ドナルドソントリット、地域セールスエンジニア、Robert Walters
通常、集塵システムの設計ではフィルトレーション装置（集塵機）に重点を置いているため、 システム設計者は、集塵機から排出される空気に関してどのオプションを検討するかなど、他の要因を見落とす可能性があります。 ここでは、フィルトレーション装置から排出される空気の機会と課題について説明します。 古い集塵システムは、集塵機の排気処理として、 集塵機が屋内または屋外のどちらに配置されていても、外気中に放出するという非常にシンプルなアプローチを採用していました。 このアプローチは、一部の用途においては引き続き有効ですが、省エネ、可燃性粉塵、環境規制準拠に関する現在の懸念事項を鑑みて、さらなる慎重な検討が必要とされています。
1. 省エネ - 排出された空気を交換する
集塵システムが作動すると、集塵機に粉塵を吸引するために空気を使用します。空気がなくなった空洞には、交換用空気を補充する必要があります。 温暖な気候で生活する場合は簡単かもしれませんが、通常は、エネルギーと資金を投資して工場を快適な環境に整える必要がありますが、 空調空気を外部に排出して交換することで、補給空気ハンドラーの負荷が増加し、運用コストが増加します。
冷暖房への投資の損失を防ぐために、集塵機で処理した後、空調空気を建物に戻すという決定がされる場合もあります。 このオプションでは、通常、効果的に粒子を除去して再循環できるよう、高性能のフィルターメディアが使用されます。 このアプローチは、施設が極端な気象条件に苦しんでいる場合に大きなコスト削減につながる可能性もありますが、施設に空気を戻す前に、複数の追加資本コストの評価が必要な場合があります。
多くの設計手法では、占有空間に空気を再循環させるシステムにモニタリングシステムを設置して、空間に戻される空気の品質を徹底させるよう推奨しています。 比較的よく見られるアプローチは、HEPAまたはASHRAEフィルターをモニタリングフィルターとして、集塵機と建物に戻す排気の間に追加することです。 HEPAおよびASHRAEフィルターは、比較的少量の粉塵を捕集すると、圧力損失が比較的急速に増加する傾向があります。 これらのフィルターを一次集塵機の下流に配置することで、還気中の粉塵負荷をモニタリングし、圧力損失の増加を表示して、一次フィルターに明らかな漏れがあることをオペレーターに警告することができます。 一次フィルターを通過する粉塵は（HEPAによって）引き続き捕集されるため、占有空間に戻ることはありません。 通常の状態では、HEPAまたはASHRAEフィルターでは粉塵がほとんど検出されないため、圧力損失は低く安定しており、適度なフィルター寿命が維持されます。 これにより、モニタリングフィルターのメンテナンス費用が最小限に抑えられます。
追加の設備投資は、循環空気の節約によって相殺されますか？ ウィスコンシン州マディソンで週168時間稼働する10,000 cfm（立方フィート/分）の集塵システムのエネルギー節約の推定値は次のとおりです。
補給空気の暖房費は、次の式を使用して見積もることができます。
コスト削減 = (0.154 x Q x T x D x C) ÷ q
したがって、この例の年間暖房費は次のようになります。
= (0.154 x 10,000 x 168 x 7673 x 6.11) ÷ 824,000 = 14,720ドルの年間暖房費
| ここで... | |
|---|---|
| 0.154は換算係数 | |
| Qは毎分立方フィートの設計エアフロー（cfm） | 10,000 cfm |
| Tは週あたりの稼働時間 | 週168時間 |
| Dは年間の度日数 | 7,673暖房日 |
| Cはユニットあたりのドル単位の暖房燃料コスト（2013年11月） | 6.11ドル燃料ユニット |
| qはユニットあたりの利用可能な熱量BTU | ユニットあたり824 k Btu |
冷房費は、次の式を使用して見積もることもできます。
冷房費 =（0.0000258 x Q x T x H x C）
したがって、この例の年間冷房費は次のようになります。
= (0.0000258 x 10,000 x 168 x 293 x 0.0804) = 1,021ドルの年間冷房費
| ここで... | |
|---|---|
| 0.0000258は換算係数 | |
| Qは毎分立方フィートの風量（cfm） | 10,000 cfm |
| Tは週あたりの稼働時間 | 週168時間 |
| Hは同等の定格全負荷冷却時間 | 293冷却時間 |
| Cはキロワット時あたりのドル単位の電気代（2013年8月） | キロワットあたり0.0804ドル |
| qはユニットあたりの利用可能な熱量BTU | ユニットあたり824 k Btu |
フィルトレーションした空気を戻し、フィルトレーション装置から排出された空調空気を交換する必要をなくすことで、必要な補給空気の暖房費と冷房費が年間で合計16,000ドル弱節約できます。 この節約は、フィルトレーション装置が稼働している限り毎年実現されます。
設計エアフローを維持し、補給空気システムへの負荷を均一に保ち、可変速ドライブを備えた自動風量制御システムを設置すると、さらに節約できます。 このシステムで、低圧力損失の表面捕集メディアを使用すると、さらに節約できます。 システムが2 “wgの低い圧力で稼働し、この同じ10,000 cfmシステムで、表面捕集メディアと市販のメディアが強化されている場合、圧力損失の低下による省エネ推定値は年間2,262ドルです。
この省エネは、補給空気システムに必要となる資本の低下を考慮していません。 新しいプロジェクトを検討している場合は、高エネルギー効率のシステムへの追加投資を奨励するリベートやインセンティブプログラムの利用について、地元の電力会社に確認してください。
2. 可燃性粉塵に関する留意事項
可燃性粉塵を扱う防塵システムには、火災によるエネルギーや煙が建物に戻るのを防ぐために、追加の設備投資が必要になる場合があります。 停止ゲートは、集塵機内で燃焼が発生した場合に占有空間に戻るリスクを軽減する対策の1つです。 （図1参照）
停止ゲートは、集塵機またはその近くにある一種のセンサーから信号を受信します。 センサーで停止ゲートを制御すると、ゲートが閉位置にぶつかります。 この位置では、集塵機から排出された空気は、建物内に戻らずに外部に流れます。 停止ゲートはさまざまなセンサーで制御できますが、一般的には集塵時のスパークや煙を監視するセンサーが使用されます。
極端な気象条件下の工場では、建物への還気を避けたい時期があるかもしれません。 プロセスの周囲の空気は熱くなるため、夏場は熱空気を外部に排出することをお勧めします。 このような状況下では、停止ゲートは頻繁に手動でトリガーされるため、熱空気は建物に戻されずに外部に排出されます。 空気を外部に排出しながら集塵機を稼働させると、補給空気システムの負荷が増えることに注意してください。
排気ダクトへのモニタリングフィルター、停止ゲート、またはその両方を検討している場合は、機器の設備投資に加えて、デバイスに空気を送り込む際のエネルギーコストがかかることを忘れないでください。 集塵機に粉塵を吸引するために機器周辺の空気をフードに移動させますが、元のシステム内で空気を持続的に移動させるエネルギー（静圧）コストを計算する場合は、その移動させた空気を加速して取り込むためのエネルギーコストを含めます。 さらに、空気と粉塵が集塵機に到達するまで、ダクトのターン、ジョイント、直管を通って移動し続けるように、静圧コストを追加します。 集塵機から排気ポイントまでのダクトを通る抵抗のエネルギーコストを含めます。 最後に、空気を集塵機とフィルターに通すための静的エネルギーコストを含めます。 これらの集塵機のエネルギー損失には、最終的に交換するほどフィルターが十分に汚れている場合でも、空気がフィルターを通過するのに十分な静圧強度を備えている必要があります。 これらのエネルギーコストを合計すると、必要なファンが導き出されます。
モニタリングフィルターまたは停止ゲートを検討している場合は、これらのデバイスを通して空気を移動させるのに必要なエネルギー用の静圧強度がさらに必要になる場合があります。 設計フロー条件を維持するために、現在のファンを変更または交換する必要があるかどうかを確認してください。
可燃性粉塵に関するもう一つの留意事項は、プロセス機器間または占有空間に空気を戻すダクト上での分離に関するNFPAなどの規格要件です。 これらのデバイスによって、エネルギーと火炎を占有空間に送り返す集塵機内での爆燃リスクを軽減することができます。 分離デバイスは、集塵機の近くのセンサーを使用して、集塵機での事象の発生を検出します。 次に、分離デバイスをトリガーしてダクトを閉じ、火炎とエネルギーが占有空間に戻らないようにします。 機械的分離デバイスは、圧縮ガスなどの高エネルギー閉鎖機構を使用して、瞬時に閉鎖するゲートを使用する傾向があります。 化学的分離は、特別な容器または砲弾を使用して、圧縮ガスを使って消火剤をダクト内に迅速に放射するという分離スタイルです。 分離デバイスは、集塵機からの還気ダクトだけでなく、集塵機へのインレットダクトにも使用され、エネルギーと火炎がプロセスに戻るリスクを減らします。
3. 大気モニタリングの規制遵守要件：
プロセスに危険な大気汚染物質の処理または生成が含まれる場合、地方、連邦、または州の要件により、大気に放出する空気質の監視が義務づけられる場合があります。 集塵機から排気中の粉塵負荷をモニタリングし、集塵機の性能の記録を提供するには、アラーム付きの破損バグ検出器が必要になる場合があります（図2を参照）。 これらの検出器は、清浄空気排出ダクトまたはスタックに配置されており、設計空気量で校正する必要があります。 設置して校正すると、これらの検出器はモニタリングだけでなく、定期的に粉塵負荷を記録して、集塵機の性能を永続的に記録するように設定できます。 一部の破損バグ検出器の設計では、集塵機のパルスクリーニングシーケンスをモニタリングし、増加した粉塵排出量を特定のパルスイベントと関連付けることもできます。 これらの構成のデバイスは予防メンテナンスツールとして機能し、集塵機のオペレーターが破損したフィルターの検索を絞り込む際に役立ちます。
通常、モニターには音声アラームや視覚ライトインジケーターの回路が装備されており、オペレーターに異常な状態を知らせます。 これらのモニターは、フィルター上でくすぶっている火災によって発生した煙が充満した状態など、粒子レベルが劇的に増加したときに、停止ゲートなどのデバイスをトリガーするためにも使用されています。
要約：
集塵機の排気は絶対に放置しないでください。 集塵機の排気が連邦、州、地域の要件を確実に満たすよう、積極的に取り組む必要があります。 また、あらゆる機会を利用して、暖房費や冷房費を節約したり、モニタリングやメンテナンスを改善して信頼性を高めたりすることで、集塵機の価値を高める必要があります。 集塵機の排気を配慮せずに外部に放出してはいけません。
