CN108575090A - 水泥窑排气的汞减少方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明低成本、高效率地减少水泥窑排气中所含的汞的量。水泥窑排气的汞减少装置(11)，其具有：混合加热装置(19)，其中，边将水泥窑的燃烧排气(G1)中所含的水泥窑粉尘(D2、D4)与从将水泥原料(R1)预热的预热器(4)的除最上段旋风器(4D)和最下段旋风器(4A)以外的旋风器(4C)(或4B)分取的水泥原料(R2)混合，边利用水泥原料(R2)的显热进行加热；汞回收装置(21)，其中，将通过该混合加热而从水泥窑粉尘(D2、D4)中挥发的汞Hg回收；供给装置，其中，将从混合加热装置(19)所排出的汞去除粉尘(D5、D6)供给至相对于分取水泥原料(R2)的旋风器(4C)(或4B)位于下段的旋风器(4B)(或4A)。

Description

水泥窑排气的汞减少方法及其装置
技术领域
本发明涉及通过将水泥窑排气中的汞与原料粉尘(以下称为“水泥窑粉尘”)一起回收从而减少水泥窑排气中所含的汞的量的方法和装置。
背景技术
由于在水泥的原燃料、再循环资源中含有汞，因此在使用它们作为原料等的水泥窑的燃烧排气中含有极微量的金属汞(Hg)和汞化合物。
因此，在专利文献1中，为了将水泥窑排气中所含的汞等除去，将除去了汞等的集尘粉尘在水泥原料中再利用，提出了如下方法：对水泥窑粉尘进行集尘，使用熟料冷却器的排气进行加热，将通过加热而挥发的汞回收。
但是，对于上述专利文献1中记载的气流加热方式而言，由于挥发的汞和为了将集尘粉尘加热而使用的排气这两者导入汞回收装置，因此存在着汞回收装置大型化、设备成本和运转成本升高的问题。
另一方面，在专利文献2中公开了将水泥窑粉尘用外热窑间接地加热、使粉尘中所含的汞挥发来回收的方法。对于该间接加热方式而言，由于没有用气流将水泥窑粉尘加热，因此能够使汞回收装置小型化，但没有将粉尘直接加热，相应地为了使汞挥发所需的热量增多，加热装置的设备成本、运转成本升高。
鉴于上述的问题，在专利文献3中提出了如下的汞回收系统等，其具有：边将水泥窑粉尘与从水泥烧成装置的预热器中分取的水泥原料等混合边利用水泥原料等的显热进行加热的混合装置；和将通过混合加热而挥发的汞回收的汞回收装置。根据该系统等，为了使汞挥发而利用水泥烧成装置中的水泥原料，同时避免汞回收装置的大型化，从而能够减少耗能，减少运转成本和设备成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-88770号公报
专利文献2：日本特开2003-245642号公报
专利文献3：日本特开2014-58699号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献3中记载的系统等是有效的，但如果设置使水泥窑粉尘和水泥原料的混合物流动化、分离为粗粉和包含微粉的气体的振动流化床式分级机，则装置构成复杂化等，有改善的余地。
因此，本发明的目的在于：利用从水泥烧成装置的预热器中分取的水泥原料从水泥窑粉尘中回收汞时，通过使装置构成简化，减少设备成本和运转成本，从而低成本、高效率地减少水泥窑排气中所含的汞的量。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明为水泥窑排气的汞减少方法，其特征在于，边将水泥窑的燃烧排气中所含的水泥窑粉尘与从将水泥原料预热的预热器的除最上段旋风器和最下段旋风器以外的旋风器中分取的水泥原料混合，边利用该水泥原料的显热进行加热，将通过该混合加热而从上述水泥窑粉尘中挥发的汞回收，使上述混合加热后的上述水泥窑粉尘和上述水泥原料的混合物返回至相对于分取上述水泥原料的旋风器位于下段的旋风器。
根据本发明，使用具有适于使水泥窑粉尘中所含的汞挥发的原料温度的、从预热器的除最上段旋风器和最下段旋风器以外的旋风器中分取的水泥原料，将水泥窑粉尘混合加热，用位于下段的旋风器从混合加热后的水泥窑粉尘和水泥原料的混合物中进行热回收，因此能够在抑制热损失的同时高效率地减少水泥窑排气中所含的汞的量。另外，由于使混合加热后的混合物返回至相对于分取水泥原料的旋风器位于下段的旋风器，因此能够减少水泥原料、混合物的搬运所需的成本。进而，由于在回收汞之前不必进行分级，因此也能够减少运转成本。
在上述水泥窑排气的汞减少方法中，通过对从上述混合加热装置排出的水泥窑粉尘和水泥原料的混合物的温度进行计量，基于该计量结果来控制上述水泥原料的分取量，从而能够将水泥原料的分取引起的对水泥烧成装置的影响控制在最小限度。
在上述水泥窑排气的汞减少方法中，能够将氯添加于上述水泥窑粉尘中，将水泥窑粉尘中所含的汞氯化来降低沸点，进而高效率地回收汞。
在上述水泥窑排气的汞减少方法中，通过将活性炭作为汞吸附材料添加到上述预热器的排气中，将该排气中所含的汞作为上述水泥窑粉尘回收，从而能够使用活性炭高效率地回收汞。
另外，本发明为水泥窑排气的汞减少装置，其特征在于，具有：混合加热装置，其中，边将水泥窑的燃烧排气中所含的水泥窑粉尘与从将水泥原料预热的预热器的除最上段旋风器和最下段旋风器以外的旋风器分取的水泥原料混合，边利用该水泥原料的显热进行加热；汞回收装置，其中，将通过该混合加热而从上述水泥窑粉尘挥发的汞回收；供给装置，其中，将从上述混合加热装置中排出的上述水泥窑粉尘和上述水泥原料的混合物供给至相对于分取上述水泥原料的旋风器位于下段的旋风器。
根据本发明，与上述发明同样地，能够用简单的构成就高效率地减少水泥窑排气中所含的汞的量。另外，由于使混合加热后的混合物返回至分取水泥原料的旋风器的下段的旋风器，因此能够减少搬运水泥原料、混合物的装置所需的成本。进而，由于不必在汞回收装置的前段另外设置分级装置，因此也能够简化装置构成，减少成本。
在上述水泥窑排气的汞减少装置中，通过具有对从上述混合加热装置排出的水泥窑粉尘和水泥原料的混合物的温度进行计量的温度计、和基于该温度计的计量结果来控制上述水泥原料的分取量的控制装置，从而能够将水泥原料的分取引起的对水泥烧成装置的影响控制在最小限度。
在上述水泥窑排气的汞减少装置中，能够设置将氯添加于上述水泥窑粉尘中的氯添加装置。由此也能够将水泥窑粉尘中所含的汞氯化而降低沸点，进而高效率地回收汞。
在上述水泥窑排气的汞减少装置中，能够设置投入作为汞吸附材料的活性炭、将上述预热器的排气中所含的汞作为上述水泥窑粉尘回收的集尘器，能够使用活性炭高效率地从排气中回收汞。
发明的效果
如上所述，根据本发明，通过从水泥窑粉尘中以低成本、高效率地回收汞，从而能够减少水泥窑排气中所含的汞的量。
附图说明
图1为表示本发明涉及的水泥窑排气的汞减少装置的一实施方式的全体构成图。
具体实施方式
接下来，参照附图对用于实施本发明的方式详细地说明。
图1表示本发明涉及的水泥窑排气的汞减少装置的一实施方式，该汞减少装置11附设于具有水泥窑2、熟料冷却器3、预热器4和预烧(仮焼)炉5等的通常的水泥烧成装置1。水泥窑粉尘(以下酌情简称为“窑粉尘”。)D1是通过从预热器4的最上段旋风器4D排出的排气G1经由水泥原料干燥粉碎装置等(未图示)到达在烟囱7的上游侧设置的集尘器6、用该集尘器6除尘而得到的。另外，在该集尘器6的前段设置将活性炭等汞吸附材料投入排气G1的流路的汞吸附材料投入装置8。
汞减少装置11由下述构成：将集尘器6中回收了的窑粉尘D1搬运到预热器4的附近的空气输送机12；从搬运的窑粉尘D1中回收粗粉D2的旋风器13；从由旋风器13排出的包含微粉D3的气体G2中除尘并将集尘粉尘D4回收的集尘器14；将粗粉D2和集尘粉尘D4供给至混合加热装置19的定量供给机15；将集尘器14的排气G3排放到大气中的风扇16；边将从定量供给机15供给的粗粉D2和集尘粉尘D4与从预热器4的第3旋风器4C分取的水泥原料R2混合边利用水泥原料R2的显热来进行加热的混合加热装置19；将通过混合加热而从粗粉D2和集尘粉尘D4中挥发的汞回收的汞回收装置21；使从混合加热装置19排出的汞去除粉尘D5、D6返回至第2旋风器4B的供给装置(未图示)。
混合加热装置19也兼作输送机，为了通过边将供给的粗粉D2、集尘粉尘D4和水泥原料R2混合搅拌边搬运从而使混合物(汞去除粉尘D5和D6)的温度均一化并使汞挥发而设置。与图1的记载不同，优选将该混合加热装置19配置于第3旋风器4C和第2旋风器4B之间，利用势能来搬运水泥原料R2和汞去除粉尘D5、D6。
汞回收装置21包括：用于从来自混合加热装置19的排气G4中除尘的高温集尘器22；通过使高温集尘器22的排气G5与冷却水W之间进行热交换从而使排气G5中所含的挥发汞冷凝的热交换器24；积存从热交换器24供给的汞Hg的汞回收罐25；使汞回收罐25的排气G7中所含的汞返回至汞回收罐25的气液分离器26；调整排气G7的流量的流量调节阀27。
就水泥原料R2而言，被投入预热器4的水泥原料R1具有用预热器4的最上段旋风器4D和第3旋风器4C预热了的450℃以上且不到810℃的温度，分取的水泥原料R2的量能够通过在预热器4C与混合加热装置19之间所配置的流量调节闸门18进行调节。
接下来，参照图1对使用了具有上述构成的水泥窑排气的汞减少装置11的本发明涉及的水泥窑排气的汞减少方法进行说明。
将用集尘器6从由预热器4的最上段旋风器4D排出的排气G1中除尘、经过旋风器13等得到的、作为窑粉尘的粗粉D2和集尘粉尘D4与从预热器4的第3旋风器4C分取的水泥原料R2导入混合加热装置19，将它们混合搅拌5～30分钟，将粗粉D2和集尘粉尘D4加热至汞的沸点即400度以上，使粗粉D2和集尘粉尘D4中所含的汞挥发。
从混合加热装置19排出的汞去除粉尘D5由于作为水泥原料利用，因此返回至位于分取了水泥原料R2的旋风器4C的下方的第2旋风器4B。另一方面，混合加热装置19的排气G4导入高温集尘器22，将排气G4中所含的汞去除粉尘D6回收，与汞去除粉尘D5一起返回至第2旋风器4B。
接下来，将高温集尘器22的排气G5导入热交换器24，通过使其与冷却水W间接地进行热交换，从而使排气G5中所含的挥发汞冷凝。将热交换器24的排气G6和冷凝的汞Hg导入汞回收罐25，将冷凝了的汞Hg积存于汞回收罐25，排气G7经由气液分离器26、流量调节阀26、集尘器14和风扇16被排放到大气中。
如上所述，根据本实施方式，使用具有适于使粗粉D2和集尘粉尘D4(窑粉尘)中所含的汞挥发的450℃～810℃左右的原料温度的、从第3旋风器4C分取的水泥原料R2，将粗粉D2和集尘粉尘D4混合加热，用位于下段的第2旋风器4B从混合加热后的粗粉D2和集尘粉尘D4与水泥原料R2的混合物中进行热回收，因此能够抑制热损失，同时高效率地从水泥窑粉尘中回收汞。另外，只具有混合加热装置19和其前后的分取、供给装置等，也无需在以往那样的汞减少装置11的前段另外设置分级装置，因此也能够简化装置构成，减少装置和运转成本。
再有，上述实施方式中，对于从预热器4的第3旋风器4C分取水泥原料R2、并且将汞去除粉尘D5、D6返回至第2旋风器4B的情形进行了说明，但使汞去除粉尘D5、D6返回的旋风器也可以是最下段旋风器4A。另外，分取水泥原料R2的旋风器也可以是第2旋风器4B，能够使汞去除粉尘返回至最下段旋风器4A。
将水泥原料分取时不包括预热器4的最上段旋风器4D，这是因为对于从最上段旋风器4D分取的水泥原料而言，无法获得足以使粗粉D2和集尘粉尘D4中所含的汞挥发的热量。另外，不包括最下段旋风器4A，这是因为最下段旋风器4A内的原料由于完成了脱二氧化碳，因此对水泥烧成产生的影响大，热损失变大。由以上可知，优选使用从第2旋风器4B、第3旋风器4C分取的450℃～810℃左右的水泥原料R2。
另外，将使汞去除粉尘D5、D6返回的位置定为分取水泥原料R2的旋风器的下段，这是因为考虑了设备件数的增加、抬升分取的汞去除粉尘D5、D6引起的搬运成本的增加。
除了上述构成以外，也能够在混合加热装置19的汞去除粉尘D5的排出口、高温集尘器22的汞去除粉尘D6的排出口分别配置对这些粉尘D5、D6的温度进行计量的温度计(未图示)，按照这些温度计的指示值，利用流量调节闸门18调节从第3旋风器4C分取的水泥原料R2的量。由此能够将与水泥原料R2的分取相伴的对水泥烧成装置的不良影响控制在最小限度。
另外，也能够通过在粗粉D2和集尘粉尘D4中添加氯分，将粗粉D2和集尘粉尘D4中所含的汞氯化，从而降低汞的沸点，减少运转成本。
再有，由于汞集中于作为窑粉尘D1的微粉分的集尘粉尘D4中，因此未必需要将用旋风器13回收了的粗粉D2供给至混合加热装置19进行处理，可作为水泥原料R1的一部分直接利用。
另外，在预热器4由5段、6段的旋风器构成的情况下，也通过从最上段和最下段旋风器以外分取具有450℃～810℃左右的原料温度的水泥原料R2，将从混合加热装置排出的混合物返回至相对于将水泥原料R2分取的旋风器位于下段的旋风器，从而能够获得与上述实施方式同样的作用效果。
进而，通过在水泥窑排气G1的流路中投入活性炭等汞吸附材料，从而在集尘器6中将排气G1中所含的汞作为窑粉尘D1捕集，防止与排气G1一起将汞从烟囱7排出，同时在汞减少装置11中对该窑粉尘D1(D2和D4)进行加热处理将汞回收，从而可以控制排放到大气中的汞的量。
附图标记的说明
1 水泥烧成装置
2 水泥窑
3 熟料冷却器
4 预热器
4A 最下段旋风器
4B 第2旋风器
4C 第3旋风器
4D 最上段旋风器
5 预烧炉
6 集尘器
7 烟囱
8 汞吸附材料投入装置
11 水泥窑排气的汞减少装置
12 空气输送机
13 旋风器
14 集尘器
15 定量供给机
16 风扇
18 流量调节闸门
19 混合加热装置
21 汞回收装置
22 高温集尘器
24 热交换器
25 汞回收罐
26 气液分离器
27 流量调节阀
D1 窑粉尘
D2 粗粉
D3 微粉
D4 集尘粉尘
D5、D6 汞去除粉尘
G1 水泥窑排气
G2～G7 排气
R1、R2 水泥原料
W 冷却水

Claims (8)

1.水泥窑排气的汞减少方法，其特征在于，边将水泥窑的燃烧排气中所含的水泥窑粉尘与从将水泥原料预热的预热器的除最上段旋风器和最下段旋风器以外的旋风器分取的水泥原料混合，边利用该水泥原料的显热进行加热；将通过该混合加热而从上述水泥窑粉尘中挥发的汞回收；将上述混合加热后的上述水泥窑粉尘和上述水泥原料的混合物返回至相对于分取上述水泥原料的旋风器位于下段的旋风器。
2.根据权利要求1所述的水泥窑排气的汞减少方法，其特征在于，计量从上述混合加热装置排出的水泥窑粉尘和水泥原料的混合物的温度；基于该计量结果控制上述水泥原料的分取量。
3.根据权利要求1或2所述的水泥窑排气的汞减少方法，其特征在于，在上述水泥窑粉尘中添加氯。
4.根据权利要求1、2或3所述的水泥窑排气的汞减少方法，其特征在于，向上述预热器的排气中添加活性炭作为汞吸附材料，将该排气中所含的汞作为上述水泥窑粉尘回收。
5.水泥窑排气的汞减少装置，其特征在于，具有：混合加热装置，其中，边将水泥窑的燃烧排气中所含的水泥窑粉尘与从将水泥原料预热的预热器的除最上段旋风器和最下段旋风器以外的旋风器分取的水泥原料混合，边利用该水泥原料的显热进行加热；汞回收装置，其中，将通过该混合加热而从上述水泥窑粉尘挥发的汞回收；供给装置，其中，将从上述混合加热装置所排出的上述水泥窑粉尘和上述水泥原料的混合物供给至相对于分取上述水泥原料的旋风器位于下段的旋风器。
6.根据权利要求5所述的水泥窑排气的汞减少装置，其特征在于，具有：计量从上述混合加热装置所排出的水泥窑粉尘与水泥原料的混合物的温度的温度计；和基于该温度计的计量结果控制上述水泥原料的分取量的控制装置。
7.根据权利要求5或6所述的水泥窑排气的汞减少装置，其特征在于，具有将氯添加于上述水泥窑粉尘中的氯添加装置。
8.根据权利要求5、6或7所述的水泥窑排气的汞减少装置，其特征在于，具有集尘器，其中，作为汞吸附材料投入活性炭，将上述预热器的排气中所含的汞作为上述水泥窑粉尘回收。
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