| 【発明の名称】 |
薄片状可燃物の燃焼装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中島 正人
【氏名】田中 政昭
|
| 【要約】 |
【課題】薄片状可燃物を気流中に良好且つ安定に分散した状態で燃焼せしめることができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】薄片状可燃物のホッパー５と燃焼室７に取り付けられたバーナー３とを吸込式送風機１を介して該薄片状可燃物の供給配管２により接続してなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 薄片状可燃物のホッパーと燃焼室に取り付けられたバーナーとを吸込式送風機を介して該薄片状可燃物の供給配管により接続したことを特徴とする薄片状可燃物の燃焼装置。
【請求項２】 吸込式送風機がプレートファンである請求項１記載の薄片状可燃物の燃焼装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック薄片、紙等の薄片状可燃物を安定した分散状態で燃焼せしめることが可能な燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、産業廃棄物及び家庭からの廃棄物は、その大部分が埋立処分場への投棄あるいは焼却炉による焼却によって処理されてきた。
【０００３】ところが、近年、埋立処分場の能力が不足し、また、新設は社会的な制約により困難となっていることから、埋立処分による方法に期待することはできない状態となっている。
【０００４】そのため、可燃性廃棄物は一般に破砕して燃焼装置の燃焼装置より燃料として供給することが検討され、電化製品のケーシング部分等のプラスチック構造体のような一部のものについては、これを破砕してチップ状とすることにより燃焼装置の燃焼室にバーナーより供給することが実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記可燃性廃棄物のうち、紙、プラスチックフィルム、プラスチックシート等の薄物可燃物は、現状の技術ではこれを破砕して直接燃焼装置に供給する技術は未だ実用化されてなく、通常は、必要に応じて適当な大きさに破砕した後バインダーの添加あるいは加熱溶融により圧縮成形して一定の嵩比重の成形体とし、次いで、これをチップ状に粉砕して燃焼装置に供給する方法が採用されている。
【０００６】本発明者は、上記薄物可燃物の破砕物である、薄片状可燃物を直接燃焼する技術について研究を重ねてきた。
【０００７】その結果、該薄片状可燃物を気流により搬送してバーナーより燃焼室に供給しようとした場合、破砕後の貯蔵状態、貯蔵期間或いは供給のための圧力等の要因によって薄片状可燃物に圧縮による凝集が一部で起こり、これをバーナーより燃焼室に供給される際の気流中での分散状態にばらつきが生じるという問題を有することが判明した。
【０００８】かかる薄片状可燃物の気流中における分散状態のばらつきは、分散が良好な状態を基に供給量を設定した場合、燃焼装置における燃焼の安定性を阻害し、例えば、代表的な燃焼装置であるセメントキルンにおいては、得られる製品の品質のばらつきとなって現れることも確認した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、薄片状可燃物をバーナーより直接燃焼室に供給して燃焼する技術について鋭意検討した結果、薄片状可燃物をホッパーから吸込式送風機によってバーナーに供給することによって、該送風機の吸引によるホッパー出口での減圧効果と該送風機のファンによる解砕作用とが働き、薄片状可燃物の圧縮による凝集状態が極めて効果的に崩され、安定し且つ良好な分散状態で薄片状可燃物をバーナーより燃焼室に供給し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】即ち、本発明は、薄片状可燃物のホッパーと燃焼室に取り付けられたバーナーとを吸込式送風機を介して該薄片状可燃物の供給配管により接続したことを特徴とする薄片状可燃物の燃焼装置（以下、単に「燃焼装置」ともいう）である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明を詳細に説明するが本発明はこれらの添付図面に何ら限定されるものではない。
【００１２】図１は、本発明の燃焼装置を使用した一連の燃焼システムを示す概略図である。図において、本発明の燃焼装置は、吸込式送風機１を介して連続する配管２−ａ及び２−ｂと該配管の吐出側に取り付けられたバーナー３とよりなり、該配管における上記ファンの吸引側に薄片状可燃物のホッパー５に接続する供給用配管４を接続してなる。
【００１３】尚、ホッパー５には、一般に、定量フィーダー６が設けられ、これにより一定量の薄片状可燃物が取り出されて上記供給用配管４より供給される。
【００１４】本発明において、吸込式送風機１は、気流を発生せしめるファンを有し、且つ薄片状可燃物が気流に含まれた状態で該ファンを通過可能な構造を有するものが特に制限なく使用される。例えば、プレートファン等が好適に使用される。
【００１５】即ち、プレートファンは、薄片状可燃物の解砕効果が優れ、本発明において好適に使用することができる。
【００１６】また、バーナー３は、公知の燃焼装置におけるバーナーの構造が特に制限なく採用される。例えば、単管、多重管等の管状ノズルが一般的である。上記多重管の場合、中心の管を配管２−ｂと接続して薄片状可燃物を含む気流を、該中心の管を囲む環状の管に水又は空気等のガスを供給するように構成することにより、特に、薄片状可燃物がプラスチックの場合、該バーナーが取り付けられた燃焼装置内の高温により、薄片状可燃物が燃料供給用ノズル先端で融着するのを防止でき好ましい。
【００１７】本発明において、薄片状可燃物を供給する供給用配管４とバーナー３との間に吸込式送風機１を介して接続されることにより、薄片状可燃物を高い圧力をかけて気流が形成された配管中に供給しなくて済み、該圧力による薄片状可燃物の凝集を効果的に防止できると共に、供給用配管４における減圧効果と、吸込式送風機のファンによる解砕効果により、薄片状可燃物が極めて良好な分散状態で気流中に存在せしめることができる。
【００１８】本発明の燃焼装置を使用して薄片状可燃物を燃焼せしめる場合、上記ホッパーから取り出される際の配管内の圧力（吸引圧力）、即ち、上記供給用配管４における圧力は、大気圧に対して、−３０〜−１００Ｐａ、好ましくは、−５０〜−７０Ｐａと成るように調整することが、減圧による薄片状可燃物の解砕効果を向上せしめるために好ましい。
【００１９】また、薄片状可燃物を吸込式送風機よりバーナーを経て燃焼室に供給する流速は２０ｍ／秒以上、好ましくは、２０ｍ／秒〜６０ｍ／秒、特に好ましくは３０ｍ／秒〜５０ｍ／秒が好ましい。即ち、気流による供給管の冷却作用により、該薄片状可燃物が供給管に融着しないようにするために、該供給のために気流の速度は２０ｍ／秒以上を維持することが望ましい。また、薄片状可燃物は、その燃焼時間が微粉炭とほぼ同程度であるため、逆火を防ぐためにも上記の供給速度が有効である。
【００２０】尚、上記した気流の流速があまり速すぎると薄片状可燃物に対して空気量が過剰になると共に、燃焼炉内の温度低下する傾向があるため、６０ｍ／秒、好ましくは５０ｍ／秒を上限として調整することが好ましい。
【００２１】また、吸込式送風機からバーナーに至る供給配管における供給圧力は、安定供給の面から、大気圧に対して、＋７．８４×１０3Ｐａ以上、好ましくは、＋７．８４×１０3Ｐａ〜＋１０．７８×１０3Ｐａ、特に好ましくは、＋８．８２×１０3Ｐａ〜＋９．８×１０3Ｐａが好ましい。
【００２２】また、バーナーとして多重管を使用する場合、環状管より供給される空気等のガスの供給速度は、上記薄片状可燃物を含む気流の速度に対して２０〜３０％遅い速度とすることが、燃焼装置内で薄片状可燃物の分散を効率よく行う上で好ましい。
【００２３】また、本発明の燃焼装置を使用して薄片状可燃物を燃焼装置に供給するための気流の温度は、７０℃以下、好ましくは１０℃〜６０℃の温度が好適である。即ち、気流の温度が７０℃を越える場合、プラスチック薄片を供給する配管内及び出口において該プラスチック薄片が融着してトラブルの原因となるおそれがある。
【００２４】本発明において、薄片状可燃物のホッパーの接続位置は、上記ファンの吸引側であれば特に制限されない。例えば、図に示すようにファンの吸引側に接続する配管２−ａの任意の個所でも良いし、該ファンに直接接続しても良い。
【００２５】本発明の燃焼装置において、バーナー３が存在する燃焼室７は、公知の構造の物が特に制限なく採用される。例えば、図１は、燃焼室７としてセメント原料の焼成用キルンの如き、回転式焼成炉を採用した例を示す。図において、セメント用原料８は、焼成用キルンに供給された後、セメントクリンカー９として取り出される。
【００２６】本発明の燃焼装置において、他の用途における燃焼室を具体的に示せば、キルンプレヒーターの仮焼炉、発電用ボイラーの燃焼室、熱風発生用炉の燃焼室等が挙げられる。
【００２７】また、上記本発明の燃焼装置は、上記薄片状可燃物を供給するバーナーを、主バーナーとして使用するものでも良いし、補助バーナーとして別途設ける主バーナーと共に使用するものであっても良い。
【００２８】以上の説明より理解されるように、本発明の燃焼装置は、薄片状可燃物の燃焼において特に効果を発揮する。
【００２９】かかる薄片状可燃物としては、紙或いはプラスチックのシート、フィルム等の薄物成形体を破砕して得られるものが特に制限されない。上記薄物成形体の形態としては、上記厚みの薄肉体であればよく、フィルム、シート或いはこれらの加工品、フィルム、シートと同等の肉厚を有する成形体、例えば、熱成形トレー、袋、フレキシブルコンテナ等が挙げられる。
【００３０】例えば、プラスチックよりなる薄片状可燃物としては、一般に、厚みが５〜１０００μｍで、燃焼が可能なものが挙げられる。そのうち、特に、厚みが１０〜６００μｍのものが好適である。また、該プラスチックよりなる薄片状可燃物は、発熱量が３０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇのものが、セメント製造用キルン等の高温燃焼装置において、燃焼装置より供給した際に内部の温度を低下せしめずに大量供給が可能であるため、好適に使用される。
【００３１】上記プラスチックの具体的な材質としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド等のプラスチック等が挙げられる。
【００３２】また、上記薄物成形体の破砕は、公知の方法が特に制限なく採用される。特に、シュレッダー式破砕機、ハンマー式破砕機、1軸式破砕機、多軸式破砕機等の破砕機による方法が好適に採用される。そのうち、スクリーンにより破砕物の粒径が任意に変更可能で、回転刃と固定刃により投入物をカットする機構を有する１軸プレス式破砕機が好適である。
【００３３】本発明の燃焼装置において、薄物成形体の破砕によって得られる破砕物である薄片状可燃物は、その面積が２５００ｍｍ2以下、好ましくは６５０ｍｍ2以下、特に、１００〜６００ｍｍ2のものが好適に使用される。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発明の燃焼装置によれば、薄片状可燃物を極めて良好且つ安定した分散状態で燃焼することが可能であり、薄物可燃物の燃焼処理における実用的な技術の確立面での寄与は、極めて大きい。
【００３５】
【実施例】実施例１図１に示す燃焼装置を使用し、下記の方法によってセメントを製造した。まず、厚み５００μｍのフィルム状プラスチック薄肉体（平均発熱量約８０００ｋｃａｌ／ｋｇ）を破砕機によって破砕し、９８％重量以上が６００ｍｍ2の薄片状可燃物を得た。この薄片状可燃物をホッパーよりスクリューコンベアにより定量フィーダー６に供給して計量を行った後、供給用配管４に供給した。
【００３６】一方、吸込式送風機１としてプレートファンを使用し、該供給用配管４における吸い込み圧力が大気圧に対して−７０Ｐａ、供給圧力が大気圧に対して＋９０００Ｐａとなるように運転した。
【００３７】また、プレートファンを通して、先端に水冷機構を有する環状部を有するバーナー３より、流速４０ｍ／秒で、薄片状可燃物を含む空気を供給した。かかる気流の温度は３０℃であった。
【００３８】尚、図示していないが、燃焼室７となるキルンには、上記バーナー３は、主バーナーに併設し、該主バーナーからは微粉炭を供給した。
【００３９】その結果、セメント製造における主バーナーの微粉炭の使用量の約５０％までを該プラスチック薄片に切り換えた場合でも、得られるセメントクリンカー中のクリンカー中の未反応石灰（ｆ−ＣａＯ）の割合の変動は、切り換え前に対して０．４％の範囲に抑えることができ、微粉炭のみを燃焼した場合と同等の品質のクリンカを製造することができた。また、プラスチック薄片がバーナー部に融着することもなかった。
【００４０】実施例２厚み３００μｍのシート状プラスチック薄肉体（平均発熱量約６０００ｋｃａｌ／ｋｇ）を、破砕機によって破砕し、９８重量％以上が約５００ｍｍ2のを薄片状可燃物として使用し、吸い込み圧力を大気圧に対して−５０Ｐａ、供給圧力を大気圧に対して＋８３００Ｐａとし、更に、バーナーからの薄片状可燃物を含む空気の供給を流速３０ｍ／秒で行った以外は、実施例１と同様にしてセメントの製造を行った。
【００４１】その結果、セメント製造における微粉炭の使用量の約７０％までを該プラスチック薄片に切り換えた場合でも、得られるセメントクリンカー中のクリンカー中のｆ−ＣａＯの割合の変動は、切り換え前に対して０．５％の範囲に抑えることができ、微粉炭のみを燃焼した場合と同等の品質のクリンカを製造することができた。また、プラスチック薄片がバーナー部に融着することもなかった。
【００４２】比較例１実施例１に対して、送風機を圧送式送風機に代えて、薄片状可燃物を供給し、セメントを製造した。
【００４３】即ち、図１を参照すれば、吸込式送風機１を設けず、バーナー３側と反対側のホッパー５に至る供給配管２−ｃに圧送式送風機を取り付け、該配管にホッパー５より定量フィーダー４によって薄片状可燃物を供給するように燃焼装置を構成した。
【００４４】上記燃焼装置において、圧送式送風機より、薄片状可燃物を含む空気を供給圧力を大気圧に対して＋５００００Ｐａとし、流速５０ｍ／秒でバーナー３より供給して燃焼させた。
【００４５】その結果、プラスチック薄片の排出部に圧送する気流が入り込んでしまい、排出が安定せず定量フィーダーであるロータリーフィーダーで詰まりが発生する等の不具合が発生し、セメント製造における微粉炭の使用量の約５０％までを該プラスチック薄片に切り換えた場合、得られるセメントクリンカー中のクリンカー中のｆ−ＣａＯの割合の変動は、切り換え前に対して１．１％にも増大した。
【００４６】このように得られるセメントクリンカーの品質の変動が大きく、連続運転することが困難であった。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３１８２
【氏名又は名称】株式会社トクヤマ
|
| 【出願日】 |
平成１０年７月３０日（１９９８．７．３０） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−４６３１２（Ｐ２０００−４６３１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２１５９７０ |
|