(57)【要約】【課題】高炉の休風時、下降管、除塵器等の配管内に作業者を立ち入らせることなくガス遮蔽装置を設置でき、また、ガス遮蔽装置の設置作業や撤去作業に要する労力を削減するとともに、それに費やす時間を短縮する。【解決手段】高炉ガスを除塵する除塵器の上流側に接続された配管（拡がり管２０）を遮蔽するガス遮蔽装置１００は、配管に掛け渡されて支持される棒状部材（差渡しビーム１１０）と、棒状部材に保持され、気体が導入されることで膨張して配管の内周に密着する環状の外周部材（ドーナツ状気球体１７０）と、外周部材の円孔を閉塞するとともに、外周部材の膨張に伴って展張するシール膜１６０と、シール膜に設けられ、気体が導入されることで膨張して、シール膜の面方向の張力を高める１または複数の膨張リブ（リブ状気球体１８０）と、を備える。【選択図】図３
2016113663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉ガスを除塵する除塵器の上流側に接続された配管を遮蔽するガス遮蔽装置であって、
前記配管に掛け渡されて支持される棒状部材と、
前記棒状部材に保持され、気体が導入されることで膨張して前記配管の内周に密着する環状の外周部材と、
前記外周部材の円孔を閉塞するとともに、該外周部材の膨張に伴って展張するシール膜と、
前記シール膜に設けられ、気体が導入されることで膨張して、該シール膜の面方向の張力を高める１または複数の膨張リブと、
を備えたことを特徴とするガス遮蔽装置。
【請求項２】
前記膨張リブは、長手方向を、前記棒状部材と交差させて設けられることを特徴とする請求項１に記載のガス遮蔽装置。
【請求項３】
前記シール膜を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔に設けられた逆止弁と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス遮蔽装置。
【請求項４】
前記外周部材の外周面に設けられたシール部材を備え、
前記外周部材は、前記シール部材を介して前記配管の内周に密着することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガス遮蔽装置。
【請求項５】
高炉本体と、
前記高炉本体に接続された配管と、
前記配管に接続され、前記高炉本体において生じた高炉ガスを除塵する除塵器と、
前記配管に着脱自在に設けられたガス遮蔽装置と、
を備え、
前記ガス遮蔽装置は、
前記配管に掛け渡されて支持される棒状部材と、
前記棒状部材に保持され、気体が導入されることで膨張して前記配管の内周に密着する環状の外周部材と、
前記外周部材の円孔を閉塞するとともに、該外周部材の膨張に伴って展張するシール膜と、
前記シール膜に設けられ、気体が導入されることで膨張して、該シール膜の面方向の張力を高める１または複数の膨張リブと、
を含んで構成されることを特徴とする高炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉ガスを除塵する除塵器の上流側に接続された配管を遮蔽するガス遮蔽装置およびこれを備えた高炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉は、高炉本体と、高炉本体に接続された上昇管と、除塵器（ダストキャッチャー）と、上昇管と除塵器とを連通する下降管と、除塵器の後段に設けられるガス清浄設備（湿式集塵機、リングスリットワッシャー）と、炉頂圧力回収発電装置（ＴＲＴ）と、熱風炉等とを含んで構成される。高炉本体から排出される、ＣＯガスやＣＯ２ガスを含む高温の高炉ガス（高炉排ガス）は、上昇管、下降管を介して除塵器に導かれ、除塵される。除塵された高炉ガスは、ガス清浄設備に導かれて清浄化された後、炉頂圧力回収発電装置に送出されてエネルギーの再利用がなされ、熱風炉に導かれる。熱風炉において高炉ガスは燃焼し、これによって生じた熱風が羽口を介して高炉本体内に吹き込まれることとなる。
【０００３】
高炉の休風期間（高炉休風日）には、高炉本体内に残存する高温のコークスから生じるＣＯガスを、炉内着火装置によって燃焼させ、ＣＯ２ガスに変換して無害化した後、煙突効果のドラフト力によって、上昇管に取り付けられたブリーダー弁から大気放散した状態で、除塵器やガス清浄設備等の補修工事を行っている。しかし、ブリーダー弁を介した大気放散能力が十分でない場合や、休風後の時間経過によって、炉内温度が低下し、煙突効果のドラフト力が十分発揮されなくなると、高炉ガスが除塵器やガス清浄設備等の補修工事現場まで流出（降下）してくることがある。上述したように高炉ガスには、ＣＯガスやＣＯ２ガスが含まれているため、高炉ガスが補修工事現場まで流出した場合には、補修工事を直ちに中止するか、空気マスク等を着用して補修工事を行う必要があった。
【０００４】
また、小型の高炉では、除塵器の入口部または出口部に、大型のガスシール用の仕切弁（ゴッグル弁）を設けておき、休風時に仕切弁を閉弁する構成もある。しかし、通常操業中において、仕切弁は開弁されているため、１００℃〜１５０℃程度の高温であり、１０ｇ／Ｎｍ３〜３０ｇ／Ｎｍ３程度のダストが含有される高炉ガスに、シール部が曝されることとなる。したがって、シール部が劣化したり、シール部にダストが付着したりして、休風時に仕切弁を閉弁したとしてもガスシール機能を発揮できず、本来のガスシール機能を復旧させるためのメンテナンスの手間がかかったり、メンテナンス頻度が高くなってしまうという問題がある。また、近年の大型の高炉では、除塵器の入口部の管径が３ｍ〜４ｍを超えるようなものとなっているため、仕切弁の設置は現実的ではない。
【０００５】
そこで、ガス管や水道管等の補修工事において用いられる、ボールバッグを気体で膨張させて球形状として配管を遮蔽する遮蔽装置で、高炉の下降管を遮蔽する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２）。特許文献２の遮蔽装置は、気体で膨張するボールバッグと、ボールバッグの一方の面に設けられ、所定の圧力以上で開弁する気体噴出弁とを含んで構成され、ボールバッグに気体を吹き込むとともに、吹き込んだ気体を気体噴出弁からパージしながら下降管を遮蔽している。
【０００６】
しかし、ボールバッグは、折り畳んだ状態（気体を抜いた状態）であっても、３ｍ〜４ｍを超える大きさを有するため、保管場所から設置場所までの運搬、設置、気体による膨張といった設置の事前段取り作業に多大な労力と時間を要してしまっていた。また、補修工事後の、ボールバッグ内の気体の排気、折畳み、設置場所からの取り出しといった撤去仕舞い作業にも多大な労力と時間を要するため、休風時間の延長につながり、その結果、高炉の生産量が低下してしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、高炉の下降管に接続されるとともに除塵器の上部に配される拡がり管に、水平となるように貫通させて複数本の足場用パイプを設置し、足場用パイプの上に簀子床を展開した後、簀子床上にガス遮蔽体を載置する構成が開示されている（例えば、特許文献３）。特許文献３のガス遮蔽体は、気体が導入されることで膨張して拡がり管の内周に密着する環状のドーナツ部と、ドーナツ部の円孔を閉塞するとともに、ドーナツ部の膨張に伴って展張するシール膜とで構成される。特許文献３の技術では、特許文献２の技術と比較して、設置作業や撤去作業に要する労力を削減したり、時間を短縮したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１３０９９１号公報
【特許文献２】実開平３−４６０９４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１７０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献３の技術では、足場用パイプを設置したり、簀子床を拡がり管内に挿入して展開したりするために、作業者が拡がり管内に入らなければならない。拡がり管内は、ＣＯガスやＣＯ２ガスを含む高炉ガスの雰囲気であるため、これらの設置作業を行う際には、空気マスク等を着用するといった煩雑な作業を作業者に強いることとなっていた。
【００１０】
また、上記したように、設置作業や撤去作業の時間延長は、高炉の生産量の低下要因となるため、設置作業や撤去作業のさらなる時間短縮が希求されている。
【００１１】
本発明の目的は、除塵器の上流側に接続された下降管等の配管内に作業者を立ち入らせることなくガス遮蔽装置を設置でき、また、ガス遮蔽装置の設置作業や撤去作業に要する労力を削減するとともに、それに費やす時間を短縮することが可能なガス遮蔽装置および高炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のガス遮蔽装置は、高炉ガスを除塵する除塵器の上流側に接続された配管を遮蔽するガス遮蔽装置であって、前記配管に掛け渡されて支持される棒状部材と、前記棒状部材に保持され、気体が導入されることで膨張して前記配管の内周に密着する環状の外周部材と、前記外周部材の円孔を閉塞するとともに、該外周部材の膨張に伴って展張するシール膜と、前記シール膜に設けられ、気体が導入されることで膨張して、該シール膜の面方向の張力を高める１または複数の膨張リブと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記膨張リブは、長手方向を、前記棒状部材と交差させて設けられるとしてもよい。
【００１４】
また、前記シール膜を貫通する貫通孔と、前記貫通孔に設けられた逆止弁と、を備えるとしてもよい。
【００１５】
また、前記外周部材の外周面に設けられたシール部材を備え、前記外周部材は、前記シール部材を介して前記配管の内周に密着するとしてもよい。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の高炉は、高炉本体と、前記高炉本体に接続された配管と、前記配管に接続され、前記高炉本体において生じた高炉ガスを除塵する除塵器と、前記配管に着脱自在に設けられたガス遮蔽装置と、を備え、前記ガス遮蔽装置は、前記配管に掛け渡されて支持される棒状部材と、前記棒状部材に保持され、気体が導入されることで膨張して前記配管の内周に密着する環状の外周部材と、前記外周部材の円孔を閉塞するとともに、該外周部材の膨張に伴って展張するシール膜と、前記シール膜に設けられ、気体が導入されることで膨張して、該シール膜の面方向の張力を高める１または複数の膨張リブと、を含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、除塵器の上流側に接続された下降管等の配管内に作業者を立ち入らせることなくガス遮蔽装置を設置でき、また、ガス遮蔽装置の設置作業や撤去作業に要する労力を削減するとともに、それに費やす時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】高炉の全体系統を説明する図である。
【図２】図１におけるガス遮蔽装置近傍の部分拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ線矢示図である
【図４】（ａ）は、図３のＩＶａ線断面図であり、（ｂ）は、図３のＩＶｂ線断面図である。
【図５】ガス遮蔽装置の斜視図である。
【図６】（ａ）は、ガス遮蔽装置のドーナツ状気球体近傍の拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩｂ領域の拡大図である。
【図７】逆止弁の具体的な構成を説明するための図である。
【図８】（ａ）は、ガス遮蔽装置の拡がり管への挿入を説明するための図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＩｂ線断面図である。
【図９】ガス遮蔽体の展開手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２０】
図１は、高炉１の全体系統を説明する図である。図１に示す高炉１は、金属原料である鉄鉱石を溶融して銑鉄を生成する高炉本体１０と、この高炉本体１０の鉛直上方に設置され、鉄鉱石、コークス等の燃料となる還元剤、不純物を除去する石灰石等（以下、鉄鉱石、還元剤、石灰石等の混合物を単に「原料」と称する）を、高炉本体１０に対して、その炉頂から装入するベルレス式炉頂装入装置１２と、を備えて構成される。
【００２１】
ベルレス式炉頂装入装置１２は、高炉本体１０よりも鉛直上方に設置される２つのホッパー１４を備えた、所謂、パラレル式の炉頂装入装置で構成され、ホッパー１４から高炉本体１０に原料が装入されると、高炉本体１０内を降下する過程で、金属原料である鉄鉱石が溶融して銑鉄が生成される。この高炉本体１０の上部には上昇管１６が接続されており、高炉本体１０における銑鉄の生成過程で生じた高炉ガスは、上昇管１６を介して高炉本体１０の外部に排出される。上昇管１６には、下降管１８が接続され、下降管１８には、基端から先端に向かって内径が漸増する拡がり管２０が接続されており、この拡がり管２０には、高炉ガスに含有されるダスト（粗粒子ダスト、中粒子ダスト）を重力沈降式でを取り除く、所謂ダストキャッチャーと称される除塵器２２（乾式除塵器）が接続されている。したがって、高炉本体１０から排出された高炉ガスは、上昇管１６、下降管１８、および、拡がり管２０を介して除塵器２２に導かれ、この除塵器２２において、高炉ガス中の粗粒子ダスト、中粒子ダストが粗集塵されることとなる。
【００２２】
そして、除塵器２２には、湿式集塵機２４（リングスリットワッシャー）、ミストセパレーター２６が接続されている。湿式集塵機２４およびミストセパレーター２６は、除塵器２２で粗粒子ダスト、中粒子ダストが除去された高炉ガス中からさらに微細粒ダストを除去するものであり、湿式集塵機２４、ミストセパレーター２６によって微細粒ダストが除去された高炉ガス（以下、湿式集塵機２４、ミストセパレーター２６によって微細粒ダストが除去された後の高炉ガスを「清浄ガス」と呼ぶ）は、合流管２８に排出される。この合流管２８には、炉頂圧力回収発電装置３０（ＴＲＴ）が接続されるとともに、セプタム弁３２が設けられた低圧側清浄ガス本管３４を介して不図示のガスホルダーが接続されている。ガスホルダーに導かれた清浄ガスは、加熱炉などの燃料ガスとして用いられることとなる。
【００２３】
ミストセパレーター２６から排出された清浄ガスは、炉頂圧力回収発電装置３０に送出されてエネルギーの回収が行われ、炉頂圧力回収発電装置３０においてエネルギーの回収が行われた清浄ガスは、低圧側清浄ガス本管３４から上記のガスホルダーに送出される。ただし、炉頂圧力回収発電装置３０を使用しない場合には、清浄ガスは、セプタム弁３２で圧力が下げられた後に、低圧側清浄ガス本管３４からガスホルダーに送出されることとなる。なお、ガスホルダーに貯留された清浄ガスは、不図示の熱風炉において燃焼され、高炉本体１０の下部に設けられた羽口１０ａを介して高炉本体１０内に吹き込まれることとなる。
【００２４】
また、湿式集塵機２４には、湿式集塵機２４とホッパー１４とを接続する半清浄ガス管２４ａが接続されている。したがって、半清浄ガス管２４ａには、除塵器２２および湿式集塵機２４によって高炉ガスからダストが除去された半清浄ガスが導入される。そして、この半清浄ガスは、湿式集塵機２４からホッパー１４に供給され、主として高炉１の高圧操業時、ホッパー１４の１次均圧用ガスとして利用される。つまり、半清浄ガス管２４ａ（均排圧機構）によって、半清浄ガスがホッパー１４に導かれ、これにより、ホッパー１４内が昇圧されるとともに、原料の装入後、ホッパー１４内が復圧されることとなる。
【００２５】
高炉１の休風期間（高炉休風日）には、除塵器２２、湿式集塵機２４、ミストセパレーター２６（以下、湿式集塵機２４およびミストセパレーター２６を纏めて「ガス清浄設備」と呼ぶ）、炉頂圧力回収発電装置３０を点検したり、保全したりするために、作業者が内部に立ち入ることがある。高炉１の休風直後は、除塵器２２内やガス清浄設備内にＣＯ（一酸化炭素）ガスを含む高炉ガスが滞留しているため、まず、炉頂圧力回収発電装置３０の出口に接続された低圧側清浄ガス本管３４側から窒素ガスを逆流させて、除塵器２２内、ガス清浄設備内、および、炉頂圧力回収発電装置３０内を窒素ガスで置換（ガス置換）させた後、低圧側清浄ガス本管３４側から空気を吹き込んで、除塵器２２内、ガス清浄設備内、および、炉頂圧力回収発電装置３０内を空気で置換（エアー置換）する。
【００２６】
エアー置換について具体的に説明すると、低圧側清浄ガス本管３４の下流に設けられた水封弁３６（水封弁３６に代えて遮断弁の場合もある）を閉弁し、水封弁３６の上流側に設けられたダクト３８を通じて、押し込みファン４０からエアー換気用として大気中の空気を送り込む。そうすると、図１中、破線の矢印で示すように、空気は、ダクト３８、低圧側清浄ガス本管３４、ミストセパレーター２６、湿式集塵機２４、除塵器２２、下降管１８を通じて、上昇管１６の上部に設けられた、全開状態のブリーダー弁１６ａを介して大気に放散されることとなる。こうして、除塵器２２内、ガス清浄設備内、および、炉頂圧力回収発電装置３０内に滞留している高炉ガスをパージして、高炉ガスの侵入を阻止し安全な作業環境を構築することができる。
【００２７】
また、高炉本体１０内に残存する炉内原料に含まれる高温のコークスから生じる可燃性ガス（ＣＯガス、図１中、実線の矢印で示す）の爆発を防止するために、窒素ガスによるガス置換後、高炉本体１０の炉頂に設けられた炉頂マンホール１０ｂを開き、炉頂点火装置１０ｃによって炉内原料に着火する。この際、可燃性ガスの燃焼のための空気を炉頂マンホール１０ｂから高炉本体１０内に流入させ、可燃性ガスを安定的に燃焼させる。こうして、ＣＯガスをＣＯ２ガスに変換して無害化した後、ブリーダー弁１６ａを全開して大気放散させる。なお、高炉ガスは、大気との温度差に基づく煙突効果によるドラフト力（自然通風力）が生じるため、自動的に大気に放散されることとなる。
【００２８】
また、高炉本体１０内の可燃性ガスを燃焼させる際、炉頂圧力計１６ｂによって測定される上昇管１６の下部の圧力が、−５ｍｍＨ２Ｏ〜−１０ｍｍＨ２Ｏ程度の負圧となるように、ブリーダー弁１６ａの開度調整等を行い、炉頂マンホール１０ｂから高炉本体１０内に空気が吸い込まれる状態として炉頂点火装置１０ｃによる着火を行う。この状態では、高炉ガスがブリーダー弁１６ａから大気放散され、下降管１８へ高炉ガスが流出（下降）することはない。したがって、炉頂点火装置１０ｃによる着火後は、除塵器２２、ガス清浄設備、および、炉頂圧力回収発電装置３０の内部に作業者が立ち入ることが可能となる。
【００２９】
しかし、煙突効果によるドラフト力が十分ではなく、ブリーダー弁１６ａを介した高炉ガスの大気放散能力が十分でない場合や、休風後の時間経過によって、炉内温度が低下し、炉内温度とブリーダー弁１６ａ出口の大気の温度との差（ガス密度差）が小さくなって煙突効果のドラフト力が十分発揮されなくなると、高炉ガスが下降管１８を介して、除塵器２２、ガス清浄設備、炉頂圧力回収発電装置３０等の補修工事現場まで逆流（降下）してくることがある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、高炉１の休風期間に、拡がり管２０を遮蔽する、着脱自在なガス遮蔽装置１００を設置する。以下、ガス遮蔽装置１００について詳述する。
【００３１】
（ガス遮蔽装置１００）
図２は、図１におけるガス遮蔽装置１００近傍の部分拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ線矢示図である。図４（ａ）は、図３のＩＶａ線断面図であり、図４（ｂ）は、図３のＩＶｂ線断面図である。図５は、ガス遮蔽装置１００の斜視図である。図６（ａ）は、ガス遮蔽装置１００のドーナツ状気球体１７０近傍の拡大図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ領域の拡大図である。なお、本実施形態の図２〜図５では、Ｘ軸（水平方向）、Ｙ軸（除塵器２２の軸心Ｐ方向と平行な方向）、Ｚ軸（水平方向）を図示の通り定義している。また、図２〜図４中、理解を容易にするために、気体導入手段２００を省略する。
【００３２】
これらの図に示すように、ガス遮蔽装置１００は、差渡しビーム１１０（棒状部材）と、ガス遮蔽体１５０とを含んで構成される。
【００３３】
差渡しビーム１１０は、拡がり管２０におけるデッキ部４２近傍に設けられたマンホール２０ａ、２０ｂに掛け渡されて支持されるとともに、ガス遮蔽体１５０を保持する。なお、マンホール２０ａと、マンホール２０ｂとは、対向するように拡がり管２０に設けられている。また、本実施形態において、マンホール２０ａ、２０ｂが角型である場合を例に挙げて説明するが、丸型であってもよい。
【００３４】
差渡しビーム１１０は、拡がり管２０に掛け渡される寸法関係を維持しており、拡がり管２０の内径（例えば、４ｍ）より長く、例えば、４．７ｍである。本実施形態において、差渡しビーム１１０は、軽量角型管（例えば、幅１００ｍｍ×高さ１００ｍｍ、厚み３．２ｍｍ、長さ４．７ｍ、重量４５ｋｇ）で構成される。差渡しビーム１１０を角型管とし、マンホール２０ａ、２０ｂを角型とすることで、両者を面接触させることができ、マンホール２０ａ、２０ｂによって差渡しビーム１１０を安定的に支持させることが可能となる。
【００３５】
ガス遮蔽体１５０は、シール膜１６０に、ドーナツ状気球体１７０（外周部材）と、リブ状気球体１８０（膨張リブ）と、逆止弁１９０とが取り付けられたものである。ガス遮蔽体１５０のシール膜１６０は、繋ぎシート１５２によって差渡しビーム１１０に接合されている。繋ぎシート１５２は、差渡しビーム１１０の上面を覆うとともに、シール膜１６０に接着されることで、シール膜１６０を差渡しビーム１１０に接合する。ガス遮蔽体１５０は、差渡しビーム１１０に接合された状態で、２〜４人で持ち運べる程度の重量であり、例えば、３０ｋｇ程度である（差渡しビーム１１０が４５ｋｇ程度である場合、ガス遮蔽装置１００全体で７５ｋｇ程度）。差渡しビーム１１０（軽量角型管）をアルミニウム製にすれば、さらに軽量化することができ、ガス遮蔽装置１００全体で４６ｋｇ程度となり、さらに作業性が向上する。
【００３６】
ドーナツ状気球体１７０は、気体が導入されることで膨張する環状の部材である。また、図６に示すように、ドーナツ状気球体１７０の外周面にはシール部材１７２が設けられている。したがって、ドーナツ状気球体１７０は、シール部材１７２を介して拡がり管２０の内周（拡がり管２０の内周面に施されたライニング部２０ｃ）に密着することとなる。
【００３７】
また、図６（ｂ）に示すように、シール部材１７２には、ラビリンス溝１７２ａが設けられており、凸部１７２ｂが拡がり管２０のライニング部２０ｃに密着する。
【００３８】
ライニング部２０ｃは、耐火材で構成されるため、表面が粗くなっている。また、ライニング部２０ｃは、高温（１００℃程度）になっている場合がある。したがって、ドーナツ状気球体１７０が、高温のライニング部２０ｃに直接当接すると、ライニング部２０ｃによってドーナツ状気球体１７０が損傷したり、劣化したりして、気体が外部に流出し、ドーナツ状気球体１７０が萎縮して、拡がり管２０の内周（ライニング部２０ｃ）との密着性が損なわれるおそれがある。
【００３９】
そこで、ドーナツ状気球体１７０の外周面にシール部材１７２を設ける構成により、ドーナツ状気球体１７０がライニング部２０ｃに直接当接する事態を回避することができ、ドーナツ状気球体１７０の損傷や劣化を防止することが可能となる。これにより、ドーナツ状気球体１７０（シール部材１７２）による、拡がり管２０の内周（ライニング部２０ｃ）との密着を維持することができる。
【００４０】
シール部材１７２は、天然ゴムより、耐熱性（最高使用温度１３０℃）、耐候性、耐油性、耐薬品性が優れているクロロプレンゴム（ＣＲ、ネオプレン（登録商標））で構成されるとよい。
【００４１】
図２〜図５に戻って説明すると、シール膜１６０は、繋ぎシート１５２を介して差渡しビーム１１０に接合され、ドーナツ状気球体１７０の円孔を閉塞するとともに、ドーナツ状気球体１７０の膨張に伴って展張する（のび広がる）。したがって、シール膜１６０およびドーナツ状気球体１７０によって、拡がり管２０が遮蔽されることとなる。
【００４２】
なお、本実施形態において、ガス遮蔽体１５０は、シール膜１６０の上面に差渡しビーム１１０が取り付けられ、下面にドーナツ状気球体１７０が設けられるように構成されている。ドーナツ状気球体１７０は、ガス遮蔽体１５０の外周を囲繞するように、つまり、ドーナツ状気球体１７０の円孔がシール膜１６０で閉塞されるように、シール膜１６０に取り付けられる。これにより、繋ぎシート１５２によって、差渡しビーム１１０にシール膜１６０が懸架されることとなり、差渡しビーム１１０は安定してシール膜１６０を保持することができる。
【００４３】
また、上述したように、差渡しビーム１１０を角型管とする構成により、繋ぎシート１５２は、差渡しビーム１１０の面（上面）でシール膜１６０を懸架することができ、差渡しビーム１１０はより安定してシール膜１６０を保持することが可能となる。
【００４４】
リブ状気球体１８０は、シール膜１６０の下面に１または複数（ここでは３つ）設けられ、気体が導入されることで膨張して、シール膜１６０の面方向の張力を高める。リブ状気球体１８０を備える構成により、シール膜１６０の剛性を向上させることができる。なお、リブ状気球体１８０は、シール膜１６０に実質的に均等に配されるとよい。
【００４５】
また、本実施形態において、リブ状気球体１８０は、棒形状であり、長手方向が、差渡しビーム１１０と直交して設けられる。かかる構成により、シール膜１６０の形状維持を強力に遂行させることができる。また、後述する逆止弁１９０の配置の自由度を高めることが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態において、リブ状気球体１８０の断面形状は、矩形と半円とを組み合わせた所謂蒲鉾型である。このようにリブ状気球体１８０が平面を含んで構成されることにより、シール膜１６０と面で接合することができ、シール膜１６０とリブ状気球体１８０との接合力を高めることが可能となる。
【００４７】
また、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０は、連続耐熱性（例えば、１００℃程度）、強度、可撓性を有するものが好ましく、例えば、ナイロン・クロロプレンゴムで構成されるとよい。
【００４８】
また、図５、図６に示すように、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０には、気体導入手段２００によって気体が導入されることとなる（図６（ａ）中、白抜き矢印で示す）。図５に示すように、気体導入手段２００は、拡がり管２０外に設けられたコンプレッサ２１０と、コンプレッサ２１０から送出された気体（例えば、空気）を、給排気口１７０ａ、１８０ａを介してドーナツ状気球体１７０やリブ状気球体１８０に供給する供給管２２０と、検出口１７０ｂを介してドーナツ状気球体１７０の圧力を検出するための検出管２３０と、コンプレッサ２１０と供給管２２０との間に設けられ、検出管２３０から導入された気体の圧力に基づいて、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０の圧力を調整する圧力調整器２４０とを含んで構成される。
【００４９】
気体導入手段２００は、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０が破裂しない程度の圧力（１５ＫＰａ〜２０ｋＰａ（１５０ｍｍＨ２Ｏ〜２００ｍｍＨ２Ｏ）程度）となるように、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０に気体を供給する。
【００５０】
なお、ドーナツ状気球体１７０の内圧が、１８ｋＰａ（１８０ｍｍＨ２Ｏ）程度である場合に、ドーナツ状気球体１７０が拡がり管２０の内周に密着し、良好にガスシール機能を発揮できることを確認している。
【００５１】
また、気体導入手段２００は、ドーナツ状気球体１７０とリブ状気球体１８０とに同時に気体を供給してもよいし、リブ状気球体１８０に気体を供給した後に、ドーナツ状気球体１７０に気体を供給してもよい。こうすることで、ドーナツ状気球体１７０の外周面（シール部材１７２）が拡がり管２０（拡がり管２０のうち、管径が漸増する勾配部）のライニング部２０ｃに食い込むように密着するため、密着性を向上させることが可能となる。
【００５２】
このように、シール膜１６０およびドーナツ状気球体１７０（シール部材１７２）によって、拡がり管２０が遮蔽されることとなるが、押し込みファン４０によって換気用の空気が送り込まれると、ガス遮蔽体１５０の下流側の圧力が上昇し、ガス遮蔽体１５０が浮上したり変形したりして、拡がり管２０の遮蔽が解除されるおそれがある。簀子床の上にガス遮蔽体を載置する従来技術では、ガス遮蔽体の上に、土嚢等を設置したり、押し込みファン４０の風量調整を行うとともにドーナツ状気球体１７０と拡がり管２０との密着性を常時監視したりして、ガス遮蔽体の浮上を防止していたため、作業者に煩雑な監視作業を強いることとなっていた。
【００５３】
そこで、本実施形態のガス遮蔽体１５０には、逆止弁１９０（本実施形態では、４つ）が設けられている。逆止弁１９０は、シール膜１６０の上面に設けられ、シール膜１６０を貫通する開口部１６２（貫通孔）を覆うように設けられる。なお、逆止弁１９０（開口部１６２）は、シール膜１６０に実質的に均等になるように設けられるとよい。これにより、ガス遮蔽体１５０が部分的に浮上したり、変形したりする事態を回避することができる。
【００５４】
図７は、逆止弁１９０の具体的な構成を説明するための図である。図７に示すように、シール膜１６０には、開口部１６２の外周を囲繞するように設けられ、開口部１６２の形状を維持するとともに、開口部１６２の外周を補強する芯体１６４が設けられている。
【００５５】
逆止弁１９０は、シート部１９２と、芯体１９４と、ヒンジ部１９６と、引っ張りコード１９８とを含んで構成される。シート部１９２は、開口部１６２全面を覆うことが可能な大きさのシート形状の部材である。芯体１９４は、シート部１９２の外周を囲繞するように設けられ、シート部１９２の形状を維持するとともに、シート部１９２の外周を補強する。ヒンジ部１９６は、シート部１９２を回動可能とする。引っ張りコード１９８は、シート部１９２の開方向への回動を、例えば、０°（シート部１９２が開口部１６２全面を覆う閉状態）から６０°程度までに規制する。
【００５６】
逆止弁１９０を備える構成により、除塵器２２から拡がり管２０へ向かう換気用の空気の流れを許容し、拡がり管２０から除塵器２２へ向かう高炉ガスの流れを遮断することができる。これにより、押し込みファン４０によって換気用の空気が送り込まれ、ガス遮蔽体１５０の下流側の圧力が上昇したとしても、逆止弁１９０を通じてガス遮蔽体１５０の上流側（高炉本体１０側）に空気を逃がすことができる（図７中、白抜き矢印で示す）。したがって、作業者に煩雑な監視作業等を強いることなく、ガス遮蔽体１５０の浮上や変形を防止することができ、拡がり管２０の遮蔽が解除されてしまう事態を回避することが可能となる。
【００５７】
また、逆止弁１９０は、拡がり管２０から除塵器２２へ向かう高炉ガスの流れを遮断することができるため、除塵器２２、ガス清浄設備、炉頂圧力回収発電装置３０等の作業現場に高炉ガスが下降して流入してしまう事態を回避することが可能となる。
【００５８】
（ガス遮蔽装置１００の設置方法）
続いて、ガス遮蔽装置１００の設置方法について説明する。図８（ａ）は、ガス遮蔽装置１００の拡がり管２０への挿入を説明するための図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩｂ線断面図である。なお、図８中、理解を容易にするために、ドーナツ状気球体１７０、リブ状気球体１８０、逆止弁１９０、気体導入手段２００を省略する。
【００５９】
図８に示すように、まず、差渡しビーム１１０を中心としてガス遮蔽体１５０の両側の端部を、下面（ドーナツ状気球体１７０、リブ状気球体１８０が設けられる側）が内側になるように折り畳んで巻き込む（折り畳んで巻き込んだ状態を、以下「束ね巻き状態」と呼ぶ）。そして、束ね巻き状態を維持したまま、ガス遮蔽装置１００をマンホール２０ａの外側に配置する。続いて、差渡しビーム１１０の先端１１０ａにワイヤーロープ５０の一端を接続し、ワイヤーロープ５０の他端を、マンホール２０ｂ、ワイヤーシーブ５２を介して、不図示のウインチで巻き上げる。そうすると、図８（ａ）中、白抜き矢印で示すように、先端１１０ａが、マンホール２０ａを介して、拡がり管２０に挿入された後、マンホール２０ｂに到達する。そして、先端１１０ａをマンホール２０ｂに載置して固定するとともに、差渡しビーム１１０の後端１１０ｂをマンホール２０ａに載置して固定する。こうして、差渡しビーム１１０が、マンホール２０ａ、２０ｂに掛け渡されて支持されることとなる。
【００６０】
このように、ガス遮蔽体１５０が可撓性を有するため、ガス遮蔽装置１００を拡がり管２０内に挿入させる際に、ガス遮蔽体１５０を束ね巻き状態とすることができる。したがって、拡がり管２０への挿入口であるマンホール２０ａを小さくすることが可能となる。
【００６１】
続いて、ガス遮蔽体１５０の展開手順について説明する。図９は、ガス遮蔽体１５０の展開手順を説明するための図である。図９（ａ）に示すように、まず、ガス遮蔽体１５０（シール膜１６０）の束ね巻き状態を解除する。そうすると、シール膜１６０の自重によって、破線矢印で示すように、シール膜１６０が鉛直下方に向かって展開されることとなる。
【００６２】
続いて、気体導入手段２００によって、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０に気体を導入する。そうすると、リブ状気球体１８０は、差渡しビーム１１０と直交する方向に膨張することとなり、これに伴って、シール膜１６０およびドーナツ状気球体１７０が鉛直上方に移動するとともに、シール膜１６０が水平方向に展開される（図９（ｂ）中、破線の矢印で示す）。また、ドーナツ状気球体１７０の膨張に伴って、シール膜１６０が水平方向に展張されることとなる。
【００６３】
こうして、図９（ｃ）に示すように、ドーナツ状気球体１７０（シール部材１７２）を拡がり管２０の勾配部の内周（ライニング部２０ｃ）に密着させて、シール膜１６０およびドーナツ状気球体１７０で拡がり管２０を遮蔽することが可能となる。
【００６４】
なお、ガス遮蔽装置１００を撤去する際には、気体導入手段２００の圧力調整器２４０に代えて、排気ブロワを接続し、ドーナツ状気球体１７０内およびリブ状気球体１８０内から気体を吸引して排気する。そして、設置方法と逆の手順を行うことで撤去作業を遂行する。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態にかかるガス遮蔽装置１００は、差渡しビーム１１０のみでガス遮蔽体１５０を支持している。このため、差渡しビーム１１０を拡がり管２０に挿入した後、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０を膨張させるだけといった簡易な作業で、ガス遮蔽装置１００を拡がり管２０内に設置することができる。また、リブ状気球体１８０を備える構成により、リブ状気球体１８０によってシール膜１６０の張力を高めることができるため、ドーナツ状気球体１７０（シール部材１７２）を拡がり管２０の勾配部の内周（ライニング部２０ｃ）に安定的に密着させることが可能となる。したがって、配管内に作業者を立ち入らせることなくガス遮蔽装置１００を設置でき、また、ガス遮蔽装置１００の設置段取り作業や撤去仕舞い作業に要する労力を削減するとともに、それに費やす時間を短縮することが可能となる。これにより、休風時間の不要な延長を防止することができ、高炉１の生産量の低下を抑制することが可能となる。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
例えば、上記実施形態では、ガス遮蔽装置１００が拡がり管２０を遮蔽する構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス遮蔽装置１００は、除塵器２２、ガス清浄設備、炉頂圧力回収発電装置３０への高炉ガスの流入を防止できれば、除塵器２２の上流側に配される配管であっても除塵器２２の下流側に配される配管であっても、遮蔽する配管に限定はない。例えば、上昇管１６、下降管１８等の除塵器２２の上流側に接続された配管、除塵器２２と湿式集塵機２４との接続管、湿式集塵機２４とミストセパレーター２６との接続管、ミストセパレーター２６と炉頂圧力回収発電装置３０とを接続する合流管２８等の除塵器２２の下流側に接続された配管を遮蔽してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、繋ぎシート１５２によって、シール膜１６０が差渡しビーム１１０に接合されることで、ガス遮蔽体１５０が差渡しビーム１１０に保持される構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス遮蔽体１５０が差渡しビーム１１０に間接または直接保持されれば、構成に限定はない。
【００６９】
また、上記実施形態では、ドーナツ状気球体１７０と、リブ状気球体１８０とがシール膜１６０の下面に配される構成を例に挙げて説明した。しかし、ドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０は、シール膜１６０の上面に配されてもよいし、ドーナツ状気球体１７０とリブ状気球体１８０とが、シール膜１６０の別の面に配されるとしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態において、リブ状気球体１８０を３つ備えたガス遮蔽装置１００について説明した。しかし、リブ状気球体１８０の数に限定はない。また、長手方向が差渡しビーム１１０と直交するようにリブ状気球体１８０が設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、リブ状気球体１８０は、差渡しビーム１１０と交差していても、交差しなくてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、リブ状気球体１８０の断面形状が、蒲鉾型である構成を例に挙げて説明した。しかし、リブ状気球体１８０の形状に限定はない。
【００７２】
また、上記実施形態において、ドーナツ状気球体１７０の外周面にシール部材１７２が設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、シール部材１７２は必須の構成ではない。なお、シール部材１７２を備えない場合、ドーナツ状気球体１７０が配管の内周に密着することとなる。
【００７３】
また、上記実施形態において、ガス遮蔽装置１００が逆止弁１９０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、逆止弁１９０は、必須の構成ではない。この場合、シール膜１６０に開口部１６２が形成されていないのは言うまでもない。また、逆止弁１９０を備える場合、逆止弁１９０の数に限定はない。
【００７４】
また、上記実施形態において、気体導入手段２００が、コンプレッサ２１０でドーナツ状気球体１７０およびリブ状気球体１８０に気体を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、コンプレッサ２１０に代えて、工場の圧縮空気を用いるとしてもよい。また、ドーナツ状気球体１７０、リブ状気球体１８０の気体を吸引して排気する際、排気ブロワに代えて、工場の圧縮空気を駆動気体としたエジェクターを用いるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、高炉の休風時に、高炉ガスを除塵する除塵器の上流側に接続された配管を遮蔽するガス遮蔽装置および高炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  高炉
１０  高炉本体
２０  拡がり管（配管）
２２  除塵器
１００  ガス遮蔽装置
１１０  差渡しビーム（棒状部材）
１６０  シール膜
１６２  開口部（貫通孔）
１７０  ドーナツ状気球体（外周部材）
１７２  シール部材
１８０  リブ状気球体（膨張リブ）
１９０  逆止弁
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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