JP2017052664A - 塩素バイパスシステム及びセメントキルン抽気ガスの処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】抽気したセメントキルン排ガスを二段階にわたって冷却する塩素バイパスシステムにおいて、所望の塩素除去率を確保する。【解決手段】セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部Ｇ１を抽気しながら４００℃以上６００℃以下に一次冷却するプローブ２と、プローブで抽気し冷却された排ガスＧ２を３００℃以上４００℃以下に二次冷却する第１の冷却器３と、第１の冷却器で二次冷却された排ガスを粗粉Ｄ１と微粉Ｄ２とに分級して粗粉をセメントキルン系へ戻す分級機４と、分級機で分級された微粉を含む排ガスＧ４を１００℃以上２００℃以下に最終冷却する第２の冷却器５と、第２の冷却器で冷却された排ガスＧ５から微粉Ｄ４を回収する集塵機６とを備え、第１の冷却器における二次冷却を、プローブにおける一次冷却の開始から０．１５秒以内に行う塩素バイパスシステム１。【選択図】図１
Description
本発明は、塩素バイパスシステム及びセメントキルン抽気ガスの処理方法に関し、特に抽気したセメントキルン排ガスを二段階にわたって冷却する技術に関する。
セメント製造において原料及び燃料から持ち込まれた塩素等の揮発性成分は、セメント焼成設備内で循環することにより濃縮され、セメントキルンの安定運転を妨げる原因となる。そこで、セメント焼成設備から塩素を除去するために、塩素が高濃度で濃縮されているキルン排ガスの一部を系外へ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。
上記塩素バイパスシステムにおいて、塩素の除去量を増加させるためにセメントキルンからの排ガスの抽気量を多く（バイパス率を高く）しても、プローブ等の抽気装置が大型化することなく所望の冷却機能を維持するため、特許文献１には、プローブと分級機の間に新たに冷却器を設け、プローブと冷却器とで二段冷却を行う技術が開示されている。
しかし、上記二段冷却によってプローブ等の抽気装置の大型化を回避することができるものの、運転状況によっては所望の塩素除去率を得ることができない場合があり、改善の余地があった。
そこで、本発明は、抽気したセメントキルン排ガスを二段階にわたって冷却する塩素バイパスシステムにおいて、所望の塩素除去率を確保することを目的とする。
発明者は、鋭意研究を重ねた結果、セメントキルン排ガスの一部を抽気するプローブにおける一次冷却の開始から冷却器による二次冷却の開始までの時間が塩素除去率に大きく影響することを見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、塩素バイパスシステムであって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を抽気しながら４００℃以上６００℃以下に一次冷却するプローブと、該プローブで抽気し冷却された排ガスを３００℃以上４００℃以下に二次冷却する第１の冷却器と、該第１の冷却器で二次冷却された排ガスを粗粉と微粉とに分級して粗粉をセメントキルン系へ戻す分級機と、該分級機で分級された微粉を含む排ガスを１００℃以上２００℃以下に最終冷却する第２の冷却器と、該第２の冷却器で冷却された排ガスから微粉を回収する集塵機とを備え、前記第１の冷却器における二次冷却を、前記プローブにおける一次冷却の開始から０．１５秒以内に行うことを特徴とする。
本発明によれば、プローブにおける一次冷却の開始から０．１５秒以内に第１の冷却器における二次冷却を行うため、微粉への塩素濃縮量を増大させることができ、分級機でキルン系内へ戻される粗粉による塩素循環量を抑制することができるため、キルン抽気ガスから効率よく塩素を除去することができる。
上記プローブにおける一次冷却及び前記第１の冷却器における二次冷却を、前記燃焼排ガス又は前記排ガスに大気を混合することにより行うことができる。
また、本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を抽気しながら４００℃以上６００℃以下に一次冷却し、該一次冷却された排ガスを３００℃以上４００℃以下に二次冷却し、該二次冷却された排ガスを粗粉と微粉とに分級して粗粉をセメントキルン系へ戻し、前記分級された微粉を含む排ガスを１００℃以上２００℃以下に最終冷却し、該最終冷却された排ガスから微粉を回収するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記二次冷却を、前記一次冷却の開始から０．１５秒以内に行うことを特徴とする。
本発明によれば、一次冷却の開始から０．１５秒以内に二次冷却を行うため、微粉への塩素濃縮量を増大させ、分級機でキルン系内へ戻される粗粉による塩素循環量を抑制することができるため、キルン抽気ガスから効率よく塩素を除去することができる。
上記一次冷却及び二次冷却を、前記燃焼排ガス又は前記排ガスに大気を混合することにより行うことができる。
以上のように、本発明によれば、抽気したセメントキルン排ガスを二段階にわたって冷却する塩素バイパスシステムにおいて、所望の塩素除去率を確保することができる。
次に、本発明に係る塩素バイパスシステムの一実施形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。尚、同図において、気体の流れを実線で、固体の流れを破線で各々示す。
塩素バイパスシステム１は、セメントキルン（不図示）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Ｇ１を抽気しながら一次冷却する抽気装置としてのプローブ２と、プローブ２から排出された抽気ガスＧ２を二次冷却するための混合室（第１の冷却器）３と、混合室３から排出された抽気ガスＧ３から粗粉Ｄ１を分離するための分級機としてのサイクロン４と、サイクロン４から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ４を最終冷却する冷却器（第２の冷却器）５と、冷却器５から排出された排ガスＧ５から微粉を回収する集塵機としてのバグフィルタ６と、バグフィルタ６の排ガスＧ６を系外に排出する排気ファン７と、冷却器５及びバグフィルタ６で回収されたダストを貯留するダストタンク８等で構成される。
プローブ２は、セメントキルンの窯尻からキルン排ガス流路の一部として上方へ向かう立上り部等に突設され、このプローブ２に冷却空気（大気）Ａ１を導入するための冷却ファン１１が付設される。
混合室３は、プローブ２の後段に設けられ、プローブ２から排出された抽気ガスＧ２を二次冷却するための冷却空気（大気）Ａ２を導入するための冷却ファン１２が付設される。抽気ガスＧ２と冷却空気Ａ２とが混合室３の内部で混合され、抽気ガスＧ２の温度が低下する。
サイクロン４、冷却器５、バグフィルタ６、排気ファン７及びダストタンク８には、従来の塩素バイパスシステムで用いられる一般的なものを用いることができる。
次に、上記構成を有する塩素バイパスシステム１を用いたセメントキルン抽気ガスの処理方法について同図を参照しながら説明する。
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Ｇ１をプローブ２で抽気すると同時に、８００〜１１００℃程度の抽気ガスＧ１を冷却ファン１１からの冷却空気Ａ１で４００℃以上６００℃以下に一次冷却する。これによって、抽気ガスＧ１中のＫＣｌ等の塩素化合物が析出して抽気ガスＧ２中の微粉の表面等に付着する。
次に、混合室３でプローブ２から排出された抽気ガスＧ２を冷却ファン１２からの冷却空気Ａ２によって３００℃以上４００℃以下に二次冷却する。ここで、混合室３における二次冷却をプローブ２における一次冷却の開始から０．１５秒以内、好ましくは０．１秒以内に行う。すなわち、プローブ２における燃焼ガスの一部Ｇ１と冷却空気Ａ１の接触後、０．１５秒以内に混合室３で抽気ガスＧ２と冷却空気Ａ２とを接触させる。これによって、抽気ガスＧ２中に残存するＫＣｌ等の塩素化合物が析出して抽気ガスＧ３中の微粉の表面等に付着する。
次に、抽気ガスＧ３をサイクロン４に導入し、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ４とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻すと共に、抽気ガスＧ４を冷却器５で１００℃以上２００℃以下に最終冷却する。
冷却器５の排ガスＧ５をバグフィルタ６に導入して微粉Ｄ４を回収し、冷却器５から回収した微粉Ｄ３と共にダストタンク８に貯留する。ダストタンク８に貯留される塩素バイパスダストＤ５はセメント製造工程へと戻す。バグフィルタ６の排ガスＧ６は、排気ファン７によって排ガスＧ７としてキルン排ガス系に戻す。
尚、上記実施の形態では、一次冷却及び二次冷却に大気を用いたが、その他の低温ガスを用いることもできる。
次に、上記セメントキルン抽気ガスの処理方法の試験例について説明する。
上記構成を有する塩素バイパスシステム１を用い、プローブ２における一次冷却の開始（プローブ２における燃焼ガスの一部Ｇ１と冷却空気Ａ１の接触の開始）から混合室３における二次冷却の開始（混合室３で抽気ガスＧ２と冷却空気Ａ２の接触の開始）までの時間を変更して上記処理を行い、回収された微粉Ｄ５（≦１０μｍ）及び粗粉Ｄ１（＞１０μｍ）の塩素濃度を測定した。試験結果を表１に示す。
同表において、塩素分配率（％）は以下に示す式によって算出され、この値が大きい程微粉への塩素濃縮量が多いことを示す。尚、微粉と粗粉の質量比を、微粉：粗粉＝１７：８３として計算した。
塩素分配率（％）＝１００×微粉の塩素濃度×０．１７／（微粉の塩素濃度×０．１７＋粗粉の塩素濃度×０．８３）
表１に示すように、プローブ２における一次冷却の開始から混合室３における二次冷却の開始までの時間が短い方が塩素分配率が高くなり、一次冷却の開始から０．１５秒後に二次冷却を行うことで塩素分配率が６５％以上となり、０．１秒後に二次冷却を行うことで塩素分配率が７０％以上となる。
表１に示すように、プローブ２における一次冷却の開始から混合室３における二次冷却の開始までの時間が短い方が塩素分配率が高くなり、一次冷却の開始から０．１５秒後に二次冷却を行うことで塩素分配率が６５％以上となり、０．１秒後に二次冷却を行うことで塩素分配率が７０％以上となる。
１ 塩素バイパスシステム
２ プローブ
３ 混合室
４ サイクロン
５ 冷却器
６ バグフィルタ
７ 排気ファン
８ ダストタンク
１１〜１３ 冷風ファン
２ プローブ
３ 混合室
４ サイクロン
５ 冷却器
６ バグフィルタ
７ 排気ファン
８ ダストタンク
１１〜１３ 冷風ファン
Claims (4)
- セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を抽気しながら４００℃以上６００℃以下に一次冷却するプローブと、
該プローブで抽気し冷却された排ガスを３００℃以上４００℃以下に二次冷却する第１の冷却器と、
該第１の冷却器で二次冷却された排ガスを粗粉と微粉とに分級して粗粉をセメントキルン系へ戻す分級機と、
該分級機で分級された微粉を含む排ガスを１００℃以上２００℃以下に最終冷却する第２の冷却器と、
該第２の冷却器で冷却された排ガスから微粉を回収する集塵機とを備え、
前記第１の冷却器における二次冷却を、前記プローブにおける一次冷却の開始から０．１５秒以内に行うことを特徴とする塩素バイパスシステム。 - 前記プローブにおける一次冷却及び前記第１の冷却器における二次冷却を、前記燃焼排ガス又は前記排ガスに大気を混合することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスシステム。
- セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を抽気しながら４００℃以上６００℃以下に一次冷却し、
該一次冷却された排ガスを３００℃以上４００℃以下に二次冷却し、
該二次冷却された排ガスを粗粉と微粉とに分級して粗粉をセメントキルン系へ戻し、
前記分級された微粉を含む排ガスを１００℃以上２００℃以下に最終冷却し、
該最終冷却された排ガスから微粉を回収するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、
前記二次冷却を、前記一次冷却の開始から０．１５秒以内に行うことを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。 - 前記一次冷却及び二次冷却を、前記燃焼排ガス又は前記排ガスに大気を混合することにより行うことを特徴とする請求項３に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN111672294A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-09-18 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种水泥窑用旁路放风净化系统以及方法 |
| CN113237345A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-08-10 | 蓝天众成环保工程有限公司 | 一种设有取风结构的急冷装置及取风结构的设计方法 |
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| WO2000012444A1 (fr) * | 1998-08-28 | 2000-03-09 | Taiheiyo Cement Corporation | Dispositif et procede de derivation des gaz brules d'un four |
| JP2006089298A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | セメント焼成設備における排ガスの処理方法及び処理装置 |
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2015
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