JP2562517B2 - 廃棄物をセメントキルンで処理する方法及び装置 - Google Patents

廃棄物をセメントキルンで処理する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、セメントキルンを用いてクリンカーを製造
しながら同時に廃棄物を処理する技術に関する。さらに
詳細には、本発明は、好適には可燃性固体廃棄物からな
る有害廃棄物の環境的に安全な処理を達成しかつその廃
棄物の有するエネルギー値の一部をセメント原料処理キ
ルン中で利用することの出来る、廃棄物処理に関する。
発明の背景および要約 固体可燃性廃棄物は常に産業によって産生されてき
た。こうした廃棄物の多くは、その可燃性または有毒性
のために、該当環境規則によって“有害廃棄物”として
分類されている。それらは、こうした物質の処理の政府
規制以前には、ゴミ埋立実施によって処理された。こう
した慣行によってかなりの環境破壊が引き起こされてき
た。有害廃棄物のゴミ埋立型の処理に厳しい規制を課す
る環境規制が最近制定されたことによって、その安全処
理のための唯一の実行可能な手段は熱処理によってお
り、典型的には広範囲の放出規制装置付の有害廃棄物専
用の燃焼炉において高コストで行われる。
近年、セメント原料であるクリンカーを製造するため
の窯（セメントキルン）を利用して廃棄物を処理するこ
とが試みられている。この試みは概略すれば、廃棄物を
セメントキルン中に装荷し、その燃焼によって得られる
エネルギーをキルンの運転に利用するものである。換言
すれば、クリンカー製造用の燃料として廃棄物をキルン
中で燃焼させてしまおうというものである。そしてセメ
ントキルンは、連邦政府および州政府の環境規制機関か
ら可燃性廃棄物処理のための理想的条件を付与するもの
として好評を博してきた。運転キルン中における有害廃
棄物の燃焼が有害廃棄物からのエネルギー値利用を可能
とするばかりでなく、また、その高運転温度、長い滞留
時間およびポートランドセメントの活性化合物類への化
学的組み合わせの無機残渣類のための好適条件を付与す
るそれらの能力の故に、こうした操業は、可燃性有害廃
棄物の環境的に安全な処理の理想的条件を付与する。
しかし、運転キルン内での固体有害廃棄物の取扱およ
び燃焼に特有の問題の故に、規制に適合した運転キルン
中での有害廃棄物の処理は、これまで可燃性液体すなわ
ち“ポンプでくみ出し可能な（pumpable）”有害廃棄物
に限定されてきた。液体廃棄物は、互いにおよび従来の
燃料類と容易に混合し、キルンバーナー構造をほとんど
または全く改良することなくキルンの燃焼端において気
相中で燃焼できる均一液体を提供する。しかし、固体有
害廃棄物は、硬結晶固体から粘性の固着性スラッジ類ま
で多様な形態で発生する。それらは簡単には混合せず、
かつ、それらは、それらの安全取扱およびロータリキル
ン（回転窯）中への運搬のために重大な工学的問題を呈
する。さらに、キルンの発火炉における可燃性固体燃焼
においては、他の実用的問題にも直面する。有害固体廃
棄物は、簡単には、燃焼１次炉の炎の中に分散されな
い。もし固体廃棄物が１次燃焼領域に入れられれば、そ
れらは必然的にクリンカー形成過程の極めて重大な時点
において鉱物床と接触するであろう。色および稼働の双
方の観点から、所定の酸化条件がキルンのクリンカー形
成領域中で維持されることが品質の良いクリンカー形成
のために重要である。形成中のクリンカー上に1300℃以
上の温度で可燃性固体を装填することは形成中のクリン
カーが減少する条件を生じることになり、そして、セメ
ント品質に悪影響を及ぼすことがある。
現行EPA大気保全法の発効以前において、処理予定の
セメント原料を入れたキルンの冷却端中に可燃性固体廃
棄物を装荷することが慣行であった。こうした慣行は、
放出基準類が実効されていないかまたは強制されていな
い国々において継続される。しかし、可燃性固体有害廃
棄物は、今日、高価格の放出管理機器を付加せずにはキ
ルンの冷却端に装填することができず、そして、同様に
キルン放出物規制環境規制に適合するようにキルンを稼
働させることができない。定義では、可燃性固体有害廃
棄物は、広範囲の揮発性有機物質類を含むことができ
る。可燃性ガスアフターバーナー類または他の放出規制
機器なしで従来のキルンの“冷却”または上端に原料と
ともに添加した可燃性有害固体廃棄物は、結果的に容認
できないレベルの炭化水素放出物を生ずる。原料および
廃棄物固体がキルンシリンダーを下降しだんだん高温の
領域に移動するに伴い、揮発性成分類がこの揮発された
成分類の熱分解に必要な温度以下の温度で放出ガス中に
追い出される。この結果、かなりの量の揮発性化合物類
が大気中に放出されることとなる。低揮発物含量の粒子
残渣燃料が、キルンの冷却端に導入されたセメント原
料、または効率的エネルギー値用途を有するが明らかに
炭化水素放出レベルについての注意すべき問題を有して
いないか焼領域のいずれかに添加されることができる。
例えば、米国特許第4,022,629号およびそれに引用され
た参考文献を参照。
可燃性有害固体廃棄物は、エネルギー集約性の鉱物処
理産業にとって重大な潜在的低価格エネルギー源を意味
する。しかし、廃棄物取扱、プラント工学、最終産物品
質および放出管理についての配慮から、キルン運転者
は、有害固体廃棄物の燃焼で入手可能となる低価格エネ
ルギー値を利用することを思いとどまってきた。特にキ
ルン運転のための低価格代替燃料としての有害液体廃棄
物の入手可能性および環境上容認されたその使用の観点
から、このことは真実であった。しかし、固体有害廃棄
物の陸上処理に厳しい制限を課す環境規制法の発効およ
びEPA承認完全燃焼施設の限定的利用可能性（および高
コスト）によって、固体有害廃棄物の安全処理のための
代替手段の開発にかなりの努力が向けられてきた。本発
明は、その努力から生まれた。
本発明のひとつの目的は、かなりのレベルの可燃性お
よび／または有毒有機化合物類および有毒無機物質類を
含有する特に有害な固体廃棄物を含めて、有害廃棄物処
理の安全で環境上容認できる方法を提供することであ
る。本発明のもうひとつの目的は、固体可燃性有害廃棄
物類のエネルギー値を利用すること、およびこのような
物質類を用いてキルン稼働のエネルギー要件の40％まで
を付与する方法を提供することである。この方法は、該
当する環境放出規則類に十分に適合し、そして、それは
またセメントクリンカーの品質を低下させることなく本
処理における廃棄物の燃料としての最も効率よい使用を
可能とする。
本発明のひとつの面は、キルンがコントロールされた
量の有害廃棄物を補足燃料として使用し、一方、環境放
出基準との適合を維持しかつ廃棄物を取り扱う各人に対
する個人的傷害のリスクを最小とする有害廃棄物処理、
包装（コンテナ化）およびキルン装荷技術の独自の構成
からなる。
これは、コンテナ化有害廃棄物の燃料モジュールを調
製することによって実現された。最も好適には、有害廃
棄物が、設定エネルギー値範囲内のエネルギー値を有す
る部分にまとめられる。燃料モジュールは、温度および
処理条件が揮発性および非揮発性成分双方の環境上安全
な処理を保証しかつこの廃棄物のエネルギーおよび物質
含量が最も効率的に鉱物処理運転に寄与する点におい
て、運転中のキルンに装荷される。可燃性有害廃棄物の
コンテナは、キルンガス温度が約950から約1200℃、よ
り好適には約950℃から約1100℃の範囲にあるキルンの
ある点に、定期的間隔でキルンに装荷される。これらの
温度であれば、揮発された成分を確実に完全燃焼させる
ことができ、製造されたクリンカーの品質もよい。尚、
温度を上げ過ぎると、セメントキルンにおいてクリンカ
ー生産を実施する本発明の処理方法にあっては、装荷さ
れた廃棄物の可燃性非揮発性部分が鉱物床で悪条件を生
じ、クリンカーの品質への障害になるので注意が必要で
ある。
本発明の他の目的は、回転中キルンシリンダーの壁を
介した固体燃料またはコンテナ化燃料装荷を可能とする
装置を提供することである。好適にはキルンシリンダー
壁に機械的栓を設けた管接続口がキルンシリンダー内側
の落下管と並んでいる。この落下管は、キルン内の熱い
セメント原料が前記管接続口から漏洩することまたは栓
に接触することを防止する。燃料は、キルンシリンダー
回転時においてこの管接続口および落下管を介して設定
された時間にキルンに運搬される。
コンテナ化する前に有害廃棄物を混合し有害廃棄物ホ
モジネートを形成することによって、廃棄物組成、形
状、エネルギー値および燃焼特性の観点から（コンテナ
からコンテナへの）均質性を確保することで処理コント
ロールが円滑となり、そしてキルン運転条件のゆれが最
小となる。好適には有害廃棄物ホモジネートとしての有
害廃棄物のコンテナ化は、有害廃棄物の取扱および発送
に安全でかつ便利な手段を提供するばかりでなく、それ
はまた、キルン中の格納廃棄物、特に揮発性部分の満足
のいく分解に重要な役割を果たす様である。有害廃棄物
の密封コンテナ類は、キルンガス温度が気体流中に放出
された揮発性成分を分解または完全に燃焼させるために
十分な高い温度である点においてキルン中に装荷され
る。揮発性成分の容量が気体流中における完全燃焼能力
を越えないことが重要である。有害廃棄物が密封コンテ
ナまたはモジュール内にある場合、格納された有害廃棄
物の揮発性成分類のキルンガス流中への放出が、コンテ
ナ自体の融解または破壊時に呼応する時間期間に起こ
る。したがって、廃棄物のコンテナ化は、キルン気体流
の完全燃焼能を揮発性有機物で過負荷する可能性を最小
とする。この結果、主要有機有害成分類（POHC′ｓ）の
分解および除去効率（DRE）は本処理で99.99％以上であ
る。
キルンの950−1200°領域へのコンテナ化廃棄物の導
入は、揮発性成分類の容認できる完全燃焼を確実とする
ばかりでなく、また、非揮発性成分類の効率的使用およ
び処理を可能とする。可燃性の非揮発性成分類は、高熱
伝導効率を実現するか焼中のセメント原料と接触する間
に燃焼される。非揮発性残渣の無機成分類は、鉱物床に
形成される遊離の酸化カルシウムと直接接触し化学的に
反応し、セメント材料に取り込まれて非有害なものとさ
れる。
図面の簡単な説明 第１図は、本燃料装荷装置を設置した従来の回転キル
ンを概略示したものである。
第２図は、第１図の２−２線に沿ったキルンシリンダ
ーの断面図である。
第３図は、約90度回転させた第１図のキルンシリンダ
ーの２−２線に沿った断面図である。
第４図は、第３図の４−４線に沿った燃料装荷装置の
断面図である。
第５図は、装荷装置の別の実施例を示す第２図に類似
の図である。
第６図は、キルンシリンダー装置が約30°回転した第
５図に示した装置の部分断面図である。
第７図は、本発明の工程を実行するために改良された
プレヒーター／プレカルサイナー型キルンの上端の部分
断面図である。
好適な実施例の詳細な説明 本発明は、運転中の回転キルン中において可燃性有害
廃棄物の環境上の安全処理を達成することに関する。回
転キルン類は、従来型またはいわゆるプレヒータまたは
プレカルサイナー型であってよい。しかし、それぞれに
共通であるのは、処理中セメント原料を含有する加熱さ
れた回転シリンダーである。セメント原料は、セメント
クリンカー製造のための広く使用されている商業的工程
において微細に分割した原料を回転中の傾斜回転キルン
またはキルンシリンダーを通過させることによって焼さ
れおよび“クリンカー”される。セメント原料処理のた
めの必要温度は、気体、燃料油、粉炭等の燃料をキルン
下端の気体雰囲気中で回転中のキルンシリンダー中を固
体と逆に移動する気体で燃焼させることによって達成さ
れる。本工程に必要な高温によって、燃料コストは産物
の最終コストに重要な要因となる。現在、燃料コスト
は、ポンプで汲み上げ可能な液体有害廃棄物の単独また
は従来燃料との併行燃焼によって、しばしば低減されて
いる。
長い乾燥または湿潤処理キルンとして公知であるもの
の中において、全セメント原料加熱処理は、回転中のキ
ルンシリンダー中において行われる。このシリンダー
は、典型的には直径10乃至12フィート以上および長さ30
0−500フィートであり、シリンダーが回転するとともに
キルンシリンダー上端に供給された原料が、最終クリン
カー処理が行われそして産物クリンカーが放出され冷却
および以後処理される下方“発火”端に向けて移動す
る。キルンの発火クリンカー領域における温度は、約13
00℃から約1600℃の範囲にある。キルン中における気体
温度は、いわゆる湿潤処理キルン類の上部セメント原料
受け端において約150°−200°まで低下する。乾燥処理
キルンでは、やや高い気体温度がその上端において存在
する。
プレヒーターまたはプレカルサイナーキルン類は、低
放出端で発火された傾斜した回転中のキルンシリンダー
に加えて、それが回転中のキルンシリンダーの上端に装
荷される前にセメント原料を予備加温または予備か焼す
るための装置を有している。このキルンは、従来の長い
乾燥および湿潤処理キルン類のキルンシリンダー類より
も一般的にははるかに短い。プレカルサイナー型のキル
ンの回転中のキルンシリンダーの内側の気体温度は、そ
の最も上端では約950−1200℃であり、発火されている
放出端においては約1300から約1600℃の範囲にある。
本発明に係る方法において、可燃性有害廃棄物、好適
には可燃性有害固体廃棄物は、コンテナ化されそしてキ
ルン中に装荷され、キルン気体温度が約950℃から約120
0℃の範囲にあるキリンシリンダーの長さに沿ったある
点においてセメント原料に接触する。従来の長い乾燥お
よび湿潤処理回転キルンにおいて、気体温度の範囲は、
キルンシリンダーの中軸の３分の１部分にほぼ対応する
領域中のキルンシリンダー内に典型的に見られる。プレ
ヒータまたはプレカルサイナー型回転キルンにおいて、
特定された気体温度範囲は、回転キルンシリンダーの上
部約３分の１の部分に存在している。即ち、一般にロー
タリーセメントキルン内では、概して入り口側の温度は
低温でありセメントクリンカ放出端側でバーナー等で加
熱され高温となっているが、こうした一般のロータリー
キルン内の温度分布勾配やガス雰囲気等は、ここで指摘
された約中軸３分の１部分で本発明の廃棄物処理にあた
って適当な条件となると理解してもらえばよい。この温
度範囲の意義については先述した。
本発明による処理のためにキルンに装荷できる有害廃
棄物類は典型的には揮発性成分類を有しており、これら
は、廃棄物が高温のセメント原料および可燃性高分子量
有機物および非可燃性無機物からなる非揮発性成分類に
接触するときに廃棄物から揮発する。キルン気体と混ざ
る揮発性成分類がキルンから放出される前に破壊される
かまたは完全に燃焼することは、本処理の環境保全にと
って重大である。揮発性成分類の完全燃焼は、気体温
度、滞留時間および酸素含量の関数である。したがっ
て、廃棄物気体流中の高炭化水素放出物または一酸化炭
素高レベルによって実証される不完全燃焼は、完全燃焼
点における気体温度が余りに低いこと、低キルン気体酸
素の故に、または以上に高い揮発性濃度、または不十分
な滞留時間のいずれかの故に、完全燃焼に対する酸素が
不十分であったことを意味する。有害廃棄物がコンテナ
化されそしてキルン気体温度が約950から約1200℃の範
囲にあるキルン中に装荷される平常のキルン運転条件に
おいて、本処理がPOHC′ｓのDREが99.99％以上で間断な
くかつ連続的に実施できることが見いだされた。
本処理の有害廃棄物分解効率は、放出気体流中の一酸
化炭素および／または総炭化水素類の関数としてモニタ
ーできる。本処理実施のために改良されたそれぞれのキ
ルンは、例えば、コンテナ化固体有害廃棄物の試験燃焼
時において校正でき、その結果、排気気体中の一酸化炭
素濃度は進行中の処理のDREの直接指標として利用でき
る。したがって、例えば、約100−2000ppm（パーツパー
ミリオン）の範囲にあり炭化水素放出物の定義された範
囲に対応する一酸化炭素濃度が決定される。放出気体の
連続モニタリングによって、該当する環境規則との完全
な適合および一貫した産物品質が保証される。
本発明の明細書に使用する“環境上安全な処理”と
は、主要有機有害成分の分解および除去効率を少なくと
も99.99％としかつ対応して他の可能な環境混入物の放
出を最小とする有害廃棄物処理を意味する。本発明によ
って処理できる有害廃棄物は広範囲の産業源から発生す
ることができ、そして、形状および化学組成が同様に広
い範囲であると想定できる。それらは、硬固体、スラッ
ジ類、粘性タール状残渣類の形状であることができ、そ
して、しばしば、高分子量有機樹脂から構成される。用
語“有害廃棄物”とは、当該環境規則下において有害と
して指定された廃棄物、特にその固有の毒性および／ま
たは可燃性またはそれらの有毒物および／または可燃物
の含量の故に分類されたものをを意味している。本処理
は特に可燃性有害固体廃棄物の破壊に適合する一方、典
型的固体の揮発性成分は容易に許容され、本処理におい
て安全かつ効果的に完全に燃焼される。
本処理は、また、有毒および／または可燃性有害化合
物類に汚染された土壌の熱処理のために適用されること
を考慮している。
有害廃棄物は、安全発送および取扱のためにおよび本
処理における揮発性成分類の完全燃焼管理のためにコン
テナ化される。さらに、キルン運転条件の管理促進のた
め、本処理において使用される有害廃棄物を採取し、任
意に分類して硬固体が粉砕され他の有害廃棄物と混合し
有害廃棄物ホモジネートを形成できるようにする。有害
廃棄物ホモジネートの各ロットは、同様に、単位重量当
たりの灰分、揮発物、ハロゲン含量およびエネルギー値
の観点から分類されることができる。次に廃棄物ホモジ
ネートの各割り当て分を、例えば、第１−４図に示した
装荷装置を利用して本廃棄処理によって回転キルン中に
装荷されるように改良された密封コンテナ中に一括す
る。所定量の有害廃棄物または有害廃棄物ホモジネート
を、所定量含有する結果として各コンテナが設定したエ
ネルギー範囲内のエネルギー値を有するように、各コン
テナに充填し、次いで密封する。したがって、特定の例
は、コンテナ自体のそれを含め、本発明に使用されるエ
ネルギー値（燃焼熱）300,000から500,000BTUを有する
“燃料モジュール類”の1000コンテナロットであり、燃
焼特性およびエネルギー値についての結果として生じた
コンテナからコンテナへの一貫性によって、技術仕様書
内においてセメントクリンカーの生産のための処理管理
が促進され、かつ、本処理に装荷された有害廃棄物の環
境上安全な処理に適するキルン運転条件の維持も促進さ
れた。
本処理において利用が成功した有害廃棄物のひとつの
形態は、キルン運転による燃焼のための液体廃棄物燃料
生産の副生物で、ケイデンス ケミカル リソーシス社
（Cadence Chemical Resources）によって既に名称CHEM
FUEL（登録商標）として市販されている。固体有害廃
棄物副生物は、主に高分子量の樹脂類、高分子類および
残留揮発物からなる非揮発性かつ抽出不能の残渣からな
る。好適には、本処理に使用されるコンテナにいれた有
害廃棄物は、5,000BTU/lbを越えるBTU値を有するべきで
ある。固体廃棄物中の遊離液体類は最小とすべきであ
る。もし存在するならば、それらは、粉砕したコーンコ
ブ類または類似のBTU寄与材料のような有機吸収材料を
用いて、吸収されることができる。
有害廃棄物のための密封可能コンテナは、有害廃棄物
格納／発送のための当該運輸省（Department of Transp
ortation）基準に十分に適合すべきである。密封可能な
鋼鉄おけまたはドラム管が好適である。このコンテナ
は、本化学処理に対してエネルギー（キルンの放出端近
くの高温領域で鉄が酸化される）および材料（酸化鉄）
の双方を提供する。繊維およびプラスチックのようなそ
の他のコンテナ類も使用できる。コンテナの大きさは、
処理を目的とした有害廃棄物のエネルギー値およびこの
ようなコンテナ類を受け入れるキルンの能力に依存して
いる。
本発明の代表的実施例において、最小エネルギー値
（燃焼熱）6,000BTU/lb、塩素含量6.66％未満およびPCB
含量50ppm未満を有する有害固体廃棄物のホモジネート
を、DOT技術仕様書17Hまたは37Aに適合する６ガロンの
鋼鉄おけに入れる。このおけは、密封可能なラグ型被覆
を有する開放型ヘッドのコンテナである。このおけは正
味重量601bs未満の26ゲージの鋼鉄本体および蓋であ
り、内容物の正味重量が601bsを越え801bs未満である場
合24ゲージの鋼鉄本体および蓋である。可燃性廃棄物を
おけに満たし、それを次に密封し、各おけの総量を蓋に
マークする。各おけは、次に、DOT、州およびその他規
則適合を示すための必要ラベルおよびマークで標識す
る。有害廃棄物の均質性は、いかなるロットのコンテナ
においてもコンテナ間で3,000BTU/1b以上の差がないも
のであることが望ましい。
従来の長い乾燥および湿潤処理キルン中における可燃
性有害廃棄物の環境上安全な処理を達成するための本方
法の実行は、キリンシリンダー壁の管接続口、管接続口
からキルンシリンダー中へ伸長しキルン中のセメント原
料がこの管接続口を通過しないかまたはキルンシリンダ
ー回転中にこの管接続口閉鎖と接触しないように配置さ
れた落下管、燃料を受け取り管接続口を介した経路のた
めこれらを配置する手段、および前記コンテナ化燃料に
十分な力を加えこの燃料を受け取りおよび配置する手段
から管接続口および落下管を介してキルンシリンダー中
へ移動させるための手段、からなる新規装荷装置によっ
て達成される。キルンシリンダーの回転時において、設
定された時間に管接続口を開放および閉鎖させるために
栓を作動させるための手段とともに、栓が管接続口に対
して供給されるのが好適である。
第１図は、処理セメント原料16がシリンダー12から放
出される発火下端14を含むキリンシリンダー12を有す
る、従来の長い乾燥および／または湿潤処理ロータリー
セメントキルン10を例示している。セメント原料はキル
ンシリンダー12の上端20に装荷され、キルンシリンダー
12がその軸の周りに１分当たり約１から約３回の速度で
回転するとともにキルンシリンダー12中を下方に移動す
る。キルン10からの排気気体鎖を、バッグフィルター類
または静電集じん器（示さず）を利用して放出コントロ
ール装置22において粒子を除去するために処理すること
ができる。キルンシリンダー12を介した気体の流れは、
スタック26を介して排気ガスを誘導するブロアー24によ
ってコントロールされる。固体燃料装荷装置28は、キル
ンシリンダー12のほぼ中点に配置される。
燃料モジュール30は高架台32上に配置され、キルンシ
リンダー12の回転とともにここからそれらが装荷装置28
中に装荷される。熱電対33は、装荷装置28から下方約10
から約50フィートに位置し、キルンシリンダー12中の気
体温度をモニターする。
第２図について述べると、装荷装置28は、鉱物床36の
最大深さよりも大きい距離だけキルンシリンダー中に伸
長した落下管34から構成される。落下管34は、キルンシ
リンダー12の壁40中の管接続口38と連通している。管接
続口38はまた燃料受けシュート42と接続している。燃料
受けシュート42は、燃料モジュール30がシュート42内に
受け取られたときに、燃料モジュール30が管接続口38と
並列するように配置されるように設計されている。
第２図および第３図を参照して、栓44は、管接続口38
を備えている。枢着レバー46は、管接続口開放位置（第
３図）および管接続口閉鎖位置（第２図）の間の作動栓
44を有している。栓44は、レバー46と協調するスプリン
グ48によって閉鎖位置に偏位させられる。レバー46は、
管接続口38がキルンシリンダー12の回転時においてその
最高位置近くにある点までキルンシリンダー12が回転し
たときに、レバー46がキルンシリンダー12の回転の設定
弓形を介して固定カム50に接触しレバー46を偏位管接続
口閉鎖位置から管接続口開放位置まで動かし、その結
果、燃料モジュール30が重力によって受けシュート42か
ら管接続口38および落下管34を介して鉱物床36の処理中
セメント原料上に落下する。燃料モジュール30をキルン
シリンダー中に運搬する点をキルンシリンダー12が通過
するに伴い、レバー46はカム50を通過し、そして、栓が
その偏位管接続口閉鎖位置に復帰する。カム50は、装置
運転位置（第５図に示した）からキルンシリンダー12の
回転時にカム50がレバー46に接触しない位置まで動くこ
とが可能なカム取付台52上に位置する。
栓44は管接続口38に関して位置決めされ、そして、そ
れは管接続口閉鎖位置にある時に、ブロアー24によって
生じたキルンシリンダー12内の負圧の影響下でキルンシ
リンダー12内へのエアフローのためにクリアランスが見
込まれている。管接続口28を介した栓44の周囲および落
下管34を介したキリンシリンダー12中へのエアフロー
は、栓44および落下管３を冷却するのに役立つ。落下管
34の周囲のキルンシリンダー12内の空気温度は、約950
℃から約1200℃の範囲である。落下管34は、長時間期間
にわたってそれらの熱的過酷条件に耐えることができる
材料から構成されていなければならない。それは、好適
には、耐火物35によって保護された合金材料から構成さ
れている。落下管34の構成に適すると見いだされたひと
つの合金は、スーパー（SUPER）22−Ｈ（登録商標）の
もとでジュラロイ・ブローノックス（Duralloy Blaw−K
nox）によって販売されている合金である。その合金
は、2250゜F（1230℃）までの稼働に設計された特許高強
度合金である。その記載された化学組成は、下記のよう
である：ニッケル、46−50％；炭素、0.40−0.60％；ク
ロム、26.0−30.0％；マンガン、1.50％最大；シリコ
ン、1.75％最大；タングステン、4.00−6.00％；モリブ
デン、0.50％最大；コバルト、2.50−4.00％；イオウ、
0.04％最大；およびリン、0.04％最大。
センサー56は、キルンシリンダー12中に管接続口38を
介して燃料モジュール30の移動を検出するために配置さ
れる。聞き取ることができるかまたは肉眼で見ることが
できる信号が、移動が完了したことを知らせるために発
せられる。
運転において、燃料モジュール30が高架取付台32を通
過するときに、高架取付台32からキルンシリンダーに取
り付けられた燃料受けシュート42中にそれが装荷され
る。キルンシリンダー12が回転しそして燃料受けシュー
ト42がほぼ垂直に近い位置に近づくときに、固定された
カム50が管接続口開放位置に栓を移動する枢着レバー46
に接触し、燃料モジュール30を管接続口38および落下管
34を介して鉱物床36上に落下させる。キルンシリンダー
がその回転を継続しそして枢着レバー46が固定カム50を
通過移動するとき、栓は枢着レバー46上のスプリング48
の作用によって管接続口閉鎖位置に復帰する。
第５図には、燃料モジュール装荷構造の第２の実施例
が示される。落下管134が管接続口138に連通し、そし
て、キルンシリンダー内部へ内側に放射状に伸長する。
燃料受けシュート142は静止しており、そして、回転中
のキルンシリンダーのすぐ上に取り付けられる。静止燃
料受けシュート142は、キルンシリンダー112の回転毎に
それが管接続口138および落下管134と１回並列するよう
に配置される。燃料モジュール保持レール60は、管接続
口138および静止燃料受けシュート142の双方と並列する
ある軸位置において、かつ、管接続口138の反対側の端
部においてレール端62、64を有し、その結果燃料モジュ
ール30が受けシュート142に配置された時に保持レール6
0のレール端62が受けシュート142、管接続口138および
落下管134が並列した点で燃料モジュール30をクリアす
るまで保持レール60上に乗るようにしてあるキルンシリ
ンダー112の外側で円周状に取り付けられる。そして、
燃料モジュール30は管接続口138および落下管134を介し
て重力によって鉱物床の処理中セメント原料上に第６図
に示したように落下する。燃料モジュール保持レール60
および管接続口138は、固定された管状ハウジング145に
包含され、これは、管接続口138を介したキルンシリン
ダー112中への空気浸透をコントロールするために役立
つ。キルンシリンダー112が回転しかつレール端64が燃
料受けシュート142をクリアすると、次の燃料モジュー
ルが受けシュート142に移送されることができる。
第７図に関連して、燃料モジュール30は、回転キルン
シリンダー212の上端220内の鉱物床236内へ直接移送さ
れることができる。平常条件においては、セメント原料
は排気ガス中に含まれる熱によって予備加熱される。プ
レカルサイナー運転において、燃料は上向ダクト266に
添加されそしてキルンガス中の過剰の空気または別のダ
クト269から付与された追加空気のいずれかによって燃
焼する。この燃焼によって放出されたエネルギーは、キ
ルンに入る前にセメント原料によって吸収される。この
予備加熱セメント原料は、燃料モジュール伝送管270に
平行なダクトを下降し、そして、ランプ268を下降して
傾斜した回転中のキルンシリンダー212の上端220の中に
入り、ここでセメント原料が回転中のキルンシリンダー
212を下方に移動するに伴いセメント原料の熱処理が完
了する。燃料モジュール伝送管270は、プレヒータ／プ
レカルサイナーの上向ダクト266の基部のランプ268の上
端に設置される。伝送管270は、上向ダクト268の基部に
近いセラミック塗布部分272を有しており、そして、燃
料モジュール装荷操作時に稼働する主ゲート弁274およ
びそれぞれ上部および下部ゲート弁276および278を備え
ている。伝送管は、伝送管270を介して上向ダクト266の
基部に入る燃料モジュールがそれを迅速にランプ268を
下降し回転キルンシリンダー212の上端220内の鉱物床23
6上に運搬するだけの十分な運動量を有している。燃料
モジュールは、伝送管270を介して約30秒から約２分ま
での範囲の設定された間隔で、通常60秒おきに１回、キ
ルン中に装荷される。
運転においては、燃料モジュールは、下記の操作によ
ってキルンに運搬される。下部ゲート弁278を閉鎖し、
上部ゲート弁276を開放して燃料モジュール30を伝送管2
70の上端280中に装荷する。上部ゲート弁276を閉鎖し、
そして設定された時間に下方ゲート弁278を開放し、廃
棄物燃料モジュール30を、ランプ268を横切り鉱物床236
の処理中セメント原料上に伝送管270を通じて落下す
る。
廃棄物燃料モジュールは、同様に、例えば、第２−４
図に示した装荷装置を利用してプレカルサイナータイプ
のキルンシリンダーの上部部分に運搬されることもでき
る。本装置は、キルンガス温度が約950から約1200℃、
より好適には約950℃から約1100℃の範囲にある回転キ
ルンシリンダーの上部３分の１部分に沿った点に配置す
ることができる。
分解および除去効率並びに粒子放出物の測定が、既
に、第７図に実質的に示した構造を有するプレカルサイ
ナー回転キルンで実施された。試験燃焼を実行し、その
中で処理エネルギーの10％が、鋼鉄コンテナに入れられ
て回転キルンシリンダーの上端の鉱物床上に導入した固
体有害廃棄物由来燃料から生じた。試験は、塩素化炭化
水素でスパイクした特に調製した代用廃棄物由来燃料で
実行した。コンテナ化燃料3900lbs/時の速度で処理に供
給した。分解および除去効率は全試験において99.99％
を越えていることが判明した。
比較結果は、石炭、ガスまたは液体廃棄物由来燃料の
従来の長い乾燥および湿潤処理回転キルン（12′×45
0′）中で150〜250（×100万）BTU′s/時の速度で燃焼
させて得られた。試験燃焼時において、少なくとも５％
のトリクロロベンゼンでスパイクし、重金属含量を最大
に設定するようにペンキ顔料を添加した特に調製した代
用廃棄物由来燃料を使用した。固体廃棄物の主要成分
は、液体有害廃棄物由来燃料生産の副生物として得られ
た高分子量の非揮発性ポリマー類および樹脂類であっ
た。廃棄物混合物を密封可能なラグ型被覆を設けた24ゲ
ージの鋼鉄おけ中に入れ、１分当たり１コンテナの速度
で回転キルンシリンダーの中点に導入した。５％トリク
ロロベンゼンにおいて、POHC投入速度は約3.25lbs/分で
あった。試験燃焼時、排気ガス中の一酸化炭素、酸化窒
素、酸素および二酸化イオウの濃度をセメント原料供給
速度、燃料速度、キルン速度および気体温度とともにキ
ルンシリンダーの長さに沿った種々の点においてモニタ
ーした。試験施工全体を通して、気体温度を、廃棄物燃
料モジュールの導入点の12フィート下方（登り坂）に設
けた熱電対によってモニターした。この温度は、全時間
において925℃を越えて維持された。試験燃焼時に採取
した予備データは、固体有害廃棄物の環境上安全な分解
の安全域を高めるDREを予測している。
なお、上記実験では廃棄物からのエネルギー回収値が
10％であったが、熱力学計算上は40％までのエネルギー
回収が可能である。
フロントページの続き (72)発明者 ベノイット，ミッチェル，アール. アメリカ合衆国・ロード アイランド州 02827・グリーン・プレインフィール ド パイク 2172 (72)発明者 ハンセン，エリック，アール. アメリカ合衆国・カンザス州 66217・ ショウニー・テラス 67 ウェスト 17604 (72)発明者 リース，シアドア，ジェイ. アメリカ合衆国・インディアナ州 46260・ミシガン シティ・オリオール トレイル 2622 (56)参考文献 特公 昭57−42812（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−17867（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−11545（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭42−3236（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】処理中のセメント原料を含有する加熱され
    回転中のシリンダーからなる稼働回転セメントキルン中
    において、クリンカーを製造しながら同時に揮発性成分
    及び不揮発性成分を含有する固体廃棄物の環境上安全な
    処理を達成するための方法であって、該廃棄物をその揮
    発性成分の放出を遅延させるように閉じた容器に収納し
    てコンテナ化する工程と、稼働中の該セメントキルン中
    のセメント原料がか焼状態にありかつキルンガス温度が
    該廃棄物の揮発性成分を分解するために十分である所定
    の場所で、該コンテナ化した廃棄物を該セメントキルン
    中に装荷してか焼処理中の該セメント原料に接触させる
    工程と、からなる廃棄物をセメントキルンで処理する方
    法。
  2. 【請求項２】前記回転セメントキルンがその放出端で発
    火する従来の長い乾燥または湿潤処理回転セメントキル
    ンであり、かつ前記コンテナ化された廃棄物が該キルン
    のキルンシリンダーの中軸３分の１部分に沿った点で該
    キルンシリンダー中に装荷される請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記コンテナ化された廃棄物が前記キルン
    シリンダー壁中の管接続口を介して装荷される請求項２
    記載の方法。
  4. 【請求項４】前記稼働中の回転セメントキルンが、予備
    加熱されたセメント原料をプレヒータ部分から受け取る
    ための上端およびセメント原料が放出される発火下端を
    有する、回転中のキルンシリンダーの上方にプレヒータ
    部分を有するプレヒータまたはプレカルサイナー型回転
    キルンであり、かつ、前記コンテナ化された廃棄物が該
    キルンシリンダーの上端に直接装荷される請求項１記載
    の方法。
  5. 【請求項５】前記コンテナ化された廃棄物が前記キルン
    シリンダー壁の管接続口を介して装荷される請求項４記
    載の方法。
  6. 【請求項６】前記キルンガス温度が約950℃から約1200
    ℃までの範囲である前記キルンシリンダーの長さに沿っ
    た点において前記セメント原料に接触するように、前記
    コンテナ化された廃棄物が前記キルン中に装荷される請
    求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】前記廃棄物が有害廃棄物を含み、該有害廃
    棄物を混合した前記コンテナに包装するために有害廃棄
    物ホモジネートを形成させる工程をさらに有する請求項
    １記載の方法。
  8. 【請求項８】前記廃棄物の包装が、廃棄物の各コンテナ
    が設定されたエネルギー値範囲内のエネルギー値内容物
    を有する請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】前記廃棄物が金属コンテナ類に収納される
    請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】セメント原料を収容し加熱処理してセメ
    ントクリンカーを生成する回転シリンダーを備えた長い
    湿潤または乾燥処理セメントキルンであって、前記キル
    ンはセメントクリンカーを高エネルギー効率で生産する
    ための補助燃料としての揮発性成分を有する可燃性固形
    廃棄物を環境上問題なく使用できるように改変され、該
    改変されたセメントキルンはさらにその回転シリンダー
    に固形廃棄物搬入口を備え、該搬入口はキルンが稼働中
    に該固形廃棄物の揮発性成分を分解するのに十分なキル
    ンガス温度が得られる前記シリンダーの軸方向の長手に
    沿った位置に設けられており、該搬入口には開口位置と
    閉鎖位置との間で移動可能な閉鎖体と、該シリンダーの
    回転中に所定回数だけ該閉鎖体を開口位置と閉鎖位置と
    の間で移動させる手段とが設けられ、該セメントキルン
    はまた、該搬入口に連通し、該シリンダーの内部にその
    収容された処理中セメント原料の最大深さよりも長く延
    出する落下管を有する、廃棄物を処理するセメントキル
    ン。
  11. 【請求項１１】前記固形廃棄物搬入口は前記セメントキ
    ルンの軸方向の中間３分の１の部分に位置している請求
    項10記載のセメントキルン。
  12. 【請求項１２】前記固形廃棄物搬入口は該キルンが稼働
    中にその収容された処理中セメント原料が焼成状態にあ
    る前記シリンダーの軸方向長手に沿った位置に配置され
    ている請求項10記載のセメントキルン。
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