(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルン内に挿入されている主燃料バーナーと、この主燃料バーナーに平行に、前記ロータリーキルン内に挿入されている補助燃料バーナーと、前記ロータリーキルン外において前記補助燃料バーナーに連結されている補助燃料供給手段及び補助燃料輸送用空気の供給手段とを有し、前記補助燃料バーナーが、前記主燃料バーナーの上面側に戴置固定されていることを特徴とする、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項２】
前記主燃料バーナーと、その上面側に戴置固定されている補助燃料バーナーとが、前記ロータリーキルン内において焼成されたセメント原料の堆積被覆、及びそれらによる補助燃料バーナーの保護を可能にするものである、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項３】
前記主燃料バーナーの周面の上側面と、それに対向している前記補助燃料バーナーの周面の下側面とが直接接触するように配置されている、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項４】
前記主燃料バーナーの周面の上側面と、それに対向している前記補助燃料バーナーの周面の下側面とが、これらの間に配置された固定台を介して、互いに固定されている、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項５】
前記補助燃料バーナーの燃焼端面と、前記主燃料バーナーの燃焼端面とが、同一平面上にある、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項６】
前記補助燃料供給手段が、固体燃料供給装置である、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータリーキルン用燃料燃焼装置を用いて、前記主燃料バーナーにより主燃料を燃焼し、それと同時に前記補助燃料供給手段から、補助燃料を、補助燃料輸送用空気供給手段から供給された輸送用空気とともに、前記補助燃料バーナーに送入し、前記ロータリーキルン内に噴射して、前記補助燃料を燃焼することを特徴とする、セメントロータリーキルンにおける燃料燃焼方法。
【請求項８】
前記補助燃料が廃プラスチック材料の破砕粒子を含む、請求項７に記載のセメントロータリーキルンにおける燃料燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置に関するものである。更に詳しく述べるならば本発明は、主燃料バーナーと、例えば可燃性廃プラスチック材料のような固形燃料を補助燃料として用いる補助燃料バーナーとを有するセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セメントロータリーキルンの加熱装置は、一般に、ロータリーキルンのフード部外壁を通して、主燃料バーナーをロータリーキルン内に挿入し、この主燃料バーナーの先端から主燃料と、一次空気を噴出し、かつロータリーキルンの排出口に配置されたセメントクリンカー冷却室から加熱された二次空気をロータリーキルン内に送入して、前記主燃料を燃焼して、ロータリーキルン内に送入されたセメント製造用材料を焼成してセメントクリンカーを製造するものである。
【０００３】
近年、セメントロータリーキルンにおて、可燃性廃棄物、特に廃プラスチック材料を補助燃料として使用する試みがなされている。この場合、補助燃料として用いられる可燃料廃棄物が、ロータリーキルンの正常な運転及び製品の品質に悪影響を与えないことが重要である。
【０００４】
このような可燃性廃棄物を補助燃料としてセメントロータリーキルンに用いる装置及び方法としては、例えば、特開平８−２８３０５３号には、可燃性廃棄物、特に廃プラスチック材料を、その貯蔵供給設備から、供給機により所要供給流量で取り出し、供給管内に、空気輸送し、この供給管に連結されている補助燃料ノズルからロータリーキルン内に噴出させ燃焼させるに際し、補助燃料ノズルの先端から廃プラスチック粒子を細束流として、主燃料ノズルの吹込み口の位置の上側に吹き込み、これを燃焼させる方法および装置が開示されている。この方法及び装置においては、補助燃料バーナーから細束流としてロータリーキルン内に吹き込まれた廃プラスチック粒子の着地位置は、主燃料の火炎長の１／１０〜２／３の範囲内にコントロールされる。
【０００５】
また、特開平７−２７７７８８号には、可燃性廃棄物をロータリーキルン内に投入し、燃焼する際に、投入された可燃性廃棄物粒子が、酸化性雰囲気中に７分間以上、好ましくは１０分間以上滞在するように、可燃性廃棄物粒子の到達位置をコントロールする方法が開示されている。
【０００６】
上記のような補助燃料バーナーは、ロータリーキルンの高温度領域内に配置されているため、このバーナーを高温から保護するために、バーナーの外周面に水冷管を配置してこれを冷却したり、バーナーの外周面を耐火材料で被覆し、火炎と直接接触しないように保護することが必要である。しかし、上記のような保護措置を施すと、下記問題：
▲１▼補助燃料バーナー配置のためにロータリーキルン内部に大きなスペースが必要になり、キルン二次空気通過断面積を小さくし、通風を阻害する。
▲２▼補助燃焼バーナーの冷却装置又は耐火材料被覆のメンテナンス作業が必要になる。
▲３▼補助燃料バーナー保持固定設備及び該設備をロータリーキルン外部に配置するための大きなスペースが必要になる。
▲４▼補助燃料バーナーの設置コストが高くなる。
を生ずる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、主燃料バーナー及び補助燃料バーナーを有するセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置及び方法において、補助燃料バーナーに対する保護措置を軽減し、従って、補助燃料バーナーの所要設置スペースが小さく、補助燃料バーナーのメンテナンス作業が少なく、かつ安価であり、装置の設置コストが低いセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置及び方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置は、ロータリーキルン内に挿入されている主燃料バーナーと、この主燃料バーナーに平行に、前記ロータリーキルン内に挿入されている補助燃料バーナーと、前記ロータリーキルン外において前記補助燃料バーナーに連結されている補助燃料供給手段及び補助燃料輸送用空気の供給手段とを有し、前記補助燃料バーナーが、前記主燃料バーナーの上面側に戴置固定されていることを特徴とするものである。
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、前記主燃料バーナーと、その上面側に戴置固定されている補助燃料バーナーとが、前記ロータリーキルン内において焼成されたセメント原料により堆積被覆され、それによって補助燃料バーナーの保護を可能にするものであることが好ましい。
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、前記主燃料バーナーの周面の上側面と、それに対向している前記補助燃料バーナーの周面の下側面とが直接接触するように配置されていてもよい。
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、前記主燃料バーナーの周面の上側面と、それに対向している前記補助燃料バーナーの周面の下側面とが、これらの間に配置された固定台を介して、互いに固定されていてもよい。
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、前記補助燃料バーナーの燃焼端面と、前記主燃料バーナーの燃焼端面とが、同一平面上にあることが好ましい。
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、前記補助燃料供給手段が、固体燃料供給装置であることが好ましい。
本発明のセメントロータリーキルンにおける燃料燃焼方法は、前記本発明のロータリーキルン用燃料燃焼装置を用いて、前記主燃料バーナーにより主燃料を燃焼し、それと同時に前記補助燃料供給手段から、補助燃料を、補助燃料輸送用空気供給手段から供給された輸送用空気とともに、前記補助燃料バーナーに送入し、前記ロータリーキルン内に噴射して、前記補助燃料を燃焼することを特徴とするものである。
本発明のセメントロータリーキルンにおける燃料燃焼方法において、前記補助燃料が廃プラスチック材料の破砕粒子を含むことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１には、従来の補助燃料バーナー付きセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置の一例の構成説明図である。図１において、セメントロータリーキルン１のフード部２の耐火材壁体３を通して、外周に耐火材被覆層８ａを形成した主燃料バーナー４が挿入されていて、その先端はロータリーキルン１内で開口している。この主燃料バーナー４のロータリーキルン１外にある端末は、例えば主燃料が微粉炭である場合は、主燃料供給源（図示されていない）及び主燃料輸送用空気供給源（図示されていない）に連結されていて、主燃料が、主燃料輸送用空気によって主燃料バーナー４中に送入され、その先端より、ロータリーキルン１内に噴射され燃焼して、主火炎５を形成する。
ロータリーキルン１のフード部２の下部６は、製品冷却室（図示されていない）に連続していて、ロータリーキルン内において焼成された製品は、製品冷却室中に導入され、ここで空冷され、製品と熱交換して高温になった空気は、ロータリーキルン１内に、二次空気として送入され、燃料燃焼用空気として用いられる。
【００１０】
図１において、ロータリーキルン１のフード部２の耐火材壁体３を通って、補助燃焼バーナー７が、主燃料バーナー４にほぼ平行にロータリーキルン１内に挿入されその先端はロータリーキルン１内において開口している。この補助燃料バーナー７は、耐火材被覆層８ｂにより被覆されている。補助燃料バーナー７のロータリーキルン１の外にある端末には、補助燃料／空気送入管９を介して、空気ブロア１０及び補助燃料供給手段１１に連結されている。補助燃料供給手段１１は、補助燃料供給タンク１２と、その下部に連結された、スクリューフィーダー１３、その排出口に連結された、ロータリーバルブ１４を有し、ロータリーバルブ１４は、補助燃料供給管１５を介して、送入管９に連結している。
【００１１】
補助燃料タンク１２中の補助燃料は、タンク１２の下端から、スクリューフィーダー１３により排出され、ロータリーバルブ１４により所定の供給流量で、補助燃料供給管から、補助燃料／空気送入管９中に供給される。この補助燃料は、空気ブロア１０より供給される補助燃料輸送用空気により、送入管９中を輸送され、補助燃料バーナー７中に送入され、その先端から噴射され燃焼して補助燃料細束流１６を形成して燃焼する。
【００１２】
図１−（Ａ）及び（Ｂ）に示された従来の燃焼装置において、補助燃料バーナー７は、主燃料バーナー４にほぼ平行に、ロータリーキルン１中に挿入され、主燃料ノズル４から独立に保持固定されており、かつ、耐火材被覆層８ｂにより被覆されているから、ロータリーキルン１は、その内部には、主燃料バーナー４に加えて、補助燃料バーナー７、耐火材被覆８ａ，８ｂを、その外部には、さらに補助燃料バーナー保持固定設備（図示されていない）を収容するスペースを有することが必要になる。しかも、補助燃料バーナー７の耐火材被覆層８ｂは、そのメンテナンスに人手と費用を必要とする。
さらに、補助燃料バーナー７は、そのロータリーキルン内外周面が高温空気に接触して高温に加熱されるため、補助燃料が、バーナー７内を通過する際、その周面から加熱されて溶融し、バーナー７の内周面に付着し、やがて、バーナー７を閉塞させることがある。
【００１３】
本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置及び方法は、従来装置の上記問題点を解消するものである。
図２−（Ａ）及び（Ｂ）に示された本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置において、主燃料バーナー４は、ロータリーキルン１のフード部の耐火材壁体３を通ってロータリーキルン１内に挿入され、その先端はロータリーキルン１内で開口している。この主燃料バーナー４の、ロータリーキルン外に位置している端末は、例えば主燃料が微粉炭である場合は、主燃料供給手段（図示されていない）及び主燃料輸送用空気供給源（図示されていない）に連結され、主燃料輸送用空気により主燃料バーナー４内に送入された主燃料は、ロータリーキルン１内に噴射され燃焼して、主火炎５を形成する。
【００１４】
図２において、補助燃料バーナー７ａは、ロータリーキルン１の壁体３を通って、ロータリーキルン１内に挿入されその先端はロータリーキルン１内において開口している。補助燃料バーナー７ａの、ロータリーキルン外にある末端は、補助燃料供給手段１１に連結されている。この供給手段１１において、補助燃料が、補助燃料タンク１２から、スクリューフィーダー１３、ロータリーバルブ１４、供給管１５を経て、送入管９に供給され、この送入管９中の補助燃料は、空気ブロア１０から送入管９中に送入された空気流により輸送されて、補助燃料バーナー７ａ中に送入され、その先端からロータリーキルン１中に噴射されて細束流１６ａを形成し、燃焼する。
【００１５】
図２において、補助燃料バーナー７ａは、主燃料バーナーの上面上に戴置固定されている。図２の燃料燃焼装置においては、補助燃料バーナー７ａは、主燃料バーナー４上に戴置固定され、従って、ロータリーキルン１の外部に補助燃料バーナー７ａの保持固定設備を別に設ける必要がない。
補助燃料バーナー７ａを主燃料バーナー４上に固定する手段については制限はなく、既知固定手段、例えば主燃料バーナー１及び補助燃料７ａの耐火材被覆層８ａ，８ｂを固定するアンカー金具同志を連結・固定する方法などを用いることができる。
【００１６】
図２に示されている燃料燃焼装置を稼働させると、ロータリーキルン１中のセメント原料（ロータリーキルン内で焼成されたセメントクリンカー、及び未反応原料など）の粉末が、補助燃料バーナー７ａ及び主燃料バーナーの露出上半面上に堆積してこれを被覆し、このセメント原料堆積被覆層１７によって、補助燃料バーナーの周面を高熱から保護し、補助燃料バーナー７ａ中を通る補助燃料の粒子が溶融することを防止し、従ってそれがバーナー７ａの内周面に付着し、やがてそれを閉塞することを防止することができる。
【００１７】
主燃料バーナー４の上に戴置固定された補助燃料バーナー７ａは、例えば図３（Ａ）に示されているように、耐火材被覆層８ａにより完全に被覆された主燃料バーナー４上に、耐火材被覆層８ｂにより完全に被覆された補助燃料バーナー７ａが戴置固定されており、その上にセメント原料堆積層１７が形成されてもよい。或は図３（Ｂ）に示されているように、主燃料バーナー４上に直接に補助燃料バーナー７ａが戴置固定され、これらの上に連続した耐火材被覆層８ｂが形成されていてもよく、この場合セメント原料堆積層１７は図示のように形成される。さらに、図３（Ｃ）に示されているように、耐火材被覆層８ａにより完全に被覆された主燃料バーナー４上に、耐火材被覆層８ｂ中に複数の水冷管１８を内挿した補助燃料バーナー７ａを戴置固定してもよい。この場合主燃料燃焼を開始すれば、間もなく補助燃料バーナー７ａは、ロータリーキルン内のセメント原料の堆積層１７により被覆保護されるから、補助燃料の送入燃焼を開始し、継続することができる。耐火材被覆層の材料、寸法、形状などに制限はなく、一般に、キャスタブル耐火物などの不定形耐火材が用いられる。
【００１８】
図３（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示されているように、主燃料バーナー４の周面の上側面と補助燃料バーナー７ａの周面の下側面とは、耐火材被覆層がある状態または接着面の耐火材被覆層を省いた状態で直接接着するように配置されていてもよいが、これらは、図４に示すように、これらの間に配置された固定台１９を介して互いに固定されていてもよい。この場合、主燃料バーナー４及び補助燃料バーナー７ａは、それぞれ、耐火材被覆層を介して対向していてもよく、耐火材被覆層なしで直接対向していてもよい。固定台１９は、耐火材を材質とするか、または、耐火材で被覆されるよう配置する。また固定台１９の形状、寸法などに制限はないが、その最も薄い部分の厚さは、１cm以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の燃料燃焼装置において、主燃料バーナーの燃焼先端面と、補助燃料バーナーの燃焼先端面とは、図２−（Ａ）及び（Ｂ）に示されているように、同一平面上にあることが好ましく、このようにすることにより主燃料バーナーの上面に堆積するセメント原料が、補助燃料の吐出の障害となることを防止でき、また補助燃料バーナー下面が主火炎により熱負荷を与えられることを防止できるという効果を得ることができる。
【００２０】
本発明の燃料燃焼装置において、補助燃料供給手段は、固形燃料供給装置であることが好ましい。固形燃料としては、廃プラスチック材料の破砕粒子であることが好ましい。廃プラスチック材料は、廃ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）ボトル、電線屑（ポリエチレン樹脂）、廃ＦＲＰ（繊維強化樹脂）などを包含し、その粒子サイズは、１０〜２０mmであることが好ましい。
【００２１】
本発明の燃料燃焼方法において、本発明の装置を用い、主燃料バーナーによって主燃料（例えば微粉炭など）を製品冷却室からロータリーキルン内に送入された高温の二次空気に接触させてこれを燃焼し、それと同時に、補助燃料供給手段から補助燃料を、補助燃料輸送用空気供給手段（空気ブロア）から供給された輸送用空気とともに補助燃料バーナーに送入し、これをロータリーキルン内に、例えば細束流を形成するように噴射して補助燃料を燃焼して、主燃料燃焼による製品加熱を補助する。補助燃料の燃焼により生成した燃焼灰は、主燃料の燃焼灰とともにロータリーキルン内のセメント原料として利用される。
【００２２】
【実施例】
本発明を、下記実施例により更に説明する。
図２に示した燃料燃焼装置を有するセメントロータリーキルン（セメント生産能力１００トン／時）中において、主燃料として、微粉炭（熱量：２．６１６×１０7 Ｊ／kg、粒サイズ：９０μｍふるいの残分が１０％のもの）を、３．０トン／時の供給流量で供給して主燃料バーナーにより燃焼し、同時に廃ＰＥＴボトルの破砕粒子（粒子サイズ：２０mm以下）を補助燃料として、１．５トン／時の供給流量で供給して補助燃料バーナーにより燃焼した。
比較のために、補助燃料を使用せず、主燃料を供給流量４．５トン／時で供給し燃料した。
得られたセメントクリンカーの遊離石灰含有量及び色調Ｌ値を測定し対比した。
測定結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004330226.tif 000002
【００２４】
上記実施例において、補助燃料バーナーに、補助燃料の溶融による閉塞又は吹込み量の低下は全く発生せず、セメントクリンカーの製造が順調に行われた。
表１から明らかなように、本発明により、廃プラスチック材料を補助燃料としてセメントロータリーキルン内において燃焼した場合、得られたセメントクリンカーの品質（遊離石灰分、色調Ｌ値）に有意の変動は認められなかった。また、ロータリーキルンの生産能力も、廃プラスチック材料からなる補助燃料を燃焼しない場合（比較例）と同等であって、悪影響は認められなかった。
【００２５】
【発明の効果】
主燃料に補助燃料を併用する本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置及び燃焼方法により、廃プラスチックなどの可燃性廃材料を補助燃料として安定して送入し、製品品質に悪影響を及ぼすことなく、セメントクリンカーを順調に製造することが可能になった。また本発明の装置及び方法には、
▲１▼ロータリーキルン外部に補助燃料バーナーの保持固定設備を設置するための特別なスペースを必要としない。
▲２▼キルン内部の、２次空気通過断面積を小さくして通風を阻害するようなスペースを最小限にとどめることができる。
▲３▼補助燃料バーナーに対する保護措置を軽減することができる。
▲４▼補助燃料バーナー、及びその固定手段のメンテナンス作業が容易であり、そのコストも低い。
などの効果があり、実用上有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１−（Ａ）は従来のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。図１−（Ｂ）は、図１−（Ａ）の装置のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図２】図２−（Ａ）は本発明のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置の一例の構成を示す説明図。図２−（Ｂ）は図２−（Ａ）に示された装置のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図３】本発明装置において、主燃料バーナーと、補助燃料バーナーとの配置例（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を示す説明図。
【図４】主燃料バーナーと補助燃料バーナーとの間に配置された固定台を有する本発明装置の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１…ロータリーキルン
２…フード部
３…耐火材壁体
４…主燃料バーナー
５…主火炎
６…ロータリーキルン下部
７，７ａ…補助燃料バーナー
８ａ，８ｂ…耐火材被覆層
９…補助燃料／空気送入管
１０…空気ブロア
１１…補助燃料供給手段
１２…補助燃料タンク
１３…スクリューフィーダー
１４…ロータリーバルブ
１５…補助燃料供給管
１６，１６ａ…補助燃料細束流
１７…セメント原料堆積層
１８…水冷管
１９…固定台
【図１】
0004330226.tif 000003
【図２】
0004330226.tif 000004
【図３】
0004330226.tif 000005
【図４】
0004330226.tif 000006