JP4026342B2 - ロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造 - Google Patents
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Description
【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クリンカ製造用のロータリーキルンに投入するための可燃性廃棄物の投入構造に関するものである。
【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、焼却によって充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べく、各種の燃焼炉の燃料として利用されつつある。
【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、主燃料として使用す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】
この種のロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造においては、主燃料を吹き込む主燃料バーナや、可燃性廃棄物を吹き込む可燃性廃棄物バーナが窯前部の端壁からロータリーキルンに達する長さに設定されている。すなわち、可燃性廃棄物バーナは、主燃料バーナと同様にロータリーキルンに達するような長いものとなっている。また、可燃性廃棄物バーナの先端部は、可燃性廃棄物を空気流に乗せて吹き出す際に、旋回流を生じさせる構造になっている。さらに、可燃性廃棄物バーナは、二重管構造になっており、内管と外管との間に冷却空気を流すことによって、高温のセメントクリンカ(約1400度℃)の輻射熱等に対して充分耐え得るような構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このため、上記従来のロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造においては、可燃性廃棄物バーナが長尺のもので構成されているため、可燃性廃棄物を吹き出すための空気や、冷却空気の圧力損失が大きい。そして、可燃性廃棄物を吹き出すための空気の圧力損失は、上述した旋回流を発生させるためにさらに大きくなる。また、冷却空気は、可燃性廃棄物バーナが長尺のもので構成され、高温にさらされる部分が長いことから、大量に供給しなければならないと共に、これによって圧力損失も増大することになる。このため、可燃性廃棄物を吹き出すための空気や冷却空気を吐出するためのブロワーのエネルギ消費量が増大するという問題があった。
【0006】
この発明は、上記事情を考慮し、可燃性廃棄物バーナに空気を供給するためのエネルギ消費量の低減を図ることのできるロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係るロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造は、ロータリーキルンの端部を回転自在に支承する窯前部の端壁から上記ロータリーキルン側に突出し、該ロータリーキルンに主燃料及び可燃性廃棄物をそれぞれ空気と共に吹き込むように構成した主燃料バーナ及び可燃性廃棄物バーナを備え、かつ上記窯前部の下方に設けたクリンカクーラーから該窯前部を介して上記ロータリーキルンに二次空気を供給するように構成してなるロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造であって、上記可燃性廃棄物バーナを上記主燃料バーナの下方であって、かつ上記主燃料バーナの鉛直方向投影領域の外方に配置すると共に、該可燃性廃棄物バーナの上記端壁からの突出量を500mm以下に設定したことを特徴としている。
【0008】
請求項2の発明に係るロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造は、請求項1に記載の発明において、上記可燃性廃棄物バーナの上記端壁からの突出量を、上記ロータリーキルンの端部と上記端壁との間の距離の1/30〜1/3に設定したことを特徴としている。
【0009】
請求項1および2の発明では、可燃性廃棄物バーナが主燃料バーナの下方に位置し、かつ端壁から500mm以下の突出量となっているので、可燃性廃棄物バーナから吹き出された可燃性廃棄物はクリンカクーラーから窯前部に入る二次空気の上昇気流に乗って、ロータリーキルン内に運ばれることになる。すなわち、可燃性廃棄物バーナの突出量を500mm以下にすることによって、該可燃性廃棄物バーナの突出量がロータリーキルンの下流端と端壁との間の距離の1/3以下となるので、この下流端と端壁との間を上昇してロータリーキルンに入る二次空気によって、可燃性廃棄物バーナから投入された可燃性廃棄物も上昇しながらロータリーキルンに入る。したがって、すべての可燃性廃棄物が窯前部からクリンカクーラーに落下することなくロータリーキルン内に投入されることになる。
【0010】
そして、可燃性廃棄物バーナが500mm以下と従来のものの長さの1/3以下になっているので、可燃性廃棄物を吹き出すための空気の圧力損失を低減することができる。また、上記二次空気の上昇気流によって可燃性廃棄物をロータリーキルンに的確に投入することができるので、可燃性廃棄物バーナの先端で旋回流をつくる必要がない。したがって、この点からも、可燃性廃棄物を吹き出すための空気の圧力損失を低減することができる。
【0011】
さらに、可燃性廃棄物バーナが二重管構造になっていて、内管と外管との間に冷却空気を流すような構造になっている場合でも、可燃性廃棄物バーナが短くなっているので、上記冷却空気の圧力損失を低減することができる。しかも、可燃性廃棄物バーナがセメントクリンカの輻射熱等の熱を受ける部分の長さが短くなっているので、上記冷却空気の流量を低減することができる。したがって、この流量低減によっても、冷却空気の圧力損失を低減することができる。
【0012】
以上の結果、可燃性廃棄物を吹き出すための空気や冷却空気の圧力損失を低減することができ、かつ冷却空気の供給流量を低減することができるので、これらの空気や冷却空気を供給するためのエネルギ消費量の低減を図ることができる。しかも、上記空気や冷却空気を供給するための例えばブロワーを、吐出容量が小さな低価格のものにすることができる。
また、可燃性廃棄物が二次空気の上昇気流に乗ることによって、該可燃性廃棄物の飛距離が長くなるので、ロータリーキルン壁への着地前に該可燃性廃棄物の空間燃焼を完了させることができるようになる。したがって、可燃性廃棄物の燃焼効率の向上を図ることができる。
【0013】
加えて、可燃性廃棄物バーナが主燃料バーナの鉛直方向投影領域の外方に位置しているので、二次空気による可燃性廃棄物の上方への移動が主燃料バーナによって遮られることがない。したがって、可燃性廃棄物をロータリーキルン内に的確に投入することができると共に、該可燃性廃棄物の燃焼効率の向上を図ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明のロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造を示す概略構成図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は可燃性廃棄物バーナの要部断面図である。
【0015】
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)に移動しならが焼成され、焼成されたセメントクリンカ(約1400℃)は、窯前部1Aの下部に接続されたクリンカクーラー2に落ちてさらに下流側に移動しながら二次空気Cによって冷却される。この二次空気Cは、クリンカクーラー2においてセメントクリンカから熱を吸収して高温になると共に、窯前部1A内を上昇してロータリーキルン1内に流入し、該ロータリーキルン1内を上流側に流れる。
【0016】
ロータリーキルン1の下流側の端部を回転自在に支承する窯前部1Aには、該ロータリーキルン1の下流端1aに対向する端壁1Aaに、円筒形状の主燃料バーナ10が設けられている。この主燃料バーナ10は、主燃料である微粉炭Tを、ブロワーB1から供給される一次空気と共にロータリーキルン1内に吹き出して燃焼させるものである。さらに、主燃料バーナ10は、図2に示すように、窯前部1Aの端壁1Aaにおけるロータリーキルン1の回転中心に対応する位置に配置されており、微粉炭Tを該ロータリーキルン1の回転中心軸に沿って吹き出すようになっている。そして、主燃料バーナ10は、図1に示すように、端壁1Aaからロータリーキルン1の下流端1aに達する位置まで突出するものとなっている。すなわち、主燃料バーナ10が端壁1Aaから突出する長さは、ロータリーキルン1の下流端1aと端壁1Aaとの間の距離Lとほぼ等しい長さになっている。
【0017】
一方、上記端壁1Aaには、廃プラスチック等の可燃性廃棄物Sであって細かく砕いたものを補助燃料用のブロワーB2から供給される補助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可燃性廃棄物バーナ11が設けられている。この可燃性廃棄物バーナ11は、図2に示すように、主燃料バーナ10の下方に位置し、かつ該主燃料バーナ10の鉛直方向投影領域Dの外方にあって、該主燃料バーナ10に対して左右対称位置に設置されている。そして、可燃性廃棄物バーナ11は、端壁1Aaから主燃料バーナ10と平行に突出していると共に、端壁1Aaからの突出量L1が400mmとなっている。なお、この突出量L1は、500mm以下、すなわち、上記距離Lの1/3以下であればいずれの長さに設定してもよい。そして、この突出量L1は、50〜500mmの範囲、すなわち距離Lの1/30〜1/3に設定することがより好ましい。
【0018】
また、可燃性廃棄物バーナ11は、図3に示すように、内管11aと外管11bとからなる二重管構造のもので構成されており、内管11a内を通して上記可燃性廃棄物SをブロワーB2から供給される補助一次空気により吹き出させるようになっている。また、内管11aと外管11bとの間には、図示しないブロワーから供給される冷却空気が供給されるようになっている。冷却空気は、可燃性廃棄物バーナ11の先端からロータリーキルン1側に噴出されることになる。なお、主燃料バーナ10も、可燃性廃棄物バーナ11と同様に、二重管構造になっており、内管と外管との間に図示しないブロワーから冷却空気が供給されるようになっている。
【0019】
次に、上記ロータリーキルン1への可燃性廃棄物の投入構造の作用効果について説明する。まず、セメントクリンカを製造するに当たり、主燃料用のブロワーB1から供給した一次空気を、微粉炭Tと共に主燃料バーナ10から吹き出して燃焼を行う。一方、補助燃料用のブロワーB2から供給される補助一次空気を、例えば廃プラスチックを細かく砕いた可燃性廃棄物Sと共に可燃性廃棄物バーナ11から吹き出して燃焼を行う。さらに、図示しないブロワーから冷却空気を主燃料バーナ10及び可燃性廃棄物バーナ11に供給する。
【0020】
可燃性廃棄物Sは、主燃料バーナ10の火炎からの輻射熱や、高温のセメントクリンカからの輻射熱や、クリンカクーラー2においてセメントクリンカから熱を吸収して高温となった二次空気Cからの熱や、その他からの熱を受けて高温となり、該二次空気Cの高温雰囲気中で燃焼を開始することになる。
【0021】
そして、可燃性廃棄物バーナ11が主燃料バーナ10の下方に位置し、かつ可燃性廃棄物バーナ11の突出量L1が500mm以下の400mmとなっているので、可燃性廃棄物バーナ11から吹き出した可燃性廃棄物Sがクリンカクーラー2から窯前部1Aに入る二次空気Cの上昇気流に乗って、ロータリーキルン1内に運ばれることになる。したがって、可燃性廃棄物Sは、窯前部1Aからクリンカクーラー2に落下することなく、すべてのものがロータリーキルン1内に投入されることになる。
【0022】
なお、可燃性廃棄物バーナ11の突出量L1は、上述のように50mm(突出量L1の1/30)以上に設定することにより、可燃性廃棄物Sが二次空気Cの上昇気流に乗りやすくすることが好ましい。
【0023】
そして、上述のように可燃性廃棄物バーナ11の長さが500mm以下と従来のものの1/3以下になっているので、可燃性廃棄物Sを吹き出すための補助一次空気の圧力損失を低減することができる。また、上記二次空気Cの上昇気流によって可燃性廃棄物Sをロータリーキルン1に的確に投入することができるので、可燃性廃棄物バーナ11の先端で旋回流をつくる必要がない。したがって、この点からも、可燃性廃棄物Sを吹き出すための補助一次空気の圧力損失を低減することができる。
【0024】
さらに、可燃性廃棄物バーナ11が短くなっているので、冷却空気の圧力損失も低減することができる。しかも、高温のセメントクリンカからの輻射熱や、高温の二次空気Cの熱等によって加熱される部分の長さが短くなるので、冷却空気の流量を低減することができる。したがって、この流量低減によっても、冷却空気の圧力損失を低減することができる。
【0025】
以上の結果、可燃性廃棄物Sを吹き出すための補助一次空気や冷却空気の圧力損失を低減することができると共に、冷却空気の供給流量を低減することができるので、これらの一次空気を供給するためのブロワーB2や冷却空気を供給するためのブロワーの電力消費量(エネルギ消費量)の低減を図ることができる。しかも、ブロワーB2等を吐出容量の小さなより低価格のものにすることができる利点もある。
また、可燃性廃棄物Sが二次空気Cの上昇気流に乗ることによって、該可燃性廃棄物Sの飛距離が長くなるので、ロータリーキルン1の内壁への着地前に該可燃性廃棄物Sの空間燃焼を完了させることができるようになる。したがって、可燃性廃棄物Sの燃焼効率の向上を図ることができる。
【0026】
そしてさらに、可燃性廃棄物バーナ11が主燃料バーナ10の鉛直方向投影領域Dの外方に位置しているので、二次空気Cによる可燃性廃棄物Sの上方への移動が主燃料バーナ10によって遮られることがない。したがって、可燃性廃棄物Sをロータリーキルン1内に的確に投入することができると共に、該可燃性廃棄物Sの燃焼効率の向上を図ることができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1及び2に記載の発明によれば、可燃性廃棄物バーナが500mm以下と従来のものの長さの1/3以下になっているので、可燃性廃棄物を吹き出すための空気の圧力損失を低減することができる。また、上記二次空気の上昇気流によって可燃性廃棄物をロータリーキルンに的確に投入することができるので、可燃性廃棄物バーナの先端で旋回流をつくる必要がない。したがって、この点からも、可燃性廃棄物を吹き出すための空気の圧力損失を低減することができる。
【0028】
さらに、可燃性廃棄物バーナが二重管構造になっていて、内管と外管との間に冷却空気を流すような構造になっている場合でも、可燃性廃棄物バーナが短くなっているので、上記冷却空気の圧力損失を低減することができる。しかも、可燃性廃棄物バーナがセメントクリンカの輻射熱等の熱を受ける部分の長さが短くなっているので、上記冷却空気の流量を低減することができる。したがって、この流量低減によっても、冷却空気の圧力損失を低減することができる。
【0029】
以上の結果、可燃性廃棄物を吹き出すための空気や冷却空気の圧力損失を低減することができ、かつ冷却空気の供給流量を低減することができるので、これらの空気や冷却空気を供給するためのエネルギ消費量の低減を図ることができる。しかも、上記空気や冷却空気を供給するための例えばブロワーを、吐出容量が小さな低価格のものにすることができる。
また、可燃性廃棄物が二次空気の上昇気流に乗ることによって、該可燃性廃棄物の飛距離が長くなるので、ロータリーキルン壁への着地前に該可燃性廃棄物の空間燃焼を完了させることができるようになる。したがって、可燃性廃棄物の燃焼効率の向上を図ることができる。
【0030】
加えて、可燃性廃棄物バーナが主燃料バーナの鉛直方向投影領域の外方に位置しているので、二次空気による可燃性廃棄物の上方への移動が主燃料バーナによって遮られることがない。したがって、可燃性廃棄物をロータリーキルン内に的確に投入することができると共に、該可燃性廃棄物の燃焼効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態として示したロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造の概略構成図である。
【図2】同ロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造の要部を示す図であって、図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】同ロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造における可燃性廃棄物バーナの要部説明図である。
【符号の説明】
1 ロータリーキルン
1A 窯前部
1Aa 端壁
2 クリンカクーラー
10 主燃料バーナ
11 可燃性廃棄物バーナ
C 二次空気
D 鉛直方向投影領域
L1 突出量
S 可燃性廃棄物
T 微粉炭(主燃料)
Claims (2)
- ロータリーキルンの端部を回転自在に支承する窯前部の端壁から上記ロータリーキルン側に突出し、該ロータリーキルンに主燃料及び可燃性廃棄物をそれぞれ空気と共に吹き込むように構成した主燃料バーナ及び可燃性廃棄物バーナを備え、かつ上記窯前部の下方に設けたクリンカクーラーから該窯前部を介して上記ロータリーキルンに二次空気を供給するように構成してなるロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造であって、
上記可燃性廃棄物バーナを上記主燃料バーナの下方であって、かつ上記主燃料バーナの鉛直方向投影領域の外方に配置すると共に、該可燃性廃棄物バーナの上記端壁からの突出量を500mm以下に設定したことを特徴とするロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造。 - 上記可燃性廃棄物バーナの上記端壁からの突出量を、上記ロータリーキルンの端部と上記端壁との間の距離の1/30〜1/3に設定したことを特徴とする請求項1に記載のロータリーキルンへの可燃性廃棄物の投入構造。
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