JP7726952B2 - Palm empty fruit bunch pellet manufacturing method - Google Patents
Palm empty fruit bunch pellet manufacturing methodInfo
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Description
本開示はパーム空果房ペレットの製造方法に関するものである。 This disclosure relates to a method for producing palm empty fruit bunch pellets.
2015年に締結されたパリ気候協定以後、各国は、二酸化炭素排出量を減らすとともに新材生エネルギー市場の拡大及び競争力の向上のために新材生エネルギー活性化制度を施行している。 Since the Paris Climate Agreement was signed in 2015, countries around the world have implemented renewable energy revitalization programs to reduce carbon dioxide emissions, expand the renewable energy market, and improve competitiveness.
バイオマス混焼または専用ボイラーの燃料として、新材生エネルギーの一つであるバイオマス燃料用ペレット(Pellet)を使用する需要が大きく増加しており、韓国登録特許第10-0878051号公報には木材ペレットを製造する方法に対する技術が提示されている。 Demand for biomass fuel pellets, a new type of wood-based energy source, is increasing significantly as fuel for biomass co-firing or dedicated boilers, and Korean Patent Registration No. 10-0878051 presents technology for a method of manufacturing wood pellets.
ところが、木材や木材副産物を主材料として用いてペレットを生産することは数量の限界があり、急変する市場の需要に弾力的に対応しにくいという問題点があった。 However, producing pellets using wood or wood by-products as the primary material has limitations on the quantity that can be produced, making it difficult to flexibly respond to rapidly changing market demand.
最近では、既存の木材ペレットの代案として、東南アジア、特にマレーシアやインドネシアで多く生産されるパーム空果房(Empty Fruit Bunch:EFB)を使用してペレットを製造している。パーム空果房はパーム果実の副産物であり、パーム果実から果房を除去して残った部分を言う。 Recently, as an alternative to existing wood pellets, empty palm fruit bunches (EFBs), which are produced in large quantities in Southeast Asia, particularly Malaysia and Indonesia, are being used to produce pellets. Empty palm fruit bunches are a by-product of palm fruit production and are the part that remains after the fruit bunches have been removed from the palm fruit.
ところが、パーム農場でパーム果実を栽培するとき、収穫量を増大させるために種々の肥料を多量で使用することにより、カリウム(K)、ナトリウム(N)などのようなアルカリ成分がパーム空果房内に多量に含有されていることが確認された。 However, when cultivating palm fruits on palm farms, large amounts of various fertilizers are used to increase yields, and it has been confirmed that palm empty fruit bunches contain large amounts of alkaline components such as potassium (K) and sodium (N).
パーム空果房から製造されたペレットがボイラー内で燃焼するとき、パーム空果房内に含有されていたアルカリ成分(例えば、K2O、Na2O)は揮発性が強く、ボイラーの内部での滞留期間が短いので、不均一燃焼を引き起こすだけでなく、燃焼炉(furnace)内にあったアッシュ(ash)と反応してボイラーの内壁をコーティングさせ、よってボイラーの内壁を含む金属表面を腐食させる問題があった。 When pellets made from palm empty fruit bunches are burned in a boiler, the alkaline components (e.g., K2O , Na2O ) contained in the palm empty fruit bunches are highly volatile and have a short residence time inside the boiler, which not only causes uneven combustion but also reacts with ash in the furnace to coat the inner walls of the boiler, resulting in corrosion of metal surfaces including the inner walls of the boiler.
また、ペレットのパーム空果房内に含有されていた低融点の無機物がペレットの燃焼過程中に溶けて流動しながらボイラーの内壁及び熱交換部などに付着してスラギング及びファウリング現象を引き起こす。 In addition, low-melting-point inorganic substances contained in the palm empty fruit bunches used in pellets melt and flow during the pellet combustion process, adhering to the boiler's inner walls and heat exchange parts, causing slagging and fouling.
このような現象はボイラーの熱効率を著しく低下させ、燃焼炉内での流動パターンに邪魔になり、さらにボイラーの内壁を深刻に損傷させる問題を引き起こすので、従来の問題点を改善した新技術の開発が要求されている。 This phenomenon significantly reduces the boiler's thermal efficiency, disrupts the flow pattern within the combustion furnace, and even causes serious damage to the boiler's inner walls, so there is a need to develop new technology that can address these existing problems.
本開示の技術的思想は上述した問題点を解決するためのものであり、従来焼却するか廃棄していた副産物を燃料として再活用する技術を提供することを目的とする。 The technical concept of this disclosure is intended to solve the problems described above, and aims to provide technology that allows by-products that have traditionally been incinerated or discarded to be reused as fuel.
また、本開示の技術的思想は、パーム空果房を使用して燃料を製造する技術を提供することを他の目的とする。 Another objective of the technical concept of this disclosure is to provide a technology for producing fuel using palm empty fruit bunches.
そして、本開示の技術的思想は、パーム空果房から製造されたペレットの燃焼効率を高め、ペレットの燃焼の際、パーム空果房内に存在していた特定の成分によるボイラーの内部の熱的不均衡、スラギング、ファウリング現象及び腐食問題を改善することができる技術を提供することを、さらに他の目的とする。 Another objective of the technical concept of the present disclosure is to provide technology that can increase the combustion efficiency of pellets produced from palm empty fruit bunches and improve thermal imbalance, slagging, fouling, and corrosion problems inside boilers caused by specific components present in palm empty fruit bunches when the pellets are burned.
本開示が解決しようとする課題は前述した課題に限定されず、言及しなかった他の技術的課題は後述する内容から本開示が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。 The problems that this disclosure aims to solve are not limited to those mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those with ordinary skill in the technical field to which this disclosure pertains from the content described below.
このような目的を達成するために、本発明の一実施形態として、パーム空果房ペレットの製造方法は、パームの木の副産物であるパーム空果房(Empty Fruit Bunch、EFB)を粉砕して粉砕物を製造する粉砕段階と、前記粉砕物に添加剤を添加して混合物を製造する混合段階と、前記混合物を成形してペレットを製造するペレット成形段階とを含み、前記添加剤は、アルミノ珪酸塩を含む。 To achieve this objective, one embodiment of the present invention relates to a method for producing palm empty fruit bunch pellets, which includes a grinding step in which palm empty fruit bunches (EFB), a by-product of palm trees, are ground to produce a ground material, a mixing step in which an additive is added to the ground material to produce a mixture, and a pellet molding step in which the mixture is molded to produce pellets, wherein the additive includes an aluminosilicate.
前記パーム空果房ペレットの製造方法は、前記パーム空果房を乾燥する乾燥段階と、前記パーム空果房から不純物を除去する不純物除去段階とをさらに含むことができる。 The method for producing palm empty fruit bunch pellets may further include a drying step for drying the palm empty fruit bunches and an impurity removal step for removing impurities from the palm empty fruit bunches.
前記アルミノ珪酸塩は、国際標準化機構ISO 9277:2010規定に基づいて測定された比表面積が100~180m2/gであり得る。 The aluminosilicate may have a specific surface area of 100 to 180 m 2 /g as measured in accordance with the International Organization for Standardization ISO 9277:2010 standard.
前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.78~1.58であり得る。 The ratio of the silicon dioxide content contained in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content contained in the aluminosilicate may be 0.78 to 1.58.
前記アルミノ珪酸塩は、400℃から800℃まで昇温するとき、重量減少率が5%以下であり得る。 The aluminosilicate may exhibit a weight loss rate of 5% or less when heated from 400°C to 800°C.
上述した課題の解決手段は単に例示的なものであり、本発明を限定しようとする意図と解釈されてはいけない。上述した例示的な実施例の他にも、図面及び発明の詳細な説明に記載した追加の実施例が存在することができる。 The solutions to the problems described above are merely exemplary and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments as described in the drawings and detailed description of the invention.
以上で説明したように、本発明の多様な実施例によれば、パーム空果房を使用してパーム空果房ペレットを製造することで、環境に優しく燃焼効率に優れた燃料を製造することができる。 As described above, according to various embodiments of the present invention, palm empty fruit bunches are used to produce palm empty fruit bunch pellets, making it possible to produce environmentally friendly fuel with excellent combustion efficiency.
そして、本開示の多様な実施例によれば、パーム空果房ペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンを減らすことができる。 Furthermore, according to various embodiments of the present disclosure, when producing palm empty fruit bunch pellets, it is possible to reduce the cost of waste disposal of palm empty fruit bunches and reduce the methane generated by the decay of palm empty fruit bunches.
また、本開示の多様な実施例によれば、パーム空果房ペレットの燃焼の際、添加剤(アルミノ珪酸塩)がパーム空果房内に含有されていた特定の成分(例えば、カリウム、ナトリウム、塩素など)と反応して高融点の物質を生成することができる。したがって、パーム空果房内に存在していた特定の成分によるボイラー内部の熱的不均衡、スラギング及びファウリング現象、及び腐食問題を改善することができる。 Furthermore, according to various embodiments of the present disclosure, when palm empty fruit bunch pellets are burned, the additive (aluminosilicate) can react with specific components (e.g., potassium, sodium, chlorine, etc.) contained in the palm empty fruit bunches to produce a substance with a high melting point. This can therefore improve thermal imbalance, slagging and fouling phenomena, and corrosion problems inside the boiler caused by specific components present in the palm empty fruit bunches.
特に、パーム空果房からペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンガスを減らすことができ、パーム空果房ペレットの燃焼の際、パーム空果房に含有されていたアルカリ成分などはアルミノ珪酸塩によって高融点の物質に転換されるので、燃料の完全燃焼に寄与し、ボイラーの内壁を含めた金属表面が腐食されることを事前に防止することができる。 In particular, when producing pellets from empty palm fruit bunches, it is possible to reduce waste disposal costs for empty palm fruit bunches and reduce the methane gas generated by the decay of empty palm fruit bunches.When empty palm fruit bunch pellets are burned, the alkaline components contained in the empty palm fruit bunches are converted into high-melting point substances by aluminosilicate, which contributes to the complete combustion of fuel and prevents corrosion of metal surfaces, including the inner walls of boilers.
本発明の多様な実施例による効果は以上で言及した効果に限定されず、言及しなかった他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明らかに理解可能であろう。 The effects of the various embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the claims.
本発明の好適な実施例について添付図面を参照してより具体的に説明するが、既に知られている技術的部分に対しては、説明の簡潔性のために、省略するか圧縮する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but for the sake of brevity, previously known technical aspects will be omitted or simplified.
本明細書で、本発明の「一」または「一つの」実施例についての言及は必ずしも同じ実施例についてのものではなく、これらは少なくとも一つを意味するということに気をつけなければならない。 It should be noted that references herein to "one" or "an" embodiment of the present invention do not necessarily refer to the same embodiment, but rather to at least one.
以下の実施例で、単数の表現は、文脈上はっきり他の意味を意味しない限り、複数の表現を含む。 In the following examples, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
以下の実施例で、含むまたは有するなどの用語は明細書上に記載された特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、一つ以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。 In the following examples, terms such as "include" or "have" mean that the features or components described in the specification are present, but do not preclude the possibility that one or more other features or components may also be added.
ある実施例が他に具現可能な場合、特定の工程順序は説明の順序とは異なるように遂行することもできる。例えば、連続して説明する二つの工程は実質的に同時に遂行することもでき、説明する順序と反対の順序に遂行することができる。すなわち、本明細書に記述する方法の各段階は、明細書上で他に言及するかまたは文脈上はっきりと相反することがない限り、任意の順序に適切に実施することができる。 When an embodiment can be implemented differently, the order of certain steps may be performed differently from the order described. For example, two steps described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order from that described. That is, the steps of the methods described herein may be suitably performed in any order unless otherwise noted in the specification or clearly contradicted by context.
本発明の一実施例によるパーム空果房ペレットの製造方法について図1を参照して説明し、便宜上順番を付けて説明する。 A method for producing palm empty fruit bunch pellets according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1, and for convenience, the description will be made in order.
1.乾燥段階<S101>
本段階では、パームの木の副産物であるパーム空果房を乾燥することができる。本段階では、公知の多様な乾燥方式(例えば、熱風乾燥、自然乾燥など)を用いてパーム空果房を乾燥することができる。
1. Drying step <S101>
In this step, palm empty fruit bunches, which are a by-product of palm trees, can be dried using various known drying methods (e.g., hot air drying, natural drying, etc.).
一実施例によれば、本段階では、パーム空果房の含水率が0%~15%になるようにパーム空果房を乾燥することができる。ここで、パーム空果房の含水率はパーム空果房内に含有された水分の割合を意味する。 According to one embodiment, in this step, the palm empty fruit bunches can be dried so that their moisture content is between 0% and 15%. Here, the moisture content of the palm empty fruit bunches refers to the percentage of water contained in the palm empty fruit bunches.
具体的な例を挙げると、パーム空果房の含水率は、0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%または15%にすることができる。また、本段階で乾燥されたパーム空果房の含水率は前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲になることができる。 Specific examples include the moisture content of the palm empty fruit bunches, which may be 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, or 15%. Furthermore, the moisture content of the palm empty fruit bunches dried in this step may be in a range of one or more of the above values and one or less of the above values.
例えば、パーム空果房の含水率範囲は、0%~15%、1%~14%、2%~13%、3%~12%、4%~11%、5%~12%、6%~11%、1%~10%または5%~12%の範囲にすることができる。 For example, the moisture content range of palm empty fruit bunches can be 0% to 15%, 1% to 14%, 2% to 13%, 3% to 12%, 4% to 11%, 5% to 12%, 6% to 11%, 1% to 10%, or 5% to 12%.
また、パーム空果房の含水率は前記数値のうちの一つ以上を適用するか、または前記数値のうちの一つ以下を適用することもできる。例えば、パーム空果房の含水率は、0%以上、0%超過、0.1%以上、1%以上、2%以上または3%以上を適用するか、または15%以下、14%以下、13%以下、12%以下、11%以下または10%以下を適用することができる。 Furthermore, the moisture content of palm empty fruit bunches may be one or more of the above values, or one or less of the above values. For example, the moisture content of palm empty fruit bunches may be 0% or more, over 0%, 0.1% or more, 1% or more, 2% or more, or 3% or more, or 15% or less, 14% or less, 13% or less, 12% or less, 11% or less, or 10% or less.
2.不純物除去段階<S102>
本段階では、段階S101で乾燥されたパーム空果房から不純物を除去することができる。一実施例によれば、振動スクリーン上にパーム空果房を載せて振動スクリーンを作動させると、パーム空果房についていた不純物または異物(例えば、土、石、落ち葉など)が振動スクリーンの下に落ちることで、パーム空果房と不純物とを分離させることができる。一具体例では、メッシュ(mesh)のサイズが10~20mmの振動スクリーンを用いることができるが、状況によって多様なサイズのメッシュを適用することもできる。そして、振動スクリーンの他にも、公知の多様な方式の不純物除去方法によってパーム空果房から不純物を除去することもできる。
2. Impurity Removal Step <S102>
In this step, impurities can be removed from the empty palm fruit bunches dried in step S101. According to one embodiment, when the empty palm fruit bunches are placed on a vibrating screen and the vibrating screen is operated, impurities or foreign matter (e.g., soil, stones, fallen leaves, etc.) attached to the empty palm fruit bunches fall below the vibrating screen, thereby separating the empty palm fruit bunches from the impurities. In one specific example, a vibrating screen with a mesh size of 10 to 20 mm can be used, but meshes of various sizes can also be applied depending on the situation. In addition to using a vibrating screen, impurities can also be removed from the empty palm fruit bunches using various known impurity removal methods.
3.粉砕段階<S103>
本段階では、パーム空果房を粉砕機に投入して粉砕することで、粉砕物を製造することができる。一実施例によれば、本段階では、段階S102で不純物が除去されたパーム空果房を粉砕して一定のサイズの粉砕物を製造することができる。本段階で製造されたパーム空果房粉砕物は一定のサイズ(例えば、1~80mm)に粉砕されるので、後述する混合段階で添加剤との混合が容易であり、ペレット成形段階で圧縮成形によるペレット化が容易である利点がある。
3. Crushing step <S103>
In this step, the palm empty fruit bunches are fed into a crusher and crushed to produce a crushed material. According to one embodiment, in this step, the palm empty fruit bunches from which impurities have been removed in step S102 are crushed to produce a crushed material of a certain size. The crushed palm empty fruit bunches produced in this step are crushed to a certain size (e.g., 1 to 80 mm), which has the advantages of being easy to mix with additives in the mixing step described below and easy to pelletize by compression molding in the pellet molding step.
4.混合段階<S104>
本段階では、粉砕物に添加剤を添加して混合物を製造することができる。例えば、本段階では、コンベヤーベルト上にある粉砕物が移送されるとき、粉砕物上に一定量の添加剤を投下して混合物を製造することができる。本段階で、添加剤の投入量は、粉砕物100重量部を基準に、0.1~10重量部(例えば、0.1重量部、1重量部、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部、7重量部、8重量部、9重量部または10重量部)を適用することができる。
4. Mixing step <S104>
In this step, an additive may be added to the pulverized material to prepare a mixture. For example, in this step, a predetermined amount of additive may be dropped onto the pulverized material as it is transported on a conveyor belt to prepare a mixture. In this step, the additive may be added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight (e.g., 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 parts by weight) based on 100 parts by weight of the pulverized material.
一実施例によれば、本段階で、添加剤はアルミノ珪酸塩を含むことができる。本明細書で、アルミノ珪酸塩(aluminosilicate)はアルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)とが結合したものを意味する。一実施例によるアルミノ珪酸塩は、アルミニウム(Al)元素に対してシリコン(Si)元素の数が1~5個である構造を有することができる。 According to one embodiment, the additive in this step may include an aluminosilicate. In this specification, aluminosilicate refers to a combination of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ). The aluminosilicate according to one embodiment may have a structure in which the number of silicon (Si) atoms relative to aluminum (Al) atoms is 1 to 5.
また、アルミノ珪酸塩は、国際標準化機構ISO 9277:2010規定に従って測定された比表面積が100~180m2/gであり得る。具体的な例として、アルミノ珪酸塩の比表面積は、100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/gまたは180m2/gを適用することができる。また、アルミノ珪酸塩の比表面積は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 The aluminosilicate may have a specific surface area of 100 to 180 m 2 /g as measured in accordance with the International Organization for Standardization (ISO) 9277:2010. Specific examples of the specific surface area of the aluminosilicate include 100 m 2 /g, 110 m 2 /g, 120 m 2 /g, 130 m 2 /g, 140 m 2 /g, 150 m 2 /g, 160 m 2 /g, 170 m 2 /g, and 180 m 2 /g. The specific surface area of the aluminosilicate may be in a range of one or more of the above values and one or less of the above values.
例えば、アルミノ珪酸塩の比表面積範囲は、100m2/g~140m2/g、105m2/g~135m2/g、110m2/g~130m2/g、115m2/g~135m2/g、120m2/g~150m2/g、125m2/g~145m2/g、100m2/g~150m2/gまたは100m2/g~180m2/gであり得る。一実施例によるアルミノ珪酸塩の比表面積の上限は、特に限定されないが、例えば、300m2/g以下、250m2/g以下、200m2/g以下、250m2/g以下、200m2/g以下、180m2/g以下または150m2/g以下であり得る。 For example, the specific surface area range of the aluminosilicate can be 100 m 2 /g to 140 m 2 /g, 105 m 2 /g to 135 m 2 /g, 110 m 2 /g to 130 m 2 /g, 115 m 2 /g to 135 m 2 /g, 120 m 2 /g to 150 m 2 /g, 125 m 2 /g to 145 m 2 /g, 100 m 2 /g to 150 m 2 /g, or 100 m 2 /g to 180 m 2 /g. The upper limit of the specific surface area of the aluminosilicate according to one embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 300 m 2 /g or less, 250 m 2 /g or less, 200 m 2 /g or less, 250 m 2 /g or less, 200 m 2 /g or less, 180 m 2 /g or less, or 150 m 2 /g or less.
一実施例で、アルミノ珪酸塩の比表面積の数値が大きいほど、パーム空果房ペレットの燃焼の際に発生するアルカリ成分(例えば、K2O、Na2Oなど)及び塩化物(例えば、KCl、HClなど)の吸着が容易であり、スラギング及びファウリング現象と腐食を効果的に抑制することができる。仮に、アルミノ珪酸塩の比表面積が100m2/g未満の場合には、パーム空果房ペレットから発生するアルカリ成分を物理的に吸着して捕集する効率が低下するので、スラギング及びファウリング現象を充分に制御することができず、ボイラーの内部に塩化物が付着して金属部品が腐食するおそれがある。 In one embodiment, the larger the specific surface area of the aluminosilicate, the easier it is to adsorb alkaline components (e.g., K2O , Na2O , etc.) and chlorides (e.g., KCl, HCl, etc.) generated during the combustion of palm empty fruit bunch pellets, thereby effectively suppressing slagging, fouling, and corrosion. If the specific surface area of the aluminosilicate is less than 100 m2 /g, the efficiency of physically adsorbing and capturing alkaline components generated from palm empty fruit bunch pellets decreases, making it difficult to sufficiently control slagging and fouling, and there is a risk of chlorides adhering to the inside of the boiler, causing corrosion of metal parts.
そして、一実施例で、アルミノ珪酸塩の平均粒径は、20~500μmを適用することができる。具体的な例として、アルミノ珪酸塩の平均粒径は、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μmまたは500μmを適用することができる。もちろん、実施によっては、アルミノ珪酸塩の平均粒径を燃焼状況別に異なるように調節して使用することも可能である。 In one embodiment, the average particle size of the aluminosilicate may be 20 to 500 μm. Specific examples of the average particle size of the aluminosilicate include 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, and 500 μm. Of course, depending on the implementation, the average particle size of the aluminosilicate may be adjusted depending on the combustion conditions.
一実施例によれば、添加剤であるアルミノ珪酸塩は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含むことができる。 According to one embodiment, the additive aluminosilicate may include silicon dioxide and aluminum oxide.
一具体例で、アルミノ珪酸塩内に含有される酸化アルミニウムの含量は、20~60重量部を適用することができる。具体的な例として、酸化アルミニウムの含量は、20重量部、25重量部、30重量部、35重量部、40重量部、45重量部、50重量部、55重量部または60重量部を適用することができる。また、酸化アルミニウムの含量は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下であり得る。 In one specific example, the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be 20 to 60 parts by weight. Specific examples include 20 parts by weight, 25 parts by weight, 30 parts by weight, 35 parts by weight, 40 parts by weight, 45 parts by weight, 50 parts by weight, 55 parts by weight, or 60 parts by weight. Furthermore, the content of aluminum oxide may be one or more of the above values and one or less of the above values.
例えば、アルミノ珪酸塩内に含まれた酸化アルミニウムの含量範囲は、20重量部~30重量部、30重量部~40重量部、35重量部~45重量部、40重量部~50重量部または20重量部~60重量部であり得る。一実施例による酸化アルミニウムは、前記範囲でパーム空果房ペレットのアルカリ成分を効果的に制御することができる。 For example, the content range of aluminum oxide contained in the aluminosilicate may be 20 to 30 parts by weight, 30 to 40 parts by weight, 35 to 45 parts by weight, 40 to 50 parts by weight, or 20 to 60 parts by weight. In one embodiment, aluminum oxide in this range can effectively control the alkalinity of palm empty fruit bunch pellets.
仮に、アルミノ珪酸塩内に含まれた酸化アルミニウムが20~60重量部の範囲を外れる場合には、パーム空果房ペレットの燃焼の際、ペレットから放出されるアルカリ成分を効果的に制御することが容易でない。 If the aluminum oxide contained in the aluminosilicate falls outside the range of 20 to 60 parts by weight, it is difficult to effectively control the alkaline components released from the palm empty fruit bunch pellets when they are burned.
一実施例で、アルミノ珪酸塩内に含有される二酸化珪素の含量は、40~80重量部を適用することができる。具体的な例として、二酸化珪素の含量は、40重量部、45重量部、50重量部、55重量部、60重量部、65重量部、70重量部、75重量部または80重量部を適用することができる。また、二酸化珪素の含量は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下であり得る。 In one embodiment, the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate may be 40 to 80 parts by weight. Specific examples include 40 parts by weight, 45 parts by weight, 50 parts by weight, 55 parts by weight, 60 parts by weight, 65 parts by weight, 70 parts by weight, 75 parts by weight, or 80 parts by weight. The content of silicon dioxide may be one or more of the above values and one or less of the above values.
例えば、アルミノ珪酸塩内に含まれた二酸化珪素の含量範囲は、40重量部~50重量部、50重量部~60重量部、55重量部~65重量部、60重量部~70重量部、55重量部~70重量部または40重量部~80重量部であり得る。一実施例による二酸化珪素は、前記範囲でパーム空果房ペレットのアルカリ成分を効果的に制御することができる。仮に、アルミノ珪酸塩内に含まれた二酸化珪素が40~80重量部の範囲を外れる場合には、パーム空果房ペレットの燃焼の際、ペレットから放出されるアルカリ成分を効果的に制御することが容易でない。 For example, the content range of silicon dioxide contained in the aluminosilicate may be 40 to 50 parts by weight, 50 to 60 parts by weight, 55 to 65 parts by weight, 60 to 70 parts by weight, 55 to 70 parts by weight, or 40 to 80 parts by weight. Silicon dioxide according to one embodiment can effectively control the alkaline components in palm empty fruit bunch pellets within this range. If the silicon dioxide contained in the aluminosilicate is outside the range of 40 to 80 parts by weight, it is difficult to effectively control the alkaline components released from the palm empty fruit bunch pellets when they are burned.
一実施例によれば、添加剤であるアルミノ珪酸塩は、パーム空果房ペレットが燃焼するとき、パーム空果房内に含有されていたアルカリ成分と化学的に反応することで、パーム空果房から放出されたアルカリ成分をカルシライト(KAlSiO4)及びルーサイト(KAlSi2O6)のうちのなくとも1種に転換させることができる。 According to one embodiment, when palm empty fruit bunch pellets are burned, the additive aluminosilicate chemically reacts with the alkaline components contained in the palm empty fruit bunches, thereby converting the alkaline components released from the palm empty fruit bunches into at least one of kalsilite (KAlSiO 4 ) and lucite (KAlSi 2 O 6 ).
すなわち、パーム空果房ペレット内に含有されていたアルカリ成分は、パーム空果房ペレットが燃焼するとき、添加剤であるアルミノ珪酸塩と反応して溶融点1600℃以上のカルシライトに転換されるかまたは溶融点1500℃以上のルーサイトに転換されるので、既存にボイラー内でアルカリ成分が溶融して発生したスラギング、ファウリング、凝結の問題を改善することができる。 In other words, when the palm empty fruit bunch pellets are burned, the alkaline components contained in the palm empty fruit bunch pellets react with the additive aluminosilicate and are converted into kalsilite, which has a melting point of over 1600°C, or lucite, which has a melting point of over 1500°C. This improves the problems of slagging, fouling, and coagulation that previously occurred when alkaline components melted in boilers.
一実施例によれば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は0.78~1.58であり得る。一具体例で、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素が48重量部であり、アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムが42重量部であれば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は1.14であり得る。 According to one embodiment, the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate may be 0.78 to 1.58. In one specific example, if the silicon dioxide content in the aluminosilicate is 48 parts by weight and the aluminum oxide content in the aluminosilicate is 42 parts by weight, the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate may be 1.14.
具体的な例として、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は、0.78、0.79、0.8、0.81、0.82、0.84、0.86、0.88、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.1、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.2、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.3、1.31、1.32、1.34、1.36、1.38、1.4、1.42、1.44、1.46、1.48、1.5、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57または1.58であり得る。また、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲であり得る。 As specific examples, the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate is 0.78, 0.79, 0.8, 0.81, 0.82, 0.84, 0.86, 0.88, 0.9, 0.91, 0.92, 0.93, 0.94, 0.95, 0.96, 0.97, 0.98, 0.99, 1, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1. The value may be 1, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.2, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.34, 1.36, 1.38, 1.4, 1.42, 1.44, 1.46, 1.48, 1.5, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, or 1.58. In addition, the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate may be in a range from one or more of the above values to one or less of the above values.
例えば、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比の範囲は、0.78~1.2、0.98~1.2、0.9~1.2、0.9~1.3、1~1.2、1~1.4、1.18~1.58、1.2~1.58、1.38~1.58または0.78~1.58であり得る。一実施例によるアルミノ珪酸塩に含有された二酸化珪素と酸化アルミニウムの含有量の比は前記範囲でパーム空果房ペレットのアルカリ成分と反応し、スラギングやファウリング現象を効果的に抑制することができる。 For example, the ratio of the silicon dioxide content contained in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content contained in the aluminosilicate may be in the range of 0.78 to 1.2, 0.98 to 1.2, 0.9 to 1.2, 0.9 to 1.3, 1 to 1.2, 1 to 1.4, 1.18 to 1.58, 1.2 to 1.58, 1.38 to 1.58, or 0.78 to 1.58. According to one embodiment, the silicon dioxide to aluminum oxide content ratio contained in the aluminosilicate within this range can react with the alkaline components of the palm empty fruit bunch pellets, effectively suppressing slagging and fouling.
仮に、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.78~1.58の範囲を外れる場合には、ペレットの燃焼の際、パーム空果房ペレットから放出されるアルカリ成分と反応して高融点物質(例えば、カルシライト、ルーサイトなど)を生成する効率が低下するので、スラギングやファウリング現象を防止することが容易でない。 If the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate falls outside the range of 0.78 to 1.58, the efficiency of producing high-melting-point substances (e.g., kalsilite, lucite, etc.) that react with the alkaline components released from the palm empty fruit bunch pellets during pellet combustion decreases, making it difficult to prevent slagging and fouling.
一具体例によれば、X線蛍光分光法を用いて、アルミノ珪酸塩内に含有された二酸化珪素及び酸化アルミニウムの重量を確認することができる。したがって、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比を算出することができる。 According to one embodiment, X-ray fluorescence spectroscopy can be used to determine the weights of silicon dioxide and aluminum oxide contained in the aluminosilicate. Therefore, the ratio of the silicon dioxide content in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content in the aluminosilicate can be calculated.
一方、一実施例によるアルミノ珪酸塩は、400℃から800℃まで昇温するとき、重量減少率が5%以下、4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、0.3%以下、0.2%以下または0.1%以下であり得る。例えば、400℃から800℃まで分当たり10℃の速度で昇温するとき、アルミノ珪酸塩の重量減少率は5%以下であり得る。ここで、アルミノ珪酸塩の重量減少率は下記の式1によって算出することができる。 Meanwhile, according to one embodiment, when the aluminosilicate is heated from 400°C to 800°C, the weight loss rate may be 5% or less, 4.5% or less, 4% or less, 3.5% or less, 3% or less, 2.5% or less, 2% or less, 1.5% or less, 1% or less, 0.9% or less, 0.8% or less, 0.7% or less, 0.6% or less, 0.5% or less, 0.4% or less, 0.3% or less, 0.2% or less, or 0.1% or less. For example, when the temperature is increased from 400°C to 800°C at a rate of 10°C per minute, the weight loss rate of the aluminosilicate may be 5% or less. Here, the weight loss rate of the aluminosilicate can be calculated using the following equation 1.
[式1]
アルミノ珪酸塩の重量減少率(%)=(A-B)/A*100
(ここで、Aは400℃でのアルミノ珪酸塩の重量、Bは800℃でのアルミノ珪酸塩の重量である)
[Formula 1]
Weight loss rate of aluminosilicate (%)=(A−B)/A*100
(where A is the weight of the aluminosilicate at 400°C and B is the weight of the aluminosilicate at 800°C)
一実施例によるアルミノ珪酸塩の重量減少率の下限は、特に限定されないが、例えば、0.001%以上、0.01%以上または0.05%以上であり得る。 The lower limit of the weight loss rate of the aluminosilicate according to one embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 0.001% or more, 0.01% or more, or 0.05% or more.
一実施例によるアルミノ珪酸塩は、カオリン(例えば、カオリナイト、ハロイサイトなど)とは異なり、アルミノ珪酸塩内に結晶水を含んでいないため、高温で結晶水が蒸発してアルミノ珪酸塩の総重量が減少する現象がほとんど起こらず、400~800℃で重量減少率が5%以下である。 Unlike kaolin (e.g., kaolinite, halloysite, etc.), the aluminosilicate of one embodiment does not contain water of crystallization within the aluminosilicate. Therefore, the phenomenon of the water of crystallization evaporating at high temperatures and causing a decrease in the total weight of the aluminosilicate hardly occurs, and the weight loss rate is 5% or less at 400 to 800°C.
それに比べて、カオリンは、内部に含有された結晶水が400~800℃で蒸発するのに伴って比表面積数値が常温の場合より大きくなることはあるが、結晶水が蒸発する温度に到逹するまではカオリンの比表面積が大きくなりにくいので、パーム空果房に含有されていてから放出されるアルカリ成分を早く吸着して除去することが難しい。 In contrast, kaolin's specific surface area may become larger than at room temperature as the water of crystallization contained within it evaporates at temperatures between 400 and 800°C. However, since kaolin's specific surface area does not increase until it reaches the temperature at which the water of crystallization evaporates, it is difficult to quickly adsorb and remove the alkaline components released from the empty palm fruit bunches.
しかし、一実施例によるアルミノ珪酸塩は内部に結晶水を含んでいなく、400~800℃でも常温(例えば、20~25℃)と類似したレベルの比表面積(例えば、100~180m2/g)を維持することができるので、カオリンに比べて速かにアルカリ成分を吸着して除去することができる。 However, the aluminosilicate according to one embodiment does not contain crystal water inside and can maintain a specific surface area (e.g., 100-180 m2 /g) at 400-800°C similar to that at room temperature (e.g., 20-25°C), so it can adsorb and remove alkaline components more quickly than kaolin.
一実施例によるアルミノ珪酸塩には、酸化アルミニウム及び二酸化珪素の含量を除いた残量として不可避な不純物がさらに含まれることもある。 In one embodiment, the aluminosilicate may further contain unavoidable impurities, the remaining amount being the remainder excluding the aluminum oxide and silicon dioxide content.
一方、本段階では、混合物にバインダーをさらに添加することができる。バインダーの非制限的例としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸またはヒマシ油などがある。一実施例によれば、バインダーの投入量は、粉砕物100重量部当たり0.1~15重量部(例えば、0.1重量部、1重量部、2重量部、3重量部、4重量部、5重量部、6重量部、7重量部、8重量部、9重量部、10重量部、11重量部、12重量部、13重量部、14重量部または15重量部)を適用することができる。 Meanwhile, at this stage, a binder can be further added to the mixture. Non-limiting examples of binders include myristic acid, palmitic acid, oleic acid, and castor oil. According to one embodiment, the binder can be added in an amount of 0.1 to 15 parts by weight (e.g., 0.1 parts by weight, 1 part by weight, 2 parts by weight, 3 parts by weight, 4 parts by weight, 5 parts by weight, 6 parts by weight, 7 parts by weight, 8 parts by weight, 9 parts by weight, 10 parts by weight, 11 parts by weight, 12 parts by weight, 13 parts by weight, 14 parts by weight, or 15 parts by weight) per 100 parts by weight of ground material.
5.ペレット成形段階<S105>
本段階では、段階S104で混合された混合物をペレット成形機に投入して成形することでペレットを製造することができる。一実施例によれば、混合物を圧縮成形機に投入し、混合物を圧縮してペレットに加工することができる。本段階で、圧縮成形の際、混合物を10~500MPaの強度で圧縮することができる。例えば、混合物の圧縮成形の際、圧縮強度は、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、120MPa、140MPa、160MPa、180MPa、200MPa、220MPa、240MPa、260MPa、280MPa、300MPa、320MPa、340MPa、360MPa、380MPa、400MPa、420MPa、440MPa、460MPa、480MPaまたは500MPaを適用することができる。また、混合物の圧縮強度は、前記数値のうちの一つ以上及び前記数値のうちの一つ以下の範囲にすることができる。
5. Pellet forming step <S105>
In this step, the mixture mixed in step S104 may be introduced into a pelletizer and molded to produce pellets. According to one embodiment, the mixture may be introduced into a compression molding machine and compressed into pellets. During compression molding in this step, the mixture may be compressed at a strength of 10 to 500 MPa. For example, when the mixture is compression molded, the compressive strength may be 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 70 MPa, 80 MPa, 90 MPa, 100 MPa, 120 MPa, 140 MPa, 160 MPa, 180 MPa, 200 MPa, 220 MPa, 240 MPa, 260 MPa, 280 MPa, 300 MPa, 320 MPa, 340 MPa, 360 MPa, 380 MPa, 400 MPa, 420 MPa, 440 MPa, 460 MPa, 480 MPa, or 500 MPa. The compressive strength of the mixture may be in a range of one or more of the above values and one or less of the above values.
仮に、混合物に対する圧縮成形機の圧縮強度が10MPa未満であると、十分に圧縮できないので、ペレットの体積に比べて熱量が著しく減少することがあり、500MPaを超えると、ペレットの形態が崩壊されて不良率が高くなるおそれがある。 If the compression strength of the compression molding machine for the mixture is less than 10 MPa, it will not be possible to compress it sufficiently, which may result in a significant reduction in the amount of heat produced compared to the pellet volume. If it exceeds 500 MPa, the pellet shape may collapse, resulting in a high reject rate.
一具体例によれば、本段階で、ペレット成形機に投入された混合物を3~10mmの直径を有するように押し出し、押出物を一定の長さ(例えば、20~50mm)に切断してペレットに製造することができる。もちろん、本段階で製造されるペレットの直径及び長さは必要に応じて適切に変更することもできる。 According to one specific example, in this step, the mixture fed into the pelletizer is extruded to a diameter of 3 to 10 mm, and the extrudate is cut to a certain length (e.g., 20 to 50 mm) to produce pellets. Of course, the diameter and length of the pellets produced in this step can be appropriately changed as needed.
以下では、具体的な実施例及び実験例に基づいて本発明をより詳細に説明する。下記の実施例及び実験例は本発明の理解を手伝うための一例示に過ぎないので、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below based on specific examples and experimental examples. The following examples and experimental examples are merely illustrative examples intended to aid in understanding the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
実施例及び比較例別のパーム空果房ペレットの製造
<実施例1~5及び比較例1~2>
パーム空果房の含水率が10~15%になるまで自然乾燥させ、メッシュが10~20mmの振動スクリーン上に乾燥されたパーム空果房を載せ、振動スクリーンを30分間作動させることで不純物を除去した。その後、不純物の除去されたパーム空果房100kgを粉砕機に投入して粉砕することで、平均粒径が20~80mmの粉砕物を製造した。粉砕物100重量部当たり、10重量部のアルミノ珪酸塩及び10重量部のバインダー(ミリスチン酸)を添加して混合物を製造し、300rpmで10時間撹拌した後、混合物を圧縮成形機に投入した。圧縮成形機によって300MPaの強度で混合物を圧縮し、押出及び切断の過程によって5~10mmの直径及び30~50mmの長さを有するパーム空果房ペレットを製造した。
Production of palm empty fruit bunch pellets in Examples and Comparative Examples <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2>
The palm empty fruit bunches were naturally dried until their moisture content reached 10-15%, and then the dried palm empty fruit bunches were placed on a vibrating screen with a mesh size of 10-20 mm and operated for 30 minutes to remove impurities. Then, 100 kg of the impurity-removed palm empty fruit bunches were placed in a crusher and crushed to produce a crushed product with an average particle size of 20-80 mm. A mixture was prepared by adding 10 parts by weight of aluminosilicate and 10 parts by weight of a binder (myristic acid) to 100 parts by weight of the crushed product, and the mixture was stirred at 300 rpm for 10 hours. The mixture was then placed in a compression molding machine. The mixture was compressed at a strength of 300 MPa in the compression molding machine, and palm empty fruit bunch pellets with a diameter of 5-10 mm and a length of 30-50 mm were produced through extrusion and cutting processes.
パーム空果房ペレットの製造の際に使用されたブラックペレットの製造の際に撹拌機に投入された実施例及び比較例別のアルミノ珪酸塩の二酸化珪素及び酸化アルミニウムの重量をX線蛍光分光法器機(Rigaku社のZSX Primus II)で測定し、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比を算出して下記の表1に記載した。 The weights of silicon dioxide and aluminum oxide in the aluminosilicates of the Examples and Comparative Examples that were added to the mixer during the production of black pellets used in the production of palm empty fruit bunch pellets were measured using an X-ray fluorescence spectrometer (Rigaku's ZSX Primus II), and the ratios obtained by dividing the silicon dioxide content in the aluminosilicate by the aluminum oxide content in the aluminosilicate were calculated and are shown in Table 1 below.
実施例及び比較例別のブラックペレットのスラギング及びファウリング抑制実験
<実施例1~5及び比較例1~2>
火力発電所の循環流動層ボイラーを模型化したパイロットテスト機に実施例及び比較例別のパーム空果房ペレットを投入して燃消させることで、スラギング及びファウリング抑制性能を比較した。パーム空果房ペレットは2.5kg/hrの速度で3時間の間にテスト機に投入し、パイロットテスト中は燃焼炉及び測定ロードセルの平均温度をそれぞれ850℃と600℃に維持した。テストが終了した後、ロードセルの重量変化量を測定してロードセルの表面に形成されたスラギング及びファウリング(すなわち、パーム空果房原料に含有されていたアルカリ成分が溶融してロードセルの表面にアッシュ粒子とともに付着した状態で固化したもの)の重さを測定し、その結果を表2に記載した。
Experiments on Slagging and Fouling Suppression of Black Pellets in Examples and Comparative Examples <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2>
Palm empty fruit bunch pellets from each of the examples and comparative examples were fed into a pilot test machine modeled after a circulating fluidized bed boiler used in a thermal power plant and burned to compare their slagging and fouling suppression performance. The palm empty fruit bunch pellets were fed into the test machine at a rate of 2.5 kg/hr for three hours, and the average temperatures of the combustion furnace and measurement load cell were maintained at 850°C and 600°C, respectively, during the pilot test. After the test was completed, the weight change of the load cell was measured to determine the weight of the slagging and fouling formed on the surface of the load cell (i.e., the alkali components contained in the palm empty fruit bunch raw material melted and solidified on the surface of the load cell together with ash particles). The results are shown in Table 2.
表2を参照すると、アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量をアルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った比が0.78~1.58の範囲内にある実施例1~5は、比較例1及び2に比べて相対的にスラギング及びファウリング現象が少なく発生したことが分かる。すなわち、実施例1~5によるパーム空果房ペレットが燃焼するとき、添加剤であるアルミノ珪酸塩がパーム空果房に含有されていたアルカリ成分を効果的に制御してスラギング及びファウリング現象の発生を抑制することができ、アルカリ成分が塩素と反応して塩化物を形成することを防止することができるので、塩化物がボイラーの内壁や金属部品に付着して腐食を引き起こすことを防ぐことができる。 Referring to Table 2, it can be seen that Examples 1 to 5, in which the ratio of the silicon dioxide content contained in the aluminosilicate divided by the aluminum oxide content contained in the aluminosilicate was within the range of 0.78 to 1.58, experienced relatively less slagging and fouling compared to Comparative Examples 1 and 2. In other words, when the palm empty fruit bunch pellets according to Examples 1 to 5 were burned, the additive aluminosilicate effectively controlled the alkaline components contained in the palm empty fruit bunches, thereby suppressing the occurrence of slagging and fouling, and preventing the alkaline components from reacting with chlorine to form chlorides, thereby preventing chlorides from adhering to the inner walls and metal parts of the boiler and causing corrosion.
BET法による比表面積測定
<実施例1~5>
各実施例に投入されるアルミノ珪酸塩サンプル0.1gを100℃で前処理してサンプル内の表面水を除去した後、MicrotracBEL社のBELSORP-max II機器を用い、標準分析方法ISO 9277:2010に従って各サンプルの比表面積を総3回測定し、その平均値を下記の表3に記載した。
Measurement of specific surface area by BET method <Examples 1 to 5>
0.1 g of the aluminosilicate sample used in each example was pretreated at 100°C to remove surface water from the sample, and then the specific surface area of each sample was measured three times using a BELSORP-max II instrument manufactured by MicrotracBEL in accordance with the standard analytical method ISO 9277:2010, and the average values were listed in Table 3 below.
重量減少率測定
<実施例1~5>
各実施例に使われるアルミノ珪酸塩サンプル200mgを熱重量-示差走査熱量分析器(TA Instruments社のSDT Q600)に投入し、常温(25℃)から1,000℃まで分当たり10℃の速度で昇温し、400℃及び800℃であるとき、アルミノ珪酸塩の重量を測定し、サンプル別の重量減少率は前述した式1によって算出し、その結果を下記の表4に記載した。
Measurement of Weight Loss Rate <Examples 1 to 5>
200 mg of an aluminosilicate sample used in each example was placed in a thermogravimetric-differential scanning calorimeter (SDT Q600, TA Instruments) and heated from room temperature (25°C) to 1,000°C at a rate of 10°C per minute. The weight of the aluminosilicate was measured at 400°C and 800°C, and the weight loss rate for each sample was calculated using Equation 1 above. The results are shown in Table 4 below.
実施例及び比較例別の円錐形サンプル製造
<実施例1~5及び比較例1~2>
実施例及び比較例別に製造されたパーム空果房ペレットを550℃で焼成して灰分を作るにあたり、ISO 18122 Solid biofuelsに基づいて灰分を製造した。製造された灰分サンプルを円錐形モールドに投入し、20MPaで2分間圧力をかけることで、実施例及び比較例別に円錐形サンプルを製作した。
Preparation of conical samples for Examples and Comparative Examples <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2>
The palm empty fruit bunch pellets prepared in each of the Examples and Comparative Examples were calcined at 550°C to produce ash in accordance with ISO 18122 Solid biofuels. The prepared ash samples were placed in a conical mold and pressurized at 20 MPa for 2 minutes to produce conical samples in each of the Examples and Comparative Examples.
高温での安定度実験
<実施例1~5及び比較例1~2>
実施例及び比較例別に製作された円錐形サンプルの高温での安定度を確認するために、アッシュの可溶度実験方法(ISO 540 Determination of fusibility of ash)に基づいて実験を実行し、その結果を下記の表5に記載した。
High temperature stability experiment <Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2>
In order to confirm the stability of the conical samples prepared in the Examples and Comparative Examples at high temperatures, an experiment was carried out based on the ash solubility test method (ISO 540 Determination of fusibility of ash), and the results are shown in Table 5 below.
表5は温度による各円錐形サンプルの形状を撮影した写真、及び各サンプルの変形が起こり始める温度を記録したものであり、表5の可溶度実験結果を参照すると、実施例1~5の熱変形温度がいずれも1,000℃以上であることから、高温で安定的であることが確認された。それに比べて、比較例1及び2を見ると、1,000℃未満で熱変形されたことが確認された。すなわち、比較例1及び2は熱変形温度が1,000℃未満であるので、比較例1及び2によるペレットを燃消させると、火力発電所の循環流動層ボイラーの一部区間で溶融してクリンカーが発生する可能性があることが分かる。 Table 5 shows photographs of the shape of each conical sample as a function of temperature, as well as the temperature at which deformation begins to occur for each sample. The solubility test results in Table 5 indicate that Examples 1 to 5 all had thermal distortion temperatures of 1,000°C or higher, confirming their stability at high temperatures. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 were found to have thermal distortion temperatures below 1,000°C. In other words, because Comparative Examples 1 and 2 have thermal distortion temperatures below 1,000°C, it can be seen that burning pellets from Comparative Examples 1 and 2 could result in melting and the generation of clinker in some sections of a circulating fluidized bed boiler at a thermal power plant.
上述したように、本開示の多様な実施例によれば、パーム空果房を使用してパーム空果房ペレットを製造することで、環境に優しく燃焼効率に優れた燃料を製造することができる。 As described above, according to various embodiments of the present disclosure, palm empty fruit bunches are used to produce palm empty fruit bunch pellets, which allows for the production of environmentally friendly fuel with excellent combustion efficiency.
そして、本開示の多様な実施例によれば、パーム空果房ペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンを減らすことができる。 Furthermore, according to various embodiments of the present disclosure, when producing palm empty fruit bunch pellets, it is possible to reduce the cost of waste disposal of palm empty fruit bunches and reduce the methane generated by the decay of palm empty fruit bunches.
また、本開示の多様な実施例によれば、パーム空果房ペレットの燃焼の際、添加剤(アルミノ珪酸塩アルミノ珪酸塩)がパーム空果房内に含有されていた特定の成分(例えば、カリウム、ナトリウム、塩素など)と反応して高融点の物質を生成することができる。よって、パーム空果房内に存在していた特定の成分によるボイラー内部の熱的不均衡、スラギング、ファウリング現象及び腐食問題を改善することができる。 Furthermore, according to various embodiments of the present disclosure, when palm empty fruit bunch pellets are burned, the additive (aluminosilicate aluminosilicate) can react with specific components (e.g., potassium, sodium, chlorine, etc.) contained in the palm empty fruit bunches to produce a substance with a high melting point. This can improve thermal imbalance, slagging, fouling, and corrosion problems inside the boiler caused by specific components present in the palm empty fruit bunches.
特に、パーム空果房からペレットを製造する場合、パーム空果房の廃棄物処理による費用を節減することができ、パーム空果房の腐敗によって発生するメタンガスを減らすことができ、パーム空果房の燃焼の際、パーム空果房に含有されていたアルカリ成分などはアルミノ珪酸塩によって高融点物質に転換されるので、燃料の完全燃焼に寄与し、ボイラーの内壁を含む金属表面が塩化物によって腐食することを事前に防止することができる。 In particular, when producing pellets from empty palm fruit bunches, it is possible to reduce waste disposal costs for empty palm fruit bunches and reduce the methane gas generated by the decay of empty palm fruit bunches.When empty palm fruit bunches are burned, the alkaline components contained in the empty palm fruit bunches are converted into high-melting-point substances by aluminosilicate, which contributes to the complete combustion of fuel and prevents chloride corrosion of metal surfaces, including the inner walls of boilers.
また、本発明の多様な実施例によれば、カオリンを使わなくてもパーム空果房内に含有されていたアルカリ成分を制御することで、アルカリ成分によるスラギング及びファウリング現象を抑制することができる。 In addition, according to various embodiments of the present invention, the alkaline components contained in palm empty fruit bunches can be controlled without using kaolin, thereby suppressing slagging and fouling caused by alkaline components.
さらに、本発明の多様な実施例によれば、パーム空果房と混合されるアルミノ珪酸塩は高温で重量減少率が小さいので、アルミノ珪酸塩投入量の設定が容易であり、強熱減量による損失が少ないので、カオリンに比べて相対的に少量でもアルカリ成分を制御することができる。 Furthermore, according to various embodiments of the present invention, the aluminosilicate mixed with palm empty fruit bunches has a small weight loss rate at high temperatures, making it easy to set the amount of aluminosilicate added. Furthermore, since there is little loss due to ignition loss, the alkalinity can be controlled with a relatively small amount compared to kaolin.
また、本発明の多様な実施例によれば、アルミノ珪酸塩は結晶水を含有していないので、400~800℃の高温にアルミノ珪酸塩を熱処理しなくても常温で100~180m2/g程度の比表面積を維持することができ、大きな比表面積によって、ペレットの燃焼の際に溶融して放出されるアルカリ成分(例えば、K、Na、K2O、Na2Oなど)を物理的に吸着して除去することができるので、スラギング及びファウリング現象を防止することができる。 In addition, according to various embodiments of the present invention, since the aluminosilicate does not contain water of crystallization, it can maintain a specific surface area of approximately 100 to 180 m 2 /g at room temperature without heat-treating the aluminosilicate at high temperatures of 400 to 800°C. Due to the large specific surface area, it can physically adsorb and remove alkaline components (e.g., K, Na, K 2 O, Na 2 O, etc.) that are melted and released during pellet combustion, thereby preventing slagging and fouling.
仮に、アルミノ珪酸塩が結晶水を含有している場合には、高温で熱処理して結晶水を除去することによってのみアルミノ珪酸塩の比表面積が大きくなることができるが、本発明の多様な実施例によれば、結晶水を別に除去しなくてもアルミノ珪酸塩の比表面積数値が高い特性を有しているので、ペレットの燃焼の際、迅速な吸着反応によってアルカリ成分を制御することができる利点がある。 If an aluminosilicate contains water of crystallization, the specific surface area of the aluminosilicate can only be increased by removing the water of crystallization through heat treatment at high temperatures. However, according to various embodiments of the present invention, the aluminosilicate has a high specific surface area without the need to separately remove the water of crystallization, which has the advantage that the alkaline components can be controlled through a rapid adsorption reaction when the pellets are burned.
以上で説明したように、本発明についての具体的な説明は実施例に基づいて開示したが、上述した実施例は本発明の好適な例を説明しただけであるので、本発明が前記実施例にのみ限定されるものと理解されてはいけなく、本発明の権利範囲は後述する特許請求の範囲及びその均等な概念と理解されなければならないであろう。
As described above, the specific description of the present invention has been disclosed based on the embodiments, but the above-mentioned embodiments merely describe preferred examples of the present invention, and therefore the present invention should not be understood as being limited to the above-mentioned embodiments, and the scope of the present invention should be understood as the scope of the claims described below and their equivalent concepts.
Claims (4)
前記粉砕物に添加剤を添加して混合物を製造する混合段階と、
前記混合物を成形してペレットを製造するペレット成形段階と、を含み、
前記添加剤は、アルミノ珪酸塩を含み、
前記アルミノ珪酸塩に含まれた二酸化珪素の含有量を前記アルミノ珪酸塩に含まれた酸化アルミニウムの含有量で割った重量比が0.9~1.2であることを特徴とする、パーム空果房ペレットの製造方法。 a crushing step of crushing palm empty fruit bunches (EFBs), which are a by-product of palm trees, to produce crushed material;
a mixing step of adding an additive to the pulverized material to prepare a mixture;
and forming the mixture into pellets.
the additive comprises an aluminosilicate;
a weight ratio of the content of silicon dioxide contained in the aluminosilicate divided by the content of aluminum oxide contained in the aluminosilicate is 0.9 to 1.2.
前記パーム空果房を乾燥する乾燥段階と、
前記パーム空果房から不純物を除去する不純物除去段階と、をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のパーム空果房ペレットの製造方法。 The method for producing palm empty fruit bunch pellets includes:
a drying step of drying the palm empty fruit bunch;
The method for producing palm empty fruit bunch pellets according to claim 1, further comprising: removing impurities from the palm empty fruit bunches.
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