JP3922016B2 - セメントクリンカの製造方法及びロータリーキルン用燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチック等の可燃性廃棄物をセメント焼成の補助燃料として有効利用しながらセメントクリンカを製造するセメントクリンカの製造方法、及び、そのセメントクリンカの製造方法に利用するロータリーキルン用燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物の発生量は年々増加の一途をたどっている。その処理方法としては埋め立て処理、焼却処理等が知られている。しかし、埋め立て場の確保が難しくなってきていることから、焼却処理が注目を浴びてきている。かかる産業廃棄物の中でも廃プラスチック等の可燃性廃棄物は、焼却によって十分な熱量を発生するため、その燃焼によって生じる熱量を有効に利用するべく、各種の燃焼炉の燃料として使用されつつある。
【０００３】
例えば、廃プラスチック等の可燃性廃棄物を燃料として利用する方法として、その破砕品をセメント焼成設備のロータリーキルンの窯前部からロータリーキルン内に空気流に乗せて吹き込んで燃焼させ、主燃料として使用している微粉炭の使用量を削減する技術が以前より知られている。
【０００４】
その例として、
（１）特開平８−２８３０５２号公報
（２）特開２００１−５８８５７号公報
（３）特開２００１−１２７０５号公報
（４）特開２０００−３１０４１０号公報
（５）特開平６−８２４７号公報、
等に示されるものが知られている。
【０００５】
上記（１）〜（４）の公報に記載の従来技術では、廃プラスチック（固形物）を単体で空気流に乗せてロータリーキルン内に吹き込んでおり、その吹き込む方法として、（１）、（２）の公報には、主燃料バーナーの上部に別の専用バーナーを設けて、そこから吹き込む例、（３）、（４）の公報には、主燃料バーナーの中心部に専用のバーナーを組み込んで、主燃料バーナーの中心部から吹き込む例が示されている。また、上記（５）の公報には、主燃料である微粉炭と廃プラスチックの破砕品とを予め混合した上で、バーナーからロータリーキルン内に吹き込む例が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、いずれも廃プラスチック（固形物）を単体で、あるいは、微粉炭（固体粒子）と混合した形で、空気流に乗せてバーナーまで送給し、ロータリーキルン内に吹き出すようにしているが、廃プラスチック等の固形可燃性廃棄物は、形状や性状が種々雑多であるので、空気流に乗せて安定的にバーナーまで搬送するのに、破砕工程において予め粒度を揃えたり、微細化したりする等の特別な配慮が必要であり、破砕工程の負担が大きいという問題があった。
【０００７】
また、廃油等の液状廃棄物の処分についても、ロータリーキルン等のセメント焼成設備への投入という形で行われることがあったが、その場合も固形可燃性廃棄物とは別に単独で行われるため、処理が別々になるという面倒があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、固形可燃性廃棄物と液状廃棄物を一緒に処分することで、搬送を含めた一例の処分工程の面倒さを解消することができると共に、固形可燃性廃棄物の破砕工程の負担を減らすことができるセメントクリンカの製造方法、及び、その方法に使用するロータリーキルン用燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のセメントクリンカの製造方法は、粒状可燃性廃棄物を、ロータリーキルンの窯前部に吹き出すことで、セメント焼成用の補助燃料として利用するセメントクリンカの製造方法において、前記粒状可燃性廃棄物を予め液状廃棄物と混合し、そのスラリー状混合物を、主燃料吹出口及び複数の一次空気吹出口を有するロータリーキルンの主燃料バーナーの中心部に設けた補助燃料吹出口に送給し、該吹出口からロータリーキルン内に吹き出すとともに、上記補助燃料吹出口の外方に同心的に配置され、かつ各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して放射状に開けられた複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口から一次空気を噴出させて上記補助燃料吹出口から吹き出された上記混合物を分散させつつ燃焼させることを特徴としている。
【００１０】
この発明の方法では、粒状可燃性廃棄物（固体廃棄物）と液状廃棄物の混合物を、主燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を一緒に搬送して同時に処分することができる上、廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナーと別に設ける必要がなくなる。従って、バーナーの構成の簡略化に加えて、廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。
【００１１】
しかも、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物は、両者を混合してスラリー状にした上でバーナーに送給するので、バーナーまでの搬送を、例えば汎用のスラリーポンプを使用することによって、極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、固体廃棄物を空気輸送のために必要以上に細かく且つ粒度を揃えて破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した状態でロータリーキルン内に吹き込むことにより、廃油等の液状廃棄物を単体で吹き込んだ場合と比べて、液状廃棄物の燃焼性を高めることができる。
【００１２】
また、主燃料と補助燃料を混合した形でバーナーに送り込む方式（特開平６−８２４７号公報に記載の技術）と違い、主燃料の送給系とは独立した形で補助燃料の送給系を設けることができるので、バーナーの火炎の状態やロータリーキルンの状態の変化に応じて、補助燃料の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明のセメントクリンカの製造方法は、請求項１において、前記主燃料バーナーは、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入し、該補助燃料バーナーに前記粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物を送給することで、該補助燃料バーナーの補助燃料吹出口から前記混合物をロータリーキルン内に吹き出して燃焼させることを特徴としている。
【００１４】
この発明の方法では、主燃料バーナーの中心部に設けられている着火バーナーの挿入孔（この挿入孔は、着火時にのみ使用され、通常運転時には使用されないものである）を利用して、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物（補助燃料）をロータリーキルン内に吹き出すようにしている。従って、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００１５】
また、従来公報（特開平８−２８３０５２号公報）のように、専用バーナーを単独でロータリーキルン内に挿入する構造をとる場合は、バーナーが高温下に晒されるため、バーナーの外側を耐熱仕様にするなどの対策が必要であったが、本発明では、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。
【００１６】
請求項３の発明のセメントクリンカの製造方法は、請求項１または２において、前記主燃料バーナーの主燃料吹出口から主燃料として微粉炭をロータリーキルン内に吹き出すと共に、前記粒状可燃性廃棄物としての廃プラスチック破砕品と前記液状廃棄物としての廃油との混合物を、前記補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出すことを特徴としている。
【００１７】
この発明の方法では、主燃料として微粉炭を吹き込みながら、補助燃料として廃プラスチック破砕品と廃油の混合物を吹き込む。従って、微粉炭の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中に廃プラスチックと廃油の混合物を吹き込むことにより、廃棄物を瞬間的に着火燃焼させることができ、廃棄物の発生する熱をセメントクリンカの製造に有効利用することができる。
【００１８】
請求項４の発明のロータリーキルン用燃焼装置は、ロータリーキルン内に主燃料と一次空気をそれぞれ吹き出す主燃料吹出口と複数の一次空気吹出口とを有する主燃料バーナーに、補助燃料吹出口を設け、該補助燃料吹出口に、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物のスラリー状混合物をセメントクリンカ焼成用の補助燃料として送給する補助燃料送給手段を接続してなり、かつ上記補助燃料吹出口は、上記主燃料バーナーの中心部に形成されるとともに、当該補助燃料吹出口の外方に複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口が同心的に配置され、かつ上記複数の噴射孔は、各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して、放射状に開けられていることを特徴としている。
【００１９】
この発明の装置では、主燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口に補助燃料送給手段を接続し、補助燃料吹出口から粒状可燃性廃棄物（固体廃棄物）と液状廃棄物の混合物を、ロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を１本の搬送系（補助燃料送給手段）で一緒に搬送して同時に処分することができる。従って、バーナーの構成の簡素化は勿論、廃棄物の搬送系の簡素化も図れる。
【００２０】
しかも、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物は、両者を混合してスラリー状にした上でバーナーに送給するので、バーナーまでの搬送を、例えば汎用のスラリーポンプを使用することによって、極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、固体廃棄物を空気輸送のために必要以上に細かく破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した状態でロータリーキルン内に吹き込むことにより、廃油等の液状廃棄物を単体で吹き込んだ場合と比べて、液状廃棄物の燃焼性を高めることができる。
【００２１】
また、補助燃料送給手段は、主燃料の送給系とは独立した形で設けるので、バーナーの火炎の状態やロータリーキルンの状態の変化に応じて、補助燃料の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
加えて、一次空気の吹き出しによってスラリー状の混合物を周囲に分散させることができるので、バーナーの中央孔から投入する混合物が垂れ流し状態になることがなく、良好な燃焼状態を維持することができると共に、バックファイアの心配も解消できる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４において、前記主燃料バーナーが、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に前記主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、前記補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入したことを特徴としている。
【００２３】
この発明の装置では、主燃料バーナーの中心部に設けられている着火バーナーの挿入孔（この挿入孔は、着火時にのみ使用され、通常運転時には使用されないものである）に、着火バーナーに替えて補助燃料バーナーを挿入し、この補助燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口から、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物（補助燃料）をロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００２４】
また、従来公報（特開平８ー２８３０５２号公報）のように、専用バーナーを単独でロータリーキルン内に挿入する構造をとる場合は、バーナーが高温下に晒されるため、バーナーの外側を耐熱仕様にするなどの対策が必要であったが、本発明では、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５において、前記噴射孔が、各々上記一次空気を上記主燃料バーナーの中心線の延長上に向けて噴射するように開けられていることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のセメントクリンカの製造方法において使用されるロータリーキルン用燃焼装置の概略構成図、図２は同燃焼装置を構成する第１実施形態の主燃料バーナーの構成図で、（ａ）はバーナー先端部の断面図、（ｂ）はバーナー先端部の正面図である。
【００２８】
図１において、被焼成物であるセメント原料は、ロータリーキルン１内の上流端である窯尻部側（図中左側）から投入され、ロータリーキルン１内を矢印Ｙのように、下流側である窯前部１Ａ側（図中右側）に移動しながら焼成され、焼成されたセメントクリンカは、窯前部１Ａの下部に接続されたクリンカクーラー２に落ちて移動しながら冷却される。
【００２９】
ロータリーキルン１の下流端である窯前部１Ａには、主燃料である微粉炭を一次空気と共にロータリーキルン１内に吹き込む円筒形状の主燃料バーナー１０が設けられている。この主燃料バーナー１０は、主燃料である微粉炭を一次空気と共に、窯前部１Ａから窯尻部の方向に向かって吹き出して、微粉炭を燃焼させるものである。この主燃料バーナー１０は、円筒の中心部に着火バーナー挿入孔１１を有すると共に、その外周部に、微粉炭吹出口（主燃料吹出口）１２及び一次空気吹出口（図１では図示略）を有するものである。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）を用いて詳述すると、この主燃料バーナー１０は、円筒形状のもので、円筒外壁に近い側から中心に向けて順に同心状に配置された、外側一次空気吹出口１３、微粉炭吹出口１２、複数列の内側一次空気吹出口１４、１５、１６、並びに中心の着火バーナー挿入孔１１を有している。
【００３１】
外側一次空気吹出口１３は、円筒外壁の内側に円周方向に等間隔で配列された多数の小孔１３ａの群（集合）よりなり、各小孔１３ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に一次空気を吹き出すことができるように開けられている。
【００３２】
微粉炭吹出口１２を挟んで、更に内側に配された複数列の内側一次空気吹出口のうち、最外列の内側一次空気吹出口１４は、微粉炭吹出口１２の内側に円周方向に密接して配列された多数の斜め噴射孔１４ａの群（集合）よりなり、各斜め噴射孔１４ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向に対して捻れた関係で外向きに放射状に開けられ、一次空気を外周方向に旋回流として吹き出すことができるようになっている。
【００３３】
その内側の列の内側一次空気吹出口１５は、多数の微細小孔１５ａの群（集合）よりなり、各微細小孔１５ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に一次空気を吹き出すことができるように開けられている。
【００３４】
また、最内列の、着火バーナー挿入孔１１を取り囲むように設けられた内側一次空気吹出口１６は、円周方向に配列された多数の噴射孔１６ａの群（集合）よりなり、各噴射孔１６ａは、所定の角度θ（０〜６０°）だけ内向きに傾斜して放射状に開けられ、一次空気を主燃料バーナー１０の中心線の延長上に向けて噴射できるようになっている。なお、各噴射孔１６ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向に対して捻れた状態で開け、一次空気を旋回流として吹き出すようにすることもできる。
【００３５】
また、微粉炭吹出口１２は、円筒空間を軸線方向及び半径方向に沿った間仕切り壁１２ｂで仕切った多数（図示例では１２個）の微粉炭吹出通路（微粉炭吹出チャンネルとも言う）１２ａの群（集合）よりなり、各微粉炭吹出通路１２ａは同一円周上に等間隔で配列され、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に微粉炭を搬送空気流に乗せて吹き出せるようになっている。
【００３６】
各微粉炭吹出通路１２ａまたは微粉炭吹出口１２には、図１に示すように、微粉炭を空気流に乗せて送給する微粉炭供給ライン２０が接続されている。微粉炭供給ライン２０は、各微粉炭吹出通路１２ａごとに個別に設けて接続してもよいし、１系統に集約した状態で主燃料バーナー１０に接続し、バーナー１０の中で燃料を分散させて各微粉炭吹出通路１２ａに送るようにしてもよい。
【００３７】
着火バーナー挿入孔１１には、着火時に着火用バーナー（図示せず）が挿入されるが、通常運転時は使用されない。そこで、この燃焼装置では、図１に示すように、この着火バーナー挿入孔１１に、着火バーナーに替えて、補助燃料吹出口３１を有する補助燃料バーナー３０を挿入し、主燃料バーナー１０の中心部から補助燃料をロータリーキルン１内に吹き出せるようにしている。そのために、補助燃料バーナー３０の後端には、補助燃料供給ホッパ３６、バルブ３７、及び、図示しない圧送手段（スラリーポンプ等）を備えた補助燃料送給ライン（補助燃料送給手段）３５が接続されている。
【００３８】
この場合、補助燃料としては、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物のスラリー状混合物を使用する。例えば、粒状可燃性廃棄物の代表的なものとして廃プラスチックの破砕品を挙げることができる。また、液状廃棄物の代表的な例として廃油を挙げることができる。ここでは、廃プラスチックの破砕品と廃油の混合物を、補助燃料バーナー３０に供給して、ロータリーキルン１内に吹き出すようにしている。
【００３９】
次に前記のロータリーキルン用燃焼装置の作用と共に、セメントクリンカの製造方法について説明する。セメントクリンカを製造するに当たり、主燃料バーナー１０に微粉炭及び一次空気を送り、着火バーナー挿入孔１１に挿入した補助燃料バーナー３０に、廃プラスチックの破砕品と廃油の混合物を送る。そして、主燃料バーナー１０の微粉炭吹出口１２及び一次空気吹出口１３、１４、１５から微粉炭及び一次空気を吹き出して微粉炭を燃焼させる。また、補助燃料バーナー３０の補助燃料吹出口３１から廃プラスチックと廃油の混合物を吹き出して燃焼させる。これにより、ロータリーキルン１内でセメントクリンカの焼成作用が進み、セメントクリンカが生成される。
【００４０】
このとき、廃プラスチックと廃油の混合物を、主燃料バーナー１０の中心に位置する補助燃料バーナー３０の補助燃料吹出口３１からロータリーキルン１内に吹き出すので、廃プラスチックと廃油を一緒に搬送して同時に処分することができる。また、廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナー１０と別に設ける必要がなくなるので、バーナーの構成の簡略化に加えて、廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。
【００４１】
しかも、廃プラスチックと廃油は、両者を混合してスラリー状にした上で、主燃料バーナー１０の中心部に挿入した補助燃料バーナー３０に送給するので、補助燃料バーナー３０までの搬送を、汎用のスラリーポンプを使用することによって極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、廃プラスチックを空気輸送のために必要以上に細かく破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、廃プラスチックと混合した状態で廃油をロータリーキルン１内に吹き込むことにより、廃油を単体で吹き込んだ場合と比べて、廃油の燃焼性を高めることができる。
【００４２】
また、主燃料である微粉炭の送給系から独立した形で、廃プラスチックと廃油の混合物の供給系を設けるので、主燃料バーナー１０の火炎の状態やロータリーキルン１の状態の変化に応じて、補助燃料（廃プラスチックと廃油の混合物）の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
【００４３】
また、主燃料バーナーの中央部から混合物をロータリーキルン内に吹き出すので、微粉炭の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に混合物を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００４４】
また、補助燃料の吹き込みに当たって採用する構成は、補助燃料バーナー３０を主燃料バーナー１０の中心部の着火バーナー挿入孔１１に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナー１０を利用して簡単に実現できる。
【００４５】
また、着火バーナー挿入孔１１に挿入した補助燃料バーナー３０の周囲には、内向きに一次空気を吹き出す内側一次空気吹出口１６（噴射孔１６ａ）が配列されているので、吹き出したスラリー状の混合物を、微粉炭の燃焼火炎の中に速やかに分散させることができ、安定燃焼させることができる。
【００４６】
この場合、内側一次空気吹出口１６を構成している各噴射孔１６ａの傾き角度θは、０°＜θ＜６０°の範囲に設定するのがよい。０°以下だと分散効果が期待できないからであり、６０°以上は加工が難しくなるからである。また、噴射孔１６ａの傾き角度θによっても違うが、空気の吹き出し速度Ｖは、１０ｍ／ｓ以上に設定するのが望ましい。また、噴射孔１６ａの孔径ｄは、高速空気流（１０ｍ／ｓ以上）を生じさせることができ、しかも、前記スラリー状混合物を分散させる効果があれば、特に限定されるものではないが、加工性などを考えると、５ｍｍ〜１０ｍｍφ程度であるのが好ましい。しかし、噴射孔１６ａの配置や個数によっては、この範囲には拘らない。また、空気の供給は、他の一次空気吹出口と共通であってもよいし、別系統であってもよい。別系統で空気の供給を行う場合は、図示しないが、別のパイプを接続することになる。
【００４７】
図３は第２実施形態の主燃料バーナー１０Ｂの先端部断面図である。この主燃料バーナー１０Ｂでは、ロータリーキルン内に吹き出したスラリー状混合物の分散を図るために、補助燃料バーナー３０の先端の吹出口３１を、主燃料バーナー１０Ｂの先端よりも内側に引っ込んだ位置に留まらせると共に、該吹出口３１よりも先端側の位置において着火バーナー挿入孔１１の周壁に、一次空気を着火バーナー挿入孔１１の孔内先端側に向けて吹き出す斜めの噴射孔１８ａを設けている。この斜めの噴射孔１８ａは、着火バーナー挿入孔１１の周壁全周にわたって間隔的に複数設けられており、これら噴射孔１８ａの群より分散用の一次空気吹出口１８が構成されている。各噴射孔１８ａには、空気流に指向性を与えるガイドパイプ１９が必要に応じて設けられている。
【００４８】
その他の構成として、図２の第１実施形態の主燃料バーナー１０と違う点は、着火バーナー挿入孔１１の周囲の噴射孔が、斜めの噴射孔１６ａから、バーナー軸線と平行な微細小孔１７ａに変更されている点である。これら微細小孔１７ａの群は、最内周の内側一次空気吹出口１７を構成している。それ以外の点は第１実施形態の主燃料バーナー１０と同じである。
【００４９】
このように、着火バーナー挿入孔１１の周壁に、孔内に内向きに空気を吹き出す分散用の一次空気吹出口１８（斜めの噴射孔１８ａ）を設けたので、補助燃料バーナー３０の先端吹出口３１から吹き出したスラリー状混合物を、即座に効率よく分散させながら、主燃料バーナー１０Ｂよりロータリーキルン内に投入することができ、安定燃焼させることができる。
【００５０】
この場合、前記と同様、吹き出し空気の速度は１０ｍ／ｓ以上であることが望ましいし、噴射孔１８ａの傾斜角度αは、３０°＜α＜９０°の範囲に設定することが好ましい。また、噴射孔１８ａの孔径ｄは、高速空気流（１０ｍ／ｓ以上）を生じさせることができ、しかも、スラリー状混合物を分散させる効果があれば、特に限定されるものではないが、３ｍｍ〜１０ｍｍφ程度であるのが好ましい。しかし、噴射孔１８ａの配置や個数によっては、この範囲には拘らない。また、空気の供給は、他の一次空気吹出口と共通であってもよいし、別系統であってもよい。別系統で空気の供給を行う場合は、図示しないが、別のパイプを接続することになる。
【００５１】
図４は第３実施形態の主燃料バーナー１０Ｃの先端部断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。この主燃料バーナー１０Ｃでは、ロータリーキルン内に吹き出したスラリー状混合物の分散を図るために、補助燃料バーナー３０の外周と着火バーナー挿入孔１１の内周との間に、一次空気を前方に向けて勢いよく吹き出す噴射通路（一次空気吹出口）４０を確保している。４１は、補助燃料バーナー３０の挿入をガイドし且つ前記噴射通路４０を確保するためのスペーサである。この噴射通路４０の基端側は、他の一次空気吹出口と共通の供給源あるいは別系統で設けた供給源に接続されている。その他の構成は、図３の第２実施形態の主燃料バーナー１０Ｂと同じである。
【００５２】
このように、着火バーナー挿入孔１１の内周と補助燃料バーナー３０の外周との間に噴射通路４０を確保し、その噴射通路４０から前方に向けて空気流を噴射するようにしているので、補助燃料バーナー３０の先端吹出口３１から吹き出したスラリー状混合物を、即座に効率よく分散させながら、ロータリーキルン内に投入することができ、安定燃焼させることができる。
【００５３】
この場合、前記と同様、吹き出し空気の速度は１０ｍ／ｓ以上であることが望ましい。また、噴射通路４０を構成する隙間Ｇは３〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。３ｍｍより小さいと噴射通路４０が塞がれてしまうおそれがあるし、１０ｍｍより大きいと空気流を高速で吹き込むのが難しくなるからである。
【００５４】
なお、上記実施形態では、主燃料として微粉炭を例示し、粒状可燃性廃棄物として廃プラスチックを例示し、液状廃棄物として廃油を例示したが、それらに限定されないことは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜６の発明によれば、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した物をロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を一緒に処分することができ、従って廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナーと別に設ける必要がなく、バーナーの構成の簡略化に加えて廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。しかも、スラリーの形でバーナーに送給するので、搬送を含めた処分の面倒さを解消することができると共に、固形可燃性廃棄物の破砕工程の負担を減らすことができる。
【００５６】
特に、請求項２、５の発明によれば、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができるので、補助燃料を素早く燃焼させることができる。また、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。また、請求項３の発明によれば、主燃料として微粉炭を吹き込みながら、補助燃料として廃プラスチック破砕品と廃油の混合物を吹き込むので、廃棄物を瞬間的に着火燃焼させることができ、廃棄物の発生する熱をセメントクリンカの製造に有効利用することができる。また、請求項６の発明によれば、吹き込んだスラリー状の混合物を効率よく分散させることができ、安定燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメントクリンカの製造方法において使用されるロータリーキルン用燃焼装置の概略構成図である。
【図２】同燃焼装置を構成する第１実施形態の主燃料バーナーの構成図で、（ａ）はバーナー先端部の断面図、（ｂ）はバーナー先端部の正面図である。
【図３】第２実施形態の主燃料バーナーの先端部断面図である。
【図４】第３実施形態の主燃料バーナーの先端部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【符号の説明】
１ ロータリーキルン
１Ａ 窯前部
１０ 主燃料バーナー
１１ 着火バーナー挿入孔
１２ 微粉炭吹出口（主燃料吹出口）
１６ 一次空気吹出口
１８ 分散用の一次空気吹出口
３０ 補助燃料バーナー
３１ 補助燃料吹出口
３５ 補助燃料送給ライン
４０ 噴射通路（一次空気吹出口）
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチック等の可燃性廃棄物をセメント焼成の補助燃料として有効利用しながらセメントクリンカを製造するセメントクリンカの製造方法、及び、そのセメントクリンカの製造方法に利用するロータリーキルン用燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物の発生量は年々増加の一途をたどっている。その処理方法としては埋め立て処理、焼却処理等が知られている。しかし、埋め立て場の確保が難しくなってきていることから、焼却処理が注目を浴びてきている。かかる産業廃棄物の中でも廃プラスチック等の可燃性廃棄物は、焼却によって十分な熱量を発生するため、その燃焼によって生じる熱量を有効に利用するべく、各種の燃焼炉の燃料として使用されつつある。
【０００３】
例えば、廃プラスチック等の可燃性廃棄物を燃料として利用する方法として、その破砕品をセメント焼成設備のロータリーキルンの窯前部からロータリーキルン内に空気流に乗せて吹き込んで燃焼させ、主燃料として使用している微粉炭の使用量を削減する技術が以前より知られている。
【０００４】
その例として、
（１）特開平８−２８３０５２号公報
（２）特開２００１−５８８５７号公報
（３）特開２００１−１２７０５号公報
（４）特開２０００−３１０４１０号公報
（５）特開平６−８２４７号公報、
等に示されるものが知られている。
【０００５】
上記（１）〜（４）の公報に記載の従来技術では、廃プラスチック（固形物）を単体で空気流に乗せてロータリーキルン内に吹き込んでおり、その吹き込む方法として、（１）、（２）の公報には、主燃料バーナーの上部に別の専用バーナーを設けて、そこから吹き込む例、（３）、（４）の公報には、主燃料バーナーの中心部に専用のバーナーを組み込んで、主燃料バーナーの中心部から吹き込む例が示されている。また、上記（５）の公報には、主燃料である微粉炭と廃プラスチックの破砕品とを予め混合した上で、バーナーからロータリーキルン内に吹き込む例が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、いずれも廃プラスチック（固形物）を単体で、あるいは、微粉炭（固体粒子）と混合した形で、空気流に乗せてバーナーまで送給し、ロータリーキルン内に吹き出すようにしているが、廃プラスチック等の固形可燃性廃棄物は、形状や性状が種々雑多であるので、空気流に乗せて安定的にバーナーまで搬送するのに、破砕工程において予め粒度を揃えたり、微細化したりする等の特別な配慮が必要であり、破砕工程の負担が大きいという問題があった。
【０００７】
また、廃油等の液状廃棄物の処分についても、ロータリーキルン等のセメント焼成設備への投入という形で行われることがあったが、その場合も固形可燃性廃棄物とは別に単独で行われるため、処理が別々になるという面倒があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、固形可燃性廃棄物と液状廃棄物を一緒に処分することで、搬送を含めた一例の処分工程の面倒さを解消することができると共に、固形可燃性廃棄物の破砕工程の負担を減らすことができるセメントクリンカの製造方法、及び、その方法に使用するロータリーキルン用燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のセメントクリンカの製造方法は、粒状可燃性廃棄物を、ロータリーキルンの窯前部に吹き出すことで、セメント焼成用の補助燃料として利用するセメントクリンカの製造方法において、前記粒状可燃性廃棄物を予め液状廃棄物と混合し、そのスラリー状混合物を、主燃料吹出口及び複数の一次空気吹出口を有するロータリーキルンの主燃料バーナーの中心部に設けた補助燃料吹出口に送給し、該吹出口からロータリーキルン内に吹き出すとともに、上記補助燃料吹出口の外方に同心的に配置され、かつ各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して放射状に開けられた複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口から一次空気を噴出させて上記補助燃料吹出口から吹き出された上記混合物を分散させつつ燃焼させることを特徴としている。
【００１０】
この発明の方法では、粒状可燃性廃棄物（固体廃棄物）と液状廃棄物の混合物を、主燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を一緒に搬送して同時に処分することができる上、廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナーと別に設ける必要がなくなる。従って、バーナーの構成の簡略化に加えて、廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。
【００１１】
しかも、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物は、両者を混合してスラリー状にした上でバーナーに送給するので、バーナーまでの搬送を、例えば汎用のスラリーポンプを使用することによって、極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、固体廃棄物を空気輸送のために必要以上に細かく且つ粒度を揃えて破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した状態でロータリーキルン内に吹き込むことにより、廃油等の液状廃棄物を単体で吹き込んだ場合と比べて、液状廃棄物の燃焼性を高めることができる。
【００１２】
また、主燃料と補助燃料を混合した形でバーナーに送り込む方式（特開平６−８２４７号公報に記載の技術）と違い、主燃料の送給系とは独立した形で補助燃料の送給系を設けることができるので、バーナーの火炎の状態やロータリーキルンの状態の変化に応じて、補助燃料の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
【００１３】
請求項２の発明のセメントクリンカの製造方法は、請求項１において、前記主燃料バーナーは、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入し、該補助燃料バーナーに前記粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物を送給することで、該補助燃料バーナーの補助燃料吹出口から前記混合物をロータリーキルン内に吹き出して燃焼させることを特徴としている。
【００１４】
この発明の方法では、主燃料バーナーの中心部に設けられている着火バーナーの挿入孔（この挿入孔は、着火時にのみ使用され、通常運転時には使用されないものである）を利用して、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物（補助燃料）をロータリーキルン内に吹き出すようにしている。従って、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００１５】
また、従来公報（特開平８−２８３０５２号公報）のように、専用バーナーを単独でロータリーキルン内に挿入する構造をとる場合は、バーナーが高温下に晒されるため、バーナーの外側を耐熱仕様にするなどの対策が必要であったが、本発明では、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。
【００１６】
請求項３の発明のセメントクリンカの製造方法は、請求項１または２において、前記主燃料バーナーの主燃料吹出口から主燃料として微粉炭をロータリーキルン内に吹き出すと共に、前記粒状可燃性廃棄物としての廃プラスチック破砕品と前記液状廃棄物としての廃油との混合物を、前記補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出すことを特徴としている。
【００１７】
この発明の方法では、主燃料として微粉炭を吹き込みながら、補助燃料として廃プラスチック破砕品と廃油の混合物を吹き込む。従って、微粉炭の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中に廃プラスチックと廃油の混合物を吹き込むことにより、廃棄物を瞬間的に着火燃焼させることができ、廃棄物の発生する熱をセメントクリンカの製造に有効利用することができる。
【００１８】
請求項４の発明のロータリーキルン用燃焼装置は、ロータリーキルン内に主燃料と一次空気をそれぞれ吹き出す主燃料吹出口と複数の一次空気吹出口とを有する主燃料バーナーに、補助燃料吹出口を設け、該補助燃料吹出口に、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物のスラリー状混合物をセメントクリンカ焼成用の補助燃料として送給する補助燃料送給手段を接続してなり、かつ上記補助燃料吹出口は、上記主燃料バーナーの中心部に形成されるとともに、当該補助燃料吹出口の外方に複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口が同心的に配置され、かつ上記複数の噴射孔は、各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して、放射状に開けられていることを特徴としている。
【００１９】
この発明の装置では、主燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口に補助燃料送給手段を接続し、補助燃料吹出口から粒状可燃性廃棄物（固体廃棄物）と液状廃棄物の混合物を、ロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を１本の搬送系（補助燃料送給手段）で一緒に搬送して同時に処分することができる。従って、バーナーの構成の簡素化は勿論、廃棄物の搬送系の簡素化も図れる。
【００２０】
しかも、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物は、両者を混合してスラリー状にした上でバーナーに送給するので、バーナーまでの搬送を、例えば汎用のスラリーポンプを使用することによって、極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、固体廃棄物を空気輸送のために必要以上に細かく破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した状態でロータリーキルン内に吹き込むことにより、廃油等の液状廃棄物を単体で吹き込んだ場合と比べて、液状廃棄物の燃焼性を高めることができる。
【００２１】
また、補助燃料送給手段は、主燃料の送給系とは独立した形で設けるので、バーナーの火炎の状態やロータリーキルンの状態の変化に応じて、補助燃料の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
加えて、一次空気の吹き出しによってスラリー状の混合物を周囲に分散させることができるので、バーナーの中央孔から投入する混合物が垂れ流し状態になることがなく、良好な燃焼状態を維持することができると共に、バックファイアの心配も解消できる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４において、前記主燃料バーナーが、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に前記主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、前記補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入したことを特徴としている。
【００２３】
この発明の装置では、主燃料バーナーの中心部に設けられている着火バーナーの挿入孔（この挿入孔は、着火時にのみ使用され、通常運転時には使用されないものである）に、着火バーナーに替えて補助燃料バーナーを挿入し、この補助燃料バーナーに設けた補助燃料吹出口から、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物（補助燃料）をロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００２４】
また、従来公報（特開平８ー２８３０５２号公報）のように、専用バーナーを単独でロータリーキルン内に挿入する構造をとる場合は、バーナーが高温下に晒されるため、バーナーの外側を耐熱仕様にするなどの対策が必要であったが、本発明では、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５において、前記噴射孔が、各々上記一次空気を上記主燃料バーナーの中心線の延長上に向けて噴射するように開けられていることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のセメントクリンカの製造方法において使用されるロータリーキルン用燃焼装置の概略構成図、図２は同燃焼装置を構成する第１実施形態の主燃料バーナーの構成図で、（ａ）はバーナー先端部の断面図、（ｂ）はバーナー先端部の正面図である。
【００２８】
図１において、被焼成物であるセメント原料は、ロータリーキルン１内の上流端である窯尻部側（図中左側）から投入され、ロータリーキルン１内を矢印Ｙのように、下流側である窯前部１Ａ側（図中右側）に移動しながら焼成され、焼成されたセメントクリンカは、窯前部１Ａの下部に接続されたクリンカクーラー２に落ちて移動しながら冷却される。
【００２９】
ロータリーキルン１の下流端である窯前部１Ａには、主燃料である微粉炭を一次空気と共にロータリーキルン１内に吹き込む円筒形状の主燃料バーナー１０が設けられている。この主燃料バーナー１０は、主燃料である微粉炭を一次空気と共に、窯前部１Ａから窯尻部の方向に向かって吹き出して、微粉炭を燃焼させるものである。この主燃料バーナー１０は、円筒の中心部に着火バーナー挿入孔１１を有すると共に、その外周部に、微粉炭吹出口（主燃料吹出口）１２及び一次空気吹出口（図１では図示略）を有するものである。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）を用いて詳述すると、この主燃料バーナー１０は、円筒形状のもので、円筒外壁に近い側から中心に向けて順に同心状に配置された、外側一次空気吹出口１３、微粉炭吹出口１２、複数列の内側一次空気吹出口１４、１５、１６、並びに中心の着火バーナー挿入孔１１を有している。
【００３１】
外側一次空気吹出口１３は、円筒外壁の内側に円周方向に等間隔で配列された多数の小孔１３ａの群（集合）よりなり、各小孔１３ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に一次空気を吹き出すことができるように開けられている。
【００３２】
微粉炭吹出口１２を挟んで、更に内側に配された複数列の内側一次空気吹出口のうち、最外列の内側一次空気吹出口１４は、微粉炭吹出口１２の内側に円周方向に密接して配列された多数の斜め噴射孔１４ａの群（集合）よりなり、各斜め噴射孔１４ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向に対して捻れた関係で外向きに放射状に開けられ、一次空気を外周方向に旋回流として吹き出すことができるようになっている。
【００３３】
その内側の列の内側一次空気吹出口１５は、多数の微細小孔１５ａの群（集合）よりなり、各微細小孔１５ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に一次空気を吹き出すことができるように開けられている。
【００３４】
また、最内列の、着火バーナー挿入孔１１を取り囲むように設けられた内側一次空気吹出口１６は、円周方向に配列された多数の噴射孔１６ａの群（集合）よりなり、各噴射孔１６ａは、所定の角度θ（０〜６０°）だけ内向きに傾斜して放射状に開けられ、一次空気を主燃料バーナー１０の中心線の延長上に向けて噴射できるようになっている。なお、各噴射孔１６ａは、主燃料バーナー１０の軸線方向に対して捻れた状態で開け、一次空気を旋回流として吹き出すようにすることもできる。
【００３５】
また、微粉炭吹出口１２は、円筒空間を軸線方向及び半径方向に沿った間仕切り壁１２ｂで仕切った多数（図示例では１２個）の微粉炭吹出通路（微粉炭吹出チャンネルとも言う）１２ａの群（集合）よりなり、各微粉炭吹出通路１２ａは同一円周上に等間隔で配列され、主燃料バーナー１０の軸線方向と平行な方向に微粉炭を搬送空気流に乗せて吹き出せるようになっている。
【００３６】
各微粉炭吹出通路１２ａまたは微粉炭吹出口１２には、図１に示すように、微粉炭を空気流に乗せて送給する微粉炭供給ライン２０が接続されている。微粉炭供給ライン２０は、各微粉炭吹出通路１２ａごとに個別に設けて接続してもよいし、１系統に集約した状態で主燃料バーナー１０に接続し、バーナー１０の中で燃料を分散させて各微粉炭吹出通路１２ａに送るようにしてもよい。
【００３７】
着火バーナー挿入孔１１には、着火時に着火用バーナー（図示せず）が挿入されるが、通常運転時は使用されない。そこで、この燃焼装置では、図１に示すように、この着火バーナー挿入孔１１に、着火バーナーに替えて、補助燃料吹出口３１を有する補助燃料バーナー３０を挿入し、主燃料バーナー１０の中心部から補助燃料をロータリーキルン１内に吹き出せるようにしている。そのために、補助燃料バーナー３０の後端には、補助燃料供給ホッパ３６、バルブ３７、及び、図示しない圧送手段（スラリーポンプ等）を備えた補助燃料送給ライン（補助燃料送給手段）３５が接続されている。
【００３８】
この場合、補助燃料としては、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物のスラリー状混合物を使用する。例えば、粒状可燃性廃棄物の代表的なものとして廃プラスチックの破砕品を挙げることができる。また、液状廃棄物の代表的な例として廃油を挙げることができる。ここでは、廃プラスチックの破砕品と廃油の混合物を、補助燃料バーナー３０に供給して、ロータリーキルン１内に吹き出すようにしている。
【００３９】
次に前記のロータリーキルン用燃焼装置の作用と共に、セメントクリンカの製造方法について説明する。セメントクリンカを製造するに当たり、主燃料バーナー１０に微粉炭及び一次空気を送り、着火バーナー挿入孔１１に挿入した補助燃料バーナー３０に、廃プラスチックの破砕品と廃油の混合物を送る。そして、主燃料バーナー１０の微粉炭吹出口１２及び一次空気吹出口１３、１４、１５から微粉炭及び一次空気を吹き出して微粉炭を燃焼させる。また、補助燃料バーナー３０の補助燃料吹出口３１から廃プラスチックと廃油の混合物を吹き出して燃焼させる。これにより、ロータリーキルン１内でセメントクリンカの焼成作用が進み、セメントクリンカが生成される。
【００４０】
このとき、廃プラスチックと廃油の混合物を、主燃料バーナー１０の中心に位置する補助燃料バーナー３０の補助燃料吹出口３１からロータリーキルン１内に吹き出すので、廃プラスチックと廃油を一緒に搬送して同時に処分することができる。また、廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナー１０と別に設ける必要がなくなるので、バーナーの構成の簡略化に加えて、廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。
【００４１】
しかも、廃プラスチックと廃油は、両者を混合してスラリー状にした上で、主燃料バーナー１０の中心部に挿入した補助燃料バーナー３０に送給するので、補助燃料バーナー３０までの搬送を、汎用のスラリーポンプを使用することによって極めて楽に行えるようになる。また、スラリーとして搬送できることから、廃プラスチックを空気輸送のために必要以上に細かく破砕する必要がなくなり、破砕負担も軽減される。また、廃プラスチックと混合した状態で廃油をロータリーキルン１内に吹き込むことにより、廃油を単体で吹き込んだ場合と比べて、廃油の燃焼性を高めることができる。
【００４２】
また、主燃料である微粉炭の送給系から独立した形で、廃プラスチックと廃油の混合物の供給系を設けるので、主燃料バーナー１０の火炎の状態やロータリーキルン１の状態の変化に応じて、補助燃料（廃プラスチックと廃油の混合物）の送給量を独自にコントロールすることができ、常に安定した燃焼条件を維持することができる。
【００４３】
また、主燃料バーナーの中央部から混合物をロータリーキルン内に吹き出すので、微粉炭の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に混合物を吹き込むことができ、補助燃料を、火炎に吹き込んだ瞬間に着火燃焼させることができる。その結果、着火しにくい廃プラスチックや難燃性の可燃性廃棄物であっても確実に燃焼させることができる。
【００４４】
また、補助燃料の吹き込みに当たって採用する構成は、補助燃料バーナー３０を主燃料バーナー１０の中心部の着火バーナー挿入孔１１に挿入するだけであるから、特別にバーナーの耐熱仕様を考慮する必要がなく、バーナーの構造の簡素化が図れる上、既存の主燃料バーナー１０を利用して簡単に実現できる。
【００４５】
また、着火バーナー挿入孔１１に挿入した補助燃料バーナー３０の周囲には、内向きに一次空気を吹き出す内側一次空気吹出口１６（噴射孔１６ａ）が配列されているので、吹き出したスラリー状の混合物を、微粉炭の燃焼火炎の中に速やかに分散させることができ、安定燃焼させることができる。
【００４６】
この場合、内側一次空気吹出口１６を構成している各噴射孔１６ａの傾き角度θは、０°＜θ＜６０°の範囲に設定するのがよい。０°以下だと分散効果が期待できないからであり、６０°以上は加工が難しくなるからである。また、噴射孔１６ａの傾き角度θによっても違うが、空気の吹き出し速度Ｖは、１０ｍ／ｓ以上に設定するのが望ましい。また、噴射孔１６ａの孔径ｄは、高速空気流（１０ｍ／ｓ以上）を生じさせることができ、しかも、前記スラリー状混合物を分散させる効果があれば、特に限定されるものではないが、加工性などを考えると、５ｍｍ〜１０ｍｍφ程度であるのが好ましい。しかし、噴射孔１６ａの配置や個数によっては、この範囲には拘らない。また、空気の供給は、他の一次空気吹出口と共通であってもよいし、別系統であってもよい。別系統で空気の供給を行う場合は、図示しないが、別のパイプを接続することになる。
【００４７】
図３は第２実施形態の主燃料バーナー１０Ｂの先端部断面図である。この主燃料バーナー１０Ｂでは、ロータリーキルン内に吹き出したスラリー状混合物の分散を図るために、補助燃料バーナー３０の先端の吹出口３１を、主燃料バーナー１０Ｂの先端よりも内側に引っ込んだ位置に留まらせると共に、該吹出口３１よりも先端側の位置において着火バーナー挿入孔１１の周壁に、一次空気を着火バーナー挿入孔１１の孔内先端側に向けて吹き出す斜めの噴射孔１８ａを設けている。この斜めの噴射孔１８ａは、着火バーナー挿入孔１１の周壁全周にわたって間隔的に複数設けられており、これら噴射孔１８ａの群より分散用の一次空気吹出口１８が構成されている。各噴射孔１８ａには、空気流に指向性を与えるガイドパイプ１９が必要に応じて設けられている。
【００４８】
その他の構成として、図２の第１実施形態の主燃料バーナー１０と違う点は、着火バーナー挿入孔１１の周囲の噴射孔が、斜めの噴射孔１６ａから、バーナー軸線と平行な微細小孔１７ａに変更されている点である。これら微細小孔１７ａの群は、最内周の内側一次空気吹出口１７を構成している。それ以外の点は第１実施形態の主燃料バーナー１０と同じである。
【００４９】
このように、着火バーナー挿入孔１１の周壁に、孔内に内向きに空気を吹き出す分散用の一次空気吹出口１８（斜めの噴射孔１８ａ）を設けたので、補助燃料バーナー３０の先端吹出口３１から吹き出したスラリー状混合物を、即座に効率よく分散させながら、主燃料バーナー１０Ｂよりロータリーキルン内に投入することができ、安定燃焼させることができる。
【００５０】
この場合、前記と同様、吹き出し空気の速度は１０ｍ／ｓ以上であることが望ましいし、噴射孔１８ａの傾斜角度αは、３０°＜α＜９０°の範囲に設定することが好ましい。また、噴射孔１８ａの孔径ｄは、高速空気流（１０ｍ／ｓ以上）を生じさせることができ、しかも、スラリー状混合物を分散させる効果があれば、特に限定されるものではないが、３ｍｍ〜１０ｍｍφ程度であるのが好ましい。しかし、噴射孔１８ａの配置や個数によっては、この範囲には拘らない。また、空気の供給は、他の一次空気吹出口と共通であってもよいし、別系統であってもよい。別系統で空気の供給を行う場合は、図示しないが、別のパイプを接続することになる。
【００５１】
図４は第３実施形態の主燃料バーナー１０Ｃの先端部断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。この主燃料バーナー１０Ｃでは、ロータリーキルン内に吹き出したスラリー状混合物の分散を図るために、補助燃料バーナー３０の外周と着火バーナー挿入孔１１の内周との間に、一次空気を前方に向けて勢いよく吹き出す噴射通路（一次空気吹出口）４０を確保している。４１は、補助燃料バーナー３０の挿入をガイドし且つ前記噴射通路４０を確保するためのスペーサである。この噴射通路４０の基端側は、他の一次空気吹出口と共通の供給源あるいは別系統で設けた供給源に接続されている。その他の構成は、図３の第２実施形態の主燃料バーナー１０Ｂと同じである。
【００５２】
このように、着火バーナー挿入孔１１の内周と補助燃料バーナー３０の外周との間に噴射通路４０を確保し、その噴射通路４０から前方に向けて空気流を噴射するようにしているので、補助燃料バーナー３０の先端吹出口３１から吹き出したスラリー状混合物を、即座に効率よく分散させながら、ロータリーキルン内に投入することができ、安定燃焼させることができる。
【００５３】
この場合、前記と同様、吹き出し空気の速度は１０ｍ／ｓ以上であることが望ましい。また、噴射通路４０を構成する隙間Ｇは３〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。３ｍｍより小さいと噴射通路４０が塞がれてしまうおそれがあるし、１０ｍｍより大きいと空気流を高速で吹き込むのが難しくなるからである。
【００５４】
なお、上記実施形態では、主燃料として微粉炭を例示し、粒状可燃性廃棄物として廃プラスチックを例示し、液状廃棄物として廃油を例示したが、それらに限定されないことは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜６の発明によれば、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物を混合した物をロータリーキルン内に吹き出すようにしているので、固体廃棄物と液体廃棄物を一緒に処分することができ、従って廃棄物の吹き込み専用のバーナーを主燃料バーナーと別に設ける必要がなく、バーナーの構成の簡略化に加えて廃棄物の搬送系の１本化が可能となり、装置構成の簡素化が図れる。しかも、スラリーの形でバーナーに送給するので、搬送を含めた処分の面倒さを解消することができると共に、固形可燃性廃棄物の破砕工程の負担を減らすことができる。
【００５６】
特に、請求項２、５の発明によれば、主燃料の吹き込みによって安定燃焼している火炎の中心部に、補助燃料を吹き込むことができるので、補助燃料を素早く燃焼させることができる。また、補助燃料バーナーを主燃料バーナーの中心部の着火バーナー挿入孔に挿入するだけであるから、既存の主燃料バーナーを利用して簡単に実現できる。また、請求項３の発明によれば、主燃料として微粉炭を吹き込みながら、補助燃料として廃プラスチック破砕品と廃油の混合物を吹き込むので、廃棄物を瞬間的に着火燃焼させることができ、廃棄物の発生する熱をセメントクリンカの製造に有効利用することができる。また、請求項６の発明によれば、吹き込んだスラリー状の混合物を効率よく分散させることができ、安定燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメントクリンカの製造方法において使用されるロータリーキルン用燃焼装置の概略構成図である。
【図２】同燃焼装置を構成する第１実施形態の主燃料バーナーの構成図で、（ａ）はバーナー先端部の断面図、（ｂ）はバーナー先端部の正面図である。
【図３】第２実施形態の主燃料バーナーの先端部断面図である。
【図４】第３実施形態の主燃料バーナーの先端部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【符号の説明】
１ ロータリーキルン
１Ａ 窯前部
１０ 主燃料バーナー
１１ 着火バーナー挿入孔
１２ 微粉炭吹出口（主燃料吹出口）
１６ 一次空気吹出口
１８ 分散用の一次空気吹出口
３０ 補助燃料バーナー
３１ 補助燃料吹出口
３５ 補助燃料送給ライン
４０ 噴射通路（一次空気吹出口）
Claims (6)
- 粒状可燃性廃棄物を、ロータリーキルンの窯前部に吹き出すことで、セメント焼成用の補助燃料として利用するセメントクリンカの製造方法において、
前記粒状可燃性廃棄物を予め液状廃棄物と混合し、そのスラリー状混合物を、主燃料吹出口及び複数の一次空気吹出口を有するロータリーキルンの主燃料バーナーの中心部に設けた補助燃料吹出口に送給し、該吹出口からロータリーキルン内に吹き出すとともに、上記補助燃料吹出口の外方に同心的に配置され、かつ各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して放射状に開けられた複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口から一次空気を噴出させて上記補助燃料吹出口から吹き出された上記混合物を分散させつつ燃焼させることを特徴とするセメントクリンカの製造方法。 - 前記主燃料バーナーは、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入し、該補助燃料バーナーに前記粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物の混合物を送給することで、該補助燃料バーナーの補助燃料吹出口から前記混合物をロータリーキルン内に吹き出して燃焼させることを特徴とする請求項１記載のセメントクリンカ製造方法。
- 前記主燃料バーナーの主燃料吹出口から主燃料として微粉炭をロータリーキルン内に吹き出すと共に、前記粒状可燃性廃棄物としての廃プラスチック破砕品と前記液状廃棄物としての廃油との混合物を、前記補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出すことを特徴とする請求項１または２に記載のセメントクリンカの製造方法。
- ロータリーキルン内に主燃料と一次空気をそれぞれ吹き出す主燃料吹出口と複数の一次空気吹出口とを有する主燃料バーナーに、補助燃料吹出口を設け、該補助燃料吹出口に、粒状可燃性廃棄物と液状廃棄物のスラリー状混合物をセメントクリンカ焼成用の補助燃料として送給する補助燃料送給手段を接続してなり、かつ上記補助燃料吹出口は、上記主燃料バーナーの中心部に形成されるとともに、当該補助燃料吹出口の外方に複数の噴射孔からなる上記一次空気吹出口が同心的に配置され、かつ上記複数の噴射孔は、各々上記主燃料バーナーの軸線と平行な方向に対して０°を超えて６０°未満の角度だけ中心側に傾斜して、放射状に開けられていることを特徴とするロータリーキルン用燃焼装置。
- 前記主燃料バーナーが、その中心部に着火バーナー挿入孔を有すると共にその外周部に前記主燃料吹出口及び一次空気吹出口を有しており、前記着火バーナー挿入孔に、着火バーナーに替えて、前記補助燃料吹出口を有する補助燃料バーナーを挿入したことを特徴とする請求項４記載のロータリーキルン用燃焼装置。
- 前記噴射孔は、各々上記一次空気を上記主燃料バーナーの中心線の延長上に向けて噴射するように開けられていることを特徴とする請求項４または５記載のロータリーキルン用燃焼装置。
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