JP2010095410A - 廃油系廃棄物の利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃油系廃棄物を容易に、しかも大量に燃料として利用し得る方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも機械式搬送及び機械式投入が可能な必要最小限のハンドリング性に調整された廃油系廃棄物Ｘを、セメント製造設備であるＮＳＰキルン１０のＲＳＰ式仮焼炉１２の燃焼炉１２ｂに設置したバーナー１９ｂの近傍から、２重のフラップダンパー２０等のシール機能を有する機械式投入装置を介して投入し、廃油系廃棄物Ｘをセメント製造用燃料として利用する廃油系廃棄物の利用方法とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、廃油系廃棄物の利用方法に関するもので、特に廃油系廃棄物を容易に、しかも大量に代替燃料として利用する方法に関するものである。

廃プラスチック、廃ゴム、或いは廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の廃油類は、高いエネルギーを有するため、廃棄物として焼却処分せずに、燃料として有効利用することが期待されている。
そこで、このような燃焼によって高エネルギーを発生する可燃性廃棄物は、近年、各種の燃焼炉の代替燃料として使用されつつある。

例えば、廃プラスチック等の可燃性廃棄物を燃料として利用する方法として、その破砕品をセメント焼成設備のロータリーキルンの窯前部からロータリーキルン内に空気流に乗せて吹き込んで燃焼させ、それにより、主燃料として使用している微粉炭の使用量を削減する技術が特許文献１或いは特許文献２に開示されている。
また、原油スラッジ、廃塗料、廃溶剤等の油泥と、所定の粒径に破砕した廃畳、木粉等のバイオマスと、有機質粉体とを所定の割合で混合し、得られた固体燃料を管路を介してセメントキルンの主燃料である微粉炭に代えて、或いは微粉炭と併用してバーナーから炉内に燃料として投入する技術が特許文献３に開示されている。

特開平８−２８３０５２号公報 特開２００１−５８８５７号公報 特開２００６−１９９７５０号公報

ところで、上記のようにセメント焼成設備のロータリーキルンの窯前部から燃料として可燃性廃棄物を投入するに際しては、製造されるセメントクリンカの品質に悪影響を与えない観点等から、火炎（フレーム）を形成させて燃料を瞬時に高温で完全燃焼させる必要があり、空気流等に乗せて可燃性廃棄物を吹き込むことが必須であった。
この際、可燃性廃棄物が廃プラスチック等の破砕品である場合には、付着性が無いことから容易に管路を介して空気圧送することも可能であるが、原油スラッジ、廃塗料等を主体とする廃油系廃棄物にあっては、高い粘稠性を有するものや、常温で流動性がないものもあり、管路を介した圧送が困難である。また、特許文献３に記載されているように、廃油類をバイオマス等に吸収させ、ハンドリング性を改善させた後に管路を介して圧送する方法もあるが、この場合には、廃油系廃棄物の流動性、付着性等との調整を厳密に行う必要があり、廃油類の種類によってはその作業が煩雑となる場合があった。

また、近年においては、処分を要請される廃油類等の可燃性廃棄物の量が増え、ロータリーキルンの窯前部から燃料として吹き込むだけでは処分し切れなくなり、ロータリーキルン以外の機器に可燃性廃棄物を投入して処分することが期待されるようになってきた。

本発明は、上述した背景技術が有する実情に鑑み成されたものであって、その目的は、廃油系廃棄物を容易に、しかも大量に代替燃料として利用し得る方法を提供することにある。

本発明者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、セメント製造設備であるＮＳＰキルンの仮焼炉に着目し、該仮焼炉においては、火炎（フレーム）を形成させて燃料を瞬時に完全燃焼させる必要はなく、燃料の吹き込みを必須とはしないことから、ハンドリング性が悪く、付着性を有する廃油系廃棄物であっても、十分に燃料として利用可能であること、仮焼炉は、燃焼用空気の供給や炉内ガスの気流等の条件が、燃料を燃焼させるのに最適である位置にバーナーを設置しているため、上記廃油系廃棄物の投入位置としても該バーナーの近傍から投入することが好適であることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法は、次のものである。
〔１〕 廃油系廃棄物を、セメント製造設備であるＮＳＰキルンの仮焼炉のバーナー近傍から投入し、該廃油系廃棄物をセメント製造用燃料として利用することを特徴とする、廃油系廃棄物の利用方法。
〔２〕 上記廃油系廃棄物が、廃油類と廃油吸収材との混合物であることを特徴とする、上記〔１〕に記載の廃油系廃棄物の利用方法。
〔３〕 上記仮焼炉が、ＲＳＰ式の仮焼炉であり、上記廃油系廃棄物を該仮焼炉の燃焼炉に設置したバーナーの近傍から投入することを特徴とする、上記〔１〕又は〔２〕に記載の廃油系廃棄物の利用方法。
〔４〕 上記廃油系廃棄物を、２重のフラップダンパー、ロータリーフィーダ等のシール機能を有する機械式投入装置を介して仮焼炉のバーナー近傍から投入することを特徴とする、上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。
〔５〕 上記廃油系廃棄物が、スクリューコンベヤー、バケットエレベーター、ベルトコンベヤー等の機械式搬送装置によって仮焼炉まで搬送されることを特徴とする、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。
〔６〕 上記廃油系廃棄物が、少なくとも機械式搬送及び機械式投入が可能な必要最小限のハンドリング性に調整されていることを特徴とする、上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。

上記した本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法によれば、セメントクリンカの品質に全く影響を与えずに、容易に、しかも大量の廃油系廃棄物を仮焼炉の燃料の全部、或いは一部として利用することができる。
より具体的には、本発明の方法のようにセメント製造設備であるＮＳＰキルンの仮焼炉内に廃油系廃棄物を投入した場合、仮焼炉の内部はロータリーキルンの窯前部よりも周囲温度条件が低いので未燃分が出る可能性があるが、多少の未燃分が仮焼炉から出たとしても、最終的にはロータリーキルン内に入ってロータリーキルンの回転に従って窯前部側に徐々に移動しながら燃焼を完結するので、セメントクリンカの品質に全く影響を与える心配がない。また、多少燃焼の仕方に変動があったとしても、同じ理由により、セメントクリンカの品質に全く問題を与える心配がない。また、ハンドリング性が悪く、付着性を有する廃油系廃棄物であっても、その流動性、付着性等を厳密に調整することなく、２重のフラップダンパー、ロータリーフィーダ等を用いた機械的投入方法等を採用することにより容易に仮焼炉内に投入することができ、ロータリーキルンでの処分量に限界があっても、仮焼炉において大量に廃油系廃棄物を燃料として利用しながら焼却処分することができる。さらに、仮焼炉内において廃油系廃棄物の燃焼により発生する熱量は、当然に仮焼炉に投入する微粉炭等の燃料の節約に寄与することになる。加えて、仮焼炉は、燃焼用空気の供給や炉内ガスの気流等の条件が、燃料を燃焼させるのに最適である位置にバーナーを設置しているため、本発明のように、廃油系廃棄物を該バーナーの近傍から投入することにより、該廃油系廃棄物を代替燃料として好適に燃焼させることができる。

以下、上記した本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法の好適な実施の形態を、図面等に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法を実施する設備の全体を概念的に示した図である。

本発明において使用する廃油系廃棄物は、廃ワイヤソーオイル、オイルスラッジ（例えば重油スラッジ、原油スラッジ等）、廃油再生残渣（廃油を蒸留設備等を用いて再生した後に残る残渣）、廃切削油、廃研磨油、廃インク、廃溶剤、廃グリース、廃植物油、廃食用油等の廃油類単独であってもよいが、これらの一種以上の廃油類と廃油吸収材との混合物とすることが、ハンドリング性、燃焼性等の観点から好ましい。

上記廃油吸収材としては、廃畳の破砕物、木材チップ、廃ポリマー、廃スポンジ、紙屑、各種汚泥等を用いることができ、これらの廃油吸収材と廃油類とを混合し、流動性、付着性等のハンドリング性を改善した混合物とする。
廃油類と上記廃油吸収材との混合割合は、混合する両者の種類、性状等により異なり、一概に規定することはできないが、混合物の性状の目安としては、少なくともスクリューコンベヤー、バケットエレベーター、ベルトコンベヤー等の機械式搬送装置にて搬送が可能であり、かつ２重のフラップダンパー、ロータリーフィーダ等の機械式投入装置によって投入が可能な必要最低限の流動性、付着性等のハンドリング性を備えた混合物とすればよい。逆に言えば、この程度のハンドリング性を有する廃油類であれば、廃油吸収材と混合することなく廃油類単独でも使用可能である。

図１において示した設備では、廃畳Ａと、木屑Ｂとを廃油吸収材として用い、これらの廃油吸収材を破砕機１によって適度な粒径に破砕した後、廃油類Ｏと破砕した廃油吸収材とを混合機２によって混合し、上記した機械式搬送及び機械式投入が可能な必要最低限のハンドリング性を備えた廃油系廃棄物Ｘとしている。

廃油類と廃油吸収材とを混合することによりハンドリング性が改善された廃油系廃棄物Ｘは、車両、好ましくは天蓋付密閉車両３に積み込まれ、セメント製造設備の近傍まで運ばれる。セメント製造設備の近傍まで運ばれた廃油系廃棄物Ｘは、ホッパー４に投入され、スクリューコンベヤー５、バケットエレベーター６、ベルトコンベヤー７等の機械式搬送装置にてセメント製造設備の仮焼炉まで搬送される。なお、上記廃油類と廃油吸収材との混合設備とセメント製造設備とが近接している場合には、車両による輸送は行う必要はない。

本発明において廃油系廃棄物Ｘを燃料として利用する設備は、セメント製造設備であるＮＳＰキルンの仮焼炉である。
ＮＳＰキルン１０は、図１に示したように、複数段、例えば４段のサイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４からなるサスペンションプレヒータ１１と、このサスペンションプレヒータ１１に付設された仮焼炉１２と、該仮焼炉１２及び最下段のサイクロンＣ１に入口フッド１３を介して接続されたロータリーキルン１４と、このロータリーキルン１４の出口部に連結されたクーラ１５とから構成されている。そして、原料投入口１６より投入されたセメント原料は、サスペンションプレヒータ１１のサイクロンにおいて順次予熱された後、仮焼炉１２に導入されて脱炭酸等の仮焼反応が行われ、その後、入口フッド１３を経由してロータリーキルン１４においてセメントクリンカーとして焼成される。ロータリーキルン１４から排出されたセメントクリンカーは、クーラ１５において急冷され、最終的なセメントクリンカーとなる。

上記した仮焼炉には、セメント原料中の石灰石を脱炭酸させる熱量を供給するため、微粉炭等の燃料を燃焼するためのバーナーが設置されている。本発明では、上記仮焼炉のバーナー近傍から廃油系廃棄物を投入することが特徴である。これは、仮焼炉では、燃焼用空気の供給や炉内ガスの気流等の条件が、燃料を燃焼させるのに最適である位置にバーナーを設置しているため、上記廃油系廃棄物の投入もその近傍にて行うことが好ましいためである。ここで、バーナー近傍とは、仮焼炉外表面のバーナー軸心が貫通する点から直線距離３ｍ以内、好ましくは２ｍ以内の、仮焼炉外表面上の範囲をいい、該範囲内に上記廃油系廃棄物の投入口の軸心が位置するように投入位置を設定する。なお、仮焼炉には、複数のバーナーが設置されているケースがあるが、本発明の廃油系廃棄物の投入は、単一のバーナーの近傍からのみ投入を行なっても良いし、廃油系廃棄物を分割して、複数のバーナーの近傍から投入を行なっても良い。

サスペンションプレヒータ１１に付設される上記仮焼炉１２には、種々の形式のものがあるが、本発明においては、特にＲＳＰ式の仮焼炉〔スワール（Ｓ）炉〕に廃油系廃棄物Ｘを燃料として投入することが、燃焼効率の観点等から好ましい。
このＲＳＰ式の仮焼炉１２は、サイクロンＣ２で捕集されたセメント原料が仮焼炉１２に投入され、該仮焼炉１２における旋回燃焼方式により効率よく加熱されて脱炭酸が進められた後、仮焼炉１２から下方に排出されて混合室１７に投入され、混合室１７において高温のキルン排ガスと混合され、セメント原料は８５％以上の脱炭酸率に達し、その後、サイクロンＣ１で捕集されてロータリーキルン１４内に投入される構成のものである。

上記仮焼炉１２の構成を更に詳細に説明すると、図２に示したように、仮焼炉１２は、頂部の熱風発生炉１２ａと、下部の燃焼炉１２ｂとから構成され、それぞれの炉１２ａ，１２ｂには、図１に示したように、クーラ１５に接続された空気送出管１８から分岐する抽気ダクト１８ａ，１８ｂが接線方向にそれぞれ接続され、そして、熱風発生炉１２ａでは、バーナ１９ａにおいて少量の燃料が焚かれ、ここで発生した熱風は下部の燃焼炉１２ｂ内にコアを形成し、これが燃焼炉１２ｂ内でバーナ１９ｂから投入された燃料の燃焼効率を高めるとともに安定した燃焼を維持する。サイクロンＣ２で捕集されたセメント原料は、燃焼炉１２ｂの上部から投入され、燃焼炉１２ｂ内に供給された高速旋回気流を形成する燃焼用二次空気によって炉内に分散されるとともに加熱され、効率よく脱炭酸が進められる。混合室１７は、サスペンションプレヒータの立上がり管の一部を拡大して設けられたもので、下部からきた高温のキルン排ガスと、側部から仮焼炉１２より排出されたセメント原料および排ガスが導入され、ここで、再加熱されて８５％以上に脱炭酸されたセメント原料は、サイクロンＣ１で捕集されて入口フッド１３を介してロータリーキルン１４内に投入される。なお、各図面中、実線の矢印はセメント原料の流れを示し、破線の矢印はガスの流れを示している。

本発明においては、上記構成のＲＳＰ式仮焼炉１２の燃焼炉１２ｂに設置したバーナー１９ｂの近傍から、バーナ１９ｂで燃焼される燃料に代えて、或いは該燃料と併用して、図２に示したように、２重のフラップダンパー２０等のシール機能を有する機械式投入装置を介して廃油系廃棄物Ｘを代替燃料として該仮焼炉１２内に自然落下等により投入することが好ましい。
シール機能を有する機械式投入装置として、２重のフラップダンパー２０に代えてロータリーフィーダ等を用いることもできる。

このようにして仮焼炉１２内に投入された廃油系廃棄物Ｘは、燃焼してセメント原料の仮焼に寄与することとなる。特に、ＲＳＰ式仮焼炉１２の燃焼炉１２ｂの場合には、図３に示したように、炉内に抽気ダクト１８ｂから導入される燃焼用二次空気によって高速旋回気流が形成されているため、投入した廃油系廃棄物Ｘが例え凝集した塊状物となっている場合でも、該高速旋回気流によって炉内に分散されるとともに加熱され、しかも旋回しながら長時間にわたって炉内に滞留することとなるため、効率よく燃焼してセメント原料の仮焼に寄与することとなる。また、例え多少の未燃分が仮焼炉１２から出たとしても、最終的にはロータリーキルン１４内に入って該ロータリーキルン１４の回転に従って窯前部側に徐々に移動しながら燃焼を完結するので、セメントクリンカの品質に全く影響を与える心配がない。

上記したようなことから、ＲＳＰ式の仮焼炉１２の燃焼炉１２ｂに設置したバーナー１９ｂの近傍から廃油系廃棄物を投入する場合には、特にハンドリング性が悪く、付着性を有する廃油系廃棄物Ｘであっても、十分に燃料として利用可能であり、廃油系廃棄物Ｘを、厳格なハンドリング性の調整をすることなく、容易に、しかも大量にセメント製造用燃料として利用することが可能となる。

以上、本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法の好適な実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。

本発明に係る廃油系廃棄物の利用方法を実施する設備の全体を概念的に示した図である。 本発明において廃油系廃棄物を投入するＲＳＰ式の仮焼炉を概念的に示した図である。 ＲＳＰ式の仮焼炉の内部の旋回気流の状態を概念的に示した図である。

符号の説明

１ 破砕機
２ 混合機
３ 天蓋付密閉車両
４ ホッパー
５ スクリューコンベヤー
６ バケットエレベーター
７ ベルトコンベヤー
１０ ＮＳＰキルン
１１ サスペンションプレヒータ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ サイクロン
１２ 仮焼炉
１３ 入口フッド
１４ ロータリーキルン
１５ クーラ
１６ 原料投入口
１７ 混合室
１８ 空気送出管
１８ａ，１８ｂ 抽気ダクト
１９ａ，１９ｂ バーナ
２０ ２重のフラップダンパー
Ａ 廃畳
Ｂ 木屑
Ｏ 廃油
Ｘ 廃油系廃棄物

Claims (6)

1. 廃油系廃棄物を、セメント製造設備であるＮＳＰキルンの仮焼炉のバーナー近傍から投入し、該廃油系廃棄物をセメント製造用燃料として利用することを特徴とする、廃油系廃棄物の利用方法。
2. 上記廃油系廃棄物が、廃油類と廃油吸収材との混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の廃油系廃棄物の利用方法。
3. 上記仮焼炉が、ＲＳＰ式の仮焼炉であり、上記廃油系廃棄物を該仮焼炉の燃焼炉に設置したバーナーの近傍から投入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の廃油系廃棄物の利用方法。
4. 上記廃油系廃棄物を、２重のフラップダンパー、ロータリーフィーダ等のシール機能を有する機械式投入装置を介して仮焼炉のバーナー近傍から投入することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。
5. 上記廃油系廃棄物が、スクリューコンベヤー、バケットエレベーター、ベルトコンベヤー等の機械式搬送装置によって仮焼炉まで搬送されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。
6. 上記廃油系廃棄物が、少なくとも機械式搬送及び機械式投入が可能な必要最小限のハンドリング性に調整されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の廃油系廃棄物の利用方法。