JP2019055903A - エコセメントの焼成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エコセメントの製造工程で発生する排ガスの熱量を有効利用する。【解決手段】エコセメントキルン２の燃焼ガスＧ１を冷却する冷却装置４、又は燃焼ガスから熱回収する熱回収装置と、冷却装置又は熱回収装置の排ガスＧ２に含まれるダストを回収する集塵装置と、集塵装置の排ガスＧ６を用いて発電するバイナリー発電装置１０とを備えるエコセメントの製造装置１等。バイナリー発電装置の排ガスＧ７に含まれる二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置１１を備えてもよく、二酸化炭素の除去をアミン系溶液による化学吸収法で行ってもよい。集塵装置を冷却装置又は熱回収装置の排ガスから粗粉を除去するサイクロン５と、サイクロンの排ガスＧ３から微粉を回収する第１バグフィルタ６と、第１バグフィルタの排ガスＧ４に消石灰を添加する消石灰添加装置７と、消石灰添加後の排ガスを集塵する第２バグフィルタ８とで構成することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、焼却灰等を原料とするエコセメントの焼成装置に関する。
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。図２に示すように、このエコセメントの焼成装置２１は、セメントキルン２と、セメントキルン２で焼成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、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Ｇ１の全量を冷却装置（冷却塔）４で冷却する。
また、冷却装置４の排ガスＧ２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、冷却装置４の排ガスＧ２をサイクロン５で粗粉ＣＰと、微粉を含む排ガスＧ３とに分離し、第１バグフィルタ６で排ガスＧ３から微粉ＦＰを除去し、微粉ＦＰを除去した排ガスＧ４に消石灰添加装置７によって消石灰を添加し、第２バグフィルタ８で塩素、ＳＯｘ等の酸性成分ＡＣを除去し、酸性成分ＡＣを除去した排ガスＧ５からＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類等を活性コークス塔９で除去し、活性コークス塔９の排ガスＧ６を煙突１２から大気中に放出する。
ところで、上記活性コークス塔９の排ガスＧ６は、１４０℃程度の温度を有しているため、排ガスＧ６を大気中に放出する前に、排ガスＧ６が有する熱量を有効利用することができれば好ましい。また、この排ガスＧ６には高濃度の二酸化炭素が含まれているため、熱量の有効利用と共に、二酸化炭素の排出量を削減することができればさらに好ましい。
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、エコセメントの製造工程で発生する排ガスの熱量を有効利用することを目的とする。また、本発明は、さらにエコセメントの焼成装置からの二酸化炭素の排出量を削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、エコセメントの焼成装置であって、エコセメントキルンの燃焼ガスを冷却する冷却装置、又は該燃焼ガスから熱回収する熱回収装置と、前記冷却装置又は熱回収装置の排ガスに含まれるダストを回収する集塵装置と、該集塵装置の排ガスを用いて発電するバイナリー発電装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、エコセメントの焼成装置の排ガスから集塵した後、大気中に放出する前に、排ガスが有する熱量を有効利用することができる。
上記エコセメントの焼成装置は、さらに前記バイナリー発電装置の排ガスに含まれる二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置を備えることができる。これにより、エコセメントの焼成装置からの二酸化炭素の排出量を削減することができる。
上記エコセメントの焼成装置の前記二酸化炭素除去装置による二酸化炭素の除去をアミン系溶液による化学吸収法で行うことができる。
上記エコセメントの焼成装置は、前記集塵装置の排ガスの脱硫と脱硝を行う脱硫脱硝装置を備え、前記バイナリー発電装置は、該脱硫脱硝装置の排ガスを用いて発電することができる。排ガスから有害物質を除去することで、バイナリー発電装置及び二酸化炭素除去装置の安定運転を維持することができる。
上記エコセメントの焼成装置の前記集塵装置は、前記冷却装置又は熱回収装置の排ガスから粗粉を除去するサイクロンと、該サイクロンの排ガスから微粉を回収する第１バグフィルタと、該第１バグフィルタの排ガスに消石灰を添加する消石灰添加装置と、消石灰添加後の排ガスを集塵する第２バグフィルタとを備えることができる。これにより、排ガスから二酸化炭素除去装置で妨害成分となる酸性成分等を除去することができ、高い二酸化炭素吸収効率を発揮することができる。
以上のように、本発明によれば、エコセメントの製造工程で生じる排ガスが有する熱量を有効利用することができると共に、二酸化炭素の排出量を削減することもできる。
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、本発明に係るエコセメントの焼成装置の一実施の形態を示し、この焼成装置１は、セメントキルン２と、セメントキルン２で焼成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、冷却装置（冷却塔）４を備え、集塵装置としてサイクロン５、第１バグフィルタ６、消石灰添加装置７及び第２バグフィルタ８を備え、さらに、第２バグフィルタ８の排ガスＧ５から有害物質を除去する活性コークス塔（脱硫脱硝装置）９を備える。この構成は、図２に示した従来の焼成装置２１と同様である。
本発明に係るエコセメントの焼成装置１は、上記構成に加え、活性コークス塔９の排ガスＧ６の熱量を利用して発電するバイナリー発電設備１０と、バイナリー発電設備１０の排ガスＧ７から二酸化炭素を回収する二酸化炭素吸着塔（二酸化炭素吸着装置）１１を備えることを特徴とする。以下、焼成装置１全体の装置構成及び動作について説明する。
セメントキルン２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からなるセメント原料を焼成してセメントクリンカを生成するために備えられ、微粉炭等の化石燃料を噴出してセメント原料を焼成するためのバーナ１３等を備える。
クリンカクーラ３は、セメントキルン２で焼成したセメントクリンカを冷却するために設けられ、冷却空気を用いてセメントクリンカを冷却すると共に、加熱された空気をセメントキルン２での燃焼用空気として利用する。
冷却装置４は、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（燃焼ガス）Ｇ１の全量に散水等を行って冷却する。
サイクロン５は、冷却装置４の排ガスＧ２を比較的塩素濃度の低い粗粉ＣＰ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る。
第１バグフィルタ６は、サイクロン５からの排ガスＧ３に含まれる微粉ＦＰを回収するために備えられる。
消石灰添加装置７は、第１バグフィルタ６の排ガスＧ４に消石灰を添加するために備えられる。
第２バグフィルタ８は、消石灰を添加した排ガスＧ４に含まれる塩素、ＳＯｘ等の酸性成分ＡＣを除去するために備えられる。
活性コークス塔９は、第２バグフィルタ８の排ガスＧ５からＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類等を除去するために備えられ、排ガスＧ５に含まれるＳＯｘを活性コークスに吸着させて除去し、ＮＨ3によってＮＯｘを窒素に還元して無害化すると共に、排ガスに残留するＮＯｘを活性コークスＡＣに吸着させて除去する。
バイナリー発電設備１０は、低温域の熱源を利用し、熱交換器を介して熱源の熱を、水より沸点の低い作動媒体である低沸点媒体に与えて沸騰させ、その蒸気の圧力でタービンを回転させることにより発電する発電装置である。低沸点媒体としては、例えば、水とアンモニアの混合物を用いることができ、本実施形態においては、１４０℃程度の排ガスＧ６により沸騰する低沸点媒体が用いられる。
二酸化炭素吸着塔１１は、アミン系溶液等による化学吸収法で二酸化炭素を回収する装置であり、アミン系溶液等（吸収液）とＣＯ2含有ガスとを接触させ、吸収液にＣＯ2を選択的に吸収させた後、再生塔で吸収液を加熱して、高純度のＣＯ2を分離・回収することができる。この他に、流体分子と吸着剤表面との間に働くファンデル・ワールス力を利用して吸着剤にＣＯ2を選択的に吸着させる物理吸着法を用いることもできる。
次に、上記構成を有するエコセメントの焼成装置１の動作について説明する。
まず、焼却灰を含むエコセメント原料をセメントキルン２に投入し、セメントキルン２のバーナ１３から吹き込んだ燃料の燃焼熱により焼成する。この焼成により生成したクリンカをクリンカクーラ３で冷却することでエコセメントクリンカが得られる。
一方、セメントキルン２から排出される高温の排ガスＧ１は、セメントキルン２の窯尻から冷却装置４に供給され、冷却装置４で排ガスＧ１に散水を行い排ガスＧ１の全量を冷却する。冷却装置４から排出される排ガスＧ２は、２００℃程度まで温度が低下した状態となり、サイクロン５へと供給される。
サイクロン５では、排ガスＧ１中の粗粉ＣＰを分離する。排ガスＧ１から分離された粗粉ＣＰは、塩素やＳＯｘ等の酸性成分をほとんど含んでおらず、セメント原料等として利用することができる。サイクロン５から排出される微粉を含む排ガスＧ３は、第１バグフィルタ６へと供給される。
第１バグフィルタ６において、排ガスＧ３中の微粉ＦＰを分離する。微粉ＦＰ中には塩素等が含まれているが、図示しない水洗装置等を用いて塩素等を除去することで、粗粉ＣＰと同じくセメント原料等として利用することができる。
次に、第１バグフィルタ６から排出される排ガスＧ４に、消石灰添加装置７によって消石灰を添加する。消石灰は、排ガスＧ４中の塩素やＳＯｘ、ＮＯｘ等と反応する。消石灰が添加された排ガスＧ４は、第２バグフィルタ８へと供給される。
次いで、第２バグフィルタ８において、排ガスＧ４から、消石灰と反応した状態の塩素、ＳＯｘ等の酸性成分ＡＣを分離する。酸性成分ＡＣは、後述する二酸化炭素吸着塔１１による二酸化炭素の吸着を妨害する成分であるが、第２バグフィルタ８でこれを除去することにより、二酸化炭素吸着塔１１における二酸化炭素の吸着を効率よく行うことができる。
次に、第２バグフィルタ８から排出される排ガスＧ５を活性コークス塔９に供給し、排ガスＧ５中のＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類を除去する。活性コークス塔９から排出される排ガスＧ６は、バイナリー発電設備１０に供給される。
次に、排ガスＧ６を利用してバイナリー発電設備１０おいて発電する。排ガスＧ６によりバイナリー発電設備１０の低沸点媒体が加熱されて沸騰し、発生する低沸点媒体の蒸気によりタービンを回転させて発電する。活性コークス塔９から排出される排ガスＧ６の量は、一般的なエコセメント焼成装置の場合には１７万Ｎｍ3／ｈ程度であり、１４０℃程度の温度を有しているため、大きな熱源となる。そこで、バイナリー発電設備１０において排ガスＧ６を利用して発電することで、熱量を有効利用する。
発電後、バイナリー発電設備１０から排ガスＧ７が排出され、二酸化炭素吸着塔１１に供給される。二酸化炭素吸着塔１１により排ガスＧ７の二酸化炭素を吸着し、排ガスＧ７中の二酸化炭素量を低減した後、煙突１２から大気中に放出する。排ガスＧ６の二酸化炭素濃度は４〜６体積％であり、排ガスＧ６をこのまま大気中に放出すると、温室効果を促進する等、環境に負荷を与えることになる。そこで、環境負荷を削減すべく、二酸化炭素吸収装置１１により二酸化炭素を吸収する。
上述したエコセメントの焼成装置１によれば、エコセメントの製造工程で発生した排ガスが有する熱量を、バイナリー発電設備１０を用いて発電に供することで有効利用することができる。また、二酸化炭素吸着塔１１を備えることで、二酸化炭素の排出量を削減することもできる。
尚、上記実施の形態において、集塵装置としてサイクロン５、第１バグフィルタ６、消石灰添加装置７及び第２バグフィルタ８を設けたが、この構成は一例に過ぎず、異なる構成の集塵装置を用いることもできる。例えば、サイクロン５以外の分級装置を用いてもよく、バグフィルタ６、７の設置台数も２つに限定されない。
また、第２バグフィルタ８の排ガスＧ５から有害物質を除去するために活性コークス塔９を設けたが、脱硫装置と脱硝装置を各々別々に設けて脱硫と脱硝を行うこともできる。
さらに、ダイオキシン類の再合成を抑制するために冷却装置４を設けたが、冷却装置４に代えてボイラ等の熱回収装置を設け、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収を行う焼成装置１についても、活性コークス塔９の排ガスＧ６の温度が１４０℃程度となり、この排ガスＧ６を利用してバイナリー発電設備１０で発電することもでき、バイナリー発電設備１０の後段に二酸化炭素吸着塔１１を設けることもできる。
１ エコセメントの焼成装置
２ セメントキルン
３ クリンカクーラ
４ 冷却装置
５ サイクロン
６ 第１バグフィルタ
７ 消石灰添加装置
８ 第２バグフィルタ
９ 活性コークス塔
１０ バイナリー発電設備
１１ 二酸化炭素吸着塔
１２ 煙突
１３ バーナ
ＡＣ 酸性成分
ＣＰ 粗粉
ＦＰ 微粉
Ｇ１〜Ｇ８ 排ガス
２ セメントキルン
３ クリンカクーラ
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９ 活性コークス塔
１０ バイナリー発電設備
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ＡＣ 酸性成分
ＣＰ 粗粉
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Claims (5)
- エコセメントキルンの燃焼ガスを冷却する冷却装置、又は該燃焼ガスから熱回収する熱回収装置と、
前記冷却装置又は熱回収装置の排ガスに含まれるダストを回収する集塵装置と、
該集塵装置の排ガスを用いて発電するバイナリー発電装置とを備えることを特徴とするエコセメントの製造装置。 - 前記バイナリー発電装置の排ガスに含まれる二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のエコセメントの製造装置。
- 前記二酸化炭素除去装置による二酸化炭素の除去は、アミン系溶液による化学吸収法で行われることを特徴とする請求項２に記載のエコセメントの製造装置。
- 前記集塵装置の排ガスの脱硫と脱硝を行う脱硫脱硝装置を備え、前記バイナリー発電装置は、該脱硫脱硝装置の排ガスを用いて発電することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のエコセメントの製造装置。
- 前記集塵装置は、前記冷却装置又は熱回収装置の排ガスから粗粉を除去するサイクロンと、該サイクロンの排ガスから微粉を回収する第１バグフィルタと、該第１バグフィルタの排ガスに消石灰を添加する消石灰添加装置と、消石灰添加後の排ガスを集塵する第２バグフィルタとを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエコセメントの製造装置。
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