JP2017518941A - 気送管路を通してバルク材料を供給する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

入口端（１２）と出口端（１４）とを有する気送管路（１０）を通してバルク材料を供給する方法及び装置であって、バルク材料は前記入口端で流動化された材料流を形成するために搬送ガスを加えることによって流動化される。流動化された材料流は、気送管路の出口端の付近に配置された第１の分岐部（２０）で、第１の部分流と第２の部分流とに分割される。流動化された材料流は、バルク材料から搬送ガスを分離するため、第２の部分流から分離装置（２６）を通して供給される。分離装置（２６）から回収されたバルク材料は、次に第１の分岐部（２０）の下流に位置する第２の分岐部（４０）で第１の部分流に供給される。

Description

本発明は、気送管路（pneumatic conveying line）を通してバルク材料を供給する方法及び装置に関し、特に冶金炉への微粉炭のような粉末化された材料の供給のための方法及び装置に関する。

微粉炭がコークスの代用としてしばしば高炉に吹き込まれる。微粉炭は高炉への吹き込みのために、気送管路を通してランス（lance）に運ばれる。気送管路の入口端では、微粉炭が搬送ガスと混合されることによって流動化される。

特に気送管路の出口で相当な背圧が加わる可能性のある、いわゆる流動化高密度相搬送（fluidised dense phase conveying）において、固形のバルク材料、特に流動化された材料を長い距離にわたって搬送するこのような気送管路では、管路入口圧力と比べて管路出口圧力を下げることと同様に圧力低下が多分重要になる。

管路入口で高密度相搬送の条件で気送が始まった場合、この搬送は管路のより下流及び特に気送管路の出口付近においてはおそらく高密度相搬送ではなくなる。即ち、流動化された材料の流れと並行して搬送ガスの体積流量、それにより高密度相搬送に必要とされる量より多くの質量流量が管路を通って流れる。管路入口からの距離が長い程、管路の圧力レベルは低くなる。

この必要量より多い搬送ガス流は、気送管路の特性及び挙動を変化させる。加えて、必要量より多い搬送ガス流は、気送管路の下流の例えば冶金炉のような受容器に悪影響を与えるかもしれない。これらの欠点を無くすため、気送管路内の過剰な搬送ガスを除去することが提案されてきている。

気送管路内に沈澱容器を挿入することが提案されており、そこでは固形のバルク材料と搬送ガスとの混合物の大半が重力によって分別され、固形のバルク材料は圧縮されて高密度になる。しかしながら、この解決策は粉末化された材料の完全な非流動化とそれに続く流動化を必要とする。

したがって、本発明の目的は、気送管路を通してバルク材料を供給する改良された方法及び装置を提供することである。この目的は、請求項１の方法と請求項１２の装置によって解決される。

この目的を達成するために、本発明は、気送管路を通してバルク材料を供給する方法であって、気送管路は入口端と出口端を有し、流動化された材料流（fluidised material flow）を形成するために、入口端で搬送ガスを加えることによってバルク材料を流動化することを含む方法を提案する。

本発明によれば、流動化された材料流は、気送管路の出口端付近に配置された第１の分岐部で第１の部分流と第２の部分流とに分割される。第２の部分流からの流動化された材料は、バルク材料から搬送ガスを分離するために分離装置を通して供給される。分離装置から回収されたバルク材料は、第１の分岐部の下流に配置された第２の分岐部で第１の部分流に供給される。

このように、流動化された材料流の一部が分流され、非流動化される。分流された部分の非流動化されたバルク材料は、流動化された材料流の残りの部分に戻されるため、気送管路内の流動化された材料の流動特性は変化する。過剰な搬送ガスは、完全な非流動化とそれに続く流動化を必要とせずに材料流から除去される。また、気送管路内の負荷率（load factor）、即ち搬送ガス流量に対する固形の材料の流量の比率は、追加のガスを使用した固形の材料の新たな第２の流動化を必要とせずに増大される。

好ましくは、バルク材料は分離装置の底部に集まり、他方、搬送ガスは頂部に上昇する。分離装置内で流動化された材料から分離された搬送ガスは、排気管路を経て容易に排気可能である。このような回収された搬送ガスは、排気管路を経てガス浄化装置に供給され得る。

有利なことには、分離装置は圧力容器を含み、かつこの方法は第２の部分流からの流動化された材料を圧力容器に供給することを含む。さらに、分離装置は圧力容器の上流に配置されたサイクロン型装置を含んでもよい。サイクロン型装置は、圧力容器の上流に配置された他の型の分離装置によって代用されてもよい。

第２の分岐部で第１の部分流中にバルク材料を供給することは、好ましくはバルク材料を流動化された材料中に混合することを含む。おおむね均一な混合が好ましい。

好ましくは、分離装置は、第２の気送管路部分における第１の遮断弁と出口管における第２の遮断弁とを閉じることによって遮断される。もし必要がなければ、それによって分離装置をバイパスすることができる。

分離装置を運転するために、第１の遮断弁は、好ましくは加圧ガスが分離装置内に供給された後に開放される。一度十分なバルク材料が分離装置内に集まると、第１の気送管路部分における第３の制御弁が少なくとも部分的に閉じられている間に、第２の遮断弁が開放されよう。

好ましくは、気送管路と分離装置との間の圧力差が測定され、かつ測定された圧力差が、分離装置への加圧ガスの流れを調整するために使用される。

本発明は上述の方法を実行する装置にも関連する。

本発明のさらなる細部と利点は、限定しない本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明から導かれよう。

本発明は、添付図面を参照する限定しない一実施形態の以下の説明からさらに明らかになるであろう。
本発明による気送管路の概略図を示している。

図１は、入口端１２と出口端１４とを有する気送管路１０を示している。図１が基本的に気送管路の出口端１４近傍のみを示していることに留意されたい。入口端１２の付近の点線部１６は、例えば１０００メートルまでの長さを有する。入口端１２又はその付近において、搬送されるバルク材料、一般的には例えば微粉炭のような粉末化された材料は、搬送ガス、一般的には窒素を付加することによって流動化される。

気送管路１０は、その出口端１４の付近に、気送管路１０を第１の気送管路部分２２と第２の気送管路部分２４とに分割する第１の分岐部２０を含む。気送管路１０を通して供給される流動化された材料流は、このようにして第１の気送管路部分２２を通して流れる第１の部分流と、第２の気送管路部分２４を通して流れる第２の部分流とに分割される。

第２の気送管路部分２４は、第２の部分流を非流動化するための分離装置２６を含む。このような分離装置２６は、図１に示されている実施形態では、圧力容器３０の上流に取付けられたサイクロン２８を含む。第１の分離はサイクロン２８内で実行され、そこでは搬送ガスの大部分が流動化された材料流から分離され、かつサイクロン２８の頂部に配置された排気管路３２を経て排気される。他方、バルク材料は圧力容器３０の内部に基本的に重力によって落下し、そこに集まる。この分離は、圧力容器３０がそのような脱ガス処理を可能にする滞留時間を生成するのに十分な大きさであれば、圧力容器３０の内部で重力によって実行可能であることに留意されたい。

圧力容器３０内に置かれているバルク材料３４は、基本的に搬送ガスから遊離している。このバルク材料は、圧力容器３０の底部とバルク材料３４を第１の気送管路部分２２に供給するための第２の分岐部４０との間に接続された出口管３６を通して供給される。第２の分岐部４０は、圧力容器３０からのバルク材料３４を第１の気送管路部分２２内の流動化された材料流の中に混合するために構成された混合装置４２を含む。混合装置４２は、その混合が殆ど均一な混合気を生成し、それが次に出口端１４から例えば冶金炉のような反応炉内に供給可能になっている。

第１の遮断弁４４は、第１の分岐部２０と分離装置２６との間の第２の気送管路部分２４に配置されている。第２の遮断弁４６は、分離装置２６と第２の分岐部４０との間の出口管３６に配置されている。分離装置２６が動作しないときは、遮断弁４４，４６の双方が閉じられる。流動化された材料流の全てが第１の気送管路部分２２を通して供給される。

搬送ガスの除去を開始するため、分離装置２６、即ちサイクロン２８及び圧力容器３０は、まず、圧縮されたプロセスガスであり得る加圧ガスによって加圧される。加圧ガスは供給管路４８を経て圧力容器３０に供給される。加圧ガスの流動は、供給管路４８における第１の制御弁５０によって制御される。この加圧状態は、圧力容器３０と気送管路１０における第１の分岐部２０の付近の領域との間に接続された圧力差測定部５２によって制御される。一度加圧が完了すると、第１の遮断弁４４が開放され、かつ分離装置２６内の圧力レベルは排気管路３２内に配置された第２の制御弁５４によって下げられる。排気管路３２を経て分離装置２６から排出される加圧ガス及び/又は搬送ガスは、例えば加圧されたバグフィルタのようなガス浄化装置（図示せず）に供給され得る。

第２の部分流は、気送管路１０と分離装置２６との間の圧力差により第２の気送管路部分２４を通して分離装置２６に引き込まれる。搬送ガスはバルク材料から分離され、かつ排気管路３２を通して除去される。バルク材料３４は圧力容器３２内に集められる。十分な量のバルク材料が圧力容器３２内に収容されたとき、出口管３６中の第２の遮断弁４６が開放される。第１の気送管路部分２２中の第３の制御弁は、第１の気送管路部分２２内の圧力を、圧力容器３０内の圧力と比較して低下させるために部分的に閉じられる。こうして圧力容器３０と第１の気送管路部分２２との間に生成された圧力差により、圧力容器３０からバルク材料を、出口管３６を通して第１の気送管路部分２２内に押し込み、そこでは、バルク材料が第１の気送管路部分２２を通して供給された流動化された材料と混合される。

新たに生成された混合気の濃度は濃度測定部６０によって測定される。その濃度測定値は、さらに、当該濃度に対する設定値を受け取り気送管路１０と分離装置２６との間に圧力差を存在させるための設定値を出力として生成する制御ループに入る。
この圧力差は、排気管路３２における第２の制御弁５４によって制御される。
その圧力差により、気送管路１０から分流され、分離装置２６内でガスが除去され、かつ最終的には気送管路１０に再吹き込みされる粉末化された材料の流量を調整する。

第３の制御弁５６は、圧力容器３０内における一定の充填レベル−この充填レベルは適切な充填レベル測定部６２により測定される−を維持し、それによって分流された流量が再吹き込みされる流量と等しくなるのを保証するように動作する。このような充填レベル測定部６２は、例えば実レベル測定又は秤量システムに基づいてよい。

気送管路１０内に圧力変動がある場合、気送管路１０はきわめて重要である。分流させた流量の制御は、第１の分岐部２０と分離装置２６との間の第２の気送管路部分２４中に配置された第４の制御弁６４によって追加的に制御することができる。

１０…気送管路、１２…入口端、１４…出口端、１６…点線部、２０…第１の分岐部、２２…第１の気送管路部分、２４…第２の気送管路部分、２６…分離装置、２８…サイクロン、３０…圧力容器、３２…排気管路、３４…バルク材料、３６…出口管、４０…第２の分岐部、４２…混合装置、４４…第１の遮断弁、４６…第２の遮断弁、４８…供給管路、５０…第１の制御弁、５２…圧力差測定部、５４…第２の制御弁、５６…第３の制御弁、６０…濃度測定部、６２…充填レベル測定部、６４…第４の制御弁。

Claims (19)

1. 気送管路は入口端と出口端を有し、流動化された材料流を形成するために、前記入口端で搬送ガスを加えることによってバルク材料を流動化することを含む、気送管路を通してバルク材料を供給する方法であって、
   前記流動化された材料流を前記気送管路の前記出口端付近に配置された第１の分岐部で第１の部分流と第２の部分流とに分割すること；
   前記第２の部分流からの流動化された材料を、バルク材料から搬送ガスを分離するために分離装置を通して供給すること；かつ
   前記分離装置から回収されたバルク材料を前記第１の分岐部の下流に配置された第２の分岐部で前記第１の部分流に供給すること；を含む
   ことを特徴とする前記方法。
2. バルク材料は、前記分離装置の底部に集まり、他方、搬送ガスは頂部に上昇する、請求項１に記載された方法。
3. 前記分離装置内で前記流動化された材料から分離された搬送ガスは、排気管路を経て排気される、請求項１又は２に記載された方法。
4. 前記分離装置から回収された前記搬送ガスは、前記排気管路を経てガス浄化装置に供給される、請求項３に記載された方法。
5. 前記分離装置は圧力容器を含み、かつ前記流動化された材料を前記第２の部分流から前記圧力容器に供給することを含む請求項１から４のいずれかに記載された方法。
6. 前記分離装置は、前記圧力容器の上流に配置されたサイクロン型装置を含み、かつ前記流動化された材料を、前記サイクロン型装置を通して前記第２の部分流から供給することを含む、請求項５に記載された方法。
7. 前記バルク材料を、前記第２の分岐部で前記第１の部分流中に供給することは、前記バルク材料を前記流動化された材料中に混合することを含む、請求項１から６のいずれかに記載された方法。
8. 前記分離装置は、前記第２の気送管路部分における第１の遮断弁と前記出口管における第２の遮断弁とを閉じることによって遮断される、請求項１から７のいずれかに記載された方法。
9. 前記第１の遮断弁は、加圧ガスが前記分離装置に供給された後に開放される、請求項８に記載された方法。
10. 前記第２の遮断弁は、前記第１の気送管路部分における第３の制御弁が少なくとも部分的に閉じられている間に開放される、請求項８又は９に記載された方法。
11. 前記気送管路と前記分離装置との間の圧力差が測定され、かつ測定された圧力差が前記分離装置への前記加圧ガスの流れを調整するために使用される、請求項９又は１０に記載された方法。
12. 気送管路は入口端と出口端とを有し、バルク材料は、流動化された材料流を形成するために、前記入口端で搬送ガスを加えることによって流動化される、気送管路を通してバルク材料を供給する装置であって、
    前記気送管路は、前記気送管路の出口端付近に配置された、前記気送管路を第１の部分流のための第１の気送管路部分と、第２の部分流のための第２の気送管路部分であって、搬送ガスをバルク材料から分離するための分離装置を含む前記第２の気送管路部分、とに分割するための第１の分岐部を含み；かつ
    前記気送管路は、前記第１の分岐部の下流に配置された、前記分離装置から回収されたバルク材料を前記第１の気送管路部分の前記第１の部分流に供給するための第２の分岐部を含む、ことを特徴とする前記装置。
13. 前記分離装置は、前記流動化された材料から分離された搬送ガスを排気するための排気管路を含む、請求項１２に記載された装置。
14. 前記排気管路は、前記分離装置から排気されたガスの量を制御するための制御弁を含む、請求項１３に記載された装置。
15. 前記分離装置がバルク材料を集めるための圧力容器を含む、請求項１２から１４のいずれかに記載された装置。
16. 前記分離装置は、さらに前記圧力容器の上流に配置されたサイクロン型装置を含む、請求項１５に記載された装置。
17. バルク材料を前記分離装置から前記第１の気送管路部分へ供給するための出口管が前記分離装置の底部と前記第２の分岐部との間に接続されている、請求項１２から１６のいずれかに記載された装置。
18. 第１の遮断弁が前記第１の分岐部と前記分離装置との間の前記第２の気送管路部分に配置されており；かつ
    第２の遮断弁が前記出口管に配置されている、
    請求項１７に記載された装置。
19. 前記第２の分岐部は、前記バルク材料を前記第１の気送管路部分内の前記流動化された材料に混合するための混合装置を含む、請求項１２から１８のいずれかに記載された装置。
    

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