(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を需要側に供給する空気溜タンクと、
前記空気溜タンクに圧縮空気を供給するコンプレッサーと、
前記コンプレッサーとは別の計装用コンプレッサーにより生成された計装空気をプラント内の計装品に供給する計装空気供給系から計装空気を取り出し前記空気溜タンクに供給する取出配管と、を備える
ことを特徴とする圧縮空気供給設備。
【請求項２】
前記空気溜タンクの圧力を計測する圧力計と、
前記コンプレッサーを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力計の測定値が圧力下限値以上となるように、前記コンプレッサーのロード／アンロードを切り換える
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気供給設備。
【請求項３】
前記取出配管に設けられ、計装空気を増圧する増圧弁を備える
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧縮空気供給設備。
【請求項４】
圧縮空気を需要側に供給する空気溜タンクと、
前記空気溜タンクに圧縮空気を供給するコンプレッサーと、
前記コンプレッサーとは別の計装用コンプレッサーにより生成された計装空気をプラント内の計装品に供給する計装空気供給系から計装空気を取り出し前記空気溜タンクに供給する取出配管と、を備える圧縮空気供給設備の制御方法であって、
前記空気溜タンクの圧力が圧力下限値以上となるように、前記コンプレッサーのロード／アンロードを切り換える
ことを特徴とする圧縮空気供給設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気供給設備およびその制御方法に関する。例えば、タンクローリーに圧縮空気を供給して、圧縮空気の圧力によりタンクローリーからプラント内の貯槽に液化塩素を移送するための圧縮空気供給設備およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルの湿式製錬方法としてＭＣＬＥ（Matte Chlorine Leach Electrowinning：マット塩素浸出電解採取）法が知られている。ＭＣＬＥ法には塩素浸出工程と電解工程とが含まれる。塩素浸出工程ではニッケルを含有する原料スラリーに塩素ガスを吹き込むことにより原料からニッケルを浸出する。電解工程では浸出液を用いて電解採取することにより電気ニッケルを得る。塩素浸出工程の設備には複数の塩素浸出槽が設けられる。塩素浸出槽にはニッケルを浸出するのに適した量の塩素ガスが吹き込まれる。この塩素ガスの大部分は電解工程で発生する塩素ガスを再利用することで賄われるが、不足分はプラント外から供給される。
【０００３】
プラント外からの塩素ガスの供給は、タンクローリーで運搬された液化塩素を受け入れ、液化塩素を気化させることにより行われる。液化塩素の受け入れはタンクローリーに圧縮空気を供給して、圧縮空気の圧力によりタンクローリーからプラント内の貯槽に液化塩素を移送することにより行われる。
【０００４】
タンクローリーに圧縮空気を供給するためにコンプレッサーが使用される。コンプレッサーの部品には寿命があり、長期間操業を継続すると部品が劣化するため、定期的に交換する必要がある。特にコンプレッサーの摺動部、具体的にはピストンの前後にある吸込弁および吐出弁や、ピストンリング等が摩耗する。部品の摩耗が進むとコンプレッサーの圧縮効率が低下する。そうすると、液化塩素の受入時間が長くなり、作業員の待ち時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
実操業においては定期点検中に劣化した部品を交換することが好ましい。定期点検は計画された時期に行われる点検であり、この間は操業が停止される。そのため、部品交換のためにコンプレッサーを停止させても操業への影響がないからである。定期点検は例えば１年に１回の頻度で行われる。これに対してコンプレッサーの部品交換が数ヶ月に１回の頻度で発生すると、計画外の操業停止が必要となり操業効率が低下する。そのため、コンプレッサーの部品交換の頻度を低減し、少なくとも定期点検から次回の定期点検までの期間に部品交換が必要ないことが求められている。
【０００６】
特許文献１には、塩素ガスの移送にコンプレッサーを用いることが開示されている。しかし、コンプレッサーの部品の劣化については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平１０−５０２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、コンプレッサーの負荷を低減できる圧縮空気供給設備およびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の圧縮空気供給設備は、圧縮空気を需要側に供給する空気溜タンクと、前記空気溜タンクに圧縮空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーとは別の計装用コンプレッサーにより生成された計装空気をプラント内の計装品に供給する計装空気供給系から計装空気を取り出し前記空気溜タンクに供給する取出配管と、を備えることを特徴とする。
第２発明の圧縮空気供給設備は、第１発明において、前記空気溜タンクの圧力を計測する圧力計と、前記コンプレッサーを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力計の測定値が圧力下限値以上となるように、前記コンプレッサーのロード／アンロードを切り換えることを特徴とする。
第３発明の圧縮空気供給設備は、第１または第２発明において、前記取出配管に設けられ、計装空気を増圧する増圧弁を備えることを特徴とする。
第４発明の圧縮空気供給設備の制御方法は、圧縮空気を需要側に供給する空気溜タンクと、前記空気溜タンクに圧縮空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーとは別の計装用コンプレッサーにより生成された計装空気をプラント内の計装品に供給する計装空気供給系から計装空気を取り出し前記空気溜タンクに供給する取出配管と、を備える圧縮空気供給設備の制御方法であって、前記空気溜タンクの圧力が圧力下限値以上となるように、前記コンプレッサーのロード／アンロードを切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、計装空気供給系から取り出した計装空気を空気溜タンクに供給するので、その分だけコンプレッサーが供給する圧縮空気の量を低減でき、コンプレッサーの負荷を低減できる。
第２発明によれば、空気溜タンクの圧力が圧力下限値以上に維持されている間はコンプレッサーをアンロードにするので、コンプレッサーの負荷を低減できる。
第３発明によれば、増圧弁により低圧の計装空気を増圧して、必要な圧力の圧縮空気を得ることができる。
第４発明によれば、空気溜タンクの圧力が圧力下限値以上に維持されている間はコンプレッサーをアンロードにするので、コンプレッサーの負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮空気供給設備Ａを含む液化塩素受入設備Ｘの説明図である。
【図２】空気溜タンクの圧力の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（液化塩素受入設備Ｘ）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る圧縮空気供給設備Ａは、液化塩素受入設備Ｘの圧縮空気供給源として用いられる。液化塩素受入設備Ｘは、ＭＣＬＥ法によるニッケルの湿式製錬プラントに設けられる設備の一つである。
【００１３】
液化塩素受入設備Ｘには、圧縮空気供給設備Ａの他に、液化塩素貯槽６および気化器７が設けられている。液化塩素はタンクローリー５によりプラントまで運搬される。圧縮空気供給設備Ａからタンクローリー５に圧縮空気を供給することで、圧縮空気の圧力によりタンクローリー５から液化塩素貯槽６に液化塩素を移送する。液化塩素貯槽６に貯留された液化塩素は必要に応じて気化器７に供給され塩素ガスとして排出される。この塩素ガスは湿式製錬プラントの塩素浸出工程に供給される。
【００１４】
（計装空気供給系Ｂ）
プラント内の各所には各種の計装品が備えられている。計装品とは生産工程等を制御するのに用いられる測定装置や制御装置である。グローブ弁、ダイヤフラム弁、バタフライ弁、ボール弁などの調整弁のなかには、弁体をエア駆動する自動弁がある。この自動弁が計装品に相当する。計装品を動作させるために、プラントには計装品に計装空気を供給する計装空気供給系Ｂが備えられている。
【００１５】
計装空気供給系Ｂには、複数の計装用コンプレッサー８１と、計装用コンプレッサー８１により生成された計装空気を計装品に送る配管８２とが備えられている。なお、図では配管８２を一本の配管として表しているが、実際にはプラントの各所に点在する計装品に計装空気を送るため、配管８２は多数の配管に分岐しており、プラントの各所に張り巡らされている。
【００１６】
計装空気とは計装品を動作させるための圧縮空気である。一般的な計装品には0.45MPaG以上の圧力の計装空気が必要である。計装空気の圧力が必要な圧力より低下したり、供給が停止したりするとプラントの操業を緊急停止させる必要がある。そのため、計装用コンプレッサー８１はプラント内に複数台設けられており、計装空気の供給可能量は需要量に対して比較的余裕がある。
【００１７】
例えば、プラントに４台の計装用コンプレッサー８１を設け、通常時はそのうち３台を運転するようにする。計装空気の需要量が増した場合や、いずれかの計装用コンプレッサー８１が停止した場合には、残りの計装用コンプレッサー８１を運転する。このようにすることで、計装空気の圧力低下や供給停止を防止している。このように、計装空気の供給可能量には余裕があることから、計装空気供給系Ｂから計装空気を取り出して、他の設備に利用することができる。
【００１８】
（圧縮空気供給設備Ａ）
つぎに、圧縮空気供給設備Ａの構成を説明する。
圧縮空気供給設備Ａは、コンプレッサー１と、取出配管２と、空気溜タンク３とを備えている。コンプレッサー１の二次側は配管１１を介して空気溜タンク３の注入口に接続されている。コンプレッサー１は大気を取り込んで圧縮空気を生成し、圧縮空気を空気溜タンク３に供給する。配管１１には、コンプレッサー１から空気溜タンク３に向かう圧縮空気の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁１２が設けられている。コンプレッサー１の形式や台数は特に限定されない。
【００１９】
取出配管２は一端が計装空気供給系Ｂの配管８２に接続され、他端が配管１１に接続されている。取出配管２の他端は配管１１における逆止弁１２より空気溜タンク３側に接続されている。なお、取出配管２の他端を空気溜タンク３の注入口に直接接続してもよい。取出配管２を介して計装空気供給系Ｂから計装空気を取り出し、計装空気を空気溜タンク３に供給する。取出配管２には、計装空気供給系Ｂから空気溜タンク３に向かう計装空気の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁２２が設けられている。
【００２０】
一般に計装空気は0.45MPaGを越える程度の圧力である。これに対して液化塩素の移送には一般に1.5MPaG程度の圧縮空気が必要となる。そこで、取出配管２に増圧弁２１（２１ａ、２１ｂ）を設け、低圧の計装空気を増圧して、必要な圧力の圧縮空気を得る。
【００２１】
計装空気の増圧率は用いる増圧弁２１の性能のほか、直列に接続する増圧弁２１の数に依存する。例えば、圧力を２倍に増圧する増圧弁２１を用いる場合、この増圧弁２１を２台直列に接続すれば圧力を４倍に増圧できる。図１の例では、１段目の増圧弁２１ａと２段目の増圧弁２１ｂの２段構成として増圧率を４倍としている。増圧前の計装空気の圧力が0.45MPaGであるとすると、増圧後の圧力は1.8MPaGとなる。
【００２２】
増圧弁２１を用いると増圧できる代わりに流量が低下する。例えば、圧力を２倍に増圧すると流量が２分の１になる。流量の低下を抑制するためには複数台の増圧弁２１を並列に接続すればよい。図１の例では、１段目の増圧弁２１ａを２台の並列接続とし、１段目における流量低下を抑制している。
【００２３】
増圧後の計装空気の圧力は、後述の圧力下限値以上であり、かつ空気溜タンク３の定格圧力以下であればよい。この限りにおいて、増圧弁２１の数や段数は特に限定されない。計装空気の圧力がそもそも圧力下限値より高い場合には増圧弁を設けなくてもよい。ただし、増圧後の計装空気の圧力が圧力下限値よりもある程度高い方が、空気溜タンク３への計装空気の供給量が多くなるので好ましい。
【００２４】
空気溜タンク３は、コンプレッサー１および取出配管２から供給された圧縮空気を一時貯留し、タンクローリー５等の需要側に供給する。空気溜タンク３の排出口にはホース３１が接続されている。このホース３１を介して圧縮空気を需要側に供給する。なお、ホース３１には、空気溜タンク３から需要側に向かう圧縮空気の流れを許容し、逆流を防止する逆止弁３２が設けられている。
【００２５】
圧縮空気供給設備Ａはコンプレッサー１を制御する制御装置４を備えている。制御装置４は、ＣＰＵやメモリ等で構成されたコンピュータや、専用の電子回路等で構成された装置である。空気溜タンク３にはタンク内の圧力を計測する圧力計３３が設けられている。圧力計３３の測定値は制御装置４に入力されている。
【００２６】
（制御方法）
制御装置４は圧力計３３の測定値を基に、コンプレッサー１のロード／アンロードを切り換える。ここで、「ロード」とは圧縮空気を供給している状態であり、「アンロード」とは起動しているものの圧縮空気を供給していない状態である。ロード状態ではコンプレッサー１に負荷がかかり部品の摩耗が進行する。アンロード状態ではコンプレッサー１に負荷がかからないか負荷が小さく、部品の摩耗が抑制される。
【００２７】
制御装置４は以下のようにコンプレッサー１のロード／アンロードを切り換える。
図２に示すように、空気溜タンク３の圧力（圧力計３３の測定値）が圧力下限値を超えている間（期間ａ）、制御装置４はコンプレッサー１をアンロードとする。ここで「圧力下限値」は圧縮空気の需要側に必要な最低限の圧力に設定され、予め制御装置４に記憶されている。例えば、液化塩素の移送の場合には圧力下限値は1.5MPaGに設定される。
【００２８】
液化塩素の移送等のために空気溜タンク３から需要側に圧縮空気を供給すると、空気溜タンク３内の圧縮空気が減り、空気溜タンク３の圧力が低下する。制御装置４は空気溜タンク３の圧力が圧力下限値を下回った時にコンプレッサー１をロードに切り換える。そうすると、コンプレッサー１から圧縮空気が供給され、空気溜タンク３の圧力が上昇する（期間ｂ）。これにより空気溜タンク３に圧縮空気が充填される。
【００２９】
その後、空気溜タンク３の圧力が圧力目標値に達した時に、制御装置４はコンプレッサー１を再びアンロードに切り換える（期間ｃ）。ここで「圧力目標値」は圧力下限値より大きく、かつ空気溜タンク３の定格圧力以下の任意の値に設定され、予め制御装置４に記憶されている。なお、上記のような圧力目標値を基準とした制御に代えて、コンプレッサー１をロードに切り換えてから所定時間経過した時にアンロードに切り換えるように制御してもよい。
【００３０】
以上のように、制御装置４は、空気溜タンク３の圧力（圧力計３３の測定値）が圧力下限値以上となるように、コンプレッサー１のロード／アンロードを切り換える。
【００３１】
計装空気供給系Ｂから空気溜タンク３への計装空気の供給については、特に制御を行う必要がない。増圧後の計装空気の圧力が空気溜タンク３の圧力より高い間は、逆止弁２２が開いて計装空気が空気溜タンク３に供給される。一方、増圧後の計装空気の圧力が空気溜タンク３の圧力より低い間は、逆止弁２２が閉じて計装空気の供給が停止する。
【００３２】
空気溜タンク３にはコンプレッサー１に加えて計装空気供給系Ｂからも圧縮空気（計装空気）が供給される。すなわち、需要側に供給される圧縮空気の一部は計装空気で賄われる。そのため、コンプレッサー１はそれ単独で圧縮空気を空気溜タンク３に供給する場合に比べて、圧縮空気の供給量を低減できる。
【００３３】
需要側に供給される圧縮空気の流量が計装空気供給系Ｂから供給される圧縮空気の流量より多い場合は、空気溜タンク３に貯留された圧縮空気は時間の経過とともに減少する。しかし、空気溜タンク３には計装空気供給系Ｂから圧縮空気が供給されているので、この供給がない場合に比べて、空気溜タンク３の圧力が低下して圧力下限値を下回るまでにかかる時間が長くなる。すなわち、コンプレッサー１のアンロード時間を長くできる。
【００３４】
需要側に供給される圧縮空気の流量が計装空気供給系Ｂから供給される圧縮空気の流量より少ない場合は、空気溜タンク３に貯留された圧縮空気は減少しない。そのため、空気溜タンク３の圧力が低下して圧力下限値を下回ることがない。この場合には、コンプレッサー１を常にアンロードとすることができる。
【００３５】
このように、計装空気を空気溜タンク３に供給することで、空気溜タンク３の圧力を圧力下限値以上に維持できる期間を長くできる。しかも、空気溜タンク３の圧力が圧力下限値以上に維持されている間はコンプレッサー１をアンロードにするので、コンプレッサー１の負荷を低減できる。
【００３６】
通常、液化塩素を移送するのに必要な圧縮空気の流量は、計装空気供給系Ｂから供給される圧縮空気の流量より多い。この場合には、空気溜タンク３の圧力が低下して圧力下限値を下回ると、コンプレッサー１がロードに切り換わる。しかし、空気溜タンク３には計装空気供給系Ｂから圧縮空気が供給されているので、コンプレッサー１のアンロード時間を長くできる。
【００３７】
液化塩素の移送量が少ない場合には、空気溜タンク３の圧力が圧力下限値を下回るまで低下する前に、液化塩素の移送が完了する。すなわち、空気溜タンク３に貯留された圧縮空気のみで液化塩素の移送を完了することができる。移送の完了後は計装空気供給系Ｂから供給される圧縮空気により空気溜タンク３が再び充填される。この場合には、コンプレッサーをアンロードにしたままにできる。
【００３８】
塩素ガスは毒性があるため漏洩には十分に注意を払う必要がある。一般的には配管等からの漏洩防止対策が施されるのみならず、万一の漏洩に備えて漏洩検知のための十分な装置が備えられる。タンクローリー５と液化塩素貯槽６とを接続する配管においては、液化塩素の移送が完了しても配管の内部に液化塩素が残存しており、残存する液化塩素が気化して塩素ガスが発生する。この塩素ガスの漏洩を防止するため、液化塩素の移送が完了してからも一定時間は圧縮空気を流し続け、配管内の塩素ガスを空気に置換するいわゆるエアパージが行われる。
【００３９】
エアパージの際には、タンクローリー５に供給される圧縮空気の流量は少なくてもよい。このような場合には、需要側に供給される圧縮空気の流量が計装空気供給系Ｂから供給される圧縮空気の流量より少なくなる。空気溜タンク３に貯留された圧縮空気が減少しないため、コンプレッサー１を常にアンロードとすることができる。
【００４０】
このように、液化塩素の移送量が多い場合でも、必要な圧縮空気の一部を計装空気で賄うことができるので、コンプレッサー１のアンロード時間を長くすることができる。また、液化塩素の移送量が少ない場合やエアパージ時には、必要な圧縮空気の全量を計装空気で賄うことができるので、コンプレッサー１をアンロードとしたままにできる。
【００４１】
以上のように、計装空気供給系Ｂから取り出した計装空気を空気溜タンク３に供給するので、その分だけコンプレッサー１が供給する圧縮空気の量を低減でき、アンロード時間が延びることから、コンプレッサー１の負荷を低減できる。
【００４２】
コンプレッサー１の負荷を低減できることから、コンプレッサー１の部品の摩耗等による劣化を抑制でき、コンプレッサー１の寿命を延ばすことができる。部品の交換頻度を低減でき、定期点検における交換のみでコンプレッサー１の性能を維持できることから、計画外の操業停止が必要なく、プラントの操業効率を向上できる。
【００４３】
また、コンプレッサー１の部品の劣化が抑制されることから、コンプレッサー１の圧縮効率を高い状態で維持できる。その結果、液化塩素の受入時間が長くなることがなく、作業員の待ち時間が長くなることを防止できる。
【００４４】
本実施形態のように取出配管２を接続する構成としても塩素ガス漏洩のリスクが高くなることはない。コンプレッサー１からタンクローリー５までの間には３つの逆止弁１２、３２が設けられており、タンクローリー５からコンプレッサー１に向かって塩素ガスが逆流することはまずない。また、コンプレッサー１が何らかの異常で停止したとしても、計装空気供給系Ｂから圧縮空気が供給されているので、この圧縮空気の流れに逆らって塩素ガスが逆流することはないからである。むしろ、塩素ガス漏洩のリスクは低減されたといえる。
【００４５】
（その他の実施形態）
液化塩素受入設備ＸはＭＣＬＥ法によるニッケルの湿式製錬プラントに設けられる設備に限定されない。また、圧縮空気供給設備Ａは液化塩素受入設備Ｘに設けられる設備に限定されない。圧縮空気が必要な種々の設備の圧縮空気供給源として用いられる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｘ  液化塩素受入設備
Ａ  圧縮空気供給設備
Ｂ  計装空気供給系
１    コンプレッサー
２    取出配管
２１  増圧弁
３    空気溜タンク
３３  圧力計
４    制御装置
５    タンクローリー
６    液化塩素貯槽
７    気化器
【図１】
0006365351.tif 000002
【図２】
0006365351.tif 000003