KR100395115B1 - Operation method of fine particle circulating type fluidized bed reactor - Google Patents
Operation method of fine particle circulating type fluidized bed reactor Download PDFInfo
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- KR100395115B1 KR100395115B1 KR10-2001-0053787A KR20010053787A KR100395115B1 KR 100395115 B1 KR100395115 B1 KR 100395115B1 KR 20010053787 A KR20010053787 A KR 20010053787A KR 100395115 B1 KR100395115 B1 KR 100395115B1
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Abstract
본 발명은 미립체 순환형 다단식 유동층로의 조업방법에 관한 것으로, 그 목적은 미립체가 순환하는 각 유동층의 분립체 저유량 (또는 체류시간)을 개별로 제어함과 아울러 최종적으로 제조되는 제품의 제조량도 동시에 제어할 수 있는 유동층로의 조업방법을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention relates to a method for operating a particulate circulating multistage fluidized bed, the purpose of which is to individually control the granular low flow rate (or residence time) of each fluidized bed in which the fine particles are circulated, and to finally produce a product produced. The present invention also provides a method of operating a fluidized bed furnace which can be controlled at the same time. The present invention for achieving the above object,
공급된 분립체를 도입가스에 의해 유동화시키도록 구성되는 유동층로(1, 2···n)에 상기 각 유동층로에서 비산하는 미립자를 포집하여 포집된 미립체를 원래 유동층로로 재순환하는 사이클론(1', 2'···n')이 장착되고, 이 유동층로를 직렬로 2단 이상의 다단식으로 연결하고, 상기 유동층로의 양측에는 분립체 소통관계로 공급관(13, 8)이 연결되는 미립체 순환형 유동층로의 조업방법에 있어서,Cyclone which collects the fine particles scattered in each fluidized bed furnace in the fluidized bed furnace 1, 2 ... n configured to fluidize the supplied granular material by introduction gas, and recycles the collected fine particles to the original fluidized bed furnace ( 1 ', 2' ... n '), and the fluidized bed passages are connected in series or two or more stages in series, and the particulates in which the supply pipes 13 and 8 are connected to each other in the fluidized bed furnace in a granular communication relationship. In the operation method of the sieve circulation type fluidized bed,
상기 각 유동층로(1, 2···n)에 연결된 분립체 공급관(13, 8)에는 분립체유량조정기(1", 2", ···n'', n+1")가 구비되는 것을 포함하여 구성되며The granular material supply pipes 13 and 8 connected to the respective fluidized bed furnaces 1, 2, n are provided with granular flow rate regulators 1 ", 2", ... n ", n + 1". Is configured to include
(1) 상기 제1단째에서 제n단까지의 전체유동층로(1, 2···n)를 1개의 계로 보고, 상기 계내로 공급되는 분립체의 유량설정치( F in s)는 아래 관계식 1에 의해 구한 다음, 상기 제1 분립체유량조정기(1'')를 조정하여 분립체를 제1단째 유동층로에 공급하여 계내에서 분립체의 체류량을 일정하게 조절하는 단계,(1) The total fluidized bed passages (1, 2 ... n) from the first stage to the nth stage are regarded as one system, and the flow rate set value (F in s) of the granular material supplied into the system is expressed by the following Equation 1. After obtaining by, by adjusting the first granule flow regulator (1 '') to supply the granules to the first stage fluidized bed furnace to constantly adjust the retention of the granules in the system,
[관계식 1][Relationship 1]
n nn n
F in s = F out + F f out + (ΣWi s - ΣWi r)/TF in s = F out + F f out + (ΣWi s-ΣWi r) / T
ⅰ=1 ⅰ=1Ⅰ = 1 ⅰ = 1
여기서, F in s: 계내로 들어가는 분립체의 유량설정치Where F in s: flow rate setting value of the granular material entering the system
Fout: 계외로 나가는 분립체의 유량Fout: flow rate of the granules going out of the system
F f out는 계외로 나가는 비산손실F f out is the scattering loss out of the system
Wi s : i단째 유동층로에 있어서 체류량 설정치Wi s: Settling value in the i-stage fluidized bed furnace
Wi r : i단째 유동층로에 있어서 체류량 실적치Wi r: retention value in the i-stage fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
(2) 최종단 유동층로에서 불출되는 조립분립체의 유량설정치는 (Fc out s)는 관계식 2와 같이 상기 계내에서 불출되는 토탈분립체의 유량설정치와 같다고 가정하여 산정하는 단계,(2) calculating the flow rate setting value (Fc out s) of the granulated particles discharged from the final stage fluidized bed furnace on the assumption that the flow rate set value (Fc out s) is the same as the flow rate set value of the total granules discharged from the system,
[관계식 2][Relationship 2]
Fc out s = F out sFc out s = F out s
여기서, Fc out s: 최종단 유동층로에서의 조립자의 불출유량 설정치Where Fc out s is the discharge flow rate of the granulator in the final stage fluidized bed furnace
F out s: 계외로 나가는 분립체의 토탈불출유량 설정치F out s: Total discharge flow rate of outgoing powder
(3) 제n단째 (단 n:2이상의 자연수) 유동층로에서 비산손실되는 미립분립체의 유량설정치 (Fn f out s)는 상기 제n단째의 유동층로 내에서 비산손실되는 값과 같다고 가정하여 관계식 3에 의하여 산정하는 단계,(3) Assuming that the flow rate setting value (Fn f out s) of the particulates scattered and lost in the nth stage (natural water of n: 2 or more) fluidized bed furnace is assumed to be equal to the value of scattered loss in the fluidized bed furnace of the nth stage Estimating by relation 3,
[관계식 3][Relationship 3]
Fn f out s = Fn f outFn f out s = Fn f out
여기서, Fn f out s: n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실 설정치Here, Fn f out s: The set value of the scattering loss of the particles generated in the n-stage fluidized bed furnace
Fn f out : n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실량Fn f out: The scattering loss of particulates in the nth stage fluidized bed furnace
(4) 제n단째 유동층로에 공급되는 조립자의 유량설정치 (Fn c out s)는 제n-1단째 유동층로에서 제n단째 유동층로로 불출되는 조립자의 유량에서 제n단째 유동층내에서 비산손실하는 미립자의 유량을 빼서 얻어지는 값에 제n+1단째의 유동층로 내의 체류량에 있어서 설정치와 측정치의 차이를 보정하는 값을 가산하여 얻어지는 값과 같다고 가정하여 아래 관계식 4에 의해 산정하는 단계(4) The set flow rate (Fn c out s) of the granules supplied to the nth-stage fluidized bed furnace is the scattering loss in the nth-stage fluidized bed at the flow rate of the coarse pump discharged from the n-1st fluidized bed furnace to the nth-stage fluidized bed furnace. Calculating by Equation 4 below assuming that the value obtained by subtracting the flow rate of the fine particles is equal to the value obtained by adding a value for correcting the difference between the set value and the measured value in the amount of retention in the fluidized bed in the n + 1st stage.
[관계식 4][Relationship 4]
Fnc out s = Fn-1 c out - Fnf out + (Wn+1 s - W n+1 r)/TFnc out s = Fn-1 c out-Fnf out + (Wn + 1 s-W n + 1 r) / T
여기서, Fn-1c out : 제n-1단째 유동층로로부터의 조립자의 불출유량Here, Fn-1c out: discharge flow rate of coarse particles from the n-1th stage fluidized bed furnace
Fnf out : 제n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실유량Fnf out: The scattering loss flow rate of particulates from the nth stage fluidized bed furnace
Wn+1 s : 제n단째 유동층로에서의 체류량 설정치Wn + 1 s: Retention amount set value in the nth stage fluidized bed furnace
Wn+1 r : 제n단째 유동층로에서의 체류량 실적치Wn + 1 r: Performance value of retention amount in the nth stage fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
를 행하여 상기 각 유동층로 내의 체류량을 제어하고 또한 상기 다단식 유동층로에서 제조된 제품의 불출유량을 제어하는 미립체 순환형 유동층로의 조업방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.The technical gist of the present invention relates to a method for operating a particulate circulating fluidized bed in which the amount of retention in each fluidized bed furnace is controlled and the discharge flow rate of a product manufactured in the multistage fluidized bed furnace is controlled.
Description
본 발명은 미립체 순환형 다단식 유동층로의 조업방법에 관한 것으로, 미립체가 재순환하는 각 유동층의 분립체 저유량 (또는 체류시간)을 개별로 제어함과 아울러 최종적으로 제조되는 제품의 제조량도 동시에 제어할 수 있는 유동층로의 조업방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for operating a particulate circulating multistage fluidized bed. The present invention relates to controlling particulate low flow rate (or residence time) of each fluidized bed in which fine particles are recycled, and simultaneously controlling the amount of product finally produced. It relates to a fluidized bed operation method.
유동층로는 직렬 다단식유동층로(도 1a)와 기포형 다단식 유동층로(도 1b, 도 1c)가 대표적이다. 직렬 다단식 유동층로는 원료입자경이 비교적 균일한 경우에 많이 사용하며, 기포형 다단식 유동층로는 철광석과 같은 넓은 입경분포를 가지는 입자의 경우에 많이 사용한다.The fluidized bed is typically a series multistage fluidized bed furnace (FIG. 1A) and a bubbled multistage fluidized bed furnace (FIGS. 1B, 1C). The cascade multistage fluidized bed is used in the case of relatively uniform raw material particle size, and the bubble-type multistage fluidized bed is used in the case of particles having a wide particle size distribution such as iron ore.
다단식 유동층로는 도 1(a)의 석회소성로와 같은 일류관(溢流管)을 이용한 장치를예로 들 수 있다. 도 1(a)에서 원료석회석은 장입구(20)를 통해 제1예열부(23)으로 공급되어 제2예열부(24), 제3예열부(25)를 경유하고, 이어서 소각부(26)에 도입되어 석회석은 소성되어 생석회(28)로 배출된다. 소각부에서의 소성은 석회소성로 하부에 설치한 풍구(21)를 통해 공급된 공기에 의하여 소각실(26) 하부의 취입구(22)에서 공급된 연료가 연소되어 일어난다. 소성된 생석회(28)는 일류관(27)에 의하여 냉각부(29)로 도입되어 냉각되고 이후 불출구(30)에서 배출된다. 이러한 직렬 유동층로에서는 넓은 입경분포를 가지는 입자를 유동화시키는 조건하에서는 미립자가 유동층에서 비산해 버리므로 적용하는 것은 곤란하다.As a multi-stage fluidized bed, the apparatus using a first-class pipe | tube like the lime baking furnace of FIG. 1 (a) is mentioned. In FIG. 1A, the raw material limestone is supplied to the first preheating unit 23 through the charging hole 20 and passes through the second preheating unit 24 and the third preheating unit 25, and then the incineration unit 26. ), Limestone is calcined and discharged into quicklime (28). Firing in the incineration portion is caused by combustion of the fuel supplied from the intake port 22 in the lower portion of the incineration chamber 26 by the air supplied through the tuyere 21 provided in the lower portion of the lime burning furnace. The calcined quicklime 28 is introduced into the cooling unit 29 by the first-flow pipe 27 to be cooled and then discharged from the discharge port 30. In such a tandem fluidized bed furnace, it is difficult to apply the particles because the particles are scattered in the fluidized bed under the condition of fluidizing particles having a wide particle size distribution.
기포형 유동층로로는 철광석을 유동화시키면서 환원하는 도 1(b)(c)의 유동층로를 예로 들 수 있다. 도 1(b)는 미립철 배출형 유동층로로서, 각 유동층로(1, 2, 3)에서 발생하는 미립자를 각 반응기에 설치되어 있는 사이클론(1', 2', 3')에서 포집하여 해당 유동층로 순환시키는 것이 아니라 해당 유동층로의 하류에 있는 유동층로로 배출하며, 이와 관련된 선행기술로는 일본 특허공보 특개평 8-259616호에 개시되어 있다. 도 1(c)의 미립철 순환형 유동층로는 각 유동층로의 사이클론에서 미립철을 포집하여 해당 유동층로로 순환하는 것으로, 이와 관련된 선행기술로는 대한민국 특허출원 97-40302호가 있다.As the bubble-type fluidized bed furnace, the fluidized bed furnace of FIG. 1 (b) (c) which reduces iron ore while fluidizing may be used. FIG. 1 (b) is a fine iron discharge type fluidized bed furnace in which particulates generated in each fluidized bed furnace 1, 2, and 3 are collected in cyclones 1 ', 2', and 3 'installed in each reactor. It discharges to the fluidized-bed furnace downstream of the said fluidized-bed furnace, but this prior art is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 8-259616. The fine iron circulating fluidized bed of FIG. 1 (c) collects the fine iron in the cyclone of each fluidized bed and circulates it to the fluidized bed. As a related art, there is a Korean Patent Application No. 97-40302.
본 발명은 도 1(c)의 미립철 순환형 유동층로에서의 조업방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operation in the fine iron circulating fluidized bed of Figure 1 (c).
기포형 유동층로에서는 풍상(wind box)(5)부에 도입된 가스를 다공판형가스분산판(14)을 통하여 유동층로내에 균일하게 도입함으로써 분산판 상에 분립체의 유동층이 형성된다. 이 유동층 영역의 상방부에는 분립체가 거의 존재하지 않는 영역, 소위 프리보드(Free board)(15)영역이 형성된다. 즉, 유동층로에서 가스가 상승하는 과정에서 임의 입경의 입자는 상기 상승가스류로부터 받는 부양력과 이 입자의 중력과의 균형에 의하여 가스류 중에서 정지상태가 될 때의 유속인 소위 종말 속도를 가진다. 프리 보드에서 가스의 상승유속, 즉 공탑유속인 입자에 대한 종말속도를 넘으면 이 입자는 유동층영역에서 체류할 수 없고 비산되어 버린다. 분립체는 일반적으로 입도분포를 가지므로 유동층 영역에 체류하는 것과 체류 불가능하여 유동층로 밖으로 나가는 것으로 나눌 수 있다.In the bubble-type fluidized bed furnace, the gas introduced into the wind box 5 is uniformly introduced into the fluidized bed furnace through the porous plate-shaped gas distribution plate 14 to form a fluidized bed of the granular material on the dispersion plate. In the upper portion of the fluidized bed region, a region in which the powder is hardly present, a so-called free board 15 region is formed. That is, in the process of gas rise in the fluidized bed furnace, particles having an arbitrary particle diameter have a so-called end velocity, which is a flow rate when the gas flow becomes stationary in the gas flow due to a balance between the lifting force received from the rising gas flow and the gravity of the particles. When the free board exceeds the rising velocity of the gas, that is, the end velocity for the particle, which is the air column velocity, the particles cannot stay in the fluidized bed region and are scattered. Since the granules generally have a particle size distribution, they can be divided into those that remain in the fluidized bed region and those that cannot stay in the fluidized bed.
미립철 순환형 유동층로에서는 가스출측에 사이클론이 설치되어 비산되어 나가는 입자를 포집하여 다시 원래의 유동층로로 돌린다. 따라서 기포유동층로 조업에 있어서 제품의 불출유량 및 체류량을 제어하기 위해서는 유동층 영역에 체류하는 입자 (이하 조립자)를 유동층영역에서 누출되는 유량 외에 사이클론에서 포집되는 입자 (이하 미립자) 및 사이클론을 빠져나가는 유량 (이하 비산손실유량)을 적절하게 조정할 필요가 있다.In the fine iron circulating fluidized bed furnace, a cyclone is installed on the gas outlet side to collect scattered particles and return them to the original fluidized bed. Therefore, in order to control the discharge flow rate and the retention amount of the product in the bubble fluidized bed operation, the particles (hereinafter, coarse particles) remaining in the fluidized bed region (except granules), which are collected from the cyclone in addition to the flow rate from the fluidized bed region, It is necessary to properly adjust the flow rate (hereinafter referred to as scattering loss flow rate).
그러나, 미립체 입도분포, 가스온도 및 계내압력 등의 조업조건이 시시각각으로 변화하는 경우에는 분립체 입도분포 및 프리 보드에 있어서의 가스유속의 변화에 의해 발생미립자의 비율이 변화한다. 이 때문에 유동층로의 안정조업을 위해서는 발생미립자의 유량을 항시 파악하고 이에 따라서 조립자의 불출유량을 조절하지 않으면 제품의 불출유량 및 체류량은 변동하여 버리는 문제가 있다.However, when operating conditions such as particulate particle size distribution, gas temperature, and in-situ pressure change from time to time, the proportion of generated fine particles changes due to the change of the particle size distribution and the gas flow rate in the free board. For this reason, for stable operation of the fluidized bed, there is a problem in that the discharge flow rate and retention amount of the product fluctuate unless the flow rate of generated fine particles is always grasped and the discharge flow rate of the granulator is not adjusted accordingly.
더욱이, 복수개의 유동층로를 직렬로 연결한 경우에는 모든 유동층로에 있어서 조업조건이 동일하다고 할 수 없다. 예를 들어 어느 유동층로에서는 조립으로서 유동층에 체류하는 것이 다른 유동층에서는 미립자로서 유동층영역에서 비산되어 사이클론으로 들어가는 것으로 생각되며, 또한 이것과 역의 경우도 생각할 수 있다. 따라서, 조립자의 불출유량을 조정하는 경우에는 상술한 것을 고려할 필요가 있다. 또한 다단식 유동층로의 경우에는 상류측의 유동층에서 행한 조업변경 액션이 하류측의 유동층로에 영향을 미치기까지 시간 지체가 생기는 것까지 고려하여야 한다.Moreover, when a plurality of fluidized bed furnaces are connected in series, the operating conditions are not the same in all fluidized bed furnaces. For example, in some fluidized-bed furnaces, it is thought that staying in the fluidized bed as granules is scattered in the fluidized-bed region as fine particles in the other fluidized bed to enter the cyclone, and vice versa. Therefore, when adjusting the discharge flow rate of the granulator, it is necessary to consider the above. In the case of a multistage fluidized bed furnace, consideration should also be given to the delay of time until the operation change action in the upstream fluidized bed affects the downstream fluidized bed.
이와 같이 다단식의 기포형 유동층로의 조업에 있어서는 여러 가지 조업요인이 서로 영향을 미치고, 일부분의 요인 변동에 대해서만 조업 액션을 취하면 이것이 다른 부문에도 영향을 미치기 때문에 제어가 불가하게 된다. 예를 들어 각 유동층로의 체류량이 상시 변화하는 등의 결과가 생기게 된다.In this multistage bubble-type fluidized bed operation, various operating factors influence each other, and if the action is taken only for a part of the factor variation, it affects other sectors and thus cannot be controlled. For example, the amount of retention in each fluidized bed changes constantly.
따라서 본 발명은 각각의 유동층로에 장착된 사이클론에서 포집된 미립자를 해당 유동층로로 순환시키는 다단식 기포형 유동층로의 조업에서 각 유동층로에서의 체류량을 변동시키지 않고 최종단 유동층로에서의 불출유량, 즉 제품불출 유량을 변경한다든지, 역으로 제품불출유량을 변경시키지 않고 소정의 유동층로에 있어서 체류량을 변경할 수 있도록 하는 소정의 유동층로의 조업방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.Therefore, in the operation of the multistage bubble-type fluidized bed circulating the particulates collected in the cyclone mounted in each fluidized bed furnace to the corresponding fluidized bed, the discharge flow rate in the final stage fluidized bed without changing the retention amount in each fluidized bed, That is, an object of the present invention is to provide a method for operating a predetermined fluidized bed in which the amount of retention in a predetermined fluidized bed can be changed without changing the product discharge flow rate or vice versa.
도 1(a)는 종래의 직렬 다단식 유동층로(석회소성로)의 개략종단면도Figure 1 (a) is a schematic longitudinal cross-sectional view of a conventional tandem multistage fluidized bed (lime kiln)
도 1(b)는 미립체 배출형 유동층로의 개략도1 (b) is a schematic view of a particulate discharge fluidized bed
도 1(c)는 미립체 순환형 유동층로의 개략도1 (c) is a schematic view of a particulate circulating fluidized bed
도 2는 본 발명이 적용되는 미립체 순환형 유동층로의 개략도2 is a schematic view of a particulate circulating fluidized bed in which the present invention is applied.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1, 2, 3…n ..... 제n단 유동층로 1', 2' 3'…n'.....제n단 사이클론1, 2, 3... n ..... 1 ', 2' 3 '. n '..... n-stage cyclone
1", 2", 3" …n".....제n단 분립체 유량조정기1 ", 2", 3 "… n" ..... Nth stage powder flow regulator
5..... 풍상 6..... 조립자 유동층5 ..... Windage 6 ..... Granulator Fluidized Bed
7..... 발생미립자 8..... 조립자 불출 슈트7 ..... Generation particulate 8 ..... Assembler dispensing suit
9..... 미립자 불출 슈 10..... 제품조립자 불출 슈트9 ..... particulate dispensing shoe 10 ..... product assembly discharging chute
11..... 미립자 비산손 13..... 계내로의 분립체의 공급관11 ..... particulate scattering loss 13 ..... Supply pipe of powder to system
14..... 분산판 15..... 프리 보드14 ..... Dispersion 15 ..... Freeboard
16..... 가스도입부 17..... 가스 덕트16 ..... Gas Inlet 17 ..... Gas Duct
19..... 석회석 20..... 장입구19 ..... limestone 20 .....
21..... 풍구 22..... 취입구21 ..... Blowhole 22 .....
23..... 제1 예열부 24..... 제2 예열부23 ..... 1st preheater 24 ..... 2nd preheater
25..... 제3 예열부 26..... 소각실25 ..... 3rd preheater 26 ..... Incineration chamber
27..... 일류관 28..... 생석회27 ..... First-class building 28 ..... Quicklime
29..... 냉각부 30..... 불출구29 ..... Cooling section 30 ..... Outlet
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유동층 조업방법은,Fluidized bed operation method of the present invention for achieving the above object,
공급된 분립체를 도입가스에 의해 유동화시키도록 구성되는 유동층로(1, 2···n)에 상기 각 유동층로에서 비산하는 미립자를 포집하여 포집된 미립체를 원래 유동층로로 재순환하는 사이클론(1', 2'···n')이 장착되고, 이 유동층로를 직렬로 2단 이상의 다단식으로 연결하고, 상기 유동층로의 양측에는 분립체 소통관계로 공급관(13, 8)이 연결되는 미립체 순환형 유동층로의 조업방법에 있어서,Cyclone which collects the fine particles scattered in each fluidized bed furnace in the fluidized bed furnace 1, 2 ... n configured to fluidize the supplied granular material by introduction gas, and recycles the collected fine particles to the original fluidized bed furnace ( 1 ', 2' ... n '), and the fluidized bed passages are connected in series or two or more stages in series, and the particulates in which the supply pipes 13 and 8 are connected to each other in the fluidized bed furnace in a granular communication relationship. In the operation method of the sieve circulation type fluidized bed,
상기 각 유동층로(1, 2···n)에 연결된 분립체 공급관(13, 8)에는 분립체유량조정기(1", 2", ···n'', n+1")가 구비되는 것을 포함하여 구성되며The granular material supply pipes 13 and 8 connected to the respective fluidized bed furnaces 1, 2, n are provided with granular flow rate regulators 1 ", 2", ... n ", n + 1". Is configured to include
(1)상기 제1단째에서 제n단까지의 전체유동층로(1, 2···n)를 1개의 계로 보고,(1) The total fluidized bed passages (1, 2 ... n) from the first stage to the nth stage are regarded as one system,
상기 계내로 공급되는 분립체의 유량설정치( F in s)는 아래 관계식 1에 의해 구한 다음, 상기 제1 분립체유량조정기(1'')를 조정하여 분립체를 제1단째 유동층로에 공급하여 계내에서 분립체의 체류량을 일정하게 조절하는 단계,The flow rate setting value (F in s) of the granular material supplied into the system is obtained by the following equation 1, and then the granular material is supplied to the first stage fluidized bed by adjusting the first granular flow regulator (1 ''). Constantly adjusting the amount of retention of the granular material in the system,
[관계식 1][Relationship 1]
n nn n
F in s = F out + F f out + (ΣWi s - ΣWi r)/TF in s = F out + F f out + (ΣWi s-ΣWi r) / T
ⅰ=1 ⅰ=1Ⅰ = 1 ⅰ = 1
여기서, F in s: 계내로 들어가는 분립체의 유량설정치Where F in s: flow rate setting value of the granular material entering the system
Fout: 계외로 나가는 분립체의 유량Fout: flow rate of the granules going out of the system
F f out는 계외로 나가는 비산손실F f out is the scattering loss out of the system
Wi s : i단째 유동층로에 있어서 체류량 설정치Wi s: Settling value in the i-stage fluidized bed furnace
Wi r : i단째 유동층로에 있어서 체류량 실적치Wi r: retention value in the i-stage fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
(2) 최종단 유동층로에서 불출되는 조립분립체의 유량설정치는 (Fc out s)는 관계식 2와 같이 상기 계내에서 불출되는 토탈분립체의 유량설정치와 같다고 가정하여 산정하는 단계,(2) calculating the flow rate setting value (Fc out s) of the granulated particles discharged from the final stage fluidized bed furnace on the assumption that the flow rate set value (Fc out s) is the same as the flow rate set value of the total granules discharged from the system as in Equation 2,
[관계식 2][Relationship 2]
Fc out s = F out sFc out s = F out s
여기서, Fc out s: 최종단 유동층로에서의 조립자의 불출유량 설정치Where Fc out s is the discharge flow rate of the granulator in the final stage fluidized bed furnace
F out s: 계외로 나가는 분립체의 토탈불출유량 설정치F out s: Total discharge flow rate of outgoing powder
(3) 제n단째 (단 n:2이상의 자연수) 유동층로에서 비산손실되는 미립분립체의 유량설정치 (Fn f out s)는 상기 제n단째의 유동층로 내에서 비산손실되는 값과 같다고 가정하여 관계식 3에 의하여 산정하는 단계,(3) Assuming that the flow rate setting value (Fn f out s) of the particulates scattered and lost in the nth stage (natural water of n: 2 or more) fluidized bed furnace is assumed to be equal to the value of scattered loss in the fluidized bed furnace of the nth stage Estimating by relation 3,
[관계식 3][Relationship 3]
Fn f out s = Fn f outFn f out s = Fn f out
여기서, Fn f out s: n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실 설정치Here, Fn f out s: The set value of the scattering loss of the particles generated in the n-stage fluidized bed furnace
Fn f out : n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실량Fn f out: The scattering loss of particulates in the nth stage fluidized bed furnace
(4) 제n단째 유동층로에 공급되는 조립자의 유량설정치 (Fn c out s)는 제n-1단째 유동층로에서 제n단째 유동층로로 불출되는 조립자의 유량에서 제n단째 유동층내에서 비산손실하는 미립자의 유량을 빼서 얻어지는 값에 제n+1단째의 유동층로 내의 체류량에 있어서 설정치와 측정치의 차이를 보정하는 값을 가산하여 얻어지는 값과 같다고 가정하여 아래 관계식 4에 의해 산정하는 단계(4) The set flow rate (Fn c out s) of the granules supplied to the nth-stage fluidized bed furnace is the scattering loss in the nth-stage fluidized bed at the flow rate of the coarse pump discharged from the n-1st fluidized bed furnace to the nth-stage fluidized bed furnace. Calculating by Equation 4 below assuming that the value obtained by subtracting the flow rate of the fine particles is equal to the value obtained by adding a value for correcting the difference between the set value and the measured value in the amount of retention in the fluidized bed in the n + 1st stage.
[관계식 4][Relationship 4]
Fnc out s = Fn-1 c out - Fnf out + (Wn+1 s - W n+1 r)/TFnc out s = Fn-1 c out-Fnf out + (Wn + 1 s-W n + 1 r) / T
여기서, Fn-1c out : 제n-1단째 유동층로로부터의 조립자의 불출유량Here, Fn-1c out: discharge flow rate of coarse particles from the n-1th stage fluidized bed furnace
Fnf out : 제n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실유량Fnf out: The scattering loss flow rate of particulates from the nth stage fluidized bed furnace
Wn+1 s : 제n단째 유동층로에서의 체류량 설정치Wn + 1 s: Retention amount set value in the nth stage fluidized bed furnace
Wn+1 r : 제n단째 유동층로에서의 체류량 실적치Wn + 1 r: Performance value of retention amount in the nth stage fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
를 행하여 상기 각 유동층로 내의 체류량을 제어하고 또한 상기 다단식 유동층로에서 제조된 제품의 불출유량을 제어하는 것을 포함하여 구성된다.And controlling the retention amount in each fluidized bed furnace and controlling the discharge flow rate of the product produced in the multistage fluidized bed furnace.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 미립체 순환형 다단식 유동층로에서 각 유동층로에 분립체를 공급하는 공급관에 분립체유량조정기를 설치하여 각 유동층로의 분립체 공급량과 배출량을 조절하도록 하여 전체 및 각 유동층로의 각각의 계에 대한 매스 밸랜스를 구성하는경우에 각각의 계 내에서의 손실량 및 각각의 계 내의 체류량에 소정의 보정을 시행하여 얻을 수 있는 보정된 체류량을 산입하고 이것에 바탕을 두고 유동층로의 조업을 제어하는 것에 특징이 있다.The present invention is to install the granular flow regulator in the supply pipe for supplying the granules to each fluidized bed in the particulate circulating multi-stage fluidized bed furnace to control the amount and discharge of the granules to each fluidized bed to each of the total and each fluidized bed In the case of mass balance for the system, the amount of correction in the fluidized bed and the amount of retention in each system can be calculated. It is characterized by controlling.
도 2는 본 발명의 조업방법에 의해 사용되는 유동층로가 예시되어 있으며, 이를 바탕으로 본 발명을 설명한다. 다단식 유동층로군을 1개의 계로 생각하고 아래 관계식 1에 의하여 계외로 나가는 분립체의 유량(F out)의 실적치에 연결시켜 항상 계내로 들어오는 분립체의 유입량의 설정치(F in s)를 제어할 수 있다.Figure 2 illustrates a fluidized bed furnace used by the operating method of the present invention, the present invention will be described based on this. The multistage fluidized bed group can be considered as one system, and it can be connected to the performance value of the flow rate (F out) of the granules going out of the system according to the following equation 1 to control the set value (F in s) of the granules flowing into the system at all times. .
[관계식 1] n n[Relationship 1] n n
F in s = F out + F f out + (ΣWi s - ΣWi r)/TF in s = F out + F f out + (ΣWi s-ΣWi r) / T
ⅰ=1 ⅰ=1Ⅰ = 1 ⅰ = 1
단 F in s : 계내로 들어오는 분립체의 유량설정치However F in s: Flow rate setting value of the granular material entering the system
F f out : 계외로 나가는 비산손실F f out: Shatter loss out of the system
F out : 계 외로 나가는 분립체의 유량F out: Flow rate of the granular material going out of the system
Wi s : i단째 유동층로에 있어서 체류량 설정치Wi s: Settling value in the i-stage fluidized bed furnace
Wi r : i단째 유동층로에 있어서 체류량 실적치Wi r: retention value in the i-stage fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
만약 관계식1을 채용하지 않고 예를 들어 부분적으로 유동층로의 체류량변동을 보고 제어 액션만을 취하고 전체의 수지 밸랜스를 취하지 않으면 토탈 체류량이 증감하고 그 결과 다른 유동층로의 체류량의 제어 밸랜스를 붕괴시키는 것이 된다. 또한, 관계식1에서는 토탈 체류량의 설정치 ΣWis (i=1∼n)와 실적치 ΣWir (i=1∼n)의 오차를 고려하도록 되어 있으므로 어떤 원인에 의하여 어느 유동층로의 체류량이 변동하는 경우라도 계내의 토탈 체류량은 항상 토탈 체류량의 설정치가 되도록 제어된다.If you do not employ relation 1 and see, for example, the change in retention in the fluidized bed partially and only take control action and do not take the overall resin balance, the total retention increases and decreases, resulting in the collapse of the control balance in the remaining fluidized bed. It becomes. In addition, in the equation 1, the error between the set value Σ Wis (i = 1 to n) of the total retention amount and the ΣWir (i = 1 to n) of the performance value is taken into consideration. The total hold amount is controlled to always be a set value of the total hold amount.
다음에 최종단 유동층로(n)에서의 제품불출유량의 설정치는 조립자 불출유량으로 볼 수 있기 때문에 하기 식3과 같이 미립자의 비산손실유량 설정치(Fn f out s)는 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실의 유량 Fn f out과 같다.Next, since the set value of the product discharge flow rate in the final stage fluidized bed furnace (n) can be regarded as the granule discharge flow rate, the scattering loss flow rate set value (Fn f out s) of the fine particles is shown in Equation 3 below. Is equal to the flow rate Fn f out of
[관계식 3][Relationship 3]
Fn f out s = Fn f outFn f out s = Fn f out
단, Fn f out s : n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실량 설정치However, Fn f out s: The set value of the scattering loss of the fine particles generated in the nth stage fluidized bed furnace
Fn f out : n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실Fn f out: The scattering loss of particulates in the nth stage fluidized bed furnace
한편, 미립자의 비산손실의 유량 Fn f out은 조업조건의 변동에 의하여 변동하기 때문에 공업장치로서의 제어성이 떨어진다.On the other hand, the flow rate Fn f out of the scattering loss of the fine particles fluctuates due to a change in the operating conditions, so that controllability as an industrial apparatus is inferior.
따라서, 본 발명에서는 최종단 유동층로에서의 제품불출 유량의 설정치 F out s의제어는 조업상의 여유로서 체류층을 가지는 조립자 불출 유량에 의하여 행하여야 한다. 즉, 하기 식2에 나타나는 바와 같이 제품불출 유량설정치 F out s는 조립자의 불출 유량설정치 Fc out s와 같다.Therefore, in the present invention, the control of the set value F out s of the product discharge flow rate in the final stage fluidized bed furnace should be performed by the granulator discharge flow rate having the retention bed as an operational margin. That is, as shown in Equation 2 below, the product discharge flow rate setpoint F outs is equal to the discharge flow rate setpoint Fc out s of the granulator.
[관계식 2][Relationship 2]
Fc out s = F out sFc out s = F out s
단, Fc out s : 최종단 유동층로에서의 조립자의 불출유량 설정치However, Fc out s: Assembled discharge flow rate of final stage fluidized bed furnace
F out s : 계외로 나가는 분립체의 토탈 불출 유량 설정치F out s: Total discharge flow rate setting of outgoing powder
이로써 제품불출 유량설정치 F out s를 변경한 경우에는 일시적으로 체류량의 변동이 생기지만 관계식1에 의하여 계 내로 투입되는 분립체 유량의 설정치 F in s도 변동되므로 따라서 비산손실 미립자의 유량 Fn f out도 변화하고 새로운 균형으로 안정이 된다.As a result, when the product discharge flow rate setpoint F out s is changed, the retention amount changes temporarily.However, the set point F in s of the granular flow rate introduced into the system also changes according to Equation 1. Change and stability with new balance.
각 유동층로에서의 분립체의 체류량의 제어에 대해서는 제품불출 유량제어를 우선시키는 최종단 유동층로를 제외한 모든 유동층로에 대해서 같은 논리로 해야 한다. 이 논리는 하기 식4에 나타나는 바와 같이 제n단째 유동층로에 공급되는 조립자의 유량은 조립자의 유량설정치(Fn c outs)는 제n-1단째 유동층로에서 제n단째 유동층로로 불출되는 조립자의 유량에서 제n단째 유동층내에서 비산손실하는 미립자의 유량을 빼서 얻어지는 값에 제n+1단째의 유동층로내의 체류량에 있어서 설정치와 측정치의 차이를 보정하는 값에 가산하여 얻어지는 값과 같다고 가정하여 산정한다.The same logic should be used for the control of the amount of particulate retained in each fluidized bed furnace, except for the final stage fluidized bed, which prioritizes product discharge flow control. The logic is that as shown in Equation 4, the flow rate of the coarse particles supplied to the nth-stage fluidized bed furnace is equal to the flow rate of the coarse granules (Fn c outs) from the n-th stage fluidized bed furnace to the nth-stage fluidized bed furnace. Calculate assuming that the value obtained by subtracting the flow rate of fine particles scattered in the nth-stage fluidized bed from the flow rate is equal to the value obtained by adding to the value for correcting the difference between the set value and the measured value in the amount of retention in the n-th-stage fluidized bed furnace. do.
[관계식 4][Relationship 4]
Fn c out s = Fn-1 c out - Fn f out + (Wn+1 s - Wn+1 r)/TFn c out s = Fn-1 c out-Fn f out + (Wn + 1 s-Wn + 1 r) / T
단, Fn c out s : n단째 유동층로에서의 조립자의 불출유량 설정치However, Fn c out s: The discharge flow rate of the granulator in the nth stage fluidized bed furnace
Fn-1 c out : n-1단째 유동층로로부터의 조립자의 불출유량Fn-1 c out: Discharge rate of coarse particles from n-1 stage fluidized bed furnace
Fn f out : n단째 유동층로에서 발생하는 미립자의 비산손실유량Fn f out: The scattering loss flow rate of particulates from the nth stage fluidized bed furnace
Wn+1 s : n+1단째 유동층로에서의 체류량 설정치Wn + 1 s: Retention setpoint in the n + 1th fluidized bed furnace
Wn+1 : n+1단째 유동층로에서의 체류량 실적치Wn + 1: Results of retention in the n + 1th fluidized bed furnace
T : 체류량 보정치T: Retention amount correction value
상술한 관계식 1 ∼ 4로 나타낸 논리조작을 채용한 것에 의하여 복잡한 미립체 순환형 다단식 유동층로의 조업에 있어서 각 유동층로에서의 체류량을 제어하고 또한 최종제품의 불출제어 유량을 비교적 용이하게 실시할 수 있다.By employing the logic operations represented by the above-described relations 1 to 4, it is possible to control the amount of retention in each fluidized bed in the operation of a complicated particulate circulating multistage fluidized bed and to relatively easily carry out the discharge control flow rate of the final product. have.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
탑고 9m, 탑경 2.7m의 최종단 유동층로, 탑고 5m, 탑경 2.5m의 제1단 유동층로를 갖춘 도 2의 유동층로에서 관계식 1~4를 제어시스템에 의하여 자동적으로 실행하여 유동층 조업하였다.In the fluidized bed furnace of FIG. 2 equipped with a first stage fluidized bed furnace having a top height of 9 m and a diameter of 2.7 m, and a first stage fluidized bed with a top height of 5 m and a diameter of 2.5 m, relations 1 to 4 were automatically executed by a control system.
온도 500-800℃, 게이지압 1.6 kg/cm2G의 가스를 최종단 유동층로(3)의 가스도입부(16b)로부터 유량 4000Nm3/min을 예열 및 예비환원용으로 도입한 후 풍상(5b) 및 분산판 (14b)를 경유하여 최종단 유동층로(3)의 유동층(6b)으로 도입하였다. 이와 같이 하여 유동층(6b)에 도입된 가스는 사이클론(3') 및 가스연결 덕트(17)을 경유 후 가스도입부(16a)에 의해 예열 및 예비환원용가스로서 도입한 후 풍상(5a), 분산판(14a)를 경유하여 유동층(6a)에 들어가 재이용되어 사이클론(1')를 경유하여 배풍된다.A gas phase (5b) after introducing a gas having a temperature of 500-800 ° C and a gauge pressure of 1.6 kg / cm 2 G from the gas introduction portion 16b of the final stage fluidized bed furnace 3 by introducing a flow rate of 4000 Nm 3 / min for preheating and pre-reduction. And via the dispersion plate 14b, into the fluidized bed 6b of the final stage fluidized bed furnace 3. In this way, the gas introduced into the fluidized bed 6b is introduced as a gas for preheating and pre-reduction by the gas introduction part 16a after passing through the cyclone 3 'and the gas connecting duct 17, followed by the wind phase 5a and dispersion. It enters into the fluidized bed 6a via the plate 14a, is reused, and is ventilated via the cyclone 1 '.
한편, 철광석은 철광석 공급 슈트(13)으로부터 제1단 유동층로(1)에 300∼500kg/min의 속도로 공급되어 그 유량은 상기 관계식1에서 i=1로 두고 얻어진 아래식에 에 바탕을 두고 분립체유량조정기(1")에 의하여 조정된다.On the other hand, iron ore is supplied from the iron ore supply chute 13 to the first stage fluidized bed furnace 1 at a speed of 300 to 500 kg / min, and the flow rate thereof is based on the following equation obtained by setting i = 1 in the above relation 1 It is adjusted by the granular flow regulator 1 ".
F in s = F out - F f out + (ΣW1 s - ΣW1 r)/TF in s = F out-F f out + (ΣW1 s-ΣW1 r) / T
이와 같이 제1단 유동층로에 공급된 철광석은 분산판(14a)를 통과하여 상승하는 가스에 의하여 조립 및 미립자로 분급된다.In this way, the iron ore supplied to the first stage fluidized bed furnace is granulated and classified into fine particles by the gas rising through the dispersion plate 14a.
이와 같이 분급된 조립자는 분산판(14a)상에 5∼10 ton의 유동층(6a)를 형성하고,예열 및 환원이 행하여지고 나서 제1단 유동층로로부터 불출된 후 최종단 유동층로(3)에 공급된다. 한편 미립자는 상기 가스에 의하여 반송되어 사이클론(1')에 포집된다. 포집된 미립자는 발생 미립자(7)의 양에 따라서 사이클론(1')에서 미립자불출 슈트(9)에 의하여 다시 유동층로(1)에 재순환된다.The coarse particles thus classified form a fluidized bed 6a of 5 to 10 tons on the dispersion plate 14a, and are discharged from the first stage fluidized bed furnace after being preheated and reduced, and then transferred to the final stage fluidized bed furnace 3. Supplied. On the other hand, the fine particles are conveyed by the gas and collected in the cyclone 1 '. The collected fine particles are recycled back to the fluidized bed furnace 1 by the particle discharging chute 9 in the cyclone 1 'according to the amount of generated fine particles 7.
최종단 유동층로 3에 공급된 조립자의 양은 상기한 관계식4에 있어서, n=2를 두고 얻어진 아래식에 에 바탕을 두고 유량조정기(3")에 의하여 조정된다.The amount of coarse particles supplied to the final stage fluidized bed 3 is adjusted by the flow regulator 3 "based on the following equation obtained with n = 2 in relation 4 above.
F2 c out s = F1 c out - F2 f out + (W3 s - W 3 r)/TF2 c out s = F1 c out-F2 f out + (W3 s-W 3 r) / T
단 이 실시예에 있어서 유동층로는 2단식이므로 제3단째 유동층로는 존재하지 않는다. 따라서, 상기 관계식 4식의 우변중 W 3 s 및 W 3 r은 둘다 0이다. 이와 같이 최종단유동층로(3)의 조업조건에 따라서 새롭게 조립자 및 미립자로 분급된다.분급된 조립자는 분산판(14b)상에 유동층(6b)를 형성하고 예열, 예비환원이 행하여져 제품이 된다. 포집된 미립자는 발생미립자(7)의 양에 따라서 사이클론(3')에서 다시 최종단 유동층로(3)으로 되돌아 간다. 한편 제품 조립자는 관계식 2에 바탕을 두고 조립체 유량조정기(3")에 의하여 유량이 조정되고, 제품조립자 공급 슈트(10)에 의하여 불출된다.However, in this embodiment, since the fluidized bed is two-stage, there is no third-stage fluidized bed. Therefore, W 3 s and W 3 r in the right side of the equation 4 are both zero. Thus, according to the operating conditions of the final stage fluidized bed 3, it is newly classified into coarse particles and fine particles. The classified coarse particles form a fluidized bed 6b on the dispersion plate 14b, and are preheated and pre-reduced to produce a product. . The collected particulates are returned from the cyclone 3 'back to the final stage fluidized bed 3 depending on the amount of fine particles 7 generated. On the other hand, the product assembler is controlled by the assembly flow regulator 3 "on the basis of relation 2 and discharged by the product assembly supply chute 10.
[관계식 2][Relationship 2]
Fc out s = F out sFc out s = F out s
표1은 상술한 이 발명의 조업방법의 실시예에 있어서 제품불출 유량설정치와 그 실적치 사이의 상관도이다. 이 그림에서와 같이 제품불출 유량실적치는 설정치에 대하여 거의 ±5%의 범위내에 있고 정도 좋게 제어된다.Table 1 is a correlation diagram between the product discharge flow rate setting value and the performance value in the embodiment of the operation method of the present invention described above. As shown in this figure, the product discharge flow rate value is in the range of approximately ± 5% of the set point and is well controlled.
표2는 상술한 이 발명의 조업방법의 실시예에 있어서 제1단 유동층로 및 제2단 유동층로 (최종단유동층로)에서의 체류량설정치와 체류량실적치와의 편차의 시간에 따른 변화를 나타내는 것이다.Table 2 shows the change over time of the deviation between the retention amount set value and the retention amount value in the first stage fluidized bed furnace and the second stage fluidized bed furnace (final stage fluidized bed furnace) in the above-described embodiment of the operating method of the present invention. .
체류량 실적치의 산정은 차압에 의하여 유동층로내의 소정의 위치에 있어서 압력차 (유동층 차압)를 측정하고 아래 관계식 5에 의해 구한 것이다.The calculation of the retention amount performance value was obtained by measuring the pressure difference (fluid bed differential pressure) at a predetermined position in the fluidized bed by the differential pressure and using the following equation (5).
[관계식 5][Relationship 5]
체류량실적치=유동층차압 × 유동층 단면적Retention volume value = fluidized bed differential pressure × fluidized bed cross-sectional area
표 2의 실적치에서 유동층차압은 1000∼2000mmAq, 유동층단면적은 5.7 m2이다. 그리고 제1단 유동층로의 체류량 설정치를 5 ton으로 하고 최종단 유동층로의 체류량응 9톤으로 한 경우의 제어 결과이다. 설정치에 대한 실적치의 표준편차σ는 모든 유동층로에 있어서 0.3∼0.4 톤의 범위내에서 제어됨이 확인되었다.From the results in Table 2, the fluidized bed differential pressure is 1000 to 2000 mmAq and the fluidized bed cross section is 5.7 m2. The result of the control in the case of setting the retention amount of the first stage fluidized bed to 5 ton and the retention amount of the final stage fluidized bed to 9 tons. It was found that the standard deviation σ of the performance value relative to the set point was controlled in the range of 0.3 to 0.4 tonnes for all fluidized bed furnaces.
상술과 바와 같이, 본 발명에 의하면 미립철 순환형 다단식 기포형 유동층로의 조업에 있어서 각각의 유동층로의 체류량을 제어하면서 제품의 불출량을 제어하는 경우 빈번한 조작을 용이하게 할 수 있으며 또한 계산기를 사용함으로써 자동적으로 제어가 가능토록 하는 유동층로의 조업방법을 제공하여 공업적으로 매우 유효한 결과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, in the operation of the fine iron circulation multi-stage bubble type fluidized bed furnace, it is possible to facilitate frequent operation when controlling the discharge amount of the product while controlling the retention amount of each fluidized bed. By providing a method of operating a fluidized bed furnace which can be automatically controlled by use, highly industrially effective results can be obtained.
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