JPH0519075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉粒体の循環流動反応装置の粒子レベ
ル推定方法に関するものである。

（従来の技術） 粉粒体の充填層の下方より適当な流速でガスを
送り、粉粒体を浮遊状態にして固体と気体間の反
応や焙焼を行なう流動法が知られている。

一方近時鉄鉱原料の溶融還元法が注目を浴びて
おり、その予備還元装置として例えば流動層還元
炉に外部粒子循環装置を付設したものがある。こ
れは、流動層還元炉の上部に設けられている出口
にサイクロンを接続して、還元ガスに同伴して飛
散してきた細粒子を捕捉し、サイクロンの下部に
はホツパーを接続して、このホツパーに捕捉した
粒子を一時貯え、所定量を下降管から流動層還元
炉に戻す装置である。

ところで粒子循環系を有する流動層では、下降
管を経て粒子を安定的に循環させることが重要で
ある。一般に、粒子表面レベルの測定、管理に
は、機械式のサウジングによる測定方法、超音波
や電気信号による測定方法等が考えられるが、末
だ確立された技術はない。

（発明が解決しようとする課題） 循環流動層の下降管の粒子表面レベルが低下す
れば、粉体による圧力シールがなされなくなつ
て、ガスが上昇管下部より下降管に吹き抜け、ま
た、レベルが上昇するときには棚つり等のトラブ
ルが発生する可能性がある。

本発明は高温の粉塵の多い雰囲気において、連
続的に粒子表面のレベルを把握する循環流動反応
装置の操業方法を提起するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、粉粒体流動層から排出された粒子を
固気分離した後、下降管を経て再度前記流動層に
循環する粒子循環流動反応装置の粒子レベルを評
価するに当り、前記下降管に粒子表面レベルを有
する移動層を形成し、該粒子表面レベルより高い
位置の圧力（Pa）と、前記移動層の高さ方向で
該粒子表面レベルより低い位置の相異なる２点
（Lb及びLc）の圧力（Pb及びPc）とを検知して、
後述する(1)式により前記粒子表面レベルの位置(L)
を算出し、得られた値(L)の大小で粒子レベルを評
価することを特徴とする粒子循環流動反応装置の
粒子レベル評価方法である。

以下本発明を第１図に基づいて説明する。

原料供給口１０より供給された粉鉱石は還元ガ
ス３により上昇管２で流動層を形成して還元され
る。その後、高速のガスとともにサイクロン５に
入り、粒子のみ下降管８を介して再度上昇管２の
流動層に戻るとともに、一部は製品として排出口
１１から回収される。

このとき下降管８には粉粒体による移動層７が
形成され、粒子表面レベル６が存在する。

本発明によると下降管８には粒子表面レベル６
より常に上方にある圧力孔１ａと常に下方にある
圧力孔１ｂ，１ｃとが取り付けられており、常時
圧力を測定する。即ち圧力孔１ｂ，１ｃは移動層
の高さ方向の異る圧力を検知することとなる。ま
たこの圧力勾配は移動層中で、ほぼ一定であるこ
とを確認している。

圧力孔１ａ，１ｂ，１ｃの圧力取り出し部分に
は、粒子の堆積により測定が不可能となるのを防
止するため、詳しくは第２図に示すように傾斜角
αを与えている。これにより、動圧による誤差を
生じる可能性はあるが、下降管を上昇するガス流
速が遅いため問題がないことを確認している。

従つてそれぞれの圧力値をPa、Pb、Pcとし、
レベルをLa、Lb、Lcとすると、下降管内の粒子
の存在する部分の圧力損失を単位高さ当り一定と
みなして(1)式で粒子表面レベルＬが推定評価され
る。

Ｌ＝（PaLc−PaLb−PbLc＋PcLb）／（Pc−
Pb） ……(1) この(1)式は、以下のようにして求めたものであ
る。

即ち、粒子表面レベルよりも上方の空間では圧
力降下はほとんど生じない。したがつて、粒子表
面レベルにおける圧力は、その上方の空間で測定
した圧力Paと同一とみなせる。また、PbやPcの
ように、粒子の存在する部分で測定された圧力値
は上方へ行くにつれて低下し、最終的には粒子表
面レベルでPaと等しくなる。このとき、単位長
さ当りの圧力降下幅ΔPは、粒子が移動層状態で
存在する下降管内の領域においてほぼ一定であ
り、測定値より(2)式で求められる。

ΔP＝（Pc−Pb）／（Lc−Lb） ……(2) 一方、圧力がPaに等しくなる粒子表面レベル
Ｌと、レベルLbとの間における単位長さ当りの
圧力降下幅もΔPとなるので、(3)式が成立する。

ΔP＝（Pa−Pb）／（Ｌ−Lb） ……(3) 前述の(1)式は、(3)式に(2)式を代入し、Ｌについ
て解いたものである。

第３図は本発明に係る(1)式により推定された粒
子表面レベル、流動層の製品（成品）排出速度、
製品（成品）還元率の推移の一例である。原料供
給量は一定に保持している。粒子表面レベルの増
減に対して排出速度を制御し安定した品質の製品
を得ることができた。

その結果、製品還元率のばらつきは従来例で６
％であつたものが、本発明により３％に向上し
た。

本発明では、さらに、粒子表面レベル６より高
い位置の圧力孔１ａの圧力と予め特定した基準と
なる粒子表面レベルにおける圧力とを比較するこ
とにより、両者がほぼ等しい圧力の場合には、粒
子表面レベルは基準となる粒子表面レベル以下の
位置に低下しており、また１ａの圧力の方が低い
時には粒子レベルは基準となる粒子レベルよりも
上昇していることがわかるので、これに基づいて
下降管における粒子レベルの管理を行なうことが
できる。

即ち、本発明では、粉粒体流動層から排出され
た粒子を固気分離した後、下降管を経て再度前記
流動層に循環する粒子循環流動反応装置の粒子レ
ベルを評価するに当り、前記下降管に粒子表面レ
ベルを有する移動層を形成し、該粒子表面レベル
より高い位置の圧力と、粒子表面レベルよりの基
準位置を予め特定して、その位置の圧力とを検知
し、両者の圧力を比較して、粒子表面レベルがそ
の基準位置より上方にあるか、あるいは該基準位
置ないしはそれより下方にあるかを評価すること
を特徴とする粒子循環流動反応装置の粒子レベル
評価方法も提供する。

なお、予め特定する粒子表面レベルの基準位置
としては、例えばガスが上昇管下部より下降管に
吹き抜けたり、棚つり等のトラブルが発生したり
する可能性のない粒子表面レベルが好ましい。

以上本発明を主として粉鉄鉱石の還元について
説明したが、勿論本発明はこれに限定されるもの
ではなく、石灰石、石炭等の流動反応にも適応で
きるものである。

（発明の効果） 本発明は循環流動反応装置の下降管中の形成し
た粉粒体流動層内の１箇所ないし２箇所の圧力
と、下降管の粉粒体表面レベル上方の圧力とを検
知する方式のため、高温の粉塵が多い雰囲気にお
いてもほぼ連続的に下降管内の粒子表面レベルを
評価管理することができる。

その結果、急激なレベル低下による吹き抜け
や、棚つり等の異常が早期に発見され、操業安定
に効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図、第２図は第１図の部
分詳細説明図、第３図は下降管粒子レベル、成品
排出速度、成品還元率の経時的変化を示す図表で
ある。 １：圧力孔、２：上昇管、３：還元ガス、５：
サイクロン、６：粒子表面レベル、７：移動層、
８：下降管、１０：原料供給口、１１：排出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉粒体流動層から排出された粒子を固気分離
   した後、下降管を経て再度前記流動層に循環する
   粒子循環流動反応装置の粒子レベルを評価するに
   当り、 前記下降管に粒子表面レベルを有する移動層を
   形成し、該粒子表面レベルより高い位置の圧力
   （Pa）と、前記移動層の高さ方向で該粒子表面レ
   ベルより低い位置の相異なる２点（Lb及びLc）
   の圧力（Pb及びPc）とを検知して、下記の(1)式
   により前記粒子表面レベルの位置(L)を算出し、得
   られた値(L)の大小で粒子レベルを評価することを
   特徴とする粒子循環流動反応装置の粒子レベル評
   価方法。 Ｌ＝（PaLc−PaLb−PbLc＋PcLb）／（Pc−
   Pb） ……(1) ２ 粉粒体流動層から排出された粒子を固気分離
   した後、下降管を経て再度前記流動層に循環する
   粒子循環流動反応装置の粒子レベルを評価するに
   当り、 前記下降管に粒子表面レベルを有する移動層を
   形成し、該粒子表面レベルより高い位置の圧力
   と、粒子表面レベルの基準位置を予め特定して、
   その位置の圧力とを検知し、両者の圧力を比較し
   て、粒子表面レベルがその基準位置より上方にあ
   るか、あるいは該基準位置ないしはそれより下方
   にあるかを評価することを特徴とする粒子循環流
   動反応装置の粒子レベル評価方法。