KR20000036213A - Process for monitoring the operation of a device for feeding an abrasive medium by means of a fluid - Google Patents

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KR20000036213A
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암루쉬 만프레드, 프로머 우어줄라
뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
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Abstract

PURPOSE: A method of monitoring the operation of a system for feeding an abrasive medium using fluid as conveying medium for at least one burner in a fusion vaporizer plant is provided. CONSTITUTION: The dust extracted from a fusion vaporizer plant or reduction shaft furnace is to be introduced by means of a fluid and via a dust-conveyer tube(3) through at least one dust burner into the fusion vaporizer plant as an additional carbon-carrier. The method can also be applied in other melting or incineration plants, such as for example fluid bed reactors. To determine as rapidly as possible whether hot gases or unburned oxygen have/has flowed back into the dust-recycling system, the flow direction in the feed system conveying pipe is measured downstream of the burner or burners. When back flow of the fluid flow is determined or when the presence of oxygen which has penetrated the feed system is determined, the feed system is stopped.

Description

유체에 의해 연마매체를 공급하는 장치의 작동을 모니터링하는 방법{PROCESS FOR MONITORING THE OPERATION OF A DEVICE FOR FEEDING AN ABRASIVE MEDIUM BY MEANS OF A FLUID}PROCESS FOR MONITORING THE OPERATION OF A DEVICE FOR FEEDING AN ABRASIVE MEDIUM BY MEANS OF A FLUID

DE 40 41 936 C1으로부터, 용융가스화장치 또는 환원수직로에서 유출되는, 고온분진이 석출된 가스를 용융가스화장치로 재공급하는 방법이 공지되어 있다. 이 방법에서는, 분진이송튜브를 경유하여 그리고 적어도 1개의 분진연소장치를 경유하여 재순환되는 분진을 용융가스화장치 내로 되돌려 보내기 위해서, 주입장치를 사용한다.From DE 40 41 936 C1 a method is known for refeeding a gas with high temperature dust precipitated out of a melt gasifier or a reducing vertical furnace to the melt gasifier. In this method, an injection device is used to return the dust recycled back through the dust transfer tube and via at least one dust burner into the melt gasifier.

작동 중에, 용융가스화장치에 대한 공지의 혹독한 조건 하에서, 고온가스 또는 비연소된 산소는 분진재순환 시스템으로 재유입될 수 있다. 그러한 경우에는, 폭발로 인해 플랜트 구성요소가 손상 또는 파괴될 수 있다는 매우 큰 위험이 있다.During operation, under the harsh conditions known for melt gasifiers, hot gases or unburned oxygen can be reintroduced into the dust recycling system. In such cases, there is a very high risk that an explosion can damage or destroy plant components.

본 발명은 연마매체를 용융가스화장치 내에 공급하는 장치, 특히 분진재순환 시스템의 작동을 모니터링하는 방법으로서, 추가적인 탄소 캐리어로서 용융가스화장치 또는 환원수직로로부터 추출된 분진을 적어도 1개의 분진연소장치를 통해 분진이송튜브를 경유하는 유체에 의해 용융가스화장치 내로 도입하는 모니터링 방법에 관한 것이다. 그러나, 이 방법은, 또한, 유체를 주입함으로써, 예를 들면, 유동층 반응기와 같은 다른 용융 또는 소각 플랜트 내에 연마매체를 공급하기 위해 사용될 수도 있다.The present invention provides a method for monitoring the operation of an apparatus for feeding abrasive media into a melt gasifier, in particular a dust recirculation system, wherein the dust extracted from the melt gasifier or reduction vertical furnace as an additional carbon carrier is passed through at least one dust burner. A monitoring method is introduced into a melt gasifier by a fluid passing through a dust transfer tube. However, this method may also be used to feed abrasive media into other melting or incineration plants, such as, for example, fluidized bed reactors, by injecting fluids.

도 1은, 2개의 측정채널을 가지고 유체역학적 측정원리를 적용하는 경우의 블록다이아그램을 도시하고;1 shows a block diagram in the case of applying the hydrodynamic measurement principle with two measurement channels;

도 2는, 가능한 측정채널배치에 대한 변형을 나타내고;2 shows a variation on possible measurement channel arrangements;

도 3은, 화염 방호물에 의해 분진이송튜브를 모니터링하는 것을 도시한다.3 shows monitoring of the dust transfer tube by flame guard.

그러므로, 본 발명의 목적은, 그러한 상태를 가능한 빨리 그리고 확실하게 감지하여, 분진재순환 시스템으로 재유입되는 가스에 의해 야기되는 모든 위험을 방지하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to detect such a condition as quickly and surely as possible to avoid any hazards caused by the gas re-entering the dust recycling system.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 제 1 항에 포함된 특징부에 의해 충족되어 진다. 본 발명의 이로운 실시예 및 전개는 종속항에 언급된 특징부를 이용함으로써 이루어진다.According to the invention, this object is met by the features contained in claim 1. Advantageous embodiments and developments of the invention are made by using the features mentioned in the dependent claims.

복귀된 분진이 연마매체이고, 용융가스화장치 내에서 추가적인 탄소 캐리어로서 사용되는 분진재순환시스템의 이송튜브 내의 흐름 방향의 검출을 통해서, 원치 않는 가스의 역류가 발생하는지 그리고 이미 언급된 것과 같은 위험(폭발)이 발생하는 것을 확실하게 방지하는 해당 시나리오가 개시될 수 있는지의 여부를 간단하고 확실하게 결정하는 것이 가능하다.Through the detection of the direction of flow in the conveying tube of the dust recirculation system, where the returned dust is the abrasive medium and used as an additional carbon carrier in the melt gasifier, whether backflow of unwanted gases occurs and the risks already mentioned (explosion) It is possible to determine simply and reliably whether or not that scenario can be disclosed which reliably prevents from occurring.

이것이 가능하게될 가능성은, 용융가스화장치 내의 압력 및 분진이송튜브 내의 압력을 동시에 모니터링함으로써, 높아진다. 만약 분진이송튜브 내의 압력이 상승하는 것이 검출되고, 용융가스화장치 내의 압력이 이에 상응하여 상승하지 않는 경우에는, 시스템에 위협을 가할 수 있는 원치 않는 작동 조건에 도달했다는 것을 명확히 추론할 수 있다. 이러한 측정 결과로서, 이 경우에는 분진재순환 시스템의 분진이송 시스템 내로 고온가스 또는 산소가 스며들었다고 추론할 수 있고, 위험한 상태를 극복하기 위해서는 이에 적절히 대응해야만 한다.The possibility of this being made possible is increased by simultaneously monitoring the pressure in the melt gasifier and the pressure in the dust transfer tube. If an increase in the pressure in the dust transfer tube is detected and the pressure in the melt gasifier does not rise correspondingly, it can be clearly inferred that an undesired operating condition has been reached that could pose a threat to the system. As a result of this measurement, in this case it can be inferred that hot gas or oxygen has infiltrated into the dust transport system of the dust recirculation system, and it must be appropriately responded to overcome the dangerous condition.

분진이송튜브 내의 흐름방향을 측정하는 특히 이로운 방법은, 적어도 2개의 측정채널이 분진이송튜브의 벽을 통과하도록 하고, 이 측정채널들의 경사각이 측정면 내의 분진이송튜브의 길이방향축에 대해 서로 다르도록 하는 것이다. 여기에서, 1개의 측정채널은 분진이송튜브의 길이방향축에 직교하도록 경사질 수 있고, 제 2 측정채널은 이 축에 대해 예각으로 경사질 수 있다.A particularly advantageous method of measuring the flow direction in the dust feed tube is to allow at least two measuring channels to pass through the walls of the dust feed tube, the inclination angles of which are different with respect to the longitudinal axis of the dust feed tube in the measuring plane. It is to be. Here, one measuring channel can be inclined to be orthogonal to the longitudinal axis of the dust transfer tube, and the second measuring channel can be inclined at an acute angle with respect to this axis.

또한, 이 방법은, 유체역학의 원리에 근거하는 다른 측정방법에서와 같이, 유체가 측정채널애퍼쳐를 통해 이송흐름 내로 보내지면, 측정채널애퍼쳐의 폐색을 방지하기 위해 이로운 효과를 갖는다.In addition, this method has a beneficial effect to prevent blockage of the measuring channel aperture when the fluid is sent into the conveying flow through the measuring channel aperture, as in other measuring methods based on the principle of hydrodynamics.

질소는 공지의 불활성 가스로서 분진재순환 시스템 내에서 어떠한 위협도 가하지 못하기 때문에, 질소 자체가 특히 그러한 측정유체로서 바람직하다.Nitrogen itself is particularly preferred as such a measuring fluid because nitrogen is a known inert gas and poses no threat in the dust recycling system.

분진이송튜브의 길이방향축에 대한 측정채널의 경사도를 다르게 한 결과로서, 양쪽 측정채널 내의 압력은 - 제로교차 또는 영점균형법에 의해 규정된 작동점을 제외하고는 - 언제나 다르고, 압력차는 - 그렇지 않은 경우에는 동일한 조건 하에서 - 이송튜브 내의 유속을 위한 측정치이다. 실험적으로 흐름이 없는 상태에 대해 영점균형법을 행하면, 압력차의 부호가 변하는 것으로부터 흐름방향의 역전을 직접적으로 추론할 수 있고, 흐름방향의 역전은, 염려스러운 경우인, 고온화염가스 또는 산소가 분진이송튜브 내로 역류하는 경우에 대한 필요전제조건이다. 그러나, 제안된 측정채널의 배치는 다른 변형들, 특히 그 압력값이 다른 하나의 측정채널의 압력값과 비교되는 측정채널의 서로 다른 선택된 경사각에 의해 서로 다른 조건에 적합하도록 변형될 수 있다.As a result of varying the inclination of the measuring channel with respect to the longitudinal axis of the dust transfer tube, the pressure in both measuring channels is always different-except for the operating point specified by the zero crossing or zero balance method, and the pressure difference-is not If not, it is a measure for the flow rate in the feed tube under the same conditions. When the zero balance method is experimentally performed in a state where there is no flow, the inversion of the flow direction can be directly inferred from the change of the sign of the pressure difference, and the inversion of the flow direction is a hot flame gas or oxygen, which is a concern. Is the prerequisite for the case of backflow into the dust transfer tube. However, the arrangement of the proposed measuring channel can be modified to suit different conditions by means of different deformations, in particular by different selected tilt angles of the measuring channel whose pressure values are compared with the pressure values of the other measuring channel.

산소가 분진재순환 시스템 내로 역류하는 것을 모니터링하는 다른 가능한 방법은, 화염 방호물이 분진이송튜브의 벽을 통과하도록 하는 것이다. 이 방법에서는, 분진에 의해 야기될 가능성이 있는 폐색으로 인해 발생할 수 있는 문제점들을 고려해야만 한다. 이송흐름 중의 유해성분(예를 들면, H2S)으로부터 발생하는 부정적인 효과도 마찬가지로 고려해야 한다. 화염 방호물은, 예를 들면, 열 플러그 또는 스파크 발생장치로서 구성될 수 있는 연료가스 공급 및 점화 장치를 갖는다. 산소가 분진연소장치의 애퍼쳐를 경유하여 분진이송튜브 내로 스며들고, 화염 방호물에 도달하면, 가연성 가스혼합물의 점화가 발생하고, 이것은 광학센서 또는 음향센서에 의해 또는 온도의 측정에 의해 감지될 수 있다.Another possible way to monitor oxygen backflow into the dust recycling system is to allow the flame shield to pass through the walls of the dust transfer tube. In this method, consideration should be given to problems that may arise due to occlusion that may be caused by dust. Negative effects arising from harmful components in the transport stream (eg H 2 S) should likewise be considered. The flame guard has, for example, a fuel gas supply and ignition device that can be configured as a heat plug or spark generator. When oxygen seeps into the dust transfer tube via the aperture of the dust burner and reaches the flame guard, ignition of the combustible gas mixture occurs, which can be detected by optical or acoustic sensors or by measurement of temperature. Can be.

본 발명은, 예로써 제시된 실시예를 참조하여, 아래에 더 상세히 기술될 것이다.The invention will be described in more detail below with reference to the examples presented by way of example.

도 1에 도시된 압력차측정의 원리에서, 2개의 측정채널(1 및 2)에서 이 측정을 행한다. 여기에서, 측정채널(1 및 2)은 분진이송튜브(3)의 벽을 통과하는 구멍으로서 구성되어 있다. 여기에서, 측정채널(1)은 분진이송튜브(3)의 길이방향축에 직교하도록 경사져 있고, 측정채널(2)은 길이방향축에 예각으로 경사져 있다. 도 1에 도시된 화살표 Vc는 위험한 상황, 즉 고온가스 또는 산소가 시스템 내로 역류하는 상황이 발생할 수 있는 방향을 나타낸다. 또한, 원칙적으로, 흐름방향에 대해 역방향으로 탐침을 배치할 수도 있다.In the principle of the pressure differential measurement shown in FIG. 1, this measurement is carried out in two measuring channels 1 and 2. Here, the measuring channels 1 and 2 are configured as holes passing through the wall of the dust transfer tube 3. Here, the measuring channel 1 is inclined to be orthogonal to the longitudinal axis of the dust transfer tube 3, and the measuring channel 2 is inclined at an acute angle to the longitudinal axis. The arrow V c shown in Figure 1 indicates a dangerous situation, that is, direction of the hot gas or the oxygen can result in situations in which backflow into the system. In principle, the probe may also be arranged in the reverse direction to the flow direction.

공급라인을 경유하여 측정채널(1 및 2) 내로 질소를 공급한다. 측정채널(1 및 2) 내로 보내지는 질소의 체적유량을 제어시스템에 의해 일정하게 유지한다. 이 목적을 위해, 제어밸브(7 및 8)를 갖는 체적유량센서(5 및 6)가 존재한다. 측정유체(질소)를 공급하기 위해, 압력센서(10)와의 연결부위에 추가 밸브(9)가 존재한다.Nitrogen is fed into the measuring channels 1 and 2 via the feed line. The volume flow of nitrogen sent into the measuring channels 1 and 2 is kept constant by the control system. For this purpose, there are volume flow sensors 5 and 6 with control valves 7 and 8. In order to supply the measuring fluid (nitrogen), there is an additional valve 9 at the connection with the pressure sensor 10.

측정채널(1 및 2) 내의 압력차의 측정뿐만 아니라, 분진이송튜브(3) 내의 절대압력도 추가 압력센서(11)에 의해 모니터링한다.In addition to the measurement of the pressure difference in the measuring channels 1 and 2, the absolute pressure in the dust transfer tube 3 is also monitored by the additional pressure sensor 11.

압력센서(12)에 의해 측정채널(1 및 2) 내의 압력차를 측정한다. 검출된 압력차는 이송튜브 내의 유속을 위한 측정치이다. 흐름이 없는 상태에 대해 영점균형법을 행하면, 분진이송튜브(3) 내로의 역류가 발생했다는 것을 압력차의 부호의 변화로 검출할 수 있고, 산소의 공급을 차단시키기 위해서 이에 상응하는 신호를 생성할 수 있다. 이 예시에서는 이러한 목적에 적합한 차단 메커니즘을 도시하지 않는다.The pressure difference in the measuring channels 1 and 2 is measured by the pressure sensor 12. The detected pressure difference is a measure for the flow rate in the feed tube. If the zero balance method is performed in the absence of flow, it can be detected that the reverse flow into the dust transfer tube 3 has been detected by a change in the sign of the pressure difference, and a corresponding signal is generated to block the supply of oxygen. can do. This example does not show a blocking mechanism suitable for this purpose.

측정채널(1 및 2)을 통과하는 2개의 측정유체흐름에 대한 절대설정값을 압력차의 측정을 위해 필요한 측정감도 및 측정범위에 대해 유리하게 선택할 수 있으므로, 모니터링에 적합한 최적 영역을 문제없이 설정할 수 있다. 더욱이, 측정유체흐름들의 비를 설정하여, 압력차의 영점균형을 행할 수 있다.The absolute setpoints for the two measuring fluid flows through the measuring channels (1 and 2) can be advantageously selected for the measuring sensitivity and measuring range required for the measurement of the pressure differential, thus ensuring that the optimum area suitable for monitoring can be set without problems Can be. Further, by setting the ratio of the measured fluid flows, zero balance of the pressure difference can be performed.

2개의 측정채널(1 및 2)를 경유하여 측정유체를 병렬주입하고, 이 2개의 측정채널 사이의 압력차를 측정하기 때문에, 측정값은 실질적으로 정지압력과는 관계가 없고, 단지 사용된 가스의 정지압력(즉, 밀도에 의해)에 의해서만 직접적으로 영향을 받는다. 흐름방향에 대한 횡단방향으로 측정채널(분진이송튜브(3)의 벽에 있는 구멍)을 약간 경사지게 하여, 이상적인 베르누이 측정원리 Pdyn=Ptotal-Pstat를 실현할 수 없고, 상응하는 측정배치를 보정해야 한다.Since the measuring fluid is injected in parallel via the two measuring channels 1 and 2, and the pressure difference between the two measuring channels is measured, the measured value is substantially independent of the stationary pressure, and only the gas used It is only directly affected by the stopping pressure (ie by the density) of. By slightly inclining the measuring channel (hole in the wall of the dust transfer tube 3) in the transverse direction, the ideal Bernoulli measuring principle P dyn = P total -P stat cannot be realized and the corresponding measuring arrangement is corrected. Should be.

도 2에는, 각각 2개의 측정채널의 6개의 가능한 모든 배치를 나타낸다. 여기에서, 윗줄에 도시된 배치는, 각각의 측정채널들이 분진이송튜브(3)의 한 점에 배열되도록 선택된 것이다.2 shows all six possible arrangements of two measuring channels each. Here, the arrangement shown in the upper row is selected such that the respective measuring channels are arranged at one point of the dust transfer tube 3.

그러나, 또한, 도 2의 아랫줄로부터 볼 수 있는 바와 같이, 서로 다른 위치에 측정채널의 측정애퍼쳐를 배치하는 것도 가능하다. 후자의 배치를 선택할 경우에, 염두에 두어야 할 것은, 측정채널(1 및 2) 사이의 압력차를 직접측정할 때에는 측정애퍼쳐의 간격에 의해 결정되는 증가된 시간상수를 고려해야 한다는 것이다.However, it is also possible to arrange the measuring apertures of the measuring channels at different positions, as can be seen from the bottom row of FIG. When choosing the latter arrangement, keep in mind that when directly measuring the pressure difference between the measuring channels 1 and 2, the increased time constant determined by the spacing of the measuring apertures must be taken into account.

더욱이, 측정채널들이 한 점에 있는 변형을 사용할 때에는, 특정한 상황 하에서, 분리된 측정점을 갖는 변형의 경우보다 현저히 높은 측정감도를 얻을 수 있다.Moreover, when using strains in which the measuring channels are at one point, under certain circumstances, a significantly higher measuring sensitivity can be obtained than in the case of strains having separate measuring points.

도 3에는, 화염 방호물(13)이 사용된, 본 발명에 따라서 구성된 모니터링 시스템의 실시예의 다른 예를 나타낸다.3 shows another example of an embodiment of a monitoring system constructed in accordance with the invention in which a flame guard 13 is used.

여기에서, 화염 방호물(13)이 적어도 부분적으로 분진이송튜브(3)의 벽을 통과하도록 하고, 마찬가지로 도시되지 않은 분진연소장치를 경유하여 용융가스화장치의 밖으로 역류하는 경우에는, 산소가 화염 방호물(13)의 영역에 도달할 수 있다. 공급라인(14)을 통해서, 가연성 가스는 화염 방호물(13)을 통과하는 애퍼쳐를 경유하여 분진이송튜브(3) 내로 들어가고, 연료가스의 흐름방향은 화살표로 식별할 수 있다.Here, when the flame shield 13 passes at least partially through the walls of the dust transport tube 3 and likewise flows back out of the molten gasifier via a dust burner not shown, oxygen is flame protected. An area of water 13 can be reached. Through the supply line 14, combustible gas enters the dust transfer tube 3 via the aperture passing through the flame shield 13, and the flow direction of the fuel gas can be identified by the arrow.

게다가, 예를 들면, 열 플러그 또는 스파크 발생장치로서 구성될 수 있는 점화장치(15)가 존재한다. 만약 산소가 이제 화염 방호물(13)의 영역에 도달한다면, 연료가스는 점화장치(15)에 의해 점화되고, 이 실시예에서는 광학모니터링 시스템(16)에 의해, 산소가 분진이송튜브(3) 내에 위치하는 지의 여부가 결정된다. 광학모니터링 시스템(16)을 보호하기 위해서, 점화 중에 광전지(19) 상에서 검출될 수 있는 빛을 집중시키는 렌즈시스템(18)의 전면에 보호용 유리(17)를 배치할 수 있다.In addition, there is an ignition device 15 which can be configured, for example, as a heat plug or spark generator. If the oxygen now reaches the area of the flame guard 13, the fuel gas is ignited by the ignition device 15, and in this embodiment by the optical monitoring system 16, oxygen is transferred to the dust transfer tube 3. It is determined whether or not located within. To protect the optical monitoring system 16, a protective glass 17 can be placed on the front of the lens system 18 that focuses light that can be detected on the photovoltaic cell 19 during ignition.

또한, 화염 방호물(13)의 광학모니터링뿐만 아니라, 상응하는 음향센서 또는 온도센서를 사용할 수도 있다.In addition to the optical monitoring of the flame guard 13, a corresponding acoustic or temperature sensor may also be used.

Claims (7)

유체를 이송매체로서 사용하여 연마매체를 적어도 1개의 연소장치를 경유하여 용융가스화장치 내로 공급하는 장치의 작동을 모니터링하는 방법으로서, 공급장치의 이송튜브 내에서, 용융가스화장치로부터 볼 때, 적어도 1개의 연소장치의 뒷쪽에서, 용융가스화장치로부터 공급장치 내로 흘러들어가는 고온가스 또는 산소가 있는지를 알아보기 위해 유체흐름의 방향을 측정할 수 있고, 산소가 스며들어간 것을 발견한 경우에는 산소공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.A method of monitoring the operation of a device for supplying abrasive media into a melt gasifier via at least one combustion device using fluid as the transport medium, wherein at least one of the transport tubes of the supply device, when viewed from the melt gasifier, At the back of the two burners, the direction of the fluid flow can be measured to see if there is hot gas or oxygen flowing from the melt gasifier into the feeder, and if oxygen is found to Monitoring method characterized in that. 제 1 항에 있어서, 용융가스화장치 내의 압력 및 이송튜브(3) 내의 압력을, 용융가스화장치로부터 볼 때, 적어도 1개의 연소장치의 뒷쪽에서 측정하고, 이송튜브(3) 내의 압력의 증가가 검출되고, 동시에 용융가스화장치 내의 압력의 상승이 검출되지 않는 경우에는, 스위치 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.The pressure in the melt gasifier and the pressure in the feed tube (3) are measured at the back of at least one combustion device when viewed from the melt gasifier, and an increase in pressure in the feed tube (3) is detected. And generating a switch signal when a rise in pressure in the melt gasifier is not detected at the same time. 제 3 항에 있어서, 이송흐름에 비해 적은 양의 측정유체를 측정채널(1, 2)을 통해 이송흐름 내에 주입하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.4. A method according to claim 3, characterized by injecting a small amount of measuring fluid into the conveying flow through the measuring channels (1, 2) relative to the conveying flow. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정유체의 체적유량을 양쪽 측정채널(1. 2)에서 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.5. The monitoring method according to claim 1, wherein the volumetric flow of the measuring fluid is kept constant in both measuring channels. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정유체로서 불활성 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.The monitoring method according to any one of claims 1 to 5, wherein an inert gas is used as the measurement fluid. 제 6 항에 있어서, 질소를 사용하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.7. A method according to claim 6, wherein nitrogen is used. 제 1 항에 있어서, 이송튜브(3) 내에 배치된 화염 방호물(13)을 광학적으로 또는 음향적으로 모니터링하는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.2. Method according to claim 1, characterized in that the flame protection (13) arranged in the conveying tube (3) is optically or acoustically monitored.
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