JP5017992B2 - 木質系廃棄物の燃料化装置、及び木質系廃棄物の処理方法、並びにセメント焼成設備 - Google Patents

Description

本発明は、木質系廃棄物の燃料化装置、木質系廃棄物の処理方法、およびセメント焼成設備に関し、更に詳しくは、木質系廃棄物と石炭とを混合した混合物をセメント製造設備の燃料として有効利用することが可能な技術に関するものである。

建築廃材などに含まれる木材等の木質系廃棄物を処理する方法として、木質系廃棄物を粉砕して燃料化させる方法が知られている。この方法の一例としては、木質材料を粉砕する堅型粉砕機の上方に、得られた粉砕物を粗粒部分と微粒部分とに分級する回転セパレータを設けた２段分級式回転セパレータ付き堅型粉砕機を用いて、木質材料を粉砕・分級する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

この方法では、予め所定の寸法に予備破砕した木質材料を、２段分級式回転セパレータ付き堅型粉砕機の粉砕テーブルの中央に供給管を介して供給し、この木質材料を粉砕テーブルの回転に従動する複数の粉砕ローラで粉砕し、得られた粉砕物を粉砕テーブルの外周から排出する。そして、該粉砕テーブルの外周下方から噴出するガスにより乾燥するとともに、該ガスの流れによって粉砕物を２段分級式回転セパレータに搬送して、微粒部分と粗粉部分とに分級する。そして、微粒部分は粉砕機外に排出して製品とするとともに、粗粉部分を上記の供給管を用いて粉砕テーブル中央に戻すようになっている。

また、木材を石炭等と混合した混合物を粉砕し、セメント仮焼炉やセメント焼成用キルンの焼成燃料として使用する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法では、廃棄物となった木材を破砕することにより木材の破砕物とし、この破砕物を、絶対乾燥状態の質量に対し６０〜１０８％の質量になるまで加熱処理し、この加熱処理後の木材の破砕物と、石炭とを混合・粉砕し、粒度が１．５ｍｍ以下の粒体の割合が９０質量％以上の粉砕混合物とし、この粉砕混合物をセメント焼成用キルンにて燃料として使用するもので、加熱処理のための熱源として、セメント製造設備の排熱を利用している。

木質系廃棄物と石炭等と混合し粉砕した粉砕混合物を得るために、石炭粉砕用の竪型粉砕機を用いる場合、木質系廃棄物は石炭に比較して比重が小さいため、塊状、薄片状などの破砕屑として、石炭と共に竪型粉砕機に供給した場合、竪型粉砕機に送り込まれている搬送用のガスに容易に搬送され、粉砕テーブルで充分に細かく粉砕される前の比較的大きな薄片の状態で分級器に到達してしまう虞がある。

石炭粉砕用の竪型粉砕機は、固定式の分級器を持つものが多く、かつ、その構造は分級用のガイドベーンを持つ簡単なものが主である。このため、充分に細かく粉砕されない状態で分級器に到達した木質系廃棄物の薄片は、容易に分級器を通過してしまう。そして、比較的大きな薄片の状態のままの木質系廃棄物が分級器で捕捉されずに通過してしまうと、木質系廃棄物が石炭に比較して比重が小さいこともあり、石炭粉末と一緒に粉砕混合物として竪型粉砕機から排出されてしまう虞が高い。そして、こうした充分に細かく粉砕されない状態の木質系廃棄物と石炭粉末とが混合された粉砕混合物をセメントの焼成燃料として用いると、比較的大きな薄片の状態のままの木質系廃棄物が、燃焼炉に繋がる配管中で詰まるなどのトラブルを生じさせる。

こうした、充分に細かく粉砕されない状態の木質系廃棄物が竪型粉砕機から排出されてしまうことを防止するために、例えば、竪型粉砕機の外部に篩を設け、粉砕物をこの篩に通し、比較的大きな薄片の状態のままの粉砕物を除去することが考えられる。こうした、竪型粉砕機の外部に設ける篩は、竪型粉砕機に木質系廃棄物を供給する前に設ける場合と、混合粉砕し排出した後に設ける場合の二つの方法が考えられる。しかし、前者の場合には、木質系廃棄物が粉砕テーブルに達する前に排出されてしまうものを捕捉することが難しいので、通常は後者のように、竪型粉砕機の外部に排出後に篩を設け、この篩により分級された木質バイオマスの大きな薄片を、あらためて竪型粉砕機へ戻して再粉砕している。

また、例えば、竪型粉砕機に備えられている固定式分級器のガイドベーンの角度を変更して、遠心力による分級が強化されるように調整することも考えられる。これにより、木質系廃棄物の大きな薄片のような異物は、分級されて粉砕テーブルに戻り易くなる。更に、例えば、竪型粉砕機の中央部に配置されている排出管の導入口を粉砕テーブル方向に延長することが考えられる。これによって、固定式分級器のガイドベーンを通過した粉砕物は、その殆どが排出管に当たり、結果として木質系廃棄物の大きな薄片は、排出管の外面に沿って落下し、粉砕テーブルに戻り易くなる。他にも、竪型粉砕機の中を通過する搬送用のガスの流量を低く設定することも考えられる。竪型粉砕機の搬送用のガスの流量を低くすれば、木質系廃棄物と混合粉砕された粉砕混合物を持ち上げる搬送力が低下するため、木質系廃棄物の大きな薄片のような異物が固定式分級器まで到達せずに粉砕テーブル付近を循環することになるので、結果的に木質系廃棄物の大きな薄片がそのまま排出されてしまうことが少なくなる。
特開２００３−２６８３９４号公報 特開２００４−３５８３８８号公報 特開２００４−３２３６８４号公報

しかしながら、上述したように、竪型粉砕機の外部に篩を設け、粉砕物をこの篩に通す方法では、比較的容易に木質系廃棄物の比較的大きな薄片を除去できるものの、竪型粉砕機とは別に篩を設ける構造から、設備が複雑化し、設備コストが上昇するという課題がある。また、竪型粉砕機に備えられている固定式分級器のガイドベーンの角度を変更・調整する方法は、ガイドベーンの角度を絞るにつれて、竪型粉砕機のガスの通風量も低下するため、結果的に混合物の粉砕処理能力が低下し、生産性が悪化するいう課題があった。また、こうしたガイドベーンの角度の変更・調整だけでは、木質系廃棄物の大きな薄片を完全に排出させないようにすることは困難であった。

更に、竪型粉砕機の中央部に配置された排出管の導入口を粉砕テーブル方向に延長する方法では、排出管の延長によってガスの通風工程が長くなり、かつ、排出管の導入口とコーン状のシューター（還流路）との間隔が小さくなるため流速が増し、この部分での圧損が増大する。このように圧損が増大すると、竪型粉砕機の処理能力の低下を招くという課題があった。また、排出管の導入口付近で流速が増すと、木質系廃棄物の大きな薄片のような、石炭よりも比重の小さなものは、そのまま排出されてしまう。また、竪型粉砕機の中を通過する搬送用のガスの流量を低く設定する方法では、竪型粉砕機における粉砕物の内部循環量が増大し、粉砕テーブル上の粉砕物の層厚が高くなる。このため、粉砕テーブルの負荷動力が上昇し、結果的に竪型粉砕機の処理能力が低下する懸念がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、粉砕混合物に規定より大きな粒径の木質系廃棄物が混入した状態で排出されることを確実に防止し、かつ簡易な構成で低コストに、木質系廃棄物を燃料化できる木質系廃棄物の燃料化装置、及び木質系廃棄物の処理方法、並びにセメント焼成設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は次のような木質系廃棄物の燃料化装置を提供した。すなわち、本発明の木質系廃棄物の燃料化装置は、木質系廃棄物と石炭との混合物を投入する投入管と、該投入管により投入される前記混合物を粉砕する粉砕手段と、前記投入管を取り囲むように形成され、前記粉砕手段によって粉砕された粉砕混合物を排出する排出管と、前記粉砕混合物の前記粉砕手段から前記排出管に至る流路の途中に設けられる第一の分級器とを備えた木質系廃棄物の燃料化装置であって、前記排出管の導入口に該排出管の外方に延びる略円筒形の第二の分級器を備えてなることを特徴とする。
このような構成の木質系廃棄物の燃料化装置によれば、排出管の導入口から延長された略円筒形の網篩などの第二の分級器を形成することによって、排出管の導入口付近での圧力損失の増加や、搬送用のガスの流速が増加することを防止しつつ、薄片状の木質系廃棄物が取り除かれた粉砕混合物を得ることができる。

前記第一の分級器と前記第二の分級器との間に、前記第二の分級器を通過しない粉砕混合物を前記粉砕手段に戻す還流路を備えているのが好ましい。前記第二の分級器は、筒状の網篩、有底筒状の網篩、筒状の多孔篩、有底筒状の多孔篩のいずれかが好ましい。前記第二の分級器の目開きは、呼び寸法が５．６以上、３７．５以下が好ましい。

また、本発明の木質系廃棄物の処理方法は、前記木質系廃棄物の燃料化装置により得られた粉砕混合物を、セメント焼成設備の仮焼炉、セメントキルンのいずれか一方、または双方に投入し、燃焼させることを特徴とする。これにより、木質系廃棄物を安定した燃料としてセメント焼成設備での有効利用を図ることが出来る。

また、本発明のセメント焼成設備は、前記木質系廃棄物の燃料化装置を備え、この装置から排出される粉砕混合物をセメント焼成設備の仮焼炉、セメントキルンのいずれか一方、または双方の燃料として用いることを特徴とする。このような構成のセメント焼成設備によれば、セメント焼成設備の仮焼炉やセメントキルンの焼成燃料となる粉砕混合物から、薄片状の木質系廃棄物が完全に取り除かれているので、仮焼炉やセメントキルンに粉砕混合物を供給する供給管などが、薄片状の木質系廃棄物によって詰まってしまうことが無く、効率的にセメント焼成を行うことが出来る。また、木質系廃棄物を安定した燃料としてセメント焼成設備での有効利用を図ることが出来る。

本発明の木質系廃棄物の燃料化装置によれば、排出管の導入口から延長された第二の分級器を設けることで、第一の分級器を通過した薄片状の木質系廃棄物を粉砕混合物から完全に取り除くことが出来る。通常、こうした排出管の導入口を下方に延長した場合、延長された排出管の先端と還流路との間隔が小さくなり、その間を通過する搬送用ガスの速度が急激に増すため、圧力損失が増加する。しかし、本発明のように、排出管の導入口から延長された略円筒形の網篩などの第二の分級器を形成することによって、排出管の導入口付近での圧力損失の増加や、搬送用のガスの流速が増加することを防止できる。従って、燃料化装置の処理能力を高く維持することができる。

また、本発明の木質系廃棄物の燃料化装置によれば、第一の分級器とともに、第二の分級器を内蔵することにより、従来のように竪型粉砕機の外部に別な分級器を設置する必要が無く、簡易な構成で低コストに、薄片状の木質系廃棄物が取り除かれた粉砕混合物を得ることができる。

以下、本発明に係る木質系廃棄物の燃料化装置、及び木質系廃棄物の処理方法、並びにセメント焼成設備の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態の木質系廃棄物の燃料化装置および木質系廃棄物の処理方法の概要を示す破断斜視図である。木質系廃棄物の燃料化装置１０は、内部に分級器を内蔵した竪型粉砕機１１を備える。竪型粉砕機１１は大別して、外筒（外装体）１２と、この外筒１２の下方に設けられた粉砕部１３と、選別部１４とからなる。

外筒１２の下方に配された粉砕部１３は、上面に環状の溝１９ａが形成され、水平方向に回転する粉砕テーブル１９と、周面がこの粉砕テーブル１９に接し、粉砕テーブル１９の回転に同調して回転する粉砕ローラ１５とを備えている。粉砕テーブル１９は、図示せぬモータなどによって回転され、後述する投入管１６から投入された混合物（被粉砕物）は、粉砕テーブル１９の傾斜部１９ｂに沿って落下し、溝１９ａに落ちる。粉砕ローラ１５は、粉砕テーブル１９との間で溝１９ａに溜まった混合物（被粉砕物）をすり潰して粉砕し、粉砕混合物を形成する。なお、この粉砕テーブル１９の周縁と外筒１２の内面との隙間からは、外筒１２の上方に向けて空気等の搬送ガスＧが流され、粉砕ローラ１５と粉砕テーブル１９によって粉砕された粉砕混合物を風圧によって搬送する。

選別部１４は、竪型粉砕機１１の中央に設けられ、上部から粉砕テーブル１９に向かって延びる投入管１６と、この投入管１６の上部で、投入管１６に対して離間しつつ取り囲む略円筒形の排出管（内筒）１７とを備えている。更に、この排出管１７の周囲を取り巻くコーン状のシューター（還流路）１８を備えている。混合物（被粉砕物）は投入管１６の上部から投入され、粉砕テーブル１９に落とされる。なお、この投入管１６の一端（投入側）は、図示せぬ混合物（被粉砕物）の供給装置などに接続されていればよい。排出管（内筒）１７は、投入管１６と逆向きの流れで粉砕混合物を上方に向けて搬送し排出する。なお、この排出管（内筒）１７は図示せぬ焼成設備や貯留タンクなどに接続されていればよい。

シューター（還流路）１８の上部には、第一の分級器２１が形成されている。また、排出管（内筒）１７の導入口１７ａには、この排出管１７の外方、すなわち粉砕テーブル１９の方向に向けて延びる略円筒形を成す第二の分級器２２が形成されている。第一の分級器２１は、例えば、角度が可変のガイドベーンなどから構成されていればよい。

第二の分級器２２は、例えば、排出管１７と同じ口径の略円筒形の網篩から構成される。この第二の分級器２２を通過した粉砕混合物は、そのまま排出管（内筒）１７を通って排出され、第二の分級器２２を通過できない粒径の大きな粉砕混合物は、落下してシューター（還流路）１８を介して粉砕テーブル１９に戻される。

以上のような構成の木質系廃棄物の燃料化装置の作用を説明する。本発明の燃料化装置１０を用いて、木質系廃棄物を燃料化する際には、まず、石炭と木質系廃棄物とを混合した混合物を、投入管１６に投入する。ここで、石炭とは、一般的に言う石炭である瀝青炭、原料炭、無煙炭の他、亜炭等の低品位炭、オイルコークス及びカーボン・グラファイト等炭素を高含有する廃棄物を含むものとし、以降これらを含むものを石炭と記載する。また、木質系廃棄物とは、主として建築廃材、間伐材及び製材屑等を金物除去並びに粗砕処理等したもの木質系廃棄物と記載する。

投入管１６に投入された混合物（被粉砕物）は、粉砕テーブル１９の傾斜部１９ｂに沿って落下し、溝１９ａに落ちる。粉砕テーブル１９の溝１９ａに溜まった混合物は、回転する粉砕ローラ１５との間ですり潰され、粉砕されて粉砕混合物となる。粉砕部１３で粉砕され、微粉末にされた粉砕混合物は、粉砕テーブル１９の回転によって周囲に拡散される。そして、粉砕テーブル１９の周縁と外筒１２の内面との隙間から上方に向かって吹き上げる空気等の搬送ガスＧによって、外筒１２の上方の選別部１４に向けて搬送される。

外筒１２の上方に達した粉砕混合物は、まず、第一の分級器２１、すなわちガイドベーンなどによって分級される。木質系廃棄物は繊維質を多く含むため、粉砕部１３では規定の粒度まで充分に裁断しきれず、比較的大きな薄片状の木質系廃棄物が残る傾向がある。第一の分級器２１では、微粉末にされずに残った薄片状の木質系廃棄物をガイドベーンの遠心力作用によって、ある程度取り除く。しかし、木質系廃棄物は石炭より比重も小さいため、こうした第一の分級器２１では取り除かれずに通過してしまう薄片状の木質系廃棄物も存在する。

こうした、第一の分級器２１で取り除かれずに通過した薄片状の木質系廃棄物を含む粉砕混合物は、排出管１７の導入口１７ａに向けて搬送される。ここで、粉砕混合物は排出管１７の導入口１７ａから延びるように形成された第二の分級器２２によって、再び分級される。第二の分級器２２は、例えば、略円筒形の網篩であり、第一の分級器２１では取り除かれずに通過してしまった薄片状の木質系廃棄物は、この排出管１７の導入口１７ａで、第二の分級器２２によって確実に捕捉され、取り除かれる。そして、第二の分級器２２で取り除かれた薄片状の木質系廃棄物は、シューター（還流路）１８を通って粉砕テーブル１９に戻される（図１中の破線矢印Ｒ参照）。

一方、第二の分級器２２を通過した、薄片状の木質系廃棄物が完全に取り除かれた粉砕混合物は、木質系廃棄物と石炭との混合燃料として、排出管１７の上部から排出される（図１中の実線矢印Ｐ参照）。こうして、本発明の燃料化装置１０によって得られた粉砕混合物（燃料）は、供給先のセメント焼成設備などに燃料として供給した際に、燃料供給管などの詰まりの原因となる薄片状の木質系廃棄物など、粒径の大きな繊維状物は完全に取り除かれている。従って、こうした粉砕混合物（燃料）をセメント焼成設備などに燃料として用いても、配管の詰まりなどを引き起こすことなく、効率的なリサイクル燃料として、また、木質系廃棄物の有用な処理方法として活用することができる。

以上のように、本発明の木質系廃棄物の燃料化装置によれば、排出管１７の導入口１７ａから延長された第二の分級器２２を設けることで、第一の分級器２１を通過した薄片状の木質系廃棄物を粉砕混合物から完全に取り除くことが出来る。通常、こうした排出管の導入口を下方に延長した場合、延長された排出管（内筒）の先端とコーン状のシューター（還流路）との間隔が小さくなり、その間を通過する搬送用ガスの速度が急激に増すため、圧力損失が増加する。こうした圧力損失が増加すると、結果的に燃料化装置の処理能力が低下する懸念がある。また、延長された排出管（内筒）の先端とコーン状のシューター（還流路）との間隔との間隔が小さくなり、その間を通過する搬送用のガスの流速が急激に増すと、木質系廃棄物の薄片状の異物が早い気流に乗ってそのまま排出されてしまう虞が高まる。

そこで、本発明のように、排出管１７の導入口１７ａから延長された略円筒形の網篩なとの第二の分級器２２を形成することによって、排出管１７の導入口１７ａ付近での圧力損失の増加や、搬送用のガスの流速が増加することを防止できる。こうした排出管１７から延びる略円筒形の網篩は、できるだけ長くするほうが木質系廃棄物の薄片状の異物がそのまま排出されてしまうことを防止するには望ましいが、第二の分級器２２で分級された薄片状の異物がコーン状のシューター（還流路）１８を経て粉砕テーブル１９に戻る流れを阻害しない範囲の長さとするのが好ましい。

こうした観点からは、シューター（還流路）１８の内面に対して１００ｍｍ程度の間隔が保たれる長さまで、第二の分級器２２を構成する網篩の先端を延長しても差し支えはないと考えられるが、現実的な搬送用のガスの流れを考えると、その殆どは第二の分級器２２を構成する網篩の付け根部分、すなわち排出管１７の導入口１７ａ部分の近傍域から吸引されるものが優勢であり、シューター（還流路）１８の内面に近接する範囲では吸引が比較的緩やかである。即ち、シューター（還流路）１８に近接する範囲での搬送用のガスの流速は、第二の分級器２２を構成する網篩の先端とシューター（還流路）１８の内面にとの間の最小断面積で計算される搬送用のガスの流速よりも小さい。

したがって、第二の分級器２２を構成する網篩を通過することなく衝突して分級された木質系廃棄物の薄片状の異物は、再飛散することなくシューター（還流路）１８の内面に沿って落下し、粉砕テーブル１９に戻されて再粉砕される。

また、搬送用のガスの流れは、その殆どは第二の分級器２２を構成する網篩の付け根部分、すなわち排出管１７の導入口１７ａ部分から排出管１７内に吸引されるものが優勢であることをから、網篩の長さをむやみに長くする必要は無い。少なくとも、排出管１７のガスの流量を網篩の開口断面積で除した流速が、木質系廃棄物を搬送可能な最低限の流速以上となる開口断面積を有する網篩からなる第二の分級器２２とすればよい。

このように、排出管１７の導入口１７ａから延長された略円筒形の網篩などの第二の分級器２２によって、木質系廃棄物の薄片状の異物は、ほぼ完全に除去することができる。その際、排出管１７の導入口１７ａに略円筒形の網篩を設けることに伴う圧力損失の増加は、搬送用ガスを純粋な空気として考えた場合、網篩の金属線が作り出すオリフィス状の形状による縮小・拡大圧損発生で１mmＡｑ程度、網篩の金属線自体で開口断面が縮小されることによる流速上昇に伴う圧損でも１mmＡｑ程度と、両者を併せても圧力損失の増加が竪型粉砕機１１の処理能力を低下させることはない。更に、石炭と木質系廃棄物の粉砕物は空気と混合した状態と考えた場合、見掛けの空気の密度が増加したものとして代替計算することで十分推定でき、この場合でも上述したように、圧力損失が純粋な空気の場合の数倍を越すことはなく、竪型粉砕機１１の処理能力を低下させることはない。

一方、第二の分級器２２として網篩などを用いた場合、網篩を通過できない木質系廃棄物の薄片状の異物が、網篩の外面に張り付き、開口断面積を著しく小さくする懸念があるが、実際には網篩の外面に木質系廃棄物の薄片状の異物が張り付いたままの状態となることは殆んどなく、その殆どは速やかに落下して再飛散することなく粉砕テーブル１９に戻されて再粉砕に供される。この点に関しては、実際に一ヶ月以上の長時間に亘る実証試験を行った後も、運転中の竪型粉砕機１１の圧力が上昇して行くようなことなく、かつ、第二の分級器２２を構成する網篩の外面にも、殆ど木質系廃棄物の薄片状の異物は付着していないことが確認されている。

以上のように、排出管１７の導入口１７ａから延長された略円筒状の第二の分級器２２を形成することで、石炭と混合して粉砕する木質系廃棄物の薄片状の異物を確実に除去できると共に、粉砕に用いる竪型粉砕機１１の処理能力の低下を招くこともない。また、木質系廃棄物から生ずる薄片状の異物を除去できるようになったことで、木質系廃棄物と石炭との粉砕混合物は、焼成設備の配管等に詰まりを生じさせることなく、安定した燃料として使用可能となる。

第二の分級器の形態は、図１に示したような略円筒状の網篩に限定されず、様々な形態が適用可能である。図２は第二の分級器の変形例を示す斜視図であり、図２（ａ）に示す第二の分級器３１は、底部３２ａを備えた筒状の網篩３２（有底筒状の網篩）から構成されている。このように、網篩３２を有底にすることによって、網篩３２の底部から粉砕混合物が分級されずに排出管１７に引き込まれてしまい、取り出された粉砕混合物に木質系廃棄物の薄片状の異物が混入することをより確実に防止できる。

また、図２（ｂ）に示す第二の分級器３４は、例えばパンチングメタルを筒状に形成した多孔篩３５（筒状の多孔篩）から構成されている。第二の分級器３４として、網篩に代えてパンチングメタルのような多孔篩を用いることによって、篩の機械的な強度を上げることができ、篩が湾曲するなどの変形を防止することが出来る。さらに、図２（ｃ）に示す第二の分級器３７のように、底部３８ａを備えた多孔篩３８（有底筒状の多孔篩）であってもよい。

第二の分級器を構成する網篩や多孔篩の開き目は、木質系廃棄物の薄片状の異物を補足でき、かつ、規定の粒径まで粉砕された粉砕混合物が通過できる範囲であれば良いが、例えば、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ−８８０１「標準ふるい」に規定された目開きの呼び寸法が５．６以上、３７．５以下であることが好ましい。目開きの呼び寸法を５．６以上にすることによって、第二の分級器を通過する搬送用のガスの流量を過度に低下させることが無く、また、第二の分級器を構成する網が粉砕混合物によって目詰まりを引き起こすことを防止できる。

一方、目開きの呼び寸法を３７．５以下にすることによって、木質系廃棄物の薄片状の異物を確実に捕捉し、分級することができる。目開きの呼び寸法を３７．５よりも大きいと、木質系廃棄物の薄片状の異物が粉砕混合物中に混入し、焼成設備での配管の詰まりを引き起こす懸念がある。

なお、こうした第一の分級器の内側の排出管を延長する第二の分級器として、金属線製の網篩を用いたが、木質系廃棄物の薄片状の異物がこうした網篩の外面に衝突して落下することを考慮すると、網篩の外面が平滑で、衝突したものが速やかに落下するような表面構造と材質であることが望ましい。そのような観点から、金属線製の網篩より、比較的開口率の大きなパンチングメタルのようなものが、より一層優れていると考えられる。開口率が５０％を超えるようなパンチングメタルであれば、排出管の導入口に取り付けて第二の分級器としての使用は有効と考えられる。

次に、上述したような木質系廃棄物の燃料化装置を備えた本発明のセメント焼成設備について説明する。図３は、本発明のセメント焼成設備の概要を示す説明図である。このセメント焼成設備４０は、仮焼炉４１、ロータリーキルン４２、および図１に示した木質系廃棄物の燃料化装置１０を構成する竪型粉砕機１１を備えている。

竪型粉砕機１１には、木質系廃棄物５１と石炭５２が混合された混合物が投入され、粉砕されて粉砕混合物とされる。そして、竪型粉砕機１１に内蔵された第一と第二の分級器を経て、木質系廃棄物の薄片状の異物が取り除かれた後、粉砕混合物の粒径（分級径）に応じて、仮焼炉４１の燃料５３、およびロータリーキルン４２の燃料５４に分けられる。
そして、燃料５３は配管５５により仮焼炉４１に焼成燃料として供給され、燃料５４は配管５６によりロータリーキルン４２に焼成燃料として供給される。

セメントの原料粉Ａは、図示せぬプレヒータによって加熱された後、仮焼炉４１に投入される。仮焼炉４１では、粉砕混合物からなる燃料５３によってバーナー４１ａを燃焼させ、セメントの原料粉Ａを仮焼する。この時、仮焼炉４１に供給される燃料５３は、竪型粉砕機１１に内蔵された第一と第二の分級器によって、木質系廃棄物の薄片状の異物が、除去されているので、仮焼炉４１に燃料５３を供給する配管５５は詰まることなくスムーズに安定して燃料５３が供給される。

仮焼炉４１で仮焼されたセメントの原料粉Ａは、次にロータリーキルン４２に送られ、焼成される。ロータリーキルン４２では、粉砕混合物からなる燃料５４によってバーナー４２ａを燃焼させ、仮焼されたセメントの原料粉Ａを高温で焼成する。このロータリーキルン４２においても、供給される燃料５４は、竪型粉砕機１１に内蔵された第一と第二の分級器によって、木質系廃棄物の薄片状の異物が、除去されているので、ロータリーキルン４２に燃料５４を供給する配管５６は詰まることなくスムーズに安定して燃料５４が供給される。この後、クリンカクーラー４３を経てセメントクリンカＳが取り出される。

以上のように、本発明のセメント焼成設備４０によれば、木質系廃棄物を含む粉砕混合物を仮焼炉４１やロータリーキルン４２の焼成燃料として用いても、こうした粉砕混合物が配管の詰まりを引き起こすことがなく、粉砕混合物を安定した焼成燃料として用いることが出来る。これによって、木質系廃棄物を資源として有効に活用することができる。

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。

（実施例１）
木質系廃棄物の燃料化装置に用いる竪型粉砕機として、１基当たりの乾燥・粉砕が２１．５ｔ／ｈの公称能力を持つ竪型粉砕機を２基用意した。この２基の竪型粉砕機で、石炭９０〜９７重量％と木質系廃棄物（建築廃材の破砕物及び建材製造時の端材の破砕物で大凡４０ｍｍの目開きのＷＷスクリーンで分級したもの）３〜１０重量％を混合したものを微粉砕した。木質系廃棄物の薄片状となった異物が粉砕混合物（燃料）中に混入することを防止する手段として、排出管（内筒）を延長することとした。

この排出管（内筒）を鉄板のようなもので延長すると、排出管の延長相当分だけ搬送用のガスの流路が長くなり、かつ、流路の長くなった部分において流路断面積が排出管の延長以前より狭小となる部分が生ずるため、圧力損失が大幅に増加する虞がある。こうした圧力損失が増大することを防止するために、金属線製の網篩のような開口部分が６０％〜８０％程度あるようなもの（金網：日本工業規格ＪＩＳ Ｚ−８８０１「標準ふるい」の呼び寸法５．６〜３７．５ が該当する、以降呼び寸法はこの規格に基づく）を用いて、排出管の導入口から延長するように取り付け、第二の分級器を作製した。ここでは、目開きが呼び寸法１９となる網篩を用い、排出管の導入口に取り付け、補強のために帯状に５０ｍｍ幅の鉄板を溶接して有効延長長さ（開口部を持つ網篩部分の長さ）が２３５ｍｍとなるように網篩を作製し、ボルト止めで排出管の導入口に取付けた。呼び寸法１９の網篩における開口面積の比率（以降開口率と称す）は約７４％で、網篩による開口断面積の縮小に伴う圧力損失の上昇は無視した。

この状態で、石炭１００重量部に対し木質系廃棄物を３重量部〜１５重量部混合し、上述した構成の竪型粉砕機に投入して粉砕を行なった。その結果、後述する比較例に対して、竪型粉砕機内の圧力損失の大きな増加も見られず、かつ、粉砕能力も同等であった。

（実施例２）
第二の分級器を成す網篩の長さ（延長）を延長するに当たり、最大可能な延長長さ（即ち、排出管の導入部から還流路の内面への垂線距離）９５０ｍｍの大凡半分である５００ｍｍの延長を行なった。実施例１と同じく、呼び寸法１９の目開きの金属線製の網篩を用い、排出管の導入口に取り付け、補強のために帯状に５０ｍｍ幅の鉄板を溶接して有効延長長さ（開口部を持つ網篩部分の長さ）が５００ｍｍとなるように網篩を作製し、ボルト止めで排出管の導入口に取付けた。実施例１と同じ呼び寸法１９の目開きの網篩を用いたので、網篩の開口率は約７４％と変わらなかった。

この状態で、実施例１と同様に石炭１００重量部に対し木質系廃棄物を３重量部〜１５重量部混合して竪型粉砕機に投入して粉砕を行なった。結果は、実施例１と同様に竪型粉砕機内の圧力損失も、粉砕能力も同等であり、かつ、実施例１で僅かに見られた木質系廃棄物の薄片状の異物は、粉砕混合物に殆んど混入することがなくなった。

（実施例３）
第二の分級器として、実施例１、実施例２よりも更に小さな呼び寸法の目開きの網篩を排出管の導入口に取付けた。排出管の導入口に取付ける金属線製の網篩は、呼び寸法が小さく開口部の一辺が細かくなると開口率が逐次低下し、呼び寸法２．３６で開口率が４８．５％となり、５０％以下となる。呼び寸法５．６で開口率が５９．５％と大凡６０％、呼び寸法９．５で開口率が６５．５％と大凡６５％となる。ここでは、実際の搬送用のガスに粉砕混合物を含んだものの流通速度が、網篩開口部と排出管の導入部がコーン状の還流路の内面との間で形作る最小開口部の開口面積総和を通過する速度になると推定し、この開口面積の総和が実施例１以下の面積とならないような網篩を用いることとした。

ここで、排出管の導入口に取付ける網篩の有効長さを５００ｍｍとした場合、呼び寸法２．３６以上の大きな呼び寸法の目開きの網篩であれば、実施例１と同等以上の開口面積を確保できることが判った。しかし、呼び寸法２．３６の網篩では、使用している金属線の径が１．０３ｍｍと細く、長期の連続運転を勘案すると、この金属線が磨耗して切れて網篩に大きな開口部が生じ、木質系廃棄物の薄片状の異物が粉砕混合物に混入する虞があった。そこで、実施例３では、呼び寸法９．５の比較的大きな目開きの網篩を用いることとした。呼び寸法９．５の網篩であれば、使用している金属線の径が２．２４ｍｍと比較的太く、かつ、開口面積の総和も実施例１の１．３倍以上を確保できた。

こうした第二の分級器を備えた竪型粉砕機を用いて、実施例１と同様に石炭１００重量部に対し木質バイオマス３重量部〜１５重量部を混合して竪型粉砕機に投入して粉砕を行なった。結果は、実施例１と同様に竪型粉砕機内の圧力損失も、粉砕能力も同等であり、かつ、実施例１で僅かに見られた木質系廃棄物の薄片状の異物は、粉砕混合物に殆んど混入することがなくなった。このため、木質系廃棄物の比率をアップし、石炭８５〜９７重量％と木質系廃棄物とを３〜１５重量％の範囲で混合して使用ができるようになった。連続運転による実証試験でも、木質系廃棄物の混合比率が１５重量％でも、特段の問題を生ずることなく使用できることが確認された。

（比較例）
排出管の導入口に第二の分級器（円筒形の網篩など）を設けず、他の部分は実施例１と同様の構成の竪型粉砕機を用い、石炭と木質系廃棄物とを混合して粉砕し、粉砕混合物を作製した。このような、第二の分級器を備えていない比較例の竪型粉砕機で、石炭９０〜９７重量％と木質系廃棄物（建築廃材の破砕物及び建材製造時の端材の破砕物で大凡４０ｍｍの目開きのＷＷスクリーンで分級したもの）３〜１０重量％を混合し粉砕した。こうして得られた粉砕混合物は、木質系廃棄物の薄片状の異物が混入し、このままセメント焼成設備のキルン及び仮焼炉用バーナーに燃料として供給したところ、配管の詰まりが度々生じた。
以上のような実施例１〜３および比較例から、本発明の木質系廃棄物の燃料化装置の効果が確認された。

本発明により得られる粉砕混合物の一例として、図４に、本発明の木質系廃棄物の燃料化装置を構成する竪型粉砕機において、第二の分級器に用いる網篩の目開きの呼び寸法に応じた、投入品（混合物）のサイズと得られる粉砕混合物のサイズとを対応させたグラフを示す。

本発明の一実施形態の木質系廃棄物の燃料化装置を示す破断斜視図である。 本発明の第二の分級器の変形例を示す模式図である。 本発明の一実施形態のセメント焼成設備を示す模式図である。 本発明の実施例を示すグラフである。

符号の説明

１０ 木質系廃棄物の燃料化装置
１１ 竪型粉砕機
１９ 粉砕テーブル
１６ 投入管
１７ 排出管（内筒）
１８ シューター（還流路）
２１ 第一の分級器
２２ 第二の分級器。

Claims (6)

1. 木質系廃棄物と石炭との混合物を投入する投入管と、該投入管により投入される前記混合物を粉砕する粉砕手段と、前記投入管を取り囲むように形成され、前記粉砕手段によって粉砕された粉砕混合物を排出する排出管と、前記粉砕混合物の前記粉砕手段から前記排出管に至る流路の途中に設けられる第一の分級器とを備えた木質系廃棄物の燃料化装置であって、
   前記排出管の導入口に該排出管の外方に延びる略円筒形の第二の分級器を備えてなることを特徴とする木質系廃棄物の燃料化装置。
2. 前記第一の分級器と前記第二の分級器との間に、前記第二の分級器を通過しない粉砕混合物を前記粉砕手段に戻す還流路を備えてなることを特徴とする請求項１記載の木質系廃棄物の燃料化装置。
3. 前記第二の分級器は、筒状の網篩、有底筒状の網篩、筒状の多孔篩、有底筒状の多孔篩のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の木質系廃棄物の燃料化装置。
4. 前記第二の分級器の目開きは、呼び寸法が５．６以上、３７．５以下であることを特徴とする請求項３に記載の木質系廃棄物の燃料化装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の木質系廃棄物の燃料化装置により得られた粉砕混合物を、セメント焼成設備の仮焼炉、セメントキルンのいずれか一方、または双方に投入し、燃焼させることを特徴とする木質系廃棄物の処理方法。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の木質系廃棄物の燃料化装置を備え、この装置から排出される粉砕混合物をセメント焼成設備の仮焼炉、セメントキルンのいずれか一方、または双方の燃料として用いることを特徴とするセメント焼成設備。

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