JP2013237717A - Method for effectively utilizing palm kernel shell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アブラ椰子核殻を回転キルンによって炭化・乾留処理することにより、低揮発性であってしかも燃焼性の良好な固体炭化物として高炉や焼結機など製鉄用の炭材に利用し、さらには、乾留ガスとして発電用や鋼材加熱用の燃料に利用するアブラ椰子核殻の有効活用方法に関する。 The present invention is carbonized and dry-distilled with a rotary kiln, and used as a carbonaceous material for iron making, such as a blast furnace and a sintering machine, as a solid carbide having low volatility and good combustibility. Furthermore, the present invention relates to an effective utilization method of oil palm core shells used as fuel for power generation or steel heating as dry distillation gas.
地球温暖化ガスとしての炭酸ガスの発生を抑制するために、バイオマスやバイオマスを炭化・乾留した炭化物であるバイオマス炭の使用が注目されている。バイオマスはエネルギー源としての生物体であり、特に、植物バイオマスは、燃焼させるなどしてエネルギー源として消費すると分解して炭酸ガスに戻るが、太陽光によって炭酸ガスと水を光合成して成長し、短期間の循環サイクルを形成する。そのため、植物バイオマスは、地下資源エネルギーである石炭や石油などとは異なり、「カーボンニュートラル」材と称され、エネルギー源としての消費により炭酸ガスに戻っても炭酸ガス発生量には関与しないと考えられている。 In order to suppress the generation of carbon dioxide as a global warming gas, the use of biomass charcoal, which is a carbonized biomass obtained by carbonizing and carbonizing biomass, has attracted attention. Biomass is a living organism as an energy source. In particular, plant biomass decomposes and returns to carbon dioxide when consumed as an energy source by burning it, etc., but grows by photosynthesis of carbon dioxide and water by sunlight, Form a short cycle cycle. For this reason, plant biomass is called “carbon neutral” material, unlike coal and oil, which are underground resource energies, and it is considered that it does not contribute to carbon dioxide generation even if it returns to carbon dioxide by consumption as an energy source. It has been.
バイオマスの一種であるアブラ椰子は、油の採取を目的として、主に赤道直下でプランテーション栽培がなされている。アブラ椰子の実は、油分の多い果実であるが、中心には核とよばれる硬い種子が存在する。この核の外側は堅く緻密な殻で覆われている。採油に際しては、アブラ椰子の実を粉砕して、油分、油カス、核殻に分離する。油分は食糧や燃料エネルギーとして利用されるが、アブラ椰子核殻（Ｐａｌｍ Ｋｅｒｎｅｌ Ｓｈｅｌｌ：以下、「ＰＫＳ」ともいう）は副産物で、メジアン粒径が８ｍｍ程度の粒状破片である。 Abra palm, a kind of biomass, is mainly planted under the equator for the purpose of collecting oil. Oil palm fruit is an oily fruit, but in the center there are hard seeds called nuclei. The outside of this nucleus is covered with a hard and dense shell. When collecting oil, coconut seeds are crushed and separated into oil, oil residue, and nuclear shells. Oil is used as food and fuel energy, but oil palm shell (hereinafter also referred to as “PKS”) is a by-product and is a granular fragment having a median particle size of about 8 mm.
表１にＰＫＳの主要成分および発熱量を例示する。 Table 1 illustrates the main components of PKS and the calorific value.
ＰＫＳは主に暖房用などの燃料として使用されるが、最近は、直接燃焼させ、またはガス化して燃焼させることにより発電するバイオマス発電の原料としても使用されている。 PKS is mainly used as a fuel for heating or the like, but recently, it is also used as a raw material for biomass power generation that generates electricity by direct combustion or gasification and combustion.
さらに、アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）を炭化・乾留して得られる炭化物（アブラ椰子核殻炭：この炭化物を、以下「ＰＫＳ炭」ともいう）は、活性炭として化学吸着材などに使用されているが、一方で、冶金用コークス等の代替としての利用技術の開発も進められている。製鉄所の焼結機や高炉では、炭材として多量の石炭やコークスを使用するため多量の炭酸ガスを排出しており、この炭酸ガス排出量の削減が要請されているが、カーボンニュートラル材であるアブラ椰子核殻（ＰＫＳ）の炭化物（ＰＫＳ炭）を焼結機や高炉で炭材として利用することができれば、炭酸ガス排出量の削減に寄与できるからである。 Further, a carbide obtained by carbonizing and carbonizing oil palm core shell (PKS) (Abra palm core shell charcoal: this carbide is also referred to as “PKS charcoal” hereinafter) is used as a charcoal adsorbent and the like. However, on the other hand, development of utilization technology as an alternative to metallurgical coke and the like is also underway. Sintering machines and blast furnaces at steel mills use a large amount of coal and coke as the carbon material, so a large amount of carbon dioxide gas is discharged, and there is a demand for reducing this carbon dioxide emission. This is because, if carbide (PKS charcoal) of a certain oil palm core (PKS) can be used as a charcoal material in a sintering machine or a blast furnace, it can contribute to reduction of carbon dioxide emission.
例えば、特許文献１には、焼結工程において、炭材として使用するコークスの一部を硫黄分や窒素分の少ないバイオマス炭化物により代替し、コークス燃焼時に発生するＮＯX、ＳＯXを低減する技術が開示されている。しかしながら、バイオマス炭化物を多量に配合すると焼結性が悪化するという問題も提起されている。特許文献１では、使用したバイオマス炭化物の化学組成および水分が開示されているのみであるが、良好な焼結性を確保するためには、バイオマス炭化物の性状が重要であり、原料となるバイオマスを含めて、バイオマス炭化物の種類を適切に選択する必要があると考えられる。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for replacing NO x and SO x generated during coke combustion by substituting a part of coke used as a charcoal material with a biomass carbide having a low sulfur or nitrogen content in the sintering process. Is disclosed. However, there has been a problem that the sinterability deteriorates when a large amount of biomass carbide is blended. Patent Document 1 only discloses the chemical composition and moisture content of the biomass carbide used, but in order to ensure good sinterability, the properties of the biomass carbide are important, and the biomass that is the raw material is It is considered that it is necessary to select the type of biomass carbide appropriately.
特許文献２には、回転キルンにより粉砕性指数（ＨＧＩ）が４５以上の性状を有するバイオマス炭を製造し、微粉炭の代替として高炉吹き込み用原料に使用し、炭酸ガス排出量を低減する技術が開示されている。しかし、ヤシの殻のような硬質なものから製造した炭化物は、ＨＧＩが３５と低く粉砕性が悪く、さらに、高炉吹き込み用原料として使用するには燃焼性の改善が必要と考えられる。 Patent Document 2 discloses a technique for producing biomass coal having a grindability index (HGI) of 45 or more by a rotary kiln and using it as a raw material for blowing blast furnace as an alternative to pulverized coal to reduce carbon dioxide emission. It is disclosed. However, a carbide produced from a hard material such as a coconut shell has a low HGI of 35 and poor pulverizability. Further, it is considered that improvement in combustibility is necessary for use as a raw material for blowing blast furnace.
また、特許文献３には、ヤシガラ（ＰＫＳ）を内燃式の回転キルンにより炭化処理し、ＰＫＳ炭を製造する方法および装置が開示されている。しかし、特許文献３に記載される方法では回転キルン内におけるＰＫＳの流れと乾留ガスの流れが逆方向の向流タイプの回転キルンを用いており、後述するように、炭化処理中における固定炭素の焼損防止、さらには揮発分の除去が十分ではない。 Patent Document 3 discloses a method and an apparatus for producing PKS charcoal by carbonizing coconut shells (PKS) with an internal rotary kiln. However, in the method described in Patent Document 3, a counter flow type rotary kiln is used in which the flow of PKS and the flow of dry distillation gas in the rotary kiln are reversed. Prevention of burning and removal of volatile matter is not sufficient.
上述したように、製鉄所の焼結機や高炉では炭材として多量の石炭やコークスを使用するため炭酸ガスの排出量がきわめて大きい。具体的に説明すると、一貫製鉄所では、鉄鉱石原料を塊成化処理する焼結機、その塊成化原料を還元・溶融させる高炉、溶融銑鉄を鋼に精錬し鋼塊にする製鋼工場、鋼塊を加工する工場、これら工場に電気を供給する発電所がある。さらに、石炭を乾留処理してコークスを製造するコークス炉が存在する場合もある。焼結機のエネルギー源は無煙炭とコークスである。高炉のエネルギー源も石炭とコークスで、石炭は高炉下部にある羽口から微粉砕されて吹き込まれ、コークスは炉頂から装入される。 As described above, since a large amount of coal or coke is used as a carbon material in a steel mill sintering machine or blast furnace, the amount of carbon dioxide emission is extremely large. Specifically, in the integrated steelworks, a sintering machine that agglomerates the iron ore raw material, a blast furnace that reduces and melts the agglomerated raw material, a steelmaking plant that refines molten pig iron into steel and turns it into a steel ingot, There are factories that process ingots and power plants that supply electricity to these factories. Further, there may be a coke oven that produces carbon dioxide by carbonization. The energy source of the sintering machine is anthracite and coke. The energy source of the blast furnace is also coal and coke. Coal is pulverized and blown from the tuyeres at the bottom of the blast furnace, and the coke is charged from the top of the furnace.
高炉炉頂からガスが生成する。コークス炉は石炭を原料として、コークスとガスを製造する。発電所や加工工場には加熱用のエネルギーが必要であり、コークス炉から発生するガス、高炉から発生するガス、重油、ＬＮＧ，ＬＰＧなどさまざまなエネルギーが供給され、使用されている。しかし、一貫製鉄所内のエネルギー消費の大部分は溶融した鉄を製造する焼結機、高炉での消費によるものであり、焼結機、高炉のエネルギー源である石炭が一貫製鉄所全体の主要なエネルギー源となっている。このため、多量の炭酸ガスが発生し、一貫製鉄所の炭酸ガス発生量は、国内集計の約１３％を占める。 Gas is generated from the top of the blast furnace. Coke ovens produce coke and gas from coal. Power plants and processing plants require heating energy, and various types of energy such as gas generated from a coke oven, gas generated from a blast furnace, heavy oil, LNG, and LPG are supplied and used. However, most of the energy consumption in the integrated steelworks is due to the consumption of molten iron in the sintering machine and blast furnace, and coal, which is the energy source of the sintering machine and blast furnace, is the main part of the entire integrated steelworks. It is an energy source. For this reason, a large amount of carbon dioxide is generated, and the amount of carbon dioxide generated at the integrated steelworks accounts for about 13% of the total in Japan.
ところで、この炭酸ガス発生量が多いのは、一貫製鉄所がエネルギーを多量に使用するばかりでなく、エネルギー源の大部分が石炭に由来することにも起因している。石炭はＣ成分を８０質量％程度含むため、単位エネルギー（ＧＪ）あたりの炭酸ガス発生量が平均９０ｋｇ−ＣＯ2で、他の燃料に比べて極めて高い。一般にエネルギー源としては、重油、ＬＮＧ、ＬＰＧなどがあるが、これらの燃料も、石炭に比べて炭酸ガス発生量が少ないものの、多量の炭酸ガスを発生させる。 By the way, this large amount of carbon dioxide is generated not only because the integrated steelworks use a large amount of energy, but also because most of the energy source is derived from coal. Since coal contains about 80% by mass of C component, the average amount of carbon dioxide gas generated per unit energy (GJ) is 90 kg-CO 2 , which is extremely high compared to other fuels. In general, there are heavy oil, LNG, LPG, and the like as energy sources, but these fuels also generate a large amount of carbon dioxide gas although the amount of carbon dioxide gas generated is smaller than that of coal.
この炭酸ガス排出量を削減するためには、「カーボンニュートラル」材と称されるバイオマスを炭化したバイオマス炭の使用が有効であり、石炭やコークスの代替として利用する技術開発が行われてきた。しかし、前掲の特許文献１〜３に記載される技術においては、焼結機の炭材としての多量配合時における焼結性の悪化（特許文献１）、ＰＫＳ炭の高炉吹き込み用原料としての使用時における低粉砕性および燃焼性の改善（特許文献２）、ＰＫＳ炭の回転キルンによる製造条件の改善（特許文献３）等、種々の課題がある。 In order to reduce this carbon dioxide emission, it is effective to use biomass charcoal obtained by carbonizing biomass called “carbon neutral” material, and technical development has been carried out to use it as an alternative to coal and coke. However, in the techniques described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, deterioration of sinterability at the time of blending a large amount as a carbon material of a sintering machine (Patent Document 1), use of PKS charcoal as a raw material for blast furnace injection There are various problems, such as improvement of low pulverization and combustibility (Patent Document 2) and improvement of production conditions using a rotary kiln of PKS charcoal (Patent Document 3).
さらに、ＰＫＳ炭のようなバイオマス炭を製鉄所の焼結機や高炉で炭材として使用する場合、一般に、バイオマス炭は補完的な炭材として使用されることとなるが、焼結機と高炉のそれぞれにおいて適切な炭材を選択することとすれば、焼結機では揮発分の低い炭材が必要とされ、高炉では燃焼性の良好な炭材が特に望まれる。そのため、製鉄所全体ではそれら炭材の調達や製造が煩雑になる。一方、この問題を回避するために一種類のバイオマス炭を使用することとすれば、焼結機で使用するという前提から揮発分の低い炭材が必要とされるので、揮発分が低くかつ燃焼性がよい炭材の選択が難しくなるという問題が生じる。揮発分が高い炭材は着火しやすいので一般的に燃焼性がよいが、揮発分の低い炭材はその逆の傾向を示すからである。 Furthermore, when biomass charcoal such as PKS charcoal is used as a charcoal material in a steel mill sintering machine or blast furnace, generally, the biomass charcoal will be used as a complementary charcoal. If an appropriate carbon material is selected in each of the above, a carbon material having a low volatile content is required in a sintering machine, and a carbon material having good combustibility is particularly desired in a blast furnace. For this reason, the procurement and production of these carbon materials becomes complicated in the entire steelworks. On the other hand, if one kind of biomass charcoal is used in order to avoid this problem, carbon material with low volatile content is required from the premise that it is used in a sintering machine, so that the volatile content is low and combustion There arises a problem that it becomes difficult to select a charcoal with good properties. This is because a carbon material having a high volatile content is generally flammable because it easily ignites, whereas a carbon material having a low volatile content shows the opposite tendency.
本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、バイオマスとしてのアブラ椰子核殻（ＰＫＳ）に注目し、この椰子核殻を回転キルンによって炭化・乾留処理し、低揮発性であってしかも燃焼性の良好な固体炭化物として、一貫製鉄所のエネルギー源の一部、特に、高炉や焼結機などで製鉄用の炭材に利用し、さらには、乾留ガスとして発電用や鋼材加熱用の燃料に利用するとともに、温暖化ガスとしての炭酸ガスの発生を抑制することができるアブラ椰子核殻の有効活用方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and pays attention to the oil palm shell (PKS) as biomass. The palm shell is carbonized and dry-distilled by a rotary kiln and has low volatility. As a solid carbide with good flammability, it is used as a part of energy sources of integrated steelworks, especially for carbon materials for iron making in blast furnaces and sintering machines, and as dry distillation gas for power generation and steel heating An object of the present invention is to provide an effective utilization method of an oil palm core that can be used as a fuel and can suppress generation of carbon dioxide as a warming gas.
上記の課題を解決するために、本発明者らは、高炉および焼結機で一種類のバイオマス炭を使用することを前提として、低揮発性であって、しかも燃焼性が良好なバイオマス炭を得ることができるバイオマス原料について調査した。 In order to solve the above problems, the present inventors have assumed that biomass charcoal having low volatility and good combustibility is used on the premise that one kind of biomass charcoal is used in a blast furnace and a sintering machine. The biomass raw material that can be obtained was investigated.
バイオマス炭を焼結機で炭材として使用する場合、発熱源である炭材の燃焼性が良好であれば、より速く焼結させることができ、焼結機の生産性が向上する。しかし、焼結プロセスでは昇温が急速であるため、炭材の揮発分が１０質量％を超えると、燃焼前に揮発成分が未燃焼のままで排ガスに含有されることとなり、操業に支障を来す。従って、焼結用炭材としては揮発分が１０質量％以下で燃焼性が良好なものが望まれる。 When biomass charcoal is used as a carbonaceous material in a sintering machine, if the combustibility of the carbonaceous material that is a heat source is good, it can be sintered more quickly, and the productivity of the sintering machine is improved. However, since the temperature rises rapidly in the sintering process, if the volatile content of the carbon material exceeds 10% by mass, the volatile components remain unburned before combustion and are contained in the exhaust gas, which hinders operation. Come. Accordingly, it is desired that the carbon material for sintering has a volatile content of 10% by mass or less and good combustibility.
一方、バイオマス炭を高炉吹き込み用の炭材として使用する場合、バイオマス炭を微粉とし、羽口から空気と微粉炭材とを吹き込み、高温燃焼させて還元に必要なガスを生成させる。この時、羽口から吹き込まれる炭材の燃焼性が良好であれば、還元ガス生成効率が良好となり、高炉の生産性が向上する。 On the other hand, when biomass charcoal is used as a blast furnace blowing charcoal, biomass charcoal is pulverized, air and pulverized charcoal are blown from the tuyere and burned at a high temperature to generate a gas necessary for reduction. At this time, if the combustibility of the carbon material blown from the tuyere is good, the reducing gas generation efficiency is good, and the productivity of the blast furnace is improved.
高炉および焼結機の生産性向上のためには、上述したように炭材の燃焼性が良好であることが重要である。炭材の燃焼性を決定する因子として、炭材の着火温度、揮発分およびミクロな比表面積（表面の微細な亀裂や細孔を考慮した比表面積）などが考えられる。揮発分が高い炭材は着火しやすいので一般的に燃焼性がよいが、焼結用炭材では設備上の制約から揮発分を低くする必要がある。そのため、着火温度を低下させるか、または比表面積を大きくしなければ、燃焼性は良好とはならない。 In order to improve the productivity of the blast furnace and the sintering machine, it is important that the carbonaceous material has good combustibility as described above. Factors that determine the flammability of the carbonaceous material include the ignition temperature, volatile content, and micro specific surface area (specific surface area considering fine cracks and pores on the surface) of the carbonaceous material. Carbonaceous materials with a high volatile content are generally flammable because they are easy to ignite. However, it is necessary to lower the volatile content for sintering carbonaceous materials due to equipment limitations. Therefore, unless the ignition temperature is lowered or the specific surface area is increased, the combustibility is not good.
本発明者らは、このような条件（揮発分が低く、燃焼性が良好）を満たす炭材の原料となるバイオマスのサイズとしては、粒径１０ｍｍ程度の粒状のものが適切であると考えた。大き過ぎると揮発成分の除去に時間を要して炭材製造の生産性が悪くなり、また、微粉サイズまで粉砕処理をすると、直接ガス加熱により高温炭化処理をした場合に、燃焼ガスにより吹き飛ばされるという現象が起こり、炭化・乾留処理が困難となるからである。さらに、高温炭化処理をして得られる固体炭化物の性状としては、揮発成分が１０質量％以下で、比表面積が大きく、着火温度の低いこと（すなわち、燃焼性が良好であること）が望ましい。 The present inventors considered that a granular material having a particle diameter of about 10 mm is appropriate as a biomass size as a raw material of carbon material satisfying such conditions (low volatile content and good combustibility). . If it is too large, it takes time to remove the volatile components and the productivity of the carbonaceous material production becomes worse. Also, if the pulverization process is performed to the fine powder size, it is blown away by the combustion gas when high-temperature carbonization is performed by direct gas heating. This is because the phenomenon of carbonization and carbonization becomes difficult. Further, as the properties of the solid carbide obtained by high-temperature carbonization treatment, it is desirable that the volatile component is 10% by mass or less, the specific surface area is large, and the ignition temperature is low (that is, the combustibility is good).
検討の結果、これらの条件を満たすものとして、アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）が最適であるとの結論に達し、本発明においては、バイオマス原料としてＰＫＳを用いることとした。前述のように、ＰＫＳは、アブラ椰子の実を粉砕して油を採取する過程で粒径（メジアン粒径）が８ｍｍ程度の粒状破片となり、さらに、高温炭化処理をすることにより、低揮発性であって、しかも燃焼性の良好なバイオマス炭を得ることができるからである。 As a result of the study, it was concluded that oil palm shell (PKS) was optimal as satisfying these conditions, and in the present invention, PKS was used as a biomass raw material. As described above, PKS is a low volatile material by grinding particles of oil palm and collecting oil in the process of collecting oil into granular fragments having a particle size (median particle size) of about 8 mm, and further by high-temperature carbonization treatment. Moreover, it is because biomass charcoal with good combustibility can be obtained.
一般にバイオマスの炭化・乾留処理方法としては、生産性が良好であるという観点から連続式回転キルンが活用されている。回転キルンは、メジアン粒径が８ｍｍ程度の粒状破片となった前記アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）の加熱処理にも適している。 In general, a continuous rotary kiln is used as a biomass carbonization and carbonization treatment method from the viewpoint of good productivity. The rotary kiln is also suitable for heat treatment of the oil palm core shell (PKS) that has become granular fragments having a median particle size of about 8 mm.
回転キルンの加熱方式としては、被処理固体と加熱用ガスを分離した外熱式と、キルン内に可燃ガスおよび空気を送通して燃焼させる内燃式に分かれる。ＰＫＳには、他のバイオマスと異なり、０．５質量％程度の油分が存在しており、外熱式の回転キルンでＰＫＳを炭化・乾留処理した場合には、この油分が低温で揮発しトラブルを引き起こしやすい。また、外熱式の場合には、処理温度が低く、揮発分が十分に除去されないという問題がある。 The heating method of the rotary kiln is divided into an external heating type in which a solid to be treated and a heating gas are separated, and an internal combustion type in which a combustible gas and air are passed through the kiln for combustion. Unlike other biomass, PKS has an oil content of about 0.5% by mass. When PKS is carbonized and carbonized in an externally heated rotary kiln, this oil component volatilizes at a low temperature and causes trouble. Easy to cause. Further, in the case of the external heating type, there is a problem that the processing temperature is low and volatile components are not sufficiently removed.
一方、内燃式の回転キルンで炭化・乾留処理した場合には、ＰＫＳに含まれる油分が着火を助け、燃焼を良好に行えるという利点がある。高温での加熱が行えるので、ＰＫＳ中の揮発成分のよりすみやかな除去が可能となる。また、空気による賦活作用や急速に加熱されることにより、ＰＫＳ炭表面に亀裂をはじめ多くの微細孔が発生して、ＰＫＳ炭のミクロな比表面積も大きくなるという利点がある。 On the other hand, when carbonization and dry distillation treatment is performed with an internal combustion type rotary kiln, there is an advantage that oil contained in PKS helps ignition and combustion can be performed satisfactorily. Since heating at a high temperature can be performed, volatile components in PKS can be removed more promptly. In addition, there is an advantage that many micropores such as cracks are generated on the surface of the PKS charcoal due to the activation action by air and rapid heating, and the micro specific surface area of the PKS charcoal is increased.
そこで、本発明においては、バイオマス（ここでは、ＰＫＳ）の炭化・乾留処理方法として、内燃式の回転キルンを用いることとした。 Therefore, in the present invention, an internal combustion rotary kiln is used as a carbonization / dry distillation method for biomass (here, PKS).
本発明者らは、このような前提の下でアブラ椰子核殻（ＰＫＳ）を炭化・乾留処理し、低揮発性であってしかも燃焼性の良好な固体炭化物（ＰＫＳ炭）として、製鉄所のエネルギー源の一部、特に、高炉や焼結機などで製鉄用の炭材に利用するとともに、炭酸ガスの発生を抑制することができるアブラ椰子核殻の有効活用方法を確立することができた。なお、以下において、アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）および固体炭化物（ＰＫＳ炭）に含まれる各成分の含有量をあらわす「％」は「質量％」を意味する。 Under these assumptions, the present inventors carbonized and dry-distilled oil palm shell (PKS) to produce a solid carbide (PKS charcoal) having low volatility and good flammability. Some energy sources, especially blast furnaces and sintering machines, can be used for iron-making charcoal, and we have established an effective use method for oil palm cores that can suppress the generation of carbon dioxide. . In the following, “%” representing the content of each component contained in oil palm core shell (PKS) and solid carbide (PKS charcoal) means “mass%”.
本発明は、下記のアブラ椰子核殻の有効活用方法を要旨とする。
すなわち、高炉および焼結機を保有する製鉄所におけるアブラ椰子核殻の有効活用方法であって、アブラ椰子核殻と空気を質量比（空気／アブラ椰子核殻）で０．５〜１．６の割合で回転キルンの同一端部から投入し、該投入端部の点火バーナーによりアブラ椰子核殻に着火させ、部分燃焼させることによって炭化・乾留処理を行い、得られた固体炭化物を、高炉および焼結機の炭材原料の一部として使用することを特徴とするアブラ椰子核殻の有効活用方法である。
The gist of the present invention is a method for effectively utilizing the following oil palm core.
That is, it is an effective utilization method of the oil palm core shell in the ironworks having a blast furnace and a sintering machine, and the mass ratio of the oil palm core shell to air is 0.5 to 1.6 in terms of air / oil palm core shell. At the same end of the rotary kiln, igniting the oil palm shell with the ignition burner at the charging end, and performing partial combustion to perform carbonization and dry distillation treatment. It is an effective utilization method of oil palm core shell, characterized in that it is used as a part of a carbonaceous material of a sintering machine.
本発明のアブラ椰子核殻の有効活用方法において、さらに、前記回転キルンの点火バーナー側とは反対側の端部から排出される乾留ガスを、発電用および／または鋼材加熱用の燃料として使用することとする実施の形態（実施形態１）を採ることが望ましい。 In the effective utilization method of the oil palm core of the present invention, the dry distillation gas discharged from the end of the rotary kiln opposite to the ignition burner side is used as a fuel for power generation and / or steel heating. It is desirable to adopt the preferred embodiment (Embodiment 1).
本発明のアブラ椰子核殻の有効活用方法（実施形態１を含む）において、前記固体炭化物を、窒素気流により高炉および／または焼結機に流送することとする実施の形態（実施形態２）を採ることが望ましい。 Embodiments (Embodiment 2) in which the solid carbide is sent to a blast furnace and / or a sintering machine by a nitrogen stream in an effective utilization method (including Embodiment 1) of the oil palm core of the present invention. It is desirable to adopt
本発明のアブラ椰子核殻の有効活用方法によれば、この椰子核殻（ＰＫＳ）を回転キルンによって炭化・乾留処理し、低揮発性であってしかも燃焼性の良好な固体炭化物（ＰＫＳ炭）として、一貫製鉄所のエネルギー源の一部（高炉や焼結機などで製鉄用の炭材）に利用し、さらには、乾留ガスとして発電用や鋼材加熱用の燃料に利用することができる。ＰＫＳはカーボンニュートラル材であることから、炭酸ガス排出量の削減にも寄与できる。 According to the effective utilization method of the oil palm core shell of the present invention, this insulator core shell (PKS) is carbonized and carbonized by a rotary kiln, and is a solid carbide (PKS charcoal) having low volatility and good combustibility. As a part of the energy source of integrated steelworks (carbon material for iron making in blast furnaces and sintering machines), it can also be used as fuel for power generation and steel heating as dry distillation gas. Since PKS is a carbon neutral material, it can contribute to the reduction of carbon dioxide emissions.
本発明のアブラ椰子核殻の有効活用方法は、高炉および焼結機を保有する製鉄所における椰子核殻（ＰＫＳ）の有効活用方法である。前述したように、製鉄所の、特に焼結機や高炉では、炭材として多量の石炭やコークスを使用するため炭酸ガスの排出量がきわめて大きいことから、製鉄所においてカーボンニュートラル材と称されるバイオマスとしてのＰＫＳを有効活用することを前提とした方法である。 The effective utilization method of the oil palm core of the present invention is an effective utilization method of the insulator core (PKS) in a steelworks having a blast furnace and a sintering machine. As mentioned above, steel mills, especially sintering machines and blast furnaces, use a large amount of coal and coke as the carbon material, so the amount of carbon dioxide emission is extremely large, so it is called carbon neutral material in steel mills. This is a method premised on the effective use of PKS as biomass.
本発明のＰＫＳの有効活用方法は、ＰＫＳを炭化・乾留処理するために回転キルンを使用する。回転キルンは、ロータリーキルンとも称される周知の化学装置で、本体は中空円筒状であり、水平に対してわずかに傾斜して配置される。上方となる一端に処理される固体の投入口があり、投入された固体は、回転する傾斜円筒の中を上方から下方へ移動する。処理される固体の性状（粒度分布、表面形状、密度等）や操業条件（温度、滞留時間等）を考慮して、設備設計（サイズや傾斜角度）や操業設計（回転数等）が行われる。 The effective utilization method of PKS of the present invention uses a rotary kiln for carbonizing and carbonizing PKS. A rotary kiln is a well-known chemical device, also called a rotary kiln, whose body is a hollow cylinder and is arranged slightly inclined with respect to the horizontal. There is an inlet for a solid to be processed at one end which is on the upper side, and the charged solid moves from above to below in a rotating inclined cylinder. Considering the properties of solids to be processed (particle size distribution, surface shape, density, etc.) and operating conditions (temperature, residence time, etc.), equipment design (size and inclination angle) and operation design (rotation speed, etc.) are performed. .
本発明で使用する回転キルンは、前述のように、燃焼を良好に行うことができ、高温での加熱が可能で、得られる固体炭化物（ＰＫＳ炭）のミクロな比表面積も大きくなるという利点を有する内燃式回転キルンである。 As described above, the rotary kiln used in the present invention can perform combustion well, can be heated at a high temperature, and has the advantage that the micro solid surface area of the resulting solid carbide (PKS charcoal) is also increased. It is an internal combustion type rotary kiln.
図１は、本発明のＰＫＳの有効活用方法の説明図である。同図には、回転キルンを用いて炭化・乾留処理を行い、得られた固体炭化物（ＰＫＳ炭）を高炉および焼結機の炭材原料の一部として使用する方法（同図において、一点鎖線で囲んだ部分）、ならびに、前記ＰＫＳ炭の炭材原料としての使用に加え、回転キルンから排出される乾留ガスを発電用および／または鋼材加熱用の燃料として使用する方法（同図において、破線で囲んだ部分）を例示している。なお、この例では、回転キルンから排出された乾留ガスを清浄化するための装置も図示している。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for effectively utilizing PKS according to the present invention. This figure shows a method of carbonizing and carbonizing using a rotary kiln and using the obtained solid carbide (PKS charcoal) as part of the raw material for blast furnace and sintering machine ( And a method of using dry distillation gas discharged from a rotary kiln as a fuel for power generation and / or heating of steel materials in addition to the use of the PKS charcoal as a raw material for carbon materials (in FIG. The portion surrounded by) is illustrated. In this example, an apparatus for cleaning dry distillation gas discharged from the rotary kiln is also illustrated.
図１に示すように、本発明のＰＫＳの有効活用方法（ここでは、一点鎖線で囲んだ部分を指す）は、アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）１と空気２を質量比（空気／アブラ椰子核殻）で０．５〜１．６の割合で回転キルン３の同一端部から投入し、この投入端部の点火バーナー４によりＰＫＳ１に着火させ、部分燃焼させることによって炭化・乾留処理を行い、得られた炭化物（ＰＫＳ炭）５を高炉６および焼結機７の炭材原料の一部として使用する方法である。 As shown in FIG. 1, the PKS effective use method of the present invention (here, the part surrounded by a one-dot chain line) is a mass ratio (air / Abalone insulator core) of the oil palm shell (PKS) 1 and air 2. Shell) at a rate of 0.5 to 1.6 from the same end of the rotary kiln 3, igniting PKS1 by the ignition burner 4 of this input end, and performing partial combustion to perform carbonization and dry distillation treatment, In this method, the obtained carbide (PKS charcoal) 5 is used as part of the carbonaceous material of the blast furnace 6 and the sintering machine 7.
ここで、回転キルンに投入するＰＫＳと空気の質量比（空気／アブラ椰子核殻）を０．５〜１．６の割合とするのは、前記質量比が０．５未満であると、燃焼発熱量が少なすぎてキルン内の最高温度が７００℃に達しないため、成品である炭化物（ＰＫＳ炭）に残留する揮発分が多く、質量比が１．６を超えるとＰＫＳ炭そのものが燃焼してしまい、ＰＫＳ炭の灰分が高くなり過ぎるからである。望ましい供給空気量は、ＰＫＳの供給量と等質量程度（前記質量比０．８〜１．２）である。 Here, the mass ratio of PKS and air (air / oil palm core) put into the rotary kiln is set to a ratio of 0.5 to 1.6 when the mass ratio is less than 0.5. Because the calorific value is too small and the maximum temperature in the kiln does not reach 700 ° C, there is a lot of volatile matter remaining in the product carbide (PKS charcoal), and when the mass ratio exceeds 1.6, the PKS charcoal itself burns. This is because the ash content of PKS charcoal becomes too high. A desirable supply air amount is about the same mass as the supply amount of PKS (the mass ratio of 0.8 to 1.2).
ＰＫＳと空気を回転キルンの同一端部から投入する（すなわち、回転キルン内のＰＫＳと空気の流れが同一方向である並流型の処理を採用する）のは、キルン内のＰＫＳと空気の流れが逆方向となる向流型の処理の場合、回転キルンから排出される乾留ガスがキルン内に投入されるＰＫＳを投入側に押し戻すように作用するため、処理される固体が回転キルン内で滞留する傾向があり、局所的に被処理固体による断面占有率が上昇する等の現象が発生するからである。 The introduction of PKS and air from the same end of the rotary kiln (that is, adopting a parallel flow type process in which the air flow is the same direction as the PKS in the rotary kiln) is the flow of PKS and air in the kiln. In the case of a counter-current type treatment with the reverse direction, the dry distillation gas discharged from the rotary kiln acts to push the PKS charged into the kiln back to the charging side, so that the solid to be treated stays in the rotary kiln. This is because a phenomenon such as a local increase in the cross-sectional occupancy ratio due to the solid to be processed occurs.
この現象は、ＰＫＳのようなバイオマス原料においては、被処理固体が軽量であると同時に、多量の乾留ガスを発生させ空塔ガス流速が高くなるので、より顕著にあらわれる。その結果、内燃式回転キルンで向流型の処理をすると、残留揮発分や燃焼性が均一とならずに斑ができ易く、並流型の処理に比べてＰＫＳ炭の性状が劣る傾向がある。すなわち、本発明の方法で採用する並流型の処理の方が、後述する実施例に示すように、向流型の処理を行った場合に比べて、ＰＫＳにおける揮発分の除去が良好で、微細孔が発生し易くなり、ＰＫＳ炭の比表面積が大きくなって燃焼性が良好となる。 This phenomenon is more prominent in biomass raw materials such as PKS, because the solid to be treated is lightweight, and at the same time, a large amount of dry distillation gas is generated to increase the superficial gas flow rate. As a result, when the counter-current type treatment is performed with the internal combustion type rotary kiln, the residual volatile matter and the combustibility are not uniform, and spots are easily formed, and the properties of the PKS charcoal tend to be inferior compared to the co-current type treatment. . That is, the cocurrent type treatment employed in the method of the present invention has better removal of volatile matter in PKS than the case where the countercurrent type treatment is performed, as shown in the examples described later. Fine pores are easily generated, and the specific surface area of the PKS charcoal increases to improve the combustibility.
また、特に規定してはいないが、回転キルンに投入する原料としてのＰＫＳの水分は５．０％以下とするのが望ましい。内燃式回転キルン内では、ＰＫＳの分解により発生したガスと燃焼用空気が存在し、非常に高いガス空塔流速となっている。そのため、並流型回転キルンを使用することでＰＫＳ炭の性状に斑（不均一）が生じないとしても、被処理固体が下流に吹き飛ばされ流される傾向があるので、乾留ガス量を低く抑える必要があるからである。さらに、原料ＰＫＳが高い水分を有すると着火性が悪くなってＰＫＳ炭の生産効率が悪化するのでそれを回避するためでもある。 Further, although not particularly specified, it is desirable that the moisture content of PKS as a raw material charged into the rotary kiln is 5.0% or less. In the internal combustion rotary kiln, there are gas generated by the decomposition of PKS and combustion air, and the gas superficial flow velocity is very high. Therefore, even if the PKS charcoal does not have spots (non-uniformity) by using a co-current type rotary kiln, the solid to be treated tends to be blown away and flowed downstream, so the amount of dry distillation gas must be kept low. Because there is. Furthermore, if the raw material PKS has high moisture, the ignitability is deteriorated and the production efficiency of PKS charcoal is deteriorated, so that it is also avoided.
回転キルン３で炭化・乾留処理されたＰＫＳ１は、回転キルンの点火バーナー側とは反対側の端部から炭化物（ＰＫＳ炭）５として排出され、冷却される。冷却されたＰＫＳ炭５は高炉６や焼結機７に移送される。ＰＫＳ炭５は揮発分が低く、燃焼性の高い炭材なので、高炉６および焼結機７において、その生産性を向上させることができる。 The PKS 1 carbonized and carbonized in the rotary kiln 3 is discharged as carbide (PKS charcoal) 5 from the end of the rotary kiln opposite to the ignition burner and cooled. The cooled PKS charcoal 5 is transferred to a blast furnace 6 and a sintering machine 7. Since the PKS charcoal 5 has a low volatile content and high combustibility, the productivity in the blast furnace 6 and the sintering machine 7 can be improved.
図２は、本発明の方法で使用する回転キルンにより得られたＰＫＳ炭を高炉で使用する場合の原料フローを例示する図である。図２に示すように、高炉では、炉頂部から塊状の焼結鉱等の鉄鉱石類１４と塊コークス１５を装入するとともに、炉下部羽口から空気１６と微粉炭材としての石炭１７ｂを吹き込み、高温燃焼させて還元に必要なガスを生成させる。本発明の方法で用いる回転キルンにより得られたＰＫＳ炭は、炭材（ＰＫＳ炭１７ａ）として使用される。 FIG. 2 is a diagram illustrating a raw material flow when PKS charcoal obtained by a rotary kiln used in the method of the present invention is used in a blast furnace. As shown in FIG. 2, in the blast furnace, iron ore 14 such as massive sintered ore and lump coke 15 are charged from the top of the furnace, and air 16 and coal 17b as pulverized coal are introduced from the lower tuyere. It blows and burns at high temperature to generate the gas required for reduction. The PKS charcoal obtained by the rotary kiln used in the method of the present invention is used as a charcoal material (PKS charcoal 17a).
図３は、本発明の方法で使用する回転キルンにより得られたＰＫＳ炭を焼結機で使用する場合の原料フローを例示する図である。図３に示すように、焼結機では、粉状鉄鉱石１８に溶材１９（石灰石粉）、返鉱２０および炭材としての粉コークス２１ａ、無煙炭２１ｂを添加して混合・造粒２２した後、当該造粒物によって約６０ｃｍ厚さの充填層である焼結ベッド２３を形成させる。次いで、焼結ベッド２３表面に点火し、空気を下方へ吸引することにより焼結化反応を行わせて塊状焼結鉱２４とし、粉状鉄鉱石１８等の粉状原料を塊成化するのであるが、本発明の方法により得られたＰＫＳ炭は炭材（ＰＫＳ炭２１ｃ）として使用される。 FIG. 3 is a diagram illustrating a raw material flow when PKS charcoal obtained by a rotary kiln used in the method of the present invention is used in a sintering machine. As shown in FIG. 3, in the sintering machine, after adding the mixed material 19 (limestone powder), the slag 20, the powdered coke 21 a as the charcoal material, and the anthracite 21 b to the powdered iron ore 18 and mixing and granulating 22. The sintered bed 23, which is a packed layer having a thickness of about 60 cm, is formed from the granulated product. Next, the surface of the sintered bed 23 is ignited, and air is sucked downward to cause a sintering reaction to form a massive sintered ore 24, which agglomerates a powdery raw material such as the powdered iron ore 18. However, the PKS charcoal obtained by the method of the present invention is used as a charcoal material (PKS charcoal 21c).
本発明のＰＫＳの有効活用方法で使用する回転キルンにより得られる炭化物（ＰＫＳ炭）は、低揮発性であって、しかも燃焼性が良好なので、上記のように、製鉄所の焼結機や高炉においてコークスや石炭の代替として使用することが可能であり、炭酸ガス排出量の削減に寄与することができる。 Since the carbide (PKS charcoal) obtained by the rotary kiln used in the PKS effective utilization method of the present invention has low volatility and good combustibility, as described above, a steel mill sintering machine or blast furnace is used. Can be used as an alternative to coke and coal, and can contribute to the reduction of carbon dioxide emissions.
図１に示す本発明のＰＫＳの有効活用方法（ここでは、破線で囲んだ実施形態１に該当する部分を指す）は、回転キルン３の点火バーナー４側とは反対側の端部から排出される乾留ガス８を、発電所１２および/または加工工場１３で、発電用および鋼材加熱用の燃料として、またはそれらの何れか一方に用いる燃料として使用する方法である。この例では、回転キルンから排出された乾留ガスを清浄化するためのガス清浄冷却装置（ガス清浄装置９および冷却脱湿装置１０）も図示している。なお、乾留ガスは、ガス清浄冷却装置を経た後、発電所１２および／または加工工場１３での使用に先立ち、一旦乾留ガスホルダー１１に送られる。 The PKS effective use method of the present invention shown in FIG. 1 (here, the part corresponding to the embodiment 1 surrounded by a broken line) is discharged from the end of the rotary kiln 3 opposite to the ignition burner 4 side. The dry distillation gas 8 is used in the power plant 12 and / or processing plant 13 as a fuel for power generation and heating of steel materials, or as a fuel used for either of them. In this example, a gas cleaning / cooling device (gas cleaning device 9 and cooling / dehumidifying device 10) for cleaning dry distillation gas discharged from the rotary kiln is also illustrated. The dry distillation gas passes through a gas cleaning and cooling device, and is once sent to the dry distillation gas holder 11 prior to use in the power plant 12 and / or processing factory 13.
この実施形態１の方法では、回転キルンにより得られるＰＫＳ炭を、製鉄所の焼結機や高炉においてコークスや石炭の代替として使用することに加え、同じく回転キルンにより得られる乾留ガスを、発電所や加工工場における発電用や鋼材加熱用のエネルギーとして使用することになる。したがって、カーボンニュートラル材であるＰＫＳの有効活用の範囲を製鉄所内でより広範囲に拡げ得ることとなり、製鉄所における炭酸ガス排出量の削減に大きく寄与することができる。 In the method of Embodiment 1, in addition to using PKS charcoal obtained by a rotary kiln as an alternative to coke and coal in a steel mill sintering machine or blast furnace, a dry distillation gas also obtained from the rotary kiln is used as a power plant. It is used as energy for power generation and steel heating in processing plants. Therefore, the range of effective utilization of PKS, which is a carbon neutral material, can be expanded to a wider range within the steel works, which can greatly contribute to the reduction of carbon dioxide emission at the steel works.
前記の実施形態２のＰＫＳの有効活用方法は、上述したＰＫＳ炭を、窒素気流により高炉および焼結機の何れか一方または両方に流送する方法である。 The effective utilization method of PKS of the said Embodiment 2 is the method of flowing the PKS charcoal mentioned above to either one or both of a blast furnace and a sintering machine by nitrogen stream.
ＰＫＳ炭の流送に窒素気流を使用するのは、後述する実施例に示すように、空気流を使用する場合に比べて流送処理後のＰＫＳ炭の比表面積が大きく、着火温度が低下する（すなわち、燃焼性が良好になる）からである。 The use of a nitrogen airflow for the flow of PKS charcoal has a larger specific surface area of the PKS charcoal after the flow treatment and lowers the ignition temperature as compared to the case of using an airflow as will be described later. This is because the combustibility is improved.
ＰＫＳ炭の気流による搬送が可能となれば、ハンドリングに人手を煩わすことなく、短時間に大量のＰＫＳ炭を移送できるので、本発明の方法を製鉄所内で実施する上で多大な効果が期待できる。 If conveyance of PKS charcoal by airflow becomes possible, a large amount of PKS charcoal can be transferred in a short time without bothering handling, so that a great effect can be expected in carrying out the method of the present invention in a steelworks. .
以上述べた本発明のアブラ椰子核殻（ＰＫＳ）の有効活用方法によれば、ＰＫＳを炭化・乾留処理して得られる炭化物（ＰＫＳ炭）を高炉や焼結機などで製鉄用の炭材として、さらには、得られる乾留ガスを発電用および／または鋼材加熱用の燃料として有効に利用することができる。ＰＫＳはカーボンニュートラル材であることから、製鉄所における炭酸ガス排出量の削減に大きく寄与することができる。 According to the effective utilization method of the oil palm shell (PKS) of the present invention described above, the carbide (PKS charcoal) obtained by carbonizing and carbonizing PKS is used as a carbon material for iron making in a blast furnace or a sintering machine. Furthermore, the obtained dry distillation gas can be effectively used as a fuel for power generation and / or for heating steel materials. Since PKS is a carbon neutral material, it can greatly contribute to the reduction of carbon dioxide emissions at steelworks.
（実施例１）
表２に示す設備仕様を有する回転キルンを用いてＰＫＳの炭化・乾留実験を実施し、ＰＫＳ炭と乾留ガスを採取して確認評価を行った。基本操業条件を表２に併せて示す。表２において、回転キルンの「傾斜勾配」は、水平に対してわずかに傾斜させて配置した回転キルンの下方側（被処理固体の排出側）端面における軸心位置と上方側（被処理固体の投入側）端面における軸心位置間の垂直距離を当該両位置間の水平距離で除した数値で示している。また、点火バーナーに供給するＬＰＧ量は毎分当たりの供給熱量に換算して表示した。
Example 1
PKS carbonization and carbonization experiments were conducted using a rotary kiln having the equipment specifications shown in Table 2, and PKS charcoal and carbonization gas were collected and evaluated. Table 2 shows the basic operating conditions. In Table 2, the “inclination gradient” of the rotary kiln is defined as the axial position and the upper side (of the solid to be processed) of the lower kiln (the discharge side of the solid to be processed) end face of the rotary kiln arranged slightly inclined with respect to the horizontal. The vertical distance between the axial center positions on the input side) end face is indicated by a numerical value obtained by dividing by the horizontal distance between the two positions. The amount of LPG supplied to the ignition burner was converted to the amount of heat supplied per minute and displayed.
図４は、ＰＫＳの炭化・乾留実験で使用した装置の概略構成を示す図で、（ａ）はＰＫＳ原料と乾留ガスの流れが同一方向となる並流型の回転キルンを備える場合、（ｂ）はＰＫＳ原料と乾留ガスの流れが逆方向となる向流型の回転キルンを備える場合である。図４において、白抜き矢印は乾留ガスの流れを表す。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used in a carbonization / dry distillation experiment of PKS. FIG. 4A shows a case where a PKS raw material and a dry distillation gas flow in the same direction have a co-current type rotary kiln. ) Is a case where a counter flow type rotary kiln in which the flow of the PKS raw material and the carbonization gas is in opposite directions is provided. In FIG. 4, the white arrow represents the flow of dry distillation gas.
図４（ａ）に示した並流型の回転キルンを使用する場合は、ＰＫＳ１を供給ホッパー２５に入れ、スクリューフィーダーにより切り出し、回転キルン３の上方側端部からキルン内に投入する。回転キルン３は上方側から下方側に向けて下り傾斜勾配が付けられており、原料ＰＫＳ１はキルン３の回転にともなって下方側に移動する。また、ＰＫＳ投入側（上方側）端部には、点火用のバーナー４が設置されており、このバーナー４によって投入されたＰＫＳ１は着火する。さらに、同端部には燃焼用空気を送る管が設けられており、下方側に向けて空気が供給される。 When the co-current type rotary kiln shown in FIG. 4A is used, PKS 1 is put into the supply hopper 25, cut out by a screw feeder, and put into the kiln from the upper end of the rotary kiln 3. The rotary kiln 3 has a downward slope from the upper side to the lower side, and the raw material PKS1 moves downward as the kiln 3 rotates. Further, an ignition burner 4 is installed at the end of the PKS input side (upper side), and the PKS 1 input by the burner 4 ignites. Furthermore, a pipe for sending combustion air is provided at the same end, and air is supplied downward.
回転キルン３内では、着火したＰＫＳはゆるやかな回転運動が与えられ、供給された空気によって部分的に燃焼する。燃焼に伴う発熱によりＰＫＳは炭化・乾留され、熱分解にともなって揮発ガスが生成する。揮発したガスの一部は供給空気により燃焼し発熱する。部分燃焼したガスは下方側に向かって流れ、炭化・乾留処理されたＰＫＳ炭５とともに排出される。排出された乾留ガスは、ガス清浄冷却装置２６によりダストおよびタールが除かれ、流量計２７で流量測定された後、燃焼装置２８で処理される。必要に応じて、組成分析計２９で組成分析を行う。 In the rotary kiln 3, the ignited PKS is given a gentle rotational motion and is partially combusted by the supplied air. PKS is carbonized and dry-distilled by the heat generated by combustion, and volatile gas is generated with thermal decomposition. A part of the volatilized gas is combusted by the supply air and generates heat. The partially burned gas flows downward and is discharged together with the PKS charcoal 5 that has been carbonized and carbonized. Dust and tar are removed from the dry distillation gas by the gas cleaning and cooling device 26, the flow rate is measured by the flow meter 27, and then processed by the combustion device 28. If necessary, composition analysis is performed by the composition analyzer 29.
図４（ｂ）に示した向流型の回転キルンを使用する場合は、供給ホッパー２５から切り出されたＰＫＳ１が、点火バーナー４および空気投入口が設置されている側とは反対側（こちら側がキルンの上方側になる）からキルン内に投入され、下方側に移動する。回転キルン３内で炭化・乾留処理されたＰＫＳ炭５はバーナー４および空気供給管の設置側から排出される。一方、上方側から排出された乾留ガスは、図４（ａ）に示した並流型の回転キルンを用いた場合と同様に、ガス清浄冷却装置２６で処理され、所定の測定および分析が行われ、最終的には燃焼装置２８で処理される。 When the counter-current type rotary kiln shown in FIG. 4B is used, the PKS 1 cut out from the supply hopper 25 is opposite to the side where the ignition burner 4 and the air inlet are installed (this side is It goes into the kiln from the upper side of the kiln and moves downward. The PKS charcoal 5 carbonized and carbonized in the rotary kiln 3 is discharged from the burner 4 and the air supply pipe installation side. On the other hand, the dry distillation gas discharged from the upper side is processed by the gas cleaning / cooling device 26 as in the case of using the co-current type rotary kiln shown in FIG. Finally, it is processed by the combustion device 28.
表３に、図４（ａ）に示した並流型の回転キルンを用いた場合、および図４（ｂ）に示した向流型の回転キルンを用いた場合において、それぞれ供給空気質量がＰＫＳ供給質量と等量（１６０ｇ／ｍｉｎ；表２参照）の条件で炭化・乾留処理をして製造したＰＫＳ炭と乾留ガスについての性状および回収量を対比して示す。 Table 3 shows that when the cocurrent type rotary kiln shown in FIG. 4A and the countercurrent type rotary kiln shown in FIG. 4B are used, the supply air mass is PKS. The properties and recovered amounts of PKS charcoal produced by carbonization and carbonization treatment under the conditions of the supply mass and the equivalent amount (160 g / min; see Table 2) and the carbonization gas are shown in comparison.
ＰＫＳ炭の回収率｛（ＰＫＳ炭の回収量／原料ＰＫＳ供給量）×１００｝は、並流型キルンを用いた場合および向流型キルンを用いた場合のいずれにおいても２９％程度であった。また、除湿後の乾留ガス回収量（乾留ガス中のＨ2Ｏ成分は冷却過程で除去される）は、並流型キルンを用いる場合および向流型キルンを用いる場合のいずれにおいても、原料ＰＫＳ供給量（１６０ｇ／ｍｉｎ）に対してほぼ１．５倍であった。 The recovery rate of PKS charcoal {(recovered amount of PKS charcoal / feeding amount of raw material PKS) × 100} was about 29% in both cases of using a cocurrent type kiln and a countercurrent type kiln. . Further, the amount of dry distillation gas recovered after dehumidification (the H 2 O component in the dry distillation gas is removed during the cooling process) is the raw material PKS in both the case of using a cocurrent kiln and the case of using a countercurrent kiln. It was about 1.5 times the supply amount (160 g / min).
製造されたＰＫＳ炭の真発熱量は３０ＭＪ／ｋｇと２７ＭＪ／ｋｇで、並流型の回転キルン用いた場合の方が、より発熱量の高いＰＫＳ炭を得ることができた。 The produced PKS charcoal had a true calorific value of 30 MJ / kg and 27 MJ / kg, and a PKS charcoal with a higher calorific value could be obtained when a co-current type rotary kiln was used.
回収された乾留ガスはＣＨ4、Ｈ2、ＣＯの各成分を含み、真発熱量は、並流型キルンを用いた場合および向流型キルンを用いた場合でそれぞれ７４２０ｋＪ／ｄｒｙ−Ｎｍ3、７０８３ｋＪ／ｄｒｙ−Ｎｍ3であり、並流型の回転キルンを用いる方が発熱量の高い乾留ガスを得ることができた。 The recovered dry distillation gas contains components of CH 4 , H 2 , and CO, and the true calorific value is 7420 kJ / dry-Nm 3 in the case of using the cocurrent type kiln and the countercurrent type kiln, It was 7083 kJ / dry-Nm 3 , and it was possible to obtain a dry distillation gas having a higher calorific value when using a co-current type rotary kiln.
さらに、ＰＫＳ炭の比表面積についても、並流型キルンを用いた場合および向流型キルンを用いた場合でそれぞれ２２５ｍ2／ｇおよび８３ｍ2／ｇであり、ＰＫＳ炭の固定炭素についても、それぞれ８７％および８１％で、並流型の回転キルンを用いた場合の方が、より良質のＰＫＳ炭を得ることができた。 Furthermore, for the specific surface area of the PKS charcoal, respectively when using the case and countercurrent kiln using cocurrent kiln was 225 m 2 / g and 83m 2 / g, for the fixed carbon of the PKS charcoal, respectively At 87% and 81%, better quality PKS charcoal could be obtained when using a co-current type rotary kiln.
このＰＫＳ炭化実験により、ＰＫＳ炭の回収率および除湿後の乾留ガス回収量は同程度であるが、ＰＫＳ炭の発熱量および固定炭素については、並流型の回転キルンを用いた場合の方が高く、比表面積についても、並流型の回転キルンを用いた場合の方が向流型の回転キルンを用いた場合に比べてかなり大きく、燃焼性が良好であることが確認できた。 According to this PKS carbonization experiment, the recovery rate of PKS charcoal and the amount of dry distillation gas recovered after dehumidification are about the same, but the calorific value of PKS charcoal and fixed carbon are better when a co-current type rotary kiln is used. It was also confirmed that the specific surface area was much larger when using a co-current type rotary kiln than when using a counter-current type rotary kiln, indicating that the combustibility was good.
（実施例２）
炭材としてＰＫＳ炭、コークス、または無煙炭を使用して焼結鍋試験を行い、成品歩留、焼結時間および生産率を調査した。ＰＫＳ炭については、図４（ａ）に示した並流型の回転キルンにより得られたＰＫＳ炭、および図４（ｂ）に示した向流型の回転キルンにより得られたＰＫＳ炭を使用した。
(Example 2)
A sintering pot test was conducted using PKS charcoal, coke or anthracite as the charcoal material, and the product yield, sintering time and production rate were investigated. For the PKS charcoal, the PKS charcoal obtained by the co-current type rotary kiln shown in FIG. 4 (a) and the PKS charcoal obtained by the countercurrent type rotary kiln shown in FIG. 4 (b) were used. .
図５は、焼結鍋試験装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、この装置は、底部側に風箱３０を有し、その上方にグレート３１が取り付けられた容器（鍋）３２と、排風ブロワー３３を備えている。試験では、粉状鉄鉱石、溶材および返鉱に炭材３５を混合造粒した原料３４を容器３２内のグレート３１上に装入して焼結ベッドを形成させ、焼結ベッドの表面に点火し、排風ブロワー３３により空気を下方へ吸引して焼結化反応を行わせた。造粒原料３４については、実機で使用している粉状鉄鉱石、溶材および返鉱を混合したものに炭材を添加して製造し用いた。 FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a sintering pot test apparatus. As shown in the figure, this apparatus includes a container (pan) 32 having a wind box 30 on the bottom side, and a grate 31 attached thereto, and an exhaust blower 33. In the test, a raw material 34 obtained by mixing and granulating a carbonaceous material 35 with powdered iron ore, a molten material, and a return mineral is charged on a great 31 in a container 32 to form a sintered bed, and the surface of the sintered bed is ignited. Then, air was sucked downward by the exhaust blower 33 to cause the sintering reaction. About the granulation raw material 34, it added and manufactured and used the carbonaceous material to what mixed the powdered iron ore, the molten material, and the return ore which are used with the actual machine.
表４に試験結果を示す。表４において、「成品歩留」とは、（篩上焼結鉱／炭材を含まない造粒原料）×１００（％）により求められる歩留りである。なお、「篩上焼結鉱」とは、製造された焼結鉱を所定の目開きの篩で篩い分けた篩上の焼結鉱である。 Table 4 shows the test results. In Table 4, “product yield” is the yield determined by (sintered ore / granulated raw material not containing charcoal) × 100 (%). The “sintered ore on the sieve” is a sintered ore on the sieve obtained by sieving the manufactured sintered ore with a sieve having a predetermined opening.
表４に示した結果から、ＰＫＳ炭は、コークスおよび無煙炭と比較して、成品歩留において同程度であった。焼結時間については、コークスおよび無煙炭よりも若干短かく、ＰＫＳ炭は燃焼性が良好であることが確認できた。また、並流型の回転キルンにより得られたＰＫＳ炭、および向流型の回転キルンにより得られたＰＫＳ炭との比較では、成品歩留において両者間で差はなかったが、焼結時間については、前者が後者よりも若干短かく、生産率が高かった。 From the results shown in Table 4, PKS charcoal was comparable in product yield compared to coke and anthracite. The sintering time was slightly shorter than that of coke and anthracite, and it was confirmed that PKS charcoal has good combustibility. In comparison with PKS charcoal obtained by co-current type rotary kiln and PKS charcoal obtained by countercurrent type rotary kiln, there was no difference between the two in the product yield. The former was slightly shorter than the latter, and the production rate was high.
（実施例３）
ＰＫＳ炭の気流による搬送（流送）の可否、および流送後のＰＫＳ炭の性状を確認するため、微粉砕したＰＫＳ炭を気流により流送する試験を行うとともに、流送処理後のＰＫＳ炭について、真発熱量、ならびに粉砕性指数（ＨＧＩ）、流動性指数等の各種性状を調査した。なお、比較のため、無煙炭についても同様の調査を行った。
(Example 3)
In order to confirm whether or not PKS charcoal can be transported (flowed) by airflow and the properties of the PKS charcoal after flowing, a test is conducted to flow finely pulverized PKS charcoal by airflow, and PKS charcoal after the flow processing Were examined for various properties such as true calorific value, grindability index (HGI) and fluidity index. For comparison, the same survey was conducted for anthracite.
ＰＫＳ炭としては、並流型の回転キルンにより製造したＰＫＳ炭を使用し、流送には、窒素気流または空気流を使用した。なお、ＰＫＳ炭の粉砕処理は、通常の高炉羽口吹き込み炭材の処理に準ずる条件で行った。 As the PKS charcoal, PKS charcoal manufactured by a co-current type rotary kiln was used, and a nitrogen stream or an air stream was used for feeding. In addition, the pulverization process of PKS charcoal was performed on the conditions according to the process of the normal blast furnace tuyere blown charcoal.
図６は、ＰＫＳ炭の輸送試験装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、この装置は、内部のガス圧を調整できるように構成された送り側と受け側の二つのＰＫＳ炭収容タンク３６、３７を内径２５ｍｍ、長さ７０ｍの配管３８で連結した構成を有している。送側タンク３６内にはＰＫＳ炭２０００ｋｇが収容され、内部のガス圧が６ａｔｍに調整され、受側タンク３７内のガス圧は３ａｔｍに調整されている。ＰＫＳ炭は、両タンク３６、３７間の差圧により送側タンク３６から配管３８を介して受側タンク３７へ流送され、同じく差圧により受側タンク３７から外部（大気圧）へ排出される。 FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a PKS charcoal transportation test apparatus. As shown in the figure, this apparatus connects two PKS charcoal storage tanks 36 and 37 on the sending side and receiving side, which are configured so that the internal gas pressure can be adjusted, by a pipe 38 having an inner diameter of 25 mm and a length of 70 m. It has the structure. PKS charcoal 2000 kg is accommodated in the sending side tank 36, the internal gas pressure is adjusted to 6 atm, and the gas pressure in the receiving side tank 37 is adjusted to 3 atm. The PKS charcoal is sent from the sending side tank 36 to the receiving side tank 37 via the pipe 38 due to the differential pressure between the two tanks 36, 37, and is similarly discharged from the receiving side tank 37 to the outside (atmospheric pressure) due to the differential pressure. The
図６に示した輸送試験装置による流送試験の結果、窒素気流および空気流の何れを使用した場合においても、問題なくＰＫＳ炭の流送が可能であることを確認した。 As a result of the flow test by the transport test apparatus shown in FIG. 6, it was confirmed that the PKS charcoal could be flowed without any problem when using either a nitrogen flow or an air flow.
表５に、真発熱量ならびに粉砕性指数（ＨＧＩ）その他の性状調査の結果を示す。表５に示すように、真発熱量については、ＰＫＳ炭と無煙炭の間で大きな差はなかった。一方、ＰＫＳ炭は無煙炭に比べて、粉砕性指数（ＨＧＩ）が小さく硬いこと、流動性がよいことが判明した。また、ＰＫＳ炭は無煙炭に比べて、揮発成分の含有量は若干少ないが、比表面積がかなり大きいため、着火温度は低かった。 Table 5 shows the results of the investigation of properties such as true calorific value, grindability index (HGI) and others. As shown in Table 5, the true calorific value was not significantly different between PKS charcoal and anthracite charcoal. On the other hand, it was found that PKS charcoal has a smaller grindability index (HGI) and harder than anthracite charcoal and has better fluidity. Moreover, although PKS charcoal has a little content of a volatile component compared with anthracite, its specific surface area is quite large, so the ignition temperature was low.
流送に窒素気流を使用したＰＫＳ炭と空気流を使用したＰＫＳ炭との比較では、比表面積が前者のＰＫＳ炭で若干大きく、着火温度が低かった。その他の調査項目では大きな差はなかった。 In comparison between PKS charcoal using a nitrogen stream for flow and PKS charcoal using an air stream, the specific surface area was slightly larger for the former PKS charcoal and the ignition temperature was lower. There was no significant difference in other survey items.
以上の調査の結果、ＰＫＳ炭の流送処理ならびに当該処理後の性状については何ら問題ないこと、流送には窒素気流を使用する方が着火温度を低下させ得ること、したがって、高炉の羽口から吹き込む炭材または焼結原料の炭材として好適可能であることが確認できた。 As a result of the above investigation, there is no problem with the PKS charcoal inflow treatment and the properties after the treatment, and it is possible to lower the ignition temperature by using a nitrogen stream for the inflow, and therefore the tuyere tuyere It was confirmed that the carbon material can be suitably used as a carbon material to be blown from or a carbon material for a sintering raw material.
本発明のアブラ椰子核殻の有効活用方法によれば、アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）を炭化・乾留処理して得られた固体炭化物（ＰＫＳ炭）を高炉や焼結機で製鉄用の炭材として、さらには、同処理により得られた乾留ガスを発電用および／または鋼材加熱用の燃料として利用することができる。ＰＫＳはカーボンニュートラル材であり、温暖化ガスとしての炭酸ガスの発生を抑制することができる。したがって、本発明のＰＫＳの有効活用方法は一貫製鉄所において有効に利用することができる。 According to the method for effectively utilizing the oil palm core of the present invention, the solid carbide (PKS charcoal) obtained by carbonizing and carbonizing the oil palm core (PKS) is a carbon material for iron making in a blast furnace or a sintering machine. Further, the dry distillation gas obtained by the same treatment can be used as a fuel for power generation and / or for heating steel materials. PKS is a carbon neutral material and can suppress the generation of carbon dioxide as a warming gas. Therefore, the PKS effective use method of the present invention can be effectively used in an integrated steelworks.
１：アブラ椰子核殻（ＰＫＳ）、 ２：空気、 ３：回転キルン、
４：点火バーナー、 ５：炭化物（ＰＫＳ炭）、 ６：高炉、
７：焼結機、 ８：乾留ガス、 ９：ガス清浄装置、 １０：冷却脱湿装置、
１１：乾留ガスホルダー、 １２：発電所、 １３：加工工場、
１４：鉄鉱石類、 １５：塊コークス、 １６：空気、
１７ａ：ＰＫＳ炭、 １７ｂ：石炭、 １８：粉状鉄鉱石、 １９：溶材、
２０：返鉱、 ２１ａ：粉コークス、 ２１ｂ：無煙炭、 ２１ｃ：ＰＫＳ炭、
２２：混合・造粒、 ２３：焼結ベッド、 ２４：塊状焼結鉱、
２５：供給ホッパー、 ２６：ガス清浄冷却装置、 ２７：流量計、
２８：燃焼装置、 ２９：組成分析計、 ３０：風箱、 ３１：グレート、
３２：容器（鍋）、 ３３：排風ブロワー、 ３４：造粒原料、
３５：炭材、 ３６：送側タンク、 ３７：受側タンク、 ３８：配管
1: oil palm core (PKS), 2: air, 3: rotating kiln,
4: Ignition burner, 5: Carbide (PKS charcoal), 6: Blast furnace,
7: Sintering machine, 8: Dry distillation gas, 9: Gas cleaning device, 10: Cooling dehumidification device,
11: Carbonization gas holder, 12: Power plant, 13: Processing factory,
14: iron ore, 15: lump coke, 16: air,
17a: PKS charcoal, 17b: coal, 18: powdered iron ore, 19: molten metal,
20: Return ore, 21a: Powdered coke, 21b: Anthracite, 21c: PKS charcoal,
22: mixing and granulation, 23: sintering bed, 24: massive sintered ore,
25: Supply hopper, 26: Gas cleaning and cooling device, 27: Flow meter,
28: Combustion device, 29: Composition analyzer, 30: Wind box, 31: Great,
32: Container (pot), 33: Exhaust blower, 34: Granulated raw material,
35: Carbon material, 36: Sending tank, 37: Receiving tank, 38: Piping
Claims (3)
アブラ椰子核殻と空気を質量比（空気／アブラ椰子核殻）で０．５〜１．６の割合で回転キルンの同一端部から投入し、
該投入端部の点火バーナーによりアブラ椰子核殻に着火させ、部分燃焼させることによって炭化・乾留処理を行い、
得られた固体炭化物を、高炉および焼結機の炭材原料の一部として使用することを特徴とするアブラ椰子核殻の有効活用方法。 An effective utilization method of oil palm core shells at a steelworks with a blast furnace and a sintering machine,
Inject the oil palm shell and air from the same end of the rotary kiln at a mass ratio (air / oil palm core) of 0.5 to 1.6,
By igniting the oil palm core shell by the ignition burner at the charging end, by performing partial combustion, carbonization and dry distillation treatment,
A method for effectively utilizing an oil palm core shell, wherein the obtained solid carbide is used as a part of a carbonaceous material for a blast furnace and a sintering machine.
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