(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形合成樹脂の専用ノズル中心と主燃料吹き込みノズル中心との距離をＬ、ロータリーキルン内径をＤとした時、専用ノズルが主燃料吹き込みノズルからＬ／Ｄ≦０．２５の位置に設置され、粒径６ｍｍ以下の固形合成樹脂を、ロータリーキルン窯前の該専用ノズルから、主燃料噴出速度以下の噴出速度且つ旋回角度２０度以下で補助燃料として吹き込み、セメント原料調合物を焼成することを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。
【請求項２】
主燃料噴出速度以下の噴出速度が２５ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項３】
固形合成樹脂の専用ノズルからの吹き出しが、固形合成樹脂と同等以下の重量の空気と共に吹き出されることを特徴とする請求項１又は２記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項４】
専用ノズル先端が主燃料の火炎方向に向けて設置されているか、或いは専用ノズルが主燃料吹き込みノズルの上側にあって専用ノズル先端が水平または下向きに設置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載のセメントクリンカーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はセメント原料調合物を主燃料と固形合成樹脂からなる補助燃料で焼成してセメントクリンカーを得るためのセメントクリンカーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に合成樹脂類は高い発熱量を有するため、燃料源として活用することができる。活用に際しては塩素を含む合成樹脂では８００℃以下で焼成すると有害なダイオキシンが発生するので、ダイオキシンが分解する高温領域で燃焼させる必要がある。このため、１４００℃〜１５００℃の高温焼成が行われるセメント製造用焼成装置での燃料化活用が検討されている。プラスチック等の可燃性樹脂をセメント調合原料燃焼の燃料に用いる場合、通常の燃料（一般に重油と微粉炭）を投入する場合と同様、ロータリーキルン窯前に設置されたキルンバーナ部或いはプラスチック専用に設置されたノズルからキルン内に投入することが知られている。投入されるプラスチック等の燃焼については、特開平７−２７７７８８、特開平８−２８３０５１、或いは特開平８−２８３０５３に開示されている如く、投入物をロータリーキルン内の適度な着地範囲または落下範囲で着地燃焼させると、得られるセメントクリンカーなどの焼成物は通常の燃料で焼成された場合と同様に総じて酸化性雰囲気で焼成されるため、安定した品質の焼成物が得られるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、投入物の着地範囲や落下範囲を厳密に制御することは容易ではない。実際にはロータリーキルン内は、クーラーからの２次空気により搬送される微細なクリンカダストの飛散、または石炭燃料中に含まれる灰成分の飛散のため、視界は著しく悪く、内部の状況を視覚的に把握するのが困難である。このため投入物の落下位置を燃焼中に確認できず、所望の位置に制御することは困難を極める。また、前記公報は比較的粒子の大きい廃プラスチック（概ね２０ｍｍ以下）も対象とし、キルン内で着地燃焼させることを前提としているが、ノズルからキルン内に噴出させると、粒子の大きい廃プラスチック等は所望の落下位置に達せずクーラー落口付近に落下して燃焼するものがある。多少に拘わらずこのような燃焼が見られると、クリンカーの一部が還元性雰囲気で焼成されることになり、クリンカー性状、特に色調に影響を及ぼす。本発明は、セメント製造用ロータリーキルンのクリンカー焼成燃料に通常の主燃料と共に可燃性の合成樹脂を補助燃料として用いる際に起こり得るクリンカーの変質を防ぎ、安定した品質のクリンカーを得るための製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく検討した結果、以下の（１）〜（５）に表す製造方法によって、投入固形合成樹脂を、主に酸素拡散による燃焼ではなく、主燃料の燃焼によって発生する輻射伝熱により着地燃焼させずに空間燃焼させると、投入後の着地或いは落下位置を制御する必要がなくなり、品質低下をきたすこと無く安定した品質のセメントクリンカーが容易に得られることを見出した。
【０００５】
即ち、本発明は、（１）固形合成樹脂の専用ノズル中心と主燃料吹き込みノズル中心との距離をＬ、ロータリーキルン内径をＤとした時、専用ノズルが主燃料吹き込みノズルからＬ／Ｄ≦０．２５の位置に設置され、粒径６ｍｍ以下の固形合成樹脂を、ロータリーキルン窯前の該専用ノズルから、主燃料噴出速度以下の噴出速度且つ旋回角度２０度以下で補助燃料として吹き込み、セメント原料調合物を焼成することを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。（２）主燃料噴出速度以下の噴出速度が２５ｍ／ｓ以下であることを特徴とする前記（１）のセメントクリンカーの製造方法。（３）固形合成樹脂の専用ノズルからの吹き出しが、固形合成樹脂と同等以下の重量の空気と共に吹き出されることを特徴とする前記（１）または（２）のセメントクリンカーの製造方法。（４）専用ノズル先端が主燃料の火炎方向に向けて設置されているか、或いは専用ノズルが主燃料吹き込みノズルの上側にあって専用ノズル先端が水平または下向きに設置されることを特徴とする前記（１）〜（３）の何れかのセメントクリンカーの製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、セメント原料調合物を、重油、微粉炭などの主燃料と共に、固形合成樹脂を補助燃料として併用したロータリーキルンで焼成し、セメントクリンカーを得るものである。セメント原料調合物は焼成してセメントクリンカーを得ることができる公知の配合組成のものであれば、特に限定されない。補助燃料に用いる固形合成樹脂は、固形状のプラスチック等の合成樹脂であれば、化学成分的には何れのものであっても良い。より好適には資源リサイクルの観点から廃棄に供される固形状の合成樹脂類が望ましい。このような固形合成樹脂が６ｍｍを超える大きさのものの場合は、公知の粉砕及び／又は切断等の手法で６ｍｍ以下の大きさの粒子にして使用する。これは、一般に固体乾紛の輸送は空気輸送で行われるため所望の速度で容易に行えることと、粒子肥大化による燃焼効率の低下をもたらさないためである。また合成樹脂類の粉砕は微紛化するほど多大な粉砕エネルギーを要し、例えば総じて数十μｍ以下まで粉砕するとセメント製造に通常用いられる主燃料よりもコスト高の燃料となるので、数ミリ程度の粗大粒子でも対応できるようにしたものである。従って本発明は、燃料粒子の微紛化による浮遊効果によって空間滞留の時間を確保し、空間燃焼を狙うことを意図したものでは無い。尚、金属等の不燃性異物混入を避けるため粉砕前又は後にこれらを極力除去し、含水物の場合は適宜乾燥しておくことが望ましい。更には焼成クリンカーの品質を保つため、予め脱塩処理を行った固形合成樹脂を用いることがより望ましい。
【０００７】
このような固形合成樹脂粒子を、セメントクリンカー製造用のロータリーキルンの主燃料吹き込みノズル（以下、メインバーナーと称す）とは独立して窯前に設置した補助燃料専用ノズル（以下、専用ノズルと称す）からキルン内に空気輸送により噴出させる。ここでロータリーキルンはセメント製造設備として用いられるものであって、窯前にメインバーナーを有するものであれば良い。
【０００８】
専用ノズルは、専用ノズル中心とメインバーナーの中心との距離をＬ、ロータリーキルン内径をＤとした時、専用ノズルがメインバーナーからＬ／Ｄ≦０．２５となる位置に設置する。専用ノズルのロータリーキルンの設置がメインバーナーからＬ／Ｄ＞０．２５の位置では、ノズルより噴出された固形合成樹脂粒子が主燃料の燃焼による輻射伝熱を十分得られず、その結果粒子がキルン空間中で燃焼を完結することなくキルン壁に着地し、そこで燃焼するため好ましくない。更に、専用ノズル設置位置は、Ｌ／Ｄ≦０．２５であって、主燃料吹き込みノズルの上側に設置され、且つ、専用ノズル先端が下向き又はメインバーナーと並行となるよう設置するのが好ましい。専用ノズルを主燃料吹き込みノズルの上側に設置できない場合は、専用ノズル先端が主燃料が形成する火炎方向に向かうように設置しても良い。このように専用ノズルの設置位置を定めるのは、投入された固形合成樹脂粒子が主燃料の燃焼による輻射熱を効率良く十分得ることができるようにするためである。また、専用ノズルは高温にも耐える構造又は材質からなるものであれば特に限定され無い。例えばノズル先端口での固形合成樹脂粒子の融着防止用に冷却用空気或いは冷却水を供給するために、ノズルを二重管や三重管等の多重管構造にすることもできる。更に専用ノズル内径は通過する粒子の最大粒径を超える大きさであれば、投入粒子量や噴出速度に応じて適宜選定できる。
【０００９】
本発明に於いては、主燃料として通常のセメント製造用ロータリーキルンで用いられている重油又は概ね粒径１００μｍ以下の微粉炭を用いる。主燃料はキルン窯前の主燃料吹き込みノズル（メインバーナー）により噴出し、主燃料と共にキルン内に噴出される空気中の酸素との拡散により燃焼される。一方、主燃料噴出の間、前記固形合成樹脂粒子は補助燃料として専用ノズルによりキルン内に噴出される。補助燃料の噴出速度はメインバーナーから噴出される主燃料噴出速度を超えないものとし、好ましくは概ね２５ｍ／ｓ以下とする。同時に補助燃料噴出時の旋回角度を２０度以下とする。より好ましくは固形合成樹脂を空気と共に噴出させる際、固形合成樹脂を該噴出空気に対し重量比で１以上にして噴出させるのが良い。尚、噴出速度を主燃料噴出速度以下にするのは、メインバーナーから独立した専用ノズルより噴出される固形合成樹脂粒子がメインバーナー火炎からの輻射熱を十分受けることができ、それによってキルン壁への着地前に空間燃焼を完了できるためである。特に２５ｍ／ｓを超える噴出速度の場合は補助燃料粒子が燃焼するのに好適なメインバーナー火炎からの輻射熱を受ける区間を短時間で通過することとなり、着火遅れ等によりキルン空間で燃焼を完結しきれない粒子が多く出現し、着地後に燃焼完了する粒子割合が増加するので好ましくない。また本発明に於ける補助燃料粒子は主燃料の例えば通常使用されている微粉炭粒子（概ね１００μｍ以下）よりもかなり大きいため、旋回角度が２０度を超えると燃焼終了前にキルン壁へ衝突落下し、着地燃焼する粒子が急増するので好ましくない。更に、固型合成樹脂粒子はその大きさゆえ、酸素拡散による燃焼よりも主燃料燃焼からの輻射伝熱による燃焼が支配的であり、噴出粒子間の距離が小さいほど熱伝播の進行が早い。このため、固形合成樹脂が空気に対し重量比で１未満の含有割合の噴出物にすると、固形合成樹脂粒子間の熱伝播が遅くなるので火炎が生じ難く、キルン壁に着地する未燃粒子が増加する。尚、主燃料及び主燃料燃焼に供与される一次空気のキルン内噴出速度及び旋回角度は、一般のセメント製造時に行われている値と大差が無い限り特に限定されない。
【００１０】
本発明は、かかる固形合成樹脂をセメント原料調合物焼成用の補助燃料として前記のような燃焼条件で用いることにより、主燃料だけで焼成されたセメントクリンカーと同程度の品質のものを得ることができる。固形合成樹脂を補助燃料として用いた時の焼成条件は、主燃料だけを用いた焼成の場合と同様、焼成温度は、概ね１４５０℃程度とし、補助燃料の発熱分は、主燃料を減少させることにより対応することができる。また、他の焼成条件は通常のセメント原料調合物焼成の場合と同じで良い。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。まず補助燃料の調整方法として、表１で示す廃棄フィルム又は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンテレフタレート及びポリスチレンを主成分として含有するプラスチック混合物を、バイマ粉砕機とＣＳカッターで粉砕した後、振動篩で分級し、表１で表す粒径の固形合成樹脂粒子を得た。これを定量供給装置で所定の供給量に調整し、ブロワで搬送空気によりロータリーキルンへ送り、補助燃料として用いた。
【００１２】
用いたロータリーキルンは全長２７ｍ、内径（Ｄ）が１．５ｍで、その窯前部分の構造については図１で略記するように、重油を用いた主燃料噴出ノズル（メインバーナー）１がロータリーキルン２の窯前に設置され、該メインバーナーの上側にキャスタブルで外周を保護された補助燃料噴出専用ノズル３をメインバーナーに並行となるよう設置した。この専用ノズルは、メインバーナとの距離（Ｌ）を任意に設定できる設置構造にした。また、専用ノズルの先端に、その角度を任意に変更できる耐熱性の旋回羽根を設けた。
【００１３】
この専用ノズルからの固形合成樹脂粒子噴出速度は、ブロアの流量及び／又は専用ノズルの断面積の変化で調整した。また、固形合成樹脂粒の吹き込み空気に対する重量比は、ブロアの流量或いは定量供給機からの粒子供給量で調整した。尚、固形合成樹脂吹き込み前の通常運転時の主燃料用重油使用量は約３４０Ｌ／ｈであり、キルン内温度は約１４５０℃であった。本例ではキルン内の発熱量を恒常値に保つため、固形合成樹脂吹き込み中は、該樹脂燃焼からの発熱分を考慮し、適宜主燃料供給を減少させてその発熱分を抑えた。またメインバーナーからの主燃料噴出速度は２５〜２６ｍ／ｓに保った。
【００１４】
前記ロータリーキルン並びに固形合成樹脂からなる補助燃料とその燃焼条件を表１に記載の如く設定し、それぞれ普通ポルトランドセメント製造用原料調合物を焼成した。焼成の際は、固形合成樹脂を４時間以上連続して吹き込んだ。焼成後、得られたセメントクリンカーに重量比３％の石膏を添加し、混合粉砕して得られたセメントを用い、その色調をＪＩＳ  Ｚ８７２２に準じた方法で測定し、Ｌ*ａ*ｂ*表色系でｂ*（ｂ値と称す）を調べた。その結果も表１に表す。尚、一般に、主燃料だけで焼成したセメントクリンカーから普通ポルトランドセメントを製造した場合のｂ値は６．０〜６．５であることが知られている。
【００１５】
【表１】
0004465060.tif 000002
【００１６】
【発明の効果】
本発明の製造方法に従って、補助燃料に可燃性の固形合成樹脂粒子を用いてセメント調合原料を焼成すると、従来法による主燃料のみで焼成されたセメントクリンカーと品質、色などの点で何等劣ら無いセメントクリンカーを得ることができる。また、このことから近年急増している廃プラスチックなどをクリンカー焼成用の燃料に代替できることから、クリンカー製造コストの低減化を図ることができると共に、従来廃棄処分されることが多かった廃プラスチック等の再資源化策としても極めて有望な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に於けるセメントクリンカー製造に用いるロータリーキルンのメインバーナ及び補助燃料噴出専用ノズルの位置関係とその火炎の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  主燃料吹き込みノズル（メインバーナ）
２  ロータリーキルン
３  補助燃料噴出専用ノズル
【図１】
0004465060.tif 000003