JP2024053731A - Cement clinker manufacturing equipment, cement clinker manufacturing method, and mercury removal method - Google Patents

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浩喜 平山
Hiroki Hirayama
喜久 山口
Yoshihisa Yamaguchi
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Abstract

To provide a facility for producing a cement clinker capable of efficiently removing mercury.SOLUTION: A facility 1 for producing a cement clinker includes a raw material preparation device 2, a calcination device 3, and a mercury removing device 4, wherein the mercury removing device 4 has: a dust collector 41 for collecting dust in exhaust gas discharged from the raw material preparation device 2 or the calcination device 3; a mercury vaporization chamber 42 for heating the dust collected by the dust collector 41 to vaporize mercury attached to the dust; and a mercury adsorbing chamber 43 for adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber 42 onto an adsorbent.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水銀を除去しつつセメントクリンカを製造するセメントクリンカの製造設備及び製造方法に関する。また、セメントクリンカ製造工程において水銀を除去する水銀除去方法に関する。 The present invention relates to a cement clinker manufacturing facility and manufacturing method for manufacturing cement clinker while removing mercury. It also relates to a mercury removal method for removing mercury during the cement clinker manufacturing process.

セメントクリンカの製造工程において用いられる石灰石等の天然原料、石炭や重油等の燃料あるいは汚泥や焼却灰等の廃棄物に水銀(水銀化合物を含む)が含有されている場合、ロータリーキルンなどのセメントクリンカ製造設備の高温部においては、水銀は気化して水銀ガスとなる。このロータリーキルンで発生した水銀ガスを含む排ガスは、その余熱を原料の乾燥等に用いる目的で、原料調製装置の原料乾燥機等に送られる。原料乾燥機等を通過した後の排ガスは、バグフィルタや電気集塵機などのダスト回収装置に送られ、排ガスに含まれるダストが捕集される。このダストには、水銀が温度の低下に伴って凝縮して付着し、あるいは凝縮しないものでも当該ダストに吸着(本発明においては両者を併せて単に「付着」という。)されることから、このダストを捕集することにより、排ガス中から水銀が除去される。一方、捕集されたダストは、セメントクリンカ原料として再利用される。 When mercury (including mercury compounds) is contained in natural raw materials such as limestone, fuels such as coal and heavy oil, or waste materials such as sludge and incineration ash used in the cement clinker manufacturing process, the mercury vaporizes and becomes mercury gas in the high-temperature parts of cement clinker manufacturing equipment such as rotary kilns. The mercury gas-containing exhaust gas generated in the rotary kiln is sent to a raw material dryer or other raw material preparation device in order to use the residual heat for drying raw materials. After passing through the raw material dryer or other raw material preparation device, the exhaust gas is sent to a dust collection device such as a bag filter or an electric dust collector, and the dust contained in the exhaust gas is collected. Mercury condenses and adheres to this dust as the temperature decreases, or even if it does not condense, it is adsorbed to the dust (in this invention, both are simply referred to as "adhering"). Therefore, by collecting this dust, mercury is removed from the exhaust gas. Meanwhile, the collected dust is reused as a cement clinker raw material.

しかしながら、上述したようにセメントクリンカ製造設備内に持ち込まれた原料や燃料に含まれる水銀の量が多い場合などには、排ガスと共にダスト回収装置に送られた水銀ガスがダストに付着し切れずに、その状態のまま排ガスとともに煙突から大気へ放出されてしまうおそれがある。 However, as mentioned above, when the raw materials and fuel brought into the cement clinker manufacturing facility contain a large amount of mercury, there is a risk that the mercury gas sent to the dust recovery device together with the exhaust gas will not completely adhere to the dust and will be released in that state into the atmosphere from the chimney together with the exhaust gas.

このような課題を解決するものとして、例えば、特許文献1には、「燃焼排ガスの水銀除去方法」という名称で、セメント製造設備で発生する燃焼排ガスに含まれる水銀を低コストで容易に除去することが可能な方法に関する発明が開示されている。 As a solution to these problems, for example, Patent Document 1 discloses an invention entitled "Method for Removing Mercury from Combustion Exhaust Gas," which relates to a method for easily and at low cost to remove mercury contained in combustion exhaust gas generated in cement manufacturing facilities.

特許文献1に開示された発明は、セメント製造設備のサスペンションプレヒータの最上段のサイクロンから排出される燃焼排ガスを石炭乾燥粉砕装置に導入し、この石炭乾燥粉砕装置において石炭の粉砕によって得られた微粉炭に当該燃焼排ガスに含まれる水銀を吸着させた後、燃焼排ガスと微粉炭をバグフィルタに導入して微粉炭のみを捕集することにより燃焼排ガスを清浄化することを特徴とする。 The invention disclosed in Patent Document 1 is characterized in that the flue gas discharged from the top cyclone of a suspension preheater in a cement manufacturing facility is introduced into a coal drying and crushing device, and the mercury contained in the flue gas is adsorbed onto the pulverized coal obtained by crushing the coal in the coal drying and crushing device, and then the flue gas and the pulverized coal are introduced into a bag filter to capture only the pulverized coal, thereby purifying the flue gas.

このようにセメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕装置を用いる当該水銀除去方法によれば、新たに水銀除去用の装置を設置する必要がないことから、燃焼排ガスの清浄化を低コストで容易に行うことができる。 This mercury removal method, which uses a coal drying and crushing device that is ancillary equipment of a cement manufacturing facility, does not require the installation of new mercury removal equipment, and therefore can easily purify combustion exhaust gas at low cost.

また、特許文献2には、「セメントキルンの排ガスの処理方法」という名称で、各種の廃棄物が原料や燃料として用いられるセメントキルンにおいて発生する排ガスから水銀、有機塩素化合物及びダストを除去する方法に関する発明が開示されている。 Patent Document 2, titled "Method for treating exhaust gas from a cement kiln," discloses an invention that is related to a method for removing mercury, organic chlorine compounds, and dust from exhaust gas generated in a cement kiln, which uses various types of waste as raw materials and fuel.

特許文献2に開示された発明は、集塵機から排ガスを抽出して吸着塔に送り、排ガスに含まれる水銀及び有機塩素化合物を吸着塔において活性炭や微粉炭に吸着させた後、この活性炭や微粉炭を加熱炉にて400℃以上に加熱して水銀や有機塩素化合物を除去するとともに、この工程で得られた活性炭や微粉炭をセメントキルンに投入することを特徴とする。 The invention disclosed in Patent Document 2 is characterized in that exhaust gas is extracted from a dust collector and sent to an adsorption tower, where mercury and organic chlorine compounds contained in the exhaust gas are adsorbed onto activated carbon or pulverized coal, and the activated carbon or pulverized coal is then heated to 400°C or higher in a heating furnace to remove the mercury and organic chlorine compounds, and the activated carbon or pulverized coal obtained in this process is then fed into a cement kiln.

このようなセメントキルンの排ガスの処理方法によれば、水銀及び有機塩素化合物を除去するための加熱炉の小型化と、加熱に要するエネルギーの削減が可能となる。 This method of treating exhaust gas from cement kilns makes it possible to downsize the heating furnace used to remove mercury and organic chlorine compounds, and to reduce the energy required for heating.

特開2010-75784号公報JP 2010-75784 A 特開2006-96615号公報JP 2006-96615 A

上記のように、セメントの製造設備で発生する排ガス中の水銀を除去する方法が種々提案されているが、さらに効率よく水銀を除去する新たな方法が求められている。 As mentioned above, various methods have been proposed for removing mercury from exhaust gases generated in cement manufacturing facilities, but new methods for removing mercury more efficiently are needed.

本発明の課題は、水銀を効率的に除去することが可能なセメントクリンカの製造設備及び製造方法を提供することにある。また、セメントクリンカ製造工程において水銀を効率的に除去することが可能な水銀除去方法を提供することにある。 The objective of the present invention is to provide a cement clinker manufacturing facility and manufacturing method capable of efficiently removing mercury. It is also to provide a mercury removal method capable of efficiently removing mercury in the cement clinker manufacturing process.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、排ガス中のダストを捕集して回収し、かかるダストに所定の処理を施すことにより、排ガスから水銀を効率的に除去できると共に、セメントクリンカ製造系内から水銀を効率的に除去できることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors discovered that by capturing and recovering dust in exhaust gas and subjecting the dust to a specified treatment, it is possible to efficiently remove mercury from exhaust gas as well as from within the cement clinker production system, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
[1] 原料調製装置と、焼成装置と、水銀除去装置とを備えたセメントクリンカ製造設備であって、
前記水銀除去装置が、
前記原料調製装置又は焼成装置から排出される排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収装置と、
前記ダスト回収装置で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する水銀気化チャンバーと、
前記水銀気化チャンバーで気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着チャンバーと、
を備えていることを特徴とするセメントクリンカ製造設備。
[2] 前記水銀吸着チャンバーが、
回転軸及び該回転軸に設けられた撹拌翼を具備し、前記水銀吸着チャンバー内に収容した吸着材を撹拌する撹拌手段と、
前記水銀気化チャンバーで気化した水銀を導入する水銀ガス導入手段と、
追加の吸着材を連続的又は断続的に投入する吸着材投入手段と、
水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出する吸着材排出手段と、
を備えていることを特徴とする[1]記載のセメントクリンカ製造設備。
[3] 前記水銀吸着チャンバーの容量が、前記水銀気化チャンバーの容量よりも小さいことを特徴とする[1]又は[2]記載のセメントクリンカ製造設備。
That is, the present invention is as follows.
[1] A cement clinker production facility including a raw material preparation device, a calcination device, and a mercury removal device,
The mercury removal device comprises:
a dust recovery device that captures and recovers dust in exhaust gas discharged from the raw material preparation device or the calcination device;
a mercury vaporization chamber for heating the dust collected by the dust collection device to vaporize mercury adhering to the dust;
a mercury adsorption chamber for adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber onto an adsorbent;
A cement clinker production facility comprising:
[2] The mercury adsorption chamber comprises:
a stirring means for stirring the adsorbent contained in the mercury adsorption chamber, the stirring means comprising a rotating shaft and a stirring blade provided on the rotating shaft;
a mercury gas introduction means for introducing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber;
an adsorbent supplying means for continuously or intermittently supplying additional adsorbent;
an adsorbent discharge means for continuously or intermittently discharging the adsorbent to which mercury has been adsorbed;
The cement clinker production facility according to [1], further comprising:
[3] The cement clinker production facility according to [1] or [2], characterized in that the volume of the mercury adsorption chamber is smaller than the volume of the mercury vaporization chamber.

[4] 前記水銀気化チャンバーが、チャンバー内を370℃以上に保持する加熱手段を備えると共に、前記水銀吸着チャンバーが、チャンバー内を100℃超200℃以下に保持する加熱手段を備えていることを特徴とする[1]~[3]のいずれか記載のセメントクリンカ製造設備。
[5] 前記吸着材が、セメントダスト、飛灰、及び石炭灰から選択される少なくとも1種であることを特徴とする[1]~[4]のいずれか記載のセメントクリンカ製造設備。
[6] 前記水銀除去装置が、前記水銀吸着チャンバーで吸着材に吸着させた水銀を分離して回収する水銀分離回収装置を備えていることを特徴とする[1]~[5]のいずれか記載のセメントクリンカ製造設備。
[7] 前記水銀分離回収装置が、水銀を分離した吸着材を、原料調製装置又は焼成装置に導入する吸着材導入手段を備えていることを特徴とする[6]記載のセメントクリンカ製造設備。
[4] The cement clinker production facility according to any one of [1] to [3], characterized in that the mercury vaporization chamber is equipped with a heating means for maintaining an inside temperature of the chamber at 370°C or higher, and the mercury adsorption chamber is equipped with a heating means for maintaining an inside temperature of the chamber at more than 100°C and not more than 200°C.
[5] The cement clinker production facility according to any one of [1] to [4], wherein the adsorbent is at least one selected from the group consisting of cement dust, fly ash, and coal ash.
[6] The cement clinker production facility according to any one of [1] to [5], characterized in that the mercury removal device includes a mercury separation and recovery device that separates and recovers the mercury adsorbed by the adsorbent in the mercury adsorption chamber.
[7] The cement clinker production facility according to [6], wherein the mercury separation and recovery device is provided with an adsorbent introducing means for introducing the adsorbent from which mercury has been separated into a raw material preparation device or a calcination device.

[8] セメントクリンカの製造において発生する排ガス中の水銀を除去する水銀除去方法であって、
前記排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収工程と、
前記ダスト回収工程で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する水銀気化工程と、
前記水銀気化工程で気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着工程と、
を有することを特徴とする水銀除去方法。
[9] 前記水銀吸着工程が、水銀吸着チャンバー内に気化した水銀を導入しつつ、収容した所定量の吸着材を撹拌して、水銀を吸着材に吸着させる工程であって、追加の吸着材を連続的又は断続的に導入しつつ、水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出することを特徴とする[8]記載の水銀除去方法。
[10] 前記水銀吸着工程で用いる吸着材の容量が、前記水銀気化工程で処理されるダストの容量より少ないことを特徴とする[8]又は[9]記載の水銀除去方法。
[11] 前記水銀気化工程における処理温度が370℃以上であると共に、前記水銀吸着工程における処理温度が100℃超200℃以下であることを特徴とする[8]~[10]のいずれか記載の水銀除去方法。
[8] A method for removing mercury from exhaust gas generated in the production of cement clinker, comprising the steps of:
a dust recovery step of collecting and recovering dust in the exhaust gas;
a mercury vaporization step of heating the dust collected in the dust collection step to vaporize mercury adhering to the dust;
a mercury adsorption step of adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization step onto an adsorbent;
A method for removing mercury comprising the steps of:
[9] The mercury removal method according to [8], wherein the mercury adsorption step is a step of introducing vaporized mercury into a mercury adsorption chamber while stirring a predetermined amount of adsorbent contained therein to adsorb mercury onto the adsorbent, and wherein additional adsorbent is introduced continuously or intermittently while the adsorbent with mercury adsorbed thereon is discharged continuously or intermittently.
[10] The mercury removal method according to [8] or [9], wherein the volume of the adsorbent used in the mercury adsorption step is smaller than the volume of the dust treated in the mercury vaporization step.
[11] The mercury removal method according to any one of [8] to [10], wherein the treatment temperature in the mercury vaporization step is 370°C or higher, and the treatment temperature in the mercury adsorption step is higher than 100°C and lower than 200°C.

[12] 前記吸着材が、セメントダスト、飛灰、及び石炭灰から選択される少なくとも1種であることを特徴とする[8]~[11]のいずれか記載の水銀除去方法。
[13] さらに、前記水銀吸着工程で吸着材に吸着させた水銀を吸着材から分離して回収する水銀分離回収工程を有することを特徴とする[8]~[12]のいずれか記載の水銀除去方法。
[14] [13]記載の水銀除去方法を実施しつつセメントクリンカを製造する方法であって、
水銀分離回収工程で水銀を分離した吸着材を、セメントクリンカ製造工程で原料として使用することを特徴とするセメントクリンカの製造方法。
[12] The method for removing mercury according to any one of [8] to [11], wherein the adsorbent is at least one selected from the group consisting of cement dust, fly ash, and coal ash.
[13] The mercury removal method according to any one of [8] to [12], further comprising a mercury separation and recovery step of separating and recovering the mercury adsorbed onto the adsorbent in the mercury adsorption step, from the adsorbent.
[14] A method for producing cement clinker while carrying out the mercury removal method according to [13], comprising the steps of:
A method for producing cement clinker, comprising the steps of: separating mercury from an adsorbent in a mercury separation and recovery process; and using the adsorbent as a raw material in a cement clinker production process.

本発明のセメントクリンカの製造設備及び製造方法によれば、排ガスから水銀を効率的に除去できると共に、系内から水銀を効率的に除去できる。また、本発明の水銀除去方法によれば、セメントクリンカ製造工程において水銀を効率的に除去できる。 The cement clinker manufacturing equipment and manufacturing method of the present invention can efficiently remove mercury from exhaust gas and can efficiently remove mercury from within the system. Furthermore, the mercury removal method of the present invention can efficiently remove mercury in the cement clinker manufacturing process.

本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備全体を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an entire cement clinker production facility according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備の水銀除去装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a mercury removal device for a cement clinker production facility according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備の水銀除去装置の水銀吸着チャンバーの概略図である。1 is a schematic diagram of a mercury adsorption chamber of a mercury removal device in a cement clinker production facility according to one embodiment of the present invention.

本発明のセメントクリンカ製造設備は、原料調製装置と、焼成装置と、水銀除去装置とを備え、水銀除去装置が、原料調製装置又は焼成装置から排出される排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収装置と、ダスト回収装置で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀(水銀化合物を含む。以下同様。)を気化する水銀気化チャンバーと、水銀気化チャンバーで気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着チャンバーとを備えている。 The cement clinker manufacturing facility of the present invention comprises a raw material preparation device, a calcination device, and a mercury removal device. The mercury removal device comprises a dust recovery device that captures and recovers dust in the exhaust gas discharged from the raw material preparation device or the calcination device, a mercury vaporization chamber that heats the dust recovered by the dust recovery device to vaporize the mercury (including mercury compounds; the same applies below) attached to the dust, and a mercury adsorption chamber that adsorbs the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber onto an adsorbent.

原料調製装置は、原料乾燥機や原料ミルなどを備えている。また、焼成装置は、サイクロン、仮焼炉などを具備し、セメントクリンカ原料を仮焼成するプレヒータ部や、仮焼成されたセメントクリンカ原料を本焼成するロータリーキルンなどを備えている。 The raw material preparation equipment includes a raw material dryer and a raw material mill. The calcination equipment includes a cyclone and a calcination furnace, a preheater section that calcines the cement clinker raw material, and a rotary kiln that calcines the calcined cement clinker raw material.

本発明においてダストを回収するための排ガスは、原料調製装置又は焼成装置から大気に排出される前のガスであれば特に制限されるものではなく、好ましくは、焼成装置のロータリーキルンから排出された排ガスであり、より好ましくは、ロータリーキルンから排出後、さらに原料調製装置の原料乾燥機に導入されて排出された排ガスである。 In the present invention, the exhaust gas for recovering dust is not particularly limited as long as it is gas before being discharged into the atmosphere from the raw material preparation device or the calcination device, and is preferably exhaust gas discharged from the rotary kiln of the calcination device, and more preferably exhaust gas discharged from the rotary kiln and then introduced into the raw material dryer of the raw material preparation device and discharged.

本発明のセメントクリンカ製造設備においては、ダスト回収装置、水銀気化チャンバー及び水銀吸着チャンバーを含む水銀除去装置における処理により、排ガスから水銀を効率的に除去できると共に、系内から水銀を効率的に除去できる。なお、本発明においては、水銀と同時に、亜鉛、鉛、カドミウムといった揮発性重金属も除去することができる。 In the cement clinker manufacturing facility of the present invention, mercury can be efficiently removed from the exhaust gas and from the system by treatment in the mercury removal device, which includes a dust recovery device, a mercury vaporization chamber, and a mercury adsorption chamber. In addition, in the present invention, volatile heavy metals such as zinc, lead, and cadmium can also be removed at the same time as mercury.

以下、図1を用いて、本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備について説明する。図1は、セメントクリンカ製造設備全体を示す概略図である。なお、図中の実線矢印は、セメントクリンカ製造設備を移動する原料の流れを表しており、点線矢印は、排ガスの流れを表しており、破線矢印は、ダスト回収装置で排ガスから捕集したダストの流れを表している。 Below, a cement clinker production facility according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1. Figure 1 is a schematic diagram showing the entire cement clinker production facility. Note that the solid arrows in the figure represent the flow of raw materials moving through the cement clinker production facility, the dotted arrows represent the flow of exhaust gas, and the dashed arrows represent the flow of dust collected from the exhaust gas by the dust collection device.

図1に示すように、セメントクリンカ製造設備1は、セメントクリンカ原料を調製する原料調製装置2と、原料調製装置2で調製されたセメントクリンカ原料を焼成する焼成装置3と、排ガス中の水銀を除去する水銀除去装置4とを備えている。 As shown in FIG. 1, the cement clinker production facility 1 includes a raw material preparation device 2 that prepares the cement clinker raw material, a calcination device 3 that calcines the cement clinker raw material prepared by the raw material preparation device 2, and a mercury removal device 4 that removes mercury from the exhaust gas.

原料調製装置2は、原料乾燥機21と、原料ミル22と、原料混合サイロ23と、原料貯蔵サイロ24とを備えている。この原料調製装置2を用いてセメントクリンカ原料の調製が行われる(原料調製工程)。 The raw material preparation device 2 includes a raw material dryer 21, a raw material mill 22, a raw material mixing silo 23, and a raw material storage silo 24. The raw material preparation device 2 is used to prepare the cement clinker raw materials (raw material preparation process).

原料調製工程では、石灰石、粘土、珪石及び酸化鉄原料等が調合された後、原料乾燥機21に送られて乾燥される。原料乾燥機21では、焼成装置3から送られてきた高温の排ガスを利用して原料の乾燥が行われる。続いて、原料ミル22に送られて粉砕される。原料ミル22において粉砕された原料は、原料混合サイロ23に送られて均質にブレンドされた後、原料貯蔵サイロ24に貯蔵される。一方、原料乾燥機21から排出された排ガスは、水素除去装置4に送られる。 In the raw material preparation process, limestone, clay, silica, iron oxide raw materials, etc. are mixed and then sent to the raw material dryer 21 for drying. In the raw material dryer 21, the raw materials are dried using high-temperature exhaust gas sent from the calcination device 3. The raw materials are then sent to the raw material mill 22 for pulverization. The raw materials pulverized in the raw material mill 22 are sent to the raw material mixing silo 23 and homogeneously blended, and then stored in the raw material storage silo 24. Meanwhile, the exhaust gas discharged from the raw material dryer 21 is sent to the hydrogen removal device 4.

焼成装置3は、複数のサイクロン31及び仮焼炉32を具備し、セメントクリンカ原料を仮焼成するプレヒータ部33と、仮焼成されたセメントクリンカ原料を本焼成するロータリーキルン34と、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35とを備えている。この焼成装置3を用いてセメントクリンカ原料の焼成が行われる(焼成工程)。 The calcination device 3 is equipped with multiple cyclones 31 and a calcination furnace 32, a preheater section 33 for calcining the cement clinker raw materials, a rotary kiln 34 for calcining the calcined cement clinker raw materials, and a clinker cooler 35 for cooling the calcined cement clinker. The calcination device 3 is used to calcinate the cement clinker raw materials (calcination process).

焼成工程では、原料調製工程において乾燥、粉砕等された粉体原料が、プレヒータ部33に送られ、仮焼成される。ロータリーキルン34には緩い傾斜が設けられており、プレヒータ部33で予熱された粉体原料は、この傾斜と回転運動によってロータリーキルン34内をゆっくりと移動しながら高温(例えば約1450℃)で焼成される。ロータリーキルン34で焼成された粉体原料は、クリンカクーラ35で急冷されてセメントクリンカと呼ばれる黒い塊状の焼成物となる。 In the firing process, the powdered raw materials that have been dried, crushed, etc. in the raw material preparation process are sent to the preheater section 33 and pre-fired. The rotary kiln 34 has a gentle slope, and the powdered raw materials preheated in the preheater section 33 are fired at a high temperature (e.g., about 1450°C) while moving slowly inside the rotary kiln 34 due to this slope and rotational motion. The powdered raw materials fired in the rotary kiln 34 are rapidly cooled in the clinker cooler 35 and become a black, lumpy fired product called cement clinker.

なお、焼成工程に続いて、製造したセメントクリンカに石膏等を加える仕上げ工程が行われ、セメントが製造される。 Following the firing process, a finishing process is carried out in which gypsum and other materials are added to the produced cement clinker to produce cement.

次に、セメントクリンカ製造工程における排ガスの主な流れについて説明する。
図1に点線矢印で示すように、ロータリーキルン34で発生した排ガスが、粉体原料の流れに逆行するようにプレヒータ部33の内部を上昇し、最上段のサイクロン31から排出される。そして、この排ガスは、その余熱を原料の乾燥に利用するため、原料乾燥機21に送られる。原料乾燥機21から排出される排ガスは、水銀除去装置4に送られ、水銀(水銀含有ダスト)が除去された後、煙突5から大気中に放出される。したがって、外部に放出される排ガス中には水銀がほとんど含まれていない。
Next, the main flow of exhaust gas in the cement clinker manufacturing process will be described.
As shown by the dotted arrow in Figure 1, the exhaust gas generated in the rotary kiln 34 rises inside the preheater section 33 against the flow of the powder raw material, and is discharged from the topmost cyclone 31. This exhaust gas is then sent to the raw material dryer 21 so that its residual heat can be used to dry the raw materials. The exhaust gas discharged from the raw material dryer 21 is sent to the mercury removal device 4, where mercury (mercury-containing dust) is removed, and the exhaust gas is then released into the atmosphere from the chimney 5. Therefore, the exhaust gas released to the outside contains almost no mercury.

なお、水銀は、プレヒータ部33やロータリーキルン34の内部では気化して水銀ガスとなっているため、仕上げ工程に送られるセメントクリンカには含まれない。 Note that mercury vaporizes into mercury gas inside the preheater section 33 and rotary kiln 34, so it is not included in the cement clinker sent to the finishing process.

続いて、図2及び図3を用いて、水銀除去装置4について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備の水銀除去装置の概略図であり、図3は、水銀除去装置の水銀吸着チャンバーの概略図である。 Next, the mercury removal device 4 will be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a schematic diagram of a mercury removal device in a cement clinker production facility according to one embodiment of the present invention, and Figure 3 is a schematic diagram of the mercury adsorption chamber of the mercury removal device.

図2に示すように、水銀除去装置4は、ダスト回収装置41と、水銀気化チャンバー42と、水銀吸着チャンバー43と、水銀分離回収装置44とを備えている。 As shown in FIG. 2, the mercury removal device 4 includes a dust collection device 41, a mercury vaporization chamber 42, a mercury adsorption chamber 43, and a mercury separation and recovery device 44.

(ダスト回収装置)
ダスト回収装置41は、バグフィルタ45(第1バグフィルタ)と、バグフィルタ45から回収されたダストを分級するサイクロン46と、サイクロン46の分級によって得られた微粒子のダストを捕集するバグフィルタ47(第2バグフィルタ)とを備えている。
(Dust collection device)
The dust collection device 41 includes a bag filter 45 (first bag filter), a cyclone 46 that classifies the dust collected from the bag filter 45, and a bag filter 47 (second bag filter) that collects fine dust particles obtained by classification in the cyclone 46.

まず、原料乾燥機21から排出された排ガスは、バグフィルタ45によりダストが回収される。この回収されたダストの一部は、サイクロン46に送られ、残りのダストは、クリンカ製造設備1の系に戻される。サイクロン46では、微粒子のダストが分離され、バグフィルタ47において微粒子ダストが回収される。比較的重量のあるダストは、クリンカ製造設備1の系に戻される。微粒子ダストは水銀濃度が高いため、これを除去することにより効率的に水銀を除去することができる。 First, dust is collected from the exhaust gas discharged from the raw material dryer 21 by the bag filter 45. A portion of this collected dust is sent to the cyclone 46, and the remaining dust is returned to the clinker production facility 1 system. In the cyclone 46, fine dust particles are separated, and the fine dust particles are collected in the bag filter 47. The relatively heavy dust particles are returned to the clinker production facility 1 system. Fine dust particles have a high concentration of mercury, so by removing this, the mercury can be removed efficiently.

なお、ダスト回収装置としては、排気ガス中からダストを回収できるものであれば特に制限されるものではなく、バグフィルタの他、電気集塵機を用いることができる。微粒子ダストを回収するべく、必要に応じて、サイクロン(粉体分離器)を組み合わせることが好ましい。多段の電気集塵機を用いる場合、水銀濃度の高い微粒子のダストを回収すべく、後段からダストを回収することが好ましい。 The dust collection device is not particularly limited as long as it can collect dust from the exhaust gas, and in addition to a bag filter, an electric dust collector can be used. In order to collect fine dust particles, it is preferable to combine it with a cyclone (powder separator) as necessary. When using a multi-stage electric dust collector, it is preferable to collect dust from the latter stage in order to collect fine dust particles with a high mercury concentration.

(水銀気化チャンバー)
水銀気化チャンバー42は、ダスト回収装置41で回収した水銀濃度の高い微粒子のダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する手段である。この水銀気化チャンバー42において、水銀気化工程が実施される。
(Mercury vaporization chamber)
The mercury vaporization chamber 42 is a means for vaporizing the mercury adhering to the dust by heating the fine particles of dust with a high mercury concentration collected by the dust collection device 41. In the mercury vaporization chamber 42, a mercury vaporization process is carried out.

水銀気化チャンバー42は、加熱手段及び撹拌手段を備えており、水銀気化チャンバー42内に導入されたダストを撹拌しながら加熱して、ダストに付着した水銀を気化させて水銀ガスとする。水銀気化チャンバー42には、ダスト回収装置41のバグフィルタ47からダストが連続的又は断続的に導入され、水銀気化チャンバー42で気化した水銀ガスはキャリアガスと共に下流の水銀吸着チャンバー43へ送られる。なお、水銀気化チャンバー42で水銀が除去されたダストは、連続的又は断続的に排出され、セメントクリンカ製造設備1の系に戻される。 The mercury vaporization chamber 42 is equipped with a heating means and a stirring means, and heats the dust introduced into the mercury vaporization chamber 42 while stirring it, vaporizing the mercury attached to the dust into mercury gas. Dust is continuously or intermittently introduced into the mercury vaporization chamber 42 from the bag filter 47 of the dust recovery device 41, and the mercury gas vaporized in the mercury vaporization chamber 42 is sent to the downstream mercury adsorption chamber 43 together with the carrier gas. The dust from which the mercury has been removed in the mercury vaporization chamber 42 is continuously or intermittently discharged and returned to the system of the cement clinker production facility 1.

水銀気化チャンバーの容量としては、例えば0.5~20mであり、1~10mであることが好ましい。また、水銀気化チャンバーは、加熱手段により、チャンバー内を370℃以上に保持することが好ましく、400℃以上に保持することがより好ましく、450℃以上に保持することがさらに好ましい。この範囲の温度に加熱することにより、水銀の沸点が356℃であることから、水銀を効果的に気化し、ダストから水銀を除去することができる。 The capacity of the mercury vaporization chamber is, for example, 0.5 to 20 m3, and preferably 1 to 10 m3. The temperature inside the mercury vaporization chamber is preferably maintained at 370° C. or higher by a heating means, more preferably at 400° C. or higher, and even more preferably at 450° C. or higher. By heating to a temperature in this range, mercury can be effectively vaporized and removed from the dust, since the boiling point of mercury is 356° C.

(水銀吸着チャンバー)
水銀吸着チャンバー43は、水銀気化チャンバー42で気化した水銀(水銀ガス)を吸着材に吸着させる手段である。この水銀吸着チャンバー43において、水銀吸着工程が実施される。
(Mercury adsorption chamber)
The mercury adsorption chamber 43 is a means for adsorbing the mercury (mercury gas) vaporized in the mercury vaporization chamber 42 onto an adsorbent. In this mercury adsorption chamber 43, a mercury adsorption process is carried out.

水銀吸着工程は、具体的に例えば、水銀吸着チャンバー内に気化した水銀ガスを導入しつつ、収容した所定量の吸着材を撹拌して、水銀を吸着材に吸着させ、その一方で、追加の吸着材を連続的又は断続的に導入しつつ、水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出する工程である。 Specifically, the mercury adsorption process is a process in which, for example, vaporized mercury gas is introduced into the mercury adsorption chamber while a predetermined amount of adsorbent is stirred to adsorb the mercury to the adsorbent, and at the same time, additional adsorbent is continuously or intermittently introduced while the adsorbent with the adsorbed mercury is continuously or intermittently discharged.

水銀吸着チャンバー43としては、水銀ガスを吸着材に吸着させることができる手段であれば特に制限されるものではなく、例えば、図2及び図3に示すように、水平方向に配設された回転軸49及び回転軸49に設けられた撹拌翼50を具備し、水銀吸着チャンバー43内に収容した吸着材を撹拌する撹拌手段51と、水銀気化チャンバー42で気化した水銀を導入する水銀ガス導入手段52と、追加の吸着材を連続的又は断続的に投入する吸着材投入手段53と、水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出する吸着材排出手段54とを備えているものを挙げることができる。 The mercury adsorption chamber 43 is not particularly limited as long as it is a means capable of adsorbing mercury gas to the adsorbent. For example, as shown in Figures 2 and 3, it can be equipped with a rotating shaft 49 arranged horizontally and an agitating blade 50 attached to the rotating shaft 49, and includes a stirring means 51 for stirring the adsorbent contained in the mercury adsorption chamber 43, a mercury gas introduction means 52 for introducing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber 42, an adsorbent introduction means 53 for continuously or intermittently introducing additional adsorbent, and an adsorbent discharge means 54 for continuously or intermittently discharging the adsorbent to which mercury has been adsorbed.

水銀吸着チャンバーの容量としては、水銀気化チャンバーより小さいことが好ましく、1/2以下の容量が好ましく、1/3以下の容量がより好ましく、1/4以下の容量がさらに好ましく、下限側は、処理効率を鑑み、適宜決定すればよいが、例えば、1/20以上である。具体的に、例えば0.05~10mであり、0.1~5mであることが好ましい。 The capacity of the mercury adsorption chamber is preferably smaller than that of the mercury vaporization chamber, preferably 1/2 or less, more preferably 1/3 or less, and even more preferably 1/4 or less, and the lower limit may be appropriately determined in consideration of the treatment efficiency, but is, for example, 1/20 or more. Specifically, it is, for example, 0.05 to 10 m3, and preferably 0.1 to 5 m3 .

用いる吸着材の容量は、処理ダストの容量より少ないことが好ましく、1/2以下の容量が好ましく、1/5以下の容量がより好ましく、1/10以下の容量がさらに好ましく、下限側は、水銀の回収効率を鑑み、適宜決定すればよいが、例えば、1/50以上である。これにより、水銀を濃縮して回収することができ、後の水銀分離回収処理や吸着材の廃棄処理を効率的に行うことができる。 The volume of the adsorbent used is preferably smaller than the volume of the treated dust, preferably 1/2 or less, more preferably 1/5 or less, and even more preferably 1/10 or less, with the lower limit being determined appropriately in consideration of the efficiency of mercury recovery, for example 1/50 or more. This allows mercury to be concentrated and recovered, and the subsequent mercury separation and recovery process and disposal of the adsorbent can be carried out efficiently.

また、水銀吸着チャンバーは、加熱手段により、チャンバー内を100℃超200℃以下に保持することが好ましく、110~180℃に保持することがより好ましく、120~150℃に保持することがさらに好ましい。この範囲の温度に保持することにより、水銀ガスを十分に冷却して吸着材に十分に吸着させることができる。また、吸着材に水分が含まれていることが多いが、この場合にも、水分は水蒸気として排出されるため、水銀吸着チャンバー内を乾燥状態に保持することができ、吸着材のチャンバー内壁への固着を防止することができる。 The mercury adsorption chamber is preferably heated to a temperature above 100°C and below 200°C, more preferably between 110 and 180°C, and even more preferably between 120 and 150°C. By maintaining the temperature within this range, the mercury gas can be sufficiently cooled and sufficiently adsorbed by the adsorbent. In addition, the adsorbent often contains moisture, but even in this case, the moisture is discharged as water vapor, so the inside of the mercury adsorption chamber can be kept dry and the adsorbent can be prevented from adhering to the inner walls of the chamber.

ここで、吸着材としては、水銀を吸着できるものであれば特に制限されるものではなく、セメントダスト、飛灰、石炭灰等を用いることができる。これらの中でも、軽量で吸着性能が高いため、石炭灰が好ましい。また、吸着材としてセメントダストを用いる場合、バグフィルタ45で回収されたダスト等を用いてもよいが、バグフィルタ47において回収された微粒子ダスト(水銀気化チャンバーに導入される微粒子ダスト)を用いることが好ましい。 The adsorbent is not particularly limited as long as it can adsorb mercury, and may be cement dust, fly ash, coal ash, or the like. Of these, coal ash is preferred because it is lightweight and has high adsorption performance. When cement dust is used as the adsorbent, dust collected by the bag filter 45 may be used, but it is preferable to use fine particle dust collected by the bag filter 47 (fine particle dust introduced into the mercury vaporization chamber).

吸着材のかさ密度(ゆるみかさ密度)は、0.2~1.0g/cmが好ましく、0.3~0.8g/cmがより好ましく、0.4~0.7g/cmがさらに好ましい。また、吸着材の平均粒径(体積基準)は、一般的に、0.001~1mmが好ましく、0.002~0.5mmがより好ましい。ただし、石炭灰の場合は、粒径が比較的大きい方が好ましく、例えば、平均粒径は0.02~2mmが好ましく、0.05~1mmがより好ましい。 The bulk density (loose bulk density) of the adsorbent is preferably 0.2 to 1.0 g/cm 3 , more preferably 0.3 to 0.8 g/cm 3 , and even more preferably 0.4 to 0.7 g/cm 3. The average particle size (volume basis) of the adsorbent is generally preferably 0.001 to 1 mm, and more preferably 0.002 to 0.5 mm. However, in the case of coal ash, a relatively large particle size is preferable, and for example, the average particle size is preferably 0.02 to 2 mm, and more preferably 0.05 to 1 mm.

かさ密度(ゆるみかさ密度)の測定は、例えば、ASTM 32990に準拠したスコットボリュメーターを用いる。また、平均粒径(体積基準)の測定は、例えば、JIS Z 8825-1に準拠したレーザー回折・散乱法を用いる。 The bulk density (loose bulk density) is measured, for example, using a Scott volumeter conforming to ASTM 32990. The average particle size (volume basis) is measured, for example, using a laser diffraction/scattering method conforming to JIS Z 8825-1.

本実施形態においては、水銀吸着チャンバー43は、回転軸49が水平方向に配設された横型であるが、回転軸が鉛直方向に配設された縦型でもよく、回転軸が斜めに配設された傾斜型でもよい。また、水銀ガス導入手段52は、図3に示すように、ガス通気管55の周囲に加熱手段56及び保温材57を設けて、先端部(放出直前)まで高温(例えば370℃以上)に保持することが好ましい。これにより、水銀ガス等の重金属含有ガスの固化によるガス通気管55の閉塞を防止することができる。 In this embodiment, the mercury adsorption chamber 43 is a horizontal type with the rotating shaft 49 arranged horizontally, but it may be a vertical type with the rotating shaft arranged vertically, or an inclined type with the rotating shaft arranged diagonally. In addition, as shown in FIG. 3, it is preferable that the mercury gas introduction means 52 is provided with a heating means 56 and a heat insulating material 57 around the gas ventilation pipe 55 to maintain a high temperature (e.g., 370°C or higher) up to the tip (just before release). This makes it possible to prevent blockage of the gas ventilation pipe 55 due to solidification of heavy metal-containing gas such as mercury gas.

なお、水銀吸着チャンバー43から排出される排ガスは、活性炭等で処理して大気に放出してもよいが、余熱を利用すべく、セメントクリンカ製造設備1の系内に戻すことが好ましい。 The exhaust gas discharged from the mercury adsorption chamber 43 may be treated with activated carbon or the like before being released into the atmosphere, but it is preferable to return it to the cement clinker production facility 1 system in order to utilize the residual heat.

(水銀分離回収装置)
水銀吸着チャンバーで吸着材に吸着させた水銀は、水銀分離回収装置によって吸着材から分離して回収することが好ましい。例えば、図2に示すように、水銀分離回収装置としては、導入された吸着材の昇温を行うため第1加熱炉(昇温炉)58と、吸着材の高温状態を保持し吸着材から水銀を分離する第2加熱炉(恒温炉)59と、水銀が分離された吸着材を冷却する冷却器60とを備えた水銀分離回収装置44を挙げることができる。水銀分離回収装置44としては、具体的に、いわゆるハーゲンマイヤー炉を用いることができ、これにより、ダイオキシンの分解処理も同時に行うことができる。
(Mercury separation and recovery equipment)
The mercury adsorbed to the adsorbent in the mercury adsorption chamber is preferably separated from the adsorbent and recovered by a mercury separation and recovery device. For example, as shown in Fig. 2, an example of the mercury separation and recovery device is a mercury separation and recovery device 44 equipped with a first heating furnace (temperature-raising furnace) 58 for heating the adsorbent introduced, a second heating furnace (constant temperature furnace) 59 for maintaining the adsorbent at a high temperature and separating mercury from the adsorbent, and a cooler 60 for cooling the adsorbent from which mercury has been separated. Specifically, a so-called Hagenmeyer furnace can be used as the mercury separation and recovery device 44, which allows for simultaneous decomposition of dioxins.

第1加熱炉58及び第2加熱炉59は、窒素ガス等の不活性ガスが導入される構造となっている。不活性ガスによって、炉内は酸素濃度が0.1%以下の酸欠状態となり、この酸欠還元雰囲気下で400℃~600℃程度の温度に加熱される。第1加熱炉58及び第2加熱炉59における加熱処理により、沸点が356℃である水銀が気化して水銀ガスとなるため、吸着材からの水銀が分離される。また、酸化水銀や塩化水銀が生成されず、金属水銀の形態で回収できる。 The first heating furnace 58 and the second heating furnace 59 are structured to allow the introduction of an inert gas such as nitrogen gas. The inert gas creates an oxygen-deficient state inside the furnace with an oxygen concentration of 0.1% or less, and the furnace is heated to a temperature of approximately 400°C to 600°C in this oxygen-deficient reducing atmosphere. The heat treatment in the first heating furnace 58 and the second heating furnace 59 vaporizes mercury, which has a boiling point of 356°C, into mercury gas, and the mercury is separated from the adsorbent. In addition, mercury oxide and mercury chloride are not produced, and the mercury can be recovered in the form of metal mercury.

第2加熱炉59で発生した水銀ガス(及び水蒸気)を冷却し、金属水銀回収器61で、金属水銀を回収する。金属水銀回収器61では、水より比重が大きい水銀が底部に溜まり、水銀より比重が小さい水は水銀の上側に溜まる構造となっており、これにより、金属水銀を回収することができる。 The mercury gas (and water vapor) generated in the second heating furnace 59 is cooled, and the metallic mercury is recovered in the metallic mercury recovery device 61. The metallic mercury recovery device 61 is designed so that mercury, which has a higher specific gravity than water, accumulates at the bottom, and water, which has a lower specific gravity than mercury, accumulates above the mercury, making it possible to recover the metallic mercury.

一方、冷却器60においては、第2加熱炉59から取り出され、水銀が除去された吸着材を70℃程度まで冷却する。なお、冷却速度が遅いと、一旦分解したダイオキシンが250℃前後で再合成されてしまうため、急冷する(例えば、60分程度で70℃まで一気に下げる)ことが好ましい。これにより、ダイオキシンの再合成が抑制される。 Meanwhile, in the cooler 60, the adsorbent that has been removed from the second heating furnace 59 and from which the mercury has been removed is cooled to about 70°C. If the cooling rate is slow, the dioxin that has once decomposed will be resynthesized at around 250°C, so it is preferable to cool it quickly (for example, by quickly lowering the temperature to 70°C in about 60 minutes). This prevents the resynthesis of dioxin.

冷却器60で冷却された水銀が分離された吸着材は、セメントクリンカ製造設備1の系内に戻すことが好ましい。すなわち、水銀分離回収装置44は、水銀を分離した吸着材を、原料調製装置2又は焼成装置3に導入する吸着材導入手段62を備えていることが好ましい。これにより、水銀分離回収装置で水銀を分離した吸着材を、セメントクリンカ製造工程で使用することができ、吸着材をセメントクリンカの原料として有効活用することができる。 The adsorbent from which mercury has been separated and cooled in the cooler 60 is preferably returned to the system of the cement clinker production facility 1. In other words, the mercury separation and recovery device 44 is preferably equipped with an adsorbent introduction means 62 that introduces the adsorbent from which mercury has been separated into the raw material preparation device 2 or the calcination device 3. This allows the adsorbent from which mercury has been separated in the mercury separation and recovery device to be used in the cement clinker production process, and the adsorbent can be effectively used as a raw material for cement clinker.

上記本発明のセメントクリンカ製造設備を用いて、本発明の水銀除去方法を実施することができる。すなわち、本発明の水銀除去方法は、セメントクリンカの製造において発生する排ガス中のダストに付着した水銀を除去する方法であって、排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収工程と、ダスト回収工程で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する水銀気化工程と、水銀気化工程で気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着工程とを有する。各工程は、上記本発明のセメントクリンカ製造設備で説明したのと同様であるので省略する。 The mercury removal method of the present invention can be carried out using the cement clinker production equipment of the present invention. That is, the mercury removal method of the present invention is a method for removing mercury attached to dust in exhaust gas generated in the production of cement clinker, and includes a dust recovery process for capturing and recovering dust in the exhaust gas, a mercury vaporization process for heating the dust recovered in the dust recovery process to vaporize the mercury attached to the dust, and a mercury adsorption process for adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization process onto an adsorbent. Each process is the same as that described in the cement clinker production equipment of the present invention, so a description thereof will be omitted.

[実施例1]
以下、ダストの粒子径とダストに含まれる水銀含有量の関係について確認した。
具体的に、バグフィルタ45(第1バグフィルタ)において捕集されるダストをサイクロン46で分級して、その粒子径と水銀濃度の関係を調べた。その結果を表1に示す。なお、表に示した「D10」、「D50」及び「D90」はそれぞれ頻度の累積が10%、50%及び90%になる粒子径を意味している。
[Example 1]
Below, we confirmed the relationship between dust particle size and the mercury content in the dust.
Specifically, dust collected in the bag filter 45 (first bag filter) was classified using a cyclone 46, and the relationship between the particle size and the mercury concentration was examined. The results are shown in Table 1. Note that "D10,""D50," and "D90" in the table refer to particle sizes at which the cumulative frequency is 10%, 50%, and 90%, respectively.

表1から明らかなように、分級前のダストは水銀濃度が28.0ppmであったのに対し、分級後のダストは水銀濃度が粗粉(D50=17.79μm)の場合で約0.8倍となっており、微粉(D50=2.91μm)の場合で約1.6倍となった。これは、セメントの製造工程の系内に持ち込まれた原料や燃料に含まれる水銀の原料調製工程と焼成工程の中で循環する量を低減させるには、バグフィルタ45(第1バグフィルタ)から回収されたダストを分級して得られた微粒子のダスト(表1に示した微粉に相当)に含まれる水銀を除去することが有効であることを意味している。
このときのダストを分級して得られた微粉のゆるみかさ密度は、0.66g/cmであった。
As is clear from Table 1, the mercury concentration of the dust before classification was 28.0 ppm, whereas the mercury concentration of the dust after classification was about 0.8 times that of coarse powder (D50 = 17.79 μm) and about 1.6 times that of fine powder (D50 = 2.91 μm). This means that in order to reduce the amount of mercury contained in the raw materials and fuel brought into the cement production process system and circulating in the raw material preparation process and the firing process, it is effective to remove mercury contained in the fine particle dust (corresponding to the fine powder shown in Table 1) obtained by classifying the dust recovered from the bag filter 45 (first bag filter).
The fine powder obtained by classifying the dust at this time had a loose bulk density of 0.66 g/cm 3 .

[実施例2]
続いて、本発明の水銀除去装置(水銀気化チャンバー及び水銀吸着チャンバー)を用いた水銀除去の効果について確認した。
具体的には、バグフィルタ47(第2バグフィルタ)において捕集された微粉ダスト4300cm(2838g)を、第1ダストに4100cm(2706g)と第2ダストに200cm(132g)に分け、第1ダストを水銀気化チャンバー42に供給し、約500℃に加熱して、水銀をガス化させ、その水銀ガスを水銀吸着チャンバー43内において吸着材としての第2ダストと約100℃で接触させて、高濃度の水銀を含む第2ダストを回収した。その結果を表2に示す。
[Example 2]
Next, the effect of mercury removal using the mercury removal device (mercury vaporization chamber and mercury adsorption chamber) of the present invention was confirmed.
Specifically, 4,300 cm3 (2,838 g) of fine dust collected in the bag filter 47 (second bag filter) was divided into 4,100 cm3 (2,706 g) as a first dust and 200 cm3 (132 g) as a second dust, the first dust was supplied to the mercury vaporization chamber 42 and heated to about 500°C to gasify the mercury, and the mercury gas was brought into contact with the second dust as an adsorbent at about 100°C in the mercury adsorption chamber 43, thereby recovering the second dust containing a high concentration of mercury. The results are shown in Table 2.

表2から明らかなように、仕込みの第1ダストと第2ダストは水銀濃度がそれぞれ44.2ppmであったのに対し、取り出しの第1ダストは水銀濃度が0.4ppm、第2ダスト(吸着材)は水銀濃度が675.4ppmとなった(濃縮倍率約15倍)。したがって、本発明の方法によれば、少量の吸着材に高濃度の水銀を吸着して回収させることができ、後工程の水銀分離処理等における処理量を低減することが可能となる。 As is clear from Table 2, the mercury concentrations of the first and second dusts fed were 44.2 ppm, while the mercury concentration of the first dust discharged was 0.4 ppm, and the mercury concentration of the second dust (adsorbent) was 675.4 ppm (concentration ratio of approximately 15 times). Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to adsorb and recover high concentrations of mercury on a small amount of adsorbent, making it possible to reduce the amount of processing in subsequent processes such as mercury separation.

[実施例3]
実施例2において、吸着材として用いた第2ダストの代わりに石炭灰を用いて、本発明の水銀除去装置(水銀気化チャンバー及び水銀吸着チャンバー)を用いた水銀除去の効果について確認した。石炭灰は、株式会社トクヤマ内の火力発電設備から得られたものを90μmの振動篩機で処理した篩上の石炭灰とした。このようにして得られた篩上の石炭灰のゆるみかさ密度は、0.51g/cmであった。
[Example 3]
In Example 2, coal ash was used instead of the second dust used as the adsorbent, and the effect of mercury removal using the mercury removal device (mercury vaporization chamber and mercury adsorption chamber) of the present invention was confirmed. Coal ash was obtained from a thermal power generation facility in Tokuyama Corporation and treated with a 90 μm vibrating sieve to obtain sieved coal ash. The loose bulk density of the sieved coal ash obtained in this manner was 0.51 g/ cm3 .

具体的には、実施例1で得られた微粉ダストを水銀気化チャンバー42に、前記石炭灰を水銀吸着チャンバー43に供給し、水銀気化チャンバー42を約500℃に加熱して、水銀をガス化させ、その水銀ガスを水銀吸着チャンバー43内において吸着材としての石炭灰と約110℃で接触させて、高濃度の水銀を含む石炭灰を回収した。その結果を表3に示す。 Specifically, the fine dust obtained in Example 1 was supplied to the mercury vaporization chamber 42, and the coal ash was supplied to the mercury adsorption chamber 43. The mercury vaporization chamber 42 was heated to about 500°C to gasify the mercury, and the mercury gas was brought into contact with the coal ash as an adsorbent in the mercury adsorption chamber 43 at about 110°C to recover coal ash containing a high concentration of mercury. The results are shown in Table 3.

表3から明らかなように、仕込みの微粉ダストと石炭灰は水銀濃度がそれぞれ44.2ppm、2.2ppmであったのに対し、取り出しの微粉ダストは水銀濃度が0.5ppm、石炭灰(吸着材)は水銀濃度が515.2ppmとなった(濃縮倍率約12倍)。したがって、本発明の方法によれば、少量の吸着材に高濃度の水銀を吸着して回収させることができ、後工程の水銀分離処理等における処理量を低減することが可能となる。 As is clear from Table 3, the mercury concentrations of the charged fine dust and coal ash were 44.2 ppm and 2.2 ppm, respectively, whereas the mercury concentration of the discharged fine dust was 0.5 ppm and the mercury concentration of the coal ash (adsorbent) was 515.2 ppm (a concentration ratio of approximately 12 times). Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to adsorb and recover high concentrations of mercury on a small amount of adsorbent, making it possible to reduce the amount of processing in subsequent processes such as mercury separation.

本発明のセメントクリンカ製造設備は、大気への水銀の排出を抑制しつつセメントクリンカを製造できることから、産業上有用である。 The cement clinker production equipment of the present invention is industrially useful because it can produce cement clinker while suppressing mercury emissions into the atmosphere.

1…セメントクリンカ製造設備
2…原料調製装置
3…焼成装置
4…水銀除去装置
5…煙突
21…原料乾燥機
22…原料ミル
23…原料混合サイロ
24…原料貯蔵サイロ
31…サイクロン
32…仮焼炉
33…プレヒータ部
34…ロータリーキルン
35…クリンカクーラ
41…ダスト回収装置
42…水銀気化チャンバー
43…水銀吸着チャンバー
44…水銀分離回収装置
45…バグフィルタ(第1バグフィルタ)
46…サイクロン
47…バグフィルタ(第2バグフィルタ)
49…回転軸
50…撹拌翼
51…撹拌手段
52…水銀ガス導入手段
53…吸着材投入手段
54…吸着材排出手段
55…ガス通気管
56…加熱手段
57…保温材
58…第1加熱炉(昇温炉)
59…第2加熱炉(恒温炉)
60…冷却器
61…金属水銀回収器
62…吸着材導入手段

Reference Signs List 1: Cement clinker manufacturing equipment 2: Raw material preparation equipment 3: Calcination equipment 4: Mercury removal equipment 5: Chimney 21: Raw material dryer 22: Raw material mill 23: Raw material mixing silo 24: Raw material storage silo 31: Cyclone 32: Calcination furnace 33: Preheater section 34: Rotary kiln 35: Clinker cooler 41: Dust recovery equipment 42: Mercury vaporization chamber 43: Mercury adsorption chamber 44: Mercury separation and recovery equipment 45: Bag filter (first bag filter)
46...Cyclone 47...Bag filter (second bag filter)
49: Rotating shaft 50: Stirring blade 51: Stirring means 52: Mercury gas introducing means 53: Adsorbent introducing means 54: Adsorbent discharging means 55: Gas vent pipe 56: Heating means 57: Heat retaining material 58: First heating furnace (heating furnace)
59...Second heating furnace (constant temperature furnace)
60: Cooler 61: Metallic mercury recovery device 62: Adsorbent introduction means

Claims (14)

原料調製装置と、焼成装置と、水銀除去装置とを備えたセメントクリンカ製造設備であって、
前記水銀除去装置が、
前記原料調製装置又は焼成装置から排出される排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収装置と、
前記ダスト回収装置で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する水銀気化チャンバーと、
前記水銀気化チャンバーで気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着チャンバーと、
を備えていることを特徴とするセメントクリンカ製造設備。
A cement clinker production facility including a raw material preparation device, a calcination device, and a mercury removal device,
The mercury removal device comprises:
a dust recovery device that captures and recovers dust in exhaust gas discharged from the raw material preparation device or the calcination device;
a mercury vaporization chamber for heating the dust collected by the dust collection device to vaporize mercury adhering to the dust;
a mercury adsorption chamber for adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber onto an adsorbent;
A cement clinker production facility comprising:
前記水銀吸着チャンバーが、
回転軸及び該回転軸に設けられた撹拌翼を具備し、前記水銀吸着チャンバー内に収容した吸着材を撹拌する撹拌手段と、
前記水銀気化チャンバーで気化した水銀を導入する水銀ガス導入手段と、
追加の吸着材を連続的又は断続的に投入する吸着材投入手段と、
水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出する吸着材排出手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1記載のセメントクリンカ製造設備。
The mercury adsorption chamber comprises:
a stirring means for stirring the adsorbent contained in the mercury adsorption chamber, the stirring means comprising a rotating shaft and a stirring blade provided on the rotating shaft;
a mercury gas introduction means for introducing the mercury vaporized in the mercury vaporization chamber;
an adsorbent supplying means for continuously or intermittently supplying additional adsorbent;
an adsorbent discharge means for continuously or intermittently discharging the adsorbent to which mercury has been adsorbed;
2. The cement clinker production facility according to claim 1, further comprising:
前記水銀吸着チャンバーの容量が、前記水銀気化チャンバーの容量よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2記載のセメントクリンカ製造設備。 The cement clinker production facility according to claim 1 or 2, characterized in that the capacity of the mercury adsorption chamber is smaller than the capacity of the mercury vaporization chamber. 前記水銀気化チャンバーが、チャンバー内を370℃以上に保持する加熱手段を備えると共に、前記水銀吸着チャンバーが、チャンバー内を100℃超200℃以下に保持する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載のセメントクリンカ製造設備。 The cement clinker production facility according to claim 1 or 2, characterized in that the mercury vaporization chamber is equipped with a heating means for maintaining the inside of the chamber at 370°C or higher, and the mercury adsorption chamber is equipped with a heating means for maintaining the inside of the chamber at more than 100°C and not more than 200°C. 前記吸着材が、セメントダスト、飛灰、及び石炭灰から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2記載のセメントクリンカ製造設備。 The cement clinker production facility according to claim 1 or 2, characterized in that the adsorbent is at least one selected from cement dust, fly ash, and coal ash. 前記水銀除去装置が、前記水銀吸着チャンバーで吸着材に吸着させた水銀を分離して回収する水銀分離回収装置を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載のセメントクリンカ製造設備。 The cement clinker production facility according to claim 1 or 2, characterized in that the mercury removal device is equipped with a mercury separation and recovery device that separates and recovers the mercury adsorbed by the adsorbent in the mercury adsorption chamber. 前記水銀分離回収装置が、水銀を分離した吸着材を、原料調製装置又は焼成装置に導入する吸着材導入手段を備えていることを特徴とする請求項6記載のセメントクリンカ製造設備。 The cement clinker production facility according to claim 6, characterized in that the mercury separation and recovery device is equipped with an adsorbent introduction means for introducing the adsorbent from which mercury has been separated into a raw material preparation device or a calcination device. セメントクリンカの製造において発生する排ガス中の水銀を除去する水銀除去方法であって、
前記排ガス中のダストを捕集して回収するダスト回収工程と、
前記ダスト回収工程で回収したダストを加熱して、ダストに付着した水銀を気化する水銀気化工程と、
前記水銀気化工程で気化した水銀を吸着材に吸着させる水銀吸着工程と、
を有することを特徴とする水銀除去方法。
A method for removing mercury from exhaust gas generated in the production of cement clinker, comprising the steps of:
a dust recovery step of collecting and recovering dust in the exhaust gas;
a mercury vaporization step of heating the dust collected in the dust collection step to vaporize mercury adhering to the dust;
a mercury adsorption step of adsorbing the mercury vaporized in the mercury vaporization step onto an adsorbent;
A method for removing mercury comprising the steps of:
前記水銀吸着工程が、水銀吸着チャンバー内に気化した水銀を導入しつつ、収容した所定量の吸着材を撹拌して、水銀を吸着材に吸着させる工程であって、追加の吸着材を連続的又は断続的に導入しつつ、水銀が吸着した吸着材を連続的又は断続的に排出することを特徴とする請求項8記載の水銀除去方法。 The mercury removal method according to claim 8, characterized in that the mercury adsorption process is a process in which vaporized mercury is introduced into the mercury adsorption chamber while stirring a predetermined amount of adsorbent contained therein to adsorb the mercury to the adsorbent, and additional adsorbent is continuously or intermittently introduced while the adsorbent to which mercury has been adsorbed is continuously or intermittently discharged. 前記水銀吸着工程で用いる吸着材の容量が、前記水銀気化工程で処理されるダストの容量より少ないことを特徴とする請求項8又は9記載の水銀除去方法。 The mercury removal method according to claim 8 or 9, characterized in that the volume of the adsorbent used in the mercury adsorption process is smaller than the volume of the dust treated in the mercury vaporization process. 前記水銀気化工程における処理温度が370℃以上であると共に、前記水銀吸着工程における処理温度が100℃超200℃以下であることを特徴とする請求項8又は9記載の水銀除去方法。 The mercury removal method according to claim 8 or 9, characterized in that the processing temperature in the mercury vaporization process is 370°C or higher, and the processing temperature in the mercury adsorption process is higher than 100°C and lower than 200°C. 前記吸着材が、セメントダスト、飛灰、及び石炭灰から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項8又は9記載の水銀除去方法。 The mercury removal method according to claim 8 or 9, characterized in that the adsorbent is at least one selected from cement dust, fly ash, and coal ash. さらに、前記水銀吸着工程で吸着材に吸着させた水銀を吸着材から分離して回収する水銀分離回収工程を有することを特徴とする請求項8又は9記載の水銀除去方法。 The mercury removal method according to claim 8 or 9, further comprising a mercury separation and recovery process for separating and recovering the mercury adsorbed to the adsorbent in the mercury adsorption process from the adsorbent. 請求項13記載の水銀除去方法を実施しつつセメントクリンカを製造する方法であって、
水銀分離回収工程で水銀を分離した吸着材を、セメントクリンカ製造工程で原料として使用することを特徴とするセメントクリンカの製造方法。
A method for producing cement clinker while carrying out the mercury removal method according to claim 13, comprising the steps of:
A method for producing cement clinker, comprising the steps of: separating mercury from an adsorbent in a mercury separation and recovery process; and using the adsorbent as a raw material in a cement clinker production process.
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