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技術 固形燃料の製造方法

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 高橋洋一中川知和
出願日 2016年8月24日 (3年10ヶ月経過) 出願番号 2016-164091
公開日 2018年3月1日 (2年4ヶ月経過) 公開番号 2018-030950
状態 特許登録済
技術分野 固形燃料及び燃料附随物
主要キーワード スクリューフィン 原料粉粒体 混合度合い 粉末燃料 固形燃料製造装置 圧縮破壊 ダブルロール成型機 粉塵公害
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

本発明は、比較的強度の大きい固形燃料が得られる固形燃料の製造方法を提供することを課題とする。

解決手段

本発明に係る固形燃料の製造方法は、石炭系粉末燃料圧縮成型する固形燃料の製造方法であって、上記石炭系粉末燃料に、この石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい結着性粉炭を混合する工程と、供給スクリューを有する供給ホッパーを用いて上記混合工程で得られる混合体圧縮成型機に供給する工程と、圧縮成型機で上記混合体を圧縮成型する工程とを備え、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比が0.8以下であり、上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比が0.3以上0.6以下である。

概要

背景

粉末燃料は、比較的嵩密度が小さいことや飛散により消失しやすいことから、ハンドリングコストが増大しやすく、粉塵公害を引き起こすおそれもある。このため、粉末燃料を粒状(ブリケット)に圧縮成型して取り扱いやすくすることが行われている。

例えば褐炭等の低品位炭油中加熱脱水して得られる改質炭は、通常は粉末状となるため、圧縮成型して粒状化することが望まれる。しかしながら、炭化度の低い低品位炭から得られる改質炭を成型するためにはかなりの高圧で圧縮成型する必要があり、製造コストが上昇するだけでなく、加圧が不十分となって搬送途中粉化するトラブルが生じるおそれがある。

これに対して、改質炭を加湿して加圧成型することで、得られる固形燃料の強度を向上する技術が提案されている(特開2010−116544号公報参照)。しかしながら、上記公報に記載の方法でも、固形燃料の使用やハンドリングの態様によっては粉化が生じるおそれがある。

概要

本発明は、比較的強度の大きい固形燃料が得られる固形燃料の製造方法を提供することを課題とする。本発明に係る固形燃料の製造方法は、石炭系粉末燃料を圧縮成型する固形燃料の製造方法であって、上記石炭系粉末燃料に、この石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい結着性粉炭を混合する工程と、供給スクリューを有する供給ホッパーを用いて上記混合工程で得られる混合体圧縮成型機に供給する工程と、圧縮成型機で上記混合体を圧縮成型する工程とを備え、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比が0.8以下であり、上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比が0.3以上0.6以下である。

目的

本発明は、比較的強度の大きい固形燃料が得られる固形燃料の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

石炭系粉末燃料圧縮成型する固形燃料の製造方法であって、上記石炭系粉末燃料に、この石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい結着性粉炭を混合する工程と、供給スクリューを有する供給ホッパーを用いて上記混合工程で得られる混合体圧縮成型機に供給する工程と、圧縮成型機で上記混合体を圧縮成型する工程とを備え、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比が0.8以下であり、上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比が0.3以上0.6以下である固形燃料の製造方法。

請求項2

上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比が、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比の0.6倍以上0.9倍以下である請求項1に記載の固形燃料の製造方法。

請求項3

上記混合工程で、上記圧縮成型工程で得られる固形燃料の一部を粉砕したものをさらに混合する請求項1又は請求項2に記載の固形燃料の製造方法。

請求項4

上記混合工程で混合する粉砕した固形燃料の平均粒子径が1mm以上8mm以下である請求項3に記載の固形燃料の製造方法。

請求項5

上記石炭系粉末燃料として低品位炭油中加熱脱水して得られる改質炭を用い、上記結着性粉炭として低品位炭の粉末を用いる請求項1から請求項4のいずれかに記載の固形燃料の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、固形燃料の製造方法に関する。

背景技術

0002

粉末燃料は、比較的嵩密度が小さいことや飛散により消失しやすいことから、ハンドリングコストが増大しやすく、粉塵公害を引き起こすおそれもある。このため、粉末燃料を粒状(ブリケット)に圧縮成型して取り扱いやすくすることが行われている。

0003

例えば褐炭等の低品位炭油中加熱脱水して得られる改質炭は、通常は粉末状となるため、圧縮成型して粒状化することが望まれる。しかしながら、炭化度の低い低品位炭から得られる改質炭を成型するためにはかなりの高圧で圧縮成型する必要があり、製造コストが上昇するだけでなく、加圧が不十分となって搬送途中粉化するトラブルが生じるおそれがある。

0004

これに対して、改質炭を加湿して加圧成型することで、得られる固形燃料の強度を向上する技術が提案されている(特開2010−116544号公報参照)。しかしながら、上記公報に記載の方法でも、固形燃料の使用やハンドリングの態様によっては粉化が生じるおそれがある。

先行技術

0005

特開2010−116544号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記不都合に鑑みて、本発明は、比較的強度の大きい固形燃料が得られる固形燃料の製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するためになされた発明は、石炭系粉末燃料を圧縮成型する固形燃料の製造方法であって、上記石炭系粉末燃料に、この石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい結着性粉炭を混合する工程と、供給スクリューを有する供給ホッパーを用いて上記混合工程で得られる混合体圧縮成型機に供給する工程と、圧縮成型機で上記混合体を圧縮成型する工程とを備え、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比が0.8以下であり、上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比が0.3以上0.6以下である固形燃料の製造方法である。

0008

当該固形燃料の製造方法は、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比を上記範囲内とし、かつ上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比を上記範囲内とすることによって、原料の混合体を圧縮成型機に比較的高密度に供給することができる。このため、当該固形燃料の製造方法は、圧縮成型機により十分な圧力を加えて原料の混合体を圧縮成型することができるので、比較的強度の大きい固形燃料を製造することができる。

0009

上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比としては、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比の0.6倍以上0.9倍以下が好ましい。このように、上記供給ホッパーの供給スクリューの実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリューの実行部下端1周分の空間体積の比を上記範囲内とすることによって、原料の混合体の圧縮成型機への供給量をより適切化することができ、得られる固形燃料の強度をより大きくすることができる。

0010

上記混合工程で、上記圧縮成型工程で得られる固形燃料の一部を粉砕したものをさらに混合するとよい。このように、上記混合工程で、上記圧縮成型工程で得られる固形燃料の一部を粉砕したものをさらに混合することによって、上記混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比を比較的容易に上記範囲内とすることができる。

0011

上記混合工程で混合する粉砕した固形燃料の平均粒子径としては、1mm以上8mm以下が好ましい。このように、上記混合工程で混合する粉砕した固形燃料の平均粒子径が上記範囲内であることによって、圧縮成型機における圧力をより確実に大きくすることができる。

0012

上記石炭系粉末燃料として低品位炭を油中で加熱脱水して得られる改質炭を用い、上記結着性粉炭として低品位炭の粉末を用いるとよい。このように、上記石炭系粉末燃料として低品位炭を油中で加熱脱水して得られる改質炭を用い、上記結着性粉炭として低品位炭の粉末を用いることによって、比較的安価で高品質な固形燃料を提供することができる。

0013

なお、「結着性が大きい」とは、同じ条件で圧縮成型した場合にJIS−Z8841(1993)に準拠して測定される「圧壊強度」が大きいことを意味する。また。「緩めかさ密度」とは、注入法ロート状の部材を通して粉体を落下させる方法)により落下させて容器に受けてできた多量に空気を含んだ粉粒体見掛比重を意味する。また、「固めかさ密度」とは、注入法によって得られた多量に空気を含んだ粉粒体を180回タッピングして固めた粉粒体の見掛比重を意味する。なお、「緩めかさ密度」及び「固めかさ密度」は、例えばホソカワミクロン社の「パウダテスタPT−S型」を用いて測定することができる。また、「平均粒子径」とは、JIS−Z8815(1994)に準拠した篩分け試験により得られる粒度分布において、質量積算値が50%となるの目開きを意味する。

発明の効果

0014

以上のように、当該固形燃料の製造方法は、粉末燃料から比較的強度の大きい固形燃料を製造することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態の固形燃料の製造方法に用いる製造装置の構成を示す模式図である。
図1の供給ホッパーの模式的詳細断面図である。

0016

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

0017

固形燃料製造装置
図1に、本発明の一実施形態に係る固形燃料の製造方法に用いられる固形燃料製造装置の概略構成を示す。

0018

図1の固形燃料製造装置は、石炭系粉末燃料を圧縮成型することにより粒状の固形燃料を得るための装置である。

0019

図1の固形燃料製造装置は、石炭系粉末燃料を貯留する第1サイロ1と、石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい結着性粉炭を貯留する第2サイロ2と、石炭系粉末燃料よりも平均粒子径が大きい粉砕燃料を貯留する第3サイロ3とを備える。

0020

また、図1の固形燃料製造装置は、サイロ1,2,3から供給される石炭系粉末燃料、結着性粉炭及び粉砕燃料を混合する混合機4と、この混合機4から排出される原料混合体を貯留する中間サイロ5とを備える。

0021

また、図1の固形燃料製造装置は、中間サイロ5から排出される原料混合体を一時的に保留する原料供給ホッパー6と、この原料供給ホッパー6から原料混合体が供給され、この原料混合体を圧縮成型して目的の固形燃料とする圧縮成型機7とを備える。

0022

さらに、図1の固形燃料製造装置は、圧縮成型機7が形成した固形燃料の一部を粉砕する粉砕機8とを備える。粉砕機8により粉砕された固形燃料は、上記粉砕燃料として第3サイロ3に供給されるようになっている。また、構成要素間の粉粒体(石炭系粉末燃料、結着性粉炭、粉砕燃料及び固形燃料)の搬送は、例えばシュートベルトコンベアバケットコンベアニューマチックコンベア等、周知の技術によって行うことができる。

0023

以上のような固形燃料製造装置を使用して行うことができる当該固形燃料の製造方法は、混合機4により石炭系粉末燃料に結着性粉炭及び粉砕燃料を混合する工程<混合工程>と、供給ホッパー6を用いて原料混合体を圧縮成型機7に供給する工程<供給工程>と、圧縮成型機7で原料混合体を圧縮成型する工程<圧縮成型工程>と、この圧縮成型工程で得られる固形燃料の一部を粉砕する工程<粉砕工程>とを備える。

0024

<混合工程>
混合工程では、サイロ1,2,3から石炭系粉末燃料、結着性粉炭及び粉砕燃料を混合機4に供給し、混合機4によりこれら石炭系粉末燃料、結着性粉炭及び粉砕燃料を混合して原料混合体を得る。これにより得られる原料混合体は、中間サイロ5に移送されて、中間サイロ5に貯留される。

0025

(石炭系粉末燃料)
固形燃料の主原料である石炭系粉末燃料としては、例えば小径石炭である粉炭、低品位炭(亜瀝青炭や褐炭)を油中で加熱脱水して得られる改質炭(Upgraded Brown Coal等)などを用いることができる。中でも、当該固形燃料の製造方法は、従来は粒状化が容易ではなかった改質炭を主原料として粒状の固形燃料を製造することができる。

0026

(結着性粉炭)
結着性粉炭としては、石炭系粉末燃料よりも結着性が大きい粉炭を用いればよいが、コスト増大を抑制するために、比較的安価な低品位炭の粉砕炭を用いることが好ましい。

0027

結着性粉炭の20%粒子径D20の下限としては、0.005mmが好ましく、0.010mmがより好ましい。結着性粉炭の20%粒子径D20が上記下限に満たない場合、発塵等により結着性粉炭のハンドリングが難しくなるおそれがある。一方、結着性粉炭の90%粒子径D90の上限としては、3mmが好ましく、1mmがより好ましい。結着性粉炭の90%粒子径D90が上記上限を超える場合、石炭系粉末燃料との混合性が不十分となることで得られる固形燃料の強度がばらつくおそれがある。なお、「20%粒子径D20」及び「90%粒子径D90」とは、JIS−Z8815(1994)に準拠した篩分け試験において、篩下累積質量が全粒子の質量の20%になったときの篩の目の大きさ及び90%になったときの篩の目の大きさを意味する。

0028

(粉砕燃料)
粉砕燃料としては、当該固形燃料の製造方法によって最終的に得られる固形燃料を粉砕機8により粉砕したものを使用する。

0029

粉砕燃料の平均粒子径の下限としては、1mmが好ましく、2mmがより好ましい。一方、粉砕燃料の平均粒子径の上限としては、8mmが好ましく、6mmがより好ましい。粉砕燃料の平均粒子径が上記下限に満たない場合、原料混合体の圧縮成型性を十分に向上できないおそれがある。逆に、粉砕燃料の平均粒子径が上記上限を超える場合、石炭系粉末燃料との混合性が不十分となって、得られる固形燃料の強度がばらつくおそれがある。

0030

また、粉砕燃料の20%粒子径D20の下限としては、0.5mmが好ましく、1mmがより好ましい。粉砕燃料の20%粒子径D20が上記下限に満たない場合、原料混合体の圧縮成型性を十分に向上できないおそれがある。一方、粉砕燃料の90%粒子径D90の上限としては、10mmが好ましく、7mmがより好ましい。粉砕燃料の90%粒子径D90が上記上限を超える場合、石炭系粉末燃料との混合性が不十分となって、得られる固形燃料の強度がばらつくおそれがある。

0031

(原料混合体)
石炭系粉末燃料、結着性粉炭及び粉砕燃料を混合して得られる原料混合体の固めかさ密度の下限としては、0.5g/ccが好ましく、0.6g/ccがより好ましい。一方、原料混合体の固めかさ密度の上限としては、1.0g/ccが好ましく、0.9g/ccがより好ましい。原料混合体の固めかさ密度が上記下限に満たない場合、後述する圧縮成型機7のキャビティへの原料混合体の充填が不十分となって原料混合体を圧縮成型できないおそれや得られる固形燃料の強度が不十分となるおそれがある。逆に、原料混合体の固めかさ密度が上記上限を超える場合、圧縮成型機7のキャビティへの原料混合体の充填が過剰となって圧縮成型機7の過負荷の原因となるおそれがある。

0032

原料混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比(以下、かさ密度比ということがある)の下限としては、0.5が好ましく、0.55がより好ましい。一方、上記かさ密度比の上限としては、0.8であり、0.75が好ましい。上記かさ密度比が上記下限に満たない場合、圧縮成型機7のキャビティへの原料混合体の充填が不十分となって原料混合体を圧縮成型できないおそれや得られる固形燃料の強度が不十分となるおそれがある。逆に、上記かさ密度比が上記上限を超える場合、圧縮成型機7のキャビティへの原料混合体の充填が過剰となって圧縮成型機7の過負荷の原因となるおそれがある。

0033

原料混合体における結着性粉炭の混合比(原料混合体全体に対する比率)の下限としては、5質量%が好ましく、8質量%がより好ましい。一方、結着性粉炭の混合比の上限としては、30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。結着性粉炭の混合比が上記下限に満たない場合、固形燃料の強度を十分に向上できないおそれがある。逆に、結着性粉炭の混合比が上記上限を超える場合、固形燃料の価格が不必要に増大するおそれある。

0034

原料混合体における粉砕燃料の混合比の下限としては、5質量%が好ましく、8質量%がより好ましい。一方、粉砕燃料の混合比の上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。粉砕燃料の混合比が上記下限に満たない場合、固形燃料の強度を十分に向上できないおそれがある。逆に、粉砕燃料の混合比が上記上限を超える場合、固形燃料の製造効率が不必要に低下するおそれや、粉砕燃料の粒子間に隙間ができることで得られる固形燃料の強度が不十分となるおそれがある。

0035

(サイロ)
サイロ1,2,3,5としては、石炭系粉末燃料、結着性粉炭、粉砕燃料及びこれらを混合した原料混合体をそれぞれ貯留し、必要に応じて排出することができるものであればよい。

0036

中でも、石炭系粉末燃料を貯留する第1サイロ1、粉砕燃料を貯留する第3サイロ3及び原料混合体を貯留する中間サイロ5は、内部を窒素雰囲気とすることができるよう構成されることが好ましい。より詳しくは、第1サイロ1、第3サイロ3及び中間サイロ5は、内部の二酸化炭素(CO2)濃度を測定する測定機構と、測定機構が測定したCO2濃度が上昇した場合に内部に窒素ガス(N2)を導入するガス供給機構とを備えるものとすることが好ましい。

0037

(混合機)
混合機4としては、石炭系粉末燃料、結着性粉炭及び粉砕燃料を均等に混合できるものであればよく、例えば容器を回転するミキサー撹拌羽根を有するミキサー等を用いることができ、バッチ式のものであっても連続式のものであってもよい。容器を回転するミキサーとしては、例えばV型ダブルコーン型等のものが挙げられる。一方、撹拌羽根を有するミキサーとしては、例えばパドルミキサーリボンミキサー等が挙げられる。また、混合機4として、動力を用いず、重力により落下する粉粒体を例えば固定撹拌羽根等を用いて混合する静的混合機を使用してもよい。

0038

混合機4による原料の混合時間(滞留時間)としては、例として混合機4がパドルミキサーである場合、一般的には30分以下が望ましいが、これに限ったものではなく、原料を均等に混合することが必要とされる。原料の混合度合いは、例えば混合後のサンプルを少量ずつ採取し、その水分ばらつきを見ることで評価できる。水分値バラツキが大きい場合は混合が不十分なので、混合機4による混合時間を大きくする必要があるものと判断できる。

0039

<供給工程>
供給工程では、中間サイロ5から原料混合体を排出し、供給ホッパー6を用いて原料混合体を圧縮しつつ圧縮成型機7に供給する。

0040

(供給ホッパー)
供給ホッパー6は、図2に示すように、供給ホッパー本体10と、この供給ホッパー本体10内で回転する供給スクリュー11とを有する。この供給ホッパー6は、圧縮成型機7の原料投入口に接続され、供給スクリュー11により原料混合体を圧縮しつつ圧縮成型機7に供給する。

0041

供給ホッパー本体10は、少なくとも実行部(供給スクリュー11により原料混合体を圧縮する部分)が円筒状又は円錐状に形成される。

0042

供給スクリュー11は、供給ホッパー本体10の実行部と同心の回転軸12と、この回転軸12の外周にらせん状に配設されるスクリューフィン13とを有する。

0043

供給ホッパー6は、供給ホッパー本体10の縮径と、供給スクリュー11のスクリューフィン13のピッチの変化とによって、供給スクリュー11の1周分の空間体積(供給ホッパー本体10の内容積から供給スクリュー11の体積を減じた容積)が徐々に減少するよう構成される。

0044

供給ホッパー6の供給スクリュー11の実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリュー11の実行部下端1周分の空間体積の比(以下、スクリュー空間体積比という)の下限としては、0.3であり、0.35が好ましい。一方、上記スクリュー空間体積比の上限としては、0.6であり、0.55が好ましい。上記スクリュー空間体積比が上記下限に満たない場合、圧縮成型機7への原料混合体の供給が過剰となることで圧縮成型機7が過負荷となるおそれがある。逆に、上記スクリュー空間体積比が上記上限を超える場合、後述する圧縮成型機7のキャビティに十分な量の原料混合体を供給することができず、固形燃料の強度が不足するおそれがある。なお、供給スクリュー11のスクリューフィン13が2周未満である場合、上記実行部上端1周分の空間体積と、上記実行部下端1周分の空間体積とは一部が重複して算出される。

0045

供給ホッパー6のスクリュー空間体積比の原料混合体のかさ密度比に対する比率の下限としては、0.6が好ましく、0.65がより好ましい。一方、供給ホッパー6のスクリュー空間体積比の原料混合体のかさ密度比に対する比率の上限としては、0.9が好ましく、0.85がより好ましい。供給ホッパー6のスクリュー空間体積比の原料混合体のかさ密度比に対する比率が上記下限に満たない場合、圧縮成型機7への原料混合体の供給が過剰となることで圧縮成型機7が過負荷となるおそれがある。逆に、供給ホッパー6のスクリュー空間体積比の原料混合体のかさ密度比に対する比率が上記上限を超える場合、圧縮成型機7への原料混合体の供給が不十分となることで固形燃料の強度が不足するおそれがある。

0046

<圧縮成型工程>
圧縮成型工程では、圧縮成型機7を用いて原料混合体を圧縮成型することにより、粒状の固形燃料を得る。

0047

(圧縮成型機)
圧縮成型工程で用いる圧縮成型機7としては、例えばダブルロール成型機打錠成型機等が挙げられ、中でも比較的処理能力が大きいダブルロール成型機が好適に用いられる。ダブルロール成型機は、一対の円筒形ロールが水平に隣接する構造となっており、ロールが上方から隣接点に向う方向に回転する。この一対のロールの外周表面には、多数のキャビティが一対のロールの間で対向しかつ同期回転するよう設けられる。これにより、ダブルロール成型機は、対向するキャビティ間で粉粒体を圧縮して粒状に成型することができる。

0048

また、特に圧縮成型機7としてダブルロール成型機を用いる場合、圧縮成型された粒状体だけでなく、原料混合体が成型されることなく一対のロールの隙間を通過して排出され得る。また、何らかの原因でキャビティへの原料混合体の供給が不十分となり、十分に圧縮されず粉化する場合もある。このため、成型されず排出される原料混合体を分離する篩を圧縮成型機7の直後に設けてもよい。成型された固形燃料から分離された原料混合体は、中間サイロ5に再供給すればよい。

0049

<粉砕工程>
粉砕工程では、圧縮成型工程で得られる固形燃料の一部を粉砕機8で粉砕することにより、上述の粉砕燃料を得る。これにより得られた粉砕燃料は、第3サイロ3に移送されて貯留される。

0050

この粉砕工程で得られる粉砕燃料を石炭系粉末燃料に混合することにより、圧縮成型に供される原料混合体のかさ密度を石炭系粉末燃料よりも大きくすることができる。これにより、圧縮成型工程において、成型機のキャビティに十分な原料粉粒体を充填することが可能となり、成型時の圧力を比較的大きくして得られる固形燃料の強度を向上することができる。

0051

(粉砕機)
粉砕機8としては、特に限定されず、公知の回転式カッターハンマーミル等を用いることができる。

0052

粉砕機8の形式にもよるが、粉砕機8から十分に小径化されていない粉砕燃料が排出され得る場合、圧縮成型機7でのトラブルを防止するために、粉砕機8から排出される粉砕燃料中の大径粒子を分離する篩を設け、分離された大径粒子を粉砕機8に再供給するようにしてもよい。

0053

<利点>
当該固形燃料の製造方法は、混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比を上記範囲内とし、かつ供給ホッパー6の供給スクリュー11の実行部上端1周分の空間体積に対する供給スクリュー11の実行部下端1周分の空間体積の比を上記範囲内とすることによって、原料混合体を圧縮成型機7に比較的高密度に供給することができる。このため、当該固形燃料の製造方法は、圧縮成型機7により十分な圧力を加えて原料混合体を圧縮成型することができるので、比較的強度の大きい固形燃料を製造することができる。

0054

[その他の実施形態]
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

0055

当該固形燃料の製造方法において、混合工程で粉砕燃料を混合しなくてもよい。つまり、供給ホッパーから圧縮成型機に供給する原料混合体は粉砕燃料を含まなくてもよい。

0056

また、当該固形燃料の製造方法において、圧縮成型工程で得られる固形燃料の強度を測定し、固形燃料の強度に応じて、結着性粉炭の原料の混合比、圧縮成型機の運転速度等を調整してもよい。なお、固形燃料の強度を測定の測定方法としては、例えば圧縮破壊試験、引張試験衝撃試験落下試験等を採用することができる。

0057

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

0058

(実施例1)
先ず、石炭系粉末燃料として褐炭を油中で加熱脱水して得られた改質炭の粉末を使用し、結着性粉炭として褐炭を粉砕して目開き3mmの篩を通過したものを使用し、石炭系粉末燃料と結着性粉炭とを質量比90:10の割合で混合して原料混合体を得た。この原料混合体の緩めかさ密度及び固めかさ密度は、例えばホソカワミクロン社の「パウダテスタPT−S型」を用いて測定したところ、緩めかさ密度は0.50g/cc、固めかさ密度は0.72g/ccであった。

0059

上記原料混合体を、スクリュー空間体積比が0.52である供給ホッパーを用いて圧縮成型機に供給した。圧縮成型機としては、古河産機システムズ社のダブルロール成型機「K−4020」を使用し、長径42mm、短径24mm、容積15ccのキャビティを有する直径1mロールを装着した。この圧縮成型機により原料混合体を圧縮成型して粒状の固形燃料を得た。このとき、圧縮成型機は、生産量が10ton/hとなる速度で安定して運転することができた。また、得られた固形燃料の圧壊強度をJIS−Z8841(1993)に準拠して測定したところ、100kgfであった。

0060

(実施例2)
実施例1と同様の石炭系粉末燃料と結着性粉炭とを質量比80:10の割合で混合したものを、スクリュー空間体積比が0.47である供給ホッパーを用いて実施例1と同様の圧縮成型機に供給して得られた粒状の固形燃料を粉砕して目開き10mmの篩を通過したものを粉砕燃料とした。石炭系粉末燃料と結着性粉炭と粉砕燃料とを質量比80:10:10の割合で混合して原料混合体を得た。この原料混合体を圧縮成型機により圧縮成型し、得られた固形燃料を粉砕して新たな粉砕燃料を得るサイクル運転条件が安定するまで繰り返した。この安定状態において、原料混合体の緩めかさ密度は0.55g/cc、固めかさ密度は0.88g/ccであった。また、このときの生産量は11ton/hであり、得られた固形燃料の圧壊強度は105kgfであった。

0061

(実施例3)
スクリュー空間体積比が0.40である供給ホッパーを用いた以外は、実施例1と同様の条件で固形燃料を製造した。このときの生産量は7.5ton/hであり、得られた固形燃料の圧壊強度は120kgfであった。

0062

(実施例4)
スクリュー空間体積比が0.58である供給ホッパーを用いた以外は、実施例2と同様の条件で固形燃料を製造した。このときの生産量は12ton/hであり、得られた固形燃料の圧壊強度は68kgfであった。

0063

(比較例1)
実施例1と同様の石炭系粉末燃料と結着性粉炭とを質量比20:20の割合で混合したものを、スクリュー空間体積比が0.60である供給ホッパーを用いて実施例1と同様の圧縮成型機に供給して得られた粒状の固形燃料を粉砕して目開き10mmの篩を通過したものを粉砕燃料とした。石炭系粉末燃料と結着性粉炭と粉砕燃料とを質量比20:20:60の割合で混合して原料混合体を得た。この原料混合体を圧縮成型機により圧縮成型使用としたが、圧縮成型機が過負荷により停止し、固形燃料を得ることができなかった。このときの原料混合体の緩めかさ密度は0.82g/cc、固めかさ密度は0.88g/ccであった。

0064

(比較例2)
スクリュー空間体積比が0.15である供給ホッパーを用いた以外は、実施例1と同様の条件で原料混合体を得、この原料混合体を圧縮成型機により圧縮成型使用としたが、圧縮成型機が過負荷により停止し、固形燃料を得ることができなかった。

0065

(比較例3)
スクリュー空間体積比が0.80である供給ホッパーを用いた以外は、実施例1と同様の条件で固形燃料を製造した。このときの生産量は12ton/hであり、得られた固形燃料の圧壊強度は15kgfであった。また、得られた固形燃料は、十分に緻密に形成されておらず、形状が不完全であった。

0066

次の表1に、上記実施例1〜4及び比較例1〜3の結果をまとめて示す。また、表には、原料混合体の固めかさ密度に対する緩めかさ密度の比(かさ密度比)と、スクリュー空間体積比のかさ密度比に対する比率とを合わせて示す。

0067

実施例

0068

この表に示す実施例1〜4のように、かさ密度比及びスクリュー空間体積比を適切な範囲とすることによって、比較的強度の大きい固形燃料を製造することができることが確認できた。中でも、かさ密度比に対するスクリュー空間体積比の比率を好ましい範囲内とした実施例1は、かさ密度比に対するスクリュー空間体積比の比率が僅かに小さい実施例3よりも生産性が高かった。また、かさ密度比に対するスクリュー空間体積比の比率を好ましい範囲内とした実施例2は、かさ密度比に対するスクリュー空間体積比の比率が僅かに大きい実施例4よりも得られる固形燃料の強度が大きかった。一方、かさ密度比が大き過ぎる比較例1及びスクリュー空間体積比が小さ過ぎる比較例2は圧縮成型機が過負荷となり、スクリュー空間体積比が大き過ぎる比較例3は得られる固形燃料の強度が不十分となった。

0069

本発明に係る固形燃料の製造方法は、圧縮成型性に劣る石炭系粉末燃料を原料として粒状の固形燃料を製造するために好適に利用することができる。

0070

1,2,3,5サイロ
4混合機
6供給ホッパー
7圧縮成型機
8粉砕機
10 供給ホッパー本体
11供給スクリュー
12回転軸
13 スクリューフィン

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