(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント製造設備に隣設される廃棄物処理設備であって、
廃棄物をガス化して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、
前記ガス化炉において発生した熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだまま前記セメント製造設備におけるセメントの予熱器ないし仮焼炉に搬送するガス搬送路と、を備えており、
前記ガス化炉からの熱分解ガスの流量が、前記予熱器ないし仮焼炉から排出される排気の流量に対して０．３以下の流量比に制限されていることを特徴とする廃棄物処理設備。
【請求項２】
前記熱分解ガスの流量が前記流量比となるように、少なくとも前記ガス化炉への廃棄物の投入量が調整される、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項３】
前記ガス搬送路が、前記ガス化炉からの熱分解ガスを前記仮焼炉に搬送し、
前記ガス化炉への廃棄物の投入量と空気の供給量とが、当該ガス化炉及び前記仮焼炉の少なくとも一方の圧力に応じて調整される、請求項２に記載の廃棄物処理設備。
【請求項４】
前記ガス化炉が流動層式のものである、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項５】
前記ガス化炉が補助燃料を供給可能に構成されている、請求項４に記載の廃棄物処理設備。
【請求項６】
平均粒径が０．１〜３ｍｍの粉末状補助燃料が、前記ガス化炉内の流動層に投入される、請求項５に記載の廃棄物処理設備。
【請求項７】
前記ガス搬送路の途中に圧縮空気を吹き込むようにエゼクタ装置が配設されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項８】
前記仮焼炉は、前記セメント製造設備の焼成炉又はクリンカクーラから高温の排気が流入するものであり、
前記ガス搬送路が、前記ガス化炉からの熱分解ガスを前記仮焼炉に搬送し、
前記ガス搬送路から前記仮焼炉内に熱分解ガスを、その流れが、当該仮焼炉内に流入する前記高温の排気の主流と直接的に干渉しない態様で導入するガス導入手段を備える、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項９】
前記仮焼炉に導入された前記熱分解ガスは、仮焼炉に留まる間に、少なくとも２秒以上、８５０℃以上で燃焼することを特徴とする、請求項８に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１０】
前記仮焼炉が筒状の周壁を有し、その筒軸方向の一端から他端に向かうように前記焼成炉又はクリンカクーラからの排気流の主流が形成されており、
前記ガス導入手段は、前記周壁に周方向を指向して設けられ、前記筒軸の周りを旋回するように熱分解ガスを導入するガス導入口からなる、請求項９に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１１】
前記仮焼炉の周壁が上下方向に延びていて、その下端に流入する前記焼成炉又はクリンカクーラからの排気が噴流となって上方に向かう一方、
前記ガス導入口は熱分解ガスを、水平面に対し下向きに０°よりも大きく且つ４０°以下の傾斜角度で導入する、請求項１０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１２】
前記ガス導入口から熱分解ガスを５〜３０ｍ／ｓの流速で導入する、請求項１１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１３】
前記仮焼炉の周壁の下端には前記焼成炉からの排気が流入する一方、当該周壁の下部には、熱分解ガスと同じ向きに旋回する流れを形成するように燃焼用の空気を導入する空気導入口が設けられており、
前記空気導入口の上方に所定の間隔を空けて前記ガス導入口が設けられている、請求項１０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１４】
前記空気導入口は燃焼用の空気を、水平面に対し下向きに所定の傾斜角度で導入する、請求項１３に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１５】
前記仮焼炉の下端には、下方に延びた後にＬ字状に折れ曲がって前記焼成炉の入り口に至るダクトが接続され、
前記ガス導入口は、前記仮焼炉の周壁において前記焼成炉の側と反対側に設けられている、請求項１３に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１６】
前記仮焼炉の周壁において前記ガス導入口の近傍には燃料供給口が設けられている、請求項１０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１７】
前記ガス化炉が２基以上、設けられていて、それぞれのガス化炉から熱分解ガスを搬送する２以上のガス搬送路が、前記仮焼炉の周壁に設けられた２以上のガス導入口に個別に連通している、請求項１０に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１８】
前記仮焼炉が混合室と旋回仮焼室とを有しており、
前記ガス搬送路が、前記焼成炉の入口から前記混合室の出口までの間、又は、前記旋回仮焼室と前記混合室との間に前記熱分解ガスを送るように、前記仮焼炉と接続されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項１９】
前記仮焼炉が立ち上がり管として構成されており、
前記ガス搬送路が前記立ち上がり管と接続されている、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
【請求項２０】
セメント製造設備に隣設される廃棄物処理設備であって、
廃棄物をガス化して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、
前記ガス化炉において発生した熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだまま前記セメント製造設備におけるセメントの予熱器ないし仮焼炉に搬送するガス搬送路と、を備えており、
前記ガス化炉は流動層式であって、補助燃料を供給可能に構成されており、
前記ガス化炉からの熱分解ガスの流量が、前記予熱器ないし仮焼炉から排出される排気の流量に対して所定の流量比に制限されていることを特徴とする廃棄物処理設備。
【請求項２１】
セメント製造設備に隣設される廃棄物処理設備であって、
廃棄物をガス化して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、
前記ガス化炉において発生した熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだまま前記セメント製造設備におけるセメントの予熱器ないし仮焼炉に搬送するガス搬送路と、
圧縮空気を吹き込むように前記ガス搬送路の途中に配設されたエゼクタ装置とを備えており、
前記ガス化炉からの熱分解ガスの流量が、前記予熱器ないし仮焼炉から排出される排気の流量に対して所定の流量比に制限されていることを特徴とする廃棄物処理設備。
【請求項２２】
セメント製造設備に隣設される廃棄物処理設備であって、
廃棄物をガス化して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、
前記ガス化炉において発生した熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだまま前記セメント製造設備における仮焼炉に搬送するガス搬送路とを備えており、
前記ガス化炉からの熱分解ガスの流量が、前記予熱器ないし仮焼炉から排出される排気の流量に対して所定の流量比に制限されており、
前記仮焼炉が筒状の周壁を有し、前記セメント製造設備の焼成炉又はクリンカクーラから流入した高温の排気流によって、前記仮焼炉内に筒軸方向の一端から他端に向かう主流が形成されており、
熱分解ガスの流れが前記仮焼炉内の前記主流と直接的に干渉しない態様で、前記ガス搬送路から前記仮焼炉内へ熱分解ガスを導入するガス導入手段を備え
前記ガス導入手段は、前記仮焼炉の前記周壁に周方向を指向して設けられ、前記筒軸の周りを旋回するように熱分解ガスを導入するガス導入口からなることを特徴とする廃棄物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造設備に隣設され、セメントの仮焼炉等を利用して廃棄物を衛生的に処理するための廃棄物処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば途上国においても生活レベルの向上とともにごみの衛生処理に対するニーズが高まっており、その焼却処理量の増大が予測されているが、一般的なごみ焼却炉の建設には多大なコストがかかり、長い工期を要するという問題もある。また、焼却炉による周辺環境への影響を評価したり、近隣の住民へ情報開示することも必要で、着工までにも長い時間を必要とする。さらに、日本国内においてはごみ焼却炉から発生する灰の埋め立て処分場の不足が問題になっており、新たにごみ処理場を設ける場合には灰溶融炉の設置や灰の再利用方法の確立等が必須条件になっている。
【０００３】
一方、セメント業界では従来よりセメントの製造コストを低減するために、可燃性の廃棄物を燃料の一部として利用しようとする動きがあり、例えば特許文献１に開示されるように、既存のセメント製造設備を有効利用して廃棄物を衛生処理することが提案されている。この例では廃棄物をガス化炉において熱分解し、発生した熱分解ガスからチャー及び灰分を分離した上で、熱分解ガスはセメントキルン（焼成炉）に供給し、チャー及び灰分はプレヒータに供給している。
【０００４】
すなわち、前記従来例ではガス化炉で発生した熱分解ガスを燃料ガスの一部として利用できるとともに、チャー及び灰分はセメント原料として利用できるものであるが、両者を分離して別系統でセメント製造設備に供給しなくてはならないため、システムが煩雑になるという難があった。
【０００５】
また、一般にごみの発熱量は１０００〜３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度であり、セメントキルンにおいて通常、用いられる燃料（石炭の場合、低位発熱量５０００〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇ）に比べて低いので、ごみに由来する熱分解ガスを混焼するとキルン内の温度が低下してしまい、却って燃費が悪化するおそれもあった。
【０００６】
さらに、ごみに由来する熱分解ガス中に含まれる水蒸気がセメントクリンカの性状に悪影響を及ぼすおそれもあり、熱分解ガスがセメントキルンにおいて燃焼する際にヒートスポットが発生して、付着物が生成される懸念もあった。
【０００７】
これに対し本願の発明者らは、ガス化炉で発生した熱分解ガスをチャー及び灰分と共にセメント製造設備の仮焼炉若しくは焼成炉（キルン）に供給する、という技術を開発して先に特許出願をしている（特許文献２）。仮焼炉の温度はキルンに比べて低く９００℃程度なので、ここに供給された熱分解ガス及びチャーは燃料として有効利用され、灰分はセメント原料の一部になる。
【０００８】
また、仮焼炉にはキルンからの高温の排気が流入し、噴流となってセメント原料を吹き上げているから、ここに供給される熱分解ガスも燃焼しながら吹き上げられ、水蒸気等と共にプレヒータへと搬送されることになる。よって、キルン内においてクリンカの性状悪化や付着物の問題が生じる心配はない。
【０００９】
【特許文献１】特許第３８３８９５１号公報
【００１０】
【特許文献２】中国特許出願公開第１０１４３４４６１号明細書
【発明の概要】
【００１１】
ところが、前記のように仮焼炉に熱分解ガスを供給するようにしても、その量が多くなってくると以下のような不具合が生じる。例えば、何らかのトラブルによってガス化炉の運転を停止した場合、ここから仮焼炉への熱分解ガスの供給も停止するため、仮焼炉においては石炭等を増量しても燃料の供給が不足してしまい、その運転に支障をきたすことがあり得る。
【００１２】
また、廃棄物はその種類によって発熱量が大きく異なるため、その熱分解ガスの発熱量もばらつきが大きく、その時々で処理場に集積されている廃棄物の種類によって発熱量が大きく変動してしまう。このため、仮焼炉に供給する熱分解ガスの量が多いと、その燃焼による発熱量の変動によって仮焼炉の温度も変動することになる。
【００１３】
つまり、仮焼炉へ燃料として供給する熱分解ガスの量が多いと、セメント製造設備の安定的な運転を阻害するおそれがある。
【００１４】
かかる点に鑑みて本発明の目的は、ガス化炉で発生した熱分解ガスを、チャーや灰分を含んだままセメントの製造設備に搬送する場合に、このセメント製造設備の運転の安定性を確保することにある。
【００１５】
前記の目的を達成すべく本発明は、セメント製造設備に隣設される廃棄物の処理設備であって、廃棄物をガス化して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、このガス化炉において発生した熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだまま前記セメント製造設備におけるセメントの仮焼炉に搬送するガス搬送路と、を備えており、前記ガス化炉からの熱分解ガスの流量を、前記仮焼炉から排出される排気の流量に対して所定の流量比以下に制限するようにしたものである。
【００１６】
かかる構成の廃棄物処理設備では、ガス化炉において廃棄物の熱分解ガスが発生すると、この熱分解ガスがチャー及び灰分を含んだまま、ガス搬送路によってセメントの仮焼炉まで搬送され、仮焼炉において燃焼される。このとき熱分解ガスやチャーの燃焼による発熱量は、廃棄物の種類等に応じて比較的大きく変動するが、熱分解ガスの流量を、仮焼炉から排出される排気の流量に対して所定の流量比以下に制限しておけば、仮焼炉の温度の変動を抑えることができる。
【００１７】
また、何らかのトラブルによってガス化炉の運転を停止し、熱分解ガスやチャーの供給が停止したとしても、その量が少なければ石炭等の供給を増やすことで、仮焼炉の運転状態を維持できる。つまり、ガス化炉から仮焼炉へ搬送する熱分解ガスの流量を、仮焼炉からの排気流量に対し所定以下に制限することによって、セメント製造設備の安定的な運転を行うことができる。
【００１８】
具体的には前記ガス搬送路を流通する熱分解ガスの流量を、前記仮焼炉から排出される排気の流量に対して例えば０．３以下の流量比とすればよく、そうなるようにガス化炉への廃棄物の投入量を調整し、さらに流動層式のガス化炉であれば流動化空気の流量も調整して、熱分解ガスの発生量を制御してもよい。例えば、ガス化炉への廃棄物の投入量や流動化空気の流量を、当該ガス化炉や仮焼炉の負圧の大きさに応じて調整することによって、前記の流量比以下に維持することができる。
【００１９】
一般にセメント製造設備の仮焼炉ではキルン排気などが誘引されて負圧状態になっており、ここに熱分解ガスが流入すればその流量に応じて負圧が小さくなる。よって、この仮焼炉の負圧やこれにより熱分解ガスが誘引されるガス化炉の負圧の大きさに応じて、廃棄物の投入量や流動化空気の流量を調整すれば、熱分解ガスの発生量を制御して、その仮焼炉への流量を所定以下に維持できるのである。
【００２０】
また、そのように仮焼炉の負圧によってガス化炉から熱分解ガスを誘引し、ガス搬送路やガス化炉内も負圧状態に保つことができれば、外部へ熱分解ガスが漏出することがなく、好ましい。このように熱分解ガスを搬送し、且つ搬送元であるガス化炉内を負圧に維持するためには、ガス搬送路の途中に送風機を設置することが多いが、廃棄物に由来する熱分解ガスにはチャーや灰分が含まれており、その一部が送風機のインぺラ等に付着し堆積したり、インペラそのものが摩耗したりして、トラブルの発生するおそれがある。
【００２１】
このようなトラブルを防止するために熱分解ガスからチャーや灰分を除去することも考えられるが、そのための除去装置が必要になる上に、除去したチャーや灰分の温度が低下するため、後工程での再利用に適さない。また、送風機の出口は局所的に正圧になる可能性があり、こうなると万一の場合に熱分解ガスがダクト外に噴き出すおそれもある。
【００２２】
この点も考慮すれば、ガス搬送路を流通する熱分解ガスの流量は、仮焼炉から排出される排気の流量に対して例えば０．２以下とするのが好ましい。ここまで流量比を小さくすれば、元々仮焼炉を流れるキルン排気等の流量に対して、追加される熱分解ガスの流量が相当に少ないことから、仮焼炉内の負圧が十分に大きな状態に維持され、この負圧によって熱分解ガスを誘引し且つガス化炉も負圧状態に維持することができる。
【００２３】
よって、ガス搬送路の途中には送風機を設けなくても済み、熱分解ガス中のチャーや灰分の付着、堆積に起因して送風機が故障する心配がない。送風機の出口が正圧になって万一の場合に熱分解ガスが噴き出すおそれもない。
【００２４】
ここで、ガス化炉としては低温ガス化方式として流動層タイプ及びキルンタイプがあり、高温ガス化方式としてはシャフトタイプがあるが、低温ガス化方式とすれば廃棄物内の鉄やアルミを酸化させずに回収できるメリットがある。また、流動層タイプの方がキルンタイプよりも反応効率（ガス化効率）が高く、設備がコンパクトになるというメリットもあるので、この流動層タイプのものが好ましい。
【００２５】
さらに、ガス化炉を補助燃料の供給が可能な構成とすれば、発熱量の低い廃棄物を処理する場合でも、ガス化炉の層温度を必要なレベルに維持することができる。そのような補助燃料として具体的には微粉炭を用いることができ、これは流動層に上方から投入するようにしてもよい。この場合には微粉炭の粒が細か過ぎると熱分解ガスの流れに乗ってガス化炉から排出されてしまう一方、粒が大き過ぎれば流動層内ですぐに沈下してしまい、十分に燃焼に寄与しないおそれがある。この点から微粉炭の平均粒径は０．１〜３ｍｍくらいにするのが好ましい。
【００２６】
なお、補助燃料は微粉炭に限らず、それ以外にも例えば廃タイヤ、プラスチック、木片、炭、汚泥炭化物等、流動層内で燃焼するものであれば、その種類は問わない。
【００２７】
また、ガス搬送路の途中に圧縮空気を吹き込むようにエゼクタ装置を配設してもよく、こうすれば、ガス搬送路の壁面に付着、堆積したチャーや灰分も除去することができる。また、ガス搬送路に連通して仮焼炉に熱分解ガスを導入するガス導入口についてもチャーや灰分の付着、堆積を抑えるために、このガス導入口を水平面に対し下向きに傾斜させて設けてもよい。
【００２８】
さらに、セメント製造設備に仮焼炉がなく、セメントの予熱器には焼成炉からの高温の排気が流入するようになっている場合でも、前記したようにガス化炉からの熱分解ガスの流量を、予熱器から排出される排気の流量に対して所定の流量比以下に制限することで、予熱器内の負圧を十分に大きな状態に維持し、この負圧によって熱分解ガスを誘引し且つガス化炉を負圧状態に保つことができる。
【００２９】
ところで、上述したように仮焼炉には高温のキルン排気が流入し噴流となっているから、ここに導入した熱分解ガスがキルン排気の流れに乗って、十分に燃焼しないままプレヒータへと排出されてしまうおそれがある。また、仮焼炉には高温のキルン排気を流入させる構造だけでなく、クリンカクーラからの高温の排気（空気）を流入させるものもあるが、この場合にも熱分解ガスがクーラ排気の主流に乗ってしまうと、十分に燃焼しないまま仮焼炉を吹き抜けて排出されることになる。
【００３０】
この点を考慮すると、前記仮焼炉に、セメント製造設備の焼成炉又はクリンカクーラのいずれかから高温の排気が流入する場合には、この仮焼炉内に前記ガス搬送路から熱分解ガスを導入する際に、その熱分解ガスの流れが前記高温の排気の主流と直接的に干渉しない態様で導入することが好ましい。
【００３１】
こうすると、セメント製造設備の仮焼炉においてセメント焼成炉やクリンカクーラから高温の排気が流入していても、この強い排気流の主流と直接的に干渉しない態様で熱分解ガスを導入することで、熱分解ガスが排気流に乗って仮焼炉を吹き抜けてしまうことを防止でき、熱分解ガスやチャーを仮焼炉内で十分に燃焼させることができる。一例として熱分解ガスは、仮焼炉に留まる間に少なくとも２秒以上の間、８５０℃以上で燃焼させることが好ましい。
【００３２】
一例として仮焼炉が筒状の周壁を有し、その筒軸方向の一端から他端に向かうように前記焼成炉やクリンカクーラからの排気流の主流が形成される場合には、前記周壁に周方向を指向してガス導入口を設け、前記筒軸の周りを旋回するように熱分解ガスを導入するようにしてもよい。こうして仮焼炉内に導入される熱分解ガスは、前記焼成炉等からの排気流の主流の周りを旋回するようになり、この主流と直接的に干渉することはない。
【００３３】
また、一般的に仮焼炉の周壁は上下方向に延びていて、その下端には焼成炉やクリンカクーラからの排気が流入し噴流となって吹き上がっている。これに対しガス導入口からは、熱分解ガスを水平面に対し下向きに所定の傾斜角度で導入してもよく、こうすれば熱分解ガスが排気の流れに乗って流され難くなる。通常、ガス化炉からセメント製造設備までのガス搬送路は水平を基本としているため、ガス導入口では少なくとも下向きの傾斜とすればよい。
【００３４】
但し、下向きの傾斜が大き過ぎると、熱分解ガスの流れの旋回成分（水平方向速度）が小さくなってしまうので、ガス導入口の水平面に対する傾斜は大きくても４０°以下とし、好ましくは３０°以下としてもよい。また、前記ガス導入口からの熱分解ガスの流速は高い方が、前記の堆積物による閉塞を防止する効果があるが、あまり流速を高くすると、ガス導入口での圧力損失が増大するので、約５〜３０ｍ／ｓの流速で導入するようにしてもよい。
【００３５】
ここで、上述した従来例（特許文献２）のように仮焼炉の周壁の下端に焼成炉からの排気が流入する場合は、通常、その周壁の下部には燃焼用の空気を導入する空気導入口が設けられているが、この空気導入口により燃焼用の空気を、その流れが熱分解ガスと同じ向きに旋回する流れとなるように導入してもよい。こうすれば、熱分解ガスの旋回流とその燃焼用の空気の旋回流とが互いに強め合いながら、よく混ざり合うことによって熱分解ガスの着火性、燃焼性が高くなる。
【００３６】
そのためには空気導入口も、水平面に対し下向きに所定の傾斜角度で延びるように設けるとともに、その空気導入口の上方に所定の間隔を空けてガス導入口を設けることが好ましい。空気の導入口の傾斜角度はガス導入口の傾斜角度と概ね同じか、それよりもやや小さいくらいにすればよい。
【００３７】
こうすると、熱分解ガスの旋回流よりも下方に適度な間隔を空けて燃焼用空気の旋回流が形成されることになり、仮焼炉内を吹き上がる排気の流れが、まず燃焼用空気の旋回流と干渉するようになる。このことによっても排気の主流と熱分解ガスの旋回流との干渉が抑制される。そして、上昇する排気の主流によって押し上げられる燃焼用空気の旋回流が熱分解ガスの旋回流を押し上げて、両者は仮焼炉内を上方に向かい螺旋状に旋回しながら、よく混ざり合うようになる。
【００３８】
また、前記仮焼炉の下端には焼成炉からの排気が流通するダクトが接続されるが、このダクトは通常、下方に延びた後に焼成炉の入り口に向かってＬ字状に折れ曲がっている。そして、そのＬ字状のダクト内を流通して上方に向きを変える排気の流れは、ダクトの内壁面から受ける力によって焼成炉の側に偏ることがあるので、ガス導入口は、焼成炉の側と反対側の周壁に設けてもよい。
【００３９】
さらに、前記仮焼炉の周壁においてガス導入口の近傍には、微粉炭や重油のような通常、用いられる燃料の供給口を設けてもよい。こうすれば、熱分解ガスよりも着火性の高い燃料が先に着火し、火種となって熱分解ガスの着火性を高めることが期待される。この場合に微粉炭や重油等の燃焼によって空気が消費されてしまうことがないよう、それらの燃料の供給量は少なめにしてもよい。
【００４０】
さらにまた、前記廃棄物処理設備においてガス化炉が２基以上、設けられている場合には、それぞれのガス化炉から熱分解ガスを搬送するように２以上のガス搬送路を設けて、この各ガス搬送路を個別に前記仮焼炉の周壁の２以上のガス導入口に連通させてもよい。この場合に２以上のガス導入口は、互いに周方向に間隔を空けて配置してもよい。
【００４１】
見方を変えれば本発明は、セメントの焼成炉と、その焼成物を冷却するクリンカクーラと、該焼成炉又はクリンカクーラのいずれかから高温の排気が流入する仮焼炉と、を備えたセメント製造設備に関するものであって、廃棄物の熱分解ガスがチャー及び灰分を含んだまま搬送されてくるガス搬送路と、このガス搬送路から仮焼炉内に熱分解ガスを、その流れが当該仮焼炉内における前記焼成炉等からの排気流の主流と直接的に干渉しない態様で導入するガス導入手段と、を備えている。このセメント製造設備を利用すれば、廃棄物の衛生的な処理を低コストで実現できる。
【００４２】
以上、述べたように本発明によれば、ガス化炉で廃棄物をガス化し、発生した熱分解ガスをチャーや灰分を含んだままセメント製造設備の仮焼炉等に搬送して、燃料として利用することができる。この際、熱分解ガスの流量を、仮焼炉等からの排気流量に対して所定の流量比以下にすることで、仮焼炉の温度の変動を抑制して、セメント製造設備の運転の安定性を確保することができる。また、仮焼炉等の負圧を利用して熱分解ガスを搬送し、ガス化炉内を負圧状態に保つことも可能になる。
【００４３】
さらに、熱分解ガスを仮焼炉に導入する場合は、その流れが仮焼炉内において焼成炉やクリンカクーラからの排気の主流と直接的に干渉しない態様とすることで、熱分解ガスの吹き抜けを防止し、仮焼炉において十分に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る廃棄物処理設備及びセメント製造設備の系統図である。
【００４５】
【図２Ａ】同セメント製造設備においてロータリキルンを右手に見て示す仮焼炉の正面図である。
【００４６】
【図２Ｂ】仮焼炉をロータリキルンの側から見た右側面図である。
【００４７】
【図２Ｃ】変形例に係る仮焼炉の図２Ｂ相当図である。
【００４８】
【図３Ａ】仮焼炉の下部を拡大して示す正面図である。
【００４９】
【図３Ｂ】仮焼炉の下部を拡大して示す右側面図である。
【００５０】
【図３Ｃ】仮焼炉の下部を拡大して示す左側面図である。
【００５１】
【図３Ｄ】仮焼炉の一部を省略して、その下部を拡大して示す平面図である。
【００５２】
【図４Ａ】仮焼炉内のキルン排気の流れを示すＣＦＤシミュレーションの図である。
【００５３】
【図４Ｂ】燃焼用空気の流れを示す図４Ａ相当図である。
【００５４】
【図５Ａ】ガス導入口を２つ設けた変形例に係る図３Ａ相当図である。
【００５５】
【図５Ｂ】同じく図３Ｂ相当図である。
【００５６】
【図５Ｃ】同じく図３Ｃ相当図である。
【００５７】
【図５Ｄ】同じく図３Ｄ相当図である。
【００５８】
【図６】ガス導入口の傾斜角度と水平方向のガス流速との関係を示すグラフ図である。
【００５９】
【図７】熱分解ガス導入口から高さ方向のＣＯ濃度の無次元標準偏差の推移を示すグラフ図である。
【００６０】
【図８Ａ】ガス化炉において発生するガス量の変動の一例を示すグラフ図である。
【００６１】
【図８Ｂ】仮焼炉内の圧力変動の一例を示すグラフ図である。
【００６２】
【図８Ｃ】ガス化炉内の圧力変動のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【００６３】
【図９】熱分解ガスの流量のキルン排気に対する流量比と、ガス化炉内の圧力との関係を調べたシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【００６４】
【図１０Ａ】熱分解ガスの流量比と仮焼炉からの総排気流量比との相関関係を示すグラフ図である。
【００６５】
【図１０Ｂ】熱分解ガスの流量比と仮焼炉における石炭発熱量比との相関関係を示すグラフ図である。
【００６６】
【図１１】仮焼炉にクーラ排気が流入する第２の実施形態に係る図１相当図である。
【００６７】
【図１２】旋回仮焼室と混合室とを有する仮焼炉を備えた変形例に係る図１相当図である。
【００６８】
【図１３】周壁の途中に環状の括れ部を有し、その近傍に再燃焼用の空気を導入するようにした変形例に係る図１相当図である。
【００６９】
【図１４】仮焼炉のない変形例に係る図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
（第１の実施形態）
【００７１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る廃棄物処理設備１００と、これが隣設されるセメント製造設備２００との全体的な系統図である。図の左側に示す廃棄物処理設備１００は、廃棄物をガス化炉１において熱分解し、発生したガス（熱分解ガス）をセメントの焼成工程において混焼させる。この熱分解ガスの量は一例として２〜３万Ｎｍ3／ｈくらいであり、図示のセメント製造設備２００の排出ガス量（一例として３０万Ｎｍ3／ｈ）に比べて格段に少ないので、廃棄物処理設備１００は、既設のセメントプラントに殆ど改修を加えることなく、その隣に建設することができる。
【００７２】
−廃棄物処理設備−
【００７３】
廃棄物処理設備１００には、例えば家庭からの一般廃棄物や廃プラスチックを含む産業廃棄物等、可燃物を含んだ廃棄物が集積される。これらの廃棄物は陸送等によって運搬されてきてピット２内のバンカー２ａに投入され、図示しない破砕機によって破砕される。こうして破砕された廃棄物はクレーン３によって運搬されて、ホッパやコンベア等からなる搬送装置４に投入され、この搬送装置４の動作によってガス化炉１へ送り出される。
【００７４】
一例として搬送装置４のコンベアはスクリューコンベアであり、その動作速度を変更することによって、ガス化炉１への廃棄物の時間当たりの投入量を調整することができる。これにより、以下に述べる流動化空気の流量の調整と併せて、ガス化炉１の温度状態及び熱分解ガスの発生量を制御することができる。
【００７５】
すなわち、ガス化炉１は一例として流動層タイプのものであり、炉内の下部に形成されている流動砂（流動媒体）の層（流動層）が空気によって流動化されている。流動層に送り込まれる流動化空気は、図の例では電動の送風機５により廃棄物のピット２から吸い出されてガス化炉１に供給される。このため廃棄物のピット２内が負圧に保たれ、外部に異臭が漏れ難くなっている。また、送風機５からガス化炉１までの空気供給路５ａの途中には、図示は省略するが、開度の調整が可能なダンパが介設されており、これにより空気の供給量を応答性良く制御することができる。
【００７６】
そして、前記送風機５の回転数を変更すること、及びダンパの開度を調整することで流動化空気の流量を調整することができる。例えば流動化空気の流量を増やし、前記廃棄物の投入量を増やせば、ガス化炉１の層温度が一定のままで熱分解ガスの発生量が増大する。ガス化炉１の流動層の温度は通常、５００〜６００℃くらい（最低でも４５０℃以上）になる。この高温の流動層において廃棄物は流動砂によって分散されながら熱分解される。廃棄物の一部が燃焼することによっても熱分解が促進される。
【００７７】
一般的な廃棄物の発熱量は１０００〜３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度なので、その一部が燃焼することによって流動層の温度を適温に維持することができるが、廃棄物の種類によって、その発熱量が小さい（例えば１０００ｋｃａｌ／ｋｇ未満の）いわゆる低品位な廃棄物であると、流動層の温度は低下してしまう。そこで、具体的な構成は図示しないが、この実施形態のガス化炉１では、廃棄物の投入口からガス化炉１内に補助燃料として例えば微粉炭を投入するよう、搬送装置４に近接して微粉炭の供給装置７が設けられている。
【００７８】
その供給装置７により流動層に上方から投入される微粉炭の平均粒径は０．１〜３ｍｍくらいとされている。微粉炭の粒径が０．１ｍｍであると計算上、その終末速度が約０．９ｍ／ｓになり、ガス化炉１内を上昇する熱分解ガスや空気の流速（ガス基準の空塔流速）を少し下回ることから、その多くが飛散してしまい流動層での燃焼に寄与しないからである。
【００７９】
一方、微粉炭の粒径が大き過ぎると、すぐに流動層内を沈下して抜け落ちてしまい、あまり燃焼に寄与しないおそれがある。粒径が３．０ｍｍの微粉炭が５００℃程度の流動層内で燃焼するのに必要な時間は、粒径０．１ｍｍの粒子の数十倍程度であり、層内の燃焼に寄与させるためには、粒子の層内滞留時間を確保する必要がある。ここで、粒径が３．０ｍｍの微粉炭の最小流動化速度は計算上、約１．８ｍ／ｓであり、流動層におけるガス基準の空塔流速と同等であるため、平均粒径を３ｍｍ以下とすれば、問題はない。
【００８０】
よって、必要に応じて微粉炭を供給することにより流動層の温度を適切な範囲に維持することができ、投入される廃棄物は効果的に熱分解されてガス化される。この熱分解ガスはガス化炉１の上部から排出され、ガス搬送ライン６（ガス搬送路）によってセメント製造設備２００に搬送される。熱分解ガス中には未燃分であるチャーや灰分が小さな粒子として浮遊しており、熱分解ガスと一緒に搬送される。流動層式のガス化炉１では、廃棄物が流動砂の動きによって粉砕されるため、チャーや灰分の粒径が小さくなりやすく、その付着、堆積を防止する上で有利である。
【００８１】
この実施形態においてガス化炉１からの熱分解ガスは、後述するように仮焼炉２０の負圧を利用して搬送されるものであり、このことでガス化炉１内も負圧に保たれ、外部に熱分解ガスが漏れないようになっている。熱分解ガスは仮焼炉２０の負圧によって搬送できるから、ガス搬送ライン６には送風機は設けられていない。よって、送風機のインペラ等に熱分解ガス中のチャーや灰分が付着、堆積することによる故障の心配はない。
【００８２】
但しガス搬送ライン６のダクトの内壁面には、時間の経過に伴いチャーや灰分が付着し堆積することがあり、これにより圧力損失が増えるので、この実施形態ではガス搬送ライン６の途中に所定以上の間隔をあけて複数のエゼクタ装置６ａを配設している。この各エゼクタ装置６ａにより、図示しないコンプレッサから供給される圧縮空気を間欠的に吹き込んで、堆積したチャーや灰分を吹き飛ばすことができる。なお、図示は省略するが、ガス搬送ライン６には開閉式のダンパも介設されており、廃棄物処理設備１００の運転を休止するときには閉止することができる。
【００８３】
そうして廃棄物の熱分解ガスがガス化炉１の上部からガス搬送ライン６へと排出されるのに対して、ガス化炉１における熱分解後の残渣である金属片を含んだ不燃物は、流動砂の中を沈んでその砂と共にガス化炉１の下端から落下する。つまり、廃棄物の残渣は流動層によっていわゆる比重分離される。そうしてガス化炉１から排出された砂と不燃物は、図示しないコンベア等により搬送され、図外の分級装置によって分離された砂がガス化炉１に戻される。一方、不燃物からは選別装置によって金属分が選別され、残りの不燃物はセメント原料として利用される。
【００８４】
−セメント製造設備−
【００８５】
セメント製造設備２００は、図の例では一般的なＮＳＰキルンを備えたものである。セメント原料は、予熱器であるサスペンションプレヒータ１０において予熱された後に、仮焼炉２０にて９００℃くらいまで加熱され（仮焼）、焼成炉であるロータリキルン３０において１５００℃くらいの高温で焼成される。ロータリキルン３０を通過した焼成物はエアクエンチングクーラ４０において急冷されて、粒状のセメントクリンカとなり、図外の仕上げ工程に送られる。
【００８６】
前記サスペンションプレヒータ１０は、上下方向に並んで設けられた複数段のサイクロン１１を備えている。サイクロン１１は、それぞれがセメント原料を旋回流により搬送しながら、下段から吹き込まれる高温の排気と熱交換させる。この排気の流れは、後述するようにロータリキルン３０からの高温の排気（以下、キルン排気という）が仮焼炉２０内を吹き上がって、最下段のサイクロン１１に供給されるものである。キルン排気は、図に破線で示すようにサイクロン１１を一段ずつ上昇して最上段のサイクロン１１に至り、そこから排気ライン５０に流出する。
【００８７】
図示の如く排気ライン５０には、キルン排気を誘引して煙突５１に送り出すための大容量の誘引通風機５２が設けられ、この誘引通風機５２の手前、即ち排気流の上流側にはガスクーラ５３（一例としてボイラ）及び集塵機５４が介設されている。誘引通風機５２は、サスペンションプレヒータ１０及び仮焼炉２０を介してロータリキルン３０から多量の排気を誘引するとともに、さらに、前記したように仮焼炉２０内に負圧を形成し、これによりガス化炉１から熱分解ガスを誘引するという機能も有している。
【００８８】
一方、サスペンションプレヒータ１０の各サイクロン１１においては、前記のようにセメント原料が高温のキルン排気と熱交換した後に、図に実線で示すように下方に落下して、一つ下の段のサイクロン１１へと移動する。こうして最上段のサイクロン１１から一段ずつ順に複数のサイクロン１１を通過する間にセメント原料は十分に予熱されて、最下段の一つ上のサイクロン１１から仮焼炉２０へと供給される。
【００８９】
仮焼炉２０は、ロータリキルン３０の窯尻に上下方向に延びるように設けられており、詳しくは図２、３を参照して後述するが、その下部にはロータリキルン３０から高温のキルン排気が流入するとともに、前記の如くサイクロン１１からセメント原料が供給される。また、仮焼炉２０の下部には、上述したガス化炉１からの熱分解ガスや微粉炭等が供給され、さらに、それらを燃焼させるための空気としてエアクエンチングクーラ４０からの高温のクーラ排気が供給される。これら熱分解ガスや燃焼用の空気は、仮焼炉２０内の負圧により吸引されており、見方を変えればキルン排気と共に誘引通風機５２によって誘引されている。
【００９０】
仮焼炉２０の下端にはロータリキルン３０との間を繋ぐように概略Ｌ字状の下部ダクト２１が接続されており、この下部ダクト２１は、仮焼炉２０の下端から下方に延びた後にロータリキルン３０の側に向かい折れ曲がって略水平に延びている。この下部ダクト２１を介して仮焼炉２０の下端に高温のキルン排気が流入し、噴流となって上方へと吹き上がっている。このキルン排気の流れによってセメント原料が吹き上げられて搬送される。
【００９１】
こうして吹き上げられて仮焼炉２０内を上昇する間にセメント原料が９００℃くらいまで加熱され、石灰分の８０〜９０％が脱炭酸反応される。そして、仮焼炉２０の最上部に接続された上部ダクト２２を介して、サスペンションプレヒータ１０の最下段のサイクロン１１に搬送される。ここでキルン排気はセメント原料と分離されて一つ上段のサイクロン１１へと向かい、一方、セメント原料はサイクロン１１の下端から落下してロータリキルン３０の入り口へと至る。
【００９２】
ロータリキルン３０は、一例として７０〜１００ｍにも及ぶ横長円筒状の回転窯を入り口から出口に向かって僅かに下向きに傾斜させて配置してなる。回転窯がその軸心の周りに緩やかに回転することによって、セメント原料が出口側に搬送される。この出口側には燃焼装置３１が配設されていて、石炭、天然ガス、重油等の燃焼による高温の燃焼ガスを入り口側に向かって噴出している。燃焼ガスに包まれたセメント原料は化学反応（セメント焼成反応）を起こし、その一部が半溶融状態になるまで焼成される。
【００９３】
このセメント焼成物がエアクエンチングクーラ４０において冷風を受けて急冷され、粒状のセメントクリンカとなる。そして、図示及び詳しい説明は省略するが、セメントクリンカはクリンカサイロに貯蔵された後に、石膏等を加えて成分調整された上でミルにより微粉砕される（仕上げ工程）。一方、焼成物から熱を奪って８００℃くらいに昇温されたクーラ排気は、前記したように燃焼用の空気として仮焼炉２０に供給される。つまり、廃熱を回収して仮焼炉２０での燃焼用空気を昇温させることで、熱効率の向上が図られている。
【００９４】
−仮焼炉の詳細な構成−
【００９５】
以下、この実施形態における仮焼炉２０の構造、特に熱分解ガスや燃焼用空気を適切に導入するための構造について、前記図２Ａ，Ｂの他に図３Ａ〜Ｄも参照して詳細に説明する。図２Ａは、ロータリキルン３０を右手に見る仮焼炉２０の正面図であり、図２Ｂはロータリキルン３０側からの側面図（右側面図）である。なお、図２Ｃは後述する変形例である。また、図３Ａ〜Ｃはそれぞれ、仮焼炉２０の下部を拡大して示す正面図、右側面図及び左側面図であり、図３Ｄは、一部を省略し仮焼炉２０の下部を拡大して示す平面図である。
【００９６】
図２Ａ，Ｂに示すように仮焼炉２０は上下に延びる円筒状であり、その上端から下部に亘る大部分が略同径の側壁部２３（筒状の周壁）とされ、その下方に下窄まりのテーパ壁部２４が連なっている。このテーパ壁部２４の下端には概略Ｌ字状の下部ダクト２１の上端が接続されている。上述したが、この下部ダクト２１を介してロータリキルン３０から高温のキルン排気が噴流となって流入し、仮焼炉２０内をその下端から上方に向かって吹き上がる。
【００９７】
図３Ａに灰色の矢印で示すように、下部ダクト２１内を流通するキルン排気の流れは、概略Ｌ字状の下部ダクト２１の水平部分にロータリキルン３０の側（図の右側）から流入し、屈曲部分において折れ曲がって上方に向かう。こうして流れの方向が変わるときに下部ダクト２１の内壁面から受ける力によって、図には誇張して示すが、仮焼炉２０の下部を上昇するキルン排気の主流がロータリキルン３０の側に偏ることになる。
【００９８】
その後、キルン排気の主流は仮焼炉２０内を上昇しながら、徐々に中心寄りに移動し、且つ燃焼用空気の旋回流の影響を受けて旋回成分を持つようになる。このようなキルン排気の流れがセメント原料を吹き上げながら仮焼炉２０の上端に至り、ここから上部ダクト２２へと流出する。上部ダクト２２は上方に延びた後に、下部ダクト２１とは反対側に向かうよう湾曲して、最下段のサイクロン１１（図１参照）へと至る。
【００９９】
そのようなキルン排気の流れと適度に干渉し合い、適度に混ざり合って昇温されるように、仮焼炉２０の下部には燃料である微粉炭と燃焼用の空気とが供給される。すなわち、拡大して図３Ａ〜Ｃにも示すように仮焼炉２０の下端のテーパ壁部２４には、水平面に対して下向きに傾斜する状態で燃焼用空気の導入口２５が設けられている。この空気導入口２５には、上述したようにエアクエンチングクーラ４０からの高温のクーラ排気が供給される。
【０１００】
空気導入口２５は、図３Ａの手前側に示すように仮焼炉２０の側壁部２３における正面側に設けられ、図３Ｄに示すように上方から見ると、仮焼炉２０の中心の上下軸線２０ａ（筒軸線）に向かうのではなく、これに対して３０〜４５°くらい円周方向に指向されている。このため、空気導入口２５から仮焼炉２０内に導入される燃焼用空気の流れは、図３Ｂに白抜きの矢印で示すようにテーパ壁部２４の内周に沿って上下軸線２０ａの周りを旋回するようになる。
【０１０１】
また、空気導入口２５の断面形状は、図の例では上底辺が下底辺に比べて長い台形状であり、斜辺はそれぞれが対応するテーパ壁部２４の傾きに合わせて傾斜している。空気導入口２５の流路断面積は後述する燃料供給口２６やガス導入口２７に比べて大きいので、その流量も比較的多くなる。この比較的流量の多い燃焼用空気の旋回流が下方からのキルン排気の主流と適度に干渉し合う。そして、図４Ｂに示すように空気流は旋回しながら上方へ向かうようになり、一方、キルン排気の流れは図４Ａに示すように上昇しながら旋回するようになる。
【０１０２】
図４Ａ，ＢはＣＦＤシミュレーションによるもので、ロータリキルン３０の側から見て仮焼炉２０内のキルン排気の流れと燃焼用空気の流れとをそれぞれ流線によって模式的に示している。図４Ａからは、仮焼炉２０内にその下端から噴流となって流入したキルン排気の主流が、左側の空気導入口２５から導入される燃焼用空気の流れ（白抜き矢印で示す）に押されて図の右側へ偏り、その後、旋回成分を持って緩やかな螺旋を描きながら上昇してゆく様子が分かる。
【０１０３】
一方、図４Ｂからは、空気導入口２５からの燃焼用空気の流れが、仮焼炉２０の下端のテーパ壁部２４において旋回しながら、下方からのキルン排気の流れ（灰色の矢印で示す）によって押し上げられ、上方へ向かう様子が分かる。燃焼用空気の流れの一部はキルン排気の主流に乗って急速に上昇するが、別の一部の流れはキルン排気の主流に巻き付くような上向きの螺旋を描く。
【０１０４】
そうして旋回しながら上方に向かう空気の流れと混ざり合うように、仮焼炉２０の側壁部２３の最下部には燃料供給口２６が設けられている。この燃料供給口２６に供給される燃料は例えば微粉炭や天然ガス、重油等であり、微粉炭を用いる場合はこれを空気流により搬送し、燃料供給口２６から仮焼炉２０内に吹き込むようにすればよい。燃料として天然ガスや重油を用いる場合は、それを所定の圧力で燃料供給口２６から噴射すればよい。
【０１０５】
図３Ａ〜Ｃに各々示すように２つの燃料供給口２６は、側壁部２３の正面側及び背面側においてそれぞれ略水平に延びるように設けられている。また、図３Ｄから分かるように２つの燃料供給口２６は、ロータリキルン３０側とその反対側とにずれて平行に設けられている。言い換えると、２つの燃料供給口２６は、それぞれ側壁部２３の内周に沿って燃料を吹き込むように、同一の円周上において互いに略１８０°位相をずらし且つその円周の接線方向に設けられている。
【０１０６】
そして、それら２つの燃料供給口２６のうち、側壁部２３の正面側のものの直ぐ上に近接して熱分解ガスの導入口２７が設けられ、その上方にはセメント原料の投入口２８が設けられている。ガス導入口２７は、上述したようにガス搬送ライン６によって廃棄物処理設備１００から搬送されてくる熱分解ガスを、以下に説明する所定の態様で仮焼炉２０内に導入する。また、原料投入口２８からは、上述したようにサイクロン１１から落下してくるセメント原料が投入される。
【０１０７】
図３Ａ〜Ｃに示すようにガス導入口２７は、空気導入口２５の上方に所定の間隔（例えば２〜６ｍ）をあけて設けられ、図の例では空気導入口２５と同じく水平面に対し下向きに熱分解ガスを導入する。また、図３Ｄから分かるようにガス導入口２７は、仮焼炉２０の側壁部２３においてロータリキルン３０の側とは反対側（同図の下側）に設けられており、この周壁部２３の内周に沿って熱分解ガスを導入するように、周方向に指向されている。
【０１０８】
このガス導入口２７から導入される熱分解ガスは仮焼炉２０の側壁部２３の内周に沿って流れ、図３Ｂに黒い矢印で示すように、燃焼用空気の旋回流（白抜きの矢印で示す）の上方に並んで上下軸線２０ａの周りを旋回するようになる。言い換えると、ガス導入口２７から導入される熱分解ガスは、仮焼炉２０の略中央を上方に吹け上がるキルン排気の主流の周りを旋回するように流れ、この主流と直接的には干渉しない。
【０１０９】
また、熱分解ガスの旋回流の下方に、より流量の多い燃焼用空気の旋回流が形成されていることによって、熱分解ガスの流れとキルン排気の流れとの干渉が抑制される。すなわち、図４Ａ等を参照して上述したようにキルン排気の主流は、仮焼炉２０の下部において燃焼用空気の流れに押されて空気導入口２５の反対側へ偏ることになり、こうしてキルン排気の主流が偏る側と反対側に、熱分解ガスが導入されるからである。
【０１１０】
さらに、この実施形態では図３Ａ等を参照して上述したように、Ｌ字状の下部ダクト２１において折れ曲がったキルン排気の主流が、仮焼炉２０の下部を上昇するときにはロータリキルン３０の側に偏るのに対して、これと反対側に熱分解ガスが導入されることになり、このことによっても熱分解ガスの流れとキルン排気の流れとの干渉が抑制される。
【０１１１】
そのようにして熱分解ガスの流れとキルン排気の流れとの干渉が抑制されている一方、図４Ｂを参照して上述したように燃焼用空気の旋回流は、下方からのキルン排気の流れと干渉し合い十分に昇温されるとともに、上方へ押し上げられる。こうして押し上げられる燃焼用空気の流れと、その上方を並行して旋回する熱分解ガスの流れとがよく混ざり合いながら上昇する間に、熱分解ガスが十分に燃焼する。
【０１１２】
ここで、仮焼炉２０へ熱分解ガスを導入する向きを異ならせて調べた結果について説明する。例えば、図３Ｄに示すようにガス導入口２７の水平面内における位置及び向きを、ロータリキルン３０の側を基準として角度θ1で表し、図３Ｃに示すようにガス導入口２７の水平面に対する下向きの傾斜角度をθ2で表す。この下向きの傾斜角度θ２について、ガス化炉１からロータリキルン３０の側までのガス搬送ライン６は水平を基本としているため、ガス導入口２７では少なくとも下向きの傾斜（θ２＞０）としていればよいともいえるが、１５°以上とするのが好ましい。但し、図５に示すように、θ２があまり大きいと熱分解ガスの流れの旋回成分（水平方向速度）が小さくなってしまうので、θ２は最大でも４０°以下とし、３０°以下とするのが好ましい。
【０１１３】
また、熱分解ガスとキルン排気あるいは燃焼用空気との混合という観点から、ガス導入口２７における熱分解ガスの流速は高い方が好ましいといえるが、流速が高くなってくると、ガス導入口２７での圧力損失が大きくなり、一例として、ガス流速３０ｍ／ｓでは０．３〜０．５ｋＰａ程度となる。そこで、ガス導入口２７での圧力損失が大きくなり過ぎないためには熱分解ガスの流速は３０ｍ／ｓ以下とすることが望ましい。一方、ガス流速が遅いとガスの旋回力が小さくなって、キルン排気の流れに同伴されすぎてしまうため、ガス流速はキルン排気流速と同等レベルの５ｍ／ｓ以上とすることが望ましい。
【０１１４】
さらに、図６には熱分解ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）の仮焼炉２０内での拡散状況を調べるために実施したシミュレーション結果を示す。図６の横軸には熱分解ガス投入口からの高さをとり、縦軸にはＣＯ濃度の無次元標準偏差をとっている。すなわち、ＣＯ濃度の無次元標準偏差が小さいほど、仮焼炉２０内での熱分解ガスの混合が良いとみなせる。なお、本シミュレーションではＣＯの燃焼は考慮していない。
【０１１５】
図６より、熱分解ガス投入口付近では、ＣＯ濃度の無次元標準偏差が大きく、熱分解ガスの混合が不十分であることがわかる。熱分解ガス投入口から上方に向かうにつれて、ＣＯ濃度の無次元標準偏差は小さくなっており、熱分解ガスと空気の混合が促進されていることがわかる。
【０１１６】
なお、同図におけるCaseＡ，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２は仮焼炉２０へ熱分解ガスを導入する向きの異なる５つのケースを表している。具体的には図３Ｄに示したように、ガス導入口２７の水平面内における向きをロータリキルン３０の側を基準として表したθ１と、図３Ｃに示したようにガス導入口２７の水平面に対する下向きの傾斜角度θ２とをそれぞれ３通りと、２通りに異ならせている。より具体的には下表に示すとおりである。
【表１】
0005753585.tif 000002
【０１１７】
図６のグラフを仔細に見れば、CaseＡすなわちθ１が７０°のときは、熱分解ガス導入口２７からの高さが高くなるにつれて、CaseＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２に比べて、熱分解ガスと空気との混合が悪くなることがわかる。また、CaseＣ１，Ｃ２、即ちθ１が９５°の場合と、CaseＤ１，Ｄ２、即ちθ１が１３５°の場合とを比較すると、最終的にはCaseＤ１，Ｄ２の方が熱分解ガスと空気との混合が僅かに良いことがわかる。一方、ガス導入口２７の傾斜角度にθ２については、２０°のときと２５°のときで、有意な差は認められない。
【０１１８】
上述の如き構成の仮焼炉２０には、前記したようにガス化炉１からの熱分解ガスがチャー及び灰分を含んだままガス搬送ライン６によって搬送されてくる。この仮焼炉２０にはロータリキルン３０からの高温のキルン排気が流入し、噴流となって上方へ吹け上がっているが、このキルン排気の主流と直接的には干渉しないようにして熱分解ガスを導入することで、熱分解ガス及びチャーが吹き抜けることなく、仮焼炉２０内において十分に燃焼される。
【０１１９】
すなわち、仮焼炉２０の周壁部２３の下部に設けたガス導入口２７から熱分解ガスを、キルン排気の主流の周りを旋回するように導入するとともに、その下方には、より大流量の燃焼用空気の旋回流を形成して、これが下方からのキルン排気の流れと先に干渉するようにしたから、キルン排気の流れによる熱分解ガスの吹き抜けをより確実に抑制できる。
【０１２０】
そして、キルン排気により昇温された燃焼用空気と並行して旋回する熱分解ガスとがよく混ざり合い、その着火性、燃焼性が高くなる上に、ガス導入口２７と近接して設けた燃料供給口２６から微粉炭のような燃料が供給されて着火、燃焼することで、これが火種となって熱分解ガスの着火性をさらに高めることも期待できる。
【０１２１】
−仮焼炉の変形例−
【０１２２】
なお、前記したように第１の実施形態では、セメント製造設備２００の仮焼炉２０に対して熱分解ガスを、その流れがキルン排気の主流の周りを旋回するようにして導入するとともに、その下方に並んで旋回するように燃焼用の空気を導入しているが、これに限ることはない。
【０１２３】
すなわち、燃焼用の空気は熱分解ガスの旋回流よりも上方で仮焼炉２０内に導入するようにしてもよいし、燃焼用空気及び熱分解ガスの双方を旋回させずに導入するようにしてもよい。要するに熱分解ガスを仮焼炉２０内のキルン排気の主流と直接的に干渉しないように導入すればよいので、例えばキルン排気が仮焼炉２０内に旋回流として流入する場合には、その流れの旋回中心に沿って熱分解ガスを導入するようにしてもよい。
【０１２４】
また、第１の実施形態では熱分解ガスや燃焼用空気を仮焼炉２０の周壁部２３においてロータリキルン３０の側とは反対側に導入しているが、これに限ることもなく、一例としてロータリキルン３０の側に導入してもよいし、一例として図２Ｃに示すようにガス導入口２７を空気導入口２５の途中に接続し、熱分解ガスを燃焼用の空気と予混合させながら仮焼炉２０内に流入させるようにしてもよい。
【０１２５】
また、熱分解ガスの導入口２７の個数は１つに限らず、仮に廃棄物処理設備１００においてガス化炉１を２つ以上、設置する場合には、各々のガス化炉１から別々のガス搬送ライン６によって搬送した熱分解ガスを、個別に仮焼炉２０内に導入するようにしてもよい。
【０１２６】
一例として図７Ａ〜Ｄには、仮焼炉２０にガス導入口２７を２つ設けた変形例を示す。この変形例では、前記した第１実施形態の仮焼炉２０とはガス導入口２７の数及び位置が異なるだけで、それ以外は同じものである。図７Ａ〜Ｃに示すように変形例の仮焼炉２０において２つのガス導入口２７は、ロータリキルン３０の側とその反対側とにおいてそれぞれ、第１実施形態と同様に水平面に対し下向きに傾斜して設けられている。
【０１２７】
また、同図Ｄに示すように平面視では２つのガス導入口２７は、それぞれ側壁部２３の内周に沿って熱分解ガスを導入するよう円周方向に指向され、互いに略１８０°位相をずらして平行に設けられている。つまり、２つのガス導入口２７は、同一の円周上に同じ向きの旋回流を形成するように熱分解ガスを導入する。こうして流れの旋回成分を強化しながら、できるだけ離れた部位に熱分解ガスを導入することで、熱分解ガスの燃焼性がさらに高くなる。
【０１２８】
−バイパスライン−
【０１２９】
以上のような構成に加えて、図１に示すようにこの実施形態のセメント製造設備２００には、サスペンションプレヒータ１０や仮焼炉２０を循環する間にガス中の塩素分やアルカリ分が濃縮されることを防ぐためにバイパスライン６０が設けられている。すなわち、この実施形態のようにセメント製造設備において廃棄物の熱分解ガスを混焼すると、元々廃棄物に含まれている塩素分やアルカリ分の影響でセメントクリンカ中の塩素分やアルカリ分濃度が高くなる傾向があり、付着トラブルが発生するおそれもあった。
【０１３０】
そこで、図示のセメント製造設備２００においては、仮焼炉２０の下部（或いは下部ダクト２１）に接続したバイパスライン６０によってガスの一部を抽出し、冷却器６１で冷却した後にサイクロン６２（分級器）に送ってダストを分級する。冷却器６１にはファン６３により冷風が送られていて、抽気ガスを塩素化合物等の融点以下まで急冷することにより、抽気ガス中の塩素分あるいはアルカリ分を固体（ダスト）として分離する。
【０１３１】
そして、サイクロン６２において抽気ガス中のダストが粗粉と微粉とに分級され、塩素分やアルカリ分が殆ど含まれていない粗粉は、サイクロン６２の下端から落下し、一部を省略して示す戻しライン６０ａによって仮焼炉２０へと戻される。一方、塩素分やアルカリ分の濃度が高い微粉は、サイクロン６２から吸い出される抽気ガスに乗ってバイパスライン６０の下流側ライン６０ｂに排出され、集塵機５４に捕集される。
【０１３２】
なお、図１においてはバイパスライン６０の下流側ライン６０ｂを排気ライン５０の途中に接続して、キルン排気を煙突５１に送り出すための誘引通風機５２、ガスクーラ５３及び集塵機５４を共用するように示しているが、実際の設備ではバイパスライン６０に専用の誘引通風機、ガスクーラ及び集塵機を設けて、排気ライン５０とは独立させている。
【０１３３】
−熱分解ガスの流量比−
【０１３４】
上述したように、この実施形態の廃棄物処理設備１００では、セメント製造設備２００においてキルン排気を誘引するための負圧を利用して、ガス化炉１から熱分解ガスを誘引し、ガス搬送ライン６により仮焼炉２０まで搬送するようにしている。すなわち、仮焼炉２０においては誘引通風機５２によってキルン排気が誘引されて負圧状態になっており、これらの排気の流量が十分に多ければ、これに対して相対的に少量の熱分解ガスが流入しても十分に大きな負圧を維持できる。
【０１３５】
この実施形態ではセメント製造設備２００の排出ガス量が、ガス化炉１で発生する熱分解ガスの量の１０倍以上と圧倒的に多いので、仮焼炉２０の負圧状態は安定している。そこで、この安定した負圧を利用して、ガス化炉１からの熱分解ガスを搬送するようにしており、ガス搬送ライン６には送風機を設けていない。また、ガス化炉１内も負圧に保たれ、外部に熱分解ガスが漏れることがない。
【０１３６】
但し、熱分解ガスの流量が多くなると、仮焼炉２０の燃焼状態やガス化炉１における熱分解ガスの発生量等が変動したときに、一時的にガス化炉１を負圧状態に保つことができなくなって、熱分解ガスが外部に漏れる可能性もある。本発明の発明者らは、キルン排気の流量に対する熱分解ガスの流量比を段階的に大きくしながら、これによるガス化炉１内の圧力の変化をシミュレーションによって確認した。
【０１３７】
まず、図８Ａ〜Ｃには、この実施形態のように流量比を１／１０程度としたときのシミュレーション結果を示す。図８Ａは、ガス化炉１の流動層に送り込む空気量の変動を考慮して、これを外乱として与えたときのガス化炉１における熱分解ガスの発生量の変動状態である。このガス量の変動はシミュレーションにより求められる。一方、実際のセメント仮焼炉を用いた実験によりその内部のガス圧の変動状態を計測し、その変動幅を３倍に拡大したものが図８Ｂのグラフである。
【０１３８】
前記のガス化炉ガス発生量の変動と仮焼炉ガス圧力の変動とに基づいてシミュレーションすると、図８Ｃのようにガス化炉１内のガス圧力の変動を表すグラフが得られる。このガス圧力は最大でも−０．５ｋＰａ以下に収まっており、流量比が１／１０と余裕がある状態では、熱分解ガスの発生量が変動してもガス化炉１内は好適な負圧状態に保たれることが分かる。
【０１３９】
次に図９には、熱分解ガスの流量比とガス化炉１内の圧力との関係を示す。実線のグラフは、或る流量比におけるガス化炉１内の圧力の平均値であり、前記のような変動を考慮したものが破線のグラフである。グラフの左端（流量比＝０）に示すように、キルン単独運転時の仮焼炉圧力は−０．９ｋＰａとしている。流量比の増大、即ち、熱分解ガスの発生量の増大に連れてガス化炉１内の圧力が高くなり、大気圧に近づいてゆく。
【０１４０】
グラフから、この実施形態のように流量比が０．１＝１／１０程度であれば、ガス化炉１内の圧力は−０．５〜−０．７ｋＰａであり、熱分解ガスの流量比が０．２程度になると実線のグラフで示すように、ガス化炉内圧の平均値が概ね大気圧（０）になることが分かる。このことから、ガス化炉１からの熱分解ガスをセメントの仮焼炉２０にその負圧でもって搬送するためには、熱分解ガスの流量をキルン排気の流量の１／５以下にしなければならない、といえる。
【０１４１】
但し、前記のシミュレーションは、既存のセメントプラントに殆ど改修を加えることなく、廃棄物処理設備１００を隣設する場合についてのものである。すなわち、一般にセメントプラントにおいてはキルン排気を排出する誘引通風機５２の容量に１０％程度の余裕を持たせており、前記のように熱分解ガスの流量が多くなってガス化炉１内を負圧に維持できなくなるのは、熱分解ガスの供給によって仮焼炉２０からの排気の流量が１０％程度増えたとき、ということになる。
【０１４２】
ここで、一般的な廃棄物の発熱量は１０００〜３０００ｋｃａｌ／ｋｇと、石炭等に比べて低いので、単位燃焼ガス量あたりの発熱量も小さくなる。そのため、仮焼炉２０での燃焼によって必要な発熱量を確保するという前提にたてば、発熱量の低い廃棄物由来の熱分解ガスを加えると、仮焼炉２０からの排気、即ち熱分解ガスや微粉炭の燃焼ガスとキルン排気とを合わせた排気の総流量は増大することになる。
【０１４３】
例えば、石炭の発熱量を５５００ｋｃａｌ／ｋｇとして試算すると、熱分解ガスを加えることによる総排気流量の変化は、図１０Ａのグラフに示すようになる。このグラフの横軸はキルン排気の流量に対する熱分解ガスの流量比であり、縦軸は総排気流量比、即ち、熱分解ガスを加えないときを基準とした仮焼炉２０からの総排気流量の増加割合である。同図によれば、熱分解ガスの流量比が大きいほど、仮焼炉２０からの総排気流量が増大することが分かる。
【０１４４】
また、図には実線、破線、一点鎖線の順に示すように、廃棄物の発熱量が低くなるほど、同じ流量比であっても総排気流量は多くなっている。それぞれのグラフに示す廃棄物の発熱量は２５００ｋｃａｌ／ｋｇ、１４００ｋｃａｌ／ｋｇ、１０００ｋｃａｌ／ｋｇである。破線のグラフで示すように廃棄物の発熱量が１４００ｋｃａｌ／ｋｇであると、熱分解ガスの流量比が０．２のときに総排気流量比が１．１になっている。これは、図９を参照して上述したように、セメントプラントにおけるキルン排気の通風系の余裕が１０％程度のときに、流量比が０．２になるとガス化炉１内が正圧になることに対応している。
【０１４５】
これに対し、既存のセメントプラントにおけるキルン排気の通風系を増強したり、或いはセメントプラントを新規に建設する際に通風系の余裕を大きめに設定すれば、流量比はさらに大きくしてもガス化炉１内を負圧に維持することができる。仮に２０〜２５％程度の余裕があるとすれば、前記図１０Ａの一点鎖線のグラフから、廃棄物の発熱量が１０００ｋｃａｌ／ｋｇとかなり低いときであっても、流量比を０．３程度まで大きくできる。
【０１４６】
次に、図１０Ｂのグラフには縦軸に、仮焼炉２０の燃焼による発熱のうち、微粉炭の燃焼によるものの割合（石炭発熱量比）を取って、横軸の流量比との相関を調べたものである。流量比が高いほど燃料に占める熱分解ガスの割合が高くなるので、石炭発熱量比は低くなっていくが、その度合いは熱分解ガスの発熱量が大きいものほど、つまり、一点鎖線、破線、実線の順に強くなっている。
【０１４７】
また、流量比が高いときほど、熱分解ガスの発熱量の違いによる石炭発熱量比の変化が大きくなっており、熱分解ガスの発熱量のばらつきに起因する燃焼温度の変動が大きくなることが分かる。つまり、熱分解ガスの流量比が高いほど、廃棄物の種類等の違いに起因する発熱量の変動が、仮焼炉２０における燃焼温度に強く反映され、仮焼炉２０の温度が変動することになる。
【０１４８】
この点について図１０Ｂの３つのグラフを見ると、石炭発熱量比の平均値が約０．８になるのは流量比が０．３のときであり、言い換えると、このときには熱分解ガス及び微粉炭の燃焼による発熱のうち、約８０％が微粉炭の燃焼によるものとなる。つまり、熱分解ガスの流量比を０．３以下にすれば、仮焼炉２０の温度に対して微粉炭の燃焼が支配的になるといえる。このことで、熱分解ガスの発熱量のばらつきが大きくなっても、セメント製造設備２００の安定的な運転が可能になる。
【０１４９】
この実施形態では流量比が１／１０くらいになるように、ガス化炉１への廃棄物の投入量を搬送装置４の動作速度の制御によって調整するとともに、流動化空気の流量を送風機５の回転数の制御やダンパ開度の制御によって調整し、熱分解ガスの発生量を制御している。一例として、ガス化炉１の負圧やガス搬送ライン６における熱分解ガスの流量、或いは仮焼炉２０の負圧や排気流量等を計測し、この計測値に基づいて制御を行うようにしてもよい。
【０１５０】
以上、説明したように、第１の実施形態に係る廃棄物処理設備１００では、ガス化炉１において廃棄物から発生した熱分解ガスが、チャー及び灰分を含んだままガス搬送ライン６によってセメント製造設備２００へ搬送され、仮焼炉２０に導入される。この際、熱分解ガスの流量のキルン排気に対する流量比を所定値以下に制限することで、仮焼炉２０の温度の変動を抑制し、セメント製造設備２００の運転の安定性を確保することができる。
【０１５１】
また、仮焼炉２０の負圧によって熱分解ガスを搬送し、ガス搬送ライン６やガス化炉１内を負圧状態に維持することができるので、ガス搬送ライン６には送風機を設けなくて済み、送風機のインペラ等に熱分解ガス中のチャーや灰分が付着、堆積することによる故障の心配がない。ガス化炉１からの熱分解ガスの漏洩も防止できる。
【０１５２】
さらに、仮に何らかのトラブルによってガス化炉１の運転を停止し、仮焼炉２０への熱分解ガスやチャーの供給が止まったとしても、その分、微粉炭等の補助燃料の供給を増やせば仮焼炉２０の運転に支障をきたすことはない。
【０１５３】
また、ガス化炉１として流動層式のものを用いており、流動砂の動きによって廃棄物が細かく粉砕されることから、熱分解ガス中のチャーや灰分の粒径も小さくなりやすく、ガス搬送ライン６におけるチャーや灰分の付着、堆積を抑える上で有利になる。さらに、補助燃料として微粉炭を供給することで、低品位の廃棄物を処理する場合でもガス化炉１の温度を十分に高くすることができ、このこともガス搬送ライン６におけるチャーや灰分の付着、堆積を抑える上で有利になる。
【０１５４】
加えて、ガス搬送ライン６の途中にエゼクタ装置６ａを複数、配設して間欠的に圧縮空気を吹き込むようにしており、これにより、ガス搬送ライン６の内部に堆積したチャーや灰分も除去することができる。さらに仮焼炉２０に熱分解ガスを導入するガス導入口２７については下向きに傾斜させることによって、チャーや灰分の付着、堆積を抑えることができる。
【０１５５】
（第２の実施形態）
【０１５６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る廃棄物処理設備及びセメント製造設備について図１１を参照して説明する。同図は上述した第１の実施形態１の図１に相当する。なお、この実施形態では、セメント製造設備２００のサスペンションプレヒータ１０及び仮焼炉２０の構成が第１の実施形態と異なっているが、仮焼炉２０については空気導入口２５がないことを除いて第１実施形態のものと同じなので、同じ符号２０を付する。それ以外の同じ構成の部材にも同一符号を付してその説明は省略する。
【０１５７】
また、同図においてはガス搬送ライン６の一部がサスペンションプレヒータ１０の陰に隠れているため、エゼクタ装置６ａの図示を省略している。同様に便宜上、バイパスライン６０の図示も省略しているが、第１の実施形態と同じくガス搬送ライン６には複数のエゼクタ装置６ａが配設されており、また、バイパスライン６０、冷却器６１、サイクロン６２等も備えている。
【０１５８】
そして、この第２の実施形態のセメント製造設備２００では、サスペンションプレヒータ１０が２系統に分かれていて、各系統毎に一例として５段のサイクロン１１を備えている。図の左側の系統には下段からキルン排気が吹き込まれるようになっており、仮焼炉２０が設けられていないことを除けば、第１実施形態のものと同じである。一方、図の右側の系統には仮焼炉２０が設けられているが、ここにはキルン排気ではなく、エアクエンチングクーラ４０からの高温のクーラ排気が流入している。
【０１５９】
クーラ排気は、第１の実施形態におけるキルン排気と同様に仮焼炉２０の下端に流入し、噴流となって上方へと吹き上がっている（図には一点鎖線で示す）。このクーラ排気は仮焼炉２０内に導入される熱分解ガスと混ざり合い、これを燃焼させながらセメント原料を吹き上げて、上部ダクト２２から最下段のサイクロン１１に至る。そして、一段ずつサイクロン１１を上昇して最上段のサイクロン１１から排気ライン５０に流出する。
【０１６０】
仮焼炉２０の下部には、詳細の図示は省略するが、第１の実施形態と同じくサイクロン１１からセメント原料が供給されるようになっており、また、ガス化炉１からの熱分解ガスを導入するガス導入口２７が設けられているが、これを燃焼させるための空気の導入口２５は設けられていない。前記のように仮焼炉２０内を吹き上がるクーラ排気は、キルン排気とは異なり酸素を多量に含んでいるからである。
【０１６１】
その点を除いて仮焼炉２０の構造は第１の実施形態と同じであり、熱分解ガスは、その流量がクーラ排気の流量の１／１０程度に抑えられているとともに、仮焼炉２０にはガス導入口２７から旋回流として導入される。つまり、この実施形態においても熱分解ガスは、クーラ排気の主流と直接的には干渉しない態様で仮焼炉２０に導入される。また、熱分解ガスは、水平面に対して下向きに傾斜して設けられたガス導入口２７から仮焼炉２０内に導入される。
【０１６２】
そして、熱分解ガスはクーラ排気の主流に乗って仮焼炉２０を吹き抜けることなく、吹き上がるクーラ排気の主流の周りを螺旋状に旋回しながら徐々に混ざり合って、十分に燃焼される。この燃焼によってクーラ排気の温度が９００℃以上まで上昇し、これにより吹き上げられるセメント原料の仮焼（脱炭酸反応）が促進される。
【０１６３】
また、廃棄物由来の熱分解ガスには、ダイオキシンが含まれることがあり、これを分解するためには、約２秒以上の時間、８５０℃以上の雰囲気に維持する必要があるが、この実施形態では、仮焼炉２０内で燃焼する熱分解ガスの温度が４秒以上、９００℃以上に維持され、ダイオキシンは十分に分解される。
【０１６４】
そして、この第２の実施形態においても熱分解ガスの流量は、クーラ排気の流量の１／１０程度に抑えられていることから、その発熱量が廃棄物の種類等によって変動しても、仮焼炉２０の温度の変動はあまり大きくはならない。また、熱分解ガスは、仮焼炉２０に生成される負圧を利用して搬送される。
【０１６５】
したがって、この第２の実施形態のように仮焼炉２０にクーラ排気を流入させるようにした場合でも、その仮焼炉２０からの排気の流量に対してガス化炉１からの熱分解ガスの流量を、所定の流量比以下に制限することによって、セメント製造設備２００の安定的な運転を行うことができるとともに、熱分解ガスを仮焼炉２０の負圧のみによって搬送することができる。このため、ガス搬送ライン６には送風機を設けなくても済み、その故障を心配する必要はない。
【０１６６】
（その他の実施形態）
【０１６７】
図１２及び図１３には、それぞれ、セメント製造設備２００の仮焼炉の構成が異なる実施形態を示す。また、図１４には仮焼炉のない場合について示す。これらのいずれの実施形態も仮焼炉に関する構成以外は上述した第１の実施形態と同じなので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【０１６８】
まず、図１２に示す実施形態の仮焼炉７０は、第１実施形態のものと同様にしてロータリキルン３０の窯尻に設けられた混合室７１と、その下部に連通する旋回仮焼室７２とを有し、この旋回仮焼室７２には燃焼装置７３が配設されていて、石炭、天然ガス、重油等の燃焼による高温の燃焼ガスを噴出している。図示のように旋回仮焼室７２には、エアクエンチングクーラ４０からの高温のクーラ排気（空気）が旋回流として導入されるとともに、最下段の一つ上のサイクロン１１からは予熱されたセメント原料が供給される。
【０１６９】
そのセメント原料が燃焼装置７３からの燃焼ガスを受けて仮焼されながら混合室７１へと移動し、ここでは下方からのキルン排気の噴流によって上方に吹き上げられる。すなわち、混合室７１ではキルン排気の流れにセメント原料を含んだ燃焼ガスの流れが合流し、両者が混じり合いながら上昇するようになる。この上昇流に乗って吹き上げられる間にセメント原料は十分に仮焼され、混合室７１の最上部の出口からダクトを介して最下段のサイクロン１１へと搬送される。なお、ガス化炉１からの熱分解ガスは、ロータリキルン３０の入り口から混合室７１の出口までの間、或いは旋回仮焼室７２と混合室７１との間に導入すればよい。
【０１７０】
一方、図１３に示す実施形態の仮焼炉７５は、第１実施形態のものと概ね同じ構造であり、ロータリキルン３０の窯尻に上下方向に延びるように設けられているが、その上下のほぼ中央部位に環状の括れ部７５ａが形成されていて、この括れ部７５ａにおいても仮焼炉７５内に空気を導入するようにしたものである。
【０１７１】
すなわち、上述した第１実施形態のものと同じく仮焼炉７５の下部には、エアクエンチングクーラ４０からの高温のクーラ排気が旋回流として導入されるようになっているが、このクーラ排気の供給路から分かれた分岐路によってクーラ排気の一部が前記括れ部７５ａに導かれ、ここに形成されている導入口から仮焼炉７５内へ導入される。こうして導入されたクーラ排気の一部は、仮焼炉７５内を吹け上がるキルン排気の噴流の中に再燃焼用の空気として供給される。この実施形態においてもガス化炉１からの熱分解ガスは、ロータリキルン３０の入り口から仮焼炉７５の出口までの間に導入すればよい。
【０１７２】
そして、図１４に示す実施形態では仮焼炉は設けられておらず、ロータリキルン３０の入り口に接続された下部ダクト２１と、サスペンションプレヒータ１０の最下段のサイクロン１１に接続された上部ダクト２２との間は、立ち上がり管２９によって繋がれている。この立ち上がり管２９にセメント原料とガス化炉１からの熱分解ガスとがそれぞれ供給されて、キルン排気の噴流により吹き上げられる。熱分解ガスは、キルン排気に含まれている酸素と反応して立ち上がり管２９及びサスペンションプレヒータ１０の中で燃焼する。
【０１７３】
なお、上述した各実施形態の説明は例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。例えば、前記の各実施形態では、セメントの仮焼炉２０の負圧のみによって熱分解ガスを搬送するようにしているが、これに限ることはない。仮焼炉の負圧を利用して熱分解ガスを搬送する、というのは、補助的に送風機を付加することを除外するという意味ではなく、送風機を設けなくても負圧によって仮焼炉２０まで熱分解ガスを搬送し、ガス化炉１内を負圧状態に維持できるという意味である。
【０１７４】
また、発熱量が例えば１０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の一般的な廃棄物のみを処理すればよいのであれば、その一部が燃焼することによってガス化炉１の流動層の温度を適温に維持することができるので、前記各実施形態のように補助燃料を供給する必要はなく、そのための微粉炭の供給装置７は省略してもよい。同様に、塩素分やアルカリ分の比較的少ない廃棄物のみを処理すればよいのであれば、前記各実施形態においてバイパスライン６０を省略してもよい。
【０１７５】
また、前記各実施形態においては、ガス化炉１から仮焼炉２０までのガス搬送ライン６にエゼクタ装置６ａを配設し、堆積したチャーや灰分を吹き飛ばすようにしているが、これを省略することも可能である。
【０１７６】
さらに、廃棄物処理設備１００のガス化炉１やセメント製造設備２００のキルン（焼成炉）等の構造についても前記の各実施形態には限定されない。ガス化炉１は流動層タイプに限定されず、同じく低温ガス化方式のキルンタイプとしてもよいし、高温ガス化方式としてもよい。また、焼成炉もロータリキルン３０に限定されず、例えば流動層キルンであってもよい。
【０１７７】
また、前記の各実施形態ではガス化炉１へ供給する廃棄物として家庭からの一般廃棄物や廃プラスチックを含む産業廃棄物等を想定しているが、これにも限定されず、ガス化炉１へは間伐材や木屑等の木質系バイオマス、或いは家畜の糞尿、下水汚泥のような他のバイオマスを供給することも可能である。
【０１７８】
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明によると、ガス化炉で発生した廃棄物の熱分解ガスを、チャー及び灰分を含んだままセメントの仮焼炉に搬送して燃焼させることができるから、既存のセメント製造設備を有効利用して廃棄物の衛生処理を低コストで実現でき、産業上の利用性は高い。
【０１８０】
【符号の説明】
【０１８１】
１００      廃棄物処理設備
【０１８２】
１          ガス化炉
【０１８３】
６          ガス搬送ライン（ガス搬送路）
【０１８４】
６ａ        エゼクタ装置
【０１８５】
７          微粉炭の供給装置
【０１８６】
２００      セメント製造設備
【０１８７】
１０        サスペンションプレヒータ（予熱器）
【０１８８】
２０        仮焼炉
【０１８９】
２１        下部ダクト
【０１９０】
２３        側壁部（筒状の周壁）
【０１９１】
２４        テーパ部
【０１９２】
２５        空気供給口
【０１９３】
２６        燃料供給口
【０１９４】
２７        ガス導入口（ガス導入手段）
【０１９５】
３０        ロータリキルン（焼成炉）
【０１９６】
４０        エアクエンチングクーラ（クリンカクーラ）
【図１】
0005753585.tif 000003
【図２Ａ】
0005753585.tif 000004
【図２Ｂ】
0005753585.tif 000005
【図２Ｃ】
0005753585.tif 000006
【図３Ａ】
0005753585.tif 000007
【図３Ｂ】
0005753585.tif 000008
【図３Ｃ】
0005753585.tif 000009
【図３Ｄ】
0005753585.tif 000010
【図４Ａ】
0005753585.tif 000011
【図４Ｂ】
0005753585.tif 000012
【図５Ａ】
0005753585.tif 000013
【図５Ｂ】
0005753585.tif 000014
【図５Ｃ】
0005753585.tif 000015
【図５Ｄ】
0005753585.tif 000016
【図６】
0005753585.tif 000017
【図７】
0005753585.tif 000018
【図８Ａ】
0005753585.tif 000019
【図８Ｂ】
0005753585.tif 000020
【図８Ｃ】
0005753585.tif 000021
【図９】
0005753585.tif 000022
【図１０Ａ】
0005753585.tif 000023
【図１０Ｂ】
0005753585.tif 000024
【図１１】
0005753585.tif 000025
【図１２】
0005753585.tif 000026
【図１３】
0005753585.tif 000027
【図１４】
0005753585.tif 000028