JP3838591B2 - セメント製造装置と製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントの製造に係り、特に、各種廃棄物を熱分解して得られるガス状物、チャー及び灰分を、セメントの造粒、焼成工程における加熱燃料あるいは原料に利用するセメントの製造装置と製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セメント焼成方法には、代表的なものにキルン方式と流動層方式とがある。近年、地球環境問題から省エネルギーと廃棄物の有効利用が重視され、セメント焼成方法にも廃棄物の利用が試みられ始めている。
キルン方式では、都市ごみ等の廃棄物から製造したＲＤＦ（固形化燃料）等を、セメント焼成の加熱燃料の一部として用いて、超速硬セメントを製造する技術が知られている。
しかしながら、ＲＤＦ中には、鉄、銅、アルミニウム等の金属が混入しているため、セメントの品質を維持するためにＲＤＦの混入比率を制限する必要がある。
【０００３】
一方、流動層方式は、本発明者らが、先に特願平５−１５２５７３号として提案しているように、セメント原料粉の造粒炉と焼成炉の加熱燃料の一部又は全部を都市ごみ等から製造した固形燃料（ＲＤＦ）とし、石油や石炭等の化石燃料の節約を計り、更に有効利用が求められている各種の焼却灰をセメント原料の一部として使うことにより、ごみ処理と灰処理及び省エネルギーとなる一石三鳥のセメントクリンカの生成方法及び装置である。
しかしながら、この方法においても、ＲＤＦ中に鉄、銅、アルミニウム等の金属が混入しているため、質の低下を避けるため、ＲＤＦの混入比率を制限する必要が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解消し、廃棄物中に含まれる鉄、銅等の金属類に影響されずに廃棄物を燃料として使用でき、しかも高品質なセメントが製造できるセメント製造装置と製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、廃棄物を熱分解するガス化炉と、前記ガス化炉にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離器と、セメント原料を予熱するプレヒータと、該分離器で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離器で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成炉とを備え、前記分離器で分離されたガスは、燃料の一部としてセメント焼成炉に供給し、前記分離器で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記プレヒータへ供給すると共に、前記プレヒータにて予熱されたセメント原料を前記セメント焼成炉に供給することを特徴とするセメント製造装置としたものである。
前記セメント製造装置において、ガス化炉は流動層ガス化炉がよく、該流動層ガス化炉は、流動層温度を４５０℃〜７００℃とするのがよい。
また、本発明では、廃棄物を熱分解するガス化工程と、前記ガス化工程にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離工程と、セメント原料を予熱する予熱工程と、前記分離工程で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離工程で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成工程とを含み、前記分離工程で分離されたガスは、燃料の一部として前記セメント焼成工程に供給し、前記分離工程で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記予熱工程に供給すると共に、前記予熱工程にて予熱された原料を前記セメント焼成工程に供給することを特徴とするセメント製造方法としたものである。
本発明では、サスペンションプレヒータで８００〜９００℃に予熱されたセメント原料粉（石灰石、粘土、硅石、酸化鉄を適切な比率で混合したもの）を１３００℃以上に加熱することにより高温半溶融状態にするとともに、それに焼成炉排ガスを供給して噴流層を形成させて、セメント原料粉を数ｍｍに熱間自己造粒させ、次いでその造粒物を集めて流動層で１４００℃レベルで焼成することによるセメントの製造方法において、前記造粒・焼成の加熱燃料及びセメント原料粉の一部として、各種廃棄物をガス化炉で熱分解して得られるガス状物とチャー及び灰分を使用することができる。
【０００６】
前記製造方法において、各種廃棄物としては、都市ごみ、固形化燃料、スラリー化燃料、バイオマス廃棄物、プラスチック廃棄物、自動車廃棄物、家電廃棄物、下水汚泥、し尿汚泥、高濃度廃液、各種スラッジ、各種畜糞又は選炭廃棄物（ボタ、ズリ等）から選ばれた一種以上が使用できる。
また、前記ガス化炉として、流動層ガス化炉を用い、該流動層温度は、４５０℃〜７００℃、好ましくは５００℃〜６００℃で、流動化空気は、理論燃焼空気量の１０〜３０％するのがよく、そして、前記流動層ガス化炉が、常圧型又は加圧型であり、供給物中の金属は未酸化の状態で回収し、灰分とチャーはガスと共に飛散させて、ガスは焼成炉で燃料として、灰分とチャーは造粒炉に供給してセメント原材料の一部に使用するのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１に、本発明のセメント焼成方法を説明するための説明図を示す。
図１において、１は廃棄物からガス、チャー、灰を生成する流動床ガス化炉であるが、ここでは特に内部循環型の流動床炉を用いた例を示す。各種の廃棄物の一種以上を組合せて流動床ガス化炉１に投入口３から投入する。
流動床ガス化炉１は、ガス化剤４の空気比を小さくし、流動層温度を４５０〜７００℃、好ましくは５００〜６００℃程度の低温とすることにより、ガス化反応を緩慢にし、発生ガス５を均質にする。
【０００８】
また、流動層温度が比較的低く、しかも還元雰囲気であるため、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属類は未酸化で、かつクリーニングされた状態で回収６できる。このため、マテリアルリサイクルができると共に、セメント製造工程２への異物の混入を防ぐことができる。
熱分解により得られたガス化生成物（ガスとチャーと灰分）５は、図２に示されるように、分離器１７を介した後に次のセメント製造工程２に送られ、チャーと灰分１６はセメント原料の一部として、また、ガス１５は加熱燃料の一部として利用される。
図２は、本発明のガス化生成物５中のガス１５をセメントキルンの熱源に、チャー及び灰分１６をセメント原料１３に利用するための一例を示す工程図である。図２において、７はセメントキルン、８はクリンカクーラー、９はプレか焼、１０はプレヒーター、１１は造粒炉、１２は主燃料、１３はセメント原料、１４は冷却空気、１８は排ガスである。このように、ガス１５は主燃料１２と共にセメントキルン７に、また、チャー及び灰分１６は、セメント原料１３と共に利用される。
【０００９】
【発明の効果】
廃棄物のガス化生成物を、セメントの焼成工程の燃料並びに原料の一部として用いることにより、廃棄物の有効利用と環境保全が達成されるとともに、金属を含まない良質なセメントを製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメント焼成方法を説明するための説明図。
【図２】本発明の生成ガスを利用するセメント焼成方法の工程図。
【符号の説明】
１：流動床ガス化炉、２：セメント製造工程、３：廃棄物投入口、４：ガス化剤、５：ガス化生成物（ガス、チャー、灰分）、６：金属回収、７：セメントキルン、８：クリンカクーラー、９：プレか焼、１０：プレヒーター、１１：造粒炉、１２：主燃料、１３：セメント原料、１４：冷却空気、１５：ガス、１６：チャー及び灰分、１７：分離器、１８：排ガス
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントの製造に係り、特に、各種廃棄物を熱分解して得られるガス状物、チャー及び灰分を、セメントの造粒、焼成工程における加熱燃料あるいは原料に利用するセメントの製造装置と製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セメント焼成方法には、代表的なものにキルン方式と流動層方式とがある。近年、地球環境問題から省エネルギーと廃棄物の有効利用が重視され、セメント焼成方法にも廃棄物の利用が試みられ始めている。
キルン方式では、都市ごみ等の廃棄物から製造したＲＤＦ（固形化燃料）等を、セメント焼成の加熱燃料の一部として用いて、超速硬セメントを製造する技術が知られている。
しかしながら、ＲＤＦ中には、鉄、銅、アルミニウム等の金属が混入しているため、セメントの品質を維持するためにＲＤＦの混入比率を制限する必要がある。
【０００３】
一方、流動層方式は、本発明者らが、先に特願平５−１５２５７３号として提案しているように、セメント原料粉の造粒炉と焼成炉の加熱燃料の一部又は全部を都市ごみ等から製造した固形燃料（ＲＤＦ）とし、石油や石炭等の化石燃料の節約を計り、更に有効利用が求められている各種の焼却灰をセメント原料の一部として使うことにより、ごみ処理と灰処理及び省エネルギーとなる一石三鳥のセメントクリンカの生成方法及び装置である。
しかしながら、この方法においても、ＲＤＦ中に鉄、銅、アルミニウム等の金属が混入しているため、質の低下を避けるため、ＲＤＦの混入比率を制限する必要が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解消し、廃棄物中に含まれる鉄、銅等の金属類に影響されずに廃棄物を燃料として使用でき、しかも高品質なセメントが製造できるセメント製造装置と製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、廃棄物を熱分解するガス化炉と、前記ガス化炉にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離器と、セメント原料を予熱するプレヒータと、該分離器で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離器で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成炉とを備え、前記分離器で分離されたガスは、燃料の一部としてセメント焼成炉に供給し、前記分離器で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記プレヒータへ供給すると共に、前記プレヒータにて予熱されたセメント原料を前記セメント焼成炉に供給することを特徴とするセメント製造装置としたものである。
前記セメント製造装置において、ガス化炉は流動層ガス化炉がよく、該流動層ガス化炉は、流動層温度を４５０℃〜７００℃とするのがよい。
また、本発明では、廃棄物を熱分解するガス化工程と、前記ガス化工程にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離工程と、セメント原料を予熱する予熱工程と、前記分離工程で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離工程で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成工程とを含み、前記分離工程で分離されたガスは、燃料の一部として前記セメント焼成工程に供給し、前記分離工程で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記予熱工程に供給すると共に、前記予熱工程にて予熱された原料を前記セメント焼成工程に供給することを特徴とするセメント製造方法としたものである。
本発明では、サスペンションプレヒータで８００〜９００℃に予熱されたセメント原料粉（石灰石、粘土、硅石、酸化鉄を適切な比率で混合したもの）を１３００℃以上に加熱することにより高温半溶融状態にするとともに、それに焼成炉排ガスを供給して噴流層を形成させて、セメント原料粉を数ｍｍに熱間自己造粒させ、次いでその造粒物を集めて流動層で１４００℃レベルで焼成することによるセメントの製造方法において、前記造粒・焼成の加熱燃料及びセメント原料粉の一部として、各種廃棄物をガス化炉で熱分解して得られるガス状物とチャー及び灰分を使用することができる。
【０００６】
前記製造方法において、各種廃棄物としては、都市ごみ、固形化燃料、スラリー化燃料、バイオマス廃棄物、プラスチック廃棄物、自動車廃棄物、家電廃棄物、下水汚泥、し尿汚泥、高濃度廃液、各種スラッジ、各種畜糞又は選炭廃棄物（ボタ、ズリ等）から選ばれた一種以上が使用できる。
また、前記ガス化炉として、流動層ガス化炉を用い、該流動層温度は、４５０℃〜７００℃、好ましくは５００℃〜６００℃で、流動化空気は、理論燃焼空気量の１０〜３０％するのがよく、そして、前記流動層ガス化炉が、常圧型又は加圧型であり、供給物中の金属は未酸化の状態で回収し、灰分とチャーはガスと共に飛散させて、ガスは焼成炉で燃料として、灰分とチャーは造粒炉に供給してセメント原材料の一部に使用するのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１に、本発明のセメント焼成方法を説明するための説明図を示す。
図１において、１は廃棄物からガス、チャー、灰を生成する流動床ガス化炉であるが、ここでは特に内部循環型の流動床炉を用いた例を示す。各種の廃棄物の一種以上を組合せて流動床ガス化炉１に投入口３から投入する。
流動床ガス化炉１は、ガス化剤４の空気比を小さくし、流動層温度を４５０〜７００℃、好ましくは５００〜６００℃程度の低温とすることにより、ガス化反応を緩慢にし、発生ガス５を均質にする。
【０００８】
また、流動層温度が比較的低く、しかも還元雰囲気であるため、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属類は未酸化で、かつクリーニングされた状態で回収６できる。このため、マテリアルリサイクルができると共に、セメント製造工程２への異物の混入を防ぐことができる。
熱分解により得られたガス化生成物（ガスとチャーと灰分）５は、図２に示されるように、分離器１７を介した後に次のセメント製造工程２に送られ、チャーと灰分１６はセメント原料の一部として、また、ガス１５は加熱燃料の一部として利用される。
図２は、本発明のガス化生成物５中のガス１５をセメントキルンの熱源に、チャー及び灰分１６をセメント原料１３に利用するための一例を示す工程図である。図２において、７はセメントキルン、８はクリンカクーラー、９はプレか焼、１０はプレヒーター、１１は造粒炉、１２は主燃料、１３はセメント原料、１４は冷却空気、１８は排ガスである。このように、ガス１５は主燃料１２と共にセメントキルン７に、また、チャー及び灰分１６は、セメント原料１３と共に利用される。
【０００９】
【発明の効果】
廃棄物のガス化生成物を、セメントの焼成工程の燃料並びに原料の一部として用いることにより、廃棄物の有効利用と環境保全が達成されるとともに、金属を含まない良質なセメントを製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメント焼成方法を説明するための説明図。
【図２】本発明の生成ガスを利用するセメント焼成方法の工程図。
【符号の説明】
１：流動床ガス化炉、２：セメント製造工程、３：廃棄物投入口、４：ガス化剤、５：ガス化生成物（ガス、チャー、灰分）、６：金属回収、７：セメントキルン、８：クリンカクーラー、９：プレか焼、１０：プレヒーター、１１：造粒炉、１２：主燃料、１３：セメント原料、１４：冷却空気、１５：ガス、１６：チャー及び灰分、１７：分離器、１８：排ガス
Claims (4)
- 廃棄物を熱分解するガス化炉と、前記ガス化炉にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離器と、セメント原料を予熱するプレヒータと、該分離器で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離器で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成炉とを備え、前記分離器で分離されたガスは、燃料の一部としてセメント焼成炉に供給し、前記分離器で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記プレヒータへ供給すると共に、前記プレヒータにて予熱されたセメント原料を前記セメント焼成炉に供給することを特徴とするセメント製造装置。
- 前記ガス化炉が、流動層ガス化炉であることを特徴とする請求項１記載のセメント製造装置。
- 前記流動層ガス化炉は、流動層温度が、４５０℃〜７００℃であることを特徴とする請求項２記載のセメント製造装置。
- 廃棄物を熱分解するガス化工程と、前記ガス化工程にて熱分解して得られた生成物から、ガスとチャー及び灰分とを分離する分離工程と、セメント原料を予熱する予熱工程と、前記分離工程で分離されたガスを燃料の一部とし、該分離工程で分離されたチャー及び灰分をセメント原料の一部として利用するセメント焼成工程とを含み、前記分離工程で分離されたガスは、燃料の一部として前記セメント焼成工程に供給し、前記分離工程で分離されたチャー及び灰分は、セメント原料の一部として前記予熱工程に供給すると共に、前記予熱工程にて予熱された原料を前記セメント焼成工程に供給することを特徴とするセメント製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05258197A JP3838591B2 (ja) | 1996-02-27 | 1997-02-21 | セメント製造装置と製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6387996 | 1996-02-27 | ||
| JP8-63879 | 1996-02-27 | ||
| JP05258197A JP3838591B2 (ja) | 1996-02-27 | 1997-02-21 | セメント製造装置と製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295840A JPH09295840A (ja) | 1997-11-18 |
| JP3838591B2 true JP3838591B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=26393200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05258197A Expired - Fee Related JP3838591B2 (ja) | 1996-02-27 | 1997-02-21 | セメント製造装置と製造方法 |
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| Country | Link |
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| JP2002128548A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-05-09 | Taiheiyo Cement Corp | セメント製造システム |
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| JP3954816B2 (ja) * | 2001-07-26 | 2007-08-08 | 株式会社荏原製作所 | ガス供給装置及びガス供給方法 |
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| JP5365536B2 (ja) * | 2010-01-28 | 2013-12-11 | 三菱マテリアル株式会社 | セメント製造設備を用いたハロゲン含有廃棄物の処理方法 |
| CN102452802B (zh) * | 2010-10-21 | 2013-09-11 | 川崎重工业株式会社 | 包含污泥的废弃物的处理设备 |
| CN103934254B (zh) * | 2014-03-24 | 2016-04-27 | 北京凯盛建材工程有限公司 | 一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统及方法 |
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| JP6888313B2 (ja) * | 2017-02-07 | 2021-06-16 | 株式会社Ihi | セメント製造システム |
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1997
- 1997-02-21 JP JP05258197A patent/JP3838591B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH09295840A (ja) | 1997-11-18 |
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