JP2002069514A - 吹込み操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧送タンク内での棚つり及び気送配管での閉塞
を防止でき、廃棄合成樹脂類を安定して気送することが
できるようにする。 【解決手段】圧送タンク１に貯留された粒状の廃棄合成
樹脂類を、圧送タンク１に設けたロータリーバルブ２に
より気送配管４に供給して気送し、気送配管４の先端側
に取付けられたランス５を介して炉６内に吹込む操業方
法であって、上記ロータリーバルブ２上記気送配管４と
の間に、一定空間内における気相体積の占める比率であ
る空隙率を調整する機能を有する、大径部３ａとガス供
給管３ｂからなる空隙率調整装置３を設け、圧送タンク
１における空隙率をε１［％］、気送配管４における空
隙率をε２［％］としたとき、上記空隙率調整装置３で
の空隙率εｂを、下式を満足するように調整する。 εｂ＝（ε２−ε１）×Δε＋ε１ ［％］ 但し、Δε：０．７０〜０．９８

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄された種々の
プラスチック（以下、廃棄合成樹脂類と言う。）を主体
とする粒状物を燃料または補助燃料として用い、これを
高炉等の堅型冶金炉に安定して吹き込むための吹込み操
業方法に関し、より具体的には、上記粒状物を空気輸送
（気送）により炉内に圧送する際に配管が閉塞するのを
抑制することができる吹込み操業方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から、大量に排出
される廃棄合成樹脂類の処理が問題視されており、その
処理対策として、廃棄合成樹脂類を高炉等の堅型冶金炉
やコークス炉、或いはボイラーやセメントキルン等に対
してリサイクル使用する方法が脚光を浴びている。

【０００３】高炉での利用方法としては、例えば補助燃
料としての微粉炭と同様に羽口を介して炉内に吹き込む
技術が知られているが、この吹き込み技術と同様の手法
に従って上記廃棄合成樹脂類を該補助燃料の代替品とし
て又は該補助燃料と共に吹込む技術が提案され、一部の
高炉で実用化に移されている。

【０００４】高炉内に吹込まれる廃棄合成樹脂類は、炭
化水素を主成分とするため、高温の送風中で燃焼し熱源
として供給されるとともに、高温のＣＯやＨ₂といった
還元ガスを発生し、炉頂から装入された金属酸化物を効
率良く昇温・還元・溶融させる働きを有する。

【０００５】ところで、廃棄合成樹脂類の高炉への供給
は、一般的には数ｍｍの大きさまで破砕したものを高圧
空気流にて気送する方法が提案されている（特開平７−
２２８９０５）。この提案方法においては、「プラスチ
ック粉の粒径は、気送特性および配管での詰まり防止の
観点からは２〜３ｍｍ以下が適当である。しかし、あま
り細かすぎると静電気によって凝集が起こるため、０．
１ｍｍ以上好ましくは０．５ｍｍ以上が望ましい。」、
即ち配管の閉塞を防止するためには適正粒度までの粉砕
が必要であることが記載されている。

【０００６】また、ＪＰＩ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖｏｌ．
３５，Ｎｏ１０ Ｐ．２７には、フィルム状プラスチッ
クについては、これを溶融造粒し、その造粒物を塊状
（粉状）のプラスチックと混合して高炉に吹込むプロセ
スが記載されている。このようにフィルム状プラスチッ
クを造粒するのは、フィルム状プラスチックを単に破砕
すると破砕片が毛羽立った状態になり、これを貯留した
圧送タンク内で棚つりが発生し、或いは気送中の配管で
閉塞が生じるなど操業上の問題が大きいからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管閉
塞を未然に防止するという観点からプラスチックを徹底
的に微粉砕することは、合成樹脂の特性から考えると極
めて多量のエネルギーを必要とするため現実的ではな
い。また、フィルム状プラスチックを溶融造粒したとし
ても、破砕された塊状プラスチックを直接圧送する際に
は、塊状プラスチックの角部が配管閉塞や圧送タンク内
での棚つり発生の起点になる場合がある。

【０００８】また、ＪＰＩ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖｏｌ．
３５，Ｎｏ１０には、粉粒体の気送時の負荷を示す指標
として固気比（固体重量／気体重量）が用いられている
が、プラスチック製品には中空品や発泡品も含まれ、こ
のような単一粒子の見かけ比重及び静止状態での嵩比重
がともに小さい合成樹脂粒子を高圧炉内へ気送する際に
は、配管内での閉塞性を固気比で管理して制御すること
はできない。なお、テスト装置として流動加速器を圧送
タンク下部に備えた吹込み装置について記載されている
が、具体的な機能や使用条件については一切説明されて
いない。

【０００９】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、圧送タンク内での棚つり
及び気送配管での閉塞を防止でき、廃棄合成樹脂類を安
定して気送することが可能な吹込み操業方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る吹込み操業
方法は、圧送タンクに貯留された粒状の廃棄合成樹脂類
を、圧送タンクに設けた供給装置により気送配管に供給
して気送し、気送配管の先端側に取付けられたランスを
介して燃焼炉内に吹込む操業方法であって、上記供給装
置と上記気送配管との間に、一定空間内における気相体
積の占める比率である空隙率を調整する機能を有する空
隙率調整装置を設け、圧送タンクにおける空隙率をε１
［％］、気送配管における空隙率をε２［％］としたと
き、上記空隙率調整装置での空隙率εｂを、下式を満足
するように調整することを特徴とする。

【００１１】 εｂ＝（ε２−ε１）×Δε＋ε１ ［％］ 但し、Δε：０．７０〜０．９８ 本発明方法にあっては、圧送タンクから気送配管に廃棄
合成樹脂類が供給される前に空隙率調整装置にて空隙率
が調整されるため、圧送タンクから気送配管までの間で
空隙率が段階的に変化することになり、それ故にこの空
隙率調整をうまく実行することによって気送配管での閉
塞を防止でき、廃棄合成樹脂類を安定して気送すること
が可能になり、その結果として圧送タンク内での棚つり
も防止することができる。なお、空隙率ε２は、気送配
管の空隙率調整装置以降の途中で気体（例えばエアー）
を添加することにより任意に調整することができる。

【００１２】本発明に係る吹込み操業方法において、前
記空隙率調整装置に、前記気送配管よりも管径が大きい
大径部と、その大径部内に外部から気体を供給する気体
供給管からなるものを用いるようにしてもよい。

【００１３】この方法による場合には、改造費用がかか
るものの大がかりな改造を必要としないので、コストの
低廉化が図れる利点がある。

【００１４】本発明に係る吹込み操業方法において、前
記廃棄合成樹脂類の平均粒子径をＤとするとき、前記空
隙率調整装置の長さ寸法Ｌを、５０≦Ｌ／Ｄを満足する
ように設定するようにしてもよい。

【００１５】このようにすることで、図１に網掛けにて
示すように気送配管内が閉塞するのを確実に防止するこ
とが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本発明に至った知見につき
説明する。

【００１７】高炉等の冶金炉において、燃料としての廃
棄合成樹脂類を安定して使用するためには、気送配管で
の閉塞頻度を極小化し、炉熱が変動することを回避しな
ければならない。

【００１８】そこで先ず、粗粒の廃棄合成樹脂類を用い
て実炉テストを行い、廃棄合成樹脂類が閉塞する箇所を
調査した。それによると、圧送タンクの廃棄合成樹脂類
が供給装置により気送配管に流入する部分、所謂ミック
スティー部で閉塞を発生することが判明した。この部分
で閉塞する理由を考えると、粒度範囲の広い樹脂粒子群
が圧送タンクから一度に気送配管に供給された際、これ
らが気流により分散して流動化するまでに十分な時間が
無いためと想定される。

【００１９】これらのことから本願発明者は、気送配管
の閉塞防止には、圧送タンクの廃棄合成樹脂類を供給装
置により気送配管へ供給する際に、容積に対して廃棄合
成樹脂類が占める固気比を圧送タンクと気送配管とにお
ける中間レベルにコントロールできる空隙率調整装置を
設けることが有効であると思考した。

【００２０】そこで、固気比を種々のレベルで変更し、
気送配管の閉塞を解消できる圧送条件を詳細に調査し
た。

【００２１】その結果、従来から圧送負荷指標として知
られている固気比では単純に整理することができない事
が判明した。即ち、樹脂粒子の形状・形態・見かけ比重
が異なると、たとえ同一の固気比条件としても、配管閉
塞性に差異が生じる事が判明した。その理由は、冶金炉
吹込み補助燃料として用いられている微粉炭等に比較し
て樹脂粒子が非常に粗粒であるため、樹脂粒子の形状・
形態・比重が気流中での分散性・流動性に極めて大きく
影響を与える結果と考えられるからである。

【００２２】それ故、配管閉塞現象を支配する圧送負荷
指標として、本願出願人は流動性・分散性に主眼を置
き、固気比に代えて、一定空間内における気相体積の占
める比率である空隙率を用いて整理し解析を進めた。

【００２３】この空隙率概念を用い、圧送タンク内の初
期空隙率から気送配管内の空隙率に一気に分散させる従
来の吹込み操業方式を解析すると、空隙率と配管閉塞の
頻度との間の相関性が高いことが明らかとなった。

【００２４】そこで、圧送タンクの廃棄合成樹脂類を供
給装置により気送配管へ供給する箇所に空隙率調整装置
を設け、気送配管に閉塞が発生しない圧送条件、特に空
隙率調整装置での空隙率の設定値および空隙率調整装置
の長さを綿密に調査した。なお、空隙率調整装置として
は、例えば気送配管よりも大径の大径部を設け、その大
径部内に外部からエアーを送り込む構成とした。

【００２５】図１は、８０重量％が２ｍｍ〜１４ｍｍの
広い粒度範囲に分散した廃棄合成樹脂類を主体とする燃
料粒子を用いて調査した結果を示す図であり、○は７２
時間の連続運転時に１日当たり１回以上の確率で閉塞発
生を生じることがない場合で、×は同様の条件で１日１
回以上の閉塞が発生した場合である。なお、横軸に空隙
率調整装置の長さ寸法／燃料粒子の平均粒子径（Ｌ／
Ｄ）、縦軸にΔε｛＝（εｂ−ε１）／（ε２−ε
１）｝をとっている。但し、ε１は圧送タンクにおける
空隙率、詳細には圧送タンク内における廃棄合成樹脂類
の層部とその上の空気層との境界より下側の廃棄合成樹
脂類の層部での空隙率であり、ε２は気送配管における
空隙率（これについては後述する。）、εｂは空隙率調
整装置における空隙率である。

【００２６】図１より理解されるように、空隙率の設定
値と空隙率調整装置の長さ寸法／燃料粒子の平均粒子径
（Ｌ／Ｄ）により気送配管での閉塞発生が大きく変化す
るとともに、これを防止し得る適正運転条件が明らかと
なった。即ち、Δεは０．７以上０．９８以下が好まし
く、また、空隙率調整装置の長さ寸法Ｌは、５０≦Ｌ／
Ｄを満足するように設定することが好ましい。 （Δεの数値限定の根拠） Δε＜０．７が不適な理由は、分散性が十分でないため
気送配管流入時に加速されずに閉塞するからであり、Δ
ε＞０．９８が不適な理由は、分散は十分であるが、気
送配管流入時の加速が不十分であるため、やはり閉塞頻
度が増加するからである。

【００２７】以上を纏めると、圧送タンクにおける空隙
率をε１［％］、気送配管における空隙率をε２［％］
としたとき、空隙率調整装置での空隙率εｂを、下記
（１）式を満足するように調整することが、配管閉塞を
解消させる上で好ましい。

【００２８】 εｂ＝（ε２−ε１）×Δε＋ε１ ［％］ …（１） 但し、Δε：０．７０〜０．９８ また、空隙率調整装置の長さ寸法Ｌは、５０≦Ｌ／Ｄを
満足するように設定することが好ましい。

【００２９】なお、空隙率ε２については、以下に述べ
る時間平均空隙率を用いる。ここで、廃棄合成樹脂粒子
の気送配管内への供給速度をｖ［ｋｇ／ｓ］、単一の廃
棄合成樹脂粒子の見かけ比重をρ［ｋｇ／ｍ³］とする
とき、廃棄合成樹脂粒子は単一の分散相として気送配管
内の空間を占有し、単位時間に供給される固体相の粒子
総体積（Ｖｐ［ｍ³／ｓ］）はｖ／ρで示される。同様
に気送配管の或る場所で単位時間に通過する気相の総体
積をＶｇ［ｍ³／ｓ］とすると、気送配管内の任意の場
所における時間平均空隙率ε２としては、ε２＝１−Ｖ
ｐ／Ｖｇで表せられ、この式を用いている。

【００３０】以下に、本発明の実施形態を図面に基づき
説明する。 （第１実施形態）図２は、第１実施形態で用いる吹込み
装置を示す模式図である。

【００３１】この吹込み装置は、廃棄合成樹脂類を貯蔵
すると共に下部に廃棄合成樹脂類を定量切り出す供給装
置としてのロータリーバルブ２が設けられた圧送タンク
１を有し、ロータリーバルブ２の直下に空隙率調整装置
３が設けられ、空隙率調整装置３の下には気送配管４が
通り、気送配管４の先端に設けられたランス５から高炉
６内に廃棄合成樹脂類を吹き込むように構成されてい
る。上記空隙率調整装置３は、気送配管４よりも大径の
大径部３ａを有すると共にその大径部３ａ内にエアーを
外部から供給するガス供給管３ｂを備える。また、大径
部３ａの長さ寸法Ｌは上記５０≦Ｌ／Ｄを満足するよう
に設定している。

【００３２】この吹込み装置を用いた吹込み操業方法
は、ロータリーバルブ２を介して定量供給される廃棄合
成樹脂類は気送配管４に入る前に、空隙率調整装置３内
に供給され、ここでガス供給管３ｂからのガスにより分
散・流動化され、前記（１）式にて示すように空隙率を
高められた状態で気送配管４に供給され、ここで更にキ
ャリアーガスが添加され、最終の配管内空隙率に調整さ
れる。

【００３３】ここで、具体的に数値を用いて説明する。
例えば、圧送タンク１の空隙率ε１がその平均値の６０
［％］であり、気送配管４における空隙率ε２がその平
均値の９０［％］であるとき、前記（１）式に基づいて
空隙率調整装置３での空隙率εｂが８１〜８９［％］と
なる故に、圧送タンク１から気送配管４までの空隙率が
段階的に変化する。

【００３４】したがって、第１実施形態による場合に
は、気送配管４での閉塞を防止でき、廃棄合成樹脂類を
安定して気送することが可能になり、その結果として圧
送タンク１内での棚つりも防止することができる。 （第２実施形態）図３は、第２実施形態で用いる吹込み
装置を示す模式図である。

【００３５】この吹込み装置は、廃棄合成樹脂類を貯蔵
すると共に下部に廃棄合成樹脂類を定量切り出す供給装
置としてのテーブルフィーダー１２が設けられた圧送タ
ンク１１を有する。テーブルフィーダー１２は、上側円
板１２ａと下側円板１２ｅとの間に回転円盤１２ｃが設
けられ、上側円板１２ａの一部を開口させた入口１２ｂ
から落下した廃棄合成樹脂類を、回転円盤１２ｃの外周
面に複数設けた翼１２ｄにより矢印方向に回転させてい
き、下側円板１２ｅの一部を開口させた出口１２ｆから
落下させるように構成されている。なお、入口１２ｂと
出口１２ｆは、回転円盤１２ｃの回転方向に異なる位置
に設けられている。

【００３６】テーブルフィーダー１２下側には、その出
口１２ｆの直下に入口１３ｅを配して空隙率調整装置１
３が設けられ、空隙率調整装置１３の出口１３ｆにはこ
れと連通して気送配管１４が設けられ、気送配管１４の
先端に設けられたランス５から高炉６内に廃棄合成樹脂
類を吹き込むように構成されている。上記空隙率調整装
置１３は、気送配管１４よりも大径の大径部１３ａを有
すると共にその大径部１３ａ内にエアーを外部から供給
する複数、例えば３つのガス供給管１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄを備える。また、大径部１３ａの長さ寸法Ｌは上記
５０≦Ｌ／Ｄを満足するように設定している。

【００３７】この吹込み装置を用いた吹込み操業方法
は、テーブルフィーダー１２を介して定量供給される廃
棄合成樹脂類は気送配管１４に入る前に、空隙率調整装
置１３内に供給され、ここでガス供給管１３ｂ〜１３ｄ
からのガスにより分散・流動化され、前記（１）式にて
示すように空隙率を高められた状態で気送配管１４に供
給され、ここで更にキャリアーガスが添加され、最終の
配管内空隙率に調整される。

【００３８】したがって、第２実施形態による場合に
は、気送配管１４での閉塞を防止でき、廃棄合成樹脂類
を安定して気送することが可能になり、その結果として
圧送タンク１１内での棚つりも防止することができる。

【００３９】なお、上述した第１、第２実施形態では廃
棄合成樹脂類の供給量制御に圧送タンクに設けられたロ
ータリーバルブやテーブルフィーダーを用いているが、
本発明はこれに限らない。例えば、圧送タンクからラン
ス先端までの間における差圧制御を適用して廃棄合成樹
脂類の供給量制御を行うようにしても構わない。

【００４０】また、上述した第１、第２実施形態では廃
棄合成樹脂類を高炉内に吹き込むようにしているが、本
発明はこれに限らず他の燃料炉、例えば高炉以外の他の
堅型冶金炉やコークス炉、或いはボイラーやセメントキ
ルン等に対して吹き込む場合にも同様に適用できること
は勿論である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明方法による場
合には、圧送タンクから気送配管に廃棄合成樹脂類が供
給される前に空隙率調整装置にて空隙率が調整されるた
め、圧送タンクから気送配管までにおいて空隙率が段階
的に変化することになり、それ故に気送配管での閉塞を
防止でき、廃棄合成樹脂類を安定して気送することが可
能になり、その結果として圧送タンク内での棚つりも防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吹込み操業方法の条件を示す図であ
る。

【図２】第１実施形態に係る吹込み操業状態を示す模式
図である。

【図３】第２実施形態に係る吹込み操業状態を示す模式
図である。

【符号の説明】

１、１１ 圧送タンク ２ ロータリーバルブ ３、１３ 空隙率調整装置 ３ａ、１３ａ 大径部 ３ｂ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ ガス供給管 ４、１４ 気送配管 ５ ランス １２ テーブルフィーダー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧送タンクに貯留された粒状の廃棄合成
   樹脂類を、圧送タンクに設けた供給装置により気送配管
   に供給して気送し、気送配管の先端側に取付けられたラ
   ンスを介して燃焼炉内に吹込む操業方法であって、 上記供給装置と上記気送配管との間に、一定空間内にお
   ける気相体積の占める比率である空隙率を調整する機能
   を有する空隙率調整装置を設け、圧送タンクにおける空
   隙率をε１［％］、気送配管における空隙率をε２
   ［％］としたとき、上記空隙率調整装置での空隙率εｂ
   を、下式を満足するように調整することを特徴とする吹
   込み操業方法。 εｂ＝（ε２−ε１）×Δε＋ε１ ［％］ 但し、Δε：０．７０〜０．９８
2. 【請求項２】 前記空隙率調整装置に、前記気送配管よ
   りも管径が大きい大径部と、その大径部内に外部から気
   体を供給する気体供給管からなるものを用いる請求項１
   に記載の吹込み操業方法。
3. 【請求項３】 前記廃棄合成樹脂類の平均粒子径をＤと
   するとき、前記空隙率調整装置の長さ寸法Ｌを、５０≦
   Ｌ／Ｄを満足するように設定する請求項１又は２に記載
   の吹込み操業方法。