JP2019051494A

JP2019051494A - 水銀含有物質の処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JP2019051494A
Application number: JP2017178637A
Authority: JP
Inventors: 仁司輪達; Hitoshi Wadachi
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-04-04

Abstract

【課題】外熱キルンを用いて水銀含有物質から水銀を揮発除去する際に、外熱キルンの内面に付着したダスト等の成長を防止して処理装置の安定運転を確保する。【解決手段】水銀含有物質（水銀含有ダスト）Ｄ３を加熱して該物質に含まれる水銀を揮発させる外熱キルン５と、外熱キルンから排出される水銀含有ガスＧ２から水銀を回収する水銀回収装置（活性炭吸着塔）８とを備える水銀含有物質の処理装置１であって、外熱キルンに、外熱キルンの回転に伴って転動し、外熱キルンの内面に付着した水銀含有物質由来の付着物を粉砕する粉砕媒体Ｐを供給する供給装置（スクリューコンベア）４を備える処理装置１等。外熱キルンから排出される水銀除去物質と粉砕媒体とを分離する分離装置９と、分離装置によって分離された粉砕媒体を外熱キルンに戻す搬送装置とを備えてもよい。粉砕媒体として、粒径がφ５ｍｍ以上、φ５０ｍｍ以下のものを用いることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、セメント焼成装置のプレヒータの排ガスから回収したダストや、火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰等の水銀含有物質を処理する装置及び方法に関する。

近年、様々な廃棄物等を再利用する試みがなされているが、再利用の対象となる物質に有害成分が含まれる場合には、再利用の前に予め有害成分を回収する必要がある。人体に悪影響を及ぼすと共に大気汚染を引き起こすおそれがある水銀は、このような有害成分の代表例であり、水銀含有物質の再利用あたっては、水銀含有物質から水銀を予め回収しておく必要がある。

セメント製造分野においても、様々な廃棄物等を再利用する試みが積極的になされ、水銀含有物質の再利用も行っている。例えば、特許文献１には、セメント焼成装置のプレヒータの排ガスから回収したダスト（キルンダスト）や、火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰（石炭灰）をセメント原料として利用することが記載されている。キルンダスト等は水銀を含むため、同文献には、キルンダスト等を外熱式ロータリーキルン（外熱キルン）で間接加熱してキルンダスト等に含まれる水銀を揮発させ、揮発した水銀を含むガスから水銀を回収し、水銀除去ダスト等をセメント原料として利用することが提案されている。

特開２０１６−１０８６０６号公報

上記特許文献１に記載の処理方法では、常温のキルンダストや石炭灰を外熱キルンに投入すると、外熱キルン内が高温であることからキルンダスト等の粘性が増加して外熱キルンの内面に付着し、この内面に付着したダスト等が成長してダムとなり、外熱キルン内のダスト等の流動を阻害するおそれがあった。

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、外熱キルンを用いて水銀含有物質から水銀を揮発除去する際に、外熱キルンの内面に付着したダスト等の成長を防止して処理装置の安定運転を確保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、水銀含有物質を加熱して該物質に含まれる水銀を揮発させる外熱キルンと、該外熱キルンから排出される水銀含有ガスから水銀を回収する水銀回収装置とを備える水銀含有物質の処理装置であって、前記外熱キルンに、該外熱キルンの回転に伴って転動し、該外熱キルンの内面に付着した前記水銀含有物質由来の付着物を粉砕する粉砕媒体を供給する供給装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、外熱キルンの内面に水銀含有物質由来の物質が付着しても、外熱キルンの回転によって外熱キルン内を転動する粉砕媒体がこの付着物を粉砕することができるため、付着物の成長を防止することができる。これによって、外熱キルン内の水銀含有物質の流動性を安定させることができ、処理装置の安定運転を確保することができる。また、この粉砕媒体が転動する際に、熱源となるキルンシェルに接触して加熱されて温度上昇することで、水銀含有物質を加熱する熱源ともなり、加熱効率を高めることもできる。

上記水銀含有物質の処理装置において、前記外熱キルンから排出される水銀除去物質と粉砕媒体とを分離する分離装置と、該分離装置によって分離された粉砕媒体を前記外熱キルンに戻す搬送装置とを設けることで、水銀除去物質を回収すると共に、粉砕媒体を循環利用することができる。

また、本発明は、水銀含有物質を外熱キルンで加熱して該物質に含まれる水銀を揮発させ、該揮発した水銀を含むガスから水銀を回収する水銀含有物質の処理方法であって、前記外熱キルンに、該外熱キルンの回転に伴って転動し、該外熱キルンの内面に付着した前記水銀含有物質由来の付着物を粉砕する粉砕媒体を供給することを特徴とする。

本発明によれば、外熱キルンの内面に水銀含有物質由来の物質が付着しても、外熱キルン内を転動する粉砕媒体がこの付着物を粉砕することができるため、付着物の成長を防止し、外熱キルン内の水銀含有物質の流動性を安定させ、処理装置の安定運転を確保することができる。これに加え、粉砕媒体が転動する際に、熱源となるキルンシェルに接触して加熱されて温度上昇し、水銀含有物質を加熱する熱源ともなるため、加熱効率を高めることもできる。

上記水銀含有物質の処理方法において、前記外熱キルンから排出される水銀除去物質と粉砕媒体とを分離し、該分離した粉砕媒体を前記外熱キルンに戻すことで、粉砕媒体を循環利用することができる。

また、前記粉砕媒体として、粒径がφ５ｍｍ以上、φ５０ｍｍ以下のものを用いることで、水銀含有物質由来の付着物の粉砕効率と、粉砕媒体の昇温効率のバランスをとり、水銀含有物質の加熱効率をより一層高めることができる。

前記水銀含有物質は、セメント焼成装置のプレヒータの排ガスから回収したダスト又は火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰であって、前記外熱キルンから排出される水銀除去物質をセメント原料として用いることができる。

以上のように、本発明によれば、外熱キルンを用いて水銀含有物質から水銀を揮発除去する際に、外熱キルンの内面に付着したダスト等の成長を防止して処理装置の安定運転を確保することなどが可能となる。

本発明に係る水銀含有物質の処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。図１の処理装置に用いられる外熱キルンの横断面図である。

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。尚、以下では、本発明に係る水銀含有物質の処理装置において、水銀含有物質としてセメント焼成装置のプレヒータの排ガスから回収したダスト（キルンダスト）を処理する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明に係る水銀含有物質の処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、キルンダストＤ１を貯留するホッパ２と、粉砕媒体Ｐを貯留するホッパ３と、ホッパ２から供給されたキルンダストＤ１等を運搬するスクリューコンベア４と、スクリューコンベア４から供給された水銀含有ダストＤ３を間接加熱する外熱キルン５と、外熱キルン５から排出された水銀含有ガスＧ２から集塵するバグフィルタ６と、バグフィルタ６から排出された水銀含有ガスＧ３に空気Ａを添加して水銀希釈ガスＧ４とするファン７と、水銀希釈ガスＧ４に含まれる水銀を吸着して回収する活性炭吸着塔８と、外熱キルン５から排出された水銀除去ダストＤ４と粉砕媒体Ｐを篩分ける篩分装置９とを備える。

外熱キルン５は、回転式のキルン５ａと、キルン５ａを囲繞するように設けられ、高温ガス等の加熱媒体が導入されてキルン５ａの外面を加熱するジャケット５ｂと、スクリューコンベア４から水銀含有ダストＤ３と粉砕媒体Ｐが供給されるダスト供給部５ｃと、キャリヤガス供給装置（不図示）から供給された不活性ガスや空気等のキャリヤガスＧ１が導入されるガス導入部５ｄと、水銀含有ダストＤ３から揮発した水銀を含む水銀含有ガスＧ２を排出するガス排出部５ｅと、水銀含有ダストＤ３から水銀が揮発除去された水銀除去ダストＤ４と粉砕媒体Ｐを排出するダスト排出部５ｆとを有する。

外熱キルン５は、加熱対象物である水銀含有ダストＤ３を加熱媒体（ジャケット５ｂ内の高温ガス）と接触させずに間接的に加熱する間接加熱装置である。外熱キルン５を用いることで、ガス等の加熱媒体を大量に使用しなくても水銀含有ダストＤ３を均一に加熱することができるため、キャリヤガスＧ１や水銀含有ガスＧ２の量を少なくすることができる。このため、これらのガスが通過する外熱キルン５、バグフィルタ６、活性炭吸着塔８を小型化することができる。尚、外熱キルン５に供給された粉砕媒体Ｐも同様に加熱され、加熱された粉砕媒体Ｐが水銀含有ダストＤ３の加熱媒体となる。

また、外熱キルン５において、ガス排出部５ｅとダスト排出部５ｆとを別々に設けることで、水銀含有ダストＤ３中の水銀とダストとを別々に外熱キルン５から排出することができる。これにより、外熱キルン５に導入するキャリヤガスＧ１を少量にしてもキルン５ａ内で揮発した水銀を水銀含有ガスＧ２として活性炭吸着塔８まで搬送することができ、外熱キルン５、バグフィルタ６及び活性炭吸着塔８に導入するガス量が減少し、これらの装置を小型化して設備コストを低減することができる。

尚、ガス排出部５ｅとダスト排出部５ｆとを別々に設けず、水銀含有ガスＧ２と水銀除去ダストＤ４との排出部が共通するような外熱キルンを用いることもできる。この場合において、水銀含有ガスＧ２中の水銀除去ダストＤ４の濃度が高くなった場合は、集塵装置で水銀除去ダストＤ４を回収して対応することができる。

集塵装置としてのバグフィルタ６には、９００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型、又は通常の耐熱性を有するバグフィルタを使用することができる。水銀含有ダストＤ３から水銀が除去されたダストの大部分はダスト排出部５ｆから排出されるが、このダストのうちの一部は水銀含有ガスＧ２と共にガス排出部５ｅから排出され、このようなダストはバグフィルタ６において回収される。尚、バグフィルタ６以外の集塵装置を用いることもできる。

ファン７は、水銀含有ガスＧ３を希釈して水銀含有ガスＧ３の水銀濃度を活性炭吸着塔８での吸着に適した濃度（１，０００ｍｇ／ｍ³以下）に調整するために備えられる。ここで、ファン７から供給される空気Ａの温度を２０℃以上８０℃以下にすることで、水銀含有ガスＧ３を希釈するだけでなく冷却することもでき、活性炭吸着塔８での吸着効率を高めることができる。尚、希釈用ガスであれば空気Ａ以外のものを用いてもよく、例えば、不活性ガスを用いることができる。

水銀回収装置としての活性炭吸着塔８は、水銀希釈ガスＧ４中の水銀を吸着して回収するために備えられる。活性炭吸着塔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く、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。尚、活性炭吸着塔８以外の水銀回収装置を用いることもできる。

分離装置としての篩分装置９は、外熱キルン５のダスト排出部５ｆから排出された水銀除去ダストＤ４と、粉砕媒体Ｐを篩分けるために備えられる。この篩分装置９には、一般的な振動篩等を用いることができる。また、図示を省略するが、篩分けした粉砕媒体Ｐをホッパ３に戻すための搬送装置が設けられる。

次に、上記構成を有する水銀含有物質の処理装置１の動作について図１及び図２を参照しながら説明する。

外熱キルン５のジャケット５ｂに高温ガスを導入してジャケット５ｂを加熱し、高温になったジャケット５ｂがキルン５ａの外面を加熱し、これによってキルン５ａの内部が間接的に加熱される。次に、ホッパ２、３に貯留したキルンダストＤ１と粉砕媒体Ｐの各々を、スクリューコンベア４を介してダスト供給部５ｃからキルン５ａに供給する。

ここで、キルン５ａに供給する粉砕媒体Ｐは、球状でキルン５ａ内の温度（３８０〜５００℃程度）でも溶融しない材質のものが好ましく、例えば、アルミナやＣｒ鋼等を用いることができる。また、この粉砕媒体Ｐとしては、後述するキルンダストの粉砕効率と、粉砕媒体Ｐの昇温効率のバランスを考慮し、粒径がφ５ｍｍ以上、φ５０ｍｍ以下のものが好ましい。

キルン５ａに供給された水銀含有ダストＤ３としてのキルンダストは、図２に示すキルン５ａの回転に伴って転動しながら、キルン５ａの高温となった内面と、キルン５ａによって加熱された粉砕媒体Ｐの表面に接触して加熱され、キルンダストに含まれる水銀が揮発する。

ここで、外熱キルン５の運転の継続と共に、キルン５ａの内面にキルンダストが付着し、このダストが成長してダムとなることもあるが、キルン５ａの回転によってキルン５ａ内を転動する粉砕媒体Ｐが付着ダストを粉砕し、付着ダストの成長を防止することができる。これよって、キルン５ａ内部でのキルンダストの流動性を安定させることができ、外熱キルン５の安定運転を確保することができる。また、粉砕媒体Ｐの表面積の分だけキルンダストに接する熱源の面積が増加すると共に、粉砕媒体Ｐの転動によってキルンダストの撹拌混合が良好に行われ、キルンダストを均一かつ効率的に加熱することができる。

一方、キャリヤガスＧ１をガス導入部５ｄからキルン５ａに導入し、キルン５ａ内で揮発している水銀をキャリヤガスＧ１によりガス排出部５ｅまで搬送し、これらを水銀含有ガスＧ２としてガス排出部５ｅから排出する。さらに、水銀含有ガスＧ２をバグフィルタ６に導入して集塵ダストＤ２を回収する。

バグフィルタ６から排出された水銀含有ガスＧ３にファン７から空気Ａを添加し、水銀含有ガスＧ３を希釈して水銀希釈ガスＧ４とし、水銀希釈ガスＧ４中の水銀を活性炭吸着塔８で吸着して回収する。活性炭吸着塔８から排出された水銀除去ガスＧ５は、適切な排ガス処理をした後大気に放出する。一方、バグフィルタ６で回収した集塵ダストＤ２は、多少水銀が含まれているため、スクリューコンベア４に戻し、スクリューコンベア４に供給したキルンダストＤ１と共に水銀含有ダストＤ３としてダスト供給部５ｃに供給する。

さらに、水銀含有ダストＤ３から水銀が除去された水銀除去ダストＤ４と粉砕媒体Ｐをダスト排出部５ｆから排出し、これらを篩分装置９に供給して分離する。篩分装置９から排出した水銀除去ダストＤ５をセメント原料として利用することができる。ここで、水銀除去ダストＤ５には水銀がほとんど含まれていないため、これをセメント原料として利用しても、セメントキルン排ガスの水銀濃度を増加させるおそれがない。一方、分離した粉砕媒体Ｐをホッパ３に戻して再利用する。粉砕媒体Ｐをキルン５ａ内で溶融しないものとすることで、そのまま循環利用することができる。

尚、上記実施の形態では、キルンダストＤ１を処理する場合について説明したが、火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰（石炭灰）等の水銀を含む物質であれば、その他の物質を処理することも可能である。

１水銀含有物質の処理装置
２、３ホッパ
４スクリューコンベア
５外熱キルン
５ａキルン
５ｂジャケット
５ｃダスト供給部
５ｄガス導入部
５ｅガス排出部
５ｆダスト排出部
６バグフィルタ
７ファン
８活性炭吸着塔
９篩分装置
Ａ空気
Ｄ１キルンダスト
Ｄ２集塵ダスト
Ｄ３水銀含有ダスト
Ｄ４水銀除去ダスト
Ｇ１キャリヤガス
Ｇ２水銀含有ガス
Ｇ３水銀含有ガス
Ｇ４水銀希釈ガス
Ｇ５水銀除去ガス
Ｐ粉砕媒体

Claims

水銀含有物質を加熱して該物質に含まれる水銀を揮発させる外熱キルンと、該外熱キルンから排出される水銀含有ガスから水銀を回収する水銀回収装置とを備える水銀含有物質の処理装置であって、
前記外熱キルンに、該外熱キルンの回転に伴って転動し、該外熱キルンの内面に付着した前記水銀含有物質由来の付着物を粉砕する粉砕媒体を供給する供給装置を備えることを特徴とする水銀含有物質の処理装置。
前記外熱キルンから排出される水銀除去物質と粉砕媒体とを分離する分離装置と、
該分離装置によって分離された粉砕媒体を前記外熱キルンに戻す搬送装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の水銀含有物質の処理装置。
水銀含有物質を外熱キルンで加熱して該物質に含まれる水銀を揮発させ、該揮発した水銀を含むガスから水銀を回収する水銀含有物質の処理方法であって、
前記外熱キルンに、該外熱キルンの回転に伴って転動し、該外熱キルンの内面に付着した前記水銀含有物質由来の付着物を粉砕する粉砕媒体を供給することを特徴とする水銀含有物質の処理方法。
前記外熱キルンから排出される水銀除去物質と粉砕媒体とを分離し、
該分離した粉砕媒体を前記外熱キルンに戻すことを特徴とする請求項３に記載の水銀含有物質の処理方法。
前記粉砕媒体として、粒径がφ５ｍｍ以上、φ５０ｍｍ以下のものを用いることを特徴とする請求項３又は４に記載の水銀含有物質の処理方法。
前記水銀含有物質は、セメント焼成装置のプレヒータの排ガスから回収したダスト又は火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰であって、
前記外熱キルンから排出される水銀除去物質をセメント原料として用いることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の水銀含有物質の処理方法。