JP2021187720A - セメント製造排ガス中のco2活用方法及びco2活用システム - Google Patents
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Abstract
Description
このメタン化方法を用いることにより、燃焼排ガスからの二酸化炭素の大気への放出を抑制している。
化石燃料の代替としては、セメント製造設備のセメント焼成キルンの燃料としてもよいし、火力発電所やゴミ等の廃棄物焼却施設を始めとして、多くの工業設備等で用いることができる。
排ガスから分離回収したCO2を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。CO2吸収材としてはアミン等を利用したものを用いることができる。
この実施形態は、セメント製造排ガス中のCO2からメタンを生成して、そのメタンをセメント焼成キルン及び仮焼炉への化石燃料の一部の代替燃料として利用するようにした例である。
CO2活用システム100は、図2に示すように、セメント製造設備50と、セメント製造設備50に接続されて用いられる排ガス処理設備30と、を備えている。本実施形態では、排ガス処理設備30がセメント製造設備50からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCO2に水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンをセメント製造設備50への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する。
セメント製造設備50は、図2に全体を示したように、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄原料等を個別に貯蔵する原料貯蔵庫1と、これらセメント原料を粉砕、乾燥する原料ミル及びドライヤ2と、原料供給管22を介して供給され、この原料ミルで得られた粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータ3と、プレヒータ3によって予熱されたセメント原料を仮焼する仮焼炉4と、仮焼されたセメント原料を焼成するセメント焼成キルン5と、セメント焼成キルン5で焼成された後のセメントクリンカを冷却するためのクーラ6等とを備えている。
排ガス処理設備30は、セメント焼成キルン5及び仮焼炉4で発生し、煙突11から排出される前の排ガスを収集する排ガス収集ライン311と、該排ガス収集ライン311から送られてくる排ガスからCO2を分離回収し、分離回収したCO2に水素を添加してメタンを生成するメタン化装置31と、生成したメタンをセメント製造設備50へ供給するメタン供給装置32とを備えている。
排ガス収集ライン311は、セメント製造設備50の排ガスライン12における集塵機10と煙突11との間に接続され、セメント焼成時に生じた排ガスの一部を収集する。セメント焼成により生じた排ガスであるので、石炭等の燃料の燃焼による排ガスも一部含まれるが、石灰石由来の排ガスを多く含んでいる。
メタン化装置31は、排ガスからCO2を分離回収するCO2分離回収装置310と、CO2分離回収装置310で分離回収されたCO2に水素ガスを供給して混合する水素混合部316と、水素が混合されたCO2からメタンを生成するメタン製造部317と、を備えている。
メタン製造部317は、水素が混合されたCO2からメタンを生成する。このメタン製造部317は、一般的なメタン製造装置からなり、メタン化に活性を示す触媒(例えば、水素化触媒としてNi、Pt、Pd、Cuが利用されるが、メタン化においては特に、Al2O3、Cr2O3、SiO2、MgAl2O4、TiO2、ZrO2など担持されたNi及びNi合金が触媒として利用される)が充填された反応器(図示省略)を複数備えており、これら反応器に水素が混合されたCO2を供給して反応させることによりメタンを製造する。
メタン供給装置32は、図2に示すように、メタン化装置31により製造されたメタンを貯留するタンク(図示省略)と、タンクに接続され、メタンを窯前部7のバーナ8及び仮焼炉4のバーナ41のそれぞれに送るメタン供給ライン321及びポンプ322,323を備えている。このメタン供給ライン321は、セメント焼成キルン5のバーナ8に石炭や石油等の燃料を供給する燃料供給ライン15及び仮焼炉4のバーナ41に石炭等の燃料を供給する燃料供給ライン42のそれぞれに接続されている。これにより、各バーナ8,41には、燃料とともにメタンが供給される。
上述したCO2活用システム100を用いてセメント製造設備50の排ガス中のCO2を削減して有効活用する方法について、図1に示すフローチャートに沿って説明する。
また、排ガスから分離回収したCO2を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。
例えば、上記実施形態ではセメント製造設備50の排ガスからCO2を分離回収したが、セメント製造設備50の排ガスにはCO2が20数%濃度で含まれているので、その排ガスに直接水素を添加してメタンを生成してもよい。
また、生成したメタンをセメント焼成キルン5及び仮焼炉4の両方に供給するようにしたが、いずれか一方に供給するようにしてもよい。
さらに、セメント焼成キルン5及び仮焼炉4の両方の排ガスを利用してメタンを生成したが、仮焼炉を有しないセメント製造設備への適用も可能であり、その場合は、セメント焼成キルンからの排ガスからメタンを生成する。
2 原料ミル及びドライヤ
3 プレヒータ
4 仮焼炉
5 セメント焼成キルン
5a 窯尻部
5b 窯前部
6 クーラ
8 バーナ
9 排気管
10 集塵機
11 煙突12 排ガス処理ライン
13 サイクロン
15 燃料供給ライン
22 原料供給管
25 ライジングダクト
30 排ガス処理設備
31 メタン化装置
310 CO2分離回収装置
311 排ガス収集ライン
312 有害成分除去部
313 CO2分離回収部
314 圧縮部
315 除湿部
316 水素混合部
317 メタン製造部
32 メタン供給装置
321 メタン供給ライン
322 ポンプ
323 ポンプ
41 バーナ
42 燃料供給ライン
50 セメント製造設備
100 CO2活用システム
Claims (4)
- セメント製造設備からの排ガス中のCO2又は該排ガスから分離回収したCO2に水素を添加してメタンを生成し、該メタンを化石燃料の代替燃料として用いることを特徴とするセメント製造排ガス中のCO2活用方法。
- 前記CO2は、前記セメント製造設備からの排ガスをCO2吸収材に接触させて分離回収したCO2であることを特徴とする請求項1に記載のセメント製造排ガス中のCO2活用方法。
- セメント製造設備に、該セメント製造設備からの排ガス中のCO2又は該排ガスから分離回収したCO2に水素を添加してメタンを生成するメタン化装置と、前記メタンを化石燃料の代替燃料として供給するメタン供給装置とを備えることを特徴とするセメント製造排ガス中のCO2活用システム。
- 前記セメント製造設備からの排ガスをCO2吸収材に接触させてCO2を分離回収するCO2分離回収装置を備えることを特徴とする請求項3に記載のセメント製造排ガス中のCO2活用システム。
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