WO2021205935A1 - 固体炭素生成装置および固体炭素生成方法 - Google Patents

固体炭素生成装置および固体炭素生成方法 Download PDF

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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid carbon generator and a solid carbon production method for producing a solid carbon substance from carbon dioxide gas contained in a production gas generated in a blast furnace.
  • Patent Document 1 water is removed from the gas containing methane obtained by converting carbon dioxide, and the removed methane is blown into the blast furnace. Moisture is removed from the gas obtained by converting carbon dioxide because the introduction of water into the blast furnace consumes coke in the blast furnace and increases the amount of carbon dioxide emitted from the blast furnace. .. Methane blown into the blast furnace is converted into a reducing agent in the blast furnace and used for the reduction of iron ore.
  • Patent Document 1 since the gas containing methane obtained by converting carbon dioxide contains water, it is necessary to remove the water in order not to consume coke in the blast furnace. For example, when removing water by a cooling method, a cooling facility for cooling the water contained in the gas to the dew point temperature or lower is required. Further, when removing water by the adsorption method, an adsorption facility in which a dehumidifying adsorbent that adsorbs the moisture contained in the gas is arranged is required. As described above, in the method of adding hydrogen to carbon dioxide to convert it into methane, the equipment becomes large and requires power to operate the equipment.
  • Methane obtained by converting carbon dioxide is a reducing agent of a different type from coke, which is mainly used as a reducing agent for iron ore in a blast furnace. Therefore, it is necessary to provide a separate facility different from the coke supply facility provided in the blast furnace to supply methane to the blast furnace.
  • Solid carbon is generated from carbon dioxide gas by a simple facility, and solid carbon as a reducing agent is supplied to the blast furnace by using the existing facility. It is an object of the present invention to provide a solid carbon producing apparatus and a solid carbon producing method capable of capable of producing the solid carbon.
  • a separation unit for separating carbon dioxide gas contained in the produced gas generated in the blast furnace and a fuel gas containing methane gas as a main component are heated by a heating source, and the methane gas is described.
  • the solid carbon production method includes a separation step of separating carbon dioxide gas contained in the produced gas generated in the blast furnace, and heating a fuel gas containing methane gas as a main component by a heating source, and the methane gas.
  • a solid carbon generator and solid carbon generation capable of producing solid carbon from carbon dioxide gas with a simple facility and supplying solid carbon as a reducing agent to a blast furnace by utilizing the existing facility.
  • a method can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a blast furnace facility 300 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the blast furnace facility 300 of the present embodiment includes a solid carbon generation facility (solid carbon generator) 100 and a blast furnace 200.
  • the blast furnace 200 is a facility that reacts iron ore with coke, which is a reducing agent, in a high temperature environment to reduce iron ore to produce pig iron. Iron ore and coke are supplied to the blast furnace 200 from the raw material supply port 210 via a belt conveyor (not shown). Hot air is supplied to the blast furnace 200 through the pipe 220 to maintain the inside in a high temperature environment. Further, the blast furnace 200 is provided with a pulverized coal supply port 230, and pulverized coal is blown through a pulverized coal supply mechanism (not shown).
  • the solid carbon generation facility 100 is a facility that separates carbon dioxide gas contained in the production gas generated in the blast furnace 200 and produces solid carbon from the carbon dioxide gas.
  • the solid carbon production equipment 100 includes a separation equipment (separation unit) 110, a reaction equipment (reaction unit) 120, a generation equipment (generation unit) 130, and a supply equipment (fuel gas supply unit) 140. And a heating facility (heating source) 150.
  • Separation equipment 110 is equipment that separates carbon dioxide gas contained in the produced gas generated in the blast furnace 200.
  • the generated gas containing carbon dioxide gas generated in the blast furnace 200 is guided from the blast furnace 200 to the separation facility 110 via the pipe L1.
  • the carbon dioxide gas contained in the produced gas is separated by absorbing the carbon dioxide gas in the absorbing liquid containing amine (separation step).
  • the separation facility 110 After absorbing the carbon dioxide gas into the absorption liquid, the separation facility 110 heats the absorption liquid to release the carbon dioxide gas from the absorption liquid, and supplies the high-concentration carbon dioxide gas to the generation facility 130 via the pipe L2. .. The generated gas from which the carbon dioxide gas is separated by the absorption liquid is discharged to the outside of the blast furnace facility 300 via the pipe L3.
  • the reaction facility 120 heats the fuel gas containing methane gas as a main component supplied from the supply facility 140 by the heating facility 150, and converts the methane gas into solid carbon and hydrogen gas by the thermal decomposition reaction represented by the reaction formula (3) below.
  • Decompose (reaction step). CH 4 ⁇ 2H 2 + C (3)
  • Fuel gas is supplied to the reaction facility 120 from the supply facility 140 via the pipe L4.
  • the fuel gas contains methane gas as a main component, and is, for example, natural gas.
  • the heating medium heated by the heating equipment 150 is supplied to the reaction equipment 120 via the pipe L5.
  • the reaction facility 120 has a structure capable of exchanging heat without directly mixing the heating medium with the fuel gas.
  • the reaction facility 120 supplies hydrogen gas generated by thermally decomposing methane gas to the production facility 130 via the pipe L8. Further, the reaction facility 120 supplies the solid carbon produced by thermally decomposing methane gas to the pipe L9. The solid carbon supplied to the pipe L9 is supplied to the raw material supply port 210 of the blast furnace 200 via the pipe L12.
  • the generation facility 130 reacts the carbon dioxide gas separated by the separation facility 110 with the hydrogen gas generated by the reaction facility 120 by the following reaction formula (4) to generate solid carbon and water (generation step). .. CO 2 + 2H 2 ⁇ C + 2H 2 O (4)
  • the reaction represented by the reaction formula (4) is produced, for example, by bringing carbon dioxide gas and hydrogen gas into contact with a metal catalyst made of nickel or cobalt at a reaction temperature of 400 ° C. to 900 ° C.
  • the gas supplied from the reaction facility 120 to the generation facility 130 via the pipe L8 contains methane gas that remains without being decomposed by the thermal decomposition reaction. Therefore, the production facility 130 reacts the carbon dioxide gas separated by the separation facility 110 with the methane gas supplied from the reaction facility 120 by the following reaction formula (5) to generate solid carbon and water.
  • the generation facility 130 uses the heat generated by the reactions of the reaction formulas (4) and the reaction formula (5) as a heating source required for the pyrolysis reaction in the reaction facility 120, or as another heating application of the blast furnace facility 300.
  • the heat supply mechanism (not shown) may be provided.
  • the generation equipment 130 for example, by vibrating the metal catalyst, the powdery solid carbon adhering to the metal catalyst is dropped and recovered.
  • the produced solid carbon is recovered by adhering fine bubbles of hydrogen, methane, or water vapor to float the inside of the liquid reaction field.
  • the generation facility 130 supplies the recovered solid carbon to the pipe L10.
  • the solid carbon supplied to the pipe L10 is supplied to the raw material supply port 210 of the blast furnace 200 via the pipe L12 provided with a transport mechanism (not shown).
  • Both the solid carbon transported from the reaction facility 120 via the pipe L9 and the solid carbon transported from the generation facility 130 via the pipe L10 are supplied to the pipe L12.
  • the pipe L12 is branched into the pipe L13. Therefore, a part of the solid carbon supplied to the pipe L12 is supplied from the pipe L12 to the raw material supply port 210, and the other solid carbon supplied to the pipe L12 is supplied from the pipe L13 to the pulverized coal supply port 230.
  • the pipe L9, the pipe L10, the pipe L12, and the pipe L13 function as a solid carbon supply unit that supplies the solid carbon decomposed by the reaction facility 120 and the solid carbon generated by the production facility 130 to the blast furnace 200. ..
  • the hydrogen gas generated in the reaction facility 120 has a relatively high temperature (for example, 500 ° C. to 1200 ° C.). Then, the water generated by the generation facility 130 becomes vapor phase water vapor in a high temperature environment. Therefore, solid carbon, which is a solid, can be separated from water vapor in the production equipment 130 by a relatively simple equipment of vibrating the metal catalyst.
  • the generation facility 130 discharges the steam generated by the reaction formula (5) to the outside of the blast furnace facility 300 via the pipe L11.
  • the supply facility 140 supplies the fuel gas containing methane gas as a main component to the reaction facility 120 via the pipe L4. Further, the supply equipment 140 supplies the fuel gas to the heating equipment 150 via the pipe L6 branched from the pipe L4.
  • the heating facility 150 heats the fuel gas supplied from the supply facility 140 to the reaction facility 120 by burning the fuel gas supplied from the supply facility 140.
  • the heating facility 150 burns the fuel gas to heat the heating medium, and supplies the heated heating medium to the reaction facility 120 via the pipe L5.
  • the combustion gas generated by burning the fuel gas in the heating facility 150 is supplied to the pipe L1 by the pipe (combustion gas supply unit) L7.
  • the combustion gas supplied to the pipe L1 is supplied to the separation facility 110.
  • the pipe L7 and the pipe L1 function as a combustion gas supply unit that supplies the combustion gas to the separation facility 110. Since the combustion gas contains carbon dioxide gas, the carbon dioxide gas contained in the combustion gas can be supplied to the production facility 130 by supplying the combustion gas to the separation facility 110.
  • the combustion gas generated by the heating equipment 150 is supplied to the separation equipment 110, but other embodiments may be used.
  • the combustion gas may be discharged to the outside of the blast furnace equipment 300 through the pipe L7 without connecting the pipe L7 to the pipe L1.
  • a part of the solid carbon is supplied from the pipe L12 to the raw material supply port 210, but other embodiments may be used.
  • the pipe L12 may not be connected between the pipe L10 and the raw material supply port 210, and the entire amount of solid carbon may be supplied to the pulverized coal supply port 230 only through the pipe L13.
  • the carbon dioxide gas separated by the separation facility 110 and the hydrogen gas decomposed by the reaction facility 120 react in the production facility 130 to generate solid carbon and water. ..
  • the fuel gas containing methane gas as a main component is heated by the heating facility 150, so that the hydrogen gas generated in the reaction facility 120 has a relatively high temperature. Since the water produced by the production facility 130 becomes water vapor in the gas phase in a high temperature environment, solid carbon, which is a solid in the production facility 130, can be separated from the water vapor by a relatively simple facility.
  • the solid carbon produced by the production facility 130 is the same as the main component of coke mainly used as a reducing agent for iron ore in the blast furnace 200. Therefore, solid carbon as a reducing agent can be supplied to the blast furnace 200 by utilizing the raw material supply port 210, which is an existing facility for supplying coke to the blast furnace 200 as a reducing agent for iron ore.
  • the fuel gas is supplied from the supply facility 140 to both the reaction facility 120 and the heating facility 150. Therefore, in order to heat the fuel gas containing methane gas as a main component by the heating facility 150 in the reaction facility 120, a separate supply facility for supplying a fuel different from the fuel gas or a separate heating for heating in the heating facility 150 There is no need to provide means.
  • the combustion gas generated by burning the fuel gas in the heating facility 150 is supplied to the separation facility 110 by the pipe L7 and the pipe L1. Therefore, the carbon dioxide gas contained in the combustion gas can be separated by the separation facility 110 and the solid carbon can be generated by the generation facility 130 without discharging the carbon dioxide gas contained in the combustion gas to the outside of the blast furnace facility 300.
  • the reaction equipment 120 is provided with the pipe L9, the pipe L10, the pipe L12, and the pipe L13 that function as a solid carbon supply line without the operator performing transportation work or the like. Both the decomposed solid carbon and the solid carbon produced by the production facility 130 can be supplied to the blast furnace 200.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a blast furnace facility 300A according to the second embodiment of the present disclosure.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same as that of the first embodiment except for the cases described below, and the description thereof will be omitted below.
  • the solid carbon generation facility 100 of the first embodiment includes a heating facility 150 that heats a heating medium by burning a fuel gas containing methane gas as a main component supplied from the supply facility 140.
  • the solid carbon generation facility 100A of the present embodiment includes a heating facility 150A that converts electric power into heat to heat the heating medium without supplying fuel gas from the supply facility 140.
  • the solid carbon generation equipment 100A of the present embodiment is different from the solid carbon generation equipment 100 of the first embodiment in that the pipe L6 and the pipe L7 are not provided.
  • the solid carbon generation equipment 100A of the present embodiment does not include the pipe L6 because the heating equipment 150A heats the heating medium without using the fuel gas stored in the supply equipment 140.
  • the solid carbon generation facility 100A of the present embodiment does not include the pipe L7 because the heating facility 150A heats the heating medium without using the fuel gas, so that the combustion gas is not generated.
  • the heating equipment 150A of the present embodiment heats the heating medium by converting electric power into heat and supplies it to the pipe L5.
  • the heating medium supplied to the pipe L5 is used as a heat source for thermally decomposing the fuel gas in the reaction facility 120.
  • Various methods can be adopted as the method in which the heating facility 150A converts electric power into heat.
  • the heating equipment 150A may, for example, heat the heating medium through the resistor by passing an electric current through the resistor. Further, for example, the heating medium may be heated by using other heating methods such as induction heating, dielectric heating, arc heating, and infrared heating.
  • the fuel gas can be heated by using electric power without the combustion reaction, so that the emission amount of the carbon dioxide gas generated by the combustion reaction is suppressed. be able to.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the blast furnace equipment 300B according to the third embodiment of the present disclosure.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same as that of the first embodiment except for the cases described below, and the description thereof will be omitted below.
  • the blast furnace facility 300B of the present embodiment is different from the blast furnace facility 300 of the first embodiment in that the solid carbon generation facility 100B includes a pellet molding facility (solid molding section) 160.
  • the solid carbon generation equipment 100B of the present embodiment is different from the solid carbon generation equipment 100 of the first embodiment in that the pipe L13 is not provided. Further, the solid carbon production equipment 100B of the present embodiment is different from the solid carbon generation equipment 100 of the first embodiment in that the pipe L14 is provided.
  • the solid carbon production equipment 100B of the present embodiment does not include the pipe L13 of the solid carbon generation equipment 100 of the first embodiment because the pellet molding equipment 160 produces granular pellets from the solid carbon. This is to prevent it from being guided to the pulverized carbon supply port 230. Further, the solid carbon generation facility 100B of the present embodiment is provided with the pipe L14 in order to guide the powdery solid carbon to the pulverized coal supply port 230.
  • the solid carbon generation facility 100B of the present embodiment supplies granular pellets to the raw material supply port 210, and supplies powdery solid carbon to the pulverized coal supply port 230.
  • solid carbon can be supplied to the blast furnace 200 from an appropriate supply port according to the properties, and the efficiency of the iron ore reduction reaction in the blast furnace 200 can be enhanced.
  • the pellet molding facility 160 is provided in the pipe L12 and is a facility in which powdered solid carbon is mixed with a binder to generate granular pellets (granular solid carbonaceous material) and supplied to the blast furnace 200.
  • a binder for example, pitch products and resin products can be preferably used.
  • Pitch products include, for example, asphalt pitch, soft oil pitch, and the like.
  • Resin products include, for example, polyester resin, polyolefin resin, polyurethane resin, rosin, phenol resin and the like.
  • the pellet molding facility 160 mixes solid carbon and a binder and performs molding treatment and firing treatment to produce granular pellets having higher strength than powdered solid carbon.
  • the pellet molding equipment 160 not only solid carbon but also iron ore powder may be mixed with the binder.
  • solid carbon can be supplied to the blast furnace 200 as pellets (granular solid carbonaceous material) mixed with a binder. As a result, the strength of the solid carbon supplied to the blast furnace 200 is increased, and iron ore can be efficiently reduced.
  • the solid carbon generator (100) described in each of the above-described embodiments is grasped as follows, for example.
  • the solid carbon generator (100) according to the present disclosure uses a separation unit (110) for separating carbon dioxide gas contained in the produced gas generated in the blast furnace (200) and a fuel gas containing methane gas as a main component as a heating source.
  • the reaction section (120), which is heated by (150) to decompose the methane gas into solid carbon and hydrogen gas, and the carbon dioxide gas separated by the separation section and the hydrogen gas decomposed by the reaction section are combined. It comprises a generator (130) that reacts to produce solid carbon and water.
  • the carbon dioxide gas separated in the separation part and the hydrogen gas decomposed in the reaction part react in the production part to generate solid carbon and water. Since the fuel gas containing methane gas as a main component is heated by the heating source in the reaction section, the hydrogen gas generated in the reaction section has a relatively high temperature. Since the water produced in the production unit becomes water vapor in the gas phase in a high temperature environment, solid carbon, which is a solid in the production unit, can be separated from the water vapor by a relatively simple facility.
  • the solid carbon produced in the generator is the same as the main component of coke, which is mainly used as a reducing agent for iron ore in a blast furnace. Therefore, solid carbon, which is a reducing agent, can be supplied to the blast furnace by utilizing the existing equipment for supplying coke to the blast furnace as a reducing agent for iron ore.
  • the solid carbon generator according to the present disclosure includes the reaction unit and the fuel gas supply unit (140) for supplying the fuel gas to the heating source, and the heating source is supplied from the fuel gas supply unit. It is preferable that the fuel gas supplied from the fuel gas supply unit to the reaction unit is heated by burning the fuel gas.
  • fuel gas is supplied from the fuel gas supply unit to both the reaction unit and the heating source. Therefore, in order to heat the fuel gas containing methane gas as the main component by the heating source in the reaction section, a separate supply facility for supplying fuel different from the fuel gas and a separate heating means for heating with the heating source are provided. No need.
  • the solid carbon generator according to the above configuration preferably includes a combustion gas supply unit that supplies the combustion gas generated by burning the fuel gas at the heating source to the separation unit.
  • the combustion gas generated by burning the fuel gas at the heating source is supplied to the separation unit by the combustion gas supply unit. Therefore, the carbon dioxide gas contained in the combustion gas can be separated at the separation unit to generate solid carbon at the generation unit without discharging the carbon dioxide gas to the outside.
  • the heating source preferably has a configuration in which electric power is converted into heat to heat the fuel gas.
  • the fuel gas can be heated by using electric power without the combustion reaction, so that the emission amount of the carbon dioxide gas generated by the combustion reaction can be suppressed. Can be done.
  • the solid carbon supply lines (L9, L10, L12, L13) for supplying the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon generated in the generation section to the blast furnace. ) Is preferable.
  • both the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon generated in the production section are blast furnace by the solid carbon supply line without the operator performing transportation work or the like. Can be supplied to.
  • the solid carbon supply line supplies the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon generated in the generation section as raw materials for supplying iron ore and coke to the blast furnace. It is preferable that the blast furnace is supplied to both the mouth and the pulverized carbon supply port where the blast furnace is supplied.
  • the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon generated in the production section are supplied from the coke raw material supply port and the pulverized coal supply port. It can be supplied to supplement both sides of the charcoal.
  • the solid carbon supply line supplies pulverized coal to the blast furnace with the total amount of the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon produced in the generation section. It is preferable to supply to the supply port.
  • the total amount of the solid carbon decomposed in the reaction section and the solid carbon produced in the production section is supplied to assist the pulverized coal supplied from the pulverized coal supply port. be able to.
  • the structure includes a solid molding portion (160) for molding.
  • solid carbon can be supplied to the blast furnace as a granular solid carbonaceous material mixed with a binder. As a result, the strength of the solid carbon supplied to the blast furnace is increased, and iron ore can be efficiently reduced.
  • the solid carbon production method described in the above-described embodiment can be grasped as follows, for example.
  • the solid carbon production method according to the present disclosure includes a separation step of separating carbon dioxide gas contained in the produced gas generated in the blast furnace, and heating a fuel gas containing methane gas as a main component by a heating source to make the methane gas solid.
  • the carbon dioxide gas separated in the separation step and the hydrogen gas decomposed in the reaction unit react at the production unit to produce solid carbon and water.
  • the fuel gas containing methane as a main component is heated by the heating source, so that the hydrogen gas generated in the reaction section has a relatively high temperature. Since the water produced in the production process becomes water vapor in the gas phase in a high temperature environment, solid carbon, which is a solid in the production process, can be separated from the water vapor by a relatively simple facility.
  • the solid carbon produced in the production step is the same as the main component of coke mainly used as a reducing agent for iron ore in a blast furnace. Therefore, solid carbon, which is a reducing agent, can be supplied to the blast furnace by utilizing the existing equipment for supplying coke to the blast furnace as a reducing agent for iron ore.
  • This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-68427 filed in Japan on April 6, 2020, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2020-68427 are incorporated into this international application. ..
  • Solid carbon generation equipment 110 Separation equipment (separation part) 120 Reaction equipment (reaction part) 130 Generation equipment (generation unit) 140 Supply equipment (fuel gas supply section) 150, 150A heating equipment (heating source) 160 Pellet molding equipment (solid molding part) 200 Blast furnace 210 Raw material supply port 220 Piping 230 Pulverized coal supply port 300, 300A, 300B Blast furnace equipment

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Abstract

高炉（２００）で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離設備（１１０）と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱設備（１５０）により加熱し、メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応設備（１２０）と、分離設備（１１０）で分離された二酸化炭素ガスと反応設備（１２０）で分解された水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成設備（１３０）と、を備える固体炭素生成設備（１００）を提供する。

Description

固体炭素生成装置および固体炭素生成方法
　本開示は、高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスから固体炭素質を生成する固体炭素生成装置および固体炭素生成方法に関する。
　従来、鉄鉱石を還元して溶銑を得る高炉で発生する二酸化炭素の発生量を実質的に低減するために、高炉で発生する二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離し、二酸化炭素に水素を添加してメタンに変換する高炉の操業方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、二酸化炭素を変換して得られたメタンを含むガスから水分を除去し、水分が除去されたメタンを高炉に吹き込む。二酸化炭素を変換して得られたガスから水分を除去するのは、高炉に水分を導入することにより高炉内のコークスが消費され、高炉からの二酸化炭素の排出量が増加してしまうためである。高炉に吹き込まれたメタンは、高炉内において還元剤に変換され、鉄鉱石の還元に用いられる。
特許第５７９６６７２号公報
　特許文献１では、二酸化炭素を変換して得られたメタンを含むガスに水分が含まれるため、高炉内でコークスを消費しないようにするために、水分を除去する必要がある。例えば、冷却方式で水分を除去する場合には、ガスに含まれる水分を露点温度以下に冷却するための冷却設備が必要となる。また、吸着方式で水分を除去する場合には、ガスに含まれる水分を吸着する除湿用吸着剤が内部に配置される吸着設備が必要となる。このように、二酸化炭素に水素を添加してメタンに変換する方法では、設備が大型化するとともにその設備を動作させるための動力が必要となってしまう。
　また、二酸化炭素を変換して得られたメタンは、高炉で鉄鉱石の還元剤として主に用いられるコークスと種類の異なる還元剤である。そのため、高炉に設けられるコークスの供給設備とは異なる別途の設備を設けてメタンを高炉へ供給する必要がある。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な設備により二酸化炭素ガスから固体炭素を生成するとともに既存の設備を利用して還元剤である固体炭素を高炉へ供給することが可能な固体炭素生成装置および固体炭素生成方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る固体炭素生成装置は、高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離部と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源により加熱し、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応部と、前記分離部で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応部で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成部と、を備える。
　本開示の一態様に係る固体炭素生成方法は、高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離工程と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源により加熱し、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応工程と、前記分離工程で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応工程で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成工程と、を備える。
　本開示によれば、簡素な設備により二酸化炭素ガスから固体炭素を生成するとともに既存の設備を利用して還元剤である固体炭素を高炉へ供給することが可能な固体炭素生成装置および固体炭素生成方法を提供することができる。
本開示の第１実施形態に係る高炉設備を示す概略構成図である。 本開示の第２実施形態に係る高炉設備を示す概略構成図である。 本開示の第３実施形態に係る高炉設備を示す概略構成図である。
〔第１実施形態〕
　以下、本開示の第１実施形態に係る高炉設備３００について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る高炉設備３００を示す概略構成図である。
　図１に示すように、本実施形態の高炉設備３００は、固体炭素生成設備（固体炭素生成装置）１００と、高炉２００とを備える。
　高炉２００は、鉄鉱石を高温環境で還元剤であるコークスと反応させ、鉄鉱石を還元して銑鉄を生成する設備である。高炉２００には、ベルトコンベヤ（図示略）を介して、原料供給口２１０から鉄鉱石とコークスとが供給される。高炉２００には、配管２２０を介して熱風が供給され内部が高温環境に維持される。さらに、高炉２００には、微粉炭供給口２３０が設けられており、微粉炭供給機構（図示略）を介して微粉炭が吹き込まれるようになっている。
　高炉２００では、コークスが燃焼することにより、下記の反応式（１）により、コークスが酸化して一酸化炭素ガスが生成される。
　　２Ｃ＋Ｏ２　→　２ＣＯ　　　　　（１）
　また、鉄鉱石が一酸化炭素により還元されて、下記の反応式（２）により、鉄（銑鉄）と二酸化炭素ガスが生成される。
　　Ｆｅ２Ｏ３　＋３ＣＯ　→　２Ｆｅ＋３ＣＯ２　　　　　（２）
　固体炭素生成設備１００は、高炉２００で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離し、二酸化炭素ガスから固体炭素を生成する設備である。図１に示すように、固体炭素生成設備１００は、分離設備（分離部）１１０と、反応設備（反応部）１２０と、生成設備（生成部）１３０と、供給設備（燃料ガス供給部）１４０と、加熱設備（加熱源）１５０とを備える。
　分離設備１１０は、高炉２００で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する設備である。高炉２００で生成された二酸化炭素ガスを含む生成ガスは、配管Ｌ１を介して高炉２００から分離設備１１０へ導かれる。分離設備１１０では、例えば、アミンを含む吸収液に二酸化炭素ガスを吸収することにより生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する（分離工程）。
　分離設備１１０は、二酸化炭素ガスを吸収液に吸収した後に、吸収液を加熱して吸収液から二酸化炭素ガスを放出し、配管Ｌ２を介して高濃度の二酸化炭素ガスを生成設備１３０へ供給する。吸収液により二酸化炭素ガスが分離された生成ガスは、配管Ｌ３を介して高炉設備３００の外部へ排出される。
　反応設備１２０は、供給設備１４０から供給されるメタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱設備１５０により加熱し、下記の反応式（３）に示す熱分解反応により、メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する（反応工程）。
　　ＣＨ４　→　２Ｈ２＋Ｃ　　　　　（３）
　反応設備１２０には、供給設備１４０から配管Ｌ４を介して燃料ガスが供給される。燃料ガスは、メタンガスを主成分とするものであり、例えば天然ガスである。反応設備１２０には、加熱設備１５０で加熱された加熱媒体が配管Ｌ５を介して供給される。反応設備１２０は、加熱媒体が燃料ガスに直接的には混合せずに熱交換可能な構造となっている。
　反応設備１２０は、メタンガスを熱分解して生成した水素ガスを、配管Ｌ８を介して生成設備１３０へ供給する。また、反応設備１２０は、メタンガスを熱分解して生成した固体炭素を、配管Ｌ９へ供給する。配管Ｌ９へ供給された固体炭素は、配管Ｌ１２を介して高炉２００の原料供給口２１０へ供給される。
　生成設備１３０は、分離設備１１０で分離された二酸化炭素ガスと反応設備１２０で生成された水素ガスとを、下記の反応式（４）により反応させて固体炭素および水を生成する（生成工程）。
　　ＣＯ２＋２Ｈ２　→　Ｃ＋２Ｈ２Ｏ　　　　　（４）
　反応式（４）に示す反応は、例えば、二酸化炭素ガスと水素ガスとを４００℃～９００℃の反応温度にて、ニッケルまたはコバルトからなる金属触媒に接触させることにより生じる。
　なお、反応設備１２０から配管Ｌ８を介して生成設備１３０に供給されるガスには、熱分解反応により分解されずに残存したメタンガスが含まれている。そのため、生成設備１３０は、分離設備１１０で分離された二酸化炭素ガスと反応設備１２０から供給されるメタンガスとを、下記の反応式（５）により反応させて固体炭素および水を生成する。
　　ＣＯ２＋ＣＨ４　→　２Ｃ＋２Ｈ２Ｏ　　　　　（５）
　生成設備１３０は、反応式（４）および反応式（５）による反応により発生する熱を、反応設備１２０における熱分解反応に必要な加熱源として、あるいは高炉設備３００の他の加熱用途として用いるための熱供給機構（図示略）を備えていてもよい。
　生成設備１３０では、例えば、金属触媒を振動させることにより、金属触媒に付着した粉体状の固体炭素を落下させて回収する。あるいは、液体金属触媒等の液体反応場を用い、生成した固体炭素を水素或いはメタン或いは水蒸気の微細気泡を付着させて液体反応場中を浮上させて回収する。生成設備１３０は、回収した固体炭素を配管Ｌ１０へ供給する。配管Ｌ１０へ供給された固体炭素は、搬送機構（図示略）が設けられた配管Ｌ１２を介して高炉２００の原料供給口２１０へ供給される。
　配管Ｌ１２には、反応設備１２０から配管Ｌ９を介して搬送される固体炭素と、生成設備１３０から配管Ｌ１０を介して搬送される固体炭素の双方が供給される。配管Ｌ１２は配管Ｌ１３に分岐している。そのため、配管Ｌ１２に供給された固体炭素の一部は配管Ｌ１２から原料供給口２１０へ供給され、配管Ｌ１２に供給された固体炭素のその他は配管Ｌ１３から微粉炭供給口２３０へ供給される。このように、配管Ｌ９，配管Ｌ１０，配管Ｌ１２，配管Ｌ１３は、反応設備１２０で分解された固体炭素と生成設備１３０で生成された固体炭素とを高炉２００へ供給する固体炭素供給部として機能する。
　反応設備１２０では、燃料ガスが加熱設備１５０により加熱されるため、反応設備１２０で生成される水素ガスは比較的高温（例えば、５００℃～１２００℃）となる。そして、生成設備１３０で生成される水は高温環境において気相の水蒸気となる。そのため、金属触媒を振動させるという比較的簡素な設備により、生成設備１３０において固体である固体炭素を水蒸気から分離することができる。生成設備１３０は、反応式（５）により生成された水蒸気を、配管Ｌ１１を介して高炉設備３００の外部へ排出する。
　供給設備１４０は、メタンガスを主成分とする燃料ガスを、配管Ｌ４を介して反応設備１２０へ供給する。また、供給設備１４０は、配管Ｌ４から分岐した配管Ｌ６を介して、燃料ガスを加熱設備１５０へ供給する。
　加熱設備１５０は、供給設備１４０から供給される燃料ガスを燃焼させることにより、供給設備１４０から反応設備１２０へ供給される燃料ガスを加熱する。加熱設備１５０は、燃料ガスを燃焼させて加熱媒体を加熱し、配管Ｌ５を介して、加熱した加熱媒体を反応設備１２０へ供給する。
　加熱設備１５０で燃料ガスを燃焼させることにより生成された燃焼ガスは、配管（燃焼ガス供給部）Ｌ７により、配管Ｌ１に供給される。配管Ｌ１へ供給された燃焼ガスは、分離設備１１０に供給される。このように、配管Ｌ７および配管Ｌ１は、燃焼ガスを分離設備１１０へ供給する燃焼ガス供給部として機能する。燃焼ガスに二酸化炭素ガスが含まれるため、燃焼ガスを分離設備１１０へ供給することにより、燃焼ガスに含まれる二酸化炭素ガスを生成設備１３０に供給することができる。
　なお、本実施形態では、加熱設備１５０で生成された燃焼ガスを分離設備１１０へ供給することとしたが、他の態様であってもよい。例えば、配管Ｌ７を配管Ｌ１に接続せず、配管Ｌ７を介して燃焼ガスを高炉設備３００の外部へ排出するようにしてもよい。
　なお、本実施形態では、固体炭素の一部を配管Ｌ１２から原料供給口２１０へ供給することとしたが、他の態様であってもよい。例えば、配管Ｌ１２を配管Ｌ１０と原料供給口２１０間に接続せず、配管Ｌ１３のみを介して固体炭素の全量を微粉炭供給口２３０へ供給するようにしてもよい。そのようにすることで、微粉炭に類似した細かな粉状で固体炭素が生成する場合に、既存の設備の操業変更を最小限に抑えることができる。
　以上説明した本実施形態の固体炭素生成設備１００が奏する作用および効果について説明する。
　本開示に係る固体炭素生成設備１００によれば、分離設備１１０で分離された二酸化炭素ガスと反応設備１２０で分解された水素ガスとが生成設備１３０において反応し、固体炭素および水が生成される。反応設備１２０ではメタンガスを主成分とする燃料ガスが加熱設備１５０により加熱されるため、反応設備１２０で生成される水素ガスは比較的高温となる。そして、生成設備１３０で生成される水は高温環境において気相の水蒸気となるため、比較的簡素な設備により、生成設備１３０において固体である固体炭素を水蒸気から分離することができる。
　また、本実施形態の固体炭素生成設備１００によれば、生成設備１３０で生成される固体炭素は、高炉２００で鉄鉱石の還元剤として主に用いられるコークスの主成分と同一である。そのため、鉄鉱石の還元剤としてコークスを高炉２００へ供給する既存の設備である原料供給口２１０を利用して還元剤である固体炭素を高炉２００へ供給することができる。
　また、本実施形態の固体炭素生成設備１００によれば、供給設備１４０から反応設備１２０および加熱設備１５０の双方に燃料ガスが供給される。そのため、メタンガスを主成分とする燃料ガスを反応設備１２０で加熱設備１５０により加熱するために、燃料ガスとは異なる燃料を供給する別途の供給設備や、加熱設備１５０で加熱するための別途の加熱手段を設ける必要がない。
　また、本実施形態の固体炭素生成設備１００によれば、加熱設備１５０で燃料ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスが配管Ｌ７および配管Ｌ１により分離設備１１０へ供給される。そのため、燃焼ガスに含まれる二酸化炭素ガスを高炉設備３００の外部へ排出することなく、分離設備１１０で分離して生成設備１３０で固体炭素を生成することができる。
　また、本実施形態の固体炭素生成設備１００によれば、作業者が運搬作業等を行うことなく、固体炭素供給ラインとして機能する配管Ｌ９，配管Ｌ１０，配管Ｌ１２，配管Ｌ１３により、反応設備１２０で分解された固体炭素と生成設備１３０で生成された固体炭素の双方を高炉２００へ供給することができる。
〔第２実施形態〕
　次に、本開示の第２実施形態について、図面を参照して説明する。図２は、本開示の第２実施形態に係る高炉設備３００Ａを示す概略構成図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
　第１実施形態の固体炭素生成設備１００は、供給設備１４０から供給されるメタンガスを主成分とする燃料ガスを燃焼させることにより加熱媒体を加熱する加熱設備１５０を備えるものであった。それに対して、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ａは、供給設備１４０から燃料ガスが供給されずに、電力を熱に変換して加熱媒体を加熱する加熱設備１５０Ａを備えるものである。
　図２に示すように、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ａは、配管Ｌ６および配管Ｌ７を備えていない点で第１実施形態の固体炭素生成設備１００と異なる。本実施形態の固体炭素生成設備１００Ａが配管Ｌ６を備えていないのは、加熱設備１５０Ａが、供給設備１４０が貯留する燃料ガスを用いずに加熱媒体を加熱するからである。また、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ａが配管Ｌ７を備えていないのは、加熱設備１５０Ａが燃料ガスを用いずに加熱媒体を加熱するため、燃焼ガスを生成しないからである。
　本実施形態の加熱設備１５０Ａは、電力を熱に変換することにより加熱媒体を加熱して配管Ｌ５へ供給するものである。配管Ｌ５へ供給される加熱媒体は、反応設備１２０において燃料ガスを熱分解反応させるための熱源として用いられる。加熱設備１５０Ａが電力を熱に変換する方式としては、種々のものを採用することができる。
　加熱設備１５０Ａは、例えば、抵抗体に電流を流すことにより抵抗体を介して加熱媒体を加熱するものであってよい。また、例えば、誘導加熱、誘電加熱、アーク加熱、赤外線加熱等の他の加熱方式を用いて加熱媒体を加熱するものであってもよい。
　本実施形態の固体炭素生成設備１００Ａによれば、燃焼反応を伴わずに電力を用いて燃料ガスを加熱することができるため、燃焼反応に伴って生成される二酸化炭素ガスの排出量を抑制することができる。
〔第３実施形態〕
　次に、本開示の第３実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本開示の第３実施形態に係る高炉設備３００Ｂを示す概略構成図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。本実施形態の高炉設備３００Ｂは、固体炭素生成設備１００Ｂがペレット成型設備（固体成型部）１６０を備える点で、第１実施形態の高炉設備３００と異なる。
　図３に示すように、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂは、配管Ｌ１３を備えていない点で第１実施形態の固体炭素生成設備１００と異なる。また、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂは、配管Ｌ１４を備える点で第１実施形態の固体炭素生成設備１００と異なる。
　本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂが第１実施形態の固体炭素生成設備１００の配管Ｌ１３を備えていないのは、ペレット成型設備１６０により固体炭素から粒状のペレットを生成するため、粒状のペレットを微粉炭供給口２３０に導かないようにするためである。また、本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂが配管Ｌ１４を備えるのは、粉体状の固体炭素を微粉炭供給口２３０へ導くためである。
　本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂは、粒状のペレットを原料供給口２１０へ供給し、粉体状の固体炭素を微粉炭供給口２３０へ供給する。本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂによれば、固体炭素を性状に応じて適切な供給口から高炉２００へ供給し、高炉２００における鉄鉱石の還元反応の効率を高めることができる。
　ペレット成型設備１６０は、配管Ｌ１２に設けられており、粉体状の固体炭素をバインダーと混合して粒状のペレット（粒状固体炭素質材料）を生成して高炉２００へ供給する設備である。ペレット成型設備１６０が固体炭素と混合するバインダーとしては、例えば、ピッチ製品や樹脂製品を好適に用いることができる。ピッチ製品は、例えば、アスファルトピッチ，ソフトオイルピッチ等である。樹脂製品は、例えば、ポリエステル樹脂，ポリオレフィン樹脂，ポリウレタン樹脂，ロジン，フェノール樹脂等である。
　ペレット成型設備１６０は、固体炭素とバインダーとを混合し、成型処理および焼成処理を施して、粉体状の固体炭素よりも高強度の粒状のペレットを生成する。なお、ペレット成型設備１６０は、固体炭素だけでなく鉄鉱石の粉末をバインダーと混合してもよい。本実施形態の固体炭素生成設備１００Ｂによれば、固体炭素をバインダーと混合されたペレット（粒状固体炭素質材料）として高炉２００に供給することができる。これにより、高炉２００に供給される固体炭素の強度が上昇し、鉄鉱石を効率的に還元することができる。
　以上説明した各実施形態に記載の固体炭素生成装置（１００）は、例えば以下のように把握される。
　本開示に係る固体炭素生成装置（１００）は、高炉（２００）で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離部（１１０）と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源（１５０）により加熱して、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応部（１２０）と、前記分離部で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応部で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成部（１３０）と、を備える。
　本開示に係る固体炭素生成装置によれば、分離部で分離された二酸化炭素ガスと反応部で分解された水素ガスとが生成部において反応し、固体炭素および水が生成される。反応部ではメタンガスを主成分とする燃料ガスが加熱源により加熱されるため、反応部で生成される水素ガスは比較的高温となる。そして、生成部で生成される水は高温環境において気相の水蒸気となるため、比較的簡素な設備により、生成部において固体である固体炭素を水蒸気から分離することができる。
　本開示に係る固体炭素生成装置によれば、生成部で生成される固体炭素は、高炉で鉄鉱石の還元剤として主に用いられるコークスの主成分と同一である。そのため、鉄鉱石の還元剤としてコークスを高炉へ供給する既存の設備を利用して還元剤である固体炭素を高炉へ供給することができる。
　本開示に係る固体炭素生成装置においては、前記反応部および前記加熱源へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部（１４０）を備え、前記加熱源は、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させることにより、前記燃料ガス供給部から前記反応部へ供給される前記燃料ガスを加熱する構成とするのが好ましい。
　本構成に係る固体炭素生成装置によれば、燃料ガス供給部から反応部および加熱源の双方に燃料ガスが供給される。そのため、メタンガスを主成分とする燃料ガスを反応部で加熱源により加熱するために、燃料ガスとは異なる燃料を供給する別途の供給設備や、加熱源で加熱するための別途の加熱手段を設ける必要がない。
　上記構成に係る固体炭素生成装置においては、前記加熱源で前記燃料ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスを前記分離部へ供給する燃焼ガス供給部を備える構成とするのが好ましい。
　本構成に係る固体炭素生成装置によれば、加熱源で燃料ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスが燃焼ガス供給部により分離部へ供給される。そのため、燃焼ガスに含まれる二酸化炭素ガスを外部へ排出することなく、分離部で分離して生成部で固体炭素を生成することができる。
　上記構成に係る固体炭素生成装置において、前記加熱源は、電力を熱に変換して前記燃料ガスを加熱する構成とするのが好ましい。
　本構成に係る固体炭素生成装置によれば、燃焼反応を伴わずに電力を用いて燃料ガスを加熱することができるため、燃焼反応に伴って生成される二酸化炭素ガスの排出量を抑制することができる。
　本実施形態に係る固体炭素生成装置においては、前記反応部で分解された固体炭素と前記生成部で生成された固体炭素とを前記高炉へ供給する固体炭素供給ライン（Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１２，Ｌ１３）を備える構成とするのが好ましい。
　本構成に係る固体炭素生成装置によれば、作業者が運搬作業等を行うことなく、固体炭素供給ラインにより、反応部で分解された固体炭素と生成部で生成された固体炭素の双方を高炉へ供給することができる。
　上記構成の固体炭素生成装置において、前記固体炭素供給ラインは、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素を、前記高炉へ鉄鉱石とコークスが供給される原料供給口と、前記高炉へ微粉炭が供給される微粉炭供給口の双方へ供給する態様とするのが好ましい。
　本態様に係る固体炭素生成装置によれば、反応部で分解された固体炭素および生成部で生成された固体炭素を、原料供給口から供給されるコークスと、微粉炭供給口から供給される微粉炭の双方を補助するために供給することができる。
　上記構成の固体炭素生成装置において、前記固体炭素供給ラインは、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素の全量を、前記高炉へ微粉炭が供給される微粉炭供給口へ供給する態様とするのが好ましい。
　本態様に係る固体炭素生成装置によれば、反応部で分解された固体炭素および生成部で生成された固体炭素の全量を、微粉炭供給口から供給される微粉炭を補助するために供給することができる。
　本実施形態に係る固体炭素生成装置において、前記固体炭素供給ラインに設けられ、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素をバインダーと混合して粒状固体炭素質材料を成型する固体成型部（１６０）を備える構成とするのが好ましい。
　本構成に係る固体炭素生成装置によれば、固体炭素をバインダーと混合された粒状固体炭素質材料として高炉に供給することができる。これにより、高炉に供給される固体炭素の強度が上昇し、鉄鉱石を効率的に還元することができる。
　以上説明した実施形態に記載の固体炭素生成方法は、例えば以下のように把握される。
　本開示に係る固体炭素生成方法は、高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離工程と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源により加熱して、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応工程と、前記分離工程で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応工程で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成工程と、を備える。
　本開示に係る固体炭素生成方法によれば、分離工程で分離された二酸化炭素ガスと反応部で分解された水素ガスとが生成部において反応し、固体炭素および水が生成される。反応工程ではメタンを主成分とする燃料ガスが加熱源により加熱されるため、反応部で生成される水素ガスは比較的高温となる。そして、生成工程で生成される水は高温環境において気相の水蒸気となるため、比較的簡素な設備により、生成工程において固体である固体炭素を水蒸気から分離することができる。
　本開示に係る固体炭素生成方法によれば、生成工程で生成される固体炭素は、高炉で鉄鉱石の還元剤として主に用いられるコークスの主成分と同一である。そのため、鉄鉱石の還元剤としてコークスを高炉へ供給する既存の設備を利用して還元剤である固体炭素を高炉へ供給することができる。
　本国際出願は、２０２０年４月６日に日本国に出願した特願２０２０－６８４２７号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２０－６８４２７号の全内容を本国際出願に援用する。
１００，１００Ａ，１００Ｂ　固体炭素生成設備
１１０　　分離設備（分離部）
１２０　　反応設備（反応部）
１３０　　生成設備（生成部）
１４０　　供給設備（燃料ガス供給部）
１５０，１５０Ａ　加熱設備（加熱源）
１６０　　ペレット成型設備（固形成型部）
２００　　高炉
２１０　　原料供給口
２２０　　配管
２３０　　微粉炭供給口
３００，３００Ａ，３００Ｂ　高炉設備
 

Claims (9)

  1. 　高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離部と、
    　メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源により加熱し、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応部と、
    　前記分離部で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応部で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成部と、を備える固体炭素生成装置。
  2. 　前記反応部および前記加熱源へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部を備え、
    　前記加熱源は、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させることにより、前記燃料ガス供給部から前記反応部へ供給される前記燃料ガスを加熱する請求項１に記載の固体炭素生成装置。
  3. 　前記加熱源で前記燃料ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスを前記分離部へ供給する燃焼ガス供給部を備える請求項２に記載の固体炭素生成装置。
  4. 　前記加熱源は、電力を熱に変換して前記燃料ガスを加熱する請求項１に記載の固体炭素生成装置。
  5. 　前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素を前記高炉へ供給する固体炭素供給ラインを備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の固体炭素生成装置。
  6. 　前記固体炭素供給ラインは、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素を、前記高炉へ鉄鉱石とコークスが供給される原料供給口と、前記高炉へ微粉炭が供給される微粉炭供給口の双方へ供給する請求項５に記載の固体炭素生成装置。
  7. 　前記固体炭素供給ラインは、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素の全量を、前記高炉へ微粉炭が供給される微粉炭供給口へ供給する請求項５に記載の固体炭素生成装置。
  8. 　前記固体炭素供給ラインに設けられ、前記反応部で分解された固体炭素および前記生成部で生成された固体炭素をバインダーと混合して粒状固体炭素質材料を成型する固体成型部を備える請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の固体炭素生成装置。
  9. 　高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離工程と、
    　メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱源により加熱し、前記メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応工程と、
    　前記分離工程で分離された前記二酸化炭素ガスと前記反応工程で分解された前記水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成工程と、を備える固体炭素生成方法。
     
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