粉体(powder)の集塵について解説します。
身近なサイズでは掃除機、火力発電所など大きなサイズでは集塵機など、粉体を集めるニーズはとても高いです。
化学プラントでも粉体の原料や製品を取り扱う場所では、課題になります。
公害問題に繋がったり、作業者の安全衛生の問題になったりします。
粉体を扱うプラントのエンジニアは、ぜひともメジャーな設備を理解しておきましょう。
固体で集塵
固体で粉体を集める代表例はフィルターです。
フィルターでは粉体を固体で物理的にキャッチします。
フィルターの目開き ＜ 粉体の大きさ
という条件の粉体を集めます。
昔の掃除機や普段よく使っているマスクも同じ発想ですね。
フィルター以外にストレーナ・遠心分離機・加圧濾過機などの設備も同じです。
プロセスで発生する粉体の大きさによっては、集塵できないものがあります。
フィルターのサイズ・材質・交換頻度・圧力損失など考えるべきことはいっぱい。
現実的にはトライアンドエラーで最適なものを見つけていきます。
特にフィルターは業界の変動が激しく、同じ品質のフィルターを長く使っていくことは難しいので、日々情報収集が欠かせません。
そんな苦労もありますが、原始的・構造がかんたん・安いなどの理由で多用します。
一般に集塵というと、固体集塵をイメージするはずです。
固体集塵は構造がシンプルで、選択肢が広い。
液体で集塵
液体で粉体を集める代表例はバロメトリックコンデンサーです。
ガス中に発生する粉体に液体を降らして、粉体に付着した液体の重みで落とす狙いです。
液体の種類によっては粉が溶け込むこともありますが、一般には溶けません。
それでもかなりの部分は集塵が可能です。
他にもエゼクターなどの真空装置やスプレー塔などの吸収装置も、同じ考え方をすることが可能です。
ただし、集塵性能が十分に確保できなかったり、詰まりなどの運転上の問題を起こすことになりかねません。
水で液体をキャッチした後、その水の処理が問題になります。
固体でキャッチした場合も固体物を燃焼処理するなどの対応が必要ですが、液体の場合は排水処理など別の方法を考えないといけません。
最近では固体集塵だと問題になって、処理が面倒でも液体での集塵を求められるケースが増えてきました。
液体集塵は、付帯設備や処理などコストがかかるが確実
気体で集塵
気体で粉体を集める代表例はサイクロンです。
気体中にある粉体を、気体と粉体の密度差を利用して分離する方法です。
サイクロンはプラント設備でも実験室レベルでも一般的に使います。
家庭の掃除機でも増えてきましたね。
エネルギーが不要・古典的・安価というメリットが効いてきます。
サイクロンのような遠心力を使って分離するという高度な仕組みではなく、単に衝突板などに粉体交じりの気体を衝突させて、粉体を叩き落すというアナログな設備を作ることも可能です。
これは現場レベルでのちょっとした改善であったり、他の集塵設備の前処理として設けるといった形になるでしょう。
気体集塵は、一度作ると後はノーメンテで運転可能
その他
固体・液体・気体以外で集塵する方法として例えば電気集塵機のような設備があります。
危険物製造所である化学プラント内ではあまり使わず、廃棄処理工程など一部に限定されます。
参考
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最後に
化学プラントでよく使う集塵装置を紹介しました。
固体ならフィルター・液体ならバロメトリックコンデンサー・気体ならサイクロンなどがメジャーです。
集塵の原理はとても原始的です。
プラントの運転上の課題として増えることはあっても減ることはありません。
初心者エンジニアが取り組みやすいテーマでしょう。
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