JP2008201622A - Method and system for fuelization of metal powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末の燃料化方法及び燃料化システムに関し、特に、金属廃棄物を燃料として有効に再利用する方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a method and system for fuelizing metal powder, and more particularly to a method and system for effectively reusing metal waste as fuel.
従来より、機械製品や家電製品等には金属が多用され、それらが廃棄されれば金属廃棄物が発生し、また、その製造過程でも、金属加工の際の加工くずが廃棄物となる。金属部材の加工や研磨の際や、金属が気中から凝縮したとき、液中に析出したときなどは、比表面積の大きな粉末状態で金属の廃棄物が得られることがある。金属廃棄物のうち、純度が高いものは、金属資源として回収され、再利用されるが、廃棄物中には様々な不純物が混入していることが多く、それらは、埋め立て処理等によって処理される。しかしながら、その処理限度量は逼迫しており、廃棄物発生量のさらなる増大が見込まれる今日では、循環システムの確立が強く望まれている。 Conventionally, metals are frequently used in machine products, home appliances, and the like, and if they are discarded, metal waste is generated. Also, during the manufacturing process, processing waste during metal processing becomes waste. When a metal member is processed or polished, or when the metal is condensed from the air or deposited in the liquid, a metal waste may be obtained in a powder state having a large specific surface area. Among metal wastes, those with high purity are collected and reused as metal resources, but various impurities are often mixed in the wastes, and these are treated by landfill treatment etc. The However, the processing limit amount is tight, and the establishment of a circulation system is strongly desired nowadays when the amount of waste generation is expected to increase further.
そこで、例えば、特許文献1には、生活・産業廃棄物としてのアルミドロス及びアルミ灰等を主原料とし、これに石灰質原料、珪酸塩質原料、硫酸塩質原料及び鉄原料から選ばれる1種又は2種以上の成分補正用原料を用いたアーウイン系セメントの製造方法が提案されている。
Therefore, for example, in
ところで、金属は発熱量が高いため、廃棄物処理された金属粉末を燃料として用いれば、熱エネルギーを得るための資源として有効利用することができる。しかしながら、金属粉末を燃焼させると、金属酸化物が発生し、これらは燃焼灰として排出されるため、新たな廃棄物を発生させることになる。 By the way, since a metal has a high calorific value, if a metal powder treated with waste is used as a fuel, it can be effectively used as a resource for obtaining thermal energy. However, when the metal powder is burned, metal oxides are generated, and these are discharged as combustion ash, so that new waste is generated.
また、金属粉末の燃焼には高温の燃焼炉を用いるが、その炉内雰囲気下では、金属粉末や金属酸化物が炉内各所に付着するため、伝熱効率の低下や、設備の劣化等を招くという問題がある。例えば、金属粉末をボイラーで燃焼させ、熱回収しようとすると、ボイラー水管に高温の金属粒子が融着し、それによって水管が劣化するため、破裂事故を誘発する虞がある。 In addition, a high-temperature combustion furnace is used for the combustion of metal powder. However, under the atmosphere in the furnace, metal powder and metal oxide adhere to various places in the furnace, leading to reduced heat transfer efficiency and equipment deterioration. There is a problem. For example, when metal powder is burned in a boiler and heat recovery is attempted, high temperature metal particles are fused to the boiler water pipe, thereby deteriorating the water pipe, which may cause a rupture accident.
さらに、金属は、粉末状にすると、反応性が高くなるため、その取扱の際に粉塵爆発を引き起こす虞があり、廃棄物処理に危険が伴うという問題もある。 Furthermore, since the reactivity of metal becomes high when it is made into powder, there is a risk of causing a dust explosion when handling the metal, and there is also a problem that the waste treatment is dangerous.
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、新たな廃棄物の発生や設備の劣化等を伴うことなく、安全かつ最大限に金属廃棄物を再利用することが可能な金属粉末の燃料化方法等を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional technology, and reuses metal waste safely and maximally without generating new waste or deteriorating equipment. An object of the present invention is to provide a metal powder fueling method and the like that can be used.
上記目的を達成するため、本発明は、金属粉末の燃料化方法であって、セメント焼成用仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気した燃焼ガスを冷却し、該冷却した燃焼ガスを用いて金属粉末を搬送してセメント焼成用の燃料としてセメント焼成炉に導入し、該セメント焼成炉で燃焼させることを特徴とする。ここで、前記金属粉末を廃棄物として排出されたものとすることもできる。 In order to achieve the above object, the present invention is a method for converting a metal powder into a fuel, which cools a combustion gas extracted from an exhaust gas passage from an outlet duct of a cement firing calciner to an outlet duct of a preheater, The metal powder is conveyed using the cooled combustion gas, introduced into a cement firing furnace as a cement firing fuel, and burned in the cement firing furnace. Here, the metal powder may be discharged as waste.
そして、本発明によれば、金属廃棄物を含む金属粉末をセメント焼成用の燃料に用いるため、金属廃棄物を処理するのと同時に、熱エネルギーを得るための資源として有効利用することが可能となる。また、金属粉末を燃焼させたときに発生する金属酸化物は、セメント原料の一部となり、最終的にはセメント中に取り込まれるため、新たな廃棄物を発生させることなく、金属廃棄物を再利用することができる。さらに、セメント焼成炉の内壁は、耐火レンガによって保護されているのに加え、原料粉末層やコーティングで被覆されているため、高温の金属粒子が融着したとしても、設備が劣化するのを回避することができる。加えて、仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より抽気し、その後、冷却した燃焼ガスを金属粉末を搬送するための気体として用いており、該燃焼ガスは低酸素濃度であり、また、所定の温度まで冷却されているため、粉塵爆発の危険性を低減することができる。 According to the present invention, since the metal powder containing the metal waste is used as the fuel for cement firing, it can be effectively used as a resource for obtaining thermal energy simultaneously with the treatment of the metal waste. Become. In addition, the metal oxide generated when the metal powder is burned becomes a part of the cement raw material and is eventually taken into the cement, so that the metal waste can be recycled without generating new waste. Can be used. Furthermore, in addition to being protected by refractory bricks, the inner walls of the cement firing furnace are covered with a raw material powder layer and coating, so even if high-temperature metal particles are fused, the equipment will not deteriorate. can do. In addition, air is extracted from the exhaust gas flow path from the calcining furnace outlet duct to the preheater outlet duct, and then the cooled combustion gas is used as a gas for conveying the metal powder, and the combustion gas has a low oxygen concentration. Moreover, since it is cooled to a predetermined temperature, the risk of dust explosion can be reduced.
上記金属粉末の燃料化方法において、前記排ガス流路より抽気した燃焼ガスを、含水廃棄物を乾燥させるための乾燥手段に供給し、該乾燥手段で前記含水廃棄物を乾燥しながら前記燃焼ガスを冷却することができる。この方法によれば、含水廃棄物の乾燥と、燃焼ガスの冷却とを同時に行うことができて経済的である。 In the metal powder fueling method, the combustion gas extracted from the exhaust gas passage is supplied to a drying means for drying the hydrated waste, and the combustion gas is dried while the hydrated waste is dried by the drying means. Can be cooled. According to this method, it is economical to dry the hydrated waste and cool the combustion gas at the same time.
上記金属粉末の燃料化方法において、前記排ガス流路より抽気した燃焼ガスを300℃以下まで冷却することができる。金属廃棄物として多く排出される鉄粉、アルミニウム粉及びシリコン粉のうち、発火点が最も低いのは鉄粉であり、その発火点は、約310℃であるため、排ガス流路より抽気した燃焼ガスを300℃以下まで冷却することにより、粉塵爆発の危険性を大幅に低減することが可能となる。 In the metal powder fueling method, the combustion gas extracted from the exhaust gas passage can be cooled to 300 ° C. or lower. Of iron powder, aluminum powder, and silicon powder discharged as metal waste, the iron powder has the lowest ignition point, and its ignition point is about 310 ° C. By cooling the gas to 300 ° C. or lower, the risk of dust explosion can be greatly reduced.
また、本発明は、金属粉末の燃料化システムであって、セメント焼成用仮焼炉の出口ダクトからプレヒータの出口ダクトまでの排ガス流路より燃焼ガスを抽気する抽気手段と、抽気された燃焼ガスを冷却する冷却手段と、冷却された燃焼ガスを用いて金属粉末を搬送する搬送手段と、搬送された金属粉末をセメント焼成用の燃料として用いてセメント原料を焼成するセメント焼成炉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、新たな廃棄物の発生や設備の劣化等を伴うことなく、安全かつ最大限に金属廃棄物を再利用することが可能となる。 The present invention also relates to a fuel conversion system for metal powder, which is an extraction means for extracting combustion gas from an exhaust gas passage from an outlet duct of a cement firing calciner to an outlet duct of a preheater, and an extracted combustion gas A cooling means for cooling the metal, a conveying means for conveying the metal powder using the cooled combustion gas, and a cement firing furnace for firing the cement raw material using the conveyed metal powder as a fuel for cement firing. It is characterized by. According to the present invention, similarly to the above-described invention, it is possible to reuse metal waste safely and maximally without generating new waste or deteriorating equipment.
上記金属粉末の燃料化システムにおいて、前記冷却手段を、前記排ガス流路より抽気した燃焼ガスを用いて含水廃棄物を乾燥する乾燥手段とすることができる。この構成によれば、経済的な方法で燃料ガスを冷却することが可能となる。 In the metal powder fueling system, the cooling means may be a drying means for drying the hydrated waste using the combustion gas extracted from the exhaust gas passage. According to this configuration, the fuel gas can be cooled by an economical method.
以上のように、本発明によれば、新たな廃棄物の発生や設備の劣化等を伴うことなく、安全かつ最大限に金属廃棄物を再利用することが可能な金属粉末の燃料化方法等を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a method for converting a metal powder into a fuel that can safely and maximally reuse metal waste without generating new waste or deteriorating equipment, etc. Can be provided.
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。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかる金属粉末の燃料化システムの一実施の形態を示し、この燃料化システム1は、大別して、主燃料槽2と、副燃料槽3と、混合器4と、バーナ5と、セメントキルン10と、クリンカクーラ11と、プレヒータ12と、仮焼炉13と、乾燥機15等で構成され、セメント焼成設備の一部として構成される。尚、図中の物質の流れにおいて、実線は原燃料等の固体の流れを、破線は燃焼ガス等の気体及び粉体を含む気体の流れを示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a metal powder fueling system according to the present invention. The
セメントキルン10、クリンカクーラ11、プレヒータ12及び仮焼炉13は、従来のセメント製造装置と同様の機能を有し、プレヒータ12に供給されたセメント原料Rは、プレヒータ12で予熱され、仮焼炉13で仮焼された後、セメントキルン10にて焼成される。
The
主燃料糟2は、主燃料を一時的に貯蔵するために備えられ、石炭を乾燥粉砕した微粉炭が貯蔵される。また、主燃料糟2には、主燃料槽2から排出される微粉炭を圧送するためのブロワ7と、微粉炭を混合器4に導入するための管路6とが付設される。 The main fuel tank 2 is provided for temporarily storing the main fuel, and stores pulverized coal obtained by drying and pulverizing coal. The main fuel tank 2 is additionally provided with a blower 7 for pumping pulverized coal discharged from the main fuel tank 2 and a pipe 6 for introducing the pulverized coal into the mixer 4.
副燃料糟3は、副燃料を一時的に貯蔵するために備えられ、廃棄物としてセメント製造工場に持ち込まれた金属粉末が貯蔵される。副燃料として使用可能な金属粉末には、鉄粉、アルミニウム粉及びシリコン粉の他、金属加工の際に発生する切断くず、切削くず、研磨くず、ダライ粉、新断及びメカス、アルミニウムのリサイクル処理時等に発生するアルミドロス粉、並びにWSO(ワイヤーソーオイル)固形分等がある。尚、副燃料槽3に貯蔵される金属粉末の粒度は、凝集、固結の低減、粉塵爆発の防止、搬送の安定性等の観点から、平均粒径で0.01μm以上1000μm以下であることが好ましく、10μm以上300μm以下であることがより好ましい。 The auxiliary fuel tank 3 is provided for temporarily storing the auxiliary fuel, and stores metal powder brought into the cement manufacturing plant as waste. Metal powders that can be used as secondary fuel include iron powder, aluminum powder and silicon powder, as well as cutting scraps, cutting scraps, polishing scraps, Dalai powder, new cuttings and mechanicals, and aluminum recycling processing that occur during metal processing. There are aluminum dross powder generated at times, WSO (wire saw oil) solids, and the like. The particle size of the metal powder stored in the auxiliary fuel tank 3 is 0.01 μm or more and 1000 μm or less in terms of average particle size from the viewpoint of aggregation, reduction of caking, prevention of dust explosion, conveyance stability, etc. Is preferably 10 μm or more and 300 μm or less.
混合器4は、主燃料槽2から導入される微粉炭と、副燃料槽3から導入される金属粉末とを所定の割合で混合するために設けられる。このときの金属粉末の混合割合は、燃料代替の確実な効果を得ること、一方、適正な火炎状況を確保する必要があることなどの観点から、金属粉末の窯前燃料全体に対する燃料代替率が、発熱量換算で0.1%以上90%以下になる程度であることが好ましく、10%以上50%以下になる程度であることがより好ましい。 The mixer 4 is provided to mix the pulverized coal introduced from the main fuel tank 2 and the metal powder introduced from the auxiliary fuel tank 3 at a predetermined ratio. The mixing ratio of the metal powder at this time is such that the fuel replacement ratio with respect to the entire pre-kiln fuel of the metal powder is obtained from the viewpoint of obtaining a certain effect of fuel replacement, while ensuring an appropriate flame condition. In terms of calorific value, it is preferably about 0.1% to 90%, more preferably about 10% to 50%.
乾燥機15は、高含水有機汚泥等の高含水有機廃棄物(以下、「含水廃棄物」という)を乾燥するために備えられ、この乾燥機15には、最下段サイクロン12Aから第2サイクロン12Bへの排ガス流路より抽気した燃焼ガスGが供給され、乾燥機15は、この燃焼ガスGを用いて含水廃棄物を乾燥する。
The
また、乾燥機15は、燃焼ガスGを冷却する冷却装置としても機能し、800〜900℃程度の温度を有する燃焼ガスGは、含水廃棄物の乾燥過程で所定の温度まで冷却される。鉄粉、アルミニウム粉及びシリコン粉の発火点が各々、約310℃、約640℃及び約770℃であることから、乾燥機15では、燃焼ガスGを300℃以下まで冷却することが好ましい。
The
ファン16は、プレヒータ12から燃焼ガスGを乾燥機15に導入するために備えられ、ファン16には、その排気を最下段サイクロン12Aから第2サイクロン12Bへの排ガス流路に戻すための循環ダクト17と、ブロワ7に導入するための管路18とが付設される。
The
次に、上記構成を有する金属粉末の燃料化システム1の動作について、図1を参照しながら説明する。
Next, the operation of the metal
燃料化システム1の運転が開始されると、最下段サイクロン12Aと第2サイクロン12Bとの間の排ガス流路から抽気された燃焼ガスGが乾燥機15に導入され、乾燥機15において、含水廃棄物が乾燥されると同時に、燃焼ガスGが冷却される。冷却された燃焼ガスGは、ファン16及び循環ダクト17を介して、排ガス流路に循環するとともに、管路18を介してブロワ7に導入される。尚、乾燥機15で乾燥された廃棄物Wは、セメント製造装置において処理してもよいし、セメント製造装置の系外で処理してもよい。
When the operation of the
次いで、管路18を介して、冷却された燃焼ガスGがブロワ7に導入され、副燃料糟3の金属粉末が混合器4に圧送される。それと並行して、主燃料糟2の微粉炭が管路6を介して混合器4に導入され、混合器4において、金属粉末と微粉炭とが混合される。次に、混合された両燃料がバーナ5からセメントキルン10内に吹き込まれ、セメント焼成に利用される。
Next, the cooled combustion gas G is introduced into the blower 7 through the
上記構成によれば、金属廃棄物としての金属粉末をセメント焼成用の燃料に用いるため、金属廃棄物を処理するのと同時に、熱エネルギーを得るための資源として有効利用することが可能となる。 According to the above configuration, since the metal powder as the metal waste is used as the cement firing fuel, it can be effectively used as a resource for obtaining thermal energy at the same time as the metal waste is treated.
尚、セメントキルン10内において、金属粉末を燃焼させた際に金属酸化物が発生するが、発生した金属酸化物は、焼成過程でセメント原料の一部となり、最終的にはセメント中に取り込まれる。従って、新たな廃棄物を発生させることなく、金属廃棄物を再利用することができる。特に、金属粉末が、鉄粉、アルミニウム粉及びシリコン粉である場合には、それらの酸化物はセメントの主要成分であるため、多量の金属粉末を導入することができ、より多くの金属廃棄物を処理することが可能となる。
In the
また、金属粉末中に不純物が混入していたとしても、不純物が、廃油、廃プラスチック等の可燃物であったり、水等の蒸散するものであれば、別途の分離処理を行うことなく、そのまま、セメント焼成用の燃料として用いることができ、処理コストを低く抑えることが可能である。 In addition, even if impurities are mixed in the metal powder, if the impurities are combustibles such as waste oil and waste plastics or transpiration such as water, it is not necessary to perform a separate separation process. It can be used as a fuel for cement firing, and the processing cost can be kept low.
さらに、金属粉末をセメント焼成燃料の一部に用いることにより、主燃料である微粉炭の使用量を減らすことができるため、CO2の排出量を削減することができ、セメント製造の面から見ても有効である。また、金属粉末に微量の重金属、塩素等が混入していても、セメント焼成炉であれば、塩素バイパスシステムで系外に排出することができるため、セメント品質の低下を招く虞がない。 In addition, by using metal powder as part of cement fired fuel, the amount of pulverized coal used as the main fuel can be reduced, so CO 2 emissions can be reduced, and from the viewpoint of cement production. Even it is effective. Further, even if a trace amount of heavy metal, chlorine, or the like is mixed in the metal powder, if it is a cement firing furnace, it can be discharged out of the system by a chlorine bypass system, so there is no possibility of deteriorating cement quality.
さらに、セメントキルン10の内壁は、耐火レンガによって保護されているのに加え、原料粉末層やコーティングで被覆されているため、高温の金属粒子が融着したとしても、設備が劣化するのを回避することができる。
Furthermore, the inner wall of the
また、金属粉末を搬送するための気体として、最下段サイクロン12Aと第2サイクロン12Bとの間の排ガス流路から抽気された燃焼ガスGを用いており、該燃焼ガスGは、2〜8%と酸素濃度が低いため、粉塵爆発の危険性を低減することができる。例えば、鉄粉及びシリコン粉の限界酸素濃度は、各々、約10%及び約15%であり、上記燃焼ガスGは、それらの何れよりも酸素濃度が低い。尚、アルミニウム粉の限界酸素濃度は約3%であり、排ガス流路から抽気される燃焼ガスGの酸素濃度の範囲内に含まれるが、上記構成では、抽気した燃焼ガスGを乾燥機15で冷却した後に、搬送用気体として用いるため、金属粉末を搬送するときの燃焼ガスGの温度は、アルミニウム粉の発火点よりも十分に低い。従って、金属粉末中にアルミニウム粉が含まれていたとしても、安全性を確保することができる。
Moreover, the combustion gas G extracted from the exhaust gas flow path between the
尚、上記実施の形態においては、ブロア7からの搬送気流に、先に主燃料糟2から主燃料としての微粉炭を導入して冷却された燃焼ガスで搬送し、その下流の混合機4で副燃料糟3からの金属粉末を混合したが、ブロア7からの搬送気流に、先に金属粉末を導入して冷却された燃焼ガスで搬送し、その下流の混合機で主燃料を混合してもよい。また、冷却された燃焼ガスで搬送された金属粉末を、主燃料と同一バーナ内の別流路から吹き込んでもよいし、主燃料とは別のバーナから吹き込んでもよい。 In the above embodiment, the pulverized coal as the main fuel is first introduced from the main fuel tank 2 into the transport airflow from the blower 7 and is transported by the cooled combustion gas. The metal powder from the auxiliary fuel tank 3 was mixed, but the metal powder was first introduced into the transport airflow from the blower 7 and transported by the cooled combustion gas, and the main fuel was mixed by the downstream mixer. Also good. Moreover, the metal powder conveyed by the cooled combustion gas may be blown from a separate flow path in the same burner as the main fuel, or may be blown from a burner different from the main fuel.
また、上記実施の形態においては、セメントキルン10の窯前部から金属粉末を吹き込む場合について説明したが、微粉炭と金属粉末を混合させた燃料を仮焼炉13のバーナに供給し、仮焼炉13へ金属粉末を吹き込むこともできる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where metal powder was blown in from the kiln front part of the
さらに、上記実施の形態においては、乾燥機15に、最下段サイクロン12Aから第2サイクロン12Bへの排ガス流路より抽気した燃焼ガスGを供給するが、プレヒータ12のさらに上流の、第2サイクロン12Bから第3サイクロン12Cへの排ガス流路、又は第3サイクロン12Cから第4サイクロン12Dへの排ガス流路から燃焼ガスGを抽気して乾燥機15に供給することもできる。
Furthermore, in the above embodiment, the combustion gas G extracted from the exhaust gas flow path from the
また、上記実施の形態においては、含水廃棄物を乾燥するための乾燥機15を用いて燃焼ガスGを冷却するが、冷風を用いた熱交換器型の冷却装置を用いて燃焼ガスGを冷却してもよい。
In the above embodiment, the combustion gas G is cooled using the
1 金属粉末の燃料化システム
2 主燃料糟
3 副燃料糟
4 混合器
5 バーナ
6 管路
7 ブロワ
10 セメントキルン
11 クリンカクーラ
12 プレヒータ
12A 最下段サイクロン
12B 第2サイクロン
12C 第3サイクロン
12D 第4サイクロン
13 仮焼炉
15 乾燥機
16 ファン
17 循環ダクト
18 管路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
抽気された燃焼ガスを冷却する冷却手段と、
冷却された燃焼ガスを用いて金属粉末を搬送する搬送手段と、
搬送された金属粉末をセメント焼成用の燃料として用いてセメント原料を焼成するセメント焼成炉とを備えることを特徴とする金属粉末の燃料化システム。 An extraction means for extracting combustion gas from the exhaust gas flow path from the exit duct of the calcining furnace for cement firing to the exit duct of the preheater;
Cooling means for cooling the extracted combustion gas;
Conveying means for conveying the metal powder using the cooled combustion gas;
A metal powder fueling system comprising: a cement firing furnace for firing a cement raw material using the conveyed metal powder as a fuel for cement firing.
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JP2007039492A JP2008201622A (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Method and system for fuelization of metal powder |
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---|---|---|---|---|
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- 2007-02-20 JP JP2007039492A patent/JP2008201622A/en not_active Withdrawn
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