JP2000272940A - セメントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニューサスペンションプレヒーター付きロ
ータリーキルンの実操業で、多品種少量であり、各品種
ごとに燃焼特性が異なるため、総体としての燃焼特性が
不均一で変動が大きい可燃性廃棄物を、多量に長期間連
続して使用した場合であっても、クリンカー品質に悪影
響を与えず、コーチングの発生を抑制し、長期的に安定
したキルン操業を可能とするセメントクリンカー焼成工
程における可燃性廃棄物の燃焼方法およびその装置を提
供することを課題とする。 【解決手段】 ニューサスペンションプレヒーター付
きロータリーキルンの仮焼炉に可燃性廃棄物を投入する
場合において、仮焼炉上部で接続するサイクロンのガス
出口におけるガス温度と仮焼炉下部で接続するロータリ
ーキルン窯尻におけるガス温度との測定値に基づき、可
燃性廃棄物の投入量を増減するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメントクリンカ
ーの焼成に用いられる燃料として、可燃性廃棄物特に未
選別の廃プラスチックを有効利用するセメントクリンカ
ー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、可燃性廃棄物、特に廃プラスチッ
ク，廃白土，木屑，紙屑等の固体可燃性廃棄物の増大に
伴い、その貯蓄場所や廃棄処理に苦慮するようになり、
さらに生産者に廃棄処理の義務付けも課される等、産業
界自体における産業廃棄物量の減少および処理時におけ
る環境汚染の防止等を効果的に達成させる処理方法が要
望されるようになってきた。

【０００３】従来、固体可燃性廃棄物を燃焼処理する例
としては、廃プラスチックの専用あるいは微粉炭または
コークス等の化石燃料と併用して燃焼させる発電用ボイ
ラ等の燃焼炉によって焼却するもの（例えば、特開平7-
119922号公報）、あるいはパチンコ台やスロットマシン
等の遊技機の廃棄物材料をセメントクリンカー焼成設備
によって焼却するもの（例えば、特開平7-300355号公
報）等があった。

【０００４】このうち、セメントクリンカー焼成工程に
用いる燃料として固体可燃性廃棄物を微粉炭の一部に代
えて用いる場合は、固体可燃性廃棄物の揮発ガス成分や
燃焼灰等に含まれる各種成分をセメントクリンカーに取
り込ませて、廃棄物の再資源化および有害成分の除去等
を行わせることができ、極めて有望な固体可燃性廃棄物
の処理方法となる。

【０００５】この場合において、セメントクリンカー焼
成設備としてのニューサスペンションプレヒーター付き
ロータリーキルンは、図４に示すように、仮焼されたセ
メント原料を温度 1300 ℃以上に昇温して焼成反応させ
てセメントクリンカを生成するロータリーキルン１と、
ロータリーキルン１から排出される高温ガスを導入する
とともに燃料を投入して予熱されたセメント原料を仮焼
する仮焼炉２と、仮焼炉２から排出される高温ガスを導
入してセメント原料を 800〜900 ℃に昇温するプレヒー
ター（予熱装置）３とからなる。

【０００６】プレヒーター３は、複数のサイクロン３ａ
〜３ｄを多段に接続した多段式サイクロンを構成し、最
上段のサイクロン３ｄと上から２番目のサイクロン３ｃ
とを接続するダクト３ｅにセメント原料を投入する投入
口３ｆが設けられ、最下段のサイクロン３ａとロータリ
ーキルン１との間に予熱された原料をロータリーキルン
１側に投入させるシュート３ｇが設けられ、最上段のサ
イクロン３ｄから延設された廃ガスダクトの所定位置に
予熱後のガスを排出させる誘引ファン３ｈが設けられて
いる。

【０００７】仮焼炉２には、下部に微粉炭を吹き込む複
数のバーナー２ａと固体可燃性廃棄物を投入させること
ができる投入口２ｂとを設け、仮焼炉２の下端からロー
タリーキルン１のロータリーキルン窯尻１ａまで接続す
るライジングダクト２ｃと、仮焼炉２の上端から最下段
のサイクロン３ａの側周面に接続する上部ダクト２ｄと
を備え、仮焼炉２で固体可燃性廃棄物および微粉炭を燃
焼させるとともに、ロータリーキルン１からの排ガスを
ライジングダクト２ｃを介して仮焼炉内に導入し、仮焼
炉２からの排ガスを上端から上部ダクト２ｄを介して最
下段のサイクロン３ａに導入するようにしている。

【０００８】ロータリーキルン１には、ロータリーキル
ン窯前１ｂに微粉炭を吹き込むバーナー１ｃを備え、焼
成されたセメントクリンカを冷却して排出するクーラー
４をロータリーキルン窯前１ｂに接続して、所定温度で
焼成させるとともに焼成されたセメントクリンカをロー
タリーキルン窯前１ｂからクーラー４に移し、温度を下
げて排出させる。

【０００９】そして、固体可燃性廃棄物を微粉炭代替燃
料として投入できるようにするため、ゴミ収集車やトラ
ック等により埋立て用廃棄物として搬送される固体可燃
性廃棄物を投入するホッパー５と、そのホッパー５に投
入された固体可燃性廃棄物を一定の搬送量で搬送する定
量供給機６と、定量供給機６により搬送された固体可燃
性廃棄物を仮焼炉２に空気輸送する空気輸送機６ａとを
備え、埋立て用廃棄物中の最大の大きさのものを上限
（上限値 150ｍｍ）とする大きさの固体可燃性廃棄物を
ホッパー５に投入して、定量供給機５により一定の供給
量で仮焼炉２に投入させることができるようにした。

【００１０】このニューサスペンションプレヒーター付
きロータリーキルンによるセメントクリンカーの焼成で
は、ロータリーキルン窯前１ｂと仮焼炉２とに設けた、
それぞれのバーナー１ｃ，２ａから燃料である微粉炭を
吹き込み、燃焼させて、熱源にするとともに、仮焼炉２
に投入された固体可燃性廃棄物が仮焼炉２内で燃焼して
微粉炭の一部に代えた熱源となる。

【００１１】この固体可燃性廃棄物の供給を行う操業で
は、固体可燃性廃棄物を一定供給量（例えば、セメント
生産１ｔあたり約 25 ｋｇ）で投入する。そして、この
場合に、セメント原料のライジングダクト２ｃ、上部ダ
クト２ｄやサイクロン３ａおよびロータリキルン１等の
内壁への融着（コーチング付着）が可燃性廃棄物の非投
入操業の場合と同等であれば、その非投入操業と同等の
操業が維持できる。

【００１２】〔問題点〕このような可燃性廃棄物のセメ
ント燃料化においては、可燃性廃棄物が数多くの発生元
から多種少量ずつ発生するものを集めたものであり、燃
焼特性が不均一で変動が大きく、微粉炭とは異なる燃焼
特性を示すから、固体可燃性廃棄物を微粉炭の代替燃料
として有効利用しようとする場合、以下に示すような問
題点があった。

【００１３】微粉炭は仮焼炉２の内部で燃焼が完結し、
セメント原料は燃焼ガス中に分散されて、 800℃以上ま
で昇温されるが、燃焼特性が微粉炭と異なる固体可燃性
廃棄物では、仮焼炉内で固体可燃性廃棄物の燃焼が完結
せず、仮焼炉外で一部が燃焼するようになるため、セメ
ント原料が仮焼炉外で局所的な高温部にさらされ、溶融
が開始して、仮焼炉前後に配設されたライジングダクト
２ｃ、上部ダクト２ｄおよびサイクロン３ａ等の内壁に
コーチングが融着するようになり、通風阻害を発生させ
る。そして、ライジングダクト２ｃ、上部ダクト２ｄや
サイクロン３ａ等の内面へのコーチングの付着が成長
し、さらに進行すると、ライジングダクト２ｃ、サイク
ロン３ａあるいはシュート３ｇの融着物が大きな塊とな
って自重により壁面から落下し、サイクロン詰まりを引
き起こす等の不具合が起こるようになる。

【００１４】そして、このことは、以下の (a)〜(c) で
は顕在化しないが、(d) 〜(f) では顕在化し、その結果
として、安定な操業を阻害する。 (a) 可燃性廃棄物が少品種多量であり燃焼特性が均一で
変動が小さい。 (b) 可燃性廃棄物供給時間が数時間〜数十時間と短時間
である、 (c) 可燃性廃棄物供給量が少量である。（例えば、セメ
ント生産１ｔあたり２５ｋｇ以下） (d) 可燃性廃棄物が多品種少量であり燃焼特性が不均一
で変動が大きい。 (e) 可燃性廃棄物供給時間が数百時間以上と長期間であ
る。 (f) 可燃性廃棄物供給量が多量である。（例えば、セメ
ント生産１ｔあたり２５ｋｇ超過）

【００１５】このため、ニューサスペンションプレヒー
ター付きロータリキルンの操業では、微粉炭の一部に代
えて、多品種少量であり各品種ごとに燃焼特性が異な
り、総体としての燃焼特性が不均一で変動が大きい可燃
性廃棄物を、多量に長期間連続して定量供給した場合に
は、コーチングの増加により、長期的に安定した操業を
することができない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点に鑑みて成されたものであり、それ
を解決するため具体的に設定した技術的な課題は、ニュ
ーサスペンションプレヒーター付きロータリキルンの操
業において、多品種少量であり、各品種ごとに燃焼特性
が異なるため、総体としての燃焼特性が不均一で変動が
大きい可燃性廃棄物を、多量に長期間連続して使用した
場合であっても、長期的に安定した操業を可能にするセ
メントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼
方法およびその装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成された手段としての、本発明におけ
る請求項１に係るセメントクリンカー焼成工程における
可燃性廃棄物の燃焼方法は、ニューサスペンションプレ
ヒーター付きロータリキルンの仮焼炉に可燃性廃棄物を
投入する場合において、仮焼炉上部で接続するサイクロ
ンのガス出口におけるガス温度と仮焼炉下部で接続する
ロータリーキルン窯尻におけるガス温度との測定値に基
づき、可燃性廃棄物の投入量を増減することを特徴とす
るものである。

【００１８】また、請求項２に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法は、前記サイ
クロンのガス出口におけるガス温度および前記ロータリ
ーキルン窯尻におけるガス温度に加えて、前記サイクロ
ンで捕集されたセメント原料中の低融点化合物形成成分
量の測定値に基づき可燃性廃棄物の投入量を増減するこ
とを特徴とする。

【００１９】また、請求項３に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法は、前記低融
点化合物形成成分量として無水硫酸分量を測定すること
を特徴とする。

【００２０】また、請求項４に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法は、前記サイ
クロンのガス出口におけるガス温度と前記ロータリーキ
ルン窯尻におけるガス温度とにつき温度上限値を設定
し、この各温度上限値に対応するガス温度の測定値とを
それぞれ対比し、この対比した温度上限値に近い方のガ
ス温度が前記温度上限値を越えないように可燃性廃棄物
の投入量を増減することを特徴とする。

【００２１】また、請求項５に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法は、前記低融
点化合物形成成分量の変動に応じて、前記サイクロンの
ガス出口におけるガス温度および前記ロータリーキルン
窯尻におけるガス温度の上限値を変更することを特徴と
する。

【００２２】また、請求項６に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼装置は、可燃性廃
棄物を燃料として利用するニューサスペンションプレヒ
ーター付きロータリキルンにおいて、仮焼炉に取り付け
た供給量調節可能な可燃性廃棄物供給手段と、仮焼炉上
部で接続するサイクロンのガス出口及びロータリーキル
ン窯尻のそれぞれに取り付けたガス温度測定手段と、前
記サイクロンのシュートに取り付けたセメント原料サン
プル採取手段と、このセメント原料サンプル採取手段に
より採取されたセメント原料中の低融点化合物形成成分
量を測定する成分測定手段と、前記可燃性廃棄物供給手
段に接続して、前記サイクロンのガス出口におけるガス
温度と、前記ロータリーキルン窯尻におけるガス温度
と、前記セメント原料サンプル採取手段により採取され
たセメント原料中の低融点化合物形成成分量とに基づき
前記可燃性廃棄物の供給量を調節する供給量制御手段と
を具備したことを特徴とするものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。ただし、設備の説明において、従来の技
術と同一の部分については同一の符号を付して説明を省
略する。なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良
く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指
定のない限り、発明内容を限定するものではない。

【００２４】〔設備構成〕この実施の形態におけるセメ
ントクリンカー焼成設備は、１時間あたりのセメント生
産能力が 100ｔのニューサスペンションプレヒーター付
きロータリーキルンに、図１に示すように、可燃性廃棄
物を受け入れるホッパー５に投入された可燃性廃棄物を
任意の供給量で搬送する供給機（可燃性廃棄物供給手
段）１１と、この供給機１１により搬送された可燃性廃
棄物を仮焼炉２に一定の輸送量で輸送する空気輸送機あ
るいはベルトコンベア等の輸送機１１ａと、シュート３
ｇに設けて捕集原料をサンプリングし低融点化合物形成
成分を測定する自動サンプリング・搬送装置（セメント
原料サンプル採取手段）１２と、ロータリーキルン窯尻
１ａに設けて窯尻ガス温度を測定する窯尻ガス温度計
（温度測定手段）１３と、最下端のサイクロン３ａのガ
ス出口部に設けてサイクロン出口ガス温度を測定するサ
イクロン出口ガス温度計（温度測定手段）１４と、自動
サンプリング・搬送装置１２によって搬送されたサンプ
ルの低融点化合物形成成分量を分析し測定する成分測定
装置１５と、窯尻ガス温度計１３、サイクロン出口ガス
温度計１４、成分測定装置１５からの各出力信号を入力
して供給機１１による可燃性廃棄物の搬送速度を調節し
て搬送量を制御する供給量制御装置（供給量制御手段）
１６とを備える。

【００２５】この設備に用いられる微粉炭代替燃料とな
る可燃性廃棄物としては、廃プラスチック，廃白土，木
屑，紙屑等の固体可燃性廃棄物を主とし、これに油分や
水分が含まれていても利用可能で、一般に、埋立て用に
実際に収集される大きさを有し、微粉炭より発熱量が低
い可燃性廃棄物や、その発生工程により粉状で燃焼特性
が微粉炭に近い可燃性廃棄物等を含んだ、燃焼特性が不
均一で変動が大きい可燃性廃棄物を使用することができ
る。

【００２６】一般に、産業廃棄物の埋立て基準が粒径を
150ｍｍまでと規定されているため、実際に埋立て用に
収集される廃棄物を利用する場合には、最大粒径が 150
ｍｍとなり、仮焼炉２へ投入される可燃性廃棄物の粒径
は数μｍ〜150 ｍｍである。

【００２７】自動サンプリング・搬送装置１２により測
定される低融点化合物形成成分としては、焼成温度（例
えば、 1450 ℃) に対して比較的低温域（例えば、1050
〜1200℃) で他のセメント原料成分と反応して付着性の
高い化合物を生成する酸・アルカリ成分であって、塩素
（Ｃｌ）分、無水硫酸（ＳＯ₃ ）分、ナトリウム（Ｎ
ａ）分、カリウム（Ｋ）分等が挙げられ、特にコーチン
グの成長と関係が深いことが知られている塩素および無
水硫酸分を測定対象とすることが好ましい。

【００２８】このうち、低融点化合物形成成分の測定対
象としては、コーチング量との相関が高く、しかも成分
測定量に対するコーチング量の変化が明確に現れるた
め、無水硫酸分が最も好ましい。この無水硫酸分を含有
する低融点化合物としては、ＣａＳＯ₄ 、２ＣａＳＯ₄
・Ｋ₂ ＳＯ₄ 、３Ｃａ₂ ＳｉＯ₄ ・２ＣａＳＯ₄ 等が挙
げられる。

【００２９】〔制御方法〕このように構成したセメント
クリンカー焼成設備においては、供給量制御装置１６が
成分測定装置１５によって測定された低融点化合物形成
成分量と、窯尻ガス温度計１３によって測定されたロー
タリーキルン窯尻１ａの窯尻ガス温度と、サイクロン出
口ガス温度計１４によって測定されたサイクロン出口ガ
ス温度とのいずれかまたはこれらの組合せに基づき、供
給機１１による可燃性廃棄物の搬送量を制御して、仮焼
炉２に供給される可燃性廃棄物の供給量を調節し、セメ
ント原料を、サイクロン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ間を通
過する時の排ガスとの熱交換により所定予熱温度まで予
熱し、仮焼炉２によって所定仮焼温度で仮焼し、ロータ
リーキルン１で所定焼成温度に昇温させてセメントクリ
ンカを焼成させる。

【００３０】このセメントクリンカー焼成工程で可燃性
廃棄物を供給して長期的に安定した操業をさせるには、
定期的に行うライジングダクト２ｃ、上部ダクト２ｄや
サイクロン３ａの掃除が１日の総掃除時間で平均する
と、従来の可燃性廃棄物非投入操業と同等の概ね２時間
で、 3.4時間以上となる日が 20 日に１日程度の頻度以
下になれば達成されるが、これは投入された可燃性廃棄
物の燃焼により変動する燃焼温度が所定範囲内に納まる
ようにすれば実現され、これを供給機１１による搬送速
度を制御して可燃性廃棄物の供給量を調節することによ
り行う。

【００３１】供給機１１は、供給量制御装置１６からの
出力信号に従い、２時間に１回最大増減量 0.5ｔ／ｈの
範囲内で搬送速度を調節することにより、仮焼炉２への
可燃性廃棄物の供給量を増減する。

【００３２】供給量制御装置１６は、図２に示すよう
に、予め、各温度測定箇所における温度基準値と温度上
昇許容幅の設定を行い、サイクロン３ａで捕集された捕
集原料のＳＯ₃ 分量測定値から原料中のＳＯ₃ 分量の増
減に対する温度上昇許容幅への影響を考慮して、サイク
ロン３ａの出口ガス温度測定値とロータリーキルン窯尻
１ａのガス温度測定値とに基づき、可燃性廃棄物の供給
により変化する各測定温度が所定範囲内に収まるために
必要な制御量を求め、供給機１１に搬送速度を調節する
信号を出力して、供給機１１による搬送量を制御する。

【００３３】(1) 温度基準値 温度基準値は、可燃性廃棄物を投入しない操業における
各データを基準値として設定する。すなわち、可燃性廃
棄物が投入されていない操業におけるロータリーキルン
窯尻温度、サイクロン出口ガス温度、サイクロン捕集原
料中のＳＯ₃ 分量、１日あたりのコーチングの掃除時間
に対応するコーチング量をそれぞれ測定して、基準値と
して設定し、記録する（ステップ２１）。

【００３４】ここでは、コーチングの掃除時間をもって
コーチング量を間接的に測定することとし、その変動幅
を標準偏差（１σ）分を基準にして設定する。 窯尻ガス温度の平均値 ： 1030 ℃ サイクロン出口ガス温度の平均値 ： 840 ℃ サイクロン捕集原料中のＳＯ₃ 濃度平均値： 1.5 ％ サイクロン捕集原料中のＳＯ₃ 濃度変動幅：±0.5 ％ 掃除時間（コーチング量）の平均値 ： 2 時間／日 掃除時間（コーチング量）の変動幅 ：±0.7 時間／日（± 35 ％）

【００３５】そして、ロータリーキルン窯尻温度（℃）
と１日あたりのコーチングの掃除時間ＣＴ₁ （時間／
日）、サイクロン出口ガス温度（℃）と１日あたりのコ
ーチングの掃除時間ＣＴ₂ （時間／日）、サイクロン捕
集原料中のＳＯ₃ 分量（％）と１日あたりのコーチング
の掃除時間ＣＴ₃ （時間／日）の関係を測定することに
より、下記の関係式を得る。

【００３６】 ＣＴ₁ ＝ 0.03 ×窯尻ガス温度− 27.6 … （１） ＣＴ₂ ＝ 0.06 ×サイクロン出口ガス温度− 48.9 … （２） ＣＴ₃ ＝ 0.74 ×ＳＯ₃ 分量＋ 1.16 … （３）

【００３７】(2) 温度上昇許容幅 ロータリーキルン窯尻温度とサイクロン出口ガス温度と
のそれぞれについて、その温度上昇の許容幅（温度基準
値からの最大変動温度）は、可燃性廃棄物の投入時にお
ける掃除時間の変動幅の範囲内に納まるように規定す
る。この際、サイクロン捕集原料中のＳＯ₃ 分量の増減
に対する温度上昇許容幅への影響を考慮して温度上昇許
容幅を求めることが好ましい。

【００３８】サイクロン捕集原料中のＳＯ₃ 濃度が平均
値である場合には、掃除時間の変動幅が±0.7 時間／日
（± 35 ％）であるから、式１および式２から、ロータ
リーキルン窯尻温度の温度上昇許容幅は 23 ℃、サイク
ロン出口ガス温度の温度上昇許容幅は 12 ℃である。

【００３９】ここで、サイクロン捕集原料中のＳＯ₃ 分
量の増減に対する温度上昇許容幅への影響を考慮する
と、ＳＯ₃ 分量が少ない場合には相対的に温度上昇許容
幅を大きくでき、また、ＳＯ₃ 分量が多い場合には相対
的に温度上昇許容幅を小さくしなければならないから、
ＳＯ₃ 分量が平均的な場合の他に、ＳＯ₃ 分量が少ない
場合とＳＯ₃ 分量が多い場合とを考慮した少なくとも３
段階にレベル分けした評価方法を採ることが、可燃性廃
棄物の燃焼には、より効果的である。

【００４０】ＳＯ₃ 分量に対応する３段階のレベルを決
める場合、ＳＯ₃ 分量の変動幅（±0.5 ％）の範囲で平
均値（1.5 ％）から各レベル毎に 0.4％の幅で３段階に
分けると、次のようになる。 ＳＯ₃ 分量レベル１ ＳＯ₃ 濃度 0.9〜1.3 ％ （1.1 ％± 0.2％） ＳＯ₃ 分量レベル２ ＳＯ₃ 濃度 1.3〜1.7 ％ （1.5 ％± 0.2％） ＳＯ₃ 分量レベル３ ＳＯ₃ 濃度 1.7〜2.1 ％ （1.9 ％± 0.2％）

【００４１】この場合、温度上昇許容幅のＳＯ₃ 分量の
各レベル毎の掃除時間の増減幅は、レベル２ではＳＯ₃
分量が基準値と一致するから、特別な増減はなく、ま
た、レベル１では式３の係数から 0.74 × ( 1.1−1.5
) ＝−0.3 （ｈ）、掃除時間の平均値が２時間である
から−0.3 ／2.0 ＝−15（％）となり 15 ％の削減量に
相当し、同様に、レベル３では 0.74 × ( 1.9−1.5 )
＝0.3 （ｈ）であるから、0.3／2.0 ＝ 15 （％）とな
り 15 ％の増加量に相当する。

【００４２】これらをまとめると、各レベル毎のＳＯ₃
分量による許容幅の増減量は、次のようになる。 レベル１では、− 15 ％ レベル２では、± 0 ％ レベル３では、＋ 15 ％

【００４３】そして、これらに基づき、掃除時間に対応
するコーチング量の増加が規定変動幅（ 35 ％）の範囲
内になるような、可燃性廃棄物の投入による各レベルに
おける温度上昇許容幅を求めると、各レベル毎に次のよ
うになる。

【００４４】レベル１では、ＳＯ₃ 分量による許容幅の
削減量が 15 ％であるから、変動許容幅は 35 −( − 1
5 ) ＝ 50 （％）であり、時間では 2×0.5 ＝ 1 (ｈ）
となる。この時、窯尻ガス温度の上昇許容幅は式１の係
数から 1／ 0.03 ＝ 33 （℃）、サイクロン出口ガス温
度の上昇許容幅は式２の係数から 1／ 0.06 ＝ 17
（℃）となる。

【００４５】レベル２では、ＳＯ₃ 分量による許容幅の
削減量が 0％であるから、変動許容幅は 35 ＋ 0＝ 35
（％）であり、時間では 2×0.35＝ 0.7 (ｈ）となる。
この時、窯尻ガス温度の上昇許容幅は式１の係数から
0.7／ 0.03 ＝ 23 （℃）、サイクロン出口ガス温度の
上昇許容幅は式２の係数から 0.7／ 0.06 ＝ 12 （℃）
となる。

【００４６】レベル３では、ＳＯ₃ 分量による許容幅の
増加量が 15 ％であるから、変動許容幅は 35 − 15 ＝
20 （％）であり、時間では 2×0.2 ＝ 0.4( ｈ）とな
る。この時、窯尻ガス温度の上昇許容幅は式１の係数か
ら 0.4／ 0.03 ＝ 13 （℃）、サイクロン出口ガス温度
の上昇許容幅は式２の係数から 0.4／ 0.06 ＝ 7（℃）
となる。これらを纏めると表１に示す通りである。これ
らは状態設定値として入力する（ステップ２１）。

【００４７】

【表１】

【００４８】(3) 温度目標値 サイクロン３ａで捕集された原料の測定ＳＯ₃ 分量から
ＳＯ₃ 分量レベル１〜３のどのレベルにあるかを特定
し、そして、その特定されたＳＯ₃ 分量レベル１，２ま
たは３の中で、ロータリーキルン窯尻ガス温度とサイク
ロン出口ガス温度の測定値のうち、その温度上昇幅がロ
ータリーキルン窯尻ガス温度とサイクロン出口ガス温度
のそれぞれの温度上昇許容幅に近い方を選択し、その選
択した温度上昇許容幅を有する温度上限設定値を温度目
標値とし、設備各部の温度上昇により早く上限に達する
方の温度上限設定値で上昇する温度を制限させる。

【００４９】(4) 供給量制御 供給量制御装置１６による可燃性廃棄物の供給量の制御
では、設定された温度目標値の範囲内で可燃性廃棄物の
搬送量を増減させることにより行われる。供給量制御装
置１６が温度目標値を超えないように自動制御するため
には、状態設定値の他に、制御設定値を必要とするた
め、制御設定値としては、下記の値を予め入力する（ス
テップ２２）。 データ取込み周期 2 ｈ 制御周期 2 ｈ 供給量初期値 5 ｔ／ｈ 供給量上限 7.5 ｔ／ｈ 供給量下限 2.5 ｔ／ｈ 可燃性廃棄物増減量 ±0.5 ｔ／ｈ 温度上限値余裕幅 5 ℃

【００５０】各設定値が入力され（ステップ２１，２
２）、操業が開始されると、データ取込み周期に従う状
態測定値の取込みと制御周期に従う供給量制御を行う
（ステップ２３）。取り込まれた状態測定値であるサイ
クロン捕集原料のＳＯ₃ 分量ｘ（％）と、窯尻ガス温度
ｙ（℃）と、サイクロン出口ガス温度ｚ（℃）とに基づ
き可燃性廃棄物の供給量につき演算して供給量の増減操
作を行う操作量を求め（ステップ２５）、その操作量に
従う信号出力をする（ステップ２６）。以上の制御動作
を操業中繰り返すことにより、コーチング増加量を必要
以上に増加させず、長期的に安定した操業をさせること
ができるようになる。

【００５１】この操作量を求める演算（ステップ２５）
では、図３に示すように、サイクロン捕集原料のＳＯ₃
分量に対するレベル分けをしている場合には、まず、測
定されたＳＯ₃ 分量ｘが表１に纏めたレベル１〜３のど
のレベルに該当しているかを判定する（ステップ251
）。この判定されたレベルにおいて（ステップ 252，2
53 ，254 ）、それぞれ各測定温度ｙ，ｚにおける基準
温度からの温度上昇幅が、各々設定された上昇許容幅に
対してどの程度の割合になるかを算出し（ステップ255
）、そのそれぞれの割合のうち、どちらが高い割合で
あるかを評価し（ステップ256 ）、割合が高い方の測定
対象温度を選択して、その該当する温度上限設定値を目
標温度に設定する（ステップ 257，258 ）。

【００５２】そして、目標温度が設定された場合には、
この目標温度を超えないようにするため、測定された窯
尻ガス温度ｙまたはサイクロン出口ガス温度ｚのうち目
標温度を設定した方の測定温度について評価し、その測
定温度が温度上限設定値（目標温度）を超えていれば
（ステップ 259または260 ）供給量を規定量（ 0.5ｔ／
ｈ）だけ減少させた値を新たな供給量（操作量）として
信号設定し（ステップ261 ）、また、（温度上限値−
温度上限値余裕幅）以下の場合（ステップ 262,263また
は264,265 ）には、供給量を規定量（ 0.5ｔ／ｈ）だけ
増加させた値を新たな供給量（操作量）として信号設定
し（ステップ266 ）、また、前記との場合以外で
は、供給量（操作量）の増減をしない現状を維持したま
まにする（ステップ 267）。

【００５３】例えば、廃プラスチック投入燃焼時に下記
測定値が得られた場合、 サイクロン捕集原料ＳＯ₃ 分量 ； 1.2 ％ 窯尻ガス温度 ； 1050 ℃ サイクロン出口ガス温度 ； 845 ℃

【００５４】温度目標値は以下のように求められる。サ
イクロン捕集原料ＳＯ₃ 分量1.2 ％はレベル１に相当す
るから、窯尻ガス温度上限設定値は（1030＋33）℃、サ
イクロン出口ガス温度上限設定値は(840＋17）℃とな
る。

【００５５】ガス温度上昇許容値との差は、窯尻ガス温
度については(1050 −1030)/33＝61（％）、サイクロン
出口については(845−840)／17＝29（％）と計算され、
従って、窯尻ガス温度の方が高い割合であるので、目標
温度を窯尻ガス温度の上限設定値である 1063 ℃に設定
する。

【００５６】このため、温度目標値 1063 ℃に対して測
定窯尻ガス温度の値は 1050 ℃であるから、温度上限値
−温度上限値余裕幅が 1063 −5 ＝ 1058 ＞ 1050 とな
り、測定窯尻ガス温度 1050 ℃が（温度上限値−温度上
限値余裕幅）以下であるから、廃プラスチック供給量を
規定量（ 0.5ｔ／ｈ）だけ増加させた新たな供給量にな
るように搬送量を制御することになる。

【００５７】〔作用効果〕セメントクリンカー生産能力
100ｔ／ｈのニューサスペンションプレヒーター付きロ
ータリキルンで、前述の制御方法を適用して、コーチン
グ付着量の指標である１日あたりの掃除時間を 20 日間
調査した場合について、従来の廃プラスチック投入技術
と比較して示す。

【００５８】(1) 温度測定のみによる投入量制御の場
合 従来においてセメント生産１ｔあたり廃プラスチック投
入量を約 25 ｋｇの一定量を投入していたものを、 50
ｋｇの一定量投入とした場合、コーチング付着量の平均
値は、 25 ｋｇ投入時よりも若干増加するに止まったも
のの、掃除時間の変動幅が大きくなり、最大値が 3.4ｈ
以上に達する日が多発した。また、ダクト閉塞によるキ
ルン停止には至らなかったものの、壁面付着したコーチ
ング中塊の壁面落下が発生し、一時的にキルン能力を低
くした運転を余儀なくされた。

【００５９】また、サイクン出口ガス温度と窯尻ガス温
度との測定値に基づき投入量（供給量初期設定値 50 ｋ
ｇ／ｔ）を増減させた場合には、コーチング付着量平均
値は従来技術と同様に増加したものの、コーチング付着
量変動幅は従来技術の 25 ｋｇ投入時とほぼ同等で、１
日あたりの掃除時間が 3.4ｈ以上となった日は、従来技
術の 25 ｋｇ投入時より若干多くなったに止まった。な
お、廃プラスチック投入量は 20 日間平均すると 50 ｋ
ｇとなった。これらの結果を表２にまとめて示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】(2) 塩素分を加味した投入量制御の場合 前述のサイクロン出口ガス温度と窯尻ガス温度の測定値
に加えて、サイクロンで捕集されたセメント原料中の低
融点化合物形成成分である塩素分を考慮して投入量を増
減させた場合には、コーチング付着量平均値は従来技術
同様に増加したものの、コーチング付着量変動幅は従来
技術の 25 ｋｇ投入時と同等で、掃除時間が 3.4ｈ以上
となった日数も従来技術の 25 ｋｇ投入時と同等になっ
た。なお、廃プラスチック投入量は 20 日間平均すると
50 ｋｇとなった。これらの結果を表３にまとめて示
す。

【００６２】

【表３】

【００６３】(3) 無水硫酸分を加味した投入量制御の場
合 前述のサイクロン出口ガス温度と窯尻ガス温度の測定値
に加えて、サイクロンで捕集されたセメント原料中の低
融点化合物形成成分である無水硫酸分を考慮して投入量
を増減させた場合には、コーチング付着量平均値は従来
技術同様に増加したものの、コーチング付着量変動幅は
従来技術の 25 ｋｇ投入時より小さく、掃除時間が 3.4
ｈ以上となった日数も従来技術の 25 ｋｇ投入時より少
なくなった。なお、廃プラスチック投入量は 20 日間平
均すると 50 ｋｇとなった。これらの結果を表４にまと
めて示す。

【００６４】

【表４】

【００６５】このようにセメントクリンカ焼成設備の可
燃性廃棄物供給量の制御を行うと、可燃性廃棄物の供給
量を増加させても掃除時間が 3.4時間／日となる頻度は
増加しないから、操業のトラブルとなるコーチング付着
量の急激な増加を発生させることがなく、安定した操業
を行うことができる。また、可燃性廃棄物を燃料として
有効利用するに不可避な、多品種少量で燃焼特性が不均
一で変動が大きい可燃性廃棄物を、多量に長期間連続し
て使用した場合でも、長期的に安定した操業が可能とな
り、可燃性廃棄物の燃焼特性に応じ、可燃性廃棄物の使
用量をコーチング量を増大させない範囲で最大にするこ
とができて、その使用量がセメント生産量１ｔに対して
50 ｋｇ以上に倍増させることができる。

【００６６】なお、ここで取り上げた低融点化合物形成
成分である塩素分と無水硫酸分について、可燃性廃棄物
を投入しない従来の操業において、サイクロン３で捕集
されたセメント原料中の塩素分とコーチングの掃除時間
との関係、および無水硫酸分とコーチングの掃除時間と
の関係を調査し、それぞれの相関係数を求めた結果、 塩素分とコーチングの掃除時間との相関係数 … 0.1425 無水硫酸分とコーチングの掃除時間との相関係数 … 0.2059 となり、この結果からコーチングの掃除時間（すなわち
コーチングの発生量）は塩素分よりも無水硫酸分との相
関が高いことが分かる。よって、塩素分を測定対象とす
るよりも無水硫酸分を測定対象として操業を行った方が
より正確にコーチングの発生量をコントロールすること
ができることが分かり、表３と表４との結果と合わせ
て、測定対象として無水硫酸分が最も好ましいというこ
とを裏付けるものである。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明では、請求項１に係
るセメントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の
燃焼方法では、ニューサスペンションプレヒーター付き
ロータリキルンの仮焼炉に可燃性廃棄物を投入する場合
において、仮焼炉上部で接続するサイクロンのガス出口
におけるガス温度と仮焼炉下部で接続するロータリーキ
ルン窯尻におけるガス温度との測定値に基づき可燃性廃
棄物の投入量を増減することにより、投入される可燃性
廃棄物が仮焼炉のどの位置でどの程度の温度上昇を伴い
燃焼しているかを推定することができて、ロータリーキ
ルン窯尻におけるガス温度とサイクロンのガス出口にお
けるガス温度とのそれぞれの温度上昇幅が小さくなるよ
うに制御してコーチングの発生量を効果的にコントロー
ルすることができ、多品種少量で燃焼特性が不均一で変
動が大きい可燃性廃棄物を、多量に長期間連続して使用
した場合でも、長期的に安定したキルン操業ができる。

【００６８】また、請求項２に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法では、前記サ
イクロンのガス出口におけるガス温度および前記ロータ
リーキルン窯尻におけるガス温度に加えて、前記サイク
ロンで捕集されたセメント原料中の低融点化合物形成成
分量の測定値に基づき可燃性廃棄物の投入量を増減する
ことにより、セメント原料中の低融点化合物形成成分に
よる影響を考慮してロータリーキルン窯尻におけるガス
温度とサイクロンのガス出口におけるガス温度とのそれ
ぞれの温度上昇幅を小さくなるように制御することがで
き、コーチングの発生量をより正確にコントロールする
ことができ、相対的に可燃性廃棄物の投入量をより多く
することができる。

【００６９】また、請求項３に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法では、前記低
融点化合物形成成分量として無水硫酸分量を測定するこ
とにより、低融点化合物形成成分のうちでコーチングの
発生量と最も相関の高い無水硫酸分の変動による影響を
考慮して制御することができ、コーチングの発生量を一
層正確にコントロールすることができ、より安定した運
転を行うことができる。

【００７０】また、請求項４に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法では、前記サ
イクロンのガス出口におけるガス温度と前記ロータリー
キルン窯尻におけるガス温度とにつき温度上限値を設定
し、この各温度上限値に対応するガス温度の測定値とを
それぞれ対比し、この対比した温度上限値に近い方のガ
ス温度が前記温度上限値を越えないように可燃性廃棄物
の投入量を増減することにより、各温度に対する上限値
を設定するので投入量を各方法における最大量にするこ
とができる。

【００７１】また、請求項５に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法では、前記低
融点化合物形成成分量の変動に応じて、前記サイクロン
のガス出口におけるガス温度および前記ロータリーキル
ン窯尻におけるガス温度の上限値を変更することによ
り、可燃性廃棄物の供給量制御においてサイクロンで捕
集されたセメント原料中の低融点化合物形成成分量の増
減に対する温度の上限値への影響を考慮した適正な操作
量を迅速に求めることができ、燃焼温度を過大にするこ
となく正確な供給量制御を行うことができる。

【００７２】また、請求項６に係るセメントクリンカー
焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼装置では、可燃性
廃棄物を燃料として利用するニューサスペンションプレ
ヒーター付きロータリキルンにおいて、仮焼炉に取り付
けた供給量調節可能な可燃性廃棄物供給手段と、仮焼炉
上部で接続するサイクロンのガス出口及びロータリーキ
ルン窯尻のそれぞれに取り付けたガス温度測定手段と、
前記サイクロンのシュートに取り付けたセメント原料サ
ンプル採取手段と、このセメント原料サンプル採取手段
により採取されたセメント原料中の低融点化合物形成成
分量を測定する成分測定手段と、前記可燃性廃棄物供給
手段に接続して、前記サイクロンのガス出口におけるガ
ス温度と、前記ロータリーキルン窯尻におけるガス温度
と、前記セメント原料サンプル採取手段により採取され
たセメント原料中の低融点化合物形成成分量とに基づき
前記可燃性廃棄物の供給量を調節する供給量制御手段と
を具備したことにより、原料のサンプリング、分析、低
融点化合物形成成分量の測定値の入力を含めた自動化を
行うことができ、低融点化合物形成成分量に応じてサイ
クロンのガス出口とロータリーキルン窯尻とのそれぞれ
におけるガス温度を効果的に制御するように可燃性廃棄
物を供給することができ、多品種少量で燃焼特性が不均
一で変動が大きい可燃性廃棄物を、多量に長期間連続し
て使用しても、安定したキルン操業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるニューサスペンシ
ョンプレヒーター付きロータリーキルンを示すシステム
説明図である。

【図２】同上実施の形態における可燃性廃棄物の供給量
制御を示す流れ図である。

【図３】同上実施の形態における演算内容を示す流れ図
である。

【図４】従来のニューサスペンションプレヒーター付き
ロータリーキルンを示すシステム説明図である。

【符号の説明】

１ ロータリーキルン １ａ ロータリーキルン窯尻 １ｂ ロータリーキルン窯前 ２ 仮焼炉 ２ａ バーナー ２ｂ 投入口 ２ｃ ラインジングダクト ３ プレヒーター（予熱装置） ３ａ，…，３ｄ サイクロン ３ｇ シュート ３ｈ 誘引ファン ５ ホッパー １１ 定量供給機（可燃性廃棄物供給手段） １１ａ 輸送機 １２ 自動サンプリング・搬送装置（セメント原料サン
プル採取手段） １３ 窯尻ガス温度計（温度測定手段） １４ サイクロン出口ガス温度計（温度測定手段） １５ 成分測定装置（成分測定手段） １６ 供給量制御装置（供給量制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲津 和喜 東京都千代田区神田美土代町１番地 住友 大阪セメント株式会社内 Ｆターム(参考） 3K091 AA13 AA18 BB06 BB25 CC12 DD01 4D004 AA07 BA03 CA30 CA50 CB09 CB50 DA01 DA02 DA06 DA10 DA11 DA12 4G012 KA02 KA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニューサスペンションプレヒーター付きロ
   ータリキルンの仮焼炉に可燃性廃棄物を投入する場合に
   おいて、仮焼炉上部で接続するサイクロンのガス出口に
   おけるガス温度と仮焼炉下部で接続するロータリーキル
   ン窯尻におけるガス温度との測定値に基づき、可燃性廃
   棄物の投入量を増減することを特徴とするセメントクリ
   ンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法。
2. 【請求項２】前記サイクロンのガス出口におけるガス温
   度および前記ロータリーキルン窯尻におけるガス温度に
   加えて、前記サイクロンで捕集されたセメント原料中の
   低融点化合物形成成分量の測定値に基づき可燃性廃棄物
   の投入量を増減することを特徴とする請求項１記載のセ
   メントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼
   方法。
3. 【請求項３】前記低融点化合物形成成分量として無水硫
   酸分量を測定することを特徴とする請求項２記載のセメ
   ントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方
   法。
4. 【請求項４】前記サイクロンのガス出口におけるガス温
   度と前記ロータリーキルン窯尻におけるガス温度とにつ
   き温度上限値を設定し、この各温度上限値に対応するガ
   ス温度の測定値とをそれぞれ対比し、この対比した温度
   上限値に近い方のガス温度が前記温度上限値を越えない
   ように可燃性廃棄物の投入量を増減することを特徴とす
   る請求項１〜３記載のセメントクリンカー焼成工程にお
   ける可燃性廃棄物の燃焼方法。
5. 【請求項５】前記低融点化合物形成成分量の変動に応じ
   て、前記サイクロンのガス出口におけるガス温度および
   前記ロータリーキルン窯尻におけるガス温度の上限値を
   変更することを特徴とする請求項４記載のセメントクリ
   ンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼方法。
6. 【請求項６】可燃性廃棄物を燃料として利用するニュー
   サスペンションプレヒーター付きロータリキルンにおい
   て、 仮焼炉に取り付けた供給量調節可能な可燃性廃棄物供給
   手段と、 仮焼炉上部で接続するサイクロンのガス出口及びロータ
   リーキルン窯尻のそれぞれに取り付けたガス温度測定手
   段と、 前記サイクロンのシュートに取り付けたセメント原料サ
   ンプル採取手段と、 このセメント原料サンプル採取手段により採取されたセ
   メント原料中の低融点化合物形成成分量を測定する成分
   測定手段と、 前記可燃性廃棄物供給手段に接続して、前記サイクロン
   のガス出口におけるガス温度と、前記ロータリーキルン
   窯尻におけるガス温度と、前記セメント原料サンプル採
   取手段により採取されたセメント原料中の低融点化合物
   形成成分量とに基づき前記可燃性廃棄物の供給量を調節
   する供給量制御手段とを具備したことを特徴とするセメ
   ントクリンカー焼成工程における可燃性廃棄物の燃焼装
   置。