JP2007146231A - 炉内供給空気の還元剤、ペレット形成方法、ペレット炭化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 取扱性が良好で、環境に優しい炉内供給空気の還元剤を提供する。
【解決手段】 羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤において、廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットＰ１を、ペレット状のまま炭化させて形成した廃木炭ペレットＰ２で構成してある。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、高炉製銑、砂鉄製錬、チタン製錬、合金鉄製造、亜鉛製錬、鉛製錬、リン製錬等に使用できる還元剤、及び、その還元剤を生産するためのペレット形成技術に関し、さらに詳しくは、羽口から燃焼炉（高炉やキュポラ等）内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤と、そのペレット状還元剤を生産するためのペレット形成技術に関する。

従来、この種の炉内供給空気の還元剤としては、石炭粉やコークス粉等の粉炭や、重油を用いていた。
尚、この様な従来技術に関しては、当業者の間で広く知られているものであるが、該当する炉内供給空気の還元剤に関して詳しく言及した特許文献などは見あたらないので、先行技術文献は示していない。

上述した従来の炉内供給空気の還元剤によれば、硫黄（Ｓ）分が含有しているために、燃焼炉内の燃焼に伴って、排気ガスに硫黄酸化物（ＳＯｘ）が混ざって公害を引き起こす危険性がある。
また、材料として、特に粉体の場合、飛散する等の危険性があり、取扱性が悪い問題点もあった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、取扱性が良好で、環境に優しい炉内供給空気の還元剤を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤において、廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットを、ペレット状のまま炭化させて形成した廃木炭ペレットで構成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記廃木炭ペレットで還元剤を構成してあるから、炭素成分が多いことから高カロリーを期待でき、しかも、硫黄分を含有していないために、排ガスに硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含まず、無公害性が高い。
更には、廃棄木材中にはリグニン系の天然樹脂成分が含まれているために、合成接着剤等のバインダを使用せずにペレット状に加圧成形を行うことが可能となり、より経済性を向上させることができる。
また、粉体に比べて飛散し難いので、取扱性が向上する。
従って、取扱性が良好で無公害性が高い炉内供給空気の還元剤を、安価に提供することが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤において、廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットで構成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、前記廃木ペレットで還元剤を構成してあるから、木材に含まれた揮発成分によって燃焼し易く、還元反応が迅速に行われやすい。そして、廃木材そのものに硫黄（Ｓ）分を含まないので無公害性が高い。
また、廃棄木材中にはリグニン系の天然樹脂成分が含まれているために、合成接着剤等のバインダを使用せずとも、加圧成形の際の摩擦熱によって前記天然樹脂成分が接着剤の働きをしてペレット状に成形することが可能となり、より経済性を向上させることができる。
また、粉体に比べて飛散し難いので、取扱性が向上する。
従って、取扱性が良好で無公害性が高い炉内供給空気の還元剤を、安価に提供することが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤において、廃棄木材の粉砕物と廃棄プラスチックスの粉砕物との混合物をペレット状に成形した混合ペレットで構成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、廃棄木材の粉砕物と廃棄プラスチックスの粉砕物との混合物を成形した混合ペレットで還元剤を構成してあるから、高カロリーの廃棄プラスチックスが廃棄木材に加わって、全体として燃焼カロリーが高く、燃焼炉内に熱エネルギーと補給して炉内コークスの燃焼効率を向上させ易い。

本発明の第４の特徴構成は、羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤において、廃棄植物を乾燥粉砕してペレット状に成形した廃植物ペレットで構成してあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、前記廃植物ペレットで還元剤を構成してあるから、自然資源を有効利用することが可能となり、更には、燃焼に伴って発生する二酸化炭素 （ＣＯ_２）を低減できると共に、硫黄酸化物やダイオキシンを発生しないから、自然環境に優しい。
また、前記第１〜第３の特徴構成においても同様であるが、ペレットは、流動性が粉体に比して良好なので、羽口での目詰まり防止を図り易い。

本発明の第５の特徴構成は、請求項１〜４に記載のペレット状の還元剤を形成するペレット形成方法において、ペレット成形用の貫通穴を多数備えたリングダイと、粉砕した廃材を前記リングダイとの間に位置させて前記貫通穴内に押し込んで固めるプレスロールとを備えたペレットミルを使用して、前記廃材をペレット状に成形するところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、プレスロールでリングダイの貫通孔に廃材を押し込む際に、加圧摩擦により熱が発生し、廃材として廃木材や廃植物に含まれる天然樹脂成分が溶融しながら接着作用をし、その為に特別に合成接着剤等のバインダを添加せずとも、廃材をペレット状に成形することが可能となる。

本発明の第６の特徴構成は、請求項１に記載のペレットを炭化するペレット炭化方法において、上端に備えたペレット投入口から下端に備えたペレット排出口にわたって継続して投入ペレットを炭化させる縦型加熱炉を使用してペレットを炭化するところにある。

本発明の第６の特徴構成によれば、縦型加熱炉の使用によって、ペレットが自重による移動により、上部から下部へ燃焼しながら炭化して下降し、継続的にペレットを炭化することができ、極めて効率よく炭化作業を進めることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の「炉内供給空気の還元剤」の一実施形態であるペレットＰを示すもので、例えば、高炉製銑、砂鉄製錬、チタン製錬、合金鉄製造、亜鉛製錬、鉛製錬、リン製錬等において、羽口から燃焼炉（例えば、高炉やキュポラ等）内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整するのに使用することができるものである。

前記ペレットＰは、図に示すように、円形断面の棒状体に成形されている。
円形断面の直径寸法は、１〜６ｍｍ、長さ寸法は、２〜１２ｍｍに設定してあり、このペレット寸法は、羽口部分での還元剤の目詰まりを生じ難くするのに好ましい範囲として設定されている。また、円形断面であることによって、ペレットＰが転がり易く、同様に目詰まり防止を図ることが可能となっている。

前記ペレットＰは、各種原材料から形成することができるが、以下のものが例として挙げられる（図２参照）。
廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットＰ１。
廃木ペレットＰ１をペレット状のまま炭化させて形成した廃木炭ペレットＰ２。
廃棄木材の粉砕物と廃棄プラスチックスの粉砕物との混合物をペレット状に成形した混合ペレットＰ３。
廃棄植物を乾燥粉砕してペレット状に成形した廃植物ペレットＰ４。

また、還元剤の使用に当たっては、上述の各ペレットＰを単独種で使用すること以外に、複数種を組み合わせて使用することも可能である。

因みに、前記各ペレットＰは、図３に示すようなペレットミル１を使用して形成することができる。
前記ペレットミル１は、ペレット成形用の貫通穴２ａを多数備えたリングダイ２と、粉砕した廃材３を前記リングダイ２との間に位置させて前記貫通穴２ａ内に押し込んで固めるプレスロール４とを備えて構成されている。
前記貫通穴２ａの内径寸法、及び、長さ寸法は、上述のペレット寸法に合わせて設定されている。
そして、前記リングダイ２の内空部に投入された廃材３は、図に示すように、回転駆動するリングダイ２の内周面と、回転駆動するプレスロール４の外周面との間に挟まれながら更に粉砕される。リングダイ２やプレスロール４との摩擦による発熱によって、変形しやすい状態となった廃材３は、引き続いてプレスされるに伴って前記貫通穴２ａ内に押し込まれ、貫通穴２ａを通過する過程で前述の円形断面の棒状体に成形されていく。そして、前記リングダイ２の外周面から排出される。

また、前記廃木炭ペレットＰ２を形成する為に、前記廃木ペレットＰ１をペレット状のまま炭化させるには、図４に示すような縦型加熱炉５を使用する。
前記縦型加熱炉５は、上端にペレット投入口５ａが設けられると共に、下端にペレット排出口５ｂが設けられており、前記ペレット投入口５ａから加熱炉内に投入されたペレットＰは、炉内での燃焼によって炭化されながら下方へ移動し、前記ペレット排出口５ｂから廃木炭ペレットＰ２として排出される。
従って、ペレットＰを継続して投入することで、炉内での燃焼・炭化も安定すると共に継続して実施され、廃木炭ペレットＰ２も継続して製造することができる。

本実施形態で説明した還元剤に係わる技術によれば、円形断面棒状体のペレット形状に成形された還元剤を採用していることによって、還元剤の供給経路での飛散や目詰まりを起こし難い状態で円滑な燃焼を実現することができ、炉内供給空気に還元性を向上させることが可能である。
そして、合成樹脂等のバインダを添加せずにペレット状に加圧成形を行うことが可能となり、より経済性を向上させることができると共に、燃焼排ガスに硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含まないので無公害性が高い。
従って、取扱性が良好で無公害性が高い炉内供給空気の還元剤を、安価に提供することが可能となる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 本発明に係わる還元剤の用途は、先の実施形態で説明した高炉製銑、砂鉄製錬、チタン製錬、合金鉄製造、亜鉛製錬、鉛製錬、リン製錬等に限らず、他の用途での還元剤としても使用することが可能で、要するに、羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整するものに使用することが可能である。
従って、燃焼炉も高炉に限るものではなく、その他の燃焼炉であってもよく、それらを総称して燃焼炉という。
〈２〉 前記ペレットは、先の実施形態で説明した円形断面の棒状体に成形したものに限るものではなく、多角形断面の棒状体や、直方体や立方体や球形等であってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

ペレットを示す斜視図 ペレットの種類を示す説明図 ペレットミルを示す概念図 縦型加熱炉を示す概念図

符号の説明

１ ペレットミル
２ リングダイ
２ａ 貫通穴
３ 廃材
４ プレスロール
５ 縦型加熱炉
５ａ ペレット投入口
５ｂ ペレット排出口
Ｐ１ 廃木ペレット
Ｐ２ 廃木炭ペレット
Ｐ３ 混合ペレット
Ｐ４ 廃植物ペレット

Claims (6)

1. 羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤であって、
   廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットを、ペレット状のまま炭化させて形成した廃木炭ペレットで構成してある炉内供給空気の還元剤。
2. 羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤であって、
   廃棄木材を粉砕してペレット状に成形した廃木ペレットで構成してある炉内供給空気の還元剤。
3. 羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤であって、
   廃棄木材の粉砕物と廃棄プラスチックスの粉砕物との混合物をペレット状に成形した混合ペレットで構成してある炉内供給空気の還元剤。
4. 羽口から燃焼炉内に供給する空気に混入させて空気中の酸素ガス含有率を調整する炉内供給空気の還元剤であって、
   廃棄植物を乾燥粉砕してペレット状に成形した廃植物ペレットで構成してある炉内供給空気の還元剤。
5. 請求項１〜４に記載のペレット状の還元剤を形成するペレット形成方法であって、
   ペレット成形用の貫通穴を多数備えたリングダイと、粉砕した廃材を前記リングダイとの間に位置させて前記貫通穴内に押し込んで固めるプレスロールとを備えたペレットミルを使用して、前記廃材をペレット状に成形するペレット形成方法。
6. 請求項１に記載のペレットを炭化するペレット炭化方法であって、
   上端に備えたペレット投入口から下端に備えたペレット排出口にわたって継続して投入ペレットを炭化させる縦型加熱炉を使用してペレットを炭化するペレット炭化方法。

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