原料ヤードにおけるブレンディングシステム

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原料ヤードにおけるブレンディングシステム

Blending

SYStem

for

Bulk

_Storage

Yard

鉄鉱石,石炭,石灰石などばら物を原料とする工業で,原料の品位の化学的,物 理的性質の安定及び均一性を得ることは,原料そのものの節約だけでなく,プラン ト全体の効率の良い操業が期待できるため,取扱い原料に応じたブレンディングシ ステムが従来より実用化されている｡ 日立製作所が,昭和53年1月東洋曹達工業株式会社南陽工場に納入した石灰石貯 蔵払出しシステムは,石灰石のブレンディングを目的としたもので,石灰石の含有 水分のばらつきが平均化され,順調に稼動している｡ l】

緒

言 鉄鋼業,セメント工業などでは,原料を各地から入手する ため,その原料の品質にはばらつきがあるのが通常である｡ 生産品質の管理上,品質のばらつきの大きい原料を溶鉱炉, キルンなどに送る前に,適当に混ぜ合わせて平均化された粒 度,及び化学的･物理的性質にしておくことが最も良い方法 とされている｡この品質のばらつきの大きい原料を音昆ぜ合わ せて,平均化することをブレンディングといっている｡ 原料をブレンディングすれば,良質のものと劣質のものと が混合,均一一化され,それだけでは利用できない劣質な原料 も有効に利用でき,良質の原料の使用量をi成らすことができ るので,原料全体の節約を図ることができる｡ ブレンディングの方法及び設備は,原料の種類,ヤードレ イアウトによって従来種々の形式が採用されているが,日立 製作所が昭和53年1月東洋曹達工業株式会社南陽工場に納入 した石灰石貯蔵払出しシステムは,石灰石を円形ヤードに貯 蔵し,円形ヤードの特有性を生かして品質の平均化を図り, 特に,石灰石の水分のばらつきを均一化することを目的とし たものである｡ 以下,このシステムの概要とブレンディング効果について 述べる｡ 図l 石灰石プレンテディング設備 円形ヤードに設置されたフレンデ ィング設備で,スタッカにより石灰石が積み付けられている状態を示す｡

横川寿夫*

川崎義直*

湯本賢朗**

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_{石灰石ブレンディングシステム}

2.1 _{システムの概要} このシステムで用いた1,000/800t/bスタッカ･リクレ【マ は,円形ヤード中心に設けられたタワー上部に1,000t/hスタ ッカを具備し,石灰石の横付貯蔵を行ない,タワー下部に中 心をもち,半径32.75mの円形レールに支持された800t/hブ レンディングリクレーマにより払出しを行なう構造である｡ 図1にその外観を,図2に断面拭を,また表1にスタッカ･ りクレーマの主な仕様を示す｡ 石灰石は高架コンベヤからタワー頂部シュートを経てスタ ッカに供給され,いったん円形ヤードに積み付けられた後, ブレンディングリクレーマにより払い出され,タワー底部シ ュートを経て地下コンベヤに送られる｡ ブレンディングリクレーマは,2偶のバケットホイールの

中央をグーダが貫通する方式で,バケットホイール付トロリ

ーはハロー(HARROW)をもち,払出しの過程で効率よくブ

レンディングができる｡ブレンディングの効果については, i欠の3章で詳述する｡ 運転は全自動運転方式をj采用し,地上遠隔操作室からの指 令によりブレンディング払出壷を250∼800t/hの範囲で任意 に設定できるようになっている｡なお,機上での単独手動運 表l _{スタッカ･リクレーマの主なイ士様} 石灰石ブレンディングシ ステムに使用されるスタッカ･リクレーマの主な仕様を示す｡ 項 目 _{l′000t/hスタッカ 80(】りhリクレーマ} 取 扱 物 石 灰 石 能 力 _{l,000t/h Z50∼800t/h} 旋 回 半 径 18.16m 32.了5m 旋 回 角 度 3600 3600 旋 回 速 度 0.1｢pm _{0.8∼10rpm(走行)} ベルト コ ン ペ _{ヤ l′050Bl13m/min 】,05DBl13m/m=1} ノヾケットホイール ≠6.300 9箇 4rpm ト ロ _リ ー 横 行 _約5m/min ハ ロ ー 起 伏 常用:38ロ,最大:410 レ ー ノレ _了3kg/m レール 電 源 AC400V 60Hz * 日.､工製作所笠戸工場 ** 日立製作所習志野工場

トロリー… ガーダ バケツ.トホヰ｢ル 戦き三 去≠空ク

㌢

‥b● 38ア maX. 410 0-0.▲■0∴○ 図2 ブレンディングリクレーマの断面図 ハローは.爪の交換のために地上に降ろすことができる｡ 電気 / 高架コンペヤ(供給) ＼￣￣l＼ l二＼ 】 ポールレース

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J ＼+ ¶ ＼l l 1,000t/hスタッカ 事､1 シュート.8 ポールレース 晶受口

≡更

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800仰レンデイングリクレマ q ① と､､､:筑ミミ､ l〟≦ヾ′ 享j:専′,､‡′≡ ど､きも1､こン ∧要素葦芸ごこ… :､′ミざ∼≡‥､※葵′､〉ミ ..′ジ宗ご′‥′こ

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転も可能である｡ また,タワー中心部に設けた直送シュートにより,石灰石 を直接サージビンに送r)込むことができる直送ラインが設け られている｡ なお,このシステムが対象とした石灰石の貯蔵量は,29,700t

(比重1.54)である｡

このシステムでの石灰石のi充れ系統を図3に示す｡ 2.2 _{スタッカによる貯蔵運転} スタッカは,ブーム,コンペヤ,旋回装置などにより構成 されている｡ 図4にスタッカの運転フローチャートを示す｡遠隔操作室 で起動したスタッカは,上i売高架コンベヤから供給されるこ打 灰石を積み付けるので,上i充コンベヤと連動運転される｡ 積み付けられた石灰石の横山高さが13.26mに達し,チル トスイッチにより横山高さを検出すると,スタッカは反時計 方向に40旋回し,次の山を作る｡ スタッカは40旋回を繰り返し連続した積山を作るが,りク レーマとの相対角が640の所で近接信号を出し,上流送り込み コンベヤを停止させ,更に40旋回して600の所まで旋回した 位置が旋回の限度で,リミットスイッチにより停止する｡り クレーマが走行するまでは自動旋回はしない｡ 旋回限度に達した場合は,上流コンベヤを制御する必要が あるので,操作室に表示するとともに,自動停止させるシス テムと した｡ 2.3 ブレンディングリタレーマによる払出し運車云

ブレンディングリタレーマは,グーダ,走行装置(旋回装

置),コンベヤ及びバケットホイール,ハローをもつトロリー

により構成されてし､る｡ 図5にブレンディングリクレ【マの運転フローチャートを 示す｡りクレーマは下流の地下コンベヤと連動運転される が,まず,横側の才甲しボタン操作により横山にハローをセッ ト しておく｡ この調更別ま運一転の1回目に必要で,その後の連続した払出 し運転中は特に必要はない｡ 次いで,地下コンベヤ運転中の信号があった場合,操作室 の起動押しボタンを押すと,リクレーマの走行運動によるバ ケット切込み,及びトロリー横行を繰り返し,連続払出しを 全自動で行なう｡切込み呈の調整は,操作室でも機上でも行 なえるようになっている｡

ハローは横山の角度(通常原料の安息角でこのシステムでは

380)にセットされるが,ハローには多くの爪が取r)付けられ

ているので,トロリーの横行運動により横山の傾斜面はかき 揺がされ,石灰石は自重で傾斜面を緩やかに流れ落ちる｡ 流れ落ちた石灰石はブレンドきれた石灰石であり,ハロー

下部でバケットホイールで採取され,機内コンベヤで走行(旋

回)中心部,すなわちタワー中心部に送られ,地下コンベヤを 経由してサージビンに払い出される｡なお,ハローは石灰石 の性ご状に応じてそのセット角度を変えることができるように してあり,このシステムでは380±30となっている｡ サージビンが満杯になると,サージビンのレベル検出器の 信号によl),ブレンディングリクレーマは払出しを一時停止 する｡払出し停止は,まず走行とトロリー横行を停止し,あ る時間をおいてバケットホイールの回転停止,次に機内コン ベヤを停止させ,地下コンベヤを停止させるシステムとして いる｡ 再起動は,サージビンのレベル検出器の信号により自動的 に行なわれる｡ 原料ヤードにおけるブレンディングシステム 675 2.4 _{直送ラインによる運転} このシステムでは,プラント全体の効率と設備費軽f成のた め,ブレンディ _{ングリクレーマによる通常の払出し運転のほ} かに,バイパス払出しラインとして直送ラインを設けた｡ 直送ラインは,主にブレンディングリクレーマの保守点検 時,又は帽理時に使用するもので,通常作業計画では使用し ない｡直送ラインを使用するときは,上流高架コンベヤから 二送られた石灰石が,ヤードに積み付けられることなしにタワ ー中心部に設けられたラグーンュートを経由し,地下コンベ ヤに送られサージビンに払い出されるので,石灰石の水分の ばらつきは大きくなる｡ 直送ラインによる払出しでは,瞭科はブレンドされること はないが,前述のように設備全体を考え組み入れたわけで, 直送ラインはこのシステムの---一つの特長であるといえよう｡ 田

ブレンディング効果

高架コンベヤから送られてきた石灰石は,スタッカにより 40ごとのステップ旋回を繰り返し,図6に示すようなドーナ ツニ択の横山を作る｡対象船は平均1,500tの石灰石1銘柄を運 搬してくるが,1船分の銘柄の含水率がハッチの深さに伴って 変化する場合でも,積山を分割し水分の平均化を図るため,

約4ステップ(160旋回)で横付を完了することにした｡この横

山に傾斜角380のハローを当て,トロリーを横行させるとハロ 地上モード 選択 自動開始 スタッカコンベヤ運転 積山検出か YES 64凸接近か NO 600接近か NO ス タ _{ッ カ 旋 回} 4Q旋回か YES 旋 回 停 止 YES 接近警報 YES NO 自動停止 旋 回 停 止 高架コンベヤ停止 スタッカコンベヤ停止

注こ PBS=Push Button Switch

図4 _{スタッカの運転フローチャート} ブレンディングリクレーマと

ハ ロ ー セ ッ ト 地上モ _ード 選 択 自動開始 (手動押Lボタン) 地下コンベヤ運転か YES 機内コンベヤ運転 バケットホイール回転 横 行 極 限 か NO NO Y巨S _{(切込開始)} 走 行 運 転 切込量設定値か YES 走 行 停 止 NO バケット回転か 正転 YES 横 行 方 向 記 憶 横行方 向 判 定 横 行 正 転 (採取) NO 逆転 横 行 逆 転 サージビン満杯か NO 横 行 極 限 か YES 横 行 停 止 走 行 運 転 切込量設定値か YES 走 行 停 止 YES NO (切込) NO 自動停止割込 (手動押しボタン) YES サージピン満杯か NO バケットホイール回転 横 行 停 止 バ _ケ ット 停 止 図5 ブレンディングリタレーマのi璽転フローチャート トロリーがl往復横行するごとに.設定 された切込深さまで走行L,停止命令が出るまで石灰石の払出し運転を青菜り返す｡ ブレンディングリクレーマ 〆 600 880

且

△

28.5m 断面 貯蔵量:29,700t

(岩冨ご3)

スタッカ 図6 円形ヤードと積山 断面がほぼ三角形のドーナツ状に積み付けら れる｡ 走 行 停 止 横 行 停 止 バ _ケ ット 停 止 棟内コンベヤ停止 ーが積山を切る断面は図7に示すようになる｡同図中のA, B,‥…･Jは1船1,500tごとに変わる石灰石の銘柄を示すも ので,それぞれ含水率が異なっている｡これを乱数表を用い 表2に示すように仮定し,能力800t/hで1往復したときの採 取量と含水率とを,バケットホイ【ルを1個及び2個装備し た場合につき計算を行なうと,図8に示すようになる｡ 図8から明らかのように,含水率が2∼7%にばらついて いる原料は,ブレンディング後バケットホイールを2個とした 場合は4.4%±0.3%のばらつきに抑えることができるが,バ ケットホイールが1個の場合は,含水率が4.4%±0.7%とな り,ばらつきが大きく十分なブレンディング効果が得られな いことが分かる｡ したがって,このシステムでは,バケットホイールを2個

装備することにした｡この場合,期待値(4.4%)に対する偏

差は,±7%となる｡ 図9は,キルンに送られる直前の含水率を示したもので, 含水率は4.4%を中心に±0.4%程度のばらつきとなってお り,ブレンディングの効果が出ていることが分かる｡

原料ヤードにおけるブレンディングシステム 677 表2 含水率の仮定 乱数表による(最大7%,最小2%)｡

碑､

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採取面 ＼ ′ /(､､ ､ヽゝ ＼ / / _/下､ _ ＼ ＼ 喝lト / / 3 J′ ､べゝ､_ _＼ ＼ / 〝/ ＼ ＼ ｢ ＼ _{､ヾコヽ 1 / /} b 歩クて二 ＼ ＼ / / ▼七= _{＼ ＼ /}

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16〉

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/ ⊂) (⊂〉 q の J′lて 〝 ′u ｢ヽヽゝ // /ノ′￣￣ G l､､. // / F / ダ/ / E ＼ シシ/://二 n ､もし -ン′:/一二 ＼ ＼ _ 白 ｢､､ _＼ A 28,500 ･00d Bから見る 図7 _{ハローによる採取断面} ハローが横山を切る断面で.ドーナツ 状に積み付けられた10銘柄の石灰石が同時に採取できることが分かる｡ 7 6 5 4 3 2一-(訳)餅老中 毒名 柄 含 水 _率(%) A 5 B 2 C 3 D 6 E 2 F 6 G 4 H 3 含水率 バケツ トホイール1個) 5 4 4 3 4 (訣)件名如 (叩∈)蛸島媒 ∩〉 0 0 ごU 5 4 (パケットホイール2個) 採取量 (バケットホイール1個) 耶採取量

該

採取量 (バケットホイール2個) 80 70 60 二)㈹宙蝶 0 0 0 5 4 3 20 5 10 15 20 15 10 5 トロリー前進 トロリー後進 〇 一-0 区18 ブレンディング効果 能力800t/hで,トロリl往復したときの 採取量と水分のばらつきを示す｡ 0 7 6 5 4. 3 2 1 (訳)各省叫 3 2 1 時間 r (a)ブレンディング前の含水率 12 11 10 :宋 音 寸 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 時間 r (b)ブレンディング後の含水率 図9 ブレンディング効果〔(a)ブレンディング前の含水率(b)ブレンディング後の含水率〕 含水率最大6.5%,最小2.9%のばらつきがブレンディング篠平均4.4±0.4%となり,効果が出ている｡ 24

ターンテーブル / Jr

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_{その他のブレンディングシステム}

2章で述べたシステムは石灰石を原料としたが,このシス テムはそのまま別の壕料,例えば鉄鉱石,石炭などにも適用 することができる｡プラントの生産計画,原料ヤードのスペ ース,レイアウト,貯蔵量などに応じ,そこで用いられるブ レンディ _{ングシステム用機器,設備及び運転方式は異なり,} 既に各種の機械が実用化されてし､るがl)･2)及び淋1),僚料の品質 の均一化をねらったブレンディングシステムそのものに大き な遠いはない｡すなわち,原料によってブレンディングの目

的関数が原料の銘柄であったl),品質(成分,水分など)であ

ったりするだけである｡ 一般に,ヤードの貯蔵量が20,000m3以下の場合は円形ヤー ド,それを超える場合は直線ヤード又は長円形ヤードが適し ているといわれている｡ 直線ヤード用ブレンディング設備の一例として,図10に橋 形リグレーマの構造を示す｡このリクレーマは,グーダ端の ターンテーブルによりバケットホイール付トロリーの反転が 容易であること,ヤード幅に応じたがーダ,取扱容量に応じ たリクレーマを選べるためヤード幅を経済的に広く使えるこ ※1) 近藤:日本国特許第689733号(昭48) 匡1tO 橋形リクレーマ ターンテーブルによりノヾケット ホイールイ寸トロリーの反転が容 易である｡ と,及び採集の終わったヤードに直ちに別の原料を貯蔵する ことができるので,リクレーマの反転によりこれを採集する ことができることなどの特長をもっている｡ 切 結 富 二行灰石を原料とするセメント工場で,製品の品質に影響を 及ぼす石灰石の水分のばらつきを均一化するブレンディ ング システムを中心に,鉄鉱石,石炭などばら物原料ヤードでの ブレンディ _{ングシステムに用いられる設備の概要について述} ノヾた｡ 初工程での原料品質の均一化ということが,生産計画上重 要なことはいうまでもないが.その目的のために今後も幾多 の方法が考案されるものと思われる｡ 最後に,このシステムの設計に当たって,データの提供を いただいた東洋曹達工業株式会社南陽工場の関係各位に対 し,深謝の意を表わす次第である｡ 参考文献 1)中谷:ブレンディング設備について,産業機械,9, p.102∼106(昭35-9)

2)R.H.W6blbier:Stacking Blending Reclaiming _of Bulk