JP4230371B2 - セメント製造装置の排ガスの処理方法 - Google Patents
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Description
これらの廃棄物のうち、都市ごみ、都市ごみの焼却で発生する煤塵(飛灰)、下水汚泥、製紙スラッジ等は、セメント製造装置を構成する仮焼炉やロータリーキルンに投入されているため、ダイオキシン類を分解し得る条件下に置かれる。
一方、石炭灰、鋳物砂、都市ごみの焼却で発生する燃えがら(主灰)等のように、通常のセメント原料と共にサスペンションプレヒータに投入される廃棄物もある。これらの廃棄物に含まれるダイオキシン類は、完全には分解されず、一部が揮発して、排ガス中に残存することになる。
このように、セメントの製造時に発生するダイオキシン類の大部分は、分解または捕集され、系外に排出されることがない。
しかしながら、ダストに吸着されなかったダイオキシン類、及びガス状のダイオキシン類は、わずかな量ではあるが、排ガスと共に大気中に排出されている。これらダイオキシン類の排出濃度は、十分低いものではあるが、更なる低減を図っていくことが望ましい。
例えば、都市ごみまたは産業廃棄物の焼却灰を原料の一部に使用してセメントを製造する際に、未分解のダイオキシンを含有するキルンダストを捕集し、捕集されたキルンダストをダイオキシンの沸点以上の温度に加熱し、揮発したダイオキシンを含むガスを、セメント焼成用のロータリーキルンに導入し、セメント焼成時の熱によりダイオキシンを加熱分解する方法が知られている(特許文献1)。
また、都市ごみ焼却灰等の原料を焼成してセメントクリンカとする焼成冷却装置と、該焼成冷却装置から発生する排ガスを急冷してダイオキシン類の再合成を抑制すると共に排ガスを無害化する排ガス処理装置と、前記焼成冷却装置から発生するダストを捕集してダスト中のダイオキシン類を加熱分解するダイオキシン分解装置等とを備えたセメント製造装置が知られている(特許文献2)。
そこで、本発明は、簡易で低コストの設備を追加するだけで、セメント製造装置の排ガス中のダイオキシン類等の有機塩素化合物を、効率的に分解し無害化することのできる処理方法及び処理システムを提供することを目的とする。
本発明の処理方法によれば、セメント製造装置の排ガス中の有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)を含むダストが、セメント製造装置内における有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)を加熱分解し得る条件下に置かれるので、有機塩素化合物を処理するための特別な加熱装置を設けることなく、有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)を効率的に分解し無害化することができる。
また、このように構成すれば、800℃以上の場所に集塵ダストの全量を投入することが困難であるなどの事情がある場合であっても、800℃未満の場所に集塵ダストの残部を投入することによって、本発明の方法で処理される集塵ダストの量を増加させることができる。
なお、セメント製造装置の排ガスは、従来より、熱源として、セメント原料の乾燥工程や粉砕工程において利用されている。これら乾燥工程や粉砕工程で捕集された排ガス中のダストは、電気集塵機等の集塵機で捕集されたダストと同様に、本発明の処理方法の対象となり得る。
このような温度下においては、セメント製造装置の排ガス中のダストに吸着される有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の量が増大するので、集塵手段による処理後の排ガスに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度を低減することができる。
本発明の方法を実施するために用いられるセメント製造装置の排ガスの処理システムは、さらに、前記サスペンションプレヒータと前記ロータリーキルンの間に配設される仮焼炉を備えることができる。この場合、本発明のセメント製造装置の排ガスの処理システムは、前記サスペンションプレヒータ内の800℃以上の温度に達し得る部分と、前記仮焼炉(ただし、仮焼炉本体の他、仮焼炉に導かれるクーラー抽気ダクトを含むものとする。)とから選ばれる少なくとも1つ以上の場所に、前記集塵装置で捕集されたダストの少なくとも一部を投入するためのダスト供給手段を有する。
また、このように構成すれば、800℃以上の場所に集塵ダストの全量を投入することが困難であるなどの事情がある場合であっても、800℃未満の場所に集塵ダストの残部を投入することによって、本発明のシステムで処理される集塵ダストの量を増加させることができる。
また、集塵ダストの一部を、サスペンションプレヒータの原料供給側(排ガスの下流側)に位置するセメント原料供給路の如き低温の場所に投入した場合であっても、高温条件下(800℃)の雰囲気内に投入される集塵ダストの量を所定量以上に調整すれば、排ガスの処理システム内でダイオキシン類が循環して高濃度化することがなく、集塵機による処理後の排ガス中の有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度を低減させることができる。
図1中、まず、セメント原料(具体的には、石灰石、粘土、珪石、鉄滓、廃棄物(例えば、鋳物砂、スラグ、アルミナスラッジ、都市ごみの焼却で発生する主灰等)等)を、乾燥機1で乾燥した後、粉砕機(原料ミル)2で粉砕して混合し、さらに必要に応じてフライアッシュを添加し、次いで、原料供給路3を経由してサスペンションプレヒータ4に供給する。
セメント原料は、サスペンションプレヒータ4内において、上段のサイクロン4aから下方のサイクロン4b、サイクロン4cへと順次移動しながら予熱され、最下段のサイクロン4dに達した後、ロータリーキルン5へと供給される。
仮焼炉6としては、特に種類が限定されることはなく、例えば、SF仮焼炉、MFC仮焼炉、RSP仮焼炉、KSV仮焼炉、DD仮焼炉、SLC仮焼炉等を用いることができる。
ロータリーキルン5及び仮焼炉6内でセメント原料が加熱分解(脱炭酸反応)される際に発生する排ガスは、これらロータリーキルン5及び仮焼炉6からサスペンションプレヒータ4内に流入して、サスペンションプレヒータ4内を上方へと移動していき、最上段のサイクロン4aに達した後、最上段のサイクロン4aに接続されている排ガス路8(図1中、点線で示す。)内に流入する。そして、排ガスは、熱源となるために粉砕機2及び乾燥機1を通過し、かつ、通過時に当該排ガス中のダストの一部を除去された後、排ガス路8から集塵機9内に流入し、集塵機9にて当該排ガス中のダストを除去する処理を施された後、処理済みガス用排出路10を経由して、最終的には煙突11から大気中へと排出される。なお、粉砕機2及び乾燥機1を通過する際の排ガスは、例えば、200〜450℃の温度で粉砕機2内に流入し、60〜200℃の温度で乾燥機から排出される。
なお、本明細書中において、セメント製造装置とは、例えば、乾燥機1、粉砕機2、原料供給路3、サスペンションプレヒータ4、ロータリーキルン5、仮焼炉6(ただし、仮焼炉6は省略してもよい。)、仕上げミル7を含むもの(ただし、乾燥機1と粉砕機2は兼用機でもよい。)を意味する。
集塵機9で捕集されるダストは、塩化物(例えば、NaCl、KCl等のアルカリ金属の塩化物や、CaCl2等のアルカリ土類金属の塩化物等)、臭化物(例えば、NaBr、KBr等)、臭素化有機化合物等を含むことがある。ダスト供給手段12によって投入されるダスト中の塩素含有化合物及び臭素含有化合物の合計量は、好ましくは、ダストの質量に対して酸化物換算で5質量%以下である。
集塵機9を設置する場所は、サスペンションプレヒータ4から排出された排ガスの温度が30〜400℃(特に、50〜250℃)に低下した地点に定めることが好ましい。このように比較的低い温度下でダストを捕集した場合、ダストに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の量が多くなるので、集塵機9による処理後の排ガスに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度を低減することができ、好都合である。
本発明において、排ガス路8及び集塵機9は、各々、2つの排ガス路および2つの集塵機に分けることができる。この場合、最上段のサイクロン4aからの排ガスの一部は、片方の排ガス路内を通過して、粉砕機2内に流入し、さらに、粉砕機2からの排ガスを処理するための集塵機内に流入する。一方、最上段のサイクロン4aからの排ガスの残部は、他方の排ガス路内を通過して、乾燥機1内に流入し、さらに、乾燥機1からの排ガスを処理するための集塵機内に流入する。乾燥機1からの排ガスを処理するための集塵機によって捕集されるダストは、通常、粉砕機2からの排ガスを処理するための集塵機によって捕集されるダストよりも高い濃度で有機塩素化合物を含有し、それゆえ、ダスト供給手段12を介して800℃以上の場所に好ましく投入される。なお、乾燥機1からの排ガスを処理するための集塵機内の下流側の部分で捕集されるダストは、通常、特に高い濃度で有機塩素化合物を含有する。
ここで、「TEQ」(Toxicity Equivalency Quantity;毒性等量)とは、ダイオキシン類を構成する各同族体の量に、各々の毒性等価係数(最も毒性が強いとされる2,3,7,8−TeCDDの毒性を1とした係数)を乗じた値の総和を意味するものである。
集塵ダストの全量をセメント製造装置内の800℃未満の場所に投入した場合には、次のような不都合が生じる。
すなわち、集塵ダストの全量を、セメント製造装置内の800℃未満の場所(例えば、原料供給路3やサスペンションプレヒータ4内の上段のサイクロン4a等)に投入すると、集塵ダストは、セメント原料と共に、サスペンションプレヒータ4及び仮焼炉6を通過して、ロータリーキルン5内で焼成されることになる。
しかし、この場合、集塵ダストに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の一部は、サスペンションプレヒータ4の下部(具体的にはサイクロン4d)で加熱分解される前にセメント原料から離脱して上方へと飛散し、排ガスと共に排ガス路8の中に流入し、排ガス路8内を移動する過程でダストに再び吸着される。
そして、ダストに吸着された有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)は、粉砕機2、乾燥機1及び集塵機9における捕集、及びセメント製造装置内への再度の投入という経過をたどり、以後、上述と同様の経過を繰り返すことになる。
そのため、本発明においては、集塵機9で処理された後の排ガスに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)や、乾燥機1や粉砕機2のダストに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度を増大させることのないように、集塵ダストの一部を、セメント製造装置の仮焼炉内とサスペンションプレヒータ内のいずれか一つ以上であって800℃以上の場所に直接投入して、有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の加熱分解の促進を図ろうとするものである。
このうち、最下段のサイクロン4dは、上述のとおり、温度が800〜900℃であるため、集塵ダストに含まれる有機塩素化合物(ダイオキシン類等)を加熱分解するための場所として好適である。なお、下から2番目のサイクロン4cであっても、800℃以上の温度条件を満たしていれば、本発明における投入場所として利用することができる。
ロータリーキルン5は、上述のとおり、温度が900〜2,000℃であるので、集塵ダストに含まれる有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)を加熱分解するための場所として更に好適である。すなわち、集塵ダストをロータリーキルン5の原料入口側(窯尻側)から投入する場合には、投入場所の温度が1,000℃であるので、ガス流がロータリーキルン5から仮焼炉6及びサスペンションプレヒータ4へと移動することを考慮すると、集塵ダストは、800℃以上の温度条件下に、仮焼炉6に投入した場合よりも長く滞留することになる。また、集塵ダストをロータリーキルン5のバーナ側(窯前側;原料出口側)から投入する場合には、投入場所の温度が900〜2,000℃であるので、ガス流がロータリーキルン5から仮焼炉6及びサスペンションプレヒータ4へと移動することを考慮すると、集塵ダストは、800℃以上の温度条件下に、更に長い時間滞留することになる。ロータリーキルン5の原料入口側とバーナ側の中間に集塵ダストの投入場所を設けた場合でも、集塵ダストは、800℃以上の温度条件下に、有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)を十分に分解することのできる時間、滞留することになる。
ここで、仮焼炉内とサスペンションプレヒータ内のいずれか一つ以上であって800℃以上の場所に投入される集塵ダストの量と、800℃未満の場所に投入される集塵ダストの量は、これら集塵ダストのみを系内に供給し続けたと仮定した場合に、集塵機9による処理後の排ガス中の有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度が、経時的に低減していくように定められる。つまり、800℃未満の場所に投入される集塵ダストの量が大きいと、集塵機9による処理後の排ガス中の有機塩素化合物(例えば、ダイオキシン類)の濃度が次第に増大していくおそれがあるため、この問題を回避するために、800℃以上の場所に投入される集塵ダストの量を所定量以上に調整するのである。
ここで、輸送装置としては、例えば、スクリューコンベア、バケットエレベータ、トラフチェーンコンベア、エアレーショントラフコンベア等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、あるいは2つ以上を組み合わせて使用してもよい。なお、輸送装置は、集塵ダストを輸送する際に集塵ダストが拡散して作業環境を悪化させることのないような、密閉性の高いものが好ましい。
集塵機9で捕集された集塵ダストを、セメント製造装置の800℃未満の場所に投入するためのダスト搬送手段13としては、800℃以上の場所に投入するための上述のダスト供給手段12と同様のものを使用することができる。
[参考例1]
セメント原料を、図1に示すセメント製造装置に所定量供給して、クリンカを焼成するとともに、発生した排ガスを電気集塵機9等によって処理し、集塵ダストと、処理後の排ガスを得た。初期時においては、集塵ダストの全量を、ダスト搬送手段13を介して原料供給路3に導くようにした。
この時点における集塵ダスト中のダイオキシン類の濃度(単位:ng-TEQ/g)、及び処理後の排ガス中のダイオキシン類の濃度(単位:ng-TEQ/m3N)を測定し、集塵ダストを仮焼炉6に投入し始める前のダイオキシン類の濃度(初期濃度)とした。
仮焼炉6への投入開始後、3日経過時、7日経過時、28日経過時の各時点において、仮焼炉への投入時における集塵ダスト中のダイオキシン類の濃度(単位:ng-TEQ/g)、及び集塵機9による処理後の排ガス中のダイオキシン類の濃度(単位:ng-TEQ/m3N)を測定した。
また、集塵機9から排出される単位時間当たりの排ガスの容積及び集塵ダストの質量を測定し、これらの測定値に、上述のダイオキシン類の濃度を乗じることによって、ダイオキシン類の量(単位時間当たりの総排出量)を算出した。
[排ガス中のダイオキシン類の測定方法]
「JIS K 0311 排ガス中のダイオキシン類分析」に準拠して、排ガス中のダイオキシン類の濃度を測定した。
[集塵ダスト中のダイオキシン類の測定方法]
「平成4年7月3日 厚生省告示第192 特別管理一般廃棄物及び特別管理産業廃棄物に係わる基準の検定方法 別表第一に定める方法」に準拠して、集塵ダスト中のダイオキシン類の濃度を測定した。
結果を表1及び表2に示す。
集塵ダストの一部を仮焼炉6に2トン/hで投入し、集塵ダストの残部を原料供給路3に8トン/hで投入した他は、参考例1と同様にして実験した。結果を表1及び表2に示す。
[参考例2]
集塵ダストの一部を仮焼炉6に0.5トン/hで投入し、集塵ダストの残部を原料供給路3に9.5トン/hで投入した他は、参考例1と同様にして実験した。結果を表1及び表2に示す。
一方、参考例2では、原料供給路3に投入される集塵ダストの量が、本発明で規定する量よりも多いため、集塵機9による処理後の排ガス中のダイオキシン類の濃度及び量(総排出量)、及び、集塵ダスト中のダイオキシン類の濃度及び量(総排出量)を、経時的に低減するまでには至っていないことがわかる。
2 粉砕機
3 原料供給路
4 サスペンションプレヒータ
5 ロータリーキルン
6 仮焼炉
7 仕上げミル
8 排ガス路
9 集塵機
10 処理済みガス用排出路
11 煙突
12 ダスト供給手段
13 ダスト搬送手段
Claims (2)
- (A)セメント原料の乾燥機、粉砕機、原料供給路、サスペンションプレヒータ、仮焼炉、ロータリーキルンの順(ただし、乾燥機と粉砕機は兼用機でもよい。)に配設してなるセメント製造装置の排ガスを、集塵手段を用いて処理し、有機塩素化合物を含むダストを捕集する一方、前記集塵手段による処理後の排ガスを排出する工程と、
(B)前記捕集されたダストの一部を、前記セメント製造装置の仮焼炉内とサスペンションプレヒータ内のいずれか一つ以上であって800℃以上の場所に投入する工程と、
(C)前記工程(B)における前記ダストの残部を、前記セメント製造装置内の800℃未満の場所に投入する工程とを含み、かつ、
前記工程(B)及び前記工程(C)による運転の前に、前記捕集されたダストの全量を前記原料供給路に供給する初期運転の時期を設けるとともに、該初期運転の時期における、前記捕集されたダスト中の有機塩素化合物の濃度、及び前記集塵手段による処理後の排ガス中の有機塩素化合物の濃度を測定し、
前記初期運転から前記工程(B)及び前記工程(C)の運転に切り替える時に、単位時間当たりの質量基準で、前記工程(B)で投入される前記ダストに含まれる有機塩素化合物の含有量が、前記集塵手段による処理後の排ガスに含まれる有機塩素化合物の含有量よりも大きくなるように、前記工程(B)における前記ダストの投入量を定めることによって、その後、前記工程(B)及び前記工程(C)の各々に前記ダストを継続的に供給する条件下で、前記集塵手段による処理後の排ガス中の有機塩素化合物の濃度を、経時的に低減させることを特徴とするセメント製造装置の排ガスの処理方法。 - 前記セメント製造装置の排ガスの温度が30〜400℃である地点において、該排ガスを、前記集塵手段を用いて処理する請求項1に記載のセメント製造装置の排ガスの処理方法。
Priority Applications (1)
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