JP3616165B2 - セメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、セメント製造プラントにおける、セメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、セメントの焼成には、ロータリーキルンが一般的に用いられ、このロータリーキルン中をセメントの原料が移動する際に発生したダストは、ファンによる通風によってキルン外に運び出され、集塵装置によって捕集されている。この集塵装置によって捕集されたキルンダスト中には、塩素、アルカリ等がかなりの量含まれている。また、セメント原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰および下水汚泥等を使用する場合には、これらの原料に、塩素、アルカリおよび重金属等が多量に含まれているので、セメント製造の際に発生するセメントキルン排ガス中のダストは、高濃度に濃縮されたこれらの物質を含むものである。
【0003】
そして、塩素、アルカリおよび重金属等はプラントの各部に付着し、セメント製造の安定操業の障害になることは良く知られているところである。また、塩素、アルカリおよび重金属等を高濃度で含むセメントキルン排ガス中のダストをセメント原料として再利用すると、セメントにこれらの物質が含まれ、製品の用途が大幅に制限される。
【0004】
したがって、セメントキルン排ガス中のダストをセメント原料として再利用するためには、塩素、アルカリおよび重金属等を除去またはその濃度を薄める必要があり、その方法として、例えば水洗処理等が行われているが、重金属等を効率良く抽出することは困難であった。すなわち、セメントキルン排ガス中に含まれている、セメント原料となるべきカルシウム成分が重金属とともに抽出され易く、重金属のみの抽出は困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、セメントキルン排ガス中のダストを、塩素、アルカリおよび重金属等を含む成分とセメント原料として再利用可能な成分とに簡単な手段により分離し、系外へ排出するダスト量を低減するとともに、塩素、アルカリおよび重金属等の抽出の容易なセメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の処理方法は、セメントキルン排ガスから集塵装置により捕集、分離されたダストを分級し、粒径約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用するものである。また、排ガスが、原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰そして下水汚泥を含むセメントを焼成したセメントキルン排ガスである場合に適用するのに適し、これらを原料とする場合には造粒されていることが好適である。
【0007】
さらに、セメントキルン排ガス中のダストの分級の際または分級の前に、ダストの分散性を良好にするための分散剤を添加して、ダストを分級し、粒径約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用することも好ましい。
【0008】
そして、この発明の方法を実施するための装置としては、予熱炉と、この予熱炉に連結されたキルンと、このキルンに連結されたクーラーと、そして前記予熱炉又はキルンの排気ダクトに連結された集塵装置とからなるセメント製造プラントにおいて、集塵装置からのダストを分級するために前記集塵装置に分級装置を連結し、この分級装置により分級された微粒ダストを回収する回収装置と粗粒ダストを前記予熱炉以降の工程に返却する返却ダクトとを設けたものが好ましく、さらに、分級装置が、ダスト用集塵装置に連結され、このダスト用集塵装置により捕集、分離された微粒ダストを回収することができるものが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、従来行われている一般的なセメント製造プラントを示すものである。すなわち、セメントの原料1は、予熱炉4を経てキルン5にて1000℃以上の高温で焼成され、クーラー6において冷却され、クリンカ2となり、図示しないセメント粉砕工程で粉砕されてセメントとなるものである。キルン5内で発生した排ガスは、予熱炉4と集塵機8とを連結する排気ダクト11により、ファン7の送風で集塵機8に送られる。集塵機8において、排ガス中のダスト3は捕集、分離され、返却ダクト12によりセメント原料として再び予熱炉4に導入される。また、ダストを分離された排ガスはファン9により煙突10に送られ、系外である大気中に排出される。
【0010】
図1に示される従来の集塵機8によるセメントキルンの排ガスの処理方法では、上述のように、得られるセメントが塩素、アルカリおよび重金属を多量に含むため、そのセメントの用途に制約を受けているものである。また、集塵機8により分離されたダストに既知の水洗処理を行い、重金属の抽出を行うとしてもカルシウム成分の妨害により、効率の良い抽出はできない。
【0011】
図2に示されるセメント製造プラントは、この発明の方法を実施するのに適したセメントキルン排ガス中のダストの処理装置を備えたもので、集塵機8により捕集、分離された排ガス中のダスト3は、ダクトを介して分級装置13に送られ、分級されて、微粒ダスト3aはダスト集塵機14に送られ、粗粒ダスト3bは返却ダクト12を介して原料1の一部として再び予熱炉4に導入される。ダスト用集塵機14に送られた微粒ダスト3aは、ダスト用集塵機14により、捕集、分離されて回収される。このダスト中の重金属は極めて濃縮されているので、抽出用として提供されることができる。一方、ダスト用集塵機14によりダスト分離された排ガスは、ファン15により送られ、図示しない煙突から大気中に放出される。
【0012】
なお、図2に示される仮想線12’および12”は、粗粒ダスト3bの返却ダクト12の代替案を示すものであり、キルン5の窯尻に、返却ダクト12’と連結したシュート16を設けて、ここからキルン5に送入して再焼成してもよく、また、既に焼成が殆ど終了している場合には、返却ダクト12”より、クリンカ2と共に図示しないセメント粉砕工程に送り込むこともできる。
【0013】
なお、セメントキルン排ガス中の塩素、アルカリおよび重金属等の濃度が高く、ダストの付着等が考えられる場合には、この処理装置が適している。
【0014】
なお、分級装置としては、高効率空気分級機、例えば、O−SEPA(秩父小野田K.K製)、セパックス(F.L.スミス社製)やセポール(ポリシウス社製)などの強制渦流式の分級機が適しており、サイクロン等と比較して効率的な分級が可能であり、排ガス中のダストを極めてシャープに効率よく粗粒と微粒に分級することができる。また、これらの分級機のロータの回転数を制御することにより、分級する粒子の大きさ、すなわち粉末度をコントロールすることが可能であり、セメントキルン排ガス中のダストの粉末度が変わっても、容易にダスト中のカルシウム濃度を一定にすることができる。
【0015】
図3は、セメントキルン排ガス中のダストを、第1段サイクロンで捕集、分離した場合(III)、第1段サイクロンに続く第2段サイクロンで捕集、分離した場合(II)、そして第2段サイクロンに続くバッグフィルターにより捕集、分離した場合(I)の捕集、分離されたダストの粒径(μm)とCaO、Cl、R2O(アルカリ)および重金属の各割合(%)を示すものである。この図4から、(III)の場合には粒径が大きく、CaOの割合も大きい、(I)の場合には、粒径が小さく、Cl、R2O(アルカリ)および重金属の割合が大きい。そして、粒径についての分岐点は約10μm程度である。したがって、この発明の処理方法においては、セメントキルン排ガス中のダストを分級し、粒径約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダスト、すなわち、約10μm以上の粗粒ダストをセメント原料として再利用するものである。すなわち、粒径約10μm以下の微粒ダストにおいては塩素、アルカリおよび重金属等の割合が大きく、粒径約10μm以上の粗粒ダストにおいては原料として利用できるカルシウムに富んでおり、回収された微粒ダストは重金属の回収に提供することができる。一方。セメント原料として返却される残りの排ガス中には、塩素、アルカリおよび重金属等のセメント製品として不都合な成分の割合が極めて少なくなるものである。
【0016】
図4は、都市ゴミの焼却灰をセメント原料の一部として使用し、セメントを製造した場合に発生したキルンダストの排ガス中のダストを、強制渦式の高性能分級機(O−SEPA・秩父小野田K.K製)により分級した場合のロータの回転速度と分離されるダストの各成分、すなわち、CaO、Cl、R2O(アルカリ)および重金属の割合の変化を示したもので、ロータの回転速度が遅い程CaOの割合が高いことが理解される。また、図5は、分級の際(分級装置内)または分級の前(ダクト等)に分散剤を添加した場合と添加しなかった場合の、部分分級効率曲線を示すもので、図から明らかなように、分散剤を添加することによって分散性が向上し、極めて効率のよい分級が行われている。なお、図5のデータは、分散剤としてDEG(ジエチレングリコール)を3%添加した場合のものであるが、他に、セメント粉砕助剤として使用されるアルコール類、例えば、トリエタノールアミン、エタノール等を10%以下の量添加しても同様の結果を得ることができる。
【0017】
通常のセメント製造の場合には、使用する原料は粉砕調合したもので、図2の装置において、予熱炉4はSPまたはNSP(浮遊熱交換式の予熱炉)であるが、都市ゴミや産業廃棄物の焼却灰を原料の一部(例えば、30〜50%)とする場合には、塩素が大量に含まれているので、原料が予熱炉やダクトに付着しやすく、閉塞するおそれがある。したがって、都市ゴミや産業廃棄物を原料として使用する場合には、原料を造粒し、直径5〜50mmのペレットとして予熱炉4に送入することが好ましい。また、予熱炉4としては、コマ型炉やグレート方式のものを使用するのがよい。さらに、キルン5をロングキルンとして予熱炉4を兼ねさせることができる。かくして、都市ゴミや廃棄物の焼却灰をセメント原料して焼成して閉塞の問題を防ぐことが可能であり、同時に排ガス中に含まれるダスト量も少なくなる。
【0018】
【発明の効果】
この発明によれば、セメントキルン排ガスから集塵装置により捕集、分離されたダストを分級し、約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用するので、簡単な手段により系外へ排出されるダスト量を低減できるとともに、塩素、アルカリおよび重金属等の抽出の容易なダストを分離して提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のセメント製造工程の説明図である。
【図2】この発明の方法を示すセメント製造工程の説明図である。
【図3】セメントキルン排ガス中のダストを3つの粒群に分離し、各粒群の粒度分布および各成分の含有率を示す図である。
【図4】セメントキルン排ガス中のダストを分級して得られたダストについて、分級機のロータの回転速度と各成分の含有率の関係を示す図である。
【図5】分散剤の適用の有無による分散効率の違いを示す部分分級効率曲線である。
【符号の説明】
1 セメント原料
2 クリンカ
3 キルンダスト
3a 微粒ダスト
3b 粗粒ダスト
4 予熱炉
5 キルン
6 クーラー
7,9 ファン
8 集塵装置
10 煙突
11 排気ダクト
12,12’,12” 返却ダクト
13 分級機
14 集塵装置
15 ファン
16 シュート
Claims (5)
- セメントキルン排ガスから集塵装置により捕集、分離されたダストを分級し、粒径約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用することを特徴とするセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
- 上記セメントキルン排ガスが、原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰そして下水汚泥を含むセメントを焼成した排ガスであることを特徴とする請求項1記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
- 上記原料が造粒されていることを特徴とする請求項2記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
- セメントキルン排ガス中のダストの分級の際または分級の前に、ダストの分散性を良好にするための分散剤を添加して、ダストを分級し、粒径約10μm以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用することを特徴とするセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
- 予熱炉と、この予熱炉に連結されたキルンと、このキルンに連結されたクーラーと、そして前記予熱炉又はキルンの排気ダクトに連結された集塵装置とからなるセメント製造プラントにおいて、前記集塵装置からのダストを分級するために前記集塵装置に分級装置を連結し、この分級装置により分級された微粒ダストを回収する回収装置と粗粒ダストを前記予熱炉以降の工程に返却する返却ダクトとを設けたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のダストの処理装置。
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