JP2016132588A - 可燃性廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼特性や化学組成、物性によりセメント焼成装置で利用が困難である可燃性廃棄物をセメント焼成装置で効率的に有効利用する。
【解決手段】セメント品質やセメント焼成装置の運転に支障を来す可燃性廃棄物Ｍを前処理しないでそのまま燃焼炉９で燃焼させ、燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスＧをセメント焼成装置１（仮焼炉４）に供給する可燃性廃棄物の処理方法。高酸素濃度ガスを燃焼炉に供給してもよく、燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスを、セメント焼成装置の仮焼炉、セメントキルン及びライジングダクト６のうちの少なくとも一つに供給することができる。クリンカクーラ３から排出された熱ガスを用いて燃焼炉に供給するガスの酸素濃度を調整してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性廃棄物をセメント焼成装置で有効利用しながら処理する技術に関する。

セメント工場では、廃プラスチック、ＢＯＦ、ＡＳＲ、ＲＰＦ、ＲＤＦ、木屑、廃タイヤ、ＦＲＰ等の様々な可燃性廃棄物をセメント焼成装置に投入してセメント原料、燃料として有効利用しながら処理している。

例えば、特許文献１には、ＦＲＰを破砕して燃料の一部としてセメント焼成装置に投入したり、この破砕片を廃タイヤと共に燃料の一部として投入し、該破砕片中に含まれる無機繊維及び／又は無機充填材をセメント原料の一部に用いる技術が開示されている。

また、特許文献２には、使用済みＦＲＰを５０ｍｍ以下の破砕品、３ｍｍ以下の粗砕品、９０μｍ以下の微粉砕品とし、各々セメント焼成工程のプレヒータの導入口、仮焼炉の燃料供給装置、ロータリーキルンのバーナから供給して熱源として有効利用する技術が開示されている。

特開平７−１０６１８号公報 特開平６−８２４７号公報

しかし、可燃性廃棄物をセメント焼成装置に投入して燃焼性を向上させ、かつセメント品質や装置の運転に悪影響を及ぼさないようにするために、粒径を小さくする前処理を行うとその分処理コストが増加する。特に、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、カーボンファイバー等は粉砕が困難であるため、前処理（粉砕）コストが高騰する。また、熱量を有しているが前処理にコストが嵩む光ファイバーや太陽電池等、セメント焼成装置の運転に支障を来す有機性汚泥や都市ごみ、バイオマス燃料等セメント焼成装置で有効利用することができなかった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、燃焼特性や化学組成、物性によりセメント焼成装置で利用が困難である可燃性廃棄物を効率的に有効利用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、可燃性廃棄物の処理方法であって、セメント品質やセメント焼成装置の運転に支障を来す可燃性廃棄物を前処理しないでそのまま燃焼炉で燃焼させ、該燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスをセメント焼成装置に供給することを特徴とする。

上記可燃性廃棄物の処理方法において、前記可燃性廃棄物を、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料から選択される１種以上とすることができる。

本発明によれば、粉砕等の前処理に要するコストが高すぎるためにセメント焼成装置で有効利用できない可燃性廃棄物や、セメント焼成装置に直接供給して処理することができない可燃性廃棄物を効率よく処理することができる。

上記可燃性廃棄物の処理方法において、高酸素濃度ガスを前記燃焼炉に供給することができる。これによって、可燃性廃棄物をさらに効率よく処理することができる。

また、前記燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスを、前記セメント焼成装置の仮焼炉、セメントキルン、及び該セメントキルンの排ガスを前記仮焼炉に案内するダクトのうちの少なくとも一つに供給することができる。

さらに、前記セメント焼成装置のクリンカクーラから排出された熱ガスを用いて前記燃焼炉に供給するガスの酸素濃度を調整することができ、クリンカクーラから排出された熱ガスを有効利用しながら可燃性廃棄物を処理することができる。

前記燃焼炉から回収された燃焼残渣をセメント原料として再利用することができ、可燃性廃棄物のすべてを有効利用することができる。

また、本発明は、可燃性廃棄物の処理装置であって、セメント品質やセメント焼成装置の運転に支障を来す可燃性廃棄物を前処理しないでそのまま燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスをセメント焼成装置に供給する供給装置とを備えることを特徴とする。

上記可燃性廃棄物の処理装置において、前記可燃性廃棄物を、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料から選択される１種以上とすることができる。

本発明によれば、上記発明と同様に、前処理に要するコストが高すぎたり、セメント焼成装置に直接供給して処理することができない可燃性廃棄物を効率よく処理することができる。

上記可燃性廃棄物の処理装置において、前記燃焼炉を前記セメント焼成装置の仮焼炉に隣接して設け、該燃焼炉から排出された燃焼ガス、可燃性ガス及び燃焼残渣を直接該仮焼炉に供給することができ、熱損失等を最小限に抑えながら可燃性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、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料等の可燃性廃棄物をセメント焼成装置で効率的に有効利用することができる。

本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を適用したセメント焼成装置を示す全体構成図である。 本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を示す概略図である。 本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置の第２の実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を適用したセメント焼成装置を示し、このセメント焼成装置１は、セメント原料Ｍを予熱するプレヒータ５と、予熱された原料を仮焼する仮焼炉４と、仮焼された原料を焼成するセメントキルン２と、セメントキルン２で焼成したセメントクリンカを冷却するクリンカークーラ３と、プレヒータ５の排ガスを誘引するファン８と、本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置として、可燃性廃棄物Ｗを燃焼させる燃焼炉９等を備える。

プレヒータ５は、４段に配置されたサイクロン５ａ〜５ｄで構成され、原料シュート７から供給されたセメント原料Ｍを予熱する。

仮焼炉４は、仮焼用のバーナ４ａを備え、プレヒータ５の２段目サイクロン５ｂから供給されたセメント原料Ｍを仮焼する。

セメントキルン２は、主バーナ２ａを備え、プレヒータ５の最下段サイクロン５ａから窯尻２ｃに供給されたセメント原料Ｍを焼成する。

クリンカークーラ３は、セメントキルン２で焼成したセメントクリンカを冷却するために設けられる。クーラ抽気ダクト３ａは、クリンカクーラ３から排出された熱ガスを仮焼炉４に導入するために備えられる。

燃焼炉９は、可燃性廃棄物Ｗを燃焼させて燃焼ガス及び可燃性ガスＧを生成するために備えられ、例えば、流動床型焼却炉やストーカ式焼却炉、火格子が可動式の焼却炉を用いることができる。燃焼炉９には大気Ａを導入してもよいが、可燃性廃棄物Ｗの燃焼効率を向上させるため、酸素濃度が２１％〜１００％の高酸素濃度ガスを導入してもよい。燃焼ガス及び可燃性ガスＧは、供給装置（不図示）を介してセメントキルン２の窯尻２ｃに供給される。

次に、上記構成を有するセメント焼成装置１の動作について図１及び図２を参照しながら説明する。

セメント原料Ｍを原料シュート７を介して３段目サイクロン５ｃの出口ダクトに供給し、最上段サイクロン５ｄ、３段目サイクロン５ｃ及び２段目サイクロン５ｂにおいてセメント原料Ｍを予熱する。２段目サイクロン５ｂで予熱したセメント原料Ｍを仮焼炉４に供給してバーナ４ａから吹き込んだ微粉炭等の燃焼熱で仮焼した後、最下段サイクロン５ａ及び原料シュート１０を介してセメントキルン２の窯尻２ｃに供給する。窯尻２ｃに供給したセメント原料Ｍをセメントキルン２において主バーナ２ａから吹き込んだ微粉炭等の燃焼熱で焼成し、生成したセメントクリンカをクリンカクーラ３に供給して冷却する。

上記運転と並行して燃焼炉９に可燃性廃棄物Ｗ及び大気Ａを導入し、可燃性廃棄物Ｗを燃焼させる。燃焼ガス及び可燃性ガスＧを仮焼炉４に供給してセメント原料Ｍの仮焼に用い、発生した燃焼残渣Ｒをセメントキルン２の窯尻２ｃに供給し、セメント原料として用いる。可燃性廃棄物Ｗは、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料等であり、これらを単独で又は複数同時にそのまま燃焼炉９に供給することができる。

次に、本発明に係る可燃性廃棄物の処理装置の第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。

この可燃性廃棄物の処理装置１１の燃焼炉１２は、図２に示した燃焼炉９と同様、流動床型焼却炉やストーカ式焼却炉、火格子が可動式の焼却炉を用いることができ、本実施の形態では、仮焼炉４に隣接して設置される。その他の構成は図１及び図２に示したセメント焼成装置１と同様である。このような構成とすることで、燃焼炉１２から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスＧ及び燃焼残渣Ｒを供給装置やダクトを介さず直接仮焼炉４に供給することができ、熱損失等を最小限に抑えながら可燃性廃棄物Ｗを処理することができる。

尚、上記可燃性ガスは、可燃性廃棄物Ｗの燃焼、熱分解により発生する一酸化炭素や揮発性有機物質のガスであり、燃焼ガスＧと共に仮焼炉４、セメントキルン２、ライジングダクト６に供給することで燃焼させ、その熱量も有効に利用することができる。

以上のように、本実施の形態では、可燃性廃棄物Ｗをそのまま燃焼炉９、１２で燃焼させ、燃焼炉９、１２から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスＧを仮焼炉４に供給するため、可燃性廃棄物Ｗの前処理が不要で、燃焼性の悪い可燃性廃棄物でも低コストで有効利用することができる。

尚、上記実施の形態では、燃焼炉９、１２から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスＧを仮焼炉４に供給したが、セメントキルン２やライジングダクト６（セメントキルン２の排ガスを仮焼炉４に案内するダクト）に供給してもよい。

また、クリンカクーラ３から排出された熱ガス（クーラ抽気ダクト３ａを通過する熱ガス）を用いて燃焼炉９、１２に供給するガスの酸素濃度を調整してもよい。

さらに、燃焼炉から回収された燃焼残渣は、セメント原料として再利用することができるが、一部を採取し、化学組成を分析することによりセメント品質に悪影響を及ぼす、或いは希少金属等が回収可能と判断された場合には、セメント焼成装置への投入を制限（投入量の調節、系外排出）する制御を組み込むこともできる。

１ セメント焼成装置
２ セメントキルン
２ａ 主バーナ
２ｂ 窯前
２ｃ 窯尻
３ クリンカクーラ
３ａ クーラ抽気ダクト
４ 仮焼炉
４ａ バーナ４ａ
５ プレヒータ
５ａ 最下段サイクロン
５ｂ ２段目サイクロン
５ｃ ３段目サイクロン
５ｄ 最上段サイクロン
６ ライジングダクト
７ 原料シュート
８ ファン
９ 燃焼炉
１０ 原料シュート
１１ 可燃性廃棄物の処理装置
１２ 燃焼炉
Ａ 大気
Ｇ 燃焼ガス及び可燃性ガス
Ｍ セメント原料
Ｒ 燃焼残渣
Ｗ 可燃性廃棄物

Claims (9)

1. セメント品質やセメント焼成装置の運転に支障を来す可燃性廃棄物を前処理しないでそのまま燃焼炉で燃焼させ、該燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスをセメント焼成装置に供給することを特徴とする可燃性廃棄物の処理方法。
2. 前記可燃性廃棄物は、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の可燃性廃棄物の処理方法。
3. 高酸素濃度ガスを前記燃焼炉に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の可燃性廃棄物の処理方法。
4. 前記燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスを、前記セメント焼成装置の仮焼炉、セメントキルン、及び該セメントキルンの排ガスを前記仮焼炉に案内するダクトのうちの少なくとも一つに供給することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の可燃性廃棄物の処理方法。
5. 前記セメント焼成装置のクリンカクーラから排出された熱ガスを用いて前記燃焼炉に供給するガスの酸素濃度を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可燃性廃棄物の処理方法。
6. 前記燃焼炉から回収された燃焼残渣をセメント原料として再利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可燃性廃棄物の処理方法。
7. セメント品質やセメント焼成装置の運転に支障を来す可燃性廃棄物を前処理しないでそのまま燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガスをセメント焼成装置に供給する供給装置とを備えることを特徴とする可燃性廃棄物の処理装置。
8. 前記可燃性廃棄物は、熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池、有機性汚泥、都市ごみ、バイオマス燃料から選択される１種以上であることを特徴とする請求項７に記載の可燃性廃棄物の処理装置。
9. 前記燃焼炉を前記セメント焼成装置の仮焼炉に隣接して設け、該燃焼炉から排出された燃焼ガス及び可燃性ガス及び燃焼残渣を直接該仮焼炉に供給することを特徴とする請求項７又は８に記載の可燃性廃棄物の処理装置。

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