TECHNOLOGY

コークス改良

高性能粘結材を使用した高強度コークスを製造

Course50プロセスに必要な高強度コークス製造技術、排熱回収技術などの開発により、高炉へのコークス投入量が削減され、CO₂排出量を低減することが期待できます。その一方、少ないコークス量でも高炉内での鉄鉱石の還元反応に必要な還元ガス等の通気性を維持できるような、高強度のコークスが必要となると予想されます。
この高強度コークス製造を可能にするため、新たに開発している高強度粘結材を用いた、コークス改良技術開発を進めています。高性能粘結材は、高い軟化溶融性と膨張性を有しており、コークス用に配合した石炭粒子間の空隙を埋めて押し固め、コークスの強度を高める効果があります。小型、大型実験装置を用いた高強度コークス製造試験結果を踏まえ、高性能粘結材を使用した実コークス炉でのコークス製造試験も実施し、コークス強度向上効果の確認と、試験高炉へも投入し、コークスとしての性能に問題がないことを確認しています。

未利用排熱活用

製鉄所排熱をCO₂の分離・回収に活かす

高炉ガスからCO₂を分離・回収処理するためには、蒸気や電力などのエネルギーを必要とします。しかし、これらを外部より調達すると、そのエネルギーを生み出す場所で新たにCO₂が発生します。
わが国の製鉄所では、製鉄プロセスから発生する排熱の大部分を既に蒸気や電力として回収し、有効に利用しています。

製鉄所における排熱回収の現状

※図を拡大して見ることができます。

日本鉄鋼業のエネルギー効率は世界で最も高いのですが、その技術力をもってしても利用できていない排熱がまだ多く残っています。現在、利用されていない熱エネルギーは、400℃程度以下の低温排熱や、高温であっても熱発生量の変動が大きいなど、利用の困難なものに限られています。

製鉄プロセスにおける未利用顕熱・排熱の現状

そこで、本開発では、CO₂分離・回収のエネルギー源として、我が国鉄鋼業が誇る世界最先端のエネルギー活用技術・省エネ技術を基盤とし、これまで技術面または経済面で利用困難とされてきた、未利用の工場排熱を積極活用する新技術開発に取り組んでいます。
具体的には、以下の技術開発でブレークスルーを目指します。

高性能熱交換器による低温排ガス顕熱回収技術開発

化学吸収法において吸収液からCO₂を分離するための熱エネルギーとして、製鉄所における各工場の煙突から大気放散されている排ガスが持つ熱エネルギーを活用する技術開発に取り組んでいます。排ガスは量が多いためエネルギーとしては膨大ですが、温度が低いために効率よく熱回収を行う必要があります。そのために回収した熱エネルギーを無駄なく運び活用する熱輸送ネットワークの開発と、低い圧力損失でも高効率に熱回収が可能な高性能熱交換の開発を進めています。

スラグからの排熱回収技術

化学吸収法において吸収液からCO₂を分離するための熱エネルギーとして、製鉄所内の未利用な高温排熱を回収・供給することが有効です。
そのため1200℃～1600℃の高温溶融状態の製鋼スラグからスラグ製品を製造する工程において、製鋼スラグの顕熱を回収する技術開発に取組んでいます。
開発のポイントは、顕熱回収と製鋼スラグ製品の品質確保の両立です。
スラグ顕熱の回収率を最大化すると同時に、スラグ製品の安定製造技術を確立することを目的に、スラグ成形と顕熱回収を連続化してプロセスの開発を進めています。

CO₂の排出削減量を評価する技術

Course50では試験航路を用いて実証した高炉操業技術とCO₂を分離回収する技術用いて、製鉄所におけるCO₂削減量の評価を行っています。この評価には年間800万トンの粗鋼を生産する製鉄所をモデル化し、物資収支・エネルギー収支を計算しています。これまでに開発した技術の導入とし、いろいろなパラメーターを変更することで、製鉄所プロセス全体最適化を行っています。