KR20170019350A - 공압 이송 라인을 통한 벌크 물질 주입을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

공압 이송 라인을 통한 벌크 물질 주입을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

입구부 끝단(12) 및 출구부 끝단(14)을 갖는 공압 이송 라인(10)을 통한 벌크 물질의 공급을 위한 방법 및 장치이되, 벌크 물질은 입구부 끝단에서 이송 기체를 첨가함으로써 유체화된 물질 흐름을 형성하기 위해 유체화된다. 상기 유체화된 물질 흐름은 상기 공압 이송 라인의 출구부 끝단에 근접하게 위치한 제1분기에서 제1부분 흐름 및 제2부분 흐름으로 나누어진다. 상기 제2부분 흐름으로부터 유체화된 물질은 벌크 물질로부터 이송 기체를 분리하기 위해 분리 장치(26)를 통해 공급된다. 상기 분리 장치(26)로부터 회수된 상기 벌크 물질은 그 후 제1분기(20)의 하류에 위치한 제2분기(40) 제1부분 흐름으로 공급된다.

Description

공압 이송 라인을 통한 벌크 물질 주입을 위한 방법 및 장치{Method and Device for Feeding Bulk Material through a Pneumatic Conveying Line }
본 발명은 공압 이송 라인을 통한 벌크 물질을 주입하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 특히 야금로에 미분탄과 같은 미분탄 물질을 주입하기 위한 것이다.
미분탄은 종종 용광로에 코크스 대체물로서 주입된다. 상기 미분탄은 상기 로(furnace) 내의 주입을 위해 랜스(lance)로 공압 이송 라인을 통해 공압적으로 이송된다. 상기 공압 이송 라인의 입구부 끝단에서, 상기 미분탄은 이송 기체와 함께 혼합에 의해 유체화(fludised)된다.
이러한 공압 이송 라인에서, 상기 공압 이송 라인의 출구부에서 추가로 있을 수 있는 상당한 역압과 함께 고체 벌크 물질을 이송하는 것은, 특히 미분된 물질, 큰 거리에 걸쳐서, 특히 이른바 유체화된 조밀한 상 이송을 하는 것은, 라인 입구부 압력과 비교하여 라인 출구부 압력의 저하뿐만 아니라 압력 강하가 중요 할 수 있다
상기 라인 입구부에서 조밀한 상 이송의 조건에서 공압 이송이 시작되는 경우, 이 이송은 상기 라인의 더 하류에서 더이상 조밀한 상 이송이 아닐 수 있고, 특히 상기 공압 이송 라인의 출구부에 근접해서 즉 상기 분쇄된 물질 흐름에 평행하게 이송 기체 체적(volume)이 흐르고, 따라서 조밀 상 이송을 위해 필요한 것보다 큰 질량 흐름은 상기 라인을 통해 흐른다. 상기 라인 입구부로부터 거리가 길수록, 상기 라인의 압력 레벨은 낮아진다.
필요한 것보다 큰 이 이송 기체 흐름은 상기 공압 이송 특성 및 거동을 변경시킨다. 또한, 필요한 것보다 큰 이 이송 기체 흐름은 상기 공압 이송 라인의 하류에서 예를 들어 야금 반응기와 같은 리시버(receiver)에서 부정적인 효과를 가질 수 있다. 이러한 단점을 피하기 위해, 상기 공압 이송 라인에서 과도한 이송 기체를 제거하는 것이 제안되어 왔다.
고체 벌크 물질과 이송 기체의 혼합물이 중력에 의해 주로 분리되는 상기 공압 이송 라인으로 침전 용기(settling vessel)를 삽입하는 것이 제안되었으며, 상기 고체 물질은 벌크 밀도로 "압축(compacted)"된다.
본 발명의 목적은 공압 이송 라인을 통해 벌크 재료를 공급하기 위한 개선 된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 공압 이송 라인을 통해 벌크 재료를 공급하기 위한 개선 된 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1에 주장된 방법 및 청구항 12에 주장된 장치에 의해 해결된다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 이송 라인의 개략도를 도시한다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 공압 이송 라인을 통해 벌크 물질을 공급하기 위한 방법을 제안하고, 상기 공압 이송 라인은 입구부 끝단 및 출구부 끝단을 갖고, 상기 방법은 입구부 끝단에서 이송 기체를 첨가함으로써 상기 벌크 물질을 유체화된 물질 흐름을 형성하기 위한 유체화를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 유체화된 물질 흐름은 상기 공압 수송 라인의 출구부에 근접하게 위치한 제1분기(junction)에서 제1부분 흐름 및 제2부분 흐름으로 분리된다. 상기 제2부분 흐름으로부터 상기 유체화된 물질은 벌크 물질로부터 이송 기체를 분리하기 위해 분리 장치를 통해 공급된다. 그 후, 상기 분리 장치로부터 회수된 상기 벌크 물질은 제1분기의 하류에 위치한 제2분기에서 제1부분 흐름으로 공급된다.
따라서, 상기 유체화 물질 흐름의 일부분은 분기하고, 유체화되지 않는다. 상기 분기 부분의 비유체화 벌크 물질은 상기 유체화된 물질 흐름의 나머지로 다시 공급됨으로써, 상기 이송 라인의 상기 유체화된 물질의 흐름 특성은 변화된다. 비유체화 및 후속 유체화의 완료를 필요로 하지 않고, 과량의 이송 기체는 상기 물질 흐름으로부터 제거된다. 또한, 미분 이송 라인에서 부하율 즉 상기 이송 기체 흐름률에 대한 고체 물질 흐름률의 비율은 추가적인 기체의 수단으로서 고체 물질 흐름의 신규, 제2 유체화를 요구하지 않고 증가된다.
바람직하게는, 이송 기체는 상부로 상승할 때, 벌크 물질은 분리 장치의 바닥에 모인다. 상기 분리 장치에서 상기 유체화된 물질로부터 분리된 이송 기체는 배출 라인을 통해 쉽게 배출될 수 있다. 이러한 회수된 이송 기체는 상기 배출 라인을 통해 기체 세정 장치로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리 장치는 압력 용기를 포함하고, 상기 방법은 상기 유체화된 물질을 제2부분 흐름으로부터 상기 압력 용기로 공급하는 것을 포함한다. 추가적으로, 상기 분리 장치는 상기 압력 용기의 상류에 배열된 사이클론 형 장치를 포함할 수 있다. 상기 사이클론 형 장치는 상기 압력 용기의 상류에 배열된 다른 형의 분리기에 의해 대체될 수 있다.
상기 제2분기에서 제1부분 흐름으로 벌크 물질을 공급하는 것은 바람직하게 상기 벌크 물질을 유체회된 물질로 혼합하는 것을 포함한다. 대체로 균질한 혼합물이 바랍직하다.
바람직하게는, 상기 분리 장치는 상기 제2이송 라인 부에서 제1차단 밸브 및 상기 출구부 파이프에서 제2차단 밸브를 닫음으로써 차단된다. 필요하지 않은 경우, 그것으로써 상기 분리 장치는 우회 될 수있다.
상기 분리 장치를 작동시키기 위해서, 압력 기체가 상기 분리 장치 내로 공급된 후에 상기 제1차단 밸브는 열려있는 것이 바람직하다. 상기 분리 장치에서 충분한 벌크 물질이 수집되면, 제1이송 라인의 제3제어 밸브가 적어도 부분적으로 닫혀있을 때 상기 제2차단 밸브는 열려있을 수 있다.
바람직하게는, 압력 차는 상기 공압 이송 라인 및 상기 분리 장치 사이에서 측정되고, 상기 측정된 압력 차는 상기 분리 장치로의 압력 기체의 흐름을 조절하는데 사용된다.
본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 추가 세부사항 및 이점은 본 발명의 제한되지 않는 바람직한 실시 예의 이하의 상세한 설명으로부터 도출 될 수 있다.
도 1은 입구부 끝단(12) 및 출구부 끝단(14)을 갖는 공압 이송 라인(10) 을 도시한다. 도 1은 본질적으로 상기 출구부 끝단(14)에 근접한 상기 이송 라인의 일부분 만을 도시하고 있음을 유의해야 한다. 상기 입구부 끝단(12)에 근접한 점선 부(16)는 예를 들어 1,000 미터에 이르는 길이를 가질 수 있다. 상기 입구부 끝단(12)에서 또는 근접해서, 이송되는 일반적으로 미분 물질 예를 들어 미분탄 같은 상기 벌크 물질은 이송 기체 일반적으로 질소를 더함으로써 유체화 된다.
그것의 출구부 끝단(14)에 근처에서, 상기 공압 이송 라인(10)은 상기 이송 라인(10)을 제1이송 라인 부(22) 및 제2이송 라인 부(24)로 분리하기 위한 제1분기를 포함한다. 상기 이송 라인(10)을 통해 공급된 상기 유체화된 물질 흐름은 따라서 제1이송 라인 부(22)를 따라 흐르는 제1부분 흐름 및 제2이송 라인 부를 따라 흐르는 제2부분 흐름으로 나누어진다.
상기 제2이송 부(24)는 제2부분 흐름을 비유체화하기 위한 분리 장치(26)를 포함한다. 도 1의 실시 예를 따르는 이러한 분리 장치(26)는 압력 용기(30)의 상류에 설치된 사이클론(28)을 포함한다. 첫 번째 분리는 상기 사이클론(28)에서 수행되되, 상기 이송 기체의 큰 부분은 상기 유체화된 물질 흐름에서 분리되고, 상기 사이클론(28)의 상부에 배열된 배출 라인(32)을 통해 배출된다. 다른 한편, 벌크 물질은 본질적으로 중력을 통해 상기 압력 용기(30)으로 떨어지되, 그것은 수집된다. 만약 상기 압력 용기(30)가 이러한 탈기체를 허락할 정도로 충분한 체류 시간을 생산할 정도로 충분히 크다면, 분리는 또한 중력에 의해서 상기 압력 용기(30) 내부에서 수행될 수 있음을 주목해야 한다.
상기 압력 용기(30)에 앉아 있는 상기 벌크 물질(34)은 본질적으로 이송 기체가 없다. 이 벌크 물질은 상기 압력 용기(30)의 바닥 및 제1이송 라인 부(22)로 상기 벌크 물질(34)을 공급하기 위한 제2분기 사이로 연결된 출구부 파이프(36)를 통해 공급된다. 상기 제2분기(40)는 상기 압력 용기(30)로부터 상기 제1이송 라인 부(22)의 유체화된 물질 흐름으로 상기 벌크 물질(34)을 혼합하기 위해 구성된 혼합 장치(42)를 포함한다. 상기 혼합 장치(42)는 크게 균질한 혼합물을 생산하고, 그 후 상기 출구부 끝단을 통해 예를 들어 야금 로와 같은 반응기로 공급된다.
제1차단 밸브(44)는 상기 제1분기(20) 및 상기 분리 장치(26) 사이의 제2이송 라인 부에 배열된다. 제2차단 밸브(46)는 상기 분리 장치(26) 및 상기 제2분기(40) 사이의 상기 출구부 파이프(36)에 배열된다. 상기 분리 장치(26)가 작동하지 않을 때, 차단 밸브(44, 46) 둘 다 닫힌다. 유체화된 모든 물질 흐름은 상기 제1이송 라인 부(22)를 통해 공급된다.
이송 기체의 제거를 시작하기 위해, 상기 분리 장치(26) 즉 상기 사이클론 (28) 및 상기 압력 용기(30)은 압축된 공정 기체 일 수 있는 압력 기체의 수단에 의해 1차 가압 된다. 상기 압력 기체는 공급 라인(48)을 통해 상기 압력 용기(30)로 공급된다. 상기 압력 기체의 흐름은 상기 공급 라인(48)의 제1제어 밸브(50)에 의해 제어된다. 상기 가압은 제1분기(20)에 가까운 영역에 상기 압력 용기(30) 및 상기 공압 이송 라인(10) 사이로 연결된 압력 차이 측정부(52)의 수단에 의해 제어된다. 일단 가압이 완료되면, 상기 제1차단 밸브(44)는 열려 지고, 상기 분리 장치(26)의 상기 압력 수위는 상기 배출 라인(32)에 배열된 제2제어 밸브의 수단에 의해 낮아진다. 상기 분리 장치(26)를 탈출한 상기 가입 기체 및/또는 이송 기체는 상기 배출 라인(32)을 통해 예를 들어 가압 백 필터(pressurised bag filter)와 같은 기체 세정 장치(도시되지 않은)로 공급될 수 있다.
상기 공압 이송 라인(10) 및 상기 분리 장치(26) 사이의 압력 차이는 상기 제2이송 라인 부(24)를 통해 상기 분리 장치(26)로 제2부분 흐름을 끌어당긴다 이송 기체는 벌크 물질로부터 분리되고, 배출 라인(32)을 통해 제거된다. 벌크 물질(34)는 상기 압력 용기(32)에 수집된다. 충분히 큰 양의 벌크 물질이 상기 압력 용기(32)에 포함될 때, 상기 출구부 파이프(36)의 제2차단 밸브(46)는 열려 진다. 제1이송 라인 부(22)의 제3제어 밸브는 상기 압력 용기(30)의 압력 수위에 비교하여 제1이송 라인 부의 압력을 줄이기 위해 부분적으로 닫힌다. 따라서, 상기 압력 용기(30) 및 제1이송 라인부(22) 사이에서 생산된 상기 압력 차이는 상기 압력 용기(30)에서 상기 출구부 파이프(36)를 통해 상기 제1이송 라인 부(22)로 벌크 물질을 밀어내고, 제1이송 라인 부(22)를 통해 공급된 유체화된 물질과 함께 혼합된다.
새롭게 생성된 혼합물의 밀도는 밀도 측정부(60)의 수단에 의해 측정된다. 상기 밀도 측정값은 그 밀도에 대한 설정값으로 수신하는 제어 루프(loop)에 들어가고, 상기 공압 이송 라인(10) 및 상기 분리 장치(26) 사이에 존재하는 상기 압력 차이 설정값의 출력으로서 생산한다. 이 압력 차이는 상기 배출 라인(32)에서 제2제어 밸브(54)의 수단에 의해 제어된다. 이 압력 차이 조건은 미분된 물질의 유속(flow rate)을 상기 공압 이송 라인(10)으로 분기되게 하고, 상기 분리 장치 (26)에서 탈기체되고, 마지막으로 공압 이송 라인(10)으로 재주입된다.
상기 제3제어 밸브(56)는 상기 압력 용기(30)에서 일정한 채움 수위를 지키는 방식으로 작동되고, 이 채움 수위는 적절한 채움 수위 측정(62)에 의해 측정된다, 따라서 분기된 유속이 재주입된 유속과 일치하도록 보장한다. 이러한 채움 수위 측정(62)은 예를 들어 실제 수위 측정 또는 중량 측정 시스템일 수 있다.
상기 공압 이송 라인(10)에서 압력 변동이 매우 중요할 경우, 상기 분기된 유속의 제어는 추가적으로 상기 제1분기(20) 및 상기 분리 장치(26) 사이의 제2이송 라인 부(24)에 배열된 제4제어 밸브의 수단에 의해 제어될 수 있다.
10 공압 이송 라인(pneumatic conveying line)
12 입구부 끝단(inlet end)
14 출구부 끝단(outlet end)
16 점선 부(dotted portion)
20 제1분기(first junction)
22 제1이송 라인 부(first conveying line portion)
24 제2이송 라인 부(second conveying line portion)
26 분리 장치(separation device)
28 사이클론(cyclone)
30 압력 용기(pressure vessel)
32 배출 라인(evacuation line)
34 벌크 물질(bulk material)
36 출구부 파이프(outlet pipe)
40 제2차 분기(second junction)
42 혼합 장치(mixing device)
44 제1차단 밸브(first shut-off valve)
46 제2차단 밸브(second shut-off valve)
48 공급 라인(feed line)
50 제1제어 밸브(first control valve)
52 압력 차이 측정부(pressure difference measurement)
54 제2제어 밸브(second control valve)
56 제3제어 밸브(third control valve)
60 밀도 측정부(density measurement)
62 충진 수위 측정부(filling level measurement)
64 제4제어 밸브(fourth control valve)

Claims (19)

  1. 공압 이송 라인은 입구부 끝단 및 출구부 끝단을 갖되, 벌크 물질을 상기 입구부 끝단에서 이송 기체를 첨가함으로써 유체화하여 유체화된 물질 흐름을 형성하는 단계;
    상기 유체화된 물질 흐름을 상기 공압 이송 라인의 출구부 끝단 근처에 위치한 제1분기에서 제1부분 흐름 및 제2부분 흐름으로 분할하는 단계;
    상기 벌크 물질로부터 이송 기체를 분리하는 분리 장치를 통해 제2부분 흐름으로부터 유체화된 물질을 공급하는 단계; 및
    상기 분리 장치로부터 회수된 벌크 물질을 상기 제1분기의 하류에 위치한 제2분기에서 상기 제1부분 흐름으로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 이송 라인을 통한 벌크 물질 공급 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    운반 기체를 상부로 상승 시킬 때, 상기 벌크 물질은 상기 분리 장치의 바닥에 모이는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분리 장치에서 상기 유체화된 물질로부터 분리된 이송 기체는 배출 라인을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분리 장치로부터 회수된 상기 운반 기체는 상기 배출 라인을 통해 기체 세정 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 어느 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 압력 용기를 포함하고, 상기 방법은 상기 유체화된 물질을 상기 제2부분 흐름으로부터 상기 압력 용기로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분리 장치는 상기 가압 용기의 상류에 배열된 사이클론 형 장치를 포함하고, 상기 방법은 상기 사이클론 형 장치를 통해 제2부분 흐름으로부터 상기 유체화된 물질을 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 어느 항에 있어서,
    상기 벌크 물질을 상기 제2분기에서 상기 제1부분 흐름으로 공급하는 것은 상기 벌크 물질을 상기 유체화된 물질로 혼합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제 7항 어느 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 상기 제2이송 라인 부에서 제1차단 밸브 및 상기 출구부 파이프에서 제2차단 밸브를 닫음으로써 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1차단 밸브는 상기 분리 장치에 압력 기체가 공급된 후에 열려지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제2차단 밸브는 상기 제1이송 라인 부에서 제3제어 밸브가 적어도 부분적으로 닫혔을 때 열려지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항 또는 제10항에 있어서,
    압력 차이는 상기 공압 이송 라인 및 상기 분리 장치 사이에서 측정되되, 상기 측정된 압력 차이는 압력 기체의 흐름을 상기 분리 장치로 조절하는 것에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 상기 공압 이송 라인은 입구부 끝단 및 출구부 끝단을 갖되, 벌크 물질은 상기 입구부 끝단에서 이송 기체를 첨가함으로써 유체화된 물질 흐름을 형성하기 위해 유체화되고,
    상기 공압 이송 라인은 상기 공압 이송 라인의 출구부 끝단에 근접하게 위치하여 상기 공압이송 라인을 제1부분 흐름을 위한 제1이송 라인 부 및 제2부분 흐름을 위한 제2이송 라인 부로 분리하기 위한 제1분기를 포함하되, 상기 제2이송 라인 부는 벌크 물질로부터 이송 기체를 분리하기 위한 분리 장치를 포함하고,
    상기 공압 이송 라인은 상기 분리 장치로부터 회수된 벌크 물질을 상기 제1이송 라인 부의 제1부분 흐름으로 공급하기 위한 상기 제1분기의 하류에 위치한 제2분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 이송 라인을 통해 벌크 물질을 공급하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분리 장치는 상기 유체화된 물질로부터 분리된 이송 기체를 배출시키기 위한 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배출 라인은 상기 분리 장치로부터 배출되는 가스의 양을 조절하기 위한 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 어느 항에 있어서,
    상기 분리 장치는 벌크 물질을 수집하기 위한 압력 용기를 포함 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분리 장치는 상기 압력 용기의 상류에 배열된 사이클론 형 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제12항 내지 제16항 어느 항에 있어서,
    출구부 파이프는 상기 분리 장치로부터 상기 제1이송 라인 부로 벌크 물질을 공급하기 위해 상기 분리 장치의 바닥 및 제2분기 사이로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    제1차단 밸브는 상기 제1분기 및 상기 분리 장치 사이의 상기 제2이송 라인 부에 배열되되, 제2차단 밸브는 상기 출구부 파이프에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치
  19. 제12항 내지 제18항 어느 항에 있어서,
    상기 제2분기는 제1이송 라인 부에서 상기 벌크 물질을 상기 유체화된 물질로 혼합을 위한 혼합 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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