特許ウォッチ

公開番号2025035719
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023142948
出願日2023-09-04
発明の名称炉システム
出願人新和環境株式会社
代理人個人
主分類C21C 5/52 20060101AFI20250307BHJP(鉄冶金)
要約【課題】効率的かつ安定的に稼働する炉システムを提供すること。
【解決手段】バイオマスを原料として炭化物を生成する炭化部20と、鉄スクラップを原料として鉄鋼を生成する溶鋼部50と、炭化部20で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第1の熱交換部60Aと、を備え、炭化部20で生成された炭化物を溶鋼部50に供給し、第1の熱交換部60Aで熱交換された空気を所望のパートに供給する炉システム1を提供する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
炉システムであって、
バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、
鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、
前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、
を備え、
前記炭化部で生成された炭化物を前記溶鋼部に供給し、
前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する請求項１に記載の炉システム。
【請求項３】
前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた請求項１または２に記載の炉システム。
【請求項４】
炉システムであって、
バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、
前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、
鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、
前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、
を備え、
前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、
前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システム。
【請求項５】
前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する請求項４に記載の炉システム。
【請求項６】
前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた請求項４または５に記載の炉システム。
【請求項７】
炉システムであって、
バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、
前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、
鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、
前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、
を備え、
前記炭化部で生成された炭化物を前記熱分解部または／および前記溶鋼部に適宜供給し、
前記炭化物が前記熱分解部に供給された場合に、前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、
前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システム。
【請求項８】
前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する請求項７に記載の炉システム。
【請求項９】
前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた請求項７または８に記載の炉システム。
【請求項１０】
炉システムであって、
バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、
鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、
前記溶鋼部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第２の熱交換部と、
を備え、
前記炭化部で生成された炭化物を前記溶鋼部に供給し、
前記第２の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、炭化炉と鉄スクラップを溶融する電気炉を含む炉システムに関するものである。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、炭化炉と他の機能を有する装置を組み合わせたシステムが見られるようになってきた。そのような先行技術の例として以下のものが挙げられる。
【０００３】
木質系バイオマスを炭化する炭化炉と、前記炭化炉で得られた炭化物および燃焼ガスにより熱分解ガスを発生させる熱分解炉と、前記熱分解ガスを洗浄し得られた水性ガスを用いて電力を得る発電装置とを備え、前記炭化炉に供給する空気の供給量を制御する空気供給制御部を設け、前記空気の供給量により温度制御された燃焼ガスを熱分解炉に供給することを特徴とするバイオマス発電システムが挙げられる（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に記載のバイオマス発電システムは、炭化の過程で生じた高温の燃焼ガスを次工程に供給することで熱利用している。ただし、システムを流動するガス中にはススやタール、灰分、ダスト等の不純物が含まれるため、燃焼ガスの利用がシステム各部の目詰まりや腐食等の原因となる。
【０００５】
このように、高温設備を有するシステムは、当該設備から生じる熱エネルギーを当該システム中の他の箇所で活用することに加え、目詰まりや腐食等の不具合が少ない安定的な仕組みであることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－１３２９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、効率的かつ安定的に稼働する炉システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、を備え、前記炭化部で生成された炭化物を前記溶鋼部に供給し、前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第２の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第１の発明の炉システムである。また、第３の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第１または第２の発明の炉システムである。また、第４の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、を備え、前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第５の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第４の発明の炉システムである。また、第６の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第４または第５の発明の炉システムである。また、第７の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、を備え、前記炭化部で生成された炭化物を前記熱分解部または／および前記溶鋼部に適宜供給し、前記炭化物が前記熱分解部に供給された場合に、前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、前記第１の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第８の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第７の発明の炉システムである。また、第９の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第７または第８の発明の炉システムである。また、第１０の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記溶鋼部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第２の熱交換部と、を備え、前記炭化部で生成された炭化物を前記溶鋼部に供給し、前記第２の熱交換部で熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第１１の発明は、前記炭化部で発生した燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第１０の発明の炉システムである。また、第１２の発明は、前記炭化部と前記溶鋼部と前記第２の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第１０または第１１の発明の炉システムである。また、第１３の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、前記溶鋼部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第２の熱交換部と、を備え、前記炭化部で生成された炭化物を前記溶鋼部に供給し、前記第１および第２の熱交換部でそれぞれ熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第１４の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第１３の発明の炉システムである。また、第１５の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第１３または第１４の発明の炉システムである。また、第１６の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、前記溶鋼部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第２の熱交換部と、を備え、前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、前記第１および第２の熱交換部でそれぞれ熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第１７の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第１６の発明の炉システムである。また、第１８の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第１６または第１７の発明の炉システムである。また、第１９の発明は、炉システムであって、バイオマスを原料として炭化炉により炭化物を生成する炭化部と、前記炭化部で生成された炭化物を熱分解炉により熱分解して水性ガスを生成する熱分解部と、鉄スクラップを原料として電気炉により鉄鋼を生成する溶鋼部と、前記炭化部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第１の熱交換部と、前記溶鋼部で発生した燃焼ガスと外部からの空気を熱交換する第２の熱交換部と、を備え、前記炭化部で生成された炭化物を前記熱分解部または／および前記溶鋼部に適宜供給し、前記炭化物が前記熱分解部に供給された場合に、前記熱分解部で生成された水性ガスを前記溶鋼部に供給し、前記第１および第２の熱交換部でそれぞれ熱交換された空気を前記炉システムの所望のパートに供給する炉システムである。また、第２０の発明は、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスにより前記鉄スクラップを予熱する第１９の発明の炉システムである。また、第２１の発明は、前記炭化部と前記第１の熱交換部との間で熱が循環利用される熱循環経路を備えた第１９または第２０の発明の炉システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、炭化部からの燃焼ガスを熱交換部において空気と熱交換することで、清浄な高温空気による炉システムの効率的、安定的な熱利用が期待できる。また、本発明は、熱交換部において空気と熱交換後の燃焼ガスで鉄スクラップを予熱することで、鉄スクラップの溶融の効率化が期待できる。また、本発明は、炭化部において生成された炭化物を溶鋼部に供給することで、システムの効率化が期待できる。また、本発明は、炭化部において生成された炭化物を熱分解部に供給し、さらに水性ガスを生成し、これを溶鋼部に供給することで、同様にシステムの効率化が期待できる。また、本発明は、炭化部からの燃焼ガスと同様に、溶鋼部からの燃焼ガスを熱交換部において空気と熱交換することで、清浄な高温空気による炉システムの効率的、安定的な熱利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
従来システムの概念図である。
本発明に係る炉システムの第１の形態の概念図である。
本発明に係る熱交換部の装置の一例である。
本発明に係る溶鋼部と予熱部が一体となった装置の一例である。
本発明に係る炉システムの第２の形態の概念図である。
本発明に係る炉システムの第３の形態の概念図である。
本発明に係る炉システムの第４の形態の概念図である。
本発明に係る炉システムの第５の形態の概念図である。
本発明に係る炉システムの第６の形態の概念図である。
本発明に係る炉システムの第７の形態の概念図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許