(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大粒径１０〜５０ｍｍ及び嵩比重０．１以上に圧縮固化された廃プラスチックをセメントキルンへ空気輸送することによって、該廃プラスチックを最大粒径３ｍｍ以下及び嵩比重０．０９以下に解砕し、セメントキルンに投入可能な燃料にすることを特徴とするセメントキルン燃料製造方法。
【請求項２】
上記廃プラスチックがウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン燃料製造方法。
【請求項３】
上記空気輸送が流速２０ｍ／ｓ以上で行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルン燃料製造方法。
【請求項４】
最大粒径１０〜５０ｍｍ及び嵩比重０．１以上に圧縮固化された廃プラスチックを貯蔵するためのタンクと、セメントキルン内に該廃プラスチックを投入するノズルと、該タンクと該ノズルとをつなぐ空気輸送配管と、該配管に設置された吸引式又は圧送式の送風手段とを備えてなり、該空気輸送配管及び／又は該送風手段によって該廃プラスチックを最大粒径３ｍｍ以下及び嵩比重０．０９以下に解砕する剪断力を生じることを特徴とするセメントキルン燃料製造装置。
【請求項５】
上記空気輸送配管に、屈曲部及び／又は動力によらない微粉砕機を設けることを特徴とする請求項４に記載のセメントキルン燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントキルン燃料製造方法及びその装置に関し、詳しくは、家電等の廃棄物のリサイクル過程で生成される圧縮固化された廃プラスチックを、セメントキルンの燃料として使用するためのセメントキルン燃料製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可燃性合成樹脂の廃プラスチックは、高い発熱量を有するため、燃料源としての再利用が期待されている。特に、１４００℃〜１５００℃の高温焼成が行われるセメントキルン用の補助燃料として活用することが検討されている（特開平８−２８３０５３号公報など）。しかし、廃プラスチックをセメントキルンなどで燃焼する際、その粒径が大きくなると、燃焼完結までに要する時間が長くなり、燃焼効率が劣るとともに、着地燃焼が発生してセメントクリンカの品質にも悪影響を与えてしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、廃プラスチックの粒径をできるだけ微粉化する必要があるが、廃プラスチックを微粉化しようとすると、微粉物が緩衝材としての作用を発現するため、粉砕が困難で、粉砕コストが高騰するという問題がある。また、微粉物は嵩比重が著しく小さいので、貯蔵のためのコストがかさむという問題もある。さらに、微粉物は流動性が著しく悪いので、貯蔵タンクからの安定した引き出しやセメントキルンへの投入が困難であるという問題点もある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑み、可燃性合成樹脂の廃プラスチックをセメントキルンで安定して燃焼することができ、高品質のセメントクリンカを得ることができ、廃プラスチックの貯蔵コスト及び粉砕コストを低減することができ、かつ廃プラスチックの貯蔵設備や粉砕設備をコンパクト化することができるセメントキルン燃料製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るセメントキルン燃料製造方法は、最大粒径１０〜５０ｍｍ及び嵩比重０．１以上に圧縮固化された廃プラスチックをセメントキルンへ空気輸送することによって、該廃プラスチックを最大粒径３ｍｍ以下及び嵩比重０．０９以下に解砕し、セメントキルンに投入可能な燃料にすることを特徴とする。
これにより、空気輸送による解砕前は、圧縮固化された廃プラスチックの嵩比重を高く維持できるので、貯蔵コストを低減できる。また、解砕前の廃プラスチックは流動性も良いので、タンクからの安定した引き出しが可能で、セメントキルンへ安定して投入することができる。さらに、廃プラスチックの粉砕は空気輸送で行われるので、粉砕コストを低減することができる。そして、これにより得られたセメントキルン燃料は、セメントキルンで安定して燃焼することができる程度に微粉化されているので、高品質のセメントクリンカを得ることができる。
【０００５】
上記廃プラスチックとしては、ウレタン樹脂を用いることが好ましい。
また、上記解砕によって、最大粒径約３００μｍ〜約３ｍｍ及び嵩比重約０．０１〜約０．１にすることがより好ましい。
上記圧縮固化された廃プラスチックは、最大粒径約１０〜約２０ｍｍ及び嵩比重約０．２〜約２．０であることがより好ましい。
上記空気輸送は、流速約２０ｍ／ｓ以上で行うことが好ましく、流速約３０〜約５０ｍ／ｓで行うことがより好ましい。
【０００６】
また、本発明は、別の側面として、セメントキルン燃料製造装置であって、最大粒径１０〜５０ｍｍ及び嵩比重０．１以上に圧縮固化された廃プラスチックを貯蔵するためのタンクと、セメントキルン内に該廃プラスチックを投入するノズルと、該タンクと該ノズルとをつなぐ空気輸送配管と、該配管に設置された吸引式又は圧送式の送風手段とを備えてなり、該空気輸送配管及び／又は該送風手段によって該廃プラスチックを最大粒径３ｍｍ以下及び嵩比重０．０９以下に解砕する剪断力を生じることを特徴とする。吸引式の送風手段としては、吸い込み式ファンやエゼクタ等を用いることが好ましく、圧送式の送風手段としては、ルーツブロワ等を用いることが好ましい。
【０００７】
上記空気輸送配管には、屈曲部及び／又は動力によらない微粉砕機を設けることができる。動力によらない微粉砕機としては、該配管内部への突起物を設けて剪断力を生じるものを用いることが好ましい。配管内部への突起物としては、管を横断する棒状のもの、管の内壁から突出し横断しないもの、板状のもの、格子状のものなどが挙げられる。
【０００８】
これにより、空気輸送配管において、圧縮固化された廃プラスチックをセメントキルン内で燃焼可能な程度まで解砕することができるので、粉砕設備を著しくコンパクト化することができる。また、解砕前の廃プラスチックの嵩比重は高く維持できるので、貯蔵設備もコンパクト化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
第１の実施の形態
図１は、本発明に係るセメントキルン燃料製造装置の吸引式の一例を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、圧縮固化された廃プラスチック２４を運搬するバルク車１０は、タンク２０に設置された配管等と連結し、バルク車１０内の廃プラスチック２４をタンク２０内へ供給することができる。
【００１０】
ここで、圧縮固化された廃プラスチック２４としては、例えば、冷蔵庫やエアコン等の廃棄物をリサイクルする際に除去・破砕された廃プラスチックを、圧縮固化したものを用いることができる。特に、ウレタン樹脂を圧縮固化したものが好ましい。冷蔵庫等の断熱材として使用されているウレタンは、フロンを含むため他の廃プラスチックと選別して回収されている。冷蔵庫等を破砕して得られた廃プラスチック等は、風力選別機などでウレタンを分離、回収する。回収したウレタンを減容機などで圧縮して、フロンを除去するとともに、ウレタンを固化する。このようにして、圧縮固化されたウレタン樹脂を得ることができる。
【００１１】
廃プラスチック２４は、嵩比重が０．１以上、好ましくは０．２〜２．０で、最大粒径が１０〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍであることが望ましい。廃プラスチック２４の嵩比重が０．１未満の場合、タンク２０の容積が大きくなり過ぎ、設備が大規模化し、貯蔵コストも上昇するので好ましくない。また、最大粒径が１０ｍｍ未満の場合、廃プラスチック２４の流動性が低下し取り扱いが難しくなり、バルク車１０での輸送や、タンク２０からの引き出しが困難となるので好ましくない。一方、廃プラスチック２４の最大粒径が５０ｍｍを超えても、タンク２０からの定常的な引き出しが困難となるので好ましくない。なお、必要であれば、上記の好適な嵩比重及び最大粒径の範囲となるように、二軸破砕機等で破砕してから、バルク車１０又はタンク２０に供給しても良い。
【００１２】
また、タンク２０はフィーダ２２を備えており、フィーダ２２は廃プラスチック２４を定量的に引き出すことができる。フィーダ２２の出口には、空気輸送配管２６が設けられており、さらに空気輸送配管２６は、燃料吹込みノズル４０へとつながっている。また、空気輸送配管２６には、フィーダ２２とノズル４０の間に、吸い込み式ファン３０が設けられている。ファン３０は、タンク２０側から廃プラスチック２４を吸い込み、これをノズル４０側へ送り出すことができるものであれば、特に限定されず、公知の送風機を用いることができる。また、ファン３０の代わりに、図１（ｂ）に示すように、エゼクタ３２を用いることもできる。エゼクタ３２も同様に、公知のエゼクタを使用することができる。燃料吹込みノズル４０は、セメントキルン（図示せず）の窯前部に、重油や微粉炭を主燃料とするメインバーナ（図示せず）と並列に配置されている。
【００１３】
このような構成によれば、先ず、バルク車１０からタンク２０に廃プラスチック２４が供給される。タンク２０に一時的に貯蔵された廃プラスチック２４は、フィーダ２２により定量的に引き出される。そして、廃プラスチック２４は、ファン３０又はエゼクタ３２によって、空気輸送配管２６中を通って、燃料吹込みノズル４０へと送られる。この時、廃プラスチック２４は圧縮固化されているため、空気輸送配管２６の内壁との衝突や、廃プラスチック２４同士の摩擦、ファン３０又はエゼクタ３２内でのせん断により解砕され、容易に微粉化される。
【００１４】
微粉化された廃プラスチック２４は、セメントキルンで安定的に燃焼するため、及びセメントクリンカの高品質を保つため、最大粒径約３ｍｍ以下、嵩比重約０．１以下にすることが好ましく、最大粒径約３００μｍ〜約３ｍｍ、嵩比重約０．０１〜約０．１にすることがより好ましい。また、空気輸送は、廃プラスチック２４を上記の粒径及び嵩比重まで解砕するため、流速２０ｍ／ｓ以上で行うのが好ましく、流速３０ｍ／ｓ以上で行うのがより好ましい。同様に、廃プラスチック２４を上記の粒径及び嵩比重まで解砕するため、タンク２０から燃料吹込みノズル４０までの空気輸送配管２６には、１又は２以上の屈曲部が設けられていることが好ましい。
【００１５】
このように、本実施の形態によれば、圧縮固化された廃プラスチック２４を、セメントキルンに投入可能な燃料にすることができる。そして、燃料化された廃プラスチック２４は、燃料吹込みノズル４０からセメントキルン内に投入される。ここで、タンク２０の貯蔵時で廃プラスチック２４が既に燃料化されていると、粒径が細か過ぎるため、タンク２０からの安定した引き出しが不可能なので、セメントキルンに一定した燃料を供給できず、キルン内での安定した燃焼に支障をきたし、クリンカの品質が低下する。したがって、空気輸送により廃プラスチック２４を解砕し、燃料化することで、燃焼を安定化することができる。
【００１６】
特に、廃プラスチック２４がウレタン樹脂の場合は、可燃性が良いので、ウレタン樹脂をキルン内で効率良く燃焼させるための燃料吹込みノズル４０の微妙な調整が不要となる。さらには、セメントキルンの窯前部に限らず、窯尻部などに燃料吹込みノズル４０を配置しても、また、ウレタン樹脂を主燃料の重油や微粉炭と混合してメインバーナに供給しても、ウレタン樹脂を安定して燃焼させることができる。廃プラスチック２４として、ウレタン樹脂を用いる場合、主燃料の重油１５００Ｌ／ｈに対して、１００〜１０００ｋｇ／ｈ、好ましくは５００〜７００ｋｇ／ｈを投入することが望ましい。
【００１７】
第２の実施の形態
図２は、本発明に係るセメントキルン燃料製造装置の圧送式の一例を示す概略図である。図１と同様な構成については、図１と同じ符号を付し、説明を省略する。図２に示すように、フィーダ２２の出口には、燃料吹込みノズル４０へとつながる空気輸送配管２７とともに、ルーツブロワ３４へとつながる空気輸送配管２８が設けられている。ルーツブロワ３４は、フィーダ２２側へ空気を送り込み、廃プラスチック２４をノズル４０側へ送り出すことができるものであれば、特に限定されず、公知の送風機を用いることができる。また、空気輸送配管２７には、フィーダ２２とノズル４０の間に、微粉砕機４２が設けられている。微粉砕機４２は、廃プラスチック２４が通過する管内に突起物を設けたものであって、特に動力を必要とするものではない。微粉砕機４２を設けることによって、廃プラスチック２４の粒径及び嵩比重の値を低下させることができる。このような突起物としては、管を横断する棒状のもの、管の内壁から突出し横断しないもの、板状のもの、格子状のものなどが挙げられる。
【００１８】
このような構成によれば、先ず、バルク車１０から供給され、タンク２０に一時的に貯蔵された廃プラスチック２４は、フィーダ２２により定量的に引き出される。そして、廃プラスチック２４は、ルーツブロワ３４によって、空気輸送配管２７中を通って、燃料吹込みノズル４０へと送られる。この時、廃プラスチック２４は圧縮固化されているため、空気輸送配管２７の内壁との衝突や、廃プラスチック２４同士の摩擦、微粉砕機４２との衝突により解砕され、容易に微粉化される。微粉化された廃プラスチック２４は、第１の実施の形態と同様の最大粒径及び嵩比重にすることが好ましい。また、空気輸送も、第１の実施の形態と同様の流速、配管の設計で行うのが好ましい。このように、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、圧縮固化された廃プラスチック２４を、セメントキルンに投入可能な燃料にすることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１及び図２に示したように、吸引式と圧送式の２つの形態で、本発明を実施した。タンクは容量５０ｍ3のものを用い、セメントキルンは直径３ｍ及び長さ５０ｍのものを用いた。これらをつなぐ空気輸送配管は、長さ５０ｍの６５Ａ配管（内径６５ｍｍ）で２箇所の屈曲部を有するものを用いた。送風手段としては、吸引式として、吸い込み式ファンとエゼクタの２種類を用い、圧送式としては、ルーツブロワを用いた。また、圧送式の場合、微粉砕機として、１ｍの５０Ａ配管（内径５０ｍｍ）に５本のＭ１０ボルト（径１０ｍｍ）を管を貫通するように設置したものを用いた。このような装置において、ウレタン樹脂を６００ｋｇ／ｈの流量でタンクからセメントキルンへ空気輸送して、セメントキルン燃料化を行うと同時に、セメントキルンでは主燃料としてＡ重油を１５００Ｌ／ｈで用いてセメントクリンカの製造を行った。その結果を、用いた圧縮固化されたウレタン樹脂の性状、及び空気輸送の流速等の条件とあわせて、表１に示す。
【００２０】
【表１】
0004087634.tif 000002
【００２１】
表１の実施例１〜３に示すように、最大粒径が２０ｍｍで、嵩比重が０．１３のウレタン樹脂は、タンクから定量的に供給することができ、空気輸送により解砕されて、投入時の最大粒径が３ｍｍ以下、嵩比重が０．０９以下となった。そして、セメントキルンへ投入した後、安定的に燃焼され、得られたセメントクリンカも、色調の変化等がない良好の品質であった。
但し、実施例５に示すように、空気輸送の流速が１５ｍ／ｓの場合、投入時のウレタン樹脂の最大粒径は８ｍｍ、嵩比重は０．１１であった。そのため、セメントキルン内で一部、着地燃焼が発生し、部分的に色調の変化があるセメントクリンカが得られた。また、実施例４及び６に示すように、最大粒径及び嵩比重が好適な範囲でないウレタン樹脂は、タンクでの定常的な引き出しができないので、セメントキルンに安定して供給することができなかった。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、可燃性合成樹脂の廃プラスチックをセメントキルンで安定して燃焼することができ、高品質のセメントクリンカを得ることができ、廃プラスチックの貯蔵コスト及び粉砕コストを低減することができ、かつ廃プラスチックの貯蔵設備や粉砕設備をコンパクト化することができるセメントキルン燃料製造方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセメントキルン燃料製造装置の吸引式の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係るセメントキルン燃料製造装置の圧送式の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  バルク車
１２  供給管
２０  タンク
２２  フィーダ
２４  圧縮固化された廃プラスチック
２６〜２８  空気輸送管
３０  吸い込みファン
３２  エゼクタ
３４  ルーツブロワー
４０  燃料吹込みノズル
４２  微粉砕機
【図１】
0004087634.tif 000003
【図２】
0004087634.tif 000004