(57)【要約】【要  約】【課  題】  転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスを集塵機に送給する際等の送風機用インペラーへのダストの付着を防止し、転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスの集塵装置等の稼働率向上と作業者によるダストの除去作業の労力軽減を図る。【解決手段】  吸気口部位にて、ノズルから回転軸に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射することによって、羽根板へのダストの付着を防止する。【選択図】        図１
2005344515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機であって、前記インペラーの吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射するようにしたことを特徴とするインペラー式送風機。
【請求項２】
回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機のインペラーのダスト除去方法であって、前記インペラーの吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射することで、前記羽根板と前記主板と前記側板とに付着したダストを除去することを特徴とするインペラーのダスト除去方法。
【請求項３】
回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機、および溶融金属製錬設備の排ガスを集塵機へ送給するダクトを備える溶融金属製錬設備の集塵装置であって、前記インペラーとして、その吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射するようにしたものを用いたことを特徴とする溶融金属製錬設備の集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラー式送風機とそのインペラーに付着したダストの除去方法、さらにそのインペラー式送風機を用いた溶融金属製錬設備の集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に集塵装置は、粒子状の塵埃，ごみ，粉塵等（以下、ダストという）を気体から除去する集塵機（たとえばフイルター式集塵機，電気集塵機，サイクロン式集塵機等）と、ダストを含む気体を集塵機へ送給する送風機と、その気体の流路となるダクトとで構成される。集塵装置の一例として、転炉排ガスの集塵装置の例を図６に模式的に示す。図６において、転炉13内の溶鋼14に酸素16を吹付けて、脱炭精錬を行なう際に発生する排ガスは、フード17で回収され、ダクト18を通って集塵機19へ送給される。このダクト18内を流通する排ガスの駆動力源として、送風機20がダクト18に設置される。
【０００３】
送風機20内にはインペラーが配設されており、そのインペラーの回転によって転炉13の排ガスに駆動力を付与し、ダクト18内を一定方向に流通させる。図６中点線で囲った部分、すなわち集塵機19と送風機20を合わせたのが集塵装置100 である。インペラーの構造は、例えば特許文献１のようなインデューサーを可動としたもの等があるが、元来は固定のものが普通である。
【０００４】
図７は、従来から知られているインペラー１の例を模式的に示す図であり、(a) は断面図、(b) は斜視図である。なお図７(b) において、図７(a) で図示した側板4Aを省略した。
【０００５】
インペラー１は、図７に示すように、回転軸12の周囲に羽根板２と主板３と側板4A，4Bとを取付けて構成される。すなわち、回転軸12の中心軸に対して垂直に主板３を取付け、その主板３の両側に側板4A，4Bを取付ける。さらに、主板３と側板4A，4Bとで形成される隙間に複数の羽根板２を取付けて、インペラー１が構成される。
【０００６】
さらに回転軸12の一端はモーター９に連結されており、モーター９を駆動力源として回転軸12が回転する。図７中の矢印ａは、回転軸12の回転方向、すなわちインペラー１の回転方向を示す。
【０００７】
羽根板２と主板３と側板4A，4Bとで構成されたインペラー１が回転軸12とともに回転し、側板4A，4Bと回転軸12との間に設けられた吸気口10から転炉排ガスを吸引する。吸気口10の内側のＡで示される部分（すなわち羽根板２と主板３と側板4A，4Bとで形成された空間の吸気口10近傍）は、通常、インデューサー部と呼ばれており、インペラー１が回転することによってインデューサー部が減圧され、吸引力が発生する。図７(a) 中の矢印ｂは、転炉排ガスの流れる方向を示す。
【０００８】
吸気口10からインデユーサー部に吸引された転炉排ガスは、羽根板２と主板３と側板4A，4Bとで形成された空間を通過し、排気口11から排気される。
【０００９】
このようにして、インペラー１の回転によって、転炉排ガスを吸気口10から吸引し、排気口11から排気することによって、転炉排ガスに駆動力を付与し、ダクト18内を流通させることができる。
【００１０】
ところが転炉排ガスには種々のダストが多量に含まれており、特に集塵機19の入側のダクト18に送風機20を設置する場合は、ダストを除去する前の転炉排ガスが送風機20を通過するので、短時間でダストがインペラー１に付着する。したがって、通常は図６に示すように、集塵機19よりも出側に送風機20を設置する。
【００１１】
しかし転炉排ガス中のダストは、それぞれ特性や粒度，密度が異なっているので、集塵機19でダストを完全に除去することは困難である。したがって、図６に示すように集塵機19の出側のダクト18に送風機20を設置する場合にも、ダストがインペラー１に付着するのは避けられない。
【００１２】
羽根板２，主板３および側板4A，4Bにダストが付着すると、送風機20の送風能力が低下し、転炉13の操業に支障を来たす。しかも、ダストの付着によってインペラー１の重心が変動し、回転する際に異常振動が生じて設備故障の原因になる。そのため、集塵装置を定期的に停止して、作業者がインペラー１に付着したダストを除去する作業を行なっていた。
【００１３】
特許文献２には、金属精錬炉の排ガス吸引用ファンの羽根に付着したダストに洗浄水を吹き付けて洗い流すに際して、洗浄水の圧力を50kg／cm2 （4.9MPa）以上とすることが記載されており、洗浄水は50kg／cm2 未満では、付着したダストが十分に洗い落とせないことや、洗浄水を吹き付けるときのファン（羽根板２に相当）の回転数を60rpm 以下の低速とすることが、回転数を高速とした場合に比べ、確実にダストを羽根板から除去できることが記載されている。
【特許文献１】特開昭57-20596号公報
【特許文献２】特開平11-61223号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような方法は、そもそもダストの付着そのものを防止しようとするものではなく、付着したダストを事後的に除去しようとするものであるがために、4.9MPa以上というような高圧の洗浄水の噴射が必要となるのである。また、転炉（溶融金属製錬設備）操業中にこの洗浄を行なうと、排ガスを集塵機へ送給する送風機本来の機能をある程度犠牲にせざるを得ない。60rpm 以下という低速で回転するとしているからである。このような状態を例えば10分以上継続させるとなると、転炉13等は操業を停止せざるを得なくなり、稼働率が低下する。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決し、より低圧の洗浄水（液体）の圧力、より高速なインペラー（羽根板）の回転数であっても、転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスを集塵機に送給する際等にダストの付着そのものを防止でき、しかも溶融金属製錬設備等の操業の中断を必要としないインペラー式送風機，インペラーに付着したダストの除去方法，インペラー式送風機を用いた溶融金属製錬設備の集塵装置を提供し、その結果、転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスの集塵装置等の稼働率向上とダストの除去作業者の労力軽減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機であって、前記インペラーの吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射するようにしたことを特徴とするインペラー式送風機である。
【００１７】
また本発明は、回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機のインペラーのダスト除去方法であって、前記インペラーの吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射することで、前記羽根板と前記主板と前記側板とに付着したダストを除去することを特徴とするインペラーのダスト除去方法である。
【００１８】
また本発明は、回転軸の周囲に羽根板と主板と側板とを取付けてなるインペラーを用いたインペラー式送風機、および溶融金属製錬設備の排ガスを集塵機へ送給するダクトを備える溶融金属製錬設備の集塵装置であって、前記インペラーとして、その吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射するようにしたものを用いたことを特徴とする溶融金属製錬設備の集塵装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、操業を継続したままでの送風機用インペラーへのダストの付着の防止を図れるので、転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスの集塵装置等の稼働率向上と作業者によるダストの除去作業の労力軽減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明のインペラー１の例を模式的に示す (a)断面図、 (b)斜視図である。図１(b) において、図１(a) で示した側板４を省略した。インペラー１は、図１(a) に示すように、回転軸12の周囲に羽根板２と主板３と側板４とを取付けて構成される。すなわち、回転軸12の中心軸に対して垂直に主板３を取付け、その主板３に側板４を取付ける。さらに、主板３と側板４とで形成される隙間に複数の羽根板２を取付けて、インペラー１が構成される。
【００２１】
回転軸12の一端はモーター９に連結されている。図１(a) ，(b) 中の矢印ａは、回転軸12の回転方向、すなわちインペラー１の回転方向を示す。
【００２２】
インペラー１が回転することによって、吸気口10からインデューサー部Ａに転炉排ガスが吸引され、排気口11から排気される。
【００２３】
本発明では、さらに図１(c) に示すように、吸気口部位Ｂにて、ノズル６から回転軸12に向け、液体を噴射するようにした。図１(a) の矢印ｂは転炉排ガス、液体の流れる方向を示す。
【００２４】
以下、本発明に至った経緯について説明する。図２はインペラー１内の転炉排ガスがどのように流れるかを解析するのに、図２(a) は解析用コンピュータでインペラーを表した画像であり、図２(b) はそれを仮想的に等分したインペラーの一部分を表したモデルである。
【００２５】
この図２(b) に示すインペラーの一部分を表したモデルを、壁に四方を仕切られた空間と捉え、内部を転炉排ガスがどのように流れるかを解析した。図２(b) 中のＡ−Ａで示す仮想的な断面で、上記のインペラーの一部分を表したモデルを切断して見たものが図３であり、標準的なケースでの、前述の空間と捉えたモデル内の各部分での転炉排ガスの流速を示している。
【００２６】
等分割されたモデルを集合させるとインペラー全体になり、仮に同じ等分割されたモデルがいくつもあるとしても、どのモデル内の流れも同じになると考えられることから、代表して上記一つのモデルについて解析すれば十分である。
【００２７】
図２を吸気口10の方から斜視的に見たものが図４である。図４中に示す多数の点Ｉ〜Ｖは、前述の解析の中で登場してくるインペラーの一部分を表したモデルを、さらに細かく仮想的なメッシュで区分した場合におけるその仮想的なメッシュの各格子点を示し、仮に各格子点を、転炉排ガス中に含まれるダストが通過した場合に、そのダストはモデル内でどのような軌跡を描いて流れるかを解析した。ちなみに、直径2.94ｍのインペラーが1440rpm で回転する条件で解析した。その結果、図４(a) 中に黒く示した格子点Ｉ〜Ｖをダストが通過した場合に、先述の図３で示した流速が100〜110m/sと他（130〜170 m/s）に比べて低い部分に達することがわかった。このようすを示したものが図４(b) である。
【００２８】
この結果を受け、本発明では、第一義的に、先の黒く示した格子点Ｉ〜Ｖの存在する方向、すなわちインペラーの吸気口部位にて、回転軸側に向け、 0.2〜0.8MPaの液体を噴射することで、転炉排ガスの流れを撹乱し、ダストが流速の低い部分に達するのを抑制するようにした。
【００２９】
また、第二義的には、噴射された液体が、遠心力によって吹飛び、排気口11から排出されるので、羽根板２と主板３と側板４とで形成された空間を液体が流れ、付着したダストに与えられる衝撃により、ダストが剥離し、洗い流されるようにした。
【００３０】
先述の解析とは別に液体の圧力を 0.2〜4.8MPaの範囲で変更する実験を行なったが、問題なくダストの付着を防止できることがわかった。ただ、液体の圧力は溶融金属製錬設備等の操業を停止しなくても済むようにしたい観点からは、できるだけ低圧であることが好ましく、また昇圧に要するエネルギーをできるだけ低減したい観点からも、できるだけ低圧であることが好ましい。よって、本発明では、液体の圧力を 0.2〜0.8MPaとすることにした。この数値は、図示しない供給ポンプの吐出元圧を示す。供給ポンプからノズルに至る途中配管の圧損は0.1MPa以下となるように配管系統を設計するのが好ましい。
【００３１】
液体の供給圧力が0.2MPa未満では、ガス流速に負けて洗浄効果が小さくなりすぎ、0.8MPaを超えると、先に述べたことに加え、さらに洗浄効果が大きくなりすぎ、羽根板の機械的損傷が懸念されるという問題が出てくる。
【００３２】
ここで、液体を噴射する角度について、本発明を実施するための最良の形態を説明すると、詳説しない同様な別の解析の結果、図５(a) に示すように、先の黒く示した格子点Ｉ〜Ｖの存在する方向と異なる方向に液体を噴射する場合に比べ、図５(b) に示すように、先の黒く示した格子点Ｉ〜Ｖの存在する方向に液体を噴射する場合の方が、より確実にダストの付着を抑制できることがわかっており、図５(c) に示すように、ノズル６から回転軸12に向け下ろした垂線に対し、なす角度が10〜50°となる方向に向け液体を噴射するのが中でも好ましいことがわかっている。
【００３３】
ノズルは口径２〜８mmの円孔その他の形状のものを用いるのが好ましく、液体の流量は 0.1〜0.25ｍ3 ／min とするのが好ましい。
【００３４】
ノズルの口径が２mm未満では洗浄効果が小さくなりすぎ、８mmを超えると噴射範囲の焦点が絞れず、やはり洗浄効果が大きくなりすぎる。
【００３５】
液体の流量が 0.1ｍ3 ／min 未満では洗浄効果が小さくなりすぎ、0.25ｍ3 ／min を超えると流量が多すぎて排水構造の工夫が必要となり、投資的に不利益となる。
【００３６】
液体はノズル６から常時噴射しても良いし、あるいは間欠的に噴射しても良い。また液体は水で良いが、表面活性剤等を有する洗浄剤を水に添加すると、ダスト除去の効率を一層向上させることができる等、本発明に使用する液体はこれらに限るものではない。
【００３７】
また図２に示すような転炉13の排ガスの集塵装置において、送風機20に本発明のインペラー１を用いて、液体を噴射しつつ、インペラー１に付着したダストを除去しながら操業すると、作業者がダストの除去作業を行なう必要はなくなる。その結果、転炉等の溶融金属製錬設備の排ガスの集塵装置の稼働率向上とダストの除去作業者の労力軽減を図ることができる。
【００３８】
図６には集塵機19の出側に送風機20を設置する例を示したが、本発明によれば、集塵機19の入側に送風機20を設置することも可能である。本発明のインペラー１は操業を行ないながらダストを除去できるので、集塵機19の入側に送風機20を設置しても支障なく操業を継続できる。
【００３９】
なお本発明においては集塵機19の種類は特定の形式に限定せず、従来から知られているフイルター式集塵機，電気集塵機，サイクロン式集塵機等が使用できる。
【実施例】
【００４０】
図６に示すような、集塵機19の出側に送風機20を設置した転炉13の排ガスの集塵装置において、図１に示す本発明のインペラー１を用いた送風機20を設置し、0.2MPa， 0.1ｍ3 ／min の水を口径４mmの円孔ノズルから常時噴射し、インペラー１に付着したダストを除去しながら操業した。なお、集塵機19としてサイクロン式集塵機を使用した。これを発明例とする。
【００４１】
一方、 図７に示す従来のインペラー１を用いた送風機20を集塵装置に設置して操業し、必要に応じて作業者がダストの除去作業を行なってインペラー１に付着したダストを除去した。これを従来例とする。なお従来例では、発明例と同じ集塵機19を使用し、送風機20も発明例と同じ位置に設置した。
【００４２】
従来例では、平均30日に１回の頻度で集塵装置を停止して、作業者がインペラー１のダストの除去作業を行なうことを余儀なくされた。これに対して発明例では、長期間にわたって連続操業が可能であり、連続して 120日間操業しても、作業者によるインペラー１のダストの除去作業の必要は生じなかった。
【００４３】
なお、上記の説明は転炉排ガスの集塵装置を例として挙げたが、電気炉（とりわけアーク炉），溶銑予備処理設備，取鍋精錬設備等の排ガスの集塵装置にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のインペラーの例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に至るのに用いた解析用コンピュータでインペラーを表わした画像とモデルである。
【図３】仮想的な断面で、図２のモデルを切断して見た図である。
【図４】図２のモデルを吸気口の方から斜視的に見た図である。
【図５】液体を噴射する角度について、本発明を実施するための最良の形態を説明するための断面図である。
【図６】転炉排ガスの集塵装置の例を模式的に示す配置図である。
【図７】従来のインペラーの例を模式的に示す断面図と斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  インペラー
２  羽根板
３  主板
４  側板
4A  側板
4B  側板
６  ノズル
９  モーター
10  吸気口
11  排気口
12  回転軸
13  転炉
14  溶鋼
15  ランス
16  酸素
17  フード
18  ダクト
19  集塵機
20  送風機
100 集塵装置
Ａ  インデューサー部
Ｂ  吸気口部位
【図１】
2005344515.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005344515.tif 000008
【図７】
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