JP2016022439A

JP2016022439A - セメントキルン排ガス処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JP2016022439A
Application number: JP2014149404A
Authority: JP
Inventors: 裕己千葉; Hiromi Chiba
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-02-08

Abstract

【課題】エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理する。
【解決手段】エコセメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収する熱回収装置（ボイラ）４と、熱回収装置４の排ガスＧ３中のダストＤを捕集する高温集塵装置７と、高温集塵装置７の排ガスＧ４中の有害物質を除去する触媒装置８と、触媒装置８の排ガスＧ５を湿式集塵する湿式集塵装置（湿式スクラバ）９とを備えるセメントキルン排ガス処理装置１。熱回収装置４の排ガスにカルシウム分を添加するカルシウム分添加装置６を備えることができ、熱回収装置４から排出された排ガスＧ２を粗粉Ｃと、微粉を含むガスＧ３とに分離し、微粉を含むガスを高温集塵装置７に供給する分級装置（サイクロン）５を備えることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、エコセメントを製造するエコセメントキルンの排ガスを処理する装置及び方法に関する。

エコセメントは、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、従来のセメント原料とを用いて製造される。このエコセメントの焼成装置は、図２に示すように、セメントキルン２と、セメントキルン２で製造されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ３とを備えるが、ダイオキシン類の再合成を抑制するため、セメントキルン２の排ガスＧ８の全量を排ガス冷却設備２２で冷却する。

また、排ガス冷却設備２２の排ガスＧ８から塩素分や、焼却灰に含まれる重金属類等に由来する有害物質を除去するため、排ガスＧ８をサイクロン５で粗粉Ｃと、微粉を含む排ガスＧ９とに分離し、ろ過式集塵装置２３で排ガスＧ９から微粉Ｆを除去し、微粉Ｆを除去した排ガスＧ１０に消石灰を添加してろ過式集塵装置２４で塩素分、ＳＯｘ等の酸性成分Ａを除去し、酸性成分Ａを除去した排ガスＧ１１からＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類等を活性コークス塔２５で除去し、活性コークス塔２５の排ガスＧ１２を煙突１０から大気に放出する。

しかし、上記排ガス処理装置２１では、セメントキルン２の排ガスＧ７の全量を冷却しているため、多量の熱エネルギーの損失になる。また、消石灰の添加による脱硫は効率的ではなく、活性コークス塔２５においても脱硫を行っていた。さらに、活性コークス塔２５における活性コークスの運転コストが高く、活性コークスの再生により生じた粉塵が煙突から排出されたり、粉塵爆発の可能性もないとは言えず、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、エコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン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、セメントキルン排ガス処理装置であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、該熱回収装置の排ガス中のダストを捕集する高温集塵装置と、該高温集塵装置の排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、熱回収装置によりエコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用すると共に、触媒装置において排ガスに含まれるＮＯｘ及びダイオキシン類等の有害物質を同時に処理し、触媒装置において水銀と塩化水素との反応を促進させ、生成した水溶性の塩化水銀を湿式集塵装置で溶解させ、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

上記セメントキルン排ガス処理装置は、熱回収装置の排ガスにカルシウム分を添加するカルシウム分添加装置を備えることができる。これによって、排ガスに含まれるＳＯｘから石膏（ＣａＳＯ₄）を生成させ、排ガス中のＳＯｘとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒装置の閉塞や触媒装置における触媒の失活を避けることができる。さらに、カルシウム分の添加によって排ガス中のＳＯｘ濃度を低下させることで、ＳＯｘによる腐食で高温集塵装置及び触媒装置の寿命が短縮するのを防止することができる。

また、前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記集塵装置に供給する分級装置を備えることができ、分級装置で塩分濃度の高い微粉を分離して処理対象とすると共に、塩分濃度の低い粗粉をセメント原料として利用することができる。

さらに、前記湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備えることで、固液分離装置で分離した石膏を多く含むケーキをセメント原料として利用することができる。

さらに、本発明は、セメントキルン排ガス処理方法であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を４００℃以下に低下させ、該熱回収した排ガス中のダストを捕集し、該ダストを捕集した後の３００℃以下の排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵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、エコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、排ガスに含まれる有害物質を触媒等によって除去し、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。また、ダストを捕集した後の排ガスを３００℃以上の状態で触媒に導入することで、排ガス中のＳＯｘとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒の失活を回避することができる。

以上のように、本発明によれば、エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

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。従来のセメントキルン排ガスの処理装置の一例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処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、セメントキルン２及びクリンカクーラ３等を備えるエコセメント製造装置に付設され、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収するボイラ４と、ボイラ４の排ガスＧ２を粗粉Ｃと、微粉を含む排ガスＧ３とに分離する分級装置としてのサイクロン５と、サイクロン５の排ガスＧ３にカルシウム分Ｃａを添加するカルシウム分添加装置６と、カルシウム分Ｃａを添加した後の排ガスＧ３中のダストを捕集する高温集塵装置７と、高温集塵装置７の排ガスＧ４から有害物質を除去する触媒装置８と、触媒装置８の排ガスＧ５を湿式集塵する湿式スクラバ９と、湿式スクラバ９の排ガスＧ６を大気に放出する煙突１０と、湿式スクラバ９から排出されたスラリーＳをケーキＣＡとろ液Ｌとに分離する固液分離装置１１と、ろ液Ｌを排水処理する排水処理装置１２とを備える。

ボイラ４は、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収するために設けられる。このボイラ４は、８００℃程度の排ガスＧ１を４００℃以下に急冷する能力を有する。発生した蒸気は、エコセメント製造装置や他の装置で利用することができる。

サイクロン５は、ボイラ４の排ガスＧ２を比較的塩素濃度の低い粗粉Ｃと、塩素濃度の高い微粉を含む排ガスＧ３とに分離するために備えられ、サイクロン以外の分級装置を用いることもできる。

高温集塵装置７は、排ガスＧ３中のダストＤを回収するために備えられる。この高温集塵装置７には、９００℃程度までの耐熱性を有し、複数の棒状のセラミック管からなるフィルタを備えるものなどを用いることができるが、少なくとも３００℃の耐熱性を有するものを用いる。

触媒装置８は、高温集塵装置７の排ガスＧ４に含まれるＮＯｘ、ダイオキシン類、水銀等の有害物質を除去するために備えられ、チタン・バナジウム系の脱硝触媒等を用いることができる。

湿式スクラバ９は、触媒装置８の排ガスＧ５を洗浄するために備えられ、触媒装置８において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成した水溶性の塩化水銀を、循環するスラリーＳに取り込んで排出する。

固液分離装置１１は、湿式スクラバ９から排出されたスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等を用いることができる。

排水処理装置１２は、ろ液Ｌに硫化剤やキレート剤等を添加して排水処理をするために備えられる。

次に、上記構成を有する処理装置１を用いたセメントキルン排ガス処理方法について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルン２の窯尻に、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、セメント原料とを供給してセメントクリンカを焼成する。焼成したセメントクリンカをクリンカクーラ３で冷却し、得られたエコセメントクリンカを仕上ミル（不図示）で石膏等と共に粉砕してエコセメントを製造する。

一方、セメントキルン２の排ガスＧ１をボイラ４に供給し、ボイラ４の排ガスＧ２の温度が４００℃以下になるように排ガスＧ１から熱回収する。

排ガスＧ２をサイクロン５で分級して粗粉Ｃを分離し、セメントキルン２に戻してセメント原料とする。サイクロン５で分離された微粉を含む排ガスＧ３にカルシウム分添加装置６から消石灰等のカルシウム分Ｃａを添加し、このカルシウム分Ｃａと排ガスＧ３中のＳＯｘとを反応させて石膏を生成する。

次に、高温集塵装置７で排ガスＧ３に含まれる塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分を多く含む微粉や、カルシウム分添加装置６から添加したカルシウム分Ｃａと排ガスＧ３中のＳＯｘとが反応して生成した石膏等を含むダストＤを回収する。高温集塵装置７を用いることで、排ガスＧ４の温度を３００℃以上に維持し、排ガスＧ４中のＳＯｘとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒装置８の閉塞や触媒の失活を回避することができる。

高温集塵装置７の排ガスＧ４を触媒装置８に供給して排ガスＧ４中のＮＯｘ、ダイオキシン類、水銀等の有害物質を除去する。触媒装置８において、ＮＯｘをＮ₂に変化させ、ダイオキシン類を分解し、水銀を排ガスＧ４中の塩化水素と反応させて水溶性の塩化水銀にする。

次に、触媒装置８の排ガスＧ５を湿式スクラバ９に供給し、塩化水銀を湿式スクラバ９を循環するスラリーＳに溶解させ、有害物質を除去した後の排ガスＧ６を煙突１０から大気に放出する。

一方、湿式スクラバ９から排出したスラリーＳを固液分離装置１１に供給してケーキＣＡとろ液Ｌとに分離し、塩化水銀を含むろ液Ｌを排水処理装置１２で排水処理した後に放流する。ケーキＣＡには石膏（ＣａＳＯ₄）が多く含まれるため、ケーキＣＡをセメント原料に用いることもできる。

以上のように、本実施の形態によれば、ボイラ４でセメントキルン２の排ガスＧ１の熱エネルギーを有効利用すると共に、触媒装置８において排ガスＧ４に含まれるＮＯｘ及びダイオキシン類を同時に処理し、触媒装置８において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成した水溶性の塩化水銀を湿式スクラバ９で溶解させ、効率よくセメントキルンの排ガスＧ１を処理することができる。

尚、本実施の形態では、熱回収装置としてボイラ４を用いたが、その他の装置を用いて熱回収してもよく、サイクロン５を用いて排ガスＧ２から微粉を回収することなく排ガスＧ２を処理することもできる。

１セメントキルン排ガス処理装置
２セメントキルン
３クリンカクーラ
４ボイラ
５サイクロン
６カルシウム分添加装置
７高温集塵装置
８触媒装置
９湿式スクラバ
１０煙突
１１固液分離装置
１２排水処理装置
Ｃ粗粉
ＣＡケーキ
Ｄダスト
Ｇ１〜Ｇ６排ガス
Ｌろ液
Ｓスラリー

Claims

エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、
該熱回収装置の排ガス中のダストを捕集する高温集塵装置と、
該高温集塵装置の排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、
該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵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処理装置。
前記熱回収装置の排ガスにカルシウム分を添加するカルシウム分添加装置を備え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処理装置。
前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記高温集塵装置に供給する分級装置を備え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処理装置。
前記湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメントキルン排ガス処理装置。
エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を４００℃以下に低下させ、
該熱回収した排ガス中のダストを捕集し、
該ダストを捕集した後の３００℃以上の排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、
該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵することを特徴とするセメントキルン排ガス処理方法。