JP3195192B2 - ロータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法 - Google Patents
ロータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法Info
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- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、従来あまり燃料として
使用されてない廃プラスチックを燃料して、生石灰・焼
ドロマイト或いはポルトランドセメント等を製造するロ
ータリーキルン更には都市ゴミの焼却炉としてのロータ
リーキルンに吹き込む方法に関する。
使用されてない廃プラスチックを燃料して、生石灰・焼
ドロマイト或いはポルトランドセメント等を製造するロ
ータリーキルン更には都市ゴミの焼却炉としてのロータ
リーキルンに吹き込む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃プラスチックは高い熱量を有する熱源
であるが、廃プラスチックの燃焼性が他の燃料、例えば
微粉炭に比較して劣るため主に投棄されていた。然し、
環境問題、或いは資源の有効活用の見地から徐々に廃プ
ラスチックの再利用が図られてきた。
であるが、廃プラスチックの燃焼性が他の燃料、例えば
微粉炭に比較して劣るため主に投棄されていた。然し、
環境問題、或いは資源の有効活用の見地から徐々に廃プ
ラスチックの再利用が図られてきた。
【０００３】廃プラスチックが高い熱量を有する熱源で
あることに着目し、廃プラスチックを利用したセメント
クリンカーの製造方法は特開昭４６−１５０３７号公報
において開示されている。この公報においては廃プラス
チックをセメントクリンカーを製造するロータリーキル
ン内に添加することによって安価にセメントクリンカを
製造できるとしているが、どのような方法において廃プ
ラスチックをロータリーキルンの中に添加するかについ
ては具体的な技術は何ら開示されていない。
あることに着目し、廃プラスチックを利用したセメント
クリンカーの製造方法は特開昭４６−１５０３７号公報
において開示されている。この公報においては廃プラス
チックをセメントクリンカーを製造するロータリーキル
ン内に添加することによって安価にセメントクリンカを
製造できるとしているが、どのような方法において廃プ
ラスチックをロータリーキルンの中に添加するかについ
ては具体的な技術は何ら開示されていない。
【０００４】また、特開平６−８２４７号公報において
はロータリーキルンの中に繊維強化プラスチックを添加
して処理する方法が開示されている。しかし、この方法
においては繊維強化プラスチックを９０μｍ以下の粒子
に破砕して添加しており、経済的とは言えない。
はロータリーキルンの中に繊維強化プラスチックを添加
して処理する方法が開示されている。しかし、この方法
においては繊維強化プラスチックを９０μｍ以下の粒子
に破砕して添加しており、経済的とは言えない。
【０００５】また、特公昭５９−１１５４５号公報にお
いては都市廃棄物を利用するポルトランドセメントの製
造方法が開示されている。この方法においては、都市廃
棄物を予め流動床燃焼装置において、予備的に燃焼させ
都市廃棄物を処理する方法を提案している。
いては都市廃棄物を利用するポルトランドセメントの製
造方法が開示されている。この方法においては、都市廃
棄物を予め流動床燃焼装置において、予備的に燃焼させ
都市廃棄物を処理する方法を提案している。
【０００６】従来、ポルトランドセメント、或いは生石
灰・焼ドロマイトが所謂ロータリーキルンを用いて製造
されていることは良く知られている。ロータリーキルン
は装入物に対して燃焼ガスの通過する空間が比較的大き
いため、種々の燃料を燃焼するために好都合である。
灰・焼ドロマイトが所謂ロータリーキルンを用いて製造
されていることは良く知られている。ロータリーキルン
は装入物に対して燃焼ガスの通過する空間が比較的大き
いため、種々の燃料を燃焼するために好都合である。
【０００７】図４に生石灰・焼ドロマイトを製造するロ
ータリーキルンのー設備の概要を示した。以下、ロータ
リーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方法の
概要を説明する。石灰石・ドロマイトは原石を収容する
原石サイロ１から原石を予熱するためのグレートプレヒ
ーター２に添加され、予めロータリーキルンからの排ガ
スによって予熱し、その後、ロータリーキルン６に装入
される。
ータリーキルンのー設備の概要を示した。以下、ロータ
リーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方法の
概要を説明する。石灰石・ドロマイトは原石を収容する
原石サイロ１から原石を予熱するためのグレートプレヒ
ーター２に添加され、予めロータリーキルンからの排ガ
スによって予熱し、その後、ロータリーキルン６に装入
される。
【０００８】ロータリーキルンは円形の鉄皮を耐火物で
内張りされた円筒状の加熱炉であって、一定の速度で軸
の回りに回転している。図において左側の裝入口から装
入された石灰石・ドロマイトは回転した炉内を通過し、
右側の出口方向へ移動する。尚、ロータリーキルンは図
に示すとおり、原料の裝入口は出口方向に対して３／１
００〜４／１００上向きに傾斜しており、装入された石
灰石・ドロマイトは焼成されながら炉内を回転しつつ、
生石灰・焼ドロマイトに変化して出口方向に移動する。
内張りされた円筒状の加熱炉であって、一定の速度で軸
の回りに回転している。図において左側の裝入口から装
入された石灰石・ドロマイトは回転した炉内を通過し、
右側の出口方向へ移動する。尚、ロータリーキルンは図
に示すとおり、原料の裝入口は出口方向に対して３／１
００〜４／１００上向きに傾斜しており、装入された石
灰石・ドロマイトは焼成されながら炉内を回転しつつ、
生石灰・焼ドロマイトに変化して出口方向に移動する。
【０００９】出口においては、燃料として例えば微粉炭
を供給する微粉炭供給装置８が備えられており、微粉炭
はノズルを介して炉内に吹き込まれ、空気により燃焼し
て、炉内を１０００℃以上の高温に保持する。この微粉
炭の燃焼により発生した熱により石灰石は焼成されて生
石灰・焼ドロマイトに変化する。
を供給する微粉炭供給装置８が備えられており、微粉炭
はノズルを介して炉内に吹き込まれ、空気により燃焼し
て、炉内を１０００℃以上の高温に保持する。この微粉
炭の燃焼により発生した熱により石灰石は焼成されて生
石灰・焼ドロマイトに変化する。
【００１０】微粉炭の燃焼のための空気は、排出された
生石灰・焼ドロマイトを冷却するためのグレートクーラ
を通過することにより熱交換を行い、一方では高温の生
石灰・焼ドロマイトを冷却し、他方では高温となった空
気は出口側から上記ロータリーキルンの中に吹き込ま
れ、前記微粉炭を燃焼するための空気の供給源となる。
生石灰・焼ドロマイトを冷却するためのグレートクーラ
を通過することにより熱交換を行い、一方では高温の生
石灰・焼ドロマイトを冷却し、他方では高温となった空
気は出口側から上記ロータリーキルンの中に吹き込ま
れ、前記微粉炭を燃焼するための空気の供給源となる。
【００１１】ロータリーキルン内の温度は出口側が約８
００℃前後であり、特に微粉炭が燃焼する際に生ずる火
炎のある部分は部分的には１５００℃以上となり、石灰
石・ドロマイトの分解反応に伴って温度が低下し、石灰
石・ドロマイトの裝入口側、即ちガスの排出口側におい
ては１０００℃程度まで温度が低下する。
００℃前後であり、特に微粉炭が燃焼する際に生ずる火
炎のある部分は部分的には１５００℃以上となり、石灰
石・ドロマイトの分解反応に伴って温度が低下し、石灰
石・ドロマイトの裝入口側、即ちガスの排出口側におい
ては１０００℃程度まで温度が低下する。
【００１２】この１０００℃程度の高温の排ガスは前述
のグレートプレヒーターに上乗せされた石灰石・ドロマ
イトを予熱し、ここでその熱の一部を放出した後、廃熱
ボイラ３を通り、更に集塵機４を通り、更に湿式集塵機
５を通過した後、外部に排出される。
のグレートプレヒーターに上乗せされた石灰石・ドロマ
イトを予熱し、ここでその熱の一部を放出した後、廃熱
ボイラ３を通り、更に集塵機４を通り、更に湿式集塵機
５を通過した後、外部に排出される。
【００１３】以上が生石灰・焼ドロマイトを製造するロ
ータリーキルン設備の概要であるが、ポルトランドセメ
ントの製造方法も基本的には同様である。。従来、ロー
タリーキルンでは燃料として主に微粉炭を利用し、一部
に重油を利用していることもある。しかしながら、これ
らの燃料は何れもコスト高であり、ポルトランドセメン
トも生石灰・焼ドロマイトもより安価に製造することが
求められている。
ータリーキルン設備の概要であるが、ポルトランドセメ
ントの製造方法も基本的には同様である。。従来、ロー
タリーキルンでは燃料として主に微粉炭を利用し、一部
に重油を利用していることもある。しかしながら、これ
らの燃料は何れもコスト高であり、ポルトランドセメン
トも生石灰・焼ドロマイトもより安価に製造することが
求められている。
【００１４】これらの微粉炭は約６０００ｋｃａｌ／ｋ
ｇ，重油は約１００００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の発熱量を
有する。一方、廃プラスチックは約１００００ｋｃａｌ
／ｋｇ程度の熱量があり、微粉炭等と共に貴重な熱源と
なりうる可能性がある。
ｇ，重油は約１００００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の発熱量を
有する。一方、廃プラスチックは約１００００ｋｃａｌ
／ｋｇ程度の熱量があり、微粉炭等と共に貴重な熱源と
なりうる可能性がある。
【００１５】しかしながら、通常廃プラスチックは粒子
状で得られ、前述の通り燃焼が容易でないため、従来投
棄されているのが現状であった。ここで廃プラスチック
として、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニール等の廃棄物が現在多量に発生して
いる。従って、これらを熱源として利用し、他方ではこ
の安価なプラスチックを利用し、生石灰・焼ドロマイト
或いはポルトランドセメント等を安価に製造することが
求められている。
状で得られ、前述の通り燃焼が容易でないため、従来投
棄されているのが現状であった。ここで廃プラスチック
として、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニール等の廃棄物が現在多量に発生して
いる。従って、これらを熱源として利用し、他方ではこ
の安価なプラスチックを利用し、生石灰・焼ドロマイト
或いはポルトランドセメント等を安価に製造することが
求められている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、前
述の通り産業上重要な生石灰・焼ドロマイト或いはポル
トランドセメントをよりを安価に製造するため、従来単
に投棄処理等をなされていた廃プラスチックを燃料とし
てロータリーキルンに吹き込み、効率よく燃焼させる方
法を目的とする。
述の通り産業上重要な生石灰・焼ドロマイト或いはポル
トランドセメントをよりを安価に製造するため、従来単
に投棄処理等をなされていた廃プラスチックを燃料とし
てロータリーキルンに吹き込み、効率よく燃焼させる方
法を目的とする。
【００１７】しかしながら、廃プラスチック粒子を燃料
として利用する際の問題点は、重油、微粉炭等の燃料と
異なり、燃焼する前に熱分解させる必要があり、そのた
め簡単に燃焼させることは困難であるという問題点があ
る。
として利用する際の問題点は、重油、微粉炭等の燃料と
異なり、燃焼する前に熱分解させる必要があり、そのた
め簡単に燃焼させることは困難であるという問題点があ
る。
【００１８】また、ロータリーキルンの中において完全
に燃焼し、その燃焼熱を利用するためには短い炉内滞留
時間（通常炉内におけるガス滞留時間は約１０秒以内と
されている）内で完全に燃焼し、発生した熱を有効に利
用しなければならないという問題がある。従って、先
ず、ロータリーキルンの中に廃プラスチックをどの様に
吹き込むかという吹き込む方法の問題がある。
に燃焼し、その燃焼熱を利用するためには短い炉内滞留
時間（通常炉内におけるガス滞留時間は約１０秒以内と
されている）内で完全に燃焼し、発生した熱を有効に利
用しなければならないという問題がある。従って、先
ず、ロータリーキルンの中に廃プラスチックをどの様に
吹き込むかという吹き込む方法の問題がある。
【００１９】更には、廃プラスチックをより完全に燃焼
するためにロータリーキルンの如何なる位置に吹き込
み、効率よく燃焼させるかという問題がある。また、廃
プラスチック粒子を短い炉内滞留時間において十分に燃
焼させ、その燃焼熱を利用するためには、廃プラスチッ
ク粒子の適切な粒度を選択する必要がある。
するためにロータリーキルンの如何なる位置に吹き込
み、効率よく燃焼させるかという問題がある。また、廃
プラスチック粒子を短い炉内滞留時間において十分に燃
焼させ、その燃焼熱を利用するためには、廃プラスチッ
ク粒子の適切な粒度を選択する必要がある。
【００２０】
（１）請求項１の発明は、 下記の工程を備えたことを
特徴とするロータリーキルンにおける廃プラスチックの
吹き込み方法を提供する。（ａ）廃プラスチック粒子を
細束流とする工程と、（ｂ）前記廃プラスチック粒子の
細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から前記ロータリ
ーキルン内に燃料として吹き込み、未燃焼の廃プラスチ
ック粒子のロータリーキルン内における着地点の酸素濃
度が５ｖｏｌ％以上で、かつ、その温度が１０００℃以
上であるように吹き込む工程。
特徴とするロータリーキルンにおける廃プラスチックの
吹き込み方法を提供する。（ａ）廃プラスチック粒子を
細束流とする工程と、（ｂ）前記廃プラスチック粒子の
細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から前記ロータリ
ーキルン内に燃料として吹き込み、未燃焼の廃プラスチ
ック粒子のロータリーキルン内における着地点の酸素濃
度が５ｖｏｌ％以上で、かつ、その温度が１０００℃以
上であるように吹き込む工程。
【００２１】（２）請求項２の発明は、前記廃プラスチ
ック粒子が粒径２０ｍｍ以下のポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン又はこれらの２種以上の混合物で
あることを特徴とする請求項１に記載されたロータリー
キルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法を提供す
る。
ック粒子が粒径２０ｍｍ以下のポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン又はこれらの２種以上の混合物で
あることを特徴とする請求項１に記載されたロータリー
キルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法を提供す
る。
【００２２】（３）請求項３の発明は、前記廃プラスチ
ック粒子が粒径１０ｍｍ以下のポリ塩化ビニールである
ことを特徴とする請求項１に記載されたロータリーキル
ンにおける廃プラスチックの吹き込む方法を提供する。
ック粒子が粒径１０ｍｍ以下のポリ塩化ビニールである
ことを特徴とする請求項１に記載されたロータリーキル
ンにおける廃プラスチックの吹き込む方法を提供する。
【００２３】（４）請求項４の発明は、前記ロータリー
キルンに吹き込まれる廃プラスチック粒子の燃焼による
発熱量が、全燃料の発熱量に対して５０％以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたロ
ータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法
を提供する。
キルンに吹き込まれる廃プラスチック粒子の燃焼による
発熱量が、全燃料の発熱量に対して５０％以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたロ
ータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法
を提供する。
【００２４】
【作用】前述の通り、廃プラスチック粒子をロータリー
キルン内において短時間に燃焼させる基本的な条件を定
めることが必要となる。そこで以下のような予備実験を
行った。直径５〜２０ｍｍの廃プラスチック粒子を採取
し、１０００℃に保持した時、ガス化して燃焼するまで
の時間を調査した。小型の実験炉において廃プラスチッ
ク粒子を酸素濃度の種々異なる雰囲気において完全燃焼
迄の時間を調査した。
キルン内において短時間に燃焼させる基本的な条件を定
めることが必要となる。そこで以下のような予備実験を
行った。直径５〜２０ｍｍの廃プラスチック粒子を採取
し、１０００℃に保持した時、ガス化して燃焼するまで
の時間を調査した。小型の実験炉において廃プラスチッ
ク粒子を酸素濃度の種々異なる雰囲気において完全燃焼
迄の時間を調査した。
【００２５】その結果、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれば
１０００℃以上において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖ
ｏｌ％以上である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼す
ることが確認された。しかし、ポリ塩化ビニールは分解
反応が遅く直径１０ｍｍ以内の粒子であれば１０００℃
以上において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖｏｌ％以上
である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼することが確
認された。
ン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれば
１０００℃以上において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖ
ｏｌ％以上である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼す
ることが確認された。しかし、ポリ塩化ビニールは分解
反応が遅く直径１０ｍｍ以内の粒子であれば１０００℃
以上において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖｏｌ％以上
である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼することが確
認された。
【００２６】また、長さ約５０ｍのロータリーキルン内
におけるガスの滞留時間は前述の通り１０秒以内、通常
７秒〜８秒であるから、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれ
ば、ポリ塩化ビニールの粒子は直径１０ｍｍ以下であれ
ばそれぞれロータリーキルン内において、十分にガス化
し、且つ燃焼することを確認した。
におけるガスの滞留時間は前述の通り１０秒以内、通常
７秒〜８秒であるから、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれ
ば、ポリ塩化ビニールの粒子は直径１０ｍｍ以下であれ
ばそれぞれロータリーキルン内において、十分にガス化
し、且つ燃焼することを確認した。
【００２７】次に、ロータリーキルンにおいて、どのよ
うに上記廃プラスチックを燃焼させるかついて調査をお
こなった。図１に通常の操業条件におけるロータリーキ
ルン内の状況を計算し、炉内温度及び燃焼ガス中の酸素
濃度の分布等を示した。なお、図１に示す計算結果は、
図５に示すようにロータリーキルンの鉄皮温度の計算及
び実測（放射温度計による）結果とよく一致しており、
計算結果の妥当性を示す。通常ロータリーキルンは長さ
約５０ｍ程度であって、例えば生石灰・焼ドロマイト製
造の場合は、炉内ガスの温度は、出口では約６００℃、
約２ｍの場所で１０００℃となり１０ｍの場所で約１５
００℃以上となり、石灰石・ドロマイトの裝入口に向か
って徐々に温度が低下し、約９００℃となる。
うに上記廃プラスチックを燃焼させるかついて調査をお
こなった。図１に通常の操業条件におけるロータリーキ
ルン内の状況を計算し、炉内温度及び燃焼ガス中の酸素
濃度の分布等を示した。なお、図１に示す計算結果は、
図５に示すようにロータリーキルンの鉄皮温度の計算及
び実測（放射温度計による）結果とよく一致しており、
計算結果の妥当性を示す。通常ロータリーキルンは長さ
約５０ｍ程度であって、例えば生石灰・焼ドロマイト製
造の場合は、炉内ガスの温度は、出口では約６００℃、
約２ｍの場所で１０００℃となり１０ｍの場所で約１５
００℃以上となり、石灰石・ドロマイトの裝入口に向か
って徐々に温度が低下し、約９００℃となる。
【００２８】他方、固体装入物である石灰石・ドロマイ
トは一部予熱されて装入されるため、装入口では８００
℃程度であり徐々に分解反応を行い裝入口から約１０ｍ
の箇所において１０００℃を超える温度となり十分に分
解反応を行い生石灰・焼ドロマイトに変化し、出口より
排出される。
トは一部予熱されて装入されるため、装入口では８００
℃程度であり徐々に分解反応を行い裝入口から約１０ｍ
の箇所において１０００℃を超える温度となり十分に分
解反応を行い生石灰・焼ドロマイトに変化し、出口より
排出される。
【００２９】前述の通り、炉内のガス温度は、装入口で
は約９００℃、出口から約１０ｍの場所で１６００℃を
超え、出口から約２ｍの場所で１０００℃となり出口で
は６００℃まで低下する。一方、炉内の酸素濃度は出口
においては空気が供給されるため、２１ｖｏｌ％存在す
るが出口側から炉内へ吹き込まれる燃料、例えば微粉炭
が燃焼するため徐々に酸素濃度が低下し出口から約１０
ｍの場所で５ｖｏｌ％、約１５ｍの付近においては酸素
濃度がほぼ２ｖｏｌ％となる。なお、上記酸素濃度の計
算結果は、炉からのガスサンプルの分析結果とよく一致
しており、計算結果の妥当性を証明している。
は約９００℃、出口から約１０ｍの場所で１６００℃を
超え、出口から約２ｍの場所で１０００℃となり出口で
は６００℃まで低下する。一方、炉内の酸素濃度は出口
においては空気が供給されるため、２１ｖｏｌ％存在す
るが出口側から炉内へ吹き込まれる燃料、例えば微粉炭
が燃焼するため徐々に酸素濃度が低下し出口から約１０
ｍの場所で５ｖｏｌ％、約１５ｍの付近においては酸素
濃度がほぼ２ｖｏｌ％となる。なお、上記酸素濃度の計
算結果は、炉からのガスサンプルの分析結果とよく一致
しており、計算結果の妥当性を証明している。
【００３０】このような状況において廃プラスチックを
十分に燃焼させるためには、少くとも酸素濃度が５ｖｏ
ｌ％以上存在している範囲において廃プラスチックを投
入し、完全に燃焼させることが必要となる。そこで主燃
料である微粉炭と共に廃プラスチックを炉内に吹き込む
位置、方法等が廃プラスチックを燃料として利用するた
めに極めて重要な課題となる。
十分に燃焼させるためには、少くとも酸素濃度が５ｖｏ
ｌ％以上存在している範囲において廃プラスチックを投
入し、完全に燃焼させることが必要となる。そこで主燃
料である微粉炭と共に廃プラスチックを炉内に吹き込む
位置、方法等が廃プラスチックを燃料として利用するた
めに極めて重要な課題となる。
【００３１】この点を図２により説明する。図２（ａ）
はロータリーキルン出口付近の縦断面を模式的に示した
ものである。図２（ａ）においてロータリーキルン６の
出口において主燃料である微粉炭は微粉炭吹き込みノズ
ル１４を介して断面がほぼ円形の炉内に吹き込まれ、こ
の際、微粉炭の燃焼により火炎１６が形成される。この
長さＬ1 は例えば炉内の酸素濃度及びガス温度等を考慮
すると約１５ｍである。この点はロータリーキルン内に
おける灰分の付着状況、観察窓からの炉内の目視等から
確認した。
はロータリーキルン出口付近の縦断面を模式的に示した
ものである。図２（ａ）においてロータリーキルン６の
出口において主燃料である微粉炭は微粉炭吹き込みノズ
ル１４を介して断面がほぼ円形の炉内に吹き込まれ、こ
の際、微粉炭の燃焼により火炎１６が形成される。この
長さＬ1 は例えば炉内の酸素濃度及びガス温度等を考慮
すると約１５ｍである。この点はロータリーキルン内に
おける灰分の付着状況、観察窓からの炉内の目視等から
確認した。
【００３２】一方廃プラスチックは前述の通り、直径２
０ｍｍ又は１０ｍｍ以下の固体粒子となっているため、
ロータリーキルン内で燃焼させるためには、その出口付
近に位置する廃プラスチック吹き込みノズル１８から細
束流とし一定の初速をもって炉内に吹き込まれる。この
際、固体粒子は瞬間的には燃焼しないために、所定の軌
跡１８０に沿って燃焼しながら一部はロータリーキルン
の底部に落下していく。その着地点をＬ2 とする。
０ｍｍ又は１０ｍｍ以下の固体粒子となっているため、
ロータリーキルン内で燃焼させるためには、その出口付
近に位置する廃プラスチック吹き込みノズル１８から細
束流とし一定の初速をもって炉内に吹き込まれる。この
際、固体粒子は瞬間的には燃焼しないために、所定の軌
跡１８０に沿って燃焼しながら一部はロータリーキルン
の底部に落下していく。その着地点をＬ2 とする。
【００３３】先ず、廃プラスチックを十分に燃焼させる
ためには主燃料の上側において廃プラスチックを細束流
として吹き込むことが前提となる。即ち、前記廃プラス
チック粒子の細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から
前記ロータリーキルン内に燃料として吹き込み、燃焼さ
せることが必要である。
ためには主燃料の上側において廃プラスチックを細束流
として吹き込むことが前提となる。即ち、前記廃プラス
チック粒子の細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から
前記ロータリーキルン内に燃料として吹き込み、燃焼さ
せることが必要である。
【００３４】次に、前述の通り、Ｌ1 以上においては既
に酸素濃度は２ｖｏｌ％程度となっているため、酸素濃
度は５ｖｏｌ％程度とするためには着地点Ｌ2 は例えば
出口から約１０ｍの場所となる。この場所は固体装入物
の温度から１０００℃を超えているので、廃プラスチッ
クの燃焼は容易である。また、Ｌ2 の最小値はＬ1 の約
１０％が望ましい。あまり出口に近い場所に廃プラスチ
ック粒子が着地すると温度が低いために未燃焼のまま排
出されるからである。
に酸素濃度は２ｖｏｌ％程度となっているため、酸素濃
度は５ｖｏｌ％程度とするためには着地点Ｌ2 は例えば
出口から約１０ｍの場所となる。この場所は固体装入物
の温度から１０００℃を超えているので、廃プラスチッ
クの燃焼は容易である。また、Ｌ2 の最小値はＬ1 の約
１０％が望ましい。あまり出口に近い場所に廃プラスチ
ック粒子が着地すると温度が低いために未燃焼のまま排
出されるからである。
【００３５】次に望ましい吹き込み位置について更に調
査を行った。図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面にお
ける炉内の状況を示す。同図において炉体は時計方向
（矢印の方向）において回転しているため固体装入物２
０は図において第３象限の位置に偏った状態において存
在している。
査を行った。図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面にお
ける炉内の状況を示す。同図において炉体は時計方向
（矢印の方向）において回転しているため固体装入物２
０は図において第３象限の位置に偏った状態において存
在している。
【００３６】更に、ノズル１８を介して炉内に吹き込ま
れた廃プラスチックを効率よく燃焼させるためには以下
の様な条件が望ましい。より速い燃焼を促進するために
は、吹き込みノズルにより廃プラスチックを細束流と
し、この細束流が主燃料である微粉炭が形成する火炎１
６を横切るように落下させることが望ましい。廃プラス
チック粒子を火炎により加熱し、速い燃焼を促進するた
めである。
れた廃プラスチックを効率よく燃焼させるためには以下
の様な条件が望ましい。より速い燃焼を促進するために
は、吹き込みノズルにより廃プラスチックを細束流と
し、この細束流が主燃料である微粉炭が形成する火炎１
６を横切るように落下させることが望ましい。廃プラス
チック粒子を火炎により加熱し、速い燃焼を促進するた
めである。
【００３７】通常微粉炭の吹き込みにおいては図に示す
ように例えば時計回りにその火炎を回転させている。そ
こで、微粉炭吹き込みノズルの上方に廃プラスチック吹
き込みノズル１８を位置せしめると、廃プラスチックの
軌跡は図中点線で示すような軌跡を通り図２（ｂ）に示
すように、炉内の第４象限に落下し着地する。このよう
に落下させた場合には落下した廃プラスチックの粒子は
固体装入物である生石灰・焼ドロマイト或いはポルトラ
ンドセメントと混合をせず、従って製品が廃プラスチッ
クと混合することはなくその品質が保持されることにな
る。
ように例えば時計回りにその火炎を回転させている。そ
こで、微粉炭吹き込みノズルの上方に廃プラスチック吹
き込みノズル１８を位置せしめると、廃プラスチックの
軌跡は図中点線で示すような軌跡を通り図２（ｂ）に示
すように、炉内の第４象限に落下し着地する。このよう
に落下させた場合には落下した廃プラスチックの粒子は
固体装入物である生石灰・焼ドロマイト或いはポルトラ
ンドセメントと混合をせず、従って製品が廃プラスチッ
クと混合することはなくその品質が保持されることにな
る。
【００３８】廃プラスチックの吹き込み量は、種々予備
実験した結果、生石灰・焼ドロマイト或いはポルトラン
ドセメント等を製造するために必要な全発熱量の５０％
までは廃プラスチックを使用できることができる。これ
以上廃プラスチックを使用すると未燃焼の廃プラスチッ
クが製品に残留し、望ましくないからである。
実験した結果、生石灰・焼ドロマイト或いはポルトラン
ドセメント等を製造するために必要な全発熱量の５０％
までは廃プラスチックを使用できることができる。これ
以上廃プラスチックを使用すると未燃焼の廃プラスチッ
クが製品に残留し、望ましくないからである。
【００３９】次に上記のように廃プラスチックを細束流
としてロータリーキルン内に吹き込むための装置につい
て簡単に説明する。図３に廃プラスチック吹き込み装置
の概要を示した。同図において廃プラスチックはホッパ
１０２内に装入しておき、ゲート１０４を通過し、ロー
タリーバルブ１０６によって所定の量を所定の時間内に
おいて噴射部１０８に、落下させる。
としてロータリーキルン内に吹き込むための装置につい
て簡単に説明する。図３に廃プラスチック吹き込み装置
の概要を示した。同図において廃プラスチックはホッパ
１０２内に装入しておき、ゲート１０４を通過し、ロー
タリーバルブ１０６によって所定の量を所定の時間内に
おいて噴射部１０８に、落下させる。
【００４０】落下させた固体廃プラスチックはブロワー
１１０から空気によって噴射部１０８から配管１１３に
気送される。配管１１３を通過した廃プラスチックはノ
ズル１８を通過して炉内に噴射される。ノズル１８は、
その外側のガス冷却管又は水冷管１１６によって保護さ
れ、また、水冷管１１６の外側は例えば、耐火材の保護
管１１８によって保温されている。
１１０から空気によって噴射部１０８から配管１１３に
気送される。配管１１３を通過した廃プラスチックはノ
ズル１８を通過して炉内に噴射される。ノズル１８は、
その外側のガス冷却管又は水冷管１１６によって保護さ
れ、また、水冷管１１６の外側は例えば、耐火材の保護
管１１８によって保温されている。
【００４１】この理由はロータリーキルンの出口側にフ
ード１３が備えられており、このフード１３を通過して
予熱された空気が下方からフード内に入り、次いでロー
タリーキルン内へ侵入するよう配慮されているためであ
る。即ち下方から侵入する予熱された空気によってノズ
ル１８内の廃プラスチック粒子が管内において溶解する
ことを防止している。
ード１３が備えられており、このフード１３を通過して
予熱された空気が下方からフード内に入り、次いでロー
タリーキルン内へ侵入するよう配慮されているためであ
る。即ち下方から侵入する予熱された空気によってノズ
ル１８内の廃プラスチック粒子が管内において溶解する
ことを防止している。
【００４２】尚、このような廃プラスチック粒子の吹き
込み装置は一例であって、このような装置に限定される
ものではない。また、廃プラスチックの種類としては前
述の通り、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニール等何れのものでもよい。
込み装置は一例であって、このような装置に限定される
ものではない。また、廃プラスチックの種類としては前
述の通り、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニール等何れのものでもよい。
【００４３】また、廃プラスチックの粒子径としては最
大直径２０ｍｍ迄のものならば使用が可能である。以上
の点からノズルの径としては廃プラスチックの粒子の３
〜４倍程度が望ましい。即ち、廃プラスチックの粒子が
直径１０ｍｍであれば吹き込みノズルの内直径は３０〜
４０ｍｍ程度が必要となる。
大直径２０ｍｍ迄のものならば使用が可能である。以上
の点からノズルの径としては廃プラスチックの粒子の３
〜４倍程度が望ましい。即ち、廃プラスチックの粒子が
直径１０ｍｍであれば吹き込みノズルの内直径は３０〜
４０ｍｍ程度が必要となる。
【００４４】
【実施例】実施例においては表１に示すような全長約５
５ｍのロータリーキルンにおいて廃プラスチック粒子を
燃料として吹き込み、実験を行った。なお、この装置に
おいては従来、主に微粉炭を主たる燃料とし一部重油も
使用していた。表２に操業試験結果を示した。
５ｍのロータリーキルンにおいて廃プラスチック粒子を
燃料として吹き込み、実験を行った。なお、この装置に
おいては従来、主に微粉炭を主たる燃料とし一部重油も
使用していた。表２に操業試験結果を示した。
【００４５】このロータリーキルンにおいては一日、生
石灰・焼ドロマイトを４００ｔｏｎ製造し、その他表に
示すような燃料を用いていた。ケース１として廃プラス
チックを２４０ｋｇ／ｈを吹き込み、ケース２において
は、約４１０ｋｇ／ｈを吹き込んで少くとも２４時間操
業を行った。
石灰・焼ドロマイトを４００ｔｏｎ製造し、その他表に
示すような燃料を用いていた。ケース１として廃プラス
チックを２４０ｋｇ／ｈを吹き込み、ケース２において
は、約４１０ｋｇ／ｈを吹き込んで少くとも２４時間操
業を行った。
【００４６】尚、この際、廃プラスチックの燃焼による
発熱を考慮し、その分に相当する主燃料を減少させた。
発熱量から計算すると廃プラスチック吹き込み量はケー
ス１では１０％、ケース２では１８％である。表におい
て分解率は投入した石灰石の内、生石灰・焼ドロマイト
となったもののパーセンテージである。この表の結果か
ら特に出口の燃焼ガスの濃度については大きく変化がな
く、しかも、また、分解率を考慮しても良好な製品が得
られた。また、出口の排ガスの成分組成を分析した結
果、通常の微粉炭焼成と同じく、炭化水素の組成は約１
０ｖｏｌ・ｐｐｍであった。
発熱を考慮し、その分に相当する主燃料を減少させた。
発熱量から計算すると廃プラスチック吹き込み量はケー
ス１では１０％、ケース２では１８％である。表におい
て分解率は投入した石灰石の内、生石灰・焼ドロマイト
となったもののパーセンテージである。この表の結果か
ら特に出口の燃焼ガスの濃度については大きく変化がな
く、しかも、また、分解率を考慮しても良好な製品が得
られた。また、出口の排ガスの成分組成を分析した結
果、通常の微粉炭焼成と同じく、炭化水素の組成は約１
０ｖｏｌ・ｐｐｍであった。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の方法によ
り廃プラスチック粒子を適切な方法で、且つロータリー
キルン内の適切な箇所に添加することにより廃プラスチ
ックを十分に燃焼させ、しかも、従来通りの製品として
生石灰・焼ドロマイトが得られた。また、廃プラスチッ
クはコスト上、低価であるため生産費の低減に大きく寄
与することができた。従って従来主に投棄されていた廃
プラスチックを有効に熱源として利用することができる
一方、廃棄物の低減にも寄与することができ、環境上極
めて有効な発明であることを証明することができた。
り廃プラスチック粒子を適切な方法で、且つロータリー
キルン内の適切な箇所に添加することにより廃プラスチ
ックを十分に燃焼させ、しかも、従来通りの製品として
生石灰・焼ドロマイトが得られた。また、廃プラスチッ
クはコスト上、低価であるため生産費の低減に大きく寄
与することができた。従って従来主に投棄されていた廃
プラスチックを有効に熱源として利用することができる
一方、廃棄物の低減にも寄与することができ、環境上極
めて有効な発明であることを証明することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータリーキルン内におけるガス組成、温度等
の分布を示す図である。
の分布を示す図である。
【図２】ロータリーキルン内における火炎と噴射された
廃プラスチック粒子の運動の軌跡を示す図である。
廃プラスチック粒子の運動の軌跡を示す図である。
【図３】本発明において利用した廃プラスチック粒子の
吹き込み装置の概略を示す図である。
吹き込み装置の概略を示す図である。
【図４】生石灰・焼ドロマイトを生産するためのロータ
リーキルン設備の概要を示す図である。
リーキルン設備の概要を示す図である。
【図５】図１に示したロータリーキルン内におけるガス
組成、温度分布等の計算結果を確認するために鉄皮温度
を実測し、計算結果と対比して示した図である。
組成、温度分布等の計算結果を確認するために鉄皮温度
を実測し、計算結果と対比して示した図である。
１ 原石サイロ ２ グレートプレヒータ ３ 廃熱ボイラ ４ 集塵機 ５ 湿式集塵機 ６ ロータリーキルン ８ 微粉炭供給装置 １４ 微粉炭吹き込みノズル １８ 廃プラスチック吹き込みノズル ２０ 生石灰・焼ドロマイト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 栄治 栃木県安蘇郡葛生町中央西２丁目７番18 号 (72)発明者 伊東 裕恭 栃木県佐野市堀米町1089番地６号 (72)発明者 磯崎 進市 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 立福 輝生 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 青木 丈彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 関口 毅 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡部 雅之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−283051（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−283053（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 2/00 - 7/60 B09B 3/00 F23G 5/20 F23G 7/12 F27B 7/34
Claims (4)
- 【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とするロ
ータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方
法。 （ａ）廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、
（ｂ）前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹き
込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に燃料とし
て吹き込み、未燃焼の廃プラスチック粒子のロータリー
キルン内における着地点の酸素濃度が５ｖｏｌ％以上
で、かつ、その温度が１０００℃以上であるように吹き
込む工程。 - 【請求項２】 前記廃プラスチック粒子が粒径２０ｍｍ
以下のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン又
はこれらの２種以上の混合物であることを特徴とする請
求項１に記載されたロータリーキルンにおける廃プラス
チックの吹き込み方法。 - 【請求項３】 前記廃プラスチック粒子が粒径１０ｍｍ
以下のポリ塩化ビニールであることを特徴とする請求項
１に記載されたロータリーキルンにおける廃プラスチッ
クの吹き込み方法。 - 【請求項４】 前記ロータリーキルンに吹き込まれる廃
プラスチック粒子の燃焼による発熱量が、全燃料の発熱
量に対して５０％以下であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載されたロータリーキルンにおける
廃プラスチックの吹き込み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11266495A JP3195192B2 (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | ロータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11266495A JP3195192B2 (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | ロータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08283052A JPH08283052A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3195192B2 true JP3195192B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14592398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11266495A Expired - Lifetime JP3195192B2 (ja) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | ロータリーキルンにおける廃プラスチックの吹き込み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195192B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5866784B2 (ja) * | 2011-03-29 | 2016-02-17 | 宇部興産株式会社 | セメント焼成用バーナ |
| JP2013010674A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Jfe Steel Corp | 焼成炉での廃プラスチックの利用方法 |
| CN112166289B (zh) * | 2019-08-14 | 2021-09-17 | 太平洋水泥株式会社 | 可燃性废弃物吹入装置及其运转方法 |
-
1995
- 1995-04-14 JP JP11266495A patent/JP3195192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08283052A (ja) | 1996-10-29 |
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