラフ台車５は、車輪１７と、トラフ１９と、内側側壁２１および外側側壁２３と、風箱２５と、通気板２７とを備えており、通気板２７の上方に粉砕された焼結鉱１５が積層されている。
トラフ台車５は、円環状に区画された領域を、レール（図示なし）に沿って、給鉱装置側から排鉱装置側へと移動する。
固定体であるフード１３と可動体であるトラフ台車５との間にはシール機構２８が設けられており、この部分がシール部分となる。

＜冷却ガス圧送装置＞
冷却ガス圧送装置７は、冷却ガスの流量を計測する冷却ガス流量計Ｆ１が設けられた圧送管２９を有し、冷却ガスを複数のトラフ台車５の下方に供給するためのものである。
圧送管２９の上流側には冷却ガスを圧送して供給するための供給ブロワ８が設けられ、その下流側は、図１に示すように、固定側環状エアダクト３１に接続され、固定側環状エアダクト３１は水封ボックス３３を介して可動側環状エアダクト３５と接続され、可動側環状エアダクト３５は連結エアダクト３７を介して内側側壁２１に接続されている。

圧送管２９から固定側環状エアダクト３１に供給された冷却ガスは、水封ボックス３３によってシールされて可動側環状エアダクト３５、連結エアダクト３７を介して風箱２５に供給される。

圧送管２９に設けられた冷却ガス流量計Ｆ１の計測値は、制御装置１１に入力される。

＜排気ガス吸引装置＞
排気ガス吸引装置９は、排気ガスの流量を計測する排気ガス流量計Ｆ２が設けられた排気管４１を有し、フード１３で覆われた空間から排気ガスを吸引して外部に排出するためのものである。排気管４１には、排気ガスの流量を調整する流量調整弁３９が設けられている。
排気管４１の下流側には排気ガスを吸引して排出するための排出ブロワ１０が設けられている。排気管４１に設けられた排気ガス流量計Ｆ２の計測値も、制御装置１１に入力される。

＜制御装置＞
制御装置１１は、冷却ガスの流量が排気ガスの流量よりも小さくなるように流量調整弁３９を制御するよう構成されている。
具体的には、流量計Ｆ１、Ｆ２の計測値を入力し、その計測値に基づいて、排気管４１を流れる排気ガスの流量が圧送管２９から供給される冷却ガス流量よりも大きくなるように流量調整弁３９を制御する。

集塵装置等を介してフード１３内の排気ガスを吸引する場合、フード１３に接続する配管から離れたエリアでは排気ガスの吸引力が弱く、フード内圧力が大気圧より高くなるとガスや粉塵が漏洩する条件となりやすい。
そこで、制御装置１１によって、冷却ガスの流量が排気ガスの流量よりも小さくなるように流量調整弁３９とを制御することで、フード内圧力が大気圧より低くすることができる。

以上のように構成された本実施の形態の焼結鉱冷却機の給排気装置３によれば、トラフ台車５とフード１３との間の空間全体を安定して負圧に維持することが容易となり、経年劣化等でトラフ台車５の側壁２１、２３が沈んだり変形したりしてシール機構のシール効果が低下し、トラフ台車５とフード１３の間に隙間が発生した場合にも、トラフ台車５側（可動側）とフード１３側（固定側）との間のシール部分からガスや粉塵が系外に漏洩することを防止することができる。

［変形例１］
経時変化によるトラフ台車５とフード１３の間の隙間の発生や拡大は、トラフ台車５に対して無作為に発生する可能性がある。
この場合、図２、図３に示すように、個々のトラフ台車５または複数のトラフ台車５からなるトラフ台車群ごとに、フード１３で覆われた空間内の圧力を測定するための圧力計Ｐと流量調整弁３９とを設け、圧力計Ｐの計測値である圧力値を制御装置１１に入力し、フード１３で覆われた空間内の圧力が大気圧以上となった箇所（トラフ台車群）について、流量調整弁３９を調整して、排気ガスの流量を大きくする。これによって、ピンポイントで漏洩を防止することができ、より経済的となる。
また、各フード１３から集められた排気ガス流量の総量が、（排気ガス流量の総量）＞（冷却ガス流量）の関係を満たさない場合は、大気圧とフード１３内圧との圧力差（大気圧―フード１３内圧）が小さいものから排ガス流量調整弁の開度を大きくすることが好ましい。

［変形例２］
冷却ガスの流量に比べて排気ガスの流量が過多になると、フード１３で覆われた空間内と外部との間の圧力差が大きくなり、シール部分の変形や外部空気の吸い込み、機器変形の可能性がある。また、シール部分から外部空気の吸い込みが大きくなると、排熱回収温度が低下し、ボイラーでの熱交換に支障をきたす。
そこで、図４に示すように、フード１３で覆われた空間内に空気を取り込むガス流入管４３をフード１３に設けることにより、排気ガス流量が一時的に過多となった際にガス流入管４３から外気空気を積極的に吸い込み、フード１３内外の圧力差を低減させ、フード１３内を常に大気圧に近い状態に維持することができる。

ガス流入管４３を設ける場合、ガス流入管４３における一定以上の長さをフード１３内に収められるようにすることで、流入した外部空気がフード１３内に収められたガス流入管４３内を流れる過程で加熱され、排気ガスの温度低下を抑制することができる。
ガス流入管４３の内径、フード１３内の部分の長さ及び肉厚のそれぞれが所定の範囲内の寸法であることが望ましく、例えば、内径：0.1～0.5m、フード１３内の部分の長さ：0.5m以上、肉厚5mm以上といった範囲内の寸法に設定することが望ましい。内径が小さいすぎると管流入時の圧力損失が増大し、大きすぎると瞬間的に排気ガス温度の低下を招く恐れがある。また、フード１３内の部分の長さが短いと流入した外部空気が十分に加熱されない。また、一定程度以上の肉厚を有することで、ガス流入管４３を流れる空気の流量が小さい通常運転の間に熱を溜めておく熱容量が確保でき、ガス流入管４３からの外部空気の流入量が増大した際のフード１３で覆われた空間内の温度低下を抑制する効果が大きくなる。尚、流入管４３のフード１３内の部分の長さや肉厚の上限は、流入管４３の内径に応じて重量等を勘案して妥当な範囲とする。
また、ガス流入管４３の吸い込み側先端にフードで覆われた空間から外部に向かう方向のガスの流れを防ぐ逆止弁４５やサイクロン（図示なし）を設置する等して、フード１３内圧力が局所的に変動した時にも系外へのガスや粉塵の漏洩が防止されるようにしてもよい。

［変形例３］
トラフ台車５の下部のシール部分は、冷却ガスの漏風を完全に防止することができない。特に機器の経時劣化とともに冷却ガスの漏風が顕著となる。
そこで、冷却ガスの漏洩量を加味して、（排気ガス流量）≧（冷却ガス流量）－（漏風量）となるように制御することにより、排気ガス流量の最小値を小さくできる。これによって、排気ガス流量を低減することができ、排気ブロワ等の電力費の低減に繋がり、より経済的となる。

漏風量は、既知のデータから冷却ガス流量や圧力等を変数とする演算式から算出してもよく、また、図５に示すように、シール部等の漏洩箇所に風速計４７を設けて風速を測定し、測定値を制御装置１１に入力して、風速を漏風量に換算してもよい。
いずれにしても、制御装置１１によって漏風量に基づいて、（排気ガスの流量）≧（冷却ガスの流量）－（漏風量）の関係を満たすように排気ガス流量調整弁３９を制御するよう構成する。

以上、本発明を実施形態及び変形例を用いて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態や変形例の構成には限られない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において実施形態や変形例に示した構成要素の一部の省略や変形、またそれらの改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。

例えば、上記の実施形態においては、流量調整弁３９を排気管４１のみに設けているが、流量調整弁は圧送管に設けてもよく、また、圧送管と排気管の両方に設けてもよい。

また、上記の実施形態においては、制御装置１１は排気ガス吸引装置９（流量調整弁３９）のみを制御するよう構成されているが、本発明においては、制御装置は、冷却ガスの流量が排気ガスの流量よりも小さくなるように、冷却ガス圧送装置を制御するよう構成されていても良く、また冷却ガス圧送装置及び排気ガス吸引装置の両方を制御するよう構成されていてもよい。

また、上記の実施形態においては、圧送管に冷却ガス流量計を設け、排気管に排気ガス流量計を設け、これらの計測値に基づいて流量調整弁を制御することで、高精度な制御を実現する好ましい形態を示したが、本発明においては、制御装置は、冷却ガスの流量が排気ガスの流量よりも小さくなるように、供給ブロワ及び排出ブロワのうちの少なくともいずれか一方を制御するよう構成されていてもよい。

１ 焼結鉱冷却機
３ 給排気装置
５ トラフ台車
７ 冷却ガス圧送装置
８ 供給ブロワ
９ 排気ガス吸引装置
１０ 排出ブロワ
１１ 制御装置
１３ フード
１５ 焼結鉱
１７ 車輪
１９ トラフ
２１ 内側側壁
２３ 外側側壁
２５ 風箱
２７ 通気板
２８ シール機構
２９ 圧送管
３１ 固定側環状エアダクト
３３ 水封ボックス
３５ 可動側環状エアダクト
３７ 連結エアダクト
３９ 流量調整弁
４１ 排気管
４３ ガス流入管
４５ 逆止弁
４７ 風速計
Ｆ１、Ｆ２ 流量計
Ｐ 圧力計

Claims (5)

1. 上方の少なくとも一部がフードで覆われた複数のトラフ台車上に焼結機で焼結された焼結鉱を積層させ、前記複数のトラフ台車を移動させながら前記焼結鉱の層中に冷却ガスを通気することで連続的に前記焼結鉱を冷却する焼結鉱冷却機の給排気装置であって、
   前記冷却ガスを前記複数のトラフ台車の下方に供給するための冷却ガス圧送装置と、
   前記フードで覆われた空間から排気ガスを吸引して外部に排出するための排気ガス吸引装置と、
   前記冷却ガスの流量が前記排気ガスの流量よりも小さくなり、フード内圧力が大気圧よりも低くなるように、前記冷却ガス圧送装置及び前記排気ガス吸引装置のうちの少なくともいずれか一方を制御するよう構成された制御装置と、
   を備え、
   前記冷却ガス圧送装置は、前記冷却ガスの流量を計測する冷却ガス流量計が設けられた圧送管を有し、
   前記排気ガス吸引装置は、前記排気ガスの流量を計測する排気ガス流量計が設けられた排気管を有し、
   前記圧送管と前記排気管のうち少なくとも前記排気管に流量調整弁が設けられており、
   前記複数のトラフ台車のうちの少なくとも１つからなるトラフ台車群ごとに、前記フードで覆われた空間内の圧力を測定するための圧力計と、前記流量調整弁とが設けられ、
   前記制御装置は、前記冷却ガス流量計の計測値及び前記排気ガス流量計の計測値に基づいて、前記流量調整弁を制御するよう構成されており、且つ前記圧力計から得られた圧力値に基づいて、前記フードで覆われた空間内の圧力が大気圧以上となった前記トラフ台車群について、前記排気ガスの流量を大きくするように前記流量調整弁を制御するよう構成されていることを特徴とする焼結鉱冷却機の給排気装置。
2. 前記制御装置が、漏風量に基づいて、（前記排気ガスの流量）≧（前記冷却ガスの流量）－（前記漏風量）の関係を満たすように前記流量調整弁を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱冷却機の給排気装置。
3. 前記フードに接続され、前記フードで覆われた空間内に空気を取り込むガス流入管を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結鉱冷却機の給排気装置。
4. 前記ガス流入管に、前記フードで覆われた空間から外部に向かう方向のガスの流れを防ぐ逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の焼結鉱冷却機の給排気装置。
5. 前記ガス流入管は、内径、前記フード内の部分の長さ及び肉厚のそれぞれが所定の範囲内の寸法であることを特徴とする請求項３に記載の焼結鉱冷却機の給排気装置。