JP2002282639A - 煙霧流れからの揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩の除去方法及び装置 - Google Patents

煙霧流れからの揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩の除去方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子含有煙霧流れに含有される有害な揮発性
成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩の除去方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 バイパス煙霧として言及する煙霧の少な
くとも５％の画分（１）を抽出し、抽出されたこの画分
の関数である分布に従って、少なくともそれらの粒子に
関して、バイパス煙霧の有害な成分を凝縮させ（４）、
そしてこの粒子をろ過して（８、１２）、有害な成分を
分離する方法及び装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子含有煙霧（fu
me）流れに含有される有害な有害揮発性成分、特に塩化
物及び／又は硫酸塩の除去方法及び装置、並びにセメン
トクリンカー、特にポルトランドセメントクリンカーの
製造プラントでのこの装置の使用に関する。
【０００２】本発明は特にそのような用途を意図してい
るが、粒子含有煙霧の脱ガス処理を行うことが望まれる
全ての他の用途で、本発明の方法及び装置を使用するこ
とができる。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
【０００３】現在では、セメント製造の分野において、
非常に広く使用されている製造プロセスは、以下の工程
を行うことからなる：必要とされる原料の混合物を微細
に粉砕する工程、そのようにして得た微細にされた材料
をサイクロン熱交換器において、８００℃〜９００℃の
温度に予備加熱する工程、予備加熱した材料を、この材
料を１３５０℃超の温度に加熱する回転管炉で焼成する
工程。
【０００４】炉に残る材料はクリンカーとして知られ
る。これはその後冷却し、粉砕してセメントを作る。
【０００５】上述の方法がかなりのエネルギーを消費す
ること、及び予備加熱のために炉から放出される煙霧を
サイクロン熱交換器に供給して、熱入力を最少化するの
が有利な場合があることは明らかである。
【０００６】原料は、高温において揮発性の無機化合
物、特に塩化物及び／又は硫酸塩を含有する場合がある
ことが知られている。高温の装置で循環操作を行うと、
この化合物が、クリンカーの出口に近い炉の最も高温の
箇所で発生し、７００℃〜９５０℃のほとんどの部分、
すなわちサイクロン熱交換器の下側の箇所において凝縮
する。
【０００７】結果としてこの化合物は炉から出ない。こ
れは、揮発した状態であるので高温のクリンカーと一緒
には炉から出ず、又は凝縮して蓄積するので部分的に冷
却された最終的な煙霧と一緒には炉からでないことによ
る。従って、焼成装置を循環するガス及び材料中での濃
度が非常に高くなる。
【０００８】凝縮箇所においては、これらの材料が装置
の壁に粒子状で付着し、満足な製造に対する障害になる
ことがある。
【０００９】これらの有害な成分を除去するための１つ
の既知の方法は、これらが気体状態である箇所、すなわ
ち熱交換器の最も下側の箇所で、炉の煙霧が炉を出てす
ぐにパージを行うことである。このようなパージは一般
に、「炉煙霧バイパス」と呼ばれる。パージしなければ
ならない煙霧の割合は、揮発性成分の量に依存してお
り、これは特定の場合には５０％を超えることもある。
【００１０】この目的のために、煙霧の一部を引き出
し、冷却空気をそこに導入する。低温の空気との混合に
よってもたらされるガスの非常に迅速な冷却は揮発性成
分を、非常に微細な粒子の形で且つ煙霧と共に吸い出さ
れた懸濁している材料の粒子の表面の堆積物の形で凝縮
させる。このようにして、変質した原料と凝縮した有害
な成分との混合物によって構成されるバイパスダストが
得られる。その後、ダストを含有するガスをろ過して、
この有害な成分を含有するダストを捕獲する。
【００１１】しかしながら、バイパスダストは原料の一
部を含有しているので、バイパスダストは生産効率を低
下させる。例えば１０％の煙霧バイパス比は、１ｍｏｌ
％又はそれよりも大きい生産性の低下をもたらす。
【００１２】更にバイパスダストは環境的なコストもも
たらす。これは一般に、このダストの適当な処理手段が
なく、ダストを廃棄しなければならないことによる。ま
た、これらは原料に含有される炭酸塩を分解するのに必
要とされるエネルギーを受け取るので、更なるエネルギ
ー消費をもたらす。従って、それらの量を減少させるこ
とが経済的にかなり求められている。
【００１３】損失材料の量を減少させるための１つの方
法は、ダストを、有害な成分が少ない粗い部分と有害な
成分が多い微細な部分の２つの部分に分けることであ
る。ここでこの粗い部分は、クリンカー生産循環に再導
入することができ、またこの微細な部分は除去すること
又は別個に処理することができる。
【００１４】従来の方法は、５％未満の小さい煙霧抽出
比でのみ使用されてきた。
【００１５】しかしながら上述のように、煙霧抽出比は
５％超にすることができ、この場合の再循環のための方
法は現在まで提案されていない。
【００１６】実際には、解決が困難な問題が多数ある。
抽出される煙霧の流量が比較的少ないと、冷却の強度が
強くなり、凝縮物によって構成される微細粒子の、バイ
パスダストにおける割合が大きくなる。他方で、抽出量
が多いと、ダスト中の有害な成分の分布が比較的ランダ
ムになる。更に、そのような場合、サイクロン熱交換器
のように異なる粒度の群のダストを一緒に回収する方法
を使用することは経済的ではない。
【００１７】
【課題を解決する手段】本発明の目的は、粒子含有煙霧
流れに含有される有害な揮発性成分、特に塩化物及び／
又は硫酸塩の除去方法及び装置、並びにセメントクリン
カー、特にポルトランドセメントクリンカーの製造プラ
ントでのこの装置の使用に関する。これは上述の欠点を
改善し、且つ煙霧抽出量が大きいプロセスにおいて、抽
出された有害な成分が少ない粒子の少なくとも一部を再
循環させて、揮発性成分を除去することが出きる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の更なる目的及び利益は、
以下の説明から明らかになる。以下の説明は単なる例示
であり、本発明を限定することを意図するものではな
い。
【００１９】本発明は第１に、粒子含有煙霧流れに含有
される有害な揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩
の除去方法に関する。この方法では、バイパス煙霧とし
て言及する煙霧の少なくとも５％の画分を抽出し、抽出
された画分の関数である分布に従って、少なくともそれ
らの粒子に関して、バイパス煙霧の有害な成分を凝縮さ
せ、そしてこの粒子をろ過して、有害な成分を分離す
る。ここで、ろ過のときに前記粒子を、有害な成分の分
布に適合した分離選択性を使用して、粒度が微細な画分
と粒度が粗い画分の少なくとも２つの画分に分け、それ
によって粒度が粗い画分に有害な成分が少なく、且つ粒
度が微細な画分が有害な成分に富むようにすることを特
徴とする。
【００２０】また本発明は、粒子含有煙霧流れに含有さ
れる有害な揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩を
除去する装置に関する。この装置は、バイパス煙霧とし
て言及する前記煙霧の少なくとも５％の画分を抽出する
手段、抽出された前記画分の関数である分布に従って、
少なくともそれらの粒子に関して、バイパス煙霧の有害
な成分を凝縮させる手段、及び前記粒子をろ過して、有
害な成分を分離する手段を具備する。ここで、前記ろ過
手段が、前記粒子を粒度が微細な粒度の画分と粗い粒度
の画分の少なくとも２つの画分に分離する分離手段を有
し、この分離手段が、粗い粒度の画分に有害な成分が少
なく、且つ微細な粒度の画分が有害な成分に富むように
する有害な成分の分布に適合した選択性を有することを
特徴とする。
【００２１】本発明は更に、セメントクリンカー、特に
ポルトランドセメントクリンカーの製造プラントでの、
上述の装置の使用に関する。
【００２２】本発明は、以下の説明及び添付の図１から
比較的容易に理解することができる。この図１は、本発
明の装置を使用するセメントクリンカーの製造プラント
の例の概略を示している。
【００２３】本発明は第１に、粒子含有煙霧流れ中に含
有される有害な揮発性成分、特の塩化物及び／又は硫酸
塩を除去する方法に関する。
【００２４】図１で示されているように、本発明の方法
では、煙霧の少なくとも５％の所定の画分１を抽出す
る。この画分は、バイパス煙霧と呼ばれる煙霧の流れを
作る。ここでは有害な成分は気体で存在し、これらは特
に空気冷却によって凝縮させる。そのような有害な成分
は、抽出された画分の関数である分布に従って、非常に
微細な粒子になり及び／又は粒子の表面に堆積する。こ
れらの粒子はその後ろ過して、有害な成分を分離する。
【００２５】ここで、「ろ過」という用語は、液体又は
ガスを純化すること、特に液体又は気体に混合された材
料を保持すること、又は通過させることを意図した液体
又は気体を通過させることからなる操作を意味すること
に注意すべきである。更に「分離」という用語は、例え
ば異なる大きさの粒子を含有する不均一混合物の成分を
分離することからなる操作を意味していることに注意す
べきである。
【００２６】本発明によればろ過のときに、前記粒子
を、有害な成分の分布に適合した分離選択性を使用し
て、微細な粒度の画分２と他の粗い粒度の画分２’との
少なくとも２つの画分に分離し、それによって前記粗い
粒度の画分に有害な成分が少なく、前記微細な粒度の画
分が有害な成分に富むようにする。従って粗い粒度の画
分は、煙霧の流れに再循環させることができる。上述の
「有害な成分が少ない」／「有害な成分に富む」及び
「粗い」／「微細」という用語は、互いの関係における
相対的な程度を意味しているに過ぎない。
【００２７】従って、比較的幅広い範囲の粒度の粒子の
流れの処理を可能にする分離選択性を選択することによ
って、大きい割合で煙霧を抽出した場合であっても、抽
出した粒子の少なくとも一部の再循環を可能にする方法
が得られる。
【００２８】例えばバイパス煙霧の流れを拡げて急激に
流れを遅くし、粒子の沈降をもたらして前記粒子の第１
の分離を行うこと、及び／又は粒子に静電集塵を行うこ
とによって、所望のろ過選択性を得ることができる。粗
い画分２’は、この第１のろ過工程の間に捕らえられた
粒子によって構成される。
【００２９】また、第１のろ過工程の間に捕らえられな
かった粒子をろ過する第２の工程を行って、微細な画分
２が、この第２のろ過工程の間に捕らえられた粒子によ
って構成されるようにすることができる。
【００３０】有害な揮発性成分を凝縮させるためのバイ
パス煙霧の従来の空気冷却との操作の補充として、液
体、特に水を噴霧することによって、バイパス煙霧をろ
過の前に２回冷却することができる。従ってバイパス煙
霧の温度は、抽出したときの１，０００℃を超える温度
から、ろ過の前の例えば４００〜６００℃、又は更に第
２の冷却操作を使用する場合の１２０〜２５０℃まで低
下する。
【００３１】この場合、例えば５〜５５％の煙霧を抽出
することができる。例えばセメントクリンカーを製造す
る炉の煙霧の約１５％を抽出する場合、塩素の６０％の
みが、ダストの６０重量％を構成する２０μｍ未満の微
細な画分に入る。
【００３２】このタイプの比較的幅広い分布の場合、粗
い画分を、例えばろ過された粒子の１０〜４０重量％に
限定すること、及びそのような画分が存在した場合に、
選択率を調節できないタイプの分離装置は使用できない
ことが分かる。
【００３３】例えばろ過された粒子の２５〜３０重量％
の粗い画分を分離して、そこに含まれる有害な成分の割
合を、初期含有量に対して約１０〜１５％に限定するこ
とができる。
【００３４】また本発明は、粒子含有煙霧流れ中の有害
な揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩を除去する
装置に関する。
【００３５】そのような装置は特に、上述の方法を実施
するために使用することができる。
【００３６】図１に示されているように、この装置は、
煙霧の少なくとも５％の所定の画分１（「バイパス煙
霧」として言及する）を抽出する手段３、抽出された画
分の関数である分布に従って、少なくともそれらの粒子
に関してバイパス煙霧中の有害成分を凝縮させる手段
４、及び粒子をろ過して有害な成分を分離する手段５を
有する。
【００３７】本発明では、前記ろ過手段５は、前記粒子
を、微細な粒度の画分と粗い粒度の他の画分の少なくと
も２つの画分に分離する手段を有する。この分離手段
は、有害な成分の分布に適合した選択性を有し、それに
よって粗い粒度の画分に有害な成分が少なく、且つ微細
な粒度の画分に有害な成分が富むようにする。更にこの
装置は、粗い粒度の画分を煙霧の流れ７に再循環させる
ための手段６を有することができる。
【００３８】分離手段は例えば、バイパス煙霧の全ての
粒子を受け取ることができる第１のフィルター８を有す
ることができ、この第１のフィルター８は、バイパス煙
霧の流れを拡げる手段及び／又はこの流れを静電集塵す
る手段を有し、粗い画分２’を分離すること、及びこれ
を再循環手段６に送ることができる。
【００３９】第１のフィルター８は特に、静電集塵フィ
ルターでできていてよい。これは特に、煙霧を分配して
遅くするようにされた入口ラッパ口（bell mouth）、及
び処理容器１０でできている。ここで入口ラッパ口９は
処理容器１０内に向けて開いている。この処理容器１０
は、煙霧が通る静電場を作ることを可能にする。第１の
フィルター８は、入口ラッパ口９及び／又は静電集塵容
器１０の下に配置された捕獲された粒子を抽出するため
の手段１１も具備して、この入口ラッパ口において沈降
させた材料及び／又は静電場によって捕らえた材料の全
てを回収する。粗い粒度の画分２’を抽出するためのこ
の手段１１は、回収手段６につながっている。
【００４０】分離手段は更に、第１のフィルター８で捕
らえられなかった粒子を回収すること、及び微細な粒度
の画分２を分離することができる第２のフィルター１２
を有することができる。この第２のフィルター１２は特
に、静電タイプのフィルター又は織物部分を有するタイ
プのフィルターでよい。これは、微細な粒度の画分２を
抽出するための手段１３を備えており、この手段１３
は、この画分２を引き出して廃棄すること又は別個に処
理することを可能にする。
【００４１】粗い画分２’又は微細な画分２を抽出する
ための手段１１、１３は特に、スクリュー若しくはチェ
ーンコンベア、又は任意の他の適当な系によって構成さ
れている。
【００４２】有害な成分を凝縮させる手段４は特に、煙
霧を抽出する手段３の領域において供給源１８から空気
を供給する機能を有することができる。
【００４３】また、特に水を噴霧することによって操作
する調整塔１４は、補充的な冷却を提供するために、バ
イパス煙霧の経路において抽出手段３の下流であってろ
過手段５の上流に配置することができる。
【００４４】本発明では、上述の装置をセメントクリン
カー、特にポルトランドセメントクリンカーの製造のた
めのプラントで使用することができる。
【００４５】従って本発明では例えば、第１の予備加熱
工程及び粒子含有煙霧流れを発生させる第２の加熱工程
を行うことによって予め磨砕した材料を熱処理し、第２
の工程でもたらされた煙霧を使用して、第１の工程の熱
入力を提供し、この煙霧に含有されている有害な揮発性
成分を上述の除去方法で処理する。
【００４６】より好ましくは、バイパス煙霧を、熱入力
を提供するのに使用する煙霧流れの下側の部分で抽出す
ることができる。
【００４７】対応するセメントプラントは、予備加熱手
段、特にサイクロン熱交換器、及び加熱手段、特に回転
管炉１６によって構成される、予備粉砕した材料への熱
処理を行う手段を有し、粒子を含有する煙霧をもたら
す。このプラントは更に、予備加熱手段において熱入力
を提供ために加熱手段によってもたらされる煙霧を使用
する手段、及び煙霧中に存在する有害な揮発性成分を除
去する上述の装置を有する。
【００４８】この装置の抽出装置３は特に、サイクロン
熱交換器１５と炉１６の間の、炉の熱エネルギーを使用
するための手段の底部１７に配置することができる。
【００４９】当業者の理解する他の態様は、当然に本発
明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の装置を使用するセメントクリ
ンカーの製造プラントの例の概略図である。
【符号の説明】
１…抽出された画分 ２…微細な粒度の画分 ２’…粗い粒度の画分 ３…抽出手段 ４…凝縮手段 ５…ろ過手段 ６…再循環手段 ７…煙霧の流れ ８…第１のフィルター ９…入口ラッパ口 １０…処理容器 １１…粗い粒度の画分２’の抽出手段 １２…第２のフィルター １３…微細な粒度の画分２の抽出手段 １４…調整塔 １５…サイクロン熱交換器 １６…回転管炉 １７…炉の熱エネルギーを使用する手段の底部 １８…空気供給源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 7/60 Ｃ０４Ｂ 7/60 // Ｆ２３Ｊ 15/02 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｃ Ｆターム(参考） 3K070 DA30 DA33 DA35 DA44 DA75 DA83

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子含有煙霧流れに含有される有害な揮
    発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩の除去方法であ
    って、前記煙霧の少なくとも５％の、バイパス煙霧とし
    て言及する画分を抽出し、抽出された前記画分の関数で
    ある分布に従って、少なくともそれらの粒子に関して、
    前記バイパス煙霧の有害な成分を凝縮させ、そして前記
    粒子をろ過して、前記有害な成分を分離し、ここでろ過
    のときに前記粒子を、前記有害な成分の分布に適合した
    分離選択性を使用して、粒度が微細な画分と粒度が粗い
    画分の少なくとも２つの画分に分離し、それによって前
    記粒度が粗い画分に有害な成分が少なく、且つ前記粒度
    が微細な画分が有害な成分に富むようにすることを特徴
    とする、粒子含有煙霧流れに含有される有害な揮発性成
    分、特に塩化物及び／又は硫酸塩の除去方法。
  2. 【請求項２】 前記バイパス煙霧で流れを作り、前記粒
    子をろ過する第１の操作を、前記流れを拡げること及び
    ／又は前記流れに静電集塵処理をすることによって行
    い、前記粗い画分が、この第１のろ過操作で捕らえられ
    た粒子で構成されるようにする、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記第１のろ過操作によって捕らえられ
    なかった粒子をろ過する第２の操作を行って、この第２
    のろ過操作の間に捕らえられた粒子によって前記微細な
    画分が構成されるようにする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記粗い画分が、ろ過された粒子の１０
    〜４０重量％であるようにする、請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記バイパス煙霧を２段階で冷却する、
    請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 粒子含有煙霧流れに含有される有害な揮
    発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩を除去する装置
    であって、前記煙霧流れの少なくとも５％の、バイパス
    煙霧として言及する画分を抽出する手段（３）、抽出さ
    れた前記画分の関数である分布に従って、少なくともそ
    れらの粒子に関して、バイパス煙霧の前記有害な成分を
    凝縮させる手段（４）、及び前記有害な成分を分離する
    ろ過手段（５）を具備し、ここで前記ろ過手段（５）
    が、前記粒子を、粒度が微細な画分と粒度が粗い画分の
    少なくとも２つの画分に分離する分離手段を有し、この
    分離手段が、前記粒度が粗い画分に有害な成分が少な
    く、且つ前記粒度が微細な画分が有害な成分に富むよう
    にする前記有害な成分の分布に適合した選択性を有する
    ことを特徴とする、粒子含有煙霧流れに含有される有害
    な揮発性成分、特に塩化物及び／又は硫酸塩を除去する
    装置。
  7. 【請求項７】 前記分離手段が、バイパス煙霧の全ての
    粒子を回収することができる第１のフィルター（８）を
    有し、この第１のフィルター（８）は、バイパス煙霧の
    流れを拡げる手段及び／又はバイパス煙霧を静電集塵処
    理する手段を具備しており、前記粗い画分を分離するこ
    と及びこの粗い画分を再循環手段（６）に送ることがで
    きる、請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記第１のフィルター（８）が静電フィ
    ルターである、請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記分離手段が第２のフィルター（１
    ２）を更に有し、この第２のフィルター（１２）は、前
    記第１のフィルターで捕らえられなかった粒子を回収す
    ること、及び前記微細な粒度の画分を分離することがで
    きる、請求項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 セメントクリンカー、特にポルトラン
    ドセメントクリンカーの製造プラントでの、請求項６〜
    ９のいずれかに記載の装置の使用。
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