JP2006342046A - セメント焼成装置及び廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメント焼成装置での廃棄物の処理量の限界枠をさらに拡大する。
【解決手段】セメントキルンの仮焼炉４の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが供給され、廃棄物Ｗの予熱又は／及び乾燥を行う予熱炉６又は／及び乾燥炉を備えるセメント焼成装置１。プレヒータ３の排ガス温度、排ガス量が低下し、セメント焼成又は廃棄物の処理に必要な空気量を増加させることができ、廃棄物の処理量の限界枠を拡大することができる。また、廃棄物による窯尻部の温度低下を防止し、熱効率が向上する。予熱炉６又は／及び乾燥炉からセメントキルン２の窯尻部５への廃棄物供給ルートを備え、予熱炉６又は／及び乾燥炉からの排ガスを、最下段サイクロン３Ａの出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路へ戻すための第２の排ガス流路８を備えることが好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物やリサイクル資源を効率よく処理することができ、廃棄物の処理量又はリサイクル資源の活用量の限界枠をさらに拡大することを可能としたセメント焼成装置、及び同装置を利用した廃棄物の処理方法に関する。

従来、都市ゴミ等の廃棄物をセメント焼成装置で処理するにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、都市ゴミ等の廃棄物を乾燥させるための乾燥装置にクリンカクーラの高温空気の一部を導入し、乾燥装置からの排気を再びクリンカクーラに戻し、乾燥装置の排気が混入したクリンカクーラの高温空気をセメントキルン又は仮焼炉の燃焼用空気として使用する技術が開示されている。

また、特許文献２には、セメント焼成装置で可燃性廃棄物を焼却するにあたって、可燃性廃棄物をクリンカクーラの高温空気の一部を用いて焼却し、廃棄物焼却工程中に生成された排ガスを、セメント原料を加熱するためのプレヒータに通気し、かつ廃棄物焼却工程中に発生したスラグを引き出す技術が記載されている。これらの文献に記載の技術は、ともに、廃棄物をクリンカクーラの高温空気を利用して処理するものである。

廃棄物を処理するにあたって、上記特許文献に記載の技術では、乾燥装置等を設置する必要がある。そのため、実際には、図３に示すように、セメントキルン１２、プレヒータ１３及び仮焼炉１４を備えたセメント焼成装置１１への廃棄物の投入場所は、廃棄物の熱分解を十分に行うことができるとともに、設備投資も少なく抑えることができるという観点から、窯尻部１５や仮焼炉１４の近傍に集中している。

特開昭６３−１５１６５０号公報 特表２００３−５０６２９９号公報

しかし、セメント焼成装置の窯尻部や仮焼炉は、セメント原料である石灰石の分解のための熱量が必要な、セメント焼成装置において最も重要な領域である。この領域に廃棄物（以下、本出願において、「廃棄物」にはリサイクル資源も含むものとする）を投入することによる低温化は、多大な熱効率の悪化と、これに伴う排ガス量の増加をもたらす。これに加え、廃棄物には、付着水分の多い水洗ダスト等も含まれているため、熱効率の悪化と排ガス量の増加をさらに助長し、能力限界まで排気風車を運転してもセメントクリンカ生産量を低下させざるを得ないなど、廃棄物の処理量も限界に達する状況になっている。さらに、種々の廃棄物を処理するにあたって、窯尻部等に廃棄物の供給用設備が集中し、供給スペースも限界に達している。

一方、仮焼炉からは多大な熱が排ガスに伴って流出してくるものの、その熱利用は、従来どおりの原料の予熱の範囲に止まり、廃棄物の投入による熱効率の悪化分が無駄に廃熱されているのが現状である。また、プレヒータの排ガスの高温化された分を廃熱ボイラで熱回収することも可能であるが、排ガス温度が廃熱ボイラの耐熱温度の４００℃程度以上となると、排ガスを散水等によって冷却する必要があり、これによってさらに処理風量が増加することとなる。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、廃棄物をセメント焼成装置で処理するにあたって、熱効率を向上させ、プレヒータの排ガス量を低下させることにより、セメント焼成装置での廃棄物の処理量の限界枠をさらに拡大することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、セメント焼成装置であって、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが供給され、廃棄物の予熱又は／及び乾燥を行う予熱炉又は／及び乾燥炉を備えることを特徴とする。ここで、廃棄物とは、下水汚泥、木屑、廃土、焼却灰等をいい、上述のように、リサイクル資源をも含むものとする。尚、前記抽気位置は、好ましくは、最下段サイクロンの出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路である。

そして、本発明によれば、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路からの燃焼ガスと廃棄物の熱交換の結果、プレヒータの排ガス温度が低下し、その結果、プレヒータの排ガス量が低下する。従って、その分、セメント焼成又は廃棄物の処理に必要な空気量を増加させることができ、廃棄物の処理量の限界枠を拡大することなどが可能となる。

前記セメント焼成装置において、前記予熱炉又は／及び乾燥炉から前記セメントキルンの窯尻部への廃棄物供給ルートを備えることができる。これによって、予熱又は乾燥された廃棄物が窯尻部に供給され、廃棄物の予熱等がなされないで窯尻部に供給されていた場合に比較して、廃棄物による窯尻部の温度低下を防止することができ、熱効率を向上させることができる。

前記予熱炉又は／及び乾燥炉からの排ガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路へ戻すための第２の排ガス流路を備えることができる。これによって、予熱炉又は／及び乾燥炉からの排ガスを系外に排出せずに処理することができるとともに、予熱炉又は／及び乾燥炉からの排ガスの有する熱をセメント原料の昇温等に利用することができる。

また、本発明は、セメント焼成装置における廃棄物の処理方法であって、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して予熱炉又は／及び乾燥炉に導入し、該予熱炉又は／及び乾燥炉において、廃棄物の予熱又は／及び乾燥を行い、前記予熱又は／及び乾燥した廃棄物を該セメント焼成装置で処理することを特徴とする。これによって、上述のように、廃棄物の処理量の限界枠を拡大させ、セメント焼成装置の熱効率を向上させることができる。

前記セメント焼成装置における廃棄物の処理方法において、前記廃棄物に含まれる有害物質の粒度又は／及び分解条件に応じて、前記予熱炉又は／及び乾燥炉の炉内ガス流速を決定することができる。これによって、廃棄物に含まれる有害物質を系外に排出することなく、廃棄物を処理することができる。

以上のように、本発明によれば、セメント焼成装置での廃棄物の処理量の限界枠を拡大することなどが可能となる。

図１は、本発明にかかるセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメントキルン２と、プレヒータ３と、仮焼炉４と、予熱炉６と、ファン７とで構成される。

セメントキルン２、プレヒータ３及び仮焼炉４は、従来のセメント焼成装置と同様の機能を有し、プレヒータ３に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ３で予熱され、仮焼炉４で仮焼された後、セメントキルン２にて焼成される。

予熱炉６は、本発明の特徴部分であって、この予熱炉６には、廃棄物Ｗが供給されるとともに、最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが供給され、廃棄物Ｗの予熱を行なうことができる。予熱された廃棄物Ｗは、廃棄物供給ルート９を介して窯尻部５にもたらされる。

予熱炉６の炉内ガス流速及び排気流路の接続場所は、処理する廃棄物に含まれる有害物質の粒度等によって決定する。例えば、ガス流速は、ストークスの法則等により導かれた終末沈降速度を基に決定し、その排気を図１に示すように、セメント焼成装置１の下段へ接続する。これによって、有害物質をセメント焼成装置１の系外に排出するリスクを最小限に留めた状況での適切な廃棄物の処理が可能となる。

ファン７は、プレヒータ３から燃焼ガスを予熱炉６に導入するために備えられ、ファン７の排気は、循環ダクト８を介して最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路に戻される。

上記予熱炉６を用いて廃棄物Ｗの予熱を行うことにより、予熱された廃棄物Ｗが廃棄物供給ルート９を介して窯尻部５に供給されることとなる。これによって、予熱されないで窯尻部５に供給されていた場合と比較して、廃棄物Ｗによる窯尻部５の温度低下を防止することができる。

また、従来利用されていなかった最下段サイクロン３Ａの排気を予熱炉６に利用することにより、プレヒータ３の排ガス温度が低下し、ひいては、プレヒータ３の排ガス量が低下する。そして、排ガス量が低下した分だけ、セメント焼成又は廃棄物の処理に必要な空気量を増加させることができ、セメントクリンカの生産量を増加させたり、廃棄物の処理量の限界枠を拡大することが可能となる。

尚、上記実施の形態においては、セメント焼成装置１に予熱炉６を付設した場合を例にとって説明したが、予熱炉６の代わりに乾燥炉を設け、乾燥炉で廃棄物の乾燥を行うことにより、上記予熱炉６を設置した場合と同様の効果を得ることができる。また、予熱炉６と乾燥炉の両方を設け、廃棄物の乾燥と予熱の両方を行うことももちろん可能である。

また、上記実施の形態においては、予熱炉６に、最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路より抽気した燃焼ガスを供給したが、プレヒータ３のさらに上流の、第２サイクロン３Ｂから第３サイクロン３Ｃへの排ガス流路、又は第３サイクロン３Ｃから第４サイクロン３Ｄへの排ガス流路から燃焼ガスを抽気して予熱炉６に供給することもできる。

さらに、上記実施の形態においては、予熱炉６の排気を循環ダクト８を介して最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路に戻したが、予熱炉６の排ガス温度によっては、プレヒータ３のより上流側に戻すようにしてもよい。さらに、予熱炉６の排気をセメント焼成装置１の系外で処理することもできる。

次に、本発明の実施例について、図２を参照しながら説明する。尚、本実施例においては、予熱炉６によって水洗ダストＷの予熱を行うにあたって、予熱炉６の後段に配置したファン７によって予熱炉６に第２サイクロン３Ｂの出口ガスを導入し、予熱後のガスに含まれる有害成分を分解するため、予熱炉６の排気を最下段サイクロン３Ａの出口ダクトに導入した。

実施例として、セメントキルン２の窯尻及び予熱炉６の各々に水洗ダストＷを投入し、比較例として、セメント焼成装置１に水洗ダストＷを投入しない場合（比較例１）、セメントキルン２の窯尻のみに水洗ダストＷを投入した場合（比較例２、３）について試験した。この試験結果を表１に示す。尚、同表中の（ａ）〜（ｅ）は、図２の（ａ）〜（ｅ）に対応する。

比較例１〜３の試験結果より、セメントキルン２の窯尻への水洗ダストＷの投入量を増加させるに従って熱量原単位が悪化し、これに伴い最下段サイクロン３Ａの出口の風量原単位も悪化している。また、第４サイクロン３Ｄの下流側に配置された廃熱発電設備（不図示）との関係でプレヒータ排気ガス温度を４３０℃以下に維持する必要があるため、第３サイクロン３Ｃの出口の散水Ｓの量も増加し、これに伴いプレヒータ排気の風量原単位がさらに悪化している。

一方、本実施例によれば、比較例３よりもセメント焼成装置１に投入した水洗ダストＷの量が増加しているにも拘わらず、最下段サイクロン３Ａの風量原単位は比較例３よりも低下し、第３サイクロン３Ｃの出口の散水Ｓの量も低下させることができ、プレヒータ排気の風量原単位も改善されていることが判る。

本発明にかかるセメント焼成装置の一実施の形態の全体構成を示す概略図である。 本発明にかかるセメント焼成装置の一実施例の全体構成を示す概略図である。 従来のセメント焼成装置の一例の全体構成を示す概略図である。

符号の説明

１ セメント焼成装置
２ セメントキルン
３ プレヒータ
３Ａ 最下段サイクロン
３Ｂ 第２サイクロン
３Ｃ 第３サイクロン
３Ｄ 第４サイクロン
４ 仮焼炉
５ 窯尻部
６ 予熱炉
７ ファン
８ 循環ダクト
９ 廃棄物供給ルート
Ｒ セメント原料
Ｓ 散水
Ｗ 廃棄物（水洗ダスト）

Claims (5)

1. セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスが供給され、廃棄物の予熱又は／及び乾燥を行う予熱炉又は／及び乾燥炉を備えることを特徴とするセメント焼成装置。
2. 前記予熱炉又は／及び乾燥炉から前記セメントキルンの窯尻部への廃棄物供給ルートを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメント焼成装置。
3. 前記予熱炉又は／及び乾燥炉からの排ガスを、前記セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路へ戻すための第２の排ガス流路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成装置。
4. セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータ出口ダクトまでの排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して予熱炉又は／及び乾燥炉に導入し、
   該予熱炉又は／及び乾燥炉において、廃棄物の予熱又は／及び乾燥を行い、
   前記予熱又は／及び乾燥した廃棄物を該セメント焼成装置で処理することを特徴とするセメント焼成装置における廃棄物の処理方法。
5. 前記廃棄物に含まれる有害物質の粒度又は／及び分解条件に応じて、前記予熱炉又は／及び乾燥炉の炉内ガス流速を決定することを特徴とする請求項４に記載のセメント焼成装置における廃棄物の処理方法。

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