特開 2024-58025 集塵システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024058025

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】集塵システム

(51)【国際特許分類】

   F23G 7/06 20060101AFI20240418BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20240418BHJP

   F23J 7/00 20060101ALI20240418BHJP

   A62C 3/04 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

F23G7/06 L

F23J15/00 G

F23J15/00 Z

F23J7/00

A62C3/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022165126

(22)【出願日】2022-10-14

(71)【出願人】

【識別番号】000229047

【氏名又は名称】日本スピンドル製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179969

【弁理士】

【氏名又は名称】駒井 慎二

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】三坂 浩司

(72)【発明者】

【氏名】近藤 千夏

(72)【発明者】

【氏名】文野 佳門

【テーマコード（参考）】

3K070

3K078

3K261

【Ｆターム（参考）】

3K070DA12

3K070DA28

3K070DA60

3K070DA75

3K078AA06

3K078BA05

3K078BA22

3K078CA24

3K261LA01

3K261LA11

(57)【要約】

【課題】ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクを抑えることが可能な集塵システムを提供する。
【解決手段】電気炉１と集塵機２をつなぐガス流路を形成する配管３の途中に、排ガスに大気を合流させる合流部４を有し、ガス流路の合流部４より上流に、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための消火剤をガス流路に導入する消火剤導入部１０を設けてある。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉から排出される排ガスを集塵機で濾過する集塵システムにおいて、
前記炉と前記集塵機をつなぐガス流路の途中に、前記排ガスに大気を合流させる合流部を有し、
前記排ガスの燃焼や爆発を抑制するための燃焼抑制手段を前記ガス流路に導入する導入部を設けたことを特徴とする集塵システム。

【請求項2】

請求項１に記載の集塵システムにおいて、
前記炉から排出された排ガスのＣＯ濃度を測定するセンサを有し、
前記センサにより測定されたＣＯ濃度が所定の閾値を超えた場合あるいは閾値を超える虞がある場合に、前記燃焼抑制手段を前記ガス流路に導入することを特徴とする集塵システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の集塵システムにおいて、
前記燃焼抑制手段は、消火剤であることを特徴とする集塵システム。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の集塵システムにおいて、
前記燃焼抑制手段は、不活性ガスであることを特徴とする集塵システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炉から排出される排ガスを集塵機で濾過する集塵システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気炉から排出される排ガスを集塵機に導入し、集塵機で排ガスを濾過して大気中に送出する集塵システムが実用されている。このような集塵システムに関し、これまでに種々の発明が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、排ガスを集塵機で濾過することにより該集塵機から排出されるダストを、造粒機によってダストペレットに成形し、このダストペレットを気体輸送で電気炉設備に戻して電気炉で処理する技術が開示されている。

【0004】

電気炉にリサイクル原料の鉄スクラップを投入して処理する際に、鉄スクラップ以外に塩ビ等の不純物が混入すると、不完全燃焼が発生することがある。不完全燃焼は、電気炉で発生する排ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を上昇させる。電気炉で発生する排ガスは、ダイオキシンの発生の抑制やガス温度の低下などを目的として、集塵機に導入する前に大気と合流される。

【0005】

排ガスのＣＯ濃度によっては、Ｏ₂ （酸素）を十分に含む大気を合流させることで、爆発しやすい状態となる可能性がある。また、爆発に至らないにしても、火炎が発生して集塵機内の濾布が燃えてしまう懸念もある。このように、電気炉から集塵機までのガス流路や集塵機内でＣＯ濃度が上昇すると、火災や爆発が発生するリスクが高まる。

【0006】

現状の対策としては、ＣＯが一定濃度を超えた場合に、電気炉の運転を一時的に停止させ、ＣＯを集塵機から排出した後に電気炉を再稼働させている。つまり、火災や爆発を発生させないように運用面で対策している。しかしながら、電気炉を停止させると歩留りが低下してしまう。また、電気炉の停止により炉内温度が低下してしまうため、炉内を再加熱する等の必要があり、効率が非常に悪くなる。このため、電気炉の運転を一時的に停止する運用は基本的に望ましくない。近年、不純物の混入量が増えてきていることもあり、新たな対策が期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８－８６８４５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、上記のような従来の問題点に鑑みて為されたものであり、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクを抑えることが可能な集塵システム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】

上記の目的を達成するために、本発明の一態様に係る集塵システムは、以下のように構成される。すなわち、炉から排出される排ガスを集塵機で濾過する集塵システムにおいて、炉と集塵機をつなぐガス流路の途中に、排ガスに大気を合流させる合流部を有し、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための燃焼抑制手段をガス流路に導入する導入部を設けたことを特徴とする。

【0010】

ここで、本発明に係る集塵システムは、炉から排出された排ガスのＣＯ濃度を測定するセンサを有し、センサにより測定されたＣＯ濃度が所定の閾値を超えた場合あるいは超える虞がある場合に、燃焼抑制手段をガス流路に導入するようにしてもよい。

【0011】

なお、燃焼抑制手段としては、消火剤を用いることができる。また、燃焼抑制手段として、不活性ガスを用いることもできる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクを抑えることが可能な集塵システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る集塵システムの構成例を示す図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る集塵システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の一態様に係る集塵システムについて、図面を参照して説明する。以下では、電気炉から排出される排ガスを処理する集塵システムを例にして説明するが、本発明は、高周波加熱路や低周波加熱路などの、電気炉以外の形式の炉から排出される排ガスを処理する集塵システムにも適用することが可能である。

【0015】

［第１実施形態］
図１には、第１実施形態に係る集塵システムの構成例を示してある。集塵システムは、基本的な構造として、電気炉１から排出される排ガスを集塵機２で濾過するように構成される。電気炉１と集塵機２は、排ガスのガス流路を形成する配管３で連結される。電気炉１が複数の場合には、各電気炉１から排出される排ガスが共通又は個別のガス流路を通じて集塵機２に導入される。配管３の途中には、配管３内の排ガスに大気を合流させる合流部４を設けてある。したがって、電気炉１から排出された排ガスは、合流部４で大気と合流された後に、集塵機２に導入されることになる。なお、前述のように、合流部４は、炉から発生するダイオキシンの発生やガス温度を抑制するために、排ガスを大気と合流させるものである。

【0016】

電気炉１から排出される排ガスのＣＯ濃度によっては、大気との合流によって火災や爆発が起きやすい状態となる。ＣＯ濃度が８～１１％程度の場合は発火しやすい状態であり、２０％を超えると爆発しにくくなる。

【0017】

その対策として、第１実施形態に係る集塵システムでは、ガス流路（配管３）の合流部４より上流に、消火剤をガス流路に導入する消火剤導入部１０を設けてある。消火剤は、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための燃焼抑制物の一例であり、例えば、リン酸アンモニウムを主成分とした粉末状の消火剤が使用される。なお、炭酸カリウム水溶液などの液状や泡状の消火剤を使用してもよいが、その後のメンテナンスが容易となるように揮発性の高いものが望ましい。

【0018】

第１実施形態に係る集塵システムの構成について、より詳細に説明する。本実施形態に係る集塵システムは、電気炉１から排出された排ガスのＣＯ濃度を測定するセンサ５と、消火剤を貯蔵するタンク１１と、タンク１１内の消火剤を配管３に導入するためのロータリバルブ１２と、センサ５により測定されたＣＯ濃度に応じてロータリバルブ１２を制御するコントローラ６とを有する。タンク１１およびロータリバルブ１２により、消火剤導入部１０が構成される。図１では、消火剤導入部１０を１箇所に配置してあるが、ガス流路に沿った複数の箇所に消火剤導入部１０を配置してもよい。

【0019】

センサ５は、ガス流路の合流部４より上流であって、ガス流路を移動する排ガスのＣＯ濃度の測定を支障なく行える位置に配置される。ロータリバルブ１２は、ガス流路の合流部４より上流であって、排ガスが合流部４に至るまでにＣＯ濃度を燃焼抑制物で十分に低下させることが可能な位置に配置される。一例として、配管３の長さを１００ｍとし、集塵機側から１５ｍ程度の位置に合流部４がある場合に、電気炉側から４０ｍ程度の位置にセンサ５が配置され、その下流の１０ｍ程度の位置にロータリバルブ１２が配置される。なお、センサ５、ロータリバルブ１２の順に配置することは必ずしも必要ではなく、これとは逆の順に配置してもよい。

【0020】

センサ５は、排ガスのＣＯ濃度の測定結果を含むセンサ信号をコントローラ６へ送信する。コントローラ６は、センサ５から受信したセンサ信号に基づいて、排ガスのＣＯ濃度が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値としては、安全性を重視して、例えば、５％が設定される。コントローラ６は、排ガスのＣＯ濃度が閾値を超えている場合には、バルブ開を指示する制御信号をロータリバルブ１２へ送信し、そうでない場合には、バルブ閉を指示する制御信号をロータリバルブ１２へ送信する。ロータリバルブ１２は、コントローラから受信した制御信号に従ってバルブ開閉を行って、ガス流路への消火剤の導入または停止を切り替える。なお、コントローラ６は、排ガスのＣＯ濃度が高いほど、消火剤の導入量を増やすように制御してもよい。

【0021】

以上のように、第１実施形態に係る集塵システムでは、電気炉１と集塵機２をつなぐガス流路を形成する配管３の途中に、排ガスに大気を合流させる合流部４を有し、ガス流路の合流部４より上流に、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための消火剤をガス流路に導入する消火剤導入部１０を設けてある。このような構成により、排ガスのＣＯ濃度が閾値を超える場合には、タンク１１内の消火剤が配管３に合流部４より上流で導入されるので、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクを抑えることが可能となる。

【0022】

なお、第１実施形態では、合流部よりも上流に燃焼抑制物を配置した説明を行っているが、炉と集塵機のレイアウト上、合流部よりも下流に燃焼抑制材料を配置してもよい。この場合、排ガスの流れ方向に対して逆方向に向かって燃焼抑制物を供給する必要があるが、炉や集塵機、各種機器のレイアウトによっては、合流部よりも下流側から燃焼抑制物を供給することで、機器のレイアウトは維持しつつ、ＣＯ爆発の抑制を図ることができる。

【0023】

また、排ガスのＣＯ濃度が所定の閾値を超えた場合に燃焼抑制物を供給しているが、ＣＯ濃度が閾値を超えなくとも燃焼抑制物を供給してもよい。例えば、ＣＯ濃度が爆発の恐れがあるＣＯ濃度に達する可能性がある程のＣＯ濃度の濃度変化をセンサ５で計測し、当該濃度変化がＣＯ爆発濃度に達する可能性がある場合に、燃焼抑制物を供給してもよい。この場合は、より一層のＣＯ爆発を抑えることができる。

【0024】

［第２実施形態］
図２には、第２実施形態に係る集塵システムの構成例を示してある。第２実施形態に係る集塵システムは、消火剤導入部１０に代えて不活性ガス導入部２０を設けてあり、他の構成は第１実施形態と基本的に同じである。すなわち、第２実施形態に係る集塵システムでは、ガス流路の合流部４より上流に、不活性ガスをガス流路に導入する不活性ガス導入部２０を設けてある。不活性ガスは、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための燃焼抑制物の一例であり、例えば、Ｎ₂ （窒素）やＣＯ₂ （二酸化炭素）などの気体がＯ₂ 濃度を下げるために使用される。

【0025】

第２実施形態に係る集塵システムの構成について、より詳細に説明する。本実施例に係る集塵システムは、電気炉１から排出された排ガスのＣＯ濃度を測定するセンサ５と、不活性ガスを貯蔵するタンク２１と、タンク２１内の不活性ガスを配管３に導入するためのノズル２２と、センサ５により測定されたＣＯ濃度に応じてノズル２２を制御するコントローラ６とを有する。タンク２１およびノズル２２により、不活性ガス導入部２０が構成される。図２では、不活性ガス導入部２０を１箇所に配置してあるが、ガス流路に沿った複数の箇所に不活性ガス導入部２０を配置してもよい。

【0026】

コントローラ６は、排ガスのＣＯ濃度が閾値（例えば、５％）を超えている場合には、ノズル開を指示する制御信号をノズル２２へ送信し、そうでない場合には、ノズル閉を指示する制御信号をノズル２２へ送信する。ノズル２２は、コントローラから受信した制御信号に従ってノズル開閉を行って、ガス流路への不活性ガスの導入または停止を切り替える。なお、コントローラ６は、排ガスのＣＯ濃度が高いほど、不活性ガスの導入量を増やすように制御してもよい。

【0027】

以上のように、第２実施形態に係る集塵システムでは、電気炉１と集塵機２をつなぐガス流路を形成する配管３の途中に、排ガスに大気を合流させる合流部４を有し、ガス流路の合流部４より上流に、排ガスの燃焼や爆発を抑制するための不活性ガスをガス流路に導入する不活性ガス導入部２０を設けてある。このような構成により、排ガスのＣＯ濃度が閾値を超える場合には、タンク２１内の不活性ガスが配管３に合流部４より上流で導入されるので、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクを抑えることが可能となる。

【0028】

ここで、第１実施形態に係る集塵システムでは消火剤導入部１０を備え、第２実施形態に係る集塵システムでは不活性ガス導入部２０を備えているが、これらを組み合わせた構成としてもよい。すなわち、消火剤導入部１０と不活性ガス導入部２０の両方を備えた集塵システムとしてもよい。これにより、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の発生リスクの抑制効果を更に高めることが可能である。

【0029】

また、第１実施形態や第２実施形態では、センサ５により測定した排ガスのＣＯ濃度に基づいて燃焼抑制物（消火剤や不活性ガス）の導入を制御しているが、他の条件に従って、燃焼抑制物の導入を制御してもよい。一例として、電気炉１の稼働から一定時間経過後は、常に燃焼抑制物を導入するようにしてもよい。別の例として、電気炉１に投入する原料の種類を判別する手段を設けておき、不完全燃焼しやすい特定の種類の原料が投入された場合に、その後の一定期間は燃焼抑制物を導入するようにしてもよい。

【0030】

また、消火剤導入部１０や不活性ガス導入部２０以外の手段を追加して、ＣＯ濃度が高い排ガスを大気と合流させることによる火災や爆発の対策を行ってもよい。例えば、静電気、炉からの燃えカス、溶けた鉄の飛散などの、火災や爆発の原因となる火種に対する対策が挙げられる。一例として、合流部４より上流側に、イオンを用いて静電気を解除する静電気解除部を設けるようにしてもよい。別の例として、合流部４より上流側に、炉からの燃えカスや溶けた鉄などを捕集する火種捕集部（例えば、プレダスタ、サイクロン、衝突式ルーバ、フィルタ）を設けるようにしてもよい。

【0031】

以上、本発明に係る集塵システムについて、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲に置いて適宜その構成を変更することができるものである。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、炉から排出される排ガスを集塵機で濾過する集塵システムに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0033】

１ 電気炉
２ 配管（ガス流路）
３ 集塵機
４ 合流部
５ センサ
６ コントローラ
１０ 消火剤導入部
１１ タンク
１２ ロータリバルブ
２０ 不活性ガス導入部
２１ タンク
２２ ノズル

【図1】

【図2】