JP2018146122A - 熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチックの利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンにおいて、熱風発生炉の燃料として気体燃料と廃プラスチックを安定して運用することができる廃プラスチックの利用方法を提供する。【解決手段】熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンにおいて、熱風発生炉に燃料として気体燃料とともに廃プラスチックを供給する廃プラスチックの利用方法であって、キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給停止温度まで上昇したら、燃料の供給を停止し、キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給再開温度まで降下したら、燃料の供給を再開するという間欠的に燃料を供給する制御を行うに際して、事前に、廃プラスチックを成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体としておき、気体燃料の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度とし、廃プラスチック成型体の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度より所定の温度差ΔＴだけ低い温度とする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば転炉に投入する鉄源及びクロム源などを含んだ鉱石及びダストなどで湿分を含むものを、転炉に投入する前に、熱風発生炉を備えたキルンで乾燥する工程において廃プラスチックを利用する方法に関するものである。

転炉精錬などにおいて、例えば転炉に投入する鉄源及びクロム源などを含んだ鉱石及びダストなどで湿分を含むものは乾燥した後、転炉へと供給される。これは、水分により溶鋼の熱が奪われることを防止するほかにも、水蒸気爆発を防止するといった安全に操業を行うための目的もあり十分な乾燥が要求される。このような鉱石及びダストの乾燥装置として、熱風発生炉とロータリーキルンを組合せた形態のものが一般的に用いられている。

この形態において、熱風発生炉はプロパンやメタンなどの主として気体燃料を燃焼し熱風を発生しロータリーキルンに供給する。ロータリーキルンは、僅かに傾斜した円筒形の横型の炉で、中心軸の回りに一定速度で回転し、キルンに供給された鉱石及びダストを熱風発生炉から供給された熱風により乾燥する回転式の乾燥装置である。鉱石またはダストを乾燥した熱風は、ロータリーキルンを出て排ガスとなった後、バグフィルタによって、粉化して飛散した鉱石及び飛散したダストが回収され、一部は希釈用空気として熱風発生炉に供給され燃料消費量の低減に寄与している。

上述の形態の熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでは、排ガスの温度が高すぎた場合や熱風の温度が高すぎて粉化された鉱石やダストを着火させた場合に、バグフィルタの焼損を引き起こす恐れがある。そのため、排ガスの温度を監視し、排ガスの温度がバグフィルタの常用使用温度の上限値に到達する前に、熱風発生炉への燃料の供給を停止し、キルンへの熱風の供給を減じ始めることで排ガスの温度の過剰な上昇を防止している。

一方で、キルンに供給される鉱石やダストは必ずしも含水率が一定ではない。さらに、成分、粒度、密度、及びかさ密度なども必ずしも一定ではないため、テーブルフィーダーなどの定量供給装置を使用してキルンに供給しても、時間当たりに供給される鉱石やダストの重量は変動する。これらの要因から、例えば含水率が高い原料が多量にキルンに供給された場合にはキルンの温度が急速に低下し、鉱石やダストの乾燥がキルンから排出されるまでに完了しない恐れがある。そのため、排ガスの温度を監視し、乾燥が完了しない恐れのある温度に到達する前に、熱風発生炉への燃料の供給を再開し、キルンへの熱風の供給が再開されることでキルンの温度の降下を防止している。

これまでに述べたように、鉱石やダストの含水率や供給量は時間の経過により変動するため、乾燥に必要な時間当たりの熱量は変動する。したがってキルンの温度及び排ガスの温度を一定の範囲内で操業するために、時間当たりに必要とされる熱量の変動に応じて熱風発生炉への燃料の供給は頻繁に開始（再開）、停止を繰り返し、間欠的に運転することが必要となる。ここで、早急に燃焼ガスをキルンに供給あるいは停止できるように、燃焼速度の速いプロパンやメタンなどの気体燃料が使用されている。ただし、プロパンやメタンなどの燃料は高価である。

これに対して、使用済みのプラスチックである廃プラスチックは高い熱量を有する燃料として使用可能であるが、従来は埋め立て処理及び焼却処理されていた。しかし、廃プラスチックはかさ高いため埋め立て処分場が早期に逼迫する問題、及び焼却時には処理方法によっては有害物質が発生する環境上の問題があるためリサイクル利用の要請が高まっている。

特許文献１には、生石灰の焼成用のロータリーキルンに気体燃料と共に廃プラスチックを吹込み、安価に生石灰を製造する技術が開示されている。

特開２００７−２５３４３１号公報

特許文献１では、キルン内部に気体燃料を燃焼するバーナが設置されており、生石灰の焼成を目的としたキルン内部の温度は１０００℃を越えている。生石灰は事前に粉砕し粒径を揃え、さらに予備乾燥され、焼成温度も高温であることからキルンでの焼成に必要な時間当たりの熱量は変動が小さく、主燃料及び廃プラスチックは間欠的にではなく連続的に供給されている。ここで、廃プラスチックは固定燃料であるため加熱によりガス化、燃焼するまでには一定の時間が必要であるが、石灰焼成キルンでは気体燃料と廃プラスチックは連続的に供給されるため、キルン内で燃焼する限りにおいては燃焼に必要な時間が主燃料より長くても問題はない。

これに対して、熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでは、キルンには気体燃料を燃焼するバーナが設置されておらず、キルンの温度は入口側の雰囲気温度が３００〜６５０℃、キルンの出口側の排ガス温度は１１０〜１３０℃であるため、キルンの大部分では内部の温度が代表的なプラスチックであるポリエチレンの発火点（３３０〜４１０℃）よりも低く、廃プラスチックが定常的に燃焼するとは考えられない。そのため、廃プラスチックはキルンではなく熱風発生炉に供給する必要がある。また、廃プラスチックは固体燃料であり、加熱によりガス化、燃焼するまでには一定の時間が必要である。このため、廃プラスチックをプロパンやメタンに併用して熱風発生炉の燃料として使用すると、燃料の供給を停止した場合に、すでに供給された廃プラスチックが燃焼を継続し、熱風の発生が継続して、キルンの排ガス温度がバグフィルタの常用使用温度以上に上昇する恐れがある。この傾向は廃プラスチックの使用量を増やし、廃プラスチックによる投入熱量の比率が気体燃料による投入熱量に対して大きくなった場合に、より顕著にあらわれ温度管理がより困難になる。一方で、廃プラスチックの使用量が少ない場合には、温度管理は容易であるが、廃プラスチックによる投入熱量が少ないため気体燃料の削減量も少なくなり、高価な気体燃料を廃プラスチックで代替する経済効果を発揮できない。

従って、本発明の目的は、キルンに対して必要に応じて熱風の供給が可能である熱風発生炉を、気体燃料と廃プラスチックを燃料として安定して運用することであり、キルンに供給される鉱石及びダストの含水率及び処理量の変動に対して、間欠的に熱風発生炉に燃料を供給することで必要かつ十分な熱量をキルンに供給し、バグフィルタの常用使用温度の範囲内で適切な含水率まで鉱石及びダストを乾燥することが可能な熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチックの利用方法を提供することである。

本発明者らは、上記の課題を解決し、熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチックの利用を可能にするために、鋭意検討した結果、事前に廃プラスチックを成型加工して一定寸法の廃プラスチック成型体としておくことと、廃プラスチック成型体の供給を停止する時期とが重要であることを知見し、廃プラスチック成型体の供給速度（熱量換算）と気体燃料の供給速度（熱量換算）の比とキルンの排ガス温度及び廃プラスチック成型体の燃焼時間に着目した。

本発明は、上記の知見と着目に基づいており、以下の特徴を有している。

［１］熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンにおいて、熱風発生炉に燃料として気体燃料とともに廃プラスチックを供給する廃プラスチックの利用方法であって、
キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給停止温度まで上昇したら、燃料の供給を停止し、キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給再開温度まで降下したら、燃料の供給を再開するという間欠的に燃料を供給する制御を行うに際して、
事前に、廃プラスチックを成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体としておくとともに、熱風発生炉での１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間を求めておき、
気体燃料の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度とし、廃プラスチック成型体の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度より下記（１）式で算出される温度差ΔＴだけ低い温度とすることを特徴とする、熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチック利用方法。
ΔＴ＝α×Ｑｐ／Ｑｇ×ｔｐ ・・・（１）
ΔＴ(℃)：温度差
Ｑｇ（ＭＪ／ｈ）：気体燃料の供給速度（熱量換算）
Ｑｐ（ＭＪ／ｈ）：廃プラスチック成型体の供給速度（熱量換算）
ｔｐ（ｓ）：熱風発生炉での１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間
α（℃／ｓ）：係数
Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６のときは、α＝０
Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０

［２］廃プラスチックを成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体にするに際しては、廃プラスチックを破砕して破砕物を得た後、該破砕物から異物を除去し、該異物を除去した破砕物を成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体にすることを特徴とする前記［１］に記載の熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチック利用方法。

本発明によれば、キルンに対して必要に応じて熱風の供給が可能である熱風発生炉を、気体燃料と廃プラスチックを燃料として安定して運用することが可能であり、キルンに供給される鉱石及びダストの含水率及び処理量の変動に対して、間欠的に熱風発生炉に燃料を供給することで必要かつ十分な熱量をキルンに供給し、バグフィルタの常用使用温度の範囲内で適切な含水率まで鉱石及びダストを乾燥することが可能な熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチックの利用方法を提供することができる。

本発明の一実施形態における燃料供給制御フローを示す図である。 圧縮造粒成型に用いる成形装置の一例を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における燃料供給制御フローを示す図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態においては、熱風発生炉１に、燃料として気体燃料（ここでは、プロパン）と廃プラスチックを燃焼用の空気とともに供給し、バーナ３により燃料を燃焼し、燃焼ガス７を発生させる。燃焼ガスはキルン２に供給され、図示しないホッパー及び定量供給機を介してキルン２に供給された鉱石及びダストを乾燥する。乾燥後の鉱石及びダストは貯留槽に保管され、必要に応じて転炉に搬送される。鉱石及びダストを乾燥した燃焼ガスは排ガスとなり、バグフィルタ８により除塵されたのちに一部は希釈用空気６として熱風発生炉に供給される。

ここで、上記の排ガスの温度は熱電対４により測定される。これまでの操業実績から経験的に得られた知見として、熱電対４での排ガスの温度が１０５℃以上であれば鉱石及びダストは転炉精錬に問題のない含水率まで乾燥されるため、熱電対４で排ガスの温度が１１０℃まで降下したことが測定されると、プロパン流量制御信号５により図示しない流量調整装置が作動し、プロパンが熱風発生炉１に供給され、燃焼ガス７が発生し、キルン２の温度が上昇する。

そして、これまでの操業実績から経験的に得られた知見により、熱電対４で測定した排ガスの温度が１２５℃まで上昇したことが測定された時点で、プロパン流量制御信号５により図示しない流量調整装置が作動し、プロパンの供給を減じ始める制御をしている。これは、プロパンの流量の変更、燃焼ガスの発生、移動の時間、及びキルンに供給される鉱石及びダストの含水量や供給量のばらつきにより実際には排ガス温度は１２５℃を越えて上昇するが、１２５℃まで上昇したことが測定された時点でプロパンを減じ始めることで、バグフィルタの常用使用温度の上限値である１３０℃までは温度が上昇しないことをこれまでの操業実績から経験的に知見しているためである。

ここで、廃プラスチックは固体燃料であり、加熱によりガス化し、燃焼が完了するまでには気体燃料よりも長い一定の時間が必要である。廃プラスチックを気体燃料と併用して熱風発生炉の燃料として使用すると、燃料の供給を減じ始めた場合であっても、すでに供給された廃プラスチックが燃焼を完了するまで熱風の発生が継続して、キルンの排ガス温度が気体燃料のみを使用していた場合以上に上昇する恐れがあるため廃プラスチックが燃焼を継続する時間を考慮して供給する必要がある。

ただし、廃プラスチックがガス化し炎を上げて燃焼を開始し、炎が消えて燃焼が終了するまでの時間を燃焼時間と呼ぶこととすると、廃プラスチックは収集した時点ではサイズがまちまちであるため燃焼時間が一定ではない。そこで、廃プラスチックを破砕して異物を除去し、破砕物を混合、撹拌し成型加工して一定寸法の成型体とすることで、燃料とする廃プラスチック（廃プラスチック成型体）の燃焼時間を一定の範囲に収めることができる。

なお、１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間は、内部を観察することができる電気炉を用意し、電気炉内部を熱風発生炉１の温度に設定して廃プラスチック成型体を投入し、廃プラスチック成型体が炎を上げて燃焼を開始し、炎が消えて燃焼が終了するまでの時間を測定することで求めることができる。

例えば、廃プラスチック成型体の平均的な直径が６ｍｍ、長さが１０ｍｍの円筒状である場合、プロパンの供給が停止する際の熱風発生炉１の平均的な温度１３００℃において、１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間は１５秒である。

ここで、成型加工は通常の廃プラスチックを成型する際に用いる公知の方法で可能であり、以下に示す圧縮造粒成型方法のような成型方法を用いることができる。

圧縮造粒成型方法は、特にフィルム状の廃プラスチックの成型に好適である。圧縮造粒成型方法では、廃プラスチックを、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイの孔から圧縮押出しして成型する。たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイと、このリングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラとを備えた圧縮成型装置を用いるものであり、リングダイの内部に投入された廃プラスチックを、転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔に押し込み、ダイス孔内を通過してリングダイ外面側に押し出されたプラスチック成型物を切断又はリングダイ外面から掻き落とすことにより、炉吹き込み原料となる粒状プラスチック成型物を得るものである。主としてダイス孔内において廃プラスチックの少なくとも一部が摩擦熱によって半溶融又は溶融化し、その後固化することによりプラスチック成型体が得られる。

圧縮造粒成型方法で用いる成型装置としては、たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設され、装置本体に回転可能に支持されるとともに駆動装置により回転駆動するリングダイと、装置本体に回転自在に支持されるとともに、前記リングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして配置される１又は２以上の転動ローラとを備えたものが知られており、廃プラスチックを、前記転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔内に押し込み成型する。

圧縮造粒成型方法で用いる成型装置の一例の概略図を図２に示す。このプラスチック圧縮成型装置は、全周に複数のダイス孔１０が貫設されたリングダイ１１と、このリングダイ１１の内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラ１２ａ、１２ｂと、リングダイ１１の外側に配置されたカッター１３とを備えている。

前記リングダイ１１は適当な幅を有するリング体により構成され、図示しない装置本体に回転可能に支持されるとともに、同じく図示しない駆動装置により回転駆動する。このリングダイ１１の周方向及び幅方向には複数のダイス孔１０が設けられている。これらのダイス孔１０は、リングダイ１１の径方向に沿ってリングダイ１１の内側（内周面）と外側（外周面）間を貫通して設けられている。ダイス孔１０の孔径（直径）は成型すべき粒状プラスチック成型物の大きさ（径）に応じて決められるが、通常２〜１５ｍｍ程度である。また、ダイス孔１０の長さ（リングタイ１１の厚さ）は通常３０〜１５０ｍｍ程度である。前記転動ローラ１２ａ、１２ｂは装置本体に回転自在に支持されるとともに、リングダイ１１の内側に１８０°対向した状態に配置されている。これら転動ローラ１２ａ、１２ｂは無駆動のフリーのローラ体であり、リングダイ１１の内周面と接しているためその内周面との摩擦によりリングダイ１１の回転に伴って回転する。なお、この転動ローラ１２ａ、１２ｂの数は任意であり、１個又は３個以上設けてもよい。
前記カッター１３は、その刃先がリングダイ１１の外周面に接するか又は外周面の近傍に位置するように設けられ、前記ダイス孔１０からリングダイ１１の外側に棒状に押し出されるプラスチック成型物を適当な長さに切断するものである。以上のようなプラスチック圧縮成型装置では、リングダイ１１が図中矢印方向に回転駆動し、これに随伴して転動ローラ１２ａ、１２ｂも回転している状態で、投入口１４からリングダイ１１の内部に廃プラスチック２が投入され、この投入された廃プラスチックは、リングダイ１１内で混合され、転動ローラ１２ａ、１２ｂによってリングダイ１１内周面との間で圧縮・圧潰されつつリングダイ１１のダイス孔１０内に押し込まれる。ダイス孔１０内に押し込まれた廃プラスチックは、ダイス孔内を通過してリングダイ１１の外面側に棒状に成型された状態で順次押し出され、このプラスチック成型物が前記カッター１３により適当な長さに切断されることにより、円柱形状のプラスチック造粒物１５が得られる。１６は排出口である。

そして、この実施形態においては、上記のようにして得られた廃プラスチック成型体を用いて、以下のようにして、熱風発生炉１への燃料（気体燃料、廃プラスチック成型体）の供給を行う。

すなわち、キルン２の排ガス温度が上限温度Ｔｘ（例えば、１３０℃）と下限温度Ｔｙ（例えば、１０５℃）の範囲内に収まるように、キルン２の排ガス温度が予め定めた燃料供給停止温度Ｔａ（例えば、１２５℃）まで上昇したら、燃料の供給を停止し、キルン２の排ガス温度が予め定めた燃料供給再開温度Ｔｂ（例えば、１１０℃）まで降下したら、燃料の供給を再開するという間欠的に燃料を供給する制御を行うに際して、気体燃料の供給再開温度Ｔｂｇと廃プラスチック成型体の供給開始温度Ｔｂｐは、いずれも燃料供給再開温度Ｔｂ（Ｔｂｇ＝Ｔｂｐ＝Ｔｂ）とし、気体燃料の供給停止温度Ｔａｇは上記の燃料供給停止温度Ｔａ（Ｔａｇ＝Ｔａ）とし、廃プラスチック成型体の供給停止温度Ｔａｐは上記の燃料供給停止温度Ｔａより下記（１）式で算出される温度差ΔＴだけ低い温度（Ｔａｐ＝Ｔａ−ΔＴ）にしている。

ΔＴ＝α×Ｑｐ／Ｑｇ×ｔｐ ・・・（１）
ΔＴ(℃)：温度差
Ｑｇ（ＭＪ／ｈ）：気体燃料の供給速度（熱量換算）
Ｑｐ（ＭＪ／ｈ）：廃プラスチック成型体の供給速度（熱量換算）
ｔｐ（ｓ）：熱風発生炉での１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間
α（℃／ｓ）：係数
Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６のときは、α＝０
Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０

ちなみに、ここでは、上限温度Ｔｘ（例えば、１３０℃）は、バグフィルタの常用使用温度の上限値であり、下限温度Ｔｙ（例えば、１０５℃）は、鉱石及びダストが転炉精錬に問題のない含水率に乾燥できる温度の下限値である。

なお、気体燃料の供給速度Ｑｇと廃プラスチック成型体の供給速度Ｑｐは、それぞれ予め設定した一定値である。気体燃料および廃プラスチック成型体の供給を停止する際には、瞬時に供給速度が０になり、供給を再開する際には、瞬時に供給速度が設定値（Ｑｇ、Ｑｐ）になることが好ましいが、制御系や機械系に基づく応答遅れ（過渡状態）が生じるのは許容することにする。

このようにして、この実施形態においては、供給速度比Ｑｐ／Ｑｇに応じて、気体燃料の供給停止温度Ｔａｇに対する廃プラスチック成型体の供給停止温度Ｔａｐの温度差ΔＴを適切な値になるようにしている。

これによって、この実施形態においては、キルン２に対して必要に応じて熱風の供給が可能である熱風発生炉１を、気体燃料と廃プラスチックを燃料として安定して運用することが可能であり、キルン２に供給される鉱石及びダストの含水率及び処理量の変動に対して、間欠的に熱風発生炉１に燃料を供給することで必要かつ十分な熱量をキルン２に供給し、バグフィルタの常用使用温度の範囲内で適切な含水率まで鉱石及びダストを乾燥することが可能となる。

本発明の実施例として、図１に示した、熱風発生炉１を備えた鉱石乾燥用キルン２を用いて、含水率が約１１％のＣｒ含有ダストを約１３ｔ／ｈの速度で供給し、含水率が約１％となるような操業条件で運転した。

このとき、熱風発生炉１へ気体燃料（プロパン）を供給する際の供給速度は１６０Ｎｍ^３／ｈとし、プロパンの熱量は１００ＭＪ／Ｎｍ^３であったので、熱量換算したプロパンの供給速度Ｑｇは１６０００ＭＪ／ｈということになる。

熱風発生炉１へ気体燃料（プロパン）とともに、廃プラスチック成型体を燃料として供給する際には、廃プラスチック成型体は、平均径が６ｍｍ、平均長さが１０ｍｍの円柱状の成型体を使用した。なお、廃プラスチック成型体の燃焼時間は１５ｓであった。

そして、廃プラスチック成型体の供給速度は、１８０ｋｇ／ｈ、３００ｋｇ／ｈ、４２０ｋｇ／ｈとし、廃プラスチック成型体の熱量が３０ＭＪ／ｋｇであったので、熱量換算した廃プラスチック成型体の供給速度Ｑｐは、それぞれ５４００ＭＪ／ｈ、９０００ＭＪ／ｈ、１２６００ＭＪ／ｈということになる。

表１に、従来例（従来例１）、本発明例（本発明例１〜６）、比較例（比較例１、２）のぞれぞれの操業条件と操業結果を示す。

ここで、従来例（従来例１）は従来通りプロパンだけで操業した場合であり、本発明例（本発明例１〜６）は本発明（特に、上記（１）式）に基づいて操業した場合であり、比較例（比較例１、２）は本発明（特に、上記（１）式）に基づかないで操業した場合である。

なお、キルン２の排ガス温度の上限温度Ｔｘ＝１３０℃、下限温度Ｔｙ＝１０５℃とした。また、燃料供給停止温度Ｔａ＝１２５℃、燃料供給再開温度Ｔｂ＝１１０℃とした。したがって、気体燃料の供給停止温度Ｔａｇ＝１２５℃、廃プラスチック成型体の供給停止温度Ｔａｐ＝１２５℃−ΔＴ、気体燃料の供給再開温度Ｔｂｇ＝１０５℃、廃プラスチック成型体の供給再開温度Ｔｂｐ＝１０５℃ということになった。

表１における項目（１）〜（１８）は、それぞれ以下のことを示している。

項目（１）はプロパンの供給速度を示す。項目（２）は廃プラスチック成型体の供給速度を示す。項目（３）及び項目（４）はそれぞれ項目（１）、項目（２）の供給速度を熱量で示したものである。

項目（５）は１０時間の操業で使用したプロパンの量を示す。ここで、前述したとおり、熱風炉１へは燃料を間欠的に供給するため、項目（５）は項目（１）の１０倍よりも小さくなる。項目（６）は１０時間の操業で使用した廃プラスチック成型体の量を示す。同様に、熱風炉１へは廃プラスチック成型体を間欠的に供給するため、項目（６）は項目（２）の１０倍よりも小さくなる。

項目（７）及び項目（８）はそれぞれ項目（５）及び項目（６）の供給量を熱量で示したものであり、項目（９）は項目（７）と項目（８）の熱量の合計である。

項目（１０）及び項目（１１）はそれぞれ項目（５）及び項目（６）の供給量をプロパン及び廃プラスチック成型体を購うための費用で示したものであり、項目（１２）は項目（１０）と項目（１１）の費用の合計である。それぞれの費用は、炉前までの運搬費込のプロパンの価格を１００円／Ｎｍ^３、炉前までの運搬費込の廃プラスチック成型体の価格を１５円／ｋｇとして求めた。

項目（１３）は燃料の費用を比較するため、従来例１の燃料費９５８００円を１として、それぞれの本発明例あるいは比較例での１０時間の操業で使用した燃料の費用の合計を比で示した。項目（１４）は燃料の費用の評価として項目（１３）が１未満の場合は○、１以上の場合は×で示した。

項目（１５）は廃プラスチック成型体の供給を停止した排ガス温度（廃プラスチック成型体の供給停止温度Ｔａｐ）を示す。これは、前述した通り、キルン２の排ガス温度を制御することに関係している。

前述した通り、熱風炉１へは燃料を間欠的に供給するため、比較例及び本発明例では、１０時間の操業中にそれぞれの排ガス温度は約４０回の上昇と降下を繰り返した。項目（１６）は１０時間の操業中にキルン２の排ガス温度が上限温度Ｔｘ（１３０℃）を越えた回数を示す。

項目（１７）は温度制御の評価として、キルン２の排ガス温度が上限温度Ｔｘ（１３０℃）を一度も越えなかった場合は○、一度でも越えた場合には×とした。

項目（１８）は総合評価として、燃料の費用の評価（１４）と温度制御の評価（１７）の両方が○の場合を○とし、いずれかが×の場合を×とした。

その結果、本発明例１、２のように、供給速度比Ｑｐ／Ｑｇ＝０．３４、０．５６であり、Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６の場合に、本発明における上記（１）式の条件（Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６のときは、係数α＝０）を満たすように、係数α＝０にして、温度差ΔＴ＝０℃とした場合は、操業が可能であり、費用評価と温度制御評価のいずれも○であった。これは、Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６の範囲では、廃プラスチック成型体の供給速度が遅いため、廃プラスチック成型体の供給停止後に熱風発生炉１に残留した燃焼中の廃プラスチック成型体の量が少なく、キルン２の排ガス温度が１３０℃を越えなかったと考えられる。

これに対して、比較例１のように、供給速度比Ｑｐ／Ｑｇ＝０．７９であり、Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６の場合に、本発明における上記（１）式の条件（Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０）を満たさず、係数α＝０にして、温度差ΔＴ＝０℃とした場合は、温度制御に失敗し、操業ができず、温度制御評価は×であった。これは、廃プラスチック成型体の供給速度が速かったため、廃プラスチック成型体の供給停止後も熱風発生炉１に残留した燃焼中の廃プラスチック成型体の量が多く、発熱が継続したためキルン２の排ガス温度が１３０℃を越えたものと考えられる。

一方、本発明例３〜６のように、供給速度比Ｑｐ／Ｑｇ＝０．７９であり、Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６の場合に、本発明における上記（１）式の条件（Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０）を満たすように、係数α＝０．１７、０．３４、０．５１、０．６８にして、温度差ΔＴ＝２℃、４℃、６℃、８℃とした場合は、費用評価と温度制御評価のいずれも○であった。

これに対して、比較例２のように、供給速度比Ｑｐ／Ｑｇ＝０．７９であり、Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６の場合に、本発明における上記（１）式の条件（Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０）を満たさずに、係数α＝０．８５にして、温度差ΔＴ＝１０℃とした場合は、廃プラスチック成型体の使用量が少ないため、プロパンの削減量が少なく、費用評価が×であった。

これによって、本発明の有効性が確認された。

１ 熱風発生炉
２ キルン
３ バーナ
４ 熱電対
５ プロパン流量制御信号
６ 希釈用空気
７ 燃焼ガス
８ バグフィルタ
１０ ダイス孔
１１ リングダイ
１２ａ、１２ｂ 転動ローラ
１３ カッター
１４ 投入口
１５ 廃プラスチック成型体
１６ 排出口

Claims (2)

1. 熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンにおいて、熱風発生炉に燃料として気体燃料とともに廃プラスチックを供給する廃プラスチックの利用方法であって、
   キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給停止温度まで上昇したら、燃料の供給を停止し、キルンの排ガス温度が予め定めた燃料供給再開温度まで降下したら、燃料の供給を再開するという間欠的に燃料を供給する制御を行うに際して、
   事前に、廃プラスチックを成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体としておくとともに、熱風発生炉での１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間を求めておき、
   気体燃料の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度とし、廃プラスチック成型体の供給を停止する温度は前記燃料供給停止温度より下記（１）式で算出される温度差ΔＴだけ低い温度とすることを特徴とする、熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチック利用方法。
   ΔＴ＝α×Ｑｐ／Ｑｇ×ｔｐ ・・・（１）
   ΔＴ(℃)：温度差
   Ｑｇ（ＭＪ／ｈ）：気体燃料の供給速度（熱量換算）
   Ｑｐ（ＭＪ／ｈ）：廃プラスチック成型体の供給速度（熱量換算）
   ｔｐ（ｓ）：熱風発生炉での１個の廃プラスチック成型体の燃焼時間
   α（℃／ｓ）：係数
   Ｑｐ／Ｑｇ＜０．６のときは、α＝０
   Ｑｐ／Ｑｇ≧０．６のときは、０．１０≦α≦０．８０
2. 廃プラスチックを成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体にするに際しては、廃プラスチックを破砕して破砕物を得た後、該破砕物から異物を除去し、該異物を除去した破砕物を成型加工して一定の寸法の廃プラスチック成型体にすることを特徴とする請求項１に記載の熱風発生炉を備えた鉱石乾燥用キルンでの廃プラスチック利用方法。