JP2017137211A - 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】セメントキルンの排ガス中の水銀を効率よく処理する。
【解決手段】セメントキルンの排ガスＧ２の水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤Ａをセメントキルンの排ガスＧ１に添加するか否かを選択する吸着剤添加装置２と、セメントキルンの排ガスＧ１に含まれるダストを集塵する集塵装置３と、集塵ダストＤ０を吸着剤の添加の有無別に分別して貯蔵する複数の貯蔵装置６（６Ａ〜６Ｄ）と、複数の貯蔵装置の各々に接続され、貯蔵装置から排出されたダストＤ１〜Ｄ４をセメントキルンへの原料供給装置又は／及びセメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送する搬送路１０とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１。吸着剤添加装置は、セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて吸着剤をセメントキルンの排ガスに添加する量を調整し、複数の貯蔵装置は、吸着剤の添加の有無別及びその添加量別に分別して貯蔵することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント焼成装置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。

都市ごみ焼却灰、石炭灰、汚泥等のリサイクル資源には水銀が含まれているため、廃棄物の再資源化を推進する中で、セメントキルンの排ガスに微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれることとなる。今後さらに廃棄物のリサイクルが推進されると、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度が増加する可能性もある。

しかし、多量のセメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を除去することは容易ではなく、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り、リサイクル資源の利用を拡大する上で阻害要因となるおそれもある。

そこで、例えば、特許文献１には、セメントの製造工程から排出される排ガスに含まれる水銀等を効率よく除去し、水銀等を除去した集塵ダストをセメント原料に再利用するため、セメントキルンの排ガスを集塵機によって除塵した後、捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダスト中の水銀を加熱して揮発させ、その後、吸着材等により吸着して除去するセメントキルン排ガスの処理方法が提案されている。

一方、セメントキルンの排ガスに含まれるダストの水銀濃度は、上述のように、セメントキルンに供給されるリサイクル資源の水銀濃度等によって変動する。そこで、上記特許文献１では、セメントキルンの排ガスの水銀濃度を測定してセメントキルンの排ガスから集塵したダストの水銀濃度を予測し、セメントキルンの排ガスの水銀濃度が所定値以上である場合に集塵ダストから水銀を回収し、セメントキルンの排ガスの水銀濃度が所定値未満である場合に集塵ダストをセメント焼成装置に返送している。

特開２０１３−１１２５７９号公報

上記集塵ダストから水銀を回収するにあたって、水銀回収装置等で処理できるダスト量には限界があると共に、処理する集塵ダストの量に応じて運転コストが増減するため、セメントキルンの排ガス中の水銀を効率よく処理するにはできるだけ水銀濃度の高い集塵ダストを得ることが求められる。

上記特許文献１に記載の技術では、セメントキルンの排ガスの水銀濃度が所定値以上であるか否かによって集塵ダストの搬送先を変更しているが、集塵ダスト中の水銀濃度の変動と処理可能なダスト量との関係で必ずしも水銀濃度の高い集塵ダストから優先的に処理することができない場合があるなど、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、セメントキルンの排ガス中の水銀を効率よく処理することが可能な装置及び方法を提供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の水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加するか否かを選択する吸着剤添加装置と、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、該集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別に分別して貯蔵する複数の貯蔵装置と、前記複数の貯蔵装置の各々に接続され、該貯蔵装置から排出されたダストを前記セメントキルンへの原料供給装置又は／及び前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送する搬送路とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、水銀吸着剤を添加したダストを貯蔵する貯蔵装置にセメントキルンを含む焼成装置の系外に繋がる搬送路を設けることで、吸着剤を添加した際に集塵されたダスト、すなわち水銀濃度の高いダストを優先的にセメント焼成装置の系外へ排出することができるため、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を効率よく低減することができる。一方、水銀吸着剤を添加していないダストを貯蔵する貯蔵装置にセメントキルンへの原料供給装置に繋がる搬送路を設けることで、水銀濃度の低いダストを優先的にセメント焼成装置に返送し、セメント原料として利用することができる。

上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記吸着剤添加装置がセメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、前記吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加する量を調整し、前記複数の貯蔵装置が前記吸着剤の添加の有無別及びその添加量別に分別して貯蔵するように構成することができる。これにより、水銀濃度の高いダストをより効率よくセメント焼成装置の系外へ排出することができる。

前記複数の貯蔵装置の各々から排出されたダストの搬送先を前記セメントキルンへの原料供給装置に繋がる搬送路又は／及びセメントキルンを含む焼成装置の系外への搬送路に切り換える切換装置を設けることができる。これにより、貯蔵装置に貯蔵されるダストの搬送先を容易に切り換えることができる。

前記セメントキルンを含む焼成装置の系外への搬送路を水銀回収装置に接続することで、水銀濃度の高いダストから優先的に水銀を回収することができ、セメントキルンの排ガスに含まれる水銀を効率よく処理することができる。

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の水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加するか否かを選択し、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵し、該集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別に分別して貯蔵し、該分別して貯蔵したダストのうち、吸着剤を添加したものから優先的に前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送すると共に、吸着剤を添加していないものから優先的に前記セメントキルンへの原料供給装置へ返送することを特徴とする。

本発明によれば、水銀吸着剤の添加の有無別にダストを貯蔵し、その中で水銀吸着剤を添加したダスト、すなわち水銀濃度の高いダストを優先的にセメント焼成装置の系外へ排出することができるため、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を効率よく低減することができる。また、水銀吸着剤を添加していないダスト、すなわち水銀濃度の低いダストを優先的にセメント焼成装置に返送し、セメント原料として利用することができる。

上記セメントキルン排ガスの処理方法において、前記セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、前記吸着剤の添加量を調整し、前記集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別及びその添加量別に分別して貯蔵し、該分別して貯蔵したダストのうち、吸着剤添加量の多いものから優先的に前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送すると共に、吸着剤を添加していない、又は吸着剤の添加量の少ないものから優先的に前記セメントキルンへの原料供給装置へ返送することを特徴とする。これにより、集塵ダストをより効率よく処理することができる。

前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送したダストから水銀を回収したり、このダストを廃棄処分することができる。

前記吸着剤を添加するか否かの選択を前記セメントキルンの排ガスの水銀濃度の測定値に基づいて行うことで、簡単な操作で上記分別を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、セメントキルンの排ガス中の水銀を効率よく処理することが可能となる。

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フローチャートである。

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、この処理装置１は、セメント焼成装置のプレヒータから排出されるセメントキルンの排ガスＧ１に水銀吸着剤（以下「吸着剤」という）Ａを添加する吸着剤添加装置２と、セメントキルンの排ガスＧ１から集塵する集塵装置３と、集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度を測定する水銀濃度計４と、集塵装置３の排ガスＧ２を大気へ放出する煙突５と、集塵装置３で集塵されたＥＰダストＤ０を吸着剤Ａの添加量別に分別して貯蔵する複数のタンク（貯蔵装置）６（６Ａ〜６Ｄ）と、タンク６から排出されるダストを加熱する加熱処理装置７と、水銀回収装置８等で構成される。

吸着剤添加装置２は、排ガスＧ１の水銀濃度に応じて、吸着剤Ａをセメントキルンの排ガスＧ１に添加するか否かを選択すると共に、その添加量を調整するために設けられる。

集塵装置３は、セメントキルン排ガスの集塵装置として一般的に用いられる電気集塵機、バグフィルタ等である。

水銀濃度計４は、集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度を測定するために備えられ、紫外線吸光光度法によるものなどを設置する。

加熱処理装置７としては、外熱キルンと外熱キルン内に熱風を供給する熱風炉を組み合わせて処理対象を間接加熱するものや、直接加熱式のものなどを用いることができる。

水銀回収装置８は、例えば活性炭吸着塔であって、加熱処理装置７の排ガスＧ３中の揮発水銀を回収するために備えられる。この水銀回収装置８の前段で、冷却用空気によって排ガスＧ３の温度を活性炭に通ガス可能な温度（例えば１００℃程度）まで低下させる。この水銀回収装置８で使用される活性炭としては、市販の活性炭の中で水銀回収能力に特に優れる活性炭を選定することが望ましい。具体的には、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。

タンク６は、一般的なセメント原料貯蔵用に設置されているものと同様の構成を有し、集塵装置３で集塵されたＥＰダストＤ０を貯蔵するために設けられ、各タンク６Ａ〜６Ｄには、集塵装置３からの搬送路９が接続される。また、各タンク６Ａ〜６Ｄには、貯蔵するダストＤ１〜Ｄ４を搬送するための搬送路１０が接続され、搬送路１０は原料供給装置又は／及び加熱処理装置７へダストＤ１〜Ｄ４を搬送する。タンク６Ｄには、ダストＤ４を廃棄処分するための搬送路１１が設けられる。また、加熱処理装置７で回収したダストＤ５を原料供給装置へ戻すための搬送路１２が設けられる。

また、各タンク６Ａ〜６Ｄには、図示を省略するが、ダストＤ１〜Ｄ４を原料供給装置側又は／及び加熱処理装置７側へ切り換えるためのダンパー（切換装置）が設けられる。タンク６Ｄには、さらにダストＤ４を搬送路１１側へ切り換えるためのダンパーが設けられる。

尚、各タンク６Ａ〜６Ｄに接続される搬送路１０は、すべてのタンク６Ａ〜６Ｄから原料供給装置及び加熱処理装置７側（タンク６Ｄについてはさらに搬送路１１側）に搬送可能に接続されている必要はなく、例えば、タンク６Ａについては原料供給装置へのみ搬送可能とすることもでき、そのような場合には搬送方向を切り換えるためのダンパーは不要となる。

次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルンの運転時に、集塵装置３でセメントキルンの排ガスＧ１を集塵し、水銀を含むＥＰダストＤ０を捕集する。また、水銀濃度計４によって集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度を測定する。その後、排ガスＧ２は煙突５から大気へ放出される。

ここで、水銀濃度計４による排ガスＧ２の水銀濃度の測定値が吸着剤添加装置２に送信され、吸着剤添加装置２は、この測定値に基づいて、吸着剤Ａの添加の要否を選択すると共に、吸着剤Ａを添加する場合にはその添加量を調整する。

ＥＰダストＤ０の水銀濃度と、集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度、すなわち吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量（添加しない場合を０として含む）には正の相関があるため、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量によってＥＰダストＤ０の水銀濃度を推定することができる。そこで、この吸着剤Ａの添加量に応じてＥＰダストＤ０の搬送先のタンク６を選択する。例えば、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量の少ない順に、タンク６Ａ〜６Ｄに搬送する。すなわち、タンク６Ａ内のダストＤ１の水銀濃度が最も低く、タンク６Ｄ内のダストＤ４の水銀濃度が最も高くなる。

特に、タンク６Ａには、吸着剤添加装置２の吸着剤添加量が０である場合にＥＰダストＤ０を搬送することとする。尚、処理装置１の運転開始時には吸着剤Ａを添加していないので、ＥＰダストＤ０を水銀濃度に関わらずタンク６Ａに搬送する。

上述のように、水銀濃度計４によって集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度を測定し、水銀濃度に変化が見られた場合には、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量を変更し、この吸着剤Ａの添加量が変更された場合には、ＥＰダストＤ０の搬送路９のダンパー（不図示）を切り換えることで、ＥＰダストＤ０の搬送先を３０分から１時間単位で変更する。

以上の操作により、各タンク６Ａ〜６Ｄには、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量、すなわち水銀濃度の異なるダストＤ１〜Ｄ４が各々貯蔵される。

次に、各タンク６Ａ〜６ＤからのダストＤ１〜Ｄ４の排出（抽出）方法について例示する。

タンク６Ｃ、６Ｄに貯蔵されるダストＤ３、Ｄ４は、吸着剤Ａの添加量が比較的多い、すなわち水銀濃度が比較的高いため、搬送路１０を介して加熱処理装置７へ搬送し、加熱処理装置７の排ガスＧ３に含まれる揮発水銀を水銀回収装置８で回収する。ここで、水銀濃度が高いダストＤ４を優先的に加熱処理装置７へ搬送することで、効率よく水銀を回収することができる。水銀揮発後のダストＤ５は原料供給装置へ返送し、水銀回収装置８で回収した水銀ダストＤ６は、例えば廃棄処分する。

一方、タンク６Ａ、６Ｂに貯蔵されるダストＤ１、Ｄ２は、吸着剤Ａの添加量が比較的少ない、すなわち水銀濃度が比較的低いため、搬送路１０を介してセメントキルンへの原料供給装置へ返送する。

ここで、上記従来の技術では、セメントキルンの排ガスの水銀濃度が所定値以上である場合には集塵ダストを水銀回収装置側へ搬送し、水銀濃度が所定値以下の場合にセメントキルンへの原料供給装置へ返送していたが、例えば、集塵ダストを水銀回収装置側へ搬送している際にセメントキルンの排ガスの水銀濃度がさらに高くなった場合でも、処理可能なダスト量に制限があるため、水銀回収装置側へ搬送することができず原料供給装置へ返送せざるを得ない場合もあった。

しかし、本発明では、集塵ダスト中の水銀濃度の変動を考慮して予め吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量、すなわち水銀濃度に応じてダストを分別してタンク６（６Ａ〜６Ｄ）に貯蔵しているため、上述のような従来技術における不具合が生ずることはなく、水銀濃度の最も高いダストＤ４から優先的に加熱処理装置７、水銀回収装置８へ搬送して水銀を回収することができる。

また、タンク６からセメントキルンへの原料供給装置に返送するダストについても、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量、すなわち運転中のセメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、タンク６（６Ａ〜６Ｄ）に貯蔵したダストＤ１〜Ｄ４の選択と、各タンク６からの排出量を調整し、セメントキルンの排ガスの水銀濃度が管理値を超過しないようにすることもできる。

尚、上記実施の形態において、タンク６の数やタンク６へのダストの貯蔵方法等は種々変更することができ、少なくとも複数のタンクを設けることで、集塵ダストを水銀濃度別に分別し、水銀濃度の高いダストから優先的に水銀を回収することなどが可能となる。

また、集塵装置３の排ガスＧ２と、ＥＰダストＤ０の水銀濃度に正の相関があることを利用して、水銀濃度計４によって集塵装置３の排ガスＧ２の水銀濃度を測定する場合を例示したが、これに限定されず、集塵装置３への排ガスＧ１の水銀濃度を測定してもよい。

さらに、加熱処理装置７と水銀回収装置８によってダストから水銀を揮発させて回収する方法について説明したが、ダストから水銀を分離回収することができれば他の方法を用いることもできる。

また、タンク６Ｄに貯蔵される、吸着剤添加装置２による吸着剤Ａの添加量が多い、すなわち水銀濃度の高いダストＤ４を加熱処理装置７及び水銀回収装置８に搬送せず、そのまま廃棄処分することもできる。

１ セメントキルン排ガスの処理装置
２ 吸着剤添加装置
３ 集塵装置
４ 水銀濃度計
５ 煙突
６（６Ａ〜６Ｄ） タンク
７ 加熱処理装置
８ 水銀回収装置
９〜１２ 搬送路
Ａ 吸着剤
Ｄ０ ＥＰダスト
Ｄ１〜Ｄ５ ダスト
Ｄ６ 水銀ダスト
Ｇ１〜Ｇ４ 排ガス

Claims (9)

1. セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加するか否かを選択する吸着剤添加装置と、
   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、
   該集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別に分別して貯蔵する複数の貯蔵装置と、
   前記複数の貯蔵装置の各々に接続され、該貯蔵装置から排出されたダストを前記セメントキルンへの原料供給装置又は／及び前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送する搬送路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. 前記吸着剤添加装置は、セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、前記吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加する量を調整し、
   前記複数の貯蔵装置は、前記吸着剤の添加の有無別及びその添加量別に分別して貯蔵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. 前記複数の貯蔵装置の各々から排出されたダストの搬送先を前記セメントキルンへの原料供給装置に繋がる搬送路又は／及びセメントキルンを含む焼成装置の系外への搬送路に切り換える切換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の処理装置。
4. 前記セメントキルンを含む焼成装置の系外への搬送路は、水銀回収装置に接続され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の処理装置。
5. セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加するか否かを選択し、
   セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵し、
   該集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別に分別して貯蔵し、
   該分別して貯蔵したダストのうち、吸着剤を添加したものから優先的に前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送すると共に、吸着剤を添加していないものから優先的に前記セメントキルンへの原料供給装置へ返送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。
6. セメントキルンの排ガスの水銀濃度に応じて、水銀を吸着する吸着剤を該セメントキルンの排ガスに添加するか否かを選択するのに加え、前記吸着剤を添加する場合にはその添加量を調整し、
   前記集塵ダストを前記吸着剤の添加の有無別及びその添加量別に分別して貯蔵し、
   該分別して貯蔵したダストのうち、吸着剤添加量の多いものから優先的に前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送すると共に、吸着剤を添加していない、又は吸着剤の添加量の少ないものから優先的に前記セメントキルンへの原料供給装置へ返送することを特徴とする請求項５に記載のセメントキルン排ガスの処理方法。
7. 前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送したダストから水銀を回収することを特徴とする請求項５又は６に記載のセメントキルン排ガスの処理方法。
8. 前記セメントキルンを含む焼成装置の系外へ搬送したダストを廃棄処分することを特徴とする請求項５又は６に記載のセメントキルン排ガスの処理方法。
9. 前記吸着剤を添加するか否かの選択を前記セメントキルンの排ガスの水銀濃度の測定値に基づいて行うことを特徴とする請求項５に記載のセメントキルン排ガスの処理方法。

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