JP2018052746A - セメント焼成装置及びセメントクリンカ焼成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメントクリンカ焼成時のＣＯ2排出量を低減すると同時に廃棄物を処理する。【解決手段】主燃料としての可燃性ガス（ガス燃料）Ｇと、補助燃料としての可燃性廃棄物Ｗとをセメントキルン２内に吹き込む主バーナ２ａを備えるセメント焼成装置１。可燃性ガスは、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンから選択される１種以上、可燃性廃棄物は、石炭灰、燃焼灰、廃プラスチック、炭素繊維含有廃棄物、ＡＳＲ、ＲＤＦ、ＲＰＦ、廃タイヤ、木屑、下水汚泥、廃油、肉骨粉から選択される１種以上とし、可燃性ガスに対する可燃性廃棄物の供給割合をカロリー比で４０％以下とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、セメントクリンカを焼成する際のＣＯ₂発生量を低減したセメント焼成装置及びセメントクリンカ焼成方法に関する。

石油や石炭等の化石燃料を燃焼させることによって発生するＣＯ₂は、温室効果ガスの一種であり、近年の生産活動の増加により大気への排出量が増加し、地球温暖化に大きな影響を与えている。そこで、世界規模でＣＯ₂排出量の削減が求められている。セメント工場においても大量の熱エネルギーを消費しており、ＣＯ₂排出量の削減が求められている。

一方、都市ごみ等の一般廃棄物及び汚泥等の産業廃棄物は、そのまま埋立処分されたり、ごみ焼却場等で焼却される。焼却の際に発生した焼却灰は最終処分場へ持ち込まれるが、近年最終処分場の新規立地が難しいことから、最終処分場の残余容量は逼迫しつつある。そこで、セメント工場においても上記のものを含め種々の廃棄物を受け入れて処理している。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＣＯ₂排出量を低減すると共に、廃棄物を処理することも可能なセメント焼成装置及びセメントクリンカ焼成方法を提供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、セメント焼成装置であって、主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とをセメントキルン内に吹き込む主バーナを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ＣＯ₂発生量の少ないガス燃料を主燃料として用いることで、セメントクリンカを焼成する際のＣＯ₂の発生量を低減することができると共に、補助燃料としての可燃性廃棄物を主バーナの先端から吹き込むことで、輻射による加熱を促進させ、安定してセメントクリンカを焼成することができる。これによって、ＣＯ₂排出量の削減と廃棄物処理を同時に行うことができる。

また、本発明は、セメントクリンカの焼成方法であって、主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とを、主バーナを介してセメントキルン内に吹き込むことを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、ＣＯ₂排出量の削減と廃棄物処理を同時に行うことができる。

上記セメントクリンカの焼成方法において、前記可燃性ガスを、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンから選択される１種以上とすることができる。また、前記可燃性廃棄物を、石炭灰、燃焼灰、廃プラスチック、炭素繊維含有廃棄物、ＡＳＲ、ＲＤＦ、ＲＰＦ、廃タイヤ、木屑、下水汚泥、廃油、肉骨粉から選択される１種以上とすることができる。さらに、前記可燃性ガスに対する前記可燃性廃棄物の供給割合をカロリー比で４０％以下とすることができる。

以上のように、本発明によれば、セメントクリンカ焼成時のＣＯ₂発生量を低減しながら廃棄物を処理することができる。

本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示す全体構成図である。 図１のセメント焼成装置の一部拡大図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、全体的には一般的なセメント焼成装置と同様の構成を有し、セメント原料Ｒ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クーラ３と、プレヒータ５の排ガスを誘引するファン８等を備える。一般的なセメント焼成装置では、セメントキルン２内において主燃料としての微粉炭を燃焼させるための微粉炭バーナを主バーナとして備えるが、本発明では主バーナ２ａとしてガスバーナを備えることを特徴とする。

主バーナ２ａには、図２に示すように、主燃料として、エタンを主成分とする天然ガス等のガス燃料（可燃性ガス）Ｇと、補助燃料として、石炭灰、燃焼灰、廃プラスチック、炭素繊維含有廃棄物、ＡＳＲ、ＲＤＦ、ＲＰＦ、廃タイヤ、木屑、下水汚泥、廃油、肉骨粉等の可燃性廃棄物Ｗと、燃焼用空気Ａとが供給される。ガス燃料Ｇとして、天然ガスに代えてメタノール、エタノール等を用いることができる。また、補助燃料は、セメントキルン２内で燃焼状況を考慮し、そのまま又は適宜粉砕して吹き込む。

ガス燃料Ｇは、微粉炭等と比較してＣＯ₂発生量が少ないものの、燃焼時にＯＨ、ＣＨ、Ｃ₂といったラジカルが放つ化学発光の波長が青色や紫外線領域の狭いバンドで発光するものが多いため、セメントクリンカ焼成における加熱源としてあまり有効ではなかった。そこで、本発明では、補助燃料として可燃性廃棄物Ｗも同時に吹き込むことで、この可燃性廃棄物Ｗが高温の固体となって赤外線領域の連続スペクトルを放ち、輻射により周囲を加熱することで、これまでと同様に安定してセメントクリンカを焼成することが可能となった。

主バーナ２ａに吹き込むガス燃料Ｇに対する可燃性廃棄物Ｗの供給割合をカロリー比で４０％以下程度とする。この供給割合が０．１％以下であると加熱が不十分となり安定してセメントクリンカを焼成することが困難になり、５０％を超えるとＣＯ₂削減量が少なくなり過ぎて好ましくない。

また、主バーナ２ａには、ガス燃料Ｇ及び可燃性廃棄物Ｗに加え燃焼用空気Ａを吹き込む。燃焼用空気Ａの供給量は、使用するガス燃料Ｇや可燃性廃棄物Ｗの種類及び量に応じて適宜調整する。

主バーナ２ａの構成は特に限定されないが、ガス燃料Ｇ、可燃性廃棄物Ｗ及び燃焼用空気Ａの各々の流路を有し、これらを効率よく混合させてクリンカ焼成に適正なフレームを形成できるものであればよい。また、可燃性廃棄物Ｗの流路の先端部には、可燃性廃棄物Ｗの吹き込み角度を調整する旋回羽根を設けることが好ましく、主バーナ２ａの軸線方向に対する旋回羽根の取付角度（旋回角度）を調整することで適正なフレーム形成に寄与する。

上記主バーナ２ａを用いてガス燃料Ｇ及び可燃性廃棄物Ｗを燃焼させて従来と同様にセメントクリンカを焼成する。すなわち、図１において、セメント原料Ｒ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Ｒ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Ｒ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Ｒをセメントキルン２において主バーナ２ａから吹き込んだ可燃性ガスＧ及び可燃性廃棄物Ｗの燃焼熱で焼成し、生成され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。

以上のように、本発明によれば、従来主燃料として用いられている微粉炭に比較してＣＯ₂発生量の少ないガス燃料Ｇを用いることで、セメントクリンカ焼成時のＣＯ₂発生量を減少させるとと共に、可燃性廃棄物Ｗを補助燃料として用いることで廃棄物を同時に処理することができる。

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
４ 仮焼炉
４ａ バーナ
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
Ａ 燃焼用空気
Ｇ 可燃性ガス
Ｒ セメント原料
Ｗ 可燃性廃棄物

Claims (5)

1. 主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とをセメントキルン内に吹き込む主バーナを備えることを特徴とするセメント焼成装置。
2. 主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とを、主バーナを介してセメントキルン内に吹き込むことを特徴とするセメントクリンカの焼成方法。
3. 前記可燃性ガスは、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンから選択される１種以上であることを特徴とする請求項２に記載のセメントクリンカの焼成方法。
4. 前記可燃性廃棄物は、石炭灰、燃焼灰、廃プラスチック、炭素繊維含有廃棄物、ＡＳＲ、ＲＤＦ、ＲＰＦ、廃タイヤ、木屑、下水汚泥、廃油、肉骨粉から選択される１種以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載のセメントクリンカの焼成方法。
5. 前記可燃性ガスに対する前記可燃性廃棄物の供給割合をカロリー比で４０％以下とすることを特徴とする請求項２、３又は４に記載のセメントクリンカの焼成方法。

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