JP2024520431A - 粉末状代替燃料 - Google Patents
粉末状代替燃料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024520431A JP2024520431A JP2023572813A JP2023572813A JP2024520431A JP 2024520431 A JP2024520431 A JP 2024520431A JP 2023572813 A JP2023572813 A JP 2023572813A JP 2023572813 A JP2023572813 A JP 2023572813A JP 2024520431 A JP2024520431 A JP 2024520431A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pellets
- weight
- powdered
- die
- less
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 18
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 18
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 7
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 238000009732 tufting Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
- C10L5/08—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting without the aid of extraneous binders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/406—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on plastic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- 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
- C10L5/442—Wood or forestry waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2250/00—Structural features of fuel components or fuel compositions, either in solid, liquid or gaseous state
- C10L2250/04—Additive or component is a polymer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2250/00—Structural features of fuel components or fuel compositions, either in solid, liquid or gaseous state
- C10L2250/06—Particle, bubble or droplet size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/28—Cutting, disintegrating, shredding or grinding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/52—Hoppers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/36—Shape
- C10L5/363—Pellets or granulates
-
- 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
-
- 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
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Ecology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
本発明は、ペレットを粉砕することによって粉末状代替燃料を製造するための方法に関し、このペレットは、(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、(ii)生産物温度が約85℃以下になるように、4~8mmの孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに廃棄物材料を通すステップと、(iii)生産物温度が約110℃以上になるように、2~8mmの孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、(iv)ペレットを提供するステップと、(v)ペレットを約30℃以下の温度に冷却するステップと、によって製造される。粉末状代替燃料は、バルクで、吹込ラインを通して輸送することができる。
Description
本発明は、粉末代替燃料、廃棄物材料からそのような粉末状代替燃料を調製するためのプロセス、及びそれらの使用に関する。
都市廃棄物は、依然として重大な問題である。現在、廃棄物は一般的に分類され、価値のある画分が選別される。しかし、多くの異なる成分が様々な量で存在するために、リサイクルは困難である。更に、プラスチック及び紙(又は一般的にセルロース繊維)の混合物のような混合廃棄物流は、好適な出口が依然として課題である軽質画分である。
そのような軽質画分の使用のうちの1つは、二次燃料とも呼ばれる代替燃料としてのその使用である。この画分を使用する最も安価な方法は、選別後に得られるようなものである。この画分は、フラフ状物質であり、したがって、その名称はフラフである。フラフは輸送が困難である(梱包しない限り、燃料として使用できるフラフ画分を得ることは困難である)。フラフの別の欠点は、フラフが非常に不均質であり、「ローエンド」炉(すなわち、火炎の集中がない炉)でしか燃焼できないことである。
フラフをペレット化して、輸送及び取扱い特性を改善することができる。ペレットは、長距離にわたって容易に輸送することができ、かつ特定の燃料用途においてペレット全体として使用することができるか、又は燃料として使用する前に粉砕することができる。一般に、ペレット又は粉砕されたペレットは、一次燃料(石炭、泥炭又は石油)の部分的代替物として使用することができる。しかしながら、好ましくは一次燃料を完全に置き換えるために、容易に輸送され、更に粉砕することなく使用され、ハイエンド炉で使用され得る代替燃料を提供することは極めて困難であった。
更に、現在、代替燃料は、適合されたバーナー、適合された分配システム、粉砕機などのうちの1つ以上に追加の投資を必要とする。
工業炉の燃焼は、例えば電気の製造において使用されるプロセスである。電気を製造するための炉は、現在使用されている最も要求が厳しく効率的な炉である。高いプロセス安定性を必要とする他の工業炉は、鉄鋼製造における高炉、セメントキルン及び石灰キルンである。
一般に、炉には、粉末状石炭(微粉炭)、石油又はガスが(一次燃料として)供給される。燃料は一般に、多数のバーナー、ランス(又は羽口)を通して供給される。炉が電気を製造するために使用される場合、燃焼熱は蒸気を生成するために使用され、蒸気はタービンを駆動するために使用される。
導入することができる微粉炭の量は、石炭及びコークスの品質、炉の幾何形状、並びに操業慣行に依存する。更に、微粉炭は嵩密度が低く、保存特性が悪い。したがって、石炭は使用直前に微粉化される。微粉炭の主な欠点は、それが再生不可能な供給源からのものであり、したがって、実質的なCO2排出を引き起こすという事実である。
CO2排出の負担を軽減するために、代替燃料、すなわち二次燃料もある程度使用される。そのような代替燃料は、シームレスな処理におけるそれらの使用を可能にする必要がある。代替燃料は、粉砕の前後に輸送可能であるべきである。更に、代替燃料は、それらが良好な燃焼特性(ホットスポットにおいて十分に燃焼し、実質的に完全に燃焼するまでの時間)を示す必要がある火炎中への導入を可能にする必要がある。
ハイエンド工業炉に使用されることが提案されている代替燃料は、プラスチックペレット、混合プラスチック/バイオマスペレット、木材ペレット、下水汚泥ペレットなどである。
プラスチックのみの廃棄物を使用する1つの利点は、一般に、プラスチック廃棄物が低い熱伝導率及び高いエネルギー含量を有するということである。プラスチックのみの廃棄物を使用することの欠点は、例えば、家庭廃棄物、都市廃棄物又は都市廃棄物に由来するそのような混合物が、(リサイクルされた)プラスチック製品を作製するために使用することができる比較的価値のある製品であるということである。更なる欠点は、高い発熱量にもかかわらず、廃プラスチックペレットは、好適な粒径分布が得られるように処理することが困難であるということである。粉砕は温度上昇を引き起こし、低温粉砕が必要となる程度までプラスチックのゴム状挙動を引き起こす。しかしながら、低温粉砕は高価すぎる。
特に混合プラスチック/バイオマスペレットの欠点は、粉砕されたペレットの粉末流動特性が、ミルからバルク輸送コンテナへの輸送、続いてバルク貯蔵コンテナへの輸送、及び続いて使用のために、実質的な処理上の問題を引き起こすようなものであるので、ペレットが炉の近くで粉砕される必要があるということである。特に、粉末は、塊又はタフトを生じさせるかなりの量の繊維材料を有するので、パイプが閉塞される。したがって、ペレットは炉に輸送され、粉砕操作は炉への輸送の直前に行われる。
木材ペレットは、比較的低いエネルギー含量を有し、したがって、ハイエンドバーナーにとってあまり魅力的ではない。更に、木材ペレットの使用は、森林が伐採されるので環境に優しくないことがますます疑われており、一方、乾燥及び輸送は、かなりのエネルギーを必要とする。汚泥ペレットは、木材ペレットに加えて、更に低いエネルギー含量及び比較的高い灰含量を有し、これは欠点である。
代替燃料は、実際には、ハイエンド炉において化石燃料を部分的に置き換えるためにのみ使用される。一般に、実際には、代替燃料の量は、粉炭に対して30%未満であるが、いずれの場合も50%未満である。粉炭は、比較的均質な材料であり、石炭の実質的なベース負荷は、廃棄物由来ペレット材料の変動を減衰させる。
国際公開第2020/127473号には、代替燃料を用いてハイエンド炉を100%燃焼させることを可能にする粒子状材料に粉砕することができるペレットを作製するプロセスが記載されている。
更に、代替燃料が、近くにミルを有する必要なく、炉を有する会社によって容易に使用され得る形態であるプロセスに対する継続的な必要性が存在する。特に、目詰まりを引き起こすことなく輸送パイプを通して複数回吹き込むことができ、複数のバーナーへの均一な分配を可能にする粉末状代替燃料が必要とされている。
本発明の目的は、目詰まりすることなくガスを吹き込むことによってバルク輸送を介してパイプを通して輸送することができ、例えば電気を製造するための現代の装置で使用されるハイエンド工業炉、セメント若しくは石灰キルン、又は高炉を含む全ての炉において化石燃料を確実に置き換えるために使用することができる粉末状代替燃料を提供することである。
第1の態様において、本発明は、粉砕されて輸送に適した自由流動性粉末状燃料を提供することができるペレットを都市廃棄物及び/又は他の廃棄物から製造するプロセスであって、
-(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ
(ii)に提供される廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
-(ii)生産物温度が約85℃以下になるように、4~8mm、好ましくは4~6mmの孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに廃棄物材料を通すステップと、
-(iii)生産物温度が約110℃以上になるように、2~8mm、好ましくは4~6mmの孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、
-(iv)直径が2~8mmであり、長さが約3mm以上、好ましくは8mmより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が110~130℃である、ペレットを提供するステップと、
-(v)ペレットを約40℃以下、好ましくは約30℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。
-(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ
(ii)に提供される廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
-(ii)生産物温度が約85℃以下になるように、4~8mm、好ましくは4~6mmの孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに廃棄物材料を通すステップと、
-(iii)生産物温度が約110℃以上になるように、2~8mm、好ましくは4~6mmの孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、
-(iv)直径が2~8mmであり、長さが約3mm以上、好ましくは8mmより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が110~130℃である、ペレットを提供するステップと、
-(v)ペレットを約40℃以下、好ましくは約30℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。
本発明の第2の態様は、良好な流動特性を示す粉末が得られるように、当該ペレットを冷却後に例えばハンマーミルで粉砕することを提供する。
本発明の更なる態様は、粉末状代替燃料であって、以下の特性:
-40~70重量%の熱可塑性材料と30~50重量%の1つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは予め大部分が溶融された、混合物;
-粒子の50重量%超が1~3.5mmであり、60重量%超が2mmより小さいような粒径分布;
-41~43°の安息角;
-約220g/L以上の嵩密度(タップ)
を有する、粉末状代替燃料に関する。
-40~70重量%の熱可塑性材料と30~50重量%の1つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは予め大部分が溶融された、混合物;
-粒子の50重量%超が1~3.5mmであり、60重量%超が2mmより小さいような粒径分布;
-41~43°の安息角;
-約220g/L以上の嵩密度(タップ)
を有する、粉末状代替燃料に関する。
粉末状代替燃料は、予期せぬことに、閉塞又は処理上の問題を引き起こすことなく、バルクコンテナなどにおける吹込管を通して輸送することができる。
したがって、本発明はまた、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料を約1トン以上、好ましくは約3トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナに関する。
本発明は更に、粉末状代替燃料を輸送する方法であって、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも1キロメートル移動され、コンテナが、約1トン以上、好ましくは約3トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法に関する。
この粉末状代替燃料は、セメントキルン、電気製造プラント及び高炉で使用される炉などの工業炉において、粉炭を完全に置き換えることができる。当該用途において粉炭を部分的にのみ置き換えることも可能であり、それはそのような選択が単純な経済性に基づいている場合があるからである。投入は、石炭/亜炭用に設置された既存の装置を使用して達成することができ、1つ以上のバーナーへの分配は、一般に、追加の投資を必要としない。
本発明の更なる利益及び利点は、詳細な説明において明らかになるであろう。
第1の態様において、本発明は、ペレットを製造するプロセスであって、
(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ(ii)に提供される前記廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
(ii)生産物温度が約85℃以下になるように、4~8mmの孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに前記廃棄物材料を通すステップと、
(iii)生産物温度が約110℃以上になるように、2~8mmの孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、
(iv)直径が2~8mmであり、長さが約3mm以上、好ましくは8mmより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が110~130℃である、ペレットを提供するステップと、
(v)ペレットを約40℃以下、好ましくは約30℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。
(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ(ii)に提供される前記廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
(ii)生産物温度が約85℃以下になるように、4~8mmの孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに前記廃棄物材料を通すステップと、
(iii)生産物温度が約110℃以上になるように、2~8mmの孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、
(iv)直径が2~8mmであり、長さが約3mm以上、好ましくは8mmより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が110~130℃である、ペレットを提供するステップと、
(v)ペレットを約40℃以下、好ましくは約30℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。
廃棄物材料
「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性ポリマーを意味する。本発明のペレットの調製に使用される廃棄物材料は、少なくとも40%の熱可塑性材料、好ましくは少なくとも45重量%又は少なくとも50重量%の熱可塑性材料(例えば約55重量%又は約60重量%の熱可塑性材料など)を含む。
「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性ポリマーを意味する。本発明のペレットの調製に使用される廃棄物材料は、少なくとも40%の熱可塑性材料、好ましくは少なくとも45重量%又は少なくとも50重量%の熱可塑性材料(例えば約55重量%又は約60重量%の熱可塑性材料など)を含む。
一般に、ペレット中のプラスチック材料の量は、約80%以下、好ましくは70%以下である。したがって、好適な範囲は、40~80重量%のプラスチック、又は最も好ましくは50~70重量%のプラスチックを含む。
本明細書で使用される熱可塑性ポリマーの例は、米国特許出願公開第2010/0116181号に列挙されている。典型的には、熱可塑性材料又は成分は、包装材料又は任意のタイプのプラスチック廃棄物であってもよい。
好ましくは、熱可塑性材料の少なくとも20重量%、より好ましくは少なくとも40重量%、更により好ましくは少なくとも50重量%、及び最も好ましくは少なくとも60重量%が、ポリエチレンホモ又はコポリマーである。
本発明で使用される「セルロース系材料」という用語は、例えば、紙、ボール紙、木材、ボール紙、綿、レーヨン及び/又はビスコースなどの織物に関する。本発明で使用される廃棄物材料は、少なくとも30重量%のセルロース系材料、好ましくは35重量%以上のセルロース系材料を含む。一般に、セルロース系材料の量は、ペレットの総乾燥重量に基づいて約60重量%以下、好ましくは約50重量%以下のセルロース系材料である。好適な範囲は、30~60重量%のセルロース系材料、好ましくは30~50重量%のセルロース系材料を含む。セルロース系材料は、バイオマスと表すこともできる。
廃棄物材料は、一般に、都市廃棄物又は他の廃棄物流に由来する。混合プラスチック/バイオマス廃棄物(異なるタイプのプラスチック及びバイオマス/紙を含む)は、一般に、「リサイクル不可能な」材料と考えられる。このタイプの廃棄物材料は非常に不均質であると考えられ、連続処理にかなりの困難を引き起こす。本発明のプロセスは、非常に不均質な材料を実質的に均質な材料(ペレットの形態)に変換した。実質的に均質とは、ペレットの体積に等しい試料サイズにおいて、ペレットの破壊時に5重量%未満の別個に認識可能な材料が存在することを意味する。それによって、ペレットの粉砕により、粉砕された材料が得られ、これは様々な処理ステップで取り扱うことができる。
ペレットは、ごみ又は紙リサイクルプラントなどからの廃プラスチック及びバイオマスを選択することによって製造することができる。プラスチック材料とセルロース系材料の必要な混合を達成するために、異なる選択された廃棄物流を組み合わせて使用することが可能である。原料は、最大寸法が5cm以下、好ましくは4cm以下のサイズに細断される。更なる実施形態において、原料は、約3.5cm以下、好ましくは約2.5cmのサイズに細断される。
好ましくは、廃棄物は、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有する。好ましくは、90重量%超が40mmより小さい。更に好ましい実施形態において、廃棄物は、約20重量%以上が30mmより大きいサイズを有するような粒径を有する。
材料は、8重量%以下の水分含有量まで乾燥され、材料は、適切な孔を有するダイを通してプレスされる。好ましくは、第1のダイに供給される材料の水分含有量は、約2%~約5%である。水分含有量が高すぎると、プラスチックの十分な溶融を妨げる可能性がある。これは、プラスチックの十分な溶融を引き起こすのに十分なほど温度が上昇しない可能性があると考えられるからである。
乾燥は細断後に行うことが好ましい。
第1のダイに供給される材料の温度は、好ましくは約30~50℃であり、好ましくは約35~45℃である。
ペレット化
本明細書で使用するとき、用語「ペレット(pellet)」又は「ペレット(pellets)」は、1つ以上の熱可塑性材料と、1つ以上のセルロース系材料と、を含む本発明のペレットを指すときに使用される。ペレットは、不均質性の程度によって制限されない。
本明細書で使用するとき、用語「ペレット(pellet)」又は「ペレット(pellets)」は、1つ以上の熱可塑性材料と、1つ以上のセルロース系材料と、を含む本発明のペレットを指すときに使用される。ペレットは、不均質性の程度によって制限されない。
ペレタイザのダイは円筒形のダイであることが好ましいが、平坦なダイも知られており、同様に使用することができる。また、第1の平坦なダイ及び第2の円筒形のダイを使用することができ、又は第1の円筒形のダイ及び第2の平坦なダイを使用することができる。
好ましくは、第1及び/又は第2のペレタイザにおける孔の直径は、4、5又は6mmである。
好ましくは、第1のダイの直径対厚さの比は、10~16、好ましくは12~14である。
好ましくは、第2のダイの直径対厚さの比は、14~20、好ましくは16~20である。
好ましい直径対厚さの比は、各ダイの生産物の温度に関しても円滑な動作を可能にする。
好ましくは、第1のダイは、生産物(ペレット)の温度が60~80℃であるように操作される。
一般に、操作を容易にするために、第1のペレタイザと第2のペレタイザとの間に緩衝容器が存在するであろう。好ましくは、緩衝容器は、ペレットのレベル及びペレットの温度を測定するための手段を有する。緩衝容器は、好ましくは隔離され、かつ/又は以下に記載されるようなペレットを必要な温度に保つための加熱手段を含む。
第2のダイに供給される材料の温度は、好ましくは約50~80℃であり、より好ましくは約60~75℃である。
好ましくは、第2のダイは、生産物(ペレット)の温度が110~130℃であるように操作される。生産物温度は115~125℃(例えば約120℃など)であることが好ましい。
好ましくは、第1のダイの生産物及び第2のダイの生産物の温度の上昇は、約40℃以上、好ましくは約45℃以上である。これは、過度に粘着性になることなく、第2のダイ内のプラスチックの適切な溶融を可能にする。
ペレット
ペレットは、一般に4~8mm、好ましくは6~8mm、及び最も好ましくは約6mmの範囲内の均一なサイズ範囲(直径)を有する。ペレットの長さは、一般に、3~50mm、好ましくは8mmより長く、より好ましくは10~40mm、更により好ましくは15~25mmである。
ペレットは、一般に4~8mm、好ましくは6~8mm、及び最も好ましくは約6mmの範囲内の均一なサイズ範囲(直径)を有する。ペレットの長さは、一般に、3~50mm、好ましくは8mmより長く、より好ましくは10~40mm、更により好ましくは15~25mmである。
任意の燃料の熱量(heating value)又は発熱量(calorific value)又は発熱量(calorific heating value)は、燃料が完全に燃焼したときに燃料の単位質量当たり又は単位体積当たりに放出されるエネルギーである。この量は、全ての燃焼生成物を元の予燃焼温度に戻し、特に生成された蒸気を凝縮することによって求められる。換言すれば、この量は、特定量の燃料の完全燃焼の間に放出される熱の量である。
熱量測定は、高位発熱量(higher heating value、HHV)を測定し、以下の手順を使用する。純酸素を使用して試料を完全に燃焼させ、次いで二酸化炭素及び水を生成する。水は最初に蒸気として生成される。しかしながら、試料全体が燃焼すると(すなわち、試験が完了すると)、水蒸気が凝縮する。この凝縮プロセスにより追加の熱が放出される。技術的には、この追加の熱は、蒸気から液相への水の変換からの潜熱である。試料の燃焼中に放出された熱と、水蒸気の液体への変換中に放出されたその後の熱との組み合わせにより、最大熱を得ることができる。これは、高位発熱量(Higher calorific value、HCV)又は高位熱量(Higher heating value、HHV)として知られている。
プロセスが生成された水を蒸気状態に維持する場合、潜熱は回収されない。これは、低位発熱量(Lower calorific value、LCV)又は低位熱量(Lower heating value、LHV)として知られている。LHVは、燃焼熱のみであり、水蒸気の凝縮中に放出される熱を含まない。LHVは、熱を電力又はエネルギーに変換するほとんどの燃焼システムにとって重要な測定値である。
HHV及びLHVは、燃料のCO2及びH2Oへの完全燃焼に有効である。
ペレットの発熱量(LCV)は、一般に、約19~28GJ/トンであり、これは、一般に31~35GJ/トン(乾燥重量で)の発熱量を有する完全プラスチック材料よりも低い。
好ましくは、塩素のようなハロゲン元素は、1重量%未満、より好ましくは0.3重量%未満の量でペレット中に存在する。この元素の投入量が高いと、ドライ及び/又はウェットガス洗浄システムにおいて腐食を引き起こす可能性があり、加えて、トップガススクラバのドレン水による塩素放出を引き起こす可能性がある。
ペレットの酸素含有量は、好ましくは乾燥重量ペレットの20~30w%の範囲である。
ペレットの水素含有量は、好ましくは乾燥重量ペレットの6~8w%の範囲である。
好ましくは、ペレットは最大5重量%の水分を含んでもよい。水分量は2%未満又は1%未満であってもよい。
好ましくは、ペレットの強度は約10kgf以上、より好ましくは約15kgf以上である。一般に、強度は約40kgf以下、多くの場合には約25kgf以下である。しかしながら、例えば最大70kgf以下、例えば60kgf以下の強度を有する、更に硬いペレットを有することも可能である。約30kgf以下の強度を有することが好ましい場合がある。
1回のペレット化によって得られたペレットは、約15kgfの硬度を有するが、本発明の方法による2回のペレット化は、硬度を20kgf超、例えば22kgfに増加させた。本発明のペレットは、最も好ましくは20~25kgfの硬度を有し、この硬度で非常に好適な粉末が得られ、その長距離輸送が可能であると思われる。この粉末は、プラスチックストランド、フラフ状集塊などによって引き起こされる悪い流動挙動によって引き起こされる問題を示さなかった(又はほとんど示さなかった)。
硬度は、Amandus Kahl GmbH&Co KG(Hamburg)から入手可能なKahlペレット硬度試験機で測定することができる。Kahlペレット硬度試験機は、業界における標準的な試験方法のうちの1つである。
十分な強度は更に、ペレットが比較的高い密度を有するという利点を有し、このことは、ペレット自体の効率的な輸送を可能にする。また、強度は、輸送中に大量の細粒(fine)が形成されることを妨げる。
これらのペレットは、予期せぬことに、ペレットの粉砕後に粉末状代替燃料のバルク輸送を可能にする。
本発明にしたがって得られるペレットは、高い嵩密度を有する。本発明によるペレットは、一般に、500g/L、好ましくは520g/L以上、更により好ましくは約540g/L以上(例えば約550g/Lなど)の嵩密度を有する。一般に、密度は600g/L以下である。
好ましくは、ペレットは540g/L以上の嵩密度を有する。
粉砕及び粉末状代替燃料
ペレットは、ハンマーミル(例えば、カリフォルニアペレットミルなど、6.4mm又は3.5mmのスクリーン及び108m/秒の先端速度を有する11.5×28)で粉砕することができる。
ペレットは、ハンマーミル(例えば、カリフォルニアペレットミルなど、6.4mm又は3.5mmのスクリーン及び108m/秒の先端速度を有する11.5×28)で粉砕することができる。
国際公開第2020/127473号によるペレットは、6.4mmスクリーン上で粉砕されると記載されている。スクリーンサイズがより小さいと、そのようなペレットの粉砕を引き起こして、フラフ状材料又はタフトを過剰に生成し、輸送可能性の低下を引き起こす可能性がある。更に、本発明によるペレットは、3.5mmスクリーン上で粉砕することができ、閉塞することなく容易に輸送することができる粉末をやはり製造することができる。
本発明のプロセスで得られた、又は得ることができるペレットは、粉末が良好な流動性を示すように、かつ好ましくは粉末の30~60重量%が1~2mmの粒径を有し、80重量%超が2mm未満であるように、ハンマーミルで粉砕することができる。
得られる粒子は、好ましくは220g/L以上の嵩密度(タップ)を有する。
ペレットは、ハンマーミルで粉砕される場合、1回ペレット化された材料とは異なり、タフト形成を引き起こすストランド様材料を実質的に含有しない。タフト形成は、流動特性にとって有害であると思われる。
ペレットは、3.15mm未満の比較的小さな粒子に粉砕される。一般に、3.15mmより大きい粒子のパーセンテージは、約15重量%以下、好ましくは約10重量%以下、及び更により好ましくは約7.5重量%以下である。
より好ましくは、粉砕材料の95重量%超、より好ましくは98重量%超が5mmより小さい。更に、粒子は粉塵状ではない。
(タップ)嵩密度は、以下のように測定される:ある量のペレットを100mLシリンダー(直径2.5cm)に注ぎ、存在するペレットの量をグラムで測定する。タッピングは、ビーカーを振動面(0.5mmの垂直振動:240回/分)上に5分間置いて、ペレットの体積を測定することによって行う。タップ密度は、グラム量の量を測定された体積で割ったものである。
粉砕は、直径3.5mmの孔を有するスクリーンを有し、先端速度が108m/秒であるハンマーミル(カリフォルニアペレットミル、11.5×28)で試験される。
粉砕されたペレット(粒子状材料)の嵩密度(タップ)は、一般に220g/L以上、好ましくは230g/L以上である。
好ましくは、粉砕粒子の平均粒径は2.5mm未満であり、好ましくは1mmより大きい。
2回のペレット化で得られ、輸送に適した材料の安息角は、明確な安息角を有し、これは、一方のダイを通したペレット化で得られるフラフ又は粉砕ペレットの安息角よりも大きい。
粒状材料の安息角は、材料が落下することなく堆積され得る水平面に対する最も急な降下角又は傾斜角である。この角度では、傾斜面上の材料は摺動の境界にある。安息角は、0°~90°の範囲であり得る。材料の形態は、安息角に影響する。滑らかで丸みを帯びた砂粒は、粗い絡み合った砂ほど急勾配で積み重ねることができない。安息角は、溶媒の添加によっても影響を受ける場合がある。少量の水が粒子間の間隙を埋めることができる場合、鉱物表面への水の静電引力は、安息角、及び土壌強度などの関連する量を増加させる。バルク粒状材料を水平面上に注ぐと、円錐状のパイルが形成される。パイルの表面と水平面との間の内角は、安息角として知られており、粒子の密度、表面積及び形状、並びに材料の摩擦係数に関連する。安息角が小さい材料は、安息角が大きい材料よりも平坦なパイルを形成する。
安息角は2つの方法で測定されている。第1の方法では、500グラムの材料を、テーブルまでの距離が20cmであり、漏斗出口の幅が直径3cmである漏斗を通して注いだ。材料は小さな堆積物を形成し、その高さ及び直径を測定することができる。高さと半径から計算される角度を安息角として使用することができる。第2の方法は、傾斜テーブル法であり、この方法では、材料が薄い層状に存在するテーブルを、材料が動き始めるまでゆっくりと傾斜させる。材料が動き始める角度が、安息角である。
2つの方法の結果を次の表に示す。
本発明はまた、粉末状代替燃料であって、以下の特性:
-40~70重量%の大部分が溶融された熱可塑性材料と30~50重量%の1つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは大部分が溶融された、混合物;
-粒子の50重量%超が1~3.5mmであり、60重量%超が2mmより小さいような粒径分布;
-41~43°の安息角;
-約220g/L以上の嵩密度(タップ)
を有する、粉末状代替燃料に関する。
-40~70重量%の大部分が溶融された熱可塑性材料と30~50重量%の1つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは大部分が溶融された、混合物;
-粒子の50重量%超が1~3.5mmであり、60重量%超が2mmより小さいような粒径分布;
-41~43°の安息角;
-約220g/L以上の嵩密度(タップ)
を有する、粉末状代替燃料に関する。
工業的設定における粉砕は、一般に、ハンマーミル、ジェットミルなどの好適なミルで行われる。好ましくは、ハンマーミルが使用される。
輸送
粉末状代替燃料は、予期せぬことに、処理上の問題を引き起こすことなく、バルクコンテナなどの吹込管を通して輸送することができる。吹き込みによる輸送は、ガスを用いて行うことができる。ガスは、好ましくは空気又は煙道ガスのような二酸化炭素リッチガスのような任意の好適なガスであり得る。更に、処理上の問題を伴わずにコンベヤベルトを使用することができる。
粉末状代替燃料は、予期せぬことに、処理上の問題を引き起こすことなく、バルクコンテナなどの吹込管を通して輸送することができる。吹き込みによる輸送は、ガスを用いて行うことができる。ガスは、好ましくは空気又は煙道ガスのような二酸化炭素リッチガスのような任意の好適なガスであり得る。更に、処理上の問題を伴わずにコンベヤベルトを使用することができる。
したがって、本発明はまた、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料を約1トン以上、好ましくは約3トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナに関する。
輸送コンテナは周知であり、好ましくは、道路輸送用バルクキャリア、船舶、鉄道輸送時に配置され得るバルクキャリア、又は道路輸送用コンテナキャリアのような標準的なコンテナである。例えば、90m3のウォーキングフロアコンテナを使用することができ、これはコンベヤを通して充填することができ、コンベヤを介して、又は吹込装置を用いて空にすることができる。更に、60~65~90m3のサイロコンテナが利用可能であり、これは例えば吹込管を通して充填/空にすることができる。例えば、6mタンクタイプのコンテナは、約26トンの公称積載容量で使用することができる。嵩密度が例えば220kg/トンである場合、約5.5~6トンの材料をこのようなコンテナに積み込むことができる。12mのコンテナは、2倍の量を積み込むことができる。輸送コンテナは、約5~20トンの材料を収容することが好ましい。
輸送コンテナは、例えば、最大20,000トンのバルク容量を有する全船であり得る。
本発明は更に、粉末状代替燃料を輸送する方法であって、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも1キロメートル移動され、コンテナが、約1トン以上、好ましくは約3トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法に関する。
本発明の好ましい実施形態では、微粉化された代替燃料は、輸送車両から、燃料を使用する炉の近くのバルクサイロに吹き込むことができる。
使用
この粉末状代替燃料は、セメントキルン、石灰キルン、電気製造プラント及び高炉で使用される炉などの工業炉において、粉炭を完全に置き換えることができる。当該用途において粉炭を部分的にのみ置き換えることも可能であり、それはそのような選択が単純な経済性に基づいている場合があるからである。投入は、石炭/亜炭用に設置された既存の装置を使用して達成することができ、1つ以上のバーナーへの分配は、一般に、追加の投資を必要としない。
この粉末状代替燃料は、セメントキルン、石灰キルン、電気製造プラント及び高炉で使用される炉などの工業炉において、粉炭を完全に置き換えることができる。当該用途において粉炭を部分的にのみ置き換えることも可能であり、それはそのような選択が単純な経済性に基づいている場合があるからである。投入は、石炭/亜炭用に設置された既存の装置を使用して達成することができ、1つ以上のバーナーへの分配は、一般に、追加の投資を必要としない。
粒子は、好ましくは、約1200℃~約2500℃の範囲の断熱火炎温度及び1280~2000Nm3/kg*1000の範囲の空気量で工業炉の火炎中に吹き込まれる。温度は、一般に、工業炉のタイプに依存する。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細かつ具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
実施例
実施例1~2
約48%のプラスチック、約42%のバイオマス、約6%の他の材料、及び約4%の水分を含有するRDFを用いて一連の試験を行った。
実施例1~2
約48%のプラスチック、約42%のバイオマス、約6%の他の材料、及び約4%の水分を含有するRDFを用いて一連の試験を行った。
第1のペレット化ステップは、6mmの孔及び72mmの長さ(アスペクト比は12)を有するダイを通して行った。ダイ速度は約200rpmであり、第1のペレット化ステップ後に得られたペレットは約70℃の温度を有していた。
第2のペレット化ステップは、ペレタイザに入る生成物の入口温度が約50~60℃の温度を有するように、第1のペレット化ステップの直後に実行した。第2のペレタイザは、直径6mm、長さ102mm(比は17)の孔を有するダイを使用した。長さ約25~35mmのペレットの出口温度は約120℃であった。
2回ペレット化されたペレットは、約520g/Lの嵩密度を有していた。粉砕は、03,5mmの孔を有するスクリーンを備えたハンマーミル(108Hzの速度の垂直スピンドルミル)を用いて行った。
実施例1及び2の生成物を、DIN18123:2011-04及びDIN-EN15149-1&-2:2011-01の方法に従って粒径分布について分析した。0.5mm、1mm、2mm、3.5mm及び>3.5mmにわたるふるい分画により、以下の結果が得られた。
これらの結果から、03,5mmの孔を有するスクリーンを備えたハンマーミルで二重ペレット化ペレットを粉砕すると、50重量%超の粒子が1~3.5mmであり、60重量%超の粒子が2mmより小さい粒径を示したようである。
実施例3
実施例2からの生成物を50トンの量で調製した。約3トンの生成物をバルクトレーラに吹き込み、50kmにわたって輸送し、管を通して加圧空気で再び空にした。全ての生成物は、標準的なバルク輸送システムを使用して単純な圧縮空気によって積み込み及び積み降ろしすることができた。
実施例2からの生成物を50トンの量で調製した。約3トンの生成物をバルクトレーラに吹き込み、50kmにわたって輸送し、管を通して加圧空気で再び空にした。全ての生成物は、標準的なバルク輸送システムを使用して単純な圧縮空気によって積み込み及び積み降ろしすることができた。
Claims (15)
- ペレットを製造するための方法であって、
(i)廃棄物の総乾燥重量に基づいて40%超の1つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて30%超の1つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ(ii)に提供される前記廃棄物が、80重量%超が5mmより大きく、95重量%超が60mmより小さい粒径分布を有し、約8重量%以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
(ii)押し出し温度が約85℃以下になるように、4~8mmの間の孔及び10を超える長さ比を有するペレタイザに前記廃棄物材料を通すステップと、
(iii)押し出し温度が約110℃以上になるように、2~8mmの間の孔及び14を超える長さ比を有する第2のペレタイザにペレットを通すステップと、
(iv)直径が2~8mmの間であり、長さが約3mm以上、好ましくは8mmより長いペレットであって、前記ペレットの押し出し温度が110~130℃である、ペレットを提供するステップと、
(v)前記ペレットを約40℃以下、好ましくは約30℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、方法。 - 第1のダイに供給される前記材料の水分含有量が、約2%~約5%の間である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び/又は第2のペレタイザにおける前記孔の直径が4~6mmである、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第1のダイの直径対厚さの比が、10~16の間、好ましくは12~14の間である、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のダイの直径対厚さの比が、14~20の間、好ましくは16~20の間である、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のダイが、前記押し出し温度が60~80℃の間であるように操作される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のダイが、前記押し出し温度が好ましくは115~125℃の間であるように操作される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のダイの前記押し出し温度及び前記第2のダイの前記押し出し温度の上昇が、約40℃以上、好ましくは約45℃以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のダイに供給される前記材料の温度が、約30~50℃の間、好ましくは約35~45℃間である、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のダイに供給される前記材料の温度が、約50~80℃の間、好ましくは約60~75℃の間である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~10のいずれか一項によって得ることができるペレットを粉砕することによって粉末状代替燃料を提供するための方法。
- 粉砕が、ハンマーミル、ジェットミル、ローラーミル又はボールミル、好ましくはハンマーミルで実行される、請求項11に記載の方法。
- 粉末状代替燃料であって、以下の特性:
a.40~70重量%の熱可塑性材料と30~50重量%の1つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質である、混合物;
b.粒子の50重量%超が1~3.5mmの間であり、60重量%超が2mmより小さいような粒径分布;
c.41~43°の間の安息角;
d.220g/L以上の嵩密度(タップ)
を有する、粉末状代替燃料。 - 請求項11又は12に記載の方法によって又は請求項13に従って得ることができる粉末状代替燃料のバルクを約1トン以上、好ましくは約3トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ。
- 粉末状代替燃料を輸送する方法であって、請求項11又は12に記載の方法によって又は請求項13に従って得ることができるバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも1キロメートル移動され、前記コンテナが、約1トン以上、好ましくは約3トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP21175776.0A EP4095218A1 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | Powdery alternative fuel |
EP21175776.0 | 2021-05-25 | ||
PCT/EP2022/064334 WO2022248626A1 (en) | 2021-05-25 | 2022-05-25 | Powdery alternative fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024520431A true JP2024520431A (ja) | 2024-05-24 |
Family
ID=76098892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023572813A Pending JP2024520431A (ja) | 2021-05-25 | 2022-05-25 | 粉末状代替燃料 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240218278A1 (ja) |
EP (2) | EP4095218A1 (ja) |
JP (1) | JP2024520431A (ja) |
KR (1) | KR20240012361A (ja) |
CN (1) | CN117377742A (ja) |
AU (1) | AU2022279575A1 (ja) |
BR (1) | BR112023024502A2 (ja) |
CA (1) | CA3221430A1 (ja) |
MX (1) | MX2023013816A (ja) |
WO (1) | WO2022248626A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3034958A1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-07-29 | Heinrich 4355 Waltrop Langendorf | Lastkraftwagen bzw. lkw-aufleger oder lkw-anhaenger mit einem transportaufbau fuer fluessiges oder feinkoerniges, vorzugsweise rieselfoermiges gut |
NL1013007C2 (nl) * | 1999-09-09 | 2001-03-12 | Dsm Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van brandstofkorrels. |
US20100116181A1 (en) | 2007-03-07 | 2010-05-13 | Anton Rudolf Christoffel | Method of making cellulose/plastic pellets having a low plastic content |
AU2019409915A1 (en) | 2018-12-19 | 2021-07-22 | Subcoal International B.V. | Process for preparing pellets for firing an industrial furnace |
-
2021
- 2021-05-25 EP EP21175776.0A patent/EP4095218A1/en active Pending
-
2022
- 2022-05-25 CN CN202280037666.7A patent/CN117377742A/zh active Pending
- 2022-05-25 AU AU2022279575A patent/AU2022279575A1/en active Pending
- 2022-05-25 MX MX2023013816A patent/MX2023013816A/es unknown
- 2022-05-25 JP JP2023572813A patent/JP2024520431A/ja active Pending
- 2022-05-25 WO PCT/EP2022/064334 patent/WO2022248626A1/en active Application Filing
- 2022-05-25 KR KR1020237035837A patent/KR20240012361A/ko unknown
- 2022-05-25 EP EP22730514.1A patent/EP4347750A1/en active Pending
- 2022-05-25 US US18/558,561 patent/US20240218278A1/en active Pending
- 2022-05-25 BR BR112023024502A patent/BR112023024502A2/pt unknown
- 2022-05-25 CA CA3221430A patent/CA3221430A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240218278A1 (en) | 2024-07-04 |
CA3221430A1 (en) | 2022-12-01 |
KR20240012361A (ko) | 2024-01-29 |
EP4095218A1 (en) | 2022-11-30 |
AU2022279575A1 (en) | 2023-12-14 |
BR112023024502A2 (pt) | 2024-02-15 |
CN117377742A (zh) | 2024-01-09 |
EP4347750A1 (en) | 2024-04-10 |
MX2023013816A (es) | 2024-01-10 |
WO2022248626A1 (en) | 2022-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6165238A (en) | Fuel pellet and method for its production | |
US8753410B2 (en) | Method for producing fuel briquettes from high moisture fine coal or blends of high moisture fine coal and biomass | |
ES2729851T3 (es) | Fuente de combustible a base de plástico con combustibilidad mejorada | |
US20100116181A1 (en) | Method of making cellulose/plastic pellets having a low plastic content | |
US20090235577A1 (en) | Methods For Binding Particulate Solids And Particulate Solid Compositions | |
US10006630B2 (en) | Method for firing an industrial furnace using coal or cokes with a secondary fuel | |
JP2024069392A (ja) | 産業炉を燃焼させるためのペレットの調製プロセス | |
US5380342A (en) | Method for continuously co-firing pulverized coal and a coal-water slurry | |
JP2024520431A (ja) | 粉末状代替燃料 | |
JP5598423B2 (ja) | 予備還元塊成化物の製造方法 | |
JPS61171794A (ja) | ガス化用の石炭含有ペレツトの製造方法 | |
NL2022251B1 (en) | Process for preparing pellets for firing an industrial furnace | |
JP4797450B2 (ja) | 冶金用コークスの製造方法および製造設備 | |
WO2002051969A1 (en) | Fuel pellet and method for its production | |
JP2005314552A (ja) | プラスチックの利用方法 | |
JPH10287890A (ja) | 粉体固形ハイブリッド燃料及びその製造方法並びにその燃焼方法 | |
WO2023242731A1 (en) | Agglomerated product for use in the steelmaking process | |
JP2005187940A (ja) | 廃木材の処理方法 | |
JP2005336603A (ja) | プラスチックの炉内への吹き込み方法 | |
JP2005314747A (ja) | プラスチックの炉内への吹き込み方法 |