WO2018185804A1 - 燃料製造方法 - Google Patents

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田村　雅人
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    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
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    • 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
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    • 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
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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel manufacturing method for manufacturing a solid fuel.
  • EFB empty fruit bunch
  • Patent Document 1 a technique for increasing the melting point of ash generated when solid fuel is burned by adding calcium (Ca) to biomass to produce solid fuel has been developed (for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure is intended to provide a fuel manufacturing method capable of increasing the melting point of ash while maintaining the calorific value.
  • a fuel manufacturing method includes a step of primary crushing EFB, a step of drying the primary crushed EFB, and the dried EFB containing an Al compound. A step of mixing the suspension, and a step of molding the EFB mixed with the Al compound.
  • a step of secondary crushing the dried EFB may be performed, and the mixing step may be performed after performing the secondary crushing step.
  • the Al compound may be one or both of Al 2 O 3 and Al (OH) 3 .
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a fuel production system 100.
  • the fuel production system 100 includes a sorting unit 110, a primary crushing unit 120, a drying unit 130, a secondary crushing unit 140, a suspension storage unit 150, a mixing unit 160, and a pelletizer. 170 and a cooling unit 180.
  • the sorting unit 110 sorts EFB (Empty Fruit Bunch) serving as a raw material into an EFB having a predetermined size (for example, about 5 cm) or more and an EFB having a size less than the predetermined size.
  • EFB Electronic Breast Bunch
  • An EFB of a predetermined size or more sorted by the sorting unit 110 is conveyed to the primary crushing unit 120 at the subsequent stage.
  • Primary crushing unit 120 crushes EFB to about 5 cm (primary crushing), for example.
  • the EFB crushed by the primary crushing unit 120 is conveyed to the subsequent drying unit 130.
  • the drying unit 130 dries the EFB.
  • the EFB dried by the drying unit 130 is conveyed to the secondary crushing unit 140 at the subsequent stage.
  • the secondary crushing unit 140 crushes the dried EFB to about 1 cm (secondary crushing), for example.
  • the EFB crushed by the secondary crushing unit 140 is conveyed to the subsequent mixing unit 160.
  • the suspension storage unit 150 stores a suspension (slurry) of alumina (Al 2 O 3 ) and water.
  • the suspension stored in the suspension storage unit 150 is supplied to the mixing unit 160.
  • the suspension stored in the suspension storage unit 150 has a water content of 10 wt% or more and less than 15 wt% in the mixture generated by the mixing unit 160 described below, and the alumina content (wt%) in the mixture ) Is adjusted to a concentration of 1 wt% or more (preferably 2 wt% or more).
  • the mixing unit 160 mixes EFB and the suspension to generate a mixture.
  • the pelletizer 170 molds the mixture to produce pellets (for example, a cylindrical shape).
  • the pellets produced by the pelletizer 170 are conveyed to the subsequent cooling unit 180.
  • the cooling unit 180 cools the pellet to room temperature (for example, about 25 ° C.) to obtain a solid fuel.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing flow of the fuel production method.
  • the fuel manufacturing method according to the present embodiment includes a sorting step S110, a primary crushing step S120, a drying step S130, a secondary crushing step S140, a mixing step S150, a molding step S160, and a cooling step S170.
  • the sorting step S110 is a step in which the sorting unit 110 sorts the EFB serving as a raw material into an EFB having a predetermined size or larger and an EFB having a predetermined size or smaller.
  • the primary crushing step S120 is a step in which the primary crushing unit 120 primarily crushes EFB having a predetermined size or more.
  • drying step S130 In the drying step S130, the drying unit 130 dries the primary crushed EFB.
  • the secondary crushing step S140 is a step in which the secondary crushing unit 140 secondary crushes the dried EFB.
  • the mixing step S150 is a step in which the mixing unit 160 mixes the secondary crushed EFB and the suspension to generate a mixture.
  • the molding step S160 is a step in which the pelletizer 170 molds the generated mixture into pellets.
  • the cooling step S170 is a step in which the cooling unit 180 cools the molded pellets to obtain a solid fuel.
  • the solid fuel is produced by adding alumina to EFB instead of calcium to produce the solid fuel.
  • the melting point of ash generated by burning can be raised. Therefore, when solid fuel is co-fired with coal, it is possible to suppress a decrease in melting point of ash.
  • Al compounds such as alumina (Al compounds) have a higher effect of increasing the melting point of ash than calcium compounds. For this reason, even if the addition amount of an aluminum compound is small compared with a calcium compound, melting
  • the mixing unit 160 mixes alumina with the EFB after the secondary crushing. If alumina is mixed before the secondary crushing, the cutter of the secondary crushing section 140 may be damaged by the alumina.
  • the configuration in which the mixing unit 160 mixes alumina with the EFB after the secondary crushing can prevent the secondary crushing unit 140 from being damaged. Therefore, the durability of the secondary crushing part 140 can be improved.
  • Example As shown in FIG. 3A, Comparative Example A in which coal ash 90.0 wt% and EFB ash 10.0 wt% were mixed, coal ash 54.0 wt%, EFB ash 6.0 wt%, and alumina 40 wt% were mixed.
  • Example A Example B in which coal ash 72.0 wt%, EFB ash 8.0 wt%, and alumina 20 wt% were mixed, Example B in which coal ash 81.0 wt%, EFB ash 9.0 wt%, and alumina 10 wt% were mixed C, Example D in which 85.5 wt% of coal ash, 9.5 wt% of EFB ash, and 5.0 wt% of alumina were mixed, 87.3 wt% of coal ash, 9.7 wt% of EFB ash, and 3.0 wt% of alumina were mixed Example E was created and subjected to a heating test. In Comparative Example A and Examples A to E, the coal ash is burnt ash of bituminous coal.
  • the temperature was raised to 1200 ° C. in the air atmosphere and then held at the same temperature (1200 ° C.) for 2 hours.
  • Example C (EFB ash: alumina ⁇ 1: 1), although the pellet shape was slightly changed as compared with Example B, it was found that the pellet hardly melted.
  • Example D (EFB ash: alumina ⁇ 2: 1), it was found that the shape of the pellet was changed as compared with Example C.
  • Example E (EFB ash: alumina ⁇ 3: 1), the degree of melting of the pellet was smaller than that of Comparative Example A, and an effect of increasing the melting temperature (melting point of ash) by adding alumina was observed.
  • alumina has been described as an example of the aluminum compound mixed with EFB in the mixing step S150.
  • the type of the aluminum compound is not limited, and may be, for example, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) or a mixture of alumina and aluminum hydroxide.
  • Al (OH) 3 aluminum hydroxide
  • a compound other than the aluminum compound for example, a silicon compound (SiO 2 ) or a calcium compound
  • SiO 2 silicon compound
  • calcium compound a compound other than the aluminum compound
  • the mixing step S150 is performed after performing the secondary crushing step S140 has been described as an example.
  • the mixing step S150 may be performed after the drying step S130 and before the molding step S160. Thereby, the moisture content of a mixture can be adjusted with the addition of an aluminum compound.
  • the present disclosure can be used for a fuel manufacturing method for manufacturing a solid fuel from EFB.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

燃料製造方法は、一次破砕部によってＥＦＢを一次破砕する工程（一次破砕工程Ｓ１２０）と、乾燥部によって、一次破砕されたＥＦＢを乾燥させる工程（乾燥工程Ｓ１３０）と、混合部によって、乾燥されたＥＦＢに、Ａｌ化合物の懸濁液を混合する工程（混合工程Ｓ１５０）と、ペレタイザによって、Ａｌ化合物が混合されたＥＦＢを成型する工程（成型工程Ｓ１６０）と、を含む。

Description

燃料製造方法
　本開示は、固体燃料を製造する燃料製造方法に関する。
　近年、パーム椰子からパーム油を生産した結果生じる空果房（ＥＦＢ：Empty Fruit Bunch）の有効利用が期待されている。そこで、ＥＦＢをボイラの燃料の一部として利用することが考えられる。しかし、ＥＦＢは、他の木質系バイオマスと比較してカリウム（Ｋ）が多く含まれている。このため、ボイラにおいて、ＥＦＢを石炭と混焼させた場合に、石炭のみを燃焼させた場合と比較して、灰（燃焼残渣）の融点が低下する。そうすると、灰が溶融してボイラの内壁に付着して、ボイラの熱交換効率が低下してしまうという問題がある。
　そこで、バイオマスにカルシウム（Ｃａ）を添加して固体燃料を製造することで、固体燃料を燃焼させた際に生じる灰の融点を上昇させる技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
特開昭６１－２２８０９６号公報
　しかし、上記特許文献１の技術では、ボイラの内壁に付着しない程度に灰の融点を上昇させるためには、大量のカルシウムを添加する必要がある。そうすると、単位体積当たりの固体燃料を燃焼させることで生じる灰の量が莫大となってしまい、固体燃料の発熱量が低下してしまうという問題がある。
　本開示は、このような課題に鑑み、発熱量を維持しつつ、灰の融点を上昇させることが可能な燃料製造方法を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る燃料製造方法は、ＥＦＢを一次破砕する工程と、一次破砕された前記ＥＦＢを乾燥させる工程と、乾燥させた前記ＥＦＢに、Ａｌ化合物の懸濁液を混合する工程と、前記Ａｌ化合物が混合された前記ＥＦＢを成型する工程と、を含む。
　また、前記乾燥させる工程を遂行した後に、前記乾燥させたＥＦＢを二次破砕する工程を遂行し、前記混合する工程は、前記二次破砕する工程を遂行した後に遂行されてもよい。
　また、前記Ａｌ化合物は、Ａｌ２Ｏ３、および、Ａｌ（ＯＨ）３のいずれか一方または両方であってもよい。
　本開示の燃料製造方法によれば、発熱量を維持しつつ、灰の融点を上昇させることが可能となる。
燃料製造システムを説明する図である。 燃料製造方法の処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例の結果を説明する図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
（燃料製造システム１００）
　図１は、燃料製造システム１００を説明する図である。図１に示すように、燃料製造システム１００は、選別部１１０と、一次破砕部１２０と、乾燥部１３０と、二次破砕部１４０と、懸濁液貯留部１５０と、混合部１６０と、ペレタイザ１７０と、冷却部１８０とを含んで構成される。
　選別部１１０は、原料となるＥＦＢ（Empty Fruit Bunch：空果房）を、所定の大きさ（例えば、５ｃｍ程度）以上のＥＦＢと、所定の大きさ未満のＥＦＢとに選別する。選別部１１０によって選別された所定の大きさ以上のＥＦＢは、後段の一次破砕部１２０に搬送される。
　一次破砕部１２０は、ＥＦＢを、例えば５ｃｍ程度に破砕（一次破砕）する。一次破砕部１２０によって破砕されたＥＦＢは、後段の乾燥部１３０に搬送される。
　乾燥部１３０は、ＥＦＢを乾燥させる。乾燥部１３０によって乾燥されたＥＦＢは、後段の二次破砕部１４０に搬送される。
　二次破砕部１４０は、乾燥されたＥＦＢを、例えば１ｃｍ程度に破砕（二次破砕）する。二次破砕部１４０によって破砕されたＥＦＢは、後段の混合部１６０に搬送される。
　懸濁液貯留部１５０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と水との懸濁液（スラリー）を貯留する。懸濁液貯留部１５０に貯留された懸濁液は、混合部１６０に供給される。懸濁液貯留部１５０に貯留される懸濁液は、後述する混合部１６０によって生成された混合物中の含水率が１０ｗｔ％以上１５ｗｔ％未満となり、また、混合物中のアルミナの含有率（ｗｔ％）が１ｗｔ％以上（好ましくは２ｗｔ％以上）となる濃度に調整される。
　混合部１６０は、ＥＦＢと懸濁液とを混合して混合物を生成する。ペレタイザ１７０は、混合物を成型して、ペレット（例えば、円柱形状）を製造する。ペレタイザ１７０によって製造されたペレットは、後段の冷却部１８０に搬送される。冷却部１８０は、ペレットを常温（例えば、２５℃程度）まで冷却して固体燃料とする。
（燃料製造方法）
　続いて、燃料製造システム１００を用いた燃料製造方法について説明する。図２は、燃料製造方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図２に示すように、本実施形態にかかる燃料製造方法は、選別工程Ｓ１１０、一次破砕工程Ｓ１２０、乾燥工程Ｓ１３０、二次破砕工程Ｓ１４０、混合工程Ｓ１５０、成型工程Ｓ１６０、冷却工程Ｓ１７０を含む。
（選別工程Ｓ１１０）
　選別工程Ｓ１１０は、選別部１１０が、原料となるＥＦＢを、所定の大きさ以上のＥＦＢと、所定の大きさ未満のＥＦＢとに選別する工程である。
（一次破砕工程Ｓ１２０）
　一次破砕工程Ｓ１２０は、一次破砕部１２０が、所定の大きさ以上のＥＦＢを一次破砕する工程である。
（乾燥工程Ｓ１３０）
　乾燥工程Ｓ１３０は、乾燥部１３０が、一次破砕されたＥＦＢを乾燥させる工程である。
（二次破砕工程Ｓ１４０）
　二次破砕工程Ｓ１４０は、二次破砕部１４０が、乾燥させたＥＦＢを二次破砕する工程である。
（混合工程Ｓ１５０）
　混合工程Ｓ１５０は、混合部１６０が、二次破砕されたＥＦＢと、懸濁液とを混合して混合物を生成する工程である。
（成型工程Ｓ１６０）
　成型工程Ｓ１６０は、ペレタイザ１７０が、生成された混合物をペレットに成型する工程である。
（冷却工程Ｓ１７０）
　冷却工程Ｓ１７０は、冷却部１８０が、成型されたペレットを冷却して固体燃料とする工程である。
　以上説明したように、本実施形態にかかる燃料製造システム１００およびこれを用いた燃料製造方法によれば、カルシウムに代えて、アルミナをＥＦＢに添加して固体燃料を製造することにより、固体燃料が燃焼されることで生じる灰の融点を上昇させることができる。したがって、固体燃料を石炭と混焼させた場合に、灰の融点の低下を抑制することが可能となる。
　また、アルミナ等のアルミニウム化合物（Ａｌ化合物）は、カルシウム化合物と比較して、灰の融点の上昇効果が高い。このため、アルミニウム化合物の添加量が、カルシウム化合物と比較して少量であっても、固体燃料の灰の融点を上昇させることができる。したがって、発熱量を維持しつつ、灰の融点を上昇させた固体燃料を製造することが可能となる。
　なお、上記したように、混合部１６０は、二次破砕した後のＥＦＢにアルミナを混合する。二次破砕の前にアルミナを混合すると、アルミナによって、二次破砕部１４０のカッターがダメージを受けてしまうおそれがある。しかし、混合部１６０が、二次破砕した後のＥＦＢにアルミナを混合する構成により、二次破砕部１４０の破損を防止することができる。したがって、二次破砕部１４０の耐久性を向上させることが可能となる。
（実施例）
　図３（ａ）に示すように、石炭灰９０．０ｗｔ％、ＥＦＢ灰１０．０ｗｔ％を混合した比較例Ａ、石炭灰５４．０ｗｔ％、ＥＦＢ灰６．０ｗｔ％、アルミナ４０ｗｔ％を混合した実施例Ａ、石炭灰７２．０ｗｔ％、ＥＦＢ灰８．０ｗｔ％、アルミナ２０ｗｔ％を混合した実施例Ｂ、石炭灰８１．０ｗｔ％、ＥＦＢ灰９．０ｗｔ％、アルミナ１０ｗｔ％を混合した実施例Ｃ、石炭灰８５．５ｗｔ％、ＥＦＢ灰９．５ｗｔ％、アルミナ５．０ｗｔ％を混合した実施例Ｄ、石炭灰８７．３ｗｔ％、ＥＦＢ灰９．７ｗｔ％、アルミナ３．０ｗｔ％を混合した実施例Ｅを作成して加熱試験を行った。なお、比較例Ａ、実施例Ａ～Ｅにおいて、石炭灰は、瀝青炭の燃焼灰である。
　加熱試験では、大気雰囲気において１２００℃まで昇温した後、同温度（１２００℃）にて２時間保持した。
　その結果、図３（ｂ）に示すように、比較例Ａでは、ペレットが溶融することが確認された。また、実施例Ａ（ＥＦＢ灰：アルミナ＝３：２０）では、ペレットが溶融しないことが分かった。実施例Ｂ（ＥＦＢ灰：アルミナ＝２：５）では、実施例Ａと比較して若干ペレットの形状が変化しているものの、ペレットは溶融しないことが分かった。実施例Ｃ（ＥＦＢ灰：アルミナ≒１：１）では、実施例Ｂと比較して若干ペレットの形状が変化しているものの、ペレットはほとんど溶融しないことが分かった。実施例Ｄ（ＥＦＢ灰：アルミナ≒２：１）では、実施例Ｃと比較してペレットの形状が変化していることが分かった。実施例Ｅ（ＥＦＢ灰：アルミナ≒３：１）においても、ペレットの溶融度合いは、比較例Ａよりも小さく、アルミナの添加による溶融温度（灰の融点）の上昇効果が見られた。
　以上の結果から、アルミナの添加量が多いほど、灰が溶融しないことが確認された。
　以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上記実施形態では、混合工程Ｓ１５０において、ＥＦＢに混合されるアルミニウム化合物としてアルミナを例に挙げて説明した。しかし、アルミニウム化合物の種類に限定はなく、例えば、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）であってもよいし、アルミナと水酸化アルミニウムの混合物であってもよい。また、混合工程Ｓ１５０において、アルミニウム化合物に加えて、アルミニウム化合物以外の化合物（例えば、ケイ素化合物（ＳｉＯ２）やカルシウム化合物）を混合してもよい。
　また、上記実施形態において、混合工程Ｓ１５０は、二次破砕工程Ｓ１４０を遂行した後に遂行される場合を例に挙げて説明した。しかし、混合工程Ｓ１５０は、乾燥工程Ｓ１３０の後であって、成型工程Ｓ１６０の前に遂行されればよい。これにより、アルミニウム化合物の添加とともに、混合物の含水率の調整を行うことができる。
　本開示は、ＥＦＢから固体燃料を製造する燃料製造方法に利用することができる。
Ｓ１２０　一次破砕工程
Ｓ１３０　乾燥工程
Ｓ１４０　二次破砕工程
Ｓ１５０　混合工程
Ｓ１６０　成型工程

Claims (3)

  1. 　ＥＦＢを一次破砕する工程と、
    　一次破砕された前記ＥＦＢを乾燥させる工程と、
    　乾燥させた前記ＥＦＢに、Ａｌ化合物の懸濁液を混合する工程と、
    　前記Ａｌ化合物が混合された前記ＥＦＢを成型する工程と、
    を含む燃料製造方法。
  2. 　前記乾燥させる工程を遂行した後に、
    　前記乾燥させたＥＦＢを二次破砕する工程を遂行し、
    　前記混合する工程は、前記二次破砕する工程を遂行した後に遂行される請求項１に記載の燃料製造方法。
  3. 　前記Ａｌ化合物は、Ａｌ２Ｏ３、および、Ａｌ（ＯＨ）３のいずれか一方または両方である請求項１または２に記載の燃料製造方法。
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