JP4105466B2 - Cement kiln extraction gas processing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントキルン抽気ガスの処理方法に関し、特に、セメントキルンの入口フード付近より燃焼ガスの一部を抽気して塩素及び硫黄分を除去するためのセメントキルン抽気ガスの処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの入口フード付近より燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
【0003】
この塩素バイパス設備では、例えば、国際特許出願PCT/JP96/03545(国際公開番号:WO97/21638)等に記載のように、抽気した排ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム(KCl)等を含む微粉(塩素バイパスダスト)を回収してセメント粉砕ミル系に添加していた。
【0004】
ところが、近年、廃棄物のセメント原料化または燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素、硫黄、アルカリ等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストを全てセメント粉砕工程で利用することができず、水洗処理されていたが、今後、塩素バイパスダストの発生量もさらに増加することが予測されるため、その有効利用方法の開発が求められていた。
【0005】
かかる見地から、特開平11−100243号公報に記載のセメント原料化処理方法では、従来水洗処理されている塩素バイパスダスト等を脱塩処理し、セメント原料として有効利用するため、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケークをセメント原料として利用するとともに、排水を浄化処理し、環境汚染を引き起こすことなく、塩素バイパスダストの有効利用を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平11−100243号公報に記載のセメント原料化処理方法等では、塩素バイパスダスト等を脱塩処理するにあたって、嵩比重が非常に低くハンドリングの難しいダストを大量に貯蔵する大容量のタンク、定量フィーダ等が必要となり、設備コストが増加するという問題があった。
【0007】
また、塩素バイパスを行うに際し、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスの一部には、硫黄分が含まれるため、抽気ガスをそのまま系外に排出することができず、セメントキルンに付設された原料乾燥あるいは粉砕工程等に戻すこと等が必要であった。
【0008】
そこで、本発明は、上記従来のセメントキルン抽気ガスの処理方法における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コストを低く抑えることができ、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスに含まれる硫黄分を除去し、有効利用すること等が可能なセメントキルン抽気ガスの処理方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、セメントキルン抽気ガスの処理方法であって、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気し、抽気ガス中のダストの粗粉を分離し、微粉を含む抽気ガスを水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置に導入し、前記微粉を含む抽気ガスを水冷しながら脱硫することを特徴とする。
【0010】
そして、請求項1に記載の発明によれば、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置を用いて微粉を含む抽気ガスを水冷しながら脱硫するため、塩素分を含むスラリーをそのまま排水処理・脱塩装置に供給することができ、従来塩素バイパスダストを脱塩処理する際に用いられてきた水洗設備が不要となり、設備コストを低減することができるとともに、燃焼ガス中の二酸化硫黄(SO2)を、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)と消石灰(Ca(OH)2)とに反応させて脱硫し、石膏を回収することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置からの吸収液の固形分を濃縮してセメント粉砕ミル系へ添加することを特徴とする。
【0012】
請求項2に記載の発明によれば、吸収液をセメント粉砕ミル系へ添加するため、吸収液に含まれる石膏をセメント製造工場内で有効利用することができる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の吸収液から分離・副生される石膏をセメント粉砕ミル系へ添加することを特徴とする。
【0014】
請求項3に記載の発明によれば、セメント粉砕ミル系で水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の吸収液から分離・副生された石膏を使用することにより、セメント製造工場内で石膏の有効利用を図ることができる。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の吸収液から石膏を分離した後の廃液を、セメント粉砕ミル系へ添加することを特徴とする。
【0016】
請求項4に記載の発明によれば、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の吸収液から石膏を分離した後の廃液をセメント粉砕ミル系で処理するため、セメント製造工場外に排出する水を極力少なくして水の有効利用を図ることができる。
【0017】
請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の吸収液から石膏を分離した後の廃液を、脱塩装置に送って、脱塩後の排水を循環水として該抽気ガス処理系での使用水として用いることを特徴とする。
【0018】
請求項5に記載の発明によれば、塩素を脱塩処理する際に、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置、脱塩装置及び抽気ガス処理系で水を循環利用することができるため、系外に排出する水を極力少なくして水の有効利用を図ることができる。
【0019】
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から抽気した抽気ガスから分離した粗粉を水と反応させて消石灰を生成し、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の複分解に用いることを特徴とする。
【0020】
請求項6に記載の発明によれば、抽気ガスから分離した粗粉を利用して抽気ガス中の硫黄分を除去し、石膏として回収することができる。
【0021】
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記セメントキルンの仮焼原料を水と反応させて消石灰を生成し、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置の複分解に用いることを特徴とする。
【0022】
請求項7に記載の発明によれば、セメントキルンの仮焼原料を利用して抽気ガス中の硫黄分を除去し、石膏として回収することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0024】
図1は、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理方法の一実施例を示し、この処理装置1は、水酸化マグネシウムスラリー吸収法脱硫装置を併設したものであって、主に、サイクロン5と、吸収塔7と、消和槽13と、ろ過分離装置18と、酸化塔19と、液体サイクロン21と、排水脱塩装置25等で構成される。
【0025】
セメントキルン2のキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路からの抽気ガスは、プローブ3において冷却ファン4からの冷風によって冷却された後、サイクロン5に導入され、粗粉と微粉及びガスとに分離される。微粉及びガスは、予冷塔6において、給水装置24から供給される水によって水冷され、吸収塔7に供給される。そして、吸収塔7において、微粉に含まれるKCl等の塩素分は、そのままの状態が保たれるとともに、微粉を含むスラリーは、ポンプ12によって循環されながら、水酸化マグネシウム槽8からポンプ9、吸収液調整槽10及びポンプ11を介して供給された水及び水酸化マグネシウムと反応し、以下に示すように、硫黄分(SO2)が硫酸マグネシウム(MgSO4)として回収される。尚、吸収塔7の排ガスは、ファン22及びダンパ23を介して大気に排気される。
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Mg(OH)2→MgSO3+2H2O
MgSO3+SO2+H2O→Mg(HSO3)2
Mg(HSO3)2→Mg(OH)2+H2SO3+H2O
Mg(HSO3)2+Mg(OH)2→2MgSO3+2H2O
H2SO4+Mg(OH)2→MgSO4+2H2O
MgSO3+1/2O2→MgSO4
【0026】
一方、吸収塔7から排出されたKCl等の塩素分を含むスラリーは、液体サイクロン21に供給され、液体サイクロン21の捕集分をろ過分離装置18に供給することによって、ろ過分離装置18への負荷を低減するとともに、捕集分中のマグネシウム含有量を減少させ、石膏の含有量を増加させる。液体サイクロン21で捕集された濃縮スラリーは、ろ過分離装置18でろ過された後、排水脱塩装置25において工業塩が回収され、排水は、消和槽13等において循環利用することができる。一方、液体サイクロン21の上澄み液は、ポンプ12を介して吸収塔7及び酸化塔19に供給される。
【0027】
ポンプ12を介して酸化塔19に送られた液体サイクロン21の上澄み液の一部は、酸化塔19において、以下に示すように、硫酸マグネシウム(MgSO4)と、硫酸(H2SO4)が発生する。
MgSO3+1/2O2→MgSO4
Mg(HSO3)2+O2→MgSO4+H2SO4
【0028】
一方、サイクロン5によって分離された粗粉は、消和槽13に導入され、粗粉中の生石灰(CaO)が水と反応して消石灰(Ca(OH)2)となり、消石灰槽14に貯められる。消石灰槽14の消石灰は、ポンプ15によって複分解槽16に送られる。
【0029】
そして、複分解槽16において、上記消石灰と、酸化塔19からポンプ20を介して排出された硫酸マグネシウムとが反応し、以下に示すように、石膏及び水酸化マグネシウムが生成される。
MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4・2H2O+Mg(OH)2
【0030】
複分解槽16で生成された石膏及び水酸化マグネシウムは、ポンプ17を介して吸収液調整槽10に導かれた後、ポンプ11を介して吸収塔7に吸収液として供給され、この水酸化マグネシウムは、水酸化マグネシウム槽8で補給されたものとともに脱硫に利用される。一方、石膏は、吸収塔7から排出された後、液体サイクロン21を介してろ過分離装置18に供給され、ろ過されて回収される。
【0031】
尚、上記実施例において回収された石膏は、セメントキルン2に付設されたセメント粉砕ミルで使用することもでき、セメント製造工場内で石膏の有効利用を図ることができる。
【0032】
また、KClを含む塩素分は、上述のように、工業塩として回収してもよく、ろ過された塩水の一部または全量を、そのままセメントキルン2に付設されたセメント粉砕ミルに投入して処理することも可能である。
【0033】
さらに、吸収液としての石膏及び水酸化マグネシウムの一部または全量を、吸収塔7に戻さずに、液体サイクロン21において吸収液の固形分を濃縮してセメントキルン2に付設されたセメント粉砕ミルに投入して処理してもよい。但し、ろ過された塩水または吸収液の固形分を濃縮してセメント粉砕ミルに投入する場合には、JISに規定されているセメント中の塩素濃度の上限値200ppmを超えないように留意する必要がある。
【0034】
また、吸収液から石膏を分離してセメント粉砕ミル等に添加するとともに、石膏を分離した後の廃液を、排水脱塩装置25に送り、脱塩後の排水を循環水として、消和槽13に供給して粗粉の消和水として用いたり、給水装置24に供給してガスの冷却水として用いたり、吸収液調整槽10に供給して吸収液の水分の調整に使用することもできる。
【0035】
さらに、上記実施例では、消石灰源として、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から抽気した抽気ガスから分離した粗粉を水と反応させたものを使用したが、セメントキルンの仮焼原料を水と反応させたものを利用することもできる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理方法によれば、塩素バイパスダストを脱塩処理する際の設備コストを低く抑えることができ、セメントキルンの入口フード付近より抽気した燃焼ガスに含まれる硫黄分を除去して有効利用すること等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理方法の一実施例を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 処理装置
2 セメントキルン
3 プローブ
4 冷却ファン
5 サイクロン
6 予冷塔
7 吸収塔
8 水酸化マグネシウム槽
9 ポンプ
10 吸収液調整槽
11 ポンプ
12 ポンプ
13 消和槽
14 消石灰槽
15 ポンプ
16 複分解槽
17 ポンプ
18 ろ過分離装置
19 酸化塔
20 ポンプ
21 液体サイクロン
22 ファン
23 ダンパ
24 給水装置
25 排水脱塩装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating a cement kiln bleed gas, and more particularly, to a method for treating a cement kiln bleed gas for removing chlorine and sulfur by extracting a part of combustion gas from the vicinity of an inlet hood of the cement kiln.
[0002]
[Prior art]
In the past, attention has been paid to the fact that chlorine is a particular problem among chlorine, sulfur, alkali, etc. that cause problems such as clogging of preheaters in cement production facilities. Chlorine bypass equipment is used to bleed out the part to remove chlorine.
[0003]
In this chlorine bypass facility, for example, as described in International Patent Application PCT / JP96 / 03545 (International Publication Number: WO 97/21638), chlorine is unevenly distributed on the fine powder side of dust generated by cooling the extracted exhaust gas. Therefore, the dust is separated into coarse powder and fine powder by a classifier, the coarse powder is returned to the cement kiln system, and the fine powder (chlorine bypass dust) containing potassium chloride (KCl) etc. is recovered and cemented. It was added to the grinding mill system.
[0004]
However, in recent years, recycling of waste by converting it into cement raw material or fuel has been promoted, and as the amount of waste processed increases, the amount of chlorine, sulfur, alkali and other volatile components brought into the cement kiln also increases. The amount of bypass dust is also increasing. For this reason, all of the chlorine bypass dust could not be used in the cement crushing process and was washed with water. However, the amount of chlorine bypass dust generated is expected to increase further in the future, so the development of an effective method for its use is expected. Was demanded.
[0005]
From this point of view, in the cement raw material processing method described in JP-A-11-100233, chlorine-containing waste that has been conventionally washed with water is desalted and effectively used as a cement raw material. Water is added to the effluent to elute and filter out the chlorine in the waste, and the resulting desalted cake is used as a raw material for cement, and the wastewater is purified to prevent the use of chlorine bypass dust. We are trying to use it.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cement raw material treatment method described in JP-A-11-100233, when desalting the chlorine bypass dust, etc., the bulk specific gravity is extremely low and the large capacity for storing a large amount of dust that is difficult to handle. A tank, a quantitative feeder, etc. were required, and there was a problem that the equipment cost increased.
[0007]
When performing chlorine bypass, some of the combustion gas extracted from the vicinity of the cement kiln inlet hood contains sulfur, so the extracted gas cannot be discharged out of the system as it is, and is attached to the cement kiln. It was necessary to return to a dried raw material or pulverization process.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the conventional method for treating a cement kiln bleed gas, and can reduce the equipment cost. The combustion gas extracted from the vicinity of the inlet hood of the cement kiln can be reduced. It is an object of the present invention to provide a method for treating a cement kiln bleed gas capable of removing contained sulfur and effectively utilizing it.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in
[0010]
And according to invention of
[0011]
The invention according to
[0012]
According to the invention described in
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the cement kiln extraction gas processing method according to the first or second aspect, wherein the gypsum separated and by-produced from the absorbent of the magnesium hydroxide slurry absorption desulfurization apparatus is used as a cement grinding mill. It is characterized by being added to the system.
[0014]
According to the invention described in claim 3, by using gypsum separated and by-produced from the absorbent of the magnesium hydroxide slurry absorption desulfurization apparatus in a cement grinding mill system, effective utilization of gypsum in a cement manufacturing plant Can be achieved.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for treating a cement kiln bleed gas according to any one of the first to third aspects, the waste liquid after separating gypsum from the absorbent of the magnesium hydroxide slurry absorption desulfurization apparatus is used. And added to a cement grinding mill system.
[0016]
According to invention of Claim 4, in order to process the waste liquid after isolate | separating gypsum from the absorption liquid of a magnesium hydroxide slurry absorption method desulfurization apparatus by a cement grinding mill type | system | group, the water discharged | emitted out of a cement manufacturing factory is made as much as possible. Less water can be used effectively.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for treating a cement kiln extraction gas according to the third or fourth aspect, the waste liquid after separating gypsum from the absorbent of the magnesium hydroxide slurry absorption desulfurization apparatus is desalted. The wastewater after desalting is sent to the apparatus and used as circulating water as water used in the extraction gas treatment system.
[0018]
According to the fifth aspect of the present invention, when chlorine is desalted, water can be circulated and used in the magnesium hydroxide slurry absorption desulfurization apparatus, the desalination apparatus, and the extraction gas treatment system. Water can be effectively used by reducing the amount of water discharged as much as possible.
[0019]
Invention of
[0020]
According to the sixth aspect of the invention, the sulfur content in the extraction gas can be removed using the coarse powder separated from the extraction gas, and recovered as gypsum.
[0021]
A seventh aspect of the present invention is the cement kiln extraction gas treatment method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the calcined raw material of the cement kiln is reacted with water to produce slaked lime, and magnesium hydroxide It is used for metathesis of slurry absorption method desulfurization equipment.
[0022]
According to the seventh aspect of the invention, the sulfur content in the extraction gas can be removed using the calcined raw material of the cement kiln and recovered as gypsum.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific example of an embodiment of a method for treating a cement kiln extraction gas according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows an embodiment of a method for treating a cement kiln bleed gas according to the present invention. This
[0025]
The extracted gas from the kiln exhaust gas flow path from the kiln bottom of the
SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3
H 2 SO 3 + Mg (OH) 2 → MgSO 3 + 2H 2 O
MgSO 3 + SO 2 + H 2 O → Mg (HSO 3 ) 2
Mg (HSO 3 ) 2 → Mg (OH) 2 + H 2 SO 3 + H 2 O
Mg (HSO 3 ) 2 + Mg (OH) 2 → 2MgSO 3 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Mg (OH) 2 → MgSO 4 + 2H 2 O
MgSO 3 + 1 / 2O 2 → MgSO 4
[0026]
On the other hand, the slurry containing a chlorine component such as KCl discharged from the absorption tower 7 is supplied to the liquid cyclone 21, and the collected portion of the liquid cyclone 21 is supplied to the filtration separation device 18, thereby supplying the slurry to the filtration separation device 18. While reducing the load, reduce the magnesium content in the collected fraction and increase the gypsum content. The concentrated slurry collected by the liquid cyclone 21 is filtered by the filtration / separation device 18, and then industrial salt is recovered by the
[0027]
A part of the supernatant of the liquid cyclone 21 sent to the oxidation tower 19 via the
MgSO 3 + 1 / 2O 2 → MgSO 4
Mg (HSO 3 ) 2 + O 2 → MgSO 4 + H 2 SO 4
[0028]
On the other hand, the coarse powder separated by the cyclone 5 is introduced into the slaked
[0029]
In the
MgSO 4 + Ca (OH) 2 + 2H 2 O → CaSO 4 .2H 2 O + Mg (OH) 2
[0030]
The gypsum and magnesium hydroxide generated in the
[0031]
In addition, the gypsum collected in the said Example can also be used with the cement grinding mill attached to the
[0032]
Further, as described above, the chlorine content containing KCl may be recovered as an industrial salt, and a part or all of the filtered salt water is directly put into a cement crushing mill attached to the
[0033]
Further, a part or the whole amount of gypsum and magnesium hydroxide as the absorption liquid is not returned to the absorption tower 7, but the solid content of the absorption liquid is concentrated in the liquid cyclone 21 to a cement grinding mill attached to the
[0034]
Further, gypsum is separated from the absorption liquid and added to a cement grinding mill or the like, and the waste liquid after separation of the gypsum is sent to the
[0035]
Furthermore, in the above embodiment, as a slaked lime source, a coarse powder separated from the extracted gas extracted from the kiln exhaust gas passage from the kiln bottom of the cement kiln to the bottom cyclone was used with water, A kiln calcined raw material obtained by reacting with water can also be used.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the cement kiln extraction gas processing method according to the present invention, it is possible to reduce the equipment cost when desalinating chlorine bypass dust, and the combustion extracted from the vicinity of the cement kiln inlet hood It is possible to effectively use by removing sulfur contained in the gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of a method for treating a cement kiln bleed gas according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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