JP2981015B2 - Operating method of circulating fluidized bed reactor - Google Patents

Operating method of circulating fluidized bed reactor

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JP2981015B2
JP2981015B2 JP3139279A JP13927991A JP2981015B2 JP 2981015 B2 JP2981015 B2 JP 2981015B2 JP 3139279 A JP3139279 A JP 3139279A JP 13927991 A JP13927991 A JP 13927991A JP 2981015 B2 JP2981015 B2 JP 2981015B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、粉状鉱石の流動層を形
成し、この流動層に還元ガスを導入して還元する流動層
還元装置の操業方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for operating a fluidized bed reducing apparatus for forming a fluidized bed of fine ore and introducing a reducing gas into the fluidized bed to reduce the fluidized bed.

【0002】[0002]

【従来の技術】かかる流動層還元装置として、反応槽ラ
イザーへ粉状鉱石を投入し、ライザー下方から還元ガス
を導入して流動層を形成し、その上部からガスとともに
排出された還元後の粉状鉱石をサイクロンによって捕集
したのち、ダウンカマーによって再びライザーに戻す循
環型流動層反応装置があり、溶融還元による銑鉄の製造
に際して粉状鉱石の予備還元装置として使用されてい
る。
2. Description of the Related Art As such a fluidized bed reducing device, powdered ore is charged into a reactor riser, a reducing gas is introduced from below the riser to form a fluidized bed, and the reduced powder discharged together with the gas from the upper part thereof is discharged. There is a circulating fluidized bed reactor in which the ore is collected by a cyclone and then returned to the riser by a downcomer, and is used as a pre-reduction device for powdery ore in the production of pig iron by smelting reduction.

【0003】この流動層還元装置において、ライザーに
形成された流動層の固気反応を最適条件に維持するため
の方法として、例えば、特開昭62−228883号公
報、特開平1−242726号公報に記載されているよ
うに、流動層の形成状態を、ダウンカマー内の粒子レベ
ルを測定し、ダウンカマーに設けられた複数の排出口か
らダウンカマー内の粒子を排出して調整する方法が開示
されている。
In this fluidized bed reduction apparatus, as a method for maintaining the solid-gas reaction of a fluidized bed formed in a riser under optimum conditions, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-228883 and 1-2242726. As described in the above, a method of adjusting the formation state of the fluidized bed by measuring the particle level in the downcomer and discharging the particles in the downcomer from a plurality of outlets provided in the downcomer is disclosed. Have been.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法に
おいては、ダウンカマー内の粒子レベルが急速に上昇し
た場合、ダウンカマー内に設けた排出口の排出能力を大
きくして多量の粒子が一度に排出されるように、製品排
出管の容量を大きく設計しなければならない。
However, in the above-mentioned method, when the particle level in the downcomer rises rapidly, the discharge capacity of the outlet provided in the downcomer is increased so that a large amount of particles can be collected at one time. In order to be discharged, the capacity of the product discharge pipe must be designed large.

【0005】このように、ダウンカマーでの粉体排出管
の容量を大きくした場合には、循環量に対して極めて少
量の粉体が排出される通常の操業条件において、流動層
調整に対する制御性が悪くなる。
[0005] As described above, when the capacity of the powder discharge pipe in the downcomer is increased, the controllability for the fluidized bed adjustment under normal operating conditions in which a very small amount of powder is discharged with respect to the circulating amount. Gets worse.

【0006】本発明において解決すべき課題は、上記の
循環流動層反応装置におけるダウンカマー内粒子レベル
の急激な変動に対して、通常の操業条件における制御に
影響を与えることなく対応できるための手段を見出すこ
とにある。
The problem to be solved in the present invention is a means for responding to the rapid fluctuation of the particle level in the downcomer in the circulating fluidized bed reactor without affecting the control under normal operating conditions. Is to find out.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、ダウンカマー
内の粒子レベルあるいはライザー内粒子滞留量に応じて
前記サイクロン直下からサイクロン内に向けて吹き込む
循環量制御用ガスのガス量を制御することによって、そ
の課題を解決した。
According to the present invention, according to the level of particles in a downcomer or the amount of particles retained in a riser, air is blown into the cyclone from immediately below the cyclone.
By Rukoto to control the amount of gas circulation quantity control gas to solve the problem.

【0008】ガスを流入させるための手段としては、サ
イクロン直下のダウンカマー部に循環量制御用補助ガス
の吹き込みノズルを設け、ダウンカマー内の粒子レベル
あるいはライザー内粒子滞留量に応じて、吹き込み量制
御装置によりガス量を制御しながらこのノズルを介して
補助ガスを供給する方法が有効である。このとき、補助
ガスは圧力差によりダウンカマーのサイクロン直下から
サイクロンへと流入していくようにする。
[0008] As a means for flowing the gas, a down-commer section just below the cyclone is provided with a nozzle for blowing an auxiliary gas for controlling the amount of circulation , and a particle level in the down-comer is controlled.
Alternatively, it is effective to supply the auxiliary gas through this nozzle while controlling the gas amount by the blowing amount control device in accordance with the amount of particles retained in the riser . At this time, the auxiliary gas is to continue to flow from immediately below the downcomer cyclone to the cyclone by a pressure difference.

【0009】[0009]

【作用】ダウンカマー内粒子レベルが極度に低下する
と、圧力シールが崩壊するため、ライザーからダウンカ
マーへのガスの多量流入を招く結果、操業不能となる。
一方、ダウンカマー内粒子レベルが極度に上昇すると、
サイクロンが粒子により閉塞される危険が生じるため、
操業不能となる。このようなダウンカマー内粒子レベル
の変化は、一般に、ダウンカマーからの排出量に相当す
る製品抜き出し量とライザーへの循環量との和に対し
て、ダウンカマーへの供給量に相当するサイクロン捕集
粒子量がアンバランスとなることにより生じる。従来
は、ダウンカマーからの排出量を変化させることにより
ダウンカマー内粒子レベルの変動を防止しようとしてい
たのに対し、本発明では主にダウンカマーへの粒子供給
量、すなわちサイクロンの捕集粒子量を変化させて対処
するものである。
When the particle level in the downcomer is extremely reduced, the pressure seal collapses, causing a large amount of gas to flow from the riser to the downcomer, resulting in inoperability.
On the other hand, when the particle level in the downcomer rises extremely,
There is a risk that the cyclone will be blocked by particles,
Operation becomes impossible. Such a change in the particle level in the downcomer is generally caused by the sum of the product withdrawal amount corresponding to the amount discharged from the downcomer and the circulation amount to the riser, and the cyclone trapping amount corresponding to the supply amount to the downcomer. This is caused by an imbalance in the amount of collected particles. Conventionally, while trying to prevent the fluctuation of the particle level in the downcomer by changing the emission amount from the downcomer, in the present invention, the amount of particles supplied to the downcomer, that is, the amount of collected particles of the cyclone To deal with it.

【0010】そのために、本発明では、一次サイクロン
の下方からガスを流入させうる機構を設ける。これを用
いて、ダウンカマーへの粒子供給量を減少させる必要が
生じた場合には、装置内圧力より1気圧以上高い圧力を
持つ循環量制御用補助ガスを吹き込み、ダウンカマーへ
と下降してくる粒子を一次サイクロンより下流側へ移送
する。また、サイクロン下方からサイクロン内へガスを
流入させると、サイクロンの捕集効率が低下するため、
循環量制御用補助ガスの吹き込みは、単なるガスによる
粒子の上方輸送以上の効果をもたらす。したがって、ダ
ウンカマー内粒子レベル低下の効果は極めて迅速に発現
し、緊急時の対応性も大幅に改善できる。
For this purpose, the present invention provides a mechanism that allows gas to flow from below the primary cyclone. When it becomes necessary to reduce the amount of particles supplied to the downcomer using this, an auxiliary gas for controlling the circulation amount having a pressure higher than the internal pressure of the apparatus by 1 atmosphere or more is blown, and the gas is lowered to the downcomer. The incoming particles are transported downstream from the primary cyclone. Also, if gas flows into the cyclone from below the cyclone, the efficiency of trapping the cyclone decreases,
The blowing of the circulation amount control auxiliary gas has an effect more than the upward transport of particles by gas alone. Therefore, the effect of lowering the level of particles in the downcomer is manifested very quickly, and emergency response can be greatly improved.

【0011】一方、ダウンカマー内粒子レベルが通常の
管理レベルまで戻った時には、ガスの吹き込み量を低減
もしくは停止することにより、ダウンカマーへの粒子供
給量を増加させることができるため、定常状態へは容易
に移行可能である。
On the other hand, when the particle level in the downcomer returns to the normal control level, the amount of particles supplied to the downcomer can be increased by reducing or stopping the amount of gas blown. Can be easily migrated.

【0012】本発明では、このようにダウンカマーへの
粒子供給側でダウンカマー内粒子レベルの制御を行うた
め、ダウンカマーからの粒子排出側における製品抜き出
し量やライザーへの循環量は特段に変化させることな
く、ダウンカマー内粒子レベルの制御が可能となるので
ある。
In the present invention, since the particle level in the downcomer is controlled on the particle supply side to the downcomer, the amount of product withdrawn from the downcomer on the particle discharge side and the amount circulated to the riser are particularly changed. Without this, control of the particle level in the downcomer becomes possible.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明を適用した循環流動層予備還元
装置の概要を示す。
FIG. 1 shows an outline of a circulating fluidized bed pre-reduction apparatus to which the present invention is applied.

【0014】同図において、この循環流動層予備還元装
置には、側面に設けた原料供給口1と底部に設けた反応
ガス導入口2と製品排出口3とを有するライザー4、及
び同ライザー4の頂部と連通する一次サイクロン5とダ
ウンカマー6とからなる外部粒子循環装置を有し、外部
粒子循環装置はその途中に製品取出し口7を有する連結
管8によってライザー4の下部と連通している。また、
外部粒子循環装置の一次サイクロン5の直下には、循環
量制御用の補助ガス導入装置9が設けられている。
Referring to FIG. 1, the circulating fluidized bed pre-reduction apparatus includes a riser 4 having a raw material supply port 1 provided on a side surface, a reaction gas introduction port 2 provided on a bottom and a product discharge port 3, and a riser 4 having the same. Has a primary cyclone 5 and a downcomer 6 communicating with the top of the riser. The external particle circulation device communicates with the lower part of the riser 4 by a connecting pipe 8 having a product outlet 7 in the middle thereof. . Also,
Immediately below the primary cyclone 5 of the external particle circulation device, an auxiliary gas introduction device 9 for controlling the amount of circulation is provided.

【0015】循環量制御用の補助ガスの供給は、通常は
停止しているが、ダウンカマー6内の粒子表面レベルや
ライザー4内の粒子滞留量が大きく増加し、通常の製品
取出し口7、製品排出口3からの粒子排出のみでは安定
した状態を維持できなくなった場合は、補助ガス導入装
置9を作動させ、二次サイクロン10へと排出される粒
子を増加させる。
The supply of the auxiliary gas for controlling the circulation amount is normally stopped, but the surface level of the particles in the downcomer 6 and the amount of the particles retained in the riser 4 are greatly increased. If the stable state cannot be maintained only by discharging the particles from the product discharge port 3, the auxiliary gas introducing device 9 is operated to increase the particles discharged to the secondary cyclone 10.

【0016】一次サイクロン5に続いて設けられた二次
サイクロン10における捕集粉鉱粒子は、排出管11を
経て設けられたホッパー12に一時滞留したのち、取出
し口13から排出される。
The collected ore particles in the secondary cyclone 10 provided after the primary cyclone 5 are temporarily stored in a hopper 12 provided through a discharge pipe 11 and then discharged from a discharge port 13.

【0017】同図において、通常は製品排出口3および
製品取出し口7からの還元鉱石の排出量を一定に維持し
ておく。この状態の下で、例えば反応ガス導入口2から
導入される還元ガスの流量を増大させると、ライザー4
から排気系へ排出される粉状鉱石量が増大し、一次サイ
クロン5の粉鉱捕集量が急激に増加する。これによって
ダウンカマー6の粒子表面レベルLが増大する。このダ
ウンカマー6には、差圧測定方式によるレベル測定装置
が設けられており、それによる測定値が一定の基準値を
超えたとき、補助ガス導入装置9を作動させて循環量制
御用の補助ガスを吹込む。吹き込まれたガスは圧力差に
より一次サイクロン5の方向に向かって流入する。その
結果、この一次サイクロン5内においては、捕集側が補
助ガス導入によって差圧が減少するため、一次サイクロ
ン5における捕集粉鉱量が減少する。このようにして、
ダウンカマー6中の粒子レベルを急速に低減させること
が可能となる。
In FIG. 1, normally, the amount of reduced ore discharged from the product outlet 3 and the product outlet 7 is kept constant. In this state, for example, when the flow rate of the reducing gas introduced from the reaction gas introduction port 2 is increased, the riser 4
The amount of fine ore discharged from the exhaust system to the exhaust system increases, and the amount of fine ore collected by the primary cyclone 5 sharply increases. Thereby, the particle surface level L of the downcomer 6 increases. The downcomer 6 is provided with a level measuring device based on a differential pressure measuring method. When the measured value exceeds a certain reference value, the auxiliary gas introducing device 9 is operated to control the auxiliary gas for controlling the circulation amount. Blow gas. The blown gas flows toward the primary cyclone 5 due to the pressure difference. As a result, in the primary cyclone 5, the differential pressure decreases on the collection side by the introduction of the auxiliary gas, so that the amount of collected fine ore in the primary cyclone 5 decreases. In this way,
The particle level in the downcomer 6 can be rapidly reduced.

【0018】なお、前記レベル測定装置によって、粒子
レベルLが規定レベル以下に達したことが見い出された
ときには、ガス導入装置9からのガス導入を停止する。
When it is found by the level measuring device that the particle level L has reached the specified level or less, the gas introduction from the gas introducing device 9 is stopped.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0020】(1)ライザーおよびダウンカマー下部か
らの還元鉱石の排出量を一定に維持しつつ、ダウンカマ
ーの粒子レベルやライザー内の粒子滞留量を調整でき
る。
(1) The particle level of the downcomer and the amount of particles retained in the riser can be adjusted while keeping the amount of reduced ore discharged from the lower part of the riser and the downcomer constant.

【0021】(2)ライザーおよびダウンカマー下部か
らの還元鉱石の排出量を一定のレベルに安定させること
ができるので、反応層の安定操業が可能である。
(2) Since the amount of the reduced ore discharged from the lower portion of the riser and the downcomer can be stabilized at a certain level, the stable operation of the reaction layer is possible.

【0022】(3)ダウンカマー内の粒子を急速に抜取
ることが可能であり、非常時の対策としてきわめて有効
である。
(3) The particles in the downcomer can be rapidly extracted, which is extremely effective as an emergency measure.

【0023】(4)ガス導入によってダウンカマーの粒
子レベルやライザー内の粒子滞留量を調整するものであ
って、機械的作動を伴うものではないので、トラブルの
発生が少ない。
(4) The particle level of the downcomer and the amount of retained particles in the riser are adjusted by gas introduction, and there is no mechanical operation.

【0024】(5)ガス量,粒子径等の変動に伴うサイ
クロン粒子捕集量の変化に対し、迅速に対応できる。
(5) It is possible to quickly respond to a change in the amount of cyclone particles collected due to a change in the gas amount, particle diameter, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を実施するために使用する循環流動層
予備還元装置の概要を示す。
FIG. 1 shows an outline of a circulating fluidized bed pre-reduction apparatus used for carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原料供給口 2 反応ガス導入口 3 製品排出口 4 ライザー 5 一次サイクロン 6 ダウンカマー 7 製品取出し口 8 連結管 9 補助ガス導入装置 10 二次サイクロン 11 排出管 12 ホッパー 13 取出し口 REFERENCE SIGNS LIST 1 raw material supply port 2 reaction gas inlet 3 product outlet 4 riser 5 primary cyclone 6 downcomer 7 product outlet 8 connecting pipe 9 auxiliary gas introduction device 10 secondary cyclone 11 discharge pipe 12 hopper 13 outlet

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−118090(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F27B 15/00 C21B 11/00 (56) References JP-A-1-118090 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F27B 15/00 C21B 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応流動層からガスとともに排出された
粉体をサイクロンで捕集し、この捕集した粉体を再度反
応流動層へと循環させる循環流動層反応装置の操業にお
いて、ダウンカマー内の粒子レベルあるいはライザー内
粒子滞留量に応じて前記サイクロン直下からサイクロン
内に向けて吹き込む循環量制御用ガスのガス量を制御す
ることを特徴とする循環流動層反応装置の操業方法。
In the operation of a circulating fluidized bed reactor in which powder discharged together with gas from a reaction fluidized bed is collected by a cyclone, and the collected powder is circulated again to the reaction fluidized bed, a downcomer is used. be in accordance with the particle level or riser inside the particle retention amount of control the amount of gas circulation quantity control gas which blows towards the cyclone from just below the cyclone
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