JP2008506000A - FUEL PRODUCT AND METHOD FOR PRODUCING FUEL PRODUCT - Google Patents
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Abstract
燃料ペレットを製造するための方法に関する。ペレットは炭素系粒子材料及び結合剤から得ることができ、本方法は、材料と結合剤とを混合させるステップと、そのように形成された混合物を転がせることによって凝集させるステップとを備える。例えば回転ドラムでの転がり作用は、粒子・結合剤混合物を、通常は様々なサイズ分布を有するペレットへと凝集させる役目を果たす。機械的な圧縮力は不要であり、使用される結合剤を用いると、大気温度で行うことができる。本方法は、炭素系の廃棄物を使用して、容易に輸送でき且つ効率的に燃焼できる使用に適した燃料製品を形成する、単純であるが効率的なプロセスを提供する。回転ドラム又はパン凝集器は、比較的低コストででき、非常に高い総トン数のスループットを得ることができる。特注の製品を製造することができ、石炭高性能プラントでの灰・硫黄除去の経済性を高める。
【選択図】図１The present invention relates to a method for producing fuel pellets. The pellets can be obtained from a carbon-based particulate material and a binder, and the method comprises the steps of mixing the material and binder, and agglomerating by rolling the mixture so formed. For example, the rolling action on a rotating drum serves to agglomerate the particle / binder mixture into pellets, usually having various size distributions. No mechanical compressive force is required and can be performed at ambient temperature with the binder used. The method provides a simple but efficient process that uses carbonaceous waste to form a fuel product suitable for use that can be easily transported and burned efficiently. Rotating drums or pan agglomerators can be made at a relatively low cost and can achieve very high tonnage throughput. Custom-made products can be manufactured to improve the economics of ash and sulfur removal at high-performance coal plants.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料製品及び燃料製品を製造するための方法に関する。 The present invention relates to fuel products and methods for manufacturing fuel products.
多くの固体系燃料抽出プロセスにおける問題は、廃棄された「細かい」材料の取り扱いである。１０％程度の切込み炭は、結局のところ、微細な（一般に約３ｍｍ未満）或いは超微細な（一般に約０．１ｍｍ未満）炭塵の状態となる。この粉炭は、多くの場合に最終プロセスに不適切であり、サイズが問題でない場合であっても多量の水（１０％〜３０％）を保持しており、取り扱って、輸送し、燃やすことが「厄介となり」、困難となり、非効率になる可能性がある。 A problem in many solid fuel extraction processes is the handling of discarded “fine” material. About 10% of the cut charcoal will eventually be in a fine (generally less than about 3 mm) or ultrafine (generally less than about 0.1 mm) coal dust. This pulverized coal is often unsuitable for the final process and retains large amounts of water (10% -30%) even when size is not an issue, and can be handled, transported and burned It can be “troublesome”, difficult and inefficient.
１つの解決策は、練炭を形成することであった。これらは、非常に高い圧力で粉末を圧縮して二次的な燃料材料を形成することによって形成される。しかしながら、練炭工場の高い資本及び高い動作コストが、一部の高コスト国を越えたそれらの使用を妨げてきた。多くの場所で、粉炭は、現在、採炭所の近くに単に「投げ捨てられている」。 One solution has been to form briquettes. These are formed by compressing the powder at very high pressure to form a secondary fuel material. However, the high capital and high operating costs of briquettes have hindered their use across some high cost countries. In many places, pulverized coal is now simply “thrown” near the mines.
他の解決策は、ペレット化及び押し出しを含む様々なプロセスを使用して炭質粉末を凝集させることである。このため、様々な結合材料が提案されてきた。米国特許第４２１９５１９号では、結合剤の主要な材料が石灰又は関連するカルシウム化合物である。米国特許第３３７７１４６号は様々な有機結合剤を記載しており、米国特許第４３５７１４５号はトールオイルピッチを提案している。米国特許第４０２５５９６号は、ラテックスを使用して、随意的にはベントナイト又はでんぷんを用いて、分割された鉱物固形物を最終的にペレット化する方法について記載している。 Another solution is to agglomerate the carbonaceous powder using a variety of processes including pelletization and extrusion. For this reason, various bonding materials have been proposed. In U.S. Pat. No. 4,219,519, the main material of the binder is lime or related calcium compounds. U.S. Pat. No. 3,377,146 describes various organic binders and U.S. Pat. No. 4,357,145 proposes tall oil pitch. U.S. Pat. No. 4,025,596 describes a method of finally pelletizing divided mineral solids using latex, optionally with bentonite or starch.
しかしながら、これらの全てのプロセスは、ペレットの形成後に、ある種の処理の必要性を伴っており、一般的にはペレットの最終形状を与えるために高温で乾燥することを含む。したがって、これらの全てのプロセスは、１つ以上の有機結合剤の使用に照らして、何らかの形態の熱処理を必要とする。更に重要なことには、これらの全てのプロセスは２０年以上前のものであるにも関わらず、実際に使用されてきたこと或いは何らかの成功をもって使用されてきたことはない。 However, all these processes involve the need for some kind of treatment after the formation of the pellets and generally involves drying at an elevated temperature to give the final shape of the pellets. Thus, all these processes require some form of heat treatment in light of the use of one or more organic binders. More importantly, all these processes have never been used in practice or with any success despite being more than 20 years old.
他の問題は水分の重量である。石炭における高い水分レベルは、輸送及び燃焼を非効率的にしている。世界中の石炭備蓄の大半の貴重な部分を構成する亜瀝青炭は、「化学的に付着される」水分を石炭構造中に含有する（最大で２０〜３０％の水分）。この「水分」は、亜瀝青炭の使用及び価値を大幅に制限する。例えば、輸送される石炭のトラック３台分毎に、トラック１台分の水も輸送しなければならない。また、この水分は、石炭が燃やされるときに（水を水蒸気に変えるために）炎からエネルギを取り込む（奪う）。熱によって水分を追い出そうとする試みは成功しないことが分かった。これは、石炭が乾燥する際に粉々になり、自然発火し易くなるからである。その結果、非常に僅かな亜瀝青炭が国際的に取引されている。 Another problem is the weight of moisture. High moisture levels in coal make transportation and combustion inefficient. Subbituminous coal, which constitutes a valuable part of the world's coal reserves, contains “chemically attached” moisture in the coal structure (up to 20-30% moisture). This “moisture” greatly limits the use and value of subbituminous coal. For example, for every three coal trucks transported, one truck of water must also be transported. This moisture also takes energy from the flame when coal is burned (to turn the water into water vapor). Attempts to expel moisture by heat have proven unsuccessful. This is because the coal is shattered when it dries and is likely to ignite spontaneously. As a result, very little subbituminous coal is traded internationally.
練炭プロセスを使用する他の産業は、泥炭産業である。適切に粉砕可能な材料を形成するため、泥炭は、かなりの時間、多くの場合２回又は３回にわたって乾燥させなければならず、また、細かく刻まれて粉砕されなければならず、それにより、練炭を形成するコスト全体が増大する。 Another industry that uses briquetting processes is the peat industry. In order to form a properly grindable material, the peat must be dried for a considerable time, often two or three times, and must be minced and ground, thereby The overall cost of forming briquettes increases.
本発明の目的は、動作要件及び必要資本のコストを下げることにより、更に効率が良い燃料製品及びその製造方法を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a more efficient fuel product and a method for manufacturing the same by lowering operational requirements and cost of required capital.
したがって、本発明の１つの態様においては、炭素系粒子材料及び結合剤から硬質燃料ペレットを製造するための方法（プロセス）であって、
材料と結合剤とを混合させるステップと、
そのように形成された混合物を転がせることによって凝集させて硬質ペレットを形成するステップとを備え、
結合剤は、シリケート系のものであり、１つ以上の界面活性剤を含み、当該方法が大気温度で行われる、という方法が提供される。
Accordingly, in one aspect of the present invention, a method for producing hard fuel pellets from a carbonaceous particulate material and a binder comprising:
Mixing the material and the binder;
Rolling the mixture so formed to agglomerate to form hard pellets,
The binder is of a silicate type and includes one or more surfactants, provided that the method is carried out at ambient temperature.
１つ以上の界面活性剤を含むシリケート系の結合剤の使用により、本発明の方法は、大気温度で硬質燃料ペレットを形成することができる。大気温度での硬質燃料ペレットの形成は、従来の方法によっては達成できなかった。 Through the use of silicate-based binders containing one or more surfactants, the method of the present invention can form hard fuel pellets at ambient temperature. Formation of hard fuel pellets at ambient temperature could not be achieved by conventional methods.
燃料ペレットは、別個の１又は複数の積極的な硬化ステップを何ら必要とすることなく、それらを手で扱うことができ、蓄えることができ、積み重ねることができ、及び／又は、速やかに輸送することができるという意味で、「硬質」である。すなわち、ペレットは、任意の支援又は更なる処理、特に熱処理及び／又は加圧処理を伴わずに硬化する。従来方法は、凝集体の転がりによって形成される燃料ペレットを、そのような燃料ペレットが硬質で取り扱うことができる前に、熱及び／又は（強制空気）圧力を用いて積極的に硬化させる必要があった。したがって、本発明の燃料ペレットは、形成直後に梱包し及び／又は輸送することができる。 The fuel pellets can be handled by hand, stored, stacked and / or transported quickly without requiring any separate one or more aggressive curing steps. It is “hard” in the sense that it can be. That is, the pellets cure without any assistance or further processing, particularly heat treatment and / or pressure treatment. Conventional methods require that fuel pellets formed by agglomeration rolling be actively cured using heat and / or (forced air) pressure before such fuel pellets are hard and can be handled. there were. Thus, the fuel pellets of the present invention can be packaged and / or transported immediately after formation.
例えば回転ドラムでの転がり作用は、粒子・結合剤混合物を、通常は様々なサイズ分布を有するペレットへと凝集させる役目を果たす。機械的な圧縮力は不要であり（それに付随して、生産速度が低く、コストが高い）、本発明の方法は大気温度で行うことができる。本方法を大気温度で行うことができることにより、任意の積極的な第２段階処理のための或いは高温を供給するための更なる装置が不要になる。これによって、必然的に、電源が不要になり、例えば高温を形成するために燃料を燃やす（この行為は、通常、工業プロセスにおいてかなりの経済的要件である）必要がなくなる。 For example, the rolling action on a rotating drum serves to agglomerate the particle / binder mixture into pellets, usually having various size distributions. No mechanical compression force is required (and concomitantly low production speed and high cost), and the method of the present invention can be carried out at ambient temperature. The ability to carry out the method at ambient temperature eliminates the need for additional equipment for any aggressive second stage processing or for supplying high temperatures. This inevitably eliminates the need for a power source, for example, eliminating the need to burn fuel to create high temperatures (this practice is usually a considerable economic requirement in industrial processes).
本発明の結合剤により、本発明の燃料ペレットを形成して「常温核融合」プロセスで硬化させることができる。すなわち、ペレットは、任意の外部からの熱入力を必要とせずに形成して硬化させることができる。 With the binder of the present invention, the fuel pellets of the present invention can be formed and cured in a “cold fusion” process. That is, the pellets can be formed and cured without the need for any external heat input.
また、本発明は、「１段階」プロセスにすることができることにより特に有益であり、それにより、含まれる構成要素の任意の予混合又は処理の必要性及び任意の成形後処理の必要性を避けることができる。資本的及び経済的な観点から、１段階プロセスは、本発明の方法を実施するようになっているプラントを設置するために必要とされる要件を減らすとともに、大気温度で行われる１段階プロセスを有することにより作業のコストを下げる。 The present invention is also particularly beneficial by being able to be a “one-stage” process, thereby avoiding the need for any premixing or processing of included components and the need for any post-molding processing. be able to. From a capital and economic point of view, a one-stage process reduces the requirements needed to install a plant adapted to carry out the method of the present invention and is a one-stage process performed at ambient temperature. By having it, the cost of work is reduced.
また、本発明は、従来方法で結合剤として一般に使用される有機材料とは対照的に、無機結合剤を使用する点でも有利である。無機結合剤の使用は、プロセスの複雑度を減らすとともに、結合材料の任意の前処理又は混合の必要性を減らす。無機シリケート系結合剤の使用は２つの更なる利点を有する。第１に、そのような結合剤は、（燃焼し、そのため、燃焼の質に影響を与え、したがって、形成された材料の熱容量に影響を与える）でんぷん等の有機材料とは異なり、炭質材料の燃焼の質に影響を与えない（結合剤が燃えないため）。また、そのような結合剤は、有機材料とは異なり環境的影響が全くない（結合剤が燃えないため）。 The present invention is also advantageous in that it uses inorganic binders, in contrast to organic materials commonly used as binders in conventional methods. The use of an inorganic binder reduces process complexity and reduces the need for any pretreatment or mixing of the bonding material. The use of inorganic silicate based binders has two further advantages. First, such binders, unlike organic materials such as starch (which burn and thus affect the quality of combustion and thus affect the heat capacity of the formed material) Does not affect the quality of combustion (because the binder does not burn). Also, such binders have no environmental impact at all, unlike organic materials (because the binder does not burn).
硬質燃料ペレットが形成されると、これらのペレットは硬化して最終形態の燃料ペレットを形成する。本発明を考慮すると、そのような硬化は、大気温度で生じることができるとともに、任意の積極的な及び／又は別個の硬化ステップ、特に従来技術で使用されるような熱処理ステップを伴うことなく生じることができる。硬質燃料ペレットは、外部からの影響が無くても経時的に硬化する。したがって、これらのペレットは、例えば、１〜１０日等のしばらくの間、安定した位置又は場所に立っていることができ、一方、硬化は転がり後に生じる。コンクリートと同様に、硬化は、しばらくの間、例えば数日にわたって続いてもよいが、本発明は、転がり後に十分な硬さを有し且つ硬化するにつれて例えば保管でき、積み重ねることができ、輸送することができる状態となる硬質ペレットを提供する。 As hard fuel pellets are formed, these pellets harden to form the final form of fuel pellets. In view of the present invention, such curing can occur at ambient temperature and does not involve any aggressive and / or separate curing steps, particularly heat treatment steps as used in the prior art. be able to. Hard fuel pellets cure over time without any external influence. Thus, these pellets can stand in a stable position or location for some time, eg, 1-10 days, while curing occurs after rolling. As with concrete, curing may continue for some time, for example several days, but the present invention has sufficient hardness after rolling and can be stored, stacked, and transported as it hardens and cures, for example. The hard pellet which becomes a state which can be provided is provided.
本明細書で使用される硬化の概念は、ペレットが好ましくは硬化シェルを形成するように作られる際にペレットの少なくとも表面で生じる化学的なプロセスに加えて、形成されるペレットに求められる任意の乾燥を含む。したがって、本発明が任意の別個の乾燥ステップ又は動作（ペレットが形成されて硬化する際にペレットから蒸発する水などの１つ以上の液体材料又は物質に関連する）を提供することは意図されていない。任意のそのような事後のペレット形成乾燥動作は、ペレットを形成して硬化させる行為と比べると二次的であり或いは軽微なものと見なされる。 As used herein, the concept of curing can be any of those required for the pellets formed, in addition to chemical processes that occur at least on the surface of the pellets when the pellets are preferably made to form a cured shell. Including drying. Thus, it is intended that the present invention provide any separate drying step or operation (related to one or more liquid materials or substances such as water that evaporates from the pellets as they are formed and cured). Absent. Any such post pellet drying operation is considered secondary or minor compared to the act of forming and curing the pellet.
好ましくは、本方法は、硬化した外側部分、表皮、ケーシング又はシェルを有するペレットを提供する。更に好ましくは、ペレットの内部は乾燥しているとともに、全体的に又は実質的に小さい好ましくはミクロの気泡又は多孔質の形態を有する。すなわち、ペレットが形成されるときにシリケート結合剤をペレットの表面まで引き出す界面活性剤の作用は、内部にエアーポケット及び気泡を形成し、その利点を以下で説明する。 Preferably, the method provides a pellet having a hardened outer portion, skin, casing or shell. More preferably, the interior of the pellet is dry and has an overall or substantially small, preferably microbubble or porous form. That is, the action of the surfactant that draws the silicate binder to the surface of the pellet when the pellet is formed forms air pockets and bubbles therein, the advantages of which are described below.
本発明の一実施形態において、水は、材料の一部であることにより、別個に加えられる結合剤の一部であることにより、或いは、これらの任意の組み合わせであることにより、材料・結合剤混合物の一部である。 In one embodiment of the present invention, water is part of the material, part of the binder that is added separately, or any combination thereof. Part of the mixture.
本発明の方法に必要とされる或いは望まれる水の量は、粒子材料及び結合剤の性質に依存していてもよい。 The amount of water required or desired for the method of the present invention may depend on the nature of the particulate material and the binder.
例えば、様々なタイプの採掘された石炭、石炭が採掘されるときに一般的に見出される石炭の含水率（ｍ／ｃ）、石炭の熱容量（ｈ／ｃ）、及び石炭の炭素含有量が以下に示されている。
石炭の熱容量は、含水率に直接に関連付けることができる。したがって、１５％の含水率を有する高品質の無煙炭の熱容量は、基本的に湿った鉱物質が無い状態で、２６〜３３ｍｊ／ｋｇの熱容量を有する。スケールの他端で、亜炭すなわち最低ランクの石炭は、最大で４５％の含水率を有し、その場合、熱容量は、基本的に湿った鉱物質が無い状態でたった１０〜２０ｍｊ／ｋｇである。 Coal heat capacity can be directly related to moisture content. Therefore, the heat capacity of high quality anthracite with a moisture content of 15% has a heat capacity of 26-33 mj / kg with essentially no wet minerals. At the other end of the scale, lignite, the lowest rank coal, has a moisture content of up to 45%, in which case the heat capacity is basically only 10-20 mj / kg in the absence of wet minerals. .
石炭を使用する殆どのパワーステーションにおいて、石炭は、一般に、燃焼加熱炉内へ吹き付けられる細かい粉末へと破砕される。しかしながら、例えば２５％の含水率を有する石炭を粉砕するためのパワーは比較的高い。したがって、一部のパワーステーションでは、現在、１年当たり５０万メートルトンの「使用できない石炭」製品が備蓄されている。これは、そのような石炭が非常に湿っているからであり、すなわち、効率的に燃焼させるには石炭の含水率があまりにも高いからである。前述したように、新たに採掘された軟炭は最大で２０％の含水率を有する可能性があり、更に低いランクの石炭は最大で３０％の含水率を有する可能性があり、亜炭においては４５％に達する。実際の石炭の任意の燃焼前に（水分を蒸気へ変化させることにより）このレベルの水分を追い払うためには非常に多くの開始エネルギが必要となるため、この石炭は、効率でないことから、簡単に使用されない。また、そのような石炭を更に「可燃性」となるように破砕することは、水分の豊富な石炭が一般に破砕機を詰まらせてしまうため、効率が悪い。 In most power stations that use coal, the coal is typically crushed into a fine powder that is sprayed into a combustion furnace. However, for example, the power for grinding coal with a moisture content of 25% is relatively high. Thus, some power stations currently stock up to 500,000 metric tons of “unusable coal” products per year. This is because such coal is very moist, that is, the moisture content of the coal is too high to burn efficiently. As previously mentioned, freshly mined soft coal may have a moisture content of up to 20%, and lower rank coal may have a moisture content of up to 30%. Reach 45%. This coal is simple because it is not efficient because it requires so much starting energy to drive off this level of moisture (by changing moisture to steam) before any actual burning of the coal. Not used for. Also, crushing such coal to be more “flammable” is inefficient because moisture-rich coal generally clogs the crusher.
本発明が任意のタイプの「湿った」又は「乾いた」炭素系粒子材料を使用できることは特に有益であるが、任意の湿った材料は１０〜１５％の最大含水率を有することが好ましい。そのような水分レベルは、乾燥効果を有する破砕によって達成できる（そのために必要なパワーは、前述した即時燃焼可能な状態の粉末形態へ石炭を破砕するために必要なパワーよりもかなり低い）。そのような材料は、一般に当分野では依然として、特に例えばその材料を完全に乾燥させる必要がある練炭プロセスに対しては「湿っている」と見なされる。 While it is particularly beneficial that the present invention can use any type of “wet” or “dry” carbon-based particulate material, it is preferred that any wet material has a maximum moisture content of 10-15%. Such a moisture level can be achieved by crushing with a drying effect (the power required for that is considerably lower than the power required to crush the coal into the immediately combustible powder form described above). Such materials are generally still considered “wet” in the art, particularly for briquetting processes where, for example, the material needs to be completely dried.
ある状況においては、乾燥した粒子材料を有することが好ましい。他の状況において、材料は、泥炭や石炭の鉱さいダムなどの湿った燃料源から得られてもよく、また、必要な乾燥量の何らかの減少（例えば練炭プロセスと比較した減少）は、燃料製品を形成するために必要な入力エネルギ全体を減少させる。 In some situations it is preferred to have a dry particulate material. In other situations, the material may be obtained from a moist fuel source such as peat or a coal mine dam, and any reduction in the amount of dryness required (e.g. a reduction compared to the briquetting process) Reduce the overall input energy required to form.
本発明の方法は、当該方法に影響を与えることなく石炭中の水分レベルに基づいて結合剤の任意の含水量を減らすことができるため、水分が豊富な粉炭及び同様の製品と共にそのまま使用することができる。ペレットが形成されると、それらの硬化シェルは、特に防水添加剤が使用される場合に、水の進入を完全に或いは実質的に阻止し或いはかなり減少させる。ペレットは、完全に硬化されると、粒子出発原料の含水率の少なくとも半分の含水率、おそらく５％未満の含水率を有することができ、したがって、十分に乾燥しており、迅速で容易な破砕によりパワーステーションに適した燃料製品を形成することができる。 Because the method of the present invention can reduce any water content of the binder based on the moisture level in the coal without affecting the method, it should be used as is with wet coal and similar products. Can do. Once the pellets are formed, their hardened shells completely or substantially prevent or significantly reduce water ingress, especially when waterproofing additives are used. When fully cured, the pellets can have a moisture content of at least half of the moisture content of the particle starting material, perhaps less than 5%, and are therefore sufficiently dry, quick and easy to crush Thus, a fuel product suitable for a power station can be formed.
また、水分の減少は、製品のそれが燃焼される熱容量値を直接に増大させるため、その効率及び経済的価値が増大する。この経済的利益は、前述した「湿った」又は水分の豊富な材料と比較すると、そのような製品の輸送にまで及ぶ。実際には、本発明は、使用される結合剤のタイプ及び量並びにプロセスパラメータを考慮して、特に燃料源のための局部的な経済条件に適応することができる所望の或いは所定の燃焼値等を有する燃料材料を供給できる方法を提供するものである。様々な場所及び国々は、様々なタイプ及びグレードの石炭を採掘しており、したがって、そのような石炭を様々な方法で使用して石炭の経済的価値を試みて最大限に引き出している。本発明は、現在の工業プロセスからの廃棄材料と現在見なされているものに利する特定の有利な方法を提供する。 Also, the reduction in moisture directly increases the heat capacity value at which the product is combusted, increasing its efficiency and economic value. This economic benefit extends to the transportation of such products as compared to the “wet” or moisture rich materials described above. In practice, the present invention takes into account the type and amount of binder used and process parameters, in particular desired or predetermined combustion values that can be adapted to local economic conditions for the fuel source, etc. The present invention provides a method capable of supplying a fuel material having the following. Different locations and countries mine different types and grades of coal, and therefore use such coal in different ways to try and maximize the economic value of coal. The present invention provides certain advantageous methods that benefit what is currently considered waste material from current industrial processes.
したがって、また、本発明は、燃料製品の水分を著しく減少させて、効率の悪い燃料製品を効率の良い燃料製品へ変える。 Accordingly, the present invention also significantly reduces the moisture content of the fuel product, turning an inefficient fuel product into an efficient fuel product.
本発明の好ましい実施形態において、プロセスにおける水の量は、結合剤を粒子材料と混合させる前に結合剤成分において調整される。この水に対する結合剤の調整の計算は、粒子材料の含水率によって決まる。 In a preferred embodiment of the invention, the amount of water in the process is adjusted in the binder component prior to mixing the binder with the particulate material. This calculation of binder adjustment to water depends on the moisture content of the particulate material.
本発明の他の実施形態において、粒子材料は、一般に、３ｍｍ以下の最大サイズ又はグレードを有する。石炭の「塵」又は「粉状物」は、しばしば、サブミクロンサイズとなり得る。泥炭は、一般に練炭前に乾燥され／断裁され／乾燥され／粉砕される燃料材料である。泥炭材料の何らかの断裁は、依然として本発明に適した粒子材料を提供することが求められる場合があるが、練炭において求められるほどのものではない。 In other embodiments of the invention, the particulate material generally has a maximum size or grade of 3 mm or less. Coal “dust” or “powder” can often be sub-micron sized. Peat is a fuel material that is generally dried / cut / dried / ground before briquetting. Some cutting of peat material may still be required to provide a particulate material suitable for the present invention, but not as much as required in briquettes.
粒子材料は、様々なサイズ又はグレードを有することが更に好ましく、細かい或いは更に細かい粒径にされることが好ましい。 More preferably, the particulate material has various sizes or grades, preferably finer or finer particle sizes.
本発明に適した炭素系粒子材料は、許容できる湿気或いは乾燥状態を成すことができ、また、泥炭及び亜炭や、亜瀝青炭、無煙粉炭、石油コークス粉状物等までを含む任意のタイプのマセラル燃料、及び、下水廃棄物、バイオマス、動物の***物、及び燃料源と見なし得る他の炭化水素材料によって形成できる。また、「ハイブリッド」燃料ペレットを形成するため、粒子材料は、必ずしも予混合されるとは限らない２つ以上の出発原料又は「構成要素」の組み合わせであってもよく、前述したようなものであってもよい。 The carbonaceous particulate material suitable for the present invention can be in an acceptable moisture or dry state, and can be any type of maceral including peat and lignite, sub-bituminous coal, anthracite coal, petroleum coke powder, etc. It can be formed by fuel and other hydrocarbon materials that can be considered as sewage waste, biomass, animal waste, and fuel sources. Also, to form “hybrid” fuel pellets, the particulate material may be a combination of two or more starting materials or “components” that are not necessarily premixed, as described above. There may be.
また、適した材料は、そのクリーンな燃焼が全体の汚染レベルを引き下げるのに役立つ、グレードの低い又は処理された燃料、及び、これまでの「廃棄」物を含んでいてもよい。 Suitable materials may also include low-grade or treated fuel, and previous “waste” waste, whose clean combustion helps reduce the overall pollution level.
本発明は、粒子材料中の高灰内容物又は硫黄内容物によって影響されない。 The present invention is not affected by the high ash content or sulfur content in the particulate material.
本発明においては任意の適したシリケート系結合剤を使用することができ、この結合剤は、同質材料又は異質材料、例えばセメントやカルシウム、ナトリウム又はカリウムなどの未加工シリケートであってもよい。 Any suitable silicate-based binder may be used in the present invention, and this binder may be a homogeneous or heterogeneous material, such as a raw silicate such as cement or calcium, sodium or potassium.
本発明の方法は、結合剤と別個に或いは一体的に１つ以上の更なる構成要素を混合に加えることを含んでいてもよい。そのような更なる構成要素としては、石灰、無機結合剤、セメント、及び防水添加剤が挙げられる。セメント質材料は、ペレットの緑色強度を促進することができ、また、可能な限り、後述するペレットにおける硬化した外面又はシェルの形成を促進することができる。 The method of the present invention may include adding one or more additional components to the mix separately or integrally with the binder. Such additional components include lime, inorganic binders, cement, and waterproofing additives. The cementitious material can promote the green strength of the pellets and, as much as possible, promote the formation of a hardened outer surface or shell in the pellets described below.
石灰又はセメントは、そのように形成されたペレットの燃焼時に硫黄放出を妨げるのに役立つ。石灰又は他のタイプの水酸化カルシウム（硫黄吸収剤であることで知られている）の使用が炭素系粒子材料と混合されることが本発明の特有の利点である。そのような硫黄吸収剤と硫黄を含有する炭素系材料との混合を増大すると、燃料燃焼プロセスの最後で、例えばスクラバなどの現在の硫黄吸収装置の必要性が減少する。実際には、本発明が硫黄放出（通常は、二酸化硫黄の形態を成す）を７０〜９０％又は場合によりそれ以上減少できると考えられる。この場合も同様に、これは、現在のパワーステーション要件におけるかなりの減少であり、したがって、コストがかなり減少する。 Lime or cement serves to prevent sulfur release during combustion of the pellets so formed. It is a particular advantage of the present invention that the use of lime or other types of calcium hydroxide (known to be sulfur absorbers) is mixed with the carbon-based particulate material. Increasing the mixing of such sulfur absorbents with sulfur-containing carbonaceous materials reduces the need for current sulfur absorbers, such as scrubbers, at the end of the fuel combustion process. In practice, it is believed that the present invention can reduce sulfur emissions (usually in the form of sulfur dioxide) by 70-90% or even more. Again, this is a significant reduction in current power station requirements and thus a significant reduction in cost.
殆どの石炭燃焼パワーステーションにおいて、石炭は、一般に、細かい材料へと破砕され、その後、パワーを供給するために燃料バーナーへと注入される。したがって、硫黄吸収剤をペレット形成プロセスへ加えるとともに、燃料燃焼プラントでのその後の使用のためにペレットを破砕すると、２つの特有の利点が得られる。第１に、完全に或いは実質的に「乾燥した」ペレットを提供できる本発明の方法の能力は、前述したようにペレットの燃焼前にペレットの破砕を行うために必要なエネルギ入力を減らし、第２に、ペレットの破砕は、硫黄吸収剤と炭素系材料との混合を増大させ、したがって、硫黄吸収効率が増大し、そのため、硫黄放出が減少する。 In most coal burning power stations, coal is typically crushed into fine material and then injected into a fuel burner to provide power. Thus, adding a sulfur absorbent to the pellet formation process and breaking the pellets for subsequent use in a fuel combustion plant provides two unique advantages. First, the ability of the method of the present invention to provide a completely or substantially “dry” pellet reduces the energy input required to break up the pellet prior to burning the pellet, as described above. Secondly, the crushing of the pellets increases the mixing of the sulfur absorbent and the carbonaceous material, thus increasing the sulfur absorption efficiency and thus reducing the sulfur release.
世界中では、特に石炭燃焼パワープラントからの硫黄放出を減少させるための法制化が益々増えている。本発明は、スクラバなどの更なる又は他の物理的及び／又は化学的な硫黄吸収装置又はプロセス（効果的に機能するように定期的な再形成も必要であり、他のエネルギ集約的なプロセスである）を要することなくそのような減少を達成するのに役立つ。 There are increasing legislation around the world to reduce sulfur emissions, especially from coal-fired power plants. The present invention provides additional or other physical and / or chemical sulfur absorbers or processes such as scrubbers (which also require periodic reshaping to function effectively and other energy intensive processes To achieve such a reduction without the need for
したがって、本発明の方法は、好ましくは燃料燃焼パワープラントで使用できる状態の形態でペレットを破砕し、粉砕し、或いは、特殊化するステップを更に含むことができる。 Thus, the method of the present invention may further comprise the step of crushing, grinding or specializing the pellets, preferably in a form ready for use in a fuel burning power plant.
ゼオライト又はバーミキュライトなどの１つ以上の他の鉱物添加剤は、ペレットの灰中の金属汚染物質を結び付けるのを助けるための更なる構成要素としても使用することができ、そのため、任意の可溶性金属が灰から解放されることを防止できる。 One or more other mineral additives such as zeolite or vermiculite can also be used as a further component to help bind metal contaminants in the ash of the pellet so that any soluble metal can be It can be prevented from being released from ash.
粒子材料及び結合剤、並びに、付加される任意の他の別個の試薬又は構成要素は、簡単な混合を含む任意の既知のプロセス又は構成を使用して混合させることができる。プロセスの次の部分は転がり動作であるため、転がり前の試薬又は構成要素の完全な均質混合は絶対不可欠なものではない。これは、転がり動作が一般に必要に応じた或いは望ましい場合の更なる混合動作だからである。ある状況において、混合は、本発明の動作が全体的に別個にならないように、少なくとも一部が転がり動作中に起こってもよい。 The particulate material and binder, as well as any other separate reagent or component added, can be mixed using any known process or configuration, including simple mixing. Since the next part of the process is a rolling operation, complete homogeneous mixing of the reagents or components prior to rolling is not absolutely essential. This is because the rolling operation is generally a further mixing operation where necessary or desirable. In certain circumstances, mixing may occur at least partially during the rolling operation so that the operation of the present invention is not entirely separate.
本発明の一実施形態においては、結合剤が粒子材料上にコーティングされる。１つのコーティング方法は、材料上に結合剤を吹き付けることである。 In one embodiment of the invention, a binder is coated on the particulate material. One coating method is to spray a binder onto the material.
本発明の他の実施形態においては、粒子材料が結合剤との混合前に及び／又は混合中に移動しており、及び／又は、材料が分散した配置状態にある。この１つの特定の適した形態は、例えばコンベア移送での、ペレット化ドラム又はパンの内側における、備蓄ロード出口などからの粒子材料の下降カーテンである。 In other embodiments of the invention, the particulate material has moved prior to and / or during mixing with the binder and / or is in a distributed configuration. One particular suitable form is a descending curtain of particulate material, such as from a stock load exit, inside a pelletizing drum or pan, for example on a conveyor transfer.
本発明の他の実施形態において、粒子材料及び結合剤は、それらが互いに接触した後、直接に及び／又は直ちに転がりを受ける。 In other embodiments of the invention, the particulate material and the binder are subjected to rolling directly and / or immediately after they contact each other.
転がり動作は、粒子材料・結合剤混合物を凝集させて、一般には球状又は卵形状を有するサイズが益々大きくなる粒子を形成するのに役立つ。そのように形成されたペレットのサイズは、回転速度、含水率、衝撃力、及び滞留時間などの転がりのためのプロセス条件に基づいて調整できる。また、ペレットは、所望の、例えば幅が狭いサイズ分布を形成するために、ペレット化中又はペレット化後に選別し及び／又はリサイクルすることができる。 The rolling action serves to agglomerate the particulate material / binder mixture to form particles of increasing size, generally having a spherical or egg shape. The size of the pellets so formed can be adjusted based on the process conditions for rolling such as rotational speed, moisture content, impact force, and residence time. Also, the pellets can be sorted and / or recycled during or after pelletization to form the desired, for example, narrow size distribution.
転がり作用を与えるための１つの適した装置が回転ドラムである。回転ドラムは、当分野において周知である。回転ドラムの出力は、長さ、直径、回転速度、及びドラムの取り付け角度に依存することができ、また、出力は、１つのドラムにつき１時間当たり１桁のメートルトンから１時間当たり数百メートルトンまで変化し得る。 One suitable device for providing a rolling action is a rotating drum. Rotating drums are well known in the art. The output of a rotating drum can depend on the length, diameter, rotational speed, and drum mounting angle, and the output can be from a single digit metric ton per hour to hundreds of meters per hour Can vary up to tons.
パン、回転ドラム、及び円錐ドラムなどの凝集ドラムの一般的なサイズ及び寸法は、形成される製品に変化を与えるためのプロセス変動値として当分野において知られている。例えば英国特許第７８７９９３号を参照されたい。 The general size and dimensions of agglomeration drums, such as pans, rotating drums, and conical drums, are known in the art as process variation values to vary the product formed. See, for example, British Patent No. 787993.
回転ドラムは、特に練炭プラントと比べると、資本が低く、作動コストが低い。回転ドラムは、本発明のプロセスを望ましい場合に或いは必要に応じて提供できるように移動可能な形態で設けることもでき、例えば、材料を所定の処理現場まで輸送するための大きな移動（したがって、コスト）を必要とせずに、例えば粒子材料が現在蓄えられている或いは「投げ捨てられている」場所へと移動させて設置することができる。 Rotating drums have lower capital and lower operating costs, especially compared to briquetting plants. The rotating drum can also be provided in a movable form so that the process of the present invention can be provided if desired or required, eg, a large movement (and thus cost) to transport the material to a given processing site. For example, can be moved to a location where the particulate material is currently stored or “thrown”.
凝集作業は、例えば転がり状態が同じドラム内で変わったり、或いは、材料が他の凝集器へ直接に供給されるなど、互いに接続できる１つ以上の段階で行われてもよい。或いは、そのような作業を分離することもできる。多段凝集のための１つの処理では、転がり状態を各段階で変えることができ或いは変化する。転がり状態は、連続的な形態又は動作で或いは別個に変えられてもよい。 The agglomeration operation may be performed in one or more stages that can be connected to each other, for example, the rolling state changes in the same drum, or the material is fed directly to another agglomerator. Alternatively, such operations can be separated. In one process for multi-stage agglomeration, the rolling state can or can be changed at each stage. The rolling state may be changed in a continuous form or operation or separately.
本発明の方法が回転ドラム内の混合物を転がすことを含む場合には、凝集のために１つ以上の回転ドラムが好ましくは直列に使用されてもよい。 If the method of the present invention involves rolling the mixture in a rotating drum, one or more rotating drums may preferably be used in series for agglomeration.
界面活性剤は、シリケート系結合剤を成形ペレットの表面へと引き出す機能を果たし、それにより、ペレットが形成されて硬化し始めると、ペレットは、それらの内部と比べて硬質な外側部分、表皮、シェル又は表面を有するように形を成し、その後、それを持続する。したがって、ペレットはコアに向かって密度が変化し、その密度は表面ほど大きくなる。実際には、「シェル」層又は「シェル」部分は、一般に、「内部」の低い密度と比べて高い密度を有する。 Surfactants serve to draw silicate-based binders to the surface of the molded pellets so that when the pellets are formed and begin to harden, the pellets are harder than their interior, the epidermis, Shape to have a shell or surface, then persist. Therefore, the density of the pellets changes toward the core, and the density increases toward the surface. In practice, the “shell” layer or “shell” portion generally has a higher density compared to the lower “inner” density.
ペレットは、何らかの著しい破損を伴うことなく取り扱うことができ、積み重ねることができ、及び／又は、輸送することができるように、いったん形成されると十分な硬度を有することが更に好ましい。 More preferably, the pellets have sufficient hardness once formed so that they can be handled without any significant breakage, can be stacked and / or transported.
ペレットの硬化は、凝集作業中又は凝集作業の一貫で始まってもよい。 The hardening of the pellet may begin during or during the agglomeration operation.
本発明の方法は１つ以上の寸法設定ステップを含んでいてもよい。すなわち、そのように形成されたペレットのサイズを所望のサイズ又は必要なサイズへと近づける。これは、破損した或いは小型のペレットを抽出することを含んでいてもよい。破損した或いは小型のペレットは、本発明の方法へとリサイクルされて戻される。石炭が採掘されて、洗浄され、輸送されると、かなりの量の粉炭（５ｍｍ未満の粒子）が生成される。本発明は、この粉炭を、石炭の化学的特性を何ら変化させることなく、水分が非常に少ない約５０ｍｍの塊へと形成することができる。その後は、ペレットを取り扱うことができ、輸送することができ、通常の塊炭として使用することができる。 The method of the present invention may include one or more dimensioning steps. That is, the size of the pellet so formed is brought close to the desired size or the required size. This may involve extracting broken or small pellets. Broken or small pellets are recycled back to the process of the present invention. When coal is mined, cleaned and transported, a significant amount of pulverized coal (particles less than 5 mm) is produced. The present invention can form this pulverized coal into a mass of about 50 mm with very little moisture without changing any chemical properties of the coal. Thereafter, the pellets can be handled, transported, and used as a normal lump coal.
任意の初期硬化に続き、形成されたペレットは、硬化が終了するように或いは硬化を終わらせることができるように、しばらくの間、可能であれば数日間、例えば３〜７日間、そのままの状態に置かれる。他の硬化製品と同様、ペレットは、硬化し続け、経時的に、例えば更に数日間又は数週間にわたって強度が増す。 Following any initial curing, the formed pellets remain intact for a while, possibly several days, for example 3-7 days, so that curing can be completed or can be terminated. Placed in. As with other cured products, the pellets continue to cure and increase in strength over time, for example over several days or weeks.
他の態様において、本発明は、炭素系粒子材料及び１つ以上の界面活性剤を含むシリコン系結合剤から大気温度で硬質燃料ペレットを製造するための方法であって、
材料と結合剤とを混合させるステップと、
そのように形成された混合物を転がせることによって凝集させて硬質燃料ペレットを形成するステップと、
を備えるものを提供する。
In another aspect, the present invention is a method for producing hard fuel pellets at ambient temperature from a silicon-based binder comprising a carbon-based particulate material and one or more surfactants, comprising:
Mixing the material and the binder;
Agglomerating by rolling the mixture so formed to form hard fuel pellets;
The thing provided with.
本発明の他の態様においては、炭素系粒子材料と１つ以上の界面活性剤を含むシリケート系結合剤との凝集によって大気温度で形成できる硬質燃料ペレット製品が提供される。 In another aspect of the present invention, a hard fuel pellet product is provided that can be formed at ambient temperature by agglomeration of a carbon-based particulate material and a silicate-based binder that includes one or more surfactants.
本発明の他の態様においては、本明細書で説明した方法ないしはプロセスによって形成される燃料ペレット製品が提供される。 In another aspect of the present invention, a fuel pellet product formed by the method or process described herein is provided.
本発明の燃料ペレット製品は、容易に保管できる材料である。また、この燃料ペレット製品は、その様々な直径分布に起因して容易に輸送できる。これにより、集積度が高まるとともに、ペレットの摩耗及び結果として起こる破損が減少する。 The fuel pellet product of the present invention is a material that can be easily stored. This fuel pellet product can also be easily transported due to its various diameter distributions. This increases the degree of integration and reduces pellet wear and resulting damage.
本発明の製品は、多くの状況において、例えば、炉の火などにおいて家庭向きに、パワープラントなどにおいて工業的に燃料として使用できる状態になっている。 In many situations, the product of the present invention can be used as a fuel industrially in a power plant or the like, for example in a furnace fire.
製品は現在のところ「廃棄物」から形成されており、そのため、現在の固形燃料の抽出及び製造の効率が高まる。 Products are currently formed from "waste", which increases the efficiency of current solid fuel extraction and production.
製品は、灰中に燃焼燃料が殆ど残らないように或いは全く残らないように、非常に高いパーセンテージ（可能な限り１００％燃焼）の燃焼を可能にすることが好ましい。 The product preferably allows a very high percentage of combustion (100% combustion possible) so that little or no combustion fuel remains in the ash.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を一例として説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described as an example with reference to the accompanying drawings.
粉炭回収システムは現代の石炭処理工程の一般的なパーツであるが、様々な選鉱（慈善行為）プロセスによって生成された湿った粉炭を利用する費用効率が高く総トン数の高い解決法が求められてきている。 Although the pulverized coal recovery system is a common part of modern coal processing processes, there has been a demand for a cost-effective and high tonnage solution using wet pulverized coal produced by various beneficiation (charitable) processes. Yes.
練炭工場の高い資本及び操業コストにより、多くの工程で埋蔵炭量を最大にすることが妨げられてきた。練炭は、あるタイプの材料が高圧下で圧縮されるプロセスである。材料の圧縮により温度が上昇し、それにより、原材料が様々な粘着物を遊離させる。 The high capital and operating costs of briquettes have hindered the maximization of reserves in many processes. Briquette is a process in which a certain type of material is compressed under high pressure. The compression of the material raises the temperature, causing the raw material to release various stickies.
１日につき数時間だけ動作するように設計された安価な液圧練炭プレスがある。１時間当たり数百キログラムを製造する大規模な設備においては更に大きな機械プレスが使用されるが、これらのプレスは、練炭材料の１メートルトン当たり約２００ｋｗｈの入力エネルギ（乾燥及び処理のため）を要する。このコストは石炭のコストが既に低い国々では桁外れに高く、そのため、現在では、世界中の多くの国で、近くの地面上に粉炭が単に投げ捨てられている。 There are inexpensive hydraulic briquetting presses that are designed to operate for only a few hours per day. Larger machines that use hundreds of kilograms per hour use larger mechanical presses, but these presses provide approximately 200 kwh of input energy per metric ton of briquette material (for drying and processing). Cost. This cost is extraordinarily high in countries where the cost of coal is already low, so now, in many countries around the world, pulverized coal is simply thrown on nearby ground.
同様に、泥炭練炭を形成する現在の方法は、採掘された泥炭を約５５％の含水率まで初期乾燥させ、破砕し、低い含水率まで更に乾燥させ、その後、粉砕した後、高圧練炭することを必要とする。それぞれの機械的なステップは、かなりの入力エネルギを要する。 Similarly, the current method of forming peat briquettes is to initially dry the mined peat to a moisture content of about 55%, crush it, further dry to a low moisture content, and then crush and then high pressure briquette Need. Each mechanical step requires significant input energy.
他の廃棄物としては、石油コークスや、低コストで売却されるクラッキングオイルからの副生成物が挙げられる。 Other waste includes by-products from petroleum coke and cracking oil sold at low cost.
本発明の方法によれば、これらの全ての材料を費用効率の高いプロセスで使用して、有益な燃料製品を提供することができる。 According to the method of the present invention, all these materials can be used in a cost effective process to provide a beneficial fuel product.
図１は、工場との関連での本発明の方法における流れ図を示している。 FIG. 1 shows a flow diagram in the method of the invention in relation to a factory.
［準備］
凝集のために未加工供給燃料が準備される。その未加工状態に応じて、幾らかの破砕、選別、又は、乾燥を行うことが有益な場合がある。未加工供給原料が細かければ細かいほど、プロセスが更に効果的になる。供給原料の含水率は最大で１０〜１５％（重量で）であることが好ましい（しかし、これに限定されない）。
[Preparation]
Raw feed fuel is prepared for agglomeration. Depending on its raw state, it may be beneficial to do some crushing, sorting or drying. The finer the raw feedstock, the more effective the process. It is preferred (but not limited to) that the moisture content of the feedstock be 10-15% (by weight) at most.
未加工供給燃料の含水率及び化学的特性に応じて、供給液体が適切に調整される。これは、使用される結合剤及び界面活性剤に対して水の量を釣り合わせることを含む。 Depending on the moisture content and chemical properties of the raw feed fuel, the feed liquid is adjusted appropriately. This involves balancing the amount of water relative to the binder and surfactant used.
上記パラメータは、プロセス及び装置の予備試験中に定めることができる。粉炭凝集においては、効率的な凝集のため、２０〜２５％の液体結合剤（未加工供給原料の重量に対して）が一般に望ましいことが分かった。一般に、未加工供給原料が湿っていればいるほど、この段階で加えられるべき水の量が少なくなる。 Such parameters can be defined during preliminary testing of the process and equipment. In pulverized coal agglomeration, it has been found that 20-25% liquid binder (relative to the weight of raw feed) is generally desirable for efficient agglomeration. In general, the wetter the raw feed, the less water that should be added at this stage.
［凝集］
供給燃料が前方へ運ばれ、任意の乾燥試薬が供給燃料に対して加えられる。その後、供給燃料はコンベアベルトの端部から落下する。落下する粉炭カーテンに対して液体結合剤が吹き付けられ、同時に、粉炭は、直径がほぼ１〜５ｍ（例えば３ｍ）の回転ドラムへと落下する。混合物は、結合剤と水との混合体が吹き付けられながら転がると、凝集して成長する小さなペレットを形成し、それにより、図２に示されるような所望の形状及びサイズの硬質ペレットが形成される。
[Agglomeration]
The feed fuel is carried forward and any dry reagent is added to the feed fuel. Thereafter, the supplied fuel falls from the end of the conveyor belt. A liquid binder is sprayed onto the falling pulverized curtain, and at the same time, the pulverized coal falls onto a rotating drum having a diameter of approximately 1 to 5 m (for example, 3 m). When the mixture rolls as the mixture of binder and water is sprayed, it forms small pellets that agglomerate and grow, thereby forming hard pellets of the desired shape and size as shown in FIG. The
材料がドラムの側面に固着することを避けるため、ゆるく取り付いた頑丈なラバーシートをドラムに裏打ちすることができる。ペレットがドラムに沿って進行することを助けるため、また、ドラム内での滞留時間を制御するため、ドラムは所定の傾き（例えば１〜３％）でセットされる。完成したペレットは、ドラムの反対側の端部で、他のコンベア上へと抜け出る。 To avoid material sticking to the sides of the drum, a loosely attached, sturdy rubber sheet can be lined on the drum. To help the pellets travel along the drum and to control the residence time within the drum, the drum is set at a predetermined slope (eg, 1-3%). The finished pellets slip out onto another conveyor at the opposite end of the drum.
ペレットは、操作上のドラム調整（回転速度、含水率、及びドラム内での滞留時間に直接に影響を及ぼす長手方向ドラム角度）のみによってサイズを変えることができる。製品寸法を変えるためには、例えばこの練炭工程における高価なモールドの変更が必要とされない。 The pellets can be resized only by operational drum adjustments (longitudinal drum angle that directly affects the rotational speed, moisture content, and residence time in the drum). In order to change the product dimensions, for example, expensive mold changes in this briquetting process are not required.
凝集ドラムと同様であるがそれよりも大きな直径を有する他の回転ドラムにおいて、幾らかの成形及び何らかの硬化さえもが行われてもよい。この回転ドラムは、凝集ドラムよりも直径が大きく且つ長くてもよい。ここで、ペレットはゆっくりとドラムを通り抜けて進み、それにより、ペレットが最初に硬化し或いは表面処理を受けることができる十分な時間が与えられ、その結果、即時に取り扱って積み重ねることができるようになる。このドラム内での滞留時間は燃料特性によって決まり、また、その使用は生産前試験において決定することができる。 In other rotating drums that are similar to the agglomerating drum but have a larger diameter, some shaping and even some curing may take place. This rotating drum may be larger in diameter and longer than the aggregating drum. Here, the pellets slowly travel through the drum, so that the pellets are first cured or given enough time to undergo surface treatment so that they can be handled and stacked immediately. Become. The residence time in this drum depends on the fuel properties and its use can be determined in a pre-production test.
選択された表面処理添加剤をこの段階で加えることにより、ペレット表皮の表面積を大きくすることができ、固着を防止することができ、及び／又は、流体が袋の中へ漏れるといったこと等を防止できる。 Adding selected surface treatment additives at this stage can increase the surface area of the pellet skin, prevent sticking and / or prevent fluid from leaking into the bag, etc. it can.
ペレットの緑色強度が乏しい場合には、特定の更なる結合剤又はセメント質の化学物質を加えて、硬化プロセスを急速に加速させ、それにより、ハンドリングや取扱性等を助ける更に速くて強い初期緑色強度を与えることができる。破損した小粒のペレットは、例えばドラムの溝穴付き領域又はドラム出口の振動スクリーンを使用して除去することができる。損傷した小粒のペレットは、その後、再処理のために凝集ドラムへと戻すことができる。 If the green strength of the pellet is poor, certain additional binders or cementitious chemicals are added to rapidly accelerate the curing process, thereby helping to handle, handle, etc. Can give strength. Broken pellets can be removed using, for example, a slotted region of the drum or a vibrating screen at the drum outlet. The damaged small pellets can then be returned to the agglomeration drum for reprocessing.
［最終的な寸法設定（必要に応じて）］
この段階では、必要に応じて、ペレットを所望の断面へと更に近づけることができる。その後、任意の損傷した小粒のペレットを再処理のために凝集ドラムへ戻すことができる。
[Final dimension setting (if necessary)]
At this stage, the pellet can be brought closer to the desired cross section if necessary. Any damaged small pellets can then be returned to the agglomeration drum for reprocessing.
ペレット寸法設定は、意図する用途に応じて行われるように設計することもできる。ペレットサイズは、プロセス条件、装置構成、及び試薬投与量を変えることによって調整することができる。 The pellet sizing can also be designed to be performed according to the intended application. The pellet size can be adjusted by changing process conditions, equipment configuration, and reagent dosage.
その後、ペレットを硬化のために貯蔵することができる。この時間の間、粉炭ペレットの場合には一般に３〜７日間、大気温度によもよるが、ペレットは十分な取り扱いを行える強度に達する。加熱又は強制吸気乾燥は全く必要ない。形成されたペレットの一例が図３に示されている。 The pellets can then be stored for curing. During this time, in the case of pulverized coal pellets, the pellets generally reach a strength that allows for sufficient handling, depending on the ambient temperature for 3-7 days. No heating or forced air drying is necessary. An example of the pellet formed is shown in FIG.
ペレットの球形状により、空気は貯蔵物を自由に通り抜けて移動することができ、それにより、硬化プロセスが促進され、熱の蓄積及び自然発火の危険が防止される。この段階で、ペレット表面も密封されて、空気がペレット中に侵入することが防止されるため、任意の自然発火の作用又は機会も遅らされる。自然発火が依然として問題である場合には、凝集中に予防試薬を加えることができる。 Due to the spherical shape of the pellets, the air can move freely through the store, thereby facilitating the curing process and preventing the risk of heat accumulation and spontaneous ignition. At this stage, the pellet surface is also sealed to prevent air from entering the pellet, thereby delaying any spontaneous ignition action or opportunity. If spontaneous ignition is still a problem, prophylactic reagents can be added during agglomeration.
［輸送及び梱包］
転がり・成長凝集により、天然塊炭のような幅広いバリエーションの最終ペレットサイズを得ることができる。これは、ペレット化した製品のバルキングファクタを下げるという利点を有し、その結果、輸送コストが下げられる。
[Transport and packaging]
By rolling and growing agglomeration, a wide variety of final pellet sizes such as natural coking coal can be obtained. This has the advantage of lowering the bulking factor of the pelletized product, resulting in lower transportation costs.
その後、形成された製品は、梱包し或いは積み重ねることができるとともに、大気温度で硬化し続けることができる。この場合、硬化時間は現場の湿度によって決まる。一般に、供給原料の含水率が高くなればなるほど、大気温度及び湿度でペレットを硬化させるのに必要な時間が長くなる。 The formed product can then be packaged or stacked and can continue to cure at ambient temperature. In this case, the curing time depends on the field humidity. In general, the higher the moisture content of the feedstock, the longer the time required to cure the pellet at ambient temperature and humidity.
プロセス速度は選択することができるが、１ドラムにつき１時間当たり１０〜１００メートルトンの石炭材料を生産する生産速度が一般的な速度である。生産速度は、複数のプロセスユニットを使用して高めることができ、或いは、小型の装置を用いて低下させることができる。 Process speeds can be selected, but production speeds that produce 10-100 metric tons of coal material per hour per drum are common. The production rate can be increased using a plurality of process units or can be reduced using a small device.
製造コストは、生産速度、供給原料の粒径分布、及び粒子材料の特性によって決まる。しかしながら、製品の１メートルトン当たりの入力エネルギは約０．５〜２ｋｗｈとして測定されており、これは、練炭のために必要な入力エネルギよりも少なくとも数百倍少ない。 Manufacturing costs depend on production rate, feedstock particle size distribution, and particulate material properties. However, the input energy per metric ton of the product has been measured as about 0.5-2 kwh, which is at least a few hundred times less than the input energy required for briquettes.
特に、本発明のプロセスは、非常に高い灰及び／又は非常に高い硫黄石炭を処理するべく修正でき、ペレットが燃焼プロセスの全体にわたって安定したままとなるようにすることができ、それにより、低ランクの石炭を効率的に燃やすこともできる。 In particular, the process of the present invention can be modified to handle very high ash and / or very high sulfur coal, allowing the pellets to remain stable throughout the combustion process, thereby reducing the Rank coal can be burned efficiently.
また、本方法は、売れるように灰及び硫黄を下げる必要がある燃料製品にも適している。本方法によれば、細かい破砕を行って、重力又は浮遊方法によって汚染物質を解放させることができ、それにより、非常に質の高い燃料源を生成できる。また、本方法は、細かい純粋な凝縮物を使用可能な安定した価値のある製品形態へと再形成する方法を与える。 The method is also suitable for fuel products that require ash and sulfur to be sold. According to this method, fine crushing can be performed to release contaminants by gravity or floating methods, thereby producing a very high quality fuel source. The method also provides a way to re-form fine pure condensate into a stable and valuable product form that can be used.
非常に質の悪い石炭からをも生じる硫黄放出は、ペレット化添加剤を調整するだけで完全に或いは大幅に排除することができ、それにより、酸性雨につながる任意の二酸化硫黄汚染を大幅に減らし或いはできる限り排除することができる。また、ペレット化プロセスは、同時に、使用された試薬により生じた残灰の固有のセメント結合、ケイ化、及び安定化によって、フライアッシュを減らす。更に、高い製品燃焼温度は、高いガス供給速度に起因して、ペレット間だけでなく、ペレット内の粒子間においても生成するのが容易であり、それにより、通常の燃料よりも速い及び／又は制御可能な燃焼が行われる。 Sulfur emissions, even from very poor quality coal, can be completely or largely eliminated by simply adjusting the pelletizing additive, thereby significantly reducing any sulfur dioxide contamination that leads to acid rain. Alternatively, it can be eliminated as much as possible. Also, the pelletization process simultaneously reduces fly ash by the inherent cementation, silicidation, and stabilization of the residual ash produced by the reagents used. Furthermore, high product combustion temperatures are easier to generate not only between the pellets but also between the particles in the pellets due to the high gas feed rate, thereby being faster than normal fuel and / or Controllable combustion takes place.
本発明の更なる利点は、高いガス供給速度に起因したペレット中の含有燃料の非常に完全な燃焼であり、また、燃焼が完了するまでペレットの一体構造が保たれることである。保持硬化シェルや表皮などにより、ペレットの内側での大きな熱増加又は熱形成が可能となり、それにより非常に高いレベルの燃焼が引き起こされ、その結果、ペレットの内容物中での予め設計された任意の化学反応が完了する。内容物が乾燥した多孔質形態である場合、一般的には依然として「細かい」性質を有し且つ予熱される場合には、急速で且つ非常に完全な内容物燃焼が起こる。ペレットは、白熱であってもそれらの形態を維持し、非常に安定した燃焼特性を示す。 A further advantage of the present invention is the very complete combustion of the fuel contained in the pellets due to the high gas feed rate and the integral structure of the pellets is maintained until the combustion is complete. Retaining and hardening shells, skins, etc. allow for a large increase in heat or heat formation inside the pellet, which causes a very high level of combustion, so that any pre-designed optional in the pellet contents The chemical reaction is completed. When the content is in a dry porous form, it generally still has “fine” properties and if it is preheated, rapid and very complete content combustion occurs. The pellets maintain their morphology even when incandescent and exhibit very stable combustion characteristics.
特に、本発明の方法は、使用される任意の界面活性剤の作用が大気温度で最大限に発揮されるため、ペレットの強制乾燥を伴わずに済むことができる。また、水が使用される場合には、界面活性剤により、毛管作用で結合剤含有水分がペレットの表面へと急速に移動し、それにより、結合剤の最終的な大きい表面濃度に起因して、表面が硬く且つ内部が軟らかい「エッグシェル」効果が得られる。これにより、表皮強度が著しく高まり、非常に頑丈で且つ低含水率ペレット（約５％）が得られ、また、これは、空気からの水分吸収に抗する。 In particular, the method of the present invention can avoid the forced drying of pellets because the effect of any surfactant used is maximized at ambient temperature. Also, when water is used, the surfactant causes the binder-containing moisture to move rapidly to the surface of the pellets by capillary action, thereby causing the final large surface concentration of the binder. In addition, an “egg shell” effect with a hard surface and a soft interior is obtained. This significantly increases skin strength, yields very strong and low moisture content pellets (about 5%), and resists moisture absorption from the air.
本方法の１つの更なる用途は、パワー・ヒートステーションにおける粉砕された石炭燃料の供給水分を下げることである。この場合、粉炭又は石炭選鉱くずは、ペレット化されるとともに、粉砕されて炉内で燃やされる前に完全に硬化させて乾燥させることができる。現在の粉炭集積場で見出される一般的な含水率は、通常、１２〜３５％の範囲であり、そのため、それらを使用すること、或いは、それらと他の供給原料とを混合させることが難しくなる。 One further application of the method is to lower the feed moisture of the pulverized coal fuel at the power heat station. In this case, the pulverized coal or coal beneficiation scrap can be pelletized and completely cured and dried before being pulverized and burned in the furnace. The typical moisture content found in current pulverized coal mines is usually in the range of 12-35%, which makes it difficult to use them or mix them with other feedstocks. .
以上から分かるように、本発明の方法は、多くの経済的問題及び操作上の問題を克服し或いは解決する。 As can be seen, the method of the present invention overcomes or solves a number of economic and operational problems.
「エッグシェル」効果が硬化後に十分に現れると、ペレットは、白熱燃焼中であってもその強度を保持する。これにより、ペレット内で高温反応を行うことができ、その結果、燃料の非常に高いレベルの燃焼が生じ、任意の含有硫黄の効果的な酸化及び金属イオン封鎖が得られるとともに、残灰の未燃炭素レベルがごく僅かになる。シェル効果により、ペレットは、燃焼中にその構造を保持することができ、それにより、燃料ガスにおける粒子放出が少なくなる。 When the “egg shell” effect is fully manifested after curing, the pellets retain their strength even during incandescent burning. This allows a high temperature reaction in the pellet, resulting in a very high level of combustion of the fuel, resulting in effective oxidation and sequestering of any contained sulfur, as well as unremoved residual ash. Fuel carbon level is negligible. The shell effect allows the pellets to retain their structure during combustion, thereby reducing particle emissions in the fuel gas.
エッグシェルペレット化は、「硫黄放出が無い」精錬技術をもたらすことができるプレフラックス焼成炉供給原料の製造を可能にするため、硫化物凝縮物及び鉄鉱に対しても使用することができる。これは、総トン数の高い生産高をもって既存の動作コストで効果的に使用できる。 Eggshell pelletization can also be used for sulfide condensates and iron ore to allow for the production of a preflux calciner feedstock that can provide a “no sulfur release” refining technique. This can be used effectively at existing operating costs with a high gross tonnage output.
本発明は、この技術と比べて大きな利益を与える。そのような利益としては以下が挙げられる。 The present invention provides significant benefits over this technology. Such benefits include:
・３ｍｍ未満の石炭／亜炭粉状物を、ろ過プラントから乾燥して或いは直接にペレット化することができる。 • Coal / lignite powder less than 3 mm can be dried from the filtration plant or directly pelletized.
・１つのペレット化ラインにつき１時間当たり１０メートルトン〜１００メートルトン（コミュニティサイズ）の総トン数スループットが得られる。 A total tonnage throughput of 10 to 100 metric tons (community size) per hour per pelletization line is obtained.
・ペレット化の間にわたって、高レベルのオートメーションを使用して、正確な制御及び試薬使用を行うことができる。 • High level of automation can be used during pelletization for precise control and reagent usage.
・ペレットは、化学的に「硬化」しながら空気乾燥する。 • Pellets are air dried while chemically “curing”.
・ペレットは、硬化時にバルクハンドリング装置によって扱うことができ、或いは、「緑色」時に袋詰めすることができる。 Pellets can be handled by bulk handling equipment when cured, or can be packaged when “green”.
・石炭特性及びプロセスパラメータに応じて必要な場合には、ペレットサイズを５ｍｍから１５０ｍｍまでカスタマイズすることができる。 • The pellet size can be customized from 5mm to 150mm if required depending on coal characteristics and process parameters.
・強度を高めるため、急速硬化のため、高温強化のため、及び耐水性を高めるために、特別丈夫な試薬を加えることができる。 • Extra strong reagents can be added to increase strength, for rapid curing, for high temperature strengthening and to increase water resistance.
・ペレット内にＣａＳＯ４を形成するガス供給に起因するＳＯ２を排除するため、様々な結合剤の組み合わせにより、パイライト除去を減らすことができ或いは無くすことができる。 - to eliminate SO 2 due to the gas supply for forming a CaSO 4 in the pellet, the combination of different binding agents can be eliminated or can reduce the pyrite removal.
・優れた燃焼特性により、高い効率をもって高灰粉炭が発火して燃焼する。 ・ High ash pulverized coal ignites and burns with high efficiency due to excellent combustion characteristics.
・高いパーセンテージの炭素燃焼を伴って、燃焼が長続きする。 • Combustion lasts with a high percentage of carbon combustion.
・２０ｍｍ未満の石炭を押し潰して細かくペレット化することにより、高価なペレットを得ることができる。 -Expensive pellets can be obtained by crushing coal less than 20 mm into fine pellets.
・汚染された石炭、又は、おがくず、もみ殻、動物の***物、石油コークス又は廃油等の廃棄物をペレット中に含ませることができる。 Contaminated coal or waste such as sawdust, rice husk, animal waste, petroleum coke or waste oil can be included in the pellet.
・残灰は、極僅かな未燃燃料（例えば石炭）残留物を有するとともに、他の工業用途において優れている。 • Residual ash has very little unburned fuel (eg, coal) residue and is excellent in other industrial applications.
・コンクリートフィードストック、凝集体混合、及び気孔率が高い埋め立てのため、同様の結合試薬を用いて残灰もペレット化することができる。 -Residual ash can also be pelleted using similar binding reagents for concrete feedstock, agglomerate mixing, and high porosity reclamation.
・無煙燃焼などの予め設計された特性をもつハイブリッドペレット燃料を形成するために、同じ技術を用いて亜炭及び泥炭を処理することができ、或いは、亜炭及び泥炭を他の燃料源と混ぜ合わせることができる。 The same technique can be used to treat lignite and peat to form hybrid pellet fuel with pre-designed characteristics such as smokeless combustion, or lignite and peat can be mixed with other fuel sources Can do.
本発明は、様々な大きさの含水率及び硫黄含有量を有する全てのタイプの粉炭と共に使用することができる。一般に、５〜５０ｍｍ直径の範囲のペレットが形成され、いずれのサイズのペレットも、容易に扱うことができ、貯蔵することができ、輸送することができ、そして、燃やすことができ、また、必要に応じて、燃焼前に破砕するのに最適な形状及び寸法を成す。 The present invention can be used with all types of pulverized coal having various moisture contents and sulfur contents. In general, pellets in the 5-50 mm diameter range are formed, and any size pellet can be easily handled, stored, transported, and burned and needed Depending on the shape, the optimum shape and size for crushing before combustion.
本発明は、炭素系の廃棄物を使用して、容易に輸送でき且つ効率的に燃焼できる使用に適した燃料製品を形成する、単純であるが効率的なプロセスを提供する。回転ドラム又はパン凝集器は、比較的低コストで形成され、非常に高い総トン数のスループットを得ることができる。特注の製品を製造することができ、また、本発明は、石炭高性能プラントにおける灰・硫黄除去の経済性を高める。 The present invention provides a simple but efficient process using carbon-based waste to form a fuel product suitable for use that can be easily transported and burned efficiently. The rotating drum or pan aggregator is formed at a relatively low cost and can achieve very high total tonnage throughput. Custom products can be produced and the present invention enhances the economics of ash and sulfur removal in coal high performance plants.
効率的な石炭製造プラントのための投資が少ない国々における低技術用途は、本発明を簡単に利用することができ、したがって、高効率で環境にやさしい費用効率の高い製造プラントを製造して動作させることができる。そのような場所では、現在、直ぐに使用できない任意の材料が、廃棄物として扱われており、単に大きく山積みして保管されているため、その環境的な危険が高まっている。 Low technology applications in countries with low investment for efficient coal production plants can easily utilize the present invention, thus producing and operating a high efficiency, environmentally friendly and cost effective production plant be able to. In such locations, any material that is not immediately available is now treated as waste and simply stored in large piles, increasing its environmental risk.
Claims (40)
材料と結合剤とを混合させるステップと、そのように形成された混合物を転がせることによって凝集させてペレットを形成するステップとを備え、
結合剤が、シリケート系のものであり、当該方法が大気温度で行われる際に硬質燃料ペレットを形成することができる１つ以上の界面活性剤を含む、方法。 A method for producing hard fuel pellets from a carbon-based particulate material and a binder, comprising:
Mixing the material and binder, and agglomerating by rolling the mixture so formed to form pellets,
A method wherein the binder is of a silicate type and comprises one or more surfactants capable of forming hard fuel pellets when the method is performed at ambient temperature.
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