JP4512849B2 - Waste fuel conversion system in cement manufacturing facility and cement manufacturing method using waste fuel conversion system - Google Patents
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- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
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Description
本発明は、塩素等のハロゲンを含むハロゲン含有物を燃料化して、セメント製造設備における燃料の一部として利用するセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システムおよび当該システムを用いたセメントの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a halogen-containing fuel conversion system in a cement manufacturing facility that uses a halogen-containing material containing halogen such as chlorine as a fuel and uses the fuel as a part of fuel in the cement manufacturing facility, and a method of manufacturing cement using the system. Is.
周知のように、各種飲料容器や記録用テープあるいは自動車のタイヤ等として、様々なプラスチック類が使用されている。これらプラスチック類は、使用後に多量の産業廃棄物として廃棄処分となるが、近年、埋立処理の限界から、当該廃棄物を焼却処理する方法が採用されている。 As is well known, various plastics are used as various beverage containers, recording tapes, automobile tires, and the like. These plastics are disposed of as a large amount of industrial waste after use, but in recent years, a method of incinerating the waste has been adopted due to the limit of landfill treatment.
ところで、上記プラスチック類のような可燃性廃棄物は、焼却によって所定の熱量を発生する。そこで、当該可燃性廃棄物をセメント製造設備におけるロータリーキルン内に投入して焼成するとともに、同時にその際の発熱量をセメント製造に係る燃料の一部として利用する処理方法が実施されている。 By the way, combustible wastes such as the plastics generate a predetermined amount of heat by incineration. In view of this, there has been implemented a treatment method in which the combustible waste is put into a rotary kiln in a cement production facility and fired, and at the same time, the heat generated at that time is used as part of the fuel for cement production.
この際に、上記可燃性廃棄物を、ロータリーキルンの窯尻部分や、その前段の設けられた立ち上がりダクトに直接投入すると、焼却時の熱量をセメント原料の予熱に利用することはできるものの、ロータリーキルン内におけるセメント原料の焼成には寄与しないことになる。また、上記可燃性廃棄物が水分を多く含む場合には、その気化熱によって投入箇所における排気ガス温度が低下し、却って安定操業に支障を来すおそれもある。 At this time, if the above flammable waste is directly put into the kiln bottom part of the rotary kiln or the rising duct provided in the preceding stage, the amount of heat at the time of incineration can be used for preheating the cement raw material, This does not contribute to the firing of the cement raw material. Further, when the combustible waste contains a lot of moisture, the heat of vaporization lowers the exhaust gas temperature at the input location, which may hinder stable operation.
このような問題点を解決するための先行技術として、例えば下記特許文献1に記載のセメント焼成用廃棄物処理装置が提案されている。
この廃棄物処理装置は、プラスチック等の可燃性廃棄物をロータリーキルン内に投入する前に高温ガスで乾留して乾留ガスを発生させる外熱式キルンと、上記ロータリーキルンで発生する高温の塩素バイパスガスと低温のクーラー排ガスとを混合した高温ガスを上記外熱式キルンに供給する高温ガス供給装置と、上記外熱式キルンで発生した乾留ガスをロータリーキルンのバーナーに供給する乾留ガス供給ラインとを備えたものである。
As a prior art for solving such problems, for example, a waste treatment apparatus for cement firing described in
This waste treatment apparatus includes an externally heated kiln that generates dry distillation gas by dry distillation with a high-temperature gas before putting combustible waste such as plastic into the rotary kiln, and a high-temperature chlorine bypass gas generated in the rotary kiln. A high-temperature gas supply device that supplies high-temperature gas mixed with low-temperature cooler exhaust gas to the external heating kiln, and a dry distillation gas supply line that supplies dry distillation gas generated in the external heating kiln to the burner of the rotary kiln. Is.
上記構成からなる廃棄物処理装置によれば、外熱式キルンで生成した乾留ガスを、ロータリーキルンのバーナーに供給しているので、その発熱量分のキルンの主燃料を低減化することができるとともに、上記外熱式キルンで処理した乾留灰は、セメント焼成設備に供給しないために、塩素および水分による悪影響を回避することができるという利点がある。
しかしながら、上記従来の廃棄物処理装置にあっては、可燃性廃棄物がポリ塩化ビニル(PVC)等の塩素含有量の多いプラスチックである場合に、外熱式キルンにおける乾留により、その塩素分の大部分が乾留ガスに移行するために、これをロータリーキルンの燃料として使用すると、当該ロータリーキルンを含めたセメント焼成設備内において塩素が濃縮され、プレヒータで閉塞するため、操業に悪影響を及ぼすという問題点がある。 However, in the conventional waste treatment apparatus, when the combustible waste is a plastic having a high chlorine content such as polyvinyl chloride (PVC), the chlorine content is reduced by dry distillation in an external heating kiln. Since most of it moves to dry distillation gas, if it is used as a fuel for a rotary kiln, chlorine is concentrated in the cement firing equipment including the rotary kiln and clogged with a preheater, which adversely affects operations. is there.
また、一般に、セメント製造設備には、上記塩素が設備内を循環することによって濃縮されることを回避すべく、排ガスの一部を抜き出して塩素分を除去する塩素バイパスシステムが設置されているが、上記乾留ガスから別途導入される塩素までを除去する能力は無く、このため上記廃棄物の処理量または廃棄物における塩素含有量が著しく制限されるという問題点も生じる。 In general, cement production facilities are provided with a chlorine bypass system that extracts a part of the exhaust gas and removes chlorine content in order to avoid the concentration of chlorine by circulating in the facility. In addition, there is no ability to remove chlorine separately introduced from the dry distillation gas, which causes a problem that the amount of waste treated or the chlorine content in the waste is significantly limited.
加えて、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等の塩素含有量が少ないプラスチック廃棄物は、それ自体で高い発熱量を有するものの、上記廃棄物処理装置においては、乾留灰をセメント焼成設備内に導入しないために、廃棄物からの十分なエネルギーの再利用を図ることができず、かつ依然として処理が必要な乾留灰という2次廃棄物が生成されてしまうという問題点を有する。 In addition, plastic wastes with low chlorine content such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) have a high calorific value per se. However, in the above waste treatment equipment, dry-distilled ash is put into cement burning equipment. Since it is not introduced, sufficient energy cannot be reused from the waste, and secondary waste called dry distillation ash that still needs to be processed is generated.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、塩素を含む可燃性廃棄物等のハロゲン含有物を、当該ハロゲン含有物に含まれる塩素や臭素等のハロゲンに起因する弊害を生じることなくその発熱量をセメント製造の燃料の一部として有効に活用することができるセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システムおよび当該システムを用いたセメントの製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and halogen-containing materials such as flammable waste containing chlorine can be obtained without causing any harmful effects caused by halogens such as chlorine and bromine contained in the halogen-containing materials. It is an object of the present invention to provide a halogen-containing fuel conversion system in a cement manufacturing facility that can effectively use the calorific value as a part of cement manufacturing fuel, and a cement manufacturing method using the system.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータから導入された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを有するセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システムであって、上記セメントキルンの上流側から250℃以上に加熱された高温セメント原料を抜き出す熱媒体供給ラインと、この熱媒体供給ラインから供給された上記高温セメント原料にハロゲンを含むハロゲン含有物を直接接触させて上記ハロゲンを含む可燃性ガスと残留物とを生成させるハロゲン分離手段と、上記ハロゲン分離手段から排出された上記ハロゲンを含む可燃性ガスから上記ハロゲンを回収するハロゲン回収手段と、このハロゲン回収手段によって上記ハロゲンが回収された後の上記可燃性ガスを上記セメント製造設備の燃料として供給するガス供給手段と、上記ハロゲン分離手段から排出された上記高温セメント原料および残留物を上記セメントキルンの上流側に戻す戻りラインとを備えてなることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
ここで、上記可燃性ガスを供給するセメント製造設備としては、セメントキルン、仮焼炉等の他、当該セメント製造設備に設けられている発電機やボイラ等が適用可能である。
また、戻りラインを接続するセメントキルンの上流側とは、当該セメントキルンの窯尻、上記仮焼炉、上記サイクロン、セメント原料を混合するための乾式ミルあるいはセメント原料の貯蔵設備が適用可能である。
Here, as a cement manufacturing facility for supplying the combustible gas, a generator, a boiler, or the like provided in the cement manufacturing facility can be applied in addition to a cement kiln, a calcining furnace, or the like.
Also, the upstream side of the cement kiln connecting the return line is applicable to a kiln bottom of the cement kiln, the calcining furnace, the cyclone, a dry mill for mixing cement raw materials, or a cement raw material storage facility. .
また一般に、上記プレヒータは、セメント原料を順次加熱しつつ下方に移送する複数段のサイクロンを有しており、最上段のサイクロンにおいても、当該サイクロンを通過するセメント原料は、通常請求項1において特定する250℃以上の温度を有している。また、最下段のサイクロンにおいては、870℃程度の温度まで昇温している。
In general, the pre-heater has a plurality of cyclones that sequentially heat and lower the cement raw material, and the cement raw material that passes through the cyclone is usually specified in
したがって、高温セメント原料を抜き出す熱媒体供給ラインの接続個所としては、上記プレヒータのいずれのサイクロン、あるいは当該プレヒータにバイパス手段が設けられている場合には、当該バイパス手段を挙げることができる。 Therefore, as the connection point of the heat medium supply line for extracting the high-temperature cement raw material, any of the cyclones of the preheater or, when the preheater is provided with the bypass device, can be the bypass device.
そして、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に上記熱媒体供給ラインが、上記セメント原料が供給される最下段の上記サイクロンの原料の排出側に接続されているとともに、上記戻りラインには、ハロゲン分離手段から排出された上記高温セメント原料および残留物を洗浄して塩類を除去するダスト洗浄手段が介装されていることを特徴とするものである。
The invention according to
なお、上記バイパス手段とは、塩素バイパスあるいはアルカリバイパス等のプレヒータから分岐された各種のバイパス設備の全体を指すものである。 The bypass means refers to the entirety of various bypass facilities branched from a preheater such as a chlorine bypass or an alkali bypass.
次いで、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のハロゲン含有物燃料化システムを用いたセメントの製造方法であって、上記セメントキルンの窯前に設けられたバーナによって、上記プレヒータから供給されるセメント原料を焼成してクリンカを製造するに際して、上記ハロゲン回収手段によって上記ハロゲンが回収された後の上記可燃性ガスを、上記セメント製造設備に燃料として供給することを特徴とするものである。
Next, the invention described in
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、上記ハロゲン分離手段に、上記ハロゲン含有物および上記高温セメント原料が当該ハロゲン分離手段に付着することを防止する付着防止材を供給することを特徴とするものである。
The invention according to claim 4 is the adhesion preventing material according to
請求項1または2に記載のセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システムおよびこれを用いた請求項3または4に記載のセメントの製造方法によれば、塩素や臭素等のハロゲンを含むハロゲン含有物が、ハロゲン分離手段において熱媒体供給ラインから供給される250℃以上の高温セメント原料と直接接触することによって、ハロゲンを含む可燃性ガスと、大部分のハロゲンが除去された残留物とが生成する。 The halogen-containing material fueling system in the cement manufacturing facility according to claim 1 or 2, and the cement manufacturing method according to claim 3 or 4 using the same, the halogen-containing material containing halogen such as chlorine and bromine. However, in direct contact with the high temperature cement raw material of 250 ° C. or higher supplied from the heat medium supply line in the halogen separation means, a flammable gas containing halogen and a residue from which most of the halogen has been removed are generated. .
例えば、上記ハロゲン含有物がプラスチック等の可燃性廃棄物である場合には、当該可燃性廃棄物がハロゲン分離手段において熱分解され、塩化水素と主として炭化水素を含む可燃性ガスとから構成され熱分解ガスと、大部分のハロゲンが除去された炭化物を主成分とし、熱分解温度に応じた油分を含有する残留物とが生成する。 For example, when the halogen-containing material is combustible waste such as plastic, the combustible waste is thermally decomposed in the halogen separation means, and is composed of hydrogen chloride and a combustible gas mainly containing hydrocarbons. A cracked gas and a residue containing an oil component corresponding to the pyrolysis temperature are generated, with the main component being a carbide from which most of the halogen has been removed.
そして、上記可燃性ガスについては、ハロゲン回収手段において上記塩素分や臭素分等のハロゲンが除去された後に、戻りラインから上記セメント製造設備に戻されることにより、セメント製造設備におけるセメント原料の焼成等に必要な燃料の一部として寄与する。 And about the said combustible gas, after halogens, such as the said chlorine content and a bromine content, are removed in a halogen recovery means, it is returned to the said cement manufacturing equipment from a return line, The baking of the cement raw material in a cement manufacturing equipment, etc. As part of the fuel needed for
他方、上記ハロゲン分離手段から排出された上記残留物を含む高温セメント原料は、戻りラインから上記セメントキルンの上流側に戻される。これにより、上記高温セメント原料および残留物は、他のセメント原料と共に、最終的に後段のセメントキルンに供給されて焼成される。この際に、上記残留物に炭素分等の可燃分が含まれている場合には、上記セメントキルン内あるいはセメントキルンの前段に設けられた仮焼炉において、燃料の一部として利用することができる。 On the other hand, the high temperature cement raw material containing the residue discharged from the halogen separation means is returned to the upstream side of the cement kiln from a return line. Thereby, the high-temperature cement raw material and the residue are finally supplied to the cement kiln at the subsequent stage together with other cement raw materials and fired. At this time, if the residue contains a combustible component such as carbon, it can be used as part of the fuel in the calcining furnace provided in the cement kiln or in the preceding stage of the cement kiln. it can.
ちなみに、多量のハロゲンの塩類が含まれる場合には、請求項2に記載の発明のように、ハロゲン分離手段から排出された上記高温セメント原料および残留物を、一旦戻りラインに介装したダスト洗浄手段によって、上記塩類を洗浄して除去した後に、上記戻りラインからセメントキルンの上流側に戻す。
この際には、水分を含んだセメント原料および残留物を、ダスト洗浄手段を経た後に乾燥させて、上段のサイクロンあるいは上記乾式ミル等に戻すことができる。
Incidentally, when a large amount of halogen salts are contained, the high temperature cement raw material and the residue discharged from the halogen separation means are once disposed in the return line as in the invention described in
At this time, the cement raw material and the residue containing moisture can be dried after passing through the dust cleaning means, and returned to the upper cyclone or the dry mill.
また、上記戻りラインを、仮焼炉あるいはセメントキルンの窯尻に接続すれば、ダスト洗浄手段を経ることにより水分を含んだセメント原料等を、乾燥させることなく、直接高温の上記仮焼炉あるいは窯尻に投入することが可能である。 Further, if the return line is connected to the calciner or the kiln bottom of a cement kiln, the cement raw material containing moisture by passing through the dust cleaning means is dried directly without drying the high temperature calciner or It is possible to put in the kiln bottom.
このようにして、塩素や臭素等のハロゲンを含むハロゲン含有物を、セメント製造設備において円滑に処理することができ、かつ当該ハロゲン含有物に含まれるハロゲンに起因する弊害を生じることなくその発熱量をセメント製造の燃料の一部として有効に活用することができる。 In this way, halogen-containing materials containing halogens such as chlorine and bromine can be processed smoothly in cement production facilities, and the calorific value thereof does not cause harmful effects due to the halogen contained in the halogen-containing materials. Can be effectively used as a part of fuel for cement production.
しかも、ハロゲン回収手段において、上記可燃性ガスから塩素等のハロゲンを除去した後に、上記セメント製造設備に戻しているので、このハロゲン含有物燃料化システムを、セメント製造設備における上記塩素バイパスとしても機能させることができる。 Moreover, since the halogen recovery means removes halogen such as chlorine from the flammable gas and then returns to the cement manufacturing facility, this halogen-containing fuel conversion system also functions as the chlorine bypass in the cement manufacturing facility. Can be made.
この際に、上記ハロゲン分離手段が例えばロータリーキルン型熱分解炉である場合においても、高温セメント原料が付着防止材として機能するために、ハロゲン含有物が上記ハロゲン分離手段に付着することを抑制することができるが、さらに請求項4に記載の発明のように、付着防止材を投入することによって、確実に上記ハロゲン含有物が熱分解炉等の内壁に付着することを防止して、円滑なハロゲンの分離処理を行うことができる。 At this time, even when the halogen separation means is, for example, a rotary kiln-type pyrolysis furnace, the high-temperature cement raw material functions as an adhesion preventing material, so that the halogen-containing material is prevented from adhering to the halogen separation means. However, as in the invention described in claim 4, by introducing an adhesion preventing material, the halogen-containing material is reliably prevented from adhering to the inner wall of a pyrolysis furnace, etc. The separation process can be performed.
このような付着防止材としては、粘土等の土質材、紙材、木材、プラスチックフィルム等が適用可能である。この際に、下水汚泥、建築廃木材あるいは廃プラスチックフィルム等の廃棄物を代替使用すれば、これらの廃棄物の処理も同時に行うことが可能になる。 As such an adhesion preventing material, a soil material such as clay, paper material, wood, plastic film and the like are applicable. At this time, if waste such as sewage sludge, construction waste wood or waste plastic film is used instead, it is possible to simultaneously treat these wastes.
特に、上記付着防止材として下水汚泥を用い、上記ハロゲン分離手段に、内部に下水汚泥等のアンモニア含有物を導入する供給管を設ければ、当該アンモニア含有物に含まれるアンモニア分が、熱分解時にハロゲン含有物に含まれる塩素と反応し、塩化アンモニウムを生成するために、残留物への塩素の残留を最小限に抑えることができて好適である。 In particular, if sewage sludge is used as the anti-adhesion material and a supply pipe for introducing an ammonia-containing material such as sewage sludge is provided inside the halogen separation means, the ammonia contained in the ammonia-containing material is thermally decomposed. Since it sometimes reacts with chlorine contained in the halogen-containing material to produce ammonium chloride, it is preferable that the residue of chlorine in the residue can be minimized.
図1は、本発明に係るセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システムを、ハロゲン含有物が塩素を含む可燃性廃棄物である場合に適用したセメント製造設備における廃棄物燃料化システムの一実施形態を示すもので、図中符号1がセメント原料を焼成するためのセメントキルンである。
FIG. 1 shows an embodiment of a waste fueling system in a cement manufacturing facility in which the halogen-containing fueling system in a cement manufacturing facility according to the present invention is applied when the halogen-containing material is flammable waste containing chlorine. In the figure,
このセメントキルン1は、軸芯回りに回転自在に設けられたロータリーキルンであり、その図中左方の窯尻1a側に、セメント原料を予熱するためのプレヒータ2が設けられるとともに、図中右方の窯前1bには、内部を加熱するための主バーナ(図示を略す。)が設けられている。また、この窯前1bには、セメントキルン1によって得られたクリンカを冷却するクリンカクーラ3が設けられている。
The
ここで、上記プレヒータ2は、上下方向に直列的に配置された複数段(図では4段)のサイクロン2a〜2dによって構成されており、1段目のサイクロン2aにセメント原料が供給されている。また、3段目のサイクロン2cと4段目のサイクロン2dとの間には、下端部にセメントキルン1の窯尻1aから燃焼排ガスが導入されるとともに、内部に図示されない燃料供給ラインから供給される石炭等の燃料の燃焼装置が設けられた仮焼炉4が設けられている。
Here, the
そして、これらセメントキルン1、プレヒータ2および仮焼炉4等を有するセメント製造設備には、塩素を含む可燃性プラスチック廃棄物を前処理してセメントキルン1に導入するための廃棄物燃料化システムが設けられている。
The cement production facility having the
図中符号5は、この廃棄物燃料化システムの最上流側に設けられた選別装置(選別手段)である。この選別装置5は、処理すべき可燃性プラスチック廃棄物を、比重選別あるいは赤外線選別等によって、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の塩素含有量の多い廃棄物(以下、塩素含有プラスチックと略す。)と、ポリエチレンやポリプロピレン等の塩素含有量が少ない廃棄物(以下、低塩素濃度プラスチックと略す。)とに分離するものである。
そして、この選別装置5によって分離された低塩素濃度プラスチックは、廃棄物燃料供給ライン6を介して、セメントキルン1の窯前1bから内部にその燃料の一部として投入されるようになっている。なお、上記廃棄物燃料供給ライン6は、上記セメントキルン1に代えて仮焼炉4に上記低塩素濃度プラスチックをその燃料の一部として投入するようにしてもよい。他方、選別装置5によって分離された塩素含有プラスチックは、熱分解ライン7から後段の熱分解炉(ハロゲン分離手段)8に導入されるようになっている。
Then, the low chlorine concentration plastic separated by the
この熱分解炉8は、軸線回りに回転自在に設けられて内部に塩素含有プラスチックが供給される円筒状の熱分解炉であり、その一端側に上記熱分解ライン7が接続されている。また、この一端側には、内部に下水汚泥を導入するための供給管9が接続されている。
The
ここで、上記下水汚泥は、主として付着防止材として供給するものであり、これに代えて、粘土等の土質材、紙材、木材、プラスチックフィルム等が適用可能である。この際に、下水汚泥、建築廃木材あるいは廃プラスチックフィルム等の廃棄物を代替使用すれば、これらの廃棄物の処理も同時に行うことが可能になる。 Here, the sewage sludge is supplied mainly as an adhesion preventing material, and instead of this, a soil material such as clay, a paper material, wood, a plastic film, or the like is applicable. At this time, if waste such as sewage sludge, construction waste wood or waste plastic film is used instead, it is possible to simultaneously treat these wastes.
さらに、熱分解炉8の一端側には、熱媒体として最下段のサイクロン2dの吐出側から高温セメント原料を抜き出して熱分解炉8に供給するための熱媒体供給ライン10が接続されている。
Furthermore, a heat
他方、熱分解炉8の他端部には、この熱分解炉8において生成した熱分解残渣を含む上記高温セメント原料を仮焼炉4に戻すための戻りライン11が接続され、この戻りライン11には、熱分解炉8から排出された上記高温セメント原料等を水洗浄して塩類を除去するためのダスト洗浄装置(ダスト洗浄手段)12が介装されている。
また、この熱分解炉8の上部には、この熱分解炉8において生成した熱分解ガスを、後段のガス洗浄装置(ハロゲン回収手段)14へと送る分解ガス抜き出しライン13が接続されている。
On the other hand, the other end of the
In addition, a cracked
このガス洗浄装置14は、熱分解炉8から排出された上記熱分解ガス(可燃性ガス)に、供給管14aから添加される水酸化カルシウム等のアルカリ成分を接触させて、当該熱分解ガス中に含まれる塩素分を、塩化カルシウム等の塩として熱分解ガスから除去するためのもので、湿式あるいは乾式の各種ガス洗浄装置が適用可能である。ここで、図中符号14bは、上記塩化カルシウム水溶液等の排出管であり、符号14cは、未反応のアルカリ成分を含む熱分解ガスをガス洗浄装置14の入口に戻す戻り管である。
This
そして、このガス洗浄装置14の排出側には、このガス洗浄装置14によって洗浄された可燃性の熱分解ガスを、仮焼炉4内に燃料の一部として供給するためのガス供給ライン(ガス供給手段)15が接続されている。
A gas supply line (gas) for supplying the combustible pyrolysis gas cleaned by the
なお、上記プレヒータ2においては、セメントキルン1の窯尻1aから導入される燃焼排ガスが、順次上方のサイクロン2d〜2aへと送られる過程で、セメント原料を予熱することにより、漸次冷却される。このため、最上段のサイクロン2aにおいて約270℃であった上記高温セメント原料は、最下段のサイクロン2dにおいて約879℃になるため、いずれのサイクロン2a〜2dから上記高温セメント原料を抜き出したとしても、上記熱分解に必要な約250℃〜900℃の範囲の高温セメント原料を熱分解炉8に供給することが可能である。
In the
一方、上記熱分解は、最高温度が250℃〜650℃の範囲において行うことが望ましい。この際に、当該熱分解を上記範囲内の比較的低い温度で行うと、熱分解ガスの発熱量は比較的小さいものの、熱分解残渣に炭素分が多くの残存し、その発熱量は大きくなる。また、逆に比較的高い温度で行うと、熱分解ガスの発熱量は大きくなるが、逆に熱分解残渣における可燃分が少なくなるとともに、油分の発生量が増加する。 On the other hand, the thermal decomposition is desirably performed at a maximum temperature in the range of 250 ° C to 650 ° C. At this time, if the pyrolysis is performed at a relatively low temperature within the above range, the pyrolysis gas has a relatively small calorific value, but a large amount of carbon remains in the pyrolysis residue, and the calorific value increases. . On the other hand, if it is carried out at a relatively high temperature, the calorific value of the pyrolysis gas increases, but conversely, the combustible content in the pyrolysis residue decreases and the amount of oil generated increases.
したがって、本実施形態においては、一例として最下段のサイクロン2dから上記高温セメント原料を抜き出す場合について示しているが、上記廃棄物の性状や可燃性ガスの仕様用途等を勘案して、抜き出すサイクロン2a〜2dを適宜選択することにより、上記加熱温度を選択することが可能である。
Therefore, in the present embodiment, the case where the high-temperature cement raw material is extracted from the
また、図2に示すように、セメントキルン1の窯尻1aから4段目のサイクロン2dへ排ガスを送るダクトに、塩素バイパス管20が接続され、この塩素バイパス管20によって抜き取られた排ガスの一部を、後段のバッグフィルター21に送って塩素分を除去する塩素バイパス(バイパス手段)が設けられている場合には、塩素バイパス管20に上記熱媒体供給ライン10を接続することにより、塩素を多く含むダスト状の高温セメント原料を抜き出して上記熱分解炉8に供給するようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 2, a
なお、この場合には、熱分解炉の後段で、洗浄装置が必要となる。あるいは、排ガス中に上記高温セメント原料がダスト状に含まれているために、熱媒体供給ライン10の中間部に、別途サイクロン等のダスト収集手段を介装し、収集された粗粒の高温セメント原料のみを熱分解炉8に供給することが好ましい。
In this case, a cleaning device is required after the pyrolysis furnace. Alternatively, since the high-temperature cement raw material is contained in dust in the exhaust gas, the collected coarse-grained high-temperature cement is additionally provided in the middle of the heat
次に、上記構成からなる廃棄物燃料化システムを用いた、本発明に係るセメントの製造方法の一実施形態について説明する。
先ず、プレヒータ2の1段目のサイクロン2aに投入されたセメント原料は、図中実線矢印で示すように、順次下方のサイクロン2b〜2dへと落下するにしたがって、下方から上昇するセメントキルン1からの高温の排ガスによって予熱され、最終的に最下段のサイクロン2dからセメントキルン1の窯尻1aに導入される。
Next, an embodiment of a cement manufacturing method according to the present invention using the waste fuel conversion system configured as described above will be described.
First, the cement raw material charged into the first-
そして、このセメントキルン1内において、窯尻1a側から窯前1b側へと徐々に送られる過程において、主バーナからの燃焼排ガスによって加熱され、焼成されてクリンカとなる。次いで、窯前1bに到達したクリンカは、図中矢印で示すように、クリンカークーラ3内に落下して図中右方に送られる。この際に、クリンカクーラ3内に供給された空気によって所定温度まで冷却されて最終的に当該クリンカクーラ3から取り出される。
And in this
ところで、セメント原料に含まれる塩素分は、セメントキルン1内における高温(約1400℃)雰囲気下において、主にKClやNaCl等のアルカリ塩化物として揮発して排ガス中に移行する。そして、この排気ガスは、セメントキルン1の窯尻1aからプレヒータ2側に排気されて順次下方から上方のサイクロン2d〜2aへと上昇する際に、セメント原料を予熱することにより冷却され、当該排ガス中に含まれる塩素分が再びセメント原料側に移行してしまう。
By the way, the chlorine content contained in the cement raw material volatilizes mainly as alkali chlorides such as KCl and NaCl in the high temperature (about 1400 ° C.) atmosphere in the
この結果、塩素分は上記セメントキルン1およびプレヒータ2からなる系内を循環するために、新たに燃焼排ガスまたはセメント原料から系内に持ち込まれる塩素分によって、内部の塩素濃度が徐々に上昇し、ひいてはプレヒータ2のサイクロンを閉塞させ、運転に支障をきたす。
As a result, the chlorine content circulates in the system composed of the
そこで、図2に示す塩素バイパスを有するセメント製造設備においては、定期的に塩素バイパス管20から上記排ガスの一部を抜き取り、冷却することで塩素分をアルカリ塩化物として後段のバッグフィルター21において回収することにより、系内の塩素濃度が上昇することを防止している。
Therefore, in the cement manufacturing facility having a chlorine bypass shown in FIG. 2, a part of the exhaust gas is periodically extracted from the
以上のセメントクリンカの製造と並行して、塩素含有プラスチックを含む処理すべき可燃性廃棄物を選別装置5に投入し、塩素含有プラスチックと、他の低塩素濃度プラスチック等の廃棄物とに分離する。そして、低塩素濃度プラスチックについては、廃棄物燃料供給ライン6を介して直接セメントキルン1の窯前1b側から内部に投入することにより、セメントキルン1内で燃焼させて、その燃料の一部として利用する。
In parallel with the manufacture of the above cement clinker, the combustible waste to be treated containing chlorine-containing plastic is put into the
他方、選別装置5によって分離された塩素含有プラスチックについては、熱分解ライン7から後段の熱分解炉8に導入する。これと平行して、熱媒体供給ライン10によって最下段のサイクロン2cまたは塩素バイパス管20(図2)から高温セメント原料を抜き出して、熱分解炉8に供給する。
On the other hand, the chlorine-containing plastic separated by the
すると、熱分解炉8内において、塩素含有プラスチックが高温セメント原料と直接接触することによって熱分解される。この結果、熱分解炉8内には、主に塩化水素を含む熱分解ガスと、大部分のハロゲンが除去された炭化物を主成分とする熱分解残渣とが生成する。
Then, in the
この際に、下水汚泥の供給管9から供給された下水汚泥によって、上記塩素含有プラスチックやその熱分解残渣が熱分解炉8の内壁に付着することが防止される。また、下水汚泥に含まれる大量の水分が水蒸気となることにより、上記熱分解時における廃棄物からの塩素の揮発が促進されるとともに、これと併行して当該下水汚泥に含まれるアンモニア分が、揮発した塩素と反応して塩化アンモニウムが生成する。この結果、熱分解残渣への塩素の残留が最小限に抑えられる。
At this time, the sewage sludge supplied from the sewage sludge supply pipe 9 prevents the chlorine-containing plastic and its pyrolysis residue from adhering to the inner wall of the
そして、上記熱分解残渣を含む高温セメント原料は、戻りライン11から先ずダスト洗浄装置12に送られ、その内部で水洗されることによって、高温セメント原料等に含まれていたハロゲンが洗浄されて除去される。次いで、このダスト洗浄装置12を経たセメント原料および熱分解残渣を、戻りライン11から仮焼炉4、または図2に示すようにセメントキルン1の窯尻1aに導入する。これにより、セメント原料および熱分解残渣は、他のセメント原料とともに、最終的にセメントキルン1に送られて焼成される。この際に、熱分解残渣に含まれる可燃分は、仮焼炉4またはセメントキルン1内における燃料の一部として利用される。
And the high temperature cement raw material containing the said thermal decomposition residue is first sent to the
他方、上記可燃性の熱分解ガスについては、ガス洗浄装置14において塩素分等のハロゲンを除去したうえで、ガス供給ライン15によって仮焼炉4内に供給され、燃料の一部として利用される。また、ガス洗浄装置14において、上記熱分解ガス中に含まれる塩素分等を除去した後に、仮焼炉4に戻しているので、塩素バイパス管20とバッグフィルター21とからなる塩素バイパスシステムと同様の機能が得られる。
On the other hand, the flammable pyrolysis gas is supplied into the calcining furnace 4 by the
このようにして、塩素を含む可燃性廃棄物を、セメント製造設備において円滑に処理することができ、かつ上記廃棄物に含まれる塩素等に起因する弊害を生じることなくその発熱量をセメント製造の燃料の一部として有効に活用することができる。 In this way, combustible waste containing chlorine can be processed smoothly in a cement production facility, and its calorific value can be reduced without producing any harmful effects caused by chlorine contained in the waste. It can be used effectively as part of the fuel.
なお、上記実施形態においては、選別装置5によって廃棄物を塩素含有プラスチックおよび低塩素濃度プラスチックに分離した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、上記選別装置5を設置しないことにより塩素含有プラスチックおよび低塩素濃度プラスチックを選別することなく、共に熱分解炉8に導入してもよい。特に処理すべき廃棄物が塩素含有プラスチックを多量に含む場合に、当該構成を採用することにより、システム全体の簡易化を図ることができて好適である。
In the above embodiment, only the case where the waste is separated into the chlorine-containing plastic and the low chlorine concentration plastic by the
また、熱分解炉8から排出された高温セメント原料および残留物を、一旦戻りライン11に介装したダスト洗浄装置12によって塩類を洗浄して除去した後に、戻りライン11から仮焼炉4またはセメントキルン1の窯尻1aに戻すようにしたが、これに限るものではなく、ダスト洗浄装置12から排出された上記セメント原料等を乾燥させて、上段のサイクロン2aあるいはその上流側の図示されないセメント原料を混合するための乾式ミル等に戻すことができる。
Further, after the high temperature cement raw material and the residue discharged from the
また、高温セメント原料を抜き出す位置についても、上述した最下段のサイクロン2dや塩素バイパス管20に限らず、その上方のサイクロン2a〜2cから抜き出すこともできる。特に、上段のサイクロン2a等から抜き出した場合には、その温度が比較的低いものの当該高温セメント原料には塩類の含有物が少ないために、ダスト洗浄装置12を設けることなく、熱分解炉8から排出した後に、そのまま上記サイクロン2aや、上記乾式ミルあるいはセメント原料の貯蔵設備に戻すことが可能である。
Moreover, also about the position which extracts a high temperature cement raw material, it can also extract from not only the
1 セメントキルン
1a 窯尻
1b 窯前
2 プレヒータ
2a、2b、2c、2d サイクロン
4 仮焼炉
5 選別装置
6 廃棄物燃料供給ライン
7 熱分解ライン
8 熱分解炉(ハロゲン分離手段)
9 下水汚泥の供給管
10 熱媒体供給ライン
11 戻りライン
12 ダスト洗浄装置(ダスト洗浄手段)
14 ガス洗浄装置(ハロゲン回収手段)
15 ガス供給ライン(ガス供給手段)
20 塩素バイパス管
21 バッグフィルター
DESCRIPTION OF
9 Sewage
14 Gas scrubber (Halogen recovery means)
15 Gas supply line (gas supply means)
20
Claims (4)
上記セメントキルンの上流側から250℃以上に加熱された高温セメント原料を抜き出す熱媒体供給ラインと、
この熱媒体供給ラインから供給された上記高温セメント原料にハロゲンを含むハロゲン含有物を直接接触させて上記ハロゲンを含む可燃性ガスと残留物とを生成させるハロゲン分離手段と、
上記ハロゲン分離手段から排出された上記ハロゲンを含む可燃性ガスから上記ハロゲンを回収するハロゲン回収手段と、
このハロゲン回収手段によって上記ハロゲンが回収された後の上記可燃性ガスを上記セメント製造設備の燃料として供給するガス供給手段と、
上記ハロゲン分離手段から排出された上記高温セメント原料および残留物を上記セメントキルンの上流側に戻す戻りラインと、
を備えてなることを特徴とするセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システム。 A halogen-containing material fuelization system in a cement production facility having a preheater for preheating cement raw material and a cement kiln for firing the cement raw material introduced from the preheater,
A heat medium supply line for extracting a high-temperature cement raw material heated to 250 ° C. or higher from the upstream side of the cement kiln;
Halogen separation means for directly contacting a halogen-containing substance containing halogen to the high-temperature cement raw material supplied from the heat medium supply line to generate a combustible gas containing halogen and a residue,
Halogen recovery means for recovering the halogen from the combustible gas containing the halogen discharged from the halogen separation means;
A gas supply means for supplying the combustible gas after the halogen is recovered by the halogen recovery means as a fuel for the cement manufacturing facility;
A return line for returning the high temperature cement raw material and residue discharged from the halogen separation means to the upstream side of the cement kiln;
A halogen-containing material fueling system in a cement manufacturing facility.
かつ上記熱媒体供給ラインは、上記セメント原料が供給される最下段の上記サイクロンの原料の排出側に接続されているとともに、
上記戻りラインには、ハロゲン分離手段から排出された上記高温セメント原料および残留物を洗浄して塩類を除去するダスト洗浄手段が介装されていることを特徴とする請求項1に記載のセメント製造設備におけるハロゲン含有物燃料化システム。 The preheater comprises a plurality of cyclones,
And the heat medium supply line is connected to the discharge side of the raw material of the cyclone at the lowest stage to which the cement raw material is supplied,
2. The cement production according to claim 1, wherein the return line is provided with dust cleaning means for cleaning the high temperature cement raw material and residues discharged from the halogen separation means to remove salts. Halogen-containing fuel system for equipment.
上記セメントキルンの窯前に設けられたバーナによって、上記プレヒータから供給されるセメント原料を焼成してクリンカを製造するに際して、上記ハロゲン回収手段によって上記ハロゲンが回収された後の上記可燃性ガスを、上記セメント製造設備に燃料として供給することを特徴とするハロゲン含有物燃料化システムを用いたセメントの製造方法。 A method for producing cement using the halogen-containing fuel conversion system according to claim 1 or 2,
When the cement raw material supplied from the preheater is fired by a burner provided in front of the kiln of the cement kiln to produce a clinker, the flammable gas after the halogen is recovered by the halogen recovery means, A cement production method using a halogen-containing material fueling system, wherein the cement production facility is supplied as a fuel.
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