JP4993585B2

JP4993585B2 - セメントクリンカの焼成方法及びセメントクリンカ焼成装置

Info

Publication number: JP4993585B2
Application number: JP2007064312A
Authority: JP
Inventors: 康徳菅本; 清井上; 直樹上野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008222504A

Description

本発明は、セメントクリンカの焼成方法及びセメントクリンカ焼成装置に関し、特に、廃溶剤等の低引火点燃料を利用してセメントクリンカを焼成する方法及び装置に関する。

従来、セメント製造工程において、各種廃棄物を燃料の代替として用い、廃棄物の処理に資するとともに、セメント製造における高価な化石燃料の原単位を低減する試みがなされている。例えば、特許文献１には、廃プラスチックと廃油とを混合し、そのスラリー状混合物を、ロータリーキルンの主燃料（微粉炭）バーナの中心に挿入した補助燃料バーナに送給し、補助燃料バーナの補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き込んで燃焼させるセメントクリンカの製造方法等が提案されている。

一方、特許文献２には、タンカー等で発生した引火点の低い廃油を燃焼処理するにあたって、廃油に高引火点の油を添加して混合油を形成し、混合油の引火点を調べて目標の引火点以上のときはそのまま燃焼させ、目標の引火点未満のときは混合油に高引火点油を添加して引火点を高くした後燃焼させることを特徴とする廃油の燃焼方法が提案されている。

特開２００３−１９２４０６号公報特開昭５７−２９２２号公報

上述のように、従来、セメント製造工程で各種廃棄物を燃料の代替として用いているが、アセトン、ガソリン、アルコール類、灯油、軽油、その他有機溶剤成分等を含有する廃溶剤については、引火点が低く、防爆対策などを確実に行う必要もあることから、セメント製造工程で燃料の代替とされていなかった。

そこで、本発明は、廃溶剤等の低引火点燃料についてもセメント製造工程において燃料の代替として用いることにより、廃棄物の処理と、セメント製造工程の燃料原単位の低減とを同時に達成することのできるセメントクリンカの焼成方法及びセメントクリンカ焼成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、セメントクリンカの焼成方法であって、セメントキルン用バーナの主燃料用流路から主燃料を吹き込むとともに、前記主燃料用流路の内側に配置された液体燃料用流路から引火点が２１℃未満の低引火点燃料を吹き込むことを特徴とする。

そして、本発明によれば、引火点が２１℃未満の低引火点燃料についてもセメント製造工程において燃料の代替として用いることにより、廃溶剤等の廃棄物処理を図ることができるとともに、微粉炭、オイルコークス粉末等の主燃料用流路の内側に配置された液体燃料用流路から低引火点燃料を吹き込むため、両燃料が良好に混合され、高効率で燃焼することで、セメント製造工程の燃料原単位の低減を図ることもできる。

上記セメントクリンカの焼成方法において、前記主燃料用流路と前記液体燃料用流路との間に、空気流の旋回手段を備えた空気流路を設け、該空気流路を流れる空気流量を調整することができる。これにより、空気流と、主燃料用流路を流れる微粉炭等及び引火点が２１℃未満の低引火点燃料との混合状態を調整して、セメントキルン内のフレーム状態を適正化することができ、セメントクリンカの焼成効率をさらに向上させることが可能になる。

上記セメント製造用燃料の焼成方法において、前記主燃料用流路に旋回手段を設け、主燃料流を旋回させることができる。これによれば、微粉炭等の固体粉末燃料の燃焼性を改善することができ、セメントクリンカの焼成効率をさらに向上させることが可能になる。

上記セメント製造用燃料の焼成方法において、前記主燃料用流路の内側に配置された固体廃棄物燃料用流路から固体廃棄物燃料を吹き込むことができる。これによれば、固体廃棄物燃料を引火点が２１℃未満の低引火点燃料で包み込むようにして燃焼させることができるため、廃溶剤等の液体状廃棄物以外の固体廃棄物の燃焼効率を向上させながら同時に処理することが可能になり、廃棄物全体の処理効率を向上させることが可能になる。

また、本発明は、セメントクリンカ焼成装置であって、同心円状に複数の流路が設けられ、主燃料用流路と、該主燃料用流路の内側に配置された液体燃料用流路とを有するセメントキルン用バーナと、前記主燃料用流路に主燃料を、前記液体燃料用流路に引火点が２１℃未満の低引火点燃料を供給する供給手段とを備えることを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、廃溶剤等の廃棄物処理と、セメント製造工程の燃料原単位の低減とを同時に図ることが可能となる。

上記セメントクリンカ焼成装置において、前記主燃料用流路と前記液体燃料用流路との間に設けられ、空気流の旋回手段を備えた空気流路と、該空気流路の空気流量を調整する調整手段とを備えるように構成することができる。

上記セメントクリンカ焼成装置において、前記主燃料用流路が、主燃料流を旋回させる旋回手段を備えるように構成することができる。

上記セメントクリンカ焼成装置において、前記主燃料用流路の内側に配置された固体廃棄物燃料用流路と、該固体廃棄物燃料用流路に固体廃棄物燃料を供給する供給手段とを備えるように構成することができる。

以上のように、本発明によれば、引火点が２１℃未満の低引火点燃料についてもセメント製造工程において燃料の代替として用いることができ、廃棄物としての低引火点燃料の処理と、セメント製造工程の燃料原単位の低減とを同時に達成することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかるセメントクリンカ焼成装置の一実施の形態を示し、このセメントクリンカ焼成装置１は、大別して、バーナ２と、主燃料槽３と、低引火点燃料槽４と、第１固体廃棄物燃料槽５と、第２固体廃棄物燃料槽６と、ファン７等を備え、セメントキルン８内に各種の燃料を吹き込んで燃焼させ、セメントクリンカを焼成するように構成される。

バーナ２は、図２及び図３に示すように、同心円状に複数の流路を備え、主燃料用流路２１と、主燃料用流路２１の内側に配置された空気流路２２と、空気流路２２の内側に配置された液体燃料用流路２３、第１固体廃棄物燃料用流路２４及び第２固体廃棄物燃料用流路２５とを備える。そして、主燃料用流路２１及び空気流路２２には、各流路の燃料流、空気流を旋回させる複数の旋回羽根２１ａ、２２ａが固定される。

主燃料槽３は、主燃料である固体粉末燃料を一時的に貯蔵するために備えられ、例えば石炭を乾燥粉砕した微粉炭を貯蔵する。図１に示す主燃料槽３には、主燃料槽３から排出される微粉炭を圧送するためのブロワ９と、微粉炭をバーナ２の主燃料用流路２１に導入するための管路１０とが付設される。

低引火点燃料槽４は、低引火点燃料を一時的に貯蔵するために備えられ、低引火点燃料としての廃溶剤等を貯蔵する。低引火点燃料の引火点が低い程、燃焼性が向上するため、ここで使用する低引火点燃料は、引火点が２１℃未満の消防法で規定する第１石油類に分類される可燃性液体等とする。

この低引火点燃料は、具体的には、アセトン、ガソリン、その他の有機溶剤成分等を含有する廃溶剤等が該当する。また、低引火点燃料には、液体状の廃溶剤等に限らず、エマルジョン、スラリー等の状態のものも含まれるものとする。尚、低引火点燃料槽４に、異なる種類の、又は同一種類であっても異なるロットの低引火点燃料を混合貯蔵すると、含有される物質同士が反応し、発熱したり、析出、固化等により取扱いが困難となったりする可能性があるため、それら複数の低引火点燃料を混合貯蔵する前に、少量のサンプルによる事前混合試験を行い、発熱や析出、固化等の有無を確認しておくことが望ましい。この低引火点燃料槽４には、低引火点燃料を供給するためのポンプ１１と、低引火点燃料をバーナ２の液体燃料用流路２３に導入するための管路１２が付設される。

第１固体廃棄物燃料槽５は、固体廃棄物燃料を一時的に貯蔵するために備えられる。固体廃棄物燃料には、バイオマス、肉骨粉等の廃棄物燃料を用いることができる。ここに、バイオマスとは、燃料等として利用可能な生物由来の有機質資源（但し、化石燃料を除く）であり、例えば、廃畳の粉砕物、建設廃木材の粉砕物、木粉及びおが屑等が該当する。第１固体廃棄物燃料槽５には、第１固体廃棄物燃料槽５から排出される固体廃棄物燃料を圧送するためのブロワ１３と、固体廃棄物燃料をバーナ２の第１固体廃棄物燃料用流路２４に導入するための管路１４とが付設される。

第２固体廃棄物燃料槽６は、第１固体廃棄物燃料槽５と同様のものであり、バイオマス、肉骨粉等の廃棄物燃料を貯蔵する。第２固体廃棄物燃料槽６には、第２固体廃棄物燃料槽６から排出される固体廃棄物燃料を圧送するためのブロワ１５と、固体廃棄物燃料をバーナ２の第２固体廃棄物燃料用流路２５に導入するための管路１６とが付設される。

尚、第１及び第２固体廃棄物燃料槽５、６に貯蔵する固体廃棄物燃料の種類は、同一でも、異っていてもよい。また、第１及び第２固体廃棄物燃料槽５、６に異なる種類の固体廃棄物燃料を貯蔵する場合には、第１固体廃棄物燃料槽５に貯蔵された廃棄物燃料と、第２固体廃棄物燃料槽６に貯蔵された廃棄物燃料とを、管路１４、１６の途中で混合し、混合した状態でバーナ２に供給してもよい。

ファン７は、バーナ２に空気を供給するために備えられ、ファン７には、ファン７の送風をバーナ２の空気流路２２に導入するための管路１７が付設される。また、管路１７の途中には、管路１７中の空気流量を制御するためのダンパ１８が設けられる。

上記構成を有するセメントクリンカ焼成装置１では、主燃料槽３、低引火点燃料槽４、第１固体廃棄物燃料槽５及び第２固体廃棄物燃料槽６に、各燃料を貯蔵した後、ブロワ９、１３、１５及びポンプ１１を稼働して、各燃料槽３〜６に貯蔵された燃料をバーナ２に供給する。これと併行して、ファン７を稼働し、バーナ２に送風する。

そして、バーナ２の主燃料用流路２１から微粉炭を吹き込むと同時に、液体燃料用流路２３、第１及び第２固体廃棄物燃料用流路２４、２５から、低引火点燃料、第１及び第２固体廃棄物燃料を吹き込み、各燃料をセメントキルン８内で燃焼させて、セメントクリンカを焼成する。このときのキルンバーナ用の全燃料中における低引火点燃料の使用割合は、１０〜９０％であることが好ましく、低引火点燃料の割合が１０％未満の場合には、セメント製造工程の燃料原単位の低減効果が小さく、一方、９０％を超える場合には、火炎の輝度が不足し、十分な輻射伝熱を被焼成物に与えることができないという不具合がある。

また、セメントキルン８内での燃料燃焼時には、ダンパ１８を介して、バーナ２の空気流路２２からの旋回空気流の流量を調整し、炉内のフレーム状態を適正化することが好ましい。具体的には、低引火点燃料を使用すると、セメントクリンカが窯前側で焼成される傾向が強くなるため、フレームを長炎化することが有効である。

次に、低引火点燃料を主燃料及び固体廃棄物燃料と併用した場合（実施例）と、低引火点燃料を使用せず、主燃料及び固体廃棄物燃料のみを使用した場合（比較例）との試験例について説明する。表１は、実施例及び比較例のセメントクリンカの焼成試験の試験結果を示したものである。尚、実施例の低引火点燃料は、ベンゼンを主成分として含み、真発熱量９０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の廃溶剤（表２参照）を使用した。また、第１及び第２固体廃棄物燃料は、実施例及び比較例の何れにおいても、バイオマスと肉骨粉を使用した。

表１より、実施例は、比較例よりも窯尻ＮＯｘが低下しているにも拘わらず、クリンカのｆ．ＣａＯが低下していることが分かる。これは、揮発分の不足する微粉炭等の固体燃料と、火炎の輝度が不足する低引火点燃料とを混合状態で燃焼させることにより、両燃料の欠点を補い、適正な燃焼状態を得ることができるため、微粉炭の燃焼性が向上し、ブラックゾーンが短いフレームを形成することができ、燃焼温度を過度に高く維持しなくとも、高品質のセメントクリンカを焼成するのに必要な輻射熱を十分に得ることができ、クリンカの焼成効率が向上した結果であると推定される。

また、低引火点燃料を使用することによって、単に主燃料である微粉炭の使用量を減らすことができるだけでなく、上記燃焼性の向上により、燃料全体を考慮したセメント製造工程の燃料原単位の低減を図ることが可能になった。試算によると、次式によって算出される廃溶剤の燃焼寄与率は、１０７％であった。
廃溶剤の燃焼寄与率＝（廃溶剤の使用に伴う石炭減量×石炭発熱量）／（廃溶剤使用量×廃溶剤発熱量）

以上説明したように、本実施の形態によれば、セメントクリンカの品質を高く維持しながら、引火点が２１℃未満の低引火点燃料をセメント製造用の燃料に用いることができ、廃溶剤等の廃棄物を好適に処理することが可能になる。

尚、上記実施の形態においては、微粉炭及び引火点が２１℃未満の低引火点燃料と併せて、固体廃棄物燃料を用いるが、必ずしも、固体廃棄物燃料を用いる必要はなく、微粉炭及び引火点が２１℃未満の低引火点燃料のみを用いてセメントクリンカを焼成してもよい。

また、主燃料用流路２１の外側に、さらに１つ又は２つの空気流路を備えるように構成し、使用する固体粉末燃料の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整を容易に行うようにすることもできる。

本発明にかかるセメントクリンカ焼成装置の一実施の形態を示す概略図である。図１のバーナを示す正面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である（断面構造を明確化するため、図２に描かれているバーナ部材の厚み及び耐火物を省略）。

符号の説明

１セメントクリンカ焼成装置
２バーナ
３主燃料槽
４低引火点燃料槽
５第１固体廃棄物燃料槽
６第２固体廃棄物燃料槽
７ファン
８セメントキルン
９ブロワ
１０管路
１１ポンプ
１２管路
１３ブロワ
１４管路
１５ブロワ
１６管路
１７管路
１８ダンパ
２１主燃料用流路
２１ａ旋回羽根
２２空気流路
２２ａ旋回羽根
２３液体燃料用流路
２４第１固体廃棄物燃料用流路
２５第２固体廃棄物燃料用流路

Claims

セメントキルン用バーナの主燃料用流路から主燃料を吹き込むとともに、前記主燃料用流路の内側に配置された液体燃料用流路から引火点が２１℃未満の低引火点燃料を吹き込むことを特徴とするセメントクリンカの焼成方法。
前記主燃料用流路と前記液体燃料用流路との間に、空気流の旋回手段を備えた空気流路を設け、該空気流路を流れる空気流量を調整することを特徴とする請求項１に記載のセメントクリンカの焼成方法。
前記主燃料用流路に旋回手段を設け、主燃料流を旋回させることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントクリンカの焼成方法。
前記主燃料用流路の内側に配置された固体廃棄物燃料用流路から固体廃棄物燃料を吹き込むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメントクリンカの焼成方法。
同心円状に複数の流路が設けられ、主燃料用流路と、該主燃料用流路の内側に配置された液体燃料用流路とを有するセメントキルン用バーナと、
前記主燃料用流路に主燃料を、前記液体燃料用流路に引火点が２１℃未満の低引火点燃料を供給する供給手段とを備えることを特徴とするセメントクリンカ焼成装置。
前記主燃料用流路と前記液体燃料用流路との間に設けられ、空気流の旋回手段を備えた空気流路と、
該空気流路の空気流量を調整する調整手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載のセメントクリンカ焼成装置。
前記主燃料用流路は、主燃料流を旋回させる旋回手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のセメントクリンカ焼成装置。
前記主燃料用流路の内側に配置された固体廃棄物燃料用流路と、
該固体廃棄物燃料用流路に固体廃棄物燃料を供給する供給手段とを備えることを特徴とする請求項５、６又は７に記載のセメントクリンカ焼成装置。