JP2016147784A - 可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼性の高い可燃性燃料と燃焼性の低い可燃性燃料とを効率よく仮焼炉に投入することができる可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法を提供すること。【解決手段】可燃性燃料投入システム１０は、可燃性燃料投入口２１に所定の含水分率の平均値の可燃性燃料ｇ３を投入する含水分率調整部３０と、を備える。含水分率調整部３０は、第１可燃性燃料受入口３３と、第２可燃性燃料受入口３４と、含水分率調整本体３５と、排出管３１とを有する。含水分率調整本体３５は、第１可燃性燃料受入口３３及び第２可燃性燃料受入口３４から受け入れられた可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２の含水分率の平均値から、可燃性燃料ｇ３の含水分率の平均値となるように、受け入れられた可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２を調整混合して可燃性燃料ｇ３を得て、可燃性燃料投入口２１に投入可燃性燃料ｇ３を供給する。【選択図】図２

Description

本発明は、可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法に関する。

セメントの原料となるクリンカは、セメント製造設備において、原料粉砕器を用いてけい石や石灰石等を調合粉砕し、粉砕された原料を仮焼炉で所定の温度で仮焼し、仮焼された原料をロータリーキルンで仮焼より高温で焼成することで製造される。
このようなクリンカの製造において、近年では、可燃性廃棄物等を可燃性燃料とし、その可燃性燃料を仮焼炉に投入することにより、可燃性廃棄物によるリサイクルが推進されている。

可燃性燃料を仮焼炉に投入する方法の１つに、可燃性燃料を投入される可燃性燃料投入口を有する渦流室を仮焼炉に設け、可燃性燃料を可燃性燃料投入口に投入する投入方法がある（例えば、特許文献１参照）。
また、可燃性燃料を抽気ダクトに投入し、投入された可燃性燃料が抽気ダクト内を移動する間に、可燃性燃料が抽気ダクトを流れる高温の空気によって加熱され、加熱された可燃性燃料が仮焼炉に投入する投入方法がある（例えば、特許文献２から４参照）。

特開２００６−２４８７９６号公報 特許第５００３０３６号公報 特許第４９７２９４４号公報 特許第４９９２５１３号公報

しかしながら、可燃性燃料の燃焼性の程度は、可燃性燃料の含水分率に依存することが大きいところ、含水分率は可燃性燃料のロッド毎に異なるし、また、あるロッドの可燃性燃料においても、燃焼性の低い（含水分率の高い）可燃性燃料と燃焼性の高い（含水分率の低い）可燃性燃料とが混在しているので、燃焼性の低い可燃性燃料が、燃焼可能な状態になる前に、仮焼炉に投入されると、仮焼炉の燃焼効率が下がる恐れがある。

本発明の課題は、含水分率による燃焼性の高い可燃性燃料と燃焼性の低い可燃性燃料とを効率よく仮焼炉に投入することができる可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法を提供することにある。

本発明に係る可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法は、以下のとおりである。

（１）仮焼炉と、
前記仮焼炉より高温で焼成を行うロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンから排出されるクリンカを冷却するエアクエンチングクーラと、
前記エアクエンチングクーラから回収されたガスが流れる抽気ダクトと、
前記抽気ダクトに形成された可燃性燃料を投入する可燃性燃料投入口と、
前記可燃性燃料投入口に所定の含水分率の平均値の可燃性燃料である投入可燃性燃料を投入する含水分率調整部と、を備え、
前記含水分率調整部は、複数の可燃性燃料受入口と、含水分率調整本体と、排出管と、を有し、
各可燃性燃料受入口は、複数の含水分率の平均値の可燃性燃料のそれぞれを受け入れるように、前記含水分率調整本体に形成され、
前記含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、前記投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して前記投入可燃性燃料を得て、前記排出管を介して、前記可燃性燃料投入口に前記投入可燃性燃料を投入する、可燃性燃料投入システム。

（２）前記含水分率調整部は、さらに、それぞれが各可燃性燃料受入口に接続した、可燃性燃料を粉砕する複数の粉砕器を備える、（１）に記載の可燃性燃料投入システム。

（３）前記含水分率調整部は、さらに、粉砕前の可燃性燃料を前記所定の含水分率の平均値となるように、前記複数の粉砕器に接続した可燃性燃料仕分部を備える、（２）に記載の可燃性燃料投入システム。

（４）前記複数の可燃性燃料受入口のうち、第１可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、３０から６０％の範囲を含み、第２可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、０から３０％の範囲を含む、（１）から（３）のいずれかに記載の可燃性燃料投入システム。

（５）（１）から（４）のいずれかに記載の可燃性燃料投入システムを用いた可燃性燃料投入方法。

本発明によれば、可燃性燃料投入システムの含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して投入可燃性燃料を得て、排出管を介して、可燃性燃料投入口に投入可燃性燃料を投入するので、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料と燃焼性の高い可燃性燃料とを効率よく仮焼炉に投入することができる。

本発明に係る可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法を説明する概念図である。 図１に示した可燃性燃料投入システムの一部拡大図である。

図１及び図２を参照して、本発明の本実施形態の１つである可燃性燃料投入システム１０及び可燃性燃料投入方法を説明する。

図１に示すように、可燃性燃料投入システム１０は、セメントクリンカー焼成装置１に用いられる。
セメントクリンカー焼成装置１は、石灰石、粘土、珪酸原料、酸化鉄原料等のクリンカ原料を焼成する際に使用される。

セメントクリンカー焼成装置１は、下から順に４つのサイクロンＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と、仮焼炉６０と、クリンカ原料投入部７０と、ロータリーキルン４０と、エアクエンチングクーラ８０と、ファン８２とを備える。
クリンカ原料投入部７０は、クリンカ原料が仮焼炉６０からサイクロンＣ１を経てロータリーキルン４０へ流れるように、仮焼炉６０及びサイクロンＣ１に連結されたライジングダクト及びインレットフッドである。
ロータリーキルン４０は、クリンカ原料投入部７０に連結され、その内部には、仮焼炉６０より高温でクリンカ原料の焼成を行う燃料焼成装置として主燃料バーナー５０が取り付けられている。
エアクエンチングクーラ８０は、ロータリーキルン４０に連結され、ロータリーキルン４０から排出されるクリンカを冷却する。
ファン８２は、サイクロンＣ４に配管８１を介して連結されている。

サイクロンＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と他のサイクロンＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４との間は配管８３、８５、８７によって接続されている。サイクロンＣ２と仮焼炉６０との間をシューター８９が接続している。サイクロンＣ１は、仮焼炉６０に連結している。
ここで、クリンカ原料としては、例えば、石灰石、粘土、珪石、鉄滓、石炭灰、スラッジ、都市ごみの焼却で発生する主灰等の廃棄物を使用することができる。

図２に示すように、可燃性燃料投入システム１０は、粉体状の可燃性燃料Ｇを、一旦、その燃焼性に基づいて、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１と燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２とに仕分け、仕分けられた燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１と燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２とを所定の含水分率となるよう、調整した可燃性燃料（投入可燃性燃料）ｇ３を抽気ダクト２０に投入し、投入された可燃性燃料ｇ３は抽気ダクト２０内を移動している間に加熱され乾燥し、加熱され乾燥した可燃性燃料Ｇ０を仮焼炉６０に投入されるシステムである。ここで、含水分率は、例えば、JIS Z 2101に準拠して算出することができる。
可燃性燃料投入システム１０は、仮焼炉６０と、ロータリーキルン４０と、エアクエンチングクーラ８０と、クリンカ原料投入部７０と、抽気ダクト２０と、可燃性燃料投入口２１と、含水分率調整部３０と、を備える。

抽気ダクト２０は、エアクエンチングクーラ８０から回収されたガスが仮焼炉６０へ流れるように、エアクエンチングクーラ８０と仮焼炉６０とを繋ぐ配管である。抽気ダクト２０内には、可燃性燃料ｇ３を充分に乾燥させることができる温度（例えば、８００℃）の空気が流れている。

可燃性燃料投入口２１は、含水分率調整部３０で所定の含水分率となるよう調整された可燃性燃料ｇ３を抽気ダクト２０に投入することができるよう、抽気ダクト２０に形成されている。ここで、可燃性燃料投入口２１と仮焼炉６０との間の仮焼炉到達距離ａは、含水分率調整部３０から投入された可燃性燃料ｇ３が可燃性燃料投入口２１から抽気ダクト２０内を移動して仮焼炉６０に到達した際に略可燃状態となるような距離である。抽気ダクト２０は、可燃性燃料投入口２１から投入された可燃性燃料ｇ３が移動する、仮焼炉到達距離ａの領域２０ａを有する。
仮焼炉到達距離ａは、可燃性燃料を効率よく抽気ダクト内に投入するという観点から、例えば、０ｍから１０ｍが好ましく、０ｍから８ｍがより好ましく、０ｍから６ｍがさらにより好ましい。

含水分率調整部３０は、可燃性燃料仕分部３８と、第１粉砕器３６と、第２粉砕器３７と、第１可燃性燃料受入口３３と、第２可燃性燃料受入口３４と、含水分率調整本体３５と、排出管３１と、を有する。可燃性燃料の燃焼性は、例えば、可燃性燃料の粒径やアスペクト比、含水分率、及びこれらの組み合わせに大きく依存するので、本実施形態では、可燃性燃料仕分部３８は、可燃性燃料Ｇを、複数の所定の含水分率の平均値に基づいて複数の可燃性燃料群に仕分ける機能を有するものとする。排出管３１は、可燃性燃料ｇ３が可燃性燃料投入口２１に排出されるよう、含水分率調整本体３５と可燃性燃料投入口２１とを接続している。

また、含水分率調整部３０は、粉砕水分量測定装置（図示せず）を有する。粉砕水分量測定は、可燃性燃料仕分部３８に搬入される前に、予め可燃性燃料Ｇを粉砕すると共に、粉砕された可燃性燃料Ｇの含水分率を予め水分量計で測定し、その水分量を求める。なお、可燃性燃料投入システム１０に搬入される可燃性燃料Ｇが予め所定の大きさに粉砕されており、また、含水分率も予め測定されている場合には、含水分率調整部３０は、粉砕水分量測定装置を備えなくても良い。
そして、可燃性燃料仕分部３８は、その測定結果の水分量に基づいて、所定の範囲内となるように、複数の可燃性燃料群に仕分ける。具体的には、可燃性燃料仕分部３８は、含水分率の平均値が高く、可燃性の低い可燃性燃料群の可燃性燃料ｇ１を第１粉砕器３６に投入し、また、含水分率の平均値が低く、可燃性の高い可燃性燃料群の可燃性燃料ｇ２を第２粉砕器３７に投入する。つまり、投入された可燃性燃料ｇ１の含水分率の平均値は、投入された可燃性燃料ｇ２の含水分率の平均値より大きい。

可燃性燃料ｇ１の含水分率の平均値は、可燃性燃料効率的に抽気ダクトに投入するという観点から、３０から６０％が好ましく、３０から５５％がより好ましく、３０から５０％がさらにより好ましい。また、可燃性燃料仕分部３８から第２粉砕器３７へ投入される可燃性燃料ｇ２の含水分率の平均値は、０から３０％が好ましく、５から３０％がより好ましく、１０から３０％がさらにより好ましい。

第１粉砕器３６、第２粉砕器３７は、投入された可燃性燃料ｇ１、ｇ２を所定の大きさになるよう、粉砕する。この場合、可燃性燃料ｇ１、ｇ２の粒径の平均値は、抽気ダクトに効率よく投入するという観点から、０．０１から８ｍｍが好ましく、０．０１から５ｍｍがより好ましく、０．０１から３ｍｍがさらに好ましい。

第１可燃性燃料受入口３３には、第１粉砕器３６から送られてきた、含水分率の平均値が低い可燃性燃料ｇ１が受け入れられる。第２可燃性燃料受入口３４には、第１粉砕器３６から送られてきた、含水分率の平均値が高い可燃性燃料ｇ２が受け入れられる。

含水分率調整本体３５は、第１可燃性燃料受入口３３及び第２可燃性燃料受入口３４から受け入れられた所定の含水分率の平均値の可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２から、可燃性燃料ｇ３の含水分率の平均値となるように、第１可燃性燃料受入口３３からの可燃性燃料ｇ１及び第２可燃性燃料受入口３４からの可燃性燃料ｇ２を調整する。
含水分率調整本体３５は、第１可燃性燃料受入口３３からの可燃性燃料ｇ１の体積や重量と、第２可燃性燃料受入口３４からの可燃性燃料ｇ２の体積や重量とを調整し、これらを混合することにより、所定の含水分率の平均値となる可燃性燃料ｇ３を調整する。

排出管３１は、調整された可燃性燃料ｇ３が可燃性燃料投入口２１に供給されるよう、含水分率調整本体３５と可燃性燃料投入口２１とを接続している。

可燃性燃料投入システム１０を用いた可燃性燃料投入方法を説明する。
先ず、可燃性燃料Ｇは、可燃性燃料仕分部３８に投入される。この時の可燃性燃料Ｇは、木くず、プラスチック、ゴムなどであり、これらは、燃焼性を積極的な乾燥処理は行われていないので、燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１と燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２とが混ざっている。

可燃性燃料仕分部３８は、先ず投入された可燃性燃料Ｇを粉砕し、粉砕された可燃性燃料Ｇの燃焼性、即ち、含水分率に応じて２つの可燃性燃料群に分けられる。可燃性燃料仕分部３８は、含水分率に応じて、第１粉砕器３６に投入される燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１と、第２粉砕器３７に投入される燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２とに仕分ける。可燃性燃料仕分部３８は、仕分けた可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２を、それぞれ、第１粉砕器３６及び第２粉砕器３７に送る。

第１粉砕器３６及び第２粉砕器３７は、それぞれ、燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１及び燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２を粉砕し、第１可燃性燃料受入口３３及び第２可燃性燃料受入口３４に送る。

含水分率調整本体３５は、燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１及び燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２を、所定の含水分率となるよう、混合率を調整し、調整された可燃性燃料ｇ３を、排出管３１を介して可燃性燃料投入口２１に投入する。このとき、含水分率調整本体３５は、可燃性燃料ｇ３が抽気ダクト２０の領域２０ａを移動すると、略燃焼可能状態になるような所定の含水分率になるように、燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１及び燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２を調整する。

投入された可燃性燃料ｇ３は、高温の空気が流れる抽気ダクト２０内を移動して仮焼炉６０に送られる。このとき、可燃性燃料投入口２１と仮焼炉６０との間の仮焼炉到達距離ａは、可燃性燃料投入口２１から投入された可燃性燃料ｇ３が仮焼炉６０に到達した際に、含まれていた水分が蒸発し乾燥するに適した距離である。このため、可燃性燃料投入口２１から投入された可燃性燃料ｇ３はより充分に略燃焼可能に加熱された状態で仮焼炉６０に到達する。
換言すると、仮焼炉６０から仮焼炉到達距離ａだけ離れた位置にある可燃性燃料投入口２１から投入された可燃性燃料ｇ３は、可燃性燃料投入口２１と仮焼炉６０との間の仮焼炉到達距離ａを移動することで加熱及び乾燥されて、仮焼炉６０に送られる。

仮焼炉６０は、抽気ダクト２０から送られてきた、乾燥した可燃性燃料Ｇ０を燃焼させる。このとき、仮焼炉６０に到達した可燃性燃料Ｇ０は充分に加熱及び乾燥されているので、仮焼炉６０の中で、完全燃焼させることができる。
また、可燃性燃料Ｇ０は含水分率調整部３０で含水分率の平均値が所定の範囲内となるよう、調整されているので、可燃性燃料が抽気ダクト２０内を移動している間に燃焼してしまう恐れは殆どない。このため、燃焼性の高い可燃性燃料Ｇ０が抽気ダクト２０内で燃焼することによる抽気ダクト２０の損傷の恐れは、殆どない。

以上の説明から明らかなように、可燃性燃料投入システム１０の含水分率調整本体３５は、第１可燃性燃料受入口３３及び第２可燃性燃料受入口３４から受け入れられた可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２の含水分率の平均値から、可燃性燃料ｇ３の含水分率の平均値となるように、受け入れられた可燃性燃料ｇ１及び可燃性燃料ｇ２を調整混合して可燃性燃料ｇ３を得て、排出管３１を介して、可燃性燃料投入口２１に可燃性燃料ｇ３を投入するので、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料ｇ１と燃焼性の高い可燃性燃料ｇ２とを効率よく仮焼炉に投入することができる。

Ｃ１〜Ｃ４ サイクロン
ａ 可燃性燃料投入口と仮焼炉との間の距離
ｇ１ 燃焼性の低い可燃性燃料
ｇ２ 燃焼性の高い可燃性燃料
ｇ３ 抽気ダクトに投入される可燃性燃料（投入可燃性燃料）
Ｇ 仕分け前の可燃性燃料
Ｇ０ 加熱乾燥後の可燃性燃料
１ セメントクリンカー焼成装置
１０ 可燃性燃料投入システム
２０ 抽気ダクト
２０ａ 抽気ダクトの領域
２１ 可燃性燃料投入口
３０ 含水分率調整部
３１ 排出管
３３ 第１可燃性燃料受入口
３４ 第２可燃性燃料受入口
３５ 含水分率調整本体
３６ 第１粉砕器
３７ 第２粉砕器
３８ 可燃性燃料仕分部
４０ ロータリーキルン
５０ 主燃料バーナー
６０ 仮焼炉
７０ クリンカ原料投入部
８０ エアクエンチングクーラ

Claims (5)

1. 仮焼炉と、
   前記仮焼炉より高温で焼成を行うロータリーキルンと、
   前記ロータリーキルンから排出されるクリンカを冷却するエアクエンチングクーラと、
   前記エアクエンチングクーラから回収されたガスが流れる抽気ダクトと、
   前記抽気ダクトに形成された可燃性燃料を投入する可燃性燃料投入口と、
   前記可燃性燃料投入口に所定の含水分率の平均値の可燃性燃料である投入可燃性燃料を供給する含水分率調整部と、を備え、
   前記含水分率調整部は、複数の可燃性燃料受入口と、含水分率調整本体と、排出管と、を有し、
   各可燃性燃料受入口は、複数の含水分率の平均値の可燃性燃料のそれぞれを受け入れるように、前記含水分率調整本体に形成され、
   前記含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、前記投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して前記投入可燃性燃料を得て、前記排出管を介して、前記可燃性燃料投入口に前記投入可燃性燃料を投入する、可燃性燃料投入システム。
2. 前記含水分率調整部は、さらに、それぞれが各可燃性燃料受入口に接続した、可燃性燃料を粉砕する複数の粉砕器を備える、請求項１に記載の可燃性燃料投入システム。
3. 前記含水分率調整部は、さらに、粉砕前の可燃性燃料を前記所定の含水分率の平均値となるように、前記複数の粉砕器に接続した可燃性燃料仕分部を備える、請求項２に記載の可燃性燃料投入システム。
4. 前記複数の可燃性燃料受入口のうち、第１可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、３０から６０％の範囲を含み、第２可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、０から３０％の範囲を含む、請求項１から３のいずれかに記載の可燃性燃料投入システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の可燃性燃料投入システムを用いた可燃性燃料投入方法。

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