JP2023019636A - Method and device of drying carbon black - Google Patents

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冨士雄 若林
Fujio Wakabayashi
祐樹 橋本
Yuki Hashimoto
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Abstract

To provide a method and a device of drying carbon black, capable of accurately controlling a temperature and an amount of high temperature gas being supplied to a dryer.SOLUTION: The method and the device of drying carbon black use a dryer 20 having an inner cylinder 21 and an outer cylinder 22 to supply carbon black to be dried to one end of the inner cylinder 21, allow high temperature gas to flow through a high temperature gas channel 23 disposed between the inner cylinder 21 and the outer cylinder 22, and extract dried carbon black from the other end of the inner cylinder 21. The method and the device of drying carbon black are characterized in that combustion gas from a hot air generation furnace 40 and a part of exhaust flowing out of the high temperature gas channel 23 are mixed and supplied to the high temperature gas channel 23 as high temperature gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、造粒したカーボンブラックを乾燥するための方法及び装置に係り、詳しくは熱風発生炉で生成させた燃焼ガスを用いてカーボンブラックを乾燥する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for drying granulated carbon black, and more particularly to a method and apparatus for drying carbon black using combustion gas generated in a hot air generator.

カーボンブラックは、一般に、その用途に応じて粒状の製品として製造される。特許文献1に記載されているように、粒状カーボンブラックは、湿式造粒機を用いて造粒され、乾燥装置によって乾燥されることにより製造される。即ち、粉状カーボンブラックは、カーボンブラック供給機から湿式造粒機に供給され、別に湿式造粒機に供給される造粒水と混合撹拌される。供給されるカーボンブラック及び造粒水の供給量はそれぞれ、カーボンブラック流量計及び造粒水流量計によって計測される。 Carbon black is generally manufactured as a granular product depending on its use. As described in Patent Document 1, granular carbon black is produced by granulating with a wet granulator and drying with a drying device. That is, powdery carbon black is supplied from a carbon black feeder to a wet granulator, and mixed and stirred with granulation water separately supplied to the wet granulator. The amounts of supplied carbon black and granulation water are measured by a carbon black flowmeter and a granulation water flowmeter, respectively.

供給されたカーボンブラックは、湿式造粒機内で撹拌転動されることにより造粒されて、ペレット状カーボンブラックとなり、湿式造粒機のペレット排出口から連続的に排出される。粉状カーボンブラック及び造粒水の供給比率は、製造される造粒ペレットの性状に大きな影響を与えるので、水/カーボンブラック比率制御装置によって設定され、それに基づいて、カーボンブラックの供給量が供給量制御装置によって制御され、また、造粒水の供給量も制御される。湿式造粒機から排出される造粒ペレットは、カーボンブラックサンプリング装置によって収集され、その水分量や性状の良否が判定される。 The supplied carbon black is granulated by stirring and rolling in the wet granulator to form carbon black pellets, which are continuously discharged from the pellet outlet of the wet granulator. Since the supply ratio of powdery carbon black and granulation water has a great effect on the properties of the granulated pellets to be produced, it is set by a water/carbon black ratio control device, and based on that, the supply amount of carbon black is supplied. It is controlled by a quantity control device, and the supply quantity of granulation water is also controlled. The granulated pellets discharged from the wet granulator are collected by a carbon black sampling device, and their water content and quality are determined.

湿式造粒された湿潤カーボンブラックの乾燥には、熱風発生炉からの高温の燃焼ガスを加熱源としたドライヤが用いられる(特許文献2)。 For drying the wet carbon black that has been wet-granulated, a dryer using a hot combustion gas from a hot-air generator as a heat source is used (Patent Document 2).

このドライヤとして、固定式の外筒と回転式の内筒とを有したものが用いられている。湿潤カーボンブラックは内筒内の一端側に供給され、外筒と内筒との間に熱風発生炉からの燃焼ガスを通過させる。内筒を回転させることにより、湿潤カーボンブラックは一端側から他端側に転動し、この間に、内筒を伝播してくる熱により乾燥され、内筒の他端側から乾燥カーボンブラックが取り出される。 As such a dryer, one having a fixed outer cylinder and a rotary inner cylinder is used. Wet carbon black is supplied to one end of the inner cylinder, and the combustion gas from the hot-air generator is passed between the outer cylinder and the inner cylinder. By rotating the inner cylinder, the wet carbon black rolls from one end side to the other end side, and during this time, it is dried by the heat propagated through the inner cylinder, and the dry carbon black is taken out from the other end side of the inner cylinder. be

特開2001-115059号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-115059 特開2004-45116号公報JP-A-2004-45116

カーボンブラックの乾燥温度は、常に一定ではなく、製品の品種、用途等によって要求される温度が異なる。また、安定した運転中でも投入されるカーボンブラックの量や水分量により乾燥温度が変動する。 The drying temperature of carbon black is not always constant, and the required temperature differs depending on the product type, application, and the like. Moreover, even during stable operation, the drying temperature fluctuates depending on the amount of carbon black and the amount of water added.

特許文献2には、ドライヤに供給される高温ガスの温度を制御するために、熱風発生炉の燃焼を制御することが記載されている。 Patent Literature 2 describes controlling combustion in a hot-air generator in order to control the temperature of hot gas supplied to the dryer.

しかしながら、熱風発生炉の燃焼制御だけではドライヤに供給する高温ガスの温度並びに量を、湿潤カーボンブラックの条件(供給量、水分量など)に応じて的確にすなわち設定された目標温度に遅滞なく到達し、一定範囲内に維持されるように制御することは容易ではない。 However, if the combustion control of the hot air generator alone is not enough, the temperature and amount of the high-temperature gas supplied to the dryer can be accurately adjusted according to the conditions of the wet carbon black (supply amount, moisture content, etc.), that is, the set target temperature can be reached without delay. However, it is not easy to control it so that it is maintained within a certain range.

本発明は、ドライヤに供給する高温ガスの温度及び量を的確に制御することができるカーボンブラックの乾燥方法及び装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a carbon black drying method and apparatus capable of accurately controlling the temperature and amount of hot gas supplied to the dryer.

また、従来、カーボンブラック乾燥装置を運転しているときに熱風発生炉への燃焼用空気の供給量制御は、オペレータの経験と勘に頼った操作で行われているため、制御が的確性を欠き、乾燥カーボンブラックの品質が大きく変動することがあった。 In addition, conventionally, when the carbon black drying equipment is in operation, the control of the amount of combustion air supplied to the hot air generator is performed based on the experience and intuition of the operator. and the quality of the dried carbon black could fluctuate greatly.

本発明は、その一態様において、オペレータの作業負荷の低減及び製品カーボンブラックの品質の安定化を図ることができるカーボンブラック乾燥方法及び装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention, in one aspect thereof, is to provide a carbon black drying method and apparatus capable of reducing the workload of the operator and stabilizing the quality of product carbon black.

本発明は、次を要旨とする。 The gist of the present invention is as follows.

[1] 内筒及び外筒を有するドライヤを用い、
湿潤カーボンブラックを該内筒の一端側に供給し、該内筒と外筒との間の高温ガス流路に高温ガスを流通させ、乾燥カーボンブラックを該内筒の他端側から取り出すカーボンブラックの乾燥方法において、
前記高温ガス流路に、前記高温ガスとして、熱風発生炉からの燃焼ガスと前記ドライヤの前記高温ガス流路から流出した廃ガスの一部とを混合して供給することを特徴とするカーボンブラック乾燥方法。
[1] Using a dryer having an inner cylinder and an outer cylinder,
Carbon black in which wet carbon black is supplied to one end of the inner cylinder, high temperature gas is passed through a high temperature gas flow path between the inner cylinder and the outer cylinder, and dry carbon black is taken out from the other end of the inner cylinder. In the drying method of
A carbon black characterized by supplying a mixture of combustion gas from a hot-air generating furnace and a part of waste gas flowing out from the high-temperature gas flow path of the dryer as the high-temperature gas to the high-temperature gas flow path. drying method.

[2] 前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガス量を調整することにより前記高温ガスの温度を制御することを特徴とする[1]のカーボンブラック乾燥方法。 [2] The carbon black drying method of [1], wherein the temperature of the high-temperature gas is controlled by adjusting the amount of the waste gas mixed with the combustion gas.

[3] 前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガスの量(以下、廃ガス循環量という。)の変化を、前記燃焼ガス流量を調整することにより補正し、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度及び流量を制御することを特徴とする[2]のカーボンブラック乾燥方法。 [3] A change in the amount of the waste gas mixed with the combustion gas (hereinafter referred to as waste gas circulation amount) is corrected by adjusting the flow rate of the combustion gas, and supplied to the high-temperature gas flow path. The carbon black drying method of [2], characterized by controlling the temperature and flow rate of the high temperature gas.

[4] 前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度と流量を前記湿潤カーボンブラックの供給量、又は供給量と水分量に応じて制御することを特徴とする[3]のカーボンブラック乾燥方法。 [4] The carbon black drying method of [3], wherein the temperature and flow rate of the hot gas supplied to the hot gas flow path are controlled according to the supply amount of the wet carbon black, or the supply amount and the moisture content. .

[5] 前記湿潤カーボンブラックの供給量が増大した場合に、
前記熱風発生炉の燃焼ガス量を増大させ、
前記高温ガス流路に供給されるガス温度の上昇を抑制するため前記廃ガス循環量を増大させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御する
ことを特徴とする[4]のカーボンブラック乾燥方法。
[5] When the supply amount of the wet carbon black is increased,
increasing the amount of combustion gas in the hot air generator,
In order to suppress an increase in the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas channel, the waste gas circulation rate is increased to control the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas channel to a predetermined temperature [4] carbon black drying method.

[6] 前記湿潤カーボンブラックの供給量が減少した場合に、
前記熱風発生炉の燃焼ガス量を減少させ、
前記高温ガス流路に供給されるガス温度の低下を抑制するため前記廃ガス循環量を減少させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に安定的に制御する
ことを特徴とする[4]のカーボンブラック乾燥方法。
[6] When the supply amount of the wet carbon black is reduced,
reducing the amount of combustion gas in the hot air generator,
In order to suppress a decrease in the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas channel, the amount of waste gas circulated is reduced to stably control the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas channel to a predetermined temperature. The carbon black drying method of [4].

[7] 内筒、外筒及び該内筒と外筒との間の高温ガス流路を備えたドライヤを有し、
湿潤カーボンブラックが該内筒の一端側に供給され、該高温ガス流路に高温ガスが流通され、乾燥カーボンブラックが該内筒の他端側から取り出されるカーボンブラックの乾燥装置において、
前記高温ガス流路に、前記高温ガスとして、熱風発生炉からの燃焼ガスと前記ドライヤの前記高温ガス流路から流出した廃ガスの一部とを混合して供給する高温ガス供給手段を備えたことを特徴とするカーボンブラック乾燥装置。
[7] a dryer having an inner cylinder, an outer cylinder, and a hot gas flow path between the inner cylinder and the outer cylinder;
A carbon black drying apparatus in which wet carbon black is supplied to one end of the inner cylinder, hot gas is circulated through the hot gas flow path, and dry carbon black is taken out from the other end of the inner cylinder,
A high-temperature gas supply means for supplying a mixture of combustion gas from a hot-air generator and a part of waste gas flowing out from the high-temperature gas flow path of the dryer as the high-temperature gas to the high-temperature gas flow path. A carbon black drying apparatus characterized by:

[8] 前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガスの量(以下、廃ガス循環量という。)を制御することにより、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度を制御する廃ガス循環量制御手段を備えたことを特徴とする[7]のカーボンブラック乾燥装置。 [8] Waste gas circulation for controlling the temperature of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas flow path by controlling the amount of the waste gas mixed with the combustion gas (hereinafter referred to as waste gas circulation amount) The carbon black drying apparatus according to [7], characterized by comprising an amount control means.

[9] 前記熱風発生炉で発生させる燃焼ガス量を制御することにより、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの流量を制御する熱風発生炉制御手段を備えたことを特徴とする[8]のカーボンブラック乾燥装置。 [9] A hot-air generator control means is provided for controlling the flow rate of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas flow path by controlling the amount of combustion gas generated by the hot-air generator [8] carbon black drying equipment.

[10] 前記廃ガス循環量制御手段は、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度を前記湿潤カーボンブラックの供給量、又は供給量と水分量に応じて制御することを特徴とする[9]のカーボンブラック乾燥装置。 [10] The waste gas circulation amount control means is characterized in that the temperature of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas flow path is controlled according to the supply amount of the wet carbon black, or the supply amount and the moisture content. 9] carbon black drying device.

[11] 前記廃ガス循環量制御手段は、前記湿潤カーボンブラックの供給量が増大した場合に、前記熱風発生炉への燃焼空気と燃料の供給量を増大させて前記高温ガス流路に供給されるガスの温度上昇を抑制するため、前記廃ガス循環量を増大させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御することを特徴とする[10]のカーボンブラック乾燥装置。 [11] When the supply amount of the wet carbon black increases, the waste gas circulation amount control means increases the supply amount of the combustion air and the fuel to the hot air generating furnace to supply the high temperature gas flow path. The carbon black drying apparatus according to [10], wherein the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas flow path is controlled to a predetermined temperature by increasing the waste gas circulation amount in order to suppress the temperature rise of the gas.

[12] 前記廃ガス循環量制御手段は、前記湿潤カーボンブラックの供給量が減少した場合に、前記熱風発生炉への燃焼空気と燃料の供給量を減少させて前記高温ガス流路に供給されるガスの温度低下を抑制するため、前記廃ガス循環量を減少させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御することを特徴とする[10]のカーボンブラック乾燥装置。 [12] When the supply amount of the wet carbon black is reduced, the waste gas circulation amount control means reduces the supply amount of the combustion air and the fuel to the hot air generating furnace and supplies them to the high temperature gas flow path. The carbon black drying apparatus according to [10], wherein the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas flow path is controlled to a predetermined temperature by reducing the waste gas circulation amount in order to suppress the temperature drop of the gas.

[13] 前記高温ガス流路の高温ガスの温度及び流量は、温度は前記廃ガス循環流量の調整により安定的に制御し、高温ガス流量は廃ガス循環流量の変化を燃料ガスの流量を調整することにより補正し、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度及び流量を安定的に制御することを特徴とする[10]のカーボンブラック乾燥装置。 [13] The temperature and flow rate of the high-temperature gas in the high-temperature gas passage are stably controlled by adjusting the waste gas circulation flow rate, and the high-temperature gas flow rate adjusts the flow rate of the fuel gas according to changes in the waste gas circulation flow rate. The carbon black drying apparatus according to [10], wherein the temperature and flow rate of the high temperature gas supplied to the high temperature gas flow path are stably controlled.

本発明のカーボンブラック乾燥方法及び装置では、熱風発生炉からの燃焼ガスと、ドライヤ廃ガスの一部(循環廃ガス)とを混合してその合計値を燃焼ガスの流量で一定制御することにより、ドライヤに供給される高温ガスの温度や流量を的確に制御することができる。例えば、製造物の品種やロード等の運転条件が変更になって、各々の管理目標値が再設定された場合でも、新たな目標値に合わせた条件となるように運転することができる。 In the carbon black drying method and apparatus of the present invention, the combustion gas from the hot air generator and a part of the dryer waste gas (circulating waste gas) are mixed, and the total value is constantly controlled by the flow rate of the combustion gas. , the temperature and flow rate of the hot gas supplied to the dryer can be precisely controlled. For example, even if the operating conditions such as product type and load are changed and each control target value is reset, the operation can be performed so as to meet the new target value.

本発明の一態様では、ドライヤに供給される湿潤カーボンブラックの供給量又は供給量と水分量を検知し、それに基づいて熱風発生炉で発生させる燃焼ガス量を制御することにより、ドライヤに供給される高温ガスの温度や流量を的確に制御し、品質の安定したペレット状のカーボンブラックを製造することができる。 In one aspect of the present invention, the amount of wet carbon black supplied to the dryer, or the amount of supply and the amount of moisture, is detected, and based on this, the amount of combustion gas generated by the hot-air generator is controlled, thereby supplying to the dryer. By precisely controlling the temperature and flow rate of the high-temperature gas, it is possible to produce pellet-shaped carbon black with stable quality.

実施の形態に係るカーボンブラック乾燥設備の構成図である。It is a lineblock diagram of carbon black drying equipment concerning an embodiment.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図1の通り、このカーボンブラック乾燥設備は、カーボンブラック粉体を造粒してドライヤ20に供給する造粒供給系10と、造粒カーボンブラックを乾燥するドライヤ20と、熱風発生炉40と、熱風発生炉40のバーナ41への燃料供給を制御すると共に、ドライヤ廃ガスの循環を制御する制御器31cを備えている。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this carbon black drying equipment includes a granulation supply system 10 for granulating carbon black powder and supplying it to a dryer 20, a dryer 20 for drying the granulated carbon black, a hot air generator 40, A controller 31c is provided for controlling the fuel supply to the burner 41 of the hot-air generating furnace 40 and for controlling the circulation of the dryer waste gas.

造粒供給系10は、カーボンブラック粉体のフィーダー11と、水とカーボンブラック粉体とを造粒するグラニュレーター12と、ドライヤへの投入ライン13等を有する。 The granulation supply system 10 has a feeder 11 for carbon black powder, a granulator 12 for granulating water and carbon black powder, an injection line 13 for a dryer, and the like.

フィーダー11にはフィーダー回転数制御用インバーター15bが設けられている。フィーダー11から、グラニュレーター12へのカーボンブラック供給ライン15にはカーボンブラックの流量計15aが設けられている。流量計15aの検出信号は制御器15cに入力され、制御器15cによってフィーダー回転数制御用インバーター15bの回転数が制御され、グラニュレーター12への粉体カーボン量が制御される。 The feeder 11 is provided with a feeder rotational speed control inverter 15b. A carbon black supply line 15 from the feeder 11 to the granulator 12 is provided with a carbon black flow meter 15a. A detection signal from the flow meter 15a is input to the controller 15c, which controls the rotation speed of the feeder rotation speed control inverter 15b, thereby controlling the amount of powdered carbon to the granulator 12.

グラニュレーター12には、造粒用の水が給水ライン17を介して供給される。該ライン17には、流量計17aと流量制御弁17bとが設けられている。流量計17aの検出信号は、弁制御器17cとモデル予測制御器55に送信される。弁制御器17cによって弁17bの開度が制御され、グラニュレーター12への給水量が制御される。 Water for granulation is supplied to the granulator 12 through a water supply line 17 . The line 17 is provided with a flow meter 17a and a flow control valve 17b. A detection signal from the flow meter 17 a is sent to the valve controller 17 c and the model predictive controller 55 . The opening degree of the valve 17b is controlled by the valve controller 17c, and the amount of water supplied to the granulator 12 is controlled.

ドライヤ20は、同軸状の内筒21及び外筒22と、両者の間の高温ガス流路23等を有する。外筒22は固定式であり、内筒21は回転式である。内筒21は、筒軸心線方向の一端側から他端側に向って若干の下り勾配を有している。回転している内筒21の一端側にライン13から造粒カーボンブラックが供給され、他端側に向って転動し、この間に内筒21を伝播してくる高温ガスからの熱により湿潤カーボンブラックが乾燥される。乾燥されたカーボンブラックは、内筒21の他端から取り出される。 The dryer 20 has a coaxial inner cylinder 21 and an outer cylinder 22, a hot gas flow path 23 therebetween, and the like. The outer cylinder 22 is fixed and the inner cylinder 21 is rotatable. The inner cylinder 21 has a slight downward slope from one end side toward the other end side in the direction of the cylinder axis. Granulated carbon black is supplied from the line 13 to one end side of the rotating inner cylinder 21 and rolls toward the other end side. Black is dried. The dried carbon black is taken out from the other end of the inner cylinder 21 .

高温ガス流路23へは、外筒22の一端側から配管24を介して高温ガスが導入される。高温ガス流路23を流れて降温したガス(廃ガス)は、他端側から配管25に流出する。配管25には圧力計25aと弁25bとが設けられている。圧力計25aの検出圧力が所定圧力となるように、弁制御器25cによって弁25bの開度が制御される。 High-temperature gas is introduced into the high-temperature gas flow path 23 from one end side of the outer cylinder 22 through a pipe 24 . The gas (waste gas) that has flowed through the high-temperature gas flow path 23 and has been lowered in temperature flows out to the pipe 25 from the other end side. The pipe 25 is provided with a pressure gauge 25a and a valve 25b. The opening degree of the valve 25b is controlled by the valve controller 25c so that the pressure detected by the pressure gauge 25a becomes a predetermined pressure.

弁25bよりも上流側において、配管25から配管26,31が分岐している。配管26は、内筒21内にパージガスとして配管25から廃ガスの一部を供給するためのものであり、このパージ用廃ガスは、配管26、ブロワ27及び配管28を介して内筒21の他端側に供給される。配管26には流量計26aと弁26bとが設けられている。流量計26aの検出流量が所定流量となるように、弁制御器26cによって弁26bの開度が制御される。 Pipes 26 and 31 branch from the pipe 25 upstream of the valve 25b. The pipe 26 is for supplying part of the waste gas from the pipe 25 as a purge gas into the inner cylinder 21 . supplied to the other end. The pipe 26 is provided with a flow meter 26a and a valve 26b. The opening degree of the valve 26b is controlled by the valve controller 26c so that the flow rate detected by the flow meter 26a becomes a predetermined flow rate.

内筒21内のガスは、他端側から配管29を介して流出する。配管29には、圧力計29a及び弁29bが設けられている。圧力計29aの検出圧力が所定圧力となるように弁制御器29cによって弁29bが制御される。 The gas inside the inner cylinder 21 flows out through the pipe 29 from the other end side. The pipe 29 is provided with a pressure gauge 29a and a valve 29b. A valve controller 29c controls the valve 29b so that the pressure detected by the pressure gauge 29a becomes a predetermined pressure.

配管31は、廃ガス循環用であり、該配管31、弁31b、ブロワ32及び配管33を介して廃ガスの一部が前記配管24に供給される。配管24には、配管31の合流点よりも下流側に温度計24aが設けられている。温度計24aの検出信号が弁制御器31cに入力され、該弁制御器31cによって弁31bの開度が制御される。 A pipe 31 is for waste gas circulation, and part of the waste gas is supplied to the pipe 24 via the pipe 31 , valve 31 b , blower 32 and pipe 33 . The pipe 24 is provided with a thermometer 24 a downstream of the confluence of the pipe 31 . A detection signal from the thermometer 24a is input to the valve controller 31c, which controls the opening of the valve 31b.

ドライヤ20には、内筒21の出口近くにおける粒状カーボンブラックの温度を検出するための温度センサ35が設けられている。温度センサ35の検出信号は制御器36を介してモデル予測制御器55に送信される。 The dryer 20 is provided with a temperature sensor 35 for detecting the temperature of the granular carbon black near the outlet of the inner cylinder 21 . A detection signal from the temperature sensor 35 is sent to the model predictive controller 55 via the controller 36 .

熱風発生炉40は、バーナ41を備える。熱風発生炉40には、燃焼用空気が配管42、ブロワ43及び配管44を介して導入され、燃料が燃焼して高温燃焼ガスを生成させる。配管42には流量計42aと弁42bとが設けられている。流量計42aの検出流量が所定流量となるように、弁制御器42cによって弁42bの開度が制御される。 The hot air generator 40 has a burner 41 . Combustion air is introduced into the hot air generator 40 through a pipe 42, a blower 43 and a pipe 44, and the fuel is combusted to generate high temperature combustion gas. The pipe 42 is provided with a flow meter 42a and a valve 42b. The opening degree of the valve 42b is controlled by the valve controller 42c so that the flow rate detected by the flowmeter 42a becomes a predetermined flow rate.

バーナ41には、配管46,47,48を介して燃料油又は燃料ガスが供給される。配管46,47,48にはそれぞれ流量計46a,47a,48a及び弁46b,47b,48bが設けられており、所定流量の燃料がバーナに供給されるように弁46b,47b,48bが弁制御器46c,47c,48cによって制御される。弁制御器46c~48cには、各流量計46a~48aの検出流量と、燃焼制御システム51からの制御信号とが入力される。燃焼制御システム51には空気比設定器52から設定空気比が入力され、トータルガス流量制御器53からトータルガス流量設定値が入力され、また流量計42aからの空気流量の検出信号が入力され、各流量計46a、47a、48aの流量の検出信号が入力される。トータルガス流量制御器53は、33aと42aの合計流量が入力され、モデル予測制御器55から流量目標値が入力される。 Fuel oil or fuel gas is supplied to the burner 41 through pipes 46 , 47 , 48 . Flowmeters 46a, 47a, 48a and valves 46b, 47b, 48b are provided in the pipes 46, 47, 48, respectively. controlled by devices 46c, 47c and 48c. The flow rates detected by the flowmeters 46a to 48a and control signals from the combustion control system 51 are input to the valve controllers 46c to 48c. The combustion control system 51 receives a set air ratio from an air ratio setter 52, a total gas flow set value from a total gas flow controller 53, and an air flow rate detection signal from a flow meter 42a. A detection signal of the flow rate of each flowmeter 46a, 47a, 48a is input. The total gas flow rate controller 53 receives the total flow rate of 33 a and 42 a and the target flow rate from the model predictive controller 55 .

次に、このカーボンブラック乾燥設備の制御の態様について説明する。 Next, the mode of control of this carbon black drying facility will be described.

[第1態様]
第1態様では、バルブ31bの開度制御により廃ガス循環量を制御し、流路23を流れる高温ガスの温度を一定しておき熱風発生炉40での生成燃焼ガス流量は廃ガス循環流量の増減を補正した流量に調整し流路23の流れる高温ガス量を制御する。
[First aspect]
In the first mode, the amount of waste gas circulated is controlled by controlling the opening of the valve 31b, and the temperature of the high-temperature gas flowing through the flow path 23 is kept constant. The amount of high-temperature gas flowing through the flow path 23 is controlled by adjusting the flow rate with the increase/decrease corrected.

前述の通り、カーボンブラックの乾燥温度は、常に一定ではなく、製品の品種、用途等によって要求される温度が異なる。また、安定した運転中でも投入されるカーボンブラックの量や水分量により乾燥温度が変動する。本態様によると、燃焼ガス流量を制御することにより、設定された目標温度に遅滞なく到達し、一定範囲内に維持されるようにドライヤ供給高温ガスの量及び温度を的確に制御することができ、製造物の品種やロード等の運転条件が変更になって、各々の管理目標値が再設定された場合でも、新たな目標値に合わせた条件となるように運転することができる。 As described above, the drying temperature of carbon black is not always constant, and the required temperature varies depending on the product type, application, and the like. Moreover, even during stable operation, the drying temperature fluctuates depending on the amount of carbon black and the amount of water added. According to this aspect, by controlling the combustion gas flow rate, the set target temperature can be reached without delay, and the amount and temperature of the hot gas supplied to the dryer can be accurately controlled so as to be maintained within a certain range. Even if the operating conditions such as product type and load are changed and each control target value is reset, the operation can be performed so as to match the new target value.

[第2態様]
第2態様は、運転員の作業負荷の低減、運転の正確性、製品温度の安定性向上を図るものである。
[Second aspect]
The second aspect aims to reduce the workload of operators, improve the accuracy of operation, and improve the stability of product temperature.

第2態様では、温度センサ35で検出される乾燥カーボンブラックの温度が目標温度となるように、配管24から供給される高温ガスの温度及び流量を制御する。第2態様では、高温ガスの目標流量設定にモデル予測制御器55を用いる。 In the second mode, the temperature and flow rate of the high-temperature gas supplied from the pipe 24 are controlled so that the temperature of the dry carbon black detected by the temperature sensor 35 becomes the target temperature. In a second embodiment, a model predictive controller 55 is used to set the hot gas target flow rate.

ドライヤ20への湿潤カーボンブラックのフィード量が増加した場合、モデル予測制御器55はセンサ35の検出温度13が時間遅れで低下すると予測する。そこで、モデル予測制御器55はトータルガス流量制御器53に増量の予測値を出力する。制御器53からの出力信号に基づいて、制御システム51は弁42bの開度を増大させ、燃焼用空気流量を増加させると共に、燃料供給量を増加させる。これにより、熱風発生炉40の燃焼ガス生成量及び温度が増加及び上昇し、センサ24aの検出ガス温度がそれまでの温度(定常温度)よりも上昇する。制御器31cは弁31bの開度を大きくし、廃ガス循環量を増やして、センサ24aの検出温度を所定温度、例えば元の定常温度に安定的に制御する。 If the feed of wet carbon black to the dryer 20 increases, the model predictive controller 55 predicts that the temperature 13 sensed by the sensor 35 will decrease with a time delay. Therefore, the model prediction controller 55 outputs a prediction value for the increase to the total gas flow rate controller 53 . Based on the output signal from the controller 53, the control system 51 increases the opening of the valve 42b, increases the combustion air flow rate, and increases the fuel supply amount. As a result, the amount of combustion gas generated and the temperature of the hot-air generator 40 increase and rise, and the gas temperature detected by the sensor 24a rises above the temperature (steady temperature) up to that point. The controller 31c increases the degree of opening of the valve 31b to increase the amount of waste gas circulated, thereby stably controlling the temperature detected by the sensor 24a to a predetermined temperature, for example, the original steady temperature.

このようにして、ドライヤ20へのカーボンブラックフィード量が増大した場合に、流路23を流れる高温ガス流量をトータルガス流量制御器53の目標設定値(増大方向)に迅速に制御すると共に、該ガス温度24aを制御し、湿潤カーボンブラックを適切に乾燥することができる。 In this way, when the amount of carbon black feed to the dryer 20 increases, the high-temperature gas flow rate flowing through the flow path 23 is quickly controlled to the target set value (increasing direction) of the total gas flow rate controller 53, and the The gas temperature 24a can be controlled to properly dry the wet carbon black.

ドライヤ20への湿潤カーボンブラックのフィード量が減少した場合、モデル予測制御器55はセンサ35の検出温度が上昇すると予測する。そこで、モデル予測制御器55は、トータルガス流量制御器53に減量の予測値を出力する。制御器53の出力信号に基づいて、制御システム51は燃料を減少させ空気比に基づいて弁42を調整し、燃焼用空気流量を減少させる。これにより、熱風発生炉40の燃焼ガス生成量が低下し、センサ24aの検出温度がそれまでの温度(定常温度)よりも低下する。そこで制御器31cは弁31bの開度を小さくし、廃ガス循環量を減少させ、センサ24aの検出温度を所定温度、例えば元の定常温度に安定的に制御する。 If the feed rate of wet carbon black to the dryer 20 decreases, the model predictive controller 55 predicts that the temperature sensed by the sensor 35 will increase. Therefore, the model prediction controller 55 outputs the prediction value of the reduction to the total gas flow rate controller 53 . Based on the output signal of controller 53, control system 51 reduces fuel and adjusts valve 42 based on the air ratio to reduce combustion air flow. As a result, the amount of combustion gas produced by the hot-air generator 40 is reduced, and the temperature detected by the sensor 24a is lower than the temperature (steady temperature) up to that point. Therefore, the controller 31c reduces the degree of opening of the valve 31b to reduce the waste gas circulation amount, and stably controls the temperature detected by the sensor 24a to a predetermined temperature, for example, the original steady temperature.

このようにして、ドライヤ20へのカーボンブラックフィード量が減少した場合に、流路23を流れる高温ガス流量を迅速に減少させると共に、該ガス温度を一定制御し、カーボンブラックを適切に乾燥することができる。 In this way, when the amount of carbon black fed to the dryer 20 is reduced, the flow rate of the high-temperature gas flowing through the flow path 23 is rapidly reduced, and the gas temperature is controlled to be constant, thereby properly drying the carbon black. can be done.

第2態様においても、配管24から流路23に流入する高温ガスの流量は実測できないが、第2態様によれば、燃焼用空気流量を制御し、燃焼空気流量と廃ガス循環流量の合計値を流路23に導入する高温ガスの量として制御する。また、制御器31cによる弁31bの開度制御により、廃ガス循環量が制御される。これらにより、流路23に導入される高温ガスの温度が制御される。この高温ガスの流量と温度を其々の制御が交互に干渉し合いながら目的とする高温ガスの流量とその温度を安定的に制御することができる。 Even in the second mode, the flow rate of the high-temperature gas flowing into the flow path 23 from the pipe 24 cannot be actually measured. is controlled as the amount of hot gas introduced into flow path 23 . Further, the amount of waste gas circulated is controlled by controlling the opening degree of the valve 31b by the controller 31c. These control the temperature of the high-temperature gas introduced into the flow path 23 . The target flow rate and temperature of the high-temperature gas can be stably controlled by alternately interfering with each other.

第2態様では、センサ35の検出温度の目標値を湿潤カーボンブラックのフィード量に基づいてモデル予測制御器55から予測された高温ガス量をトータルガス量制御器53に設定することにより、プロセス応答遅れを考慮した適切な条件で湿潤カーボンブラックを乾燥させることができる。 In the second mode, the target value of the detection temperature of the sensor 35 is set in the total gas amount controller 53 by setting the hot gas amount predicted by the model predictive controller 55 based on the wet carbon black feed amount. Wet carbon black can be dried under suitable conditions that allow for lag.

なお、この第2態様では、制御システム51はダブルクロスリミットによる制御を行う。ダブルクロスリミット制御系は、周知の通り、要求燃焼負荷量の急変時に、燃料流量と空気流量との双方の制御ループが相手の制御量に応じて自ループの目標値に上下限制限を加えながら燃焼要求量に追従していく制御を行い、燃焼不適合を抑制し、かつ省エネルギを図るものである。 In addition, in this second aspect, the control system 51 performs control by the double cross limit. As is well known, in the double cross limit control system, when the required combustion load amount suddenly changes, the control loops for both the fuel flow rate and the air flow rate apply upper and lower limits to the target values of their own loops according to the control amount of the other party. Control is performed to follow the required amount of combustion to suppress combustion incompatibility and to save energy.

10 造粒供給系
11 フィーダー
12 グラニュレーター
20 ドライヤ
40 熱風発生炉
51 燃焼制御システム
52 空気比設定器
53 トータルガス流量制御器
55 モデル予測制御器
10 granulation supply system 11 feeder 12 granulator 20 dryer 40 hot air generator 51 combustion control system 52 air ratio setter 53 total gas flow controller 55 model predictive controller

Claims (13)

内筒及び外筒を有するドライヤを用い、
湿潤カーボンブラックを該内筒の一端側に供給し、該内筒と外筒との間の高温ガス流路に高温ガスを流通させ、乾燥カーボンブラックを該内筒の他端側から取り出すカーボンブラックの乾燥方法において、
前記高温ガス流路に、前記高温ガスとして、熱風発生炉からの燃焼ガスと前記ドライヤの前記高温ガス流路から流出した廃ガスの一部とを混合して供給することを特徴とするカーボンブラック乾燥方法。
Using a dryer having an inner cylinder and an outer cylinder,
Wet carbon black is supplied to one end of the inner cylinder, high temperature gas is passed through a high temperature gas flow path between the inner cylinder and the outer cylinder, and dry carbon black is taken out from the other end of the inner cylinder. In the drying method of
A carbon black characterized by supplying a mixture of combustion gas from a hot-air generating furnace and a part of waste gas flowing out of the high-temperature gas flow path of the dryer as the high-temperature gas to the high-temperature gas flow path. drying method.
前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガス量を調整することにより前記高温ガスの温度を制御することを特徴とする請求項1のカーボンブラック乾燥方法。 2. The carbon black drying method according to claim 1, wherein the temperature of said high-temperature gas is controlled by adjusting the amount of said waste gas mixed with said combustion gas. 前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガスの量(以下、廃ガス循環量という。)の変化を、前記燃焼ガス流量を調整することにより補正し、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度及び流量を制御することを特徴とする請求項2のカーボンブラック乾燥方法。 A change in the amount of the waste gas mixed with the combustion gas (hereinafter referred to as waste gas circulation amount) is corrected by adjusting the combustion gas flow rate, and the amount of high temperature gas supplied to the high temperature gas flow path is corrected. 3. The method of drying carbon black according to claim 2, wherein temperature and flow rate are controlled. 前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度と流量を前記湿潤カーボンブラックの供給量、又は供給量と水分量に応じて制御することを特徴とする請求項3のカーボンブラック乾燥方法。 4. The method of drying carbon black according to claim 3, wherein the temperature and flow rate of the hot gas supplied to the hot gas passage are controlled according to the supply amount of the wet carbon black, or the supply amount and the moisture content. 前記湿潤カーボンブラックの供給量が増大した場合に、
前記熱風発生炉の燃焼ガス量を増大させ、
前記高温ガス流路に供給されるガス温度の上昇を抑制するため前記廃ガス循環量を増大させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御する
ことを特徴とする請求項4のカーボンブラック乾燥方法。
When the supply amount of the wet carbon black is increased,
increasing the amount of combustion gas in the hot air generator,
In order to suppress an increase in the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas passage, the amount of waste gas circulated is increased to control the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas passage to a predetermined temperature. carbon black drying method.
前記湿潤カーボンブラックの供給量が減少した場合に、
前記熱風発生炉の燃焼ガス量を減少させ、
前記高温ガス流路に供給されるガス温度の低下を抑制するため前記廃ガス循環量を減少させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御する
ことを特徴とする請求項4のカーボンブラック乾燥方法。
When the supply amount of the wet carbon black is reduced,
reducing the amount of combustion gas in the hot air generator,
4. In order to suppress a decrease in the temperature of the gas supplied to the high temperature gas flow path, the amount of waste gas circulated is reduced to control the temperature of the gas supplied to the high temperature gas flow path to a predetermined temperature. carbon black drying method.
内筒、外筒及び該内筒と外筒との間の高温ガス流路を備えたドライヤを有し、
湿潤カーボンブラックが該内筒の一端側に供給され、該高温ガス流路に高温ガスが流通され、乾燥カーボンブラックが該内筒の他端側から取り出されるカーボンブラックの乾燥装置において、
前記高温ガス流路に、前記高温ガスとして、熱風発生炉からの燃焼ガスと前記ドライヤの前記高温ガス流路から流出した廃ガスの一部とを混合して供給する高温ガス供給手段を備えたことを特徴とするカーボンブラック乾燥装置。
a dryer comprising an inner cylinder, an outer cylinder, and a hot gas flow path between the inner cylinder and the outer cylinder;
A carbon black drying apparatus in which wet carbon black is supplied to one end side of the inner cylinder, hot gas is circulated through the hot gas flow path, and dry carbon black is taken out from the other end side of the inner cylinder,
A high-temperature gas supply means for supplying a mixture of combustion gas from a hot-air generator and part of waste gas flowing out of the high-temperature gas flow path of the dryer as the high-temperature gas to the high-temperature gas flow path. A carbon black drying apparatus characterized by:
前記燃焼ガスに対して混合する前記廃ガスの量(以下、廃ガス循環量という。)を制御することにより、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度を制御する廃ガス循環量制御手段を備えたことを特徴とする請求項7のカーボンブラック乾燥装置。 waste gas circulation amount control means for controlling the temperature of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas passage by controlling the amount of the waste gas mixed with the combustion gas (hereinafter referred to as waste gas circulation amount); The carbon black drying apparatus of claim 7, comprising: 前記熱風発生炉で発生させる燃焼ガス量を制御することにより、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの流量を制御する熱風発生炉制御手段を備えたことを特徴とする請求項8のカーボンブラック乾燥装置。 The carbon black according to claim 8, further comprising a hot-air generator control means for controlling the flow rate of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas flow path by controlling the amount of combustion gas generated in the hot-air generator. drying equipment. 前記廃ガス循環量制御手段は、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度を前記湿潤カーボンブラックの供給量、又は供給量と水分量に応じて制御することを特徴とする請求項9のカーボンブラック乾燥装置。 10. The method of claim 9, wherein the waste gas circulation amount control means controls the temperature of the high-temperature gas supplied to the high-temperature gas passage according to the supply amount of the wet carbon black, or the supply amount and the moisture content. Carbon black drying equipment. 前記廃ガス循環量制御手段は、前記湿潤カーボンブラックの供給量が増大した場合に、前記熱風発生炉への燃焼空気と燃料の供給量を増大させて前記高温ガス流路に供給されるガスの温度上昇を抑制するため、前記廃ガス循環量を増大させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御することを特徴とする請求項10のカーボンブラック乾燥装置。 When the supply amount of the wet carbon black increases, the waste gas circulation amount control means increases the amount of combustion air and fuel supplied to the hot air generating furnace to reduce the amount of gas supplied to the high-temperature gas flow path. 11. The carbon black drying apparatus according to claim 10, wherein the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas passage is controlled to a predetermined temperature by increasing the waste gas circulation amount in order to suppress the temperature rise. 前記廃ガス循環量制御手段は、前記湿潤カーボンブラックの供給量が減少した場合に、前記熱風発生炉への燃焼空気と燃料の供給量を減少させて前記高温ガス流路に供給されるガスの温度低下を抑制するため、前記廃ガス循環量を減少させて高温ガス流路に供給されるガス温度を所定温度に制御することを特徴とする請求項10のカーボンブラック乾燥装置。 When the supply amount of the wet carbon black is reduced, the waste gas circulation amount control means reduces the amount of combustion air and fuel supplied to the hot air generating furnace to reduce the amount of gas supplied to the high temperature gas flow path. 11. The carbon black drying apparatus according to claim 10, wherein the temperature of the gas supplied to the high-temperature gas flow path is controlled to a predetermined temperature by reducing the waste gas circulation amount in order to suppress the temperature drop. 前記高温ガス流路の高温ガスの温度及び流量は、温度は前記廃ガス循環流量の調整により安定的に制御し、高温ガス流量は廃ガス循環流量の変化を燃料ガスの流量を調整することにより補正し、前記高温ガス流路に供給する高温ガスの温度及び流量を安定的に制御することを特徴とする請求項10のカーボンブラック乾燥装置。
The temperature and flow rate of the hot gas in the hot gas passage are stably controlled by adjusting the waste gas circulation flow rate, and the hot gas flow rate is controlled by adjusting the flow rate of the fuel gas according to changes in the waste gas circulation flow rate. 11. The carbon black drying apparatus according to claim 10, wherein the temperature and flow rate of the hot gas supplied to the hot gas flow path are stably controlled by correcting.
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