JP7627592B2 - コーヒー粕のセメント燃料化利用 - Google Patents
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Description
また、廃棄物の一種として、コーヒー粕がある。コーヒー粕は石炭に近い熱量を持っており、有効に処理することが望まれている。
前記コーヒー粕を乾燥させた後、バーナーを通して前記焼成系へ供給することを特徴とするコーヒー粕の処理方法が提供される。
(1)前記コーヒー粕を、微粉炭と混合した状態で前記バーナーを通して前記焼成系へ供給すること、
(2)前記コーヒー粕を、廃プラスチックと混合した状態で前記バーナーを通して前記焼成系へ供給すること、
(3)前記コーヒー粕等の乾燥が、前記セメントクリンカー製造設備から排出されるガスにより行われ、前記乾燥時の温度が250℃以下であること、
(4)前記コーヒー粕等の乾燥が、前記廃プラスチックを前記バーナーへ送るための空送ライン中で、空送のための気流により行われること
が好ましい。ここで、コーヒー粕等とは、コーヒー粕、コーヒー粕と微粉炭の混合物、コーヒー粕と廃プラスチックの混合物を指す。
さらに、本発明においては、コーヒー粕はバーナーを通して焼成系へ供給していることから、コーヒー粕の熱量は焼成系内の加熱に有効に利用される。コーヒー粕は石炭に近い熱量を有しており、燃焼のための燃料となることで、コーヒー粕が持つ高い熱量をセメント焼成に有効活用することが可能となる。
さらに、従来に比べて燃料として用いられている石炭の量は削減されている。コーヒー粕を、バーナーにおける燃焼の燃料の一部に用いられることにより、従来用いていた石炭の使用量を削減することが可能となる。
さらに、本発明においては、コーヒー粕は焼成系へ投入する前にセメントクリンカー装置から排出される排ガスにより乾燥できる。排ガスを乾燥に用いることにより、焼成系内の熱を有効利用することが可能となる。
さらに、本発明においてはコーヒー粕を、廃プラスチックをバーナーへ送るための空送ライン中で空送のための気流により乾燥させることができる。この工程により事前に乾燥機等の工程を設ける必要がなくなる。
さらに、本発明においては乾燥工程を経ることによりコーヒー粕は乾燥された状態で使用されるので、機器や配管への付着等がなくなり、コーヒー粕のハンドリング性が改善され、バーナーからの供給が可能な性状となる。コーヒー粕はもともと粒径が3mm以下で揃っており、乾燥するだけでハンドリング性が大幅に向上する。
本発明において用いるセメントクリンカー製造設備は、セメントクリンカー製造において従来から使用されているものであり、例えば、図1に示す構造を有している。
コーヒー粕は、焙煎したコーヒー豆を熱水抽出した残渣である。コーヒー粕は、水を含んだ状態で廃棄され、一般的にその含水率は65wt%以上と非常に多くの水分を含んでおり、焼却処分には適さないことが知られている。また、本発明に使用するコーヒー粕の粒径は、ハンドリング性や燃焼性から3mm以下であることが好ましい。コーヒー粕は通常、粒径が3mm以下で揃っているものが多く、粉砕の必要はなく乾燥させることでそのまま使用できる。
コーヒー粕の粒度(コーヒー豆の挽き目)等にもよるが、当該乾燥は含水率が5wt%以下となるように行うことが好ましく、3wt%以下がより好ましい。なおこの含水率はバーナー導入時の値である。
コーヒー粕に水分が含まれていると、機器や配管への付着等が問題となる。コーヒー粕は通常、粒径が3mm以下で揃っているものが多く、乾燥させるだけで前記問題を解決することができ、ハンドリング性が大幅に向上する。さらに、コーヒー粕は高い熱量を持つために、単独でもコーヒー粕専用バーナー9aを通して焼成系へ供給することが可能になる。
微粉炭は、石炭が石炭乾燥機によって乾燥・粉砕されて粒径が小さくなったものである。乾燥させたコーヒー粕は前記微粉炭とともにバーナー9bを通して焼成系へ供給することが可能である。通常石炭は自然発火を防ぐために、ウェットな状態で保管されており、燃料として用いる場合には事前に乾燥される。また、燃焼効率や輸送効率の観点から、石炭を粉砕してバーナー9bに送ることで、燃焼時には、微粉炭の状態とされる。
廃プラスチックは、例えば、使用済みのプラスチック包装材やPETボトル、シートなどからなる。乾燥させたコーヒー粕は前記廃プラスチックとともにバーナーを通して焼成系へ供給することが可能である。廃プラスチックは工場へ搬入した段階ではベーラーやロール、バラ、ASR(Automobile Shredder Residue)といった状態になっている。ベーラーとは、複数の廃プラスチックを圧縮させ、塊状にしたものである。ロールとは、シート状の廃プラスチックを巻いた状態のものである。バラとは、廃プラスチックを圧縮加工などせず、一つ一つの廃棄物が加工されずにバラバラの状態のものである。ASRとは、使用済み自動車の破砕後に残る残渣のことである。
一次破砕機で破砕された廃プラスチックは、二次破砕機のホッパーに投入される。二次破砕機には回転刃、固定刃およびプッシャーが取り付けられており、ホッパー内の廃プラスチックがプッシャーで押され、回転刃と固定刃に圧密されることにより破砕が行われる。この圧密による破砕を繰り返し、廃プラスチックの粒径が30mm以下になるようにする。このように加工された廃プラスチックは、二次破砕機から後述する空送ラインに排出される。
本発明において、乾燥したコーヒー粕を焼成系へ吹き込むためのバーナーとしては、コーヒー粕専用バーナー9a、微粉炭バーナー9b、廃プラバーナー9cが使用できる。コーヒー粕単体でバーナーを通して焼成系へ供給する場合には、コーヒー粕専用バーナー9aを用いる。また、コーヒー粕を微粉炭とともにバーナーを通して焼成系へ供給する場合には微粉炭バーナー9bを用い、コーヒー粕を廃プラスチックとともにバーナーを通して焼成系へ供給する場合には廃プラバーナー9cを用いる。
上記の各箇所には、コーヒー粕専用バーナー9a、微粉炭バーナー9bあるいは廃プラバーナー9cのそれぞれについて設置することができる。また、同種のバーナーを同箇所に複数台設置してもよいし、バーナーを設置しない箇所があってもよい。
コーヒー粕は、廃棄された状態では水を含んでおり、燃料として使用する場合には、燃焼前に乾燥することが必要となる。以下にコーヒー粕の乾燥方法を説明するが、これらの乾燥方法は単独で実施してもよいし組み合わせて実施してもよい。
当該コーヒー粕は単独でコーヒー粕乾燥機によって乾燥することができる。コーヒー粕乾燥機としては、一般的に工場で使用される、円筒型乾燥機、流動層乾燥機、振動型乾燥機等を使用することができる。このコーヒー粕乾燥機の熱源としては、クーラー7からの排ガス11を用いることが好ましい。また、プレヒーター5の頭頂部からの排ガスを用いてもよいし、焼成系から発生する熱以外の独立した熱源を用いて乾燥してもよい。
クーラー7からの排ガスを用いる場合は、直接的に乾燥機内で排ガスとコーヒー粕を接触させてもよいし、排ガスおよびコーヒー粕を壁面等によって隔離し、壁面等を通して連続的に熱交換させることで間接的にコーヒー粕を乾燥させてもよい。
この乾燥方法を採用した場合には、乾燥したコーヒー粕は単独でコーヒー粕専用バーナー9aから吹き込むことができるし、廃プラスチックあるいは微粉炭との混合物として、廃プラバーナー9cあるいは微粉炭バーナー9bを通して焼成系内に供給することもできる。廃プラスチックあるいは微粉炭との混合物とする場合には、これらの輸送ライン途中の適当な部分で上記乾燥させたコーヒー粕を加えればよい。
ウェットな状態で保管されている石炭は、石炭乾燥機内で乾燥・粉砕が行われ、粒径が小さい微粉炭の状態にされる。乾燥前のコーヒー粕を石炭とともに石炭乾燥機に投入し、乾燥・粉砕を行うことで、乾燥した微粉炭とコーヒー粕の混合物を得ることができる。石炭乾燥機としては、一般的に工場で使用される、円筒型乾燥機、流動層乾燥機、振動型乾燥機等を使用することができ、石炭乾燥機においては乾燥とともに粉砕が可能である。石炭乾燥機の熱源としては、通常はクーラー7からの排ガスが用いられるが、必要に応じてプレヒーター5の頭頂部からの排ガスを用いてもよいし、焼成系から発生する熱以外の独立した熱源を用いて乾燥してもよい。
なお、このコーヒー粕と石炭の混合物の状態においても、コーヒー粕は粒径がそろっているため粉砕の必要はなく、乾燥のみのために石炭乾燥機に供給されている。
この乾燥方法を採用した場合には、乾燥したコーヒー粕は微粉炭との混合物として、微粉炭バーナー9bを通して焼成系内に供給されることになる。
前記したような微粉炭や粉砕した廃プラなどの燃料は、バーナーまで(多くは途中でいったん定量供給装置を挟んで)空送される場合が多い。当該空送に際しては、多量の空気がかなり速い速度で流されるため、この気流を利用してコーヒー粕を乾燥させることができる。特に粉砕した廃プラスチックをバーナーまで送る配管(空送ライン)は流路が長く、より乾燥に適している。
この乾燥方法を採用した場合には、乾燥したコーヒー粕は廃プラスチック(あるいは微粉炭)との混合物として、廃プラバーナー9c(あるいは微粉炭バーナー9b)を通して焼成系内に供給されることになる。
コーヒー粕乾燥機の乾燥熱源としてクーラー7からの排ガス11を用いた場合、乾燥に使用した排ガスは、クーラー7から仮焼炉4に供給する排ガスのライン(抽気ライン)に戻すことが好ましい。即ち、コーヒー粕の乾燥後においても、余熱がある場合にはその熱をさらに有効活用できる。なおクーラー7からの排ガス11は、通常はロータリーキルン3やプレヒーター5に送ることで、熱利用と共に、燃料の助燃ガス(酸素源)として有効活用されているが、コーヒー粕の乾燥に用いた後でも上記余熱を持ち、かつ酸素も消費されていないため、同様に有効活用することができる。
なお石炭乾燥機においてコーヒー粕と石炭の混合物の乾燥熱源としてクーラー7からの排ガスを用いた場合も、同様に処理することで、熱利用や助燃ガスとして排ガスを有効活用することができる。
このような効果を確実に得る点で、乾燥に使用後の排ガスは、ロータリーキルン3の内部に導かれるようにしてもよい。
また、コーヒー粕を燃料として用いることで石炭の使用量を削減でき、またハンドリング性を向上させた処理方法を提供することができる。
11:排ガスの流れ
4:仮焼炉
5:プレヒーター
3:ロータリーキルン
7:クーラー
9a:コーヒー粕専用バーナー
9b:微粉炭バーナー
9c:廃プラバーナー
13:抽気ライン
Claims (4)
- コーヒー粕をセメントクリンカー製造設備の焼成系へ供給して燃焼させるコーヒー粕の処理方法において、
前記コーヒー粕を乾燥させた後、バーナーを通して前記焼成系へ供給し、
前記乾燥に使用した排ガスを抽気ラインに戻すことを特徴とするコーヒー粕の処理方法。 - 前記コーヒー粕を、微粉炭と混合した状態で前記バーナーを通して前記焼成系へ供給する請求項1に記載の方法。
- コーヒー粕をセメントクリンカー製造設備の焼成系へ供給して燃焼させるコーヒー粕の処理方法において、
前記コーヒー粕を乾燥させた後、廃プラスチックと混合した状態でバーナーを通して前記焼成系へ供給し、
前記コーヒー粕等の乾燥が、前記廃プラスチックを前記バーナーへ送るための空送ライン中で、空送のための気流により行われることを特徴とするコーヒー粕の処理方法。 - 前記コーヒー粕等の乾燥が、前記セメントクリンカー製造設備から排出されるガスにより行われ、前記乾燥時の温度が250℃以下である請求項1~3の何れかに記載の方法。
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