JP5112141B2 - 廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法に関し、特に廃自動車シュレッダーダストをセメント焼成工程に導入したときに、排ガス中に排出される揮発性有機物質（ＶＯＣ）等の臭気成分の発生の少ない廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法に関するものである。

廃棄された廃自動車から、他の車の補修等に利用可能な部品や廃棄する上で問題を生じ得る部品を取り外した上で該廃自動車を破砕し、さらに金属等の有価物を分別手段により回収した後の破砕残渣を、廃自動車シュレッダーダスト（ＡＳＲ：Automobile Shredder Residue）と称している。

この廃自動車シュレッダーダストは、主にプラスチック、ゴム、スポンジ等の有機合成高分子物質を中心とした可燃物やガラス等の無機物を主体とするものであるが、微量の重金属や有機溶剤等の有害物を含有するため、埋め立て処分する場合には管理型処分場を用いる必要がある。近年、処分場の逼迫と共にその処分コストが高騰する傾向があり、廃自動車シュレッダーダスト中の可燃物の有する発熱量等を有効利用できるリサイクル方法が求められていた。

このような観点から、特許文献１には、廃棄車輌のシュレッダーダストをセメントクリンカー原料として使用し、該原料からセメントを製造する方法が開示されている。

しかしながら、前述のとおり、廃自動車シュレッダーダストには、プラスチック、ゴム、スポンジ等多様な有機合成高分子廃棄物が含有されているため、これをセメント焼成工程の様な酸素濃度の低い雰囲気に導入すると、不完全燃焼によりＶＯＣ等を発生し、排ガス中に臭気成分が発生するなどの問題を生じることがある。

ＶＯＣ等への対策として、特許文献２には、セメントキルン燃焼排ガス中のダストを集塵する集塵装置と、該集塵装置を通過したセメントキルン燃焼排ガスから触媒被毒物質を除去する触媒被毒物質除去装置と、該触媒被毒物質除去装置を通過したセメントキルン燃焼排ガスを予熱する予熱装置と、該予熱装置によって予熱したセメントキルン燃焼排ガス中の窒素酸化物、揮発性有機化合物、一酸化炭素、残留性有機汚染物質等を除去する触媒装置とを備えるセメントキルン燃焼排ガス処理装置が開示されている。

特開平９−８６９７７号公報 国際公開ＷＯ２００６／０７３０８３号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載されたセメントキルン燃焼排ガス処理装置は構成要素が多く非常に複雑であり、設備コストが高額になるという欠点があった。そこで、廃自動車シュレッダーダストをセメント焼成工程に導入するとき、より簡便にＶＯＣ等の臭気成分の排ガスへの排出を抑制できる廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法が課題とされていた。

本発明者らは、上記の課題を鋭意追求した結果、セメント焼成工程の中で、廃自動車シュレッダーダストを投入する位置を特定することにより、セメントキルン燃焼排ガス中のＶＯＣ等臭気成分濃度を抑制できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕乃至〔２〕のものである。
〔１〕廃自動車シュレッダーダストを、セメント焼成工程に導入する廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法であって、該廃自動車シュレッダーダストを、セメント焼成用ロータリーキルンの窯尻ハウジング若しくは立上りダクトのロータリーキルン側の面又は該窯尻ハウジング若しくは該立上りダクトの側面のロータリーキルン長さ方向の奥行きのロータリーキルン側から３分の１の位置よりロータリーキルン寄り且つ窯尻側のロータリーキルン端部の下から３分の２の位置より上方の、ガス温度９００℃以上の部位に投入することを特徴とする廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法。
〔２〕前記廃自動車シュレッダーダストを、セメント生産量１トン当り１．５ｋｇ以上の投入量でセメント焼成工程に導入することを特徴とする〔１〕に記載の廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法。

以上の本発明に係る廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法によれば、廃自動車シュレッダーダストをセメント焼成用の化石燃料の代替燃料として有効に用い得ると共に、セメントキルン燃焼排ガス中に排出されるＶＯＣ等臭気成分の発生を簡便且つ効果的に抑制することができる。

以下に、本発明に係る廃自動車シュレッダーダスト（以下、廃自動車シュレッダーダストをＡＳＲと略称する場合もある。）のセメント焼成用燃料化方法の実施の形態について説明する。

本発明に関連して言うＡＳＲとは、廃棄された廃自動車から、他の車の補修等に利用可能な部品や廃棄する上で問題を生じ得る部品を取り外した上で該廃自動車の車体を破砕機を用いて最大径１００ｍｍ程度まで破砕し、さらに磁力選別、風力選別、手選別等の分別手段により金属等の有価物を回収した後に残る破砕残渣のことを言う。

このＡＳＲは、成分としては主にプラスチック類、ゴム類、スポンジ（ウレタン）類等の可燃性の有機合成高分子廃棄物や、ガラス類、回収されなかった金属類等の無機物を主体とするものであり、微視的に見ると、繊維状、砕片状、微粒状等の種々の形態の物質の混在物であるが、セメント焼成用燃料としての用途の様に、１時間当たり数百ｋｇを使用するような巨視的な観点から見ると、大略均一な混合物とみなし得るものである。また、前述の通りＡＳＲは可燃物を多く含有するため、５，０００ｋｃａｌ／ｋｇ前後の総発熱量を有し、セメント焼成用燃料等の代替燃料として、好適に用い得るものである。

一方、前記ＡＳＲの様に、主成分としてプラスチック類、ゴム類、スポンジ（ウレタン）類等の可燃性の有機合成高分子物質を含有する廃棄物を燃焼させると、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）等の臭気成分が発生することがある。特に、酸素濃度の低い雰囲気で不完全燃焼させた場合に、発生する可能性が高い。

ＶＯＣ等の臭気成分としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、アンモニア、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の無機ガス類がある。

可燃性の廃棄物のセメント焼成工程への導入に当たっては、現在最も一般的である、ロータリーキルンに仮焼炉とプレヒーターを備えた形式のプロセスの場合、主な導入箇所は仮焼炉、ロータリーキルンの窯尻付近、ロータリーキルンの窯前の３箇所となる。この内、仮焼炉については、燃焼ガスの流れの下流になり、ＡＳＲ等の可燃性廃棄物が燃焼して発生したＶＯＣ等の臭気成分が分解仕切らずに、焼成系外へ飛散して行く可能性があること、また、ロータリーキルンの窯前については、ＡＳＲは最大径１００ｍｍ程度と比較的大きな破砕片を含むため、そのままではバーナーでの燃焼は困難であることを考慮すると、いずれも導入箇所として適当ではない。したがって、ＡＳＲの導入箇所としては、ロータリーキルンの窯尻付近が最も適切ということになる。

本発明においては、ＡＳＲを、セメント焼成用ロータリーキルンの窯尻ハウジングから立上りダクトにかけての、ガス温度９００℃以上の部位に投入する。好ましくは、セメント焼成用ロータリーキルンの窯尻ハウジングから立上りダクトにかけての、ガス温度１０００℃以上の部位に投入する。

ロータリーキルンの窯尻付近は窯前のメインバーナーから吹込まれる主燃料の石炭等の燃焼や、窯尻等に投入される他の可燃性廃棄物の燃焼により、燃焼ガス中の酸素濃度が非常に低くなっている。しかしながら、本発明のように高温部分に投入することにより、ＶＯＣ等の臭気成分を確実に分解・除去することができる。

さらに本発明においては、窯尻ハウジング若しくは立上りダクトのロータリーキルン側の面又は該窯尻ハウジング若しくは該立上りダクトの側面のロータリーキルン長さ方向の奥行きの半分よりロータリーキルン寄り且つ窯尻側のロータリーキルン端部の中心より上方の部分に投入口を設け、前記該廃自動車シュレッダーダストを投入することが好ましい。ロータリーキルンから窯尻ハウジングを通り、立上りダクトへと至る排ガス流路は、大きく屈曲しており、その屈曲の外側の流速が早く、内側の流速が遅くなるため、外側に相当する部分に投入されたＡＳＲは瞬時に下流側に飛散して行くが、内側に相当する前記部分に投入口を設けて投入されたＡＳＲは、比較的高温部分への滞留時間が長くなり、ＶＯＣ等の臭気成分をより確実に分解・除去することができる。

より好ましくは、窯尻ハウジング若しくは立上りダクトのロータリーキルン側の面又は該窯尻ハウジング若しくは該立上りダクトの側面のロータリーキルン長さ方向の奥行きのロータリーキルン側から３分の１の位置よりロータリーキルン寄り且つ窯尻側のロータリーキルン端部の下から３分の２の位置より上方の部分に投入口を設け、前記該廃自動車シュレッダーダストを投入する。

図１を用いて好ましい実施形態の一例を説明すると、ロータリーキルンの窯尻付近１においては、ロータリーキルン２から窯尻ハウジング４、立上りダクト５を通り、仮焼炉３へと燃焼ガスが流れているが、この窯尻ハウジング側面の、ガス温度１０００℃以上で前記屈曲の内側に相当する部分に投入口６を設けることにより、効果的にＶＯＣ等の臭気成分を分解・除去することができる。

ＡＳＲ使用に伴う諸コスト等を勘案しても代替燃料としてのメリットが出るようにすべきこと、ＡＳＲ使用量が多くなっても、本発明によれば、セメントキルン燃焼排ガス中に排出されるＶＯＣ等臭気成分の発生を簡便且つ効果的に抑制できることを考慮すると、セメント生産量１トン当り１．５ｋｇ以上の投入量でＡＳＲをセメント焼成工程に導入することが好ましい。

以上、本発明に係る廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲内及びその均等の範囲内において、種々の変更等が可能であることはいうまでもない。

１．使用したＡＳＲの性状
廃自動車処理施設より発生したＡＳＲサンプルについて、まず乾燥させて水分を測定し、次いで総発熱量を測定（JIS
Z 7302-2に準拠）した。さらに１９ｍｍ篩で篩分けを行い、１９ｍｍ篩上の物質から手選別でプラスチック、ゴム、スポンジ、金属を拾い出し、それぞれの質量比を求めた。１９ｍｍ篩の篩上の物質の残部は１９ｍｍ篩下の物質と合わせて、５ｍｍ篩による篩分を行ない、こちらも５ｍｍ篩上、５ｍｍ篩下の質量比を求めた。得られた結果を表１に示す。

５ｍｍ篩上、５ｍｍ篩下の各粒群については、成分分析を行なった。その結果を表２に示す。（Ｃ、Ｈ、Ｎ、ＯはJIS
M 8813に準拠、Ｓ、Ｃｌはイオンクロマトグラフ法又はエシュカ法で分析。）

２．セメント焼成工程での代替燃料としての使用
時産１７０トンのＮＳＰ付ロータリーキルンを有するセメント焼成工程のロータリーキルンの窯尻部分側面の投入口６で内部を流れるガス温度を測定したところ、１０５０℃であった。この投入口６から、前述のＡＳＲを、３５０ｋｇ／ｈ（セメント生産量１トン当り２．１ｋｇ）で投入した。その結果、ＡＳＲがセメント焼成用代替燃料として効果的に作用し、セメント焼成工程で使用する石炭を０．２５ｔ／ｈ減じることができた。

このＡＳＲ投入中に、セメント焼成工程からの排ガス集塵用の電気集塵機出口で排ガスサンプルを採取（平成７年環境庁告示第６３号に準拠）し、ＧＣ／ＭＳにより成分濃度を測定した。各成分濃度を各成分の臭気閾値で除し、各成分の臭気濃度をもとめ、それらを合計して全体の臭気濃度を算出し臭気指数に換算した。一方、別の日に、ＡＳＲ投入を止め、その分石炭を増量した他は、原料、燃料の条件を同一として、同様に臭気濃度の値を算出し臭気指数に換算した（ブランク測定）。ＡＳＲ投入時の臭気指数とブランク時の臭気指数の比を求めると１．０５であり、殆ど両者に差が認められなかった。したがって、本発明により、セメントキルン燃焼排ガス中に排出されるＶＯＣ等臭気成分が効果的に抑制されていたと考えられる。

本発明に係る廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法を実施するセメント焼成工程のロータリーキルン窯尻付近の概略図である。

符号の説明

１ ロータリーキルン窯尻付近
２ ロータリーキルン
３ 仮焼炉
４ 窯尻ハウジング
５ 立上りダクト
６ 投入口

Claims (2)

1. 廃自動車シュレッダーダストを、セメント焼成工程に導入する廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法であって、該廃自動車シュレッダーダストを、セメント焼成用ロータリーキルンの窯尻ハウジング若しくは立上りダクトのロータリーキルン側の面又は該窯尻ハウジング若しくは該立上りダクトの側面のロータリーキルン長さ方向の奥行きのロータリーキルン側から３分の１の位置よりロータリーキルン寄り且つ窯尻側のロータリーキルン端部の下から３分の２の位置より上方の、ガス温度９００℃以上の部位に投入することを特徴とする廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法。
2. 前記廃自動車シュレッダーダストを、セメント生産量１トン当り１．５ｋｇ以上の投入量でセメント焼成工程に導入することを特徴とする請求項１に記載の廃自動車シュレッダーダストのセメント焼成用燃料化方法。

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