JP5980070B2 - セメントキルンバーナー用燃料の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、セメントキルンの窯前部においてキルンバーナー用燃料として利用可能な燃料を廃棄物から製造する方法に関する。
従来、コールタール等の高粘性廃油をリサイクルする技術として、木屑や廃畳等の吸収材に高粘性廃油を混合、含浸させ、セメント焼成炉用燃料を製造する技術がある。例えば、特許文献1には、廃塗料スラッジ等の不溶性固体を含む高粘性の廃スラッジを解砕機により解砕し、解砕物と廃油吸収材とを直接混合し、廃油系固体燃料を製造する方法が提案されている。
しかし、上記特許文献1に記載の廃油系固体燃料は、その形状等から利用可能な部位が仮焼炉部に略々制限されるため、処理可能な高粘性廃油量には限度がある。セメント焼成炉における高粘性廃油のさらなる利用を推進するには、セメントキルンの窯前部においてキルンバーナー用燃料として利用する必要がある。
一方、燃焼灰は、その由来等から発熱量が異なり、発熱量によって用途が異なるが、今後、電力供給体制が火力発電主体となることを考えた場合、石炭灰等の低発熱量燃焼灰の有効利用技術として、燃料用途での技術開発が望まれる。
特開2010−215777号公報
しかし、廃油系固体燃料をキルンバーナー用燃料として利用するには、廃油系固体燃料を加熱するか、低粘性燃料と混合することで噴射可能な程度に粘度を低下させるか、高粘度燃料に対応するバーナーを新規に導入する必要がある。
また、石炭灰等の低発熱量の燃焼灰は、適当な発熱量を必要とするセメント焼成炉におけるキルンバーナー用燃料とはなりえず、セメント原料として利用されるのがほとんどであった。
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、粘度調整や新規バーナーの導入を行わずに高粘性廃油をキルンバーナーで利用することができると共に、低発熱量の燃焼灰もキルンバーナー用燃料として利用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、セメントキルンバーナー用燃料の製造方法であって、粘度が1000cP〜50000cPの高粘性廃油と、総発熱量が3,000kcal/kg未満の燃焼灰のみの混合物100重量部に対し、該混合物中の前記高粘性廃油が35重量部以上50重量部以下となるように、前記高粘性廃油と燃焼灰のみを混合撹拌し、最大粒径が10mm以下の混合物とすることを特徴とする。ここで、高粘性廃油とは、コールタール、アスファルト、重油、木質タール、廃油又は溶剤の蒸留残渣、廃インク、廃グリス等の粘度が1,000〜50,000cPの廃油類をいう。また、燃焼灰とは、微粉炭、重油、コークス、廃棄物固形燃料等の燃料を燃焼した際に発生する灰類をいう。
そして、本発明によれば、高粘性廃油と燃焼灰とを混合することで、高粘性廃油を燃焼
灰に付着させて粒状固形物を得ることができるため、粘度調整や新規バーナーの導入を行
わずに高粘性廃油をキルンバーナーで利用することができる。また、低発熱量の燃焼灰で
あっても、高粘性廃油と混合することで混合物全体の発熱量を高くすることができるため
、セメントキルンバーナー用燃料として利用することができる。さらに、従来燃料として全く利用することができなかった燃焼灰を利用し、発熱量、付着性及び粒径のすべてにお
いてセメントキルンバーナー用に適合した燃料を得ることができる。
以上のように、本発明によれば、粘度調整や新規バーナーの導入を行わずに高粘性廃油をキルンバーナーで利用可能とすることができると共に、低発熱量の燃焼灰もキルンバーナー用燃料として利用することができる。
次に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
上述のように、本発明では、高粘性廃油と燃焼灰とを混合することにより、セメントキルンバーナー用燃料を製造する。高粘性廃油とは、上記列挙したコールタール、アスファルト、重油等であり、これらを単独で、又は2種以上を同時に用いることもできる。さらに、燃焼灰とは、微粉炭や廃棄物固形燃料等の燃料を燃焼した際に発生する灰類をいうが、発熱量の異なる灰を混合使用してもよく、混合する高粘性廃油が発熱量を有するため、発熱量が0の燃焼灰を利用することもできる。
上記高粘性廃油及び燃焼灰を混合するにあたって、回転羽式、パドル式、リボン式等の一般的な混合機を用いることができ、混合撹拌により、高粘性廃油を燃焼灰に付着させ、最大粒径を10mm以下の混合粒状固形物を得ることができる。
高粘性廃油は、付着性を有するため、セメントキルンバーナーへの搬送管路内に付着する虞があるが、燃焼灰との混合比を調整することでこの問題を解決することができる。
また、セメントキルンバーナー用燃料としての発熱量の制御は、
(1)発熱量で区分した燃焼灰種の混合比と、
(2)高粘性廃油と燃焼灰の混合比の2つの比率調整を組み合わせることで行うことがで
きる
以下の試験例において実証されるように、高粘性廃油と燃焼灰との混合比は、総発熱量が3,000kcal/kg未満の燃焼灰(低発熱灰)のみを用いた場合には、燃焼灰を、セメントキルンバーナー用燃料100重量部中0重量部以上65重量部以下混合することができる。燃焼灰がセメントキルンバーナー用燃料100重量部中65重量部を超えると、燃料の発熱量が低下し過ぎるため好ましくない。
また、高粘性廃油を、セメントキルンバーナー用燃料100重量部中5重量部以上0重量部以下混合することができる。高粘性廃油の混合比がセメントキルンバーナー用燃料100重量部中5重量部未満の場合には、燃料の発熱量が低下し過ぎるため好ましくなく、80重量部を超えると、付着性が強くなり、また、粒径の大きい“ダマ”が生成されるため好ましくない。
次に、本発明に係るセメントキルンバーナー用燃料の製造方法で得られたセメントキルンバーナー用燃料の試験例について説明する。
(1)試験に用いた材料は、以下の通りである。
高粘性廃油:コールタール(総発熱量7,800kcal/kg、粘度12,900〜18,500cP)
低発熱灰:石炭灰(総発熱量200kcal/kg)
高発熱灰:石油コークス及び重油混焼灰(総発熱量7,500kcal/kg)
(2)高粘性廃油と燃焼灰との混合には、パドル式混合機を使用した。
(3)上記高粘性廃油と燃焼灰との混合によって得られた混合物について、総発熱量、粒径及び付着性について測定又は試験を行った。測定・試験方法及び評価基準は、以下の通りである。
(3−1)総発熱量
総発熱量測定:JIS Z 7302−2 「廃棄物固形化燃料−第2部:発熱量試験方法」に準拠。熱量計は島津製作所製 熱研式自動ボンブ熱量計CA−4PJを使用。
評価基準 ○:3,000kcal/kg以上
(3−2)粒径
ふるい試験:JIS Z 8801−1 「試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい」に規定する、2mm、4mm、8mmのふるいを使用。この試験は、混練による“ダマ”の生成状況を確認するために行った。
評価基準 ○:8mmふるい全通
(3−2)付着性
付着性試験:φ120mm×L150mmのステンレス製円筒状容器(容量1.7リットル)に、廃油と燃焼灰の混練物100g入れ、容器を46rpmの回転数で20分回転させた後の容器内壁に付着する試料重量を測定した。
評価基準 ○:1%以下 △:1〜3% ×:3%を超える
(4)試験結果
表1に燃焼灰と高粘性廃油の配合割合(重量部)を示す。
低発熱灰のみを配合する場合であって高粘性廃油の配合割合が35重量部以上50重量部以下の場合が実施例(No.4、6、7)であり、高発熱灰を配合する場合であって高粘性廃油の配合割合が30重量部以上70重量部以下の場合が参考例(No.5、8〜10)であり、これら以外が比較例(No.1〜3、11)である。
表2に総発熱量の測定値、及び付着性試験の結果を示す。同表に示すように、実施例のすべてにおいて、総発熱量が3,000kcal/kg以上で付着性も良好であるが、比較例1〜3は、付着性は良好であるが、総発熱量が3,000kcal/kgに達せず、比較例4では、総発熱量が7,800kcal/kgと高い値を示すが、付着性に問題があることが判る。
表3にふるい試験結果を示す。同表に示すように、実施例のすべて、及び比較例1〜3において、8mm残分が存在せず良好な結果を示したが、比較例4では、8mm残分が5重量部存在し、混練による“ダマ”が生成されているため、セメントキルンバーナー用燃料として不適であることが判る。
以上の結果を総合すると、実施例のすべてにおいて、総発熱量、付着性及び粒径において良好な結果が得られたが、比較例では、総発熱量、付着性又は粒径の少なくともいずれか一つにセメントキルンバーナー用燃料として不適な項目が存在することが判る。

Claims (1)

  1. 粘度が1000cP〜50000cPの高粘性廃油と、総発熱量が3,000kcal/kg未満の燃焼灰のみの混合物100重量部に対し、該混合物中の前記高粘性廃油が35重量部以上50重量部以下となるように、前記高粘性廃油と燃焼灰のみを混合撹拌し、最大粒径が10mm以下の混合物とすることを特徴とするセメントキルンバーナー用燃料の製造方法。
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