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JP7707933B2 - Reactor reaction calculation device and reactor reaction calculation method - Google Patents
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JP7707933B2 - Reactor reaction calculation device and reactor reaction calculation method - Google Patents

Reactor reaction calculation device and reactor reaction calculation method

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JP7707933B2
JP7707933B2 JP2022004001A JP2022004001A JP7707933B2 JP 7707933 B2 JP7707933 B2 JP 7707933B2 JP 2022004001 A JP2022004001 A JP 2022004001A JP 2022004001 A JP2022004001 A JP 2022004001A JP 7707933 B2 JP7707933 B2 JP 7707933B2
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Description

本発明は、炉内反応の計算装置及び炉内反応の計算方法に関する。 The present invention relates to a reactor reaction calculation device and a reactor reaction calculation method.

酸化鉱石の一種であるリモナイト鉱石やサプロライト鉱石等のラテライト鉱石(ニッケル酸化鉱石)の製錬方法として、ロータリーキルンや移動炉床炉等を使用して、鉄とニッケルを主成分とする合金であるフェロニッケルを製造する乾式製錬方法が知られている。 As a method for smelting laterite ores (nickel oxide ores) such as limonite ore and saprolite ore, which are types of oxide ores, a dry smelting method is known that uses a rotary kiln or a moving hearth furnace to produce ferronickel, an alloy whose main components are iron and nickel.

ロータリーキルンによる乾式製錬方法では、原料鉱石をロータリードライヤーにて乾燥させ、付着水分を例えば15%~25%とした後、付着水が低減された乾燥鉱石をロータリーキルンの装入端から投入する。その後、ロータリーキルンの装入端から供給する石炭の燃焼熱や、ロータリーキルンの排出端に設けられた微粉炭専焼バーナー又は微粉炭と重油の混焼バーナーにより、乾燥鉱石を加熱して、乾燥鉱石を乾燥させると共に焼成を行う。 In the dry smelting method using a rotary kiln, the raw ore is dried in a rotary dryer to reduce the adhering moisture content to, for example, 15% to 25%, and the dried ore with reduced adhering moisture content is then charged into the charging end of the rotary kiln. The dried ore is then heated by the heat of combustion of coal supplied from the charging end of the rotary kiln, or by a pulverized coal-only burner or a pulverized coal and heavy oil mixed-fuel burner installed at the discharge end of the rotary kiln, to dry and fire the dried ore.

このようなロータリーキルンによる乾式製錬方法として、例えば、装入端より供給する石炭の燃焼熱やバーナーで微粉炭や重油等が燃焼して生じる燃焼熱の他に、ロータリーキルンの途中から投入した石炭の燃焼によって生じる燃焼熱を乾燥鉱石の乾燥及び部分還元に必要な熱を与える方法がある(例えば、特許文献1参照)。 As a dry smelting method using such a rotary kiln, for example, in addition to the combustion heat of coal supplied from the charging end and the combustion heat generated by burning pulverized coal and heavy oil in a burner, there is a method in which the combustion heat generated by burning coal fed into the rotary kiln midway is used to provide the heat necessary for drying and partial reduction of the dried ore (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、ロータリーキルンの途中に設けたスクープフィーダから石炭をロータリーキルン内に投入して、ロータリーキルンの装入端から装入したニッケル酸化鉱の乾燥鉱石を、バーナーで化石燃料の燃焼により生じる燃焼熱で焼成すると共に部分的な還元処理を施すロータリーキルンの操業方法が開示されている。このロータリーキルンの操業方法では、スクープフィーダから投入された石炭は熱分解することで揮発分と固定炭素になり、揮発分は炉内の燃焼ガスと共に装入端より排出され、固定炭素は、乾燥鉱石が乾燥・還元処理されて産出された焼鉱と共に排出端から排出される。 Patent Document 1 discloses a method of operating a rotary kiln in which coal is fed into the rotary kiln from a scoop feeder installed midway through the rotary kiln, and the dried nickel oxide ore fed into the feeding end of the rotary kiln is burned with the heat of combustion generated by the combustion of fossil fuels in a burner and is also partially reduced. In this method of operating a rotary kiln, the coal fed into the rotary kiln from the scoop feeder is thermally decomposed into volatile matter and fixed carbon, and the volatile matter is discharged from the feeding end together with the combustion gas in the furnace, and the fixed carbon is discharged from the discharge end together with the burnt ore produced by drying and reducing the dried ore.

特許第5967616号公報Patent No. 5967616

ここで、特許文献1に記載のロータリーキルンの操業方法のような周知の操業方法では、ロータリーキルン内を1種類のガス相として扱っており、ベッド層の影響を受けて複数の異なる種類のガス相が形成されることについて検討されていない。ロータリーキルン内に供給されるガス相は、原料鉱石から生じる生成ガスが混入するため、ベッド層の影響の受けやすい層と、ベッド層の影響の受け難い層等、ガス成分が異なる2種以上の層が生じる。そのため、ロータリーキルン等の反応炉内の原料鉱石等の挙動をシミュレーションする際、原料鉱石から生じる生成ガス等に起因してガス相内にガス成分が異なる2種以上の相が生じることを考慮して、炉内反応を正確に計算する必要がある。 Here, in known operating methods such as the rotary kiln operating method described in Patent Document 1, the inside of the rotary kiln is treated as one type of gas phase, and the formation of multiple different types of gas phases due to the influence of the bed layer is not considered. The gas phase supplied to the rotary kiln is mixed with the product gas generated from the raw ore, so two or more layers with different gas components are generated, such as a layer that is easily affected by the bed layer and a layer that is not easily affected by the bed layer. Therefore, when simulating the behavior of the raw ore, etc. in a reactor such as a rotary kiln, it is necessary to accurately calculate the reaction in the furnace, taking into account the fact that two or more phases with different gas components are generated in the gas phase due to the product gas generated from the raw ore, etc.

本発明の一態様は、反応炉内の反応を高精度に計算できる炉内反応の計算装置を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide a reactor reaction calculation device that can calculate the reactions in a reactor with high accuracy.

本発明に係る炉内反応の計算装置の一態様は、反応炉の一端側から供給した原料鉱石を他端側に向かって移動させながら、前記原料鉱石を前記他端側から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う炉内反応の計算装置であって、
前記燃焼ガスを含むガス領域のうち、前記原料鉱石を含むベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて分配された2つのガス領域のうちの一方の第1ガス領域を流れる第1気相の物量を修正し、修正第1気相を求める第1気相の物量修正部と、
前記2つのガス領域のうちの、他方の第2ガス領域を流れる第2気相の物量を修正し、修正第2気相を求める第2気相の物量修正部と、
前記第2ガス領域から前記ベッド層へ移動する流入ガスの流量を計算するガス混合量計算部と、
前記修正第1気相と、前記ガス領域に存在する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質のうち、前記第1ガス領域に存在する第1物質との平衡反応を計算する第1ガス領域平衡反応計算部と、
前記修正第2気相と、前記物質のうち、前記第2ガス領域に存在する第2物質との平衡反応を計算する第2ガス領域平衡反応計算部と、
前記ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算するベッド層平衡反応計算部と、
を備える。
One aspect of the in-furnace reaction calculation device according to the present invention is a furnace reaction calculation device in which raw material ore is supplied from one end of a reactor, and while moving the raw material ore toward the other end, the raw material ore is brought into contact with combustion gas supplied from the other end, thereby drying and reducing the raw material ore,
a first gas phase quantity correction unit for correcting a quantity of a first gas phase flowing through one of two gas regions, the first gas region being one of the two gas regions divided according to a gas region influence factor including a generated gas generated from a bed layer including the raw material ore, among the gas regions including the combustion gas, to obtain a corrected first gas phase;
a second gas phase quantity correction unit that corrects a quantity of a second gas phase flowing through the other second gas region of the two gas regions to obtain a corrected second gas phase;
a gas mixing amount calculation unit for calculating a flow rate of an inlet gas moving from the second gas region to the bed layer;
a first gas region equilibrium reaction calculation unit that calculates an equilibrium reaction between the modified first gas phase and a first substance present in the first gas region among substances including at least one of a solid substance and a liquid substance present in the gas region;
a second gas region equilibrium reaction calculation unit that calculates an equilibrium reaction between the modified second gas phase and a second substance present in the second gas region among the substances;
a bed layer equilibrium reaction calculation unit for calculating an equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas;
Equipped with.

本発明に係る炉内反応の計算方法の一態様は、反応炉の一端側から供給した原料鉱石を他端側に向かって移動させながら、前記原料鉱石を前記他端側から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う炉内反応の計算方法であって、
前記燃焼ガスを含むガス領域のうち、前記原料鉱石を含むベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて分配された2つのガス領域のうちの一方の第1ガス領域を流れる第1気相の物量を修正し、修正第1気相を求める第1気相の物量修正工程と、
前記2つのガス領域のうちの、他方の第2ガス領域を流れる第2気相の物量を修正し、修正第2気相を求める第2気相の物量修正工程と、
前記第2ガス領域から前記ベッド層へ移動する流入ガスの流量を計算するガス混合量計算工程と、
前記修正第1気相と、前記ガス領域に存在する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質のうち、前記第1ガス領域に存在する第1物質との平衡反応を計算する第1ガス領域平衡反応計算工程と、
前記修正第2気相と、前記物質のうち、前記第2ガス領域に存在する第2物質との平衡反応を計算する第2ガス領域平衡反応計算工程と、
前記ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算するベッド層平衡反応計算工程と、
を含む。
One aspect of the method for calculating a reaction in a furnace according to the present invention is a method for calculating a reaction in a furnace, in which a raw material ore is supplied from one end of a reactor, and while moving the raw material ore toward the other end, the raw material ore is brought into contact with a combustion gas supplied from the other end, thereby drying and reducing the raw material ore, the method comprising the steps of:
a first gas phase quantity correction step of correcting a quantity of a first gas phase flowing through one of two gas regions, which are divided according to a gas region influence factor including a generated gas generated from a bed layer including the raw material ore, among the gas regions including the combustion gas, to obtain a corrected first gas phase;
a second gas phase amount correction step of correcting an amount of the second gas phase flowing through the other second gas region of the two gas regions to obtain a corrected second gas phase;
a gas mixing amount calculation step of calculating a flow rate of an inlet gas moving from the second gas region to the bed layer;
a first gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified first gas phase and a first substance present in the first gas region among substances including at least one of a solid substance and a liquid substance present in the gas region;
a second gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified second gas phase and a second substance present in the second gas region among the substances;
a bed layer equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas;
Includes.

本発明に係る炉内反応の計算装置の一態様は、反応炉内の反応を高精度に計算できる。 One aspect of the reactor reaction calculation device of the present invention can calculate the reaction in the reactor with high accuracy.

本発明の実施形態に係る炉内反応の計算装置が適用されるロータリーキルンの概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a rotary kiln to which a calculation device for a furnace reaction according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態に係る炉内反応の計算装置の機能を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the functions of a reactor reaction calculation device according to an embodiment of the present invention; ロータリーキルン内のベッド層の偏析の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of segregation of bed layers in a rotary kiln. ロータリーキルン内の長軸方向におけるベッド層の偏析の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of segregation of bed layers in the longitudinal direction in a rotary kiln. 本発明の実施形態に係る炉内反応の計算方法を説明するフローチャートである。1 is a flowchart illustrating a method for calculating an in-furnace reaction according to an embodiment of the present invention. 図5の第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS22)の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the operation of the first gas region equilibrium reaction implementation step (step S22) of FIG. 5. 図5の第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS23)の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the operation of the second gas region equilibrium reaction implementation step (step S23) of FIG. 5. 図5の第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the operation of the first bed layer equilibrium reaction implementation step (step S24) of FIG. 5. 図5の第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS25)の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the operation of the second bed layer equilibrium reaction implementation step (step S25) of FIG. 5. 炉内反応の計算装置のハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a reactor reaction calculation device. ロータリーキルン内の燃焼ガスと原料鉱石との流れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the flow of combustion gas and raw ore in a rotary kiln. 本発明の実施形態に係る炉内反応の計算方法をロータリーキルンの全体に適用する場合のフローチャートである。1 is a flowchart showing a method for calculating furnace reactions according to an embodiment of the present invention when applied to the entire rotary kiln.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。 The following describes in detail an embodiment of the present invention. To facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are given the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted. Also, the scale of each component in the drawings may differ from the actual scale.

本発明の実施形態に係る炉内反応の計算装置について説明するに当たり、本実施形態に係る炉内反応の計算装置が適用されるロータリーキルンの構成について説明する。 Before explaining the furnace reaction calculation device according to the embodiment of the present invention, we will explain the configuration of a rotary kiln to which the furnace reaction calculation device according to this embodiment is applied.

<ロータリーキルン>
図1は、本実施形態に係る炉内反応の計算装置が適用されるロータリーキルンの概略構成を示す。図1に示すように、ロータリーキルン1は、回転自在で略円筒形状のキルン本体11と、キルン本体11の途中に設けられる燃焼用材料供給管12とを有する。
<Rotary kiln>
Fig. 1 shows a schematic configuration of a rotary kiln to which the calculation device for furnace reactions according to the present embodiment is applied. As shown in Fig. 1, the rotary kiln 1 has a rotatable, substantially cylindrical kiln body 11 and a combustion material supply pipe 12 provided midway through the kiln body 11.

キルン本体11は、円筒形状の中空構造物からなる窯であり、キルン本体11は、厚さ15~30mmの炭素鋼からなる。キルン本体11は、その内周側の壁面に、耐熱性を高めるための耐火物を備えることが好ましい。 The kiln body 11 is a kiln consisting of a cylindrical hollow structure, and is made of carbon steel with a thickness of 15 to 30 mm. It is preferable that the kiln body 11 is provided with a refractory material on the inner wall surface to increase heat resistance.

キルン本体11の大きさとしては、例えば、内径が4.5m~5.5m、長軸方向の長さ(全長)が100m~110mの大きさのものを用いることが好ましい。 The size of the kiln body 11 is preferably, for example, an inner diameter of 4.5 m to 5.5 m and a length in the longitudinal direction (total length) of 100 m to 110 m.

キルン本体11は、その一端側(図1中の左側)の開口端部11aが、ロータリーキルン装入端(以下、単に「装入端」ともいう。)14Aに挿入して閉じられると共に、他端側(図1中の右側)の開口端部11bが、ロータリーキルン排出端(以下、「排出端」ともいう。)14Bに挿入して閉じられている。キルン本体11は、装入端14Aから排出端14Bに向かってわずかに傾斜した状態で配設されており、軸回りに回転自在に支持されている。 The kiln body 11 has an open end 11a at one end (left side in FIG. 1) inserted into the rotary kiln charging end (hereinafter also simply referred to as the "charging end") 14A and closed, and an open end 11b at the other end (right side in FIG. 1) inserted into the rotary kiln discharge end (hereinafter also referred to as the "discharge end") 14B and closed. The kiln body 11 is arranged at a slight incline from the charging end 14A toward the discharge end 14B, and is supported so as to be freely rotatable around its axis.

装入端14Aには、原料鉱石をキルン本体11内に導入する原料供給管15が貫設されている。排出端14Bには、開口端部11bを貫通してキルン本体11内に導入されるバーナー16が設けられる。 A raw material supply pipe 15 that introduces raw material ore into the kiln body 11 is installed through the charging end 14A. A burner 16 is installed at the discharge end 14B and is introduced into the kiln body 11 through the open end 11b.

原料鉱石は、ニッケル酸化鉱石(酸化ニッケル鉱石)等を用いることができる。原料鉱石は、例えば、ニッケル酸化鉱石等をドライヤー(ロータリードライヤー)により予備乾燥して、付着水分の一部を除去した乾燥鉱石等を用いることができる。乾燥鉱石中の水分量としては、15質量%~25質量%程度である。 The raw ore may be nickel oxide ore (nickel oxide ore). For example, the raw ore may be dried ore obtained by pre-drying nickel oxide ore with a dryer (rotary dryer) to remove some of the adhering moisture. The moisture content in the dried ore is about 15% to 25% by mass.

原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、鉄とニッケルを主成分とする合金であるフェロニッケルの製錬においては、ガーニエライト鉱等が好ましく用いられる。ガーニエライト鉱の代表的な組成としては、乾燥鉱石での換算で、Ni品位が2.1質量%~2.5質量%、Fe品位が11質量%~23質量%、MgO品位が20質量%~28質量%、SiO2品位が29質量%~39質量%、CaO品位が0.5質量%未満であり、灼熱減量が10質量%~15質量%である。 The nickel oxide ore as the raw material ore is not particularly limited, but garnierite ore is preferably used in the smelting of ferronickel, which is an alloy mainly composed of iron and nickel. The typical composition of garnierite ore is, calculated on a dry ore basis, a Ni content of 2.1% to 2.5% by mass, a Fe content of 11% to 23% by mass, a MgO content of 20% to 28% by mass, a SiO2 content of 29% to 39% by mass, a CaO content of less than 0.5% by mass, and a loss on ignition of 10% to 15% by mass.

バーナー16は、微粉炭専焼バーナー又は微粉炭と重油の混焼バーナー等を用いることができる。バーナー16は、微粉炭又は微粉炭及び重油等を含む燃料を燃焼して、ロータリーキルン1内に燃焼熱を発生させる。 The burner 16 may be a pulverized coal burner or a mixed combustion burner of pulverized coal and heavy oil. The burner 16 burns a fuel containing pulverized coal or pulverized coal and heavy oil, etc., to generate combustion heat within the rotary kiln 1.

燃焼用材料供給管12は、キルン本体11の外周面の途中に設けられ、キルン本体11内に燃焼用材料を供給できる。燃焼用材料は、揮発分等の主に気相に入る物質及び固定炭素等の主にベッド層に入る固体物質の少なくとも一方を含み、例えば、石炭等の炭材を用いることができる。 The combustion material supply pipe 12 is provided midway along the outer circumferential surface of the kiln body 11, and can supply the combustion material into the kiln body 11. The combustion material includes at least one of substances that mainly enter the gas phase, such as volatile matter, and solid substances that mainly enter the bed layer, such as fixed carbon, and can be, for example, carbonaceous materials such as coal.

揮発分は、炭化水素化合物、硫黄及びハロゲン等の揮発物質等である。 Volatile matter includes volatile substances such as hydrocarbon compounds, sulfur, and halogens.

固定炭素は、石炭から水分・揮発分が抜けた後の、熱分解後残渣であるチャー粒子(主に固定炭素及び灰分)のうち、灰分を除いた主に炭素から構成される燃焼分である。 Fixed carbon is the combustion fraction of char particles (mainly fixed carbon and ash), which are the residue after pyrolysis after moisture and volatile matter have been removed from coal, and is composed mainly of carbon, excluding ash.

なお、図1では、燃焼用材料供給管12は、キルン本体11の外周面に1つだけ設けられているが、キルン本体11の外周面に、キルン本体11の軸方向又は軸回りに沿って複数設けてもよい。 In FIG. 1, only one combustion material supply pipe 12 is provided on the outer peripheral surface of the kiln body 11, but multiple combustion material supply pipes 12 may be provided on the outer peripheral surface of the kiln body 11 along the axial direction or around the axis of the kiln body 11.

燃焼用材料は、単一品種の炭材ではなく、複数の異なる品種の炭材等を混合して用いることが多く、さらに投入する炭材の粒子径の大きさも分布を持つことが多い。なお、粒子径とは、有効径による体積平均粒径をいい、粒子径は、例えば、レーザ回折・散乱法、動的光散乱法又は分級法等によって測定される。レーザ回折・散乱法を用いる場合、レーザ回折・散乱法により測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が50%となる粒子径(D50)を平均粒子径として用いることができる。 The combustion material is often not a single type of carbonaceous material, but a mixture of multiple different types of carbonaceous materials, and the particle size of the carbonaceous material to be added often has a distribution. Note that the particle size refers to the volume average particle size based on the effective diameter, and the particle size is measured, for example, by a laser diffraction/scattering method, a dynamic light scattering method, or a classification method. When the laser diffraction/scattering method is used, the particle size (D 50 ) at which the cumulative particle size distribution from the small particle size side in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction/scattering method is 50% can be used as the average particle size.

原料鉱石は、装入端14Aに設けた原料供給管15からキルン本体11内に装入され、燃焼用材料は燃焼用材料供給管12からキルン本体11内に投入される。排出端14B側からは、排出端14Bに設置したバーナー16により微粉炭や重油等を燃焼させることにより発生した高温の燃焼ガスが、排出端14B側から装入端14A側に向けて、即ち原料鉱石の流れと反対の方向に吹き込まれる。 The raw ore is charged into the kiln body 11 through the raw material supply pipe 15 installed at the charging end 14A, and the combustion material is fed into the kiln body 11 through the combustion material supply pipe 12. From the discharge end 14B side, high-temperature combustion gas generated by burning pulverized coal, heavy oil, etc. with the burner 16 installed at the discharge end 14B is blown from the discharge end 14B side toward the charging end 14A side, i.e., in the opposite direction to the flow of the raw ore.

キルン本体11内では、原料鉱石は、装入端14Aから装入され、キルン本体11が所定の速度で回転することで、装入端14Aから原料供給管15を通してキルン本体11内に装入された原料鉱石を一端側である開口端部11a側から他端側である排出端14Bに向かって搬送する。このとき、原料鉱石は、キルン本体11内を移動しながら、排出端14Bから装入端14A側に向かって流れる燃焼ガスと向流接触し、バーナー16で微粉炭や重油等の燃料を燃焼させることにより発生させた高温の燃焼ガスの燃焼熱及び火炎によって加熱される。また、燃焼用材料供給管12からキルン本体11内に投入される燃焼用材料が、キルン本体11内の燃焼ガスにより燃焼する。原料鉱石は、燃焼用材料供給管12から投入された燃焼用材料の燃焼により生じさせた燃焼熱によっても加熱される。そのため、原料鉱石は、キルン本体11の回転に連れてキルン本体11の装入端14Aから排出端14Bに向けて移動しながら、バーナー16で燃料が燃焼することで生じた燃焼ガスの燃焼熱及び火炎と、燃焼用材料が燃焼することで生じた燃焼熱とにより加熱され、徐々に温度を上げて行く。 In the kiln body 11, the raw ore is charged from the charging end 14A, and the kiln body 11 rotates at a predetermined speed to transport the raw ore charged into the kiln body 11 from the charging end 14A through the raw material supply pipe 15 from the opening end 11a side, which is one end side, to the discharge end 14B, which is the other end side. At this time, while moving inside the kiln body 11, the raw ore comes into countercurrent contact with the combustion gas flowing from the discharge end 14B to the charging end 14A side, and is heated by the combustion heat and flame of the high-temperature combustion gas generated by burning fuel such as pulverized coal and heavy oil with the burner 16. In addition, the combustion material fed into the kiln body 11 from the combustion material supply pipe 12 is burned by the combustion gas in the kiln body 11. The raw ore is also heated by the combustion heat generated by the combustion of the combustion material fed from the combustion material supply pipe 12. Therefore, as the kiln body 11 rotates, the raw ore moves from the charging end 14A to the discharge end 14B of the kiln body 11, and is heated by the combustion heat and flame of the combustion gas generated by the combustion of the fuel in the burner 16 and the combustion heat generated by the combustion of the combustion material, gradually increasing its temperature.

キルン本体11内では、原料鉱石と燃焼ガスとの間で、原料鉱石や燃焼用材料に含まれる水分の蒸発、燃焼用材料に含まれる揮発分の揮発、凝集と、バーナー燃料及び燃焼用材料に含まれる灰分の飛散、落下等により、物質の移動が生じる。ロータリーキルン1の途中から供給される燃焼用材料が熱分解することで生じる水分や揮発分は装入端14A側に燃焼ガスと共に移動し、チャー粒子は排出端14Bに原料鉱石と共に移動する。 In the kiln body 11, material transfer occurs between the raw ore and the combustion gas due to evaporation of moisture contained in the raw ore and the combustion materials, evaporation and condensation of volatile matter contained in the combustion materials, and scattering and falling of ash contained in the burner fuel and the combustion materials. Moisture and volatile matter generated by the thermal decomposition of the combustion materials supplied midway through the rotary kiln 1 move with the combustion gas to the charging end 14A side, and char particles move with the raw ore to the discharge end 14B.

キルン本体11内の原料鉱石が排出端14Bに到達するまでに、原料鉱石は、その原料鉱石中に含まれる水分がほぼ完全に除去されて焼成すると共に部分還元されて、焼鉱となる。焼鉱は、排出端14Bから排出される。 By the time the raw ore in the kiln body 11 reaches the discharge end 14B, the moisture contained in the raw ore is almost completely removed, the raw ore is burned, and the ore is partially reduced to become burnt ore. The burnt ore is discharged from the discharge end 14B.

焼鉱は、例えば、温度800~900℃、粒子径が10mm~100mm程度の大きさからなる。 For example, the calcined ore has a temperature of 800 to 900°C and a particle size of about 10 mm to 100 mm.

排出端14Bの排出口には、粒子径10mm~100mm程度の焼鉱と、ロータリーキルン1内に発生した焼結塊(粒子径100mm~500mm程度)とを分離するためのロストル(篩分装置)17が設けられている。ロストル17は、例えば、目開き100mm程度の鉄製の格子で構成されている。排出端14Bから排出された焼鉱は、ロストル17を通過した後、焼鉱排出用シュート18を通って、次工程に搬送される。 At the discharge outlet of the discharge end 14B, a grate (sieving device) 17 is provided to separate the cinders with particle diameters of about 10 mm to 100 mm from the sintered lumps (particle diameters of about 100 mm to 500 mm) generated in the rotary kiln 1. The grate 17 is, for example, made of an iron grate with a mesh size of about 100 mm. The cinders discharged from the discharge end 14B pass through the grate 17 and then pass through the cinders discharge chute 18 to be transported to the next process.

<炉内反応の計算装置>
次に、本実施形態に係る炉内反応の計算装置について説明する。図2は、本実施形態に係る炉内反応の計算装置の機能を示すブロック図である。なお、図2では、炉内反応の計算装置が、ロータリーキルン1内を複数の領域に分割した時の、燃焼用材料供給管12から燃焼用材料が供給される領域Aにおける単位操作モデルであるとして説明する。また、図2では、領域Aから見て燃焼ガスが吹き込まれる側の隣接領域を領域(A+1)とし、原料鉱石が装入される側の隣接領域を領域(A-1)とする。
<Calculation device for reactor reactions>
Next, the calculation device for furnace reactions according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the functions of the calculation device for furnace reactions according to this embodiment. In FIG. 2, the calculation device for furnace reactions will be described as a unit operation model in region A where combustion material is supplied from the combustion material supply pipe 12 when the rotary kiln 1 is divided into a plurality of regions. In FIG. 2, the adjacent region on the side where the combustion gas is blown in from region A is region (A+1), and the adjacent region on the side where the raw material ore is charged is region (A-1).

以下の説明において、ガス領域は、ロータリーキルン1内のガス及びダストを含む気相が流れる領域を意味し、ベッド層は、原料鉱石が移動する領域を意味する。 In the following description, the gas region refers to the region in the rotary kiln 1 where the gas phase containing gas and dust flows, and the bed layer refers to the region where the raw ore moves.

ガス領域は、ロータリーキルン1内の気相が流れる領域であり、ベッド層から生じる生成ガス等を含むガス領域影響因子に応じて区分した各領域で所定の物量割合となるように、第1ガス領域と第2ガス領域に分配される。
ガス領域影響因子とは、原料供給管15、燃焼用材料供給管12等の燃料供給設備位置、バーナー16等のガス供給設備位置、ベッド層で生じた生成ガス、ダスト、炉内ガス濃度等をいう。
第1ガス領域は、ガス領域影響因子の影響が少ないガス領域をいう。
第2ガス領域は、ガス領域影響因子の影響が大きいガス領域をいう。
The gas region is the region within the rotary kiln 1 where the gas phase flows, and is divided into a first gas region and a second gas region so that a predetermined volume ratio is achieved in each region divided according to gas region influence factors including generated gas generated from the bed layer.
The gas region influence factors include the positions of fuel supply equipment such as the raw material supply pipe 15 and the combustion material supply pipe 12, the positions of gas supply equipment such as the burner 16, the generated gas generated in the bed layer, dust, and the gas concentration inside the furnace.
The first gas region is a gas region that is less affected by the gas region influence factor.
The second gas region refers to a gas region where the gas region influence factor has a large effect.

ロータリーキルン1内に供給される気相は、気相G1として記載する。
「気相G1」とは、一方の隣接領域(領域(A+1))から領域Aに流入する燃焼ガスである。燃焼ガスは、揮発分、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素等の平衡反応に寄与するガスを含み、後述する第1ガス領域平衡反応計算部214-1及び第2ガス領域平衡反応計算部214-2において、反応に寄与しない不活性な物質(例えば、窒素等)等を含んでもよい。
The gas phase supplied into the rotary kiln 1 is referred to as gas phase G1.
The "gas phase G1" is the combustion gas flowing into region A from one adjacent region (region (A+1)). The combustion gas includes gases that contribute to equilibrium reactions, such as volatile matter, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, and hydrogen, and may also include inert substances (e.g., nitrogen, etc.) that do not contribute to reactions in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 and the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 described below.

領域A内に存在する気相は、第1気相G11、添加分含有第1気相G12、修正第1気相G13、第1混合気相G14、第2気相G21、修正第2気相G22A、調整第2気相G22B、第2混合気相G23又は第2合算気相G24として記載する。領域A内の各気相は、それぞれ、以下の通り定義する。
「第1気相G11」とは、一方の隣接領域(領域(A+1))から領域Aに流入する気相G1のうち、第1ガス領域内を流れる気相をいう。第1気相G11は、気相G1と同様、後述する第1ガス領域平衡反応計算部214-1において反応に寄与しない不活性な物質等を含んでもよい。
「添加分含有第1気相G12」とは、燃焼用材料から分配された添加気相と第1気相とが合算された気相である。
「第1拡散ガスG121」は、第1ガス領域に存在する添加分含有第1気相G12に含まれる気相のうち、対流や拡散によって第2ガス領域へ移動するガスである。
「第2拡散ガスG122」は、第2ガス領域に存在する第2気相G21に含まれる気相のうち、対流や拡散によって第1ガス領域へ移動するガスである。
「修正第1気相G13」とは、添加分含有第1気相G12内に含まれるガスの第2ガス領域への移動量と、第2ガス領域に存在する第2気相G21に含まれるガスの添加分含有第1気相G12への移動量を考慮して、添加分含有第1気相G12の物量を修正した第1気相である。
「第1混合気相G14」とは、後述する第1混合気相計算部216-1で生じる第1気相である。
「第2気相G21」とは、一方の隣接領域(領域(A+1))から領域Aに流入する気相G1のうち、第2ガス領域内を通過する気相をいう。第2気相G21は、気相G1と同様、後述する第2ガス領域平衡反応計算部214-2において反応に寄与しない不活性な物質等を含んでもよい。
「修正第2気相G22A」とは、第1ガス領域に存在する添加分含有第1気相G12内に含まれる前記第2物質の第2気相G21への移動量と、第2気相G21に含まれる前記第3物質の添加分含有第1気相G12への移動量を考慮して、添加分含有第1気相G12の物量を修正した第2気相である。
「調整第2気相G22B」とは、後述するガス混合量計算部204において修正第2気相G22Aからベッド層に移動した流入ガスの流量を除去した第2気相である。
「第2混合気相G23」とは、後述する第2混合気相計算部216-2で生じる第2気相である。
「第2合算気相G24」とは、後述するガス量合算部222で生じる気相である。
The gas phases present in the region A are described as the first gas phase G11, the additive-containing first gas phase G12, the corrected first gas phase G13, the first mixed gas phase G14, the second gas phase G21, the corrected second gas phase G22A, the adjusted second gas phase G22B, the second mixed gas phase G23, or the second combined gas phase G24. Each gas phase in the region A is defined as follows.
The "first gas phase G11" refers to the gas phase flowing in the first gas region among the gas phase G1 flowing into region A from one adjacent region (region (A+1)). The first gas phase G11 may contain an inactive substance that does not contribute to the reaction in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 described later, similar to the gas phase G1.
The "additive-containing first gas phase G12" is a gas phase obtained by combining the additive gas phase distributed from the combustion material and the first gas phase.
The "first diffusion gas G121" is a gas contained in the additive-containing first gas phase G12 present in the first gas region that moves to the second gas region by convection or diffusion.
The "second diffusion gas G122" is a gas contained in the second gas phase G21 present in the second gas region that moves to the first gas region by convection or diffusion.
The "modified first gas phase G13" is a first gas phase in which the quantity of the additive-containing first gas phase G12 has been modified taking into account the amount of gas contained in the additive-containing first gas phase G12 moving to the second gas region and the amount of gas contained in the second gas phase G21 present in the second gas region moving to the additive-containing first gas phase G12.
The "first gas mixture phase G14" is the first gas phase generated in a first gas mixture phase calculation unit 216-1, which will be described later.
The "second gas phase G21" refers to the gas phase that passes through the second gas region of the gas phase G1 that flows into region A from one adjacent region (region (A+1)). The second gas phase G21, like the gas phase G1, may contain an inactive substance that does not contribute to the reaction in the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 described later.
The "modified second gas phase G22A" is a second gas phase in which the quantity of the first gas phase G12 containing the additive has been modified taking into account the amount of the second substance contained in the first gas phase G12 containing the additive present in the first gas region that moves to the second gas phase G21 and the amount of the third substance contained in the second gas phase G21 that moves to the first gas phase G12 containing the additive.
The "adjusted second gas phase G22B" is a second gas phase obtained by removing the flow rate of the inflow gas that has moved from the corrected second gas phase G22A to the bed layer in the gas mixture amount calculation unit 204 described later.
The "second gas mixture phase G23" is a second gas phase generated in a second gas mixture phase calculation unit 216-2, which will be described later.
The "second combined gas phase G24" is a gas phase generated in the gas amount combining unit 222 described later.

ロータリーキルン1内に供給されるベッド層は、ベッド層S1として記載する。
「ベッド層S1」とは、キルン本体11内の装入端14Aから供給される原料鉱石である。原料鉱石は、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化マグネシウム等の鉱石中化合物、固定炭素等を含む固体物質と、液体物質を含み、後述する第1ベッド層平衡反応計算部215-1及び第2ベッド層平衡反応計算部215-2において反応に寄与しない不活性な物質等を含んでもよい。
The bed layer fed into the rotary kiln 1 is described as bed layer S1.
The "bed layer S1" refers to raw ore supplied from the charging end 14A in the kiln body 11. The raw ore includes solid materials including compounds in the ore such as nickel oxide, iron oxide, and magnesium oxide, fixed carbon, and liquid materials, and may also include inactive materials that do not contribute to reactions in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 and the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 described later.

領域A内に存在するベッド層は、第1ベッド層S11、添加分含有第1ベッド層S12、予備修正第1ベッド層S13A、修正第1ベッド層S13B、第1混合ベッド層S14、第2ベッド層S21、予備修正第2ベッド層S21A、修正第2ベッド層S21B又は第2混合ベッド層S22として記載する。領域A内の各ベッド層は、それぞれ、以下の通り定義する。
「第1ベッド層S11」とは、一方の隣接領域(領域(A-1))から領域Aに流入するベッド層S1のうち、ベッド層表面のガス領域との接触が良好な部分に存在するベッド層をいう。第1ベッド層S11は、ベッド層S1と同様、後述する第1ベッド層平衡反応計算部215-1において反応に寄与しない不活性な物質等を含んでもよい。
「添加分含有第1ベッド層S12」とは、燃焼用材料から分配された添加ベッド層と第1ベッド層S11とが合算されたベッド層である。
「予備修正第1ベッド層S13A」とは、添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第7物質のガス領域への移動量と、ガス領域に存在する、後述する第2混合物質1次物量修正部223で第2混合物質M22に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第8物質の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を考慮して、添加分含有第1ベッド層S12の物量を修正した第1ベッド層である。
「修正第1ベッド層S13B」とは、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第6物質の予備修正第2ベッド層S21Aへの移動量と、予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第5物質の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を考慮して、予備修正第1ベッド層S13Aの物量を修正した第1ベッド層である。
「第1混合ベッド層S14」とは、後述する第1混合ベッド層計算部218-1で生じるベッド層である。
「第2ベッド層S21」とは、一方の隣接する領域(領域A-1)から領域Aに流入するベッド層S1のうち、第1ベッド層S11以外のベッド層であり、ベッド層S1のうち、ベッド層内部のガス領域の影響を受け難い部分に存在するベッド層をいう。第2ベッド層S21は、ベッド層S1と同様、後述する第2ベッド層平衡反応計算部215-2において反応に寄与しない不活性な物質等を含んでもよい。
「予備修正第2ベッド層S21A」とは、第2ベッド層S21に含まれる、固体成分又は液体成分の少なくとも一方を含む第9物質のガス領域への移動量を除して第2ベッド層S21の物量を修正したものである。
「修正第2ベッド層S21B」とは、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる第6物質の予備修正第2ベッド層S21Aへの移動量と、予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を考慮して、予備修正第2ベッド層S21Aの物量を修正した第2ベッド層である。
「第2混合ベッド層S22」とは、後述する第2混合ベッド層計算部218-2で生じるベッド層である。
The bed layers present in the region A are described as the first bed layer S11, the additive-containing first bed layer S12, the preliminarily corrected first bed layer S13A, the corrected first bed layer S13B, the first mixed bed layer S14, the second bed layer S21, the preliminarily corrected second bed layer S21A, the corrected second bed layer S21B, or the second mixed bed layer S22. Each bed layer in the region A is defined as follows.
The "first bed layer S11" refers to a bed layer present in a portion of the bed layer S1 that flows into the region A from one adjacent region (region (A-1)) and has good contact with the gas region on the surface of the bed layer. The first bed layer S11 may contain an inactive substance or the like that does not contribute to the reaction in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 described later, similar to the bed layer S1.
The "additive-containing first bed layer S12" is a bed layer obtained by combining the additive bed layer distributed from the combustion material and the first bed layer S11.
The "preliminarily corrected first bed layer S13A" is a first bed layer in which the quantity of the additive-containing first bed layer S12 has been corrected taking into consideration the amount of movement of the seventh substance, which contains at least one of a solid substance or a liquid substance and is contained in the additive-containing first bed layer S12, to the gas region, and the amount of movement of the eighth substance, which contains at least one of a solid substance or a liquid substance and is contained in the second mixture M22 and is present in the gas region, in the second mixture substance primary quantity correction unit 223 described later.
The "modified first bed layer S13B" is a first bed layer in which the amount of material of the preliminary modified first bed layer S13A has been modified taking into account the amount of a sixth substance, which is contained in the preliminary modified first bed layer S13A and includes at least one of a solid substance or a liquid substance, moving to the preliminary modified second bed layer S21A, and the amount of a fifth substance, which is contained in the preliminary modified second bed layer S21A and includes at least one of a solid substance or a liquid substance, moving to the preliminary modified first bed layer S13A.
The "first mixed bed layer S14" is a bed layer generated in the first mixed bed layer calculation unit 218-1 described later.
The "second bed layer S21" refers to a bed layer other than the first bed layer S11 among the bed layers S1 flowing into the region A from one adjacent region (region A-1), and is a bed layer present in a portion of the bed layer S1 that is less susceptible to the influence of the gas region inside the bed layer. The second bed layer S21 may contain an inactive substance or the like that does not contribute to the reaction in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 described later, similar to the bed layer S1.
The "preliminarily corrected second bed layer S21A" is the quantity of the second bed layer S21 corrected by subtracting the amount of a ninth substance, which is contained in the second bed layer S21 and includes at least one of a solid component and a liquid component, that moves into the gas region.
The "modified second bed layer S21B" is a second bed layer in which the quantity of material in the preliminary correction second bed layer S21A has been modified taking into account the amount of movement of the sixth substance contained in the preliminary correction first bed layer S13A to the preliminary correction second bed layer S21A and the amount of movement of the fifth substance contained in the preliminary correction second bed layer S21A to the preliminary correction first bed layer S13A.
The "second mixed bed layer S22" is a bed layer generated in the second mixed bed layer calculation unit 218-2 described later.

また、領域A内のガス領域からベッド層に流入するガスは、流入ガスG221、第1流入ガスG221-1、第2流入ガスG221-2、第1混合流入ガスG222A、第2混合流入ガスG222B又は混合流入ガスG223として記載する。以下の説明において、領域A内の各流入ガスは、それぞれ、以下の通り定義する。
「流入ガスG221」は、領域A内のガス領域からベッド層に流入するガスである。
「第1流入ガスG221-1」は、ベッド層に流入した流入ガスG221のうち、第1ベッド層S11に流入する流入ガスである。
「第2流入ガスG221-2」は、ベッド層に流入した流入ガスG221のうち、第2ベッド層S21に流入する流入ガスである。
「第1混合流入ガスG222A」は、第1ベッド層未反応分と、第1ベッド層平衡反応計算部215-1で生じた第1流入ガス生成分とを混合したガスである。
「第2混合流入ガスG222B」は、修正第2ベッド層未反応分と、第2ベッド層平衡反応計算部215-2で生じる第2流入ガス生成分とを混合したガスである。
「混合流入ガスG223」は、第1混合流入ガスG222Aと第2混合流入ガスG222Bとを合算したガスである。
In addition, the gases flowing into the bed layer from the gas region in region A are described as inlet gas G221, first inlet gas G221-1, second inlet gas G221-2, first mixed inlet gas G222A, second mixed inlet gas G222B, or mixed inlet gas G223. In the following description, each inlet gas in region A is defined as follows.
"Inflow gas G221" is the gas flowing from the gas region in region A into the bed layer.
The "first inflow gas G221-1" is the inflow gas that flows into the first bed layer S11 out of the inflow gas G221 that has flowed into the bed layer.
The "second inflow gas G221-2" is the inflow gas that flows into the second bed layer S21 out of the inflow gas G221 that has flowed into the bed layer.
The "first mixed inflow gas G222A" is a gas obtained by mixing the unreacted portion of the first bed layer and the product of the first inflow gas generated in the first bed layer equilibrium reaction calculation section 215-1.
The "second mixed inflow gas G222B" is a gas obtained by mixing the corrected second bed layer unreacted portion and the second inflow gas product generated in the second bed layer equilibrium reaction calculation section 215-2.
The "mixed inflow gas G223" is a gas obtained by combining the first mixed inflow gas G222A and the second mixed inflow gas G222B.

ロータリーキルン1内に供給される物質は、物質M1として記載する。
「物質M1」とは、ガス領域に存在する、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含むものである。
The material fed into rotary kiln 1 is designated as material M1.
The term "substance M1" includes at least one of a solid substance and a liquid substance that exists in a gas region.

領域A内に存在する物質は、第1物質M11、第2物質M21、第3物質M3、第4物質M4、第5物質M5、第6物質M6、第7物質M7、第8物質M8、第9物質M9、第1混合物質M12、第1修正混合物質M13、第2混合物質M22、第2修正混合物質M23又は第2修正混合物質M24として記載する。以下の説明において、領域A内の各物質は、それぞれ、以下の通り定義する。
「第1物質M11」は、ガス領域に流入した物質M1のうち、第1ガス領域に流入する物質である。
「第2物質M21」は、ガス領域に流入した物質M1のうち、第2ガス領域に流入する物質である。
「第3物質M3」は、第2ガス領域に存在する第2修正混合物質M23に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む物質である。
「第4物質M4」は、第1ガス領域に存在する第1混合物質M12に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む物質である。
「第5物質M5」は、第2ベッド層に存在する第2混合ベッド層S21Aに含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含むものである。
「第6物質M6」は、第1ベッド層に存在する予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含むものである。
「第7物質M7」は、第1ベッド層に存在する添加分含有第1ベッド層S12に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含むものである。
「第8物質M8」は、第2ガス領域に存在する第2混合物質M22に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む物質である。
「第9物質M9」は、第2ベッド層に存在する第2ベッド層S21に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含むものである。
「第1混合物質M12」は、後述する第1混合物質計算部217-1で生じる第1物質M1の混合物である。
「第1修正混合物質M13」は、後述する第1混合物質物量修正部220で生じる第1物質M1の混合物である。
「第2混合物質M22」は、後述する第2混合物質計算部217-2において、第2物質未反応分Mr21と第2物質生成分MP21とを混合した第2混合物質M21である。
「第2修正混合物質M23」は、後述する第2混合物質1次物量修正部223において、第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の移動量を除して、第1ベッド層から移動する第7物質M7と第2ベッド層から移動する第9物質M9の移動量を第2混合物質M22に加えて、第2混合物質M22の物量を修正したものである。
「第2修正混合物質M24」は、後述する第2混合物質2次物量修正部224において、第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の移動量を第2修正混合物質M23に加えると共に、第2修正混合物質M23から第1ガス領域に移動する第3物質M3を除して、第2修正混合物質M23の物量を修正したものである。
The substances present in the region A are described as the first substance M11, the second substance M21, the third substance M3, the fourth substance M4, the fifth substance M5, the sixth substance M6, the seventh substance M7, the eighth substance M8, the ninth substance M9, the first mixed substance M12, the first modified mixed substance M13, the second mixed substance M22, the second modified mixed substance M23, or the second modified mixed substance M24. In the following description, each substance in the region A is defined as follows.
The "first material M11" is the material that flows into the first gas region out of the material M1 that has flowed into the gas region.
The "second material M21" is the material that flows into the second gas region out of the material M1 that has flowed into the gas region.
The "third material M3" is a material that includes at least one of a solid material and a liquid material and is contained in the second modified mixed material M23 that exists in the second gas region.
The "fourth substance M4" is a substance that includes at least one of a solid substance and a liquid substance and is contained in the first mixed substance M12 that exists in the first gas region.
The "fifth substance M5" includes at least one of a solid substance and a liquid substance contained in the second mixed bed layer S21A present in the second bed layer.
The "sixth substance M6" includes at least one of a solid substance and a liquid substance contained in the preliminary corrected first bed layer S13A present in the first bed layer.
The "seventh substance M7" includes at least one of a solid substance and a liquid substance contained in the additive-containing first bed layer S12 present in the first bed layer.
The "eighth substance M8" is a substance that includes at least one of a solid substance and a liquid substance and is contained in the second mixed substance M22 that exists in the second gas region.
The "ninth substance M9" includes at least one of a solid substance and a liquid substance contained in the second bed layer S21 present in the second bed layer.
The "first mixed material M12" is a mixture of the first material M1 generated in a first mixed material calculation unit 217-1, which will be described later.
The 'first modified mixed material M13' is a mixture of the first material M1 produced in the first mixed material amount modifying unit 220 described below.
The "second mixed substance M22" is the second mixed substance M21 obtained by mixing the unreacted portion Mr21 of the second substance and the product portion MP21 of the second substance in a second mixed substance calculation section 217-2 described later.
The "second modified mixed substance M23" is obtained by modifying the quantity of the second mixed substance M22 in the second mixed substance primary quantity modification unit 223 described later by subtracting the movement amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 and adding to the second mixed substance M22 the movement amounts of the seventh substance M7 moving from the first bed layer and the ninth substance M9 moving from the second bed layer.
The "second modified mixed substance M24" is obtained by modifying the quantity of the second modified mixed substance M23 in the second mixed substance secondary quantity modification unit 224 described later by adding the movement amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 to the second modified mixed substance M23 and subtracting the third substance M3 that moves from the second modified mixed substance M23 to the first gas region.

また、領域A内で算出される、反応分、未反応分及び生成分は、第1ガス反応分GR1、第1ガス未反応分Gr1、第1ガス生成分GP1、第2ガス反応分GR2、第2ガス未反応分Gr2、第2ガス生成分GP2、第1物質反応分MR11、第1物質未反応分Mr11、第1物質生成分MP11、第2物質反応分MR21、第2物質未反応分Mr21、第2物質生成分MP21、第1流入ガス反応分GR221、第1流入ガス未反応分Gr221、第1流入ガス生成分GP221、第2流入ガス反応分GR222、第2流入ガス未反応分Gr222、第2流入ガス生成分GP222、第1ベッド層反応分SR1、第1ベッド層未反応分Sr1、第1ベッド層生成分SP1、第2ベッド層反応分SR2、第2ベッド層未反応分Sr2又は第2ベッド層生成分SP2と記載する。これらは、図2に示す炉内反応の計算装置を構成する各部の何れかで算出される。 In addition, the reacted, unreacted and product fractions calculated within region A are: first gas reacted fraction GR1, first gas unreacted fraction Gr1, first gas product fraction GP1, second gas reacted fraction GR2, second gas unreacted fraction Gr2, second gas product fraction GP2, first substance reacted fraction MR11, first substance unreacted fraction Mr11, first substance product fraction MP11, second substance reacted fraction MR21, second substance unreacted fraction Mr21, second substance product fraction MP21, first flow fraction These are written as the inlet gas reaction portion GR221, the first inlet gas unreacted portion Gr221, the first inlet gas product portion GP221, the second inlet gas reaction portion GR222, the second inlet gas unreacted portion Gr222, the second inlet gas product portion GP222, the first bed layer reaction portion SR1, the first bed layer unreacted portion Sr1, the first bed layer product portion SP1, the second bed layer reaction portion SR2, the second bed layer unreacted portion Sr2, or the second bed layer product portion SP2. These are calculated by any of the parts constituting the furnace reaction calculation device shown in FIG. 2.

図2に示す炉内反応の計算装置の構成について説明する。図2に示すように、炉内反応の計算装置20は、燃焼用材料の分配部(分配部)201、第1気相の物量修正部202、第2気相の物量修正部203、ガス混合量計算部204、第1ベッド層予備物量修正部205、第1ベッド層物量修正部206、第2ベッド層予備物量修正部207、第2ベッド層物量修正部208、流入ガス分配部209、第1ガス反応量計算部210-1、第1物質反応量計算部211-1、第2ガス反応量計算部210-2、第2物質反応量計算部211-2、第1ベッド層反応量計算部212-1、第2ベッド層反応量計算部212-2、第1流入ガス反応量計算部213-1、第2流入ガス反応量計算部213-2、第1ガス領域平衡反応計算部214-1、第2ガス領域平衡反応計算部214-2、ベッド層平衡反応計算部215、第1混合気相計算部216-1、第2混合気相計算部216-2、第1混合物質計算部217-1、第2混合物質計算部217-2、第1混合ベッド層計算部218-1、第2混合ベッド層計算部218-2、第1混合流入ガス算出部219-1、第2混合流入ガス算出部219-2、第1混合物質物量修正部220、流入ガス合算部221、ガス量合算部222、第2混合物質1次物量修正部223及び第2混合物質2次物量修正部224を備える。 The configuration of the furnace reaction calculation device shown in Figure 2 will be described. As shown in Figure 2, the furnace reaction calculation device 20 includes a distribution section (distribution section) 201 of combustion material, a first gas phase quantity correction section 202, a second gas phase quantity correction section 203, a gas mixture quantity calculation section 204, a first bed layer reserve quantity correction section 205, a first bed layer quantity correction section 206, a second bed layer reserve quantity correction section 207, a second bed layer quantity correction section 208, an inflow gas distribution section 209, a first gas reaction amount calculation section 210-1, a first material reaction amount calculation section 211-1, a second gas reaction amount calculation section 210-2, a second material reaction amount calculation section 211-2, a first bed layer reaction amount calculation section 212-1, a second bed layer reaction amount calculation section 212-2, a first inflow gas reaction amount calculation section 213-1, The system includes a second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2, a first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1, a second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2, a bed layer equilibrium reaction calculation unit 215, a first mixed gas phase calculation unit 216-1, a second mixed gas phase calculation unit 216-2, a first mixed substance calculation unit 217-1, a second mixed substance calculation unit 217-2, a first mixed bed layer calculation unit 218-1, a second mixed bed layer calculation unit 218-2, a first mixed inflow gas calculation unit 219-1, a second mixed inflow gas calculation unit 219-2, a first mixed substance amount correction unit 220, an inflow gas summation unit 221, a gas amount summation unit 222, a second mixed substance primary amount correction unit 223, and a second mixed substance secondary amount correction unit 224.

本実施形態では、ベッド層平衡反応計算部215は、2つのベッド層(第1ベッド層平衡反応計算部215-1、第2ベッド層平衡反応計算部215-2)で構成されている。 In this embodiment, the bed layer equilibrium reaction calculation unit 215 is composed of two bed layers (first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 and second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2).

また、炉内反応の計算装置20は、ガス相G1を、ベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて、予め2種類の分配ガス相(第1ガス相G11、第2ガス相G21)に分配するガス領域分配部231を備えることができる。本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、ガス領域分配部231で生じる第1ガス相G11を第1気相の物量修正部202に供給し、ガス領域分配部231で生じる第2ガス相G21を第2気相の物量修正部203に供給する。 The reactor reaction calculation device 20 can also include a gas domain distribution unit 231 that distributes the gas phase G1 into two types of distributed gas phases (first gas phase G11 and second gas phase G21) in advance according to gas domain influence factors including the product gas generated from the bed layer. In this embodiment, the reactor reaction calculation device 20 supplies the first gas phase G11 generated in the gas domain distribution unit 231 to the first gas phase quantity correction unit 202, and supplies the second gas phase G21 generated in the gas domain distribution unit 231 to the second gas phase quantity correction unit 203.

炉内反応の計算装置20は、第1物質M1を、予め2種類の第1物質(第1物質M11、第2物質M21)に分配する第1物質分配部232を備えることができる。本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、第1物質分配部232で生じる第1物質M11を第1物質反応量計算部211-1に供給し、第1物質分配部232で生じる第2物質M21を第2物質反応量計算部211-2に供給する。 The reactor reaction calculation device 20 can include a first substance distribution unit 232 that distributes the first substance M1 into two types of first substances (first substance M11, second substance M21) in advance. In this embodiment, the reactor reaction calculation device 20 supplies the first substance M11 produced in the first substance distribution unit 232 to the first substance reaction amount calculation unit 211-1, and supplies the second substance M21 produced in the first substance distribution unit 232 to the second substance reaction amount calculation unit 211-2.

炉内反応の計算装置20は、ベッド層S1を、ベッド層S1内に含まれる固体物質及び液体物質の反応速度起因条件に応じて、予め2種類の分配ベッド層(第1ベッド層S11、第2ベッド層S21)に分配するベッド層分配部233を備えることができる。本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、ベッド層分配部233で生じる第1ベッド層S11を第1ベッド層予備物量修正部205に供給し、ベッド層分配部233で生じる第2ベッド層S21を第2ベッド層予備物量修正部207に供給する。 The reactor reaction calculation device 20 can be equipped with a bed layer distribution unit 233 that distributes the bed layer S1 into two types of distribution bed layers (first bed layer S11, second bed layer S21) in advance according to the reaction rate-attributable conditions of the solid and liquid materials contained in the bed layer S1. In this embodiment, the reactor reaction calculation device 20 supplies the first bed layer S11 generated in the bed layer distribution unit 233 to the first bed layer reserve quantity correction unit 205, and supplies the second bed layer S21 generated in the bed layer distribution unit 233 to the second bed layer reserve quantity correction unit 207.

ロータリーキルン1では、原料の熱分解や反応によって、ベッド層から、水蒸気、ガス等の反応後ガス(生成ガス)が生じる。例えば、ニッケル酸化鉱の乾燥鉱石を焼成すると共に部分的な還元処理を施すロータリーキルンにおいては、乾燥鉱石に残存する付着水や結晶水の脱水によるベッド層からの水蒸気、又はロータリーキルン途中から投入した石炭の燃焼や鉱石の部分還元によるCO、CO2ガス等が発生する。これらの反応後ガスはベッド層からガス領域に放出されると、対流や拡散によってガス領域全体に拡散するが、ガス領域での濃度が均一になるには炉内ガスの滞留時間がある程度必要であり、通常、ロータリーキルン1内のガス領域では、ベッド層近傍と、それ以外の領域で、ガス濃度に分布が生じていることが考えられる。 In the rotary kiln 1, the thermal decomposition and reaction of the raw materials generates post-reaction gases (product gases) such as steam and gas from the bed layer. For example, in a rotary kiln that burns dried nickel oxide ore and performs partial reduction treatment, steam is generated from the bed layer due to dehydration of adhering water and crystallization water remaining in the dried ore, or CO, CO2 gas, etc. are generated due to combustion of coal added midway through the rotary kiln and partial reduction of the ore. When these post-reaction gases are released from the bed layer to the gas region, they are diffused throughout the gas region by convection and diffusion, but a certain residence time of the gas in the furnace is required for the concentration in the gas region to become uniform, and it is usually considered that the gas concentration in the gas region in the rotary kiln 1 is distributed between the vicinity of the bed layer and other regions.

例えば、図3に示すように、ベッド層には、ガスの影響を受け難い第1ベッド層S11と、ガス領域との接触が良好な第2ベッド層S21とが生じ易く、図4に示すように、ロータリーキルン1の長手方向に沿って、第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21が形成される。また、ガス領域も、ベッド層で生じた反応後ガス及びダスト等が飛散して、ガス領域には、生成ガス、ダスト等をそれほど含まない第1ガス相G11と、生成ガス、ダスト等を多く含む第2ガス相G21とが生じ易く、図4に示すように、ロータリーキルン1の長手方向に沿って、第1ガス相G11及び第2ガス相G21が形成されている。そのため、ガス領域の反応は、ガス相に含まれる、生成ガス、ダスト等の影響を受け易い。 For example, as shown in FIG. 3, the bed layer is likely to have a first bed layer S11 that is not easily affected by gas, and a second bed layer S21 that has good contact with the gas region. As shown in FIG. 4, the first bed layer S11 and the second bed layer S21 are formed along the longitudinal direction of the rotary kiln 1. In addition, the gas region is also likely to have a first gas phase G11 that does not contain much generated gas, dust, etc., and a second gas phase G21 that contains a lot of generated gas, dust, etc., as the post-reaction gas and dust generated in the bed layer scatters in the gas region. As shown in FIG. 4, the first gas phase G11 and the second gas phase G21 are formed along the longitudinal direction of the rotary kiln 1. Therefore, the reaction in the gas region is easily affected by the generated gas, dust, etc. contained in the gas phase.

また、ベッド層の反応は、ガス組成の影響を大きく受ける。例えば、Fe-C-O系の場合及びCOガス分圧が小さい場合等では、反応生成物はFe34となるが、CO分圧が高まるにつれて、生成物はFeOやM-Feへと変化する。そのため、ロータリーキルン1の炉内反応をシミュレーションして、ロータリーキルン1内での原料の反応挙動を精度よく把握するためには、ベッド層の平衡反応計算に用いるガス濃度(ガス分圧)を、より詳細に表現する必要がある。 In addition, the reaction of the bed layer is greatly affected by the gas composition. For example, in the case of an Fe-C-O system or when the CO gas partial pressure is low, the reaction product is Fe 3 O 4 , but as the CO partial pressure increases, the product changes to FeO or M-Fe. Therefore, in order to simulate the reaction in the furnace of the rotary kiln 1 and accurately grasp the reaction behavior of the raw materials in the rotary kiln 1, it is necessary to express the gas concentration (gas partial pressure) used in the equilibrium reaction calculation of the bed layer in more detail.

ロータリーキルンのシミュレーション方法としては、大別すると、鉱石層で発生したガスは瞬時にガス領域全体に広がると仮定して、かつ長さ方向で同一位置のガス領域でのガス成分を単一濃度で取り扱う方法と、ガス相の計算を三次元熱流体計算で行って連成計算する方法とがある。前者の方法では、ベッド層近傍のガス領域での、ベッド層からの生成ガス濃度の高いガス雰囲気を表現できない。後者の方法では、膨大な計算リソースと時間が必要となる。 Methods for simulating rotary kilns can be broadly divided into two types: one assumes that the gas generated in the ore layer spreads instantly throughout the entire gas region, and treats the gas components in the gas region at the same position in the longitudinal direction as a single concentration, and the other performs coupled calculations by calculating the gas phase using three-dimensional thermal fluid calculations. The former method cannot represent the gas atmosphere in the gas region near the bed layer, where the concentration of gas generated from the bed layer is high. The latter method requires enormous calculation resources and time.

炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内において、ガス領域を2つのガス領域(第1ガス領域、第2ガス領域)に分けて、第1ガス領域を流れる第1ガス相G11と、第2ガス領域を流れる第2ガス相G21との、それぞれのベッド層における平衡反応計算を行う。即ち、炉内反応の計算装置20は、ギブズエネルギー最小化法に基づく炉内反応のシミュレーションを行うに当たり、ロータリーキルン1内でガス領域内に含まれるベッド層からの反応後ガス、ダスト等を考慮する。そして、炉内反応の計算装置20は、ガス相G1のうち、反応後ガス、ダスト等を殆ど含まない第1ガス相G11と、生成ガス、ダスト等を多く含む第2ガス相G21とで、それぞれ独立に平衡反応に必要な反応量を計算する。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ガス相G11及び第2ガス相G21内に含まれる、反応後ガス、ダスト等の影響を考慮して、ギブズエネルギー最小化法に基づく平衡反応を高精度に計算できる。炉内反応の計算装置20は、ベッド層近傍のガス領域での、ベッド層からの生成ガス濃度の高いガス雰囲気を表現可能で膨大な計算リソースを必要としないため、炉内反応の計算装置20は、大きな負担をかけることなく、炉内反応を高精度に解析できる。 The furnace reaction calculation device 20 divides the gas region into two gas regions (first gas region and second gas region) in the rotary kiln 1, and performs equilibrium reaction calculations in each bed layer of the first gas phase G11 flowing in the first gas region and the second gas phase G21 flowing in the second gas region. That is, when performing a simulation of the furnace reaction based on the Gibbs energy minimization method, the furnace reaction calculation device 20 takes into account the post-reaction gas, dust, etc. from the bed layer contained in the gas region in the rotary kiln 1. Then, the furnace reaction calculation device 20 calculates the reaction amount required for the equilibrium reaction independently for the first gas phase G11, which contains almost no post-reaction gas, dust, etc., and the second gas phase G21, which contains a lot of product gas, dust, etc., of the gas phase G1. As a result, the reactor reaction calculation device 20 can calculate equilibrium reactions based on the Gibbs energy minimization method with high accuracy, taking into account the effects of post-reaction gas, dust, and the like contained in the first gas phase G11 and the second gas phase G21. The reactor reaction calculation device 20 can represent a gas atmosphere with a high concentration of gas produced from the bed layer in the gas region near the bed layer without requiring huge calculation resources, so the reactor reaction calculation device 20 can analyze the reactor reaction with high accuracy without imposing a large burden.

また、炉内反応の計算装置20は、ベッド層と、ベッド層内に混入した流入ガスとの平衡反応計算をギブズエネルギー最小化法に基づいて行う。これにより、ロータリーキルン1内のベッド層における平衡反応を計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 also performs equilibrium reaction calculations between the bed layer and the inflow gas mixed into the bed layer based on the Gibbs energy minimization method. This makes it possible to calculate the equilibrium reaction in the bed layer in the rotary kiln 1.

よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内のガス相がガス相内に含まれる、ベッド層からの生成ガス、ダスト等に応じて2種類の異なる反応挙動を示すことを考慮することで、ロータリーキルン1内で生じる反応を高精度に解析でき、反応の計算精度を高めることができる。したがって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内の反応をより高精度に計算できる。 Therefore, by taking into consideration that the gas phase in the rotary kiln 1 exhibits two different types of reaction behavior depending on the gas produced from the bed layer, dust, etc., contained in the gas phase, the furnace reaction calculation device 20 can analyze the reactions occurring in the rotary kiln 1 with high precision, thereby improving the calculation accuracy of the reactions. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the reactions in the rotary kiln 1 with higher precision.

図2に示すように、炉内反応の計算装置20は、領域Aのガス領域に流入する第1気相G11及び第2ガス相G21と、領域Aのベッド層に流入する第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21との、物量、温度、圧力等を入力する。炉内反応の計算装置20は、これらの入力値を用いて、分割した各領域A内での物質移動及び反応計算を実施する。 As shown in FIG. 2, the reactor reaction calculation device 20 inputs the quantities, temperatures, pressures, etc. of the first gas phase G11 and the second gas phase G21 flowing into the gas region of region A, and the first bed layer S11 and the second bed layer S21 flowing into the bed layer of region A. The reactor reaction calculation device 20 uses these input values to perform mass transfer and reaction calculations within each divided region A.

第1気相G11及び第2ガス相G21は、キルン本体11内の排出端14Bから供給された気相G1が排出端14Bを含む領域Nで分配され、領域Aに移動した時の物量等に応じて決定される。 The first gas phase G11 and the second gas phase G21 are determined according to the amount of material when the gas phase G1 supplied from the discharge end 14B in the kiln body 11 is distributed in the region N including the discharge end 14B and moves to the region A.

第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21は、キルン本体11内の装入端14Aから供給されたベッド層S1が装入端14Aを含む領域1で分配され、領域Aに移動した時の物量等に応じて決定される。 The first bed layer S11 and the second bed layer S21 are determined according to the amount of material when the bed layer S1 supplied from the charging end 14A in the kiln body 11 is distributed in the area 1 including the charging end 14A and moved to the area A.

炉内反応の計算装置20は、領域A内での物質移動及び反応計算を行うに当たり、ガス領域内を流れる第2ガス相G21のうち、ベッド層へ混入するガス(流入ガスG221)の量を定義する。このガス混入量の定義方法としては、例えば、ガス総量のうちベッド層に混入する量の割合を、固定値で与える方法等がある。 When calculating the mass transfer and reactions in region A, the reactor reaction calculation device 20 defines the amount of gas (inlet gas G221) that is mixed into the bed layer from the second gas phase G21 flowing in the gas region. One method for defining this gas mixing amount is to give a fixed value as the proportion of the total amount of gas that is mixed into the bed layer.

また、炉内反応の計算装置20は、ベッド層内を移動する固体物質又は液体物質の、飛散又は揮発に伴うガス領域への物質移動量と、ガス領域内を移動する固体物質又は液体物質の、落下(沈降)又は凝集に伴うベッド層への物質移動量を定義する。この物質移動量の定義方法としては、例えば、固体物質又は液体物質の、比重、粒径等から算出される沈降速度等を基に、計算物質毎に定義する方法等がある。 The reactor reaction calculation device 20 also defines the amount of mass transfer to the gas region due to scattering or volatilization of solid or liquid materials moving in the bed layer, and the amount of mass transfer to the bed layer due to falling (settling) or coagulation of solid or liquid materials moving in the gas region. For example, the amount of mass transfer can be defined for each calculation material based on the settling velocity calculated from the specific gravity, particle size, etc. of the solid or liquid material.

反応後に生成する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質は、それぞれのベッド層(第1ベッド層、第2ベッド層)において未反応分と合算して、隣接する次の領域のそれぞれのベッド層の入力値とする。また、それぞれのベッド層で生じる反応後ガスは、未反応ガスと合算して、さらにそれぞれのベッド層と第2ガス領域の反応後ガスと合算して、隣接するガス領域の入力値とする。 The material produced after the reaction, which includes at least one of a solid material and a liquid material, is added to the unreacted material in each bed layer (first bed layer, second bed layer) and used as the input value for each bed layer in the next adjacent region. In addition, the post-reaction gas produced in each bed layer is added to the unreacted gas, and is further added to the post-reaction gas in each bed layer and the second gas region to use as the input value for the adjacent gas region.

図2に示すように、分配部201は、燃焼用材料240の種類や成分等を予め設定しておくことにより、燃焼用材料240を、燃焼用材料240に含まれる気相とベッド層とに質量流量で分配する。 As shown in FIG. 2, the distribution unit 201 distributes the combustion material 240 to the gas phase and bed layer contained in the combustion material 240 at a mass flow rate by setting the type, components, etc. of the combustion material 240 in advance.

分配された気相及びベッド層は、添加気相AG11及び添加ベッド層AS11として領域A内に供給される。 The distributed gas phase and bed layer are supplied into region A as additive gas phase AG11 and additive bed layer AS11.

一方の隣接領域(領域(A+1))から炉内の領域Aの第1ガス領域に流入する燃焼ガスである第1気相G11と、分配部201で分配された燃焼用材料の添加気相AG11とを含む添加分含有第1気相G12が第1ガス領域内を流れる。 A first gas phase G11, which is a combustion gas flowing from one adjacent region (region (A+1)) into the first gas region of region A in the furnace, and an additive-containing first gas phase G12, which includes an additive gas phase AG11 of the combustion material distributed by the distribution section 201, flow through the first gas region.

第1気相の物量修正部202は、第1ガス領域を流れる添加分含有第1気相G12の物量を修正し、修正第1気相G13を計算して求める。 The first gas phase quantity correction unit 202 corrects the quantity of the additive-containing first gas phase G12 flowing through the first gas region, and calculates the corrected first gas phase G13.

第2気相の物量修正部203は、第2ガス領域を流れる第2気相G21の物量を修正し、修正第2気相G22Aを計算して算出する。 The second gas phase quantity correction unit 203 corrects the quantity of the second gas phase G21 flowing through the second gas region and calculates the corrected second gas phase G22A.

ガス混合量計算部204は、第2ガス領域中の修正第2気相G22Aからベッド層へ移動する流入ガスG221の質量流量を計算する。 The gas mixing amount calculation unit 204 calculates the mass flow rate of the inlet gas G221 moving from the modified second gas phase G22A in the second gas region to the bed layer.

ガス混合量計算部204は、修正第2気相G22Aから流入ガスG221を減じた気相を調整第2気相G22Bとして算出する。 The gas mixture amount calculation unit 204 calculates the gas phase obtained by subtracting the inflow gas G221 from the corrected second gas phase G22A as the adjusted second gas phase G22B.

第1ベッド層予備物量修正部205は、第1ベッド層S11と添加ベッド層AS11とを混合した添加分含有第1ベッド層S12の物量を修正して予備修正第1ベッド層S13Aを算出する。 The first bed layer preliminary quantity correction unit 205 corrects the quantity of the additive-containing first bed layer S12, which is a mixture of the first bed layer S11 and the additive bed layer AS11, to calculate the preliminary corrected first bed layer S13A.

添加分含有第1ベッド層S12の物量は、添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第7物質M7のガス領域に存在する第2混合物質M22への移動量と、第2混合物質M22に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を考慮して修正される。 The amount of material in the first bed layer S12 containing the additive is adjusted taking into consideration the amount of the seventh substance M7, which is contained in the first bed layer S12 containing the additive and contains at least one of a solid substance or a liquid substance, transferred to the second mixed substance M22 present in the gas region, and the amount of the eighth substance M8, which is contained in the second mixed substance M22 and contains at least one of a solid substance or a liquid substance, transferred to the first bed layer S12 containing the additive.

第1ベッド層物量修正部206は、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第6物質M6の第2ベッド層S21への移動量と、第2ベッド層S21に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を考慮して、予備修正第1ベッド層S13Aの物量を修正し、修正第1ベッド層S13Bを算出する。 The first bed layer quantity correction unit 206 corrects the quantity of the preliminary corrected first bed layer S13A and calculates the corrected first bed layer S13B, taking into consideration the amount of movement of the sixth substance M6, which is contained in the preliminary corrected first bed layer S13A and contains at least one of a solid substance or a liquid substance, to the second bed layer S21, and the amount of movement of the fifth substance M5, which is contained in the second bed layer S21 and contains at least one of a solid substance or a liquid substance, to the preliminary corrected first bed layer S13A.

本実施形態では、第1ベッド層物量修正部206は、第6物質M6の第2ベッド層S21への移動量を除して、第2ベッド層S21に含まれる第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を加えることで、予備修正第1ベッド層S13Aの物量を修正して、修正第1ベッド層S13Bを算出する。 In this embodiment, the first bed layer quantity correction unit 206 corrects the quantity of the preliminary corrected first bed layer S13A by subtracting the amount of movement of the sixth substance M6 to the second bed layer S21 and adding the amount of movement of the fifth substance M5 contained in the second bed layer S21 to the preliminary corrected first bed layer S13A, and calculates the corrected first bed layer S13B.

第2ベッド層予備物量修正部207は、第2ベッド層S21内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第9物質M9のガス領域に存在する第2混合物質M22への移動量を考慮して、第2ベッド層S21の物量を修正し、予備修正第2ベッド層S21Aを算出する。 The second bed layer preliminary quantity correction unit 207 corrects the quantity of the second bed layer S21 taking into account the amount of movement of the ninth substance M9, which contains at least one of a solid substance and a liquid substance and is contained in the second bed layer S21, to the second mixed substance M22 present in the gas region, and calculates the preliminary corrected second bed layer S21A.

第2ベッド層物量修正部208は、予備修正第21ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の第2ベッド層S21への移動量と、予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量とを考慮して、予備修正第2ベッド層S21Aの物量を修正し、修正第2ベッド層S21Bを算出する。 The second bed layer quantity correction unit 208 corrects the quantity of the preliminary correction second bed layer S21A and calculates the corrected second bed layer S21B, taking into account the amount of movement of the sixth substance M6 contained in the preliminary correction 21st bed layer S13A to the second bed layer S21 and the amount of movement of the fifth substance M5 contained in the preliminary correction second bed layer S21A to the preliminary correction first bed layer S13A.

本実施形態では、第2ベッド層物量修正部208は、予備修正第21ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の第2ベッド層S21への移動量を加え、予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を除することで、第2ベッド層S21の物量を修正し、修正第2ベッド層S21Bを算出する。 In this embodiment, the second bed layer quantity correction unit 208 corrects the quantity of the second bed layer S21 by adding the amount of movement of the sixth substance M6 contained in the preliminary correction 21st bed layer S13A to the second bed layer S21 and subtracting the amount of movement of the fifth substance M5 contained in the preliminary correction 21st bed layer S21A to the preliminary correction 1st bed layer S13A, thereby calculating the corrected second bed layer S21B.

流入ガス分配部209は、ガス混合量計算部204で算出された流入ガスG221の種類や成分等を予め設定しておくことにより、流入ガスG221を、第1流入ガスG221-1と第2流入ガスG221-2とに質量流量で分配する機能を有する。 The inflow gas distribution unit 209 has the function of distributing the inflow gas G221 into a first inflow gas G221-1 and a second inflow gas G221-2 by mass flow rate by presetting the type and components of the inflow gas G221 calculated by the gas mixture calculation unit 204.

第1ガス反応量計算部210-1は、修正第1気相G13の第1物質M11との平衡状態に寄与する第1ガス反応量を計算する。即ち、第1ガス反応量計算部210-1は、領域Aにおける、第1ガス領域に存在する修正第1気相G13の滞留時間において、修正第1気相G13が第1物質M11と平衡反応すると見込まれる第1ガス反応量を計算する。領域Aにおける修正第1気相G13の滞留時間での反応量は、個々の物質毎に設定した反応速度パラメータと、領域A内の滞留時間を用いて計算する。 The first gas reaction amount calculation unit 210-1 calculates the amount of the first gas reaction that contributes to the equilibrium state of the modified first gas phase G13 with the first substance M11. That is, the first gas reaction amount calculation unit 210-1 calculates the amount of the first gas reaction that is expected to occur when the modified first gas phase G13 reacts in equilibrium with the first substance M11 during the residence time of the modified first gas phase G13 that exists in the first gas region in region A. The reaction amount during the residence time of the modified first gas phase G13 in region A is calculated using the reaction rate parameters set for each individual substance and the residence time in region A.

第1ガス反応量計算部210-1は、領域A内の滞留時間にて反応する第1ガス反応量を、反応速度式を用いて算出できる。 The first gas reaction amount calculation unit 210-1 can calculate the amount of the first gas reacting during the residence time in region A using a reaction rate equation.

第1ガス反応量計算部210-1は、第1ガス反応量から、修正第1気相G13のうちの第1物質M11との平衡状態に寄与する第1ガス反応分GR1として求める。 The first gas reaction amount calculation unit 210-1 calculates the first gas reaction amount GR1 that contributes to the equilibrium state with the first substance M11 in the modified first gas phase G13 from the first gas reaction amount.

なお、本明細書において、反応分とは、領域A内の修正第1気相G13、又はガス領域中に存在する第1物質M11が通過する滞留時間において、修正第1気相G13、又は第1物質M11との接触により、反応に寄与する流量をいう。以下、他の反応分も、気相、固相及び物質の何れかが、気相、固相及び物質の何れかとの接触により、反応に寄与する流量の意味を表わす。 In this specification, the reactive portion refers to the flow rate that contributes to the reaction by contact with the modified first gas phase G13 or the first substance M11 present in the gas region during the residence time during which the modified first gas phase G13 in region A or the first substance M11 present in the gas region passes through. Hereinafter, other reactive portions also refer to the flow rate that contributes to the reaction by contacting any of the gas phase, solid phase, and substance with any of the gas phase, solid phase, and substance.

即ち、第1ガス反応分GR1は、修正第1気相G13のうちの、第1ガス領域に存在する第1物質M11との平衡反応に寄与する反応分である。第1物質反応分MR11は、第1ガス領域中に存在する第1物質M11のうちの、修正第1気相G13との平衡状態に寄与する反応分である。 That is, the first gas reaction portion GR1 is the reaction portion of the modified first gas phase G13 that contributes to the equilibrium reaction with the first substance M11 present in the first gas region. The first substance reaction portion MR11 is the reaction portion of the first substance M11 present in the first gas region that contributes to the equilibrium state with the modified first gas phase G13.

第1ガス反応量計算部210-1は、修正第1気相G13と、第1物質M11中に存在する固体物質又は液体物質との平衡状態に達する量を、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の修正第1気相G13の滞留時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。そして、第1ガス反応量計算部210-1は、ガス反応量に相当する第1ガス反応分GR1と、残りの未反応の質量流量に相当する第1ガス未反応分Gr1とに分割する。 The first gas reaction amount calculation unit 210-1 can determine the amount of the modified first gas phase G13 and the solid or liquid substance present in the first substance M11 that reaches an equilibrium state by employing, for example, a model that can calculate the amount from the reaction rate according to an Arrhenius reaction rate equation and the residence time of the modified first gas phase G13 in region A. The first gas reaction amount calculation unit 210-1 then divides the amount into a first gas reaction amount GR1 that corresponds to the gas reaction amount and a first gas unreacted amount Gr1 that corresponds to the remaining unreacted mass flow rate.

ロータリーキルン1では、修正第1気相G13と、第1ガス領域中に存在する第1物質M11の流れが並流となっている。修正第1気相G13は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、修正第1気相G13と第1ガス領域中に存在する第1物質M11とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第1ガス反応量計算部210-1は、ロータリーキルン1内のある領域(領域A)の修正第1気相G13の一部のみが第1ガス領域中に存在する第1物質M11と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第1ガス反応量に応じて、修正第1気相G13を、ガス反応分GR1と、ガス反応分GR1以外のガス未反応分Gr1とに分割する。 In the rotary kiln 1, the modified first gas phase G13 and the first substance M11 present in the first gas region flow in parallel. The modified first gas phase G13 has a high flow rate and a short residence time in region A, and the modified first gas phase G13 and the first substance M11 present in the first gas region do not reach equilibrium. In this embodiment, the first gas reaction amount calculation unit 210-1 assumes that only a portion of the modified first gas phase G13 in a certain region (region A) in the rotary kiln 1 reaches equilibrium with the first substance M11 present in the first gas region, and divides the modified first gas phase G13 into a gas reaction portion GR1 and a gas unreacted portion Gr1 other than the gas reaction portion GR1 according to the corresponding first gas reaction amount.

第2ガス反応量計算部210-2は、修正第2気相G22Aから流入ガスG221を減じた調整第2気相G22Bの第2物質M21との平衡状態に寄与する第2ガス反応量を計算する。即ち、第2ガス反応量計算部210-2は、領域Aにおける、第1ガス領域に存在する調整第2気相G22Bの滞留時間において、調整第2気相G22Bが第2物質M21と平衡反応すると見込まれる第2ガス反応量を計算する。領域Aにおける調整第2気相G22Bの滞留時間での反応量は、個々の物質毎に設定した反応速度パラメータと、領域A内の滞留時間を用いて計算する。 The second gas reaction amount calculation unit 210-2 calculates the amount of the second gas reaction that contributes to the equilibrium state with the second substance M21 of the adjusted second gas phase G22B, which is obtained by subtracting the inflow gas G221 from the modified second gas phase G22A. That is, the second gas reaction amount calculation unit 210-2 calculates the amount of the second gas reaction that is expected to occur in equilibrium with the second substance M21 during the residence time of the adjusted second gas phase G22B that exists in the first gas region in region A. The reaction amount during the residence time of the adjusted second gas phase G22B in region A is calculated using the reaction rate parameters set for each individual substance and the residence time in region A.

第2ガス反応量計算部210-2は、領域A内の滞留時間にて反応する第2ガス反応量を、反応速度式を用いて算出できる。 The second gas reaction amount calculation unit 210-2 can calculate the amount of the second gas reacting during the residence time in region A using a reaction rate equation.

第2ガス反応量計算部210-2は、第2ガス反応量から、調整第2気相G22Bのうちの第2物質M21との平衡状態に寄与する第2ガス反応分GR2として求める。 The second gas reaction amount calculation unit 210-2 calculates the second gas reaction amount GR2 that contributes to the equilibrium state with the second substance M21 in the adjusted second gas phase G22B from the second gas reaction amount.

即ち、第1ガス反応分GR2は、調整第2気相G22Bのうちの、第2ガス領域に存在する第2物質M21との平衡反応に寄与する反応分である。第2物質反応分MR21は、第2ガス領域中に存在する第2物質M21のうちの、調整第2気相G22Bとの平衡状態に寄与する反応分である。 That is, the first gas reaction portion GR2 is the reaction portion of the adjusted second gas phase G22B that contributes to an equilibrium reaction with the second substance M21 present in the second gas region. The second substance reaction portion MR21 is the reaction portion of the second substance M21 present in the second gas region that contributes to an equilibrium state with the adjusted second gas phase G22B.

第2ガス反応量計算部210-2は、調整第2気相G22Bと、第2物質M21中に存在する固体物質又は液体物質との平衡状態に達する量を、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の調整第2気相G22Bの滞留時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。そして、第2ガス反応量計算部210-2は、ガス反応量に相当する第2ガス反応分GR2と、残りの未反応の質量流量に相当する第2ガス未反応分Gr2とに分割する。 The second gas reaction amount calculation unit 210-2 can determine the amount of the adjusted second gas phase G22B that reaches an equilibrium state with the solid or liquid substance present in the second substance M21 by employing, for example, a model that can calculate the amount from the reaction rate according to an Arrhenius-type reaction rate equation and the residence time of the adjusted second gas phase G22B in the region A. The second gas reaction amount calculation unit 210-2 then divides the amount into a second gas reaction amount GR2 that corresponds to the gas reaction amount and a second gas unreacted amount Gr2 that corresponds to the remaining unreacted mass flow rate.

ロータリーキルン1では、調整第2気相G22Bと、第2ガス領域中に存在する第2物質M21の流れが、並流となっており、調整第2気相G22Bは流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、調整第2気相G22Bと第2ガス領域中に存在する第2物質M21とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第2ガス反応量計算部210-2は、領域Aの調整第2気相G22Bの一部のみが第2ガス領域中に存在する第2物質M21と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第2ガス反応量に応じて、調整第2気相G22Bを、第2ガス反応分GR2と、第2ガス反応分GR2以外の第2ガス未反応分Gr2とに分割する。 In the rotary kiln 1, the flow of the adjusted second gas phase G22B and the flow of the second substance M21 present in the second gas region are parallel, the flow velocity of the adjusted second gas phase G22B is high and the residence time in region A is short, and the adjusted second gas phase G22B and the second substance M21 present in the second gas region do not reach an equilibrium state. In this embodiment, the second gas reaction amount calculation unit 210-2 assumes that only a portion of the adjusted second gas phase G22B in region A reaches an equilibrium state with the second substance M21 present in the second gas region, and divides the adjusted second gas phase G22B into the second gas reaction amount GR2 and the second gas unreacted amount Gr2 other than the second gas reaction amount GR2 according to the corresponding second gas reaction amount.

第1物質反応量計算部211-1は、第1物質M11の、修正第1気相G13との平衡状態に寄与する第1物質反応量を計算する。即ち、第1物質反応量計算部211-1は、領域Aにおける、ガス領域に存在する第1物質M11の滞留時間において、第1物質M11が修正第1気相G13と平衡反応すると見込まれる反応量を第1物質反応量として計算する。第1物質反応量は、反応速度式から算出できる。第1物質反応量計算部211-1は、第1物質反応量から、第1物質M11のうち、修正第1気相G13との平衡状態に寄与する第1物質反応分MR11を求める。 The first material reaction amount calculation unit 211-1 calculates the first material reaction amount that contributes to the equilibrium state of the first material M11 with the modified first gas phase G13. That is, the first material reaction amount calculation unit 211-1 calculates the reaction amount that is expected to undergo equilibrium reaction of the first material M11 with the modified first gas phase G13 during the residence time of the first material M11 present in the gas region in region A as the first material reaction amount. The first material reaction amount can be calculated from the reaction rate equation. The first material reaction amount calculation unit 211-1 determines the first material reaction portion MR11 of the first material M11 that contributes to the equilibrium state with the modified first gas phase G13 from the first material reaction amount.

第1物質反応量計算部211-1は、第1ガス反応量計算部210-1と同様、修正第1気相G13と、第1ガス領域中に存在する第1物質M11との平衡状態に達する量を、反応速度式を用いて計算できる。 The first substance reaction amount calculation unit 211-1, like the first gas reaction amount calculation unit 210-1, can use a reaction rate equation to calculate the amount of the modified first gas phase G13 and the first substance M11 present in the first gas region that reach equilibrium.

第1物質反応量計算部211-1は、第1ガス反応量計算部210-1と同様、修正第1気相G13と、第1ガス領域中に存在する第1物質M11との平衡状態に達する量を、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の第1物質M11の滞留時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。そして、第1物質反応量計算部211-1は、第1物質反応量に相当する第1物質反応分MR11と、残りの未反応の質量流量に相当する第1物質未反応分Mr11とに分割する。 The first substance reaction amount calculation unit 211-1, like the first gas reaction amount calculation unit 210-1, can determine the amount of the first substance M11 present in the first gas region that reaches an equilibrium state with the modified first gas phase G13 by employing, for example, a model that can calculate the amount from a reaction rate according to an Arrhenius reaction rate equation and the residence time of the first substance M11 in region A. The first substance reaction amount calculation unit 211-1 then divides the amount into a first substance reaction amount MR11 that corresponds to the first substance reaction amount and an unreacted first substance amount Mr11 that corresponds to the remaining unreacted mass flow rate.

ロータリーキルン1では、上述の通り、修正第1気相G13と第1物質M11の流れが並流となっており、修正第1気相G13は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、修正第1気相G13と第1物質M11とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第1物質反応量計算部211-1は、ロータリーキルン1内のある領域(領域A)の第1物質M11の一部のみが修正第1気相G13と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第1物質反応量に応じて、第1物質M11を、第1物質反応分MR11と、第1物質反応分MR11以外の第1物質未反応分Mr11とに分割する。 As described above, in the rotary kiln 1, the modified first gas phase G13 and the first material M11 flow in parallel, the modified first gas phase G13 has a high flow rate and a short residence time in region A, and the modified first gas phase G13 and the first material M11 do not reach equilibrium. In this embodiment, the first material reaction amount calculation unit 211-1 assumes that only a portion of the first material M11 in a certain region (region A) in the rotary kiln 1 reaches equilibrium with the modified first gas phase G13, and divides the first material M11 into a first material reacted portion MR11 and an unreacted portion Mr11 of the first material other than the first material reacted portion MR11 according to the corresponding first material reaction amount.

第2物質反応量計算部211-2は、第2物質M21の、調整第2気相G22Bとの平衡状態に寄与する第2物質反応量を計算する。即ち、第2物質反応量計算部211-2は、領域Aにおける、第2ガス領域に存在する第2物質M21の滞留時間において、第2物質M21が調整第2気相G22Bと平衡反応すると見込まれる反応量を第2物質反応量として計算する。第2物質反応量は、反応速度式から算出できる。第2物質反応量計算部211-2は、第2物質反応量から、第2物質M21のうち、調整第2気相G22Bとの平衡状態に寄与する第2物質反応分MR21を求める。 The second material reaction amount calculation unit 211-2 calculates the second material reaction amount that contributes to the equilibrium state of the second material M21 with the adjusted second gas phase G22B. That is, the second material reaction amount calculation unit 211-2 calculates the reaction amount that is expected to undergo equilibrium reaction of the second material M21 with the adjusted second gas phase G22B during the residence time of the second material M21 present in the second gas region in region A as the second material reaction amount. The second material reaction amount can be calculated from the reaction rate equation. The second material reaction amount calculation unit 211-2 calculates the second material reaction portion MR21 of the second material M21 that contributes to the equilibrium state with the adjusted second gas phase G22B from the second material reaction amount.

第2物質反応量計算部211-2は、第1ガス反応量計算部210-1と同様、調整第2気相G22Bと、第2ガス領域中に存在する第2物質M21との平衡状態に達する量を、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の第2物質M21の滞留時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。そして、第2物質反応量計算部211-2は、第2物質反応量に相当する第2物質反応分MR21と、残りの未反応の質量流量に相当する第2物質未反応分Mr21とに分割する。 The second material reaction amount calculation unit 211-2, like the first gas reaction amount calculation unit 210-1, can determine the amount of the adjusted second gas phase G22B and the second material M21 present in the second gas region that reaches equilibrium by employing, for example, a model that can calculate the amount from a reaction rate according to an Arrhenius reaction rate equation and the residence time of the second material M21 in region A. The second material reaction amount calculation unit 211-2 then divides the amount into a second material reaction amount MR21 that corresponds to the second material reaction amount and an unreacted amount Mr21 of the second material that corresponds to the remaining unreacted mass flow rate.

ロータリーキルン1では、上述の通り、調整第2気相G22Bと第2物質M21の流れが並流となっており、調整第2気相G22Bは流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、調整第2気相G22Bと第2物質M21とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第2物質反応量計算部211-2は、領域Aの調整第2気相G22Bの一部のみが第2物質M21と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第2物質反応量に応じて、第2物質M21を、第2物質反応分MR21と、第2物質反応分MR21以外の第2物質未反応分Mr21とに分割する。 As described above, in the rotary kiln 1, the flow of the adjusted second gas phase G22B and the second material M21 are parallel, the flow velocity of the adjusted second gas phase G22B is high and the residence time in the region A is short, and the adjusted second gas phase G22B and the second material M21 do not reach equilibrium. In this embodiment, the second material reaction amount calculation unit 211-2 assumes that only a portion of the adjusted second gas phase G22B in the region A reaches equilibrium with the second material M21, and divides the second material M21 into the reacted portion of the second material MR21 and the unreacted portion of the second material other than the reacted portion of the second material MR21, Mr21, according to the corresponding second material reaction amount.

第1ベッド層反応量計算部212-1は、修正第1ベッド層S13Bの第1流入ガスG221-1との平衡状態に寄与する第1ベッド層反応量を反応速度式を用いて計算する。即ち、第1ベッド層反応量計算部212-1は、領域Aにおける修正第1ベッド層S13Bの移動時間において、修正第1ベッド層S13Bが第1流入ガスG221-1と平衡反応すると見込まれる第1ベッド層反応量を、第1反応速度式を用いて計算する。 The first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 uses a reaction rate equation to calculate the first bed layer reaction amount that contributes to the equilibrium state of the modified first bed layer S13B with the first inflow gas G221-1. That is, the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 uses the first reaction rate equation to calculate the first bed layer reaction amount that is expected to occur in equilibrium reaction of the modified first bed layer S13B with the first inflow gas G221-1 during the movement time of the modified first bed layer S13B in region A.

第1ベッド層反応量計算部212-1は、第1反応速度式に、例えば、領域Aにおける修正第1ベッド層S13Bに含まれる、個々の物質毎に設定した反応速度パラメータ、領域A内の滞留時間等を用いることで、第1ベッド層反応量を計算できる。そして、第1ベッド層反応量計算部212-1は、第1ベッド層反応量から、修正第1ベッド層S13Bのうちの、第1流入ガスG221-1との平衡反応に寄与する第1ベッド層反応分SR1を算出する。 The first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 can calculate the first bed layer reaction amount by using, for example, reaction rate parameters set for each individual substance contained in the modified first bed layer S13B in region A, residence time in region A, etc., in the first reaction rate equation. Then, the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 calculates the first bed layer reaction amount SR1 of the modified first bed layer S13B that contributes to the equilibrium reaction with the first inflow gas G221-1 from the first bed layer reaction amount.

即ち、第1ベッド層反応分SR1は、修正第1ベッド層S13Bのうちの第1流入ガスG221-1との平衡反応に寄与する反応分である。 That is, the first bed layer reaction portion SR1 is the reaction portion that contributes to the equilibrium reaction with the first inflow gas G221-1 in the modified first bed layer S13B.

第1ベッド層反応量計算部212-1は、第1ベッド層反応量の計算に、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の修正第1ベッド層S13Bの移動時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。第1ベッド層反応量計算部212-1は、アレニウス型の反応速度式で修正第1ベッド層S13Bの滞留時間により修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1とが平衡状態に達していると見積もった分量だけについて、第1流入ガスG221-1との平衡反応に寄与する修正第1ベッド層S13Bの第1ベッド層反応量を計算する。そして、第1ベッド層反応量計算部212-1は、第1ベッド層反応量に相当する第1ベッド層反応分SR1と、残りの未反応の質量流量に相当する第1ベッド層未反応分Sr1とに分割する。 The first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 can calculate the first bed layer reaction amount by adopting, for example, a model that can be calculated from the reaction rate according to the Arrhenius reaction rate equation and the movement time of the modified first bed layer S13B in the region A. The first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 calculates the first bed layer reaction amount of the modified first bed layer S13B that contributes to the equilibrium reaction with the first inflow gas G221-1 only for the amount that is estimated to have reached an equilibrium state between the modified first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 based on the residence time of the modified first bed layer S13B using the Arrhenius reaction rate equation. Then, the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 divides it into a first bed layer reaction amount SR1 corresponding to the first bed layer reaction amount and a first bed layer unreacted amount Sr1 corresponding to the remaining unreacted mass flow rate.

ロータリーキルン1では、修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1の流れが向流となっている。第1流入ガスG221-1は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第1ベッド層反応量計算部212-1は、ロータリーキルン1内のある領域(領域A)の修正第1ベッド層S13Bの一部のみが第1流入ガスG221-1と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第1ベッド層反応量に応じて、修正第1ベッド層S13Bを、第1ベッド層反応分SR1と、第1ベッド層反応分以外の第1ベッド層未反応分Sr1とに分割する。 In the rotary kiln 1, the flow of the modified first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 are countercurrent. The flow rate of the first inflow gas G221-1 is high and the residence time in area A is short, so the modified first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 do not reach equilibrium. In this embodiment, the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 assumes that only a portion of the modified first bed layer S13B in a certain area (area A) in the rotary kiln 1 reaches equilibrium with the first inflow gas G221-1, and divides the modified first bed layer S13B into the first bed layer reaction portion SR1 and the first bed layer unreacted portion Sr1 other than the first bed layer reaction portion according to the corresponding first bed layer reaction amount.

第2ベッド層反応量計算部212-2は、修正第2ベッド層S21Bの第2流入ガスG221-2との平衡状態に寄与するベッド反応量を反応速度式を用いて計算する。即ち、第2ベッド層反応量計算部212-2は、領域Aにおける修正第2ベッド層S21Bの移動時間において、修正第2ベッド層S21Bが第2流入ガスG221-2と平衡反応すると見込まれる第2ベッド層反応量を計算する。 The second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 uses a reaction rate equation to calculate the amount of bed reaction that contributes to the equilibrium state of the modified second bed layer S21B with the second inflow gas G221-2. That is, the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 calculates the amount of second bed layer reaction that is expected to occur in equilibrium reaction of the modified second bed layer S21B with the second inflow gas G221-2 during the movement time of the modified second bed layer S21B in region A.

第2ベッド層反応量計算部212-2は、得られた第2ベッド層反応量から、修正第2ベッド層S21Bのうちの、第2流入ガスG221-2との平衡状態に寄与する第2ベッド層反応分SR2を算出する。 The second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 calculates the second bed layer reaction amount SR2 of the corrected second bed layer S21B that contributes to the equilibrium state with the second inflow gas G221-2 from the obtained second bed layer reaction amount.

第2ベッド層反応量計算部212-2は、修正第2ベッド層S21Bと、第2流入ガスG221-2との平衡状態に達する反応量の計算に、第1ベッド層反応量計算部212-1と同様、例えば、アレニウス型の反応速度式に従う反応速度と、領域A内の予備修正第2ベッド層S21Aの移動時間から算出できるモデル等を採用して求めることができる。第2ベッド層反応量計算部212-2は、アレニウス型の反応速度式で修正第2ベッド層S21Bの滞留時間により修正第2ベッド層S21Bと第2流入ガスG221-2とが平衡状態に達していると見積もった分量だけについて、第2流入ガスG2211-2との反応に寄与する修正第2ベッド層S21Bの第2ベッド層反応量を計算する。そして、第2ベッド層反応量計算部212-2は、第2ベッド層反応量に相当する第2ベッド層反応分SR2と、残りの未反応の質量流量に相当する第2ベッド層未反応分Sr2とに分割する。 The second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 can calculate the reaction amount that reaches an equilibrium state between the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 in the same manner as the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1, for example, by adopting a model that can be calculated from the reaction rate according to the Arrhenius reaction rate equation and the movement time of the preliminary modified second bed layer S21A in region A. The second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 calculates the second bed layer reaction amount of the modified second bed layer S21B that contributes to the reaction with the second inflow gas G2211-2 only for the amount that is estimated to reach an equilibrium state between the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 based on the residence time of the modified second bed layer S21B using the Arrhenius reaction rate equation. Then, the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 divides it into a second bed layer reaction amount SR2, which corresponds to the second bed layer reaction amount, and a second bed layer unreacted amount Sr2, which corresponds to the remaining unreacted mass flow rate.

第2ベッド層反応分SR2は、修正第2ベッド層S21Bのうちの第2流入ガスG221-2との平衡反応に寄与する反応分である。 The second bed layer reaction portion SR2 is the reaction portion that contributes to the equilibrium reaction with the second inlet gas G221-2 in the modified second bed layer S21B.

ロータリーキルン1では、修正第2ベッド層S21Bと第2流入ガスG221-2の流れが、向流となっている。第2流入ガスG221-2は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、修正第2ベッド層S21Bと第2流入ガスG221-2とは平衡状態に達していない。本実施形態では、第2ベッド層反応量計算部212-2は、領域Aの修正第2ベッド層S21Bの一部のみが第2流入ガスG221-2と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第2ベッド層反応量に応じて、修正第2ベッド層S21Bを、第2ベッド層反応分SR2と、それ以外の第2ベッド層未反応分Sr2とに分割する。 In the rotary kiln 1, the flow of the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 are countercurrent. The flow velocity of the second inflow gas G221-2 is high and the residence time in the region A is short, so the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 do not reach equilibrium. In this embodiment, the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 assumes that only a portion of the modified second bed layer S21B in the region A reaches equilibrium with the second inflow gas G221-2, and divides the modified second bed layer S21B into the second bed layer reacted portion SR2 and the remaining second bed layer unreacted portion Sr2 according to the corresponding second bed layer reaction amount.

第1流入ガス反応量計算部213-1は、第1流入ガスG221-1の、修正第1ベッド層S13Bとの平衡状態に寄与する第1流入ガス反応量を計算する。即ち、第1流入ガス反応量計算部213-1は、領域Aにおける、ベッド層に存在する第1流入ガスG221-1の滞留時間において、第1流入ガスG221-1が修正第1ベッド層S13Bと平衡反応すると見込まれる第1流入ガス反応量を計算する。領域Aにおける第1流入ガスG221-1の滞留時間での第1流入反応量は、個々の物質毎に設定した反応速度パラメータと、領域A内の滞留時間を用いて計算でき、例えば、反応速度式を用いて算出できる。そして、第1流入ガス反応量計算部213-1は、第1流入ガス反応量から、第1流入ガスG221-1のうちの、修正第1ベッド層S13Bとの平衡反応に寄与する第1流入ガス反応分GR221を算出する。 The first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 calculates the first inflow gas reaction amount that contributes to the equilibrium state of the first inflow gas G221-1 with the modified first bed layer S13B. That is, the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 calculates the first inflow gas reaction amount that is expected to cause an equilibrium reaction of the first inflow gas G221-1 with the modified first bed layer S13B during the residence time of the first inflow gas G221-1 present in the bed layer in region A. The first inflow reaction amount during the residence time of the first inflow gas G221-1 in region A can be calculated using the reaction rate parameters set for each substance and the residence time in region A, and can be calculated using, for example, a reaction rate equation. Then, the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 calculates the first inflow gas reaction amount GR221 that contributes to the equilibrium reaction with the modified first bed layer S13B from the first inflow gas reaction amount.

即ち、第1流入ガス反応分GR221は、第1流入ガスG221-1のうちの第1修正ベッド層S13Bの平衡状態に寄与する第1流入ガスG221-1の反応分である。 That is, the first inflow gas reaction portion GR221 is the reaction portion of the first inflow gas G221-1 that contributes to the equilibrium state of the first modified bed layer S13B.

第1流入ガス反応量計算部213-1は、第1流入ガスG221-1が修正第1ベッド層S13Bと平衡状態に達する反応量を、例えば、第1ベッド層反応量計算部212-1で用いられるモデルと同様のモデルを用いて算出できる。 The first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 can calculate the reaction amount at which the first inflow gas G221-1 reaches equilibrium with the modified first bed layer S13B, for example, using a model similar to the model used in the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1.

そして、第1流入ガス反応量計算部213-1は、第1流入ガス反応量に相当する第1流入ガス反応分GR221と、残りの第1流入ガス反応分GR221以外の未反応の質量流量に相当する第1流入ガス未反応分Gr221とに分割する。 Then, the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 divides it into a first inflow gas reaction amount GR221, which corresponds to the first inflow gas reaction amount, and a first inflow gas unreacted amount Gr221, which corresponds to the unreacted mass flow rate other than the remaining first inflow gas reaction amount GR221.

ロータリーキルン1では、上述の通り、第1流入ガスG221-1と修正第1ベッド層S13Bとの流れが向流となっており、第1流入ガスG221-1は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、第1流入ガスG221-1と修正第1ベッド層S13Bとは平衡状態に達していない。本実施形態では、第1流入ガス反応量計算部213-1は、ロータリーキルン1内の領域Aの第1流入ガスG221-1の一部のみが修正第1ベッド層S13Bと平衡状態に達するとみなして、それに対応するガス反応量に応じて、第1流入ガスG221-1を、第1流入ガス反応分GR221と、それ以外の第1流入ガス未反応分Gr221とに分割する。 As described above, in the rotary kiln 1, the first inflow gas G221-1 and the modified first bed layer S13B flow in countercurrent, the first inflow gas G221-1 has a high flow rate and a short residence time in region A, and the first inflow gas G221-1 and the modified first bed layer S13B do not reach equilibrium. In this embodiment, the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 assumes that only a portion of the first inflow gas G221-1 in region A in the rotary kiln 1 reaches equilibrium with the modified first bed layer S13B, and divides the first inflow gas G221-1 into the first inflow gas reacted portion GR221 and the remaining first inflow gas unreacted portion Gr221 according to the corresponding gas reaction amount.

第2流入ガス反応量計算部213-2は、第2流入ガスG221-2の、修正第2ベッド層S21Bとの平衡状態に寄与する第2流入ガス反応量を計算する。即ち、第2流入ガス反応量計算部213-2は、領域Aにおける、ベッド層に存在する第2流入ガスG221-2の滞留時間において、第2流入ガスG221-2が修正第2ベッド層S21Bと平衡反応すると見込まれる第2流入ガス反応量を計算する。領域Aにおける第2流入ガスG221-2の滞留時間での第2流入反応量は、個々の物質毎に設定した反応速度パラメータと、領域A内の滞留時間を用いて計算でき、例えば、反応速度式から算出できる。そして、第2流入ガス反応量計算部213-2は、第2流入ガスG221-2のうちの修正第2ベッド層S21Bとの平衡反応に寄与する第2流入ガス反応分GR222を算出する。 The second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 calculates the second inflow gas reaction amount that contributes to the equilibrium state of the second inflow gas G221-2 with the modified second bed layer S21B. That is, the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 calculates the second inflow gas reaction amount that is expected to react in equilibrium with the modified second bed layer S21B during the residence time of the second inflow gas G221-2 present in the bed layer in region A. The second inflow reaction amount during the residence time of the second inflow gas G221-2 in region A can be calculated using the reaction rate parameters set for each individual substance and the residence time in region A, and can be calculated, for example, from a reaction rate equation. Then, the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 calculates the second inflow gas reaction amount GR222 that contributes to the equilibrium reaction with the modified second bed layer S21B of the second inflow gas G221-2.

即ち、第2流入ガス反応分GR222は、第2流入ガスG221-2のうちの第2修正ベッド層S21Bの平衡状態に寄与する第2流入ガスG221-2の反応分である。 That is, the second inflow gas reaction portion GR222 is the reaction portion of the second inflow gas G221-2 that contributes to the equilibrium state of the second corrected bed layer S21B.

第2流入ガス反応量計算部213-2は、第2流入ガスG221-2が修正第2ベッド層S21Bと平衡状態に達する反応量を、例えば、第2ベッド層反応量計算部212-2で用いられるモデルと同様のモデルを用いて算出できる。 The second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 can calculate the reaction amount at which the second inflow gas G221-2 reaches equilibrium with the modified second bed layer S21B, for example, using a model similar to the model used in the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2.

第2流入ガス反応量計算部213-2は、第2流入ガス反応量に相当する第2流入ガス反応分GR222と、残りの第2流入ガス反応分以外の未反応の質量流量に相当する第2流入ガス未反応分Gr222とに分割する。 The second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 divides it into a second inflow gas reaction amount GR222, which corresponds to the second inflow gas reaction amount, and a second inflow gas unreacted amount Gr222, which corresponds to the unreacted mass flow rate other than the remaining second inflow gas reaction amount.

ロータリーキルン1では、上述の通り、第2流入ガスG221-2と修正第2ベッド層S21Bとの流れが向流となっており、第2流入ガスG221-2は流速が大きく領域Aでの滞留時間が短く、第2流入ガスG221-2と修正第2ベッド層S21Bとは平衡状態に達していない。本実施形態では、第2流入ガス反応量計算部213-2は、ロータリーキルン1内の領域Aの修正第2ベッド層S21Bの一部のみが第2流入ガスG221-2と平衡状態に達するとみなして、それに対応する第2流入ガス反応量に応じて、第2流入ガスG221-2を、第2流入ガス反応分GR222と、それ以外の第2流入ガス未反応分Gr222とに分割する。 As described above, in the rotary kiln 1, the second inflow gas G221-2 and the modified second bed layer S21B flow in countercurrent, the second inflow gas G221-2 has a high flow rate and a short residence time in region A, and the second inflow gas G221-2 and the modified second bed layer S21B do not reach equilibrium. In this embodiment, the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 assumes that only a portion of the modified second bed layer S21B in region A in the rotary kiln 1 reaches equilibrium with the second inflow gas G221-2, and divides the second inflow gas G221-2 into the second inflow gas reacted portion GR222 and the remaining second inflow gas unreacted portion Gr222 according to the corresponding second inflow gas reaction amount.

第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、領域A内の第1ガス領域を流れる修正第1気相G13と、第1ガス領域に存在する第1物質M11との平衡反応を計算する。即ち、第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、修正第1気相G13のうちの第1ガス領域に存在する第1物質M11との平衡反応に寄与するガス反応分GR1と、第1物質M11のうちの第1ガス反応分GR1との平衡反応に寄与する第1物質反応分MR11を用いて、第1ガス領域の平衡反応計算を行い、第1ガス反応物GR1及び第1物質反応物MR11の組成、量等、第1ガス反応物GR1及び第1物質反応物MR11とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する。 The first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 calculates the equilibrium reaction between the modified first gas phase G13 flowing in the first gas region in region A and the first substance M11 present in the first gas region. That is, the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 performs equilibrium reaction calculations for the first gas region using the gas reaction portion GR1 that contributes to the equilibrium reaction with the first substance M11 present in the first gas region of the modified first gas phase G13 and the first substance reaction portion MR11 that contributes to the equilibrium reaction with the first gas reaction portion GR1 of the first substance M11, and calculates at least the composition, amount, etc. of the first gas reactant GR1 and the first substance reactant MR11, and the change in the heat quantity and flow rate of each of the first gas reactant GR1 and the first substance reactant MR11 when they reach an equilibrium state.

第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11との反応により生成される可能性のある物質(生成物質)の種類、相、流量等を予め設定しておくことにより、生成物質の自由エネルギーが最小となるように、平衡反応計算を行って、生成物質の種類、相、流量等を決定する機能を有する。即ち、第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、ギブズエネルギー最小化法に基づく平衡反応計算を行うことができる。第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが平衡状態に達したときの、それぞれの熱量の変化、流量、生成物質の種類、組成、量及び相等を計算して出力する。 The first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 has a function of performing equilibrium reaction calculations to determine the type, phase, flow rate, etc. of the product, which may be generated by the reaction between the first gas reaction portion GR1 and the first material reaction portion MR11, so that the free energy of the product is minimized, by setting in advance the type, phase, flow rate, etc. of the product. In other words, the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 can perform equilibrium reaction calculations based on the Gibbs energy minimization method. The first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 calculates and outputs the change in heat quantity, flow rate, type, composition, amount, and phase of the product, etc., when the first gas reaction portion GR1 and the first material reaction portion MR11 reach an equilibrium state.

第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる生成ガスと、第1ガス反応分GR1の未使用分とを、第1ガス生成分GP1として計算する。 The first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 calculates the product gas generated by the reaction between the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11, and the unused portion of the first gas reaction amount GR1, as the first gas product amount GP1.

また、第1ガス領域平衡反応計算部214-1は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる生成物質と、第1物質反応分MR11の未使用分とを、第1物質生成分MP11として計算する。 The first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 also calculates the product material resulting from the reaction between the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11, and the unused portion of the first substance reaction amount MR11, as the first substance product amount MP11.

即ち、第1ガス生成分GP1は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる気相と、第1ガス反応分GR1の未使用分とを合算した気相である。第1物質生成分MP11は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる生成物質と、第1物質反応分MR11の未使用分とを合算したものである。 In other words, the first gas product GP1 is a gas phase resulting from the reaction of the first gas reaction GR1 with the first substance reaction MR11, combined with the unused portion of the first gas reaction GR1. The first substance product MP11 is a gas phase resulting from the reaction of the first gas reaction GR1 with the first substance reaction MR11, combined with the unused portion of the first substance reaction MR11.

第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、領域A内の第2ガス領域を流れる第2気相G22Bと、第2ガス領域に存在する第2物質M21との平衡反応を計算する。即ち、第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、第2気相G22Bのうちの第2ガス領域に存在する第2物質M21との平衡反応に寄与するガス反応分GR2と、第2物質M21のうちの第2ガス反応分GR2との平衡反応に寄与する第2物質反応分MR21を用いて、第2ガス領域の平衡反応計算を行い、第2ガス反応物GR2及び第1物質反応物MR21の組成、量等、第2ガス反応物GR2及び第2物質反応物MR21とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する。 The second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 calculates the equilibrium reaction between the second gas phase G22B flowing in the second gas region in region A and the second substance M21 present in the second gas region. That is, the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 performs equilibrium reaction calculation of the second gas region using the gas reaction portion GR2 that contributes to the equilibrium reaction with the second substance M21 present in the second gas region of the second gas phase G22B and the second substance reaction portion MR21 that contributes to the equilibrium reaction with the second gas reaction portion GR2 of the second substance M21, and calculates at least the composition, amount, etc. of the second gas reactant GR2 and the first substance reactant MR21, and the change in heat quantity and flow rate of each when the second gas reactant GR2 and the second substance reactant MR21 reach an equilibrium state.

第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21との反応により生成される可能性のある物質(生成物質)の種類、相、流量等を予め設定しておくことにより、生成物質の自由エネルギーが最小となるように、平衡反応計算を行って、生成物質の種類、相、流量等を決定する機能を有する。即ち、第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、ギブズエネルギー最小化法に基づく平衡反応計算を行うことができる。第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが平衡状態に達したときの、それぞれの熱量の変化、流量、生成物質の種類、組成、量及び相等を計算して出力する。 The second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 has a function of performing equilibrium reaction calculations to determine the type, phase, flow rate, etc. of the product, which may be generated by the reaction between the second gas reaction portion GR2 and the second material reaction portion MR21, so that the free energy of the product is minimized, by setting in advance the type, phase, flow rate, etc. of the product. In other words, the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 can perform equilibrium reaction calculations based on the Gibbs energy minimization method. The second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 calculates and outputs the change in heat quantity, flow rate, type, composition, amount, and phase of the product, etc., when the second gas reaction portion GR2 and the second material reaction portion MR21 reach an equilibrium state.

第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる生成ガスと、第2ガス反応分GR2の未使用分とを、第2ガス生成分GP2として計算する。 The second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 calculates the product gas generated by the reaction between the second gas reaction amount GR2 and the second substance reaction amount MR21, and the unused portion of the second gas reaction amount GR2, as the second gas product amount GP2.

また、第2ガス領域平衡反応計算部214-2は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる生成物質と、第2物質反応分MR21の未使用分とを、第2物質生成分MP21として計算する。 The second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 calculates the product material resulting from the reaction between the second gas reaction amount GR2 and the second substance reaction amount MR21, and the unused portion of the second substance reaction amount MR21, as the second substance product amount MP21.

即ち、第2ガス生成分GP2は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる気相と、第2ガス反応分GR2の未使用分とを合算した気相である。第1物質生成分MP21は、ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる生成物質と、第2物質反応分MR21の未使用分とを合算したものである。 In other words, the second gas product GP2 is a gas phase resulting from the reaction of the second gas reaction GR2 with the second substance reaction MR21, combined with the unused portion of the second gas reaction GR2. The first substance product MP21 is a gas phase resulting from the reaction of the gas reaction GR2 with the second substance reaction MR21, combined with the unused portion of the second substance reaction MR21.

ベッド層平衡反応計算部215は、領域A内のベッド層と流入ガスG221との平衡反応を計算する。 The bed layer equilibrium reaction calculation unit 215 calculates the equilibrium reaction between the bed layer in region A and the inflow gas G221.

ベッド層平衡反応計算部215は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1及び第2ベッド層平衡反応計算部215-2を有する。 The bed layer equilibrium reaction calculation unit 215 has a first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 and a second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2.

第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、領域A内のベッド層を移動する修正第1ベッド層S13Bと、修正第1ベッド層S13Bに存在する第1流入ガスG221-1との平衡反応を計算する。即ち、第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、修正第1ベッド層S13Bのうちの第1流入ガスG221-1との平衡反応に寄与する第1ベッド層反応分SR1と、第1流入ガスG221-1のうちの修正第1ベッド層S13Bとの平衡状態に寄与する第1流入ガス反応分GR221を用いて、第1ベッド層の平衡反応計算を行う。これにより、第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層反応物SR1と第1流入ガス反応物GR221とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する。 The first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 calculates the equilibrium reaction between the modified first bed layer S13B moving through the bed layer in region A and the first inflow gas G221-1 present in the modified first bed layer S13B. That is, the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 performs the equilibrium reaction calculation of the first bed layer using the first bed layer reaction SR1 that contributes to the equilibrium reaction with the first inflow gas G221-1 of the modified first bed layer S13B and the first inflow gas reaction GR221 that contributes to the equilibrium state with the modified first bed layer S13B. As a result, the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 calculates at least the change in heat quantity and flow rate of each of the first bed layer reactant SR1 and the first inflow gas reactant GR221 when they reach an equilibrium state.

第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221との反応により生成される可能性のある物質(生成物質)の種類、相、流量等を予め設定しておくことにより、生成物質の自由エネルギーが最小となるように、平衡反応計算を行って、生成物質の種類、相、流量等を決定する機能を有する。即ち、第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、ガス領域平衡反応計算部213と同様、ギブズエネルギー最小化法に基づく平衡反応計算を行うことができる。第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが平衡状態に達したときの、それぞれの熱量の変化、流量、生成物質の種類、組成、量及び相等を計算して出力する。 The first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 has a function of performing equilibrium reaction calculations to determine the type, phase, flow rate, etc. of the product that may be generated by the reaction between the first bed layer reaction SR1 and the first inflow gas reaction GR221, so that the free energy of the product is minimized, by setting in advance the type, phase, flow rate, etc. of the product. That is, the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 can perform equilibrium reaction calculations based on the Gibbs energy minimization method, similar to the gas region equilibrium reaction calculation unit 213. The first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 calculates and outputs the change in heat quantity, flow rate, type, composition, amount, and phase of the product, etc., when the first bed layer reaction SR1 and the first inflow gas reaction GR221 reach an equilibrium state.

第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じる生成物質と、第1ベッド層反応分SR1の未使用分とを、第1ベッド層生成分SP1として計算する。また、第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じる生成ガスと、第1流入ガス反応分GR221の未使用分とを、第1流入ガス生成分GP221として計算する。 The first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 calculates the product material produced by the reaction between the first bed layer reaction SR1 and the first inflow gas reaction GR221, and the unused portion of the first bed layer reaction SR1, as the first bed layer product SP1. The first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 also calculates the product gas produced by the reaction between the first bed layer reaction SR1 and the first inflow gas reaction GR221, and the unused portion of the first inflow gas reaction GR221, as the first inflow gas product GP221.

即ち、第1ベッド層生成分SP1は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じる生成物質と、第1ベッド層反応分SR1の未使用分とを合算したものである。第1流入ガス生成分GP221は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じる生成ガスと、第1流入ガス反応分GR221の未使用分とを合算したものである。 That is, the first bed layer product SP1 is the sum of the product material produced by the reaction of the first bed layer reaction SR1 with the first inflow gas reaction GR221 and the unused portion of the first bed layer reaction SR1. The first inflow gas product GP221 is the sum of the product gas produced by the reaction of the first bed layer reaction SR1 with the first inflow gas reaction GR221 and the unused portion of the first inflow gas reaction GR221.

第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、領域A内のベッド層を移動する修正第2ベッド層S21Bと、ベッド層に存在する第2流入ガスG221-2との平衡反応を計算する。即ち、第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、修正第2ベッド層S21Bのうちの第2流入ガスG221-2との平衡反応に寄与する第2ベッド層反応分SR2と、第2流入ガスG221-2のうちの修正第2ベッド層S21Bとの平衡状態に寄与する第2流入ガス反応分GR222を用いて、修正第2ベッド層S21Bの平衡反応計算を行う。これにより、第2ベッド層反応物SR2及び第2流入ガス反応分GR222の組成、量等、第2ベッド層反応物SR2及び第2流入ガス反応分GR222とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する。 The second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 calculates the equilibrium reaction between the modified second bed layer S21B moving through the bed layer in the region A and the second inflow gas G221-2 present in the bed layer. That is, the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 performs equilibrium reaction calculation of the modified second bed layer S21B using the second bed layer reaction SR2 that contributes to the equilibrium reaction with the second inflow gas G221-2 of the modified second bed layer S21B and the second inflow gas reaction GR222 that contributes to the equilibrium state with the modified second bed layer S21B. This calculates at least the composition, amount, etc. of the second bed layer reactant SR2 and the second inflow gas reaction GR222, and the change in the heat quantity and flow rate of each when the second bed layer reactant SR2 and the second inflow gas reaction GR222 reach an equilibrium state.

第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222との反応により生成される可能性のある物質(生成物質)の種類、相、流量等を予め設定しておくことにより、生成物質の自由エネルギーが最小となるように、平衡反応計算を行って、生成物質の種類、相、流量等を決定する機能を有する。即ち、第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1と同様、ギブズエネルギー最小化法に基づく平衡反応計算を行うことができる。第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが平衡状態に達したときの、それぞれの熱量の変化、流量、生成物質の種類、組成、量及び相等を計算して出力する。 The second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 has a function of performing equilibrium reaction calculations to determine the type, phase, flow rate, etc. of the product that may be generated by the reaction between the second bed layer reaction SR2 and the second inflow gas reaction GR222, so that the free energy of the product is minimized, by setting in advance the type, phase, flow rate, etc. of the product. That is, the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 can perform equilibrium reaction calculations based on the Gibbs energy minimization method, similar to the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1. The second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 calculates and outputs the change in heat quantity, flow rate, type, composition, amount, and phase of the product, etc., when the second bed layer reaction SR2 and the second inflow gas reaction GR222 reach an equilibrium state.

第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じる生成物質と、第2ベッド層反応分SR2の未使用分とを、第2ベッド層生成分SP2として計算する。また、第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じる生成ガスと、第2流入ガス反応分GR222の未使用分とを、第2流入ガス生成分GP222として計算する。 The second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 calculates the product material produced by the reaction between the second bed layer reaction SR2 and the second inflow gas reaction GR222, and the unused portion of the second bed layer reaction SR2, as the second bed layer product SP2. The second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 also calculates the product gas produced by the reaction between the second bed layer reaction SR2 and the second inflow gas reaction GR222, and the unused portion of the second inflow gas reaction GR222, as the second inflow gas product GP222.

即ち、第2ベッド層生成分SP2とは、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じる生成物質と、第2ベッド層反応分SR2の未使用分とを合算したものである。また、第2流入ガス生成分GP222は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じる生成ガスと、第1流入ガス反応分GR222の未使用分とを合算したものである。 In other words, the second bed layer product SP2 is the sum of the product material generated by the reaction of the second bed layer reaction SR2 with the second inflow gas reaction GR222 and the unused portion of the second bed layer reaction SR2. The second inflow gas product GP222 is the sum of the product gas generated by the reaction of the second bed layer reaction SR2 with the second inflow gas reaction GR222 and the unused portion of the first inflow gas reaction GR222.

第1混合気相計算部216-1は、複数の流れを混合する機能を有しており、第1ガス反応量計算部210-1で分割された第1ガス未反応分Gr1と、第1ガス領域平衡反応計算部214-1で生じた第1ガス生成分GP1とを混合した混合気相である第1混合気相G14の流量や組成データ等を計算する。 The first mixed gas phase calculation unit 216-1 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the first mixed gas phase G14, which is a mixed gas phase obtained by mixing the first gas unreacted portion Gr1 separated by the first gas reaction amount calculation unit 210-1 and the first gas product portion GP1 generated by the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1.

第2混合気相計算部216-2は、複数の流れを混合する機能を有しており、第2ガス反応量計算部210-2で分割された第2ガス未反応分Gr2と、第2ガス領域平衡反応計算部214-2で生じた第2ガス生成分GP2とを混合した混合気相である第2混合気相G23の流量や組成データ等を計算する。 The second mixed gas phase calculation unit 216-2 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the second mixed gas phase G23, which is a mixed gas phase obtained by mixing the second gas unreacted portion Gr2 separated by the second gas reaction amount calculation unit 210-2 and the second gas product portion GP2 generated by the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2.

第1混合物質計算部217-1は、複数の流れを混合する機能を有しており、第1物質反応量計算部211-1で分割された第1物質未反応分Mr11と、第1ガス領域平衡反応計算部214-1で生じた第1物質生成分MP11とを混合した第1混合物質M12の流量や組成データ等を計算する。 The first mixed substance calculation unit 217-1 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the first mixed substance M12, which is a mixture of the unreacted portion of the first substance Mr11 separated by the first substance reaction amount calculation unit 211-1 and the product portion of the first substance MP11 generated by the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1.

第2混合物質計算部217-2は、複数の流れを混合する機能を有しており、第2物質反応量計算部211-2で分割された第2物質未反応分Mr21と、第2ガス領域平衡反応計算部214-2で生じた第2物質生成分MP21とを混合した第2混合物質M22の流量や組成データ等を計算する。 The second mixed substance calculation unit 217-2 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the second mixed substance M22, which is a mixture of the unreacted portion of the second substance Mr21 separated by the second substance reaction amount calculation unit 211-2 and the product portion of the second substance MP21 generated by the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2.

第1混合ベッド層計算部218-1は、複数の流れを混合する機能を有しており、第1ベッド層反応量計算部212-1で分割された第1ベッド層未反応分Sr1と、第1ベッド層平衡反応計算部215-1で生じた第1ベッド層生成分SP1とを混合した第1混合ベッド層S14の流量や組成データ等を計算する。 The first mixed bed layer calculation unit 218-1 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the first mixed bed layer S14, which is a mixture of the first bed layer unreacted portion Sr1 separated by the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 and the first bed layer product portion SP1 generated by the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1.

第2混合ベッド層計算部218-2は、複数の流れを混合する機能を有しており、第2ベッド層反応量計算部212-2で分割された第2ベッド層未反応分Sr2と、第2ベッド層平衡反応計算部215-2で生じた第2ベッド層生成分SP2とを混合した第2混合ベッド層S22の流量や組成データ等を計算する。 The second mixed bed layer calculation unit 218-2 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the second mixed bed layer S22, which is a mixture of the second bed layer unreacted portion Sr2 separated by the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 and the second bed layer product portion SP2 generated by the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2.

第1混合流入ガス算出部219-1は、複数の流れを混合する機能を有しており、第1流入ガス反応量計算部213-1で分割された第1流入ガス未反応分Gr221と、第1ベッド層平衡反応計算部215-1で生じた第1流入ガス生成分GP221とを混合した第1混合流入ガスG222Aの流量や組成データ等を計算する。 The first mixed inflow gas calculation unit 219-1 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the first mixed inflow gas G222A, which is a mixture of the first inflow gas unreacted portion Gr221 separated by the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 and the first inflow gas product portion GP221 generated by the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1.

第2混合流入ガス算出部219-2は、複数の流れを混合する機能を有しており、第2流入ガス反応量計算部213-2で分割された第2流入ガス未反応分Gr222と、第2ベッド層平衡反応計算部215-2で生じる第2流入ガス生成分GP222とを混合した第2混合流入ガスG222Bの流量や組成データ等を計算する。 The second mixed inflow gas calculation unit 219-2 has the function of mixing multiple flows, and calculates the flow rate and composition data of the second mixed inflow gas G222B, which is a mixture of the second inflow gas unreacted portion Gr222 separated by the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 and the second inflow gas product portion GP222 generated by the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2.

第1混合物質物量修正部220は、第2混合物質M23内に含まれる第3物質M3の第1ガス領域に存在する第1混合物質M12への移動量と、第1のガス領域に存在する第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2混合物質M23への移動量を考慮して、第1混合物質M12の物量を修正し、第1修正混合物質M13を算出する。 The first mixed substance quantity correction unit 220 corrects the quantity of the first mixed substance M12 and calculates the first corrected mixed substance M13, taking into account the amount of the third substance M3 contained in the second mixed substance M23 that moves to the first mixed substance M12 that exists in the first gas region and the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 that exists in the first gas region that moves to the second mixed substance M23.

第1混合物質物量修正部220は、第2混合物質M23内に含まれる第3物質M3の第1ガス領域に存在する第1混合物質M12への移動量を加えると共に、第1のガス領域に存在する第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2混合物質M23への移動量を除することで、第1混合物質M12の物量は修正される。 The first mixed substance quantity correction unit 220 corrects the quantity of the first mixed substance M12 by adding the amount of the third substance M3 contained in the second mixed substance M23 that moves to the first mixed substance M12 that exists in the first gas region and subtracting the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 that exists in the first gas region that moves to the second mixed substance M23.

流入ガス合算部221は、複数の流れを混合する機能を有しており、第1混合流入ガス算出部219-1で生じた第1混合流入ガスG222Aと、第2混合流入ガス算出部219-2で生じる第2混合流入ガスG222Bとを合算し、混合流入ガスG223を算出する。 The inflow gas combining unit 221 has the function of mixing multiple flows, and combines the first mixed inflow gas G222A generated in the first mixed inflow gas calculation unit 219-1 and the second mixed inflow gas G222B generated in the second mixed inflow gas calculation unit 219-2 to calculate the mixed inflow gas G223.

ガス量合算部222は、複数の流れを混合する機能を有しており、第2混合気相計算部216-2で生じた第2混合気相G23と、流入ガス合算部221で生じる混合流入ガスG223とを合算し、第2合算気相G24を算出する。 The gas amount summing unit 222 has the function of mixing multiple flows, and sums the second mixed gas phase G23 generated in the second mixed gas phase calculation unit 216-2 and the mixed inflow gas G223 generated in the inflow gas summing unit 221 to calculate the second combined gas phase G24.

第2混合物質1次物量修正部223は、第1ベッド層予備物量修正部205で生じる添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第7物質M7の第2混合物質M22への移動量と、第2混合物質計算部217-2で生じた第2混合物質M22に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量と、第2ベッド層予備物量修正部207で生じる第2混合ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2混合物質M22への移動量とを考慮して、第2混合物質M22の物量を修正し、第2修正混合物質M23を算出する。 The second mixed substance primary quantity correction unit 223 corrects the quantity of the second mixed substance M22 and calculates the second corrected mixed substance M23, taking into consideration the amount of movement of the seventh substance M7, which contains at least one of a solid substance or a liquid substance and is contained in the additive-containing first bed layer S12 generated in the first bed layer preliminary quantity correction unit 205, to the second mixed substance M22, the amount of movement of the eighth substance M8, which contains at least one of a solid substance or a liquid substance and is contained in the second mixed substance M22 generated in the second mixed substance calculation unit 217-2, to the additive-containing first bed layer S12, and the amount of movement of the ninth substance M9, which is contained in the second mixed bed layer S21 generated in the second bed layer preliminary quantity correction unit 207, to the second mixed substance M22.

第2混合物質1次物量修正部223は、添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる第7物質M7の第2混合物質M22への移動量と、第2混合ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2混合物質M22への移動量とを加え、第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を除することで、第2混合物質M22の物量は修正される。 The second mixed substance primary quantity correction unit 223 corrects the quantity of the second mixed substance M22 by adding the amount of the seventh substance M7 contained in the additive-containing first bed layer S12 transferred to the second mixed substance M22 and the amount of the ninth substance M9 contained in the second mixed bed layer S21 transferred to the second mixed substance M22, and subtracting the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 transferred to the additive-containing first bed layer S12.

第2混合物質2次物量修正部224は、第2混合物質1次物量修正部223で生じた第2修正混合物質M23に含まれる第3物質M3の第1ガス領域に存在する第1混合物質M12への移動量と、第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2修正混合物質M23への移動量とを考慮して、第2修正混合物質M23の物量を修正し、第2修正混合物質M24を算出する。 The second mixed substance secondary quantity correction unit 224 corrects the quantity of the second modified mixed substance M23 and calculates the second modified mixed substance M24, taking into consideration the amount of the third substance M3 contained in the second modified mixed substance M23 generated in the second mixed substance primary quantity correction unit 223 that moves to the first mixed substance M12 present in the first gas region and the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 that moves to the second modified mixed substance M23.

第2混合物質2次物量修正部224は、第2修正混合物質M23に含まれる第3物質M3の第1混合物質M12への移動量を除すると共に、第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2修正混合物質M23への移動量を加えることで、第2修正混合物質M23の物量は修正される。 The second mixed substance secondary quantity correction unit 224 corrects the quantity of the second modified mixed substance M23 by subtracting the amount of the third substance M3 contained in the second modified mixed substance M23 that has moved to the first mixed substance M12 and adding the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 that has moved to the second modified mixed substance M23.

なお、本実施形態では、第1ガス領域平衡反応計算部214-1及び第2ガス領域平衡反応計算部214-2の少なくとも一方は、2つ以上を備えてもよい。第1ガス相G11及び第2ガス相G21の少なくとも一方が更に複数のガス相に分離されることで、ロータリーキルン1内のガス領域は3種類以上の複数系統に分けられる。 In this embodiment, at least one of the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 and the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 may be provided in two or more units. At least one of the first gas phase G11 and the second gas phase G21 is further separated into multiple gas phases, so that the gas region in the rotary kiln 1 is divided into three or more types of multiple systems.

本実施形態では、第1ベッド層平衡反応計算部215-1及び第2ベッド層平衡反応計算部215-2の少なくとも一方は、2つ以上を備えてもよい。第1ベッド層S11及び第1ベッド層S21の少なくとも一方が更に複数のベッド層に分離されることで、ロータリーキルン1内のベッド層は3種類以上の複数系統に分けられる。 In this embodiment, at least one of the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 and the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 may be provided in two or more units. At least one of the first bed layer S11 and the first bed layer S21 is further separated into multiple bed layers, so that the bed layers in the rotary kiln 1 are divided into three or more types of multiple systems.

本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、燃焼用材料240をロータリーキルン1内に投下しない場合には、分配部201を備えなくてもよい。 In this embodiment, the furnace reaction calculation device 20 does not need to be equipped with a distribution section 201 if the combustion material 240 is not dropped into the rotary kiln 1.

本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層予備物量修正部205、第1ベッド層物量修正部206、第2ベッド層予備物量修正部207及び第2ベッド層物量修正部208の1つ以上を備えなくてもよい。例えば、炉内反応の計算装置20が第1ベッド層予備物量修正部205及び第1ベッド層物量修正部206を備えない場合、第1ベッド層反応量計算部212-1は、修正第1ベッド層S13Bに代えて第1ベッド層S12を用いる。また、炉内反応の計算装置20が第2ベッド層予備物量修正部207及び第2ベッド層物量修正部208を備えない場合、第2ベッド層反応量計算部212-2は、予備修正第2ベッド層S21Aに代えて第2ベッド層S21を用いる。 In this embodiment, the reactor reaction calculation device 20 may not include one or more of the first bed layer preliminary quantity correction unit 205, the first bed layer quantity correction unit 206, the second bed layer preliminary quantity correction unit 207, and the second bed layer quantity correction unit 208. For example, if the reactor reaction calculation device 20 does not include the first bed layer preliminary quantity correction unit 205 and the first bed layer quantity correction unit 206, the first bed layer reaction quantity calculation unit 212-1 uses the first bed layer S12 instead of the corrected first bed layer S13B. Also, if the reactor reaction calculation device 20 does not include the second bed layer preliminary quantity correction unit 207 and the second bed layer quantity correction unit 208, the second bed layer reaction quantity calculation unit 212-2 uses the second bed layer S21 instead of the preliminary corrected second bed layer S21A.

本実施形態では、炉内反応の計算装置20は、炉内の伝熱を、必要に応じて、放射、伝導及び対流等のモデルを用いて計算してもよい。 In this embodiment, the reactor reaction calculation device 20 may calculate the heat transfer in the reactor using models such as radiation, conduction, and convection, as necessary.

<炉内反応の計算方法>
次に、本実施形態に係る炉内反応の計算装置を用いて、本実施形態に係る炉内反応の計算方法について説明する。本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図1に示すような構成を有するロータリーキルン1において、ロータリーキルン1の装入端14A側から供給した原料鉱石を排出端14B側に向かって移動させながら、移動の途中から燃焼用材料240を投入し、原料鉱石を排出端14B側に設けられるバーナー16から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う。
<Calculation method for reactor reactions>
Next, the calculation method of the furnace reaction according to the present embodiment will be described using the calculation device of the furnace reaction according to the present embodiment. In the calculation method of the furnace reaction according to the present embodiment, in a rotary kiln 1 having a configuration as shown in Fig. 1, raw ore supplied from the charging end 14A side of the rotary kiln 1 is moved toward the discharge end 14B side, and a combustion material 240 is charged from the middle of the movement, and the raw ore is brought into contact with the combustion gas supplied from the burner 16 provided on the discharge end 14B side, thereby drying and reducing the raw ore.

図5は、本実施形態に係る炉内反応の計算方法を説明するフローチャートである。図5に示すように、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内に燃焼用材料240を投下しているか否かを確認する(確認工程:ステップS11)。 Figure 5 is a flowchart explaining the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment. As shown in Figure 5, the furnace reaction calculation device 20 checks whether the combustion material 240 has been dropped into the rotary kiln 1 (checking process: step S11).

ロータリーキルン1内に燃焼用材料240が投下されている場合(ステップS11:Yes)、炉内反応の計算装置20は、気相を想定した揮発分等の物質と、ベッド層を想定した固体物質を入力物質として与え、分配部201を用いて、ロータリーキルン1内に添加される燃焼用材料240を気相とベッド層とに質量流量で分配する(分配工程:ステップS12)。 If the combustion material 240 has been dropped into the rotary kiln 1 (step S11: Yes), the furnace reaction calculation device 20 provides materials such as volatile matter assumed to be in the gas phase and solid materials assumed to be in the bed layer as input materials, and distributes the combustion material 240 added to the rotary kiln 1 to the gas phase and the bed layer by mass flow rate using the distribution unit 201 (distribution process: step S12).

次に、炉内反応の計算装置20は、一方の隣接領域(領域(A+1))から領域Aに流入する燃焼ガスである第1気相G11と、分配部201で分配された燃焼用材料240の気相である添加気相AG11とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1気相G11と添加気相AG11とを混合して、第1気相G11及び添加気相AG11を含む添加分含有第1気相G12を算出する(第1気相と添加気相の気相混合工程:ステップS13)。 Next, the furnace reaction calculation device 20 provides as input materials the first gas phase G11, which is the combustion gas flowing into region A from one adjacent region (region (A+1)), and the added gas phase AG11, which is the gas phase of the combustion material 240 distributed by the distribution section 201. The furnace reaction calculation device 20 mixes the first gas phase G11 and the added gas phase AG11 to calculate the added content-containing first gas phase G12, which includes the first gas phase G11 and the added gas phase AG11 (gas phase mixing process of the first gas phase and the added gas phase: step S13).

次に、炉内反応の計算装置20は、第1気相の物量修正部202を用いて、第1ガス領域を流れる添加分含有第1気相G12の物量を修正し、修正第1気相G13を計算する(第2気相の物量の修正工程:ステップS14)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the first gas phase quantity correction unit 202 to correct the quantity of the additive-containing first gas phase G12 flowing through the first gas region, and calculates the corrected first gas phase G13 (second gas phase quantity correction process: step S14).

次に、炉内反応の計算装置20は、第2気相の物量修正部203を用いて、第2ガス領域を流れる第2気相G21の物量を修正し、修正第2気相G22Aを計算して算出する(第2気相の物量の修正工程:ステップS15)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the second gas phase quantity correction unit 203 to correct the quantity of the second gas phase G21 flowing through the second gas region, and calculates the corrected second gas phase G22A (second gas phase quantity correction process: step S15).

次に、炉内反応の計算装置20は、ガス混合量計算部204を用いて、第2ガス領域中の修正第2気相G22Aからベッド層へ移動する流入ガスG221の流量を計算する(ガス混合量計算工程:ステップS16)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the gas mixing amount calculation unit 204 to calculate the flow rate of the inflow gas G221 moving from the modified second gas phase G22A in the second gas region to the bed layer (gas mixing amount calculation process: step S16).

次に、炉内反応の計算装置20は、他方の隣接領域(領域(A-1))から領域Aに流入するベッド層S1が予め分配された第1ベッド層S11と、分配部201で分配された燃焼用材料のベッド層である添加ベッド層AS11とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層S11と添加ベッド層AS11とを混合して、添加分含有第1ベッド層S12を算出する(第1ベッド層と添加ベッド層のベッド層混合工程:ステップS17)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides as input materials the first bed layer S11, which is a bed layer of the combustion material distributed by the distribution unit 201, and the additive bed layer AS11, which is a bed layer of the combustion material distributed by the distribution unit 201, as input materials. The reactor reaction calculation device 20 mixes the first bed layer S11 and the additive bed layer AS11 to calculate the additive-containing first bed layer S12 (bed layer mixing process of the first bed layer and the additive bed layer: step S17).

次に、炉内反応の計算装置20は、添加分含有第1ベッド層S12と、添加分含有第1ベッド層S12に含まれる第7物質M7の第2ガス領域中に存在する第2混合物質M22への移動量と、第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量とを入力物質として与える。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides as input materials the first bed layer S12 containing the additive, the amount of the seventh substance M7 contained in the first bed layer S12 moving to the second mixed substance M22 present in the second gas region, and the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 moving to the first bed layer S12 containing the additive.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層予備物量修正部205を用いて、添加分含有第1ベッド層S12に含まれる第7物質M7の第2混合物質M22への移動量を除すると共に、第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を加えることで、添加分含有第1ベッド層S12の物量を修正し、予備修正第1ベッド層S13Aを算出する(第1ベッド層予備物量修正工程:ステップS18)。 The reactor reaction calculation device 20 corrects the quantity of the additive-containing first bed layer S12 by subtracting the amount of the seventh substance M7 contained in the additive-containing first bed layer S12 transferred to the second mixed substance M22 using the first bed layer preliminary quantity correction unit 205, and adding the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 transferred to the additive-containing first bed layer S12, thereby calculating the preliminary corrected first bed layer S13A (first bed layer preliminary quantity correction process: step S18).

次に、炉内反応の計算装置20は、予備修正第1ベッド層S13Aと、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の第2ベッド層S21Aへの移動量と、第2ベッド層物量修正部208で除される、第2ベッド層S21A中の第5物質M5とを入力物質として与える。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides as input materials the preliminary correction first bed layer S13A, the amount of the sixth substance M6 contained in the preliminary correction first bed layer S13A moving to the second bed layer S21A, and the fifth substance M5 in the second bed layer S21A divided by the second bed layer quantity correction unit 208.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層物量修正部206を用いて、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の移動量を予備修正第1ベッド層S13Aから除すると共に、第2ベッド層物量修正部208で除される、第2ベッド層S21A中の第5物質M5の移動量を予備修正第1ベッド層S13Aに加える。これにより、炉内反応の計算装置20は、予備修正第1ベッド層S13Aの物量を修正し、修正第1ベッド層S13Bを算出する(予備修正第1ベッド層物量修正工程:ステップS19)。 The reactor reaction calculation device 20 uses the first bed layer quantity correction unit 206 to subtract the movement amount of the sixth substance M6 contained in the preliminary correction first bed layer S13A from the preliminary correction first bed layer S13A, and adds the movement amount of the fifth substance M5 in the second bed layer S21A divided by the second bed layer quantity correction unit 208 to the preliminary correction first bed layer S13A. As a result, the reactor reaction calculation device 20 corrects the quantity of the preliminary correction first bed layer S13A and calculates the corrected first bed layer S13B (preliminary correction first bed layer quantity correction process: step S19).

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層S21と、第2ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2ガス領域中に存在する第2混合物質M22への移動量とを入力物質として与える。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second bed layer S21 and the amount of the ninth substance M9 contained in the second bed layer S21 moving to the second mixed substance M22 present in the second gas region as input substances.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層予備物量修正部207を用いて、第2ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2混合物質M22への移動量を除して、第2ベッド層S21の物量を修正し、予備修正第2ベッド層S21Aを算出する。 The reactor reaction calculation device 20 uses the second bed layer preliminary quantity correction unit 207 to correct the quantity of the second bed layer S21 by subtracting the amount of the ninth substance M9 contained in the second bed layer S21 that has moved to the second mixed substance M22, and calculates the preliminary corrected second bed layer S21A.

次に、炉内反応の計算装置20は、予備修正第2ベッド層S21Aと、第1ベッド層物量修正部206で除される、予備修正第1ベッド層S13A中の第6物質M6の移動量と、第2ベッド層物量修正部208で除される、予備修正第2ベッド層S21A中の第5物質M5の移動量とを入力物質として与える。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides as input materials the preliminary correction second bed layer S21A, the movement amount of the sixth substance M6 in the preliminary correction first bed layer S13A divided by the first bed layer quantity correction unit 206, and the movement amount of the fifth substance M5 in the preliminary correction second bed layer S21A divided by the second bed layer quantity correction unit 208.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層物量修正部208を用いて、予備修正第2ベッド層S21Aから予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質M5の移動量を除すると共に、第1ベッド層物量修正部206で除される第6物質M6の移動量を予備修正第2ベッド層S21Aに加える。これにより、炉内反応の計算装置20は、予備修正第2ベッド層S21Aの物量を修正し、修正第2ベッド層S21Bを算出する(第2ベッド層物量修正工程:ステップS21)。 The reactor reaction calculation device 20 uses the second bed layer quantity correction unit 208 to subtract the movement amount of the fifth substance M5 contained in the preliminary corrected second bed layer S21A from the preliminary corrected second bed layer S21A, and adds the movement amount of the sixth substance M6 divided by the first bed layer quantity correction unit 206 to the preliminary corrected second bed layer S21A. As a result, the reactor reaction calculation device 20 corrects the quantity of the preliminary corrected second bed layer S21A and calculates the corrected second bed layer S21B (second bed layer quantity correction process: step S21).

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域平衡反応を行う(第1ガス領域平衡反応の実施工程:ステップS22)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 performs the first gas region equilibrium reaction (first gas region equilibrium reaction execution process: step S22).

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ガス領域平衡反応を行う(第2ガス領域平衡反応の実施工程:ステップS23)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 performs the second gas region equilibrium reaction (step S23: carrying out the second gas region equilibrium reaction).

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応を行う(第1ベッド層平衡反応の実施工程:ステップS24)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 performs the first bed layer equilibrium reaction (first bed layer equilibrium reaction execution process: step S24).

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応を行う(第2ベッド層平衡反応の実施工程:ステップS25)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 performs the second bed layer equilibrium reaction (step S25: carrying out the second bed layer equilibrium reaction).

次に、炉内反応の計算装置20は、流入ガス合算部221を用いて、第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)で生じる第1混合流入ガスG222Aに、第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS25)で生じる第2混合流入ガスG222Bを合算し、混合流入ガスG223を得る(流入ガス合算工程:ステップS26)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the inflow gas summing unit 221 to sum the first mixed inflow gas G222A generated in the first bed layer equilibrium reaction implementation process (step S24) with the second mixed inflow gas G222B generated in the second bed layer equilibrium reaction implementation process (step S25) to obtain a mixed inflow gas G223 (inflow gas summing process: step S26).

次に、炉内反応の計算装置20は、ガス量合算部222を用いて、第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS19)で生じる第2混合気相G23に、流入ガス合算工程(ステップS26)で生じる混合流入ガスG223を合算し、第2合算気相G24を得る(ガス量合算工程:ステップS27)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the gas amount summing unit 222 to sum the second mixed gas phase G23 generated in the second gas region equilibrium reaction implementation step (step S19) with the mixed inflow gas G223 generated in the inflow gas summing step (step S26) to obtain a second combined gas phase G24 (gas amount summing step: step S27).

炉内反応の計算装置20は、第2合算気相G24を領域Aよりも装入端14A側の領域(領域(A-1))に移動させる。 The furnace reaction calculation device 20 moves the second combined gas phase G24 to a region (region (A-1)) closer to the charging end 14A than region A.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1混合物質物量修正部220を用いて、第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS19)で生じる第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2ガス領域への移動量を除すると共に、第2混合物質M23内に含まれる第3物質M3の第1混合物質M12への移動量を加えることで、第1混合物質M12の物量を修正し、第1修正混合物質M13を算出する(第1混合物質物量修正工程:ステップS28)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 corrects the quantity of the first mixed substance M12 by subtracting the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 that moves to the second gas region, which occurs in the first gas region equilibrium reaction implementation process (step S19), and adding the amount of the third substance M3 contained in the second mixed substance M23 that moves to the first mixed substance M12, using the first mixed substance quantity correction unit 220, to calculate the first corrected mixed substance M13 (first mixed substance quantity correction process: step S28).

炉内反応の計算装置20は、第1修正混合物質M13を領域Aよりも装入端14A側の領域(領域(A-1))に移動させる。 The furnace reaction calculation device 20 moves the first modified mixed material M13 to a region (region (A-1)) closer to the charging end 14A than region A.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質1次物量修正部223を用いて、第1ベッド層の予備物量の修正工程(ステップS16)で生じる添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる第7物質M7の第2混合物質M22への移動量と、第2ベッド層予備物量修正部207で生じる第2混合ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2混合物質M22への移動量とを加えると共に、第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS25)で生じる第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を除する。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質M22の物量を修正し、第2修正混合物質M23を算出する(第2混合物質1次物量予備修正工程:ステップS29)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the second mixed substance primary quantity correction unit 223 to add the amount of the seventh substance M7 contained in the additive-containing first bed layer S12 transferred to the second mixed substance M22 generated in the correction process (step S16) of the preliminary quantity of the first bed layer, and the amount of the ninth substance M9 contained in the second mixed bed layer S21 transferred to the second mixed substance M22 generated in the second bed layer preliminary quantity correction unit 207, and subtract the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 transferred to the additive-containing first bed layer S12 generated in the implementation process (step S25) of the second bed layer equilibrium reaction. As a result, the reactor reaction calculation device 20 corrects the quantity of the second mixed substance M22 and calculates the second corrected mixed substance M23 (second mixed substance primary quantity preliminary correction process: step S29).

次に、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質2次物量修正部224を用いて、第2混合物質物量予備修正工程(ステップS29)で生じた第2修正混合物質M23に含まれる第3物質M3の第1混合物質M12への移動量を除すると共に、第1混合物質物量修正工程(ステップS28)で生じた第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2修正混合物質M23への移動量を加えて、第2修正混合物質M23の物量を修正し、第2修正混合物質M24を算出する(第2混合物質2次物量修正工程:ステップS30)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the second mixed substance secondary quantity correction unit 224 to subtract the transfer amount of the third substance M3 contained in the second corrected mixed substance M23 generated in the second mixed substance quantity preliminary correction process (step S29) to the first mixed substance M12, and add the transfer amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 generated in the first mixed substance quantity correction process (step S28) to the second corrected mixed substance M23 to correct the quantity of the second corrected mixed substance M23 and calculate the second corrected mixed substance M24 (second mixed substance secondary quantity correction process: step S30).

炉内反応の計算装置20は、第2修正混合物質M24を領域Aよりも装入端14A側の領域(領域(A-1))に移動させる。 The furnace reaction calculation device 20 moves the second modified mixed material M24 to a region (region (A-1)) closer to the charging end 14A than region A.

次に、第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS22)について説明する。図6は、図5の第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS22)の動作を示すフローチャートである。図6に示すように、第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS22)では、炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量計算部210-1を用いて、修正第1気相G13の第1物質M11との平衡状態に寄与する第1ガス反応量を計算する(第1ガス反応量計算工程:ステップS221)。 Next, the first gas region equilibrium reaction implementation step (step S22) will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the first gas region equilibrium reaction implementation step (step S22) in FIG. 5. As shown in FIG. 6, in the first gas region equilibrium reaction implementation step (step S22), the reactor reaction calculation device 20 uses the first gas reaction amount calculation unit 210-1 to calculate the first gas reaction amount that contributes to the equilibrium state of the modified first gas phase G13 with the first substance M11 (first gas reaction amount calculation step: step S221).

即ち、炉内反応の計算装置20は、修正第1気相G13と第1ガス領域中に存在する第1物質M11とが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、修正第1気相G13が第1ガス領域中に存在する第1物質M11と反応して平衡状態に達する時の反応に寄与するガス反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of gas reaction that contributes to the reaction when the modified first gas phase G13 reacts with the first substance M11 present in the first gas region to reach an equilibrium state, assuming that the modified first gas phase G13 reacts with the first substance M11 present in the first gas region to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量の計算結果に基づいて、第1ガス反応量に相当する第1ガス反応分GR1と、残りの未反応量に相当する第1ガス未反応分Gr1とに分割する。 Then, based on the calculation result of the first gas reaction amount, the furnace reaction calculation device 20 divides it into a first gas reaction amount GR1 corresponding to the first gas reaction amount and a first gas unreacted amount Gr1 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1物質反応量計算部211-1を用いて、第1ガス領域に存在する第1物質M11のうち、修正第1気相G13との平衡状態に寄与する第1物質反応量を計算する(第1物質反応量計算工程:ステップS222)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the first substance reaction amount calculation unit 211-1 to calculate the first substance reaction amount that contributes to the equilibrium state with the modified first gas phase G13 from the first substance M11 present in the first gas region (first substance reaction amount calculation process: step S222).

即ち、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域に存在する第1物質M11と修正第1気相G13とが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、第1ガス領域に存在する第1物質M11が修正第1気相G13と反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第1物質反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of reaction of the first substance that contributes to the reaction when the first substance M11 present in the first gas region reacts with the modified first gas phase G13 to reach an equilibrium state, assuming that the first substance M11 present in the first gas region reacts with the modified first gas phase G13 to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第1物質反応量の計算結果に基づいて、第1物質反応量に相当する第1反応得物質反応分MR11と、残りの未反応量に相当する第1物質未反応分Mr11とに分割する。 Then, based on the calculation result of the amount of reaction of the first substance, the reactor reaction calculation device 20 divides the amount of reaction of the first substance into a reacted amount of the first reactant MR11 corresponding to the amount of reaction of the first substance and an unreacted amount of the first substance Mr11 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量の計算工程(ステップS221)で得られた第1ガス反応分GR1と、第1物質反応量の計算工程(ステップS222)で得られた第1物質反応分MR11とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域平衡反応計算部214-1を用いて、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11との平衡反応を計算し、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する(第1ガス領域平衡反応計算工程:ステップS223)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the first gas reaction amount GR1 obtained in the first gas reaction amount calculation step (step S221) and the first substance reaction amount MR11 obtained in the first substance reaction amount calculation step (step S222) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 to calculate the equilibrium reaction between the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11, and calculates at least the change in heat quantity and flow rate of each of the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11 when they reach equilibrium (first gas region equilibrium reaction calculation step: step S223).

平衡反応の計算には、例えば、ギブズエネルギー最小化法等を用いることができる。 For example, the Gibbs energy minimization method can be used to calculate equilibrium reactions.

炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる気相と、第1ガス反応分GR1の未使用分とを、第1ガス生成分GP1として計算し、第1ガス反応分GR1と第1物質反応分MR11とが反応することで生じる生成物質と、第1物質反応分MR11の未使用分とを、第1物質生成分MP11として計算する。 The furnace reaction calculation device 20 calculates the gas phase produced by the reaction between the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11 and the unused portion of the first gas reaction amount GR1 as the first gas product amount GP1, and calculates the product material produced by the reaction between the first gas reaction amount GR1 and the first substance reaction amount MR11 and the unused portion of the first substance reaction amount MR11 as the first substance product amount MP11.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量の計算工程(ステップS221)で得られた第1ガス未反応分Gr1と、第1ガス領域平衡反応計算工程(ステップS223)で得られた第1ガス生成分GP1とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1混合気相計算部216-1を用いて、第1ガス未反応分Gr1と第1ガス生成分GP1とを含む第1混合気相G14の流量、組成データ等を計算する(第1混合気相計算工程:ステップS224)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the first gas unreacted portion Gr1 obtained in the first gas reaction amount calculation step (step S221) and the first gas generated portion GP1 obtained in the first gas region equilibrium reaction calculation step (step S223) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the first mixed gas phase calculation unit 216-1 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the first mixed gas phase G14 containing the first gas unreacted portion Gr1 and the first gas generated portion GP1 (first mixed gas phase calculation step: step S224).

第1ガス反応量の計算工程(ステップS221)で計算した第1ガス反応分GR1は、第1混合気相G13と第1物質M11とが平衡状態に達したと仮定した時の反応量であるため、通常、全て使用される。しかし、気相である第1ガス反応分GR1には、反応の量論比以上に存在する物質や反応に寄与しない不活性な物質が存在している場合がある。不活性な物質は、例えば、窒素等である。第1混合気相計算工程(ステップS223)では、反応の量論比以上に存在し、結果として平衡反応後に残る物質や不活性な物質が存在する。第1ガス領域平衡反応計算部214-1で使用されずに残った未使用分は、ガス生成分GP1として計算する。 The first gas reaction amount GR1 calculated in the first gas reaction amount calculation process (step S221) is the reaction amount when it is assumed that the first mixture phase G13 and the first substance M11 have reached equilibrium, and therefore is normally all used. However, the first gas reaction amount GR1, which is a gas phase, may contain substances that exist in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction or inactive substances that do not contribute to the reaction. Examples of inactive substances include nitrogen. In the first mixture phase calculation process (step S223), there are substances that exist in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and, as a result, remain after the equilibrium reaction or inactive substances. The unused portion that remains unused in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 is calculated as the gas production amount GP1.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1物質反応量の計算工程(ステップS222)で得られた第1物質未反応分Mr11と、第1ガス領域平衡反応計算工程(ステップS223)で得られた第1物質生成分MP11とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1混合物質計算部217-1を用いて、第1物質未反応分Mr11と第1物質生成分MP11とを混合した第1混合物質M12の流量や組成データ等を計算する(第1混合物質計算工程:ステップS225)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the first substance unreacted portion Mr11 obtained in the first substance reaction amount calculation step (step S222) and the first substance product portion MP11 obtained in the first gas region equilibrium reaction calculation step (step S223) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the first mixed material calculation unit 217-1 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the first mixed material M12 obtained by mixing the first substance unreacted portion Mr11 and the first substance product portion MP11 (first mixed material calculation step: step S225).

次に、第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS23)について説明する。図7は、図5の第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS23)の動作を示すフローチャートである。図7に示すように、第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS23)では、炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量計算部210-2を用いて、調整第2気相G22Bの第2物質M21との平衡状態に寄与する第2ガス反応量を計算する(第2ガス反応量計算工程:ステップS231)。 Next, the second gas region equilibrium reaction implementation step (step S23) will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the second gas region equilibrium reaction implementation step (step S23) in FIG. 5. As shown in FIG. 7, in the second gas region equilibrium reaction implementation step (step S23), the reactor reaction calculation device 20 uses the second gas reaction amount calculation unit 210-2 to calculate the second gas reaction amount that contributes to the equilibrium state with the second substance M21 of the adjusted second gas phase G22B (second gas reaction amount calculation step: step S231).

即ち、炉内反応の計算装置20は、調整第2気相G22Bと第2ガス領域中に存在する第2物質M21とが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、調整第2気相G22Bが第2ガス領域中に存在する第2物質M21と反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第2ガス反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of second gas reaction that contributes to the reaction when the adjusted second gas phase G22B reacts with the second substance M21 present in the second gas region to reach an equilibrium state, assuming that the adjusted second gas phase G22B reacts with the second substance M21 present in the second gas region to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量の計算結果に基づいて、第2ガス反応量に相当する第2ガス反応分GR2と、残りの未反応量に相当する第2ガス未反応分Gr2とに分割する。 Then, based on the calculation result of the second gas reaction amount, the reactor reaction calculation device 20 divides it into a second gas reaction amount GR2 corresponding to the second gas reaction amount and a second gas unreacted amount Gr2 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2物質反応量計算部211-2を用いて、第2ガス領域に存在する第2物質M21のうち、調整第2気相G22Bとの平衡状態に寄与する第2物質反応量を計算する(第2物質反応量計算工程:ステップS232)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the second material reaction amount calculation unit 211-2 to calculate the second material reaction amount of the second material M21 present in the second gas region that contributes to the equilibrium state with the adjusted second gas phase G22B (second material reaction amount calculation process: step S232).

即ち、炉内反応の計算装置20は、第2ガス領域に存在する第2物質M21と調整第2気相G22Bとが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、第2ガス領域に存在する第2物質M21が調整第2気相G22Bと反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第2物質反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of reaction of the second substance that contributes to the reaction when the second substance M21 present in the second gas region reacts with the adjusted second gas phase G22B to reach an equilibrium state, assuming that the second substance M21 present in the second gas region reacts with the adjusted second gas phase G22B to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第2物質反応量の計算結果に基づいて、第2物質反応量に相当する第2反応得物質反応分MR21と、残りの未反応量に相当する第2物質未反応分Mr21とに分割する。 Then, based on the calculation result of the reaction amount of the second substance, the reactor reaction calculation device 20 divides it into a reacted portion of the second reactant MR21 corresponding to the reacted amount of the second substance and an unreacted portion of the second substance Mr21 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量の計算工程(ステップS231)で得られた第2ガス反応分GR2と、第2物質反応量の計算工程(ステップS232)で得られた第2物質反応分MR21とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2ガス領域平衡反応計算部214-2を用いて、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21との平衡反応を計算し、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する(第2ガス領域平衡反応計算工程:ステップS233)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second gas reaction amount GR2 obtained in the second gas reaction amount calculation step (step S231) and the second material reaction amount MR21 obtained in the second material reaction amount calculation step (step S232) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 to calculate the equilibrium reaction between the second gas reaction amount GR2 and the second material reaction amount MR21, and calculates at least the change in heat quantity and flow rate of each of the second gas reaction amount GR2 and the second material reaction amount MR21 when they reach equilibrium (second gas region equilibrium reaction calculation step: step S233).

平衡反応の計算には、例えば、ギブズエネルギー最小化法等を用いることができる。 For example, the Gibbs energy minimization method can be used to calculate equilibrium reactions.

炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる気相と、第2ガス反応分GR2の未使用分とを、第2ガス生成分GP2として計算し、第2ガス反応分GR2と第2物質反応分MR21とが反応することで生じる生成物質と、第2物質反応分MR21の未使用分とを、第2物質生成分MP21として計算する。 The furnace reaction calculation device 20 calculates the gas phase produced by the reaction between the second gas reaction amount GR2 and the second substance reaction amount MR21 and the unused portion of the second gas reaction amount GR2 as the second gas product amount GP2, and calculates the product material produced by the reaction between the second gas reaction amount GR2 and the second substance reaction amount MR21 and the unused portion of the second substance reaction amount MR21 as the second substance product amount MP21.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量の計算工程(ステップS231)で得られた第2ガス未反応分Gr2と、第2ガス領域平衡反応計算工程(ステップS233)で得られた第2ガス生成分GP2とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2混合気相計算部216-2を用いて、第2ガス未反応分Gr2と第2ガス生成分GP2とを含む第2混合気相G23の流量、組成データ等を計算する(第2混合気相計算工程:ステップS234)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second gas unreacted portion Gr2 obtained in the second gas reaction amount calculation step (step S231) and the second gas generated portion GP2 obtained in the second gas region equilibrium reaction calculation step (step S233) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second mixed gas phase calculation unit 216-2 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the second mixed gas phase G23 containing the second gas unreacted portion Gr2 and the second gas generated portion GP2 (second mixed gas phase calculation step: step S234).

第2ガス反応量の計算工程(ステップS231)で計算した第2ガス反応分GR2は、第2混合気相G21と第2物質M21とが平衡状態に達したと仮定した時の反応量であるため、通常、全て使用される。しかし、気相である第2ガス反応分GR2には、反応の量論比以上に存在する物質や反応に寄与しない不活性な物質が存在している場合がある。不活性な物質は、例えば、窒素等である。第2混合気相計算工程(ステップS233)では、反応の量論比以上に存在し、結果として平衡反応後に残る物質や不活性な物質が存在する。第2ガス領域平衡反応計算部214-2で使用されずに残った未使用分は、ガス生成分GP2として計算する。 The second gas reaction amount GR2 calculated in the second gas reaction amount calculation process (step S231) is the reaction amount when it is assumed that the second mixture phase G21 and the second substance M21 have reached an equilibrium state, and therefore is normally used in its entirety. However, the second gas reaction amount GR2, which is a gas phase, may contain substances that exist in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction or inactive substances that do not contribute to the reaction. Examples of inactive substances include nitrogen. In the second mixture phase calculation process (step S233), substances that exist in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and that result in the existence of inactive substances or substances that remain after the equilibrium reaction exist. The unused portion that remains unused in the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 is calculated as the gas production amount GP2.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2物質反応量の計算工程(ステップS232)で得られた第2物質未反応分Mr21と、第2ガス領域平衡反応計算工程(ステップS233)で得られた第2物質生成分MP21とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2混合物質計算部217-2を用いて、第2物質未反応分Mr21と第2物質生成分MP21とを混合した第2混合物質M22の流量や組成データ等を計算する(第2混合物質計算工程:ステップS235)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the unreacted portion of the second substance Mr21 obtained in the second substance reaction amount calculation step (step S232) and the second substance product portion MP21 obtained in the second gas region equilibrium reaction calculation step (step S233) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second mixed material calculation unit 217-2 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the second mixed material M22 obtained by mixing the unreacted portion of the second substance Mr21 and the second substance product portion MP21 (second mixed material calculation step: step S235).

次に、第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)について説明する。図8は、図5の第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)の動作を示すフローチャートである。図8に示すように、第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)では、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量計算部212-1を用いて、修正第1ベッド層S13Bのうち、第1流入ガス反応分GR221との平衡状態に寄与する第1ベッド層反応量を計算する(第1ベッド層反応量計算工程:ステップS241)。 Next, the first bed layer equilibrium reaction implementation process (step S24) will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the first bed layer equilibrium reaction implementation process (step S24) in FIG. 5. As shown in FIG. 8, in the first bed layer equilibrium reaction implementation process (step S24), the reactor reaction calculation device 20 uses the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 to calculate the first bed layer reaction amount that contributes to the equilibrium state with the first inflow gas reaction amount GR221 in the corrected first bed layer S13B (first bed layer reaction amount calculation process: step S241).

即ち、炉内反応の計算装置20は、修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1とが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、修正第1ベッド層S13Bが第1流入ガスG221-1と反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第1ベッド層反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of first bed layer reaction that contributes to the reaction when the modified first bed layer S13B reacts with the first inflow gas G221-1 to reach an equilibrium state, assuming that the modified first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 react to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量の計算結果に基づいて、第1ベッド層反応量に相当する第1ベッド層反応分SR1と、残りの未反応量に相当する第1ベッド層未反応分Sr1とに分割する。 Then, based on the calculation result of the first bed layer reaction amount, the reactor reaction calculation device 20 divides it into a first bed layer reaction amount SR1 corresponding to the first bed layer reaction amount and a first bed layer unreacted amount Sr1 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1流入ガス反応量計算部213-1を用いて、第1流入ガスG221-1のうち、修正第1ベッド層S13Bとの平衡状態に寄与する第1流入ガス反応量を計算する(第1流入ガス反応量計算工程:ステップS242)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1 to calculate the first inflow gas reaction amount of the first inflow gas G221-1 that contributes to the equilibrium state with the modified first bed layer S13B (first inflow gas reaction amount calculation process: step S242).

即ち、炉内反応の計算装置20は、第1流入ガスG221-1と修正第1ベッド層S13Bとが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、第1流入ガスG221-1が修正第1ベッド層S13Bと反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第1流入ガス反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of first inflow gas reaction that contributes to the reaction when the first inflow gas G221-1 reacts with the modified first bed layer S13B to reach an equilibrium state, assuming that the first inflow gas G221-1 reacts with the modified first bed layer S13B to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第1流入ガス反応量の計算結果に基づいて、第1流入ガス反応量に相当する第1流入ガス反応分GR221と、残りの未反応量に相当する第1流入ガス未反応分Gr221とに分割する。 Then, based on the calculation result of the first inflow gas reaction amount, the furnace reaction calculation device 20 divides it into a first inflow gas reaction amount GR221 corresponding to the first inflow gas reaction amount and a first inflow gas unreacted amount Gr221 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量計算工程(ステップS241)で得られた第1ベッド層反応分SR1と、第1流入ガス反応量の計算工程(ステップS202)で得られた第1流入ガス反応分GR221とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1を用いて、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221との平衡反応を計算し、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する(第1ベッド層平衡反応計算工程ステップS203)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the first bed layer reaction amount SR1 obtained in the first bed layer reaction amount calculation step (step S241) and the first inflow gas reaction amount GR221 obtained in the first inflow gas reaction amount calculation step (step S202) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 to calculate the equilibrium reaction between the first bed layer reaction amount SR1 and the first inflow gas reaction amount GR221, and calculates at least the change in heat quantity and flow rate of each of the first bed layer reaction amount SR1 and the first inflow gas reaction amount GR221 when they reach equilibrium (first bed layer equilibrium reaction calculation step S203).

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じるベッド層と、第1ベッド層反応分SR1の未使用分とを、第1ベッド層生成分SP1として計算する。また、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応分SR1と第1流入ガス反応分GR221とが反応することで生じる第1流入ガス反応分GR221の未使用分を、第1流入ガス生成分GP221として計算する。 The furnace reaction calculation device 20 calculates the bed layer generated by the reaction of the first bed layer reaction portion SR1 with the first inflow gas reaction portion GR221 and the unused portion of the first bed layer reaction portion SR1 as the first bed layer product portion SP1. The furnace reaction calculation device 20 also calculates the unused portion of the first inflow gas reaction portion GR221 generated by the reaction of the first bed layer reaction portion SR1 with the first inflow gas reaction portion GR221 as the first inflow gas product portion GP221.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量の計算工程(ステップS241)で得られた第1ベッド層未反応分Sr1と、第1ベッド層平衡反応計算工程(ステップS243)で得られた第1ベッド層生成分SP1とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1を用いて、第1ベッド層未反応分Sr1と第1ベッド層生成分SP1とを含む添加分含有第1ベッド層S14の流量、組成データ等を計算する(第1混合ベッド層計算工程:ステップS244)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the first bed layer unreacted portion Sr1 obtained in the first bed layer reaction amount calculation step (step S241) and the first bed layer product portion SP1 obtained in the first bed layer equilibrium reaction calculation step (step S243) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the additive-containing first bed layer S14, which contains the first bed layer unreacted portion Sr1 and the first bed layer product portion SP1 (first mixed bed layer calculation step: step S244).

第1ベッド層反応量の計算工程(ステップS241)で計算した第1ベッド層の第1ベッド層反応分SR1には、反応の量論比以上に存在する物質や反応に寄与しない不活性な物質が存在している場合がある。第1混合ベッド層計算工程(ステップS244)では、第1ベッド層反応分SR1のうち、反応の量論比以上に存在し結果として反応で使用されなかった部分及び不活性な部分は、第1ベッド層平衡反応計算工程(ステップS243)で使用されずに残った未使用分として第1ベッド層生成分SP1に含めて計算する。 The first bed layer reaction amount SR1 of the first bed layer calculated in the first bed layer reaction amount calculation step (step S241) may contain substances that are present in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and inactive substances that do not contribute to the reaction. In the first mixed bed layer calculation step (step S244), the portion of the first bed layer reaction amount SR1 that is present in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and is not used in the reaction as a result, and the inactive portion are calculated by including them in the first bed layer product amount SP1 as the unused portion that remains unused in the first bed layer equilibrium reaction calculation step (step S243).

炉内反応の計算装置20は、第1混合ベッド層S14を領域Aよりも排出端14B側の領域(領域(A+1))に移動させる。 The reactor reaction calculation device 20 moves the first mixed bed layer S14 to a region (region (A+1)) closer to the discharge end 14B than region A.

次に、炉内反応の計算装置20は、第1流入ガス反応量の計算工程(ステップS222)で得られた第1流入ガス未反応分Gr221と、第1ベッド層平衡反応計算工程(ステップS233)で得られた第1流入ガス生成分GP221とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第1混合流入ガス算出部219-1を用いて、第1流入ガス未反応分Gr221と第1流入ガス生成分GP221とを含む第1混合流入ガスG222Aの流量、組成データ等を計算する(第1混合流入ガス算出工程:ステップS205)。 Next, the furnace reaction calculation device 20 provides the first inflow gas unreacted portion Gr221 obtained in the first inflow gas reaction amount calculation step (step S222) and the first inflow gas product portion GP221 obtained in the first bed layer equilibrium reaction calculation step (step S233) as input materials. The furnace reaction calculation device 20 uses the first mixed inflow gas calculation unit 219-1 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the first mixed inflow gas G222A containing the first inflow gas unreacted portion Gr221 and the first inflow gas product portion GP221 (first mixed inflow gas calculation step: step S205).

次に、第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS21)について説明する。図9は、図5の第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS21)の動作を示すフローチャートである。図9に示すように、第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS25)では、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量計算部212-2を用いて、修正第2ベッド層S21Bのうち、第2流入ガス反応分GR222との平衡状態に寄与する第2ベッド層反応量を計算する(第2ベッド層反応量計算工程:ステップS251)。 Next, the second bed layer equilibrium reaction implementation process (step S21) will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the second bed layer equilibrium reaction implementation process (step S21) in FIG. 5. As shown in FIG. 9, in the second bed layer equilibrium reaction implementation process (step S25), the reactor reaction calculation device 20 uses the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 to calculate the second bed layer reaction amount that contributes to the equilibrium state with the second inflow gas reaction amount GR222 of the corrected second bed layer S21B (second bed layer reaction amount calculation process: step S251).

即ち、炉内反応の計算装置20は、修正第2ベッド層S21Bと第2流入ガスG221-2とが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、修正第2ベッド層S21Bが第2流入ガスG221-2と反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第2ベッド層反応量を計算する。 In other words, the reactor reaction calculation device 20 calculates the amount of second bed layer reaction that contributes to the reaction when the modified second bed layer S21B reacts with the second inflow gas G221-2 to reach an equilibrium state, assuming that the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 react to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量の計算結果に基づいて、第2ベッド層反応量に相当する第2ベッド層反応分SR2と、残りの未反応量に相当する第2ベッド層未反応分Sr2とに分割する。 Then, based on the calculation result of the second bed layer reaction amount, the reactor reaction calculation device 20 divides it into a second bed layer reaction amount SR2 corresponding to the second bed layer reaction amount and a second bed layer unreacted amount Sr2 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2流入ガス反応量計算部213-2を用いて、第2流入ガスG221-2のうち、修正第2ベッド層S21Bとの平衡状態に寄与する第2流入ガス反応量を計算する(第2流入ガス反応量計算工程:ステップS252)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 uses the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 to calculate the second inflow gas reaction amount of the second inflow gas G221-2 that contributes to the equilibrium state with the modified second bed layer S21B (second inflow gas reaction amount calculation process: step S252).

即ち、炉内反応の計算装置20は、第2流入ガスG221-2と修正第2ベッド層S21Bとが反応して平衡状態に達すると仮定したときに、第2流入ガスG221-2が修正第2ベッド層S21Bと反応して平衡状態に達する時の反応に寄与する第2流入ガス反応量を計算する。 In other words, the furnace reaction calculation device 20 calculates the amount of second inflow gas reaction that contributes to the reaction when the second inflow gas G221-2 reacts with the modified second bed layer S21B to reach an equilibrium state, assuming that the second inflow gas G221-2 reacts with the modified second bed layer S21B to reach an equilibrium state.

そして、炉内反応の計算装置20は、第2流入ガス反応量の計算結果に基づいて、第2流入ガス反応量に相当する第2流入ガス反応分GR222と、残りの未反応量に相当する第2流入ガス未反応分Gr222とに分割する。 Then, based on the calculation result of the second inflow gas reaction amount, the furnace reaction calculation device 20 divides it into a second inflow gas reaction amount GR222 corresponding to the second inflow gas reaction amount and a second inflow gas unreacted amount Gr222 corresponding to the remaining unreacted amount.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量計算工程(ステップS251)で得られた第2ベッド層反応分SR2と、第2流入ガス反応量の計算工程(ステップS252)で得られた第2流入ガス反応分GR222とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2を用いて、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222との平衡反応を計算し、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが平衡状態に達した時のそれぞれの熱量の変化及び流量を少なくとも計算する(第2ベッド層平衡反応計算工程:ステップS253)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second bed layer reaction amount SR2 obtained in the second bed layer reaction amount calculation step (step S251) and the second inflow gas reaction amount GR222 obtained in the second inflow gas reaction amount calculation step (step S252) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 to calculate the equilibrium reaction between the second bed layer reaction amount SR2 and the second inflow gas reaction amount GR222, and calculates at least the change in heat quantity and flow rate of each of the second bed layer reaction amount SR2 and the second inflow gas reaction amount GR222 when they reach equilibrium (second bed layer equilibrium reaction calculation step: step S253).

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じるベッド層と、第2ベッド層反応分SR2の未使用分とを、第2ベッド層生成分SP2として計算する。また、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応分SR2と第2流入ガス反応分GR222とが反応することで生じる、第2流入ガス反応分GR222の未使用分を、第2流入ガス生成分GP222として計算する。 The furnace reaction calculation device 20 calculates the bed layer generated by the reaction between the second bed layer reaction portion SR2 and the second inflow gas reaction portion GR222 and the unused portion of the second bed layer reaction portion SR2 as the second bed layer product portion SP2. The furnace reaction calculation device 20 also calculates the unused portion of the second inflow gas reaction portion GR222 generated by the reaction between the second bed layer reaction portion SR2 and the second inflow gas reaction portion GR222 as the second inflow gas product portion GP222.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量計算工程(ステップS251)で得られた第2ベッド層未反応分Sr2と、第2ベッド層平衡反応計算工程(ステップS253)で得られた第2ベッド層生成分SP2とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2を用いて、第2ベッド層未反応分Sr2と第2ベッド層生成分SP2とを含む第2混合ベッド層S22の流量、組成データ等を計算する(第2混合ベッド層計算工程:ステップS254)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second bed layer unreacted portion Sr2 obtained in the second bed layer reaction amount calculation step (step S251) and the second bed layer product portion SP2 obtained in the second bed layer equilibrium reaction calculation step (step S253) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the second mixed bed layer S22 containing the second bed layer unreacted portion Sr2 and the second bed layer product portion SP2 (second mixed bed layer calculation step: step S254).

第2ベッド層反応量計算工程(ステップS251)で計算した第2ベッド層の第2ベッド層反応分SR2には、反応の量論比以上に存在する物質や反応に寄与しない不活性な物質が存在している場合がある。第2混合ベッド層計算工程(ステップS254)では、第2ベッド層反応分SR2のうち、反応の量論比以上に存在し結果として反応で使用されなかった部分及び不活性な部分が存在する。第2ベッド層平衡反応計算工程(ステップS253)で使用されずに残った未使用分は、第2ベッド層生成分SP2として計算する。 The second bed layer reaction amount SR2 of the second bed layer calculated in the second bed layer reaction amount calculation process (step S251) may contain substances that are present in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and inactive substances that do not contribute to the reaction. In the second mixed bed layer calculation process (step S254), the second bed layer reaction amount SR2 contains a portion that is present in an amount greater than the stoichiometric ratio of the reaction and is not used in the reaction as a result, and an inactive portion. The unused portion that remains unused in the second bed layer equilibrium reaction calculation process (step S253) is calculated as the second bed layer product amount SP2.

炉内反応の計算装置20は、第2混合ベッド層S22を領域Aよりも排出端14B側の領域(領域(A+1))に移動させる。 The reactor reaction calculation device 20 moves the second mixed bed layer S22 to a region (region (A+1)) closer to the discharge end 14B than region A.

次に、炉内反応の計算装置20は、第2流入ガス反応量計算工程(ステップS252)で得られた第2流入ガス未反応分Gr222と、第2ベッド層平衡反応計算工程(ステップS253)で得られた第2流入ガス生成分GP222とを入力物質として与える。炉内反応の計算装置20は、第2混合流入ガス算出部219-2を用いて、第2流入ガス未反応分Gr222と第2流入ガス生成分GP222とを含む第2混合流入ガスG222Bの流量、組成データ等を計算する(第2混合流入ガス算出工程:ステップS255)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 provides the second inflow gas unreacted portion Gr222 obtained in the second inflow gas reaction amount calculation step (step S252) and the second inflow gas product portion GP222 obtained in the second bed layer equilibrium reaction calculation step (step S253) as input materials. The reactor reaction calculation device 20 uses the second mixed inflow gas calculation unit 219-2 to calculate the flow rate, composition data, etc. of the second mixed inflow gas G222B containing the second inflow gas unreacted portion Gr222 and the second inflow gas product portion GP222 (second mixed inflow gas calculation step: step S255).

なお、本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、適宜、各工程を並行して行ってもよいし、工程の順番を入れ替えてよい。 In addition, in the method of calculating the furnace reaction according to this embodiment, each step may be performed in parallel or the order of the steps may be changed as appropriate.

例えば、本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図5に示す、第1ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS22)、第2ガス領域平衡反応の実施工程(ステップS23)、第1ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS24)及び第2ベッド層平衡反応の実施工程(ステップS25)の少なくとも1つ以上の工程を並行して行ってもよい。 For example, the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment may perform in parallel at least one of the steps of carrying out the first gas region equilibrium reaction (step S22), the step of carrying out the second gas region equilibrium reaction (step S23), the step of carrying out the first bed layer equilibrium reaction (step S24), and the step of carrying out the second bed layer equilibrium reaction (step S25) shown in FIG. 5.

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図5に示す、流入ガス合算工程(ステップS26)と第1混合物質物量修正工程(ステップS28)とを並行して行ってもよいし、流入ガス合算工程(ステップS26)を第1混合物質物量修正工程(ステップS28)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the inflow gas summing process (step S26) and the first mixed substance amount correction process (step S28) shown in FIG. 5 may be performed in parallel, or the inflow gas summing process (step S26) may be performed after the first mixed substance amount correction process (step S28).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図5に示す、ガス量合算工程(ステップS27)と第1混合物質物量修正工程(ステップS28)とを並行して行ってもよいし、ガス量合算工程(ステップS27)を第1混合物質物量修正工程(ステップS28)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the gas amount summing step (step S27) and the first mixed substance amount correction step (step S28) shown in FIG. 5 may be performed in parallel, or the gas amount summing step (step S27) may be performed after the first mixed substance amount correction step (step S28).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図6に示す、第1ガス反応量計算工程(ステップS221)と第1物質反応量計算工程(ステップS222)とを並行して行ってもよいし、第1ガス反応量計算工程(ステップS221)を第1物質反応量計算工程(ステップS222)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the reaction in the furnace according to this embodiment, the first gas reaction amount calculation step (step S221) and the first substance reaction amount calculation step (step S222) shown in FIG. 6 may be performed in parallel, or the first gas reaction amount calculation step (step S221) may be performed after the first substance reaction amount calculation step (step S222).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図6に示す、第1混合気相計算工程(ステップS224)と第1混合物質計算工程(ステップS225)とを並行して行ってもよいし、第1混合気相計算工程(ステップS224)を第1混合物質計算工程(ステップS225)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the first mixed gas phase calculation step (step S224) and the first mixed substance calculation step (step S225) shown in FIG. 6 may be performed in parallel, or the first mixed gas phase calculation step (step S224) may be performed after the first mixed substance calculation step (step S225).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図7に示す、第2ガス反応量計算工程(ステップS231)と第2物質反応量計算工程(ステップS232)とを並行して行ってもよいし、第2ガス反応量計算工程(ステップS231)を第2物質反応量計算工程(ステップS232)の後に行ってもよい。 In the method of calculating the furnace reaction according to this embodiment, the second gas reaction amount calculation step (step S231) and the second substance reaction amount calculation step (step S232) shown in FIG. 7 may be performed in parallel, or the second gas reaction amount calculation step (step S231) may be performed after the second substance reaction amount calculation step (step S232).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図7に示す、第2混合気相計算工程(ステップS234)と第2混合物質計算工程(ステップS235)とを並行して行ってもよいし、第2混合気相計算工程(ステップS234)を第2混合物質計算工程(ステップS235)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the second mixed gas phase calculation step (step S234) and the second mixed substance calculation step (step S235) shown in FIG. 7 may be performed in parallel, or the second mixed gas phase calculation step (step S234) may be performed after the second mixed substance calculation step (step S235).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図8に示す、第1ベッド層反応量計算工程(ステップS241)と第1流入ガス反応量計算工程(ステップS242)とを並行して行ってもよいし、第1ベッド層反応量計算工程(ステップS241)を第1流入ガス反応量計算工程(ステップS242)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the first bed layer reaction amount calculation step (step S241) and the first inflow gas reaction amount calculation step (step S242) shown in FIG. 8 may be performed in parallel, or the first bed layer reaction amount calculation step (step S241) may be performed after the first inflow gas reaction amount calculation step (step S242).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図8に示す、第1混合ベッド層計算工程(ステップS244)と第1混合流入ガス算出工程(ステップS245)とを並行して行ってもよいし、第1混合ベッド層計算工程(ステップS244)を第1混合流入ガス算出工程(ステップS245)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the first mixed bed layer calculation step (step S244) and the first mixed inflow gas calculation step (step S245) shown in FIG. 8 may be performed in parallel, or the first mixed bed layer calculation step (step S244) may be performed after the first mixed inflow gas calculation step (step S245).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図9に示す、第2ベッド層反応量計算工程(ステップS251)と第2流入ガス反応量計算工程(ステップS252)とを並行して行ってもよいし、第2ベッド層反応量計算工程(ステップS251)を第2流入ガス反応量計算工程(ステップS252)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the second bed layer reaction amount calculation step (step S251) and the second inflow gas reaction amount calculation step (step S252) shown in FIG. 9 may be performed in parallel, or the second bed layer reaction amount calculation step (step S251) may be performed after the second inflow gas reaction amount calculation step (step S252).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、図9に示す、第2混合ベッド層計算工程(ステップS254)と第2混合流入ガス算出工程(ステップS255)とを並行して行ってもよいし、第2混合ベッド層計算工程(ステップS254)を第2混合流入ガス算出工程(ステップS255)の後に行ってもよい。 In the method for calculating the furnace reaction according to this embodiment, the second mixed bed layer calculation step (step S254) and the second mixed inflow gas calculation step (step S255) shown in FIG. 9 may be performed in parallel, or the second mixed bed layer calculation step (step S254) may be performed after the second mixed inflow gas calculation step (step S255).

本実施形態に係る炉内反応の計算方法は、炉内の熱伝導を、必要に応じて、放射、伝導及び対流等のモデルで計算してもよい。 The method for calculating the furnace reaction according to this embodiment may calculate the heat conduction inside the furnace using models such as radiation, conduction, and convection, if necessary.

<炉内反応の計算装置のハードウェア構成>
次に、炉内反応の計算装置のハードウェア構成の一例について説明する。図10は、炉内反応の計算装置のハードウェア構成図である。図10に示すように、炉内反応の計算装置20は、例えば、情報処理装置(コンピュータ)で構成され、物理的には、演算処理部であるCPU(Central Processing Unit:プロセッサ)21と、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)22及びROM(Read Only Memory)23と、補助記憶装置24と、入出力インタフェース25と、出力装置である表示装置26等を含むコンピュータシステムとして構成することができる。これらは、バス27で相互に接続されている。なお、補助記憶装置24及び表示装置26は、外部に設けられていてもよい。
<Hardware configuration of reactor reaction calculation device>
Next, an example of the hardware configuration of the reactor reaction calculation device will be described. FIG. 10 is a hardware configuration diagram of the reactor reaction calculation device. As shown in FIG. 10, the reactor reaction calculation device 20 is composed of, for example, an information processing device (computer), and can be physically configured as a computer system including a CPU (Central Processing Unit: processor) 21, which is an arithmetic processing unit, a RAM (Random Access Memory) 22 and a ROM (Read Only Memory) 23, which are main storage devices, an auxiliary storage device 24, an input/output interface 25, and a display device 26, which is an output device. These are connected to each other by a bus 27. The auxiliary storage device 24 and the display device 26 may be provided externally.

CPU21は、炉内反応の計算装置20の全体の動作を制御し、各種の情報処理を行う。CPU21は、ROM23または補助記憶装置24に格納された原料鉱石の反応計算プログラムを実行して、測定収録画面と解析画面の表示動作を制御する。 The CPU 21 controls the overall operation of the furnace reaction calculation device 20 and performs various information processing. The CPU 21 executes the raw material ore reaction calculation program stored in the ROM 23 or auxiliary storage device 24, and controls the display operation of the measurement recording screen and the analysis screen.

RAM22は、CPU21のワークエリアとして用いられ、主要な制御パラメータや情報を記憶する不揮発RAMを含んでもよい。 RAM 22 is used as a work area for CPU 21 and may include non-volatile RAM for storing main control parameters and information.

ROM23は、基本入出力プログラム等を記憶する。原料鉱石の反応計算プログラムはROM23に保存されてもよい。 The ROM 23 stores basic input/output programs, etc. The raw material ore reaction calculation program may be stored in the ROM 23.

補助記憶装置24は、SSD(Solid State Drive)、及びHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置であり、例えば、原料鉱石の反応計算プログラムや炉内反応の計算装置20の動作に必要な各種のデータ、ファイル等を格納する。 The auxiliary storage device 24 is a storage device such as an SSD (Solid State Drive) or an HDD (Hard Disk Drive), and stores, for example, a raw ore reaction calculation program and various data, files, etc. required for the operation of the furnace reaction calculation device 20.

入出力インタフェース25は、タッチパネル、キーボード、表示画面、操作ボタン等のユーザインタフェースと、外部のデータ収録サーバ等からの情報を取り込み、他の電子機器に解析情報を出力する通信インタフェースとの双方を含む。 The input/output interface 25 includes both a user interface such as a touch panel, keyboard, display screen, and operation buttons, and a communication interface that imports information from an external data recording server, etc., and outputs analysis information to other electronic devices.

表示装置26は、モニタディスプレイ等である。表示装置26では、測定収録画面と解析画面が表示され、入出力インタフェース25を介した入出力操作に応じて画面が更新される。 The display device 26 is a monitor display or the like. The display device 26 displays a measurement recording screen and an analysis screen, and the screen is updated in response to input/output operations via the input/output interface 25.

図10に示す炉内反応の計算装置20の各機能は、RAM22やROM23等の主記憶装置又は補助記憶装置24にシミュレーションソフトウェア(炉内反応の計算プログラムを含む)等を読み込ませ、RAM22、ROM23又は補助記憶装置24に格納された原料鉱石の反応計算プログラム等をCPU21により実行することにより、RAM22等におけるデータの読み出し及び書き込みを行うと共に、入出力インタフェース25及び表示装置26を動作させることで実現される。 The functions of the reactor reaction calculation device 20 shown in FIG. 10 are realized by loading simulation software (including a reactor reaction calculation program) into a main memory device such as a RAM 22 or a ROM 23 or an auxiliary memory device 24, and executing a raw material ore reaction calculation program stored in the RAM 22, ROM 23 or auxiliary memory device 24 by the CPU 21, thereby reading and writing data in the RAM 22, etc., and operating the input/output interface 25 and the display device 26.

炉内反応の計算プログラムは、以下の構成のプログラムを用いることができる。
即ち、炉内反応の計算プログラムは、反応炉の一端側から供給した原料鉱石を他端側に向かって移動させながら、前記原料鉱石を前記他端側から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う炉内反応の計算を少なくともコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記燃焼ガスを含むガス領域のうち、前記原料鉱石を含むベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて分配された2つのガス領域のうちの一方の第1ガス領域を流れる第1気相の物量を修正し、修正第1気相を求める第1気相の物量修正工程と、
前記2つのガス領域のうちの、他方の第2ガス領域を流れる第2気相の物量を修正し、修正第2気相を求める第2気相の物量修正工程と、
前記第2ガス領域から前記ベッド層へ移動する流入ガスの流量を計算するガス混合量計算工程と、
前記修正第1気相と、前記ガス領域に存在する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質のうち、前記第1ガス領域に存在する第1物質との平衡反応を計算する第1ガス領域平衡反応計算工程と、
前記修正第2気相と、前記物質のうち、前記第2ガス領域に存在する第2物質との平衡反応を計算する第2ガス領域平衡反応計算工程と、
前記ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算するベッド層平衡反応計算工程と、
を少なくともコンピュータに実行させるプログラムを用いることができる。
The calculation program for the reactor reaction can be a program having the following configuration.
That is, the calculation program for the reaction in the furnace is a program that causes at least a computer to execute a calculation of a reaction in the furnace in which raw material ore supplied from one end of a reactor is brought into contact with a combustion gas supplied from the other end while moving the raw material ore toward the other end, thereby drying and reducing the raw material ore,
a first gas phase quantity correction step of correcting a quantity of a first gas phase flowing through one of two gas regions, which are divided according to a gas region influence factor including a generated gas generated from a bed layer including the raw material ore, among the gas regions including the combustion gas, to obtain a corrected first gas phase;
a second gas phase amount correction step of correcting an amount of the second gas phase flowing through the other second gas region of the two gas regions to obtain a corrected second gas phase;
a gas mixing amount calculation step of calculating a flow rate of an inlet gas moving from the second gas region to the bed layer;
a first gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified first gas phase and a first substance present in the first gas region among substances including at least one of a solid substance and a liquid substance present in the gas region;
a second gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified second gas phase and a second substance present in the second gas region among the substances;
a bed layer equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas;
A program for causing a computer to execute at least the above can be used.

炉内反応の計算プログラムは、例えば、RAM22やROM23の主記憶装置又は補助記憶装置24等のコンピュータが備える記憶装置内に格納される。なお、原料鉱石の反応計算プログラムは、その一部又は全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、コンピュータが備える通信モジュール等により受信されて記録(インストールを含む)される構成としてもよい。また、原料鉱石の反応計算プログラムは、その一部又は全部が、CD-ROM、DVD-ROM、フラッシュメモリ等の携帯可能な記憶媒体に格納された状態から、コンピュータ内に記録(インストールを含む)される構成としてもよい。 The calculation program for the reaction in the furnace is stored in a storage device provided in the computer, such as the main storage device of the RAM 22 or ROM 23, or the auxiliary storage device 24. The raw ore reaction calculation program may be configured so that a part or all of it is transmitted via a transmission medium such as a communication line, and is received and recorded (including installed) by a communication module or the like provided in the computer. The raw ore reaction calculation program may be configured so that a part or all of it is recorded (including installed) in the computer from a state where it is stored in a portable storage medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, or flash memory.

以上の通り、本実施形態に係る炉内反応の計算装置20は、第1気相の物量修正部202、第2気相の物量修正部203、ガス混合量計算部204、第1ガス領域平衡反応計算部214-1及び第2ガス領域平衡反応計算部214-2を備える。炉内反応の計算装置20は、第1気相の物量修正部202及び第2気相の物量修正部203で添加分含有第1気相G12及び第2気相G21の物量をそれぞれ修正した後、ガス混合量計算部204で、第2ガス領域中の修正第2気相G22Aからベッド層へ移動する流入ガスG221の流量を計算する。そして、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域平衡反応計算部214-1において、修正第1気相G13と第1物質M11との平衡反応を計算すると共に、第2ガス領域平衡反応計算部214-2において、調整第2気相G22Bと第2物質M21との平衡反応を計算する。 As described above, the reactor reaction calculation device 20 according to this embodiment includes a first gas phase quantity correction unit 202, a second gas phase quantity correction unit 203, a gas mixture amount calculation unit 204, a first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1, and a second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2. The reactor reaction calculation device 20 corrects the quantities of the additive-containing first gas phase G12 and second gas phase G21 in the first gas phase quantity correction unit 202 and second gas phase quantity correction unit 203, respectively, and then calculates the flow rate of the inflow gas G221 moving from the corrected second gas phase G22A in the second gas region to the bed layer in the gas mixture amount calculation unit 204. Then, the reactor reaction calculation device 20 calculates the equilibrium reaction between the modified first gas phase G13 and the first substance M11 in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1, and calculates the equilibrium reaction between the adjusted second gas phase G22B and the second substance M21 in the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2.

第1ガス領域に存在する第1気相G11は、ガス領域内でも、ベッド層から発生する反応性ガス、ダスト等を殆ど含まないガス相であり、第2ガス領域に存在する第2気相G21は、ガス領域内でも、反応性ガス、ダスト等を多く含むガス相である。炉内反応の計算装置20は、ベッド層から発生する反応性ガス、ダスト等の影響を受ける割合に応じてガス領域を2つの領域(第1ガス領域、第2ガス領域)に分けて、それぞれの平衡反応計算を行うことで、それぞれのガス領域の特性に応じてより高精度に平衡反応を計算できる。 The first gas phase G11 present in the first gas region is a gas phase that contains almost no reactive gas, dust, etc. generated from the bed layer, even within the gas region, and the second gas phase G21 present in the second gas region is a gas phase that contains a large amount of reactive gas, dust, etc., even within the gas region. The furnace reaction calculation device 20 divides the gas region into two regions (first gas region, second gas region) according to the proportion affected by reactive gas, dust, etc. generated from the bed layer, and performs equilibrium reaction calculations for each, thereby making it possible to calculate equilibrium reactions with higher accuracy according to the characteristics of each gas region.

よって、炉内反応の計算装置20は、反応炉内のガス領域を第1ガス領域と第2ガス領域との2系列に分けて、それぞれの領域内を流れる修正第1気相G13と第1物質M11との平衡反応と、調整第2気相G22Bと第2物質M21との平衡反応をギブズエネルギー最小化法に基づいてそれぞれ計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内の2種類のガス領域において、ベッド層から生じる反応後ガス、ダスト等の影響も考慮して、ガス領域内で生じる平衡反応を計算できる。また、膨大な計算リソースを要することなく、ベッド層近傍に高濃度に存在するベッド層からの反応後ガス等の影響を計算する際に考慮できる。よって、炉内反応の計算装置20は、ガス領域における平衡反応を大きな負担をかけることなく、高精度に計算できる。 Therefore, the calculation device 20 of the reaction in the furnace divides the gas region in the reactor into two series, the first gas region and the second gas region, and can calculate the equilibrium reaction between the modified first gas phase G13 and the first substance M11 flowing in each region and the equilibrium reaction between the adjusted second gas phase G22B and the second substance M21 based on the Gibbs energy minimization method. As a result, the calculation device 20 of the reaction in the furnace can calculate the equilibrium reaction occurring in the gas region in the two types of gas regions in the rotary kiln 1, taking into account the influence of the post-reaction gas, dust, etc. generated from the bed layer. In addition, the influence of the post-reaction gas, etc. from the bed layer that exists in high concentration near the bed layer can be taken into account when calculating without requiring huge calculation resources. Therefore, the calculation device 20 of the reaction in the furnace can calculate the equilibrium reaction in the gas region with high accuracy without imposing a large burden.

また、炉内反応の計算装置20は、ベッド層平衡反応計算部215において、ベッド層と第2ガス領域からの流入ガスG221との平衡反応を計算することで、ベッド層と第2ガス領域から混入した流入ガスG221との平衡反応を計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ギブズエネルギー最小化法に基づいて、ベッド層と第2ガス領域からの流入ガスG221との平衡反応を計算できる。よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内のベッド層近傍に高濃度で存在するベッド層反応後ガス(例えば、ベッド層においてベッド層がガス領域から流入したガス又はベッド層と平衡反応した際に生じる反応ガス)等の影響を考慮して、ベッド層において生じる平衡反応を高精度に計算できる。 In addition, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas G221 from the second gas region in the bed layer equilibrium reaction calculation unit 215, thereby calculating the equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas G221 mixed in from the second gas region. This allows the furnace reaction calculation device 20 to calculate the equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas G221 from the second gas region based on the Gibbs energy minimization method. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the equilibrium reaction occurring in the bed layer with high accuracy, taking into account the influence of the bed layer post-reaction gas (for example, the reaction gas generated when the bed layer undergoes an equilibrium reaction with the gas flowing in from the gas region or the bed layer in the bed layer) that exists in high concentration near the bed layer in the rotary kiln 1.

よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内において生じる反応を高精度に計算できる。炉内反応の計算装置20は、計算に要する負担を軽減しつつ、ロータリーキルン1内において生じる炉内反応を実際の炉内に近い状態で計算できるため、より実際の炉内の状態に近い解析を低負荷で行うことができる。 The furnace reaction calculation device 20 can therefore calculate the reactions occurring in the rotary kiln 1 with high precision. The furnace reaction calculation device 20 can calculate the furnace reactions occurring in the rotary kiln 1 under conditions close to those in an actual furnace while reducing the burden required for calculations, so that an analysis closer to the conditions in an actual furnace can be performed with a low load.

炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量計算部210-1及び第1物質反応量計算部211-1を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ガス反応量計算部210-1において、修正第1気相G13の平衡反応に寄与する第1ガス反応分GR1を求め、第1物質反応量計算部211-1において、第1物質M11の平衡反応に寄与する第1物質反応分MR11を求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域平衡反応計算部214-1において、反応に必要な修正第1気相G13及び第1物質M11を用いて、修正第1気相G13と第1物質M11との平衡反応計算を確実に行うことができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a first gas reaction amount calculation unit 210-1 and a first substance reaction amount calculation unit 211-1. As a result, the reactor reaction calculation device 20 can calculate the first gas reaction amount GR1 that contributes to the equilibrium reaction of the modified first gas phase G13 in the first gas reaction amount calculation unit 210-1, and can calculate the first substance reaction amount MR11 that contributes to the equilibrium reaction of the first substance M11 in the first substance reaction amount calculation unit 211-1. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can reliably perform equilibrium reaction calculation between the modified first gas phase G13 and the first substance M11 in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 using the modified first gas phase G13 and first substance M11 required for the reaction.

炉内反応の計算装置20は、第1混合気相計算部216-1及び第1混合物質計算部217-1を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1混合気相計算部216-1において、第1ガス未反応分Gr1と第1ガス生成分GP1とを混合した第1混合気相G14の流量を少なくとも計算できる。炉内反応の計算装置20は、第1混合物質計算部217-1において、第1物質未反応分Mr11と第1物質生成分MP11とを混合した第1混合物質M12の流量を少なくとも計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1気相G11と第1物質M11の装入端14Aへの移動量をより正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a first mixed gas phase calculation unit 216-1 and a first mixed substance calculation unit 217-1. This allows the furnace reaction calculation device 20 to at least calculate the flow rate of the first mixed gas phase G14, which is a mixture of the first gas unreacted portion Gr1 and the first gas product GP1, in the first mixed gas phase calculation unit 216-1. The furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the first mixed substance M12, which is a mixture of the first substance unreacted portion Mr11 and the first substance product MP11, in the first mixed substance calculation unit 217-1. This allows the furnace reaction calculation device 20 to more accurately calculate the amount of movement of the first gas phase G11 and the first substance M11 to the charging end 14A.

炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量計算部210-2及び第2物質反応量計算部211-2を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2ガス反応量計算部210-2において、調整第2気相G22Bの平衡反応に寄与する第2ガス反応分GR2を求め、第2物質反応量計算部211-2において、第2物質M21の平衡反応に寄与する第1物質反応分MR21を求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第2ガス領域平衡反応計算部214-2において、反応に必要な調整第2気相G22B及び第2物質M21を用いて、調整第2気相G22Bと第2物質M21との平衡反応計算を確実に行うことができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a second gas reaction amount calculation unit 210-2 and a second substance reaction amount calculation unit 211-2. As a result, the reactor reaction calculation device 20 can calculate the second gas reaction amount GR2 that contributes to the equilibrium reaction of the adjusted second gas phase G22B in the second gas reaction amount calculation unit 210-2, and can calculate the first substance reaction amount MR21 that contributes to the equilibrium reaction of the second substance M21 in the second substance reaction amount calculation unit 211-2. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can reliably perform equilibrium reaction calculation between the adjusted second gas phase G22B and the second substance M21 in the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 using the adjusted second gas phase G22B and second substance M21 required for the reaction.

炉内反応の計算装置20は、第2混合気相計算部216-2及び第2混合物質計算部217-2を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合気相計算部216-2において、ガス未反応分Gr2とガス生成分GP2とを混合した第2混合気相G23の流量を少なくとも計算できる。炉内反応の計算装置20は、第2混合物質計算部217-2において、第2物質未反応分Mr21と第2物質生成分MP21とを混合した第2混合物質M22の流量を少なくとも計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2気相G21と第2物質M21の装入端14Aへの移動量をより正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a second mixed gas phase calculation unit 216-2 and a second mixed substance calculation unit 217-2. This allows the furnace reaction calculation device 20 to at least calculate the flow rate of the second mixed gas phase G23, which is a mixture of the unreacted gas portion Gr2 and the gas product portion GP2, in the second mixed gas phase calculation unit 216-2. The furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the second mixed substance M22, which is a mixture of the unreacted second substance portion Mr21 and the product of the second substance MP21, in the second mixed substance calculation unit 217-2. This allows the furnace reaction calculation device 20 to more accurately calculate the amount of movement of the second gas phase G21 and the second substance M21 to the charging end 14A.

炉内反応の計算装置20は、第1混合物質物量修正部220を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ガス領域に存在する第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の第2ガス領域への移動量を除すると共に、第2ガス領域中の第2修正混合物質M23に存在する第3物質M3の第1混合物質M12への移動量を加えて、第1修正混合物質M13を計算できる。よって、炉内反応の計算装置20は、領域A内に侵入した第1物質M11の領域(A-1)への移動量を正確に算出できる。 The furnace reaction calculation device 20 may include a first mixed substance amount correction unit 220. This allows the furnace reaction calculation device 20 to calculate the first modified mixed substance M13 by subtracting the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 present in the gas region from the amount of the fourth substance M4 that moves to the second gas region, and adding the amount of the third substance M3 that moves to the first mixed substance M12 and is present in the second modified mixed substance M23 in the second gas region. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the amount of the first substance M11 that has entered the region A that moves to the region (A-1).

炉内反応の計算装置20は、流入ガス分配部209を備え、ベッド層平衡反応計算部215は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1及び第2ベッド層平衡反応計算部215-2を有することができる。炉内反応の計算装置20は、流入ガス分配部209で流入ガスG221を第1流入ガスG221-1と第2流入ガスG221-2に分配する。そして、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において、修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1との平衡反応を計算し、第2ベッド層平衡反応計算部215-2において、修正第2ベッド層S21Bと、第2流入ガスG221-2との平衡反応を計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ベッド層内に生じる第1ベッド層及び第2ベッド層と流入ガスG221との平衡反応を計算できるため、ロータリーキルン1内のベッド層と流入ガスG221との平衡反応をより高精度に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 includes an inflow gas distribution unit 209, and the bed layer equilibrium reaction calculation unit 215 can include a first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 and a second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2. The furnace reaction calculation device 20 distributes the inflow gas G221 into the first inflow gas G221-1 and the second inflow gas G221-2 in the inflow gas distribution unit 209. The furnace reaction calculation device 20 can then calculate the equilibrium reaction between the modified first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1, and calculate the equilibrium reaction between the modified second bed layer S21B and the second inflow gas G221-2 in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2. This allows the furnace reaction calculation device 20 to calculate the equilibrium reaction between the first and second bed layers that occur in the bed layers and the inflow gas G221, making it possible to more accurately calculate the equilibrium reaction between the bed layers in the rotary kiln 1 and the inflow gas G221.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量計算部212-1及び第1流入ガス反応量計算部213-1を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層反応量計算部212-1において、修正第1ベッド層S13Bから平衡反応に寄与する第1ベッド層反応分SR1を求め、第1流入ガス反応量計算部213-1において第1流入ガスG221-1から平衡反応に寄与する第1流入ガス反応分GR221を求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において、反応に必要な第1ベッド層反応分SR1及び第1流入ガス反応分GR221を用いて、修正第1ベッド層S13Bと第1流入ガスG221-1との平衡反応計算を確実に行うことができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a first bed layer reaction amount calculation unit 212-1 and a first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1. As a result, the reactor reaction calculation device 20 can calculate the first bed layer reaction amount SR1 that contributes to the equilibrium reaction from the corrected first bed layer S13B in the first bed layer reaction amount calculation unit 212-1, and can calculate the first inflow gas reaction amount GR221 that contributes to the equilibrium reaction from the first inflow gas G221-1 in the first inflow gas reaction amount calculation unit 213-1. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can reliably perform equilibrium reaction calculation between the corrected first bed layer S13B and the first inflow gas G221-1 in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 using the first bed layer reaction amount SR1 and the first inflow gas reaction amount GR221 required for the reaction.

炉内反応の計算装置20は、第1混合ベッド層計算部218-1及び第1混合流入ガス算出部219-1を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1混合ベッド層計算部218-1において、第1ベッド層未反応分Sr1と第1ベッド層生成分SP1とを混合した第1混合ベッド層S14の流量を少なくとも計算できる。炉内反応の計算装置20は、第1混合流入ガス算出部219-1において、第1流入ガス未反応分Gr221と第1流入ガス生成分GP221とを混合した第1混合流入ガスG222Aの流量を少なくとも計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1混合ベッド層S14の排出端14Bへの移動量を正確に計算できると共に、第1流入ガスG221-1の移動量を正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a first mixed bed layer calculation unit 218-1 and a first mixed inflow gas calculation unit 219-1. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the first mixed bed layer S14, which is a mixture of the first bed layer unreacted portion Sr1 and the first bed layer product SP1, in the first mixed bed layer calculation unit 218-1. The furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the first mixed inflow gas G222A, which is a mixture of the first inflow gas unreacted portion Gr221 and the first inflow gas product GP221, in the first mixed inflow gas calculation unit 219-1. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the amount of movement of the first mixed bed layer S14 to the discharge end 14B and can accurately calculate the amount of movement of the first inflow gas G221-1.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量計算部212-2及び第2流入ガス反応量計算部213-2を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層反応量計算部212-2において、修正第2ベッド層S21Bから平衡反応に寄与する第2ベッド層反応分SR2を計算できる。また、炉内反応の計算装置20は、第2流入ガス反応量計算部213-2において第2流入ガスG221-2から平衡反応に寄与する第2流入ガス反応分GR222を求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2において、反応に必要な第2ベッド層反応分SR2及び第2流入ガス反応分GR222を用いて、修正第2ベッド層S21Bと流入ガスG221-2との平衡反応計算を確実に行うことができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a second bed layer reaction amount calculation unit 212-2 and a second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2. This allows the reactor reaction calculation device 20 to calculate the second bed layer reaction amount SR2 that contributes to the equilibrium reaction from the modified second bed layer S21B in the second bed layer reaction amount calculation unit 212-2. Also, the reactor reaction calculation device 20 can obtain the second inflow gas reaction amount GR222 that contributes to the equilibrium reaction from the second inflow gas G221-2 in the second inflow gas reaction amount calculation unit 213-2. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can reliably perform the equilibrium reaction calculation between the modified second bed layer S21B and the inflow gas G221-2 in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 using the second bed layer reaction amount SR2 and the second inflow gas reaction amount GR222 required for the reaction.

炉内反応の計算装置20は、第2混合ベッド層計算部218-2及び第2混合流入ガス算出部219-2を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合ベッド層計算部218-2において、第2ベッド層未反応分Sr2と第2ベッド層生成分SP2とを混合した第2混合ベッド層S22の流量を少なくとも計算できる。また、炉内反応の計算装置20は、第2混合流入ガス算出部219-2において、第2流入ガス未反応分Gr222と第2流入ガス生成分GP222とを混合した第2混合流入ガスG222Bの流量を少なくとも計算できる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合ベッド層S22の排出端14Bへの移動量を正確に計算できると共に、第2流入ガスG221-2の移動量を正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a second mixed bed layer calculation unit 218-2 and a second mixed inflow gas calculation unit 219-2. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the second mixed bed layer S22, which is a mixture of the second bed layer unreacted portion Sr2 and the second bed layer product SP2, in the second mixed bed layer calculation unit 218-2. Also, the furnace reaction calculation device 20 can at least calculate the flow rate of the second mixed inflow gas G222B, which is a mixture of the second inflow gas unreacted portion Gr222 and the second inflow gas product GP222, in the second mixed inflow gas calculation unit 219-2. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the amount of movement of the second mixed bed layer S22 to the discharge end 14B and the amount of movement of the second inflow gas G221-2.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層予備物量修正部205を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層予備物量修正部205において、添加分含有第1ベッド層S12に含まれる第7物質M7の第2ガス領域中の第2混合物質M22への移動量を減ずると共に、第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を加えることで、添加分含有第1ベッド層S12の物量を修正して予備修正第1ベッド層S13Aを算出できる。そのため、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において使用される第1ベッド層反応分SR1を正確に求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1における第1ベッド層平衡反応計算をより正確に行うことができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a first bed layer preliminary quantity correction unit 205. In this way, the reactor reaction calculation device 20 can correct the quantity of the additive-containing first bed layer S12 by subtracting the amount of the seventh substance M7 contained in the additive-containing first bed layer S12 transferred to the second mixed substance M22 in the second gas region in the first bed layer preliminary quantity correction unit 205 and adding the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 transferred to the additive-containing first bed layer S12, thereby calculating the preliminary correction first bed layer S13A. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can accurately determine the first bed layer reaction quantity SR1 used in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can more accurately perform the first bed layer equilibrium reaction calculation in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層予備物量修正部207を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層予備物量修正部207において、第2ベッド層S21に含まれる第9物質M9の第2ガス領域中の第2混合物質M22への移動量を減じて、第2ベッド層S21の物量を修正し、予備修正第2ベッド層S21Aを算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2において平衡反応の計算に用いられる予備修正第2ベッド層S21Aの流量等を的確に求めることができる。したがって、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2における予備修正第2ベッド層S21Aの平衡反応の計算精度をより高めることができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a second bed layer preliminary quantity correction unit 207. This allows the reactor reaction calculation device 20 to correct the quantity of the second bed layer S21 by reducing the amount of the ninth substance M9 contained in the second bed layer S21 that moves to the second mixed substance M22 in the second gas region in the second bed layer preliminary quantity correction unit 207, and calculate the preliminary corrected second bed layer S21A. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can accurately determine the flow rate, etc. of the preliminary corrected second bed layer S21A used to calculate the equilibrium reaction in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can further improve the calculation accuracy of the equilibrium reaction of the preliminary corrected second bed layer S21A in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2.

炉内反応の計算装置20は、流入ガス合算部221を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1混合流入ガスG222Aと第2混合流入ガスG222Bとを合算した混合流入ガスG223を計算できる。そのため、炉内反応の計算装置20は、平衡反応後にベッド層に存在する混合流入ガスG223を第2ガス領域に移動させることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、平衡反応後にベッド層に存在する混合流入ガスG223の第2ガス領域に存在する第2混合気相G23への移動量を計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include an inflow gas summing unit 221. This allows the furnace reaction calculation device 20 to calculate the mixed inflow gas G223 obtained by summing the first mixed inflow gas G222A and the second mixed inflow gas G222B. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can move the mixed inflow gas G223 present in the bed layer after the equilibrium reaction to the second gas region. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the amount of the mixed inflow gas G223 present in the bed layer after the equilibrium reaction that moves to the second mixed gas phase G23 present in the second gas region.

炉内反応の計算装置20は、ガス量合算部222を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ベッド層で生じた混合流入ガスG223を第2気相G23に混合して第2合算気相G24を求めることができる。そのため、炉内反応の計算装置20は、領域A内のベッド層内から第2ガス領域に移動した混合流入ガスG223を第2気相G23に含めて領域(A-1)に移動させることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、混合流入ガスG223と第2混合気相G23とを含む第2合算気相G24の領域(A-1)への移動量を計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a gas amount summing unit 222. This allows the furnace reaction calculation device 20 to mix the mixed inflow gas G223 generated in the bed layer into the second gas phase G23 to obtain the second combined gas phase G24. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can include the mixed inflow gas G223 that has moved from the bed layer in region A to the second gas region in the second gas phase G23 and move it to region (A-1). Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the amount of the second combined gas phase G24, including the mixed inflow gas G223 and the second mixed gas phase G23, moved to region (A-1).

炉内反応の計算装置20は、第2混合物質1次物量修正部223を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質1次物量修正部223において、第2混合物質計算部217-2で生じた第2混合物質M22に含まれる第8物質M8の添加分含有第1ベッド層S12への移動量を減じ、第1ベッド層予備物量修正部205で生じる添加分含有第1ベッド層S12内に含まれる第7物質M7の第2混合物質M22への移動量と、第2ベッド層予備物量修正部207で生じる第2混合ベッド層S21内に含まれる第9物質M9の第2混合物質M22への移動量とを加えることができる。この結果、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質M22の物量を修正し、第2修正混合物質M23を算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、平衡反応後の第2ガス領域中の第2物質M21の装入端14Aへの移動量をより正確に計算できる。 The reactor reaction calculation device 20 may include a second mixed substance primary quantity correction unit 223. As a result, the reactor reaction calculation device 20 may subtract the amount of the eighth substance M8 contained in the second mixed substance M22 generated in the second mixed substance calculation unit 217-2 moving to the first bed layer S12 containing the additive, and add the amount of the seventh substance M7 moved to the second mixed substance M22 contained in the first bed layer S12 containing the additive generated in the first bed layer preliminary quantity correction unit 205 and the amount of the ninth substance M9 moved to the second mixed substance M22 contained in the second mixed bed layer S21 generated in the second bed layer preliminary quantity correction unit 207. As a result, the reactor reaction calculation device 20 may correct the quantity of the second mixed substance M22 and calculate the second corrected mixed substance M23. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the amount of the second material M21 moving to the charging end 14A in the second gas region after the equilibrium reaction.

炉内反応の計算装置20は、第2混合物質2次物量修正部224を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第2混合物質2次物量修正部224において、第2修正混合物質M23に含まれる第3物質M3の第1混合物質M12への移動量を減じると共に、第1混合物質M12に含まれる第4物質M4の移動量を加えることができる。この結果、炉内反応の計算装置20は、第2修正混合物質M23の物量を修正し、第2修正混合物質M24を算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、平衡反応後の第2ガス領域中の第2物質M21の装入端14Aへの移動量をさらに正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a second mixed substance secondary quantity correction unit 224. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can subtract the amount of the third substance M3 contained in the second corrected mixed substance M23 that moves to the first mixed substance M12 and add the amount of the fourth substance M4 contained in the first mixed substance M12 in the second mixed substance secondary quantity correction unit 224. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can correct the amount of the second corrected mixed substance M23 and calculate the second corrected mixed substance M24. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the amount of the second substance M21 in the second gas region that moves to the charging end 14A after the equilibrium reaction.

炉内反応の計算装置20は、ガス領域分配部231を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の排出端14Bから燃焼ガスが供給された直後にガス領域を、ガス領域内に含まれるガス領域影響因子に応じて予め第1ガス領域及び第2ガス領域に分配できる。炉内反応の計算装置20は、排出端14Bを含む領域Nから領域Aに到達するまでの第1ガス領域を流れる第1気相G11と第2ガス領域を流れる第2気相G21との質量を正確に算出できる。そのため、炉内反応の計算装置20は、領域Aにおいて第1気相G11及び第2気相G21が平衡反応に使用される質量流量をより正確に算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域及び第2ガス領域におけるそれぞれの平衡反応をより正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can be equipped with a gas region distribution unit 231. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can distribute the gas region into the first gas region and the second gas region in advance according to the gas region influence factors contained in the gas region immediately after the combustion gas is supplied from the discharge end 14B of the rotary kiln 1. The furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the mass of the first gas phase G11 flowing in the first gas region from the region N including the discharge end 14B to the region A and the second gas phase G21 flowing in the second gas region. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the mass flow rate used for the equilibrium reaction of the first gas phase G11 and the second gas phase G21 in the region A. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the equilibrium reaction in each of the first gas region and the second gas region.

炉内反応の計算装置20は、第1物質分配部232を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の排出端14Bから燃焼ガスが供給された直後から、ガス領域内に含まれる第1物質を予め第1物質M11及び第2物質M21に分配できる。炉内反応の計算装置20は、排出端14Bを含む領域Nから領域Aに到達するまでのガス領域を流れる第1物質M11及び第2物質M21の質量を正確に算出できる。そのため、炉内反応の計算装置20は、領域Aにおいて第1物質M11及び第2物質M21が平衡反応に使用される質量流量をより正確に算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域及び第2ガス領域におけるそれぞれの平衡反応をより正確に計算できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a first material distribution unit 232. This allows the furnace reaction calculation device 20 to distribute the first material contained in the gas region to the first material M11 and the second material M21 in advance immediately after the combustion gas is supplied from the discharge end 14B of the rotary kiln 1. The furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the mass of the first material M11 and the second material M21 flowing through the gas region from the region N including the discharge end 14B to the region A. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the mass flow rate used for the equilibrium reaction of the first material M11 and the second material M21 in the region A. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the equilibrium reaction in each of the first gas region and the second gas region.

炉内反応の計算装置20は、分配部201を備え、分配部201において、原料鉱石の移動の途中に投入された燃焼用材料240に含まれる気相とベッド層とを添加気相AG11と添加ベッド層AS11とに質量流量で分配できる。炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の途中から投入される燃焼用材料240を第1気相G1及び第1ベッド層S1に分配してそれぞれ別々の燃料として扱い、添加気相AG11は第1気相G11を構成する成分とし、添加ベッド層AS11は第1ベッド層S11を構成する成分にできる。炉内反応の計算装置20は、第1気相G11から第1ガス反応分GR1を求めると共に、第1ベッド層S11から第1ベッド層反応分SR1を求めることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ガス領域平衡反応計算部214-1において、添加分含有第1気相G12から得られる修正第1気相G13と第1物質M11とから平衡反応に必要な反応分に基づいて平衡反応を計算できる。また、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において、第1流入ガスG221-1と修正第1ベッド層S13Bとから平衡反応に必要な反応分に基づいて平衡反応を計算できる。よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の途中から投入される燃焼用材料240を考慮して、ロータリーキルン1内の物質の挙動を解析できるため、燃焼用材料240を用いる場合でも、炉内反応の計算を高精度に行うことができる。 The furnace reaction calculation device 20 includes a distribution section 201, which can distribute the gas phase and bed layer contained in the combustion material 240 introduced during the movement of the raw ore to the added gas phase AG11 and the added bed layer AS11 by mass flow rate. The furnace reaction calculation device 20 distributes the combustion material 240 introduced from the middle of the rotary kiln 1 to the first gas phase G1 and the first bed layer S1, and treats them as separate fuels, and the added gas phase AG11 can be a component that constitutes the first gas phase G11, and the added bed layer AS11 can be a component that constitutes the first bed layer S11. The furnace reaction calculation device 20 can calculate the first gas reaction amount GR1 from the first gas phase G11 and the first bed layer reaction amount SR1 from the first bed layer S11. As a result, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the equilibrium reaction in the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1 based on the reaction amount required for the equilibrium reaction from the corrected first gas phase G13 obtained from the additive-containing first gas phase G12 and the first substance M11. Also, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the equilibrium reaction in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 based on the reaction amount required for the equilibrium reaction from the first inflow gas G221-1 and the corrected first bed layer S13B. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can analyze the behavior of the material in the rotary kiln 1 taking into account the combustion material 240 that is added halfway through the rotary kiln 1, so that the furnace reaction calculation can be performed with high accuracy even when the combustion material 240 is used.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層物量修正部206を備えることができる。即ち、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層予備物量修正部205で物量が修正された予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の予備修正第2ベッド層S21Aへの移動量と、予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を考慮して、予備修正第1ベッド層S13Aの物量を修正し、修正第1ベッド層S13Bを算出できる。このとき、第1ベッド層平衡反応計算部215-1は、第1ベッド層S11として修正第1ベッド層S13Bを用いる。 The reactor reaction calculation device 20 may include a first bed layer quantity correction unit 206. That is, the reactor reaction calculation device 20 may correct the quantity of the preliminary corrected first bed layer S13A and calculate the corrected first bed layer S13B, taking into account the amount of movement of the sixth substance M6 contained in the preliminary corrected first bed layer S13A, the quantity of which has been corrected by the first bed layer preliminary quantity correction unit 205, to the preliminary corrected second bed layer S21A, and the amount of movement of the fifth substance M5 contained in the preliminary corrected second bed layer S21A to the preliminary corrected first bed layer S13A. At this time, the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1 uses the corrected first bed layer S13B as the first bed layer S11.

炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層物量修正部206において、予備修正第1ベッド層S13Aに存在する第6物質M6の第2ベッド層S21Aへの移動量を除すると共に、第2ベッドS21Aに存在する第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を加えることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において平衡反応の計算に用いられる修正第1ベッド層S13Bの流量等をより正確に算出できるため、第1ベッド層における修正第1ベッド層S13Bの平衡反応の計算精度をより高めることができる。 The reactor reaction calculation device 20 can subtract the amount of movement of the sixth substance M6 present in the preliminary corrected first bed layer S13A to the second bed layer S21A in the first bed layer quantity correction unit 206, and add the amount of movement of the fifth substance M5 present in the second bed S21A to the preliminary corrected first bed layer S13A. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can more accurately calculate the flow rate of the corrected first bed layer S13B used to calculate the equilibrium reaction in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1, and can further improve the calculation accuracy of the equilibrium reaction of the corrected first bed layer S13B in the first bed layer.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層物量修正部208を備えることができる。即ち、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層予備物量修正部207で物量が修正された予備修正第2ベッド層S21Aに含まれる第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量と、予備修正第1ベッド層S13Aに含まれる第6物質M6の予備修正第2ベッド層S21Aへの移動量とを考慮して、予備修正第2ベッド層S21Aの物量を修正し、修正第2ベッド層S21Bを算出できる。このとき、第2ベッド層平衡反応計算部215-2は、第2ベッド層S21として修正第2ベッド層S21Bを用いる。 The reactor reaction calculation device 20 can include a second bed layer quantity correction unit 208. That is, the reactor reaction calculation device 20 can correct the quantity of the preliminary corrected second bed layer S21A and calculate the corrected second bed layer S21B by taking into account the amount of movement of the fifth substance M5 contained in the preliminary corrected second bed layer S21A, the quantity of which has been corrected by the second bed layer preliminary quantity correction unit 207, to the preliminary corrected first bed layer S13A, and the amount of movement of the sixth substance M6 contained in the preliminary corrected first bed layer S13A to the preliminary corrected second bed layer S21A. At this time, the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 uses the corrected second bed layer S21B as the second bed layer S21.

炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層物量修正部208において、第2ベッド層S21Aに存在する第5物質M5の予備修正第1ベッド層S13Aへの移動量を除すると共に、予備修正第1ベッド層S13Aに存在する第6物質M6の第2ベッド層S21Aへの移動量を加えることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第2ベッド層平衡反応計算部215-2において平衡反応の計算に用いられる予備修正第2ベッド層S21Aの流量等を的確に求めることができるため、第2ベッド層における修正第2ベッド層S21Bの平衡反応の計算精度をより高めることができる。 In the second bed layer quantity correction unit 208, the reactor reaction calculation device 20 subtracts the amount of movement of the fifth substance M5 present in the second bed layer S21A to the preliminary correction first bed layer S13A, and adds the amount of movement of the sixth substance M6 present in the preliminary correction first bed layer S13A to the second bed layer S21A. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can accurately determine the flow rate, etc. of the preliminary correction second bed layer S21A used to calculate the equilibrium reaction in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2, and can further improve the calculation accuracy of the equilibrium reaction of the corrected second bed layer S21B in the second bed layer.

炉内反応の計算装置20は、上記の第1ベッド層物量修正部206及び第2ベッド層物量修正部208を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算部215-1において平衡反応の計算に用いられる修正第1ベッド層S13Bの流量等をより正確に算出できると共に、第2ベッド層平衡反応計算部215-2において平衡反応の計算に用いられる修正第2ベッド層S21Bの流量等を的確に求めることができる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層S11における修正第1ベッド層S13Bの平衡反応及び第2ベッド層S21における修正第2ベッド層S21Bの平衡反応のそれぞれの計算精度をより高めることができる。 The reactor reaction calculation device 20 can include the above-mentioned first bed layer quantity correction unit 206 and second bed layer quantity correction unit 208. This allows the reactor reaction calculation device 20 to more accurately calculate the flow rate of the modified first bed layer S13B used in the calculation of the equilibrium reaction in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1, and to accurately determine the flow rate of the modified second bed layer S21B used in the calculation of the equilibrium reaction in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2. Therefore, the reactor reaction calculation device 20 can further improve the calculation accuracy of the equilibrium reaction of the modified first bed layer S13B in the first bed layer S11 and the equilibrium reaction of the modified second bed layer S21B in the second bed layer S21.

炉内反応の計算装置20は、ベッド層分配部233を備えることができる。これにより、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の装入端14Aから供給された直後にベッド層S1を第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21に分けることができる。炉内反応の計算装置20は、装入端14Aを含む領域1から領域Aに到達するまでの第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21の質量を正確に算出できるため、領域Aにおいて第1ベッド層S11及び第2ベッド層S21が平衡反応に使用される質量流量をより正確に算出できる。よって、炉内反応の計算装置20は、第1ベッド層平衡反応計算及び第2ベッド層平衡反応計算をより正確に算出できる。 The furnace reaction calculation device 20 can include a bed layer distribution unit 233. This allows the furnace reaction calculation device 20 to divide the bed layer S1 into the first bed layer S11 and the second bed layer S21 immediately after it is supplied from the charging end 14A of the rotary kiln 1. The furnace reaction calculation device 20 can accurately calculate the mass of the first bed layer S11 and the second bed layer S21 from the region 1 including the charging end 14A to the region A, so that the mass flow rate used for the equilibrium reaction of the first bed layer S11 and the second bed layer S21 in the region A can be calculated more accurately. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can more accurately calculate the first bed layer equilibrium reaction calculation and the second bed layer equilibrium reaction calculation.

このように、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内のガス領域が複数の異なる反応挙動を示すことを考慮して、炉内で生じる平衡反応計算を高精度に計算できる。よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内の全領域に適用することで、ロータリーキルン1内の全体の反応プロセスを高精度に計算することを可能にできる。 In this way, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the equilibrium reactions that occur in the furnace with high accuracy, taking into account that the gas regions in the rotary kiln 1 exhibit multiple different reaction behaviors. Therefore, by applying the furnace reaction calculation device 20 to all regions in the rotary kiln 1, it is possible to calculate the entire reaction process in the rotary kiln 1 with high accuracy.

炉内反応の計算装置20をロータリーキルン1の全体に適用する場合について説明する。炉内反応の計算装置20は、例えば、図11に示すように、ロータリーキルン1内を複数の領域に分割した時の1つの領域Aにおける反応プロセスを単位操作モデルと仮定した時、単位操作モデルの組合せによってロータリーキルン1内の反応プロセスをモデル化できる。そして、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内の複数の領域に、原料鉱石の流れ又は燃焼ガスの流れ(仮定した流れを含む。)に沿って繰り返し実施する(図11中の矢印参照)。そして、炉内反応の計算装置20は、所定の領域における計算値とその領域における前回の計算値との差が所定の範囲内に収まるまで繰り返し実施する。 The case where the furnace reaction calculation device 20 is applied to the entire rotary kiln 1 will be described. For example, as shown in FIG. 11, when the rotary kiln 1 is divided into multiple regions, the furnace reaction calculation device 20 can model the reaction process in the rotary kiln 1 by combining unit operation models when the reaction process in one region A is assumed to be a unit operation model. The furnace reaction calculation device 20 then repeatedly performs calculations in multiple regions in the rotary kiln 1 along the flow of raw ore or the flow of combustion gas (including the assumed flow) (see the arrows in FIG. 11). The furnace reaction calculation device 20 then repeatedly performs calculations until the difference between the calculated value in a specified region and the previous calculated value in that region falls within a specified range.

炉内反応の計算装置20をロータリーキルン1の全体に適用する場合のフローチャートを図12に示す。図12に示すように、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1で起こる反応プロセスを複数の単位操作モデルの組合せによってモデル化する(モデル化工程:ステップS21)。 Figure 12 shows a flowchart of the application of the furnace reaction calculation device 20 to the entire rotary kiln 1. As shown in Figure 12, the furnace reaction calculation device 20 models the reaction process occurring in the rotary kiln 1 by combining multiple unit operation models (modeling process: step S21).

単位操作モデルには、上記の図2に示す炉内反応の計算装置20が適用される。それぞれの単位操作モデル毎に、単位操作モデルを構成する、ガス混合量計算部204、流入ガス分配部209、第1ガス領域平衡反応計算部214-1、第2ガス領域平衡反応計算部214-2、第1ベッド層平衡反応計算部215-1、第2ベッド層平衡反応計算部215-2等が予め用意される。 The reactor reaction calculation device 20 shown in FIG. 2 is applied to the unit operation model. For each unit operation model, the gas mixture amount calculation unit 204, the inflow gas distribution unit 209, the first gas region equilibrium reaction calculation unit 214-1, the second gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2, the first bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-1, the second bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2, etc., which constitute the unit operation model, are prepared in advance.

各単位操作モデルは、原料鉱石や燃焼ガスの流れ(仮定した流れを含む。)に沿って相互に接続される。 Each unit operation model is interconnected along the flow of raw ore and combustion gas (including assumed flows).

次に、炉内反応の計算装置20は、ステップS21においてモデル化された単位操作モデルの計算を行う(計算工程:ステップS22)。単位操作モデルには、流れの情報が入力される。 Next, the reactor reaction calculation device 20 performs calculations on the unit operation model modeled in step S21 (calculation process: step S22). Flow information is input to the unit operation model.

流れの情報は、原料鉱石、燃焼ガス、及び燃焼用材料の成分、流量、温度、回転数等のデータである。流れの情報が入力されると、単位操作モデルは所定の計算を行い、その計算値(原料鉱石、燃焼ガス、及び燃焼用材料の成分、流量、温度等)が出力される。これらの計算結果から、図2に示す炉内反応の計算装置20の各構成に用いる値が計算される。炉内反応の計算装置20の各部に用いる値としては、ベッド層S1、第1気相G1等の領域A内の各種気相の流量、第1ベッド層S1等の領域A内の各種ベッド層の流量、第1物質M1の流量等の各種物質の流量、ガス反応分GR1、ガス未反応分Gr1、ガス生成分GP1等の領域A内の各種反応分、未反応分及び生成分の流量等である。 The flow information is data such as the components, flow rate, temperature, and rotation speed of the raw ore, combustion gas, and combustion material. When the flow information is input, the unit operation model performs a predetermined calculation and outputs the calculated values (components, flow rate, temperature, etc. of the raw ore, combustion gas, and combustion material). From these calculation results, values used for each component of the calculation device 20 for the furnace reaction shown in FIG. 2 are calculated. The values used for each part of the calculation device 20 for the furnace reaction are the flow rates of various gas phases in region A such as the bed layer S1 and the first gas phase G1, the flow rates of various bed layers in region A such as the first bed layer S1, the flow rates of various substances such as the flow rate of the first substance M1, the flow rates of various reacted, unreacted, and produced components in region A such as the gas reacted portion GR1, the gas unreacted portion Gr1, and the gas produced portion GP1, etc.

本実施形態では、単位操作モデルの計算は、最も装入端14A側に位置する単位操作モデルから行う。 In this embodiment, calculations of the unit operation model are performed starting from the unit operation model located closest to the loading end 14A.

次に、炉内反応の計算装置20は、最終の単位操作モデルまで計算したか否か判断する(ステップS23) Next, the reactor reaction calculation device 20 determines whether the calculation has been completed up to the final unit operation model (step S23).

最終の単位操作モデルまで計算した場合(ステップ23:Yes)は、炉内反応の計算装置20は、単位操作モデルの前回の計算値があるか否か判断する(ステップS24)。 If calculations have been performed up to the final unit operation model (step 23: Yes), the reactor reaction calculation device 20 determines whether or not there is a previous calculation value for the unit operation model (step S24).

前回の計算値がある場合(ステップS24:Yes)には、炉内反応の計算装置20は、計算工程(ステップS22)において計算された計算値と、前回の計算値とを比較する(ステップS25)。 If a previous calculation value is available (step S24: Yes), the reactor reaction calculation device 20 compares the calculation value calculated in the calculation process (step S22) with the previous calculation value (step S25).

次に、炉内反応の計算装置20は、計算値と前回の計算値との差が収束条件を満たすか否か判断する(比較工程:ステップS26)。 Next, the reactor reaction calculation device 20 determines whether the difference between the calculated value and the previous calculated value satisfies the convergence condition (comparison process: step S26).

収束条件としては、例えば、計算値と前回の計算値との差が数℃(例えば、1℃)以下の範囲内である。 The convergence condition is, for example, that the difference between the calculated value and the previous calculated value is within a range of a few degrees Celsius (e.g., 1 degree Celsius).

計算値と前回の計算値との差が収束条件を満たす場合(ステップS26:Yes)には、炉内反応の計算装置20は、計算を終了する。これにより、ロータリーキルン1のキルン本体11内の全体で起こる反応プロセスが解析される。 If the difference between the calculated value and the previous calculated value satisfies the convergence condition (step S26: Yes), the furnace reaction calculation device 20 ends the calculation. This allows the reaction process occurring throughout the entire kiln body 11 of the rotary kiln 1 to be analyzed.

一方、ステップS23において、最終の単位操作モデルまで計算していない場合(ステップS23:No)は、炉内反応の計算装置20は、隣接する他の単位操作モデルである領域(A+1)又は領域(A-1)に位置する単位操作モデルに移行する(ステップS27)。そして、炉内反応の計算装置20は、領域(A+1)又は領域(A-1)に位置する単位操作モデルの計算を行う(ステップS22)。 On the other hand, in step S23, if the final unit operation model has not been calculated (step S23: No), the reactor reaction calculation device 20 moves to another adjacent unit operation model, that is, a unit operation model located in region (A+1) or region (A-1) (step S27). Then, the reactor reaction calculation device 20 performs calculations for the unit operation model located in region (A+1) or region (A-1) (step S22).

ステップS24において、前回の計算値がない場合(ステップS24:No)、又はステップS26において、計算値と前回の計算値との差が収束条件を満たさない場合(ステップS26:No)には、炉内反応の計算装置20は、先頭の単位操作モデルに移行する(ステップS28)。 If there is no previous calculation value in step S24 (step S24: No), or if the difference between the calculation value and the previous calculation value in step S26 does not satisfy the convergence condition (step S26: No), the reactor reaction calculation device 20 moves to the first unit operation model (step S28).

よって、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1で起こる反応プロセスを複数の単位操作モデルの組合せによってモデル化し、単位操作モデルの接続順序に沿って、単位操作モデルの各々に設定された値に基づいて計算を行う。本実施形態では、それぞれの単位操作モデルの計算をロータリーキルン1の装入端14A側から排出端14B側に向かって順じ行った後、排出端14B側から装入端14A側に向かって行う(図6参照)。そして、一連の操作を、所定の領域Aにおける計算値が所定の収束条件が満たされるまで繰り返す。その結果、ロータリーキルン1内のそれぞれの領域における、燃焼ガスと原料鉱石の流量等の計算結果が導き出される。これにより、ロータリーキルン1のキルン本体11内の全体での燃焼ガス及び原料鉱石を構成する各物質の挙動をより正確に解析することが可能となる。 Therefore, the furnace reaction calculation device 20 models the reaction process occurring in the rotary kiln 1 by combining multiple unit operation models, and performs calculations based on the values set for each unit operation model according to the connection order of the unit operation models. In this embodiment, the calculations for each unit operation model are performed in sequence from the charging end 14A side to the discharge end 14B side of the rotary kiln 1, and then from the discharge end 14B side to the charging end 14A side (see Figure 6). Then, a series of operations is repeated until the calculated value in a predetermined area A satisfies a predetermined convergence condition. As a result, calculation results such as the flow rate of the combustion gas and raw ore in each area in the rotary kiln 1 are derived. This makes it possible to more accurately analyze the behavior of each substance that constitutes the combustion gas and raw ore throughout the kiln body 11 of the rotary kiln 1.

このように、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1内の全体の反応プロセスを反応炉内のガス領域が2種類の異なる反応挙動を示すことを少なくとも考慮して反応炉内の反応を高精度に計算できると共に、計算にかかる負担を軽減できる。そのため、炉内反応の計算装置20は、ロータリーキルン1の運転条件(例えば、ロータリーキルン1の大きさや回転数、原料鉱石の種類、供給量)等を変えながら、ロータリーキルン1内の各物質の挙動をより正確に低負荷で解析できる。よって、炉内反応の計算装置20は、原料鉱石の種類及び供給量の変更、ロータリーキルン1の設備改善の事前検討、操業条件等による影響調査等に有効に活用することが可能である。 In this way, the furnace reaction calculation device 20 can calculate the reactions in the reactor with high accuracy by at least taking into account that the gas region in the reactor exhibits two different types of reaction behavior for the entire reaction process in the rotary kiln 1, and can reduce the burden of the calculation. Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can analyze the behavior of each substance in the rotary kiln 1 more accurately and with a low load while changing the operating conditions of the rotary kiln 1 (e.g., the size and rotation speed of the rotary kiln 1, the type of raw ore, and the supply amount). Therefore, the furnace reaction calculation device 20 can be effectively used for changing the type and supply amount of raw ore, pre-examination of equipment improvements to the rotary kiln 1, and investigation of the effects of operating conditions, etc.

なお、本実施形態では、ロータリーキルン1内に供給される原料は、原料鉱石以外の原料でもよい。 In this embodiment, the raw material supplied to the rotary kiln 1 may be a raw material other than raw ore.

本実施形態では、図1に示すロータリーキルン1の途中から投下される燃焼用材料は、揮発分及びベッド層の両方を必ずしも含んでいなくてもよいし、揮発分及びベッド層以外に、灰分等の他の物質を含んでいてもよい。 In this embodiment, the combustion material dropped into the rotary kiln 1 shown in FIG. 1 from the middle does not necessarily have to contain both volatile matter and bed layer, and may contain other substances such as ash in addition to volatile matter and bed layer.

本実施形態では、図1に示すロータリーキルン1以外に、原料鉱石を装入端14A側から排出端14B側に向かって移動させながら加熱する反応炉であればよい。 In this embodiment, in addition to the rotary kiln 1 shown in FIG. 1, any reactor that heats raw ore while moving it from the charging end 14A to the discharge end 14B may be used.

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments have been described above, they are presented as examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, modifications, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

1 ロータリーキルン
11 キルン本体
16 バーナー
20 炉内反応の計算装置
201 燃焼用材料の分配部(分配部)
202 第1気相の物量修正部
203 第2気相の物量修正部
204 ガス混合量計算部
205 第1ベッド層予備物量修正部
206 第1ベッド層物量修正部
207 第2ベッド層予備物量修正部
208 第2ベッド層物量修正部
209 流入ガス分配部
210-1 第1ガス反応量計算部
210-2 第2ガス反応量計算部
211-1 第1物質反応量計算部
211-2 第2物質反応量計算部
212-1 第1ベッド層反応量計算部
212-2 第2ベッド層反応量計算部
213-1 第1流入ガス反応量計算部
213-2 第2流入ガス反応量計算部
214-1 第1ガス領域平衡反応計算部
214-2 第2ガス領域平衡反応計算部
215-1 第1ベッド層平衡反応計算部
215-2 第2ベッド層平衡反応計算部
216-1 第1混合気相計算部
216-2 第2混合気相計算部
217-1 第1混合物質計算部
217-2 第2混合物質計算部
218-1 第1混合ベッド層計算部
218-2 第2混合ベッド層計算部
219-1 第1混合流入ガス算出部
219-2 第2混合流入ガス算出部
220 第1混合物質物量修正部
221 流入ガス合算部
222 ガス量合算部
223 第2混合物質1次物量修正部
224 第2混合物質2次物量修正部
G1 気相
G11 第1気相
G12 添加分含有第1気相
G121 第1拡散ガス
G122 第2拡散ガス
G13 修正第1気相
G14 第1混合気相
G21 第2気相
G22A 修正第2気相
G22B 調整第2気相
G23 第2混合気相
G24 第2合算気相
G221 流入ガス
G221-1 第1流入ガス
G221-2 第2流入ガス
G222A 第1混合流入ガス
G222B 第2混合流入ガス
G223 混合流入ガス
S1 ベッド層
S11 第1ベッド層
S12 添加分含有第1ベッド層
S13A 予備修正第1ベッド層
S13B 修正第1ベッド層
S14 第1混合ベッド層
S21 第2ベッド層
S21A 修正第2ベッド層
S21B 修正第2ベッド層
S22 第2混合ベッド層
M1 物質
M11 第1物質
M12 第1修正混合物質
M21 第2物質
M3 第3物質
M4 第4物質
M5 第5物質
M6 第6物質
M7 第7物質
M8 第8物質
M9 第9物質
GR1 第1ガス反応分
Gr1 第1ガス未反応分
GP1 第1ガス生成分
GR2 第2ガス反応分
Gr2 第2ガス未反応分
GP2 第2ガス生成分
MR11 第1物質反応分
Mr11 第1物質未反応分
MP11第1物質生成分
MR21 第2物質反応分
Mr21 第2物質未反応分
MP21 第2物質生成分
GR221 第1流入ガス反応分
Gr221 第1流入ガス未反応分
GP221 第1流入ガス生成分
GR222 第2流入ガス反応分
Gr222 第2流入ガス未反応分
GP222 第2流入ガス生成分
SR1 第1ベッド層反応分
Sr1 第1ベッド層未反応分
SP1 第1ベッド層生成分
SR2 第2ベッド層反応分
Sr2 第2ベッド層未反応分
SP2 第2ベッド層生成分
Reference Signs List 1 Rotary kiln 11 Kiln body 16 Burner 20 Furnace reaction calculation device 201 Combustion material distribution section (distribution section)
202 First gas phase quantity correction unit 203 Second gas phase quantity correction unit 204 Gas mixture quantity calculation unit 205 First bed layer preliminary quantity correction unit 206 First bed layer quantity correction unit 207 Second bed layer preliminary quantity correction unit 208 Second bed layer quantity correction unit 209 Inflow gas distribution unit 210-1 First gas reaction amount calculation unit 210-2 Second gas reaction amount calculation unit 211-1 First substance reaction amount calculation unit 211-2 Second substance reaction amount calculation unit 212-1 First bed layer reaction amount calculation unit 212-2 Second bed layer reaction amount calculation unit 213-1 First inflow gas reaction amount calculation unit 213-2 Second inflow gas reaction amount calculation unit 214-1 First gas region equilibrium reaction calculation unit 214-2 Second gas region equilibrium reaction calculation unit 215-1 First bed layer equilibrium reaction calculation unit 215-2 Second bed layer equilibrium reaction calculation unit 216-1 First mixed gas phase calculation unit 216-2 Second mixed gas phase calculation unit 217-1 First mixed substance calculation unit 217-2 Second mixed substance calculation unit 218-1 First mixed bed layer calculation unit 218-2 Second mixed bed layer calculation unit 219-1 First mixed inflow gas calculation unit 219-2 Second mixed inflow gas calculation unit 220 First mixed substance quantity correction unit 221 Inflow gas summing unit 222 Gas quantity summing unit 223 Second mixed substance primary quantity correction unit 224 Second mixed substance secondary quantity correction unit G1 Gas phase G11 First gas phase G12 First gas phase containing additive G121 First diffusion gas G122 Second diffusion gas G13 Corrected first gas phase G14 First mixed gas phase G21 Second gas phase G22A Modified second gas phase G22B Adjusted second gas phase G23 Second mixed gas phase G24 Second combined gas phase G221 Inlet gas G221-1 First inlet gas G221-2 Second inlet gas G222A First mixed inlet gas G222B Second mixed inlet gas G223 Mixed inlet gas S1 Bed layer S11 First bed layer S12 First bed layer containing additive S13A Preliminary corrected first bed layer S13B Corrected first bed layer S14 First mixed bed layer S21 Second bed layer S21A Corrected second bed layer S21B Corrected second bed layer S22 Second mixed bed layer M1 Substance M11 First substance M12 First corrected mixed substance M21 Second substance M3 Third substance M4 Fourth substance M5 Fifth substance M6 Sixth substance M7 Seventh substance M8 Eighth substance M9 Ninth substance GR1 First gas reaction product Gr1 First gas unreacted product GP1 First gas product GR2 Second gas reaction product Gr2 Second gas unreacted product GP2 Second gas product MR11 First substance reaction product Mr11 First substance unreacted product MP11 First substance product MR21 Second substance reaction product Mr21 Second substance unreacted product MP21 Second substance product GR221 First inflow gas reaction product Gr221 First inflow gas unreacted product GP221 First inflow gas product GR222 Second inflow gas reaction product Gr222 Second inflow gas unreacted product GP222 Second inflow gas product SR1 First bed layer reaction product Sr1 First bed layer unreacted product SP1 1st bed layer product SR2 2nd bed layer reacted product Sr2 2nd bed layer unreacted product SP2 2nd bed layer product

Claims (22)

反応炉の一端側から供給した原料鉱石を他端側に向かって移動させながら、前記原料鉱石を前記他端側から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う炉内反応の計算装置であって、
前記燃焼ガスを含むガス領域のうち、前記原料鉱石を含むベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて分配された2つのガス領域のうちの一方の第1ガス領域を流れる第1気相の物量を修正し、修正第1気相を求める第1気相の物量修正部と、
前記2つのガス領域のうちの、他方の第2ガス領域を流れる第2気相の物量を修正し、修正第2気相を求める第2気相の物量修正部と、
前記第2ガス領域から前記ベッド層へ移動する流入ガスの流量を計算するガス混合量計算部と、
前記修正第1気相と、前記ガス領域に存在する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質のうち、前記第1ガス領域に存在する第1物質との平衡反応を計算する第1ガス領域平衡反応計算部と、
前記修正第2気相と、前記物質のうち、前記第2ガス領域に存在する第2物質との平衡反応を計算する第2ガス領域平衡反応計算部と、
前記ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算するベッド層平衡反応計算部と、
を備える炉内反応の計算装置。
A calculation device for a reaction in a reactor, the device comprising: a raw material ore supplied from one end of a reactor, the raw material ore being brought into contact with a combustion gas supplied from the other end of the reactor while moving the raw material ore toward the other end of the reactor, the raw material ore being dried and reduced, the calculation device comprising:
a first gas phase quantity correction unit for correcting a quantity of a first gas phase flowing through one of two gas regions, the first gas region being one of the two gas regions divided according to a gas region influence factor including a generated gas generated from a bed layer including the raw material ore, among the gas regions including the combustion gas, to obtain a corrected first gas phase;
a second gas phase quantity correction unit that corrects a quantity of a second gas phase flowing through the other second gas region of the two gas regions to obtain a corrected second gas phase;
a gas mixing amount calculation unit for calculating a flow rate of an inlet gas moving from the second gas region to the bed layer;
a first gas region equilibrium reaction calculation unit that calculates an equilibrium reaction between the modified first gas phase and a first substance present in the first gas region among substances including at least one of a solid substance and a liquid substance present in the gas region;
a second gas region equilibrium reaction calculation unit that calculates an equilibrium reaction between the modified second gas phase and a second substance present in the second gas region among the substances;
a bed layer equilibrium reaction calculation unit for calculating an equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas;
A reactor reaction calculation device comprising:
前記第1気相の前記第1物質との平衡状態に寄与する第1ガス反応量を計算して、前記第1気相の平衡反応に寄与する第1ガス反応分を求める第1ガス反応量計算部と、
前記第1物質の前記第1気相との平衡状態に寄与する第1物質反応量を計算して、前記第1物質の平衡反応に寄与する第1物質反応分を求める第1物質反応量計算部と、
を備える請求項1に記載の炉内反応の計算装置。
a first gas reaction amount calculation unit that calculates a first gas reaction amount that contributes to an equilibrium state with the first substance in the first gas phase, and obtains a first gas reaction amount that contributes to an equilibrium reaction of the first gas phase;
a first substance reaction amount calculation unit that calculates a first substance reaction amount that contributes to an equilibrium state of the first substance with the first gas phase, and obtains a first substance reaction amount that contributes to the equilibrium reaction of the first substance;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 1 .
前記第1ガス反応量計算部で生じる前記第1ガス反応分以外の第1ガス未反応分と、前記第1ガス領域平衡反応計算部で前記第1ガス反応分と前記第1物質反応量計算部で生じる前記第1物質反応分とが反応することで生じる第1ガス生成分とを混合した第1混合気相の流量を少なくとも計算する第1混合気相計算部と、
前記第1物質未反応分と、前記第1ガス領域平衡反応計算部で前記第1ガス反応分と前記第1物質反応分が反応することで生じる第1物質生成分とを混合した第1混合物質の流量を少なくとも計算する第1混合物質計算部と、
を備える請求項2に記載の炉内反応の計算装置。
a first mixed gas phase calculation unit that calculates at least a flow rate of a first mixed gas phase obtained by mixing a first gas unreacted amount other than the first gas reaction amount generated in the first gas reaction amount calculation unit and a first gas product generated by the reaction of the first gas reaction amount and the first substance reaction amount generated in the first substance reaction amount calculation unit in the first gas region equilibrium reaction calculation unit;
a first mixed substance calculation unit that calculates at least a flow rate of a first mixed substance obtained by mixing the unreacted portion of the first substance and a first substance product portion generated by the reaction of the first gas reactant and the first substance reactant in the first gas region equilibrium reaction calculation unit;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 2 .
前記第2気相の前記第2物質との平衡状態に寄与する第2ガス反応量を計算して、前記第2気相の平衡反応に寄与する第2ガス反応分を求める第2ガス反応量計算部と、
前記第2物質の前記第2気相との平衡状態に寄与する第2物質反応量を計算して、前記第2物質の平衡反応に寄与する第2物質反応分を求める第2物質反応量計算部と、
を備える請求項1~3の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。
a second gas reaction amount calculation unit that calculates a second gas reaction amount that contributes to an equilibrium state with the second substance in the second gas phase, and obtains a second gas reaction amount that contributes to an equilibrium reaction of the second gas phase;
A second substance reaction amount calculation unit that calculates a second substance reaction amount that contributes to an equilibrium state of the second substance with the second gas phase to obtain a second substance reaction amount that contributes to the equilibrium reaction of the second substance;
The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記第2ガス反応量計算部で生じる前記第2ガス反応分以外の第2ガス未反応分と、前記第2ガス領域平衡反応計算部で前記第2ガス反応分と前記第2物質反応量計算部で生じる前記第2物質反応分とが反応することで生じる第2ガス生成分とを混合した第2混合気相の流量を少なくとも計算する第2混合気相計算部と、
前記第2物質未反応分と、前記第2ガス領域平衡反応計算部で前記第2ガス反応分と前記第2物質反応分が反応することで生じる第2物質生成分とを混合した第2混合物質の流量を少なくとも計算する第2混合物質計算部と、
を備える請求項4に記載の炉内反応の計算装置。
a second mixed gas phase calculation unit that calculates at least a flow rate of a second mixed gas phase obtained by mixing a second gas unreacted amount other than the second gas reaction amount generated in the second gas reaction amount calculation unit and a second gas product amount generated by the reaction of the second gas reaction amount and the second substance reaction amount generated in the second substance reaction amount calculation unit in the second gas region equilibrium reaction calculation unit;
a second mixed substance calculation unit that calculates at least a flow rate of a second mixed substance obtained by mixing the unreacted second substance and a second substance product generated by the reaction of the second gas reactant and the second substance reactant in the second gas region equilibrium reaction calculation unit;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 4 .
前記第1ガス領域平衡反応計算部において前記第1物質の平衡反応後に生じる第1物質生成分と、前記第1物質の未反応分とを含む第1混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第4物質の前記第2ガス領域への移動量と、前記第2ガス領域平衡反応計算部において前記第2物質の平衡反応後に生じる第2物質生成分と、前記第2物質の未反応分とを含む第2混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第3物質の前記第1混合物質への移動量とを考慮して、前記第1混合物質の物量を修正する第1混合物質物量修正部を備える請求項1~5の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a first mixed substance quantity correction unit that corrects the quantity of the first mixed substance in consideration of the amount of movement of a fourth substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, to the second gas region, which is contained in a first mixed substance including a first substance product generated after an equilibrium reaction of the first substance and an unreacted portion of the first substance in the first gas region equilibrium reaction calculation unit, and the amount of movement of a third substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, to the first mixed substance, which is contained in a second mixed substance including a second substance product generated after an equilibrium reaction of the second substance and an unreacted portion of the second substance in the second gas region equilibrium reaction calculation unit. 前記流入ガスを第1流入ガスと第2流入ガスに分配する流入ガス分配部を備え、
前記ベッド層平衡反応計算部は、
前記ベッド層のうち、前記ベッド層内に含まれる固体成分及び液体成分の偏析及び濃度に応じて分配された2種類の分配ベッド層のうちの一方の第1ベッド層と、前記第1流入ガスとの平衡反応を計算する第1ベッド層平衡反応計算部と、
2種類の前記分配ベッド層のうちの他方の第2ベッド層と、前記第2流入ガスとの平衡反応を計算する第2ベッド層平衡反応計算部と、
を有する請求項1~6の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。
An inflow gas distribution unit that distributes the inflow gas into a first inflow gas and a second inflow gas,
The bed layer equilibrium reaction calculation unit
A first bed layer equilibrium reaction calculation unit that calculates an equilibrium reaction between a first bed layer, which is one of two types of distributed bed layers distributed according to segregation and concentrations of solid and liquid components contained in the bed layer, and the first inflow gas;
a second bed layer equilibrium reaction calculation unit for calculating an equilibrium reaction between the second bed layer of the other of the two types of distributed bed layers and the second inflow gas;
The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 6, comprising:
前記第1ベッド層の前記第1流入ガスとの平衡状態に寄与する第1ベッド層反応量を計算して、前記第1ベッド層の平衡反応に寄与する第1ベッド層反応分を求める第1ベッド層反応量計算部と、
前記第1流入ガスの前記第1ベッド層との平衡状態に寄与するガス反応量を計算して、前記第1流入ガスの平衡反応に寄与する第1流入ガス反応分を求める第1流入ガス反応量計算部と、
を備える請求項7に記載の炉内反応の計算装置。
a first bed layer reaction amount calculation unit that calculates a first bed layer reaction amount contributing to an equilibrium state of the first bed layer with the first inflow gas, and obtains a first bed layer reaction amount contributing to an equilibrium reaction of the first bed layer;
a first inflow gas reaction amount calculation unit that calculates a gas reaction amount contributing to an equilibrium state of the first inflow gas with the first bed layer, and obtains a first inflow gas reaction amount contributing to an equilibrium reaction of the first inflow gas;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 7 .
前記第1ベッド層反応量計算部で生じる前記第1ベッド層反応分以外の第1ベッド層未反応分と、前記第1ベッド層平衡反応計算部で前記第1ベッド層反応分と前記第1流入ガス反応分とが反応することで生じる第1ベッド層生成分とを混合した第1混合ベッド層の流量を少なくとも計算する第1混合ベッド層計算部と、
前記第1流入ガス反応量計算部で生じる前記第1流入ガス反応分以外の第1流入ガス未反応分と、前記第1ベッド層平衡反応計算部で前記第1ベッド層反応分と前記第1流入ガス反応分が反応することで生じる第1流入ガス生成分とを混合した第1混合流入ガスの流量を少なくとも計算する第1混合流入ガス算出部と、
を備える請求項8に記載の炉内反応の計算装置。
a first mixed bed layer calculation unit that calculates at least a flow rate of a first mixed bed layer obtained by mixing a first bed layer unreacted portion other than the first bed layer reacted portion generated in the first bed layer reaction amount calculation unit and a first bed layer product portion generated by a reaction between the first bed layer reacted portion and the first inflow gas reacted portion in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit;
a first mixed inflow gas calculation unit that calculates at least a flow rate of a first mixed inflow gas obtained by mixing a first inflow gas unreacted portion other than the first inflow gas reaction portion generated in the first inflow gas reaction amount calculation unit and a first inflow gas product portion generated by a reaction between the first bed layer reaction portion and the first inflow gas reaction portion in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 8 .
前記第2ベッド層の前記第2流入ガスとの平衡状態に寄与する第2ベッド層反応量を計算して、前記第2ベッド層の平衡反応に寄与する第2ベッド層反応分を求める第2ベッド層反応量計算部と、
前記第2流入ガスの前記第2ベッド層との平衡状態に寄与するガス反応量を計算して、前記第2流入ガスの平衡反応に寄与する第2流入ガス反応分を求める第2流入ガス反応量計算部と、
を備える請求項7~9の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。
a second bed layer reaction amount calculation unit that calculates a second bed layer reaction amount contributing to an equilibrium state of the second bed layer with the second inflow gas, and obtains a second bed layer reaction amount contributing to the equilibrium reaction of the second bed layer;
a second inflow gas reaction amount calculation unit that calculates a gas reaction amount contributing to an equilibrium state of the second inflow gas with the second bed layer, and obtains a second inflow gas reaction amount contributing to the equilibrium reaction of the second inflow gas;
The reactor reaction calculation device according to any one of claims 7 to 9, comprising:
前記第2ベッド層反応量計算部で生じる前記第2ベッド層反応分以外の第2ベッド層未反応分と、前記第2ベッド層平衡反応計算部で前記第2ベッド層反応分と前記第2流入ガス反応分とが反応することで生じる第2ベッド層生成分とを混合した第2混合ベッド層の流量を少なくとも計算する第2混合ベッド層計算部と、
前記第2流入ガス反応量計算部で生じる前記第2流入ガス反応分以外の第2流入ガス未反応分と、前記第2ベッド層平衡反応計算部で前記第2ベッド層反応分と前記第2流入ガス反応分が反応することで生じる第2流入ガス生成分とを混合した第2混合流入ガスの流量を少なくとも計算する第2混合流入ガス算出部と、
を備える請求項10に記載の炉内反応の計算装置。
a second mixed bed layer calculation unit that calculates at least a flow rate of a second mixed bed layer obtained by mixing a second bed layer unreacted portion other than the second bed layer reacted portion generated in the second bed layer reaction amount calculation unit and a second bed layer product portion generated by a reaction between the second bed layer reacted portion and the second inflow gas reacted portion in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit;
a second mixed inflow gas calculation unit that calculates at least a flow rate of a second mixed inflow gas obtained by mixing a second inflow gas unreacted portion other than the second inflow gas reaction portion generated in the second inflow gas reaction amount calculation unit and a second inflow gas product portion generated by the reaction of the second bed layer reaction portion and the second inflow gas reaction portion in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit;
The apparatus for calculating a reaction in a reactor according to claim 10 .
前記第1ベッド層内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第7物質の前記第2ガス領域への移動量と、前記第2ガス領域平衡反応計算部において前記第2物質の平衡反応後に生じる第2物質生成分と、前記第2物質の未反応分とを含む第2混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第8物質の前記第1ベッド層への移動量を考慮して、前記第1ベッド層の物量を修正する第1ベッド層予備物量修正部を備える請求項7~11の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 7 to 11, further comprising a first bed layer preliminary quantity correction unit that corrects the quantity of the first bed layer in consideration of the amount of movement of a seventh substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, contained in the first bed layer to the second gas region, and the amount of movement of an eighth substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, contained in a second mixed substance, including a second substance product generated after an equilibrium reaction of the second substance in the second gas region equilibrium reaction calculation unit and an unreacted portion of the second substance, to the first bed layer. 前記第2ベッド層内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第9物質の前記第2ガス領域への移動量を考慮して、前記第2ベッド層の物量を修正する第2ベッド層予備物量修正部を備える請求項7~12の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 7 to 12, further comprising a second bed layer preliminary quantity correction unit that corrects the quantity of the second bed layer in consideration of the amount of a ninth substance, including at least one of a solid substance and a liquid substance, that is contained in the second bed layer and that moves to the second gas region. 前記第1ベッド層平衡反応計算部で前記第1ベッド層の平衡反応に寄与する第1ベッド層反応分と前記第1流入ガスとが反応することで生じる第1流入ガス生成分と、前記第2ベッド層平衡反応計算部で前記第2ベッド層の平衡反応に寄与する第2ベッド層反応分と前記第2流入ガスとが反応することで生じる第2流入ガス生成分とを混合する流入ガス合算部を備える請求項7~13の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 7 to 13, further comprising an inflow gas mixing unit that mixes a first inflow gas product generated by the reaction of a first bed layer reaction that contributes to the equilibrium reaction of the first bed layer with the first inflow gas in the first bed layer equilibrium reaction calculation unit, and a second inflow gas product generated by the reaction of a second bed layer reaction that contributes to the equilibrium reaction of the second bed layer with the second inflow gas in the second bed layer equilibrium reaction calculation unit. 前記流入ガス合算部で前記第1流入ガス生成分と前記第2流入ガス生成分が混合することで生じた混合流入ガスと、前記第2ガス領域平衡反応計算部で前記第2気相と前記第2物質とが反応することで生じる第2ガス生成分とを混合するガス量合算部を備える請求項14に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to claim 14, further comprising a gas amount summing unit that mixes a mixed inflow gas generated by mixing the first inflow gas product and the second inflow gas product in the inflow gas summing unit with a second gas product generated by the reaction of the second gas phase with the second substance in the second gas region equilibrium reaction calculation unit. 前記第2ガス領域平衡反応計算部において前記第2物質の平衡反応後に生じる第2物質生成分と、前記第2物質の未反応分とを含む第2混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第8物質の前記ベッド層への移動量と、前記ベッド層内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第7物質の前記第2混合物質への移動量と、前記第2ベッド層内に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第9物質の前記第2ガス領域への移動量とを考慮して、前記第2混合物質の物量を修正し、第2修正混合物質を算出する第2混合物質1次物量修正部を備える請求項7~15の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 7 to 15, further comprising a second mixed substance primary quantity correction unit that corrects the quantity of the second mixed substance and calculates a second corrected mixed substance in consideration of the amount of movement of an eighth substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, contained in a second mixed substance including a second substance product generated after an equilibrium reaction of the second substance and an unreacted portion of the second substance, to the bed layer, the amount of movement of a seventh substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, contained in the bed layer, to the second mixed substance, and the amount of movement of a ninth substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, contained in the second bed layer, to the second gas region. 前記第2混合物質1次物量修正部で生じた前記第2修正混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第3物質の前記第1ガス領域への移動量と、前記第1ガス領域平衡反応計算部において前記第1物質の平衡反応後に生じる第1物質生成分と、前記第1物質の未反応分とを含む第1混合物質に含まれる、固体物質又は液体物質の少なくとも一方を含む第4物質の前記第2修正混合物質への移動量とを考慮して、前記第2修正混合物質の物量を修正する第2混合物質2次物量修正部を備える請求項16に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to claim 16, further comprising a second mixed substance secondary quantity correction unit that corrects the quantity of the second modified mixed substance in consideration of the amount of a third substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, transferred to the first gas region and contained in the second modified mixed substance generated in the second mixed substance primary quantity correction unit, and the amount of a fourth substance, including at least one of a solid substance or a liquid substance, transferred to the second modified mixed substance and contained in the first mixed substance, including the first substance product generated after the equilibrium reaction of the first substance in the first gas region equilibrium reaction calculation unit and the unreacted portion of the first substance. 前記ガス領域を、前記ガス領域影響因子に応じて予め2種類の前記ガス領域に分配するガス領域分配部を備える請求項1~17の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 17, further comprising a gas region distribution unit that distributes the gas region into two types of gas regions in advance according to the gas region influence factor. 前記第1物質を、前記第1物質内に含まれるガス領域影響因子に応じて予め2種類の前記第1物質に分配する第1物質分配部を備える請求項1~18の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。 The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 18, further comprising a first substance distribution unit that distributes the first substance into two types of the first substance in advance according to a gas region influence factor contained in the first substance. 前記原料鉱石の移動の途中に投入された、添加気相及び添加ベッド層の少なくとも一方を含む燃焼用材料を前記添加気相と前記添加ベッド層とに質量流量で分配する分配部を備え、
前記第1ガス領域平衡反応計算部は、前記第1気相と前記添加気相とを含む第1混合気相と前記第1物質との平衡反応を計算し、
前記第2ガス領域平衡反応計算部は、前記第1気相と前記添加気相とを含む第2混合気相と前記第2物質との平衡反応を計算し、
前記ベッド層平衡反応計算部は、前記ベッド層と前記添加ベッド層とを含む第1混合ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算する請求項1~19の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。
A distribution unit is provided for distributing a combustion material, which is introduced during the movement of the raw material ore and includes at least one of an additive gas phase and an additive bed layer, to the additive gas phase and the additive bed layer at a mass flow rate;
the first gas region equilibrium reaction calculation unit calculates an equilibrium reaction between a first mixture gas phase including the first gas phase and the additive gas phase and the first substance;
the second gas region equilibrium reaction calculation unit calculates an equilibrium reaction between a second mixed gas phase including the first gas phase and the additive gas phase and the second substance;
The reactor reaction calculation device according to any one of claims 1 to 19, wherein the bed layer equilibrium reaction calculation unit calculates an equilibrium reaction between a first mixed bed layer including the bed layer and the additive bed layer and the inflow gas.
前記反応炉内をその長軸方向に沿って複数の領域に分割すると仮定した時、
前記複数の領域に、前記原料鉱石の流れ又は前記燃焼ガスの流れに沿って繰り返し行い、所定の領域における計算値とその領域における前回の計算値との差が所定の範囲内に収まるまで繰り返し行う請求項1~20の何れか一項に記載の炉内反応の計算装置。
Assuming that the inside of the reactor is divided into a plurality of regions along its longitudinal direction,
The apparatus for calculating a reaction in a furnace according to any one of claims 1 to 20, wherein the calculation is repeated in the plurality of regions along the flow of the raw material ore or the flow of the combustion gas until a difference between a calculated value in a predetermined region and a previous calculated value in that region falls within a predetermined range.
反応炉の一端側から供給した原料鉱石を他端側に向かって移動させながら、前記原料鉱石を前記他端側から供給された燃焼ガスと接触させて、乾燥させると共に還元を行う炉内反応の計算方法であって、
前記燃焼ガスを含むガス領域のうち、前記原料鉱石を含むベッド層から生じる生成ガスを含むガス領域影響因子に応じて分配された2つのガス領域のうちの一方の第1ガス領域を流れる第1気相の物量を修正し、修正第1気相を求める第1気相の物量修正工程と、
前記2つのガス領域のうちの、他方の第2ガス領域を流れる第2気相の物量を修正し、修正第2気相を求める第2気相の物量修正工程と、
前記第2ガス領域から前記ベッド層へ移動する流入ガスの流量を計算するガス混合量計算工程と、
前記修正第1気相と、前記ガス領域に存在する固体物質及び液体物質の少なくとも一方を含む物質のうち、前記第1ガス領域に存在する第1物質との平衡反応を計算する第1ガス領域平衡反応計算工程と、
前記修正第2気相と、前記物質のうち、前記第2ガス領域に存在する第2物質との平衡反応を計算する第2ガス領域平衡反応計算工程と、
前記ベッド層と前記流入ガスとの平衡反応を計算するベッド層平衡反応計算工程と、
を含む炉内反応の計算方法。
A method for calculating a reaction in a reactor, the method comprising: moving a raw material ore supplied from one end of a reactor toward the other end of the reactor while contacting the raw material ore with a combustion gas supplied from the other end of the reactor to dry and reduce the raw material ore, the method comprising the steps of:
a first gas phase quantity correction step of correcting a quantity of a first gas phase flowing through one of two gas regions, which are divided according to a gas region influence factor including a generated gas generated from a bed layer including the raw material ore, among the gas regions including the combustion gas, to obtain a corrected first gas phase;
a second gas phase amount correction step of correcting an amount of the second gas phase flowing through the other second gas region of the two gas regions to obtain a corrected second gas phase;
a gas mixing amount calculation step of calculating a flow rate of an inlet gas moving from the second gas region to the bed layer;
a first gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified first gas phase and a first substance present in the first gas region among substances including at least one of a solid substance and a liquid substance present in the gas region;
a second gas region equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the modified second gas phase and a second substance present in the second gas region among the substances;
a bed layer equilibrium reaction calculation step of calculating an equilibrium reaction between the bed layer and the inflow gas;
A method for calculating reactor reactions, including:
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