JP2014177364A - セメントキルン排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設備コスト及び運転コストを低く抑えながらセメントキルン燃焼排ガスから水銀を効率よく除去する。
【解決手段】セメントキルンの排ガスに含まれるダスト（キルンダストＤ１）を予熱する予熱装置としての外熱キルン５と、予熱されたダストＤ２を加熱する加熱装置としての熱風炉２と、加熱されたダストを含むガス（排ガスＧ２）を固気分離するサイクロン３及びバグフィルタ４と、固気分離されたガス（排ガスＧ４）に含まれる水銀を回収する水銀回収装置８とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１。外熱キルンでキルンダストを予熱することで、熱風炉においてダストの加熱に要する熱量を減少させ、バグフィルタから排出された排ガスを外熱キルン５の熱源として使用することで、排ガスＧ４の温度を低下させ、熱風炉及び熱交換器等を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント焼成設備を構成するセメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を除去する装置及び方法に関する。

セメントの主原料である石灰石等の天然原料や、フライアッシュ等の多品種にわたるリサイクル資源には水銀が含まれているため、セメントキルンの排ガスには、極微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれる。今後、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルン排ガス中の水銀濃度が増加する可能性が考えられる。

しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の水銀が増加すると、大気汚染の原因となる虞があると共に、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となる虞もある。

そこで、特許文献１には、セメントキルン排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、集塵装置で集塵されたダストを加熱してダスト内の水銀を揮発させる加熱装置と、加熱装置から排出されたダストを含む排ガスを固気分離するセラミックフィルタを備えた固気分離装置と、固気分離装置によって分離されたガスの気相側に存在する水銀を回収する水銀回収装置を備えるセメントキルン排ガスの処理装置が記載されている。

また、特許文献２には、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、セメント焼成設備におけるクリンカクーラから排出される排ガスの熱で前記ダストを加熱して水銀を揮発させる抽気ダクトと、抽気ダクトから排出されたダストとガスを分離する固気分離装置と、固気分離装置から排出されたガスに含まれる水銀を回収する活性炭吸着塔とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置が記載されている。

特開２０１０−１１６２８３号公報 特開２０１１−８８７７０号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載のセメントキルン排ガスの処理装置では、集塵装置で集塵されたダストを加熱する加熱装置や、固気分離装置から排出されるガスを水銀回収装置へ導入する前に冷却する熱交換器等を設置する必要があるため、これらの装置の設備コスト及び運転コストを低く抑えることが要請される。

そこで、本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、設備コスト及び運転コストを低く抑えながらセメントキルン燃焼排ガスから水銀を効率よく除去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、セメントキルン排ガスの処理装置であって、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱する予熱装置と、該予熱されたダストを加熱する加熱装置と、該加熱されたダストを含むガスを固気分離する固気分離装置と、該固気分離装置で分離されたガスに含まれる水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、予熱装置でセメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱することで、加熱に要する熱量を減少させることができ、加熱装置等を小型化することができ、設備コスト及び運転コストを低く抑えることが可能となる。

上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記固気分離装置で分離されたガスを前記予熱装置の熱源として使用することができ、熱源として使用した後のガスは温度が低下しているため、水銀回収装置の前段に設けられる熱交換器等を小型化することができ、設備コスト及び運転コストをさらに低減することが可能となる。

前記予熱装置を間接加熱装置とすることができ、間接加熱により、加熱装置の排ガスに含まれる水銀が凝縮することを防止することができる。また、予熱装置における予熱に前記固気分離装置から排出される排ガスの顕熱を利用することができる。

また、本発明は、セメントキルン排ガスの処理方法であって、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱し、該予熱されたダストを加熱し、該加熱されたダストを含むガスを固気分離し、該固気分離されたガスに含まれる水銀を回収することを特徴とする。

本発明によれば、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱することで、加熱に要する熱量を減少させることができ、加熱装置等を小型化することができ、設備コスト及び運転コストを低く抑えることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、設備コスト及び運転コストを低く抑えながらセメントキルン燃焼排ガスから水銀を効率よく除去することができる。

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。

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詳細に説明する。

図１は、本発明に係るセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示し、この排ガス処理装置１は、セメントキルン排ガスの集塵装置等で回収されたセメントキルンダスト（以下「キルンダスト」という。）Ｄ１を予熱する予熱装置としての外熱キルン５と、外熱キルン５によって予熱されたダストＤ２を加熱する加熱装置としての熱風炉２と、熱風炉２からの高温ガスＧ１によって加熱されたダスト（排ガスＧ２に含まれるダスト）の１次捕集を行うサイクロン３と、加熱されたダストの２次捕集を行うバグフィルタ４と、外熱キルン５から排出された排ガスＧ５と空気Ａとの熱交換を行う熱交換器６と、熱交換器６で冷却された排ガスＧ６に含まれる水銀を回収する水銀回収装置８等で構成される。

外熱キルン５は、キルンダストＤ１の予熱を行うために備えられ、内筒の内部を通過するキルンダストＤ１を、外筒を通過する３５０℃〜４５０℃のバグフィルタ４からの排ガスＧ４によって予熱する。

熱風炉２は、予熱されたダストＤ２中の水銀を揮発させるために備えられ、ダストＤ２は熱風炉２からの６００℃程度の高温ガスＧ１により加熱される。熱風炉２に空気を導入して燃料を燃焼させて熱ガスを発生させてもよく、セメント焼成工程におけるクリンカクーラの排気を導入してもよい。

サイクロン３は、熱風炉２で加熱したダストを排ガスＧ２から１次捕集し、排ガスＧ３と水銀除外ダストＤ３に分離するために備えられる。水銀除外ダストＤ３はセメント原料として利用される。固気分離装置としてサイクロン以外の装置を用いることもできる。

バグフィルタ４は、ダストを１次捕集した後の排ガスＧ３を、排ガスＧ４と水銀除外ダストＤ４に分離するために備えられる。水銀除外ダストＤ４はセメント原料として利用され、排ガスＧ４は、外熱キルン５においてキルンダストＤ１の予熱に利用される。尚、排ガスＧ４の温度は３５０℃〜４５０℃程度である。

このバグフィルタ４は、９００℃程度の耐熱性を有する高耐熱型が好ましい。このようなバグフィルタとしては、ハニカムセル化した棒状のセラミック管を複数配列したものや、シート状のセラミックフィルタを用いたものなど、様々なタイプのものが開発されているが、本発明においては、排ガスＧ１に含まれる微細粒子を集塵し得るものであれば、フィルタのタイプは特に限定されない。サイクロン３とバグフィルタ４とで高温固気分離装置を構成している。

熱交換器６は、排ガスＧ５とファン９からの空気Ａとを熱交換させるために備えられる。排ガスＧ５中には水銀が存在するため、水銀の再凝縮を避けるため、排ガスＧ５と非接触タイプの熱交換器を用いる必要がある。熱交換器６での熱交換で生成された高温空気Ｈは、熱風炉２において利用することができ、その他に蒸気ボイラー用の熱源や空気予熱用の熱源として利用することもできる。

水銀回収装置８は、ファン７を介して熱交換器６から導入された排ガスＧ６から水銀を回収するために備えられる。水銀回収装置８として、吸着剤により水銀を吸着除去するガス吸着装置を用いることができ、具体的には、カートリッジ式固定相吸着装置、連続クロスフロー式移層吸着装置等を用いることができる。この際、吸着剤としては、硫黄又は金属硫化物、活性炭又は活性炭を担持した吸着媒体、水銀と反応する金属又は水銀を担持した吸着媒体等を用いることが好ましい。水銀回収装置で使用される活性炭としては、市販の活性炭において、より水銀除去能力に優れる活性炭を選定することが望ましい。特に、水銀吸着用として調整された硫黄添着処理が施されている活性炭が好適である。

水銀回収装置８に活性炭や活性コークス等を用いた装置を使用することで、水銀の他に、排ガスＧ６に含まれる微量のダイオキシンやＰＣＢ等の有機塩素化合物に代表される有害物質を分解除去することもできる。

次に、上記構成を有する排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルン排ガスの集塵装置等で回収されたキルンダストＤ１を外熱キルン５に投入し、バグフィルタ４からの３５０℃〜４５０℃の排ガスＧ４を用いて予熱する。これによって、キルンダストＤ１は１００℃〜３５０℃に加熱される。

次に、外熱キルン５からのダストＤ２を熱風炉２からの６００℃程度の高温ガスＧ１でさらに加熱し、排ガスＧ２に含まれるダスト中の水銀の大部分を揮発させる。排ガスＧ２は、サイクロン３で水銀除外ダストＤ３と排ガスＧ３とに分離される。排ガスＧ３は、バグフィルタ４で水銀除外ダストＤ４と排ガスＧ４とに分離される。水銀除外ダストＤ３、Ｄ４はセメント原料として利用され、排ガスＧ４はキルンダストＤ１の予熱に利用される。

外熱キルン５から排出された排ガスＧ５は、熱交換器６でファン９からの空気Ａと熱交換される。熱交換後の排ガスＧ６は７０℃〜８０℃となり、熱交換器６によって回収された排ガスＧ５の顕熱を用いて高温空気Ｈを生成し、高温空気Ｈは熱風炉２で利用される。

熱交換器６で熱交換された排ガスＧ６は、水銀回収装置８に導入されて水銀が回収される。水銀回収物は廃棄処分され、水銀が回収された後の排ガスは、大気に放出するかキルン系に戻す。

以上のように、本実施の形態では、外熱キルン５でキルンダストＤ１を予熱することで、熱風炉２においてダストＤ２の加熱に要する熱量を減少させて熱風炉２等を小型化することができ、バグフィルタ４から排出された排ガスＧ４を外熱キルン５の熱源として使用することで、排ガスＧ５の温度を低下させ、熱交換器６等を小型化することができ、セメントキルン排ガスの処理装置１の設備コスト及び運転コストを低減することができる。

尚、上記実施の形態においては、キルンダストＤ１を予熱するために外熱キルン５を用いたが、他の形式の予熱装置を用いてもよく、予熱装置の熱源もバグフィルタ４の排ガスＧ４に限定されず、他の熱源を用いることもできる。

１ セメントキルン排ガスの処理装置
２ 熱風炉
３ サイクロン
４ バグフィルタ
５ 外熱キルン
６ 熱交換器
７ ファン
８ 水銀回収装置
９ ファン
Ａ 空気
Ｄ１ キルンダスト
Ｄ２ ダスト
Ｄ３、Ｄ４ 水銀除外ダスト
Ｇ１ 高温ガス
Ｇ２〜Ｇ６ 排ガス
Ｈ 高温空気

Claims (5)

1. セメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱する予熱装置と、
   該予熱されたダストを加熱する加熱装置と、
   該加熱されたダストを含むガスを固気分離する固気分離装置と、
   該固気分離装置で分離されたガスに含まれる水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とするセメントキルン排ガスの処理装置。
2. 前記固気分離装置で分離されたガスを前記予熱装置の熱源として使用することを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。
3. 前記予熱装置は間接加熱装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。
4. 前記予熱装置における予熱には、前記固気分離装置から排出される排ガスの顕熱を利用することを特徴とする請求項３に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。
5. セメントキルンの排ガスに含まれるダストを予熱し、
   該予熱されたダストを加熱し、
   該加熱されたダストを含むガスを固気分離し、
   該固気分離されたガスに含まれる水銀を回収することを特徴とするセメントキルン排ガスの処理方法。

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