JP3578677B2 - セメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法に係るものである。さらに詳しく述べるならば、本発明は、可燃性廃プラスチック材料を補助燃料として用いるに適したセメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法に関するものである。本発明装置及び方法においては、補助燃料の燃焼により生成する灰分は、セメント製造原料の一部として有効利用される。
【０００２】
【従来の技術】
一般にセメントロータリーキルンにおいては、ロータリーキルン内に、そのフード部を通して、主燃料（主として微粉炭）バーナーを挿入し、主燃料をバーナーにより燃焼して、セメントクリンカーを焼成製造している。
近年セメントロータリーキルンにおいて、可燃性廃棄物、特に廃プラスチック材料を、補助燃料として使用する試みがなされている。この場合、補助燃料としてセメントロータリーキルン内に供給され、燃焼される可燃性廃棄物が、ロータリーキルンの正常な運転及び製品の品質に悪影響しないことが必要である。
【０００３】
セメントロータリーキルンにおいて、可燃性廃棄物を補助燃料として使用するために、可燃性廃棄物特に廃プラスチック材料の貯蔵設備から、その所望量を供給機により取り出し、供給管内を空気輸送し、この空気輸送管の先端に接続されている吹き出しノズルを通して、セメントロータリーキルン内に送入し、燃焼する装置及び方法が知られている。例えば、特開平８−２８３０５３号には、廃プラスチック粒子を細束流とし、これを、主燃料の吹き込み位置の上側からロータリーキルン内に吹き込んで燃焼させる方法、及びこの際に、細束流として吹き込まれた廃プラスチック粒子のロータリーキルン内の着地位置を、主燃料の火炎長の１／１０〜２／３の範囲内にコントロールする方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−２７７７８８号には、ロータリーキルン内に可燃性廃棄物を投入し燃焼する際に、投入された可燃性廃棄物の到達領域を、それら酸化性雰囲気中に７分以上好ましくは１０分以上滞在するようにコントロールする方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、先行技術における可燃性廃棄物のロータリーキルン内送入、燃焼において、そのノズル先端がロータリーキルンの高温領域内に配置されているため、このノズル先端部を、高温から保護するために、ノズルの外周面に水冷管又はガス冷却管を配置してこれを冷却するか、又は、その外周面を耐火材で被覆し、直接火炎に露出することを防止するなどの必要がある。このようなノズル保護措置を施すと、
▲１▼ ノズル設置のために大きなスペースが必要になる。
▲２▼ ノズルの冷却装置又は耐火材のメンテナンス作業が必要になる。
▲３▼ ノズル設置費用が高くなる。
などの問題が生ずる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はセメントロータリーキルンに補助燃料、例えば可燃性廃棄物を供給し燃焼する場合、冷却装置や耐火材による保護が不要であって、従って所要設置スペースが小さく、装置のメンテナンス作業が少なく、装置の設置費用が低いロータリーキルン用補助燃料燃焼装置及び方法を、提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置は、主燃料バーナーを具備しているロータリーキルンの内部に連通し、かつ補助燃料供給源及び補助燃料送入用空気供給源に連結されている補助燃料送入管を有し、
前記補助燃料送入管の吹込みノズル口が、前記ロータリーキルンのキルンフード部を形成している耐火物壁体の内壁面又は壁体内部において開口している、ことを特徴とするものである。
本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置において、前記補助燃料送入管の吹込みノズルが、前記主燃料バーナーの中心軸より上において、前記ロータリーキルン内部に向かって開口していることが好ましい。
本発明のロータリーキルン内において補助燃料を燃焼する方法は、前記本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料供給装置を用いて、補助燃料を、送入用空気とともにロータリーキルン内に送入してこれを燃焼する、ことを特徴とするものである。
本発明の燃焼方法において、前記補助燃料が、廃プラスチック材料の破砕粒子である。
本発明の燃焼方法において、前記廃プラスチック材料は、廃ＰＥＴボトルであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示されている従来のセメントロータリーキルン補助燃料燃焼装置において、ロータリーキルン１には、そのフード部２の耐火材により形成された壁体３を通して主燃料バーナー４が挿入されている。バーナー４は、主燃料（一般に微粉炭）供給源及び主燃料輸送用空気供給源（いずれも図１には図示されていない）に連結されており、輸送用空気流とともに主燃料がバーナー４よりロータリーキルン１内に噴射され燃焼し、火炎５を形成する。ロータリーキルン１のフード部２の下部６は、製品冷却室（図示されていない）に連通し、ロータリーキルン１において製造された製品は製品冷却室に導入され、空気冷却され、このとき製品との熱変換により加熱された空気は、ロータリーキルン用二次空気としてロータリーキルン１内に送入され、燃料燃焼用空気として用いられる。
【０００９】
図１において、ロータリーキルンフード部２の耐火材壁体３を通って、補助燃料ノズル７がロータリーキルン１内に、主燃料バーナー４にほぼ平行に挿入されている。この補助燃料ノズル７は、耐火材被覆層８により被覆されており、その吹出端はロータリーキルン１内において開口しており、他端（吹込端）は、空気輸送管９を介して、空気ブロア１０に連結されている。補助燃料供給タンク１１の底部は、スクリューフィーダー１２及びロータリーバルブ１３を通って、空気輸送管９に連結されている。すなわち、供給タンク１１から、スクリューフィーダー１２及びロータリーバルブ１３を通って、空気輸送管９中に送入された補助燃料は、空気ブロア１０から送られた輸送用加圧空気によりノズル７に導入され、ノズル先端よりロータリーキルン内に噴出され、燃焼されて補助燃料の細束流による火炎１４を形成する。
【００１０】
図１に示された従来の補助燃料燃焼装置においては、補助燃料ノズル７が、ロータリーキルン１内に挿入され、かつ耐火材により被覆されているので、ロータリーキルン１は、このような補助燃料ノズル７を受容するスペースを有することが必要であり、かつ、ノズル７の耐火材被覆は、そのメンテナンスに人手と時間と材料を必要とする。また、補助燃料が、ロータリーキルン内に挿入されたノズル部分内を通過する際、加熱されて溶融し、ノズル内面に付着して、ノズルを閉塞することがある。本発明の補助燃料燃焼装置及び方法は、上記従来技術の問題点を解消するものである。
【００１１】
図２に示された本発明の補助燃料燃焼装置において、補助燃料送入管の吹込ノズル１５の吹出口は、フード部壁体３のロータリーキルン側内壁面、又は壁体３内に位置していて、ロータリーキルン１内に突出することはない。このようなノズル１５の吹出口部分は、フード部壁体らにより保護されていて、ロータリーキルン内の高温により損傷を受けることがない。またノズル１５はロータリーキルン内に突出していないから、それを通る補助燃料が、その吹き出し前に溶融してノズル１５を閉塞することもない。
ノズル１５からロータリーキルン１内に吹き込まれた補助燃料は、製品冷却室（図示されていない）からロータリーキルン１内に吹き込まれた高温の二次空気に接触して燃焼し、ロータリーキルン内の製品加熱を補助し、その燃焼灰は、ロータリーキルン内のセメント原料として利用される。
【００１２】
本発明に用いられる補助燃料は、廃プラスチック材料の破砕粒子であることが好ましく、廃プラスチック材料は、廃ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）ボトル、電線屑（ポリエチレン）、廃自動車部品（ポリプロピレン、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂））などを包含する。特に廃ＰＥＴボトルは薄肉であり、燃焼速度が速く、セメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすことがなく、又は少ないため好ましく用いられる。補助燃料は、１０〜２０ｍｍの粒サイズを有することが好ましい。
【００１３】
【実施例】
セメント生産能力１００トン／時のセメントロータリーキルンにおいて、廃ＰＥＴボトル破砕片（粒サイズ＝２０ｍｍ以下）を補助燃料として本発明の補助燃料燃焼装置に供給して燃焼した場合の、得られたセメントクリンカーの品質を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
表１において、セメントクリンカーの色調Ｌ値は、セメントクリンカーをテストミルにより粉末度３３００ｃｍ２ ／ｇまで破砕した試料について測定した。
上記補助燃料燃焼において、補助燃料供給管の吹込みノズルに、補助燃料の溶融による閉塞又は吹込み量の低下は全く発生せず、セメントクリンカーの製造が順調に行われた。
【００１６】
表１から明らかなように、本発明による廃プラスチック材料を補助燃料としてセメントロータリーキルン内において燃焼した場合、得られるセメントクリンカーの品質（遊離石灰分、色調Ｌ値）に有意の変動は認められなかった。また、ロータリーキルンの生産能力も、廃プラスチック材料からなる補助燃料を燃焼しない場合（ブランク）と同等であって、悪影響は認められなかった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の補助燃料燃焼装置及び燃焼方法により、セメントロータリーキルンにおいて、廃プラスチックなどの可燃性廃材料を補助燃料として安定して送入し、製品品質に悪影響を及ぼすことなく、セメントクリンカーを順調に製造することが可能になった。また、本発明装置において補助燃料の燃焼のために、窯前の主燃料バーナーやその固定装置が設置されている場所や、ロータリーキルン内に特別のスペースを設ける必要がなく、従って窯前のスペースがせまい場合でも本発明装置を設置することができ、それとともに、ロータリーキルン内の２次空気の通過断面積が小さくなることもないので、２次空気通風阻害が発生する恐れもなく、さらに装置のメンテナンス作業も容易であり、装置費を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の補助燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。
【図２】本発明の補助燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１…ロータリーキルン
２…フード部
３…壁体
４…主燃料バーナー
５…火炎
６…フード部下部
７…補助燃料ノズル
８…耐火材被覆層
９…空気輸送管
１０…空気ブロア
１１…補助燃料タンク
１２…スクリューフィーダー
１３…ロータリーバルブ
１４…補助燃料火炎
１５…補助燃料送入管吹込みノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法に係るものである。さらに詳しく述べるならば、本発明は、可燃性廃プラスチック材料を補助燃料として用いるに適したセメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法に関するものである。本発明装置及び方法においては、補助燃料の燃焼により生成する灰分は、セメント製造原料の一部として有効利用される。
【０００２】
【従来の技術】
一般にセメントロータリーキルンにおいては、ロータリーキルン内に、そのフード部を通して、主燃料（主として微粉炭）バーナーを挿入し、主燃料をバーナーにより燃焼して、セメントクリンカーを焼成製造している。
近年セメントロータリーキルンにおいて、可燃性廃棄物、特に廃プラスチック材料を、補助燃料として使用する試みがなされている。この場合、補助燃料としてセメントロータリーキルン内に供給され、燃焼される可燃性廃棄物が、ロータリーキルンの正常な運転及び製品の品質に悪影響しないことが必要である。
【０００３】
セメントロータリーキルンにおいて、可燃性廃棄物を補助燃料として使用するために、可燃性廃棄物特に廃プラスチック材料の貯蔵設備から、その所望量を供給機により取り出し、供給管内を空気輸送し、この空気輸送管の先端に接続されている吹き出しノズルを通して、セメントロータリーキルン内に送入し、燃焼する装置及び方法が知られている。例えば、特開平８−２８３０５３号には、廃プラスチック粒子を細束流とし、これを、主燃料の吹き込み位置の上側からロータリーキルン内に吹き込んで燃焼させる方法、及びこの際に、細束流として吹き込まれた廃プラスチック粒子のロータリーキルン内の着地位置を、主燃料の火炎長の１／１０〜２／３の範囲内にコントロールする方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−２７７７８８号には、ロータリーキルン内に可燃性廃棄物を投入し燃焼する際に、投入された可燃性廃棄物の到達領域を、それら酸化性雰囲気中に７分以上好ましくは１０分以上滞在するようにコントロールする方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、先行技術における可燃性廃棄物のロータリーキルン内送入、燃焼において、そのノズル先端がロータリーキルンの高温領域内に配置されているため、このノズル先端部を、高温から保護するために、ノズルの外周面に水冷管又はガス冷却管を配置してこれを冷却するか、又は、その外周面を耐火材で被覆し、直接火炎に露出することを防止するなどの必要がある。このようなノズル保護措置を施すと、
▲１▼ ノズル設置のために大きなスペースが必要になる。
▲２▼ ノズルの冷却装置又は耐火材のメンテナンス作業が必要になる。
▲３▼ ノズル設置費用が高くなる。
などの問題が生ずる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はセメントロータリーキルンに補助燃料、例えば可燃性廃棄物を供給し燃焼する場合、冷却装置や耐火材による保護が不要であって、従って所要設置スペースが小さく、装置のメンテナンス作業が少なく、装置の設置費用が低いロータリーキルン用補助燃料燃焼装置及び方法を、提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置は、主燃料バーナーを具備しているロータリーキルンの内部に連通し、かつ補助燃料供給源及び補助燃料送入用空気供給源に連結されている補助燃料送入管を有し、
前記補助燃料送入管の吹込みノズル口が、前記ロータリーキルンのキルンフード部を形成している耐火物壁体の内壁面又は壁体内部において開口している、ことを特徴とするものである。
本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置において、前記補助燃料送入管の吹込みノズルが、前記主燃料バーナーの中心軸より上において、前記ロータリーキルン内部に向かって開口していることが好ましい。
本発明のロータリーキルン内において補助燃料を燃焼する方法は、前記本発明のセメントロータリーキルン用補助燃料供給装置を用いて、補助燃料を、送入用空気とともにロータリーキルン内に送入してこれを燃焼する、ことを特徴とするものである。
本発明の燃焼方法において、前記補助燃料が、廃プラスチック材料の破砕粒子である。
本発明の燃焼方法において、前記廃プラスチック材料は、廃ＰＥＴボトルであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示されている従来のセメントロータリーキルン補助燃料燃焼装置において、ロータリーキルン１には、そのフード部２の耐火材により形成された壁体３を通して主燃料バーナー４が挿入されている。バーナー４は、主燃料（一般に微粉炭）供給源及び主燃料輸送用空気供給源（いずれも図１には図示されていない）に連結されており、輸送用空気流とともに主燃料がバーナー４よりロータリーキルン１内に噴射され燃焼し、火炎５を形成する。ロータリーキルン１のフード部２の下部６は、製品冷却室（図示されていない）に連通し、ロータリーキルン１において製造された製品は製品冷却室に導入され、空気冷却され、このとき製品との熱変換により加熱された空気は、ロータリーキルン用二次空気としてロータリーキルン１内に送入され、燃料燃焼用空気として用いられる。
【０００９】
図１において、ロータリーキルンフード部２の耐火材壁体３を通って、補助燃料ノズル７がロータリーキルン１内に、主燃料バーナー４にほぼ平行に挿入されている。この補助燃料ノズル７は、耐火材被覆層８により被覆されており、その吹出端はロータリーキルン１内において開口しており、他端（吹込端）は、空気輸送管９を介して、空気ブロア１０に連結されている。補助燃料供給タンク１１の底部は、スクリューフィーダー１２及びロータリーバルブ１３を通って、空気輸送管９に連結されている。すなわち、供給タンク１１から、スクリューフィーダー１２及びロータリーバルブ１３を通って、空気輸送管９中に送入された補助燃料は、空気ブロア１０から送られた輸送用加圧空気によりノズル７に導入され、ノズル先端よりロータリーキルン内に噴出され、燃焼されて補助燃料の細束流による火炎１４を形成する。
【００１０】
図１に示された従来の補助燃料燃焼装置においては、補助燃料ノズル７が、ロータリーキルン１内に挿入され、かつ耐火材により被覆されているので、ロータリーキルン１は、このような補助燃料ノズル７を受容するスペースを有することが必要であり、かつ、ノズル７の耐火材被覆は、そのメンテナンスに人手と時間と材料を必要とする。また、補助燃料が、ロータリーキルン内に挿入されたノズル部分内を通過する際、加熱されて溶融し、ノズル内面に付着して、ノズルを閉塞することがある。本発明の補助燃料燃焼装置及び方法は、上記従来技術の問題点を解消するものである。
【００１１】
図２に示された本発明の補助燃料燃焼装置において、補助燃料送入管の吹込ノズル１５の吹出口は、フード部壁体３のロータリーキルン側内壁面、又は壁体３内に位置していて、ロータリーキルン１内に突出することはない。このようなノズル１５の吹出口部分は、フード部壁体らにより保護されていて、ロータリーキルン内の高温により損傷を受けることがない。またノズル１５はロータリーキルン内に突出していないから、それを通る補助燃料が、その吹き出し前に溶融してノズル１５を閉塞することもない。
ノズル１５からロータリーキルン１内に吹き込まれた補助燃料は、製品冷却室（図示されていない）からロータリーキルン１内に吹き込まれた高温の二次空気に接触して燃焼し、ロータリーキルン内の製品加熱を補助し、その燃焼灰は、ロータリーキルン内のセメント原料として利用される。
【００１２】
本発明に用いられる補助燃料は、廃プラスチック材料の破砕粒子であることが好ましく、廃プラスチック材料は、廃ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）ボトル、電線屑（ポリエチレン）、廃自動車部品（ポリプロピレン、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂））などを包含する。特に廃ＰＥＴボトルは薄肉であり、燃焼速度が速く、セメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすことがなく、又は少ないため好ましく用いられる。補助燃料は、１０〜２０ｍｍの粒サイズを有することが好ましい。
【００１３】
【実施例】
セメント生産能力１００トン／時のセメントロータリーキルンにおいて、廃ＰＥＴボトル破砕片（粒サイズ＝２０ｍｍ以下）を補助燃料として本発明の補助燃料燃焼装置に供給して燃焼した場合の、得られたセメントクリンカーの品質を表１に示す。
【００１４】
【表１】
表１において、セメントクリンカーの色調Ｌ値は、セメントクリンカーをテストミルにより粉末度３３００ｃｍ２ ／ｇまで破砕した試料について測定した。
上記補助燃料燃焼において、補助燃料供給管の吹込みノズルに、補助燃料の溶融による閉塞又は吹込み量の低下は全く発生せず、セメントクリンカーの製造が順調に行われた。
【００１６】
表１から明らかなように、本発明による廃プラスチック材料を補助燃料としてセメントロータリーキルン内において燃焼した場合、得られるセメントクリンカーの品質（遊離石灰分、色調Ｌ値）に有意の変動は認められなかった。また、ロータリーキルンの生産能力も、廃プラスチック材料からなる補助燃料を燃焼しない場合（ブランク）と同等であって、悪影響は認められなかった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の補助燃料燃焼装置及び燃焼方法により、セメントロータリーキルンにおいて、廃プラスチックなどの可燃性廃材料を補助燃料として安定して送入し、製品品質に悪影響を及ぼすことなく、セメントクリンカーを順調に製造することが可能になった。また、本発明装置において補助燃料の燃焼のために、窯前の主燃料バーナーやその固定装置が設置されている場所や、ロータリーキルン内に特別のスペースを設ける必要がなく、従って窯前のスペースがせまい場合でも本発明装置を設置することができ、それとともに、ロータリーキルン内の２次空気の通過断面積が小さくなることもないので、２次空気通風阻害が発生する恐れもなく、さらに装置のメンテナンス作業も容易であり、装置費を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の補助燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。
【図２】本発明の補助燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１…ロータリーキルン
２…フード部
３…壁体
４…主燃料バーナー
５…火炎
６…フード部下部
７…補助燃料ノズル
８…耐火材被覆層
９…空気輸送管
１０…空気ブロア
１１…補助燃料タンク
１２…スクリューフィーダー
１３…ロータリーバルブ
１４…補助燃料火炎
１５…補助燃料送入管吹込みノズル
Claims (5)
- 主燃料バーナーを具備しているロータリーキルンの内部に連通し、かつ補助燃料供給源及び補助燃料送入用空気供給源に連結されている補助燃料送入管を有し、
前記補助燃料送入管の吹込みノズル口が、前記ロータリーキルンのキルンフード部を形成している耐火物壁体の壁面又は壁体内部において開口している、ことを特徴とするセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置。 - 前記補助燃料送入管の吹込みノズルが、前記主燃料バーナーの中心軸より上において、前記ロータリーキルン内部に向かって開口している、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用補助燃料燃焼装置。
- 請求項１又は２に記載のセメントロータリーキルン用補助燃料供給装置を用いて、補助燃料を、送入用空気とともにロータリーキルン内に送入してこれを燃焼する、ことを特徴とするロータリーキルン内において補助燃料を燃焼する方法。
- 前記補助燃料が、廃プラスチック材料の破砕粒子である、請求項３に記載の燃焼方法。
- 前記廃プラスチック材料が、廃ＰＥＴボトルである、請求項４に記載の燃焼方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23133799A JP3578677B2 (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | セメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23133799A JP3578677B2 (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | セメントロータリーキルンの補助燃料燃焼装置及び燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001058857A JP2001058857A (ja) | 2001-03-06 |
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Family
ID=16922063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP2003137621A (ja) * | 2001-10-29 | 2003-05-14 | Mitsubishi Materials Corp | 悪臭を含んだ空気の処分方法 |
| JP4802794B2 (ja) * | 2006-03-23 | 2011-10-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ロータリーキルンでの廃プラスチックの利用方法 |
-
1999
- 1999-08-18 JP JP23133799A patent/JP3578677B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040528 |
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