JP6344252B2 - 可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法 - Google Patents

可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法 Download PDF

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Description

本発明は、可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法に関する。
セメントの原料となるクリンカは、セメント製造設備において、原料粉砕器を用いてけい石や石灰石等を調合粉砕し、粉砕された原料を仮焼炉で所定の温度で仮焼し、仮焼された原料をロータリーキルンで仮焼より高温で焼成することで製造される。
このようなクリンカの製造において、近年では、可燃性廃棄物等を可燃性燃料とし、その可燃性燃料を仮焼炉に投入することにより、可燃性廃棄物によるリサイクルが推進されている。
可燃性燃料を仮焼炉に投入する方法の1つに、可燃性燃料を投入される可燃性燃料投入口を有する渦流室を仮焼炉に設け、可燃性燃料を可燃性燃料投入口に投入する投入方法がある(例えば、特許文献1参照)。
また、可燃性燃料を抽気ダクトに投入し、投入された可燃性燃料が抽気ダクト内を移動する間に、可燃性燃料が抽気ダクトを流れる高温の空気によって加熱され、加熱された可燃性燃料が仮焼炉に投入する投入方法がある(例えば、特許文献2から4参照)。
特開2006−248796号公報 特許第5003036号公報 特許第4972944号公報 特許第4992513号公報
しかしながら、可燃性燃料の燃焼性の程度は、可燃性燃料の含水分率に依存することが大きいところ、含水分率は可燃性燃料のロッド毎に異なるし、また、あるロッドの可燃性燃料においても、燃焼性の低い(含水分率の高い)可燃性燃料と燃焼性の高い(含水分率の低い)可燃性燃料とが混在しているので、燃焼性の低い可燃性燃料が、燃焼可能な状態になる前に、仮焼炉に投入されると、仮焼炉の燃焼効率が下がる恐れがある。
本発明の課題は、含水分率による燃焼性の高い可燃性燃料と燃焼性の低い可燃性燃料とを効率よく仮焼炉に投入することができる可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法を提供することにある。
本発明に係る可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法は、以下のとおりである。
(1)仮焼炉と、
前記仮焼炉より高温で焼成を行うロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンから排出されるクリンカを冷却するエアクエンチングクーラと、
前記エアクエンチングクーラから回収されたガスが流れる抽気ダクトと、
前記抽気ダクトに形成された可燃性燃料を投入する可燃性燃料投入口と、
前記可燃性燃料投入口に所定の含水分率の平均値の可燃性燃料である投入可燃性燃料を投入する含水分率調整部と、を備え、
前記含水分率調整部は、複数の可燃性燃料受入口と、含水分率調整本体と、排出管と、を有し、
各可燃性燃料受入口は、複数の含水分率の平均値の可燃性燃料のそれぞれを受け入れるように、前記含水分率調整本体に形成され、
前記含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、前記投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して前記投入可燃性燃料を得て、前記排出管を介して、前記可燃性燃料投入口に前記投入可燃性燃料を投入する、可燃性燃料投入システム。
(2)前記含水分率調整部は、さらに、それぞれが各可燃性燃料受入口に接続した、可燃性燃料を粉砕する複数の粉砕器を備える、(1)に記載の可燃性燃料投入システム。
(3)前記含水分率調整部は、さらに、粉砕前の可燃性燃料を前記所定の含水分率の平均値となるように、前記複数の粉砕器に接続した可燃性燃料仕分部を備える、(2)に記載の可燃性燃料投入システム。
(4)前記複数の可燃性燃料受入口のうち、第1可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、30から60%の範囲を含み、第2可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、0から30%の範囲を含む、(1)から(3)のいずれかに記載の可燃性燃料投入システム。
(5)(1)から(4)のいずれかに記載の可燃性燃料投入システムを用いた可燃性燃料投入方法。
本発明によれば、可燃性燃料投入システムの含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して投入可燃性燃料を得て、排出管を介して、可燃性燃料投入口に投入可燃性燃料を投入するので、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料と燃焼性の高い可燃性燃料とを効率よく仮焼炉に投入することができる。
本発明に係る可燃性燃料投入システム及び可燃性燃料投入方法を説明する概念図である。 図1に示した可燃性燃料投入システムの一部拡大図である。
図1及び図2を参照して、本発明の本実施形態の1つである可燃性燃料投入システム10及び可燃性燃料投入方法を説明する。
図1に示すように、可燃性燃料投入システム10は、セメントクリンカー焼成装置1に用いられる。
セメントクリンカー焼成装置1は、石灰石、粘土、珪酸原料、酸化鉄原料等のクリンカ原料を焼成する際に使用される。
セメントクリンカー焼成装置1は、下から順に4つのサイクロンC1、C2、C3、C4と、仮焼炉60と、クリンカ原料投入部70と、ロータリーキルン40と、エアクエンチングクーラ80と、ファン82とを備える。
クリンカ原料投入部70は、クリンカ原料が仮焼炉60からサイクロンC1を経てロータリーキルン40へ流れるように、仮焼炉60及びサイクロンC1に連結されたライジングダクト及びインレットフッドである。
ロータリーキルン40は、クリンカ原料投入部70に連結され、その内部には、仮焼炉60より高温でクリンカ原料の焼成を行う燃料焼成装置として主燃料バーナー50が取り付けられている。
エアクエンチングクーラ80は、ロータリーキルン40に連結され、ロータリーキルン40から排出されるクリンカを冷却する。
ファン82は、サイクロンC4に配管81を介して連結されている。
サイクロンC1、C2、C3、C4と他のサイクロンC1、C2、C3、C4との間は配管83、85、87によって接続されている。サイクロンC2と仮焼炉60との間をシューター89が接続している。サイクロンC1は、仮焼炉60に連結している。
ここで、クリンカ原料としては、例えば、石灰石、粘土、珪石、鉄滓、石炭灰、スラッジ、都市ごみの焼却で発生する主灰等の廃棄物を使用することができる。
図2に示すように、可燃性燃料投入システム10は、粉体状の可燃性燃料Gを、一旦、その燃焼性に基づいて、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料g1と燃焼性の高い可燃性燃料g2とに仕分け、仕分けられた燃焼性の低い可燃性燃料g1と燃焼性の高い可燃性燃料g2とを所定の含水分率となるよう、調整した可燃性燃料(投入可燃性燃料)g3を抽気ダクト20に投入し、投入された可燃性燃料g3は抽気ダクト20内を移動している間に加熱され乾燥し、加熱され乾燥した可燃性燃料G0を仮焼炉60に投入されるシステムである。ここで、含水分率は、例えば、JIS Z 2101に準拠して算出することができる。
可燃性燃料投入システム10は、仮焼炉60と、ロータリーキルン40と、エアクエンチングクーラ80と、クリンカ原料投入部70と、抽気ダクト20と、可燃性燃料投入口21と、含水分率調整部30と、を備える。
抽気ダクト20は、エアクエンチングクーラ80から回収されたガスが仮焼炉60へ流れるように、エアクエンチングクーラ80と仮焼炉60とを繋ぐ配管である。抽気ダクト20内には、可燃性燃料g3を充分に乾燥させることができる温度(例えば、800℃)の空気が流れている。
可燃性燃料投入口21は、含水分率調整部30で所定の含水分率となるよう調整された可燃性燃料g3を抽気ダクト20に投入することができるよう、抽気ダクト20に形成されている。ここで、可燃性燃料投入口21と仮焼炉60との間の仮焼炉到達距離aは、含水分率調整部30から投入された可燃性燃料g3が可燃性燃料投入口21から抽気ダクト20内を移動して仮焼炉60に到達した際に略可燃状態となるような距離である。抽気ダクト20は、可燃性燃料投入口21から投入された可燃性燃料g3が移動する、仮焼炉到達距離aの領域20aを有する。
仮焼炉到達距離aは、可燃性燃料を効率よく抽気ダクト内に投入するという観点から、例えば、0mから10mが好ましく、0mから8mがより好ましく、0mから6mがさらにより好ましい。
含水分率調整部30は、可燃性燃料仕分部38と、第1粉砕器36と、第2粉砕器37と、第1可燃性燃料受入口33と、第2可燃性燃料受入口34と、含水分率調整本体35と、排出管31と、を有する。可燃性燃料の燃焼性は、例えば、可燃性燃料の粒径やアスペクト比、含水分率、及びこれらの組み合わせに大きく依存するので、本実施形態では、可燃性燃料仕分部38は、可燃性燃料Gを、複数の所定の含水分率の平均値に基づいて複数の可燃性燃料群に仕分ける機能を有するものとする。排出管31は、可燃性燃料g3が可燃性燃料投入口21に排出されるよう、含水分率調整本体35と可燃性燃料投入口21とを接続している。
また、含水分率調整部30は、粉砕水分量測定装置(図示せず)を有する。粉砕水分量測定は、可燃性燃料仕分部38に搬入される前に、予め可燃性燃料Gを粉砕すると共に、粉砕された可燃性燃料Gの含水分率を予め水分量計で測定し、その水分量を求める。なお、可燃性燃料投入システム10に搬入される可燃性燃料Gが予め所定の大きさに粉砕されており、また、含水分率も予め測定されている場合には、含水分率調整部30は、粉砕水分量測定装置を備えなくても良い。
そして、可燃性燃料仕分部38は、その測定結果の水分量に基づいて、所定の範囲内となるように、複数の可燃性燃料群に仕分ける。具体的には、可燃性燃料仕分部38は、含水分率の平均値が高く、可燃性の低い可燃性燃料群の可燃性燃料g1を第1粉砕器36に投入し、また、含水分率の平均値が低く、可燃性の高い可燃性燃料群の可燃性燃料g2を第2粉砕器37に投入する。つまり、投入された可燃性燃料g1の含水分率の平均値は、投入された可燃性燃料g2の含水分率の平均値より大きい。
可燃性燃料g1の含水分率の平均値は、可燃性燃料効率的に抽気ダクトに投入するという観点から、30から60%が好ましく、30から55%がより好ましく、30から50%がさらにより好ましい。また、可燃性燃料仕分部38から第2粉砕器37へ投入される可燃性燃料g2の含水分率の平均値は、0から30%が好ましく、5から30%がより好ましく、10から30%がさらにより好ましい。
第1粉砕器36、第2粉砕器37は、投入された可燃性燃料g1、g2を所定の大きさになるよう、粉砕する。この場合、可燃性燃料g1、g2の粒径の平均値は、抽気ダクトに効率よく投入するという観点から、0.01から8mmが好ましく、0.01から5mmがより好ましく、0.01から3mmがさらに好ましい。
第1可燃性燃料受入口33には、第1粉砕器36から送られてきた、含水分率の平均値が低い可燃性燃料g1が受け入れられる。第2可燃性燃料受入口34には、第1粉砕器36から送られてきた、含水分率の平均値が高い可燃性燃料g2が受け入れられる。
含水分率調整本体35は、第1可燃性燃料受入口33及び第2可燃性燃料受入口34から受け入れられた所定の含水分率の平均値の可燃性燃料g1及び可燃性燃料g2から、可燃性燃料g3の含水分率の平均値となるように、第1可燃性燃料受入口33からの可燃性燃料g1及び第2可燃性燃料受入口34からの可燃性燃料g2を調整する。
含水分率調整本体35は、第1可燃性燃料受入口33からの可燃性燃料g1の体積や重量と、第2可燃性燃料受入口34からの可燃性燃料g2の体積や重量とを調整し、これらを混合することにより、所定の含水分率の平均値となる可燃性燃料g3を調整する。
排出管31は、調整された可燃性燃料g3が可燃性燃料投入口21に供給されるよう、含水分率調整本体35と可燃性燃料投入口21とを接続している。
可燃性燃料投入システム10を用いた可燃性燃料投入方法を説明する。
先ず、可燃性燃料Gは、可燃性燃料仕分部38に投入される。この時の可燃性燃料Gは、木くず、プラスチック、ゴムなどであり、これらは、燃焼性を積極的な乾燥処理は行われていないので、燃焼性の低い可燃性燃料g1と燃焼性の高い可燃性燃料g2とが混ざっている。
可燃性燃料仕分部38は、先ず投入された可燃性燃料Gを粉砕し、粉砕された可燃性燃料Gの燃焼性、即ち、含水分率に応じて2つの可燃性燃料群に分けられる。可燃性燃料仕分部38は、含水分率に応じて、第1粉砕器36に投入される燃焼性の低い可燃性燃料g1と、第2粉砕器37に投入される燃焼性の高い可燃性燃料g2とに仕分ける。可燃性燃料仕分部38は、仕分けた可燃性燃料g1及び可燃性燃料g2を、それぞれ、第1粉砕器36及び第2粉砕器37に送る。
第1粉砕器36及び第2粉砕器37は、それぞれ、燃焼性の低い可燃性燃料g1及び燃焼性の高い可燃性燃料g2を粉砕し、第1可燃性燃料受入口33及び第2可燃性燃料受入口34に送る。
含水分率調整本体35は、燃焼性の低い可燃性燃料g1及び燃焼性の高い可燃性燃料g2を、所定の含水分率となるよう、混合率を調整し、調整された可燃性燃料g3を、排出管31を介して可燃性燃料投入口21に投入する。このとき、含水分率調整本体35は、可燃性燃料g3が抽気ダクト20の領域20aを移動すると、略燃焼可能状態になるような所定の含水分率になるように、燃焼性の低い可燃性燃料g1及び燃焼性の高い可燃性燃料g2を調整する。
投入された可燃性燃料g3は、高温の空気が流れる抽気ダクト20内を移動して仮焼炉60に送られる。このとき、可燃性燃料投入口21と仮焼炉60との間の仮焼炉到達距離aは、可燃性燃料投入口21から投入された可燃性燃料g3が仮焼炉60に到達した際に、含まれていた水分が蒸発し乾燥するに適した距離である。このため、可燃性燃料投入口21から投入された可燃性燃料g3はより充分に略燃焼可能に加熱された状態で仮焼炉60に到達する。
換言すると、仮焼炉60から仮焼炉到達距離aだけ離れた位置にある可燃性燃料投入口21から投入された可燃性燃料g3は、可燃性燃料投入口21と仮焼炉60との間の仮焼炉到達距離aを移動することで加熱及び乾燥されて、仮焼炉60に送られる。
仮焼炉60は、抽気ダクト20から送られてきた、乾燥した可燃性燃料G0を燃焼させる。このとき、仮焼炉60に到達した可燃性燃料G0は充分に加熱及び乾燥されているので、仮焼炉60の中で、完全燃焼させることができる。
また、可燃性燃料G0は含水分率調整部30で含水分率の平均値が所定の範囲内となるよう、調整されているので、可燃性燃料が抽気ダクト20内を移動している間に燃焼してしまう恐れは殆どない。このため、燃焼性の高い可燃性燃料G0が抽気ダクト20内で燃焼することによる抽気ダクト20の損傷の恐れは、殆どない。
以上の説明から明らかなように、可燃性燃料投入システム10の含水分率調整本体35は、第1可燃性燃料受入口33及び第2可燃性燃料受入口34から受け入れられた可燃性燃料g1及び可燃性燃料g2の含水分率の平均値から、可燃性燃料g3の含水分率の平均値となるように、受け入れられた可燃性燃料g1及び可燃性燃料g2を調整混合して可燃性燃料g3を得て、排出管31を介して、可燃性燃料投入口21に可燃性燃料g3を投入するので、含水分率による燃焼性の低い可燃性燃料g1と燃焼性の高い可燃性燃料g2とを効率よく仮焼炉に投入することができる。
C1〜C4 サイクロン
a 可燃性燃料投入口と仮焼炉との間の距離
g1 燃焼性の低い可燃性燃料
g2 燃焼性の高い可燃性燃料
g3 抽気ダクトに投入される可燃性燃料(投入可燃性燃料)
G 仕分け前の可燃性燃料
G0 加熱乾燥後の可燃性燃料
1 セメントクリンカー焼成装置
10 可燃性燃料投入システム
20 抽気ダクト
20a 抽気ダクトの領域
21 可燃性燃料投入口
30 含水分率調整部
31 排出管
33 第1可燃性燃料受入口
34 第2可燃性燃料受入口
35 含水分率調整本体
36 第1粉砕器
37 第2粉砕器
38 可燃性燃料仕分部
40 ロータリーキルン
50 主燃料バーナー
60 仮焼炉
70 クリンカ原料投入部
80 エアクエンチングクーラ

Claims (5)

  1. 仮焼炉と、
    前記仮焼炉より高温で焼成を行うロータリーキルンと、
    前記ロータリーキルンから排出されるクリンカを冷却するエアクエンチングクーラと、
    前記エアクエンチングクーラから回収されたガスが流れる抽気ダクトと、
    前記抽気ダクトに形成された可燃性燃料を投入する可燃性燃料投入口と、
    前記可燃性燃料投入口に所定の含水分率の平均値の可燃性燃料である投入可燃性燃料を供給する含水分率調整部と、を備え、
    前記含水分率調整部は、複数の可燃性燃料受入口と、含水分率調整本体と、排出管と、を有し、
    各可燃性燃料受入口は、複数の含水分率の平均値の可燃性燃料のそれぞれを受け入れるように、前記含水分率調整本体に形成され、
    前記含水分率調整本体は、各可燃性燃料受入口から受け入れられた可燃性燃料の含水分率の平均値から、前記投入可燃性燃料の含水分率の平均値となるように、受け入れられた複数の可燃性燃料を調整混合して前記投入可燃性燃料を得て、前記排出管を介して、前記可燃性燃料投入口に前記投入可燃性燃料を投入する、可燃性燃料投入システム。
  2. 前記含水分率調整部は、さらに、それぞれが各可燃性燃料受入口に接続した、可燃性燃料を粉砕する複数の粉砕器を備える、請求項1に記載の可燃性燃料投入システム。
  3. 前記含水分率調整部は、さらに、粉砕前の可燃性燃料を前記所定の含水分率の平均値となるように、前記複数の粉砕器に接続した可燃性燃料仕分部を備える、請求項2に記載の可燃性燃料投入システム。
  4. 前記複数の可燃性燃料受入口のうち、第1可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、30から60%の範囲を含み、第2可燃性燃料受入口から受け入れられる可燃性燃料の含水分率の平均値は、0から30%の範囲を含む、請求項1から3のいずれかに記載の可燃性燃料投入システム。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の可燃性燃料投入システムを用いた可燃性燃料投入方法。
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