(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主バーナーに併設して、気流による可燃性廃棄物の投入ノズルを有するセメント製造用ロータリーキルンにおいて、該投入ノズルとして先端からの長さが５ｍ以上の直管部を有するノズルを使用することを特徴とするセメント製造用ロータリーキルン。
【請求項２】
可燃性廃棄物が、質量０．５〜３０ｇ、大きさ１〜５０ｍｍである請求項１記載のセメント製造用ロータリーキルン。
【請求項３】
主バーナーの先端と投入ノズルの先端が同一面上に位置する請求項１記載のセメント製造用ロータリーキルン。
【請求項４】
投入ノズルが主バーナー上に積載した状態で設置されてなる請求項１記載のセメント製造用ロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気流による可燃性廃棄物の投入ノズルを有する新規なセメント製造用ロータリーキルン（以下、単にキルンともいう）に関する。詳しくは、可燃性廃棄物をキルンの焼成域内に確実に投入することが可能な可燃性廃棄物の投入ノズルを有するセメント製造用ロータリーキルンである。
【０００２】
【従来の技術】
可燃性廃棄物を気流によりキルン内に投入して燃焼させるセメントクリンカーの製造方法は、例えば、特公昭５７−１７８６７号公報により公知である。この方法は、破砕した可燃性廃棄物を空気と共にキルンの焼成帯に投入して燃焼させ、その熱量をクリンカーの製造に利用するものである。
【０００３】
ところが、廃プラスチックの如き可燃性廃棄物は、一般に破砕の経済性により、比較的大きい破砕物の状態でキルン中に投入されるため、キルン内の被焼成物の上に落下した状態で燃焼が進む。そして、可燃性廃棄物が燃焼している周囲が還元性雰囲気となることにより、生成したクリンカー中に未反応の酸化カルシウムが比較的多量残存する被焼成物中のＦｅ＋３が還元され好ましくない鉱物が生成する等という問題を有する。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、気流により可燃性廃棄物をキルン内に投入して落下せしめる位置を、落下後十分に酸化性雰囲気に曝される領域（以下、最適投入領域という）に設定する方法が提案されている。即ち、上記方法の実施により、キルン内の焼成帯の一部が可燃性廃棄物の投入によって還元性雰囲気になったとしても、その後に被焼成物を酸化性雰囲気下で焼成することによって、得られるセメントクリンカーの品質の低下が防止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の最適投入領域は、キルンの大きさによっても異なるが、通常、キルンにおけるセメントクリンカーの取出側の下流端より２０〜５０ｍの位置に存在し、かかる位置に従来のバーナー用ノズルを使用して空気の如きキャリアガスの気流により前記可燃性廃棄物を混合流としてキルン内に供給しようとした場合、該可燃性廃棄物の落下位置にばらつきが生じる他、キルンの下流端より十分遠くに投入するには、多大のキャリアガス量を要するなどの問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、キルン内において、前記比較的大きな可燃性廃棄物をキルンの下流端より十分遠くへ、正確に且つ安定して供給することの可能な投入ノズルを備えたセメント製造用ロータリーキルンを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、主バーナーに併設する可燃性廃棄物の投入ノズルとして、該ノズル先端からの特定の長さで直管部を有するノズルを使用することによって、該目的が達成し得ることを見い出し、本発明を提案するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、主バーナーに併設して、気流による可燃性廃棄物の投入ノズルを有するセメント製造用ロータリーキルンにおいて、該投入ノズルとして先端からの長さが５ｍ以上の直管部を有するノズルを使用することを特徴とするセメント製造用ロータリーキルンである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキルンの代表的な態様を示す図１に従って説明するが、本発明は該図面に何ら限定されるものではない。
【００１０】
本発明のセメント製造用ロータリーキルン１は、キルン本体２の下流端を構成する壁部に主バーナー３と可燃性廃棄物の投入ノズル４とを併設して有する。
【００１１】
本発明において、キルン本体２及び主バーナー３の構造は、公知の構造が特に制限なく採用される。
【００１２】
例えば、キルン本体２は、鉄製の円筒状の管内に煉瓦による耐火層が形成された構造を有する。また、その内径は４〜６ｍ、長さは７０〜１００ｍが一般的である。更に、図示していないが、キルン本体２の下部にはこれを通常約４゜の傾斜をつけて支え、且つ回転せしめるための支持部が設けられる。
【００１３】
また、主バーナーの構造は、重油、微粉炭等の燃料を供給する管、燃焼用の空気を供給する管などを有する多重管或いは複合管より成る公知の構造が特に制限なく採用される。また、材質も公知の材質が特に制限なく使用できる。
【００１４】
本発明において、可燃性廃棄物は、気流によりキルン内に投入可能なものであればその形態は特に制限されないが、本発明の効果を特に顕著に発揮せしめるためには、質量０．５〜３０ｇ、好ましくは、１〜１５ｇ、大きさ１〜５０ｍｍ、好ましくは、２〜２５ｍｍのものが好適である。即ち、上記質量、大きさを下回る可燃性廃棄物は、キルンに供給した際、その空間部（浮遊状態で）で燃焼が終了するため、キルン内に可燃性廃棄物を投入し、最適投入領域に落下せしめることを目的とする本発明を適用する必要性が乏しく、また、該質量、大きさを上回る可燃性廃棄物は、後記のキャリアガスによる投入が困難となる。
【００１５】
尚、可燃性廃棄物の大きさは、直線距離で測定される最大の長さをいう。例えば、扁平片状のものは扁平な面における最大長さによって、ペレット状、不定形状のものは長径によって、筒状のものは筒の長さによって、また、直方体のものは最長辺の長さによって、その大きさが示される。
【００１６】
上記可燃性廃棄物は可燃性を有し、上記質量、大きさを有するものであれば特に制限されない。例えば、材質としては、プラスチック類、紙類、木等の単独或いは複合体が挙げられる。また、可燃性廃棄物の形態としては、粒状体として存在するものはそのままで、また、電気機器のケーシング等に使用されていた比較的肉厚のある廃プラスチック成形体は破砕物として、また、廃プラスチックフィルム、紙屑等のフィルム状物は、必要に応じて粉砕後、バインダーを使用して或いは使用しないでタブレットに成形して、または該タブレットの破砕物として、木屑、廃プラスチックペレットのような粒状体はそのままの形態で使用するなど、可燃性廃棄物の形状に応じて様々な形態で使用することができる。
【００１７】
上記可燃性廃棄物は、キャリアガスとの混合流として投入ノズル４よりキルン中に投入される。
【００１８】
本発明の特徴は、主バーナー３と併設される可燃性廃棄物の投入ノズル４として、先端からの長さＬが５ｍ以上、好ましくは６ｍ以上、更に好ましくは７ｍ以上の直管部を有するノズルを使用することにある。即ち、本発明者らは、該投入ノズルを通過するキャリアガスの流速とこれに同伴される可燃性廃棄物の挙動について研究を重ねた結果、ノズル通過時における上記可燃性廃棄物の混合流中の速度はキャリアガスの流速によって決まり、キャリアガスの流速が十分に速い場合、ノズルの直管部の長さに比例して加速されるという知見を得た。そして、更に研究を重ねた結果、該直管部の長さを５ｍ以上とすることによって、ノズルの先端から投入される可燃性廃棄物に、投入された後、一定の距離を飛行し最適投入領域に落下させるに必要な速度を与えることができ、しかも、該キャリアガスの流速の制御によってキルン内の任意の領域に且つ安定して可燃性廃棄物を投入する技術を完成したのである。
【００１９】
従って、該直管部の長さＬが５ｍより短い場合、該キャリアガスの流速により可燃性廃棄物の速度を十分に高めることが困難となり、キルン中に投入された可燃性廃棄物をキルンの下流端より十分遠くに落下させるために無駄なキャリアガスを大量に必要としたり、その落下位置が不安定になるなどの問題を生じる。
【００２０】
一方、上記直管部の長さＬをあまり長くすることは制作上困難であり、一般には、１５ｍ以下の長さで使用することが好ましい。
【００２１】
そして、本発明によれば、ノズル先端部から吹出される該可燃性廃棄物に２０〜１００ｍ／Ｓ、好ましくは４０〜７０ｍ／Ｓの速度を与えることが可能となり、これにより前記最適投入領域である、キルンの下流端より２０〜５０ｍの範囲に位置する任意の最適投入領域に確実に且つ安定して、可燃性廃棄物を投入し、落下せしめることができる。
【００２２】
上記投入ノズル４の直管部の長さＬは、該投入ノズル４の内径にほとんど関係なく、上記長さ以上で形成することにより、本発明の効果が得られるが、供給する可燃性廃棄物の大きさ及びキャリアガスの量等を勘案すれば、該内径は、２０〜５００ｍｍ、好ましくは、５０〜２００ｍｍが好適である。
【００２３】
本発明において、投入ノズルは、可燃性廃棄物をキャリアガスとの混合流で供給するため、通常、単管で構成されるが、複数の管を並列に配置した複合管或いは多重管も使用することができる。また、かかる投入ノズルを構成する管の材質は、耐熱性、耐摩耗性等を勘案すれば、鉄、ステンレス等の材質が好適である。更に、該管を構成する壁部を中空とし、その外周に水等の冷媒を流すようにした構造、該管の外周部に耐火物による保護層を形成した構造等も必要に応じて採用される。
【００２４】
また、投入ノズル４の取り付けは、主バーナー３に併設するものであれば特に制限されないが、主バーナー３の火炎が投入ノズルに直接当たらないように、主バーナー３の先端部とその先端部が同一線上に並ぶように設けることが好ましい。また、投入ノズル４の取り付け時の安定性を勘案すれば、図に示すように、主バーナー３上に載せた状態で取り付けることが好ましい。この場合、図には示していないが、キルンの下流端より突出する投入ノズルの直管部は、公知の支持手段により支持することが好ましい。
【００２５】
本発明において、キルン以外の構造は、公知の構造が特に制限なく採用される。例えば、投入ノズル４に供給されるキャリアガスは、公知の送風機、例えば、ルーツブロア等を使用して供給管より供給される。また、可燃性廃棄物は、該送風機の前或いは後ろにおいて、該キャリアガスに混合される。
【００２６】
また、他の設備として、図１に示すように、上記キルン本体の上流端には、通常サスペンションプレヒーターが設けられ、セメント原料はこれにより仮焼されてキルン本体に至る。また、キルンの下流端には焼成によって得られるセメントクリンカーを冷却するためのグレートクーラー５が一般に設けられる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明のセメント製造用ロータリーキルンによれば、特定の質量、大きさを有する可燃性廃棄物を、キャリアガスの量を制御することにより、キルン内の任意の位置に安定して供給することが可能であり、得られるセメントクリンカーの品質を安定に確保しながら、可燃性廃棄物を燃焼せしめることができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
実施例１
予備実験として、鉄製の、内径７４ｍｍで、直管部の長さを３ｍ（比較例）と８ｍ（実施例）とした２種類の投入ノズルを用意した。図１に示すセメント製造用ロータリーキルンを構成した。即ち、微粉炭を燃料とした主バーナー２を有する、内径５．７ｍ、全長１１０ｍのキルン本体２の該主バーナー上に前記投入ノズル４を載せた状態で設け、セメント製造用ロータリーキルンを構成した。キルンには原料、燃料を供給せず、常温で下流から上流に向け１２ｍ／秒の速度で空気を通気した。
【００３０】
それぞれの投入ノズルについて、平均粒径２０ｍｍ、平均質量１．２ｇのプラスチック破砕片をキャリアガスとして空気を使用し、該プラスチック破砕片４．５トン／時間を、キャリア空気量１，０００Ｎｍ３／時間で該投入ノズル先端より噴出せしめ、投入ノズルの出口におけるプラスチック破砕片の平均速度とキルン下流端からの落下距離を測定した。
【００３１】
その結果、直管部の長さが３ｍ（比較例１）の投入ノズルにおいては、プラスチック破砕片のノズル噴出平均速度は３１ｍ／秒、キルン下流端からの落下距離は１８ｍ〜２９ｍであったのに対して、本発明の特定範囲に属する、直管部の長さが８ｍ（実施例１）の投入ノズルにあっては、プラスチック破砕片のノズル噴出平均速度は４３ｍ／秒、キルン下流端からの落下距離は２９ｍ〜３８ｍであった。
【００３２】
次いで、上記直管部の長さが８ｍ（実施例）の投入ノズルを使用して、前記予備実験と同様の構成のセメント製造用ロータリーキルンに原料、燃料を供給して、該投入ノズル４より、前記予備実験と同様の量のプラスチック破砕片を、同様のキャリア空気量で投入した。その結果、キルン下流端から３１ｍ〜３５ｍのキルンシェル温度がプラスチック破砕片を投入しない場合に比較して約３０℃上昇したことから、３１ｍ〜３５ｍの領域に該プラスチック破砕片の落下したことが確認できた。
【００３３】
プラスチック破砕片の投入後においても、得られるセメントクリンカーの品質は正常で、安定してセメントクリンカーを製造することができた。
【００３４】
一方、前記直管部の長さが３ｍ（比較例）の投入ノズルを使用して同様の実験を行おうとしたが、プラスチック破砕片の投入開始後に、得られるセメントクリンカーの品質の悪化の傾向が見られ始めたので、直ちに投入を止めた。
【００３５】
以上のように、本発明の装置によれば、上記キルン本体における最適投入領域２０〜５０ｍに確実に且つ安定して投入することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメント製造用ロータリーキルンの代表的な態様を示す概略図
【符号の説明】
１  ロータリーキルン
２  キルン本体
３  主バーナー
４  投入ノズル
５  グレートクーラー
６  サスペンションプレヒーター
７  仮焼用バーナー
【図１】
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