(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋立灰を掘り起こし、掘り起こした埋立灰をセメントキルンの窯尻部に空気輸送する際に、埋立灰に廃プラスチックを同伴させて空気輸送することを特徴とする埋立灰の輸送方法。
【請求項２】
前記廃プラスチックは、最長部が５から２０ｍｍである請求項１記載の埋立灰の輸送方法。
【請求項３】
前記埋立灰１００重量部に対して、前記廃プラスチックを１０乃至３０重量部同伴させて空気輸送する請求項１または２記載の埋立灰の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋め立て処分した都市ゴミ等の焼却灰を掘り起こし、セメント原料として再資源化を行う際の、埋立灰の輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ゴミ焼却灰をはじめとする各種の焼却灰は、一般的に処分場に埋立て処分されているが、最近、処分場の容量が逼迫し、さらに新設用地の確保の困難性から、この埋立地を掘り起こして、埋め立てた焼却灰（以降、埋立灰と記載）をセメント原料として再資源化し、処分場の延命化を図ることが検討されている。
【０００３】
埋立灰には有害なダイオキシンが含まれる事もあるため、埋立灰が飛散等しないように、密閉した輸送方法で輸送を行う必要がある。また、埋立灰は屋外で雨などにさらされており、１５乃至３５重量％の水分を含んでいる。このため、空気輸送する際に輸送配管の曲がり部などを起点として埋立灰の付着が発生し、配管の閉塞などのトラブルにより輸送が困難となる問題があった。特に、輸送距離が２０乃至５０メートル以上の遠方であれば、その影響が顕著であり短時間で配管が閉塞することもあった。
【０００４】
埋立灰の輸送機としては、一般的には密閉型のチェンコンベアや垂直ベルトコンベアなどの輸送機を使用することが多い。しかし、これらの輸送機は配置に制限や設置には広い空間が必要であった。また、埋立灰のベルト等輸送機への付着などによるトラブルが懸念されるなどの問題点があった。
【０００５】
焼却灰等の輸送工程におけるハンドリング性の改善として、特許文献１には、廃プラスチックを加熱溶融した状態で焼却灰と混練して固形化しハンドリング性を改善し粉塵発生対策を行う技術が記載されている。しかし、熱を加えるという工程を必要とする。また、特許文献２には、水を多量に混入して、即ち、スラリー化してポンプにて長距離を輸送するものが開示されている。しかし、埋立灰は高温での処理が必要であるので、キルン窯尻部の高温部へ直接投入するため、水を多量に使用すると水分の蒸発、加熱に要する熱損失が増大する、さらにセメント製造装置の運転悪化が生じてしまうなどの輸送上、なお運転上の課題が存在していた。
【特許文献１】特開２００２−６６４９９号公報
【特許文献２】特開２００４−９７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、焼却灰を主とした埋立灰を空気輸送する際に、空気輸送管内への付着や閉塞などを軽減し、輸送の効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、埋立灰を空気輸送する条件を鋭意検討した結果、流動性補助剤として廃プラスチックを埋立灰に同伴すれば、空気輸送管の内部における埋立灰の付着や閉塞が軽減することを見出し、発明を完成させた。すなわち、本発明は、埋立灰を掘り起こし、掘り起こした埋立灰をセメントキルンの窯尻部に空気輸送する際に、埋立灰に廃プラスチックを同伴させて空気輸送することを特徴とする埋立灰の輸送方法である。廃プラスチックは、最長部が５から２０ｍｍであることが好ましい。また、埋立灰１００重量部に対して、前記廃プラスチックを１０乃至３０重量部同伴させて空気輸送することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、埋立灰が空気輸送の配管に付着する現象や閉塞することを軽減することができ、埋立灰のキルンへの投入が長期連続的に行うことができる。この結果、セメントキルンの連続安定した操業を行うことができ生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰、上水汚泥焼却灰などを主とする最終処分場としての埋立て物は、一部の物についてセメントクリンカの原燃料として再資源化が可能である。この埋立て物を掘削し掘り起こす。掘り起こした現地にて、樹脂の燃えガラ、石、コンクリート、非磁性金属などの大きな異物は風力選別機などで除去され、さらに鉄などの磁性金属は磁選機によって除去される。次に、篩い装置によってサイズが４０ｍｍ以下に篩われて、埋立灰としてセメントクリンカの原燃料に利用可能なサイズの粉粒体にする。埋立灰１は、最長辺が４０ｍｍ以下で平均サイズが５〜１５mmであることが好ましい。この埋立灰は、ダンプトラックなどの車両に積載されてセメント工場へ搬入される。
【００１０】
図１に示すように、セメント工場の受入れタンク４などの貯蔵設備に受入れられた埋立灰１は、別置の廃プラスチックタンク３に貯蔵された廃プラスチック２と最適な配合比でそれぞれ抜き出され混合される。ここに、廃プラスチック２はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ナイロンなどを素材とした軟質フラフ状の樹脂類を主体とするが、ゴム、木屑、紙、繊維、油脂などの可燃性廃棄物が混入していてもよい。
【００１１】
前記廃プラスチック２は、あらかじめ破砕され、４０ｍｍの篩いを全量通過して、最長辺が５から２０ｍｍ、平均サイズが１０mm程度のものが好ましい。
また、全体の重量比率で１０乃至３０重量％程度の表面が尖った塊からなるサイコロ状の硬質樹脂が混入していることが望ましい。３０重量％を越えると、空気輸送管８内で窯尻部９へ輸送する途中配管の上昇部や上り傾斜部で、配管内に堆積や閉塞を起こす可能性があるからである。
【００１２】
この埋立灰１と廃プラスチック２を埋立灰は、各々の貯蔵タンクから、それぞれ秤量器で重量が計量されて最適な配合比で混合される。廃プラスチック２の最適な配合比は、埋立灰１００重量部に対して１０乃至３０重量％、好ましくは２０乃至３０重量％同伴させる。廃プラスチック中に前述の硬質樹脂が多く含まれる場合には、埋立灰に対する廃プラスチック比率は定性的には小さくて済む。
【００１３】
図１と図２に示すように、埋立灰１と廃プラスチック２が配合された後、密閉された空気圧送装置７の空気によって専用の空気輸送管８でセメントキルン１４の窯尻部９へ輸送される。最終的には、窯尻部９に取り付けた専用の円筒管１１から噴出され、セメントキルン１４に投入される。セメントキルン１４はキルンバーナー１９からの燃焼熱が排ガスファン２０から排出されるので、窯尻部９の雰囲気温度は、一般には１０００乃至１２００℃である。そのため、投入された廃プラスチックはすぐに燃焼し、また埋立灰の水分もすぐに蒸発する。セメントキルン１４内に投入された埋立灰は、セメント原料入口１０から投入されたセメント原料と窯尻部９で一緒になって、キルンバーナー１９の燃焼熱によって徐々に昇温しながら焼成されて、セメントキルン出口１６ではセメントクリンカ１５の一部となる。また、埋立灰の中の一部にダイオキシンなどが存在している場合もあるが、窯尻部９の高温処理によって、無害化することができる。
【００１４】
廃プラスチックを混合した埋立灰の投入位置については、基本的には８００℃以上の雰囲気領域であればよい。しかし、物理的には埋立灰を投入した後、比較的大きなサイズの埋立灰が炉内を落下して窯尻部９に着地するような炉の構造であれば、最下段サイクロンシュート１７、またはライジングダクト１２、または仮焼炉バーナー１８が燃焼する仮焼炉１３に投入してもよい。好ましくは、セメントキルン１４の窯尻部９へ直接、投入した方が最もよい。８００℃未満の雰囲気の温度領域へ投入すると、投入物の中に一部存在する可燃物や未燃物などの燃焼速度が遅くなり、燃え切らないうちに排気ファン２０へ排出され、燃料資源を有効に利用せずに無駄にしてしまう。なお、炉への投入部の形状は空気輸送管８と同径の水平方向の円筒管１１が好ましいが、水平より下向き方向角度０乃至６０度の範囲であってもよい。
【００１５】
埋立灰に廃プラスチックを同伴させて空気輸送することにより、埋立灰の流動性を改善することができる機構は必ずしも明確ではないが、次のように推察している。
埋立灰は、その殆どを占める焼却灰である粒子に含水や付着をした水分が１０乃至３５重量％程度のものが多い。そのために粒子同士で付着をし易く、団子状態の粒子群になりやすく空気輸送の対象物としては好ましくない。また、空気輸送を行うための空気輸送管８の材質は、一般的には鉄製の金属であるので、水分が付着した焼却灰の粒子が空気輸送管８の内壁に付着しやすい。このために、空気輸送管８内で閉塞を起こしやすい。また、空気輸送管８の材質を耐磨耗樹脂で内張りしたものであれば、内壁への付着に限っては比較的少ないが、設備コストが高い欠点があり万全ではない。
配管内での固気混合作用が、廃プラスチックのうち主にフラフ状の薄片の撥水作用によって促進され、埋立灰が本来持っている高付着性特性が低下して、分散しやすくなると考えられ。また、硬質樹脂の尖り形状は配管内壁への埋立灰の付着を削り取る現象が起こり、配管内の付着性を低減しそれによって埋立灰の流動性を向上させ固気混合作用を促進させると推定している。
【００１６】
また、前記硬質樹脂の重量比率が増加すると、さらに流動性を向上させることもできることは、次のように推察している。廃プラスチックが高撥水性の特徴をもっているために、埋立灰の粒子群に衝突して粒子群を解砕するばかりではなく、廃プラスチックの表面と埋立灰が付着し難い特性から、粒子群を分散させることに寄与すると推定される。慣性力の相対的に大きい前記硬質樹脂は粒子群を解砕する力は、軟質フラフ状の廃プラスチックよりも大きいため粒子相互間の付着性を低減させる効果がある。
【００１７】
そして、廃プラスチックには、前工程の破砕機で破砕された破砕面が鋭く尖っていることが多い。そのため、埋立灰と配合された後、空気輸送管８で圧送される際に、廃プラスチックにおいて特に硬質樹脂の尖端部で空気輸送管８の内壁部に付着した埋立灰が削ぎ取られて、付着が進行しない特性がある。廃プラスチック２の埋立灰１への配合比率が１０重量％未満であれば、埋立灰が空気輸送管８内に付着量が多くなり、また、３０重量％を超えると、廃プラスチック２の体積が大きくなり埋立灰の輸送処理能力が低下してくる。
【００１８】
このようにして、埋立灰に廃プラスチックを配合して風速が１５乃至３０メートル／秒程度が好ましい。風速が３０メートル／秒を越えて窯尻部９へ投入すると、窯尻部９を大量にセメントキルン１４へ向かって流れるセメント原料が再飛散して、セメントキルン１４の通風が悪くなって酸素不足となるおそれがある。その結果、窯尻部９で未燃ガスが発生し、セメントキルン１４の燃焼を悪化させるおそれがある。
【実施例】
【００１９】
図１と図２を用いながら、具体的な実験による実施例を説明する。実験を行ったセメント製造装置は、投入原料の予熱工程が５段式サイクロンを有し、仮焼炉１３でセメント原料を仮焼させ、セメントキルン１４でクリンカ焼成を行うセメント製造プラントである。
【００２０】
水分が２３重量％で、最長辺サイズが４０ミリメートル以下の埋立灰１は受入れタンク４に供給量を１．０ｔ／ｈｒ（嵩比重１．４）で投入した。また、廃プラスチックタンク３からは廃プラスチック２の流量を０．２ｔ／ｈｒ（嵩比重０．２）で抜き出し同時に受入れタンク４に投入した。この時の埋立灰の粒度分布は、表１の通りである。また、廃プラスチック２は、最長辺が２０ミリメートル以下の破砕品であって、ポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムを中心とする軟質でフラフ状のものが中心であるが、表面が尖った塊からなるＡＢＳ樹脂を中心とするサイコロ状の硬質樹脂が５％重量程度混入している。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
受入れタンク４の中では、撹拌羽根５が設置され、スクリューが自転しながら、受入れタンク４のコーン部の内壁近辺を公転し周回する方法で、受入れタンク４内の撹拌と混合を行うようになっている。
【００２３】
埋立灰と廃プラスチックが混合されたものが、受入れタンク４の下部から、ダブルロータリーフィーダ６を経由して空気輸送管８へ供給された。このダブルロータリーフィーダ６は、空気輸送管８内の圧送空気が受入れタンク４内にリークし難いようにする気密性が高い。空気輸送管８内部の圧送空気はルーツブロアー７を使用しており、管内空気量は７４立方メートル／分で、管内風速が２５メートル／秒であった。
【００２４】
空気輸送管８は、その先端が窯尻部９の位置でセメントキルン１４の空洞芯に向けて水平方向に円筒管１１を接続している。埋立灰と廃プラスチックの混合物は、窯尻部にセメントキルン１４の中心に向けて投入された。なお、閉塞状態の検出には、配管内の各部圧力の検出により確認した。この方法にて埋立灰を空気輸送により、空気輸送管８への埋立灰の付着や空気輸送管８の閉塞など起こすことなく、連続安定した操業が可能であった。
【００２５】
なお、空気輸送が困難な条件の比較対象実験として、廃プラスチック２を供給しない状態で、他の条件は前記同様の実験を行った。その結果、６０分程度で配管内部が閉塞した。また、廃プラスチックを０．１ｔ／ｈｒで供給し、他の条件は同様の実験を繰返し実験しても、２４０分程度で配管内部が閉塞した。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、焼却灰をベースとした埋立灰を原燃料とするあらゆる産業において利用が可能であるが、各種汚染土壌、建設残土、各種汚泥など廃プラスチックが混入しても構わない廃棄物等の空気輸送に利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における埋立灰の空気輸送方法の概略図を示す。
【図２】本発明のセメントキルンへの投入位置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    埋立灰
２    廃プラスチック
３    廃プラスチックタンク
４    受入れタンク
５    撹拌羽根
６    ダブルロータリーフィーダ
７    空気圧送装置（ルーツブロアー）
８    空気輸送管
９    窯尻部
１０  セメント原料入口
１１  円筒管
１２  ライジングダクト
１３  仮焼炉
１４  セメントキルン
１５  セメントクリンカ
１６  セメントキルン出口
１７  最下段サイクロンシュート
１８  仮焼炉バーナー
１９  キルンバーナー
２０  排ガスファン
【図１】
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【図２】
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