JP5003036B2 - 仮焼炉での廃棄物処理方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は、セメント製造プラントの仮焼炉装置において、可燃性廃棄物を燃焼処理する方法に関する。詳しくは、可燃性廃棄物のサイズや、可燃性廃棄物を仮焼炉に投入する、特に吹込み投入する場合のその位置、吹込み方向及び吹込み速度等を最適化し、前記仮焼炉装置において大量に可燃性廃棄物の燃焼処理を行う方法とその装置に関する。

以下、セメント製造プラントの全体プロセスを示す図１を参照しながら、本発明の背景技術について説明する。
従来、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物を燃焼処理するセメント製造プラントにおいては、大きなサイズの可燃性廃棄物はロータリーキルン１の入口である窯尻１２に投入し、また、小さなサイズの可燃性廃棄物は仮焼炉２の内部かまたは仮焼炉２次空気ダクト６などへ投入していた。
これらの位置で仮焼炉２や窯尻１２に投入する可燃性廃棄物の量を増加させると、炉内の雰囲気に酸素が少ないために、可燃性廃棄物の燃えが遅くなり、これにより排ガスの流れでいえば下流にあるプレヒーター・サイクロン１３の排ガス温度が上昇し、操業時の熱量原単位が悪化して、最悪の場合には、プレヒーター・サイクロン１３の内部にコーティングが付着し、該サイクロン１３の閉塞をしばしば起こすことになるため、セメント製造プラントのシャットダウンなどをしばしば起こし、連続操業の上からは、問題が多かった。

また、可燃性廃棄物の燃焼遅れを防ぐ方法としては、例えば特許文献１〜３のように、仮焼炉２へのエアー・クエンチング・クーラー３からの熱風の導入部であるクーラー抽気ダクト（仮焼炉２次空気ダクト）６内の酸素濃度が高いことを利用して、該ダクト６内へ、直接、可燃性廃棄物を自然落下の程度で投入する場合が多かった。この場合には、以下のように種々の問題点がある。
先ずは、可燃性廃棄物が比較的に軽量なものでないと、ダクト底部の水平部に着地して固着や堆積をするという点である。次に、可燃性廃棄物の投入装置についてみれば、通常、負圧の炉内を外気からシールする必要のため、二重ダンパー装置などにより可燃性廃棄物を投入していた。この場合、炉内へ投入される可燃性廃棄物は、間欠的に投入されることになる。従って、一時的に可燃性廃棄物の投入量が増えたり減ったりして脈動を起こす。その結果、操業上瞬間的に投入量が増加したときに可燃性廃棄物の燃焼が遅れて、製造プロセスが不安定な状態となり、炉底に未燃分が堆積するなどの問題を起こす。そのため、頻繁に固着物の除去が必要となり、当該除去のために機械装置の設置や、多大の労力要員を費やしていた。
さらには、比較的軽量でないものや大きな可燃性廃棄物は事前に選別分離除去するか、破砕工程を設け小さく破砕した後に使用する必要があった。

特許公開２００３−２０６１６４号公報 特許公開２００２−１４５６４８号公報 特許公開２００５−２２１１９５号公報

本発明は、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物をセメント製造プラントの仮焼炉装置で燃焼処理するに際して、該可燃性廃棄物が様々な可燃性廃棄物で特に軽量のものでなくても、操業にトラブルがなく連続的に安定運転を行うことができる仮焼炉での廃棄物処理方法、特に可燃性廃棄物の燃焼処理方法とその装置を提供することを目的とする。

燃えにくい可燃性廃棄物を燃やしやすくするためには、
（１）炉内の雰囲気温度が高く伝熱効率がよい、
（２）炉内の雰囲気に酸素が十分に存在し、可燃性廃棄物と接触する、
（３）可燃性廃棄物が燃えるまでに十分な滞留時間と高温ガスとの接触時間がある
ことなど、以上の３点が十分条件であるが、炉内に可燃性廃棄物を直接投入する場合、これら３点のいずれもが満足されることが必要条件となる。
そこで、前記目的を達成するために、酸素濃度が比較的高いクーラー抽気ダクト６にて、理論燃焼空気量以上の１次空気の存在とともに、雰囲気としてのガス温度も高くて、内部での可燃性廃棄物の滞留時間を大きくとれる場所の選定とそのための装置を提供することが本発明の課題である。また、可燃性廃棄物の未燃分が炉壁へ固着するのを防止できる吹込み投入方法を提供することも本発明の課題とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、セメント製造プラントの仮焼炉２にて可燃性廃棄物を大量に燃焼処理するには、可燃性廃棄物の大きさを最長径サイズで５０乃至１００ｍｍにするとともに、酸素との接触効率が高く、かつ雰囲気温度が高い位置と方向に可燃性廃棄物を吹込み投入することによってそれが可能となることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

即ち本発明は、温度８００℃以上の仮焼炉への空気導入ダクト内の高温で高酸素の空間に、空気の流れる方向と逆方向に向けて、専用吹込み管により可燃性廃棄物（以下、単に廃棄物ともいう。）を吹込み投入し燃焼処理する仮焼炉での廃棄物処理方法を提供するものである。
そして、好ましくはセメント製造装置における仮焼炉２の２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６が仮焼炉２に接続されている位置の近傍に、逆Ｕ字形のダクト５（後記図２参照）または垂直Ｉ字形のダクト１４（後記図４参照）を作り、このダクト５又は１４の頂上に設けられた専用吹込み管から空気流に逆らう下方向に向かって、空気流の１．５乃至３倍の速度で廃棄物を向流に吹込み投入する仮焼炉での廃棄物処理方法を提供するものである。

さらに本発明は、別の方法として、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクト内、好ましくはセメント製造装置における仮焼炉２の２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６内の空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクト部か、または、逆Ｕ字形をしたダクト部５（後記図５参照）の頂上部分に設けられた専用投入口から空気の流れが下降する方向（空気流の流れる方向）に向かって廃棄物を投入し燃焼処理する、その際、該廃棄物の投入量は一定的で脈動なく投入することが必要なため、多系列の二重ダンパー駆動の供給装置を有する専用投入口を用いる、仮焼炉での廃棄物処理方法を提供するものである。

また、本発明は、上記仮焼炉での廃棄物処理方法を実施するための装置であって、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の空気ダクトと、該空気ダクト内の高温で高酸素の空間に、空気の流れる方向と逆方向に向けて、吹込み投入可能なように設けられた廃棄物の専用吹込み管とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置を提供するものであり、好ましくはセメント製造装置における仮焼炉２の２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６が仮焼炉２に接続されている位置の近傍に、逆Ｕ字形のダクト５または垂直Ｉ字形のダクト１４と、その上部のダクト５又は１４の頂点付近に、空気流に逆らう下方向に向かって吹込み投入可能なように設けられた廃棄物の専用吹込み管とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置を提供するものである。

さらにまた、本発明は、仮焼炉での廃棄物処理方法としての上記別の方法を実施するための装置であって、逆Ｕ字形又は垂直Ｉ字形をしたダクト部を有する、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクト、好ましくはセメント製造装置における仮焼炉２の２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６と、前記逆Ｕ字形をしたダクト部の頂上部分か、または、前記垂直Ｉ字形をしたダクト部の、空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降する部分に、空気の流れが下降する方向（空気流の流れる方向）に向けて、好ましくは自由落下にて投入可能なように設けられた廃棄物の専用投入口とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置を提供するものである。

上記仮焼炉での廃棄物処理方法のいずれかにより、サイズの大きい可燃性廃棄物は充分に熱ガス（熱空気）との接触時間を確保できる。よって可燃性廃棄物は完全に燃焼し、その燃焼熱量分を、従来からの主燃料である仮焼炉微粉炭バーナー８の供給燃料と置換することができ、微粉炭供給燃料を減らすことができる。

また、本発明によれば、可燃性廃棄物の燃焼を迅速に行うことができるので、可燃性廃棄物を従来よりも大量に仮焼炉２で使用することが可能であり、セメント製造原価の大幅な低減となる。また、可燃性廃棄物が比較的軽量なものでなくても十分に安定的に燃焼できるので、多様な廃棄物を燃焼処理することが可能になり、可燃性廃棄物の使用対象を拡大することができる。

さらに、本発明によれば、可燃性廃棄物のサイズが従来よりも大きくても燃焼できるので、破砕と粉砕を行う破砕機の電力コストを大幅に低減できる。従って、可燃性廃棄物のサイズを従来よりも大きくすることができるので、従来に比べ可燃性廃棄物を破砕する破砕機の能力が大幅に向上する。さらに、従来、埋立て処分していた可燃性廃棄物を、セメント産業用等の熱源として利用できるようにすることが可能となる。

次に、本発明を、その好ましい実施の形態に基づいて図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、本発明のセメント製造装置の全体プロセスと該装置内に設けられた逆Ｕ字形のダクトまたは垂直Ｉ字形のダクトの位置を模式的に示す概略図である。また、図２、図３及び図４は、それぞれ、本発明の廃棄物処理装置に適用した廃棄物吹込みダクト部への廃棄物の吹込み投入方法の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態を模式的に示す概略図である。

本発明においては、図１〜図４に示すように、セメント製造装置の仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６内の温度８００℃以上の高温で高酸素雰囲気の熱風ダクト空間に、空気の流れる方向と逆方向に向けて、専用吹込み管により可燃性廃棄物を吹込み投入し燃焼処理すればよい。より好ましくは、前記仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６内の仮焼炉２に近接する位置において、逆Ｕ字形のダクト５（図２又は図３参照）か、または、垂直部のあるＩ字形のダクト１４（図４参照）を設けることにより、該ダクト部内に温度８００℃以上の高温で高酸素雰囲気の熱風ダクト空間を形成せしめ、そのダクトの頂上に設けられた専用吹込み管から、前記空間内を上昇している空気流に向かって、流れに逆らう下方向に可燃性廃棄物を吹き込めばよい。その場合、可燃性廃棄物を向流する空気流の１．５乃至３倍の速度で吹き込むことが好ましい。可燃性廃棄物の吹込み速度が向流する空気流の１．５倍より小さいと、専用吹込み管から可燃性廃棄物が吹込めない状況となる上、可燃性廃棄物の燃焼についてみると、仮焼炉の入口に到達するまでに燃焼が十分に行われない状況となり、逆に３倍を越えると、クーラー抽気ダクトの空気流に打ち勝ち過ぎて、この空気流の上流の水平ダクト部に可燃性廃棄物が堆積付着する恐れがあり、いずれの場合も好ましくない。

また、前記熱風ダクト内の温度が８００℃より低い場合は、前述した可燃性廃棄物を燃やしやすくするための条件の一つである高温ガスとの接触時間の確保が達成されず、可燃性廃棄物の燃えが遅くなり、可燃性廃棄物の未燃分が炉壁へ固着したり、プレヒーター・サイクロン１３の排ガス温度上昇に伴う該サイクロン１３の内部へのコーティング付着による閉塞の問題などで可燃性廃棄物の大量燃焼処理ができなくなり好ましくない。
さらに、前記熱風ダクトとしては、前記の逆Ｕ字形ダクト５とＩ字形ダクト１４の高さをＬ、ダクトの内径をＤとすると、Ｌ／Ｄの数値比が５乃至１０の形状にすることが最適である。Ｌ／Ｄが５未満であると、前記可燃性廃棄物の滞留時間が不足になり燃焼が不十分のまま仮焼炉に導入されるので、仮焼炉の入口の直前である水平部に未燃物が付着堆積し、連続的な操業の上からはトラブルとなり、Ｌ／Ｄが１０を越えると、燃焼上は問題ないが、設備の配置が困難となる上、設備投資的に過剰な設備となる恐れがある。

上記のようにして、前記空気流、つまりクーラー抽気ガス流に向かって吹き込まれた可燃性廃棄物は、比較的比重が大きいものほど、その慣性によって、上昇空気流と対向する時間を多く確保しながら効率よく燃焼してゆく。そして、燃焼とともに、可燃性廃棄物の自重が軽くなり速度が低下し、クーラー抽気ガス流の抵抗に負けた時点で、可燃性廃棄物は反転して戻り始め、前記空気流と共に並流にて同伴し、自然流として流され、完全に燃焼しガス状に変化するのである。このようにして、熱ガス（熱空気）との接触時間に関していえば、前半が熱ガス（熱空気）と向流で、後半が熱ガス（熱空気）と並流で該接触時間を確保できることによって十分なる可燃性廃棄物の燃焼時間を得ることができる。

これによりクーラー抽気ガス温度は、仮焼炉２の入口で上昇する。従って、仮焼炉２の内部の温度が上昇してゆき、セメント原料の仮焼反応に寄与できるようになる。その結果、仮焼炉２で従来、燃焼させている微粉炭バーナー８からの微粉炭供給量を可燃性廃棄物の燃焼熱量にほぼ近い熱量ほど減少させることができる。このようにして可燃性廃棄物を多く使うほど、省エネルギーに貢献できることになるのである。
そして以上のように、上昇空気流を確保できる垂直形状をもった、仮焼炉２の２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６を利用することによって、この空間内で可燃性廃棄物は、比較的軽量のものでなくても十分に燃焼する。また、従来、問題であった水平ダクト内の底部に可燃性廃棄物が堆積や固着をすることも皆無となったのである。

次に、本発明の仮焼炉での廃棄物処理方法としての別の方法を、その好ましい実施の形態に基づいて図１、図５及び図６を参照しながら説明する。
図５は、本発明の廃棄物処理装置に適用した廃棄物投入ダクト部への廃棄物の投入方法の第１の実施形態を模式的に示す概略図である。また図６は、本発明の廃棄物処理装置に適用した廃棄物投入ダクト部への廃棄物の投入方法の第２の実施形態を模式的に示す概略図である。

本発明の別の廃棄物処理方法においては、図１、図５及び図６に示すように、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクト内、特にはセメント製造装置の仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６内におけるＩ字形をした、空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクト部か、または、逆Ｕ字形をしたダクト部５の頂上部分、好ましくは該頂上部分でも空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクトの天井部分に設けられた専用投入口から空気の流れが下降する方向、即ち、空気流の流れる方向に向かって可燃性廃棄物を投入し燃焼処理すればよい。

具体的には、セメント製造装置の仮焼炉２にて可燃性廃棄物を大量に処理するために、可燃性廃棄物の大きさを最長径サイズで１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ未満にして、かつ、酸素が多く、温度が高い仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）６に投入する。ただし、可燃性廃棄物の投入位置１１としては、この２次空気ダクト６が仮焼炉２に接続されている位置から少し離れた位置における熱ガス（熱空気）の流れのできるだけ上流で、流速が速い位置が好ましい。

そして、前記可燃性廃棄物を投入する部分のダクト形状は、空気流が下降する部分を持つほぼ垂直の形状か、または、逆Ｕ字形に屈曲されている形状５であることが好ましい。また、該ダクトは、前記のダクト垂直部の高さをＬとし、ダクトの内径をＤとすると、Ｌ／Ｄの数値比は７乃至１５の形状にすることが必要である。Ｌ／Ｄが７未満であると、前記可燃性廃棄物の滞留時間が不足になり燃焼が不十分のまま仮焼炉に導入されるので、仮焼炉の入口の直前であるダクト水平部に未燃物が付着堆積し、連続的な操業の上からはトラブルとなり、Ｌ／Ｄが１５を越えると、燃焼上は問題ないが、設備の配置が困難となる上、設備投資的に過剰な設備となる恐れがある。

即ち、可燃性廃棄物をこのような形状を有するダクト部の頂上部分に設けられた専用投入口から内部空気流が下降する方向、つまり、空気流の流れる方向に投入し落下させればよい。この場合、投入方法として吹込み投入を妨げるものではないが、自由落下での投入が好ましい。

なお、自由落下での投入の場合、前述したように、可燃性廃棄物を一定的で脈動なく投入するために、前記専用投入口は、後述例のような多系列、好ましくは２乃至４系列の二重ダンパー駆動の供給装置を備えていることが好ましい。

前記投入された可燃性廃棄物は、熱ガス（熱空気）によって加速と同時に加熱されながら燃焼状態に入る。
この状況の時、可燃性廃棄物は、高酸素・高温度雰囲気において熱ガス（熱空気）との相対速度に差がつくことによって、該熱ガス（熱空気）との接触時間を充分に確保でき、これによりよく燃焼することができる。投入後１乃至２秒後に、前記垂直下降ダクト内で、可燃性廃棄物は殆ど燃焼して熱に変換される。前記ダクトが水平に方向転換する位置では、可燃性廃棄物は、ほぼ燃焼が完了してガス状になっている。この後、この熱が仮焼炉２へ導入され、可燃性廃棄物の燃焼熱はその殆どが仮焼炉２のセメント原料の仮焼反応へ寄与することができる。その結果、従来からの仮焼炉２の主燃料である微粉炭バーナー８からの微粉炭供給について、投入した可燃性廃棄物の熱量分ほど減らすことができる。

即ち、空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクト部か、または、逆Ｕ字形をしたダクト部を有するダクト６は、内部に８００乃至１０００℃の熱ガス（熱空気）が流れており、投入する可燃性廃棄物の最大径サイズが１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ未満であっても、自由落下により投入すれば、該熱ガス（熱空気）との相対速度に差がつくことにより可燃性廃棄物の滞留時間を長くさせることが可能で、ダクト６内で充分に燃焼が可能となるのである。

ここで、本発明で使用される可燃性廃棄物とは、薄膜状の廃プラスチック、廃木材チップ、木屑、古畳、古紙、廃タイヤ片、廃ゴム、布裂、固形燃料（ＲＤＦ類）、固体を主とした可燃物等の可燃性廃棄物や、固体状の廃プラスチック、水分を多く含む可燃物等の難燃品の単品または２種以上の混合品をいう。
なお、これら可燃性廃棄物に鉄屑やアルミ片等の異物が混入している場合は、磁力選別機、非鉄物除去装置、篩等の手段により予め除去すればよい。

以下に、仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（以下、クーラー抽気ダクトともいう。）６を仮焼炉２の下部の側面から接続する仮焼炉Ａ型の場合と、クーラー抽気ダクト６を仮焼炉２の下部の真下から接続する仮焼炉Ｂ型の場合とについて、各種の例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。

（１）仮焼炉Ａ型の例１（図２参照）
クーラー抽気ダクト６が水平方向に接続する仮焼炉２への該クーラー抽気ダクト６の一部を、前記Ｌ／Ｄの数値比を７とした逆Ｕ字形に屈曲させたダクト部５となし、その屈曲部の頂点から、上昇するガス（空気）流れに逆らう方向においてその中心流に向かって、仮焼炉２での必要熱量の２０乃至５０％分の可燃性廃棄物を吹込み投入する。この場合、該逆Ｕ字形ダクト５の断面形状は角形または丸形のいずれでもよい。投入された可燃性廃棄物は、急激燃焼を起こし、ダクト５内で燃焼をほぼ完了させることができる。
このようにして、逆Ｕ字形ダクト５と仮焼炉２の間のダクト６内の酸素濃度としては６乃至９容量％を確保することで、仮焼炉２内での微粉炭燃料を十分に燃焼させることができる。そして、仮焼炉２への微粉炭燃料供給量は、従来に比べて、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の熱量分ほど低減することができる。

（２）仮焼炉Ｂ型の例１（図３参照）
下から垂直にクーラー抽気ダクト６が接続する仮焼炉２への該クーラー抽気ダクト６の一部を、前記Ｌ／Ｄの数値比を９とした逆Ｕ字形に屈曲させたダクト部５となし、その屈曲部の頂点からガス（空気）流に逆らう方向へ、仮焼炉２での必要熱量の４５％分に相当する可燃性廃棄物を吹き込む。可燃性廃棄物は、急激燃焼を起こし、該ダクト５内で燃焼をほぼ完了する。この場合、該逆Ｕ字形ダクト５の断面形状は角形または丸形のいずれでもよい。
以上のようにして、前記逆Ｕ字形ダクト５と仮焼炉２の間のダクト６内の酸素濃度は６乃至１０容量％に確保される。その結果、仮焼炉２への微粉炭燃料供給量を廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の熱量分ほど低減させることができる。

（３）仮焼炉Ａ型の例２（図４参照）
水平方向にクーラー抽気ダクト６が接続する仮焼炉２への該クーラー抽気ダクト６の一部を、前記Ｌ／Ｄの数値比を７としたＩ字形ダクト１４に改造し、そのＩ字形部の頂点から、上昇するガス（空気）流れに逆らう方向においてその中心流に向かって、仮焼炉２での必要熱量の４５％分に相当する可燃性廃棄物を吹込み投入する。この場合、前記Ｉ字形ダクト１４の断面形状は角形または丸形のいずれでもよい。
このようにして、前記Ｉ字形ダクト１４と仮焼炉２の間のダクト６内の酸素濃度としては６乃至９容量％を確保することができ、可燃性廃棄物は、急激燃焼を起こすことによりダクト５内で燃焼をほぼ完了することができる。そして、仮焼炉２への微粉炭燃料供給量は、従来に比べて、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の熱量分ほど低減させることができる。

（４）仮焼炉Ａ型の例３（図５参照）
クーラー抽気ダクト６の仮焼炉２への導入直前の部分を前記Ｌ／Ｄの数値比が１１の逆Ｕ字形に屈曲しているダクト部５となし、該ダクト５の頂上からガス（空気）流れに沿った方向に向けて、投入口１１から可燃性廃棄物を仮焼炉２で必要な熱量の３５％に相当する分ほど自由落下にて投入する。この場合、前記逆Ｕ字形ダクト５の断面形状は角形または丸形のいずれでもよい。
このようにして、前記逆Ｕ字形ダクト５と仮焼炉２の間のダクト６内の酸素濃度として６乃至１０容量％を確保することで、仮焼炉２の横方向から水平にクーラー抽気ガスを導入するダクト６の経路内にて可燃性廃棄物は完全に燃焼し、仮焼炉２の炉内でのセメント原料の仮焼反応に大きく寄与することができる。そして、仮焼炉２へ供給される微粉炭主燃料は、従来に比し、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の投入熱量分ほど低減できる。

（５）仮焼炉Ｂ型の例２（図６参照）
クーラー抽気ダクト６はその一部が、前記Ｌ／Ｄの数値比が１１の逆Ｕ字形ダクト５になっており、仮焼炉下部コーン部１５へ下から接続されている。この逆Ｕ字形ダクト５の上部の頂点に設けられた投入口１１からガス（空気）流の方向に、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物を、仮焼炉で必要な熱量の３５％に相当する分ほど自由落下にて供給する。
このようにして、前記逆Ｕ字形ダクト５と仮焼炉２の間のダクト６内の酸素濃度としては６乃至１０容量％を確保することで、このダクト６内の高温高酸素雰囲気により急激に可燃性廃棄物の完全燃焼を行わせ仮焼炉２に導入する。これにより、仮焼炉２の内部でセメント原料の仮焼反応を迅速に行うことができる。この場合において、前記の逆Ｕ字形ダクト５の断面形状は角形または丸形のいずれでもよい。そして、仮焼炉２へ供給する微粉炭主燃料は、従来に比べて、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物の投入熱量分ほど低減できる。

（６）仮焼炉Ａ型及びＢ型における共通事項（図５、図６、図７及び図８に示される可燃性廃棄物の供給装置）
図７は、本発明の仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（以下、単に仮焼炉２次空気ダクトという。）６に投入される可燃性廃棄物の投入（供給）装置を模式的に示す概略図である。
仮焼炉２次空気ダクト６の内壁に付着しやすい種類の難燃性廃プラスチックなどの可燃性廃棄物が供給される場合などを考慮して、仮焼炉２次空気ダクト６に設けられた逆Ｕ字形ダクト５の空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクトの天井部分又はＩ字形ダクト１４の頂上部分に設置された専用投入口から可燃性廃棄物を自由落下にて投入する場合、該可燃性廃棄物を投入する装置には、図７に示すように、可燃性廃棄物の供給が独立した２乃至４系列を有する二重ダンパーを通過する供給装置３１を使用する。これにより、温度特性が多様な可燃性廃棄物に対して、時系列的に一定な供給が行われ、逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内の温度は安定する。
もし供給装置３１が１系列の二重ダンパーからなる構成の装置であったら、逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４に供給される可燃性廃棄物の量は時系列的に脈動する。そして、逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内で瞬時的に可燃性廃棄物の供給が切れると該逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内の温度は低下し、瞬時的に可燃性廃棄物が投入されると該逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内の温度が上昇する。即ち、この脈動が逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内での温度の変動となって、該逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４の下部に付着物を生じやすくなり、操業上のトラブルを起こしやすくなる。

図７において、可燃性廃棄物は、前記供給装置３１の受入口２３を経由して仕切板３０により仕切られた各部屋に貯留される。便宜上、仕切られた部屋の片側の部屋を１系、他方を２系とする。

前記仕切られた各部屋には、ダンパー２４乃至２７が上下方向に設置される。ダンパーとしてはスライドゲート式ダンパーが使用される。ダンパーの角度は水平方向に対して０乃至７５度とすることができる。しかし、ダンパーの角度が大きい場合、ダンパー上部への可燃性廃棄物の滞留による噛み込みは防止できるが、供給経路が長くなるため、より好ましい角度として、水平方向に対して２０乃至４５度とする。これにより、可燃性廃棄物の滞留による噛み込みを防止できると同時に、供給経路の設置スペースを小さくすることができる。
また、同じ部屋のダンパー間の距離は、可燃性廃棄物の大きさや形状、供給量等によって適宜決めればよい。例えば、可燃性廃棄物の大きさが最大径サイズで５０ｍｍであり、滞留部３２の直胴部の長さが２０００ｍｍである場合、直胴部の上部から上段ダンパーまでの距離が６００乃至１２００ｍｍ、好ましくは７００乃至９００ｍｍ、上下ダンパー間の距離が４００乃至１０００ｍｍ、好ましくは４００乃至６５０ｍｍ、下段ダンパーから直胴部の下部までの距離が５００乃至１０００ｍｍ、好ましくは６００乃至８００ｍｍであればよい。
また、異なる部屋同士の上段ダンパー（２４と２６）及び下段ダンパー（２５と２７）の上下方向の位置は同じとする。さらに、二重ダンパー（ダンパー２４乃至２７）の駆動方向は、図７に示すように対向させるのがよいが、供給経路の設置スペースによっては、並行とすることも可能である。

ここで、図８は本発明を実施するための二重ダンパーの動作駆動のタイムスケジュールを示す。そして、前記各部屋における二重ダンパーは、制御部２９と連結されており、図８に示したように、開閉のタイミングが異なるように以下の如く制御される。

（ａ）まず、１系と２系の上段ダンパー（２４及び２６）と下段ダンパー（２５及び２７）が閉とされる。
（ｂ）次に、１系と２系の上段ダンパー（２４及び２６）の上に、受入口２３から可燃性廃棄物が充填される。
（ｃ）次に、１系の上段ダンパー２４が開となり、同時に２系の下段ダンパー２７が開となる。これにより、１系においては可燃性廃棄物が上段ダンパー２４と下段ダンパー２５の間に受入れられ、２系においては可燃性廃棄物が逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４に供給される状態になる。
（ｄ）その後、１系の上段ダンパー２４が閉となり、同時に２系の下段ダンパー２７が閉となる。これにより、１系及び２系の上段と下段のダンパーが全て閉となる。
（ｅ）次に、１系の下段ダンパー２５が開となり、２系の上段ダンパー２６が開となる。これにより、１系から可燃性廃棄物が逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４の頂点に設けられた投入口１１に供給され、２系においては可燃性廃棄物が上段ダンパー２６と下段ダンパー２７の間に受入れられる。
（ｆ）その後、１系の下段ダンパー２５が閉となり、同時に２系の上段ダンパー２６が閉となる。これにより、１系及び２系の上段と下段のダンパーが全て閉となる。
（ｇ）これによって、可燃性廃棄物の供給サイクルが終了する。
この（ａ）〜（ｇ）の一連のサイクルを繰り返すことにより、可燃性廃棄物は逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内に連続的かつ一定に供給される。これにより、可燃性廃棄物の逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４への供給量の脈動を緩和することが可能となり、逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４内での操業条件の変動を大幅に低減することが可能となる。

前記（ａ）〜（ｇ）の一連のサイクルにおけるダンパー２４乃至２７の動作駆動タイムスケジュールの各時間幅は、可燃性廃棄物の必要供給量に応じて、電子タイマーまたはソフトタイマーなどにて設定するが、上段ダンパー（２４及び２６）の開時間の幅については下段ダンパー（２５及び２７）と上段ダンパー（２４及び２６）の間のシュート空間が可燃性廃棄物で満量にならない時間、即ち、満量の８０％以下になるように前記タイマーの時間幅の設定を行う。
また、前記について、満量の８０％になる高さの位置にレベルスイッチやリミットスイッチ２８などを取り付け、該タイマーとの併用を行い、レベル検知またはタイマーの動作が行われたら、ダンパー２４乃至２７を所定の通りに動作させ、可燃性廃棄物を安定供給するようにさせてもよい。該タイマーの時間の幅が大きすぎると、二重ダンパーの先端部に可燃性廃棄物が噛み込む原因にもなる。

前記においては、２系列の可燃性廃棄物の供給装置について説明したが、３系列以上においても本発明を実施することは可能である。この場合における二重ダンパーの駆動方法は、前記の各系列のタイムスケジュールと同じであり、時間の差を設けるのみである。これにより、可燃性廃棄物の供給量の脈動をさらに緩和することが可能である。逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４への可燃性廃棄物の投入口１１を多系列の並行的な形状とした供給装置３１にすることで、逆Ｕ字形ダクト５又はＩ字形ダクト１４の下部の出口で内部の燃焼ガスは、温度の変動がなくなり一定温度となるため、可燃性廃棄物の燃焼残滓の炉壁への付着や堆積がなくなる。ただし、系列の数が多くなると、供給経路の構造が複雑になり、二重ダンパーの駆動の制御が煩雑になるので、系列の数は２乃至４系列が好ましい。

以上述べた（１）乃至（５）の５つの例は仮焼炉の形状によって、Ａ型かＢ型を選び、また、使用する可燃性廃棄物の燃焼速度の違いによって、向流型の燃焼（仮焼炉Ａ型の例１、例２又は仮焼炉Ｂ型の例１）か並流型（仮焼炉Ａ型の例３又は仮焼炉Ｂ型の例２）の燃焼かを選べばよい。可燃性廃棄物が、燃焼速度が遅く難燃性のものであれば、向流型を選び、燃焼速度が速い可燃性廃棄物であれば並流型でも向流型でもどちらを選んでもよい。ただし、並流型の場合、可燃性廃棄物の投入は自由落下方式よりも吹込み方式の方が好ましい。その理由は、可燃性廃棄物の燃焼速度が速いことにより、逆火が発生し供給装置３１内で燃焼することを防ぐ必要があるからである。

また、前記並流型の燃焼の場合で可燃性廃棄物を自由落下させる場合の該可燃性廃棄物の投入（供給）装置として、前記２乃至４系列の二重ダンパーからなるものを使用することにより、可燃性廃棄物の投入量が一定し安定性があることを、前記逆Ｕ字形ダクト又はＩ字形ダクトへの可燃性廃棄物の投入と組み合わせることによって相乗効果を得ることができることから、本発明においては、この組み合わせがより好ましい。

本発明は、セメント製造設備の仮焼炉に対して、可燃性廃棄物を熱源に利用することによる主燃料の低減対策として応用が可能であるが、その他の燃焼炉の熱源としても利用が可能である。特に大型設備であればあるほど、その適用効果は大きい。この技術の応用範囲は広く、窯業、鉄鋼、金属事業分野など、可燃性廃棄物を熱リサイクルするあらゆる分野で利用できる。

本発明のセメント製造装置の全体プロセスと該装置内に設けられた逆Ｕ字形又は垂直Ｉ字形のダクトの位置を模式的に示す概略図である。 本発明の廃棄物吹込みダクト部への廃棄物吹込み投入方法の第１実施形態である仮焼炉Ａ型の場合の逆Ｕ字形ダクトへの吹込み方法を模式的に示す概略図である。 本発明の廃棄物吹込みダクト部への廃棄物吹込み投入方法の第２実施形態である仮焼炉Ｂ型の場合の逆Ｕ字形ダクトへの吹込み方法を模式的に示す概略図である。 本発明の廃棄物吹込みダクト部への廃棄物吹込み投入方法の第３実施形態である仮焼炉Ａ型の場合の垂直Ｉ字形ダクトへの吹込み方法を模式的に示す概略図である。 本発明の廃棄物投入ダクト部への廃棄物の自由落下による投入方法の第１実施形態である仮焼炉Ａ型の場合の逆Ｕ字形ダクトへの投入方法を模式的に示す概略図である。 本発明の廃棄物投入ダクト部への廃棄物の自由落下による投入方法の第２実施形態である仮焼炉Ｂ型の場合の逆Ｕ字形ダクトへの投入方法を模式的に示す概略図である。 本発明の仮焼炉燃焼用２次空気ダクトに投入される可燃性廃棄物の投入装置を模式的に示す概略図である。 本発明における可燃性廃棄物の投入装置の二重ダンパー駆動タイムスケジュールを示す図である。

符号の説明

１ ロータリーキルン
２ 仮焼炉
３ エアー・クエンチング・クーラー
４ キルンバーナー
５ 燃焼ダクト（逆Ｕ字形ダクト）
６ 仮焼炉燃焼用２次空気ダクト（クーラー抽気ダクト）
７ 排気ファン
８ 仮焼炉微粉炭バーナー
９ ライジング・ダクト（ＲＤ）
１０ セメント原料の投入口
１１ 可燃性廃棄物の投入口
１２ 窯尻
１３ プレヒーター・サイクロン
１４ 燃焼ダクト（Ｉ字形ダクト）
１５ 仮焼炉下部コーン部
２３ 可燃性廃棄物の受入口
２４ １系上段ダンパー
２５ １系下段ダンパー
２６ ２系上段ダンパー
２７ ２系下段ダンパー
２８ レベルスイッチまたはリミットスイッチ
２９ 制御部
３０ 仕切板
３１ 可燃性廃棄物の供給装置
３２ 滞留部

Claims (12)

1. 温度８００℃以上の仮焼炉への空気導入ダクト内の高温で高酸素の空間に、空気の流れる方向と逆方向に向けて、専用吹込み管により廃棄物を吹込み投入し燃焼処理を行い、
   前記高温で高酸素の空間が、その形状が逆Ｕ字形である、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトであり、その上部の頂点付近から空気の流れる方向と逆方向に向けて、廃棄物を吹込み投入し燃焼処理することを特徴とする仮焼炉での廃棄物処理方法。
2. 前記高温で高酸素の空間が、その形状が垂直のＩ字形である、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトであり、その上部の頂点付近から空気の流れる方向と逆方向に向けて、廃棄物を吹込み投入し燃焼処理することを特徴とする請求項１に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法。
3. 前記廃棄物を空気流の１．５〜３倍の速度で吹込み投入し燃焼処理することを特徴とする請求項１または２に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法。
4. 仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクト内の空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降するダクト部か、または、逆Ｕ字形をしたダクト部の頂上部分に設けられた専用投入口から空気の流れが下降する方向に向かって廃棄物を投入し燃焼処理することを特徴とする仮焼炉での廃棄物処理方法。
5. 前記高温空気ダクトが、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトであることを特徴とする請求項４に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法。
6. 請求項１に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法を実施するための装置であって、
   仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の空気ダクトと、該空気ダクト内の高温で高酸素の空間に、空気の流れる方向と逆方向に向けて、吹込み投入可能なように設けられた廃棄物の専用吹込み管とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置。
7. 前記空気ダクト内の高温で高酸素の空間が、その形状が逆Ｕ字形である、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトであり、その上部の頂点付近に前記廃棄物の専用吹込み管が設けられている請求項６に記載の仮焼炉での廃棄物処理装置。
8. 前記空気ダクト内の高温で高酸素の空間が、その形状が垂直のＩ字形である、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトであり、その上部の頂点付近に前記廃棄物の専用吹込み管が設けられている請求項６に記載の仮焼炉での廃棄物処理装置。
9. 請求項４に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法を実施するための装置であって、
   逆Ｕ字形をしたダクト部を有する、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクトと、前記ダクト部の頂上部分に、空気の流れが下降する方向に向けて、投入可能なように設けられた廃棄物の専用投入口とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置。
10. 請求項４に記載の仮焼炉での廃棄物処理方法を実施するための装置であって、
    垂直のＩ字形をしたダクト部を有する、仮焼炉へ空気を導入する温度８００℃以上の高温空気ダクトと、前記ダクト部の、空気の流れ方向においてほぼ垂直に下降する部分に、空気の流れが下降する方向に向けて、投入可能なように設けられた廃棄物の専用投入口とを備えている仮焼炉での廃棄物処理装置。
11. 前記専用投入口が２乃至４系列の二重ダンパーからなる構成の供給装置を備えてなるものである請求項９または１０に記載の仮焼炉での廃棄物処理装置。
12. 前記高温空気ダクトが、セメント製造装置における仮焼炉２次空気ダクトである請求項１０または１１に記載の仮焼炉での廃棄物処理装置。

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