JP2022147034A

JP2022147034A - Manufacturing system of cement clinker and manufacturing method of cement clinker

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Publication number: JP2022147034A
Application number: JP2021048117A
Authority: JP
Inventors: 健一本間; Kenichi Honma; 淳一寺崎; Junichi Terasaki; 貴之木村; Takayuki Kimura; 知久吉川; Tomohisa Yoshikawa; 幸治野村; Koji Nomura; 直樹上野; Naoki Ueno
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-10-06

Abstract

To provide a cement clinker manufacturing system capable of generating methane, by obtaining gas containing carbon dioxide of high concentration for methane generation.SOLUTION: A cement clinker manufacturing system comprises: a cyclone preheating device 2; a rotary kiln 3; a calcination furnace 4 for promoting decarboxylation of a cement clinker raw material; a clinker cooler 5; a kiln exhaust gas discharge path 6; a combustion-supporting gas supply path 7 for guiding combustion-supporting gas of which oxygen concentration is heightened compared with air to the calcination furnace 4; a mixing device 8 for mixing carbon dioxide gas-containing exhaust gas and hydrogen gas; a combustion-supporting gas supply device and hydrogen gas supply device (water electrolysis device) 9, a hydrogen gas supply path 10 for guiding hydrogen gas to the mixing device 8; a calcination furnace exhaust gas supply path 11 for guiding carbon dioxide gas-containing exhaust gas to the mixing device; a methane generator 12 for reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas to generate methane; and a mixed gas supply path 13 for guiding a mixed gas to the methane generator 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法に関する。 The present invention relates to a cement clinker production system and a cement clinker production method.

近年、地球温暖化の抑制のため、二酸化炭素の排出量の低減が重要な課題になっている。一方、セメント産業は、二酸化炭素の排出量の大きい産業の一つである。
セメントを製造する際に排出される炭酸ガス（気体の二酸化炭素）の全量のうち、セメントの原料として用いられる石灰石の脱炭酸によって排出される炭酸ガスの割合は約６０％、製造の際に用いられる燃料の燃焼によって排出される炭酸ガスの割合は約４０％である。
燃料の燃焼によって発生する炭酸ガスの低減方法としては、エネルギー効率を改善する方法や、燃料としてバイオマス燃料を使用する方法等が挙げられる。例えば、燃料の燃焼によって発生する炭酸ガス量を低減することができるセメント焼成装置として、特許文献１には、主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とをセメントキルン内に吹き込む主バーナーを備えることを特徴とするセメント焼成装置が記載されている。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has become an important issue for the suppression of global warming. On the other hand, the cement industry is one of the industries that emit a large amount of carbon dioxide.
About 60% of the total amount of carbon dioxide (gaseous carbon dioxide) emitted during the production of cement is emitted by the decarboxylation of limestone used as a raw material for cement. The percentage of carbon dioxide emitted by combustion of the fuel used is about 40%.
Examples of methods for reducing carbon dioxide generated by fuel combustion include a method of improving energy efficiency and a method of using biomass fuel as the fuel. For example, as a cement burning apparatus capable of reducing the amount of carbon dioxide gas generated by fuel combustion, Patent Document 1 discloses a method in which combustible gas as main fuel and combustible waste as auxiliary fuel are mixed in a cement kiln. A cement calciner is described which is characterized by having a main burner that blows into.

一方、セメントの原料として、炭酸ガスの発生量が多い石灰石に代わる、炭酸ガス発生量の少ないカルシウム含有原料を用いることは難しいため、石灰石の脱炭酸によって発生する炭酸ガス量を低減することは困難である。
二酸化炭素の排出量を低減する方法として、発生した炭酸ガスを、分離して、回収した後、貯留、隔離、又は有効利用する方法が知られている。
発生した炭酸ガスを分離、回収する方法として、例えば、特許文献２には、製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法が記載されている。 On the other hand, it is difficult to replace limestone, which generates a large amount of carbon dioxide, as a raw material for cement with a calcium-containing raw material that generates less carbon dioxide, so it is difficult to reduce the amount of carbon dioxide generated by decarboxylation of limestone. is.
As a method for reducing carbon dioxide emissions, a method is known in which the generated carbon dioxide is separated, collected, and then stored, isolated, or effectively used.
As a method for separating and recovering generated carbon dioxide, for example, Patent Document 2 discloses a method for separating and recovering carbon dioxide from by-product gas generated in a steelworks by a chemical absorption method, Separation and recovery of carbon dioxide characterized by using or utilizing low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated in steelworks in the process of separating carbon dioxide by heating the chemical absorption liquid after absorbing carbon dioxide with liquid. method is described.

特開２０１８－５２７４６号公報JP 2018-52746 A 特開２００４－２９２２９８号公報JP 2004-292298 A

セメントクリンカを製造する際に発生する排ガスには、炭酸ガスの他に窒素、酸素等が多く含まれているため、上記排ガスから炭酸ガスを分離、回収するには、アミン化合物による化学吸収法等を用いる必要がある。
上記排ガスに含まれている炭酸ガスの濃度を高くすることができれば、炭酸ガスの分離、回収が容易となる。また、上記排ガスに含まれている窒素等の量を少なくすることにより、相対的に、発生する排ガスの体積を小さくすることができ、炭酸ガスを分離、回収するための設備を小さくすることができる。
本発明の目的は、セメントクリンカを製造する際に、排ガスの一部について炭酸ガス濃度を高くして、メタンの生成に利用しやすい高濃度の炭酸ガスを含むガスを得ることができ、かつ、上記炭酸ガスを用いて効率的にメタンを生成することができるセメントクリンカ製造システムを提供することである。 Exhaust gas generated during the production of cement clinker contains a large amount of nitrogen, oxygen, etc. in addition to carbon dioxide. must be used.
If the concentration of carbon dioxide contained in the exhaust gas can be increased, separation and recovery of carbon dioxide will be facilitated. In addition, by reducing the amount of nitrogen, etc. contained in the exhaust gas, the volume of the generated exhaust gas can be relatively reduced, and the equipment for separating and recovering carbon dioxide gas can be made smaller. can.
An object of the present invention is to increase the concentration of carbon dioxide gas in part of the exhaust gas when producing cement clinker, thereby obtaining gas containing high concentration carbon dioxide gas that is easily used for methane production, and An object of the present invention is to provide a cement clinker production system capable of efficiently producing methane using the carbon dioxide gas.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置と、予熱されたセメントクリンカ原料を焼成してセメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進するためのか焼炉と、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、ロータリーキルンで生じた排ガスを、サイクロン式予熱装置を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路とを含み、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置（後述の水素ガス供給装置を兼ねる水電気分解装置でもよい。）と、支燃性ガスをか焼炉に導くための支燃性ガス供給路と、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスを混合するための混合装置と、水素ガスを供給するための水素ガス供給装置と、水素ガスを混合装置に導くための水素ガス供給路と、炭酸ガス含有排ガスを混合装置に導くためのか焼炉排ガス供給路と、混合ガスに含まれる炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンを生成させるためのメタン生成装置と、混合ガスをメタン生成装置に導くための混合ガス供給路とを含むセメントクリンカ製造システムによれば上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［７］を提供するものである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a cyclone preheating device for preheating a cement clinker raw material, a rotary kiln for firing the preheated cement clinker raw material to obtain a cement clinker, A calciner for accelerating the decarbonation of cement clinker raw materials, a clinker cooler for cooling cement clinker installed downstream of the rotary kiln, and exhaust gas generated by the rotary kiln through a cyclone preheater. A combustion-supporting gas supply device for supplying a combustion-supporting gas having an oxygen concentration higher than that of air (water electrolysis that also serves as a hydrogen gas supply device described later). device), a combustion-supporting gas supply path for guiding the combustion-supporting gas to the calciner, a mixing device for mixing the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas, and a hydrogen gas supply A hydrogen gas supply device, a hydrogen gas supply path for guiding hydrogen gas to the mixing device, a calciner exhaust gas supply path for leading carbon dioxide-containing exhaust gas to the mixing device, and carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas. It was found that a cement clinker production system comprising a methane generator for reacting to produce methane and a mixed gas supply passage for guiding the mixed gas to the methane generator can achieve the above object, and the present invention has been completed. completed.
That is, the present invention provides the following [1] to [7].

［１］セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置と、上記サイクロン式予熱装置で予熱された上記セメントクリンカ原料を焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、上記サイクロン式予熱装置と共に上記ロータリーキルンの前流側に配設された、上記セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進するためのか焼炉と、上記ロータリーキルンの後流側に配設された、上記セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、上記ロータリーキルンで生じた排ガスを、上記サイクロン式予熱装置を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路とを含むセメントクリンカ製造システムであって、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置と、上記支燃性ガス供給装置から上記支燃性ガスを上記か焼炉に導くための支燃性ガス供給路と、上記か焼炉で生じた炭酸ガス含有排ガスと、水素ガスを混合して、上記炭酸ガス含有排ガスと上記水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するための混合装置と、上記水素ガスを供給するための水素ガス供給装置と、上記水素ガス供給装置から上記水素ガスを上記混合装置に導くための水素ガス供給路と、上記か焼炉から上記炭酸ガス含有排ガスを上記混合装置に導くためのか焼炉排ガス供給路と、触媒を用いて、上記混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのメタン生成装置と、上記混合装置から上記混合ガスを上記メタン生成装置に導くための混合ガス供給路とを含むことを特徴とするセメントクリンカ製造システム。 [1] A cyclone preheating device for preheating a cement clinker raw material, a rotary kiln for firing the cement clinker raw material preheated by the cyclone preheating device to obtain a cement clinker, and the cyclone preheating device. A calciner disposed on the upstream side of the rotary kiln for promoting decarboxylation of the cement clinker raw material, and a clinker cooler disposed on the downstream side of the rotary kiln for cooling the cement clinker. and a kiln exhaust gas discharge path for discharging the exhaust gas generated in the rotary kiln after passing through the cyclone type preheating device, the cement clinker manufacturing system comprising: a combustion-supporting gas supply device for supplying gas, a combustion-supporting gas supply path for guiding the combustion-supporting gas from the combustion-supporting gas supply device to the calciner, and a mixing device for mixing the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen gas, and adjusting the temperature of the mixed gas; a hydrogen gas supply device for supplying hydrogen gas, a hydrogen gas supply path for guiding the hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the mixing device, and a carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner for guiding the carbon dioxide gas-containing exhaust gas to the mixing device a calcination furnace exhaust gas supply path, a methane generator for reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst to generate methane and steam, and the mixed gas from the mixing device and a mixed gas supply passage for introducing to the methane generator.

［２］上記メタン生成装置で生成させたメタンを含むメタン含有ガスを、上記か焼炉に供給するためのメタン供給路を含む前記［１］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［３］上記支燃性ガス供給装置及び上記水素ガス供給装置が、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを得るための水電気分解装置である前記［１］又は［２］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［４］上記ロータリーキルンで生じた排ガスの一部を、上記サイクロン式予熱装置を経由せずに抽気して冷却し、固体分を除いた後に、上記固体分が除かれた上記排ガスを排出すると共に、上記固体分を粗粉と微粉に分級して、上記粗粉を上記セメントクリンカ原料の一部として用い、上記微粉を回収するための塩素バイパス装置を含む前記［１］～［３］のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システム。 [2] The cement clinker production system according to [1] above, including a methane supply path for supplying the methane-containing gas containing methane produced by the methane production device to the calciner.
[3] The above [1] or [2], wherein the combustion-supporting gas supply device and the hydrogen gas supply device are water electrolysis devices for electrolyzing water to obtain hydrogen gas and oxygen gas. Cement clinker manufacturing system.
[4] A part of the exhaust gas generated in the rotary kiln is bled and cooled without passing through the cyclone type preheating device, and after removing the solid content, the exhaust gas from which the solid content has been removed is discharged. , the solid content is classified into coarse powder and fine powder, the coarse powder is used as a part of the cement clinker raw material, and a chlorine bypass device for recovering the fine powder is included in any of the above [1] to [3]. Cement clinker production system according to the above.

［５］上記か焼炉排ガス供給路の中を流通する上記排ガスの一部を、上記支燃性ガス供給路の中を流通する上記支燃性ガスに合流させるための合流用流通路を含む前記［１］～［４］のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システム。
［６］前記［１］～［５］のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システムを用いたセメントクリンカ製造方法であって、上記か焼炉で生じた上記排ガスの炭酸ガス濃度が、水蒸気を除外した体積１００体積％に対して、８０体積％以上になるように、上記支燃性ガスの酸素濃度を調整することを特徴とするセメントクリンカ製造方法。
［７］上記混合装置において、上記混合ガス中の炭酸ガスと水素ガスの体積比（炭酸ガス／水素ガス）が３．８～４．５となるように、上記炭酸ガス含有排ガスと、上記水素ガス供給路から供給された水素ガスの混合割合を調整し、かつ、上記混合ガスの温度を２００～３００℃に調整する前記［６］に記載のセメントクリンカ製造方法。 [5] Containing a merging passage for merging part of the exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply passage with the combustion-supporting gas flowing through the combustion-supporting gas supply passage The cement clinker production system according to any one of [1] to [4].
[6] A cement clinker manufacturing method using the cement clinker manufacturing system according to any one of [1] to [5], wherein the carbon dioxide gas concentration of the exhaust gas generated in the calciner excludes water vapor. A method for producing cement clinker, wherein the oxygen concentration of the combustion-supporting gas is adjusted to 80% by volume or more with respect to 100% by volume of the volume.
[7] In the mixing apparatus, the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen The cement clinker manufacturing method according to [6] above, wherein the mixing ratio of the hydrogen gas supplied from the gas supply channel is adjusted, and the temperature of the mixed gas is adjusted to 200 to 300°C.

本発明のセメントクリンカ製造システムによれば、セメントクリンカを製造する際に、排ガスの一部について炭酸ガス濃度を高くして、メタンの生成に利用しやすい高濃度の炭酸ガスを含むガスを得ることができ、かつ、上記炭酸ガスを用いて効率的にメタンを生成することができる。 According to the cement clinker production system of the present invention, when producing cement clinker, the concentration of carbon dioxide gas is increased in part of exhaust gas to obtain gas containing high concentration carbon dioxide gas that is easily used for methane production. and can efficiently produce methane using the carbon dioxide gas.

本発明のセメントクリンカ製造システムの一例を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically an example of the cement clinker manufacturing system of this invention.

以下、図１を参照にしながら、本発明のセメントクリンカ製造システムについて詳しく説明する。
図１は、本発明のセメントクリンカ製造システムの実施形態の一例を模式的に表したものである。
セメントクリンカ製造システム１は、セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置２と、サイクロン式予熱装置２で予熱されたセメントクリンカ原料を焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン３と、サイクロン式予熱装置２と共にロータリーキルン３の前流側に配設された、セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進するためのか焼炉４と、ロータリーキルン３の後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー５と、ロータリーキルン３で生じた排ガス（以下、「キルン排ガス」と略すことがある。）を、サイクロン式予熱装置２を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路６ａ～６ｅとを含むセメントクリンカ製造システムであって、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置（図１中、水電気分解装置９）と、支燃性ガス供給装置から支燃性ガスをか焼炉４に導くための支燃性ガス供給路７と、か焼炉４で生じた炭酸ガス含有排ガス（以下、「か焼炉排ガス」と略すことがある。）と、水素ガスを混合して、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するための混合装置８と、水素ガスを供給するための水素ガス供給装置（図１中、水電気分解装置９）と、水素ガス供給装置から水素ガスを混合装置８に導くための水素ガス供給路１０と、か焼炉４から炭酸ガス含有排ガスを混合装置８に導くためのか焼炉排ガス供給路１１と、触媒を用いて、混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのメタン生成装置１２と、混合装置８から混合ガスをメタン生成装置１２に導くための混合ガス供給路１３とを含むものである。 Hereinafter, the cement clinker production system of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 schematically shows an example of an embodiment of the cement clinker production system of the present invention.
A cement clinker production system 1 includes a cyclone preheating device 2 for preheating a cement clinker raw material, a rotary kiln 3 for firing the cement clinker raw material preheated by the cyclone preheating device 2 to obtain a cement clinker, and a cyclone. A calciner 4 for promoting decarboxylation of the cement clinker raw material is arranged together with a preheating device 2 on the upstream side of the rotary kiln 3, and a calciner 4 is arranged on the downstream side of the rotary kiln 3 to cool the cement clinker. a clinker cooler 5 for the purpose, and kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e for discharging exhaust gas generated in the rotary kiln 3 (hereinafter sometimes abbreviated as "kiln exhaust gas") after passing through the cyclone type preheating device 2. A cement clinker manufacturing system comprising A combustion-supporting gas supply line 7 for guiding a combustion-supporting gas from a gas supply device to the calcining furnace 4, and an exhaust gas containing carbon dioxide generated in the calcining furnace 4 (hereinafter may be abbreviated as "calcining furnace exhaust gas"). ), a mixing device 8 for mixing hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas, and for adjusting the temperature of the mixed gas; A hydrogen gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. 1), a hydrogen gas supply line 10 for guiding hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to a mixing device 8, and a carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner 4 are mixed. A calciner exhaust gas supply path 11 for leading to a device 8, a methane generator 12 for generating methane and water vapor by reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst, and mixing and a mixed gas feed line 13 for guiding the mixed gas from the device 8 to the methanator 12 .

サイクロン式予熱装置２は、複数のサイクロン式熱交換器２ａ～２ｄからなるものである。複数のサイクロン式熱交換器２ａ～２ｄは、セメントクリンカ原料を移動するための流路、及び、ロータリーキルン３で生じた排ガスを、複数のサイクロン式熱交換器２ａ～２ｄを経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路６ａ～６ｅによって連結されている。サイクロン式熱交換器の数は、特に限定されないが、通常、４～５個である。また、複数のサイクロン式熱交換器は、通常、鉛直方向に配設されている。
セメントクリンカ原料は、サイクロン式予熱装置２の最前流に配設されたサイクロン式熱交換器２ａに投入され、サイクロン式熱交換器２ａ内において、キルン排ガスと熱交換しつつ遠心分離されて、サイクロン式熱交換器２ａの下部から、後流側に配設されたサイクロン式熱交換器２ｂに投入された後、再び、上記排ガスと熱交換しつつ遠心分離されて、さらに後流側に配設されたサイクロン式熱交換器２ｃに投入される。このように、セメントクリンカ原料は、上記排ガスで予熱（加熱）されながら、順次後流側に配設されたサイクロン式熱交換器２ｂ～２ｃに移動した後、か焼炉４に投入される。 The cyclone preheating device 2 comprises a plurality of cyclone heat exchangers 2a-2d. The plurality of cyclone heat exchangers 2a to 2d are for discharging the flow path for moving the cement clinker raw material and the exhaust gas generated in the rotary kiln 3 after passing through the plurality of cyclone heat exchangers 2a to 2d. are connected by kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e. The number of cyclone heat exchangers is not particularly limited, but is usually 4-5. Also, the plurality of cyclone heat exchangers are generally arranged vertically.
Cement clinker raw material is fed into a cyclone heat exchanger 2a disposed in the forefront of the cyclone preheater 2, and is centrifuged while exchanging heat with kiln exhaust gas in the cyclone heat exchanger 2a. After being introduced from the lower part of the heat exchanger 2a into the cyclone heat exchanger 2b arranged on the downstream side, it is again centrifuged while exchanging heat with the exhaust gas, and further arranged on the downstream side. is put into the cyclone heat exchanger 2c. In this way, the raw material for cement clinker is preheated (heated) by the exhaust gas, and is fed into the calciner 4 after moving to the cyclone heat exchangers 2b to 2c arranged downstream in sequence.

サイクロン式予熱装置２内において、セメントクリンカ原料は、好ましくは４００～７５０℃、より好ましくは５００～７２５℃、特に好ましくは６００～７００℃に予熱される。上記温度が４００℃以上であれば、か焼炉で脱炭酸を促進するために用いられる燃料の投入量を低減することができる。上記温度が７５０℃以下であれば、サイクロン式予熱装置２内において、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進されにくくなるため、キルン排ガス中の炭酸ガス濃度が大きくなることを防ぐことができる。 In the cyclone preheating device 2, the cement clinker raw material is preheated to preferably 400-750°C, more preferably 500-725°C, and particularly preferably 600-700°C. If the temperature is 400° C. or higher, the input amount of fuel used to promote decarboxylation in the calciner can be reduced. If the temperature is 750° C. or lower, the decarboxylation of the cement clinker raw material in the cyclone preheating device 2 is less likely to be accelerated, thereby preventing an increase in the concentration of carbon dioxide in the kiln exhaust gas.

セメントクリンカ原料としては、特に限定されず、セメントクリンカの原料として一般的なものを用いることができる。具体的には、石灰石、土壌、粘土、珪石、鉄原料等の天然原料や、石炭灰、鉄鋼スラグ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰、生コンスラッジ、廃コンクリート微粉等の廃棄物又は副産物等が挙げられる。
セメントクリンカ原料は、原料ミルを用いて、各種原料を適切な割合で粉砕、混合した後、サイクロン式予熱装置２に投入される。セメントクリンカ原料の粒度は、セメントクリンカの製造をより容易にする観点から、好ましくは１００μｍ以下である。
また、セメントクリンカ原料の一部（例えば、有機物を多く含む汚染土壌）を、サイクロン式予熱装置２に投入せずに、直接、ロータリーキルン３に投入してもよい。 The raw material for cement clinker is not particularly limited, and those commonly used as raw materials for cement clinker can be used. Specifically, natural raw materials such as limestone, soil, clay, silica stone, iron raw materials, waste or by-products such as coal ash, steel slag, municipal waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, raw concrete sludge, waste concrete fine powder, etc. is mentioned.
The cement clinker raw material is fed into the cyclone preheating device 2 after pulverizing and mixing various raw materials in appropriate proportions using a raw material mill. The particle size of the cement clinker raw material is preferably 100 μm or less from the viewpoint of facilitating the production of cement clinker.
Alternatively, part of the cement clinker raw material (for example, contaminated soil containing a large amount of organic matter) may be directly charged into the rotary kiln 3 without being charged into the cyclone preheating device 2 .

か焼炉４は、セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進する目的で、サイクロン式予熱装置２と共にロータリーキルン３の前流側に配設される。
図１において、か焼炉４は、サイクロン式予熱装置２の後流側から二番目に配設されたサイクロン式熱交換器２ｃと最後流に配設されたサイクロン式熱交換器２ｄの間に配設され、サイクロン式熱交換器２ａ～２ｃを経由することで予熱されたセメントクリンカ原料は、サイクロン式熱交換器２ｃからか焼炉４に投入される。か焼炉４に投入されたセメントクリンカ原料は、か焼炉４内において加熱されて、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進される。 The calciner 4 is arranged on the upstream side of the rotary kiln 3 together with the cyclone preheating device 2 for the purpose of promoting decarboxylation of the cement clinker raw material.
In FIG. 1, the calcining furnace 4 is located between the cyclone heat exchanger 2c located second from the downstream side of the cyclone preheating device 2 and the cyclone heat exchanger 2d located downstream. The cement clinker raw material, which is provided and preheated by passing through the cyclone heat exchangers 2a to 2c, is charged into the calciner 4 from the cyclone heat exchanger 2c. The cement clinker raw material charged into the calciner 4 is heated in the calciner 4 to promote decarboxylation of the cement clinker raw material.

ここで、セメントクリンカ原料の脱炭酸とは、セメントクリンカ原料に含まれている石灰石の主成分である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を、加熱によって生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ_２）に分解することである。
か焼炉４内で、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを用いてセメントクリンカ原料を加熱する場合、二酸化炭素分圧が高くなる。このため、脱炭酸を促進するために必要な温度が高くなるため、空気を支燃性ガスとして用いる場合よりも、温度を高くする必要がある。このため、セメントクリンカ原料を加熱する温度は、好ましくは８５０～１，０５０℃、より好ましくは８８０～１，０００℃、特に好ましくは９００～９８０℃である。上記温度が８５０℃以上であれば、二酸化炭素分圧が高い雰囲気下においてもセメントクリンカ原料の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０５０℃以下であれば、原料の焼結などにより、閉塞することを防ぐことができる。 Here, the decarboxylation of the cement clinker raw material means that calcium carbonate (CaCO ₃ ), which is the main component of limestone contained in the cement clinker raw material, is decomposed into quicklime (CaO) and carbon dioxide (CO ₂ ) by heating. That is.
When the cement clinker raw material is heated in the calciner 4 using a combustion-supporting gas having an oxygen concentration higher than that of air, the partial pressure of carbon dioxide increases. For this reason, the temperature required to promote decarboxylation is higher, so the temperature must be higher than when air is used as the combustion-supporting gas. Therefore, the temperature for heating the cement clinker raw material is preferably 850 to 1,050°C, more preferably 880 to 1,000°C, and particularly preferably 900 to 980°C. When the temperature is 850° C. or higher, decarboxylation of the cement clinker raw material can be further promoted even in an atmosphere with a high carbon dioxide partial pressure. If the temperature is 1,050° C. or less, clogging due to sintering of raw materials can be prevented.

セメントクリンカ原料の脱炭酸は、か焼炉４内において、加熱手段１５ａを用いて、燃料と支燃性ガスを燃焼して、セメントクリンカ原料を直接的に加熱することによって促進される。
加熱手段１５ａの例としては、バーナー等が挙げられる。
か焼炉において用いられる燃料としては、特に限定されるものではなく、例えば、石炭、重油、天然ガス等の化石燃料；やしがら等のバイオマス；バイオマスをガス化してなるバイオガス；炭酸ガスを原料とするメタネーションによって生成されたメタン等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を低減し、かつ、燃料にかかるコストを低減する観点から、後述するメタン生成装置１２において、か焼炉４で生じた炭酸ガス含有排ガスに含まれる炭酸ガスを原料とするメタネーションによって生成されたメタンが好ましい。
また、バイオマス等のカーボンフリーの燃料を使用すれば、セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を、実質的により低減することができる。 Decarboxylation of the cement clinker raw material is accelerated by directly heating the cement clinker raw material in the calciner 4 using the heating means 15a by burning the fuel and the combustion-supporting gas.
A burner etc. are mentioned as an example of the heating means 15a.
The fuel used in the calcination furnace is not particularly limited, and examples include fossil fuels such as coal, heavy oil, and natural gas; biomass such as coconut shells; biogas obtained by gasifying biomass; Examples include methane produced by methanation used as a raw material. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Among them, from the viewpoint of reducing the amount of carbon dioxide emitted in the production of cement clinker and reducing the cost of fuel, the carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner 4 is used in the methane generator 12 described later. Methane produced by gas-sourced methanation is preferred.
Carbon-free fuels such as biomass can also be used to substantially reduce carbon dioxide emissions in cement clinker production.

か焼炉４内で用いられる支燃性ガスは、空気に比べて酸素濃度を高めたものである。このような支燃性ガスを用いることで、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより高くすることができる。また、上記支燃性ガスを用いることで、燃料の燃焼性がより向上するため、細かく粉砕することが困難であるため従来は使用することが難しかった燃料であっても、使用することができる。
上記支燃性ガスの酸素濃度は、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより高くする観点からは、水蒸気を含む体積１００体積％に対して、好ましくは２１体積％以上、より好ましくは２５体積％以上、特に好ましくは３０体積％以上である。また、上記酸素濃度は、燃焼を制御しやすくする観点からは、好ましくは９０体積％以下、より好ましくは８０体積％以下、特に好ましくは７０体積％以下である。 The combustion-supporting gas used in the calciner 4 has an oxygen concentration higher than that of air. By using such a combustion-supporting gas, the concentration of carbon dioxide in the calciner exhaust gas can be increased. In addition, by using the combustion-supporting gas, the combustibility of the fuel is further improved, so even fuels that have been difficult to use in the past because they are difficult to finely pulverize can be used. .
From the viewpoint of increasing the carbon dioxide concentration of the calciner exhaust gas, the oxygen concentration of the combustion-supporting gas is preferably 21% by volume or more, more preferably 25% by volume, with respect to 100% by volume of the volume containing water vapor. 30% by volume or more, particularly preferably 30% by volume or more. The oxygen concentration is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and particularly preferably 70% by volume or less, from the viewpoint of facilitating combustion control.

か焼炉４内で用いられる支燃性ガスは、支燃性ガス供給装置（図１中、水電気分解装置９）から供給され、支燃性ガス供給路７によって、か焼炉４に導かれる。
支燃性ガス供給路７は、クリンカクーラー５内のセメントクリンカとの熱交換によって昇温された空気によって、支燃性ガス供給路７内を通る支燃性ガスが、間接的に加熱されて昇温するように、配設されていてもよい。また、セメントクーラーの後流側（クリンカクーラーの出口側）の一部分に、支燃性ガス供給路７を通過させることによって、セメントクリンカの熱によって、支燃性ガスを昇温させてもよい。
支燃性ガスを昇温させることによって、か焼炉４で用いられる燃料の投入量を低減することができる。 The combustion-supporting gas used in the calcination furnace 4 is supplied from a combustion-supporting gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. be killed.
In the combustion-supporting gas supply passage 7, the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 is indirectly heated by the air heated by heat exchange with the cement clinker in the clinker cooler 5. It may be arranged so as to raise the temperature. Alternatively, the temperature of the combustion-supporting gas may be raised by the heat of the cement clinker by passing the combustion-supporting gas supply passage 7 through a portion of the downstream side of the cement cooler (the exit side of the clinker cooler).
By raising the temperature of the combustion-supporting gas, the input amount of fuel used in the calciner 4 can be reduced.

か焼炉４に支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置としては、例えば、酸素タンク、空気から酸素を分離する空気分離装置（ＡｉｒＳｅｐａｒａｔｉｏｎＵｎｉｔ：ＡＳＵ）、水の電気分解により酸素を生成させる水電気分解装置などが挙げられる。
空気から酸素を分離する方法としては、深冷分離、吸着分離、及び膜分離等が挙げられる。中でも、多量の酸素を得ることができる観点から、深冷分離が好ましい。
また、支燃性ガス供給装置として、水電気分解装置を用いる場合、支燃性ガス供給装置は、後述する水素ガス供給装置を兼ねる。 Examples of the combustion-supporting gas supply device for supplying the combustion-supporting gas to the calciner 4 include an oxygen tank, an air separation unit (ASU) that separates oxygen from air, and water electrolysis. A water electrolyzer that generates oxygen and the like are included.
Methods for separating oxygen from air include cryogenic separation, adsorptive separation, membrane separation, and the like. Among them, cryogenic separation is preferable from the viewpoint of obtaining a large amount of oxygen.
When a water electrolysis device is used as the combustion-supporting gas supply device, the combustion-supporting gas supply device also serves as a hydrogen gas supply device, which will be described later.

支燃性ガス供給装置から供給される支燃性ガスは、空気に比べて酸素濃度を高めたものである。上記支燃性ガスは、そのままか焼炉４内で用いてもよいが、か焼炉４内で用いられる前に、その組成を適宜調整してもよい。
例えば、か焼炉４内で用いられる支燃性ガスの酸素濃度が過度に大きくなって、燃焼の制御が困難となることを防ぎ、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより大きくし、かつ、か焼炉排ガスに残存する酸素の量を小さくする観点から、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、炭酸ガスを混合して、得られた混合ガスを、か焼炉４内で用いられる支燃性ガスとしてもよい。
さらに、二酸化炭素分圧を下げることにより、脱炭酸を促進するために必要な温度を下げる目的で、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、水蒸気を混合して、得られた混合ガスを、か焼炉４内で用いられる支燃性ガスとしてもよい。
上記混合ガス（支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、炭酸ガス及び水蒸気の少なくともいずれか一方を混合したもの）の炭酸ガス濃度は、水蒸気を含む体積１００体積％に対して、好ましくはで１０～７９体積％、より好ましくは２０～７５体積％、さらに好ましくは３０～７０体積％である。 The combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device has an oxygen concentration higher than that of air. The above-mentioned combustion-supporting gas may be used in the calciner 4 as it is, but the composition thereof may be appropriately adjusted before being used in the calciner 4 .
For example, the oxygen concentration of the combustion-supporting gas used in the calciner 4 can be prevented from becoming excessively high, making it difficult to control combustion, and the carbon dioxide concentration of the calciner exhaust gas can be increased, and From the viewpoint of reducing the amount of oxygen remaining in the calciner exhaust gas, the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device and carbon dioxide gas are mixed, and the resulting mixed gas is fed to the calciner 4. It may also be used as a combustion-supporting gas used internally.
Furthermore, for the purpose of lowering the temperature required to promote decarboxylation by lowering the carbon dioxide partial pressure, the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device is mixed with water vapor to obtain The mixed gas may be used as the combustion-supporting gas used in the calciner 4 .
The carbon dioxide gas concentration of the mixed gas (a mixture of the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device and at least one of carbon dioxide gas and water vapor) is 100% by volume containing water vapor. , preferably 10 to 79% by volume, more preferably 20 to 75% by volume, still more preferably 30 to 70% by volume.

さらに、か焼炉４で生じる排ガスの体積をより小さくし、かつ、上記排ガスの炭酸ガス濃度をより大きくする観点から、か焼炉４内で用いられる支燃性ガスは、酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体（例えば、窒素）を含まないことが好ましい。上記支燃性ガスの、酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体の濃度は、水蒸気を含む体積１００体積％に対して、好ましくは１０体積％以下、より好ましくは５体積％以下、特に好ましくは２体積％以下である。 Furthermore, from the viewpoint of reducing the volume of the exhaust gas generated in the calcining furnace 4 and increasing the carbon dioxide concentration of the exhaust gas, the combustion-supporting gas used in the calcining furnace 4 is oxygen, carbon dioxide, And it is preferable not to contain gas (for example, nitrogen) other than water vapor. The concentration of gases other than oxygen, carbon dioxide, and water vapor in the combustion-supporting gas is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and particularly preferably It is 2% by volume or less.

支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと炭酸ガスを混合する方法の例としては、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、か焼炉排ガスを混合する方法が挙げられる。か焼炉４から排出されたか焼炉排ガスの温度は８００℃程度の高温であるため、上記排ガスを用いることで、支燃性ガスを昇温させることができる。
か焼炉排ガスを混合する場合、後述する混合装置８に導くためのか焼炉排ガス供給路１１の中を流通するか焼炉排ガスの一部を、支燃性ガス供給路７の中を流通する支燃性ガス（支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガス）に合流させるための合流用流通路１８を配設し、支燃性ガス供給路７の中を流通する支燃性ガスとか焼炉排ガスの一部を混合させればよい。
また、支燃性ガス供給路７が、クリンカクーラー５内のセメントクリンカとの熱交換によって昇温された空気によって、支燃性ガス供給路７内を通る支燃性ガスが間接的に加熱されて昇温するように、配設されている場合、上記合流用流通路１８は、上記空気を用いて上記支燃性ガスが、間接的に加熱された後の地点において、上記支燃性ガスと上記排ガスの一部が合流するように配設することが好ましい。 An example of a method of mixing the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device and carbon dioxide gas is a method of mixing the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device with the calciner exhaust gas. is mentioned. Since the temperature of the calcining furnace exhaust gas discharged from the calcining furnace 4 is as high as about 800° C., the use of the above exhaust gas can raise the temperature of the combustion-supporting gas.
When mixing the calciner exhaust gas, part of the calciner exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply passage 11 for leading to the mixing device 8 described later is passed through the combustion-supporting gas supply passage 7. Combustion-supporting gas (combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device) is provided with a merging flow passage 18 for joining the combustion-supporting gas (combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device). The gas may be mixed with a portion of the furnace exhaust gas.
In addition, the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 is indirectly heated by the air heated by heat exchange with the cement clinker in the clinker cooler 5. When the merging flow passage 18 is arranged so as to raise the temperature of the combustion-supporting gas at a point after the combustion-supporting gas is indirectly heated using the air, the combustion-supporting gas and a part of the exhaust gas are preferably arranged to merge.

か焼炉４で生じた炭酸ガス含有排ガスは、か焼炉４から、か焼炉排ガス供給路１１の中を通って、混合装置８に導かれる。
なお、か焼炉排ガス供給路１１は、ロータリーキルン３で生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路６ａ～６ｅとは異なるものである。か焼炉排ガス供給路１１とキルン排ガス排出路６ａ～６ｅを完全に分けることによって、炭酸ガス濃度の大きいか焼炉排ガスのみを回収することができる。 Carbon dioxide-containing exhaust gas produced in the calcining furnace 4 is led from the calcining furnace 4 through a calcining furnace exhaust gas supply line 11 to a mixing device 8 .
The calcination furnace exhaust gas supply path 11 is different from the kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e for discharging the exhaust gas generated in the rotary kiln 3. By completely separating the calciner exhaust gas supply path 11 and the kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e, only the calciner exhaust gas with a high carbon dioxide concentration can be recovered.

か焼炉４から排出される炭酸ガス含有排ガスは、炭酸ガス濃度が高く、窒素などが少ないものであることから、メタン生成装置等の設備を小さくすることができ、かつ、メタン生成の原料として好適である。また、炭酸ガス含有排ガスの温度が高いことから、メタン生成装置１２内の温度を、メタン生成に好適な温度範囲（例えば、２００℃～８００℃）にするために外部から供給される熱の量を少なくすることができる。
炭酸ガス含有排ガスの炭酸ガス濃度は、水蒸気を除外した体積１００体積％に対して、好ましくは８０体積％以上、より好ましくは８５体積％以上、特に好ましくは９０体積％以上である。
上記炭酸ガス濃度は、支燃性ガスの酸素濃度を調整することによって得ることができる。具体的には、支燃性ガスの酸素濃度をより高くすることや、支燃性ガスの酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体（例えば、窒素）の濃度をより低くすることによって、上記炭酸ガス濃度をより高くすることができる。
炭酸ガス含有排ガスの温度は、か焼炉４の脱炭酸の条件によっても異なるが、通常、７００～９００℃である。炭酸ガス含有排ガスは高温であるため、該排ガスを用いて水を加熱することで水蒸気を発生させ、該水蒸気と水蒸気タービンを用いて発電を行ってもよい。 Since the carbon dioxide-containing exhaust gas discharged from the calcining furnace 4 has a high carbon dioxide concentration and a low nitrogen content, it is possible to reduce the size of equipment such as a methane production device and use it as a raw material for methane production. preferred. In addition, since the temperature of the carbon dioxide-containing exhaust gas is high, the amount of heat supplied from the outside in order to set the temperature in the methane generator 12 to a temperature range suitable for methane production (for example, 200° C. to 800° C.) can be reduced.
The carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing exhaust gas is preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more with respect to 100% by volume excluding water vapor.
The carbon dioxide gas concentration can be obtained by adjusting the oxygen concentration of the combustion-supporting gas. Specifically, by increasing the oxygen concentration of the combustion-supporting gas or decreasing the concentration of gases other than oxygen, carbon dioxide, and water vapor (for example, nitrogen) in the combustion-supporting gas, the carbonic acid Gas concentrations can be higher.
The temperature of the carbon dioxide-containing exhaust gas varies depending on the decarbonation conditions of the calciner 4, but is usually 700 to 900°C. Since the carbon dioxide-containing exhaust gas has a high temperature, the exhaust gas may be used to heat water to generate steam, and the steam and the steam turbine may be used to generate power.

混合装置８は、か焼炉４で生じた炭酸ガス含有排ガスと、水素ガスを混合して、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するためのものである。
混合装置８において、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合割合の調製や、混合ガスの温度の調整を適宜行うことで、メタン生成装置１２（詳しくは後述する。）におけるメタンの生成をより効率的に行うことができる。 The mixing device 8 mixes the carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calcination furnace 4 with hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas, and adjusts the temperature of the mixed gas. belongs to.
By appropriately adjusting the mixing ratio of the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas and adjusting the temperature of the mixed gas in the mixing device 8, the methane generation in the methane generating device 12 (described in detail later) can be made more efficient. can be done.

混合装置８で用いられる水素ガスは、水素ガス供給装置（図１中、水電気分解装置９）から水素ガスを混合装置８に導くための水素ガス供給路１０を通って、混合装置８に供給される。
水素ガス供給装置としては、水素ガスを供給することができるものであればよく、水素ガスボンベ；水素ガス貯蔵タンク；アルカリ水電解装置、固体高分子型水電解装置、水蒸気電解装置等の水電気分解装置等が挙げられる。
中でも、効率的なセメントクリンカ製造システムを構築する観点から、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを得ることができる水電気分解装置が好ましい。
また、水蒸気電気分解装置を用いる場合、メタン生成装置１２において生成した水蒸気や、セメントクリンカ製造システムに適宜設けられた熱交換装置で生成した水蒸気等を原料として使用することができる。 The hydrogen gas used in the mixing device 8 is supplied to the mixing device 8 through a hydrogen gas supply line 10 for guiding hydrogen gas from a hydrogen gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. 1) to the mixing device 8. be done.
The hydrogen gas supply device may be any device that can supply hydrogen gas, such as a hydrogen gas cylinder; a hydrogen gas storage tank; equipment and the like.
Among them, from the viewpoint of constructing an efficient cement clinker production system, a water electrolyzer capable of electrolyzing water to obtain hydrogen gas and oxygen gas is preferable.
When a steam electrolyzer is used, steam generated in the methane generator 12, steam generated in a heat exchanger appropriately provided in the cement clinker production system, or the like can be used as raw materials.

水素ガス供給装置として、水電気分解装置９を用いた場合、水素ガスと共に酸素ガスも生成されるが、該酸素ガスは、支燃性ガスに含まれる酸素ガスとして用いてもよい。この場合、水電気分解装置９は、支燃性ガス供給装置を兼ねることになる。水電気分解装置９で生成された酸素ガスは、支燃性ガス供給路７に供給される。
また、水電気分解装置とは別に、水素ガスタンク等の水素ガス供給装置を用意し、該水素ガス供給装置から水素ガスを、水素ガス供給路１０に別途供給してもよい。
また、水を電気分解する際の電気エネルギーとして、水力、風力、地熱、又は太陽光等の再生可能なエネルギー由来のものや、メタン生成装置１２で生成したメタンを燃料として発電したものを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに削減することができる。 When the water electrolysis device 9 is used as the hydrogen gas supply device, oxygen gas is produced together with the hydrogen gas, and the oxygen gas may be used as the oxygen gas contained in the combustion-supporting gas. In this case, the water electrolysis device 9 also serves as a combustion-supporting gas supply device. Oxygen gas generated by the water electrolyzer 9 is supplied to the combustion-supporting gas supply passage 7 .
Alternatively, a hydrogen gas supply device such as a hydrogen gas tank may be prepared separately from the water electrolysis device, and hydrogen gas may be separately supplied to the hydrogen gas supply path 10 from the hydrogen gas supply device.
In addition, if electric energy derived from renewable energy such as hydraulic power, wind power, geothermal heat, or sunlight, or power generated using methane generated by the methane generator 12 as fuel is used as the electric energy for electrolyzing water, , carbon dioxide emissions can be further reduced.

か焼炉４で生じた炭酸ガス含有排ガスには、わずかに酸素ガスが含まれているが、該酸素ガスは、混合装置８において、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスを混合した際に、水素ガスと反応して水蒸気となる。
混合装置８において、混合ガスの調製は、上記酸素ガスと水素ガスが反応した後の混合ガス中の、炭酸ガスと水素ガスの体積比（炭酸ガス／水素ガス）が、好ましくは３．８～４．５、より好ましくは３．９～４．２となるように行われる。混合ガスの調製は、通常、水素ガス供給路１０からの水素ガスの供給量を増減することで行われる。 The carbon dioxide-containing exhaust gas produced in the calcining furnace 4 contains a small amount of oxygen gas. reacts to form water vapor.
In the mixing device 8, the mixed gas is prepared so that the volume ratio of carbon dioxide gas and hydrogen gas (carbon dioxide gas/hydrogen gas) in the mixed gas after the oxygen gas and hydrogen gas have reacted is preferably 3.8 to 4.5, more preferably 3.9 to 4.2. Preparation of the mixed gas is usually performed by increasing or decreasing the amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply passage 10 .

上記比が３．８以上であれば、メタン生成装置１２で生成されるメタンを含むガス（以下、「メタン含有ガス」ともいう。）中の水素ガス（メタン生成装置１２において反応せずに残存した水素）の量を少なくして、メタン含有ガスを燃料として使用した場合に、温度制御が困難となったり、ＮＯｘが生成することを防ぐことができる。
上記比が４．５以下であれば、メタン含有ガス中の炭酸ガス（メタン生成装置１２において反応せずに残存した二酸化炭素）の量を少なくして、より多くのメタンを生成することができる。 If the above ratio is 3.8 or more, the hydrogen gas (remaining without reacting in the methane generator 12) in the gas containing methane generated by the methane generator 12 (hereinafter also referred to as "methane-containing gas") By reducing the amount of methane-containing gas, it is possible to prevent difficulty in temperature control and generation of NOx when methane-containing gas is used as fuel.
If the above ratio is 4.5 or less, the amount of carbon dioxide gas (carbon dioxide remaining without reacting in the methane generator 12) in the methane-containing gas can be reduced to generate more methane. .

混合ガスの温度は、好ましくは２００～６００℃、より好ましく２２０～５００℃、さらに好ましくは２４０～４００℃、特に好ましくは２５０～３００℃である。上記混合ガスが２００℃以上であれば、メタン生成装置１２におけるメタンの生成の効率を向上することができる。混合される水素ガスの温度は、通常、常温（２０℃）であるため、上記温度が６００℃を超える混合ガスを得ることは困難である。また、上記温度が６００℃以下であれば、混合装置８や混合ガス供給路１３等の設備にかかる負担を低減することができる。
混合ガスの温度が上記数値範囲内となるように、混合装置８において、上記混合ガスを加熱又は冷却してもよい。 The temperature of the mixed gas is preferably 200-600°C, more preferably 220-500°C, even more preferably 240-400°C, and particularly preferably 250-300°C. When the temperature of the mixed gas is 200° C. or higher, the efficiency of methane generation in the methane generator 12 can be improved. Since the temperature of the hydrogen gas to be mixed is usually normal temperature (20°C), it is difficult to obtain a mixed gas with a temperature exceeding 600°C. Further, if the temperature is 600° C. or less, the load on equipment such as the mixing device 8 and the mixed gas supply line 13 can be reduced.
The mixed gas may be heated or cooled in the mixing device 8 so that the temperature of the mixed gas is within the above numerical range.

混合装置８で混合された混合ガスは、混合装置８から混合ガスをメタン生成装置１２に導くための混合ガス供給路１３によって、メタン生成装置１２に供給される。
混合ガス中のばいじん濃度が大きい場合、より効率的にメタンの生成を行い、かつ、メタン生成装置１２の負担を減らす観点から、サイクロン、バグフィルター、又は電気集塵機等を混合ガス供給路１３の途中に設けて、ばいじんを回収してもよい。混合ガス中のばいじん濃度は、好ましくは１ｇ／ｍ^３Ｎ以下、より好ましくは０．５ｇ／ｍ^３以下である。 The mixed gas mixed in the mixer 8 is supplied to the methane generator 12 through a mixed gas supply line 13 for guiding the mixed gas from the mixer 8 to the methane generator 12 .
When the dust concentration in the mixed gas is high, a cyclone, a bag filter, an electrostatic precipitator, or the like is installed in the mixed gas supply line 13 from the viewpoint of generating methane more efficiently and reducing the burden on the methane generator 12. may be installed to collect soot and dust. The dust concentration in the mixed gas is preferably 1 g/m ³ N or less, more preferably 0.5 g/m ³ or less.

さらに、混合ガス供給路１３の途中に、メタン生成装置１２で用いられる触媒の阻害成分（触媒の作用を阻害して、触媒としての性能を低下させる成分）を分離するためのメタン化阻害成分分離装置を設けてもよい。
上記阻害成分の例としては、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）等が挙げられる。メタン化阻害成分分離装置は、硫黄酸化物、窒素酸化物、及び塩化水素等の上記阻害成分を除去するための既知の方法や装置を、適宜、組み合わせたものを用いればよい。
また、メタン化阻害成分分離装置において、必要に応じて水（水蒸気）を除去してもよい。
さらに、炭酸ガス含有排ガス中の窒素（Ｎ_２）は、メタンの生成に関与しない無用なガスである。そのため、効率的にメタンの生成を行う観点から、混合ガスから窒素を除去してもよい。 Furthermore, in the middle of the mixed gas supply path 13, a methanation-inhibiting component separation for separating the inhibitory component of the catalyst used in the methanation device 12 (the component that inhibits the action of the catalyst and reduces the performance as a catalyst) A device may be provided.
Examples of the inhibitory components include sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx), hydrogen chloride (HCl), and the like. As the methanation-inhibiting component separation device, an appropriate combination of known methods and devices for removing the above-described inhibitory components such as sulfur oxides, nitrogen oxides, and hydrogen chloride may be used.
In addition, water (vapor) may be removed in the methanation-inhibiting component separation device, if necessary.
Furthermore, nitrogen (N ₂ ) in the carbon dioxide-containing exhaust gas is a useless gas that does not participate in the production of methane. Therefore, from the viewpoint of efficiently producing methane, nitrogen may be removed from the mixed gas.

メタン生成装置１２は、触媒を用いて、上記混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのものである。
上記触媒の例としては、Ｒｈ／Ｍｎ系、Ｒｈ系、Ｎｉ系、Ｐｄ系及びＰｔ系等の触媒が挙げられる。また、上記触媒を担持するための担体を用いてもよい。該担体の例としては、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２等が挙げられる。これらは適宜選択して用いればよい。
メタン生成装置１２の内部空間（炭酸ガスと水素ガスが反応して、メタンが生成される空間）の温度は、好ましくは２００～８００℃、より好ましくは２５０～７００℃である。 The methane generator 12 is for reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst to generate methane and water vapor.
Examples of the catalyst include Rh/Mn-based, Rh-based, Ni-based, Pd-based, and Pt-based catalysts. A carrier for supporting the catalyst may also be used. Examples of the support include _CeO2 , _ZrO2 , _Y2O3 _, _Al2O3 _, MgO, _TiO2 , _SiO2 and the like. These may be appropriately selected and used.
The temperature of the internal space of the methane generator 12 (the space where carbon dioxide gas and hydrogen gas react to produce methane) is preferably 200 to 800°C, more preferably 250 to 700°C.

触媒を用いて、炭酸ガスと水素ガスからメタンを生成する反応（いわゆる、メタネーション反応）は、発熱反応であるが、ある一定のレベル以上のエネルギーを与えないとメタン化反応が進行しない。本発明では、か焼炉４で生じた高温の炭酸ガス含有排ガスを使用し、混合装置８において、混合ガスの温度を調整しているため、メタン生成装置１２の内部空間の温度を、容易に上記温度範囲内にすることができる。
また、上記反応を促進する目的で、外部から熱エネルギーを供給してもよい。例えば、メタン生成装置１２の周囲に、加熱手段を配設して、メタン生成装置１２の内部空間を間接的に加熱してもよい。
また、発熱反応により、内部空間の温度が８００℃を超える場合には、メタネーション反応が急激に低下する場合がある。この場合、冷媒を投入して冷却してもよい。冷媒を用いて回収した熱は、発電等に使用してもよい。
メタン生成装置１２としては、その内部空間に触媒を充填し、メタネーション反応を起こすことができるものであれば特に限定されないが、例えば、固定床型の反応炉等が挙げられる。 The reaction that produces methane from carbon dioxide and hydrogen gas using a catalyst (so-called methanation reaction) is an exothermic reaction, but the methanation reaction does not proceed unless a certain level of energy is applied. In the present invention, the high-temperature carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calcination furnace 4 is used, and the temperature of the mixed gas is adjusted in the mixing device 8, so that the temperature of the internal space of the methanation device 12 can be easily adjusted. It can be within the above temperature range.
Moreover, thermal energy may be supplied from the outside for the purpose of promoting the above reaction. For example, heating means may be provided around the methanator 12 to indirectly heat the internal space of the methanator 12 .
Moreover, when the temperature of the internal space exceeds 800° C. due to an exothermic reaction, the methanation reaction may drop rapidly. In this case, a coolant may be introduced for cooling. The heat recovered using the refrigerant may be used for power generation and the like.
The methane generator 12 is not particularly limited as long as it can fill the internal space with a catalyst and cause a methanation reaction. Examples thereof include a fixed-bed reactor.

メタン生成装置１２において生成されたメタン及び水蒸気は、該メタン、該水蒸気、並びに、反応せずに残存した炭酸ガス及び水素ガス等を含むメタン含有ガスとして排出される。
セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を低減し、燃料にかかるコストを低減する観点から、メタン含有ガスは、メタン供給路１４を通って、か焼炉４に供給されてもよい。か焼炉４に供給されたメタン含有ガスに含まれるメタンは、焼炉４の加熱手段１５ａの燃料として用いられる。
か焼炉４に供給されるメタン含有ガスは、メタン生成装置１２において生成された水蒸気を含んでいてもよい。メタン含有ガスが水蒸気を含む場合、か焼炉４内の二酸化炭素分圧が低下し、水蒸気を含まないメタン含有ガスを供給した場合と比較して、１０～５０℃低い温度でも脱炭酸を行うことができる。
また、メタン含有ガスの発熱量を大きくする観点から、メタン含有ガスから水蒸気を除去してもよい。 The methane and water vapor produced in the methane generator 12 are discharged as a methane-containing gas containing the methane, the water vapor, carbon dioxide gas, hydrogen gas, etc. remaining without reaction.
The methane-containing gas may be supplied to the calciner 4 through the methane supply line 14 from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions and reducing fuel costs in cement clinker production. Methane contained in the methane-containing gas supplied to the calciner 4 is used as fuel for the heating means 15a of the calciner 4 .
The methane-containing gas supplied to the calciner 4 may contain water vapor produced in the methane generator 12 . When the methane-containing gas contains water vapor, the partial pressure of carbon dioxide in the calciner 4 decreases, and decarboxylation is performed even at a temperature 10 to 50° C. lower than when the methane-containing gas containing no water vapor is supplied. be able to.
Also, from the viewpoint of increasing the calorific value of the methane-containing gas, water vapor may be removed from the methane-containing gas.

さらに、か焼炉４に供給されるメタン含有ガスは、メタン生成装置１２において反応せずに残存した水素ガスを含んでいてもよい。該水素ガスはか焼炉４の加熱手段１５ａの燃料として利用することができる。
なお、メタン含有ガス中の水素ガスの割合が１５質量％を超える場合には、か焼炉４の温度制御が困難となり、ＮＯｘが生成する等の問題があるため、水素を燃料として使用するのに適した加熱手段が必要になる場合がある。 Furthermore, the methane-containing gas supplied to the calciner 4 may contain hydrogen gas remaining unreacted in the methanator 12 . The hydrogen gas can be used as fuel for the heating means 15 a of the calciner 4 .
If the ratio of hydrogen gas in the methane-containing gas exceeds 15% by mass, it becomes difficult to control the temperature of the calciner 4, and there are problems such as generation of NOx. suitable heating means may be required.

また、メタン含有ガスを、ロータリーキルン３の加熱手段１５ｂに供給して、加熱手段１５ｂの燃料として用いてもよい。
上記メタン含有ガスは、高温（例えば、２００～８００℃）であり、高温を維持したまま、か焼炉４やロータリーキルン３に供給されることにより、常温のメタン含有ガスを供給する場合と比較して、より少量で、か焼炉４やロータリーキルン３内部の温度を所望のものにすることができる。
また、メタン生成装置１２で生成されたメタンは、別途、発電用の燃料として用いてもよい。 Alternatively, the methane-containing gas may be supplied to the heating means 15b of the rotary kiln 3 and used as fuel for the heating means 15b.
The methane-containing gas has a high temperature (for example, 200 to 800 ° C.), and is supplied to the calcination furnace 4 or the rotary kiln 3 while maintaining the high temperature, compared with the case of supplying a room temperature methane-containing gas. Therefore, the temperature inside the calcining furnace 4 or the rotary kiln 3 can be adjusted to a desired value with a smaller amount.
Moreover, the methane generated by the methane generator 12 may be used separately as a fuel for power generation.

セメントクリンカ原料は、か焼炉４において脱炭酸が促進された後、加熱後の高温を維持したまま、サイクロン式予熱装置２の最後流に配設されたサイクロン式熱交換器２ｄに投入され、次いで、ロータリーキルン３に投入される。
なお、か焼炉を、サイクロン式予熱装置とロータリーキルンの間に配設し、セメントクリンカ原料を、か焼炉において脱炭酸が促進された後に、直接ロータリーキルンに投入してもよい（図示せず。）。 After decarboxylation is accelerated in the calcination furnace 4, the cement clinker raw material is fed into the cyclone heat exchanger 2d disposed at the rearmost stream of the cyclone preheater 2 while maintaining the high temperature after heating. Then, it is put into the rotary kiln 3.
A calciner may be arranged between the cyclone preheater and the rotary kiln, and the cement clinker raw material may be charged directly into the rotary kiln after decarboxylation is promoted in the calciner (not shown). ).

ロータリーキルン３において、セメントクリンカ原料を焼成することで、セメントクリンカを得ることができる。セメントクリンカ原料の焼成温度は、セメントクリンカ製造における一般的な温度でよく、通常、１，４００℃以上である。
ロータリーキルン３において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる燃料としては、か焼炉４において用いられる燃料と同様のものを使用することができる。また、有機成分を多く含む汚染土壌や廃タイヤ等の破砕しにくい燃料は、ロータリーキルン３の原料投入口から直接投入してもよい。
また、ロータリーキルン３で生じた排ガスは、該排ガスを、サイクロン式予熱装置２を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路６ａ～６ｅの中を流通した後、サイクロン式予熱装置２の上部から排出され、サイクロン、バグフィルター、又は電気集塵機等を用いて除塵された後、煙突から外部へ排出される。 Cement clinker can be obtained by firing the cement clinker raw material in the rotary kiln 3 . The firing temperature of the raw material for cement clinker may be a general temperature for manufacturing cement clinker, and is usually 1,400° C. or higher.
In the rotary kiln 3, the same fuel as that used in the calciner 4 can be used as the fuel for firing the cement clinker raw material. Contaminated soil containing a large amount of organic components and fuel that is difficult to crush, such as waste tires, may be charged directly from the raw material inlet of the rotary kiln 3 .
In addition, the exhaust gas generated in the rotary kiln 3 flows through the kiln exhaust gas discharge passages 6a to 6e for discharging the exhaust gas after passing through the cyclone preheating device 2, and then discharged from the upper part of the cyclone preheating device 2. After being dust-removed using a cyclone, bag filter, or electrostatic precipitator, the dust is discharged to the outside through a chimney.

二酸化炭素の排出量をより低減する観点から、キルン排ガスから炭酸ガスを分離、回収してもよい。
キルン排ガスから炭酸ガスを分離、回収する方法の例としては、モノエタノールアミン等を二酸化炭素吸収剤として用いた化学吸収法、生石灰を二酸化炭素吸収剤として用いたカルシウムルーピング、固体吸着法、膜分離法等が挙げられる。
カルシウムルーピングで用いられる生石灰は、石灰石の脱炭酸により得られたものであってもよい。繰り返し使用した石灰石は、最終的にセメントクリンカ原料として用いることができる。 From the viewpoint of further reducing carbon dioxide emissions, carbon dioxide may be separated and recovered from the kiln exhaust gas.
Examples of methods for separating and recovering carbon dioxide from kiln exhaust gas include a chemical absorption method using monoethanolamine as a carbon dioxide absorbent, calcium looping using quicklime as a carbon dioxide absorbent, a solid adsorption method, and membrane separation. law, etc.
The quicklime used in calcium looping may be obtained by decarboxylation of limestone. The repeatedly used limestone can finally be used as a raw material for cement clinker.

また、キルン排ガスの一部を、サイクロン式予熱装置２を経由せずに抽気して冷却し、固体分を除いた後に、固体分が除かれた排ガスを排出すると共に、固体分を粗粉と微粉に分級して、粗粉をセメントクリンカ原料の一部として用い、微粉を回収するための塩素バイパス装置１７を配設してもよい。
なお、「粗粉」は、セメントクリンカ原料成分が多く、かつ、塩素が少ない傾向があり、「微粉」は、塩素が多くなる傾向がある。
塩基バイパス装置１７は、通常、サイクロン式予熱装置２とロータリーキルン３の接続部分に配設される。塩素バイパス装置１７を配設することによって、都市ゴミ焼却灰等の塩素を含有する廃棄物を、セメントクリンカ原料やロータリーキルンの燃料としてより大量に使用することができる。
塩素バイパス装置１７から排出されるキルン排ガスは、通常、キルン排ガス排出路６ａに戻される。 In addition, a part of the kiln exhaust gas is extracted and cooled without passing through the cyclone preheating device 2, and after removing the solid content, the exhaust gas from which the solid content has been removed is discharged, and the solid content is treated as coarse powder. It may be classified into fine powder, the coarse powder may be used as part of the cement clinker raw material, and a chlorine bypass device 17 may be provided for recovering the fine powder.
The "coarse powder" tends to contain more cement clinker raw material components and less chlorine, while the "fine powder" tends to contain more chlorine.
The base bypass device 17 is usually arranged at the connection between the cyclonic preheating device 2 and the rotary kiln 3 . By disposing the chlorine bypass device 17, a large amount of chlorine-containing waste such as municipal waste incineration ash can be used as a raw material for cement clinker or fuel for a rotary kiln.
The kiln exhaust gas discharged from the chlorine bypass device 17 is normally returned to the kiln exhaust gas discharge path 6a.

ロータリーキルン３で得られたセメントクリンカは、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー５に投入されて、冷却される。
か焼炉４及びロータリーキルン３における加熱をより効率的に行う観点から、セメントクリンカの冷却に用いられる空気を、クリンカクーラー５の前流側と後流側に分け、セメントクリンカを冷却した後の後流側の空気を、支燃性ガス供給路７内を通る支燃性ガスの間接加熱に用いてもよい。
また、前流側と後流側の冷却に用いられるガスを異なるものにしてもよい。具体的には、クリンカクーラー５の前流側を冷却するガスとして空気を使用し、後流側を冷却するガスとして、支燃性ガス供給路７内を通る支燃性ガスを使用してもよい。
前流側を冷却するガスは、高温のセメントクリンカと熱交換された後、ロータリーキルン３内において燃料を燃焼するための支燃性のガスとして使用される。なお、前流側を冷却するガスは、クリンカクーラー５の入口側で熱交換されるため、後流側を冷却するガスと比較して、熱交換後により高温となる。 The cement clinker obtained in the rotary kiln 3 is put into a clinker cooler 5 arranged downstream of the rotary kiln for cooling the cement clinker and cooled.
From the viewpoint of more efficient heating in the calciner 4 and the rotary kiln 3, the air used for cooling the cement clinker is divided into the upstream side and the downstream side of the clinker cooler 5, and after cooling the cement clinker. Air on the stream side may be used for indirectly heating the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 .
Also, different gases may be used for cooling the upstream side and the downstream side. Specifically, air may be used as the gas for cooling the upstream side of the clinker cooler 5, and the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 may be used as the gas for cooling the downstream side of the clinker cooler 5. good.
The gas that cools the upstream side is used as a combustion-supporting gas for burning fuel in the rotary kiln 3 after heat exchange with high-temperature cement clinker. Note that the gas that cools the upstream side is heat-exchanged on the inlet side of the clinker cooler 5, so the temperature becomes higher after the heat exchange than the gas that cools the downstream side.

また、ロータリーキルン内において燃料を燃焼する際に用いられる空気及び支燃性ガスの加熱、並びに、ロータリーキルン及びか焼炉の加熱の補助として、電気エネルギーを用いて加熱してもよい。電気エネルギーを用いた加熱方法としては、プラズマ加熱、抵抗加熱、マイクロ波加熱等が挙げられる。電気エネルギーとして、再生可能なエネルギーを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに低減することができる。 Electric energy may also be used to assist in the heating of the air and combustion-supporting gas used in burning the fuel in the rotary kiln and the heating of the rotary kiln and calciner. Heating methods using electrical energy include plasma heating, resistance heating, microwave heating, and the like. If renewable energy is used as electric energy, carbon dioxide emissions can be further reduced.

１セメントクリンカ製造システム
２サイクロン式予熱装置
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄサイクロン式熱交換器
３ロータリーキルン
４か焼炉
５クリンカクーラー
６キルン排ガス排出路
６ａ，６b，６c，６d，６e キルン排ガス排出路
７支燃性ガス供給路
８混合装置
９水電気分解装置（支燃性ガス供給装置、水素ガス供給装置）
１０水素ガス供給路
１１か焼炉排ガス供給路
１２メタン生成装置
１３混合ガス供給路
１４メタン供給路
１５ａ，１５ｂ加熱手段
１７塩素バイパス装置
１８合流用流通路 1 cement clinker production system 2 cyclone preheater 2a, 2b, 2c, 2d cyclone heat exchanger 3 rotary kiln 4 calciner 5 clinker cooler 6 kiln exhaust gas discharge path 6a, 6b, 6c, 6d, 6e kiln exhaust gas discharge path 7 Combustion-supporting gas supply path 8 Mixing device 9 Water electrolysis device (combustion-supporting gas supply device, hydrogen gas supply device)
REFERENCE SIGNS LIST 10 hydrogen gas supply path 11 calciner exhaust gas supply path 12 methane generator 13 mixed gas supply path 14 methane supply path 15a, 15b heating means 17 chlorine bypass device 18 confluence flow path

Claims

a cyclone preheating device for preheating the cement clinker raw material;
a rotary kiln for firing the cement clinker raw material preheated by the cyclone preheater to obtain cement clinker;
a calciner disposed on the upstream side of the rotary kiln together with the cyclone preheater for promoting decarboxylation of the cement clinker raw material;
a clinker cooler for cooling the cement clinker disposed downstream of the rotary kiln;
A cement clinker manufacturing system including a kiln exhaust gas discharge path for discharging exhaust gas generated in the rotary kiln after passing through the cyclone preheater,
a combustion-supporting gas supply device for supplying a combustion-supporting gas having an oxygen concentration higher than that of air;
a combustion-supporting gas supply passage for guiding the combustion-supporting gas from the combustion-supporting gas supply device to the calciner;
A mixing device for mixing the carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calcination furnace with hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen gas, and for adjusting the temperature of the mixed gas. When,
a hydrogen gas supply device for supplying the hydrogen gas;
a hydrogen gas supply path for guiding the hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the mixing device;
a calciner exhaust gas supply path for guiding the carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner to the mixing device;
a methane generator for generating methane and water vapor by reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst;
a mixed gas supply path for guiding the mixed gas from the mixing device to the methane generator.

2. The cement clinker production system according to claim 1, further comprising a methane supply passage for supplying a methane-containing gas containing methane produced by said methane generator to said calciner.

3. The cement clinker production system according to claim 1, wherein said combustion-supporting gas supply device and said hydrogen gas supply device are water electrolysis devices for electrolyzing water to obtain hydrogen gas and oxygen gas.

A part of the exhaust gas generated in the rotary kiln is cooled by bleeding without passing through the cyclone preheater, and after removing the solid content, the exhaust gas from which the solid content has been removed is discharged, and the solid 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cement clinker is classified into coarse powder and fine powder, the coarse powder is used as a part of the cement clinker raw material, and a chlorine bypass device for recovering the fine powder is included. Cement clinker production system.

2. A confluence channel for joining a part of the exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply channel to join the combustion-supporting gas flowing through the combustion-supporting gas supply channel. 5. The cement clinker production system according to any one of -4.

A cement clinker manufacturing method using the cement clinker manufacturing system according to any one of claims 1 to 5,
The oxygen concentration of the combustion-supporting gas is adjusted so that the carbon dioxide gas concentration of the exhaust gas generated in the calcination furnace is 80% by volume or more with respect to 100% by volume excluding water vapor. A method for manufacturing cement clinker.

In the mixing device, the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen gas supply path are arranged so that the volume ratio of carbon dioxide gas and hydrogen gas in the mixed gas (carbon dioxide gas/hydrogen gas) is 3.8 to 4.5. 7. The cement clinker production method according to claim 6, wherein the mixing ratio of the hydrogen gas supplied from and adjusting the temperature of the mixed gas to 200 to 300°C.