JP2007070138A - Apparatus for thermal regenerative treatment of waste gypsum - Google Patents
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本発明は、建築廃材である廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a waste gypsum heat regeneration processing apparatus that heats and recycles waste gypsum in the form of dihydrate gypsum obtained by crushing and separating waste gypsum board that is building waste.
従来、建築物の解体などに伴って多量に発生する廃石膏ボードは、そのほとんどが埋め立てなどによって廃棄処分されていたが、廃棄物処理法の改正によって廃石膏ボードが安定型産業廃棄物から管理型産業廃棄物へ移行したことに伴う処理コストの高騰や、資源の有効活用という観点からも、廃石膏ボードから石膏を分離回収して再利用することが望まれている。 Conventionally, most of the waste gypsum board that is generated in large quantities due to the dismantling of buildings has been disposed of by landfill, etc., but the waste gypsum board is managed from stable industrial waste by the revision of the Waste Disposal Law. From the viewpoint of soaring processing costs associated with the shift to industrial waste and effective utilization of resources, it is desired to separate and recover gypsum from waste gypsum board.
ところで、石膏は、結晶水の相違により二水石膏(CaSO4・2H2O)、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)、及び無水石膏(CaSO4)の三種類におおよそ分類され、二水石膏を約130℃以上に加熱すれば半水石膏に転位し、更に約180℃以上に加熱するとIII型無水石膏を経てII型無水石膏に転位する。また、半水石膏に加水処理を行うと速やかに水和反応が進んで二水石膏に転位して短時間で硬化するが、II型無水石膏に加水処理を行ってもゆっくりとしか水和反応は進まない。なお、III型無水石膏は大気中の水分を強力に吸湿するため、自然に放置しておれば極めて容易に半水石膏に転位することが判明している。 By the way, gypsum is roughly classified into three types, dihydrate gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O), hemihydrate gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O), and anhydrous gypsum (CaSO 4 ) depending on the difference in crystal water. When dihydrate gypsum is heated to about 130 ° C. or higher, it is rearranged to hemihydrate gypsum, and when heated to about 180 ° C. or higher, it is transferred to type II anhydrous gypsum via type III anhydrous gypsum. In addition, when hydration treatment is performed on hemihydrate gypsum, the hydration reaction proceeds rapidly and rearranges to dihydrate gypsum and hardens in a short time. Does not advance. It has been found that type III anhydrous gypsum absorbs moisture in the atmosphere strongly, so that it can be easily converted to hemihydrate gypsum if it is allowed to stand naturally.
石膏ボードなどの石膏は二水石膏の状態にあり、これに加水処理を行っても水和反応は起こらず硬化するようなことはないが、半水石膏の状態に転位させれば加水処理によって短時間で硬化させることができ、例えば、土壌固化材などとして有効に再利用できると考えられる。 Gypsum such as gypsum board is in the form of dihydrate gypsum, and even if it is treated with water, it does not hydrate and does not harden. It can be cured in a short time, and can be effectively reused as, for example, a soil solidifying material.
特許文献1(特開2001−122645号)には、廃石膏ボードなどを大気圧中または加圧下で所定温度に加熱して半水石膏とし、この半水石膏を土壌固化材の原料に用いて有効活用するようにしたものが記載されている。また、特許文献1には加熱手段として具体的な装置は記載されていないが、例えば特許文献2(特開2004−269299号)や特許文献3(特開2004−136206号)など多数の文献にも示されているように、廃石膏ボードの加熱処理装置としては加熱効率に優れるロータリーキルンが多く採用されている。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-122645), waste gypsum board or the like is heated to a predetermined temperature under atmospheric pressure or under pressure to form a half-water gypsum, and this half-water gypsum is used as a raw material for soil solidifying material. It describes what is effectively used. Patent Document 1 does not describe a specific device as a heating means. However, for example, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-269299) and Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-136206) disclose a large number of documents. As shown, as a heat treatment apparatus for waste gypsum board, a rotary kiln having excellent heating efficiency is often used.
そして、上記ロータリーキルンとしては、特許文献2にも示されているように、ドラム内の熱風の流れる方向と対向させる方向から材料を流し、ドラムから排出される加熱材料温度に基づいてバーナ燃焼量を制御する、いわゆる向流加熱方式のロータリーキルンが一般的である。
しかしながら、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏は細かい粉粒状であり、これをロータリーキルンで加熱処理しようとすると、熱風にあおられた廃石膏がどうしても大量に排気ダクト下流へと飛散してしまい、例えば、本発明者らが行った実験によれば、ロータリーキルン内に投入した廃石膏の2〜3割程度が排ガスに随伴して排気ダクト下流へと飛散して集塵機で捕捉されるという結果となった。 However, the waste gypsum in the form of dihydrate gypsum obtained by crushing and separating waste gypsum board is fine powder, and when trying to heat it with a rotary kiln, the amount of waste gypsum covered with hot air is inevitably large. For example, according to experiments conducted by the present inventors, about 20 to 30% of the waste gypsum introduced into the rotary kiln is scattered downstream of the exhaust duct along with the exhaust gas. As a result, it was captured by the dust collector.
したがって、従来のような向流加熱方式のロータリーキルンを採用すると、キルン出口の石膏温度に基づく加熱制御を行うために、キルンから排出される石膏を半水石膏に転位させることができるものの、排ガス温度をコントロールできないので、排ガスに随伴する廃石膏は排ガス温度が低いと半水石膏に転位しきれず、また排ガス温度が高いと廃石膏の一部は半水石膏を経て水和反応が非常に進みにくいII型無水石膏にまで転位させてしまうこともあり、集塵機で捕捉される石膏を半水石膏に収率良く転位させることができないことが十分予測される。 Therefore, when a conventional countercurrent heating type rotary kiln is used, the gypsum discharged from the kiln can be transferred to hemihydrate gypsum in order to perform heating control based on the gypsum temperature at the kiln outlet, but the exhaust gas temperature Therefore, if the exhaust gas temperature is low, the waste gypsum that accompanies the exhaust gas cannot be transferred to hemihydrate gypsum, and if the exhaust gas temperature is high, part of the waste gypsum is difficult to proceed through the hemihydrate gypsum. It may be rearranged to type II anhydrous gypsum, and it is sufficiently predicted that gypsum captured by the dust collector cannot be translocated to hemihydrate gypsum with good yield.
本発明は上記の点に鑑み、二水石膏の状態にある廃石膏の加熱再生時に、ロータリーキルンから排出する石膏と共に、集塵機で捕捉する石膏も半水石膏に収率良く転位させることのできる廃石膏の加熱再生処理装置を提供することを課題とする。 In view of the above points, the present invention is a waste gypsum that can displace gypsum captured by a dust collector together with gypsum discharged from a rotary kiln together with gypsum discharged from a rotary kiln with good yield when heating and regenerating waste gypsum in dihydrate gypsum. It is an object of the present invention to provide a heat regeneration processing apparatus.
上記課題を解決するために、本発明に係る請求項1記載の廃石膏の加熱再生処理装置は、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置であって、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの石膏供給側に熱風供給用のバーナを備える並流加熱方式のロータリーキルンを有し、該ロータリーキルンの排気ダクトの下流には飛散する石膏を捕捉する集塵機を配設する一方、排気ダクトには排ガス温度検出用の温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御して集塵機にて捕捉する石膏も半水石膏に転位させて回収できるようにしたことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the waste gypsum heat regeneration treatment apparatus according to claim 1 according to the present invention heat treats waste gypsum in the state of dihydrate gypsum obtained by crushing and separating waste gypsum board. A waste gypsum heat regeneration processing apparatus that regenerates as hemihydrate gypsum, having a co-current heating type rotary kiln equipped with a hot air supply burner on the gypsum supply side of a cylindrical drum that is rotatably supported in an inclined manner. A dust collector that captures the gypsum that is scattered is disposed downstream of the exhaust duct of the rotary kiln, and the exhaust duct is provided with a temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature, and based on the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor. There is also a burner combustion controller that controls the combustion amount of the burner, and gypsum that is captured by a dust collector by controlling the burner combustion amount so that the exhaust gas temperature becomes the temperature at which dihydrate gypsum is transferred to hemihydrate gypsum. It has to be recovered by rearrangement to gypsum are characterized.
また、請求項2記載の廃石膏の加熱再生処理装置は、前記ロータリーキルンの排ガス温度が100〜200℃、好ましくは130〜180℃となるように制御したことを特徴としている。 The waste gypsum heat regeneration treatment apparatus according to claim 2 is characterized in that the exhaust gas temperature of the rotary kiln is controlled to be 100 to 200 ° C, preferably 130 to 180 ° C.
本発明に係る請求項1記載の廃石膏の加熱再生処理装置によれば、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置であって、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの石膏供給側に熱風供給用のバーナを備える並流加熱方式のロータリーキルンを有し、該ロータリーキルンの排気ダクトの下流には飛散する石膏を捕捉する集塵機を配設する一方、排気ダクトには排ガス温度検出用の温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御して集塵機にて捕捉する石膏も半水石膏に転位させて回収できるようにしたので、ロータリーキルンから排出する石膏と共に、集塵機で捕捉する石膏も半水石膏に収率良く転位させて回収することができ、廃石膏のほとんどを無駄なく半水石膏に再生して土壌固化材などに有効活用することができる。 According to the waste gypsum heat regeneration treatment apparatus according to claim 1 of the present invention, the waste gypsum in the state of dihydrate gypsum obtained by crushing and separating the waste gypsum board is heat treated as a half-water gypsum. An apparatus for heating and regenerating waste gypsum to be regenerated, comprising a co-current heating type rotary kiln having a hot air supply burner on a gypsum supply side of a cylindrical drum rotatably supported by an inclination, and an exhaust duct of the rotary kiln A dust collector that captures the scattered gypsum is installed downstream of the exhaust duct, and the exhaust duct is provided with a temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature, and the burner combustion amount is controlled based on the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor. Burner combustion controller that controls the amount of burner burn so that the exhaust gas temperature becomes the temperature at which dihydrate gypsum is transferred to half-water gypsum, and the gypsum captured by the dust collector is also transferred to half-water gypsum. Since the gypsum discharged from the rotary kiln and the gypsum captured by the dust collector can be recovered by transferring the gypsum to the half-water gypsum in a high yield, most of the waste gypsum can be recycled to the half-water gypsum without waste. It can be used effectively for soil solidifying materials.
また、本発明に係る請求項2記載の廃石膏の加熱再生処理装置によれば、ロータリーキルンの排ガス温度が100〜200℃、好ましくは130〜180℃となるように制御するので、ロータリーキルンから排出される石膏も半水石膏に転位させることができると共に、ロータリーキルンの排ガスに随伴して飛散する廃石膏を気流乾燥によって半水石膏に転位させて回収できる。 Further, according to the waste gypsum heat regeneration treatment apparatus according to claim 2 of the present invention, since the exhaust gas temperature of the rotary kiln is controlled to be 100 to 200 ° C, preferably 130 to 180 ° C, it is discharged from the rotary kiln. Gypsum can be rearranged to hemihydrate gypsum, and waste gypsum scattered with exhaust gas from the rotary kiln can be rearranged to hemihydrate gypsum by airflow drying.
本発明の廃石膏の加熱再生処理装置にあっては、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの石膏供給側に熱風供給用のバーナを備える並流加熱方式のロータリーキルンを採用する。そして、ロータリーキルンの排気ダクトには排ガス温度検出用の温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度を取り込み、あらかじめ設定した排ガス温度設定値と比較してその差値量に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備える。 The waste gypsum heat regeneration processing apparatus of the present invention employs a co-current heating type rotary kiln having a hot air supply burner on the gypsum supply side of a cylindrical drum rotatably supported by tilting. The exhaust duct of the rotary kiln is provided with a temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature, takes in the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor, and compares it with a preset exhaust gas temperature set value to determine the burner based on the difference value. A burner combustion controller is provided for controlling the amount of combustion.
そして、二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏とするときは、先ず、バーナ燃焼制御器の排ガス温度設定値を二水石膏を好適に半水石膏に転位させる温度、例えば、100〜200℃、好ましくは130〜180℃となるように設定しておく。そして、ロータリーキルン内にバーナから熱風を供給しながら廃石膏を供給すると、ロータリーキルンからは多量の廃石膏が排ガスに随伴して排気ダクトへと流れていくこととなるが、排ガス温度が二水石膏を半水石膏に転位させる温度にコントロールされるために、排ガスに随伴する廃石膏は気流乾燥によって半水石膏へと転位する温度まで加熱されることとなり、下流の集塵機では再利用可能な半水石膏が捕捉回収される。 And when the waste gypsum in the state of dihydrate gypsum is heat-treated to make half water gypsum, first, the temperature at which the exhaust gas temperature setting value of the burner combustion controller is suitably transferred to the half water gypsum, For example, the temperature is set to 100 to 200 ° C., preferably 130 to 180 ° C. When waste gypsum is supplied while supplying hot air from the burner into the rotary kiln, a large amount of waste gypsum flows from the rotary kiln to the exhaust duct along with the exhaust gas. Because it is controlled by the temperature at which it is rearranged into hemihydrate gypsum, the waste gypsum accompanying the exhaust gas is heated to the temperature at which it is translocated to hemihydrate gypsum by airflow drying, and can be reused in downstream dust collectors. Is captured and recovered.
なお、並流加熱方式のロータリーキルンでは、キルンから排出される石膏の加熱温度と排ガス温度に相関関係があり、排ガス温度のコントロールを行うことで石膏加熱温度もタイムラグ無く制御でき、その結果、石膏加熱温度を緻密にコントロールでき、これによって半水石膏の収率も向上させることができる。 In the rotary kiln of the co-current heating method, there is a correlation between the heating temperature of the gypsum discharged from the kiln and the exhaust gas temperature, and by controlling the exhaust gas temperature, the gypsum heating temperature can also be controlled without time lag. The temperature can be precisely controlled, thereby improving the yield of hemihydrate gypsum.
このように、並流加熱方式のロータリーキルンを採用し、排ガス温度に基づいてバーナ燃焼量制御を行えば、ロータリーキルンから排出される石膏の加熱温度をコントロールできると共に、排ガスに随伴して大量に飛散する廃石膏も気流乾燥によって好ましく加熱でき、廃石膏を半水石膏に収率良く転位させて回収することが可能であり、廃石膏を有効に再生して土壌固化材などとして利用できる。 In this way, if a parallel kiln rotary kiln is adopted and burner combustion amount control is performed based on the exhaust gas temperature, the heating temperature of the gypsum discharged from the rotary kiln can be controlled, and a large amount of air is scattered accompanying the exhaust gas. Waste gypsum can also be heated preferably by airflow drying, and it can be recovered by transferring the gypsum to hemihydrate gypsum with good yield. The waste gypsum can be effectively regenerated and used as a soil solidifying material.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図中の1は廃石膏を加熱再生する並流加熱方式のロータリーキルンであって、内周壁に多数の掻き上げ羽根(図示せず)を周設した円筒状のドラム2を回転自在に傾斜支持し、駆動用モータ(図示せず)により所定の速度で回転駆動させており、前記ドラム2の廃石膏供給側のホットホッパ3側には熱風供給用のバーナ4を備える一方、ドラム2の石膏排出側のコールドホッパ5側には排ガス導出用の排気ダクト6を連結し、該排気ダクト6の下流には乾式サイクロン7やバグフィルタ8の集塵機、及び排風機9、煙突10を配設している。
In the figure, reference numeral 1 denotes a rotary kiln of a co-current heating system that heats and recycles waste gypsum, and supports a cylindrical drum 2 having a large number of scraping blades (not shown) on its inner peripheral wall so that it can rotate freely. The hot hopper 3 on the side of the waste gypsum supply side of the drum 2 is provided with a burner 4 for supplying hot air, while the gypsum discharge of the drum 2 is driven by a drive motor (not shown). An exhaust duct 6 for exhaust gas exhaust is connected to the
また、ドラム1のホットホッパ側3には廃石膏を定量供給できる貯留ホッパ11を配設し、廃石膏を定量ずつ払い出してベルトコンベヤ12を介してドラム2内に供給できるようにしてあり、またドラム2のコールドホッパ5側には加熱した石膏を貯留するストックビン13と、搬送用のバケットエレベータ14を配設している。
A storage hopper 11 capable of supplying a fixed amount of waste gypsum is disposed on the hot hopper side 3 of the drum 1 so that a fixed amount of waste gypsum can be discharged and supplied into the drum 2 via a
そして、バーナ4よりドラム2内に熱風を供給しつつ、排気ダクト6末端側の排風機9にて排ガスを吸引し、ドラム2内を通過する高温ガス流を維持しながら、貯留ホッパ11から定量ずつ払い出した廃石膏をベルトコンベヤ12にてドラム2内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム2内を転動流下させる間に所望温度まで加熱してコールドホッパ5側より排出し、バケットエレベータ14によって搬送してストックビン13に貯留するようにしている。また、ドラム2からの排ガスは乾式サイクロン7、バグフィルタ8を経由させて排ガスに随伴する石膏を捕捉した後、清浄化した排ガスを煙突10より大気中へ放出している。
Then, while supplying hot air from the burner 4 into the drum 2, the exhaust gas is sucked by the exhaust fan 9 at the end of the exhaust duct 6, and the high-temperature gas flow passing through the drum 2 is maintained, and the quantity is determined from the
前記乾式サイクロン7にて捕捉した石膏は、ロータリーバルブ15により排出して適宜の移送手段によってストックビン13に貯留し、また、バグフィルタ8にて捕捉した石膏もスクリューフィーダ16にて排出して適宜の移送手段によってストックビン13に貯留する。なお、捕捉した石膏をストックビン13に一緒に貯留せずに、乾式サイクロン7にて捕捉した細粒分、バグフィルタ8にて捕捉した微粒分のそれぞれを粒度別に管理して再利用を図ることもできる。
The gypsum captured by the
また、排気ダクト6には、ドラム2より導出される排ガスの温度を検出する温度センサ17を備えると共に、該温度センサ17にて検出する排ガス温度を取り込み、あらかじめ設定した排ガス温度設定値と比較ししてその差値量に基づいてバーナ4の燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器18を備える。そして、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度、即ち100〜200℃、好ましくは130〜180℃程度に設定してバーナ燃焼量を制御するようにしている。
Further, the exhaust duct 6 is provided with a
しかして、上記装置にて二水石膏の状態にある廃石膏を加熱して半水石膏として再生するときには、先ず、ロータリーキルン1のドラム2を回転駆動させながら、バーナ4を燃焼させてドラム2内に熱風を送り込一方、貯留ホッパ11より粉粒状の廃石膏を払い出してベルトコンベヤ12にてドラム2内に順次供給し、並流加熱方式によって廃石膏を加熱する。このとき、排気ダクト6にて検出する排ガス温度が、二水石膏を半水石膏に転位させる温度、例えば100〜200℃、好ましくは130〜180℃となるように、バーナ燃焼制御器18にてバーナ燃焼量を制御する。
Thus, when waste gypsum in the form of dihydrate gypsum is heated and regenerated as semi-hydrate gypsum by the above apparatus, first, the burner 4 is combusted while the drum 2 of the rotary kiln 1 is driven to rotate, and the inside of the drum 2 is burned. While the hot air is fed into the drum 2, the powdery waste gypsum is discharged from the
また、ロータリーキルン1に供給された廃石膏の何割かはキルン内で加熱中に排ガスに随伴して排気ダクト6へと飛散していくが、排ガス温度が二水石膏を半水石膏に転位させる温度にコントロールされているために、気流乾燥によって廃石膏が半水石膏に転位し、下流の乾式サイクロン7やバグフィルタ8にて捕捉される。
In addition, some of the waste gypsum supplied to the rotary kiln 1 is scattered in the exhaust duct 6 along with the exhaust gas during heating in the kiln, but the exhaust gas temperature is the temperature at which dihydrate gypsum is converted to hemihydrate gypsum. Therefore, the waste gypsum is dislocated to hemihydrate gypsum by airflow drying and is captured by the downstream
一方、ドラム2から排出される石膏は、並流加熱方式なので排ガス温度をコントロールすればタイムラグなく加熱制御されるために、加熱温度も安定していて半水石膏へと収率良く転位させれる。そして、ドラム2から排出される半水石膏や、乾式サイクロン7やバグフィルタ8にて捕捉された半水石膏は、ストックビン13へと集められて貯留され、土壌固化材などとして有効活用される。
On the other hand, since the gypsum discharged from the drum 2 is a co-current heating system, if the exhaust gas temperature is controlled, the heating is controlled without a time lag, so that the heating temperature is stable and can be translocated to the semi-hydrate gypsum with a high yield. The hemihydrate gypsum discharged from the drum 2 and the hemihydrate gypsum captured by the
このドラムから排出される加熱材料温度に基づいてバーナ燃焼量を制御すように、廃石膏を並流加熱方式のロータリーキルン1を採用し、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御するので、ロータリーキルン1から排出する石膏はもとより、乾式サイクロン7やバグフィルタ8にて捕捉する石膏も二水石膏から半水石膏に収率良く転位させることができる。
In order to control the burner combustion amount based on the temperature of the heated material discharged from this drum, the waste gypsum adopts a co-current heating type rotary kiln 1 and the exhaust gas temperature is changed to the temperature at which dihydrate gypsum is transferred to hemihydrate gypsum. Since the burner combustion amount is controlled as described above, not only gypsum discharged from the rotary kiln 1 but also gypsum captured by the
なお、並流加熱方式のロータリーキルン1では、廃石膏投入側にバーナ4があるため、水分を含んだ廃石膏でも一気に加熱乾燥させるので、ドラム2内壁に石膏が付着しにくく、向流加熱方式のものと比較してドラム2投入口付近における廃石膏の付着を少なくできる利点がある。 In the rotary kiln 1 of the cocurrent heating method, since there is a burner 4 on the waste gypsum input side, waste gypsum containing moisture is heated and dried all at once, so that the gypsum hardly adheres to the inner wall of the drum 2 and the countercurrent heating method. There is an advantage that the adhesion of the waste gypsum in the vicinity of the inlet of the drum 2 can be reduced as compared with the one.
1…ロータリーキルン 2…ドラム
4…バーナ 6…排気ダクト
7…乾式サイクロン(集塵機) 8…バグフィルタ(集塵機)
11…廃石膏の貯留ホッパ 13…ストックビン
17…温度センサ 18…バーナ燃焼制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary kiln 2 ... Drum 4 ... Burner 6 ...
11 ... Waste
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