JP5334316B2

JP5334316B2 - 廃棄物のセメント燃料化方法及び燃料化装置

Info

Publication number: JP5334316B2
Application number: JP2009234007A
Authority: JP
Inventors: 紳一郎齋藤; 肇和田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: JP2011079709A

Description

本発明は、家庭ごみ等の廃棄物をセメント焼成用燃料として有効利用するための廃棄物のセメント燃料化方法及び燃料化装置に関する。

近年、厨芥等の廃棄物の処理量が増大する一方であるため、その処理方法及び有効利用方法に関して多くの試みがなされている。一方、セメント製造工場は、セメントの需要に応じて操業状態が変動し、セメントの需要が少ない時期には焼成装置等のうち一部の運転を停止することもあり、それらの活用が課題となっている。

そこで、特許文献１には、セメント製造工場に備えられるセメントキルン等を廃棄物の処理のために有効活用する方法として、ごみ袋に収容された家庭ごみ等を、ごみ袋を破袋せず、そのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入して発酵処理する方法が記載されている。

特開２００１−１９１０５９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、家庭ごみ等を脱臭、減容化するために発酵処理した後、所定の大きさ以下に破砕し、セメントキルンの窯尻又は仮焼炉で燃料化しているが、破砕物の水分が４５％程度と高い上、不燃物を含むために発熱量が２５００ｋｃａｌ／ｋｇ程度と低く、燃え切りも悪く、燃焼性に問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメント工場の既存の設備等を利用して設備費を抑えながら、廃棄物を発熱量が高く燃焼性のよいセメント焼成用燃料として効率的に利用することのできる方法等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、廃棄物のセメント燃料化方法であって、廃棄物を発酵させ、該発酵処理物を粗砕し、該粗砕物のうち所定の大きさを超える物を乾燥させ、該乾燥物を破砕し、該破砕物をセメントキルン又は仮焼炉へ吹き込むことを特徴とする。ここで、上記廃棄物として、紙、布類、合成樹脂、木竹わら、厨芥、プラスチック類等の家庭ごみ、事業系の一般廃棄物、動植物性残渣、食品残渣物が付着した廃プラ容器類等を処理することができる。

そして、本発明によれば、廃棄物の発酵処理物を粗砕し、所定の大きさを超える物を乾燥させることで発熱量の高いセメント焼成用燃料を得ることができ、さらに乾燥物を破砕することで燃焼性が向上し、セメントキルン又は仮焼炉で効率よく燃焼させることができる。セメントキルンに吹き込む場合には、主バーナーから吹き込むこともでき、微粉炭等の主燃料との燃料代替率を向上させることができる。

上記廃棄物のセメント燃料化方法において、前記所定の大きさを、最大粒子径で２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。

また、上記廃棄物のセメント燃料化方法において、前記廃棄物の乾燥に使用した後のガスを、該ガスの温度により、前記セメントキルンの主バーナーの燃焼用空気、前記仮焼炉のバーナーの燃焼用空気、クリンカクーラーの冷却用空気、又は塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気のいずれかに利用することができる。これにより、廃棄物を乾燥した後の廃熱をセメント製造に有効利用することができる。

さらに、前記廃棄物の乾燥に使用した後のガスを、該ガスの臭気濃度により、前記セメントキルンの主バーナーの燃焼用空気、前記仮焼炉のバーナーの燃焼用空気、クリンカクーラーの冷却用空気、又は塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気のいずれかに利用することができる。これにより、乾燥後のガスの臭気に応じて適切に臭気処理を行いながら、廃棄物を乾燥した後の廃熱をセメント製造に有効利用することができる。

また、前記発酵処理の対象となる廃棄物は、ごみ袋に収容された廃棄物を含み、該ごみ袋を破袋せずに、そのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入して発酵処理することができる。これにより、セメント工場の既存の設備等を利用して設備費を抑えながら家庭ごみ等を燃料化することができる。

上記廃棄物のセメント燃料化方法において、前記廃棄物の乾燥用熱源として、塩素バイパス抽気ガスを冷却する冷却器からの廃熱を利用することができ、さらに効率よく廃棄物をセメント燃料化することができる。

また、本発明は、廃棄物のセメント燃料化装置であって、廃棄物を発酵させる発酵処理装置と、該発酵処理装置による発酵処理物を粗砕する粗砕機と、該粗砕機による粗砕物のうち所定の大きさ以下の物を取り除く選別機と、該選別機で選別された所定の大きさを超える物を乾燥させる乾燥機と、該乾燥機による乾燥物を破砕する破砕機と、該破砕機による破砕物を、セメントキルン又は仮焼炉へ吹き込む吹込装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、廃棄物から発熱量の高い燃料を得てセメントキルン又は仮焼炉で効率よく燃焼させることができ、燃料代替率を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、セメント工場の既存の設備等を利用して設備費を抑えながら、廃棄物を発熱量が高く燃焼性のよいセメント焼成用燃料として効率的に利用することが可能となる。

本発明にかかる廃棄物のセメント燃料化装置が付設されたセメント焼成装置を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる廃棄物のセメント燃料化装置（以下、「燃料化装置」という）１を付設したセメント焼成装置（以下、「焼成装置」という）２０を示し、この焼成装置２０は、大別して、セメントキルン２２と、仮焼炉２３と、最下段サイクロン２４を備えるプレヒータ（不図示）と、クリンカクーラー２１と、塩素バイパスシステム３０等から構成される。

セメントキルン２２、仮焼炉２３等を含む焼成装置２０は、セメントを製造するにあたり一般的に用いられているものである。セメントキルン２２には、微粉炭等の主燃料を吹き込むための主バーナー２５が備えられる。また、仮焼炉２３にも、バーナー（不図示）より、微粉炭や廃棄物由来の燃料等が吹き込まれる。

塩素バイパスシステム３０は、セメントキルン２２の燃焼排ガスから塩素分を除去するために一般に用いられるものであって、窯尻２２ａから燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ３１と、抽気ガスＧを、粗粉Ｃと、微粉（塩素バイパスダスト）Ｆ及びガスＧ１とに分離するサイクロン３２と、微粉Ｆ及びガスＧ１を冷却する冷却器３３と、微粉Ｆを回収するためのバグフィルター３４等を備える。

燃料化装置１は、廃棄物Ｗを発酵させる発酵処理装置２と、発酵処理物Ｗ１を粗砕する粗砕機３と、粗砕物Ｗ２をその大きさによって選別する選別機４と、選別機４で選別された所定の大きさを超える篩上物Ｗ３を乾燥させる乾燥機５と、乾燥物Ｗ４を破砕する破砕機６と、破砕物Ｗ５をセメントキルン２２の主バーナー２５に吹き込む吹込装置７等を備える。

発酵処理装置２は、家庭ごみ等の廃棄物Ｗを発酵させるために備えられ、特許文献１に記載の発酵処理装置と同様、内張り煉瓦を撤去したセメント焼成用のロータリーキルンやロータリードライヤー等であって、セメント製造工場に既存のものを有効利用することができる。

粗砕機３は、発酵処理物Ｗ１を粗砕するために備えられ、低速２軸式の破砕機等を用いることができる。

選別機４は、粗砕物Ｗ２をその大きさによって選別するために備えられ、例えば、目開きが２０ｍｍのトロンメル等を用いることができる。

乾燥機５は、選別機４で選別された２０ｍｍを超える篩上物Ｗ３を乾燥させるために備えられ、ロータリードライヤー等を用いることができる。

破砕機６は、乾燥物Ｗ４を破砕するために備えられ、回転刃及び固定刃を備えたスクリーン付き１軸式破砕機等を用いることができる。

吹込装置７は、破砕物Ｗ５をセメントキルン２２の主バーナー２５に吹き込むために備えられ、ブロワー等が用いられる。

尚、破砕物Ｗ５に鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属類（不燃物）が多く含まれる場合には、これらの異物を除去するため、粗砕機３や破砕機６の前段又は後段に、高ガウス選別機やアルミニウム選別機等の異物除去装置を設置する。

次に、上記構成を有する燃料化装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、家庭から回収したごみ袋に収容された、紙、布類、合成樹脂、木竹わら、厨芥、プラスチック類等の廃棄物をセメント燃料化する場合を例にとって説明する。

焼成装置２０では、後述する燃料化装置１の運転と併行してセメントを製造する。最下段サイクロン２４を含むプレヒータでセメント原料の予熱を行い、仮焼炉２３で仮焼し、セメントキルン２２の主バーナー２５から微粉炭等の主燃料を吹き込んでセメント原料を焼成し、得られたセメントクリンカをクリンカクーラー２１で冷却する。

また、塩素バイパスシステム３０において、プローブ３１で窯尻２２ａからセメントキルン２２の燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、サイクロン３２によって抽気ガスＧを粗粉Ｃと、微粉Ｆ及びガスＧ１とに分離し、冷却器３３で微粉Ｆ及びガスＧ１を冷却した後、微粉Ｆをバグフィルター３４で回収する。サイクロン３２で分離された塩素含有率の低い粗粉Ｃはセメントキルン系に戻され、バグフィルター３４によって回収された塩素含有率の高い微粉Ｆはダストタンク（不図示）に貯留される。バグフィルター３４から排出された排ガスＧ３は、排気ファン（不図示）を経てセメントキルン２２に付設されたプレヒータ等に戻される。

一方、トラック等で回収した家庭ごみ等を、ごみ袋を破袋せず、そのまま廃棄物Ｗとして発酵処理装置２内で発酵処理する。発酵処理は、ロータリーキルンを用いた場合、キルンを回転させて３日程度行うが、有害な微生物が死滅していれば、３日未満であってもよい。

次に、上記発酵処理物Ｗ１を粗砕機３で２００〜４００ｍｍ程度以下に粗砕した後、粗砕物Ｗ２を選別機４で最大粒子径が２０ｍｍ以下の篩下物Ｗ３’と、２０ｍｍを超える篩上物Ｗ３に選別する。ここで、２０ｍｍを境界として粗砕物Ｗ２を選別するのは、２０ｍｍを超える篩上物Ｗ３に、廃プラスチック等の発熱量の高い物が多く含まれるからである。尚、篩下物Ｗ３’は、肥料や補助燃料としてそのまま使用することができる。

篩上物Ｗ３を乾燥機５に供給し、塩素バイパスシステム３０の冷却器３３からの熱ガスＧ２を利用して乾燥させる。これにより、篩上物Ｗ３の水分含有率が４０％程度から５％程度以下まで低下する。

一方、乾燥機５から排出された乾燥後のガスＧ４は、その温度又は臭気濃度によって、セメントキルン２２のバーナー２５の燃焼用空気Ａ４、仮焼炉２３のバーナー（不図示）の燃焼用空気Ａ５、クリンカクーラー２１の冷却用空気Ａ３、又はプローブ３１における塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気Ａ１のいずれかに利用する。

この際、ガスＧ４の温度が高い場合には、セメントキルン２２のバーナー２５の燃焼用空気Ａ４、仮焼炉２３のバーナーの燃焼用空気Ａ５として利用し、低い場合には、クリンカクーラー２１の冷却用空気Ａ３、プローブ３１における塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気Ａ１として利用する。また、臭気濃度が高い場合には、セメントキルン２２のバーナー２５の燃焼用空気Ａ４、仮焼炉２３のバーナーの燃焼用空気Ａ５、クリンカクーラー２１の冷却用空気Ａ３として利用し、臭気濃度が低い場合には、プローブ３１における塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気Ａ１として利用することができる。尚、ガスＧ４の臭気濃度が１０００〜１００００（臭気指数３０〜４０）と、敷地境界の規制の範囲を超える強いにおいであっても、セメントキルン２２のバーナー２５の燃焼用空気Ａ４として７００℃以上の雰囲気に晒すことで、臭気成分を分解することができる。

次に、乾燥機５による乾燥物Ｗ４を破砕機６によって最大粒子径１５ｍｍ程度以下に破砕し、発熱量が４０００〜６０００ｋｃａｌ／ｋｇの破砕物Ｗ５を得て、吹込装置７を介してセメントキルン２２の主バーナー２５に吹き込み、セメント焼成用燃料として微粉炭等の主燃料の代替燃料として利用する。

尚、上記実施の形態においては、家庭から回収したごみ袋に収容された廃棄物をセメント燃料化する場合を例示したが、事業系の一般廃棄物、動植物性残渣、食品残渣物が付着した廃プラ容器類等を処理することもできる。

また、破砕機６による破砕物Ｗ５をセメントキルン２２の主バーナー２５に吹き込んで主燃料の代替燃料として利用したが、バーナーを介して仮焼炉２３に吹き込んで燃料として利用することもできる。

１廃棄物のセメント燃料化装置
２発酵処理装置
３粗砕機（１次破砕機）
４選別機
５乾燥機
６破砕機（２次破砕機）
７吹込装置
２０セメント焼成装置
２１クリンカクーラー
２２セメントキルン
２２ａ窯尻
２３仮焼炉
２４最下段サイクロン
２５主バーナー
３０塩素バイパスシステム
３１プローブ
３２サイクロン
３３冷却器
３４バグフィルター
Ａ１〜Ａ３冷却空気
Ａ４、Ａ５燃焼用空気
Ｃ粗粉
Ｆ微粉
Ｇ抽気ガス
Ｇ１ガス
Ｇ２熱ガス
Ｇ３排ガス
Ｇ４（乾燥後の）ガス
Ｗ廃棄物
Ｗ１発酵処理物
Ｗ２粗砕物
Ｗ３篩上物
Ｗ３’ 篩下物
Ｗ４乾燥物
Ｗ５破砕物

Claims

廃棄物を発酵させ、
該発酵処理物を粗砕し、
該粗砕物のうち所定の大きさを超える物を乾燥させ、
該乾燥物を破砕し、
該破砕物をセメントキルン又は仮焼炉へ吹き込むことを特徴とする廃棄物のセメント燃料化方法。
前記所定の大きさは、最大粒子径で２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物のセメント燃料化方法。
前記廃棄物の乾燥に使用した後のガスを、該ガスの温度により、前記セメントキルンの主バーナーの燃焼用空気、前記仮焼炉のバーナーの燃焼用空気、クリンカクーラーの冷却用空気、又は塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気のいずれかに利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物のセメント燃料化方法。
前記廃棄物の乾燥に使用した後のガスを、該ガスの臭気濃度により、前記セメントキルンの主バーナーの燃焼用空気、前記仮焼炉のバーナーの燃焼用空気、クリンカクーラーの冷却用空気、又は塩素バイパス抽気ガスの冷却用空気のいずれかに利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物のセメント燃料化方法。
前記発酵処理の対象となる廃棄物は、ごみ袋に収容された廃棄物を含み、該ごみ袋を破袋せずに、そのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入して発酵処理することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の廃棄物のセメント燃料化方法。
前記廃棄物の乾燥用熱源として、塩素バイパス抽気ガスを冷却する冷却器からの廃熱を利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の廃棄物のセメント燃料化方法。
廃棄物を発酵させる発酵処理装置と、
該発酵処理装置による発酵処理物を粗砕する粗砕機と、
該粗砕機による粗砕物のうち所定の大きさ以下の物を取り除く選別機と、
該選別機で選別された所定の大きさを超える物を乾燥させる乾燥機と、
該乾燥機による乾燥物を破砕する破砕機と、
該破砕機による破砕物を、セメントキルン又は仮焼炉へ吹き込む吹込装置とを備えることを特徴とする廃棄物のセメント燃料化装置。