JP4081391B2 - Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment - Google Patents

Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4081391B2
JP4081391B2 JP2003058892A JP2003058892A JP4081391B2 JP 4081391 B2 JP4081391 B2 JP 4081391B2 JP 2003058892 A JP2003058892 A JP 2003058892A JP 2003058892 A JP2003058892 A JP 2003058892A JP 4081391 B2 JP4081391 B2 JP 4081391B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biomass
charging
input
coke
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003058892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004269578A (en
Inventor
茂 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2003058892A priority Critical patent/JP4081391B2/en
Publication of JP2004269578A publication Critical patent/JP2004269578A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4081391B2 publication Critical patent/JP4081391B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Coke Industry (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火設備（以下、単にＣＤＱともいう。）において、炭素源としてのバイオマスの有効利用率を向上し得るバイオマスの投入技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は外熱式加熱炉であり、熱効率を向上させるために必然的に大型化していることや過去の省エネルギー技術開発により、エネルギー回収技術としては非常に進んだ設備となっている。エネルギー回収技術の主な方式がＣＤＱを用いる方式であり、コークスを大容量の循環ガス（ほとんど窒素）で冷却し、循環ガスの得た熱で蒸気を発生して蒸気タービンを動作させて電力として回収している。かかるＣＤＱでは、コークス炉から排出される赤熱コークスをプレチャンバに間欠的に投入し、下部のクーリングチャンバ内を通過する間に、循環ガスを冷却ガスとして該クーリングチャンバに供給することにより、赤熱コークスを消火、冷却すると共に、上記したようにクーリングチャンバから排出される高温の循環ガスの得た顕熱をボイラなどの熱交換器により熱交換し、蒸気を発生して蒸気タービンを動作させて電力として効率よく回収するという２つの目的を達成するものである。そして、前記クーリングチャンバから排出される冷却コークスは、粉砕工程、分級工程を経て、整粒コークスは高炉に装入される。即ち、整粒コークスは高炉に装入され、焼結鉱の昇温及び還元用の燃料として使用される。一方、粉コークスは、焼結工程に送られ、焼結鉱の製造に使用される。
【０００３】
こうしたＣＤＱにおいて、ガス成分の安定化を図る目的として、プレチャンバに空気を導入する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３３６５８８号公報
【特許文献２】
特開平７−１４５３７７号公報
【特許文献３】
特開平７−２４２８７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１〜３に提案されているガス成分の安定化技術では、プレチャンバに空気導入を行うことで、コークス歩留まりが低下するというデメリットがある。
【０００６】
また、昨今のＣＯ2削減ニーズから、一段とコークス歩留まりの向上やコークス炉関連設備の省エネルギー要請が高まっている。
【０００７】
しかしながら、熱回収にしても現在では回収の難しい低温の排熱しか残っておらず、画期的な省エネルギー、ＣＯ2削減手段がないのが現実である。
【０００８】
そこで、本発明者らは、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、木質系及び／または農業系バイオマスを投入するバイオマス利用方法、並びにＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、空気を導入させながら、木質系及び／または農業系バイオマスを投入するバイオマス利用方法をそれぞれ提案している。
【０００９】
前者のバイオマスの利用方法では、バイオマスを使用することで、バイオマスの熱量を有効に利用し、化石資源由来のカーボン使用を低減することができるものである。さらに、後者のバイオマスの利用方法では、空気を導入しながらバイオマスを使用することで、コークス歩留まりを向上させながら、カーボンニュートラルの特性を持つバイオマスをエネルギー化（ガスエネルギーは燃料ガス、電力に使用する。固体残渣はコークスとして燃料に使用する。）することができるものである。
【００１０】
本発明者らは、上記バイオマスの利用方法の発明に満足することなく、更なる改良、検討を重ねた結果、バイオマス投入量の増量化に伴い、反応不足のバイオマスが生じることがわかってきた。ＣＤＱから取り出されるバイオマス炭化物中に、反応不足のバイオマス（すなわち、完全に炭化されずに揮発分が残っているバイオマス）が含まれていると焼結工程で利用する際に、▲１▼焼結工程で得られる焼結鉱に空隙ができて脆くなり、焼結歩留まりが悪くなるおそれがあること、▲２▼焼結工程で揮発分による針状結晶ができるなど、ＣＤＱから取り出されたバイオマスを更に有効活用する場合においては、ＣＤＱから取り出されたバイオマス炭化物中に反応不足のバイオマスが含まれていると焼結工程側で問題（技術的課題）が生じることを見出したものである。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、バイオマスの利用方法において、反応不足のバイオマスを減らすことのできる投入方法およびその装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記バイオマスの利用方法において、反応不足のバイオマスを減らすことのできる投入方法につき、鋭意検討を重ねた結果、▲１▼気流搬送投入時の搬送ガス量を変動させ到達距離を変えることで分散性を向上させる流動変動あるいは▲２▼投入口数を変動させ到達距離を変えることで分散性を向上させる流速（ないし流量）変動により、プレチャンバ内でのバイオマスの厚み分布のばらつきを抑え、より均一化させることで、バイオマスの増量化に伴い顕在化する反応不足のバイオマスを減らすことができ、こうした反応不足のものが低減されたバイオマスを粉コークスと共に焼結工程に送り炭素源（エネルギー源）として活用することで、焼結工程での上記問題点（技術的課題）を生じることなく、該焼結工程での石炭使用量を低減することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（５）のＣＤＱへのバイオマスの投入方法及びその装置により達成できる。
【００１４】
（１） コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、
バイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせると共に、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させることを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。
【００１５】
（２） プレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量に対し、１／３以上の流量変動を、プラス側、マイナス側それぞれ少なくとも１回以上与えることを特徴とする上記（１）に記載のコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。
【００１６】
（３） コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、
バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とすると共に、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つことを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入装置。
【００１７】
（４） コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、
該搬送経路１つを複数に分岐すると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を持ち、更に該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、かつ該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減することによって開口している投入口からの吐出流速を減増させることを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。
【００１８】
（５） コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、
該搬送経路１つが複数に分岐されると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を備え、該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減できる投入口の開閉装置とを有することを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入装置。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のバイオマスの投入方法の第１の実施形態は、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、バイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせると共に、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させることを特徴とするものである。好ましくは、プレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量に対し、１／３以上の流量変動を、プラス側、マイナス側それぞれ少なくとも１回以上与えることを特徴とするものである。これらの投入方法に用いられる本発明のバイオマス投入装置の第１の実施形態は、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とすると共に、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の上記要件を明らかにするために、図面を用いて説明する。図１は、本発明に用いることのできる代表的なＣＤＱを模式的に表わした概略図である。図２〜図４は、図１のＣＤＱのプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入することのできるバイオマス投入装置部分の概略図である。図５は、図２〜４のバイオマス投入装置を用いて、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させた様子（パターン）を表したグラフである。図６は、バイオマス投入によるＣＤＱの水平方向長さ（プレチャンバの径方向長さ）に対するバイオマスの厚さを示すグラフである。
【００２１】
まず、図１をもとにＣＤＱの通常操業例を示す。コークス炉で製造された約１０００℃の赤熱コークス151は、押し出し機でバケット車に押し出され、ＣＤＱ101まで搬送された後、ＣＤＱ101上部の上蓋103を開けて、プレチャンバ（の空間部分）105に投入される。上蓋103で塞がれていた部分が上部コークス投入口104である。プレチャンバ105内に入った高温の赤熱コークス151は、下部のクーリングチャンバ106内を通過する間に循環ガス107により徐々に冷却されながら２００℃程度まで冷却され、クーリングチャンバ106下部の取出口108から取り出される。図中、ＣＤＱに投入する赤熱コークスは、符号151を付した太線矢印で、ＣＤＱ内のコークスは、符号153を付すと共に、その移動方向を太線矢印（符号無し）で、クーリングチャンバ106から取り出されたコークス（本発明ではバイオマス炭化物を含む）は、符号155を付した太線矢印で表わしている。一方、熱は、例えば、窒素を主成分とする循環ガス107により熱交換器109（ボイラ）で熱回収され、その熱で作られた蒸気111で蒸気タービン113を動かして発電する。このとき残存揮発分等や粉コークス（本発明では、炭化したバイオマス粉末などを含む。）が熱交換器109に到達してコーキングや伝熱阻害のトラブルを生じさせないために、プレチャンバ105から出た後のガスの排出口であるリングダクト115近傍で空気117（外気）を追加して完全燃焼させている。さらに、リングダクト115から熱交換器に向う循環経路121上には、ダストキャッチャー123を設けて、上記粉コークス（本発明では炭化したバイオマス粉末などを含む。）を除去・回収し、次の焼結工程に有効利用している。また、熱交換器109（ボイラ）で熱回収された循環ガス107は、循環経路121上に設けた循環ガスブロア125により適当な圧力に調整した後に、循環ガス投入口127より、クーリングチャンバ106に導入すればよい。また、ＣＤＱ101内への循環ガス供給流量を一定に保つことができるように、例えば、循環ガスブロア125と循環ガス投入口127の間の循環経路121から循環ガス107の一部を放散できるように、放散ガス抜取経路129を設け、該経路129を通じて放散しても良い。したがって、該経路129上には、必要に応じて、流量調整弁、流量計、排ガス浄化装置（いずれも図示せず、省略した。）などが設けられていてもよいことは言うまでもない。図中には、コークスの移動を太線で、ガスの移動を細線で示した。
【００２２】
本発明では、ＣＤＱ101の赤熱コークス151の投入空間であるプレチャンバ105にバイオマス161を投入することで、赤熱コークス（１０００℃程度）151の顕熱で乾留される。コークス151投入時にはＣＤＱ101の上蓋103が開くため若干の空気巻き込み（自然流入）があるが、赤熱化したコークス151の温度でプレチャンバ105内の炭素が空気と反応して消費されるため、すぐに還元雰囲気となり、主に乾留、すなわち熱分解が進行する（ただし、積極的に空気を導入する場合もあり、この場合には、投入したバイオマス161がコークス151に優先して燃焼させることができるため、コークス151の燃焼を抑えることができ、同時に熱回収量の増量が図られるなどの点で有利である。またカーボンニュートラルの特性を持つバイオマス161の優先燃焼によりＣＯ2の排出削減にも大いに寄与し得る点でも有利である。こうした観点からもバイオマスの使用量は増大する傾向にあるといえる。）。熱分解された後のバイオマス残渣は炭素分が多い固形分（本明細書中、単にバイオマス炭化物とも称する。）になる。バイオマスの使用により、バイオマスの熱量をガスと固形分に転換した分、コークス生産量が削減可能となる。なお、自然流入以外にも、他の目的で空気が導入されることがあるが、同様にこうした空気は、赤熱化したコークスの温度でプレチャンバ内の炭素（赤熱コークスやバイオマスの揮発分）と反応して消費され、バイオマスは、ＣＤＱ内で乾留（熱分解）され、ガス（揮発分）と固形分（バイオマス炭化物）になる。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施形態である、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させて、ＣＤＱのプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する方法の代表的な例として、図２に示すバイオマス投入装置によりバイオマスを自重によって落下させながら、搬送ガスを用いて気流搬送によってバイオマス投入口からプレチャンバ内に投入する（吹き込む）方法につき図面を用いて説明する。
【００２４】
図２に示すように、搬送ガス171は、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つ搬送ガス流量調節部（例えば、流量調節弁）167により流量を調節され（例；図５（ａ）参照のこと）、配管173を通じてバイオマス投入口165からプレチャンバ105内に吹き込まれる。一方、バイオマス161（例えば、適当な粒径に粉砕、分級して適当な粒度分布に調製されたもの）は、バイオマス投入設備163により投入時期（例；図５（ａ）参照のこと）や投入量等を調節され、配管169を通じて自重落下され、搬送ガス171が流れる配管173に合流し、搬送ガス171による気流搬送で該配管173を通じてバイオマス投入口165から炉内に吹き込まれる。
【００２５】
この際、例えば、図５（ａ）に示すように、プレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量（＝基準となる搬送ガス流量；以下、単に基準量ともいう。図６の比較実験参照のこと。）１５００Ｎｍ3／ｈに対し、±１／３（以上）の流量変動±５００Ｎｍ3／ｈ（以上）を与える。すなわち、図５（ａ）に示すように、赤熱コークス151の投入と投入の間にバイオマス161を投入する期間（５分間）に、最初１０００ｍ3／ｈ（以下）から開始し、連続的に２０００ｍ3／ｈ（以上）まで増やし、その後一定期間保持し、更にその後連続的に減らして１０００ｍ3／ｈ（以下）になった時点でバイオマス投入が完了するように、搬送ガス流量調節部167により流量を調節すると共に、バイオマス161をバイオマス投入設備163から投入する。これにより、搬送ガスを一定流量としてバイオマスを搬送し投入する場合に比して、ＣＤＱ101のプレチャンバ105内へのバイオマスの分散性を向上させることができるものである（図６の−◇−で示されるグラフを参照のこと。）。
【００２６】
ここで、上記搬送ガスとしては、窒素、空気（特に自然流入以外の他の目的で積極投入される空気の一部を用いるのが既存設備を有効活用できる点で望ましい。）、循環ガスのどれを用いてもよく、これらを混合して用いてもよいが、これらに何ら制限されるべきものではなく、例えば、不活性ガス（アルゴンガスなど）、製鉄設備で産生される各種ガス、例えば、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガスなどを用いることもできる。搬送ガスに循環ガスを使用する場合には、窒素ガス使用のコストデメリットを最小限にすることができる点で有利である。バイオマスの投入に気流搬送を利用したのは、より少ないバイオマスの投入口数でプレチャンバへの分散範囲を拡大できることから、自重落下の場合よりバイオマス層厚みの均一性が増す点で有利なためである。
【００２７】
上記搬送ガス流量調節部167としては、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つものであればよく、特に制限されるべきものではなく、例えば、ニードル方式やダンパ方式などのガス流量調節弁で十分であるが、これらに制限されるものではない。
【００２８】
上記バイオマス投入設備163は、粒度、形状にもよるが、テーブルフィーダ、ロータリフィーダ、スクリューフィーダー等の定量切り出し設備や、ロックホッパー方式によるバッチ供給方式などを用いることができるが、これらに制限されるべきものではなく、投入量を変えて制御してもよい。図２、図３のバイオマス投入設備163は、テーブルフィーダである。
【００２９】
また、搬送ガスの±１／３以上の流量変動は、ＣＤＱ内のコークス上面へのバイオマスの分散性をより高める観点から、図５（ａ）に示すように、基準量に対し−１／３以上の流量変動値から出発し、＋１／３以上の流量変動値までできるだけ滑らかに（連続的に）増やし、その後に基準量に対し−１／３以上の流量変動値までできるだけ滑らかに（連続的に）減らすようにするのが望ましい。ただし、流量変動のさせ方は、滑らか（連続的）でなくてもよく、例えば、階段状に（非連続的に）流量を変動（変化）させてもよいなど、特に制限されるべきものではない。
【００３０】
また、基準量に対し、±１／３以上の流量変動を与える時間についても、バイオマスの分散性を高め反応不足のバイオマスを減らすことができるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、図５（ａ）に示すように、−１／３以上の流量変動を与える時間は、最初と最後の極短時間であるが、図６に示すように、流動変動を与えないときの比較実験値よりも優れた分散効果を発現させることができる場合もあり得るためである。
【００３１】
なお、図６に示すプレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量（基準となる搬送ガス流量＝基準量）は、実験プラントや実機等での予備実験等により適宜決定すればよい（例えば、後述する比較例１の実験参照のこと。）。
【００３２】
ただし、搬送ガスの流量変動は、上記基準量に対し必ずしも±１／３以上の流量変動を与えなくても、±１／３未満でも流動変動を付与することで、バイオマスの分散性を改善でき反応不足のバイオマスを減らすことができれば本発明の範囲に含まれるものである。また、例えば、バイオマス投入口をＣＤＱ内の対向する位置に設けるなどして、基準量に対し１／３以上の流量変動を＋側または−側だけに与えるようにしてもよいといえる。
【００３３】
なお、上記バイオマス投入口165の位置、設置数、高さ、投入角度などに関しては、バイオマスの分散性向上による反応不足のバイオマス低減効果が得られるものであれば、特に制限されるべきものではないため、以下に簡単に説明する。
【００３４】
上記バイオマス161のプレチャンバ105内への投入口の位置は、コークス投入口104からの場合（すなわち、コークス投入口をバイオマス投入口として兼用する場合）と、プレチャンバ105に設置された１若しくは２以上のバイオマス投入口165からの場合があり、これらを併用しても良い。なお、後者のバイオマス投入口165においては、自然流入以外の他の目的で積極投入する空気（全部または一部）を搬送ガスとして用いる場合には、空気投入口（図示せず）をバイオマス投入口として利用してもよい。
【００３５】
プレチャンバ105に設置するバイオマス投入口165の設置数は、特に制限されるものではないが、プレチャンバ内に均等に分散させ、なるべく均一・層状にプレチャンバ105内に堆積させ、反応効率を高めることが望ましいことから、プレチャンバ105の内周囲に等間隔で２箇所以上、好ましくは３箇所以上、より好ましくは４〜１６箇所程度設けるのが望ましい。ただし、１７個以上でも問題ないが、装置構成及び制御が複雑化してくるため、簡素化の観点からは１６個以下で十分である。
【００３６】
複数のバイオマス投入口165を設ける場合、ＣＤＱ内周面の同一円周上（すなわち、同じ高さ）に設置するのが、各投入口からのバイオマスの投入量、搬送ガス量、投入角度（投入方向）などを制御ないし決定するのが容易であるが、これに制限されるものではない（例えば、後述する実施例３、４を参照のこと。）。
【００３７】
また複数のバイオマス投入口165を設ける場合には、各投入口からの投入量、投入時期、搬送ガス量やその変動パターン等を同期させて（同じになるようにして）バイオマスを投入するようにしてもよいし、投入口ごとにバイオマスの投入量、投入時期、搬送ガス量やその変動パターン等などを変える（特に相互に干渉しないようにする）ようにしてもよい。いずれにしても、バイオマスの分散性を向上し、反応不足の低減効果を奏することができるものであれば、特に制限されるものではない。すなわち、プレチャンバの中央部付近と側面部付近とでバイオマスの分布に図６の比較実験（搬送ガス流量固定例）のような極端なバラツキ（偏り）が生じないように、投入口ごとに投入量、投入時期、搬送ガス量やその変動パターン等を変動させるなどして、局所的にバイオマス厚さが分厚くなり反応不足の比率が高まらないように、全体に均一にバイオマスが投入されるように調整するのが望ましい。さらに、必要があれば、投入口や投入時期等によって、バイオマスの種類やブレンドのしかたを変えるなどしてもよいことはいうまでもない。
【００３８】
また、バイオマス投入口の設置高さは、ＣＤＱ内コークス153の堆積上面より上であればよいが、設置の容易さなどを考慮すると、より好ましくは図１に示すように、リングダクト115よりも上部のプレチャンバ105に設けるのが望ましいが、プレチャンバの上蓋103に設けてもよい。
【００３９】
複数のバイオマス投入口165を設ける場合には、各投入口165からのバイオマスの投入量に関しては、同一であってもよいし異なっていてもよいが、いずれにしても、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させることで、バイオマスがプレチャンバ内により均一に分散されるように調整すればよい。ただし、バイオマスの全体投入量のほか、投入時期、投入口位置（上部ないし内周囲）、投入口数などによっても変わるため、予備実験等やコンピュータ等でシミュレーションを行うなどして、適宜最適な条件を決定すればよい。
【００４０】
また、バイオマス投入口165からのバイオマスの投入角度に関しても、搬送ガス量を変動させることで、バイオマスがプレチャンバ内により均一に分散されるように制御するのが望ましい。かかる観点から、投入角度に関しては、プレチャンバへの搬送ガスによるバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせることができる投入角度とするのが望ましく、より好ましくは略水平方向とするものである。なお、水平成分を持たない場合、例えば、コークス投入口からバイオマスを直下に投入させるような場合においても、搬送ガス量を変動させることで分散可能であれば、本発明に含まれるものである。なお、コークス投入口からバイオマスを投入させる場合でも投入角度を持たせるのが望ましい。
【００４１】
また、コークス投入口からバイオマスを投入する場合には、投入時期にもよるがコークスの投入と投入の間に行う場合には、コークス投入口は、全開しなくてもよく、バイオマスが投入できる程度にわずかに開口させてもよい。また、上蓋103の一部にバイオマス投入用に別途投入口を設けておいて、該投入口を通じて投入することで、流入する空気量を制御するようにしてもよい。したがって、コークス投入口からバイオマスを投入する場合にも、バイオマス投入口を複数設けることは可能である。ただし、装置構成が複雑化するおそれがあるため、バイオマス投入時にも上蓋103を開口させるのが簡便である。
【００４２】
また、上部コークス投入口あるいはプレチャンバ（内周面）に設けたバイオマス投入口から投入する場合に、プレチャンバ内に均等に分散させることができるように、投入口を拡径させたり、投入口先端に可動式の機構やノズルを設けるなどして分散し易くしてもよい。ただし、投入口での雰囲気温度が高温となるため、既存の駆動装置や機構等が利用できても、使用部材には高耐熱性部材を用いる必要がある。
【００４３】
なお、バイオマスの投入時期が赤熱コークスの投入と同時の場合でも、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させることで、搬送ガス流量を固定するよりもバイオマスを均一に分布させることができる。この場合には、コークス投入口104およびバイオマス投入口165の双方からバイオマスを投入させる分散性向上の観点から望ましい。なお、この場合にはバイオマス全量を搬送ガスによる気流搬送で投入しなくてもよく、コークス投入口から投入するバイオマスに関しては自重落下させてもよい。すなわち、本発明では、バイオマスの一部を搬送ガスによる気流搬送で投入せずに投入する場合も、本発明の目的を逸脱しない範囲において適用可能であり、こうした場合には本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【００４４】
なお、図２に示すバイオマスの投入装置では、搬送ガスの供給元については示していないが、例えば、図１に示すように、搬送ガス171に循環ガスを用いる場合には、ガス温度が下がった時点、たとえば循環用の循環ガスブロワ125後のガスを一部分岐したものを配管170として用いればよし、窒素ガスの場合には、外部のＮ2ガスタンク（図示せず）に配管（図示せず）を連結すればよい。さらに、搬送ガスを複数用いる場合には、各種搬送ガス配管を搬送ガス流量調節部167までに連結すればよく、さらに連結部に弁を設けることで、複数の搬送ガスを併用あるいは交互に使用することができるように、それぞれの搬送ガス配管経路の開閉を弁により切り替えてもよい。こうすることで目的に応じた搬送ガス種を効率よく提供可能である。
【００４５】
次に、本発明のバイオマス投入方法の第２の実施形態は、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、該搬送経路１つを複数に分岐すると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を持ち、更に該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、かつ該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減することによって開口している投入口からの吐出流速を減増させることを特徴とするものである。これらの投入方法に用いられる本発明のバイオマス投入装置の第２の実施形態は、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、該搬送経路１つが複数に分岐されると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を備え、該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減できる投入口の開閉装置とを有することを特徴とするものである。
【００４６】
まず、ＣＤＱの通常操業例に関しては、第１の実施形態で図１を用いて説明したとおりである。また、ＣＤＱのプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する方法に関しては、第１の実施形態で図２を用いて説明したうち、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つ搬送ガス流量調節部167により、必ずしも流量を調節する必要がない。すなわちバイオマス投入中に、一定の搬送ガス流量を供給できるようにするだけでよく、搬送ガス流量調節部167の設置は特に必要ない点を除き、図２と同様の構成で、プレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入することができる。
【００４７】
本発明の第２の実施形態では、図３ないし図４に示すバイオマス投入装置により、バイオマスの投入箇所１カ所につき２以上の投入口（図３及び図４では投入箇所１カ所につき３つの投入口を設けた例を示す。）を持ち、かつ各投入口の開閉装置を有し、該投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させることを特徴とするものである。この点につき図面を用いて説明する。
【００４８】
まず、本発明の第２の実施形態のバイオマスの投入箇所と投入口の関係は、一つの投入箇所に属する複数の投入口の開閉装置の操作により、一つの投入箇所に属する投入口を開閉することによって、投入口からの吐出流速をそれぞれ減増させることができる関係にあればよく、特に制限されるべきものではない。
【００４９】
本実施形態では、図３や図４に示すように、１つのバイオマスの搬送経路（配管173）を途中で３つに分岐させ、それぞれ分岐した搬送経路（分岐配管173ａ〜173ｃ）ごとに異なるバイオマス投入口165ａ〜165ｃを有するようにしたものである。すなわち、図４に示すように、４つの投入箇所177ａ〜177ｄの各ヶ所にそれぞれ３つのバイオマス投入口165ａ〜165ｃ及び開閉装置175ａ〜175ｃを設け、開閉装置175を操作して開口する投入口数を調整することによって、投入口からのバイオマスの吐出流速を増減させるものである。本発明では、こうした投入箇所を１または２以上設けることができる（図４では４ヶ所に設置した例を示す。）。
【００５０】
具体的には、例えば、図４の投入装置を用いて、図５（ｂ）に示す開閉操作を行う場合には、まず投入開始時には４つの投入箇所177ａ〜177ｄの各ヶ所のそれぞれ３つのバイオマス投入口165ａ〜165ｃ部分に設けられた開閉装置（耐熱性開閉弁）175ａ（弁１）、175ｂ（弁２）、175ｃ（弁３）のうち、175ａ（弁１）のみを開き、他の175ｂ（弁２）、175ｃ（弁３）は閉じておく。こうすることで、１つの投入口165のみ開くので、その吐出流速を最も大きくすることができる。
これにより投入口から最も遠い位置にバイオマスを投入できる。次に、所定時間経過後に175ｂ（弁２）を開くことで、２つの投入口165が開くので、その吐出流速を減じることができる。これによりプレチャンバ断面中央部近傍にバイオマスを投入できる。次に、所定時間経過後に175ｃ（弁３）を開くことで、３つの投入口165が全て開くので、その吐出流速を更に減じることができる。これにより投入口165に最も近い位置にバイオマスを投入できる。次に、所定時間経過後に175ｃ（弁３）を閉じることで、２つの投入口165が開く状態に戻るので、その吐出流速を増加（回復）させることができる。これによりプ再びプレチャンバ断面中央部近傍にバイオマスを投入できる。次に、所定時間経過後に175ｂ（弁２）を閉じることで、１つの投入口165が開く状態に戻るので、その吐出流速を最初の状態まで増加させることができる。これにより投入口から最も遠い位置にバイオマスを投入できる。以上の投入口165の開閉操作を、コークスの投入と投入の間（通常数分から数十分の間）に行うことによって吐出流速をそれぞれ減増させることができ、バイオマスの分散性を向上させることができる（図６の−○−で示されるグラフを参照のこと。）。
【００５１】
なお、本実施形態では、各搬送経路に通じることのできる搬送ガス流量は、各搬送経路ごとに適宜決定することができるものである。例えば、第１の実施形態で説明した基準量を各搬送経路（配管172）に通じることもできれば、それぞれ異なる搬送ガス量を通じることもできる。これは、各投入口の大きさ（開口面積）なども適当に決定することができるため、こうした設計に応じて最適な搬送ガス量を各搬送経路ごとに決定することができるためである。好ましくは、設計及び制御が簡単になるように各搬送経路（配管172）に同量の搬送ガス量を通ずるのがよいといえる。
【００５２】
ここで、搬送経路ごとの各投入口の開閉装置の設置位置は、投入口部分に直接設けてもよいし、各投入口に繋がる各搬送経路（分岐配管173ａ〜173ｃ）の途中に設けてもよいし、これらの搬送経路の分岐点に設けてもよいなど、特に制限されるべきものではない。また、これらを適宜組み合わせてもよい。
【００５３】
上記開閉装置としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知の開閉装置の中から、各設置位置に最適なものを適宜選択すればよい。例えば、投入口部分に直接設けるような場合には、開閉弁（耐熱性開閉板）、シャッター（耐熱性スライドドア）などが挙げられる。また、各搬送経路（分岐配管173ａ〜173ｃ）の途中に設ける場合には、開閉弁（ボール弁、遮断弁など）が挙げられる。さらに、搬送経路の分岐点に設ける場合には、ボール弁、遮断弁、切替弁などが挙げられる。投入口部分に直接設ける場合には、搬送途中のバイオマスが開閉装置に挟まったり、開閉装置手前の搬送経路内にバイオマスが残留（貯溜）するおそれがない点で有利である。一方、搬送経路を間接的に閉じる場合には、耐熱性が要求されないので、装置設計上の制約が少なく、従来公知の開閉装置技術の中から粉体搬送経路の開閉機構（装置）を適宜選択することができるものである。
【００５４】
なお、上記図３や図４の例では、１つの投入箇所の搬送ガス供給源およびバイオマス供給源をそれぞれ１箇所とし、最後の搬送経路のみを分岐した例を示しているが、本実施形態では、これらに何ら制限されるべきものではなく、例えば、１つの投入箇所に帰属する投入口の設置数分だけ、それぞれ搬送ガス供給源やバイオマス投入源を設け、それぞれの搬送ガス量、バイオマス投入量を各投入口の開閉操作にあわせて増減させるようにしても、上記に例示したのと同様の作用効果を奏することができるものであるなど、特に制限されるべきものではない。
【００５５】
次に、上記投入箇所の設置数は、各投入箇所が持つ投入口数等によっても異なるため一義的に規定することはできないが、通常１ヶ所以上、好ましくはＣＤＱの周囲に等間隔で２ヶ所以上、より好ましくは３〜６箇所に配置するのがよい。ただし、６ヶ所以上でも問題ないが、装置構成及び制御が複雑化してくるため、簡素化の観点からは４ヶ所以下に抑えるのが望ましい。
【００５６】
各投入箇所に設ける投入口数は、特に制限されるものではないが、プレチャンバ内に均等に分散させ、なるべく均一・層状にプレチャンバ105内に堆積させ、反応効率を高めることが望ましいことから、プレチャンバ105の内周囲に等間隔で、通常２個以上、好ましくは３個以上、より好ましくは３〜４個の範囲である。ただし、５個以上でも問題ないが、装置構成及び制御が複雑化してくるため、簡素化の観点からは４個以下で十分である。なお、各投入箇所に設ける投入口数は、投入箇所ごとに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００５７】
また、本発明の第２の実施形態でも、各投入箇所に設けるバイオマスの投入口の位置、設置数、高さ、投入角度などに関しては、本発明の第１の実施形態でのバイオマスの投入口の位置、設置数、高さ、投入角度等に関して既に説明したと同様のことがいえるものであるが、重複説明を避けるため、ここでの説明は省略するが、これにより本発明の第２の実施形態が何ら制限されるべきものではない。
【００５８】
以上が本発明のコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法および投入装置の実施形態ごとの特徴部分の説明である。本発明のコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法および投入装置での、上記に説明した以外の他の要件に関しては、各実施形態ごとに制限されるべきものではなく、双方の実施形態に共通するため、以下にまとめて説明する。
【００５９】
本発明のコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法および投入装置においては、図１に示すように、赤熱コークス151の投入は、数分〜数１０分間隔で行われるバッチ投入であるため、本発明のバイオマスの投入時期としては、投入タイミングのとりやすい赤熱コークス151の投入と投入の間にバイオマス161をバイオマス投入設備163を介してプレチャンバ105内に投入するのが望ましい。これは、赤熱コークス151の投入と同時にバイオマスを投入するよりも、搬送ガス量の変動によってバイオマス161の落下地点を変化させ易く分散性を高める上で都合がよいためである。
【００６０】
ここで、赤熱コークス151の投入と投入の間とは、あるロットの赤熱コークスの投入時にバケット車内にコークスが無くなった時点から、次のロットの赤熱コークスの投入時にバケット車下部の開放が始まる直前までをいう。赤熱コークスの投入と投入の間にバイオマスを投入した場合には、投入されたコークス層と、投入されたバイオマス層とは、交互にサンドイッチ状のままＣＤＱ内を下降し、下部取出口から順次排出される。そのため、特に本発明によりバイオマス層の厚さを均一化することが反応不足のバイオマスを減らす上で有効となる。
【００６１】
ただし、本発明では、上記投入時期に制限されるべきものではなく、赤熱コークス151の投入と同時に、バイオマス161を投入設備163を介してプレチャンバ105内に投入してもよい。赤熱コークス層内に分散される形態であってバイオマスが均一に分散さえできいれば、本発明の目的である反応不足のバイオマス減らすことができるためである。そのため、赤熱コークス151の投入と同時に投入する形態を含めたものである。
【００６２】
なお、「同時に投入する」とは、あるロットの赤熱コークスがバケットから落下開始した時点から落下終了した時点までの間にバイオマス投入を開始しかつ終了させるという意味であり、同じ時間帯に投入することにより、コークス落下時の拡散を利用してコークスと平均的に混合させることでバイオマスの炭化むらを少なくして、炭化物としての回収量を増やすことができる。赤熱コークスの投入と同時に投入した場合には、各ロットごとに投入されたコークスと投入されたバイオマスとの混合層が、ロッドごとに積層された混合層がＣＤＱ内を下降し、下部取出口から順次排出されることになる。この場合でも、バイオマスに均一に分散されていなければ、混合層の厚みが不均一化するため、反応不足のバイオマスが生じるため、この場合にも分散性を向上させることが有用である。
【００６３】
さらに、バイオマスの投入時期としては、上記バイオマスの投入時期を組み合わせてもよい。すなわち、赤熱コークスの投入と投入の間に、および赤熱コークスの投入と同時にプレチャンバ内にバイオマスを投入するようにしてもよい。これにより、バイオマスの利用目的に応じて必要な量のバイオマスをコークス層内ないしコークス表層部に投入することができる点で有用である。
【００６４】
なお、本発明では、赤熱コークス151の投入と投入の間におよび／または赤熱コークス151の投入と同時に、投入ロットの赤熱コークス151量に対応するバイオマスを一時に全量投入してもよいし、一定期間内にわたって連続的に投入してもよいし、あるいは断続的に投入してもよいなど、特に制限されるものではない。連続的または断続的に一定期間内に投入する場合には、投入量を一定にして行ってもよいし、投入量を経時的に変動するように投入してもよい（これらは、上記実施形態１、２又はその組み合わせとなるため、上記各実施形態を参照のこと。）。
【００６５】
また、本発明に用いられるバイオマスとは、一般的には、生物量の総称であり、ＦＡＯ（国連食糧農業機関）によれば、農業系（麦わら、サトウキビ、米糠、草木等）、林業系（製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等）、畜産系（家畜廃棄物）、水産系（水産加工残滓）、廃棄物系（生ゴミ、ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料；Refused Derived Fuel）、庭木、建設廃材、下水汚泥）等に分類される。本発明が対象とするバイオマスは、上記ＦＡＯにより規定されてなる全てが対象となり得るものであるが、好ましくは木質系および／または農業系バイオマスである。農業系バイオマスとは、ＦＡＯ定義における農業系バイオマスを指し、麦わら、サトウキビ、米糠、草木等が該当する。加えて、木質系バイオマスとは、ＦＡＯ定義における林業系バイオマスと、廃棄物系バイオマスの一部を指し、製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林、庭木、木材などの建設廃材、などが該当する。これらが好適である理由は、含有水分が少なく（９〜５０質量％）湿分基準の発熱量も高いため、赤熱コークス顕熱のみで、乾留に必要な熱量以上のガス、固体エネルギーを回収できるからである。農業系、木質系以外のバイオマスである畜産系バイオマス、水産系バイオマス、廃棄物系バイオマスの残部（生ゴミ、ＲＤＦ、下水汚泥等）に関しても、単独若しくは上記農業系、木質系バイオマスとの組み合わせにより、基本的に保有湿分基準発熱量が、水分の気化熱＋バイオマス自身の顕熱上昇＋分解熱以上であり、上記粒度分布を満足できれば、有効なエネルギー源になり得る。
【００６６】
また、バイオマスを利用することで、バイオマスはカーボンニュートラルであることから、地球温暖化問題やエネルギーリサイクル社会形成へ重要なエネルギー源ともなりえる点で有利である。なお、上記カーボンニュートラルとは、ＣＯ2に関しては地球規模で成長や固定の循環が成り立っていることから、バイオマス使用に際してＣＯ2を排出カウントしなくてもよいという考え方をいう。
【００６７】
本発明に用いられるバイオマスは、カーボンニュートラルの特性を持つバイオマスを主にエネルギー化（ガスエネルギーは燃料ガス、電力に使用する。固体残渣は後工程で炭素源として燃料に使用する。）する目的で利用するものであることから、より多くの利用が望まれるものである。そこで、未反応バイオマスが、ＣＤＱから排出されない条件、すなわちＣＤＱでバイオマスの乾燥・炭化が十分進むバイオマス層厚み及び伝熱条件から、バイオマス量がコークス量の４割程度まで投入可能であり、またプレチャンバ内の空気量から計算される、該空気と反応して燃焼されるバイオマス量を算出し、先のバイオマス量に換算して適宜バイオマスの投入量を設定すればよい。
【００６８】
本発明に用いられるバイオマスの大きさ（粒径）は、特に制限されるものではないが、気流搬送の調節によりバイオマスの落下地点が変わることを利用し、意図的に変化させて分散性を良くすることが目的であることから、搬送ガスの流量（流速）の僅かな変化に追従して落下地点が変わることが望ましく、そのためにはバイオマス原料を、粉砕設備を用いて粉砕して小粒径化し、さらに必要に応じて、分級設備を用いて分級して、粒度を調整しておくのがよい。具体的には、バイオマス原料の粉砕、分級により、１００ｍｍより大きい粒子の割合を２０質量％以下、好ましくは１０質量％以下に調整することが望ましい。なお、１００ｍｍより大きい粒子の割合が１０質量％以下のバイオマス粉末を用いる場合には、分散性の改善効果に加え、ＣＤＱ内のガス中の硫黄化合物（ＣＤＱ内の空気との反応による赤熱コークスの燃焼により発生する）を格段に低く抑えることもできる点で有利である。
【００６９】
ここで、バイオマスの大きさ（粒径）の定義は、以下の通りである。
【００７０】
・バイオマス原料を、粉砕機、破砕機等の粉砕設備を用いて粉砕して小粒径化し、さらに小粒径化されたバイオマスを、スクリーン等の分級設備（篩い分け設備）で篩上、篩下に分別した際の、篩いの目開きサイズを本発明でのバイオマスの大きさ（粒径）と定義する。粉砕機、破砕機は、通常、衝撃、摩擦、切削等により、サイズを細かくする。衝撃系の代表はハンマーミルやボールミル、摩擦系の代表はグラインドミル、切削系の代表はカッタータイプである。石炭や食品系の粉砕の場合、球や立方体に近い形状のものが多く、粒径＝粒子のサイズという概念が比較的明確だが、バイオマスでは、生物として成長方向があり、破砕機にかけた場合に長軸方向（Ｌ）と短軸方向（通常短径；Ｄ）に差が生じる。繊維方向に分離し易いためだが、たとえばハンマーミルでの数ｍｍスクリーン通過物中には、Ｌ／Ｄが３〜５のものが多く、Ｌ／Ｄが１０のものも存在してしまう。従って代表径、平均径等の概念が用いにくいため、本発明では、ほとんどの実用破砕工程で使用される篩い分け設備、特にスクリーン等の目開き通過で評価、定義した。本発明で評価、定義のために使用するスクリーンとは、図７で示した破砕機に付属しているスクリーンではなく、たとえば破砕機のスクリーンを通過した破砕物を、別途篩い分けしたときのスクリーンであり、スクリーンと垂直方向への振動を極力抑えることで（傾斜０の時は水平方向に振動）、長軸方向サイズを通過径としようとするものである。ここで、上記破砕物を別途篩い分けしたときのスクリーンの「目開き」の形態については、図７（Ｂ）〜（Ｅ）で示した破砕機等に付属しているスクリーン等の「目開き」の形態と同様である。ただし、これらの形態に制限されるものではなく、他の形態でも図７と同様にスクリーン等の目開きの長手方向長さ（正方形を含む。正方形の場合には目開きの１辺の長さ）またはパンチング等で作られた楕円目開きの長径長さ（円形を含む。円形の場合には円形目開きの直径の長さ）を目開きサイズ、すなわち本発明でのバイオマスの大きさ（粒径）とすればよい。
【００７１】
以下に、小粒径化され分級されたバイオマスを得るための、より具体的な例を１例挙げて簡単に説明する。
【００７２】
原料バイオマスを、ハンマータイプ破砕機［１０ｔ／ｈ破砕量、１０００ｒｐｍ、ハンマー幅３５ｍｍ、ハンマー数３０、出側スクリーンサイズ□５０ｍｍ（目開き、正方形）］により小粒径化し、この小粒径化されたバイオマス破砕物を、振動篩い［□１００ｍｍスクリーン（目開き、正方形）、傾斜５°、水平かつ傾斜方向に直角な振動振幅１０ｍｍ、振動回数３０回／分］で篩った結果、篩い上が１０、１０、１０質量％（試行３回）となり、上記に規定するところの１００ｍｍより大きい粒子の割合が１０質量％のバイオマスが得られる。こうして粒度調整がなされたバイオマス粉末については、篩い上と篩い下のバイオマス双方を用いてもよいし、篩い下のバイオマスのみを用いてもよい。後者の場合には、篩い上のバイオマス粉末は、粉砕機に戻して原料バイオマスと共に粉砕に供するのが望ましい。
【００７３】
上記の通り「１００ｍｍより大きい粒子の割合」とは、篩いのスクリーンサイズを基準とした篩い上質量％である。この篩い上質量％を変化させるためには、例えば、破砕機スクリーンの目のサイズを変更すればよいが、これに制限されるべきものではない。すなわち、バイオマスの粒度変更の方法としては、上記に示す具体例の破砕機スクリーンの目のサイズのほかに、ハンマーの形状、幅、回転数、スクリーン位置等や、グラインドミル、カッターミル等の破砕方法（破砕設備）の変更によるものが考えられるが、どの方法（設備）を用いた場合も、スクリーンによる篩い分けで数値を規定できる。また、篩い分け設備（分級設備）の方も、振動形式や振動方法（カムによる衝撃、篩い方向の円・楕円化、振動回数等）、スクリーン目の形状（矩形、円、楕円等）等で変更可能であるが、上記に示す具体例での振動方式で篩い分けることで共通数値として規定が可能となるものである。
【００７４】
なお、粉砕機、破砕機等で小粒径化されたバイオマスを得るには、例えば、図７（Ａ）に示すように、バイオマス原料301をハンマー型破砕機302の投入口より図中の太線矢印で示すように投入する。粉砕機内の回転体303で細線矢印の回転方向305にバイオマスが回転される際に、粉砕機内に設置されたハンマー（一部）304との衝突する際や該ハンマーと回転体303との隙間を通過する際にバイオマスが破砕されて、小粒径化されていく。小粒径化されたバイオマスは回転時の遠心力により外に飛び出すようになる。そこで、粉砕機の回転経路の外側面側に適当な目開き308（図７（Ｂ）ないし図７（Ｅ）参照のこと。）のサイズ（図７（Ｂ）〜図７（Ｅ）の拡大図中の矢印の範囲（長さ）が目開きのサイズに相当する。）及び形状を有するスクリーン307を設置しておくことで、目開きを通過する大きさ（粒度）にまで小粒径化されたバイオマス（バイオマス破砕物306）のみが当該スクリーン307を通過して外部に取り出されるものである。
【００７５】
【実施例】
以下、本発明につき、実施例を挙げて説明するが、本発明がこれらに制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【００７６】
実施例１及び比較例１
ＣＤＱのプレチャンバ部分を模擬できる試験設備に、図２に示すバイオマス投入装置を設置して、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させた際の試験設備内のバイオマス厚み分布を測定した。
【００７７】
ここで、投入条件は、以下の通りである。
【００７８】
・試験設備の胴径（内径）：７ｍとした。コークス乾式消火設備（実機）でのプレチャンバ内径に設定した。
【００７９】
・バイオマス投入装置のバイオマス投入口数：１ヶ所とした。
【００８０】
・バイオマス投入口の設置高さ：装置底部から５ｍの高さとした。実機でのバイオマスの落下高さ、即ちＣＤＱ操業中にＣＤＱ内のコークス層が最も高くなる位置からバイオマス投入口までの高さに調整した。
【００８１】
・バイオマス投入口の設置角度：水平方向とし、バイオマスが水平投入できるように調整した。
【００８２】
・バイオマス投入量：０．３ｔ／５分とした。コークス乾式消火設備（実機）でのバイオマス投入量に設定した。
【００８３】
・搬送ガス：空気を用いた。
【００８４】
・投入に用いたバイオマス：本実施例で使用したバイオマスは木材（詳しくは杉材）であり、該バイオマス中の揮発性物質（ＶＭ）は７９質量％（乾燥基準）であった。また、本実施例で投入したバイオマス（杉材）の大きさは、１００ｍｍより大きい粒子の割合が１０質量％に粉砕・分級したのものを用いた。詳しくは、ハンマータイプ破砕機：１０ｔ／ｈ破砕量、１０００ｒｐｍ、ハンマー幅３５ｍｍ、ハンマー数３０、出側スクリーンサイズ□５０ｍｍ（目開き、正方形）による破砕物を、振動篩い：□１００ｍｍスクリーン（目開き、正方形のスクリーンを用いた。）、傾斜５°、水平かつ傾斜方向に直角な振動振幅１０ｍｍ、振動回数３０回／分で篩った結果、篩い上が１０、１０、１０質量％（試行３回）となったことから、これらを１００ｍｍより大きい粒子の割合が１０質量％のものとして、本実施例の投入に用いた（以下、同様とする。）。
【００８５】
比較例１ （基準量の確認実験）
先ず、はじめにプレチャンバに相当する試験設備断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量（基準量）を求めた。すなわち、搬送ガス流量をパラメータとして、実験を繰り返し行い、試験設備断面中央部へ到達するバイオマスが最も多い搬送ガス流量（基準量）は、１５００Ｎｍ3／ｈであることを見出した。このときの、試験設備断面（水平）方向長さに対するバイオマス厚みの分布の様子を図６に示す（図中の細線；比較を参照のこと。）。なお、試験設備断面（水平）方向長さは、バイオマス投入口が設置されている箇所を含む断面方向長さであって、投入口側の試験設備端部を始点（０ｍ）とし、対向する試験設備端部を終点（７ｍ）として、始点からの長さを示したものである。よって、試験設備断面中央部は、試験設備断面（水平）方向長さ３．５ｍの位置になる。
【００８６】
実施例１ （バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させた実験）
図２に示すバイオマス投入装置を用いて、粉砕・分級により得られたバイオマスを、バイオマス投入口（１カ所）から空気搬送投入させた。バイオマスの投入は、コークス投入と投入の間に行うことを想定（ここでは、５分間隔で投入と停止（休止）を繰り返すことを想定）して、本実験では１ロット分（５分間）だけバイオマスを投入して厚み分布測定を行った（１０回実施してその平均値を表した。以下同様とする。）。このとき、バイオマス投入中に搬送ガス量を、図５（ａ）に示すように、基準量１５００Ｎｍ3／ｈに対し、±１／３の流量変動±５００Ｎｍ3／ｈを少なくとも１回以上与えた。すなわち、最初１０００ｍ3／ｈから開始し、２分の間に滑らかに（連続的に）変動させて２０００ｍ3／ｈまで増やし、その後１分間２０００ｍ3／ｈを保持した後、残る２分の間に滑らかに（連続的に）変動させて１０００ｍ3／ｈまで減らした時点でバイオマス投入及び搬送ガス供給を完了するように、流量調節機能を持つ搬送ガス流量調節部（実施例では流量調整弁を用いた。以下、同様とする。）167により流量を調節すると共に、バイオマス161をバイオマス投入設備163（実施例ではテーブルフィーダの切り出し設備を用いた。以下、同様とする。）から投入した。このときの試験設備断面（水平）方向長さに対するバイオマス厚みの分布の様子を図６に示す（図中の−◇−、２）を参照のこと。）。この実験から、バイオマス投入中の搬送ガス量を変動させ、到達距離を変えることで分散性を向上できることが確認できた。
【００８７】
実施例２
実施例１で用いた、ＣＤＱのプレチャンバ部分を模擬できる試験設備に、図４に示すようなバイオマス投入装置を設置して、バイオマス投入中にバイオマス投入箇所１カ所につき投入口３つを持ち、かつ該投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させた際の試験設備内のバイオマス厚み分布を測定した。
【００８８】
ここで、投入条件は、以下の通りである。
【００８９】
・試験設備の胴径（内径）：７ｍとした。コークス乾式消火設備（実機）でのプレチャンバ内径に設定した。
【００９０】
・バイオマス投入装置のバイオマス投入箇所：１ヶ所とした（図４は４ヶ所設置した例であり、このうちの１つを適用したものといえる。）。
【００９１】
・バイオマス投入箇所１カ所のバイオマス投入口；３つ等間隔（約１０ｃｍ間隔）で配置した。
【００９２】
・各バイオマス投入口の開口面積比（図４参照のこと）；実施例1で求めた基準量（一定流量）を配管173を通じて各分岐配管173ａ〜173ｃに分配した。投入口165ａ（弁１）のみを開口した状態では吐出流速が最大となり、最も遠くにバイオマスが到達し、全ての投入口165ａ〜165ｃ（弁１〜３）を開口した状態では吐出流速が最も遅くなり、投入口165ａ（弁１）と165ｂ（弁２）を開口した状態でプレチャンバ断面中央部に到達するバイオマスが最も多くなる吐出流速となるように設定した。より詳しくは、実施例1で行った基準量の１／３の流量変動によりバイオマスが到達する距離を参考にして、各バイオマス投入口の開口面積比を調整した。具体的には、投入口165ａ（弁１）のみ開のときの流速：投入口165ａ及び165ｂ開のときの流速：全投入口開のときの流速を４：３：２とするように、投入口165ａ（弁１）の開口面積を１とした場合に、投入口165ｂ（弁２）の開口面積が１／３、投入口165ｃ（弁３）の開口面積が２／３となるように設定した。
【００９３】
・各バイオマス投入口の設置高さ：全て装置底部から５ｍの高さとした。実機でのバイオマスの落下高さ、即ちＣＤＱ操業中にＣＤＱ内のコークス層が最も高くなる位置からバイオマス投入口までの高さに調整した。
【００９４】
・各バイオマス投入口の設置角度：全て水平方向とし、バイオマスが水平投入できるように調整した。
【００９５】
・バイオマス投入量：０．３ｔ／５分とした。コークス乾式消火設備（実機）でのバイオマス投入量に設定した。
【００９６】
・搬送ガス：空気を用いた。
【００９７】
図４に示すバイオマス投入装置を用いて、粉砕・分級により得られたバイオマスを空気搬送により、投入箇所の各バイオマス投入口（３カ所）の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させながら投入させた。バイオマスの投入は、コークス投入と投入の間に行うことを想定（即ち、５分間隔で投入と停止（休止）を繰り返すことを想定）して、本実験でも１ロット分（５分間）だけバイオマスを投入して厚み分布測定を行った。このとき、バイオマス投入中に各投入口の開閉装置（本実施例では、耐熱性開閉弁を用いた。以下、同様とする。）の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させた。すなわち、図４のバイオマス投入装置を用いて図５（ｂ）に示す開閉操作により、最初に投入口165ａ（弁１）のみを開口して吐出流速が最も速い状態でバイオマスの投入を開始し、開始から１分経過後に投入口165ｂ（弁２）も開口して吐出流速を減らして、いわば中立状態（中央部に最も多く到達する状態）に戻した状態で投入を続け、開始から２分経過後に投入口165ｃ（弁３）も開口して吐出流速を最も減少させた状態で投入を続け、開始から３分経過後に投入口165ｂ（弁３）を閉じて吐出流速を増加して中立状態に再び戻した状態で投入を続け、開始から４分経過後に投入口165ｂ（弁２）を閉じて吐出流速を最も増加した状態で投入を続け、開始から５分経過後に投入口165ａ（弁１）を閉じてバイオマス投入及び搬送ガス供給が完了するように、各投入口の開閉装置の開閉により吐出流速を調節すると共に、バイオマス161をバイオマス投入設備163から投入した。このときの試験設備断面（水平）方向長さに対するバイオマス厚みの分布の様子を図６に示す（図中の−○−、３）を参照のこと。）。この実験から、投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させ、バイオマスの到達距離を変えることによっても分散性を向上できることが確認できた。
【００９８】
実施例１、２及び基準量の確認実験の結果を下記表１に示す。
【００９９】
【表１】

Figure 0004081391
【０１００】
実施例３ （実機を使った実証実験）
実施例１で用いた図２のバイオマス投入設備を、図１のＣＤＱの同一周囲に等間隔に４ヶ所設置し、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させて分散性を向上させることによる、反応不足のバイオマスの低減効果を調べた。
【０１０１】
即ち、図２に示すバイオマス投入設備を用いて、バイオマス投入中の搬送ガス量を、実施例１と同様に（図５（ａ）に示すように）変動させて、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、赤熱コークスの投入と投入の間にバイオマスを搬送ガス（空気）による気流搬送で投入しながら、図１に示すＣＤＱを用いて通常の操業を行った。
【０１０２】
操業条件は、以下の通りである。
【０１０３】
・コークス投入量：１００ｔ／ｈとした。
【０１０４】
・バイオマス投入量：４ｔ／ｈとした。
【０１０５】
・各バイオマス投入口の設置高さ（ＣＤＱ操業中にＣＤＱ内のコークス層が最も高くなる位置からバイオマス投入口までの高さ）：５ｍ、５．５ｍ、６ｍ、６．５ｍの位置にそれぞれ設置した。これは、各バイオマス投入口の設置高さを同じ高さにすると、搬送ガス量の変動パターンが図５（ａ）のような同じパターンで投入すると、基準量を超えた搬送ガス量により投入する際には、各投入口からのバイオマス同士が中央部付近で衝突するためである。そこで、本実施例では、各バイオマス投入口の設置高さを変えているが、搬送ガス量の変動パターンや投入角度、投入位置、投入時間などを各バイオマス投入口ごとに変えるなどしてもよいなど、分散性向上に影響しないように適当に調整すればよい。
【０１０６】
図１に示すＣＤＱを用いて上記条件で操業を行った結果、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中のＶＭ（揮発分）は、１．７質量％（乾燥基準）であった。
【０１０７】
比較例２
次に、比較実験として、実施例３と同様の設備を用いて、バイオマス投入中の搬送ガス量を変動させることなく、実施例１で得られた基準量にて、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、赤熱コークスの投入と投入の間にバイオマスを搬送ガス（空気）による気流搬送で投入した以外は、実施例３と同様にして図１に示すＣＤＱを用いて通常の操業を行った。その結果、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中のＶＭ（揮発分）は３質量％（乾燥基準）であった。
【０１０８】
以上のことから、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させて分散性を向上させることにより、反応が促進され、反応不足のバイオマスを低減できることが確認できた。
【０１０９】
実験例４
図１に示すＣＤＱに、実施例２で用いた図４のバイオマス投入設備の投入箇所をＣＤＱの周囲に等間隔に４ヶ所設置し、バイオマスの投入箇所１カ所につき３つの投入口を設置し、かつ該投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させることによる、反応不足のバイオマスの低減効果を調べた。
【０１１０】
即ち、図４に示すバイオマス投入設備を用いて、バイオマス投入中の吐出流速を、実施例２と同様に（図５（ｂ）に示すように）各投入口の開閉によって増減させて、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、赤熱コークスの投入と投入の間にバイオマスを搬送ガス（空気）による気流搬送で投入しながら、図１に示すＣＤＱを用いて通常の操業を行った。
【０１１１】
操業条件は、以下の通りである。
【０１１２】
・コークス投入量：１００ｔ／ｈとした。
【０１１３】
・バイオマス投入量：４ｔ／ｈとした。
【０１１４】
・各バイオマス投入箇所ごとのバイオマス投入口の設置高さ（ＣＤＱ操業中にＣＤＱ内のコークス層が最も高くなる位置からバイオマス投入口までの高さ）：各バイオマス投入箇所ごとに５ｍ、５．５ｍ、６ｍ、６．５ｍの位置にそれぞれ設置した。これは、各バイオマス投入箇所ごとのバイオマス投入口の設置高さを全て同じ高さにすると、投入口の開閉装置の開閉パターンが図５（ｂ）のように同じパターンであると、弁1のみを開口した状態で吐出流速が速く、到達距離が中央部を超えるように投入する際には、各投入口からのバイオマス同士が中央部付近で衝突するためである。そこで、本実施例では、各バイオマス投入箇所ごとにバイオマス投入口の設置高さを変えているが、投入口の開閉装置の開閉パターンや投入角度、投入位置、投入時間などを各バイオマス投入箇所ごとまたは個々のバイオマス投入口ごとに変えるなどしてもよいなど、分散性向上に影響しないように適当に調整すればよい。
【０１１５】
図１に示すＣＤＱを用いて上記条件で操業を行った結果、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中のＶＭ（揮発分）は、１．９質量％（乾燥基準）であった。
【０１１６】
比較例３
次に、比較実験として、実施例４と同様の設備を用いて、バイオマス投入中の投入口の開閉を行うことなく、各バイオマス投入箇所の投入口165ａ（弁１）及び投入口165ｂ（弁２）を開口して吐出流速をいわば中立状態（中央部に最も多く到達する状態）として、ＣＤＱにおける赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに、赤熱コークスの投入と投入の間にバイオマスを搬送ガス（空気）による気流搬送で投入した以外は、実施例４と同様にして図１に示すＣＤＱを用いて通常の操業を行った。その結果、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中のＶＭ（揮発分）は３．２質量％（乾燥基準）であった。
【０１１７】
以上のことから、バイオマス投入中に各バイオマス投入箇所の該投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させて分散性を向上分散性を向上させることによっても反応が促進され、反応不足のバイオマスを低減できることが確認できた。
【０１１８】
実施例３、４及び比較例２、３により、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中のＶＭ（未反応指標）を下記表２に示す。
【０１１９】
【表２】
Figure 0004081391
【０１２０】
【発明の効果】
本発明によれば、バイオマスの気流搬送投入時の搬送ガス量ないし吐出流速を変動させ、到達距離を変えることでバイオマスの分散性を向上させる（バイオマス厚みを均一化する）ことができる。これにより、反応を促進させることができ、ＣＤＱから排出されるバイオマス炭化物中の揮発分（ＶＭ）を３．０〜３．２質量％（乾燥基準）から１．７〜１．９質量％（乾燥基準）にまで大幅に低減でき（３質量％（乾燥基準）に対する低減率は、実に４１〜４３％であった。さらに設定条件を調整することで揮発分のより一層の低減を図ることも十分可能である。）、反応不足のバイオマスを減らすことができる。これにより、バイオマス炭化物が後工程（焼結工程）に入っても、揮発分による製品性状悪化の懸念が大幅に低減する。またＣＯ2の排出削減にも、より一層貢献し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に用いることのできる代表的なＣＤＱを模式的に表わした概略図である。
【図２】 図１のＣＤＱのプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入することのできる最も簡単なバイオマス投入装置部分の概略図であり、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つバイオマス投入装置の概略図である。
【図３】 図１のＣＤＱのプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入することのできる他のバイオマス投入装置部分の概略図であり、バイオマスの投入箇所１カ所につき２以上の投入口と、各投入口の開閉装置とを有するバイオマス投入装置の概略図である。
【図４】 図３の投入口位置を代えた例を表すバイオマス投入装置の概略図である。
【図５】 図５（ａ）は、図２のバイオマス投入装置を用いて、搬送ガス流量一定でバイオマス投入した際にプレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量（基準量）に対し、１／３以上の流量変動をプラス（＋）側及びマイナス（−）側にそれぞれ１回以上与えるバイオマス投入方法の一実施形態として、ＣＤＱでの操業時間中の搬送ガス流量の変動の様子（パターン）を表したグラフである。図５（ｂ）は、図３ないし図４のバイオマス投入装置を用いて、バイオマスの投入箇所１カ所につき投入口３つを持ち、かつ各投入口の開閉装置（弁）を有し、該投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させるバイオマス投入方法の一実施形態として、ＣＤＱでの操業時間中のバイオマスの投入箇所ごとの投入口３つの開閉装置（弁１〜弁３）の開閉の様子（パターン）を表したグラフである。
【図６】 バイオマス投入によるＣＤＱの水平方向長さに対するバイオマスの厚さを示すグラフである。図中、プレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量（基準量）での例、該基準量に対し図５（ａ）に示す搬送ガス量の変動を与えたときの例、及び該基準量に対し図５（ｂ）に示すように、バイオマス投入口の開閉によって吐出流速をそれぞれ減増させたときの例をそれぞれ示す。
【図７】 図７（Ａ）は、バイオマスの粉砕に用いられる粉砕機の概略図であり、図７（Ｂ）〜（Ｅ）は、該粉砕機で小粒径化されたバイオマスのみを通過させるために用いられる該粉砕機出口部に備えられた篩いの目開きの形態および目開きサイズを模式的に表わす図面であると共に、さらに粉砕機の篩いを通過した小粒径化されたバイオマスを、別途も設けられた篩い分け設備で所定の大きさ（例えば、１００ｍｍ）より大きい粒子を篩上、所定の大きさより小さい粒子を篩下に分別する際の、篩いの目開きの形態および目開きのサイズを模式的に表わす図面でも有り得る。
【符号の説明】
101…ＣＤＱ、 103…ＣＤＱ上部の上蓋、
104…上部コークス投入口、 105…プレチャンバ（の空間部分）、
106…クーリングチャンバ、 107…循環ガス、
108…ＣＤＱ下部の取出口、 109…熱交換器（ボイラ）、
111…蒸気、 113…蒸気タービン、
115…リングダクト、 117…空気（外気）、
121…循環経路、 123…ダストキャッチャー、
125…循環ガスブロア、 127…循環ガス投入口、
129…放散ガス抜取経路、 151…赤熱コークス、
153…ＣＤＱ内のコークス、 155…ＣＤＱから取り出されたコークス、
161…バイオマス、 163…バイオマス投入設備、
165、165ａ、165ｂ、165ｃ…バイオマス投入口、
167…搬送ガス流量調節部（流量調節弁）、
169、170…配管、 169ａ、169ｂ、169ｃ…分岐配管、
171…搬送ガス（空気）、 173…搬送配管、
173ａ、173ｂ、173ｃ…分岐配管、
175、175ａ、175ｂ、175ｃ…各投入口の開閉装置、
177…バイオマスの投入箇所、 191…温度センサ、
301…バイオマス原料、 302…破砕機（例；ハンマー型）、
303…回転体、 304…ハンマー（一部）、
305…ハンマー回転方向、 306…バイオマス破砕物、
307…スクリーン、 308…目開き。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biomass charging technique that can improve the effective utilization rate of biomass as a carbon source in a coke dry fire extinguishing facility (hereinafter also simply referred to as CDQ).
[0002]
[Prior art]
The coke oven is an external heating furnace, which is inevitably increased in size to improve thermal efficiency, and has become a very advanced facility for energy recovery due to past energy-saving technology development. The main method of energy recovery technology is the method using CDQ. Coke is cooled with a large volume of circulating gas (almost nitrogen), steam is generated with the heat obtained from the circulating gas, and the steam turbine is operated to generate electricity. Collected. In such a CDQ, red hot coke discharged from the coke oven is intermittently charged into the pre-chamber, and the circulating gas is supplied to the cooling chamber as a cooling gas while passing through the lower cooling chamber, whereby red hot coke is supplied. As described above, the sensible heat obtained from the high-temperature circulating gas discharged from the cooling chamber is exchanged by a heat exchanger such as a boiler to generate steam and operate the steam turbine to generate electric power. The two purposes of efficient recovery are achieved. And the cooling coke discharged | emitted from the said cooling chamber goes through a grinding | pulverization process and a classification process, and the sized coke is charged into a blast furnace. That is, the sized coke is charged into a blast furnace and used as a fuel for heating and reducing the sintered ore. On the other hand, the powder coke is sent to the sintering process and used for the production of sintered ore.
[0003]
In such CDQ, a technique for introducing air into a pre-chamber has been proposed for the purpose of stabilizing gas components (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-336588
[Patent Document 2]
JP-A-7-145377
[Patent Document 3]
JP-A-7-242879
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the gas component stabilization techniques proposed in Patent Documents 1 to 3 have a demerit that coke yield is reduced by introducing air into the pre-chamber.
[0006]
Also, recent CO 2 In response to the need for reduction, there is a growing demand for energy saving in coke oven-related facilities and coke yield.
[0007]
However, even with heat recovery, only low-temperature exhaust heat that is currently difficult to recover remains. 2 The reality is that there is no means for reduction.
[0008]
Therefore, the present inventors have introduced a biomass utilization method for introducing woody and / or agricultural biomass into a pre-chamber which is a red coke charging space in CDQ, and a pre-chamber which is a red coke charging space in CDQ. Biomass utilization methods that introduce woody and / or agricultural biomass while introducing air are proposed.
[0009]
In the former method of using biomass, by using biomass, the amount of heat of biomass can be effectively used, and the use of carbon derived from fossil resources can be reduced. Furthermore, in the latter method of using biomass, by using biomass while introducing air, biomass with carbon neutral characteristics is converted into energy while improving coke yield (gas energy is used for fuel gas and electric power). Solid residue can be used for fuel as coke.)
[0010]
As a result of further improvements and examinations without being satisfied with the above-described method for utilizing biomass, the present inventors have found that an insufficiently reacted biomass is produced as the amount of biomass input increases. When biomass charcoal extracted from CDQ contains underreacted biomass (ie, biomass that is not completely carbonized and remains volatile), when using it in the sintering process, (1) sintering There is a possibility that voids may be formed in the sintered ore obtained in the process and become brittle and the sintering yield may be deteriorated. (2) The needle-like crystals due to volatile matter are formed in the sintering process. Further, in the case of effective utilization, it has been found that a problem (technical problem) occurs on the side of the sintering process if the biomass carbide extracted from the CDQ contains a reaction-deficient biomass.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a charging method and apparatus capable of reducing biomass with insufficient reaction in a biomass utilization method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the charging method that can reduce the reaction-deficient biomass in the above-described biomass utilization method, the present inventors have changed (1) the amount of transport gas when the air current is transported and the reach distance. Variation of flow distribution that improves dispersibility by changing, or variation of flow rate (or flow rate) that improves dispersibility by changing the arrival distance by changing the number of inlets, and variation in biomass thickness distribution in the pre-chamber. By controlling and making it more uniform, it is possible to reduce unreacted biomass that becomes apparent as biomass increases, and send the biomass with reduced reaction to the sintering process together with coke breeze as a carbon source ( By using it as an energy source, the use of coal in the sintering process can be achieved without causing the above problems (technical problems) in the sintering process. It found that it is possible to reduce the amount, in which the present invention has been completed.
[0013]
That is, the present invention can be achieved by the following methods (1) to (5) for introducing biomass into CDQ and the apparatus therefor.
[0014]
(1) A method of charging biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red-hot coke in a coke dry fire extinguishing facility, by airflow transfer using a carrier gas,
While giving the horizontal component to the biomass input direction component, A method of charging biomass into a coke dry fire extinguishing facility, characterized in that the amount of carrier gas is varied during biomass charging.
[0015]
(2) The above, wherein the flow rate fluctuation of 1/3 or more is given at least once each of the plus side and the minus side with respect to the carrier gas flow rate when the biomass reaching the central portion of the pre-chamber cross section is the most ( A method of charging biomass into the coke dry fire extinguishing facility as described in 1).
[0016]
(3) A device that feeds biomass into the pre-chamber, which is the charging space for reddish coke in a coke dry fire extinguishing facility, by airflow transportation using carrier gas,
The input angle of the biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the input direction component of the biomass, A biomass charging device for coke dry fire extinguishing equipment, which has a flow rate adjustment function of ± 1/3 or more with respect to the standard carrier gas flow rate.
[0017]
(4) Biomass in the pre-chamber, which is the input space for red hot coke in coke dry fire extinguishing equipment Through the transport route It is a method of charging by air flow with carrier gas,
The Biomass that branches into a plurality of transport paths, and that is different for each of the branched transport paths With a slot for Furthermore, the input angle of each biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the input direction component of biomass, And the each By opening and closing the inlet By increasing or decreasing the number of input ports that open, Discharge flow rate Decrease A method for adding biomass to a coke dry fire extinguishing facility, characterized by increasing the amount of fuel.
[0018]
(5) Biomass in the pre-chamber, which is the input space for red hot coke in coke dry fire extinguishing equipment Through the transport route A device that is introduced by airflow conveyance using a carrier gas,
The One transfer route is branched into a plurality of parts, and different biomass is used for each branched transfer route. Inlet With , The input angle of each biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the biomass input direction component, and the number of input ports opened can be increased or decreased by opening and closing each input port. A biomass charging device for a coke dry fire extinguishing facility, characterized by comprising an opening / closing device for a charging port.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the biomass charging method of the present invention is a method of charging biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red-hot coke in CDQ, by airflow transfer using a carrier gas, While giving the horizontal component to the biomass input direction component, This is characterized in that the amount of carrier gas is varied during the charging of biomass. Preferably, the flow rate fluctuation of 1/3 or more is given at least once each of the plus side and the minus side with respect to the carrier gas flow rate when the biomass reaching the central portion of the pre-chamber cross section is the largest. is there. The first embodiment of the biomass charging apparatus of the present invention used for these charging methods is an apparatus for charging biomass into the pre-chamber, which is the charging space for red hot coke in CDQ, by air flow transfer using a carrier gas, The input angle of the biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the input direction component of the biomass, It has a flow rate adjusting function of ± 1/3 or more with respect to the reference carrier gas flow rate.
[0020]
In order to clarify the above requirements of the present invention, a description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a typical CDQ that can be used in the present invention. 2 to 4 are schematic views of a biomass charging apparatus portion that can input biomass into the CDQ pre-chamber of FIG. FIG. 5 is a graph showing a state (pattern) in which the amount of carrier gas is changed during biomass charging using the biomass charging device of FIGS. FIG. 6 is a graph showing the biomass thickness with respect to the horizontal length of CDQ (the length in the radial direction of the pre-chamber) due to biomass input.
[0021]
First, an example of normal operation of CDQ is shown based on FIG. About 1000 ° C red hot coke 151 manufactured in a coke oven is pushed into a bucket truck by an extruder and transported to CDQ101. Is done. The portion that has been blocked by the upper lid 103 is the upper coke inlet 104. The hot red hot coke 151 that has entered the pre-chamber 105 is cooled to about 200 ° C. while being gradually cooled by the circulating gas 107 while passing through the lower cooling chamber 106, and from the outlet 108 at the lower portion of the cooling chamber 106. It is taken out. In the figure, the red hot coke put into the CDQ is taken out of the cooling chamber 106 by a thick arrow with a reference number 151, and the coke in the CDQ is given a reference number 153, and its moving direction is shown by a thick arrow (no reference number). The coke (including biomass carbide in the present invention) is represented by a thick line arrow 155. On the other hand, for example, heat is recovered in a heat exchanger 109 (boiler) by a circulating gas 107 mainly composed of nitrogen, and power is generated by moving the steam turbine 113 with the steam 111 generated by the heat. At this time, in order to prevent residual volatile matter and powdered coke (including carbonized biomass powder in the present invention) from reaching the heat exchanger 109 and causing troubles of coking and heat transfer inhibition, they are discharged from the prechamber 105. Air 117 (outside air) is added and completely burned in the vicinity of the ring duct 115, which is a gas discharge port after that. Further, a dust catcher 123 is provided on the circulation path 121 from the ring duct 115 to the heat exchanger to remove and collect the above-mentioned powder coke (including carbonized biomass powder in the present invention), and the next firing. It is effectively used in the tying process. In addition, the circulating gas 107 recovered by the heat exchanger 109 (boiler) is adjusted to an appropriate pressure by the circulating gas blower 125 provided on the circulation path 121 and then introduced into the cooling chamber 106 from the circulating gas inlet 127. do it. Further, in order to keep the circulation gas supply flow rate into the CDQ 101 constant, for example, a part of the circulation gas 107 can be dissipated from the circulation path 121 between the circulation gas blower 125 and the circulation gas inlet 127. A diffusion gas extraction path 129 may be provided and diffused through the path 129. Therefore, it goes without saying that a flow rate adjusting valve, a flow meter, an exhaust gas purifying device (all not shown and omitted) and the like may be provided on the path 129 as necessary. In the figure, the movement of coke is indicated by a thick line, and the movement of gas is indicated by a thin line.
[0022]
In the present invention, the biomass 161 is charged into the pre-chamber 105 that is the charging space for the red hot coke 151 of the CDQ 101, whereby dry distillation is performed with the sensible heat of the red hot coke (about 1000 ° C.) 151. When the coke 151 is thrown in, the CDQ 101's top cover 103 opens, so there is a slight air entrainment (natural inflow), but the carbon in the pre-chamber 105 reacts with the air at the temperature of the red-heated coke 151 and is consumed immediately. It becomes a reducing atmosphere, and mainly dry distillation, that is, thermal decomposition proceeds (however, air may be actively introduced, and in this case, the input biomass 161 can be burned in preference to the coke 151. This is advantageous in that the combustion of the coke 151 can be suppressed, and at the same time, the heat recovery amount can be increased, etc. Further, the preferential combustion of the biomass 161 having the characteristics of carbon neutral makes it possible to reduce CO. 2 This is also advantageous in that it can greatly contribute to the reduction of emissions. From this viewpoint, it can be said that the amount of biomass used tends to increase. ). The biomass residue after pyrolysis becomes a solid content with a high carbon content (also simply referred to as biomass carbide in this specification). By using biomass, coke production can be reduced by the amount of biomass heat converted to gas and solids. In addition to natural inflow, air may be introduced for other purposes. Similarly, such air is heated with carbon (red hot coke and biomass volatiles) in the pre-chamber at the temperature of red hot coke. Consumed by reaction, the biomass is dry-distilled (thermally decomposed) in the CDQ to become gas (volatile matter) and solid content (biomass carbide).
[0023]
Next, as a typical example of the first embodiment of the present invention, a method of changing the amount of carrier gas during the introduction of biomass and introducing the biomass into the CDQ pre-chamber by air flow conveyance using the carrier gas is shown in FIG. A method of charging (blowing) the biomass into the pre-chamber from the biomass charging port by airflow transfer using the carrier gas while dropping the biomass by its own weight with the biomass charging device shown in FIG.
[0024]
As shown in FIG. 2, the flow rate of the carrier gas 171 is adjusted by a carrier gas flow rate adjustment unit (for example, a flow rate adjustment valve) 167 having a flow rate adjustment function of ± 1/3 or more with respect to the reference carrier gas flow rate ( Example; see FIG. 5A), and blown into the prechamber 105 from the biomass inlet 165 through the pipe 173. On the other hand, the biomass 161 (for example, pulverized and classified to an appropriate particle size and prepared to an appropriate particle size distribution) is input by the biomass input equipment 163 (for example, see FIG. 5A) and input. The amount is adjusted, and the weight is dropped through the pipe 169, merges with the pipe 173 through which the carrier gas 171 flows, and is blown into the furnace through the pipe 173 from the biomass inlet 165 through the pipe 173.
[0025]
At this time, for example, as shown in FIG. 5A, the carrier gas flow rate when the amount of biomass reaching the central portion of the pre-chamber cross section is the largest (= the carrier gas flow rate serving as a reference; hereinafter, also simply referred to as a reference amount). (See 6 comparative experiments.) 1500 Nm Three ± 1/3 (or more) of flow rate fluctuation ± 500 Nm for / h Three / H (or more) is given. That is, as shown in FIG. 5A, during the period (5 minutes) during which the biomass 161 is introduced between the introduction of the red hot coke 151, the initial 1000 m Three / H (below), 2000m continuously Three / H (over), then hold for a certain period, and then continuously reduce to 1000m Three The flow rate is adjusted by the carrier gas flow rate adjusting unit 167 and the biomass 161 is supplied from the biomass input facility 163 so that the input of biomass is completed at the time of / h (below). As a result, the dispersibility of the biomass into the pre-chamber 105 of the CDQ 101 can be improved as compared with the case where the biomass is transported and introduced at a constant flow rate of the carrier gas (in FIG. 6, − ◇ −). (See the graph shown.)
[0026]
Here, as the carrier gas, any of nitrogen, air (especially, it is desirable to use a part of air that is positively input for other purposes than natural inflow from the viewpoint of effective use of existing equipment), and circulating gas. These may be used as a mixture thereof, but should not be limited to these, for example, inert gas (such as argon gas), various gases produced in iron making facilities, for example, Coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, etc. can also be used. When a circulating gas is used as the carrier gas, it is advantageous in that the cost disadvantage of using nitrogen gas can be minimized. The reason why air current transportation is used for biomass input is that the dispersion range to the pre-chamber can be expanded with a smaller number of biomass input ports, which is advantageous in that the thickness of the biomass layer is more uniform than when falling under its own weight. .
[0027]
The carrier gas flow rate adjusting unit 167 is not particularly limited as long as it has a flow rate adjusting function of ± 1/3 or more with respect to the reference carrier gas flow rate. For example, a needle method or a damper is used. A gas flow control valve such as a method is sufficient, but is not limited thereto.
[0028]
Although the biomass charging equipment 163 depends on the particle size and shape, a quantitative cutting equipment such as a table feeder, a rotary feeder, and a screw feeder, a batch feeding system using a lock hopper system, and the like can be used, but are not limited thereto. It may be controlled by changing the input amount. The biomass charging equipment 163 in FIGS. 2 and 3 is a table feeder.
[0029]
Further, the flow rate fluctuation of ± 1/3 or more of the carrier gas is −1/3 with respect to the reference amount as shown in FIG. 5A from the viewpoint of further improving the dispersibility of the biomass on the upper surface of the coke in the CDQ. Start from the above flow rate fluctuation values, increase as smoothly as possible (continuously) to a flow rate fluctuation value of +1/3 or more, and then smooth as much as possible to the flow rate fluctuation value of -1/3 or more relative to the reference amount (continuous) To reduce). However, how to change the flow rate does not have to be smooth (continuous). For example, the flow rate may be changed (changed) stepwise (non-continuously). Absent.
[0030]
Further, the time for giving a flow rate fluctuation of ± 1/3 or more with respect to the reference amount is not particularly limited as long as it can increase the dispersibility of the biomass and reduce the insufficiently reacted biomass. . That is, as shown in FIG. 5 (a), the time for giving a flow rate fluctuation of -1/3 or more is the first and last extremely short time, but as shown in FIG. This is because a dispersion effect superior to the comparative experimental value may be exhibited.
[0031]
The carrier gas flow rate (reference carrier gas flow rate = reference amount) when the biomass reaching the central portion of the prechamber cross section shown in FIG. 6 is the largest is appropriately determined by a preliminary experiment in an experimental plant or an actual machine. (For example, see the experiment of Comparative Example 1 described later.)
[0032]
However, the flow rate fluctuation of the carrier gas does not necessarily give a flow fluctuation of ± 1/3 or more with respect to the reference amount, and even if it is less than ± 1/3, it can improve the dispersibility of the biomass by giving the flow fluctuation. It is included in the scope of the present invention if biomass with insufficient reaction can be reduced. In addition, for example, it may be said that a flow rate fluctuation of 1/3 or more with respect to the reference amount may be given only to the + side or the − side by providing a biomass inlet at an opposing position in the CDQ.
[0033]
In addition, the position, number of installations, height, and input angle of the biomass input port 165 are not particularly limited as long as the effect of reducing the insufficient biomass by improving the dispersibility of the biomass can be obtained. Therefore, a brief description will be given below.
[0034]
The position of the inlet of the biomass 161 into the pre-chamber 105 is determined from the case of the coke inlet 104 (that is, the case where the coke inlet is also used as the biomass inlet), and 1 or 2 installed in the pre-chamber 105. There are cases where the above-mentioned biomass input port 165 is used, and these may be used in combination. In the latter biomass inlet 165, when air (all or a part) that is actively input for other purposes than natural inflow is used as a carrier gas, an air inlet (not shown) is used as the biomass inlet. It may be used as
[0035]
The number of biomass inlets 165 installed in the pre-chamber 105 is not particularly limited, but is distributed evenly in the pre-chamber and deposited in the pre-chamber 105 as uniformly and in layers as possible to increase the reaction efficiency. For this reason, it is desirable to provide two or more, preferably three or more, more preferably about 4 to 16 locations around the inner circumference of the pre-chamber 105 at equal intervals. However, even if 17 or more, there is no problem, but the configuration and control of the apparatus become complicated, so 16 or less is sufficient from the viewpoint of simplification.
[0036]
When multiple biomass inlets 165 are provided, they are installed on the same circumference (that is, at the same height) on the inner circumferential surface of the CDQ. The amount of biomass input from each inlet, the amount of carrier gas, the input angle (input) (Direction) etc. can be easily controlled or determined, but is not limited to this (for example, refer to Examples 3 and 4 described later).
[0037]
When multiple biomass inlets 165 are provided, biomass should be input by synchronizing (same) the input amount from each input port, the input timing, the amount of carrier gas and its fluctuation pattern, etc. Alternatively, the input amount of biomass, the input time, the amount of carrier gas, its fluctuation pattern, and the like may be changed for each input port (particularly, so as not to interfere with each other). In any case, there is no particular limitation as long as the dispersibility of biomass can be improved and the effect of reducing reaction shortage can be achieved. In other words, the biomass distribution between the central part and the side part of the pre-chamber is introduced for each inlet so that extreme variation (bias) as in the comparative experiment of Fig. 6 (example of fixed carrier gas flow rate) does not occur. Make sure that the biomass is evenly introduced throughout the plant so that the biomass thickness is locally increased and the rate of reaction shortage does not increase by changing the volume, timing of injection, amount of carrier gas and its fluctuation pattern, etc. It is desirable to adjust. Furthermore, if necessary, it goes without saying that the type of biomass and the method of blending may be changed depending on the inlet and the timing of input.
[0038]
Further, the installation height of the biomass charging port may be higher than the top surface of the CDQ coke 153, but in consideration of the ease of installation, it is more preferable than the ring duct 115 as shown in FIG. Although it is desirable to provide the upper pre-chamber 105, it may be provided to the upper lid 103 of the pre-chamber.
[0039]
When providing a plurality of biomass input ports 165, the amount of biomass input from each input port 165 may be the same or different, but in any case, the carrier gas during the biomass input By varying the amount, the biomass may be adjusted to be more evenly distributed in the prechamber. However, since it varies depending on the total amount of biomass input, the timing of input, the position of the input port (upper or inner circumference), the number of input ports, etc., the optimum conditions are appropriately determined by conducting a preliminary experiment or performing a simulation with a computer. Just decide.
[0040]
In addition, regarding the input angle of the biomass from the biomass input port 165, it is desirable to control the biomass so that the biomass is evenly dispersed in the pre-chamber by changing the amount of the carrier gas. From this point of view, regarding the charging angle, it is desirable to set the charging angle that can give a horizontal component to the component in the biomass charging direction by the carrier gas to the pre-chamber, and more preferably to the substantially horizontal direction. In addition, when it does not have a horizontal component, for example, even when biomass is input directly from a coke inlet, it is included in the present invention if it can be dispersed by varying the amount of carrier gas. In addition, it is desirable to give an input angle even when biomass is input from the coke inlet.
[0041]
In addition, when the biomass is introduced from the coke inlet, depending on the timing, the coke inlet does not need to be fully opened and the biomass can be introduced if it is performed between the inputs of the coke. You may make it open slightly. Alternatively, a separate inlet may be provided for charging biomass in a part of the upper lid 103, and the amount of air flowing in may be controlled by charging through the inlet. Therefore, a plurality of biomass input ports can be provided even when biomass is input from the coke input port. However, since the apparatus configuration may be complicated, it is easy to open the upper lid 103 even when biomass is added.
[0042]
In addition, when charging from a biomass charging port provided in the upper coke charging port or the pre-chamber (inner peripheral surface), the charging port can be expanded in diameter so that it can be evenly dispersed in the pre-chamber. Dispersion may be facilitated by providing a movable mechanism or nozzle at the tip. However, since the ambient temperature at the inlet becomes high, even if an existing driving device or mechanism can be used, it is necessary to use a highly heat-resistant member as a member to be used.
[0043]
Even when the biomass charging time is the same as the red hot coke charging, the biomass can be distributed more uniformly than by fixing the carrier gas flow rate by changing the carrier gas amount during the biomass charging. In this case, it is desirable from the viewpoint of improving dispersibility in which biomass is input from both the coke inlet 104 and the biomass inlet 165. In this case, it is not necessary to input the entire amount of biomass by airflow transfer using a carrier gas, and the biomass input from the coke inlet may be dropped by its own weight. That is, in the present invention, even when a part of biomass is input without being transported by airflow using a carrier gas, the present invention can be applied without departing from the object of the present invention. Shall be included.
[0044]
In the biomass charging apparatus shown in FIG. 2, the carrier gas supply source is not shown. However, for example, as shown in FIG. 1, when the circulating gas is used as the carrier gas 171, the gas temperature decreases. For example, a part of the gas after the circulation gas blower 125 for circulation may be used as the pipe 170. In the case of nitrogen gas, the external N 2 A pipe (not shown) may be connected to a gas tank (not shown). Further, when a plurality of carrier gases are used, various carrier gas pipes may be connected to the carrier gas flow rate adjustment unit 167, and a plurality of carrier gases may be used in combination or alternately by providing a valve at the connection unit. In order to be able to do so, the opening and closing of each carrier gas piping path may be switched by a valve. By doing so, it is possible to efficiently provide the carrier gas species according to the purpose.
[0045]
Next, in the second embodiment of the biomass charging method of the present invention, biomass is supplied to a pre-chamber, which is a charging space for red hot coke in CDQ. Through the transport route A method of charging by airflow conveyance using a carrier gas, Biomass that branches into a plurality of transport paths, and that is different for each of the branched transport paths With a slot for Furthermore, the input angle of each biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the input direction component of biomass, And the each By opening and closing the inlet By increasing or decreasing the number of input ports that open, Discharge flow rate Decrease It is characterized by increasing. In the second embodiment of the biomass charging apparatus of the present invention used in these charging methods, biomass is supplied to a pre-chamber that is a charging space for red hot coke in CDQ. Through the transport route An apparatus for feeding by air flow with a carrier gas, One transfer route is branched into a plurality of parts, and different biomass is used for each branched transfer route. Inlet With , The input angle of each biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the biomass input direction component, and the number of input ports opened can be increased or decreased by opening and closing each input port. And an opening / closing device for the inlet.
[0046]
First, an example of normal operation of CDQ is as described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. In addition, regarding the method of introducing biomass into the CDQ pre-chamber by airflow conveyance using a carrier gas, the first embodiment has been described with reference to FIG. It is not always necessary to adjust the flow rate by the carrier gas flow rate adjustment unit 167 having a flow rate adjustment function. That is, it is only necessary to be able to supply a constant carrier gas flow rate while the biomass is being charged. Except that it is not particularly necessary to install the carrier gas flow rate adjusting unit 167, the biomass is supplied to the pre-chamber with the same configuration as in FIG. It can be introduced by air flow transportation using carrier gas.
[0047]
In the second embodiment of the present invention, the biomass input device shown in FIGS. 3 to 4 allows two or more input ports per biomass input site (in FIG. 3 and FIG. 4, three input ports per input site). And an opening / closing device for each charging port, and the discharge flow rate is decreased by opening / closing the charging port. This point will be described with reference to the drawings.
[0048]
First, the relationship between the biomass input location and the input port according to the second embodiment of the present invention is such that the input port belonging to one input location is opened and closed by operating a plurality of input port opening / closing devices belonging to one input location. Therefore, it is sufficient that the discharge flow rate from the inlet can be decreased, and there is no particular limitation.
[0049]
In this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, one biomass transfer route (pipe 173) is branched into three in the middle, and the biomass differs for each branched transfer route (branch pipes 173 a to 173 c). The inlets 165a to 165c are provided. That is, as shown in FIG. 4, three biomass input ports 165a to 165c and switchgears 175a to 175c are provided at four input points 177a to 177d, respectively, and the number of input ports opened by operating the switchgear 175 is set. By adjusting, the discharge flow rate of biomass from the inlet is increased or decreased. In the present invention, it is possible to provide one or two or more such input locations (FIG. 4 shows an example of installation at four locations).
[0050]
Specifically, for example, when the opening / closing operation shown in FIG. 5 (b) is performed using the charging apparatus of FIG. 4, first, at the start of charging, three biomasses at each of the four charging positions 177a to 177d, respectively. Of the opening / closing devices (heat-resistant opening / closing valves) 175a (valve 1), 175b (valve 2), and 175c (valve 3) provided at the inlets 165a to 165c, only 175a (valve 1) is opened and the other 175b is opened. (Valve 2) and 175c (Valve 3) are closed. By doing so, since only one inlet 165 is opened, the discharge flow rate can be maximized.
As a result, biomass can be input at a position farthest from the input port. Next, by opening 175b (valve 2) after elapse of a predetermined time, the two inlets 165 are opened, so that the discharge flow rate can be reduced. Thereby, biomass can be thrown into the prechamber cross-section center part vicinity. Next, by opening 175c (valve 3) after a lapse of a predetermined time, all three inlets 165 are opened, so that the discharge flow rate can be further reduced. Thereby, biomass can be input at a position closest to the input port 165. Next, by closing 175c (valve 3) after elapse of a predetermined time, the two input ports 165 are returned to the open state, so that the discharge flow rate can be increased (recovered). As a result, the biomass can be input again in the vicinity of the central portion of the prechamber cross section. Next, by closing 175b (valve 2) after a predetermined time has elapsed, the state returns to the state in which one inlet 165 is opened, so that the discharge flow rate can be increased to the initial state. As a result, biomass can be input at a position farthest from the input port. By performing the above opening / closing operation of the inlet 165 between the input and output of coke (usually between several minutes to several tens of minutes), the discharge flow rate can be decreased and the dispersibility of biomass can be improved. (See the graph indicated by -O- in FIG. 6).
[0051]
In the present embodiment, the carrier gas flow rate that can be communicated with each conveyance path can be appropriately determined for each conveyance path. For example, the reference amount described in the first embodiment can be passed to each transport path (pipe 172), or different transport gas amounts can be passed. This is because the size (opening area) and the like of each input port can be appropriately determined, and the optimum amount of carrier gas can be determined for each conveyance path according to such a design. Preferably, it can be said that the same amount of carrier gas should be passed through each conveyance path (pipe 172) so as to simplify the design and control.
[0052]
Here, the installation position of the opening / closing device of each input port for each transfer route may be provided directly in the input port portion or may be provided in the middle of each transfer route (branch pipes 173a to 173c) connected to each input port. It may be provided at a branch point of these transport paths, and is not particularly limited. Moreover, you may combine these suitably.
[0053]
The opening / closing device is not particularly limited, and an optimal device for each installation position may be appropriately selected from conventionally known opening / closing devices. For example, in the case where it is provided directly at the inlet, an opening / closing valve (heat-resistant opening / closing plate), a shutter (heat-resistant sliding door) and the like can be mentioned. Moreover, when providing in the middle of each conveyance path | route (branch piping 173a-173c), an on-off valve (a ball valve, a cutoff valve, etc.) is mentioned. Furthermore, when provided at the branch point of the transport path, a ball valve, a shutoff valve, a switching valve, and the like can be given. Providing directly at the inlet portion is advantageous in that there is no possibility that biomass in the middle of conveyance is caught between the switchgears or that biomass remains (stores) in the conveyance path in front of the switchgear. On the other hand, when the transfer path is closed indirectly, heat resistance is not required, so there are few restrictions on the device design, and an open / close mechanism (apparatus) for the powder transfer path is appropriately selected from conventionally known switchgear technologies. Is something that can be done.
[0054]
In the example of FIG. 3 and FIG. 4, the carrier gas supply source and the biomass supply source at one input point are each one, and only the last transfer route is branched, but in this embodiment, However, it should not be limited in any way. For example, a carrier gas supply source and a biomass input source are provided as many as the number of input ports belonging to one input location, respectively. Even if the number is increased / decreased in accordance with the opening / closing operation of each insertion port, it should not be particularly limited, for example, because the same effects as those exemplified above can be obtained.
[0055]
Next, since the number of installation points varies depending on the number of input ports of each input point and cannot be uniquely defined, it is usually one or more, preferably two or more at equal intervals around the CDQ. More preferably, it is good to arrange in 3-6 places. However, although there is no problem even if there are six or more locations, it is desirable to keep the number to 4 or less from the viewpoint of simplification because the device configuration and control become complicated.
[0056]
The number of input ports provided at each input location is not particularly limited, but it is desirable to increase the reaction efficiency by dispersing evenly in the pre-chamber and depositing it in the pre-chamber 105 as uniformly and in layers as possible. The number is usually 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 3 to 4 at regular intervals around the inner periphery of the pre-chamber 105. However, although there is no problem with 5 or more, the configuration and control of the apparatus become complicated, so 4 or less is sufficient from the viewpoint of simplification. In addition, the number of input ports provided in each input location may be different for each input location, or may be the same.
[0057]
Also in the second embodiment of the present invention, the biomass input port in the first embodiment of the present invention is related to the position, number of installations, height, input angle, etc. of the biomass input port provided at each input location. The same thing as already explained regarding the position, number of installations, height, throwing angle, etc. can be said, but in order to avoid redundant explanation, explanation here is omitted, but this makes the second of the present invention. The embodiment should not be limited at all.
[0058]
The above is description of the characteristic part for every embodiment of the biomass injection | throwing-in method to the coke dry-type fire extinguishing equipment and input device of this invention. With respect to other requirements other than those described above in the biomass charging method and the charging apparatus for the coke dry fire extinguishing facility of the present invention, it should not be limited for each embodiment, and is common to both embodiments. Therefore, it will be described collectively below.
[0059]
In the biomass charging method and charging apparatus for the coke dry fire extinguishing equipment of the present invention, as shown in FIG. 1, the charging of the red hot coke 151 is batch charging performed at intervals of several minutes to several tens of minutes. It is desirable to input biomass 161 into the pre-chamber 105 via the biomass input facility 163 between the input of the red-hot coke 151 that is easy to input. This is because it is easier to change the dropping point of the biomass 161 due to fluctuations in the amount of transported gas and to improve the dispersibility than to input the biomass at the same time as the red hot coke 151 is charged.
[0060]
Here, between the charging of the red hot coke 151, the time when the coke disappears in the bucket car when the red hot coke of one lot is charged, and immediately before the opening of the lower part of the bucket car starts when the red hot coke of the next lot is charged. Until. When biomass is introduced between red-hot coke, the coke layer and the biomass layer that has been charged descend in the CDQ alternately in sandwich form and are discharged sequentially from the lower outlet. Is done. For this reason, in particular, it is effective to make the thickness of the biomass layer uniform according to the present invention in order to reduce the insufficiently reacted biomass.
[0061]
However, in the present invention, the charging time is not limited to the above, and the biomass 161 may be charged into the pre-chamber 105 via the charging equipment 163 simultaneously with the charging of the red hot coke 151. This is because if the biomass is dispersed in the red hot coke layer and the biomass can be evenly dispersed, the reaction-deficient biomass can be reduced. For this reason, a mode in which the red hot coke 151 is charged at the same time is included.
[0062]
Note that “loading at the same time” means starting and ending biomass charging between the time when a lot of red hot coke starts dropping from the bucket and when it ends dropping, and charging at the same time period. Accordingly, the carbonization unevenness of the biomass can be reduced by using the diffusion at the time of coke dropping and mixing with the coke on average, and the amount recovered as a carbide can be increased. When the coke is added at the same time as the red hot coke is added, the mixed layer of the coke charged for each lot and the input biomass is mixed, the mixed layer stacked for each rod descends in the CDQ, It will be discharged sequentially. Even in this case, if not uniformly dispersed in the biomass, the thickness of the mixed layer becomes non-uniform, resulting in insufficiently reacted biomass. In this case as well, it is useful to improve the dispersibility.
[0063]
Furthermore, the biomass charging time may be combined with the biomass charging time. That is, the biomass may be charged into the pre-chamber between the charging of the red hot coke and at the same time as the charging of the red hot coke. This is useful in that a required amount of biomass can be charged into the coke layer or the coke surface layer according to the purpose of use of the biomass.
[0064]
In the present invention, the biomass corresponding to the amount of red hot coke 151 in the input lot may be charged all at once or between the red hot coke 151 and / or at the same time as the red hot coke 151 is charged. There is no particular limitation such as continuous charging within a period, or intermittent charging. When charging continuously or intermittently within a certain period, the charging amount may be made constant, or the charging amount may be changed so as to change over time (these are the above embodiments). 1 or 2 or a combination thereof, see the above embodiments.)
[0065]
In addition, the biomass used in the present invention is generally a general term for the biomass, and according to FAO (United Nations Food and Agriculture Organization), agriculture (wheat straw, sugar cane, rice straw, vegetation, etc.), forestry ( Papermaking waste, sawn timber, thinned thinning wood, charcoal forest, etc.), livestock (livestock waste), fisheries (fishery processing residue), waste (raw garbage, RDF (Refused Derived Fuel) , Garden wood, construction waste, sewage sludge). The biomass targeted by the present invention can be any of those defined by the FAO, but is preferably woody and / or agricultural biomass. Agricultural biomass refers to agricultural biomass in the FAO definition and includes straw, sugarcane, rice bran, vegetation, and the like. In addition, woody biomass refers to forestry biomass and part of waste biomass in the FAO definition, such as papermaking waste, sawn wood waste, thinned wood, wood firewood, garden wood, construction waste such as wood, etc. Is applicable. The reason why they are suitable is that they contain less moisture (9-50% by mass) and have a high calorific value based on moisture, so that only the red heat coke sensible heat can recover more gas and solid energy than the heat required for dry distillation. Because. Regarding the remainder of livestock biomass, marine biomass, waste biomass (raw garbage, RDF, sewage sludge, etc.) that are non-agricultural and woody biomass, either alone or in combination with the above agricultural or woody biomass Basically, if the retained moisture reference calorific value is equal to or higher than the heat of vaporization of moisture + the increase in sensible heat of biomass itself + the heat of decomposition, and can satisfy the above particle size distribution, it can be an effective energy source.
[0066]
In addition, the use of biomass is advantageous in that it can be an important energy source for global warming problems and the formation of an energy recycling society because biomass is carbon neutral. The carbon neutral is CO. 2 In terms of the use of biomass, CO2 is 2 The idea of not having to count emissions.
[0067]
Biomass used in the present invention is mainly a biomass having carbon neutral characteristics (gas energy is used for fuel gas and electric power. Solid residue is used for fuel as a carbon source in a later step). Since it is used, more use is desired. Therefore, from the condition that unreacted biomass is not discharged from the CDQ, that is, the biomass layer thickness and heat transfer conditions where the biomass is sufficiently dried and carbonized by CDQ, the biomass quantity can be charged up to about 40% of the coke quantity. It is only necessary to calculate the amount of biomass to be burned by reacting with the air, which is calculated from the amount of air in the chamber, and to convert the amount of biomass into the previous amount of biomass and set the amount of biomass input appropriately.
[0068]
The size (particle size) of the biomass used in the present invention is not particularly limited, but it can be intentionally changed to improve dispersibility by utilizing the fact that the falling point of the biomass changes by adjusting the air flow conveyance. Therefore, it is desirable that the drop point changes following a slight change in the flow rate (flow velocity) of the carrier gas. For this purpose, the biomass raw material is pulverized using a pulverization facility to have a small particle size. It is better to adjust the particle size by classifying using classification equipment as necessary. Specifically, it is desirable to adjust the proportion of particles larger than 100 mm to 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less by pulverizing and classifying biomass raw materials. In addition, when using biomass powder with a ratio of particles larger than 100 mm of 10% by mass or less, in addition to the effect of improving dispersibility, sulfur compounds in the gas in CDQ (red hot coke due to reaction with air in CDQ) This is advantageous in that it can be suppressed to a much lower level (generated by combustion).
[0069]
Here, the definition of the size (particle size) of biomass is as follows.
[0070]
・ Pulverize biomass raw material using pulverizers such as pulverizers and crushers to reduce the particle size, and further reduce the particle size of the biomass using a screen or other classification equipment (screening equipment). The opening size of the sieve when fractioned downward is defined as the biomass size (particle size) in the present invention. Crushers and crushers are usually made finer by impact, friction, cutting, or the like. The representative of the impact system is a hammer mill or ball mill, the representative of the friction system is a grind mill, and the representative of the cutting system is a cutter type. In the case of pulverization of coal and foods, there are many shapes that are close to spheres or cubes, and the concept of particle size = particle size is relatively clear. There is a difference between the major axis direction (L) and the minor axis direction (usually the minor axis; D). Although it is easy to separate in the fiber direction, for example, there are many L / Ds of 3 to 5 and L / Ds of 10 in the passing material of several mm on a hammer mill. Therefore, since the concepts such as the representative diameter and the average diameter are difficult to use, in the present invention, evaluation and definition are performed by sieving equipment used in most practical crushing processes, in particular, through openings of screens and the like. The screen used for evaluation and definition in the present invention is not the screen attached to the crusher shown in FIG. 7, but a screen when, for example, crushed material that has passed through the crusher screen is separately sieved. By suppressing the vibration in the direction perpendicular to the screen as much as possible (vibration in the horizontal direction when the inclination is 0), the size in the major axis direction is set as the passage diameter. Here, regarding the form of the “opening” of the screen when the crushed material is sieved separately, the “opening” of the screen attached to the crusher shown in FIGS. 7 (B) to (E) It is the same as the form of "." However, it is not limited to these forms, and in other forms as well, the length in the longitudinal direction of the screen or the like (including a square) is included as in FIG. 7. In the case of a square, the length of one side of the mesh ) Or the major axis length of an elliptical aperture (including a circle. In the case of a circle, the length of the diameter of the circular aperture) is the aperture size, that is, the size of the biomass (grains) in the present invention. Diameter).
[0071]
Hereinafter, a more specific example for obtaining a small-sized and classified biomass will be briefly described.
[0072]
The raw material biomass is reduced in size by a hammer type crusher [10 t / h crushing amount, 1000 rpm, hammer width 35 mm, hammer number 30, outlet screen size □ 50 mm (opening, square)]. As a result of sieving the crushed biomass with a vibration sieve [□ 100 mm screen (opening, square), inclination 5 °, horizontal and vertical vibration amplitude 10 mm, vibration frequency 30 times / minute] It becomes 10, 10, 10 mass% (trial 3 times), and biomass having a ratio of particles larger than 100 mm as defined above is 10 mass%. With respect to the biomass powder whose particle size has been adjusted in this manner, both the sieved biomass and the sieved biomass may be used, or only the sieved biomass may be used. In the latter case, the biomass powder on the sieve is preferably returned to the pulverizer and pulverized together with the raw material biomass.
[0073]
As described above, the “ratio of particles larger than 100 mm” is mass% on the screen based on the screen size of the screen. In order to change the mass% on the sieve, for example, the size of the mesh of the crusher screen may be changed, but should not be limited to this. That is, as a method of changing the particle size of biomass, in addition to the mesh size of the crusher screen of the specific examples shown above, the shape of the hammer, the width, the number of rotations, the screen position, etc. Although it is possible to change the method (crushing equipment), any method (equipment) can be used to define numerical values by sieving with a screen. In addition, sieving equipment (classification equipment) also uses vibration type and vibration method (impact by cam, sieving direction circle / ellipse, number of vibrations, etc.), screen eye shape (rectangle, circle, ellipse, etc.), etc. Although it can be changed, it can be defined as a common numerical value by sieving with the vibration method in the specific example shown above.
[0074]
In order to obtain biomass having a reduced particle size by a pulverizer, a crusher or the like, for example, as shown in FIG. Insert as shown by the arrow. When the biomass is rotated in the rotating direction 305 of the thin line arrow by the rotating body 303 in the pulverizer, when the biomass collides with the hammer (part) 304 installed in the pulverizer, the clearance between the hammer and the rotating body 303 is increased. As it passes, the biomass is crushed and the particle size is reduced. Biomass with a reduced particle size jumps out by centrifugal force during rotation. Accordingly, the size of the appropriate opening 308 (see FIGS. 7B to 7E) on the outer surface side of the rotation path of the pulverizer (enlargement of FIGS. 7B to 7E). The range (length) of the arrow in the figure corresponds to the size of the opening.) By installing a screen 307 having a shape, the particle size can be reduced to a size (particle size) that passes through the opening. Only the produced biomass (biomass crushed material 306) passes through the screen 307 and is taken out to the outside.
[0075]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, it cannot be overemphasized that this invention should not be restrict | limited to these.
[0076]
Example 1 and Comparative Example 1
The biomass charging apparatus shown in FIG. 2 was installed in a test facility that can simulate the pre-chamber portion of the CDQ, and the biomass thickness distribution in the test facility was measured when the amount of carrier gas was varied during the charging of the biomass.
[0077]
Here, the input conditions are as follows.
[0078]
Test body diameter (inner diameter): 7 m. The inner diameter of the pre-chamber in the coke dry fire extinguishing equipment (actual machine) was set.
[0079]
-The number of biomass input ports of the biomass input device was set at one location.
[0080]
-Installation height of biomass inlet: It was set to a height of 5 m from the bottom of the apparatus. The falling height of biomass in the actual machine, that is, the height from the position where the coke layer in the CDQ is highest during the CDQ operation to the height of the biomass inlet is adjusted.
[0081]
・ Installation angle of biomass input port: horizontal direction, adjusted so that biomass can be input horizontally.
[0082]
-Biomass input: 0.3 t / 5 minutes. The biomass input was set at the coke dry fire extinguishing equipment (actual machine).
[0083]
-Carrier gas: Air was used.
[0084]
-Biomass used for charging: The biomass used in this example was wood (specifically, cedar), and the volatile substance (VM) in the biomass was 79% by mass (dry basis). Moreover, the size of the biomass (cedar wood) introduced in this example was pulverized and classified so that the proportion of particles larger than 100 mm was 10% by mass. Specifically, hammer type crusher: 10 t / h crushing amount, 1000 rpm, hammer width 35 mm, number of hammers 30, outlet screen size □ 50 mm (opening, square), crushed material: vibration sieve: □ 100 mm screen (opening) A square screen was used.) As a result of sieving at a tilt angle of 5 °, a vibration amplitude of 10 mm horizontally and perpendicular to the tilt direction, and a vibration frequency of 30 times / minute, the sieve top was 10, 10, 10% by mass (Trial 3). Therefore, these particles were used for the introduction of this example assuming that the ratio of particles larger than 100 mm was 10% by mass (hereinafter the same shall apply).
[0085]
Comparative Example 1 (Reference amount confirmation experiment)
First, the carrier gas flow rate (reference amount) when the amount of biomass reaching the central part of the test equipment cross-section corresponding to the pre-chamber was the largest was obtained. That is, the experiment was repeated using the carrier gas flow rate as a parameter, and the carrier gas flow rate (reference amount) with the largest amount of biomass reaching the center of the test equipment cross section was 1500 Nm. Three / H. The state of biomass thickness distribution with respect to the length of the test equipment cross-section (horizontal) direction at this time is shown in FIG. 6 (a thin line in the figure; see comparison). Note that the test equipment cross-section (horizontal) direction length is the length in the cross-section including the location where the biomass inlet is installed, and the opposing test with the end of the test equipment on the inlet side as the starting point (0 m) The length from the start point is shown with the equipment end as the end point (7 m). Therefore, the center section of the test equipment section is a position having a length of 3.5 m in the test equipment section (horizontal) direction.
[0086]
Example 1 (Experiment in which the amount of carrier gas was varied during biomass charging)
Using the biomass input device shown in FIG. 2, the biomass obtained by pulverization and classification was introduced by air conveyance from a biomass input port (one place). Assuming that biomass is input between coke inputs (here, it is assumed that input and stop (pause) are repeated at intervals of 5 minutes), in this experiment only one lot (5 minutes) Biomass was added and the thickness distribution was measured (performed 10 times and the average value was expressed. The same shall apply hereinafter). At this time, as shown in FIG. Three Flow rate fluctuation ± 500Nm for ± 1/3 Three / H was given at least once. That is, the first 1000m Three / M starting from 2000h with a smooth (continuous) variation over 2 minutes Three / H, then 2000m for 1 minute Three After holding / h, it is changed smoothly (continuously) over the remaining 2 minutes to 1000 m Three The flow rate is controlled by a carrier gas flow rate control unit (a flow rate adjustment valve is used in the embodiment. The same shall apply hereinafter) 167 having a flow rate adjustment function so that the biomass input and the carrier gas supply are completed when reduced to / h. In addition, biomass 161 was fed from a biomass charging facility 163 (in the examples, a table feeder cutting facility was used. The same applies hereinafter). The state of biomass thickness distribution with respect to the test equipment cross-section (horizontal) direction length at this time is shown in FIG. 6 (see-◇-, 2 in the figure). ). From this experiment, it was confirmed that the dispersibility could be improved by changing the amount of carrier gas during biomass charging and changing the reach distance.
[0087]
Example 2
In the test facility that can simulate the CDQ pre-chamber portion used in Example 1, a biomass charging device as shown in FIG. 4 is installed, and during the biomass charging, there are three charging ports per biomass charging point, In addition, the biomass thickness distribution in the test facility when the discharge flow rate was decreased by opening and closing the inlet was measured.
[0088]
Here, the input conditions are as follows.
[0089]
Test body diameter (inner diameter): 7 m. The inner diameter of the pre-chamber in the coke dry fire extinguishing equipment (actual machine) was set.
[0090]
-The biomass input location of the biomass input device was set to 1 location (FIG. 4 shows an example where 4 locations are installed, and it can be said that one of them is applied).
[0091]
-Biomass input port at one biomass input location; arranged at three equal intervals (approximately 10 cm intervals).
[0092]
The ratio of the opening area of each biomass inlet (see FIG. 4); the reference amount (constant flow rate) obtained in Example 1 was distributed to each branch pipe 173a to 173c through the pipe 173. When only the inlet 165a (valve 1) is opened, the discharge flow rate becomes maximum, the biomass reaches the farthest, and when all the inlets 165a to 165c (valves 1 to 3) are opened, the discharge flow rate is the slowest. Thus, the discharge flow rate was set so that the biomass reaching the center of the cross section of the pre-chamber in the state in which the inlets 165a (valve 1) and 165b (valve 2) were opened was maximized. More specifically, the ratio of the opening area of each biomass inlet was adjusted with reference to the distance reached by the biomass due to the flow rate fluctuation of 1/3 of the reference amount performed in Example 1. Specifically, the flow rate when only the input port 165a (valve 1) is open: the flow rate when the input ports 165a and 165b are open: the flow rate when all the input ports are open is 4: 3: 2. When the opening area of the inlet 165a (valve 1) is 1, the opening area of the inlet 165b (valve 2) is set to 1/3 and the opening area of the inlet 165c (valve 3) is set to 2/3. did.
[0093]
-Installation height of each biomass inlet: All were set to a height of 5 m from the bottom of the apparatus. The falling height of biomass in the actual machine, that is, the height from the position where the coke layer in the CDQ is highest during the CDQ operation to the height of the biomass inlet is adjusted.
[0094]
-Installation angle of each biomass input port: All were set in the horizontal direction and adjusted so that biomass could be input horizontally.
[0095]
-Biomass input: 0.3 t / 5 minutes. The biomass input was set at the coke dry fire extinguishing equipment (actual machine).
[0096]
-Carrier gas: Air was used.
[0097]
Using the biomass input device shown in FIG. 4, the biomass obtained by pulverization and classification was introduced by air conveyance while decreasing the discharge flow rate by opening and closing each of the biomass input ports (three locations) at the input location. Assuming that biomass is input between coke inputs (ie, it is assumed that input and stop (pause) are repeated at intervals of 5 minutes), the biomass for only one lot (5 minutes) is also used in this experiment. Was used to measure the thickness distribution. At this time, the discharge flow rate was decreased by opening / closing the opening / closing device (in this example, a heat-resistant opening / closing valve is used in the present embodiment, the same shall apply hereinafter) at the time of introduction of biomass. That is, by using the biomass input device of FIG. 4, by the opening / closing operation shown in FIG. 5 (b), only the input port 165 a (valve 1) is initially opened and biomass input is started with the fastest discharge flow rate. After 1 minute from the start, the inlet 165b (valve 2) is also opened to reduce the discharge flow rate, so that the injection is continued in the neutral state (the state that reaches the center most), and 2 minutes have passed since the start. After that, the charging port 165c (valve 3) is also opened, and the charging is continued with the discharge flow rate being reduced to the minimum, and after 3 minutes from the start, the charging port 165b (valve 3) is closed to increase the discharge flow rate and become neutral. The charging is continued in the state of returning again, and after 4 minutes from the start, the charging port 165b (valve 2) is closed and the charging is continued in the state where the discharge flow rate is most increased. To complete biomass input and carrier gas supply Sea urchin, thereby adjusting the discharge flow rate by opening and closing of the opening and closing device of each inlet, was charged with biomass 161 from biomass inserting equipment 163. The state of biomass thickness distribution with respect to the length of the test equipment cross-section (horizontal) direction at this time is shown in FIG. ). From this experiment, it was confirmed that the dispersibility could be improved by changing the arrival distance of biomass by decreasing the discharge flow rate by opening and closing the inlet.
[0098]
Tables 1 and 2 show the results of experiments for confirming Examples 1 and 2 and the reference amount.
[0099]
[Table 1]
Figure 0004081391
[0100]
Example 3 (Demonstration experiment using actual machine)
The biomass injection facility of FIG. 2 used in Example 1 is installed at four equal intervals around the same CDQ of FIG. 1, and the reaction by changing the amount of transport gas during biomass introduction and improving the dispersibility. The reduction effect of insufficient biomass was investigated.
[0101]
That is, by using the biomass charging facility shown in FIG. 2, the amount of carrier gas during biomass charging is varied in the same manner as in Example 1 (as shown in FIG. 5 (a)), and the red hot coke in the coke dry fire extinguishing facility is used. A normal operation was carried out using the CDQ shown in FIG. 1 while introducing biomass into the pre-chamber, which is the charging space, by airflow conveyance using a carrier gas (air) between the introduction of red hot coke.
[0102]
The operating conditions are as follows.
[0103]
-Coke input amount: 100 t / h.
[0104]
-Biomass input: 4 t / h.
[0105]
・ Installation height of each biomass inlet (height from the highest coke layer in CDQ to the biomass inlet during CDQ operation): 5m, 5.5m, 6m, 6.5m did. This is because if the installation height of each biomass charging port is made the same height, if the variation pattern of the carrier gas amount is introduced in the same pattern as shown in FIG. In this case, it is because the biomass from each input port collides near the center. Therefore, in this embodiment, the installation height of each biomass inlet is changed, but the variation pattern of the carrier gas amount, the input angle, the input position, the input time, etc. may be changed for each biomass input, etc. It may be adjusted appropriately so as not to affect the improvement of dispersibility.
[0106]
As a result of operating under the above conditions using the CDQ shown in FIG. 1, the VM (volatile matter) in the biomass carbide discharged from the CDQ was 1.7% by mass (dry basis).
[0107]
Comparative Example 2
Next, as a comparative experiment, using the same equipment as in Example 3, the red hot coke in the coke dry fire extinguishing equipment with the reference amount obtained in Example 1 without changing the amount of carrier gas during biomass charging. The CDQ shown in FIG. 1 is usually used in the same manner as in Example 3 except that the biomass is introduced into the pre-chamber, which is the charging space, by the air flow transportation using the carrier gas (air) between the introduction of the red hot coke. The operation was performed. As a result, the VM (volatile matter) in the biomass carbide discharged from the CDQ was 3% by mass (dry basis).
[0108]
From the above, it was confirmed that the reaction was promoted and the biomass with insufficient reaction could be reduced by improving the dispersibility by changing the amount of the carrier gas during the charging of the biomass.
[0109]
Experimental Example 4
In the CDQ shown in FIG. 1, four locations of the biomass input facility of FIG. 4 used in Example 2 are installed at equal intervals around the CDQ, and three input ports are installed per biomass input location, And the reduction effect of biomass with insufficient reaction by decreasing the discharge flow rate by opening and closing the inlet was investigated.
[0110]
That is, using the biomass charging facility shown in FIG. 4, the discharge flow rate during biomass charging is increased or decreased by opening and closing each charging port (as shown in FIG. 5 (b)) in the same manner as in the second embodiment. A normal operation was performed using the CDQ shown in FIG. 1 while introducing biomass into the pre-chamber, which is the charging space for reddish coke, by introducing airflow with carrier gas (air) between the reddish coke.
[0111]
The operating conditions are as follows.
[0112]
-Coke input amount: 100 t / h.
[0113]
-Biomass input: 4 t / h.
[0114]
・ Installation height of biomass inlet at each biomass input location (height from the position where the coke layer in CDQ is highest during CDQ operation to biomass input): 5 m, 5.5 m for each biomass input location , 6 m and 6.5 m, respectively. This is because if the installation height of the biomass inlet at each biomass input location is all the same height, the opening / closing pattern of the inlet opening / closing device is the same pattern as shown in FIG. This is because the biomass from each inlet collides in the vicinity of the central part when the injection flow rate is fast with the opening opened and the arrival distance exceeds the central part. Therefore, in this embodiment, the installation height of the biomass inlet is changed for each biomass input location, but the opening / closing pattern of the input / output device, the input angle, the input position, the input time, etc. are changed for each biomass input location. Or, it may be appropriately adjusted so as not to affect the improvement of dispersibility, such as changing for each biomass inlet.
[0115]
As a result of operating under the above conditions using the CDQ shown in FIG. 1, the VM (volatile matter) in the biomass carbide discharged from the CDQ was 1.9% by mass (dry basis).
[0116]
Comparative Example 3
Next, as a comparative experiment, using the same equipment as in Example 4, the inlet 165a (valve 1) and the inlet 165b (valve 2) at each biomass input location without opening and closing the inlet during biomass input. ) And the discharge flow rate in a so-called neutral state (the state that reaches the center most), the biomass is transferred to the pre-chamber, which is the input space for red hot coke in the CDQ, between the input of red hot coke ( A normal operation was performed using the CDQ shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 4 except that the air flow was carried by air). As a result, VM (volatile matter) in the biomass carbide discharged from CDQ was 3.2 mass% (dry basis).
[0117]
From the above, the reaction is also promoted by increasing the dispersibility by increasing and decreasing the discharge flow rate by opening and closing the inlet at each biomass input site during the biomass input, and the reaction of insufficient biomass It was confirmed that it could be reduced.
[0118]
The VM (unreacted index) in biomass carbide discharged from CDQ according to Examples 3 and 4 and Comparative Examples 2 and 3 is shown in Table 2 below.
[0119]
[Table 2]
Figure 0004081391
[0120]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the dispersibility of biomass can be improved (biomass thickness is equalize | homogenized) by fluctuating the amount of conveyance gas at the time of biomass air current conveyance injection | throwing-in, or changing the reach | attainment distance. Thereby, reaction can be accelerated | stimulated and the volatile matter (VM) in the biomass carbide | carbonized_material discharged | emitted from CDQ is 3.0-3.2 mass% (dry basis) to 1.7-1.9 mass% ( (The reduction rate relative to 3% by mass (dry basis) was actually 41 to 43%. Further adjustment of the setting conditions can further reduce the volatile matter. It is possible enough), and can reduce the biomass underreaction. Thereby, even if biomass carbide | carbonized_material enters into a post process (sintering process), the concern of the product property deterioration by a volatile matter reduces significantly. CO 2 This can contribute to the reduction of emissions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a typical CDQ that can be used in the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of the simplest biomass input device part capable of supplying biomass into the CDQ pre-chamber of FIG. 1 by air flow transfer using a carrier gas, and ± 1/3 of the reference carrier gas flow rate. It is the schematic of the biomass injection | throwing-in apparatus which has the above flow volume adjustment function.
FIG. 3 is a schematic diagram of another biomass input device part that can input biomass into the CDQ pre-chamber of FIG. 1 by airflow transfer using a carrier gas, and has two or more input ports per biomass input point; It is the schematic of the biomass input device which has an opening / closing device of each input port.
FIG. 4 is a schematic view of a biomass charging device showing an example in which the charging port position in FIG. 3 is changed.
FIG. 5 (a) shows the carrier gas flow rate (reference) when the biomass reaching the center of the pre-chamber cross section is the largest when biomass is fed at a constant carrier gas flow rate using the biomass input device of FIG. As an embodiment of a biomass charging method in which a flow fluctuation of 1/3 or more is given to the plus (+) side and the minus (−) side at least once with respect to the amount), the carrier gas flow rate during the operation time in CDQ It is a graph showing the mode of change (pattern). FIG. 5 (b) uses the biomass input device of FIGS. 3 to 4 and has three input ports per biomass input location, and has an open / close device (valve) for each input port. As an embodiment of the biomass charging method for decreasing the discharge flow rate by opening and closing the mouth, the opening and closing states of the three opening and closing devices (valves 1 to 3) for each biomass charging point during the operation time in CDQ It is a graph showing (pattern).
FIG. 6 is a graph showing the thickness of biomass with respect to the horizontal length of CDQ by introducing biomass. In the figure, an example of the carrier gas flow rate (reference amount) when the biomass reaching the central portion of the pre-chamber cross section is the largest, when the carrier gas amount variation shown in FIG. 5A is given to the reference amount As shown in FIG. 5 (b) with respect to the example and the reference amount, an example when the discharge flow rate is decreased by opening and closing the biomass inlet is shown.
FIG. 7 (A) is a schematic view of a pulverizer used for pulverizing biomass, and FIGS. 7 (B) to (E) pass only biomass having a particle size reduced by the pulverizer. It is a drawing schematically showing the form and size of the sieve opening provided at the pulverizer outlet used to make the pulverized biomass that has passed through the sieve of the pulverizer further. In addition, when the particles larger than a predetermined size (for example, 100 mm) are separated on the sieve and the particles smaller than the predetermined size are separated under the sieve by a separate sieving equipment, the form of the sieve opening and the opening It can also be a drawing that schematically represents the size of
[Explanation of symbols]
101 ... CDQ, 103 ... CDQ top lid,
104 ... Upper coke inlet, 105 ... Prechamber (space part),
106… Cooling chamber, 107… Circulating gas,
108 ... The outlet at the bottom of the CDQ, 109 ... Heat exchanger (boiler),
111 ... steam, 113 ... steam turbine,
115 ... Ring duct, 117 ... Air (outside air),
121 ... circulation path, 123 ... dust catcher,
125 ... Circulating gas blower, 127 ... Circulating gas inlet,
129 ... Stripped gas extraction route, 151 ... Red hot coke,
153 ... Coke in CDQ, 155 ... Coke taken from CDQ,
161 ... biomass, 163 ... biomass charging equipment,
165, 165a, 165b, 165c ... biomass input port,
167 ... Carrier gas flow rate control unit (flow rate control valve)
169, 170 ... piping, 169a, 169b, 169c ... branch piping,
171 ... carrier gas (air), 173 ... carrier piping,
173a, 173b, 173c ... branch piping,
175, 175a, 175b, 175c ... Opening / closing device for each inlet,
177 ... Biomass input point, 191 ... Temperature sensor,
301 ... Biomass raw material, 302 ... Crusher (eg hammer type),
303 ... Rotating body, 304 ... Hammer (part),
305 ... Hammer rotation direction, 306 ... Biomass crushed material,
307 ... Screen, 308 ... Opening.

Claims (5)

コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、
バイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせると共に、バイオマス投入中に搬送ガス量を変動させることを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。A method of charging biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red-hot coke in a coke dry fire extinguishing system, by air flow transportation using a carrier gas,
A method for charging biomass into a coke dry fire extinguishing facility, characterized by having a horizontal component in a biomass charging direction component and changing a carrier gas amount during biomass charging. プレチャンバ断面中央部へ到達するバイオマスが最も多いときの搬送ガス流量に対し、１／３以上の流量変動を、プラス側、マイナス側それぞれ少なくとも１回以上与えることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。  The flow rate fluctuation of 1/3 or more is given at least once each on the plus side and the minus side with respect to the carrier gas flow rate when the amount of biomass reaching the central portion of the pre-chamber cross section is the largest. To put biomass into the coke dry fire extinguishing equipment. コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、
バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とすると共に、基準となる搬送ガス流量に対し±１／３以上の流量調節機能を持つことを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入装置。An apparatus for introducing biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red hot coke in a coke dry fire extinguishing facility, by air current conveyance using a carrier gas,
Coke dry type characterized in that the input angle of the biomass input port is set to an input angle that gives a horizontal component to the biomass input direction component, and has a flow rate adjustment function of ± 1/3 or more with respect to the reference carrier gas flow rate. Biomass input device for fire extinguishing equipment. コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する方法であって、
該搬送経路１つを複数に分岐すると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を持ち、更に該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、かつ該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減することによって開口している投入口からの吐出流速を減増させることを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入方法。A method of charging biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red hot coke in a coke dry fire extinguishing facility , by air flow conveyance using a conveyance gas through a conveyance path ,
With branches one said conveying path into a plurality, have inlet biomass different for each transport routes the branched, turned an angle to further have a horizontal component poured angle of each of the biomass inlet to the insertion direction component of the biomass and then, and biomass-on method to coke dry quenching facility characterized by causing masa reduced the discharge flow rate from the inlet which is open by increasing or decreasing the charged number of units to be opened Ri by the opening and closing of the respective inlet. コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバにバイオマスを、搬送経路を通じて搬送ガスによる気流搬送で投入する装置であって、
該搬送経路１つが複数に分岐されると共に、該分岐した搬送経路毎に異なるバイオマスの投入口を備え、該各バイオマス投入口の投入角度をバイオマスの投入方向成分に水平成分を持たせる投入角度とし、該各投入口の開閉により開口する投入口数を増減できる投入口の開閉装置とを有することを特徴とするコークス乾式消火設備へのバイオマス投入装置。A device that feeds biomass into a pre-chamber, which is a charging space for red hot coke in a coke dry fire extinguishing facility , by air flow transportation using a carrier gas through a transportation path ,
Together with the transport path one is branched into a plurality, with the bifurcated inlet of different biomass per transport pathway, poured angle of each of the biomass inlet and poured angle to have a horizontal component to the insertion direction component of the biomass And a biomass charging device for a coke dry fire extinguishing facility, characterized in that it has a charging port opening / closing device capable of increasing or decreasing the number of charging ports opened by opening and closing each charging port.
JP2003058892A 2003-03-05 2003-03-05 Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment Expired - Fee Related JP4081391B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003058892A JP4081391B2 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003058892A JP4081391B2 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004269578A JP2004269578A (en) 2004-09-30
JP4081391B2 true JP4081391B2 (en) 2008-04-23

Family

ID=33121895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003058892A Expired - Fee Related JP4081391B2 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4081391B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004269578A (en) 2004-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10364985B2 (en) Bio-fuel furnace
JP5645468B2 (en) Biomass crusher and biomass / coal co-firing system
KR101622582B1 (en) Method and installation for coal grinding in inert operation or in non-inert operation
CN108430643B (en) Grinding and drying facility
CN208776670U (en) A kind of biomass comprehensive utilizes system
JP5511619B2 (en) Biomass crusher and biomass / coal co-firing system
CN106918039A (en) A kind of biomass molding fuel solid-phase low-temperature, gas phase high-temp combustion device
CN107365601B (en) A kind of Biomass Gasification ＆ Power Generation method using agriculture and forestry organic waste material
CN103224802A (en) Biomass drying and carbonization system and application thereof
WO2008120109A1 (en) Method and plant for manufacturing cement clinker
CN105874038A (en) Apparatus for pyrolysing carbonaceous material
JP2007321520A (en) Heat using method generated in biomass power generation facility
JP4081391B2 (en) Method and apparatus for charging biomass into coke dry fire extinguishing equipment
JP5439830B2 (en) Method for producing fuel carbon material for sintering
US4162655A (en) Heat producing device
CN202193735U (en) Sludge contained waste material treatment equipment
JP2004231690A (en) Method for utilizing biomass for coke dry quencher
CN111558432B (en) Solid fuel pulverizer, power generation facility provided with same, and solid fuel pulverizing method
JP3899020B2 (en) Method for reducing sulfur compounds in gas in coke dry fire extinguishing equipment
CN102911688B (en) Coking coal moisture control method and hammer crusher for realizing same
JP2011251223A (en) Biomass crusher and biomass-coal co-firing system
JP7435921B1 (en) Carbide production system and carbide production method
EP3971474A1 (en) Burner device and combustion device
TWI293644B (en)
JP4094448B2 (en) Method for reducing sulfur compounds in gas in coke dry fire extinguishing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080208

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4081391

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140215

Year of fee payment: 6

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees