JP5582554B2 - セメント焼成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を、安全かつ効率的に乾燥させることのできるセメント焼成装置に関する。
従来、都市ごみ等の廃棄物をセメント焼成装置で処理するにあたって、種々の装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、都市ごみ等の廃棄物を乾燥させるための乾燥装置にクリンカクーラの高温空気の一部を導入し、乾燥装置からの排気を再びクリンカクーラに戻し、乾燥装置の排気が混入したクリンカクーラの高温空気をセメントキルン又は仮焼炉の燃焼用空気として使用する技術が開示されている。
また、特許文献２には、セメント焼成装置で可燃性廃棄物を焼却するにあたって、可燃性廃棄物をクリンカクーラの高温空気の一部を用いて焼却し、廃棄物の焼却工程中に生成された排ガスを、セメント原料を加熱するためのプレヒータに通気し、かつ廃棄物の焼却工程中に発生したスラグを引き出す技術が記載されている。
しかし、上記両文献に記載のように、クリンカクーラから抽気される高温空気を都市ごみ等の廃棄物や、可燃性廃棄物の乾燥等に利用する場合には問題はないが、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を乾燥させるにあたって上記高温空気を利用すると、該高温空気は酸素濃度が高いため、爆発のおそれがあった。
また、セメント焼成装置のプレヒータ出口以降の燃焼排ガスを利用しようとしても、この領域の燃焼排ガスの温度は４５０℃程度以下と低温であるため、高含水汚泥の乾燥には適さない。一方、セメントキルンの窯尻からの抽気ガスは、酸素濃度が低く、約１０００℃と高温であるため高含水有機廃棄物の乾燥には適しているが、窯尻から燃焼ガスを抽気すると、セメントキルンの熱効率が悪化するという問題があった。
そこで、上記の点に鑑み、本出願人は、鋭意検討を行ったところ、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスは、２〜８％と酸素濃度が低いため、高含水有機汚泥等の乾燥に用いても爆発のおそれがなく、該燃焼ガスの温度は４５０〜９００℃であるため、高含水有機廃棄物を十分に乾燥させることができ、セメントキルンの窯尻等から燃焼ガスを抽気しないため、セメントキルンの熱効率が悪化することもないことを見い出した。
特開昭６３−１５１６５０号公報 特表２００３−５０６２９９号公報
上述のように、高含水有機汚泥等の乾燥には、セメントキルンの仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスを用いることができるが、この乾燥熱源ガスとしてのセメントキルン排ガスは、セメント原料に起因する非燃焼性のダストを含有し、このダストの大部分は、乾燥後の汚泥に回収される。また、セメントキルン排ガスのダスト濃度は、約０．０５（トップサイクロン出口部）〜約１．０（各サイクロン入口部）ｋｇ／Ｎｍ3と抽気領域により様々である。
ここで、乾燥汚泥にセメント原料に起因するダストが含まれることには、利点と欠点の両方がある。利点としては、乾燥汚泥に非燃焼性のダストが含有されることにより、乾燥設備の爆発の危険性が軽減されることが挙げられる。一方、欠点としては、乾燥汚泥に非燃焼性のダストが含有されることにより、乾燥汚泥の燃料としての価値が低下することが挙げられる。
そこで、本発明は、上記従来の点に鑑みてなされたものであって、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を乾燥させるにあたって、乾燥設備の爆発の危険性を軽減するとともに、乾燥汚泥の燃料としての価値の低下を回避することもできるセメント焼成装置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、セメント焼成装置であって、セメントキルンのプレヒータサイクロンのうち、最上段サイクロンを除く各サイクロンのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記最上段サイクロンを除く各サイクロンの天井部より抽気した燃焼ガスが供給され、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を乾燥させる乾燥装置を備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、セメントキルンのプレヒータサイクロンのうち、最上段サイクロンを除く各サイクロンのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記最上段サイクロンを除く各サイクロンの天井部から、ダスト濃度の低い燃焼ガスの一部を抽気し、乾燥装置において、低ダスト濃度の燃焼ガスを用いて４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を乾燥させるため、乾燥後の有機廃棄物のダスト含有率も小さくなり、乾燥有機廃棄物の燃料としての価値の低下を回避することができる。
前記セメント焼成装置において、前記セメントキルンのプレヒータサイクロンのうち、最上段サイクロンを除く各サイクロンのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記最上段サイクロンを除く各サイクロンの天井部より抽気した燃焼ガスから粗粉を分離する粗粉分離装置を設け、該粗粉分離装置によって粗粉が分離された燃焼ガスを前記乾燥装置に供給するように構成することができる。これによって、乾燥後の有機廃棄物のダスト含有率をさらに小さくすることができ、乾燥有機廃棄物の燃料としての価値をより大きくすることができる。
前記セメント焼成装置において、前記乾燥装置に供給されるガスのダスト濃度は、０．０５ｋｇ／Ｎｍ3以上、０．３５ｋｇ／Ｎｍ3以下とすることができる。これによって、乾燥設備の爆発の危険性を軽減しながら、乾燥汚泥の燃料としての価値の低下を回避することができる。
前記セメント焼成装置において、前記高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であってもよく、製紙汚泥、下水汚泥、ビルピット汚泥、食品汚泥等を乾燥させることができる。
以上のように、本発明によれば、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物を乾燥させるにあたって、乾燥設備の爆発の危険性を軽減しながら、乾燥汚泥の燃料としての価値の低下を回避することも可能なセメント焼成装置を提供することができる。
図１は、本発明にかかるセメント焼成装置の第１の実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメントキルン２と、プレヒータ３と、仮焼炉４と、乾燥装置６と、ファン７等で構成される。
セメントキルン２、プレヒータ３及び仮焼炉４は、従来のセメント焼成装置と同様の機能を有し、プレヒータ３に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ３で予熱され、仮焼炉４で仮焼された後、セメントキルン２にて焼成される。
乾燥装置６には、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物（以下、「廃棄物」という）Ｗが供給されるとともに、最下段サイクロン３Ａの出口部より抽気した燃焼ガスが供給され、廃棄物Ｗが乾燥される。この燃焼ガスは、最下段サイクロン３Ａの出口部から第２サイクロン３Ｂの入口部までのダクトにおいて、第３サイクロン３Ｃから供給されたセメント原料が燃焼ガスと混合される前の段階で抽気されたものであるため、ダスト濃度が０．１５〜０．３５ｋｇ／Ｎｍ3と低く、乾燥装置６において廃棄物Ｗの乾燥に用いると、廃棄物Ｗに適度の濃度のダストが含まれることとなり、乾燥装置６における爆発を防止しながら、乾燥された廃棄物Ｗのダスト含有率を低く抑えることができる。
ファン７は、プレヒータ３から燃焼ガスを乾燥装置６に導入するために備えられ、ファン７の排気は、循環ダクト８を介して最下段サイクロン３Ａから第２サイクロン３Ｂへの排ガス流路に戻される。
尚、上記実施の形態においては、乾燥装置６に、最下段サイクロン３Ａの出口部より抽気した燃焼ガスを供給したが、最下段サイクロン３Ａの出口部に限らず、最上段サイクロン３Ｄ以外の各サイクロン３Ａ〜３Ｃのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記各サイクロン３Ａ〜３Ｃの天井部より抽気した燃焼ガスを乾燥装置６に供給して廃棄物Ｗの乾燥に用いることができ、上記と同様の効果を奏する。
次に、本発明にかかるセメント焼成装置の第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。このセメント焼成装置１１は、図１に示したセメント焼成装置１の構成に加え、乾燥装置６の前段に粗粉分離装置としてのサイクロン１２を備えることを特徴としている。尚、セメント焼成装置１と同じ構成要素については、同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
サイクロン１２には、最下段サイクロン３Ａの出口部より抽気した燃焼ガスが供給され、この燃焼ガス中の粗粉Ｄが除去される。除去された粗粉Ｄは、セメント焼成装置１に戻してもよく、セメント焼成装置１の系外で処理することもできる。サイクロン１２で回収されなかった微粉を含む燃焼ガスＧは、乾燥装置６に供給される。
乾燥装置６には、廃棄物Ｗが供給されるとともに、サイクロン１２からの燃焼ガスＧが供給され、廃棄物Ｗの乾燥が行なわれる。この燃焼ガスＧは、サイクロン１２によって集塵されているため、ダスト濃度が０．０５〜０．２ｋｇ／Ｎｍ3と低く、乾燥装置６において廃棄物Ｗの乾燥に用いると、乾燥装置６における爆発を防止しながら、乾燥された廃棄物Ｗのダスト含有率を低く抑えることができる。
尚、上記実施の形態においては、サイクロン１２に、最下段サイクロン３Ａの出口部より抽気した燃焼ガスを供給したが、最下段サイクロン３Ａの出口部に限らず、最上段サイクロン３Ｄ以外の各サイクロン３Ａ〜３Ｃのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記各サイクロン３Ａ〜３Ｃの天井部より抽気した燃焼ガスをサイクロン１２に供給し、粗粉を除去した燃焼ガスＧを、乾燥装置６において廃棄物Ｗの乾燥に用いることができ、上記と同様の効果を奏する。
本発明にかかるセメント焼成装置の第１の実施の形態の全体構成を示す概略図である。 本発明にかかるセメント焼成装置の第２の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
符号の説明
１ セメント焼成装置
２ セメントキルン
３ プレヒータ
３Ａ 最下段サイクロン
３Ｂ 第２サイクロン
３Ｃ 第３サイクロン
３Ｄ 第４サイクロン
４ 仮焼炉
５ 窯尻部
６ 乾燥装置
７ ファン
８ 循環ダクト
１１ セメント焼成装置
１２ サイクロン
Ｄ 粗粉
Ｇ 燃焼ガス
Ｒ セメント原料
Ｗ 高含水有機廃棄物（高含水有機汚泥）

Claims (4)

  1. セメントキルンのプレヒータサイクロンのうち、最上段サイクロンを除く各サイクロンのガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記最上段サイクロンを除く各サイクロンの天井部より抽気した燃焼ガスが供給され、４０質量％以上の水分を含む高含水有機廃棄物を乾燥させる乾燥装置を備えることを特徴とするセメント焼成装置。
  2. 前記ガス出口から原料投入部手前までの排ガス流路又は前記天井部より抽気した燃焼ガスから粗粉を分離する粗粉分離装置を備え、
    該粗粉分離装置によって粗粉が分離された燃焼ガスが前記乾燥装置に供給されることを特徴とする請求項１に記載のセメント焼成装置。
  3. 前記乾燥装置に供給されるガスのダスト濃度は、０．０５ｋｇ／Ｎｍ3以上、０．３５ｋｇ／Ｎｍ3以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成装置。
  4. 前記高含水有機廃棄物は、高含水有機汚泥であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメント焼成装置。
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