JP2013180941A - 塩素バイパス排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セメントクリンカ生産量、燃費及び消費電力への影響を小さく抑えながら塩素バイパス排ガスを処理する。
【解決手段】セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路よりプローブ３により燃焼ガスＧを抽気しながら低温ガスにより冷却する塩素バイパスシステムにおいて、抽気ガスＧ２からダスト（塩素バイパスダストＤ２）を捕集した後の集塵機出口排ガス（排ガスＧ３）を冷却する第２冷却器１０と、第２冷却器で冷却された抽気ガス（排ガスＧ５）をプローブに戻す循環ルート１２とを備える塩素バイパス排ガスの処理装置１。塩素バイパス排ガスＧ４の量を低下させ、セメントクリンカ生産量等への影響を小さく抑えることができ、低Ｏ２濃度のガスでキルン排ガスを冷却することでオキシクロリネーション反応を抑制し、ダイオキシンの生成を効果的に防止することもできる。第２冷却器１０に代えてガス洗浄塔１６を用いてもよい。
【選択図】図１
【解決手段】セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路よりプローブ３により燃焼ガスＧを抽気しながら低温ガスにより冷却する塩素バイパスシステムにおいて、抽気ガスＧ２からダスト（塩素バイパスダストＤ２）を捕集した後の集塵機出口排ガス（排ガスＧ３）を冷却する第２冷却器１０と、第２冷却器で冷却された抽気ガス（排ガスＧ５）をプローブに戻す循環ルート１２とを備える塩素バイパス排ガスの処理装置１。塩素バイパス排ガスＧ４の量を低下させ、セメントクリンカ生産量等への影響を小さく抑えることができ、低Ｏ２濃度のガスでキルン排ガスを冷却することでオキシクロリネーション反応を抑制し、ダイオキシンの生成を効果的に防止することもできる。第２冷却器１０に代えてガス洗浄塔１６を用いてもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパスシステムから排出されるガスを処理する装置及び方法に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。
この塩素バイパスシステムとは、例えば、特許文献１に記載のように、抽気した燃焼ガスを冷却した後、この燃焼ガス中のダストを分級機により粗粉と微粉とに分離し、分離された塩素分（塩化カリウム・ＫＣｌ）を多く含む微粉（塩素バイパスダスト）を回収する設備である。
この種の塩素バイパスシステムにおいては、例えば、図３に示すように、セメントキルン２１の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路からの抽気された燃焼ガスＧは、プローブ２２において冷却ファン２３からの冷風（大気）により冷却され、プローブ２２からの抽気ガスＧ１は、サイクロン２４に導入され、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離される。
粗粉Ｄ１は、セメントキルン系に戻され、一方、微粉Ｄ２及び排ガスＧ２は、冷却器２５において冷却ファン２６からの冷風により１５０℃〜２５０℃に冷却された後、バグフィルタ２７に導入される。そして、バグフィルタ２７において、微粉Ｄ２が集塵され、冷却器２５から回収されたダストと共にダストタンク２８に回収された微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２をセメント粉砕ミル系に添加していた。一方、バグフィルタ２７からの排ガスＧ３は、排気ファン２９を経てセメントキルン２１に付設されたプレヒータや、プレヒータの下流側に設置された誘引ファンの出口側に戻される。
しかし、上記塩素バイパスシステム２０では、セメントキルン２１から抽気した高温の燃焼ガスＧを急冷するため、冷却ファン２３から抽気ガス量の３〜４倍の量の冷風を注入している。そのため、塩素バイパスシステム２０の出口での風量（排ガスＧ３の量）は、抽気風量（抽気した燃焼ガスＧの量）の４〜５倍となる。
この塩素バイパスシステム２０からの排ガス（以下、適宜「塩素バイパス排ガス」という）Ｇ３は、最終的にキルン焼成系統に戻されるが、例えば、セメントキルン２１に付設されたプレヒータに戻す場合には、１５０℃程度の排ガスＧ３を８５０℃〜１１００℃に昇温する必要があるため、大きな熱損失が生ずる。また、プレヒータから排ガスを誘引するファンの出口側に戻した場合には、熱損失は小さいが、後段の電気集塵機やバグフィルタの出口の風量原単位が１０％程度増加する。そのため、塩素バイパスシステム２０から排ガスＧ３をキルン焼成系統へ戻すことは、セメントキルン２１によるセメントクリンカの生産量の減少、燃費の悪化及び消費電力の増加の原因となっていた。
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、セメントクリンカ生産量、燃費及び消費電力への影響を小さく抑えながら塩素バイパス排ガスを処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから乾式で塩素バイパスダストを回収する塩素バイパスシステムから排出される、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを処理する装置であって、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを冷却する冷却装置と、該冷却装置で冷却された集塵機出口ガスを、前記燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブに戻す循環ルートとを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、冷却装置によって、ダストを回収した後の抽気ガスを冷却し、循環ルートを介してプローブに戻すことにより、キルン焼成系統へ戻す塩素バイパス排ガスの量を低下させることができる。これにより、従来型の塩素バイパスが設置されているセメントキルンに比べ、セメントクリンカ生産量、燃費及び消費電力への影響を小さく抑えることができる。
上記に加え、本発明によれば、ダストを回収した後の集塵機出口ガスの大部分をプローブに戻すことにより、抽気ガスとほぼ同等のＯ２濃度、例えばＯ２濃度が３〜４％の低酸素濃度のガスで抽気ガスを冷却することになる。すなわち、塩素バイパス系統中のガスのＯ２濃度が３〜４％と低酸素濃度となるため、オキシクロリネーション反応を抑制し、ダイオキシン等の有害な有機塩素化合物の生成を効果的に防止することができる。
上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記冷却装置を、前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスと低温ガスとの間で熱交換を行う熱交換器とすることができる。
また、上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記冷却装置を、前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスに水を噴霧して該集塵機出口ガスを洗浄するガス洗浄塔とすることができる。これにより、集塵機を通過した塩素成分を吸収または回収し、塩素除去効率を向上させると共に、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム等のアルカリ成分の水酸化物、炭酸塩等を追加することによって抽気されたガス中のＳＯ２を脱硫しながら集塵機出口ガスを冷却することができる。
また、本発明は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから乾式で塩素バイパスダストを回収する塩素バイパスシステムから排出される、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを処理する方法であって、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを冷却し、該冷却した抽気ガスを前記抽気した燃焼ガスの冷却に利用することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、塩素バイパス排ガスの量を低下させることで、塩素バイパス排ガスが戻されるセメントキルンのクリンカ生産量、燃費及び消費電力への影響を小さく抑えながら塩素バイパス排ガスを処理することができると共に、オキシクロリネーション反応を抑制し、ダイオキシンの生成を効果的に防止することができる。
上記塩素バイパス排ガスの処理方法において、前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスを１５℃以上６０℃以下に冷却し、抽気した燃焼排ガスの冷却に利用することができる。ダストを回収した後の集塵機出口ガスを１５℃以下に冷却すると、この集塵機出口ガスの冷却における冷却効率が悪化し、６０℃以上までの冷却では、キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却するための低温ガスの量が増加するか、又は所望の温度まで冷却できなくなるので好ましくない。
以上のように、本発明によれば、セメントクリンカ生産量、燃費及び消費電力への影響を小さく抑えながら塩素バイパス排ガスを処理することなどが可能となる。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る塩素バイパス排ガスの処理装置の第１の実施形態を備える塩素バイパスシステムを示し、この塩素バイパスシステム１は、乾式の塩素バイパスシステムであって、セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスＧを抽気しながら低温ガスにより冷却するプローブ３と、プローブ３からの抽気ガスＧ１を粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離する分級機としてのサイクロン４と、サイクロン４から微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却ファン６からの冷風により冷却する第１冷却器５と、第１冷却器５から排出された排ガスＧ２から微粉Ｄ２を集塵するバグフィルタ７と、第１冷却器５から回収されたダストと共にバグフィルタ７からの微粉Ｄ２を貯留するダストタンク８と、バグフィルタ７から排出された排ガスＧ３を冷却ファン９からの冷風により冷却する第２冷却器（熱交換器）１０と、第２冷却器１０の排ガスの一部である排ガスＧ４をセメントキルン２に付設されたプレヒータや、プレヒータの下流側に設置された誘引ファンの出口側に戻すための排気ファン１１と、第２冷却器１０から排出された残りの排ガスＧ５をプローブ３に戻す循環ルート１２とを備える。
次に、上記塩素バイパスシステム１の動作について、図１を参照しながら説明する。
セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスＧをプローブ３によって抽気しながら、循環ルート１２を介して第２冷却器１０から戻された排ガスＧ５によって、塩素化合物の融点である７００℃以下に急冷する。次いで、サイクロン４において、プローブ３から排気される抽気ガスＧ１を、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。
一方、微粉Ｄ２及び排ガスＧ２は、第１冷却器５において冷却ファン６からの冷風により１５０℃〜２５０℃に冷却した後、バグフィルタ７に導入する。バグフィルタ７において、微粉Ｄ２が集塵され、第１冷却器５から回収されたダストと共にダストタンク８に回収された微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２をセメント焼成工程の系外に排出し、処理する。
バグフィルタ７から排出された排ガスＧ３は、第２冷却器１０において冷却ファン９からの冷風により１５℃〜６０℃に冷却し、第２冷却器１０の排ガスの一部である排ガスＧ４を排気ファン１１を介してセメントキルン２に付設されたプレヒータや、プレヒータの下流側に設置された誘引ファンの出口側に戻す。また、第２冷却器１０の残りの排ガスＧ５を循環ルート１２を介してプローブ３に戻して燃焼ガスＧの冷却に用いる。ここで、排ガスＧ４と排ガスＧ５の風量の比は、１：３〜４に設定する。
上述のように、本実施の形態によれば、第２冷却器１０によって排ガスＧ３を冷却し、循環ルート１２を介して排ガスＧ５をプローブ３に戻すことにより、排ガスＧ４の量が抽気した燃焼ガスＧと同量になる。これにより、排ガスＧ４をセメントキルン２に付設されたプレヒータに戻した場合には、排ガスＧ４を昇温する必要があるが、排ガスＧ４の量は従来の１／４〜１／５となり、熱損失を大幅に低下させることができる。また、排ガスＧ４をプレヒータの下流側に設置された誘引ファンの出口側に戻した場合には、後段の電気集塵機やバグフィルタの出口の風量原単位の増加に繋がることはない。従って、塩素バイパスシステム１から排ガスＧ４をキルン焼成系統へ戻しても、セメントキルン２によるセメントクリンカの生産量の減少、燃費の悪化及び消費電力の増加を小さく抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、排ガスＧ５をプローブ３に戻すことにより、Ｏ２濃度が３〜４％程度のガスでキルン排ガスＧを冷却することになるため、オキシクロリネーション反応を抑制し、ダイオキシンの生成を効果的に防止することができる。
次に、本発明に係る塩素バイパス排ガスの処理装置の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。
この塩素バイパス排ガスの処理装置を備える塩素バイパスシステム１５は、図１に示した塩素バイパスシステム１の冷却ファン９及び第２冷却器１０に代えてガス洗浄塔１６を備え、他の構成要素については、上記第１の実施形態における塩素バイパスシステム１と同様である。
ガス洗浄塔１６は、バグフィルタ７から排出された１５０℃〜２５０℃程度の排ガスＧ３に水Ｗを噴霧して１５℃〜６０℃に冷却すると共に、排ガスＧ３を洗浄するために備えられる。排ガスＧ３に水Ｗを噴霧することで、集塵機を通過した塩素成分や運転阻害成分や有害成分を吸収または回収し、塩素除去効率を向上させると共に、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム等のアルカリ成分の水酸化物、炭酸塩等を追加することによって排ガスＧ３に含まれるＳＯ２を脱硫しながら排ガスＧ３を冷却することができる。塩素バイパスシステム１５の他の動作は、塩素バイパスシステム１と同様であり、本実施の形態においても、第１の実施形態と同様、セメントキルン２によるセメントクリンカの生産量の減少、燃費の悪化及び消費電力の増加を小さく抑えることができる。
１ 塩素バイパスシステム
２ セメントキルン
３ プローブ
４ サイクロン
５ 第１冷却器
６ 冷却ファン
７ バグフィルタ
８ ダストタンク
９ 冷却ファン
１０ 第２冷却器
１１ 排気ファン
１２ 循環ルート
１５ 塩素バイパスシステム
１６ ガス洗浄塔
Ｄ１ 粗粉
Ｄ２ 微粉
Ｇ 燃焼ガス
Ｇ１ 抽気ガス
Ｇ２〜Ｇ５ 排ガス
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Claims (5)
- セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから乾式で塩素バイパスダストを回収する塩素バイパスシステムから排出される、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを処理する装置であって、
前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを冷却する冷却装置と、
該冷却装置で冷却された集塵機出口ガスを、前記燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブに戻す循環ルートとを備えることを特徴とする塩素バイパス排ガスの処理装置。 - 前記冷却装置は、前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスと低温ガスとの間で熱交換を行う熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
- 前記冷却装置は、前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスに水を噴霧して該抽気ガスを洗浄するガス洗浄塔であることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
- セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから乾式で塩素バイパスダストを回収する塩素バイパスシステムから排出される、前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを処理する方法であって、
前記塩素バイパスダストを回収した後の集塵機出口ガスを冷却し、
該冷却した抽気ガスを前記抽気した燃焼ガスの冷却に利用することを特徴とする塩素バイパス排ガスの処理方法。 - 前記ダストを回収した後の集塵機出口ガスを１５℃以上６０℃以下に冷却することを特徴とする請求項４に記載の塩素バイパス排ガスの処理方法。
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