JP2010222204A - 樹脂系廃棄物の利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチック等の樹脂系廃棄物をセメント焼成用の燃料として利用しながら、セメントキルン燃焼排ガスに含まれるＰＯＰｓの量を低く抑える。
【解決手段】芳香族系樹脂を含む廃棄物をセメントキルン４の窯前部１５に投入し、脂肪族系樹脂を含む廃棄物をセメントキルン４の窯尻部１４又は／及び仮焼炉３に投入する。難分解性の単環・多環芳香族構造を有する芳香族系樹脂を含む廃棄物をセメントキルン４の窯前部１５で燃焼させることで不完全燃焼を防止することができるため、不完全燃焼によるＤＸＮｓの再合成を未然に回避することができ、樹脂の種類によって利用位置を選定しない従来に比較して、ＰＯＰｓの発生量を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂系廃棄物の利用方法に関し、特に、樹脂系廃棄物をセメント焼成用の燃料として利用しながら、セメントキルン燃焼排ガスに含まれるダイオキシン類（ＤＸＮｓ）等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）の量を低く抑える方法に関する。

近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルン燃焼排ガス中のＤＸＮｓ等のＰＯＰｓや、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害物質の排出量の増加が懸念される。

しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる有害物質を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の有害物質の濃度が増加すると、大気汚染の原因となる虞があるとともに、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となる虞もある。

そこで、例えば、特許文献１に記載の燃焼排ガス処理方法は、石炭灰を有効に利用しながら、セメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀、ダイオキシン類等の有害物質の濃度を低減するため、未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を選択し、該石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで、該燃焼排ガス中の有害物質を吸着させ、有害物質を吸着した石炭灰を回収するとともに、石炭灰の吹込み位置の燃焼排ガスの温度を１６０℃以下とし、未燃カーボンに吸着した水銀の再脱離、ダイオキシン類の再合成を防止する。

また、特許文献２には、セメントを製造する際に、水銀、ダイオキシン等の有害物質が設備内に蓄積するのを防止するため、プレヒータより排出された後、煙突に至るまでの間の配管又は装置内を流通する温度３５０℃以上の排ガスの一部を抽気し、該ガス中に含まれる水銀、ダイオキシン等の有害物質を凝縮させて除去する方法が開示されている。

特開２００８−２３７９５９号公報 特開２００５−０９７００５号公報

上述のように、従来、セメントキルン燃焼排ガスのＰＯＰｓ低減対策が種々提案されているが、従来セメント焼成用の燃料として有効利用されている廃プラスチック等の樹脂系廃棄物との関連では何ら対策が施されておらず、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記観点からなされたものであって、廃プラスチック等の樹脂系廃棄物をセメント焼成用の燃料として利用しながら、セメントキルン燃焼排ガスに含まれるＰＯＰｓの量を低く抑えることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従来、セメント工場に受け入れた樹脂系廃棄物を、主にその大きさによる燃焼のし易さの観点からセメント製造装置における利用位置を選定していた現状を見直し、種々の樹脂系廃棄物には、分解性の異なるものが存在することに着目し、樹脂系廃棄物の分解性に基づいてセメント製造装置における利用位置を選定することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、樹脂系廃棄物の利用方法であって、芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯前バーナより吹き込み、脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することを特徴とする。

そして、本発明によれば、難分解性の単環・多環芳香族構造を有する芳香族系樹脂を含む廃プラスチックをセメントキルンの窯前部で燃焼させることで不完全燃焼を防止することができるため、不完全燃焼によるＤＸＮｓの再合成を未然に回避することができる。これにより、樹脂の種類によって利用位置を選定しない従来に比較して、ＰＯＰｓの発生量を低減することができる。

また、本発明は、樹脂系廃棄物の利用方法であって、受け入れた樹脂系廃棄物を芳香族系樹脂を含む廃プラスチックと、脂肪族系樹脂を含む廃プラスチックとに分別し、分別した芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯前バーナより吹き込み、分別した脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することを特徴とする。本発明によれば、受け入れた種々の樹脂系廃棄物から、芳香族系樹脂を含む廃プラスチックと、脂肪族系樹脂を含む廃プラスチックとに分別することで、樹脂系廃棄物毎にセメント製造装置における好適な位置で利用することができる。

さらに、上記樹脂系廃棄物の利用方法において、前記芳香族系樹脂を含む廃プラスチックと、脂肪族系樹脂を含む廃プラスチックとの分別を、近赤外分光を用いて行うことができる。近赤外分光を利用した可搬の分別装置を用いることで、簡単に分別を行うことができる。

また、上記樹脂系廃棄物の利用方法において、前記芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックを破砕し、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下に粒度調整してセメントキルンの窯前バーナより吹き込むことができる。これにより、不完全燃焼を防ぎ、より効果的にＰＯＰｓの発生量を低減することができる。

上記樹脂系廃棄物の利用方法において、前記脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックを破砕し、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に粒度調整してセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することができる。これにより、燃え切りがよくなり熱エネルギを効率的回収することができる。

以上のように、本発明によれば、廃プラスチック等の樹脂系廃棄物をセメント焼成用の燃料として利用しながら、セメントキルン燃焼排ガスに含まれるＰＯＰｓの量を低く抑えることが可能となる。

本発明にかかる樹脂系廃棄物の利用方法を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる方法を用いて樹脂系廃棄物を利用するセメント焼成装置の一例を示し、このセメント焼成装置１は、プレヒータ２と、仮焼炉３と、セメントキルン４と、クリンカクーラ５等からなる。

プレヒータ２は、仮焼炉３からの高温ガスによって原料を予熱するため、複数のサイクロン２ａ〜２ｄを多段に備え、各々のサイクロン間、３段目サイクロン２ｂと仮焼炉３との間及び最下段サイクロン２ａとセメントキルン４との間には、原料シュート７〜１１が設けられ、最上段サイクロン２ｄから排出された排ガスを系外に排出するための主排気風車６が配置される。

仮焼炉３は、プレヒータ２によって予熱された原料を仮焼するため、微粉炭を吹き込むバーナ３ａを備え、仮焼炉３には、クーラ抽気ダクト１２を介してクリンカクーラ５からの抽気が導入される。また、仮焼炉３は、ライジングダクト１３を介してセメントキルン４に接続される。

セメントキルン４は、仮焼炉３によって仮焼された原料を焼成してセメントクリンカを生成するため、微粉炭を吹き込むバーナ（窯前バーナ）４ａを備える。クリンカクーラ５は、上記のようにして焼成されたクリンカを冷却するため、セメントキルン４の下流側に配置される。

上記セメント焼成装置１において、セメントキルン４の排ガスには、廃棄物のセメント原料化及び燃料化に起因するＤＸＮｓ等のＰＯＰｓが含まれる。このＤＸＮｓは、難分解性の単環・多環芳香族構造を有する芳香族系樹脂の不完全燃焼などによって再合成される。

そこで、本発明では、芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチック（以下、「廃プラ」という）をセメントキルン４の窯前バーナ４ａより吹き込み、セメントキルン４内の最高温度が１４５０℃に達する高温下で燃焼させて不完全燃焼を防止し、ＤＸＮｓの再合成を回避する一方、易分解性でＤＸＮｓの再合成の虞の少ない脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラをセメントキルン４の窯尻部１４又は仮焼炉３、あるいはこれらの両方に投入する。尚、窯尻部１４とは、セメントキルン４のうち、原料の流れ方向上流側の部位であり、窯前部１５とは、セメントキルン４のうち、原料の流れ方向下流側の部位であって、原料を焼成するための窯前バーナ４ａが設置される部位をいう。

具体的には、芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラは、セメントキルン４の窯前バーナ４ａ又は別途設けたバーナからセメントキルン４内に吹き込むことができる。一方、脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラをバーナ３ａ、又は別途設けたバーナから仮焼炉３に投入してもよく、窯尻部１４にノズル等を介して投入したり、開閉可能な投入口を窯尻部１４に設けて直接窯尻部１４内に投入することもできる。

上記芳香族系樹脂を含む廃プラ及び脂肪族系樹脂を含む廃プラを、セメントキルン４、仮焼炉３等に各々投入する前に、これらを予め破砕し、粒度調整することもできる。

芳香族樹脂を５０質量％以上含む廃プラは、破砕して粒度調整することで、不完全燃焼を防ぎ、より効果的にＰＯＰｓ発生量を低減することができ、粒径を３ｍｍ以上２０ｍｍ以下に調整することで、セメントキルン４より窯前バーナ用主燃料として吹き込むことができる。粒径が３ｍｍ未満の場合には、破砕に要する動力が過大であるため好ましくなく、２０ｍｍを超えると不完全燃焼によりＰＯＰｓの生成を引き起こす虞がある。

また、脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラは、破砕し粒度調整することで、燃え切りがよくなり熱エネルギを効率的に回収することができ、粒径を５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に調整して窯尻部１４等に投入することができる。粒径が５ｍｍ未満の場合には、破砕処理量が減少して動力源単位が増加するため好ましくなく、５０ｍｍを超えると燃え切りが悪くなり、プレヒータ上部で燃焼して熱エネルギ回収効率が低下するという不具合がある。

尚、セメント焼成装置１を備えたセメント工場には、多種の樹脂系廃棄物が搬入されるため、受け入れた樹脂系廃棄物を近赤外分光装置等を用いて芳香族系樹脂を含む廃プラと、脂肪族系樹脂を含む廃プラとに分別して用いることが好ましい。近赤外分光は、７２０〜２５００ｎｍの波長の電磁波であって、これを樹脂系廃棄物の表面に照射し、樹脂系廃棄物の種類によって各々固有の波長が吸収、透過、又は反射される際に得られるスペクトルを使って非破壊で簡単に上記分別を行うことができる。勿論、芳香族系樹脂を含む廃プラと、脂肪族系樹脂を含む廃プラとが混在せずにセメント工場に搬入される場合には、置場を別々に設けて管理すれば、容易に樹脂の種類に応じた利用が可能となる。

次に、本発明にかかる樹脂系廃棄物の利用方法の実施例として、セメント製造工場において、芳香族樹脂を含む廃プラを３ｍｍ以上２０ｍｍ以下、２０ｍｍ以上、脂肪族系樹脂を含む廃プラを５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、５０ｍｍ以上に粒度調整後、芳香族樹脂を含む廃プラを窯前バーナ４ａからオートフィーダにて計量し、ルーツブロアにより２ｔ／ｈで吹き込むと同時に、脂肪族系樹脂を含む廃プラを窯尻部１４にオートフィーダにより計量し、専用ダクトから２ｔ／ｈで投入した。一方、芳香族樹脂と脂肪族樹脂の両方を含む混合廃プラを３ｍｍ以上２０ｍｍ以下、２０ｍｍ以上に調節したものを窯前バーナ４ａからオートフィーダにて計量し、ルーツブロアにより２ｔ／ｈで吹き込むと同時に、脂肪族系樹脂を含む廃プラを５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、５０ｍｍ以上に粒度調整したものを窯尻部１４にオートフィーダにより計量し、専用ダクトから２ｔ／ｈで投入した。各水準において、投入開始後から２４時間後にセメント焼成装置１の主排気風車６の出口で排ガス中のＤＸＮｓ濃度を測定した。また、各水準の投入時にサンプリングしたセメントクリンカの色調（ｂ値）を測定し、通常管理値（６．５）との比較を行った。尚、排ガス中のＤＸＮｓの測定はＪＩＳ−Ｋ−０３１１に基づいた測定法、色調の測定はＪＩＳ−Ｚ−８７２２に基づく分光測色法により行った。

以上のように、芳香族系樹脂を含む廃プラをセメントキルンの窯前バーナ４ａより吹き込むとともに、脂肪族系樹脂を含む廃プラを窯尻部１４（又は仮焼炉３）に投入することで、樹脂の種類によって利用位置を選定しない従来と比較して、セメント焼成装置１の燃焼排ガス中のＤＸＮｓ生成量が低減されることが判り、粒度を小さく調整することで着地燃焼を防止しセメントクリンカの色調に悪影響を及ぼさないこと及びＤＸＮｓ生成量が低減されることが判った。

１ セメント焼成装置
２ プレヒータ
２ａ 最下段サイクロン
２ｂ ３段目サイクロン
２ｃ ２段目サイクロン
２ｄ 最上段サイクロン
３ 仮焼炉
４ セメントキルン
４ａ 窯前バーナ
５ クリンカクーラ
６ 主排気風車
７〜１１ 原料シュート
１２ クーラ抽気ダクト
１３ ライジングダクト
１４ 窯尻部
１５ 窯前部

Claims (5)

1. 芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯前バーナより吹き込み、脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することを特徴とする樹脂系廃棄物の利用方法。
2. 受け入れた樹脂系廃棄物を芳香族系樹脂を含む廃プラスチックと、脂肪族系樹脂を含む廃プラスチックとに分別し、分別した芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯前バーナより吹き込み、分別した脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックをセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することを特徴とする樹脂系廃棄物の利用方法。
3. 前記芳香族系樹脂を含む廃プラスチックと、脂肪族系樹脂を含む廃プラスチックとの分別を、近赤外分光を用いて行うことを特徴とする請求項２に記載の樹脂系廃棄物の利用方法。
4. 前記芳香族系樹脂を５０質量％以上含む廃プラスチックを破砕し、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下に粒度調整してセメントキルンの窯前バーナより吹き込むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の樹脂系廃棄物の利用方法。
5. 前記脂肪族系樹脂を９０質量％以上含む廃プラスチックを破砕し、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に粒度調整してセメントキルンの窯尻部又は／及び仮焼炉に投入することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の樹脂系廃棄物の利用方法。

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