JP2024013192A - Black pellet and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique of producing fuel using a biomass material.
SOLUTION: A black pellet and a method for producing the same are disclosed. In one embodiment, a method for producing a black pellet includes a compression step of compressing a biomass material, a volatile component removal step of removing a volatile component from the compressed material compressed in the compression step, a semi-carbonization step of semi-carbonizing the raw material from which the volatile component has been removed in the volatile component removal step, a crushing step of crushing the semi-carbonized material processed in the semi-carbonization step, a mixing step of adding a combustion aid and a binder to the crushed material processed in the crushing step and mixing them, and a pelletizing step of making the mixture produced in the mixing step into pellets.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示はブラックペレット及びその製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to black pellets and methods of manufacturing the same.

2015年のパリ気候協定以後、地球の平均温度の上昇を制限しようと全世界的な努力が続けられている。このような努力の一環として、地球温暖化の原因の一つである化石燃料の使用量を減らし、新再生エネルギーを使おうとする動きがある。 Since the 2015 Paris Climate Agreement, global efforts have continued to limit the rise in global average temperatures. As part of these efforts, there is a movement to reduce the use of fossil fuels, which are one of the causes of global warming, and to use new renewable energy.

新再生エネルギーとは、既存の化石燃料を変換させて用いるか、日光、水、地熱、雨水、生物有機体などの再生可能なエネルギーを変換させて用いるエネルギーを言う。新再生エネルギーは、化石燃料と違い、再生が可能であって枯渇しない特徴を有し、汚染物質や二酸化炭素の排出が少なくて環境に優しく、化石燃料に比べて比較的地球上に均等に分布している。 New renewable energy refers to energy that is used by converting existing fossil fuels or by converting renewable energy such as sunlight, water, geothermal heat, rainwater, and biological organisms. Unlike fossil fuels, new renewable energies are renewable and non-depletable, are environmentally friendly as they emit less pollutants and carbon dioxide, and are distributed relatively evenly over the earth compared to fossil fuels. are doing.

新再生エネルギーのうち、山林バイオマスは炭素中立エネルギーであり、気候変化を最小化し、化石燃料を代替する、環境に優しい再生エネルギーとして知られている。例えば、木材ペレットは、木を伐採して残った木材、または防腐剤、塗料などの化学物質によって汚染されなかった林業副産物を大鋸屑にした後、一定のサイズに圧縮して加工したものである。これに関連して、韓国登録特許第10-0878051号公報には木材ペレットを製造する方法に対する技術が提示されている。 Among new renewable energy sources, forest biomass is carbon-neutral energy and is known as an environmentally friendly renewable energy source that minimizes climate change and replaces fossil fuels. For example, wood pellets are made from wood left over from cutting down trees, or from forestry byproducts that have not been contaminated by chemicals such as preservatives and paints, which are made into sawdust and then compressed into a certain size. In this regard, Korean Patent No. 10-0878051 discloses a technique for producing wood pellets.

一方、パーム空果房(Empty Fruit Bunch、EFB)はパーム実からパームオイルなどを生産するためにパーム実の果房を除去して残った残物を言う。このようなパーム廃棄物であるパーム空果房は家畜の飼料または堆肥として一部が使われたが、使われなかった部分は焼却するか廃棄しなければならなかった。 On the other hand, Empty Fruit Bunch (EFB) refers to the residue left after removing the palm fruit bunch in order to produce palm oil and the like from the palm fruit. Some of these palm waste, empty palm bunches, were used as livestock feed or compost, but the unused portion had to be incinerated or discarded.

ところで、パーム空果房は水分含量が多いから腐敗しやすく、パーム空果房が腐敗すれば、温室ガスの一つであるメタンガスが発生する問題があったが、現在多様な規制のためパーム空果房を焼却しにくく、廃棄物処理の際には多大な費用がかかる実情がある。したがって、資源再活用及び環境の側面で見るとき、廃棄される副産物を燃料として活用することができる技術の開発が至急な状況である。 By the way, empty palm fruit bunches are prone to rotting due to their high moisture content, and when empty palm fruit bunches rot, there is a problem in that methane gas, which is one of the greenhouse gases, is generated. The reality is that it is difficult to incinerate the fruit bunches, and it costs a lot of money to dispose of the waste. Therefore, from the standpoint of resource reuse and the environment, there is an urgent need to develop technology that can utilize discarded byproducts as fuel.

韓国登録特許第10-0878051号公報Korean Registered Patent No. 10-0878051

本発明の技術的思想は上述した問題点を解決するためのものであり、バイオマス原料を用いて燃料を製造する技術を提供することにその目的がある。 The technical idea of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a technology for producing fuel using biomass raw materials.

また、本発明の技術的思想は、従来は焼却するか廃棄していた副産物を燃料として再活用する技術を提供することに更なる目的がある。 Another objective of the technical idea of the present invention is to provide a technology for reusing byproducts, which were conventionally incinerated or discarded, as fuel.

本発明が解決しようとする課題は前述した課題に限定されず、言及しなかった他の技術的課題は、後述する内容から、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。 The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains from the content described below. It would be possible.

このような目的を達成するために、本発明の一実施形態として、ブラックペレットの製造方法は、バイオマス原料を圧搾する圧搾工程と、前記圧搾工程で圧搾された圧搾物から揮発性成分を除去する揮発性成分除去工程と、前記揮発性成分除去工程で前記揮発性成分が除去された原料を半炭化処理する半炭化工程と、前記半炭化工程で半炭化処理された半炭化物を粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕された粉砕物に燃焼用添加剤及びバインダーを添加して混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合物をペレットに作るペレット化工程とを含む。 In order to achieve such an objective, as one embodiment of the present invention, a method for producing black pellets includes a pressing step of pressing a biomass raw material, and a step of removing volatile components from the compressed material squeezed in the pressing step. a volatile component removal step, a torrefaction step of torrefying the raw material from which the volatile components have been removed in the volatile component removal step, and a pulverization step of pulverizing the torrefied material that has been torrefied in the torrefaction step. a mixing step of adding and mixing a combustion additive and a binder to the pulverized material pulverized in the pulverizing step; and a pelletizing step of making pellets from the mixture mixed in the mixing step.

前記揮発性成分除去工程で、前記圧搾物が配置されたチャンバー内に不活性気体を注入し、前記チャンバー内に存在する酸素を除去した状態で200~300℃で前記圧搾物を熱処理し、前記圧搾物から出る揮発性成分を前記チャンバーの外部に排出させることができる。 In the volatile component removal step, an inert gas is injected into the chamber in which the compressed product is placed, and the compressed product is heat-treated at 200 to 300 ° C. with oxygen present in the chamber removed, and the compressed product is heat-treated at 200 to 300 ° C. Volatile components coming out of the pressed product can be discharged to the outside of the chamber.

前記バイオマス原料は、木材副産物、パーム空果房(Empty Fruit Bunch、EFB)及びパームカーネル殻(Palm Kernel Shell、PKS)のうちから選択される少なくとも1種とすることができる。 The biomass raw material may be at least one selected from wood byproducts, empty fruit bunches (EFB), and palm kernel shells (PKS).

前記燃焼用添加剤はアルミノ珪酸塩であり、前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.65~1.85であり得る。 The combustion additive is an aluminosilicate, and the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.65 to 1. It can be 85.

前記目的を達成するために、本発明の他の実施形態として、ブラックペレットは前述したブラックペレットの製造方法によって製造されたものであり得る。 To achieve the above object, as another embodiment of the present invention, black pellets may be manufactured by the method for manufacturing black pellets described above.

前記目的を達成するために、本発明のさらに他の実施形態として、ブラックペレットは、パーム空果房が半炭化処理された半炭化物と、前記半炭化物に混合されたアルミノ珪酸塩とを含むことができる。 In order to achieve the above object, in yet another embodiment of the present invention, the black pellets include a torrefied material obtained by torrefying palm empty fruit bunches, and an aluminosilicate mixed with the torrefied material. Can be done.

前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は0.65~1.85であり得る。 A ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be 0.65 to 1.85.

前記ブラックペレットの発熱量は5500cal/g~7000cal/gであり得る。 The calorific value of the black pellets may be 5500 cal/g to 7000 cal/g.

前記ブラックペレットは、炭素に対する水素の原子比は0.8~1.6であり、炭素に対する酸素の原子比は0.2~0.8であり得る。 The black pellets may have an atomic ratio of hydrogen to carbon of 0.8 to 1.6, and an atomic ratio of oxygen to carbon of 0.2 to 0.8.

上述した課題の解決手段は例示的なものに過ぎず、本発明を限定しようとする意図と解釈されるべきではない。上述した例示的な実施例の他にも、図面及び発明の詳細な説明に記載した追加の実施例が存在することができる。 The solutions described above are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and the detailed description.

以上で説明したように、本発明の多様な実施例によれば、バイオマス原料を用いてブラックペレットを製造することで、環境に優しく発熱量が高い燃料を製造することができる。 As described above, according to various embodiments of the present invention, by producing black pellets using biomass raw materials, it is possible to produce an environmentally friendly fuel with a high calorific value.

また、本発明の多様な実施例によるブラックペレットは、石炭火力発電所で石炭との混焼が可能であり、製鉄所でも燃料として活用することができる。 Further, the black pellets according to various embodiments of the present invention can be co-fired with coal in coal-fired power plants, and can be used as fuel in steel plants.

そして、本発明の多様な実施例によれば、ブラックペレットの燃焼の際、燃焼用添加剤であるアルミノ珪酸塩がバイオマス原料内に含有されていた特定の成分(例えば、カリウム、ナトリウム、塩素など)と反応して高融点の物質を生成することができる。したがって、バイオマス原料内に存在していた特定の成分によるボイラー内部の熱的不均衡、スラギング及びファウリング現象、及び腐食問題を改善することができる。 According to various embodiments of the present invention, when the black pellets are combusted, the aluminosilicate, which is a combustion additive, is added to the biomass raw material containing specific components (e.g., potassium, sodium, chlorine, etc.). ) can produce a substance with a high melting point. Therefore, thermal imbalance inside the boiler, slagging and fouling phenomena, and corrosion problems caused by certain components present in the biomass feedstock can be improved.

特に、パーム空果房からブラックペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンガスを減らすことができ、ブラックペレットの燃焼の際、パーム空果房に含有されていたカリウムや塩素成分などはアルミノ珪酸塩によって高融点の物質に転換されるため、燃料の完全燃焼に寄与し、ボイラーの内壁を含めた金属表面が腐食されることを事前に防止することができる。 In particular, when producing black pellets from empty palm fruit bunches, it is possible to reduce the cost of waste treatment of empty palm fruit bunches, reduce methane gas generated by the decay of empty palm fruit bunches, and reduce the amount of black pellets. During combustion, the potassium and chlorine components contained in the empty palm bunches are converted into substances with high melting points by aluminosilicate, which contributes to complete combustion of the fuel and causes the metal surfaces, including the inner walls of the boiler, to become Corrosion can be prevented in advance.

本発明の多様な実施例による効果は以上で言及した効果に限定されず、言及しなかった他の効果は請求範囲の記載から当業者に明らかに理解可能であろう。 The effects of the various embodiments of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

本発明の一実施例によるブラックペレットの製造方法を概略的に示すフローチャートである。1 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing black pellets according to an embodiment of the present invention.

本発明の好適な実施例について添付図面を参照してより具体的に説明するが、既に知られている技術的部分に対しては、説明の簡潔性のために、省略するか圧縮する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but well-known technical parts will be omitted or compressed for the sake of brevity.

本明細書で、本発明の「一」または「一つの」実施例についての言及は必ずしも同じ実施例についてのものではなく、これらは少なくとも一つを意味するということに気をつけなければならない。 It must be noted that references herein to "one" or "an" embodiment of the invention are not necessarily to the same embodiment, but rather to mean at least one.

以下の実施例で、単数の表現は、文脈上はっきり他の意味を意味しない限り、複数の表現を含む。 In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise.

以下の実施例で、含むまたは有するなどの用語は明細書上に記載された特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、一つ以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。 In the following examples, terms such as include or have mean that the feature or component described in the specification is present, and one or more other features or components may be added. It does not exclude gender in advance.

ある実施例が他に実現可能な場合、特定の工程順序は説明の順序とは異なるように遂行することもできる。例えば、連続して説明する二つの工程は実質的に同時に遂行することもでき、説明する順序と反対の順序に遂行することができる。すなわち、本明細書に記述する方法の各工程は、明細書上で他に言及するかまたは文脈上はっきりと相反することがない限り、任意の順序に適切に実施することができる。 The particular order of steps may be performed differently from that described, if an embodiment is otherwise possible. For example, two steps described in succession can be performed substantially simultaneously, or can be performed in the opposite order of the described order. That is, the steps of the methods described herein may be suitably performed in any order, unless otherwise indicated in the specification or clearly indicated to the contrary by context.

本明細書で使用する用語である「ブラックペレット」は黒色を帯びるペレットであり、ペレット製造の際、半炭化工程によって黒色を帯びることができる。 The term "black pellet" as used herein refers to a pellet that has a black color, and can be made black by a torrefaction process during pellet production.

本明細書で使用する用語である「木材副産物」は木材を加工するときに必要な用途以外に生産されたものであり、木材を加工する過程で不可避に発生する副産物を言う。例えば、木材副産物は、廃木材、大鋸屑または樹皮であり得る。 The term "wood by-product" as used herein refers to by-products that are produced for purposes other than those necessary when processing wood, and that are unavoidably generated during the process of processing wood. For example, the wood byproduct can be waste wood, sawdust or bark.

本発明の一実施例によるブラックペレットの製造方法について図1を参照して説明し、便宜上順番を付けて説明する。 A method for manufacturing black pellets according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and will be explained in order for convenience.

1.圧搾工程<S101>
本工程では、バイオマス原料を圧搾することができる。例えば、本工程では、圧搾機内にバイオマス原料を投入し、一定の圧力をかけてバイオマス原料を圧搾することで、バイオマス原料の体積を減らし、密度を高めることができる。
1. Squeezing process <S101>
In this step, the biomass raw material can be compressed. For example, in this step, the volume of the biomass raw material can be reduced and the density can be increased by putting the biomass raw material into a compressor and compressing the biomass raw material by applying a constant pressure.

一実施例によれば、本工程で圧搾されるバイオマス原料は、木材副産物、パーム空果房及びパームカーネル殻のうちから選択される少なくとも1種を適用することができる。バイオマス原料は、1種を単独で使うかまたは2種以上を混合して使うこともできる。 According to one embodiment, the biomass raw material to be pressed in this step may be at least one selected from wood byproducts, empty palm fruit bunches, and palm kernel shells. The biomass raw materials can be used singly or in combination of two or more.

2.揮発性成分除去工程<S102>
本工程では、工程S101で圧搾された圧搾物から揮発性成分を除去することができる。一実施例によれば、チャンバー内に圧搾物を投入し、チャンバーを密閉した状態で、チャンバー制御部が一定の時間チャンバーの流入口を開放して不活性気体(一例として、二酸化炭素)を注入し、チャンバーの流出口を開放してチャンバー内の気体をチャンバーの外部に流出させることで、チャンバー内に存在する酸素を除去することができる。
2. Volatile component removal step <S102>
In this step, volatile components can be removed from the compressed material squeezed in step S101. According to one embodiment, the compressed material is put into the chamber, the chamber is sealed, and the chamber controller opens the inlet of the chamber for a certain period of time to inject an inert gas (for example, carbon dioxide). However, by opening the outlet of the chamber and letting the gas in the chamber flow out of the chamber, oxygen present in the chamber can be removed.

また、チャンバー制御部は、チャンバー内の酸素濃度が既設定の数値以下の場合、チャンバー内部の温度を200~300℃に維持して圧搾物を熱処理し、圧搾物から出る揮発性成分をチャンバーの外部に排出させることができる。ここで、揮発性成分は、圧搾物を200℃以上に加熱するとき、気体として蒸発しながら圧搾物から除去されることができる成分である。 In addition, when the oxygen concentration in the chamber is below a preset value, the chamber control section maintains the temperature inside the chamber at 200 to 300°C and heat-treats the pressed material, and removes volatile components from the pressed material from the chamber. It can be discharged to the outside. Here, the volatile component is a component that can be removed from the compressed product while evaporating as a gas when the compressed product is heated to 200° C. or higher.

一実施例によれば、本工程で、チャンバー制御部は、10~15分間チャンバー内部の温度を200~300℃に維持した後、チャンバーの流入口に不活性気体を注入し、チャンバーの流出口を開放することで、チャンバー内に残留していた揮発性成分をチャンバーの外部に排出させることができる。揮発性成分がチャンバーから排出された時点から一定の時間が経てば、チャンバー制御部はチャンバーの流出口を閉鎖することができる。 According to one embodiment, in this step, the chamber controller maintains the temperature inside the chamber at 200 to 300° C. for 10 to 15 minutes, and then injects an inert gas into the inlet of the chamber and the outlet of the chamber. By opening the chamber, volatile components remaining in the chamber can be discharged to the outside of the chamber. After a certain amount of time has elapsed from the time the volatile components have been exhausted from the chamber, the chamber controller can close the outlet of the chamber.

3.半炭化工程<S103>
本工程では、工程S102で揮発性成分が除去された原料を半炭化処理することができる。例えば、本工程で、チャンバー制御部は、チャンバーの内部を無酸素または低酸素雰囲気にした状態で、チャンバー内部の温度を300~400℃で20~30分間維持することで原料を半炭化物にすることができる。ここで、無酸素雰囲気または低酸素雰囲気とは、チャンバー内に不活性気体を一定の流量で供給することで、チャンバー内の酸素濃度が既設定の数値以下の状態(または、実質的に酸素が存在しない不活性雰囲気の状態)を意味する。
3. Torrefaction step <S103>
In this step, the raw material from which volatile components have been removed in step S102 can be subjected to torrefaction treatment. For example, in this process, the chamber control unit converts the raw material into torrefied material by maintaining the temperature inside the chamber at 300 to 400°C for 20 to 30 minutes in an oxygen-free or low-oxygen atmosphere inside the chamber. be able to. Here, an oxygen-free atmosphere or a low-oxygen atmosphere is defined as a state in which the oxygen concentration in the chamber is below a preset value (or substantially oxygen-free) by supplying an inert gas into the chamber at a constant flow rate. a state of inert atmosphere).

一具体例によれば、チャンバー制御部は、一定の時間チャンバーの流入口を開放して不活性気体(一例として、二酸化炭素)を注入し、チャンバーの流出口を開放してチャンバー内の気体をチャンバーの外部に流出させることで、チャンバー内に存在する酸素を除去し、酸素濃度を既設定の数値以下に調節し、酸素濃度が既設定の数値以下の場合に限り、チャンバー内部の温度を300~400℃で20~30分間維持することで、半炭化工程を遂行することができる。 According to one embodiment, the chamber controller opens the inlet of the chamber for a certain period of time to inject an inert gas (for example, carbon dioxide), and opens the outlet of the chamber to inject the gas in the chamber. By flowing out of the chamber, the oxygen present in the chamber is removed, the oxygen concentration is adjusted to below the preset value, and only when the oxygen concentration is below the preset value, the temperature inside the chamber is increased to 300%. The torrefaction process can be carried out by maintaining the temperature at ~400° C. for 20 to 30 minutes.

4.粉砕工程<S104>
本工程では、工程S103で半炭化処理された半炭化物を粉砕することができる。例えば、本工程では、半炭化物を粉砕機に投入し、半炭化物が一定の平均粒径の範囲(例えば、0.1~5mm)を有する粒子になるように粉砕することができる。
4. Grinding process <S104>
In this step, the torrefied material subjected to the torrefaction treatment in step S103 can be pulverized. For example, in this step, the torrefied material can be put into a pulverizer and pulverized so that the torrefied material has a certain average particle size range (for example, 0.1 to 5 mm).

5.混合工程<S105>
本工程では、工程S104で粉砕された粉砕物に燃焼用添加剤及びバインダーを添加して混合することができる。一実施例で、燃焼用添加剤は、アルミノ珪酸塩(aluminosilicate)を適用することができる。本明細書で、アルミノ珪酸塩は、アルミナ(Al)とシリカ(SiO)とが結合したものを意味する。一実施例によるアルミノ珪酸塩は、アルミニウム(Al)元素に対してシリコン(Si)元素の数が1~5個である構造を有することができる。
5. Mixing step <S105>
In this step, a combustion additive and a binder can be added to and mixed with the pulverized material pulverized in step S104. In one embodiment, the combustion additive may be an aluminosilicate. As used herein, aluminosilicate refers to a combination of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ). The aluminosilicate according to one embodiment may have a structure in which the number of silicon (Si) elements is 1 to 5 per aluminum (Al) element.

一実施例で、アルミノ珪酸塩の含量は、粉砕物100重量部当たり0.1~10重量部(例えば、0.1重量部、1重量部、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部、7重量部、8重量部、9重量部または10重量部)を適用することができる。 In one embodiment, the content of aluminosilicate is 0.1 to 10 parts by weight (for example, 0.1 parts by weight, 1 part by weight, 2 parts by weight, 3 parts by weight, 4 parts by weight, 5 parts by weight, 6 parts by weight, 7 parts by weight, 8 parts by weight, 9 parts by weight or 10 parts by weight) can be applied.

本工程で、投入されるバインダーの非制限的な例としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸またはヒマシ油などがある。一実施例によれば、バインダーの投入量は、粉砕物100重量部当たり0.1~15重量部(例えば、0.1重量部、1重量部、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部、7重量部、8重量部、9重量部、10重量部、11重量部、12重量部、13重量部、14重量部または15重量部)を適用することができる。 Non-limiting examples of binders that can be added in this step include myristic acid, palmitic acid, oleic acid, and castor oil. According to one embodiment, the amount of binder added is 0.1 to 15 parts by weight (for example, 0.1 parts by weight, 1 part by weight, 2 parts by weight, 3 parts by weight, 4 parts by weight) per 100 parts by weight of the pulverized material. , 5 parts by weight, 6 parts by weight, 7 parts by weight, 8 parts by weight, 9 parts by weight, 10 parts by weight, 11 parts by weight, 12 parts by weight, 13 parts by weight, 14 parts by weight or 15 parts by weight). can.

6.ペレット化工程<S106>
本工程では、工程S105で混合された混合物をペレットにすることができる。一実施例によれば、工程S105で混合された混合物をペレット成形機に投入して、直径4~10mm、長さ50~70mmのペレットを製造することができる。一具体例によれば、ペレット成形機に投入された混合物は4~10mmの直径を有するように押し出され、押出物を一定の長さに切断してペレットに製造することができる。もちろん、本工程で製造されるペレットの直径及び長さは必要に応じて調節することもできる。
6. Pelletization step <S106>
In this step, the mixture mixed in step S105 can be made into pellets. According to one embodiment, the mixture mixed in step S105 can be fed into a pellet molding machine to produce pellets with a diameter of 4 to 10 mm and a length of 50 to 70 mm. According to one embodiment, the mixture fed into the pelletizing machine is extruded to have a diameter of 4 to 10 mm, and the extrudate can be cut into lengths to produce pellets. Of course, the diameter and length of the pellets produced in this step can be adjusted as necessary.

<一実施例によるブラックペレットについての説明>
一実施例によるブラックペレットは、半炭化物とアルミノ珪酸塩とを混合し、ペレット化によって製造されたものであり、ブラックペレットは、パーム空果房を半炭化処理した半炭化物、及び半炭化物に混合されたアルミノ珪酸塩を含むことができる。
<Description of black pellets according to one example>
The black pellets according to one embodiment are produced by mixing torrefied material and aluminosilicate and pelletizing the mixture, and the black pellets are produced by mixing torrefied material obtained by torrefying palm empty fruit bunches and mixed with torrefied material. aluminosilicate.

一実施例によるアルミノ珪酸塩は、国際標準化機構ISO 9277:2010規定に従って測定された比表面積が100~180m/gであり得る。具体的な例として、アルミノ珪酸塩の比表面積は、100m/g、110m/g、120m/g、130m/g、140m/g、150m/g、160m/g、170m/gまたは180m/gを適用することができる。また、アルミノ珪酸塩の比表面積は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 The aluminosilicate according to one embodiment may have a specific surface area of 100 to 180 m 2 /g, measured according to the International Organization for Standardization ISO 9277:2010 regulations. As a specific example, the specific surface area of aluminosilicate is 100 m 2 /g, 110 m 2 /g, 120 m 2 / g, 130 m 2 /g, 140 m 2 /g, 150 m 2 /g, 160 m 2 /g, 170 m 2 /g or 180 m 2 /g can be applied. Further, the specific surface area of the aluminosilicate may range from one or more of the above numerical values to one or less of the above numerical values.

例えば、アルミノ珪酸塩の比表面積範囲は、100m/g~140m/g、105m/g~135m/g、110m/g~130m/g、115m/g~135m/g、120m/g~150m/g、125m/g~145m/g、100m/g~150m/gまたは100m/g~180m/gであり得る。一実施例によるアルミノ珪酸塩の比表面積の上限は、特に限定されないが、例えば、300m/g以下、250m/g以下、200m/g以下、180m/g以下または150m/g以下であり得る。 For example, the specific surface area range of aluminosilicates is 100 m 2 /g to 140 m 2 /g, 105 m 2 /g to 135 m 2 /g, 110 m 2 /g to 130 m 2 /g, 115 m 2 /g to 135 m 2 /g. , 120 m 2 /g to 150 m 2 /g, 125 m 2 /g to 145 m 2 /g, 100 m 2 /g to 150 m 2 /g or 100 m 2 /g to 180 m 2 /g. The upper limit of the specific surface area of the aluminosilicate according to one embodiment is not particularly limited, but is, for example, 300 m 2 /g or less, 250 m 2 /g or less, 200 m 2 /g or less, 180 m 2 /g or less, or 150 m 2 /g or less. It can be.

木材副産物、パーム空果房、パームカーネル殻などのバイオマス原料を用いてブラックペレットを製造する場合、バイオマス原料の特性上、アルカリ成分(例えば、K、Na、KO、NaOなど)または塩素(Cl)を一部含有することができる。 When producing black pellets using biomass raw materials such as wood byproducts, empty palm fruit bunches, and palm kernel shells, due to the characteristics of the biomass raw materials, alkaline components (e.g., K, Na, K 2 O, Na 2 O, etc.) or It may contain some chlorine (Cl).

ブラックペレットが燃焼するとき、バイオマス原料から放出されるアルカリ成分はボイラーの内壁や熱交換部などに付着しながらスラギング及びファウリング現象を引き起こすことができ、バイオマス原料から放出された塩素は高温でアルカリ成分と反応して塩化物(例えば、KCl、NaClなど)を形成しながらボイラー内部の金属を腐食させるおそれがあるが、一実施例では、バイオマス原料とともにアルミノ珪酸塩とを混合してブラックペレットを製造することで、ブラックペレットの燃焼の際、スラギング及びファウリング現象が発生することを防止し、ボイラーの腐食問題を改善することができる。 When black pellets are burned, the alkaline components released from the biomass raw material can cause slagging and fouling phenomena while adhering to the inner walls of the boiler and heat exchange parts, and the chlorine released from the biomass raw materials becomes alkaline at high temperatures. In one example, black pellets are produced by mixing aluminosilicate with biomass raw materials, which can corrode the metal inside the boiler while reacting with other components to form chlorides (e.g., KCl, NaCl, etc.). By manufacturing the black pellets, slagging and fouling phenomena can be prevented from occurring during combustion of black pellets, and the corrosion problem of boilers can be improved.

一実施例によれば、アルミノ珪酸塩の比表面積数値が大きいほど、ブラックペレットの燃焼の際に発生するアルカリ成分及び塩化物の吸着が容易であり、金属腐食、スラギング及びファウリング現象を効果的に抑制することができる。アルミノ珪酸塩の比表面積が100m/g未満の場合には、ブラックペレットの燃焼の際に発生するアルカリ成分及び塩化物を物理的に吸着して捕集する効率が低下するため、スラギング及びファウリング現象を充分に制御することができず、ボイラーの内部に塩化物が付着して金属部品が腐食するおそれがある。 According to one embodiment, the larger the specific surface area value of aluminosilicate, the easier it is to adsorb alkali components and chlorides generated during the combustion of black pellets, and the more effectively metal corrosion, slagging and fouling phenomena can be prevented. can be suppressed to If the specific surface area of the aluminosilicate is less than 100 m 2 /g, the efficiency of physically adsorbing and collecting alkali components and chlorides generated during the combustion of black pellets will decrease, resulting in slagging and fouling. The ring phenomenon cannot be adequately controlled, and there is a risk of chloride deposits inside the boiler and corrosion of metal parts.

そして、一実施例で、アルミノ珪酸塩の平均粒径は、20~500μmを適用することができる。具体的な例として、アルミノ珪酸塩の平均粒径は、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μmまたは500μmを適用することができる。もちろん、実施によっては、アルミノ珪酸塩の平均粒径を燃焼状況別に異なるように調節して使うことも可能である。 In one embodiment, the average particle size of the aluminosilicate may be 20 to 500 μm. As a specific example, the average particle size of the aluminosilicate is 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm, 300 μm, 350 μm, 400 μm, 450 μm or 500 μm. can do. Of course, depending on the implementation, it is also possible to adjust the average particle size of the aluminosilicate differently depending on the combustion situation.

一実施例で、アルミノ珪酸塩は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含むことができる。一実施例によるアルミノ珪酸塩は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを除いた残量として不可避な不純物を含むこともできる。 In one example, the aluminosilicate can include silicon dioxide and aluminum oxide. The aluminosilicate according to one embodiment may also contain unavoidable impurities as a residual amount after excluding silicon dioxide and aluminum oxide.

一実施例によれば、アルミノ珪酸塩内に含有される酸化アルミニウムの含量は、アルミノ珪酸塩の総重量に対して、20~60重量%を適用することができる。具体的な例として、酸化アルミニウムの含量は、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%または60重量%を適用することができる。また、酸化アルミニウムの含量は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下であり得る。 According to one embodiment, the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be from 20 to 60% by weight, based on the total weight of the aluminosilicate. As a specific example, the content of aluminum oxide is 20% by weight, 25% by weight, 30% by weight, 35% by weight, 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight or 60% by weight. be able to. Also, the content of aluminum oxide may be more than one of the above values and less than one of the above values.

例えば、アルミノ珪酸塩内に含まれた酸化アルミニウムの含量範囲は、20重量%~30重量%、30重量%~40重量%、35重量%~45重量%、40重量%~50重量%または20重量%~60重量%であり得る。一実施例による酸化アルミニウムは、前記範囲でバイオマス原料内に含有されていたアルカリ成分及び塩化物を効果的に制御することができる。 For example, the content range of aluminum oxide contained within the aluminosilicate may be 20% to 30% by weight, 30% to 40% by weight, 35% to 45% by weight, 40% to 50% by weight, or 20% to 50% by weight. % to 60% by weight. The aluminum oxide according to one embodiment can effectively control alkaline components and chlorides contained in the biomass raw material within the above range.

仮に、アルミノ珪酸塩内に含まれた酸化アルミニウムが20~60重量%の範囲を外れる場合には、ブラックペレットの燃焼の際、バイオマス原料から放出されるアルカリ成分及び塩化物を効果的に制御することが容易でない。 If the aluminum oxide contained in the aluminosilicate is out of the range of 20 to 60% by weight, the alkaline components and chlorides released from the biomass raw material during the combustion of black pellets can be effectively controlled. It's not easy.

一実施例で、アルミノ珪酸塩内に含有される二酸化珪素の含量は、アルミノ珪酸塩の総重量に対して、40~80重量%を適用することができる。具体的な例として、二酸化珪素の含量は、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%または80重量%を適用することができる。また、二酸化珪素の含量は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下であり得る。 In one embodiment, the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate may be 40 to 80% by weight based on the total weight of the aluminosilicate. As a specific example, the content of silicon dioxide is 40% by weight, 45% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight, 70% by weight, 75% by weight, or 80% by weight. be able to. Also, the content of silicon dioxide may be more than one of the above values and less than one of the above values.

例えば、アルミノ珪酸塩内に含まれた二酸化珪素の含量範囲は、40重量%~50重量%、50重量%~60重量%、55重量%~65重量%、60重量%~70重量%、55重量%~70重量%または40重量%~80重量%であり得る。一実施例による二酸化珪素は、前記範囲でバイオマス原料内に含有されていたアルカリ成分及び塩化物を効果的に制御することができる。仮に、アルミノ珪酸塩内に含まれた二酸化珪素が40~80重量%の範囲を外れる場合には、ブラックペレットの燃焼の際、バイオマス原料から放出されるアルカリ成分及び塩化物を効果的に制御することが容易でない。 For example, the content range of silicon dioxide contained in the aluminosilicate is 40% to 50% by weight, 50% to 60% by weight, 55% to 65% by weight, 60% to 70% by weight, 55% by weight It can be from % to 70% by weight or from 40% to 80% by weight. The silicon dioxide according to one embodiment can effectively control alkaline components and chlorides contained in the biomass raw material within the above range. If the silicon dioxide contained in the aluminosilicate is outside the range of 40 to 80% by weight, the alkaline components and chlorides released from the biomass raw material during the combustion of black pellets can be effectively controlled. It's not easy.

一実施例によれば、ブラックペレットが燃焼するとき、アルミノ珪酸塩がバイオマス原料内に含有されていたアルカリ成分及び塩化物と化学的に反応することで、バイオマス原料から放出されたアルカリ成分や塩化物がカルシライト(KAlSiO)及びルーサイト(KAlSi)のうちの少なくとも1種に転換されることができる。 According to one embodiment, when the black pellets are burned, the aluminosilicate chemically reacts with the alkaline components and chlorides contained in the biomass raw material, resulting in the release of alkaline components and chlorides from the biomass raw material. The material can be converted to at least one of calcilite (KAlSiO 4 ) and lucite (KAlSi 2 O 6 ).

すなわち、ブラックペレット燃焼の際に発生するアルカリ成分や塩化物はアルミノ珪酸塩と反応して溶融点1600℃以上のカルシライトに転換されるかまたは溶融点1500℃以上のルーサイトに転換されるため、従来はボイラー内でアルカリ成分が溶融して発生したスラギング、ファウリング、凝結の問題を改善することができ、塩化物による金属腐食問題を防止することができる。 In other words, alkaline components and chlorides generated during black pellet combustion react with aluminosilicate and are converted into calcilite with a melting point of 1600°C or higher or lucite with a melting point of 1500°C or higher. It is possible to improve the problems of slagging, fouling, and condensation that conventionally occurred due to the melting of alkaline components in the boiler, and it is possible to prevent metal corrosion problems caused by chlorides.

一方、一実施例によれば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は0.65~1.85であり得る。一具体例で、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素が48重量部であり、アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムが42重量部であれば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は1.14であり得る。 Meanwhile, according to one embodiment, the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be 0.65 to 1.85. In one specific example, if the silicon dioxide contained in the aluminosilicate is 48 parts by weight and the aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 42 parts by weight, the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be 1.14.

具体的な例として、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.7、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.8、0.81、0.82、0.84、0.86、0.88、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.1、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.2、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.3、1.31、1.32、1.34、1.36、1.38、1.4、1.42、1.44、1.46、1.48、1.5、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、1.59、1.6、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69、1.7、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.77、1.78、1.79、1.8、1.81、1.82、1.83、1.84または1.85であり得る。また、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 As a specific example, the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.65, 0.66, 0.67, 0. .68, 0.69, 0.7, 0.71, 0.72, 0.73, 0.74, 0.75, 0.76, 0.77, 0.78, 0.79, 0.8 , 0.81, 0.82, 0.84, 0.86, 0.88, 0.9, 0.91, 0.92, 0.93, 0.94, 0.95, 0.96, 0 .97, 0.98, 0.99, 1, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1 .1, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.2, 1.21, 1.22 , 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.34, 1.36, 1 .38, 1.4, 1.42, 1.44, 1.46, 1.48, 1.5, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56 , 1.57, 1.58, 1.59, 1.6, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1 .69, 1.7, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.77, 1.78, 1.79, 1.8, 1.81 , 1.82, 1.83, 1.84 or 1.85. In addition, the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is one or more of the above values and one or less of the above values. It can be in the range of .

例えば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比の範囲は、0.65~1.85、0.78~1.2、0.58~1.2、0.98~1.2、0.9~1.2、0.9~1.3、1~1.2、1~1.4、1.18~1.58、1.2~1.58、1.38~1.58または0.78~1.58であり得る。一実施例によれば、アルミノ珪酸塩に含有された二酸化珪素と酸化アルミニウムの含有量の比を前記範囲で適用するとき、バイオマス原料のアルカリ成分によるスラギングやファウリング現象を効果的に抑制することができる。 For example, the range of the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.65 to 1.85, 0.78 to 1.2 , 0.58-1.2, 0.98-1.2, 0.9-1.2, 0.9-1.3, 1-1.2, 1-1.4, 1.18-1 .58, 1.2-1.58, 1.38-1.58 or 0.78-1.58. According to one embodiment, when the content ratio of silicon dioxide and aluminum oxide contained in the aluminosilicate is applied within the above range, slagging and fouling phenomena caused by the alkaline components of the biomass raw material can be effectively suppressed. Can be done.

仮に、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.65~1.85の範囲を外れる場合には、バイオマス原料から放出されるアルカリ成分と反応して高融点物質(例えば、カルシライト、ルーサイトなど)を生成する効率が低下するため、スラギングやファウリング現象を防止することが容易でない。 If the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is out of the range of 0.65 to 1.85, the biomass raw material Since the efficiency of generating high melting point substances (eg, calcilite, lucite, etc.) by reacting with the released alkaline components is reduced, it is difficult to prevent slagging and fouling phenomena.

一具体例によれば、X線蛍光分光法を用いて、アルミノ珪酸塩内に含有された二酸化珪素及び酸化アルミニウムの重量を確認することができる。したがって、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比を算出することができる。 According to one embodiment, X-ray fluorescence spectroscopy can be used to determine the weight of silicon dioxide and aluminum oxide contained within the aluminosilicate. Therefore, the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate can be calculated.

一方、一実施例によるアルミノ珪酸塩は、400℃から800℃まで昇温するとき、重量減少率が5%以下、4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、0.3%以下、0.2%以下または0.1%以下であり得る。例えば、400℃から800℃まで、1分間当たり10℃の速度で昇温するとき、アルミノ珪酸塩の重量減少率は5%以下であり得る。ここで、アルミノ珪酸塩の重量減少率は下記の式1によって算出することができる。 On the other hand, the aluminosilicate according to one embodiment has a weight loss rate of 5% or less, 4.5% or less, 4% or less, 3.5% or less, 3% or less when the temperature is increased from 400°C to 800°C. 2.5% or less, 2% or less, 1.5% or less, 1% or less, 0.9% or less, 0.8% or less, 0.7% or less, 0.6% or less, 0.5% or less, It can be 0.4% or less, 0.3% or less, 0.2% or less or 0.1% or less. For example, when increasing the temperature from 400°C to 800°C at a rate of 10°C per minute, the weight loss rate of the aluminosilicate may be 5% or less. Here, the weight loss rate of the aluminosilicate can be calculated using the following formula 1.

[数1]
アルミノ珪酸塩の重量減少率(%)=(A-B)/A*100
(ここで、Aは400℃でのアルミノ珪酸塩の重量、Bは800℃でのアルミノ珪酸塩の重量である)
[Number 1]
Weight reduction rate (%) of aluminosilicate = (AB)/A*100
(Here, A is the weight of aluminosilicate at 400°C, B is the weight of aluminosilicate at 800°C)

一実施例によるアルミノ珪酸塩の重量減少率の下限は、特に限定されないが、例えば、0.001%以上、0.01%以上または0.05%以上であり得る。 The lower limit of the weight loss rate of the aluminosilicate according to one embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 0.001% or more, 0.01% or more, or 0.05% or more.

一実施例によるアルミノ珪酸塩は、カオリン(例えば、カオリナイト、ハロイサイトなど)とは違い、アルミノ珪酸塩内に結晶水を含んでいないため、高温で結晶水が蒸発してアルミノ珪酸塩の総重量が減少する現象がほとんど起こらず、400~800℃で重量減少率が5%以下である。 Unlike kaolin (e.g., kaolinite, halloysite, etc.), the aluminosilicate according to one embodiment does not contain water of crystallization within the aluminosilicate. There is almost no phenomenon in which the weight decreases, and the weight loss rate is 5% or less at 400 to 800°C.

それに比べて、カオリンは、内部に含有された結晶水が400~800℃で蒸発するのに伴って比表面積数値が常温の場合より大きくなることはあるが、結晶水が蒸発する温度に到逹するまではカオリンの比表面積が大きくなりにくいため、バイオマス原料に起因したアルカリ成分を早く吸着して除去することが難しい。 In comparison, the specific surface area of kaolin may become larger than that at room temperature as the water of crystallization contained inside evaporates at 400 to 800°C, but once the temperature at which the water of crystallization evaporates is reached, Until this happens, the specific surface area of kaolin is difficult to increase, making it difficult to quickly adsorb and remove alkaline components originating from biomass raw materials.

しかし、一実施例によるアルミノ珪酸塩は内部に結晶水を含んでいなく、400~800℃でも常温(例えば、20~25℃)と類似したレベルの比表面積(例えば、100~180m/g)を維持することができるため、カオリンに比べて速かにアルカリ成分を吸着して除去することができる。 However, the aluminosilicate according to one embodiment does not contain water of crystallization and has a specific surface area (e.g., 100-180 m 2 /g) at a level similar to that at room temperature (e.g., 20-25°C) even at 400-800 °C. ), it can adsorb and remove alkaline components more quickly than kaolin.

一実施例で、ブラックペレットの発熱量は、5500cal/g~7000cal/gであり得る。具体的な例として、ブラックペレットの発熱量は、5500cal/g、5600cal/g、5700cal/g、5800cal/g、5900cal/g、6000cal/g、6100cal/g、6200cal/g、6300cal/g、6400cal/g、6500cal/g、6600cal/g、6700cal/g、6800cal/g、6900cal/gまたは7000cal/gを適用することができる。また、ブラックペレットの発熱量は前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 In one example, the calorific value of the black pellets may be between 5500 cal/g and 7000 cal/g. As a specific example, the calorific value of black pellets is 5500 cal/g, 5600 cal/g, 5700 cal/g, 5800 cal/g, 5900 cal/g, 6000 cal/g, 6100 cal/g, 6200 cal/g, 6300 cal/g, 6400 cal /g, 6500 cal/g, 6600 cal/g, 6700 cal/g, 6800 cal/g, 6900 cal/g or 7000 cal/g can be applied. Further, the calorific value of the black pellets may range from one or more of the above values to one or less of the above values.

例えば、ブラックペレットの発熱量の範囲は、5500cal/g~7000cal/g、6000cal/g~7000cal/g、5500cal/g~6000cal/gまたは6500cal/g~7000cal/gであり得る。一実施例によるブラックペレットは、前記発熱量の範囲で優れた燃焼効率を示す。ブラックペレットの発熱量が5500cal/g未満であれば燃焼効率が低下し、7000cal/gを超えるブラックペレットを製造しようとすれば、工程が複雑となり、製造コストが増加する問題がある。 For example, the calorific value range of black pellets can be 5500 cal/g to 7000 cal/g, 6000 cal/g to 7000 cal/g, 5500 cal/g to 6000 cal/g, or 6500 cal/g to 7000 cal/g. The black pellets according to one example exhibit excellent combustion efficiency within the above range of calorific value. If the calorific value of the black pellets is less than 5,500 cal/g, the combustion efficiency will decrease, and if it is attempted to produce black pellets with a calorific value of more than 7,000 cal/g, the process will become complicated and the manufacturing cost will increase.

一実施例によるブラックペレットは、炭素に対する水素の原子比(atomic H/C ratio)が0.8~1.6であり得る。具体的な例として、ブラックペレットの炭素に対する水素の原子比は、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5または1.6であり得る。また、ブラックペレットの炭素に対する水素の原子比は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 The black pellets according to one embodiment may have an atomic H/C ratio of 0.8 to 1.6. As a specific example, the atomic ratio of hydrogen to carbon in the black pellet is 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 or 1.6. It can be. Further, the atomic ratio of hydrogen to carbon in the black pellets may range from one or more of the above values to one or less of the above values.

例えば、ブラックペレットの炭素に対する水素の原子比は、0.8~1.6、0.8~1、1~1.6、1~1.5、0.9~1.3または1~1.4の範囲であり得る。一実施例によるブラックペレットの炭素に対する水素の原子比が前記範囲にあるとき、優れた燃焼効率を示す。ブラックペレットの炭素に対する水素の原子比が0.8未満であれば、燃焼効率は優れるが、ペレットの製造工程が複雑になり、製造コストが上昇するおそれがあり、原子比が1.6を超えれば、燃焼効率が低下することがある。 For example, the atomic ratio of hydrogen to carbon in black pellets is 0.8 to 1.6, 0.8 to 1, 1 to 1.6, 1 to 1.5, 0.9 to 1.3, or 1 to 1. It can be in the range of .4. When the atomic ratio of hydrogen to carbon of the black pellets according to one embodiment is within the above range, excellent combustion efficiency is exhibited. If the atomic ratio of hydrogen to carbon in the black pellets is less than 0.8, the combustion efficiency will be excellent, but the pellet manufacturing process will become complicated and the manufacturing cost may increase, and if the atomic ratio exceeds 1.6. For example, combustion efficiency may decrease.

一実施例によるブラックペレットは、炭素に対する酸素の原子比(atomic O/C ratio)を0.2~0.8であり得る。具体的な例として、ブラックペレットの炭素に対する酸素の原子比は、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7または0.8であり得る。また、ブラックペレットの炭素に対する酸素の原子比は前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 The black pellets according to one embodiment may have an atomic O/C ratio of 0.2 to 0.8. As a specific example, the atomic ratio of oxygen to carbon of the black pellets can be 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 or 0.8. Also, the atomic ratio of oxygen to carbon of the black pellets may range from one or more of the above values to one or less of the above values.

例えば、ブラックペレットの炭素に対する酸素の原子比は、0.2~0.8、0.3~0.7、0.4~0.6または0.2~0.5の範囲であり得る。一実施例によるブラックペレットの炭素に対する酸素の原子比が前記範囲であるとき、優れた燃焼効率を現す。ブラックペレットの炭素に対する酸素の原子比が0.2未満であれば、燃焼効率は優れるが、ペレット製造工程が複雑になり、製造コストの上昇するおそれがあり、原子比が0.8を超えれば、燃焼効率が低下することがある。 For example, the atomic ratio of oxygen to carbon in the black pellets can range from 0.2 to 0.8, 0.3 to 0.7, 0.4 to 0.6, or 0.2 to 0.5. When the atomic ratio of oxygen to carbon of the black pellets according to an embodiment is within the above range, excellent combustion efficiency is exhibited. If the atomic ratio of oxygen to carbon in the black pellets is less than 0.2, the combustion efficiency will be excellent, but the pellet manufacturing process will become complicated and the manufacturing cost may increase.If the atomic ratio exceeds 0.8, , combustion efficiency may decrease.

そして、一実施例で、ブラックペレットの原子比(atomic H/C ratio及びatomic O/C ratio)は元素分析装置(一例として、Thermo Scientific社のFlash-EA1112)によって定量的に測定することができる。 In one example, the atomic ratios (atomic H/C ratio and atomic O/C ratio) of the black pellet can be quantitatively measured using an elemental analyzer (for example, Flash-EA1112 from Thermo Scientific). .

以下では、具体的な実施例及び実験例に基づいて本発明をより詳細に説明する。下記の実施例及び実験例は本発明の理解を助けるための一例示に過ぎず、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on specific examples and experimental examples. The following examples and experimental examples are merely illustrative to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

実施例及び比較例別のブラックペレットの製造
<実施例1~5及び比較例1~2>
パーム空果房1000kgを圧搾機に投入して圧搾した後、圧搾物をチャンバーに投入した。チャンバーを密閉し、チャンバーの流入口を通して1000sccmの流量で不活性気体である二酸化炭素を注入し、流出口を10分間開放することで、チャンバー内の気体をチャンバーの外部に排出させた。チャンバーの内部を二酸化炭素雰囲気(無酸素条件)に維持した状態で、10~15分間チャンバー内部の温度を200~300℃に設定して圧搾物を熱処理した。熱処理が終了した時点にチャンバーの流入口に二酸化炭素を1000sccmの流量で注入し、チャンバーの流出口を開放することで、チャンバー内に残留していた揮発性成分をチャンバーの外部に10分間排出させた。その後、チャンバーの内部を二酸化炭素雰囲気にした状態で、チャンバー内部の温度を300~400℃で20~30分間維持して原料を半炭化物とし、半炭化物を粉砕機に投入して0.1~5mmの粒子になるように粉砕した。その後、撹拌機に粉砕物100kgとアルミノ珪酸塩10kgとバインダー(ミリスチン酸)10kgとを混合し、300rpmで10時間撹拌した。撹拌が終了した後、混合物をペレット成形機に投入することで、直径6mm、長さ5~7cmのブラックペレットを製造した。
Production of black pellets according to Examples and Comparative Examples <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2>
After putting 1000 kg of empty palm fruit bunches into a pressing machine and compressing them, the pressed product was put into a chamber. The chamber was sealed, and carbon dioxide, which is an inert gas, was injected at a flow rate of 1000 sccm through the inlet of the chamber, and the outlet was opened for 10 minutes to discharge the gas inside the chamber to the outside of the chamber. While maintaining the inside of the chamber in a carbon dioxide atmosphere (anoxic condition), the temperature inside the chamber was set at 200 to 300° C. for 10 to 15 minutes, and the compressed material was heat-treated. When the heat treatment was completed, carbon dioxide was injected into the inlet of the chamber at a flow rate of 1000 sccm, and the outlet of the chamber was opened to discharge the volatile components remaining in the chamber to the outside of the chamber for 10 minutes. Ta. After that, while the inside of the chamber is in a carbon dioxide atmosphere, the temperature inside the chamber is maintained at 300 to 400 degrees Celsius for 20 to 30 minutes to turn the raw material into torrefied material, and the torrefied material is put into a pulverizer with a 0.1 to 0.1 It was ground into particles of 5 mm. Thereafter, 100 kg of the pulverized material, 10 kg of aluminosilicate, and 10 kg of a binder (myristic acid) were mixed in a stirrer, and the mixture was stirred at 300 rpm for 10 hours. After the stirring was completed, the mixture was put into a pellet molding machine to produce black pellets with a diameter of 6 mm and a length of 5 to 7 cm.

ブラックペレットの製造の際に撹拌機に投入された実施例及び比較例別のアルミノ珪酸塩の二酸化珪素及び酸化アルミニウムの重量をX線蛍光分光法器機(Rigaku社のZSX Primus II)で測定し、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比を算出して下記の表1に記載した。 The weights of silicon dioxide and aluminum oxide in the aluminosilicate of each example and comparative example, which were introduced into the stirrer during the production of black pellets, were measured using an X-ray fluorescence spectroscopy instrument (Rigaku's ZSX Primus II), The ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate was calculated and is listed in Table 1 below.

実施例及び比較例別のブラックペレットのスラギング及びファウリング抑制実験
<実施例1~5及び比較例1~2>
火力発電所の循環流動層ボイラーを模型化したパイロットテスト機に実施例及び比較例別のブラックペレットを投入して燃消させることで、スラギング及びファウリング抑制性能を比較した。ブラックペレットは2.5kg/hrの速度で3時間の間にテスト機に投入し、パイロットテストを実施中は燃焼炉及び測定ロードセルの平均温度をそれぞれ850℃と600℃に維持した。テストが終了した後、ロードセルの重量変化量を測定してロードセルの表面に形成されたスラギング及びファウリング(すなわち、バイオマス原料に含有されていたアルカリ成分が溶融してロードセルの表面にアッシュ粒子とともに付着した状態で固化したもの)の重さを測定し、その結果を表2に記載した。
Slagging and fouling suppression experiment of black pellets according to Examples and Comparative Examples <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2>
Slagging and fouling suppression performance was compared by injecting the black pellets of Examples and Comparative Examples into a pilot test machine modeled after a circulating fluidized bed boiler at a thermal power plant and burning them out. Black pellets were fed into the test machine at a rate of 2.5 kg/hr for 3 hours, and the average temperature of the combustion furnace and measurement load cell was maintained at 850° C. and 600° C., respectively, during the pilot test. After the test is completed, the amount of change in weight of the load cell is measured, and the results are as follows. The weight of the solidified product was measured, and the results are shown in Table 2.

表2を参照すると、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.65~1.85の範囲内にある実施例1~5は、比較例1及び2に比べて相対的にスラギング及びファウリング現象の発生が少ないことが分かる。すなわち、実施例1~5によるブラックペレットは、燃焼の際、バイオマス原料内に含有されていたアルカリ成分を効果的に制御してスラギング及びファウリング現象の発生を抑制することができ、アルカリ成分が塩素と反応して塩化物を形成することを防止することができるため、塩化物がボイラーの内壁や金属部品に付着して腐食を引き起こすことを防ぐことができる。 Referring to Table 2, examples in which the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is within the range of 0.65 to 1.85. It can be seen that samples Nos. 1 to 5 cause relatively less slugging and fouling phenomena than Comparative Examples 1 and 2. That is, the black pellets according to Examples 1 to 5 can effectively control the alkaline components contained in the biomass raw material during combustion, suppressing the occurrence of slagging and fouling phenomena, and reducing the alkaline components. Since it is possible to prevent chloride from reacting with chlorine to form chloride, it is possible to prevent chloride from adhering to the inner walls and metal parts of the boiler and causing corrosion.

BET法による比表面積測定
<実施例1~5>
各実施例に投入されるアルミノ珪酸塩サンプル0.1gを100℃で前処理してサンプル内の表面水を除去した後、MicrotracBEL社のBELSORP-max II機器を用い、標準分析方法ISO 9277:2010に従って各サンプルの比表面積を総3回測定し、その平均値を下記の表3に記載した。
Specific surface area measurement by BET method <Examples 1 to 5>
After pre-treating 0.1 g of the aluminosilicate sample to be used in each example at 100°C to remove surface water within the sample, it was analyzed using a Microtrac BEL BELSORP-max II instrument according to the standard analytical method ISO 9277:2010. The specific surface area of each sample was measured three times in total, and the average value is listed in Table 3 below.

重量減少率測定
<実施例1~5>
各実施例に使われるアルミノ珪酸塩サンプル200mgを熱重量-示差走査熱量分析器(TA Instruments社のSDT Q600)に投入し、常温(25℃)から1,000℃まで、1分間当たり10℃の速度で昇温し、400℃及び800℃であるときのアルミノ珪酸塩の重量を測定し、サンプル別の重量減少率を前述した式1によって算出し、その結果を下記の表4に記載した。
Weight loss rate measurement <Examples 1 to 5>
200 mg of the aluminosilicate sample used in each example was placed in a thermogravimetric differential scanning calorimeter (SDT Q600 from TA Instruments), and the sample was heated at 10°C per minute from room temperature (25°C) to 1,000°C. The weight of the aluminosilicate was measured at a temperature of 400° C. and 800° C., and the weight loss rate of each sample was calculated using Equation 1, and the results are shown in Table 4 below.

上述したように、本発明の多様な実施例によれば、バイオマス原料を用いてブラックペレットを製造することで、環境に優しく発熱量が高い燃料を製造することができる。 As described above, according to various embodiments of the present invention, by producing black pellets using biomass raw materials, it is possible to produce an environmentally friendly fuel with a high calorific value.

また、本発明の多様な実施例によるブラックペレットは石炭火力発電所で石炭との混焼が可能であり、製鉄所でも燃料として活用することができる。 In addition, the black pellets according to various embodiments of the present invention can be co-fired with coal in coal-fired power plants, and can also be used as fuel in steel plants.

そして、本発明の多様な実施例によれば、ブラックペレットの燃焼の際、燃焼用添加剤であるアルミノ珪酸塩がバイオマス原料内に含有されていた特定の成分(例えば、カリウム、ナトリウム、塩素など)と反応して高融点の物質を生成することができる。よって、バイオマス原料内に存在していた特定の成分によるボイラー内部の熱的不均衡、スラギング、ファウリング現象及び腐食問題を改善することができる。 According to various embodiments of the present invention, when the black pellets are combusted, the aluminosilicate, which is a combustion additive, is added to the biomass raw material containing specific components (e.g., potassium, sodium, chlorine, etc.). ) can produce a substance with a high melting point. Therefore, problems of thermal imbalance, slagging, fouling, and corrosion inside the boiler caused by certain components present in the biomass feedstock can be improved.

特に、パーム空果房からブラックペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンガスを減らすことができ、ブラックペレットの燃焼の際、パーム空果房に含有されていたカリウムや塩素成分などはアルミノ珪酸塩によって高融点物質に転換されるため、燃料の完全燃焼に寄与し、ボイラーの内壁を含む金属表面が腐食することを事前に防止することができる。 In particular, when producing black pellets from empty palm fruit bunches, it is possible to reduce the cost of waste treatment of empty palm fruit bunches, reduce methane gas generated by the decay of empty palm fruit bunches, and reduce the amount of black pellets. During combustion, the potassium and chlorine components contained in empty palm bunches are converted into high-melting-point substances by aluminosilicate, which contributes to complete combustion of the fuel and corrodes metal surfaces, including the inner walls of the boiler. This can be prevented in advance.

そして、本発明の多様な実施例によれば、半炭化工程以前に揮発性成分除去工程によって圧搾物の揮発性成分を除去することで、半炭化処理にかかる時間及びエネルギーを節減することができる。さらに、揮発性成分除去工程及び半炭化工程で二酸化炭素をチャンバーの内部に注入してチャンバーの内部を無酸素条件とすることができるため、他の不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン)を使うことに比べて、低コストで半炭化処理を遂行することができる。 According to various embodiments of the present invention, by removing the volatile components of the pressed material through the volatile component removal process before the torrefaction process, the time and energy required for the torrefaction process can be saved. . Furthermore, in the volatile component removal process and torrefaction process, carbon dioxide can be injected into the chamber to create an oxygen-free condition inside the chamber, so other inert gases (e.g. nitrogen, argon) can be used. In comparison, torrefaction treatment can be performed at low cost.

また、本発明の多様な実施例によれば、カオリンを使わなくてもバイオマス原料内に含有されていたアルカリ成分を制御することで、アルカリ成分によるスラギング及びファウリング現象を抑制することができる。 Further, according to various embodiments of the present invention, slagging and fouling caused by alkaline components can be suppressed by controlling the alkaline components contained in the biomass raw material without using kaolin.

さらに、本発明の多様な実施例によれば、半炭化物に混合されるアルミノ珪酸塩は高温で重量減少率が小さいため、アルミノ珪酸塩投入量の設定が容易であり、強熱減量による損失が少ないため、カオリンに比べて相対的に少量でもアルカリ成分を制御することができる。 Furthermore, according to the various embodiments of the present invention, the aluminosilicate mixed with the torrefied material has a small weight loss rate at high temperatures, so it is easy to set the amount of aluminosilicate to be added, and the loss due to ignition loss is reduced. Because of its small amount, it is possible to control the alkaline component even in a relatively small amount compared to kaolin.

また、本発明の多様な実施例によれば、アルミノ珪酸塩は結晶水を含有していないため、400~800℃の高温にアルミノ珪酸塩を熱処理しなくても常温(例えば、20~25℃)で100~180m/g程度の比表面積を維持することができ、大きな比表面積によって、ブラックペレットの燃焼の際に溶融して出るアルカリ成分を物理的に吸着して除去することができるため、スラギング及びファウリング現象を防止することができる。 In addition, according to various embodiments of the present invention, since the aluminosilicate does not contain crystallization water, the aluminosilicate does not need to be heat-treated at a high temperature of 400 to 800 degrees Celsius at room temperature (for example, 20 to 25 degrees Celsius). ), it is possible to maintain a specific surface area of about 100 to 180 m 2 /g, and the large specific surface area allows it to physically adsorb and remove the alkaline components that are melted and released when black pellets are burned. , slugging and fouling phenomena can be prevented.

仮に、アルミノ珪酸塩が結晶水を含有している場合には、高温で熱処理して結晶水を除去することによってのみアルミノ珪酸塩の比表面積が大きくなることがあるが、本発明の多様な実施例によれば、結晶水を別に除去しなくてもアルミノ珪酸塩の比表面積数値が高い特性を有しているため、ブラックペレットの燃焼の際、迅速な吸着反応によってアルカリ成分を制御することができる利点がある。 If the aluminosilicate contains water of crystallization, the specific surface area of the aluminosilicate may be increased only by heat treatment at high temperature to remove the water of crystallization. For example, since aluminosilicate has a high specific surface area value without separately removing crystal water, it is possible to control alkaline components through rapid adsorption reaction when black pellets are burned. There are advantages that can be achieved.

以上で説明したように、本発明についての具体的な説明は実施例に基づいて開示したが、上述した実施例は本発明の好適な例を説明したに過ぎず、本発明が前記実施例にのみ限定されるものと理解されるべきではない。本発明の権利範囲は後述する特許請求の範囲及びその均等な概念と理解されるべきであろう。 As explained above, the specific explanation of the present invention has been disclosed based on the examples, but the above-mentioned examples merely explain preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the examples described above. It should not be understood as being limited only to The scope of rights of the present invention should be understood as the following claims and equivalent concepts thereof.

Claims (9)

バイオマス原料を圧搾する圧搾工程と、
前記圧搾工程で圧搾された圧搾物から揮発性成分を除去する揮発性成分除去工程と、
前記揮発性成分除去工程で前記揮発性成分が除去された原料を半炭化処理する半炭化工程と、
前記半炭化工程で半炭化処理された半炭化物を粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕された粉砕物に燃焼用添加剤及びバインダーを添加して混合する混合工程と、
前記混合工程で混合された混合物をペレットに作るペレット化工程と、
を含むことを特徴とする、ブラックペレットの製造方法。
A squeezing process for squeezing biomass raw materials;
a volatile component removal step of removing volatile components from the compressed material squeezed in the pressing step;
a torrefaction step of torrefying the raw material from which the volatile components have been removed in the volatile component removal step;
a pulverizing step of pulverizing the torrefied material torrefied in the torrefying step;
a mixing step of adding and mixing a combustion additive and a binder to the pulverized material pulverized in the pulverizing step;
a pelletizing step of making pellets from the mixture mixed in the mixing step;
A method for producing black pellets, the method comprising:
前記揮発性成分除去工程で、前記圧搾物が配置されたチャンバー内に不活性気体を注入し、前記チャンバー内に存在する酸素を除去した状態で200~300℃で前記圧搾物を熱処理し、前記圧搾物から出る揮発性成分を前記チャンバーの外部に排出させることを特徴とする、請求項1に記載のブラックペレットの製造方法。 In the volatile component removal step, an inert gas is injected into the chamber in which the compressed product is placed, and the compressed product is heat-treated at 200 to 300 ° C. with oxygen present in the chamber removed, and the compressed product is heat-treated at 200 to 300 ° C. The method for producing black pellets according to claim 1, characterized in that volatile components released from the pressed material are discharged to the outside of the chamber. 前記バイオマス原料は、木材副産物、パーム空果房(Empty Fruit Bunch、EFB)及びパームカーネル殻(Palm Kernel Shell、PKS)のうちから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1に記載のブラックペレットの製造方法。 Claim 1, wherein the biomass raw material is at least one selected from wood byproducts, empty fruit bunches (EFB), and palm kernel shells (PKS). The method for producing black pellets described in . 前記燃焼用添加剤はアルミノ珪酸塩であり、前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.65~1.85であることを特徴とする、請求項1に記載のブラックペレットの製造方法。 The combustion additive is an aluminosilicate, and the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.65 to 1. 85, the method for producing black pellets according to claim 1. 請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、ブラックペレット。 Black pellets produced by the production method according to any one of claims 1 to 4. パーム空果房が半炭化処理された半炭化物と、
前記半炭化物に混合されたアルミノ珪酸塩と、
を含むことを特徴とする、ブラックペレット。
A torrefied product obtained by torrefying palm empty fruit bunches,
an aluminosilicate mixed with the torrefied material;
A black pellet characterized by containing.
前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.65~1.85であることを特徴とする、請求項6に記載のブラックペレット。 Claim 6, characterized in that the ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.65 to 1.85. Black pellets as described in. 前記ブラックペレットの発熱量は5500cal/g~7000cal/gであることを特徴とする、請求項6に記載のブラックペレット。 The black pellet according to claim 6, wherein the calorific value of the black pellet is 5500 cal/g to 7000 cal/g. 前記ブラックペレットは、炭素に対する水素の原子比が0.8~1.6であり、炭素に対する酸素の原子比が0.2~0.8であることを特徴とする、請求項6に記載のブラックペレット。
7. The black pellet according to claim 6, wherein the atomic ratio of hydrogen to carbon is 0.8 to 1.6, and the atomic ratio of oxygen to carbon is 0.2 to 0.8. black pellet.
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