JPH08283051A - 廃プラスチックを利用したロータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイト製造方法 - Google Patents
廃プラスチックを利用したロータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイト製造方法Info
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Abstract
効率よく燃焼させ、生石灰・焼ドロマイトの製造を行う
方法を目的とする。 【構成】(a)ロータリーキルンにおける生石灰・焼ド
ロマイトを製造中において、燃料の一部として廃プラス
チック粒子を細束流とする工程と、(b)前記廃プラス
チック粒子の細束流と主燃料とを前記ロータリーキルン
内に吹き込み、前記細束流の少なくとも一部が前記主燃
料の火炎を横切り、且つ未燃焼の該廃プラスチック粒子
のロータリーキルン内における落下地点が前記主燃料の
火炎長さの距離以内となるように吹き込む工程。
Description
使用されてない廃プラスチックを燃料とし、ロータリー
キルンにおいて生石灰・焼ドロマイトを製造する方法に
関する。
であるが、廃プラスチックの燃焼性が他の燃料、例えば
微粉炭に比較して劣るため主に投棄されていた。然し、
環境問題、或いは資源の有効活用の見地から徐々に廃プ
ラスチックの再利用が図られて来た。
あることに着目し、廃プラスチックを利用したセメント
クリンカーの製造方法は特開昭46−15037号公報
において開示されている。この公報においては廃プラス
チックをセメントクリンカーを製造するロータリーキル
ン内に添加することによって安価にセメントクリンカを
製造できるとしているが、どのような方法において廃プ
ラスチックをロータリーキルンの中に添加するかについ
ては具体的な技術は何ら開示されていない。
はロータリーキルンの中に繊維強化プラスチックを添加
して処理する方法が開示されている。しかし、この方法
においてはポルトランドセメントを製造するため、繊維
強化プラスチックを90μm以下の粒子に破砕し、燃料
として添加しており、経済的とは言えない。
いては都市廃棄物を利用するポルトランドセメントの製
造方法が開示されている。この方法においては、都市廃
棄物を予め流動床燃焼装置において、予備的に燃焼させ
都市廃棄物を処理する方法を提案している。以上のこと
から本発明で目的とする生石灰・焼ドロマイトを製造し
ながら、一方では安価な廃プラスチックを利用する方法
についての開示はなされていない。
ロマイト、貝殻等を焼成して製造していることはよく知
られている通りである。ロータリーキルンは装入物に対
して燃焼ガスの通過する空間が比較的大きいため、種々
の燃料を燃焼するために好都合である。
ータリーキルンのー設備の概要を示した。以下、ロータ
リーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方法の
概要を説明する。石灰石・ドロマイト等の、原石を収容
する原石サイロ1から原石を予熱するためのグレートプ
レヒーター2に供給され、予めロータリーキルンからの
排ガスによって予熱し、その後、ロータリーキルン6に
装入される。
内張りされた円筒状の加熱炉であって、一定の速度で軸
の回りに回転している。図において左側の裝入口から装
入された石灰石・ドロマイトは回転した炉内を通過し、
右側の出口方向へ移動する。尚、ロータリーキルンは図
に示すとおり、原料の裝入口は出口方向に対して3/1
00〜4/100上向きに傾斜しており、装入された石
灰石・ドロマイトは焼成されながら炉内を回転しつつ、
生石灰・焼ドロマイトに変化して出口方向に移動する。
を供給する微粉炭供給装置8が備えられており、微粉炭
はノズルを介して炉内に吹き込まれ、空気により燃焼し
て、炉内を1000℃以上の高温に保持する。この微粉
炭の燃焼により発生した熱により石灰石・ドロマイトは
焼成されて生石灰・焼ドロマイトに変化する。
生石灰・焼ドロマイトを冷却するためのグレートクーラ
ーを通過することにより熱交換を行い、一方では高温の
生石灰・焼ドロマイトを冷却し、他方では高温となった
空気は出口側から上記ロータリーキルンの中に吹き込ま
れ、前記微粉炭を燃焼するための空気の供給源となる。
00℃前後であり、特に微粉炭が燃焼する際に生ずる火
炎のある部分は部分的には1500℃以上となり、石灰
石・ドロマイトの分解反応に伴って温度が低下し、石灰
石・ドロマイトの裝入口側、即ちガスの排出口側におい
ては1000℃程度まで温度が低下する。
のグレートプレヒーターに上乗せされた石灰石・ドロマ
イトを予熱し、ここでその熱の一部を放出した後、廃熱
ボイラ3を通り、更に集塵機4を通り、更に湿式集塵機
5を通過した後、外部に排出される。
ータリーキルン設備の概要である。従来、ロータリーキ
ルンでは燃料として主に微粉炭を利用し、一部に重油を
利用していることもある。しかしながら、これらの燃料
は何れもコスト高であり、生石灰・焼ドロマイトをより
安価に製造することが求められている。
g,重油は約10000kcal/kg程度の発熱量を
有する。一方、廃プラスチックは約10000kcal
/kg程度の熱量があり、微粉炭等と共に貴重な熱源と
なりうる可能性がある。
られ、前述の通り燃焼が容易でないため、従来投棄され
ているのが現状であった。ここで廃プラスチックでは、
ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、ポリ塩
化ビニール等の廃棄物が現在多量に発生している。従っ
て、これらを熱源として利用し、他方ではこの安価なプ
ラスチックを利用し、生石灰・焼ドロマイトを安価に製
造することが求められている。尚、生石灰・焼ドロマイ
トは鉄鋼業あるいは化学工業等において広く利用されて
いる重要な化学原材料の一つである。
述の通り鉄鋼業或いはその他の化学工業において重要な
生石灰・焼ドロマイトを安価に製造することを第一の目
的とし、そのため、従来、単に投棄処理等をなされてい
た廃プラスチックを燃料として使用し品質の高い生石灰
・焼ドロマイトを安価に製造することを目的とする。
として利用する際の問題点は、重油、微粉炭等の燃料と
異なり、燃焼する前に熱分解させる必要があり、そのた
め簡単に燃焼することは困難であるという問題点があ
る。
に燃焼し、その燃焼熱を利用するためには短い炉内滞留
時間(通常炉内におけるガス滞留時間は約10秒以内と
されている)内で完全に燃焼し、発生した熱を有効に利
用しなければならないという問題がある。従って、廃プ
ラスチック粒子を短い炉内滞留時間において十分に燃焼
させ、その燃焼熱を利用するためには、廃プラスチック
粒子の適切な粒度を選択する必要がある。
クをどの様に装入させるかという裝入方法の問題があ
る。更には廃プラスチックをより完全に燃焼するために
ロータリーキルンの如何なる位置に装入し、効率よく燃
焼させるかという問題がある。
徴とするロータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイ
トの製造方法を提供する。(a)ロータリーキルンにお
ける生石灰・焼ドロマイトを製造中において、燃料の一
部として廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、
(b)前記廃プラスチック粒子の細束流と主燃料とを前
記ロータリーキルン内に吹き込み、前記期細束流の少な
くとも一部が前記主燃料の火炎を横切り、且つ未燃焼の
該廃プラスチック粒子のロータリーキルン内における落
下地点が前記主燃料の火炎長さの距離以内となるように
吹き込む工程。
ック粒子を細束流を主燃料の火炎とほぼ平行に、且つ主
燃料の吹き込み位置の上部から前記ロータリーキルン内
に吹き込むことを特徴とする請求項1記載のロータリー
キルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方法を提供
する。
キルンに吹き込まれた廃プラスチック粒子の落下範囲
が、時計方向に回転するロータリーキルンの断面の第4
象限内にあることを特徴とする請求項1又は2に記載さ
れたロータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの
製造方法。
ック粒子の直径を20mm以下とすることを特徴とする
請求項1記載のロータリーキルンにおける生石灰・焼ド
ロマイトの製造方法を提供する。
キルン内において短時間に燃焼させる基本的な条件を定
めることが必要となる。そこで以下のような予備実験を
行った。直径5〜20mmの廃プラスチック粒子を採取
し、1000℃に保持した時、ガス化して燃焼するまで
の時間を調査した。小型の実験炉において廃プラスチッ
ク粒子を酸素濃度の種々異なる雰囲気において完全燃焼
迄の時間を調査した。
気の酸素濃度が5vol%以上である時は滞留時間が5
秒以内にガス化し完全に燃焼することが確認された。以
上のことから通常、長さ約50mのロータリーキルン内
におけるガスの滞留時間は前述の通り10秒以内、通常
7秒〜8秒であるから、直径20mm以下の廃プラスチ
ック粒子は十分にガス化し、且つ燃焼することを確認し
た。
粒子は酸素5vol%,温度が1000℃以上であれ
ば、短時間(5秒以内)に完全に燃焼するとの知見が得
られたので、次に、ロータリーキルンにおいて、どのよ
うに燃焼するかについて調査をおこなった。
度及び燃焼ガス中の酸素濃度の分布等の計算結果を示し
た。なお、図1は計算結果であるが、実際の測定結果と
一致していることを確認している。通常ロータリーキル
ンは長さ約50m程度であって、原料である石灰石・ド
ロマイトの装入口において炉内ガスの温度は、出口では
約600℃、2mの場所で1000℃となり、10mの
場所で約1500℃以上となり、石灰石・ドロマイトの
裝入口に向かって徐々に温度が低下し、約900℃とな
る。
トは一部予熱されて装入されるため、入口では900℃
程度あり徐々に分解反応を行い裝入口から約10mの箇
所において1000℃を超える温度となり十分に分解反
応を行い生石灰・焼ドロマイトに変化し、出口より排出
される。
気が供給されるため、21vol%存在するが出口側か
ら炉内へ吹き込まれる燃料、例えば微粉炭が燃焼するた
め徐々に酸素濃度が低下し出口から約15mの付近にお
いては酸素濃度がほぼ2vol%となる。
十分に燃焼させるためには、少くとも酸素濃度がある程
度存在している範囲において廃プラスチックを投入し、
完全に燃焼させることが必要となる。そこで主燃料であ
る微粉炭と共に廃プラスチックを炉内に吹き込む位置、
方法等が廃プラスチックを燃料として利用するために極
めて重要な課題となる。
はロータリーキルン出口付近の縦断面を模式的に示した
ものである。図2(a)においてロータリーキルン6の
出口において主燃料である微粉炭は微粉炭吹き込みノズ
ル14を介して断面がほぼ円形の炉内に吹き込まれ、こ
の際、微粉炭の燃焼により火炎16が形成される。この
長さL1 は例えば炉内の酸素濃度及びガス温度等を考慮
すると約15mである。この点は、ロータリーキルン内
の石炭中の灰分の付着状況、観察窓からの炉内の目視に
より確認した。
0mm以下の固体粒子となっていいるため、ロータリー
キルン内で燃焼させるためには、その出口付近に位置す
る廃プラスチック吹き込みノズル18から細束流とし一
定の初速をもって炉内に吹き込まれる。この際、固体粒
子は瞬間的には燃焼しないために、所定の軌跡180に
沿って燃焼しながら一部はロータリーキルンの底部に落
下していく。その落下地点をL2 とする。
濃度は2vol%程度となっているため、落下点L2 は
L1 以内としなければならない。また、L2 の最小値は
L1の約10%が望ましい。あまり出口に近い場所に廃
プラスチック粒子が落下すると温度が低いために未燃焼
のまま排出されるからである。
査を行った。図2(b)は図1(a)のA−A断面にお
ける炉内の状況を示す。同図において炉体は時計方向
(矢印の方向)において回転しているため固体装入物2
0は図において第3象限の位置に偏った状態において存
在している。
れた廃プラスチックを効率よく燃焼させるためには以下
の様な条件が必要である。まず、より早い燃焼を促進す
るためには、吹き込みノズルにより廃プラスチックを細
束流とし、この細束流が主燃料である微粉炭が形成する
火炎16を横切るように落下させることが望ましい。廃
プラスチック粒子を火炎により加熱し、速い燃焼を促進
するためである。
ように例えば時計回りにその火炎を回転させている。そ
こで、微粉炭吹き込みノズルの上方に廃プラスチック吹
き込みノズル18を位置せしめると、廃プラスチックの
軌跡は図中点線で示すような軌跡を通り図2(b)に示
すように、炉内の第4象限に落下し着地する。このよう
に落下させた場合には落下した廃プラスチックの粒子は
固体装入物である生石灰・焼ドロマイトと混合をせず、
従って生石灰・焼ドロマイトが廃プラスチックと混合す
ることはなくその品質が保持されることになる。
ックはそこでガス化し、燃焼する。以上述べたように廃
プラスチックを炉内の吹き込みに際しては、そのノズル
の吹き込みノズル位置を主燃料吹き込みノズル14の上
方に位置せしめ、しかもその未燃焼の廃プラスチックの
落下位置が製品である生石灰・焼ドロマイト20と混合
せしめないようにすることが望ましい。
部分の着地位置L2 は火炎長さL1以内であって、しか
もその落下位置は炉の断面内においては第4象限の位置
に落下せしめるようにすることが望ましい。
リーキルン内に細速流として吹き込むための装置につい
て簡単に説明する。図3に廃プラスチック吹き込み装置
の概要を示した。同図において廃プラスチックはホッパ
102内に装入しておき、ゲート104を通過し、ロー
タリーバルブ106によって所定の量を所定の時間内に
おいて噴射部108に、落下させる。
110から空気によって噴射部108から配管113に
気送される。配管113を通過した廃プラスチックはノ
ズル18を通過して炉内に噴射される。ノズル18は、
その外側のガス冷却管又は水冷管116によって保護さ
れ、また、水冷管116の外側は例えば、耐火材の保護
管118によって保温されている。
ード13が備えられており、このフード13を通過して
予熱された空気が下方からフード内に入り、次いでロー
タリーキルン内へ侵入するよう配慮されているためであ
る。即ち下方から侵入する予熱された空気によってノズ
ル18内の廃プラスチック粒子が管内において溶解する
ことを防止している。
装置は一例であって、このような装置に限定されるもの
ではない。また、廃プラスチックの種類としては前述の
通り、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、
ポリ塩化ビニール等何れのものでもよい。
大直径20mm迄のものならば使用が可能である。以上
の点からノズルの径としては廃プラスチックの最大粒径
の3〜4倍程度が望ましい。即ち、廃プラスチックの粒
子の最大直径が10mmであれば吹き込みノズルの内直
径は30〜40mm程度が必要となる。
5mのロータリーキルンにおいて廃プラスチックを燃料
として吹き込み、実験を行った。なお、この装置におい
ては従来、主に微粉炭を主たる燃料とし一部重油も使用
していた。表2に操業試験結果を示した。
石灰・焼ドロマイトを400ton製造し、その他表に
示すような燃料を用いていた。ケース1として廃プラス
チック(ポリエチレン粒子)を240kg/hを吹き込
み、ケース2においては、約410kg/hを吹き込ん
で少くとも24時間操業を行った。
発熱を考慮し、その分に相当する主燃料を減少させた。
発熱量から計算すると廃プラスチック吹き込み量(混焼
率)はケース1では10%、ケース2では18%であ
る。表において分解率は投入した石灰石・ドロマイトの
内、生石灰・焼ドロマイトとなったもののパーセンテー
ジである。この表の結果から特に出口の燃焼ガスの濃度
については大きく変化がなく、しかも、また、分解率を
考慮しても良好な製品が得られた。また、装入口の排ガ
スの成分組成を分析したところ、通常の操業と同じく、
炭化水素の組成は約10vol・ppmであった。
り廃プラスチック粒子を適切な方法で、且つロータリー
キルン内の適切な箇所に吹き込むことにより廃プラスチ
ックを十分に燃焼させ、しかも、従来通りの製品として
生石灰・焼ドロマイトが得られた。また、廃プラスチッ
クはコスト上、低価であるため生産費の低減に大きく寄
与することができた。従って従来主に投棄されていた廃
プラスチックを有効に熱源として利用することができる
一方、廃棄物の低減にも寄与することができ、環境上極
めて有効な発明であることを立証することができた。
の分布を示す図である。
廃プラスチック粒子の運動の軌跡を示す図である。
吹き込み装置の概略を示す図である。
リーキルン設備の概要を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記の工程を備えたことを特徴とするロ
ータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方
法。 (a)ロータリーキルンにおける生石灰・焼ドロマイト
を製造中において、燃料の一部として廃プラスチック粒
子を細束流とする工程と、(b)前記廃プラスチック粒
子の細束流と主燃料とを前記ロータリーキルン内に吹き
込み、前記細束流の少なくとも一部が前記主燃料の火炎
を横切り、且つ未燃焼の該廃プラスチック粒子のロータ
リーキルン内における落下地点が前記主燃料の火炎長さ
の距離以内となるように吹き込む工程。 - 【請求項2】 前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃
料の火炎とほぼ平行に、且つ主燃料の吹き込み位置の上
部から前記ロータリーキルン内に吹き込むことを特徴と
する請求項1記載のロータリーキルンにおける生石灰・
焼ドロマイトの製造方法。 - 【請求項3】 前記ロータリーキルンに吹き込まれた廃
プラスチック粒子の落下範囲が、時計方向に回転するロ
ータリーキルンの断面の第4象限内にあることを特徴と
する請求項1又は2に記載されたロータリーキルンにお
ける生石灰・焼ドロマイトの製造方法。 - 【請求項4】 前記廃プラスチック粒子の直径を20m
m以下とすることを特徴とする請求項1記載のロータリ
ーキルンにおける生石灰・焼ドロマイトの製造方法。
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JP2006298685A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Kawai Sekkai Kogyo Kk | 生石灰・軽焼ドロマイトの製造方法 |
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- 1995-04-14 JP JP11266295A patent/JP3195191B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100558786B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2006-03-10 | 주식회사 포스코 | 로터리 킬른 생석회 온도 안정화 및 열효율 개선 장치 |
JP2006298685A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Kawai Sekkai Kogyo Kk | 生石灰・軽焼ドロマイトの製造方法 |
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