JP2018126671A - 燃焼排ガス処理装置及び処理方法並びに水銀吸着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀の濃度を低減する。
【解決手段】未燃カーボンを含む石炭灰Ａ１を粉砕する粉砕機４と、粉砕機で粉砕された石炭灰Ａ２を燃焼排ガスＧ２に吹き込む吹込装置と、燃焼排ガス中の水銀を吸着した石炭灰Ｇ３を回収する集塵装置５とを備える燃焼排ガス処理装置１等。燃焼排ガスはセメントキルン排ガスであって、吹込装置は、セメントキルン排ガスから集塵した後のガスに、粉砕機からの石炭灰を吹き込むことができる。未燃カーボンを含む石炭灰を比表面積が３０００ｃｍ²／ｇ以上８０００ｃｍ²／ｇ以下となるように粉砕して水銀吸着剤として用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメントキルン排ガス等の燃焼排ガスに含まれる水銀を吸着除去する燃焼排ガス処理装置及び処理方法等に関する。

セメント製造のための原燃料である石灰石、石炭中に水銀が含まれると共に、リサイクル資源として利用する飛灰、残土、汚泥等にも水銀が含まれているため、セメントキルンの排ガスには、上記物質に由来する微量の水銀が含まれている。セメントキルン排ガス中の水銀が増加すると大気汚染の原因となり、飛灰等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因にもなるため、セメントキルンの排ガスから水銀を効率よく除去するシステムの開発が推進されている。

そこで、活性炭をセメントキルン排ガスに吹き込むことで燃焼排ガス中の水銀を吸着させ、水銀を吸着した活性炭を回収しているが、活性炭が高価であることから、セメント製造原価が上昇する。

上記問題点に鑑み、本出願人は、特許文献１において、石炭灰が水銀の吸着能を有することに着目し、未燃カーボン含有率が１質量％以上の石炭灰を燃焼排ガスに吹き込むことで該燃焼排ガス中の水銀等を未燃カーボンに吸着させ、水銀等を吸着した未燃カーボンを含む石炭灰を回収する燃焼排ガス処理方法等を提案した。

特開２００８−２３７９５９号公報

上記特許文献１に記載の発明は有効であるが、未燃カーボン含有率の高い石炭灰を選択的に使用する必要があるなど、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記の状況下においてなされたものであって、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀の濃度を低減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、燃焼排ガス処理装置であって、未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕する粉砕機と、該粉砕機で粉砕された石炭灰を燃焼排ガスに吹き込む吹込装置と、該燃焼排ガス中の水銀を吸着した石炭灰を回収する集塵装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、石炭灰を粉砕することで比表面積を増加させることができるため、未燃カーボン含有率の高い石炭灰を選択しなくても水銀の吸着性能を向上させることができ、粉砕された石炭灰を用いることで、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀の濃度を低減することができる。

上記燃焼排ガス処理装置において、前記燃焼排ガスをセメントキルン排ガスとし、前記吹込装置は、セメントキルン排ガスから集塵した後のガスに、前記粉砕機からの石炭灰を吹き込むことができ、セメントキルン排ガスの水銀濃度を低減することができる。

また、本発明は、燃焼排ガス処理方法であって、未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕し、該粉砕後の石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで該燃焼排ガス中の水銀を吸着させ、該水銀を吸着した石炭灰を回収することを特徴とする。本発明によれば、未燃カーボン含有率の高い石炭灰を選択しなくても水銀の吸着性能を向上させることができ、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀の濃度を低減することができる。

上記燃焼排ガス処理方法において、前記燃焼排ガスをセメントキルン排ガスとし、セメントキルン排ガスから集塵した後のガスに、前記粉砕後の石炭灰を吹き込むことができ、セメントキルン排ガスの水銀濃度を低減することができる。

さらに、本発明は、水銀吸着剤であって、未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕してなることを特徴とする。本発明によれば、石炭灰を粉砕することで比表面積を増加させ、水銀の吸着性能の高い吸着剤を提供することができる。

上記水銀吸着剤において、比表面積を３０００ｃｍ²／ｇ以上８０００ｃｍ²／ｇ以下とすることができる。

以上のように、本発明によれば、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀濃度を低減することが可能となる。

本発明に係る燃焼排ガス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。尚、以下の説明においては、燃焼排ガス処理装置１によってセメントキルン燃焼排ガス（以下「キルン排ガス」という。）を処理する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる燃焼排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この燃焼排ガス処理装置１は、キルン排ガスＧ１から集塵する集塵機２と、受け入れた未燃カーボンを含む石炭灰を一時的に貯蔵するタンク３と、タンク３からの石炭灰Ａ１を粉砕するボールミル（粉砕機）４と、集塵機２の排ガスＧ２にボールミル４で粉砕した石炭灰Ａ２を添加した後集塵する集塵機５と、集塵機５の排ガスＧ４を大気へ放出する煙突６等で構成される。

集塵機２は、セメントキルンの燃焼排ガスであって、プレヒータや原料乾燥粉砕工程等を経た後のキルン排ガスＧ１を、煙突６の手前で集塵するために通常設置されているものであって、電気集塵機やバグフィルタである。

タンク３は、微粉炭焚きボイラー等より排出される未燃カーボンを含む石炭灰Ａ１を一時的に貯蔵するために備えられる。

ボールミル４は、石炭灰Ａ１を粉砕して比表面積を増加させるために設けられ、ローラミル等ボールミル以外の粉砕機を用いてもよい。ボールミル４には、粉砕した石炭灰Ａ２を一時的に貯蔵するためのタンク７と、タンク７の下方に石炭灰Ａ２を集塵機２、５の間のガスダクトに吹き込むための吹込装置（不図示）が付設される。

集塵機５は、集塵機２と同様、電気集塵機やバグフィルタであって、集塵した石炭灰Ａ３の一部の石炭灰Ａ５を集塵機５の上流側に戻す輸送経路を備える。

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

まず、集塵機２において、キルン排ガスＧ１から集塵する。集塵したキルンダスト（以下「ダスト」という。）Ｄは、一般的なセメント製造工程で行われているように、セメント原料としてセメントキルンへ戻す。

一方、タンク３に貯留した石炭灰Ａ１をボールミル４で粉砕し、粉砕した石炭灰Ａ２を一旦タンク７に収容した後、集塵機２、５の間のガスダクトに吹き込む。これにより、石炭灰Ａ２中の未燃カーボンに集塵機２の排ガスＧ２に含まれる水銀が吸着される。ここで、石炭灰Ａ２の比表面積が大きい程、集塵機２の排ガスＧ２中の水銀と接触する未燃カーボンの面積が増加し、水銀の吸着性能が向上する。

表１は、受け入れた石炭灰Ａ１（比較例１）を試験用のボールミル（φ１２．５ｍｍ、φ９．０ｍｍ、φ６．０ｍｍ各１００ｋｇの媒体を使用）で粉砕した試験例を示す。同表に示すように、粉砕時間に応じて比表面積が増加していることが判る。

実際の運転では、比表面積の増加による水銀吸着性能の向上と、ボールミル４で消費される粉砕エネルギー等を勘案して石炭灰Ａ２の比表面積を調整するが、この比表面積は、３０００ｃｍ²／ｇ以上８０００ｃｍ²／ｇ以下の範囲で調整する。

上述のように、石炭灰Ａ２を集塵機２の排ガスＧ２に吹き込むことで、石炭灰Ａ２に含まれる未燃カーボンに水銀が吸着され、水銀吸着後の排ガスＧ３から集塵機５で集塵する。回収された石炭灰Ａ３は、石炭灰Ａ３に含まれる未燃カーボンに水銀が吸着されているため、石炭灰Ａ４として系外へ排出して適宜処理する。また、集塵機５の排ガスＧ４は煙突６を介して大気へ放出する。

集塵機５から排出された石炭灰Ａ３の一部は、石炭灰Ａ５として集塵機５の上流側に戻され、排ガスＧ２に含まれる水銀の吸着に再び使用する。

以上のように、本発明によれば、石炭灰Ａ１を粉砕することで比表面積を増加させることができるため、未燃カーボン含有率の高い石炭灰を選択しなくても、石炭灰Ａ２の水銀の吸着性能を向上させることができ、石炭灰を有効に利用しながらセメントキルン排ガス等の燃焼排ガス中の水銀の濃度を低減することができる。

尚、上記実施の形態においては、煙突６の直前に設けられた集塵機５の上流側に未燃カーボンを含む石炭灰Ａ２を吹き込んだが、集塵機２の上流側に吹き込み、水銀を吸着した石炭灰等をダストＤとして回収し、回収したダストＤを加熱して水銀を揮発させた後回収してもよい。

１ 燃焼排ガス処理装置
２ 集塵機
３ タンク
４ ボールミル
５ 集塵機
６ 煙突
７ タンク
Ａ１〜Ａ５ 石炭灰
Ｄ ダスト
Ｇ１ セメントキルン燃焼排ガス（キルン排ガス）
Ｇ２〜Ｇ４ 排ガス

Claims (6)

1. 未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕する粉砕機と、
   該粉砕機で粉砕された石炭灰を燃焼排ガスに吹き込む吹込装置と、
   該燃焼排ガス中の水銀を吸着した石炭灰を回収する集塵装置とを備えることを特徴とする燃焼排ガス処理装置。
2. 前記燃焼排ガスはセメントキルン排ガスであって、前記吹込装置は、セメントキルン排ガスから集塵した後のガスに、前記粉砕機からの石炭灰を吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガス処理装置。
3. 未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕し、
   該粉砕後の石炭灰を燃焼排ガスに吹き込んで該燃焼排ガス中の水銀を吸着させ、
   該水銀を吸着した石炭灰を回収することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
4. 前記燃焼排ガスはセメントキルン排ガスであって、セメントキルン排ガスから集塵した後のガスに、前記粉砕後の石炭灰を吹き込むことを特徴とする請求項３に記載の燃焼排ガス処理方法。
5. 未燃カーボンを含む石炭灰を粉砕してなることを特徴とする水銀吸着剤。
6. 比表面積が３０００ｃｍ²／ｇ以上８０００ｃｍ²／ｇ以下であることを特徴とする請求項５に記載の水銀吸着剤。

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