廃棄物処置装置および廃棄物処理方法
【課題】電気的失陥によって廃棄物処理装置の運転が停止した場合でも、加熱炉内で継続的に発生し得る可燃性ガスを適切に処理する。
【解決手段】廃棄物処理装置１００は、有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉１０１と、加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスを供給可能なように供給路１１０を介して加熱炉１０１に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉１０２と、電気的に駆動されて燃焼炉１０２内に空気を供給する送気ファン１０６と、を有する。加熱炉１０１とセメント製造装置とは排出路１２０を介して接続される。供給路１１０には、電気的失陥時に供給路１１０を遮断する遮断弁１１１が設けられ、排出路１２０には、電気的失陥時に排出路１２０を開放する開放弁１２１が設けられている。
【解決手段】廃棄物処理装置１００は、有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉１０１と、加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスを供給可能なように供給路１１０を介して加熱炉１０１に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉１０２と、電気的に駆動されて燃焼炉１０２内に空気を供給する送気ファン１０６と、を有する。加熱炉１０１とセメント製造装置とは排出路１２０を介して接続される。供給路１１０には、電気的失陥時に供給路１１０を遮断する遮断弁１１１が設けられ、排出路１２０には、電気的失陥時に排出路１２０を開放する開放弁１２１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物をセメント製造設備における燃料として利用できるように処理する廃棄物処置装置および廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全の観点から、廃棄物エネルギー化技術が盛んに研究されている。例えば、特許文献１、２には、バイオマス原料などの有機性廃棄物を加熱炉内で熱分解することによって発生する熱分解ガスから可燃性ガスを得ることが開示されている。得られた可燃性ガスは、発電設備あるいは種々の製造設備に供給され、燃料として利用することができる。
【０００３】
このような廃棄物処理装置は、セメント製造設備においても利用されている。廃棄物処理装置では加熱炉内に固形物が生成されるが、この固形物は、セメント原料またはセメント製造工程における固体燃料として利用することができる。よって、セメント製造設備において廃棄物処理装置を利用することによって、廃棄物をより有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３２７８５号公報
【特許文献２】特開２００９−２０９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の廃棄物処理装置では、廃棄物を安定して処理し、他の設備へ可燃性ガスを安定して供給するため、加熱炉への廃棄物の供給量、加熱炉の温度、および加熱炉で発生した可燃性ガスの他の設備への供給量などが制御されるのが一般的である。これらの制御のため、廃棄物処理装置は、電磁弁や各種電気的センサを有し、その駆動には商用電源等が用いられる。
【０００６】
そのため、停電などによって商用電源等から廃棄物処理装置への電力供給が停止した場合は、電磁弁や電気的センサが動作せず、廃棄物処理装置は正常に運転できなくなってしまう。その一方で、上記のような電気的失陥時に加熱炉の加熱が停止される場合であっても、加熱炉内では余熱によって可燃性ガスが継続して発生するおそれが高く、場合によっては爆発のおそれもある。また、電気的失陥時に加熱炉の加熱が停止されない場合も同様の問題が発生する。
【０００７】
そこで本発明は、商用電源等からの電力供給の停止によって廃棄物処理装置の運転が停止した場合でも、継続的に発生する可燃性ガスを適切に処理することのできる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉と、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路を介して前記加熱炉に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉内に空気を供給する送気ファンと、
を有する廃棄物処理装置であって、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置に排出可能なように前記加熱炉と前記セメント製造装置とを接続する排出路と、
前記排出路に設けられ、電気的失陥時に前記排出路を開放する開放弁と、
前記供給路に設けられ、電気的失陥時に前記供給路を遮断する遮断弁と、
をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は廃棄物処理方法を提供し、その方法は、
有機性廃棄物を加熱炉で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉で発生した可燃性ガスを燃焼炉に供給し、
前記燃焼炉に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファンを用いて前記燃焼炉内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉から前記燃焼炉への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置に排出すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気的失陥が発生した際に、加熱炉で発生した可燃性ガスを、送気ファンの停止によって還元雰囲気となるおそれのある燃焼炉へ供給するのではなく、セメント製造装置に排出するようにするように構成することで、加熱炉で発生した可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置で処理することが可能となり、燃焼炉の爆発を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるセメント製造システムの概略図である。
【図２】図１に示す廃棄物処理装置の概略図である。
【図３】図２に示す廃棄物処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示すセメント製造システムの一変形例を示す概略図である。
【図５】図１に示すセメント製造システムの他の変形例を示す概略図である。
【図６】図１に示すセメント製造システムのさらに他の変形例を示す概略図である。
【図７】図１に示すセメント製造システムのさらに他の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、セメント製造装置１０と廃棄物処理装置１００とを有する、本発明の一実施形態によるセメント製造システムが示されている。セメント製造装置１０および廃棄物処理装置１００は、商用電源等により外部から電力が供給され、その電力で運転される。
【００１３】
セメント製造装置１０は、セメント原料からクリンカを焼成するまでの工程を受け持ち、セメント原料を予熱する予熱装置と、予熱されたセメント原料を仮焼成する仮焼炉１２と、仮焼成されたセメント原料を焼成するロータリーキルン１４と、ロータリーキルン１４による焼成で得られたクリンカを冷却空気により冷却するクリンカクーラー１５とを備えている。予熱装置としては、複数のプレヒータサイクロン１１ａを有するサスペンションプレヒータ１１を用いることができる。仮焼炉１２には、加熱用の仮焼炉バーナー２０が設置されている。
【００１４】
予熱装置およびクリンカクーラー１５は、それぞれロータリーキルン１４の原料供給側（窯尻１３側）およびクリンカ排出側（窯前側）に接続されている。また、クリンカクーラー１５と仮焼炉１２とはダクト１６によって接続され、クリンカクーラー１５から排出される熱空気が仮焼炉１２に導入されるように構成されている。この熱空気はさらに、各プレヒータサイクロン１１ａを通って上昇し、サスペンションプレヒータ１１の最上段に接続されたダクトを通じて排気ファン１７により排出される。
【００１５】
廃棄物処理装置１００は、廃棄物を加熱して固形物を生成し、生成された固形物をロータリーキルン１４でのクリンカの焼成用燃料として供給する。そのために、廃棄物処理装置１００は、ロータリーキルン１４の窯前に設置された窯前バーナー１９に接続された燃料供給路１３０を有し、生成された固形物を窯前バーナー１９に供給できるように構成されている。
【００１６】
一方、廃棄物処理装置１００では、廃棄物を加熱することによって、熱分解により可燃性ガスが発生する。発生した可燃性ガスは、通常は廃棄物処理装置１００内で処理されるが、停電などの緊急時には、可燃性ガスはセメント製造装置１０に排出されるように、廃棄物処理装置１００は、排出路１２０を介してセメント製造装置１０と接続されている。
【００１７】
セメント原料投入口１８から投入されたセメント原料は、複数のプレヒータサイクロン１１ａで順次予熱された後、仮焼炉１２に導入されて仮焼反応が行なわれる。その後、セメント原料は、窯尻１３からロータリーキルン１４内に導入され、そこで焼成されてクリンカが得られる。ロータリーキルン１４の窯前から排出されたクリンカは、クリンカクーラー１５で急冷される。冷却されたクリンカは、石膏等と混合された後、不図示の仕上げミルで所定の粒径に粉砕され、これによってセメントが得られる。
【００１８】
以上のように、セメント製造装置１０で用いる燃料の一部として、廃棄物処理装置１００によって得られた固形物を使用することで、エネルギーを有効利用することができるとともに、廃棄物の減容にも貢献する。
【００１９】
ここで、廃棄物処理装置１００について図２を参照して説明する。
【００２０】
廃棄物処理装置１００は、加熱炉１０１と、燃焼炉１０２と、減温塔１０３と、吸収塔１０４と、送気ファン１０６とを有する。
【００２１】
加熱炉１０１は、外熱で加熱する間接加熱炉であって、廃棄物を加熱して燃料化する。より詳しくは、加熱炉１０１は、廃棄物を加熱することによって固形物を生成し、その固形物を燃料としてセメント製造装置１０の窯前バーナー１９（図１参照）に供給できるように、燃料供給路１３０を通じて窯前バーナー１９と接続されている。
【００２２】
なお、廃棄物の中には塩素を含むものがあり、セメント製造装置１０に燃料として供給する固形物が塩素を含んでいるとセメント製造装置１０が悪影響を受ける。そこで、加熱炉１０１は、廃棄物を脱塩可能な温度、例えば２５０℃〜３５０℃、で運転され、得られる固形物が脱塩物であることが好ましい。
【００２３】
加熱炉１０１としては、燃料化のために廃棄物を加熱することができる装置であれば任意の装置を用いることができる。本形態では、廃棄物を加熱することによって脱塩物を生成できるように、加熱炉１０１としてロータリーキルンを用いている。
【００２４】
加熱炉１０１での廃棄物の加熱によって、熱分解ガスである可燃性ガスが発生する。燃焼炉１０２は、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼させる。加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼炉１０２に供給するため、加熱炉１０１と燃焼炉１０２とは供給路１１０で接続されている。供給路１１０の中間には遮断弁１１１が配置されている。遮断弁１１１は、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は開いているが、緊急時に閉じられる。また、加熱炉１０１は、落雷等の電気的失陥時には加熱を停止するように設計されている。
【００２５】
供給路１１０の、加熱炉１０１から燃焼炉１０２へ向かう可燃性ガスの流れ方向について遮断弁１１１よりも上流側では、セメント製造装置１０のクリンカクーラー１５（図１参照）に接続される排出路１２０が分岐している。排出路１２０の中間には開放弁１２１が配置されている。開放弁１２１は、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は閉じているが、緊急時に開かれる。
【００２６】
遮断弁１１１および開放弁１２１としては、電気駆動弁や空気駆動弁を用いることができる。使用できる弁の型式は任意であり、例えば、ボール弁やスライドゲート弁などが挙げられる。
【００２７】
以上のように遮断弁１１１および開放弁１２１を配置することにより、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスは、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は燃焼炉１０２に供給されるが、緊急時にはセメント製造装置１０に排出される。
【００２８】
送気ファン１０６は、燃焼炉１０２内に空気を供給できるように設置され、商用電源からの電力によって駆動される。送気ファン１０６によって燃焼炉１０２内に空気を供給することによって、燃焼炉１０２内での可燃性ガスの燃焼効率が向上する。
【００２９】
減温塔１０３は、燃焼炉１０２の排出側に接続され、燃焼後の可燃性ガスである排気ガスを急冷する。排気ガスを急冷することによって、ダイオキシンの発生が低減される。
【００３０】
吸収塔１０４は、減温塔１０３の排出側に接続され、減温塔１０３で冷却された排気ガスから、塩素ガス等の有害成分を吸収する。有害成分が吸収された排気ガスは、最終的には大気中へ排出される。
【００３１】
以上の、加熱炉１０１から、燃焼炉１０２、減温塔１０３および吸収塔１０４を経由して大気中へ廃棄されるガスの流れは、吸収塔１０４の排出側に設置された誘引ファン１０８によって生じさせることができる。また、誘引ファン１０８と吸収塔１０４との間には、遮断弁１１１から誘引ファン１０８までの間の経路を流れるガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ１０７が配置されている。したがって、Ｏ2センサ１０７は、この経路中であればどこに配置してもよい。
【００３２】
遮断弁１１１、開放弁１２１、送気ファン１０６および誘引ファン１０８の駆動および停止の制御を含め、この廃棄物処理装置１００の動作全般は制御装置１０５によって制御される。制御装置１０５は、電気系統に失陥が発生したこと、すなわち、落雷、送電線の断線あるいは発電所の事故などによって商用電源からの電力供給が停止したことを検出するために、商用電源からの電流を検出する電流検出部１０５ａを備えている。制御装置１０５は、電流検出部１０５ａでの検出結果に基づいて検出される電気系統の失陥の有無に基づいて、廃棄物処理装置１００の運転の停止動作および再開動作を制御する。
【００３３】
また、制御装置１０５は、予備バッテリー（不図示）をさらに備えている。電気系統に失陥が発生したことが電流検出部１０５ａによって検出されると、制御装置１０５の動作のための電源が商用電源から予備バッテリーに切り換えられ、商用電源から電力が供給されなくても動作が可能となっている。ただし、制御装置１０５は、制御の対象となるデバイスの駆動および停止といった動作を制御するのであって、デバイスの駆動自体を行なうものではないので、予備バッテリーの容量は比較的小さくて構わない。
【００３４】
次に、本形態の廃棄物処理装置１００の動作について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３５】
制御装置１０５は、電流検出部１０５ａからの検出結果に基づいて電気系統に失陥が発生したかどうかを判断する（Ｓ１１）。具体的には、電流検出部１０５ａが電流を検出していれば、失陥が発生していないことを意味し、電流を検出しなくなることによって、失陥が発生したと判断する。
【００３６】
失陥が発生していなければ、廃棄物処理装置１００は通常運転を行なう（Ｓ１９）。通常運転では、加熱炉１０１によって廃棄物を間接加熱する。遮断弁１１１は開かれているとともに、開放弁１２１は閉じられている。また、送気ファン１０６および誘引ファン１０８も駆動されており、誘引ファン１０８の駆動により、加熱炉１０１から、供給路１１０、燃焼炉１０２、減温塔１０３および吸収塔１０４を順次通過して大気へ放出されるガスの流れが形成される。
【００３７】
まず、加熱炉１０１で廃棄物を間接加熱することによって発生した可燃性ガスは、供給路１１０を通って燃焼炉１０２に導入され、送気ファン１０６によって供給された空気と混合されて燃焼される。その排ガスは減温塔１０３で冷却された後、吸収塔１０４で有害成分が吸収されて無害ガスとして大気へ放出される。一方、加熱炉１０１で生じた残渣は、セメント原料の焼成用等の燃料としてセメント製造装置１０に供給される。
【００３８】
以上ように、廃棄物処理装置１００の通常運転では、廃棄物を加熱により燃料化してセメント製造装置１０に供給し、加熱により生じた可燃性ガスを無害ガスとして大気中へ放出する。
【００３９】
廃棄物処理装置１００の通常運転中に電気系統に失陥が発生すると、商用電源等からの電力を駆動源とする送気ファン１０６および誘引ファン１０８は停止してしまう。その一方で、本形態のように電気的失陥時に加熱炉１０１の加熱が停止される場合であっても、加熱炉１０１では余熱によって廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれがある。発生した可燃性ガスは燃焼炉１０２に供給されるが、燃焼炉１０２では送気ファン１０６による空気の供給が停止しているため、燃焼炉１０２内が還元雰囲気となり燃焼炉１０２が爆発するおそれがある。そこで、本形態では、廃棄物処理装置１００の電気系統に失陥が発生した場合、以下のような処理を行なう。
【００４０】
すなわち、制御装置１０５は、電気系統に失陥が発生したと判断すると、加熱炉１０１の運転（加熱）を停止し（Ｓ１２）、遮断弁１１１を閉じるとともに開放弁１２１を開く。これにより、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスは、燃焼炉１０２へは供給されず、排出路１２０を通じてセメント製造装置１０のクリンカクーラー１５に供給される。クリンカクーラー１５は、高温酸化雰囲気となっており、セメント製造装置１０の中でも可燃性ガスを燃焼可能な領域の一つである。
【００４１】
ところで、廃棄物処理装置１００に電気系統の失陥が発生したとき、通常はセメント製造装置１０においても電気系統の失陥が発生している。しかし、セメント製造装置１０は、安定した品質でセメントを製造できるようにするため、電気系統に失陥が発生した場合はバックアップ電源に切り換えて、バックアップ電源によって所定の時間は運転を継続することができるようになっている。よって、廃棄物処理装置１００に電気系統の失陥が発生した際に、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスをクリンカクーラー１５に排出することによって、可燃性ガスをクリンカクーラー１５内で燃焼させることができる。これによって、可燃性ガスを安全かつ適切に処理することができる。
【００４２】
商用電源が復旧すると、商用電源からの電流が電流検出部１０５ａで検出され、これによって、制御装置１０５は電気系統が復帰したと判断する（Ｓ１４）。制御装置１０５が、電気系統が復帰したと判断すると、送気ファン１０６および誘引ファン１０８は駆動できる状態となる（Ｓ１５）。送気ファン１０６を駆動すると、燃焼炉１０２内に空気が供給され、また、燃焼炉１０２から減温塔１０３および吸収塔１０４を経由して大気開放側へ空気が吸引される。
【００４３】
Ｏ2センサ１０７は、燃焼炉１０２から誘引ファン１０８までの間の経路を流れるガスの酸素濃度を常時検出している。Ｏ2センサ１０７によって検出された酸素濃度の値が予め定められた所定の値以上となると（Ｓ１６）、制御装置１０５は、遮断弁１１１を開くとともに、開放弁１２１を閉じる。これにより、加熱炉１０１の排出側のガス経路は、排出路１２０から供給路１１０へ切り換えられる。ここで、ガス経路を切り換えるための条件である、Ｏ2センサ１０７で検出される酸素濃度は、燃焼炉１０２内が酸化雰囲気となる酸素濃度であり、例えば１８％以上とすることができる。
【００４４】
上記のようにガス経路を切り換えた後、制御装置１０５は加熱炉１０１を再加熱し（Ｓ１８）、これによって通常運転（加熱）が再開される（Ｓ１９）。加熱炉１０１の再加熱によって、加熱炉１０１で再び脱塩物が生成され、それとともに可燃性ガスが発生する。発生した可燃性ガスは、供給路１１０を介して燃焼炉１０２に供給される。このとき燃焼炉１０２は酸化雰囲気となっており、燃焼炉１０２内に供給された可燃性ガスは十分に燃焼される。
【００４５】
本発明で用いる廃棄物は、有機性廃棄物である。有機性廃棄物の種類は限定されないが、有機性廃棄物の加熱によって発生する可燃性ガスを適切に処理し得る本発明では、プラスチックに比べて加熱により可燃性ガスが発生しやすい、木屑などの植物系バイオマスを含む有機性廃棄物を処理する場合に、より効果を発揮することができる。植物系バイオマスは、紙および／または木として、建設発生土にも含まれている。可燃性ガスがより発生しやすい状況、すなわち、有機性廃棄物が植物系バイオマスを含む場合、加熱炉１０１は、少なくとも植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転（加熱）され、これによって本発明の効果がより発揮される。
【００４６】
有機性廃棄物は、植物系バイオマスの他に廃プラスチックを含む混合物であってもよい。廃プラスチックは、塩化ビニルなどの塩素含有プラスチックが含まれていることが多い。塩素含有プラスチックを加熱すると、塩化水素ガスを発生し、装置の腐食など様々な問題を引き起こすおそれがある。そこで、有機性廃棄物が廃プラスチックを含む場合は、塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で加熱炉１０１を運転し、それによって脱塩物が得られるようにすることで、塩化水素ガスの発生が抑制された良好な燃料を得ることができる。電気系統の失陥時には、脱塩によって発生した塩化水素ガスを含む可燃性ガスがセメント製造装置１０に供給されるが、例えば１２００℃以上の高温で処理することで、可燃性ガスを適切に燃焼することができる。セメント製造装置１０でこのような燃焼処理が可能な個所としては、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３が挙げられる。
【００４７】
なお、セメント製造装置１０に塩素バイパス設備等の脱塩設備を設けてもよい。脱塩設備を設けることにより、加熱炉１０１から流入する可燃性ガスに塩化水素が多く含まれる場合であっても、塩化水素ガスがセメント製造装置１０に与える悪影響が低減される。また、塩化水素ガスに基づくダイオキシンの発生を低減するため、加熱炉１０１から排出される可燃性ガスは、仮焼炉１２、窯尻１３に導入されることが好ましい。
【００４８】
廃棄物処理装置１００で処理できる廃プラスチックの例を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上述した形態では、商用電源からの電力の供給が停止している間、加熱炉１０１の余熱によって発生し得る可燃性ガスを、セメント製造装置１０のクリンカクーラー１５に供給する例を示した。しかし、この可燃性ガスは、クリンカクーラー１５に限らず、可燃性ガスを燃焼可能で、かつ酸化雰囲気となる個所であれば、任意の個所に供給することができる。可燃性ガスを燃焼可能な個所とは、可燃性ガスを燃焼可能な温度とされる個所のことである。可燃性ガスを燃焼可能な温度は、好ましくは５００℃以上の高温であり、これにより、供給された可燃性ガスを確実に燃焼させることができる。
【００５１】
以下に、廃棄物処理装置１００で発生した可燃性ガスの供給個所として好ましい幾つかの例を示す。
【００５２】
図４に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の仮焼炉１２に接続されている。図５に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の排出路１２０はセメント製造装置１０のサスペンションプレヒータ１１に接続されている。図６に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０のローラリーキルン１４の窯前に接続されている。図７に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の窯尻１３に接続されている。これら仮焼炉１２、サスペンションプレヒータ１１、窯前および窯尻１３はいずれも、高温酸化雰囲気となる個所である。また、排出路１２０は、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、サスペンションプレヒータ１１、窯前および窯尻１３の２個所以上に接続されていてもよい。
【００５３】
ただし、サスペンションプレヒータ１１は、最上段から排気ガスを排出するため、排出路１２０をサスペンションプレヒータ１１に接続した場合は、可燃性ガスが十分に燃焼されずに排出されてしまうおそれがある。よって、可燃性ガスは、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３の少なくとも１個所に供給することが好ましく、それによって、可燃性ガスが十分に燃焼されないまま装置外に排出されるおそれを低減することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下の（１）〜（７）に記載する廃棄物処理装置および（８）に記載する廃棄物処理方法が提供される。
【００５５】
（１） 有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉１０１と、
前記加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路１１０を介して前記加熱炉１０１に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉１０２と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉１０２内に空気を供給する送気ファン１０６と、
を有する廃棄物処理装置１００であって、
前記加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出可能なように前記加熱炉１０１と前記セメント製造装置１０とを接続する排出路１２０と、
前記排出路１２０に設けられ、電気的失陥時に前記排出路１２０を開放する開放弁１２１と、
前記供給路１１０に設けられ、電気的失陥時に前記供給路１１０を遮断する遮断弁１１１と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００５６】
上記の廃棄物処理装置１００では、電気的失陥時に加熱炉の運転（加熱）が停止される場合であっても、余熱によって加熱炉１０１内の有機性廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれが高い。一方、電気的失陥時には、送気ファン１０６が停止するため空気が燃焼炉１０２に供給されず、燃焼炉１０２内が還元雰囲気となって爆発のおそれがある。電気的失陥時に加熱炉１０１の運転（加熱）が停止されない場合、可燃性ガスの発生が継続されるためこの問題はより顕著となる。
【００５７】
そこで、加熱炉１０１とセメント製造装置１０とを接続する排出路１２０を設け、この排出路１２０に設けられた開放弁１２１を開いて可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出する。これにより、可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置１０で処理することが可能となり、燃焼炉１０２の爆発を回避することができる。
【００５８】
（２） 上記（１）の廃棄物処理装置１０において、
前記排出路１２０は、前記セメント装置１０の、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００５９】
このように、セメント製造装置１０の酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に可燃性ガスを排出することで、可燃性ガスを適切に処理することができる。
【００６０】
（３） 上記（２）の廃棄物処理装置１００において、
前記排出路１２０は、前記セメント装置１０のクリンカクーラー１５、サスペンションプレヒータ１１、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３の少なくとも１個所に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６１】
セメント製造装置１０におけるクリンカクーラー１５、サスペンションプレヒータ１１、仮焼炉１２、溶前および窯尻１３は、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な温度となる。これらのうち少なくとも１個所に可燃性ガスを供給することで、可燃性ガスを適切に処理することができる。
【００６２】
（４） 上記（１）から（３）のいずれかの廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は、植物系バイオマスを含むこと
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６３】
植物系バイオマスは、プラスチックと比べて加熱により可燃性ガスを発生しやすく、電気的失陥時に送気ファン１０６が停止すると燃焼炉１０２が還元雰囲気になりやすい。そのため、有機性廃棄物に植物系バイオマスが含まれている場合、開放弁１２１を開放して可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出し、可燃性ガスを適切に処理するという上記（１）の効果がより顕著に現われる。
【００６４】
（５） 上記（４）の廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は、前記植物系バイオマスと廃プラスチックとを含む混合物であり、
前記加熱炉１０１は、少なくとも前記植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６５】
植物系バイオマスを熱分解可能な温度で加熱炉１０１を運転中に電気的失陥が発生した場合、加熱炉１０１の運転が停止した後も植物系バイオマスから可燃性ガスが継続して発生するおそれが高い。よって、上記（５）の廃棄物処理装置１００によれば、上記（４）の効果がより顕著に現われる。
【００６６】
（６） 上記（５）の廃棄物処理装置１００において、
前記廃プラスチックは、塩素含有プラスチックを含み、
前記加熱炉１０１は、前記塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６７】
廃プラスチックは塩素含有プラスチックが含まれることが多い。このような塩素含有プラスチックを脱塩して燃料化することにより、塩化水素ガスの発生が抑制された良好な燃料を得ることができる。また、電気的失陥時には加熱炉１０１で発生する可燃性ガスをセメント製造装置１０のロータリーキルン１４に排出して例えば１２００℃以上の温度で燃焼処理することで、脱塩によって発生する塩化水素ガスを含む可燃性ガスを適切に燃焼することができる。とりわけ、上記（３）のようにクリンカクーラー１５、仮焼炉１２、溶前および窯尻１３の少なくとも１個所に可燃性ガスを排出することにより、塩化水素ガスをより適切に燃焼することができる。
【００６８】
なお、セメント製造装置１０に塩素バイパス設備等の脱塩設備を設ける場合、加熱炉１０１から流入する可燃性ガスに塩化水素が多く含まれる場合であっても、塩化水素ガスがセメント製造装置１０に与える悪影響が低減される。また、塩化水素ガスに基づくダイオキシンの発生を低減するため、加熱炉１０１から排出される可燃性ガスは、仮焼炉１２、窯尻１３に導入されることが好ましい。
【００６９】
（７） 上記（５）または（６）の廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は建設発生土を含み、
前記植物系バイオマスは、前記建設発生土に含まれる紙および／または木であること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００７０】
このように、有機性廃棄物が、紙や木を含む建設発生土であっても、上記（５）および（６）の効果を得ることができる。
【００７１】
（８） 有機性廃棄物を加熱炉１０１で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼炉１０２に供給し、
前記燃焼炉１０２に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファン１０６を用いて前記燃焼炉１０２内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉１０２内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉１０１から前記燃焼炉１０２への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉１０１で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出すること
を特徴とする廃棄物処理方法。
【００７２】
上記の廃棄物処理方法によれば、電気的失陥時であっても、余熱によって加熱炉１０１内の有機性廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれが高く、その一方で、電気的失陥時には、送気ファン１０６が停止するため燃焼炉１０２内が還元雰囲気となって爆発のおそれがある。そこで、電気的失陥が発生した際に、加熱炉１０１から燃焼炉１０２への可燃性ガスの供給を遮断するとともに、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出することで、可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置１０で処理することが可能となり、燃焼炉１０２の爆発を回避することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ セメント製造装置
１１ サスペンションプレヒータ
１２ 仮焼炉
１３ 窯尻
１４ ロータリーキルン
１５ クリンカクーラー
１００ 廃棄物処理装置
１０１ 加熱炉
１０２ 燃焼炉
１０３ 減温塔
１０４ 吸収塔
１０５ 制御装置
１０６ 送気ファン
１１０ 供給路
１１１ 遮断弁
１２０ 排出路
１２１ 開放弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物をセメント製造設備における燃料として利用できるように処理する廃棄物処置装置および廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全の観点から、廃棄物エネルギー化技術が盛んに研究されている。例えば、特許文献１、２には、バイオマス原料などの有機性廃棄物を加熱炉内で熱分解することによって発生する熱分解ガスから可燃性ガスを得ることが開示されている。得られた可燃性ガスは、発電設備あるいは種々の製造設備に供給され、燃料として利用することができる。
【０００３】
このような廃棄物処理装置は、セメント製造設備においても利用されている。廃棄物処理装置では加熱炉内に固形物が生成されるが、この固形物は、セメント原料またはセメント製造工程における固体燃料として利用することができる。よって、セメント製造設備において廃棄物処理装置を利用することによって、廃棄物をより有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３２７８５号公報
【特許文献２】特開２００９−２０９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の廃棄物処理装置では、廃棄物を安定して処理し、他の設備へ可燃性ガスを安定して供給するため、加熱炉への廃棄物の供給量、加熱炉の温度、および加熱炉で発生した可燃性ガスの他の設備への供給量などが制御されるのが一般的である。これらの制御のため、廃棄物処理装置は、電磁弁や各種電気的センサを有し、その駆動には商用電源等が用いられる。
【０００６】
そのため、停電などによって商用電源等から廃棄物処理装置への電力供給が停止した場合は、電磁弁や電気的センサが動作せず、廃棄物処理装置は正常に運転できなくなってしまう。その一方で、上記のような電気的失陥時に加熱炉の加熱が停止される場合であっても、加熱炉内では余熱によって可燃性ガスが継続して発生するおそれが高く、場合によっては爆発のおそれもある。また、電気的失陥時に加熱炉の加熱が停止されない場合も同様の問題が発生する。
【０００７】
そこで本発明は、商用電源等からの電力供給の停止によって廃棄物処理装置の運転が停止した場合でも、継続的に発生する可燃性ガスを適切に処理することのできる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉と、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路を介して前記加熱炉に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉内に空気を供給する送気ファンと、
を有する廃棄物処理装置であって、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置に排出可能なように前記加熱炉と前記セメント製造装置とを接続する排出路と、
前記排出路に設けられ、電気的失陥時に前記排出路を開放する開放弁と、
前記供給路に設けられ、電気的失陥時に前記供給路を遮断する遮断弁と、
をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は廃棄物処理方法を提供し、その方法は、
有機性廃棄物を加熱炉で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉で発生した可燃性ガスを燃焼炉に供給し、
前記燃焼炉に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファンを用いて前記燃焼炉内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉から前記燃焼炉への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置に排出すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気的失陥が発生した際に、加熱炉で発生した可燃性ガスを、送気ファンの停止によって還元雰囲気となるおそれのある燃焼炉へ供給するのではなく、セメント製造装置に排出するようにするように構成することで、加熱炉で発生した可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置で処理することが可能となり、燃焼炉の爆発を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるセメント製造システムの概略図である。
【図２】図１に示す廃棄物処理装置の概略図である。
【図３】図２に示す廃棄物処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示すセメント製造システムの一変形例を示す概略図である。
【図５】図１に示すセメント製造システムの他の変形例を示す概略図である。
【図６】図１に示すセメント製造システムのさらに他の変形例を示す概略図である。
【図７】図１に示すセメント製造システムのさらに他の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、セメント製造装置１０と廃棄物処理装置１００とを有する、本発明の一実施形態によるセメント製造システムが示されている。セメント製造装置１０および廃棄物処理装置１００は、商用電源等により外部から電力が供給され、その電力で運転される。
【００１３】
セメント製造装置１０は、セメント原料からクリンカを焼成するまでの工程を受け持ち、セメント原料を予熱する予熱装置と、予熱されたセメント原料を仮焼成する仮焼炉１２と、仮焼成されたセメント原料を焼成するロータリーキルン１４と、ロータリーキルン１４による焼成で得られたクリンカを冷却空気により冷却するクリンカクーラー１５とを備えている。予熱装置としては、複数のプレヒータサイクロン１１ａを有するサスペンションプレヒータ１１を用いることができる。仮焼炉１２には、加熱用の仮焼炉バーナー２０が設置されている。
【００１４】
予熱装置およびクリンカクーラー１５は、それぞれロータリーキルン１４の原料供給側（窯尻１３側）およびクリンカ排出側（窯前側）に接続されている。また、クリンカクーラー１５と仮焼炉１２とはダクト１６によって接続され、クリンカクーラー１５から排出される熱空気が仮焼炉１２に導入されるように構成されている。この熱空気はさらに、各プレヒータサイクロン１１ａを通って上昇し、サスペンションプレヒータ１１の最上段に接続されたダクトを通じて排気ファン１７により排出される。
【００１５】
廃棄物処理装置１００は、廃棄物を加熱して固形物を生成し、生成された固形物をロータリーキルン１４でのクリンカの焼成用燃料として供給する。そのために、廃棄物処理装置１００は、ロータリーキルン１４の窯前に設置された窯前バーナー１９に接続された燃料供給路１３０を有し、生成された固形物を窯前バーナー１９に供給できるように構成されている。
【００１６】
一方、廃棄物処理装置１００では、廃棄物を加熱することによって、熱分解により可燃性ガスが発生する。発生した可燃性ガスは、通常は廃棄物処理装置１００内で処理されるが、停電などの緊急時には、可燃性ガスはセメント製造装置１０に排出されるように、廃棄物処理装置１００は、排出路１２０を介してセメント製造装置１０と接続されている。
【００１７】
セメント原料投入口１８から投入されたセメント原料は、複数のプレヒータサイクロン１１ａで順次予熱された後、仮焼炉１２に導入されて仮焼反応が行なわれる。その後、セメント原料は、窯尻１３からロータリーキルン１４内に導入され、そこで焼成されてクリンカが得られる。ロータリーキルン１４の窯前から排出されたクリンカは、クリンカクーラー１５で急冷される。冷却されたクリンカは、石膏等と混合された後、不図示の仕上げミルで所定の粒径に粉砕され、これによってセメントが得られる。
【００１８】
以上のように、セメント製造装置１０で用いる燃料の一部として、廃棄物処理装置１００によって得られた固形物を使用することで、エネルギーを有効利用することができるとともに、廃棄物の減容にも貢献する。
【００１９】
ここで、廃棄物処理装置１００について図２を参照して説明する。
【００２０】
廃棄物処理装置１００は、加熱炉１０１と、燃焼炉１０２と、減温塔１０３と、吸収塔１０４と、送気ファン１０６とを有する。
【００２１】
加熱炉１０１は、外熱で加熱する間接加熱炉であって、廃棄物を加熱して燃料化する。より詳しくは、加熱炉１０１は、廃棄物を加熱することによって固形物を生成し、その固形物を燃料としてセメント製造装置１０の窯前バーナー１９（図１参照）に供給できるように、燃料供給路１３０を通じて窯前バーナー１９と接続されている。
【００２２】
なお、廃棄物の中には塩素を含むものがあり、セメント製造装置１０に燃料として供給する固形物が塩素を含んでいるとセメント製造装置１０が悪影響を受ける。そこで、加熱炉１０１は、廃棄物を脱塩可能な温度、例えば２５０℃〜３５０℃、で運転され、得られる固形物が脱塩物であることが好ましい。
【００２３】
加熱炉１０１としては、燃料化のために廃棄物を加熱することができる装置であれば任意の装置を用いることができる。本形態では、廃棄物を加熱することによって脱塩物を生成できるように、加熱炉１０１としてロータリーキルンを用いている。
【００２４】
加熱炉１０１での廃棄物の加熱によって、熱分解ガスである可燃性ガスが発生する。燃焼炉１０２は、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼させる。加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼炉１０２に供給するため、加熱炉１０１と燃焼炉１０２とは供給路１１０で接続されている。供給路１１０の中間には遮断弁１１１が配置されている。遮断弁１１１は、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は開いているが、緊急時に閉じられる。また、加熱炉１０１は、落雷等の電気的失陥時には加熱を停止するように設計されている。
【００２５】
供給路１１０の、加熱炉１０１から燃焼炉１０２へ向かう可燃性ガスの流れ方向について遮断弁１１１よりも上流側では、セメント製造装置１０のクリンカクーラー１５（図１参照）に接続される排出路１２０が分岐している。排出路１２０の中間には開放弁１２１が配置されている。開放弁１２１は、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は閉じているが、緊急時に開かれる。
【００２６】
遮断弁１１１および開放弁１２１としては、電気駆動弁や空気駆動弁を用いることができる。使用できる弁の型式は任意であり、例えば、ボール弁やスライドゲート弁などが挙げられる。
【００２７】
以上のように遮断弁１１１および開放弁１２１を配置することにより、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスは、廃棄物処理装置１００が正常に運転されている間は燃焼炉１０２に供給されるが、緊急時にはセメント製造装置１０に排出される。
【００２８】
送気ファン１０６は、燃焼炉１０２内に空気を供給できるように設置され、商用電源からの電力によって駆動される。送気ファン１０６によって燃焼炉１０２内に空気を供給することによって、燃焼炉１０２内での可燃性ガスの燃焼効率が向上する。
【００２９】
減温塔１０３は、燃焼炉１０２の排出側に接続され、燃焼後の可燃性ガスである排気ガスを急冷する。排気ガスを急冷することによって、ダイオキシンの発生が低減される。
【００３０】
吸収塔１０４は、減温塔１０３の排出側に接続され、減温塔１０３で冷却された排気ガスから、塩素ガス等の有害成分を吸収する。有害成分が吸収された排気ガスは、最終的には大気中へ排出される。
【００３１】
以上の、加熱炉１０１から、燃焼炉１０２、減温塔１０３および吸収塔１０４を経由して大気中へ廃棄されるガスの流れは、吸収塔１０４の排出側に設置された誘引ファン１０８によって生じさせることができる。また、誘引ファン１０８と吸収塔１０４との間には、遮断弁１１１から誘引ファン１０８までの間の経路を流れるガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ１０７が配置されている。したがって、Ｏ2センサ１０７は、この経路中であればどこに配置してもよい。
【００３２】
遮断弁１１１、開放弁１２１、送気ファン１０６および誘引ファン１０８の駆動および停止の制御を含め、この廃棄物処理装置１００の動作全般は制御装置１０５によって制御される。制御装置１０５は、電気系統に失陥が発生したこと、すなわち、落雷、送電線の断線あるいは発電所の事故などによって商用電源からの電力供給が停止したことを検出するために、商用電源からの電流を検出する電流検出部１０５ａを備えている。制御装置１０５は、電流検出部１０５ａでの検出結果に基づいて検出される電気系統の失陥の有無に基づいて、廃棄物処理装置１００の運転の停止動作および再開動作を制御する。
【００３３】
また、制御装置１０５は、予備バッテリー（不図示）をさらに備えている。電気系統に失陥が発生したことが電流検出部１０５ａによって検出されると、制御装置１０５の動作のための電源が商用電源から予備バッテリーに切り換えられ、商用電源から電力が供給されなくても動作が可能となっている。ただし、制御装置１０５は、制御の対象となるデバイスの駆動および停止といった動作を制御するのであって、デバイスの駆動自体を行なうものではないので、予備バッテリーの容量は比較的小さくて構わない。
【００３４】
次に、本形態の廃棄物処理装置１００の動作について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３５】
制御装置１０５は、電流検出部１０５ａからの検出結果に基づいて電気系統に失陥が発生したかどうかを判断する（Ｓ１１）。具体的には、電流検出部１０５ａが電流を検出していれば、失陥が発生していないことを意味し、電流を検出しなくなることによって、失陥が発生したと判断する。
【００３６】
失陥が発生していなければ、廃棄物処理装置１００は通常運転を行なう（Ｓ１９）。通常運転では、加熱炉１０１によって廃棄物を間接加熱する。遮断弁１１１は開かれているとともに、開放弁１２１は閉じられている。また、送気ファン１０６および誘引ファン１０８も駆動されており、誘引ファン１０８の駆動により、加熱炉１０１から、供給路１１０、燃焼炉１０２、減温塔１０３および吸収塔１０４を順次通過して大気へ放出されるガスの流れが形成される。
【００３７】
まず、加熱炉１０１で廃棄物を間接加熱することによって発生した可燃性ガスは、供給路１１０を通って燃焼炉１０２に導入され、送気ファン１０６によって供給された空気と混合されて燃焼される。その排ガスは減温塔１０３で冷却された後、吸収塔１０４で有害成分が吸収されて無害ガスとして大気へ放出される。一方、加熱炉１０１で生じた残渣は、セメント原料の焼成用等の燃料としてセメント製造装置１０に供給される。
【００３８】
以上ように、廃棄物処理装置１００の通常運転では、廃棄物を加熱により燃料化してセメント製造装置１０に供給し、加熱により生じた可燃性ガスを無害ガスとして大気中へ放出する。
【００３９】
廃棄物処理装置１００の通常運転中に電気系統に失陥が発生すると、商用電源等からの電力を駆動源とする送気ファン１０６および誘引ファン１０８は停止してしまう。その一方で、本形態のように電気的失陥時に加熱炉１０１の加熱が停止される場合であっても、加熱炉１０１では余熱によって廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれがある。発生した可燃性ガスは燃焼炉１０２に供給されるが、燃焼炉１０２では送気ファン１０６による空気の供給が停止しているため、燃焼炉１０２内が還元雰囲気となり燃焼炉１０２が爆発するおそれがある。そこで、本形態では、廃棄物処理装置１００の電気系統に失陥が発生した場合、以下のような処理を行なう。
【００４０】
すなわち、制御装置１０５は、電気系統に失陥が発生したと判断すると、加熱炉１０１の運転（加熱）を停止し（Ｓ１２）、遮断弁１１１を閉じるとともに開放弁１２１を開く。これにより、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスは、燃焼炉１０２へは供給されず、排出路１２０を通じてセメント製造装置１０のクリンカクーラー１５に供給される。クリンカクーラー１５は、高温酸化雰囲気となっており、セメント製造装置１０の中でも可燃性ガスを燃焼可能な領域の一つである。
【００４１】
ところで、廃棄物処理装置１００に電気系統の失陥が発生したとき、通常はセメント製造装置１０においても電気系統の失陥が発生している。しかし、セメント製造装置１０は、安定した品質でセメントを製造できるようにするため、電気系統に失陥が発生した場合はバックアップ電源に切り換えて、バックアップ電源によって所定の時間は運転を継続することができるようになっている。よって、廃棄物処理装置１００に電気系統の失陥が発生した際に、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスをクリンカクーラー１５に排出することによって、可燃性ガスをクリンカクーラー１５内で燃焼させることができる。これによって、可燃性ガスを安全かつ適切に処理することができる。
【００４２】
商用電源が復旧すると、商用電源からの電流が電流検出部１０５ａで検出され、これによって、制御装置１０５は電気系統が復帰したと判断する（Ｓ１４）。制御装置１０５が、電気系統が復帰したと判断すると、送気ファン１０６および誘引ファン１０８は駆動できる状態となる（Ｓ１５）。送気ファン１０６を駆動すると、燃焼炉１０２内に空気が供給され、また、燃焼炉１０２から減温塔１０３および吸収塔１０４を経由して大気開放側へ空気が吸引される。
【００４３】
Ｏ2センサ１０７は、燃焼炉１０２から誘引ファン１０８までの間の経路を流れるガスの酸素濃度を常時検出している。Ｏ2センサ１０７によって検出された酸素濃度の値が予め定められた所定の値以上となると（Ｓ１６）、制御装置１０５は、遮断弁１１１を開くとともに、開放弁１２１を閉じる。これにより、加熱炉１０１の排出側のガス経路は、排出路１２０から供給路１１０へ切り換えられる。ここで、ガス経路を切り換えるための条件である、Ｏ2センサ１０７で検出される酸素濃度は、燃焼炉１０２内が酸化雰囲気となる酸素濃度であり、例えば１８％以上とすることができる。
【００４４】
上記のようにガス経路を切り換えた後、制御装置１０５は加熱炉１０１を再加熱し（Ｓ１８）、これによって通常運転（加熱）が再開される（Ｓ１９）。加熱炉１０１の再加熱によって、加熱炉１０１で再び脱塩物が生成され、それとともに可燃性ガスが発生する。発生した可燃性ガスは、供給路１１０を介して燃焼炉１０２に供給される。このとき燃焼炉１０２は酸化雰囲気となっており、燃焼炉１０２内に供給された可燃性ガスは十分に燃焼される。
【００４５】
本発明で用いる廃棄物は、有機性廃棄物である。有機性廃棄物の種類は限定されないが、有機性廃棄物の加熱によって発生する可燃性ガスを適切に処理し得る本発明では、プラスチックに比べて加熱により可燃性ガスが発生しやすい、木屑などの植物系バイオマスを含む有機性廃棄物を処理する場合に、より効果を発揮することができる。植物系バイオマスは、紙および／または木として、建設発生土にも含まれている。可燃性ガスがより発生しやすい状況、すなわち、有機性廃棄物が植物系バイオマスを含む場合、加熱炉１０１は、少なくとも植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転（加熱）され、これによって本発明の効果がより発揮される。
【００４６】
有機性廃棄物は、植物系バイオマスの他に廃プラスチックを含む混合物であってもよい。廃プラスチックは、塩化ビニルなどの塩素含有プラスチックが含まれていることが多い。塩素含有プラスチックを加熱すると、塩化水素ガスを発生し、装置の腐食など様々な問題を引き起こすおそれがある。そこで、有機性廃棄物が廃プラスチックを含む場合は、塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で加熱炉１０１を運転し、それによって脱塩物が得られるようにすることで、塩化水素ガスの発生が抑制された良好な燃料を得ることができる。電気系統の失陥時には、脱塩によって発生した塩化水素ガスを含む可燃性ガスがセメント製造装置１０に供給されるが、例えば１２００℃以上の高温で処理することで、可燃性ガスを適切に燃焼することができる。セメント製造装置１０でこのような燃焼処理が可能な個所としては、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３が挙げられる。
【００４７】
なお、セメント製造装置１０に塩素バイパス設備等の脱塩設備を設けてもよい。脱塩設備を設けることにより、加熱炉１０１から流入する可燃性ガスに塩化水素が多く含まれる場合であっても、塩化水素ガスがセメント製造装置１０に与える悪影響が低減される。また、塩化水素ガスに基づくダイオキシンの発生を低減するため、加熱炉１０１から排出される可燃性ガスは、仮焼炉１２、窯尻１３に導入されることが好ましい。
【００４８】
廃棄物処理装置１００で処理できる廃プラスチックの例を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上述した形態では、商用電源からの電力の供給が停止している間、加熱炉１０１の余熱によって発生し得る可燃性ガスを、セメント製造装置１０のクリンカクーラー１５に供給する例を示した。しかし、この可燃性ガスは、クリンカクーラー１５に限らず、可燃性ガスを燃焼可能で、かつ酸化雰囲気となる個所であれば、任意の個所に供給することができる。可燃性ガスを燃焼可能な個所とは、可燃性ガスを燃焼可能な温度とされる個所のことである。可燃性ガスを燃焼可能な温度は、好ましくは５００℃以上の高温であり、これにより、供給された可燃性ガスを確実に燃焼させることができる。
【００５１】
以下に、廃棄物処理装置１００で発生した可燃性ガスの供給個所として好ましい幾つかの例を示す。
【００５２】
図４に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の仮焼炉１２に接続されている。図５に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の排出路１２０はセメント製造装置１０のサスペンションプレヒータ１１に接続されている。図６に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０のローラリーキルン１４の窯前に接続されている。図７に示す例では、廃棄物処理装置１００の排出路１２０はセメント製造装置１０の窯尻１３に接続されている。これら仮焼炉１２、サスペンションプレヒータ１１、窯前および窯尻１３はいずれも、高温酸化雰囲気となる個所である。また、排出路１２０は、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、サスペンションプレヒータ１１、窯前および窯尻１３の２個所以上に接続されていてもよい。
【００５３】
ただし、サスペンションプレヒータ１１は、最上段から排気ガスを排出するため、排出路１２０をサスペンションプレヒータ１１に接続した場合は、可燃性ガスが十分に燃焼されずに排出されてしまうおそれがある。よって、可燃性ガスは、クリンカクーラー１５、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３の少なくとも１個所に供給することが好ましく、それによって、可燃性ガスが十分に燃焼されないまま装置外に排出されるおそれを低減することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下の（１）〜（７）に記載する廃棄物処理装置および（８）に記載する廃棄物処理方法が提供される。
【００５５】
（１） 有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉１０１と、
前記加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路１１０を介して前記加熱炉１０１に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉１０２と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉１０２内に空気を供給する送気ファン１０６と、
を有する廃棄物処理装置１００であって、
前記加熱炉１０１内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出可能なように前記加熱炉１０１と前記セメント製造装置１０とを接続する排出路１２０と、
前記排出路１２０に設けられ、電気的失陥時に前記排出路１２０を開放する開放弁１２１と、
前記供給路１１０に設けられ、電気的失陥時に前記供給路１１０を遮断する遮断弁１１１と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００５６】
上記の廃棄物処理装置１００では、電気的失陥時に加熱炉の運転（加熱）が停止される場合であっても、余熱によって加熱炉１０１内の有機性廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれが高い。一方、電気的失陥時には、送気ファン１０６が停止するため空気が燃焼炉１０２に供給されず、燃焼炉１０２内が還元雰囲気となって爆発のおそれがある。電気的失陥時に加熱炉１０１の運転（加熱）が停止されない場合、可燃性ガスの発生が継続されるためこの問題はより顕著となる。
【００５７】
そこで、加熱炉１０１とセメント製造装置１０とを接続する排出路１２０を設け、この排出路１２０に設けられた開放弁１２１を開いて可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出する。これにより、可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置１０で処理することが可能となり、燃焼炉１０２の爆発を回避することができる。
【００５８】
（２） 上記（１）の廃棄物処理装置１０において、
前記排出路１２０は、前記セメント装置１０の、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００５９】
このように、セメント製造装置１０の酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に可燃性ガスを排出することで、可燃性ガスを適切に処理することができる。
【００６０】
（３） 上記（２）の廃棄物処理装置１００において、
前記排出路１２０は、前記セメント装置１０のクリンカクーラー１５、サスペンションプレヒータ１１、仮焼炉１２、窯前および窯尻１３の少なくとも１個所に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６１】
セメント製造装置１０におけるクリンカクーラー１５、サスペンションプレヒータ１１、仮焼炉１２、溶前および窯尻１３は、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な温度となる。これらのうち少なくとも１個所に可燃性ガスを供給することで、可燃性ガスを適切に処理することができる。
【００６２】
（４） 上記（１）から（３）のいずれかの廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は、植物系バイオマスを含むこと
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６３】
植物系バイオマスは、プラスチックと比べて加熱により可燃性ガスを発生しやすく、電気的失陥時に送気ファン１０６が停止すると燃焼炉１０２が還元雰囲気になりやすい。そのため、有機性廃棄物に植物系バイオマスが含まれている場合、開放弁１２１を開放して可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出し、可燃性ガスを適切に処理するという上記（１）の効果がより顕著に現われる。
【００６４】
（５） 上記（４）の廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は、前記植物系バイオマスと廃プラスチックとを含む混合物であり、
前記加熱炉１０１は、少なくとも前記植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６５】
植物系バイオマスを熱分解可能な温度で加熱炉１０１を運転中に電気的失陥が発生した場合、加熱炉１０１の運転が停止した後も植物系バイオマスから可燃性ガスが継続して発生するおそれが高い。よって、上記（５）の廃棄物処理装置１００によれば、上記（４）の効果がより顕著に現われる。
【００６６】
（６） 上記（５）の廃棄物処理装置１００において、
前記廃プラスチックは、塩素含有プラスチックを含み、
前記加熱炉１０１は、前記塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００６７】
廃プラスチックは塩素含有プラスチックが含まれることが多い。このような塩素含有プラスチックを脱塩して燃料化することにより、塩化水素ガスの発生が抑制された良好な燃料を得ることができる。また、電気的失陥時には加熱炉１０１で発生する可燃性ガスをセメント製造装置１０のロータリーキルン１４に排出して例えば１２００℃以上の温度で燃焼処理することで、脱塩によって発生する塩化水素ガスを含む可燃性ガスを適切に燃焼することができる。とりわけ、上記（３）のようにクリンカクーラー１５、仮焼炉１２、溶前および窯尻１３の少なくとも１個所に可燃性ガスを排出することにより、塩化水素ガスをより適切に燃焼することができる。
【００６８】
なお、セメント製造装置１０に塩素バイパス設備等の脱塩設備を設ける場合、加熱炉１０１から流入する可燃性ガスに塩化水素が多く含まれる場合であっても、塩化水素ガスがセメント製造装置１０に与える悪影響が低減される。また、塩化水素ガスに基づくダイオキシンの発生を低減するため、加熱炉１０１から排出される可燃性ガスは、仮焼炉１２、窯尻１３に導入されることが好ましい。
【００６９】
（７） 上記（５）または（６）の廃棄物処理装置１００において、
前記有機性廃棄物は建設発生土を含み、
前記植物系バイオマスは、前記建設発生土に含まれる紙および／または木であること
を特徴とする廃棄物処理装置１００。
【００７０】
このように、有機性廃棄物が、紙や木を含む建設発生土であっても、上記（５）および（６）の効果を得ることができる。
【００７１】
（８） 有機性廃棄物を加熱炉１０１で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉１０１で発生した可燃性ガスを燃焼炉１０２に供給し、
前記燃焼炉１０２に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファン１０６を用いて前記燃焼炉１０２内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉１０２内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉１０１から前記燃焼炉１０２への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉１０１で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出すること
を特徴とする廃棄物処理方法。
【００７２】
上記の廃棄物処理方法によれば、電気的失陥時であっても、余熱によって加熱炉１０１内の有機性廃棄物から可燃性ガスが継続して発生するおそれが高く、その一方で、電気的失陥時には、送気ファン１０６が停止するため燃焼炉１０２内が還元雰囲気となって爆発のおそれがある。そこで、電気的失陥が発生した際に、加熱炉１０１から燃焼炉１０２への可燃性ガスの供給を遮断するとともに、加熱炉１０１で発生した可燃性ガスをセメント製造装置１０に排出することで、可燃性ガスを高温酸化雰囲気のセメント製造装置１０で処理することが可能となり、燃焼炉１０２の爆発を回避することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ セメント製造装置
１１ サスペンションプレヒータ
１２ 仮焼炉
１３ 窯尻
１４ ロータリーキルン
１５ クリンカクーラー
１００ 廃棄物処理装置
１０１ 加熱炉
１０２ 燃焼炉
１０３ 減温塔
１０４ 吸収塔
１０５ 制御装置
１０６ 送気ファン
１１０ 供給路
１１１ 遮断弁
１２０ 排出路
１２１ 開放弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉と、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路を介して前記加熱炉に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉内に空気を供給する送気ファンと、
を有する廃棄物処理装置であって、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置に排出可能なように前記加熱炉と前記セメント製造装置とを接続する排出路と、
前記排出路に設けられ、電気的失陥時に前記排出路を開放する開放弁と、
前記供給路に設けられ、電気的失陥時に前記供給路を遮断する遮断弁と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
前記排出路は、前記セメント装置の、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の廃棄物処理装置において、
前記排出路は、前記セメント装置のクリンカクーラー、サスペンションプレヒータ、仮焼炉、窯前および窯尻の少なくとも１個所に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は、植物系バイオマスを含むこと
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は、前記植物系バイオマスと廃プラスチックとを含む混合物であり、
前記加熱炉は、少なくとも前記植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物処理装置において、
前記廃プラスチックは、塩素含有プラスチックを含み、
前記加熱炉は、前記塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は建設発生土を含み、
前記植物系バイオマスは、前記建設発生土に含まれる紙および／または木であること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項８】
有機性廃棄物を加熱炉で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉で発生した可燃性ガスを燃焼炉に供給し、
前記燃焼炉に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファンを用いて前記燃焼炉内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉から前記燃焼炉への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置に排出すること
を特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項１】
有機性廃棄物を加熱することによって燃料化する加熱炉と、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスが供給可能なように供給路を介して前記加熱炉に接続され、供給された可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、
電気的に駆動されて前記燃焼炉内に空気を供給する送気ファンと、
を有する廃棄物処理装置であって、
前記加熱炉内で発生した可燃性ガスをセメント製造装置に排出可能なように前記加熱炉と前記セメント製造装置とを接続する排出路と、
前記排出路に設けられ、電気的失陥時に前記排出路を開放する開放弁と、
前記供給路に設けられ、電気的失陥時に前記供給路を遮断する遮断弁と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
前記排出路は、前記セメント装置の、酸化雰囲気かつ可燃性ガスを燃焼可能な位置に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の廃棄物処理装置において、
前記排出路は、前記セメント装置のクリンカクーラー、サスペンションプレヒータ、仮焼炉、窯前および窯尻の少なくとも１個所に接続されていること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は、植物系バイオマスを含むこと
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は、前記植物系バイオマスと廃プラスチックとを含む混合物であり、
前記加熱炉は、少なくとも前記植物系バイオマスの一部を熱分解可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物処理装置において、
前記廃プラスチックは、塩素含有プラスチックを含み、
前記加熱炉は、前記塩素含有プラスチックを脱塩可能な温度で運転されること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の廃棄物処理装置において、
前記有機性廃棄物は建設発生土を含み、
前記植物系バイオマスは、前記建設発生土に含まれる紙および／または木であること
を特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項８】
有機性廃棄物を加熱炉で加熱することによって燃料化し、
前記加熱炉で発生した可燃性ガスを燃焼炉に供給し、
前記燃焼炉に供給された可燃性ガスを、電気的に駆動される送気ファンを用いて前記燃焼炉内に空気を供給しつつ、前記燃焼炉内で燃焼させる廃棄物処理方法において、
電気的失陥が発生した際、前記加熱炉から前記燃焼炉への前記可燃性ガスの供給を遮断するとともに、前記加熱炉で発生した前記可燃性ガスをセメント製造装置に排出すること
を特徴とする廃棄物処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８３２６９（Ｐ２０１１−１８３２６９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９１４２（Ｐ２０１０−４９１４２）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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