(57)【要約】      （修正有）【課題】微粉炭に代えて木材やプラスチック等の可燃性廃棄物を補助燃料として使用した場合に、燃焼ガス温度の上昇、低下あるいは変動を抑制し、更には、キルンレンガの損傷が防止された燃焼性改良方法の提供。【解決手段】真発熱量が５０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの微粉炭を主燃料とし、真発熱量が２５００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇの木材粉砕物および真発熱量が５０００〜１３０００ｋｃａｌ／ｋｇのプラスチック粉砕物を補助燃料として使用する方法。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真発熱量が５０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの微粉炭を主燃料とし、真発熱量が２５００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇの木材粉砕物および真発熱量が５０００〜１３０００ｋｃａｌ／ｋｇのプラスチック粉砕物を補助燃料として使用し、該微粉炭、木材粉砕物、プラスチック粉砕物の単位時間当たりの燃料使用量を夫々Ｘ、Ｙ及びＺ（何れもトン／時間単位）とした場合、各々の関係が、Ｙ＋Ｚ≦Ｘ、かつ、０．７≦Ｙ／Ｚ≦２．２であることを特徴とする、セメントクリンカーの焼成工程における可燃性燃料の燃焼性改良方法。
【請求項２】
木材粉砕物とプラスチック粉砕物の厚み方向の平均長が０．２〜２．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のセメントクリンカーの焼成工程における可燃性燃料の燃焼性改良方法。
【請求項３】
微粉炭燃焼バーナーの上部に設けた補助燃料吹き込み管から、木材粉砕物とプラスチック粉砕物を供給することを特徴とする、請求項１又は２に記載のセメントクリンカーの焼成工程における可燃性燃料の燃焼性改良方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭を主燃料とし、木材粉砕物とプラスチック粉砕物を補助燃料として使用するセメントクリンカーの焼成工程における可燃性燃料の燃焼性改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、廃棄物に関する諸規制が強化されたことに伴い、プラスチック、木材等の可燃性廃棄物に関してはダイオキシン問題等があるため、一般焼却炉での処理が困難となってきている。このような状況下、循環型社会への転換を図るため、これら可燃性廃棄物をセメントクリンカー製造用燃料として使用する機会が増加している。
セメントクリンカー製造用燃料として一般に用いられている微粉炭の代替としてプラスチック廃材をクリンカー焼成燃料として使用する方法に関し、各種技術が開示されている。
例えば、特許文献１には、プラスチック廃材をキルン窯前に設けたノズルから吹込み、キルン内の可能な限り窯尻部分まで到達させクリンカー上で着地燃焼させることによりクリンカー焼成工程を最終的に酸化雰囲気下で行うようにし、クリンカーの品質を損なわないように製造する方法が開示されている。
また、特許文献２、３には、プラスチック廃材を微粉化し、キルン窯前ノズルから吹き出し速度を調整することにより空中燃焼させ、クリンカーが還元雰囲気で焼成されないようにする方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２９０５６８９号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１６９１９７号公報（請求項１）
【特許文献３】
特開２００１−２０６７４６号公報（請求項１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べた特許文献１乃至３には、プラスチック廃材に関する記載はあるが、木材廃棄物の具体的燃焼方法に関しては言及されてはいない。例えば、本発明者らが、木材廃棄物を特許文献３の粒度に粉砕し、大量にキルン窯前から補助燃料として吹込みクリンカー焼成を行うと、微粉炭単独で使用する場合に比べ燃焼ガス温度が低下し、クリンカーの焼成が十分に行われないという問題が発生した。
一方、プラスチック廃材についても、特許文献３の粒度で粉砕し、大量にキルン窯前から補助燃料として吹込みクリンカー焼成を行うと、木材廃棄物の場合とは異なった問題が発生した。すなわち、微粉炭単独で焼成した場合に比べ、燃焼ガス温度が上昇し、そのため、キルンレンガの損傷が発生した。また、プラスチック廃材のロットの違いによる品質変動が大きいため、燃焼ガス温度の変動も大きなものとなり焼成温度の制御が難しいという問題が発生した。
本発明は、微粉炭に代えて木材やプラスチック等の可燃性廃棄物を補助燃料として使用した場合に発生する上記問題、すなわち、燃焼ガス温度の上昇、低下あるいは変動を抑制し、更には、キルンレンガの損傷が防止された燃焼性改良方法の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、主燃料と補助燃料の真発熱量がある範囲内に在るものを組合わせて使用する方法が、前記課題を解決した方法となることを見出し本発明を完成した。
【０００６】すなわち、本発明は、真発熱量が５０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの微粉炭を主燃料とし、真発熱量が２５００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇの木材粉砕物および真発熱量が５０００〜１３０００ｋｃａｌ／ｋｇのプラスチック粉砕物を補助燃料として使用し、該微粉炭、木材粉砕物、プラスチック粉砕物の単位時間当たりの燃料使用量を夫々Ｘ、Ｙ及びＺ（何れもトン／時間単位）とした場合、各々の関係が、Ｙ＋Ｚ≦Ｘ、かつ、０．７≦Ｙ／Ｚ≦２．２であることを特徴とする、可燃性燃料の燃焼性改良方法に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。なお、この実施の形態は発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を特定するものではない。
【０００８】本発明では、微粉炭を主燃料、木材粉砕物とプラスチック粉砕物を補助燃料としてロータリーキルンでセメント原料調合物を焼成し、セメントクリンカーを得る。
主燃料である微粉炭は、一般にセメントクリンカー焼成用に用いられている石炭粉砕物であれば特に限定されない。
補助燃料に用いる木材粉砕物は、森林の木材伐採物や、木材加工業者で発生する木材加工チップ、木屑、建築現場で発生する木屑などを粉砕した木材破砕物であり、木材であれば、その種類が杉、桧、赤松、ぶな、ベイスギ、ベイマツ、ベイツガ、ラワン、エゾまつ、とど松など、いずれのものであっても良い。
また、プラスチック粉砕物は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの破砕物であり、固形樹脂の粉砕物であれば原料種を問わない。
【０００９】これら燃料の真発熱量は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１４「石炭及びコークス類の発熱量測定方法」に従い測定されるもので、一般的には、低位発熱量若しくは低発熱量ともいわれる。
例えば、主燃料である微粉炭は、同発熱量が５０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇのものを使用するが、６０００〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇのものの使用が好ましい。木材粉砕物は、同発熱量が２５００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇのものを使用するが、３０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇのものの使用が好ましい。更に、プラスチック粉砕物は、同発熱量が５０００〜１３０００ｋｃａｌ／ｋｇのものを使用するが、７０００〜１２０００ｋｃａｌ／ｋｇのものの使用が好ましい。
発熱量がこれら真発熱量の範囲を超えると、微粉炭に関しては、主燃料であるので燃焼ガス温度、着火性に多大なる悪影響を及ぼし、木材粉砕物、プラスチック粉砕物に関しては、燃焼ガス温度、燃焼安定性に悪影響を及ぼす。
【００１０】また、これら燃料の使用量は、単位時間当たりの各々の燃料使用量を、微粉炭をＸ（トン／時間）、木材粉砕物をＹ（トン／時間）、プラスチック粉砕物をＺ（トン／時間）とした場合、各々の関係が、Ｙ＋Ｚ≦Ｘ、かつ、０．７≦Ｙ／Ｚ≦２．２であることが好ましい。これらの関係は、実験データに基づいて、適正領域の区分を近似式で示したものである。
Ｘ＜Ｙ＋Ｚの領域では、微粉炭単独使用の場合に比べ燃焼ガスのフレーム形成が不充分となる。また、燃焼ガス温度の変動も大きくなる。
また、Ｙ／Ｚ＜０．７では、燃焼ガス温度が上昇し過ぎ、２．２＜Ｙ／Ｚでは、逆に燃焼ガス温度が低下し過ぎる。
これらの式が燃焼ガス温度と関係する理由は明確でないが以下の理由によるものと推察している。
すなわち、各燃料の燃焼速度が同一と仮定した場合、真発熱量で比較すると、木材＜微粉炭＜プラスチックの関係にあること、また、燃焼時の発生ガス量を比較すると、木材＜微粉炭＜プラスチックの関係にあること、更には、真発熱量当たりの発生ガス量が、プラスチック＜微粉炭＜木材の関係にあることが原因であると推察している。つまり、真発熱量当たりの発生ガス量により、実際の燃焼ガス最高温度がおおよそ決まり、この値が小さい程、燃焼ガス温度が高くなると考えられ、従って、これら特性の異なる燃料をうまく組み合わせることにより燃焼特性を改良することが本発明の主目的である。
【００１１】また、これら木材粉砕物とプラスチック粉砕物の形状は、微粉炭と燃焼速度が同一になるように調整することが必要である。粉砕物の形状は、長さ、幅、厚みの３つ方向の長さで特定されるが、その中でも特に、最短長を示す厚み方向の長さが燃焼速度に影響を及ぼす。具体的には、粉砕物の最短方向である厚み方向の平均長が０．２〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚み方向の平均長が２．０ｍｍを超えると、燃焼速度が遅くなり、未燃焼物が発生する可能性がある。また、０．２ｍｍ未満では、微粉炭単独燃焼の場合に比べ、燃焼速度が早くなりすぎるだけでなく、粉砕に過大なエネルギーが必要となる。
なお、厚み方向の平均長の測定は、粉砕物をＪＩＳ  Ｚ  ８８０１で規定する９．５２ｍｍの標準網篩でふるった場合の、篩通過分が９０％以上になるまで粉砕した場合の篩通過分を測定用試料とし、そのうち、任意に抽出した試料１００点程度の厚み方向の長さを計測し、単純平均することにより求める。
【００１２】以下では、セメントクリンカーの製造工程におけるこれら可燃性燃料の燃焼方法に関して具体例を示し、本発明を更に詳細に説明する。
図１は、一般的に用いられているセメントキルンの一例であるが、先ず本図をを用いて、セメントクリンカー焼成工程を説明する。
セメント原料は、サスペンションプレヒーターのサイクロン３ｂの最上段入り口３ａから供給され、下段から排出されるガスと熱交換を行いながら仮焼炉３ｃ、インレットフッド３ｅを経てキルン１へと供給される。セメント原料は、キルン内部を窯尻５から窯前４へ移動し、更に熱交換を行いながら焼成が進む。焼成されたクリンカーは２のクリンカークーラーで急冷される。
【００１３】主燃料の微粉炭は主燃料用ホッパー９ａからロータリーバルブ１０ａを経由し、コンプレッサー１１ａの圧縮空気と共に、主燃料バーナー７ａから吹き込まれ、キルン１内でフレーム８を形成して燃焼する。木材粉砕物及びプラスチック粉砕物は、夫々、ホッパー９ｂ、９ｃからロータリーバルブ１０ｂ、１０ｃを経由し、コンプレッサー１１ｂ、１１ｃの圧縮空気と共に、主燃料バーナー７ａの上部に設けた補助燃料吹込み口７ｂ、７ｃからキルン内に吹込み、キルン内の高温雰囲気に曝されることにより燃焼する。これら補助燃料は、明確なフレームを形成するのではなく、主燃料のフレーム８に取り込まれる形で燃焼するか、あるいは、燃焼粒子毎に着火しキルン内を浮遊燃焼する。
このため、補助燃料吹込み口７ｂ、７ｃは、主燃料バーナー７ａの上部に設けてあれば良く、２本の吹込み口を使用し吹き込んでも良いが、補助燃料吹込み口を１本とし、そこから、木材粉砕物及びプラスチック粉砕物の混合物を吹き込んでも良い。
【００１４】主燃料の微粉炭及び補助燃料の木材粉砕物及びプラスチック粉砕物は、オートサンプラー１２ａ、１２ｂ、１２ｃで定期的に抜き出し、その真発熱量を測定する。また、キルン内の燃焼ガス温度は、補助燃料バーナー上部に設けた遠距離温度計１３で測定される。
【００１５】
【実施例】木材粉砕物として杉、プラスチック粉砕物としてはポリプロピレンを粉砕したものを補助燃料として使用し、セメントクリンカーの焼成を行った場合の例を示す。
表１に、主燃料及び補助燃料に用いた微粉炭及び木材粉砕物及びプラスチック粉砕物の特性を示す。これら特性は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２「石炭類及びコークス類工業分析法」、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１３「石炭類及びコークス類元素分析法」、及びＪＩＳ  Ｍ  ８８１４「石炭類及びコークス類発熱量測定方法」に従って分析した結果である。
これら燃料を用い、上述した方法でセメントクリンカーの焼成を行った。結果を表２に示す。なお、キルン内の燃焼ガス温度測定には、遠距離温度計（横河Ｍ＆Ｃ（株）製ＰＭ１７３）を使用した。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セメント原料をロータリーキルンで焼成する際に、微粉炭を主燃料とし、木材粉砕物とプラスチック粉砕物を補助燃料として使用し、それらの単位時間当たりの使用量を決め、これら燃焼特性の異なる燃料をうまく組み合わせることによりキルンの燃焼特性を改良し、燃焼ガス温度の上昇，低下、あるいは変動を防ぎ、またキルンレンガの損傷を防ぎ、更には品質の安定したクリンカーを生産することが可能となる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法が実施されるセメントクリンカー焼成装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  キルン
２  クーラー
３  サスペンションプレヒーター
３ａ  ＳＰファン最上段入り口
３ｂ  サイクロン
３ｃ  仮焼炉
３ｄ  ライジングダクト
３ｅ  インレットフッド
４  窯前
５  窯尻
６  ＳＰファン
７ａ  主燃料バーナー
７ｂ、７ｃ  補助燃料吹込口
８    主燃料のバーナーフレーム
９ａ  主燃料用ホッパー
９ｂ、９ｃ  補助燃料用ホッパー
１０ａ  主燃料用ロータリーバルブ
１０ｂ、１０ｃ  補助燃料用ロータリーバルブ
１１ａ  主燃料用コンプレッサー
１１ｂ、１１ｃ  補助燃料用コンプレッサー
１２ａ  主燃料用オートサンプラー
１２ｂ、１２ｃ  補助燃料用オートサンプラー
【図１】
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