(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを燃焼炉内で燃焼させる廃プラスチックの燃焼装置において、
俯角３０°以上に配設されると共に、小径部と、該小径部に接続され且つ円錐状に次第に拡径された円錐部と、該円錐部に接続された大径部とを備えた廃プラスチック流路を有し、さらに前記大径部の先端に開口するノズル孔を有する吹き込みノズルを備え、
廃プラスチックを前記小径部から前記円錐部を通って前記大径部に流すことによって、前記ノズル孔から８ｍ／ｓ未満の速度で廃プラスチックを前記燃焼炉内へ吹き込み且つ前記ノズル孔の近傍に一次空気を吹き込むことを特徴とする廃プラスチックの燃焼装置。
【請求項２】
前記吹き込みノズルは、前記廃プラスチック流路の外周部に前記廃プラスチック流路と同軸状に形成された環状の一次空気導入路を有する請求項１に記載の廃プラスチックの燃焼装置。
【請求項３】
燃焼炉内における廃プラスチックの燃焼方法において、
俯角３０°以上に配設されると共に、小径部と、該小径部に接続され且つ円錐状に次第に拡径された円錐部と、該円錐部に接続された大径部とを備えた廃プラスチック流路を有し、さらに前記大径部の先端に開口するノズル孔を有する吹き込みノズルを準備する工程と、
廃プラスチックを前記小径部から前記円錐部を通って前記大径部に流すことによって、前記ノズル孔から８ｍ／ｓ未満の速度で廃プラスチックを前記燃焼炉内へ吹き込み且つ前記ノズル孔の近傍に一次空気を吹き込む工程と
を備えることを特徴とする廃プラスチックの燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃プラスチックの燃焼装置及び方法に係り、特に廃プラスチックを燃焼雰囲気中で空間燃焼させる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から廃プラスチックを燃焼炉内で燃焼させる方法が提案されている。例えば、特開平７−２７７７８８号公報には、ロータリーキルンにおいて平均粒径２０ｍｍ程度の廃プラスチックを被焼成物の品質に悪影響を及ぼさない位置に投入してキルン内壁上に着地させ、燃焼させる方法が開示されている。
しかしながら、廃プラスチックをキルン内壁上に着地させて燃焼させると、着地した廃プラスチックがキルン内壁面に溶融付着して燃焼するため、その部分のキルンの炉材の劣化が進み、連続操業の障害となってしまう。
【０００３】
これを避けるために、廃プラスチックを燃焼炉内で着地させずに空間燃焼させることが望まれる。ところが、廃プラスチックは、一般に、塊状、フィルム状、発泡により軽量化されたもの等、様々であり、これら各種の廃プラスチックを同一粒径に破砕した場合には、各粒子の重量は互いに異なったものとなる。このため、例えば、最大粒径５ｍｍに破砕した廃プラスチックを２０ｍ／ｓ程度で雰囲気温度が１２００℃以下の仮焼炉内へ吹き込んだ場合、数十ｍｇ程度の重量の大きな粒子は慣性力が大きく炉内の気流の影響を受け難いため、吹き込み端に対面する炉の内壁面に溶融付着して燃焼してしまう。すなわち、着地燃焼と同様に、炉材の劣化が進み、連続操業の障害になるという問題がある。
【０００４】
そこで、廃プラスチック粒子を、炉内の気流に乗って内壁面に接触しない粒径にまで微粉砕するか、あるいは吹き込み端に対面する炉壁に接触しないように低速度で炉内へ吹き込むことが必要となる。例えば、特開平７−１１９９２２号公報には、平均粒径５００μｍ以下にまで微粉砕した廃プラスチックを燃焼炉内で空間燃焼させる方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、廃プラスチックを微粉砕するには、粉砕動力が大きく増加するため実用的でない。また、廃プラスチックを低速度で炉内へ吹き込んだ場合には、熱可塑性プラスチックが吹き込みノズルの先端部に溶融付着し、このノズル先端部が閉塞したり焼損して連続的に安定した操業を行うことが困難になる惧れがある。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、炉材の劣化及び吹き込みノズル先端部の閉塞や焼損を防止しつつ連続的に安定して廃プラスチックを燃焼させることができる廃プラスチックの燃焼装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る廃プラスチックの燃焼装置は、廃プラスチックを燃焼炉内で燃焼させる廃プラスチックの燃焼装置において、俯角３０°以上に配設されると共に、小径部と、小径部に接続され且つ円錐状に次第に拡径された円錐部と、円錐部に接続された大径部とを備えた廃プラスチック流路を有し、さらに前記大径部の先端に開口するノズル孔を有する吹き込みノズルを備え、廃プラスチックを小径部から円錐部を通って大径部に流すことによって、吹き込みノズルの先端のノズル孔から８ｍ／ｓ未満の速度で廃プラスチックを燃焼炉内へ吹き込み且つノズル孔の近傍に一次空気を吹き込むものである。
吹き込みノズルは、廃プラスチック流路の外周部に廃プラスチック流路と同軸状に環状の一次空気導入路を形成することができる。
【０００７】
この発明に係る廃プラスチックの燃焼方法は、俯角３０°以上に配設されると共に、小径部と、小径部に接続され且つ円錐状に次第に拡径された円錐部と、円錐部に接続された大径部とを備えた廃プラスチック流路を有し、さらに前記大径部の先端に開口するノズル孔を有する吹き込みノズルを準備する工程と、廃プラスチックを小径部から円錐部を通って大径部に流すことによって、ノズル孔から８ｍ／ｓ未満の速度で廃プラスチックを燃焼炉内へ吹き込み且つノズル孔の近傍に一次空気を吹き込む工程とを備える方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の実施の形態に係る廃プラスチックの燃焼装置で用いられる吹き込みノズル１の構造を示す。吹き込みノズル１は、その中心軸上に形成された廃プラスチック流路２を有している。廃プラスチック流路２は、基端部側の小径部３と、この小径部３に接続され且つ先端部側に向かって円錐状に次第に拡径された円錐部４と、この円錐部４に接続された大径部５とを有し、大径部５の先端にノズル孔６が開口している。また、廃プラスチック流路２の外周部には、廃プラスチック流路２と同軸状に環状の一次空気導入路７が形成され、ノズル孔６の外周部に環状の一次空気吹き出し口８が開口している。
【０００９】
廃プラスチックを２０ｍ／ｓ程度の速度で空気搬送して吹き込みノズル１の小径部３に供給すると、廃プラスチックは小径部３から円錐部４を通って大径部５へと流れる。このとき、小径部３の断面積と大径部５の断面積との違いに起因して廃プラスチックの流速が低減される。例えば、大径部５の断面積を小径部３の断面積の３倍に設定すれば、ノズル孔６から吹き出す廃プラスチックの流速は小径部３における流速の１／３の７ｍ／ｓ程度となる。これにより、ノズル孔６から炉内に吹き込まれた廃プラスチックは、炉内の気流に乗って内壁面に接触しないように流れ、空間燃焼する。すなわち、ノズル孔６に対面する炉の内壁面に廃プラスチックが溶融付着して燃焼することが防止される。
【００１０】
また、一次空気導入路７に一次空気が供給され、ノズル孔６の外周部に形成された一次空気吹き出し口８から炉内へ噴出される。この一次空気により吹き込みノズル１の先端部が冷却され、ノズル孔６から廃プラスチックを８ｍ／ｓ未満の速度で吹き込んでも、ノズル先端部の閉塞や焼損を防止することができる。
【００１１】
廃プラスチックの時間当たりの処理量が多い場合には、処理量に応じてノズルの径を大きくすると、吹き込みノズル１の燃焼炉への設置が困難となるので、次のような方法で輸送用の空気と廃プラスチックとを分離することが好ましい。
例えば、図２に示されるように、吹き込みノズル１の入り口に中間ホッパ１１を設置し、空気輸送用ブロア１２を用いて廃プラスチックを中間ホッパ１１へ空気輸送し、中間ホッパ１１からはロータリーバルブ等で廃プラスチックを吹き込みノズル１へ送る。一次空気用ブロア１３から供給される一次空気を分岐して、一方は廃プラスチック流路２へ、他方は一次空気導入路７へ送り込む。このときの一次空気の流量を調整することにより、ノズル孔６からの廃プラスチックの吐出速度を調整することができる。
【００１２】
あるいは、図３に示されるように、吹き込みノズル１の入り口に分離サイクロン１４を設置し、空気輸送用ブロア１２を用いて廃プラスチックを分離サイクロン１４へ空気輸送し、分離サイクロン１４で輸送用空気から分離された廃プラスチックを吹き込みノズル１へ送る。分離サイクロン１４での輸送用空気の抽気量を調整することにより、ノズル孔６からの廃プラスチックの吐出速度を調整することができる。
この場合、分離サイクロン１４からの排気に廃プラスチックの微粒子が極少量含まれるが、燃焼炉の二次空気として炉内へ送り込むか、あるいは必要に応じてバグフィルタ等により除塵することが望ましい。
【００１３】
実施例１．
図４に示されるように、セメント製造に用いられるロータリーキルンの仮焼炉１５に俯角３０°以上で吹き込みノズル１を設置した。この吹き込みノズル１から雰囲気温度１２００℃程度で酸素濃度３％程度の仮焼炉１５内へ廃プラスチックを吹き込んだ。粒径５ｍｍ程度で重量が６０ｍｇを超える廃プラスチック粒子でも、炉壁に溶融付着することなく炉内空間で良好に燃焼することが確認された。
【００１４】
実施例２．
図５に示されるように、ロータリーキルン１６に接続されたクリンカクーラー１７に俯角３０°以上で吹き込みノズル１を設置した。このクリンカクーラー１７内の雰囲気温度は１０００℃程度であるが、この場合でも、廃プラスチックがクリンカクーラー１７の内壁面に溶融付着することなく良好に空間燃焼することが確認された。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、吹き込みノズルのノズル孔の近傍が一次空気で冷却されるため、廃プラスチックの吹き出し速度を下げても、ノズル先端部の閉塞や焼損の発生を防止することができる。また、廃プラスチックの吹き出し速度を８ｍ／ｓ未満に下げることで、粒径の大きな廃プラスチック粒子も炉内の気流に乗ることができ、炉内壁面に溶融付着することなく空間燃焼する。すなわち、不均一な重量に破砕された多種の廃プラスチックの混合物を吹き込んでも、安定して空間燃焼させることができ、廃プラスチックの溶融付着による炉材の劣化が防止される。一次空気は廃プラスチックの燃焼空気の一部として燃焼に寄与するため、炉内が例えば３％程度の低酸素濃度であっても、高い燃焼効率が得られる。また、一次空気量は炉内雰囲気の温度及び酸素濃度により任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態に係る廃プラスチックの燃焼装置で用いられる吹き込みノズルの構造を示す断面図である。
【図２】  吹き込みノズルへの廃プラスチックの吹き込み方法を示すフロー図である。
【図３】  吹き込みノズルへの廃プラスチックの他の吹き込み方法を示すフロー図である。
【図４】  実施例１で仮焼炉に設置された吹き込みノズルを概略的に示す図である。
【図５】  実施例２でクリンカクーラーに設置された吹き込みノズルを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１  吹き込みノズル、２  廃プラスチック流路、３  小径部、４  円錐部、５大径部、６  ノズル孔、７  一次空気導入路、８  一次空気吹き出し口、１１中間ホッパ、１２  空気輸送用ブロア、１３  一次空気用ブロア、１４  分離サイクロン、１５  仮焼炉、１６  ロータリーキルン、１７  クリンカクーラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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