JP4388615B2 - 塩素バイパス排気のSOx低減方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、塩素バイパス排気のSOx低減方法に係り、特に塩素バイパス設備でバイパスダストが回収された後の塩素バイパス排気をセメント製造設備内の脱硫領域に通してSOxを低減する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
セメント製造設備のキルン内では、燃料中の硫黄分の酸化反応や原料中の硫酸塩の分解反応によってSOxが発生している。しかし、これらのSOxの大部分はプレヒータ系内においてセメント原料中に含まれるCaOやアルカリと反応する、いわゆる脱硫反応により再び原料に取り込まれ、最終的にクリンカの一部として系外へ排出される。その結果、キルン排ガスとして系外へ排出されるSOxはごくわずかであり、キルンの運転条件等によって変化するが、煙突から排出される最終排気中のSOxは100ppm以下、一般には数ppm以下となる。
【0003】
CaOによる脱硫反応は、CaO+SO2+1/2O2→CaSO4で表され、CaOと共に酸素が必要であり、800〜1200℃という最適温度域が存在することが広く知られている。この温度域は、キルン尻からプレヒータの下部までの領域に相当し、この領域で脱硫反応が活発に起こっている。
【0004】
また、キルン・プレヒータ系から揮発性成分を除去する方法としてアルカリバイパスシステムが知られている。この技術を改良し、キルン・プレヒータ系から塩素を効率良く除去することを目的として、本出願人は特願平9−521918号や特願平10−243392号により塩素バイパスシステムを提案している。このような塩素バイパスシステムを適用したセメント製造設備を図6に示す。この図は仮焼炉26を有するNSPキルン(ニューサスペンションプレヒータ付きキルン)に塩素バイパスシステムを適用したものである。
【0005】
調合原料サイロ1からプレヒータ25の上部へ投入された原料は、プレヒータ25及び仮焼炉26で予熱され、キルン3で焼成された後、クーラ4で冷却ファン5から送り込まれる大気により冷却され、クリンカサイロ6に貯蔵される。なお、仮焼炉26にはクーラ4から燃焼空気用ダクト27を介して燃焼用空気が導入されている。ここで、バイパスファン7の駆動により塩素等の揮発性成分が高濃度で濃縮されているキルン3のキルン尻ガスの一部がプローブ8によって抽気されると同時に冷却ファン9からの冷却空気により塩素化合物の融点である600〜700℃以下にまで急冷される。そして、冷却により生成した塩素化合物を多く含むダストは微粉側に多く存在することから、分級機10で5〜10μmを分級点として抽気ガスに含まれるダストを粗粉と微粉とに分離し、粗粉を調合原料サイロ1からプレヒータ25へ投入される原料に戻す一方、分離された微粉を含む排ガスを冷却器11で冷却ファン12からの冷却空気により冷却した後、集塵機13で微粉をバイパスダストとして回収してバイパスダストタンク14に収容する。このバイパスダストタンク14とバイパスダストをセメントへ添加するための設備とは互いの距離が離れていることが多く、一般的にバイパスダストタンク14内のバイパスダストをトラック等によりもう一つのバイパスダストタンク15へ運搬する。そして、フィーダー16を用いてバイパスダストをクリンカサイロ6から搬出されたクリンカ中に添加し、仕上ミル17で混合した後、セメントサイロ18に貯蔵する。
【0006】
また、キルン3内で発生する排ガスの大部分は、塩素バイパスシステムのプローブ8で抽気されずに誘引ファン19の誘引力によりプレヒータ25及び廃熱ボイラ20内を通過する。この際にガス中に含まれるSOxは脱硫作用を有するプレヒータ下部で大幅に減少する。この排ガスは、さらに例えば原料乾燥工程を通過し、熱利用される。すなわち、排ガスは誘引ファン21で誘引され、ドライヤ22で生原料の乾燥に寄与した後、電気集塵機23で排ガス中のダストが回収され、煙突24から最終排気として大気中へ放出される。一方、塩素バイパスシステムのプローブ8で抽気されるキルン3の排ガスの一部、すなわち約1000℃のキルン尻ガスは相当量のSOxを含んでいるが、抽気ガスが冷却ファン9からの冷却空気により温度600〜700℃以下にまで直ちに急冷され、脱硫温度域の通過時間が極めて短いため、ガス中に含まれるSOxは脱硫作用を受けにくい。従って、バイパスファン7によって誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気には例えば500〜3000ppmという相当量のSOxが含まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この塩素バイパス排気は直接排出せず、キルン排ガス系へ戻し、キルン排ガスと共に最終排気している。具体的には、キルン3の運転への影響を最小限にするため、誘引ファン19の後段に戻し、キルン排ガスと共に例えば原料乾燥工程や原料粉砕工程を通過して最終排気されていた。この場合、塩素バイパス排気は大量のキルン排ガスにより希釈されるものの、キルン尻通過排ガス量、バイパス率、誘引ファン19から煙突24までの排ガス処理工程によっても異なるが、特に誘引ファン19から電気集塵機23の間に原料ミル乾燥同時粉砕工程あるいは石灰石をドライヤで乾燥する工程等の脱硫効果のある工程が存在しない場合には、煙突24から排出される最終排気中のSOxの増加を余儀なくされていた。
【0008】
この発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、塩素バイパス排気による最終排気中のSOxの増加を最小限に抑えることができる塩素バイパス排気のSOx低減方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法は、セメント製造設備のキルンから排出されるガスの一部を抽気すると同時にこれを塩素化合物の凝固点以下にまで冷却し、冷却した抽気ガスから粗粉を分離してキルン系内へ戻すと共に抽気ガスをさらに冷却した後に抽気ガスからバイパスダストを回収する塩素バイパスシステムにおいて、バイパスダストを回収した後の抽気ガスをセメント製造設備のNSPキルンの仮焼炉における温度800〜1200℃の領域に導入することにより抽気ガス中のSOxを低減する方法である。
この発明に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法は、セメント製造設備のキルンから排出されるガスの一部を抽気すると同時にこれを塩素化合物の凝固点以下にまで冷却し、冷却した抽気ガスから粗粉を分離してキルン系内へ戻すと共に抽気ガスをさらに冷却した後に抽気ガスからバイパスダストを回収する塩素バイパスシステムにおいて、バイパスダストを回収した後の抽気ガスをセメント製造設備のSPキルンのライジングダクトに導入することにより抽気ガス中のSOxを低減する方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1にこの発明の実施の形態1に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示す。このセメント製造設備は、図6に示した従来のセメント製造設備において、バイパスファン7により誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気を誘引ファン19の後段へ戻す代わりにNSPキルンの仮焼炉26に戻すようにしたものである。その他の構成は図6のセメント製造設備と同様である。
【0011】
次に、この実施の形態1の動作について説明する。まず、調合原料サイロ1からプレヒータ25の上部へ原料が投入され、この原料はプレヒータ25及び仮焼炉26で予熱され、キルン3で焼成された後、クーラ4で冷却ファン5から送り込まれる大気により冷却され、クリンカサイロ6に貯蔵される。また、バイパスファン7の駆動により塩素等の揮発性成分が高濃度で濃縮されているキルン3のキルン尻ガスの一部がプローブ8によって抽気されると同時に冷却ファン9からの冷却空気により塩素化合物の融点である600〜700℃以下にまで急冷される。そして、冷却により生成した塩素高含有ダストを含む抽気ガス中のダストを分級機10で5〜10μmを分級点として粗粉と微粉とに分離し、粗粉を調合原料サイロ1からプレヒータ25へ投入される原料に戻す一方、分離された塩素含有率の高い微粉を含む排ガスを冷却器11で冷却ファン12からの冷却空気により冷却した後、集塵機13で微粉をバイパスダストとして回収してバイパスダストタンク14に収容する。バイパスダストタンク14内のバイパスダストをトラック等によりもう一つのバイパスダストタンク15へ運搬し、フィーダー16を用いてバイパスダストをクリンカサイロ6から搬出されたクリンカ中に添加し、仕上ミル17で混合した後、セメントサイロ18に貯蔵する。
【0012】
一方、キルン3内で発生した排ガスの大部分は、プローブ8で抽気されずに誘引ファン19の誘引力によりプレヒータ25及び廃熱ボイラ20内を通り、さらにこの排ガスは誘引ファン21で誘引され、ドライヤ22で生原料の乾燥に寄与した後、電気集塵機23で排ガス中のダストが回収され、煙突24から最終排気として大気中へ放出される。
【0013】
この実施の形態1では、相当量のSOxが含まれている塩素バイパス排気がバイパスファン7から仮焼炉26に戻され、ここで例えば900〜1000℃程度の高温雰囲気中に晒された後、プレヒータ25から廃熱ボイら20へと導かれる。このとき、プレヒータ25の下部には温度800〜1000℃程度の脱硫領域が形成されており、ここで塩素バイパス排気中のSOxが脱硫される。これにより、煙突24から排出される最終排気中のSOxを、塩素バイパスシステムを設置しない場合と同様の数ppm以下とすることができた。
【0014】
なお、この実施の形態1においては、塩素バイパス排気を仮焼炉26に戻したので、低酸素濃度(17〜18%)のバイパス排気の導入によるキルン3内での燃焼悪化の懸念がない。また、通常キルン3の窯尻側に配置されるバイパスファン7から仮焼炉26まで塩素バイパス排気を導くダクトが短くて済み、設備費が安価となる。
【0015】
比較例1.
図2に比較例1に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示す。このセメント製造設備は、図1に示した実施の形態1のセメント製造設備において、バイパスファン7により誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気を仮焼炉26に戻す代わりに、クーラ4から仮焼炉26に接続されている燃焼空気用ダクト27に戻すようにしたものである。その他の構成は図1のセメント製造設備と同様である。
【0016】
この比較例1では、相当量のSOxが含まれている塩素バイパス排気がバイパスファン7から燃焼空気用ダクト27に戻され、クーラ4からの燃焼用空気と共に仮焼炉26に導入される。従って、図1に示した実施の形態1と同様にプレヒータ25の下部において塩素バイパス排気中のSOxが脱硫される。これにより、実施の形態1と同様に煙突24から排出される最終排気中のSOxを数ppm以下とすることができた。
【0017】
なお、この比較例1においては、塩素バイパス排気を仮焼炉26に接続されている燃焼空気用ダクト27に戻したので、バイパス排気中の酸素が燃焼に利用されることにより総排気ガス量の増加が比較的少ない上、通常キルン3の窯尻側に配置されるバイパスファン7から燃焼空気用ダクト27まで塩素バイパス排気を導くダクトが短くて済み、設備費が安価となる。
【0018】
比較例2.
図3に比較例2に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示す。このセメント製造設備は、図1に示した実施の形態1のセメント製造設備において、バイパスファン7により誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気を仮焼炉26に戻す代わりに、クリンカクーラ4の冷却ファン5に戻すようにしたものである。その他の構成は図1のセメント製造設備と同様である。
【0019】
この比較例2では、相当量のSOxが含まれている塩素バイパス排気がバイパスファン7からクーラ4の冷却ファン5の吸気口に戻され、大気と共にクーラ4を通り、キルン3及びプレヒータ25へと導かれる。このとき、キルン尻からプレヒータ25下部の温度800〜1200℃程度の脱硫領域において、塩素バイパス排気中のSOxが脱硫される。これにより、実施の形態1と同様に煙突24から排出される最終排気中のSOxを数ppm以下とすることができた。
【0020】
なお、この比較例2においては、塩素バイパス排気を低温部であるクーラ4の冷却ファン5に戻したので、キルン3内での熱損失がないばかりでなく、冷却空気との置き換えとなるので、総排気ガス量の増加がほとんどない。ただし、通常キルン3の窯尻側に配置されたバイパスファン7からクーラ4の冷却ファン5にまで塩素バイパス排気を導くダクトが長くなる。
【0021】
実施の形態2.
図4にこの発明の実施の形態2に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示す。このセメント製造設備は、図6に示したNSPキルンとは仮焼炉を有しない点で相違するSPキルン(サスペンションプレヒータ付きキルン)方式からなる従来のセメント製造設備において、バイパスファン7により誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気を誘引ファン19の後段へ戻す代わりに、SPキルンのプレヒータ2のライジングダクト2aに戻すようにしたものである。その他の構成は図6のセメント製造設備と同様である。
【0022】
この実施の形態2では、相当量のSOxが含まれている塩素バイパス排気がプレヒータ2のライジングダクト2aに戻される。プレヒータ2の下部は通常800〜1200℃程度の温度を有し、脱硫反応が活発に起こっている。このため、プレヒータ2のライジングダクト2aに戻された塩素バイパス排気はプレヒータ2の上部に至るまでに十分に脱硫反応に供され、塩素バイパス排気中のSOxが脱硫される。これにより、実施の形態1と同様に、煙突24から排出される最終排気中のSOxを、塩素バイパスシステムを設置しない場合と同様の数ppm以下とすることができた。
【0023】
なお、この実施の形態2においては、塩素バイパス排気をプレヒータ2のライジングダクト2aに戻したので、低酸素濃度(17〜18%)のバイパス排気の導入によるキルン3内での燃焼悪化の懸念がない。また、プローブ8からバイパスファン7に至る塩素バイパスシステムは通常キルン3の窯尻側に配置されるため、バイパスファン7からプレヒータ2のライジングダクト2aまで塩素バイパス排気を導くダクトが短くて済み、設備費が安価となる。
【0024】
比較例3.
図5に比較例3に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示す。このセメント製造設備は、図4に示した実施の形態2のセメント製造設備において、バイパスファン7により誘引され集塵機13を通過した塩素バイパス排気をプレヒータ2のライジングダクト2aに戻す代わりに、クリンカクーラ4の冷却ファン5に戻すようにしたものである。その他の構成は図4のセメント製造設備と同様である。
【0025】
この比較例3では、相当量のSOxが含まれている塩素バイパス排気がバイパスファン7からクーラ4の冷却ファン5の吸気口に戻され、大気と共にクーラ4を通り、キルン3及びプレヒータ2へと導かれる。このとき、キルン尻からプレヒータ2下部の温度800〜1200℃程度の脱硫領域において、塩素バイパス排気中のSOxが脱硫される。これにより、実施の形態1と同様に煙突24から排出される最終排気中のSOxを数ppm以下とすることができた。
【0026】
なお、この比較例3においては、比較例2と同様に、塩素バイパス排気を低温部であるクーラ4の冷却ファン5に戻したので、キルン3内での熱損失がないばかりでなく、冷却空気との置き換えとなるので総排気ガス量の増加がほとんどない。ただし、通常キルン3の窯尻側に配置されたバイパスファン7からクーラ4の冷却ファン5にまで塩素バイパス排気を導くダクトが長くなる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、塩素バイパスシステムでバイパスダストを回収した後の抽気ガスを、セメント製造設備のNSPキルンの仮焼炉、SPキルンのライジングダクトのいずれかに導入するので、温度800〜1200℃程度の脱硫領域において塩素バイパス排気中のSOxが脱硫され、最終排気中のSOxの増加を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示すフロー図である。
【図2】 比較例1に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示すフロー図である。
【図3】 比較例2に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示すフロー図である。
【図4】 実施の形態2に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示すフロー図である。
【図5】 比較例3に係る塩素バイパス排気のSOx低減方法を採用したセメント製造設備を示すフロー図である。
【図6】従来のセメント製造設備を示すフロー図である。
【符号の説明】
2,25 プレヒータ
2a ライジングダクト
3 キルン
4 クーラ
5 冷却ファン
7 バイパスファン
8 プローブ
26 仮焼炉
27 燃焼空気用ダクト
Claims (2)
- セメント製造設備のキルンから排出されるガスの一部を抽気すると同時にこれを塩素化合物の凝固点以下にまで冷却し、冷却した抽気ガスから粗粉を分離してキルン系内へ戻すと共に抽気ガスをさらに冷却した後に抽気ガスからバイパスダストを回収する塩素バイパスシステムにおいて、
バイパスダストを回収した後の抽気ガスをセメント製造設備のNSPキルンの仮焼炉における温度800〜1200℃の領域に導入することにより抽気ガス中のSOxを低減することを特徴とする塩素バイパス排気のSOx低減方法。 - セメント製造設備のキルンから排出されるガスの一部を抽気すると同時にこれを塩素化合物の凝固点以下にまで冷却し、冷却した抽気ガスから粗粉を分離してキルン系内へ戻すと共に抽気ガスをさらに冷却した後に抽気ガスからバイパスダストを回収する塩素バイパスシステムにおいて、
バイパスダストを回収した後の抽気ガスをセメント製造設備のSPキルンのライジングダクトに導入することにより抽気ガス中のSOxを低減することを特徴とする塩素バイパス排気のSOx低減方法。
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