JP4746158B1 - 塩素バイパスダストの空気輸送設備及び当該設備を備えたセメントキルン排ガスの処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】塩素バイパスダストの輸送過程での配管閉塞を低減可能な塩素バイパスダストの輸送設備を提供する。
【解決手段】セメントキルン排ガスの入口及び出口、セメントキルン排ガスからダストを捕集するための集塵機、並びに捕集されたダストの出口を有する第一のダスト捕集タンクと、第一のダスト捕集タンクからのダストの入口、空気の入口、及びダストの空気輸送用出口を有し、当該ダストを圧縮空気により空気輸送するための加圧タンクと、大気圧露点が−３５℃以下の乾燥した圧縮空気を加圧タンクに供給する空気供給源と、加圧タンクから第二の配管を通って空気輸送されるダストの入口、ダストを捕集するための集塵機、並びに空気の出口を有する第二のダスト捕集タンクとを備えたセメントキルン排ガスから捕集されたダストの空気輸送設備。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩素バイパスダストの空気輸送設備に関する。また、本発明は本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備を備えたセメントキルン排ガスの処理システムに関する。

セメントキルン設備の排ガス中にはアルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩などの揮発性成分が含まれている。これらの揮発性成分はセメントキルン設備内でプレヒーターとキルンの間を循環しながら次第に濃縮され、クリンカ中に取り込まれてセメントの品質に悪影響を及ぼすほか、プレヒーター等の内部壁面にコーティングとして付着して、プレヒーター等の内部壁面を閉塞させる原因になる為、セメントキルン窯尻付近の揮発性成分濃縮領域から排ガスを一部抽気している（特開平９−１７５８４７号公報、特開平１１−３５３５５号公報、特開２００１−３３５３４８号公報、特許４４３５２７３号公報など）。この抽気された排ガス中の揮発性成分が冷却によって固化したものは塩素バイパスダストと呼ばれている。

塩素バイパスダストは、セメントクリンカ等と共に仕上ミルで処理することができるが、セメントキルンから仕上ミルまでは一定の距離があり、塩素バイパスダストをそこまで輸送する必要がある。従来の塩素バイパスダストの輸送方法としては、セメントキルン付近で貯蔵タンクから塩素バイパスダストを抜き出し、トラックで仕上ミル付近の貯蔵タンク迄輸送する方法がある（特開２０００−３５４８３８号公報）。しかしながら、塩素バイパスダストは潮解性があるので、これら貯蔵タンクの壁面温度が低下すると吸湿により配管の閉塞を起こし、塩素バイパスダストが貯蔵タンクから抜き出し難くなるという問題があった。また、特許第３３１８７１４号公報には、塩素バイパスダストをセメントキルン系外に排出した後、空気輸送でセメント仕上げミルへ輸送する可能性について記載されているが、塩素バイパスダストは潮解性が高いため、空気輸送中に配管が閉塞することは目に見えており、これまで成功例はない。

これらの閉塞を防止するため、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとし、このスラリーをクリンカ、石膏及び混合材の少なくとも一つと共にセメント製造用のミルで混合する方法が提案されている（特開２０００−３５４８３８号公報）。当該文献によれば、パイバスガス中のダストの粗粉分離工程を有する装置と組み合わせて適用することにより、スラリー生成量をセメント生産量に対して最大でも１％とすることが可能となることや、この量はクリンカ粉砕時に行うミル内散水量と同等以下であり、セメントの品質には影響を与えないことが記載されている。

特開平９−１７５８４７号公報 特開平１１−３５３５５号公報 特開２００１−３３５３４８号公報 特許第４４３５２７３号公報 特開２０００−３５４８３８号公報 特許第３３１８７１４号公報

しかしながら、特開２０００−３５４８３８号公報に記載された塩素バイパスダストをスラリー化する方法だと、ミル内の散水ノズルの腐食や閉塞を起しやすいと考えられる。その結果、ノズルからの散水量制御が困難となり、散水量の変動によるミル出口温度の変動を起しやすく、セメントの品質の変動にも影響を与える懸念が残る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、塩素バイパスダストの仕上ミルまでのトラック輸送を不要化しつつ、スラリー化とは別の方法で、塩素バイパスダストの輸送過程での配管閉塞を低減することのできる塩素バイパスダストの輸送設備を提供することを課題とする。また、本発明は当該塩素バイパスダストの輸送設備を備えたセメントキルン排ガスの処理システムを提供することを課題とする。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、塩素バイパスダストを系外に排出することなく、所定の露点をもつ除湿乾燥空気によって空気輸送することが有効であることを見出し、これに基づいて以下の発明を創作した。

本発明は一側面において、
セメントキルン排ガスの入口及び出口、セメントキルン排ガスからダストを捕集するための集塵機、並びに捕集されたダストの出口を有する第一のダスト捕集タンクと、
第一のダスト捕集タンクからのダストの入口、空気の入口、及びダストの空気輸送用出口を有し、当該ダストを圧縮空気により空気輸送するための加圧タンクと、ただし、第一のダスト捕集タンクにおけるダストの出口は加圧タンクにおけるダストの入口の上方にあり、両者は第一の配管によって連通されている、
大気圧露点が−３５℃以下の乾燥した圧縮空気を加圧タンクに供給する空気供給源と、
加圧タンクから第二の配管を通って空気輸送されるダストの入口、ダストを捕集するための集塵機、並びに空気の出口を有する第二のダスト捕集タンクと、
を備えたセメントキルン排ガスから捕集されたダストの空気輸送設備である。

本発明に係る空気輸送設備は一実施形態において、第一のダスト捕集タンクのセメントキルン排ガスの入口に流入する排ガスは、大気圧露点が１０〜４０℃、温度が５０〜１５０℃となるように予め除湿及び冷却されている。

本発明に係る空気輸送設備は別の一実施形態において、空気供給源は吸着式エアドライヤ又はヒートレス式エアドライヤを有する。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、加圧タンク内のガス温度が０〜４０℃である。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、
加圧タンク内の圧力を監視する圧力スイッチ、
加圧タンク内のダスト量を監視するレベルスイッチ、及び、
加圧タンク内のダスト量が所定量に到達したことがレベルスイッチにより検知されると、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を停止し、加圧タンクを前記乾燥空気によって加圧し、所定の圧力に上昇したことが圧力スイッチにより検知されると第二のダスト捕集タンクへのダストの空気輸送を開始し、その後、所定の圧力に下降したことが圧力スイッチにより検知されるとダストの空気輸送を停止して、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を再開する制御機構を
更に備える。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を停止してから、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を再開するまでの時間が１０分以内である。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、ダストが第一のダスト捕集タンクにおけるダストの出口から加圧タンクにおけるダストの入口へと第一の配管を通過中に、ダストが逆流しない程度の流量で加圧タンクから第一のダスト捕集タンクに向けて前記乾燥空気が第一の配管内を流れる。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、ダストを空気輸送中の加圧タンク内の圧力が０．１〜０．５ＭＰａＧである。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、加圧タンクから第二のダスト捕集タンクへのダストの空気輸送中は、加圧タンク中のダストが加圧タンクに流入する前記乾燥空気によって流動状態にある。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、加圧タンクが並列に２台以上設置されており、少なくとも一つの加圧タンクが空気輸送中には残りの加圧タンクの内少なくとも一つの加圧タンクに第一のダスト捕集タンクからダストが投入される。

本発明に係る空気輸送設備は更に別の一実施形態において、加圧タンクの前段に一次貯留タンクが直列に設置されており、後段の加圧タンクが空気輸送中には第一のダスト捕集タンクから一次貯留タンクにダストが投入される。

本発明は別の一側面において、
上記に記載の本発明に係る空気輸送設備及びセメントキルン排ガスの抽気設備を備えたセメントキルン排ガスの処理システムであって、
セメントキルン排ガスの抽気設備は、セメントキルン排ガスの一部を抽気するための抽気管と、抽気管内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機と、抽気管の出口に連結された集塵用サイクロンと、サイクロンの出口に連結された空気冷却器と、空気冷却器内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機と、誘引通風機とを備え、
第一のダスト捕集タンクの出口は誘引通風機に連結されており、
第二のダスト捕集タンクは捕集されたダストの出口を有し、当該出口はセメント製造用のミル又はセメントクリンカータンクに連通されている、
セメントキルン排ガスの処理システムである。

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理システムは一実施形態において、第二のダスト捕集タンクにおける空気の出口は前記誘引通風機に連結されている。

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理システムは別の一実施形態において、抽気管出口におけるガス流速を１０ｍ／ｓ以上とする。

本発明に係る空気輸送設備及びセメントキルン排ガスの処理システムによれば、塩素バイパスダストが保管時や輸送時に潮解することによって、容器及び配管へのダストの付着やそれによる閉塞が発生してしまうのを軽減することができ、実用性のある塩素バイパスダストの空気輸送が可能となる。

本発明の一実施形態に係るセメントキルン排ガスの処理システムである。 本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備において、加圧タンクを並列に設置した場合の一例を示す模式図である。 本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備において、加圧タンクの前段に一次貯留タンクを設置した場合の一例を示す模式図である。

＜１．空気輸送設備＞
図１を参照すると、本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備は、一実施形態において、
セメントキルン排ガスの入口１０１及び出口１０２、セメントキルン排ガスからダストを捕集するための集塵機１０３、並びに捕集されたダストの出口１０４を有する第一のダスト捕集タンク１００と、
第一のダスト捕集タンク１００からのダストの入口２０１、空気の入口２０２、及びダストの空気輸送用出口２０３を有し、当該ダストを圧縮空気により空気輸送するための加圧タンク２００と、ただし、第一のダスト捕集タンク１００におけるダストの出口１０４は加圧タンク２００におけるダストの入口２０１の上方にあり、両者は第一の配管１０５によって連通されている、
大気圧露点が−３５℃以下の乾燥した圧縮空気を加圧タンク２００に供給する空気供給源３００と、
加圧タンク２００から第二の配管２０４を通って空気輸送されるダストの入口４０１、ダストを捕集するための集塵機４０２、並びに空気の出口４０３を有する第二のダスト捕集タンク４００と、
を備えている。

潮解とは、ある固体が大気中に曝されているとき、大気中の水蒸気を吸収してそれに溶解し水溶液をつくる現象である。セメント製造プロセスで抽気される排ガスを冷却することで生成する塩素バイパスダストは、主成分を塩化カリウム（以下、ＫＣｌ）とするのが一般的である。純粋なＫＣｌは潮解性がないとされている報告があるが、塩素バイパスダストは塩化カリウム以外にもＣａＯやＳｉＯ₂など他の成分が含まれているせいか、非常に高い潮解性を示す。表１は、常温、湿度１００％の条件下における塩素バイパスダストとポルトランドセメントの含水率の保存時間依存性を示したものであるが、塩素バイパスダストの潮解性が如何に高いか理解することができる。

第一のダスト捕集タンク１００には、セメントキルン排ガスが入口１０１を介して流入してくる。流入してくるセメントキルン排ガス中には塩素バイパスダストが含まれており、これは集塵機１０３によって捕集される。集塵機の種類としては特に制限はないが、例えばバグフィルター、サイクロン、及び電気式集塵機が好適である。塩素バイパスダストが捕集された後の排ガスは出口１０２から排出される。

セメントキルン排ガスは一般に温度が９００〜１１００℃程度、大気圧露点が５５℃以上、典型的には６０〜７０℃程度の高温多湿ガスである。このような高温多湿の状態でセメントキルン排ガスが第一のダスト捕集タンク１００に流入すると、集塵機１０３の耐久限度を超えて機能不全となってしまうし、第一のダスト捕集タンク１００内や第一の配管１０５内で水分の付着した塩素バイパスダストが潮解して閉塞を生じやすくなったりする。一方で、除湿を強力に実施するために除湿空気によってセメントキルン排ガスを冷却しようとすると設備コストが跳ね上がり、現実的ではない。

そこで、入口１０１に流入するセメントキルン排ガスは、大気圧露点が１０〜４０℃となるように予め除湿されていることが好ましく、大気圧露点が２０〜３０℃に除湿されていることがより好ましい。また、入口１０１に流入するセメントキルン排ガスは、温度が５０〜１５０℃となるように予め冷却されていることが好ましく、温度が６０〜１００℃となるように予め冷却されていることがより好ましい。また、相対湿度としては１００％未満であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることが更により好ましい。この範囲であれば冷却空気として外気を利用でき、集塵機１０３の耐久性、第一のダスト捕集タンク１００内や第一の配管１０５内での潮解抑制の観点でも実用的である。冷却後の排ガス温度を低くすることで、バグフィルターの耐久性が向上し、バグフィルターに耐熱温度の低い安価品を用いる事も可能となる。所望の温度を維持してダストの潮解を防止するために、第一のダスト捕集タンク１００の周囲を保温材で覆ったり、周囲にヒーターを設置したりするなどの任意の公知の手段で保温や加温をしてもよい。

セメントキルン排ガスの出口１０２から排出された排ガスは、例えば排気管１０６を通って誘引通風機１０８に向かうことができる。誘引通風機１０８を出た後は、ドライヤ、スタビライザー、電気集塵機などを必要に応じて経た後、煙突から排気することができる。誘引通風機１０８としては、セメントキルンの排ガスの大部分を誘引するキルンＩＤＦを使用するのが便宜であり、経済的である。図１に係る実施形態においてもキルンＩＤＦを使用している。誘引通風機１０８の上流には集塵機１０３で捕集しきれなかったダスト回収のためバッグフィルター排気ファン１０７を設置することが好ましく、図１の本実施形態においても設置されている。

一方、第一のダスト捕集タンク１００内に捕集されたダストは、出口１０４から第一の配管１０５を通って下方の加圧タンク２００へと向かう。図１に示すように、出口１０４は第一のダスト捕集タンク１００内に回収されたダストが重力で抜き出せるように第一のダスト捕集タンク１００の底部に設けるのが好ましく、また、第一のダスト捕集タンク１００はダストを抜き取りやすくする観点から底部に向かってすぼむテーパー状又はコーン状に形成されているのが好ましい。また、第一のダスト捕集タンク１００におけるダストの出口１０４を加圧タンク２００におけるダストの入口２０１の上方に配置することで、出口１０４から排出されたダストが重力によって第一の配管１０５を通って加圧タンク２００内へ自然に落下できるようになっている。ダストの入口２０１とダストの出口１０４を連通する第一の配管１０５は垂直方向に延びているのが好ましいが、ダストがスムーズに輸送される限り多少傾斜していても構わない。

図１に係る実施形態においては採用していないが、ダストが第一のダスト捕集タンク１００におけるダストの出口１０４から加圧タンク２００におけるダストの入口２０１へと第一の配管１０５を通過中に、ダストが逆流しない程度の流量で加圧タンク２００から第一のダスト捕集タンク１００に向けて後述する乾燥空気が第一の配管１０５内を流れるようにしてもよい。これによって、第一の配管１０５でのダストの潮解を抑制することができる。ダストの潮解を防止の観点から、第一の配管１０５を保温や加温をしてもよい。第一の配管１０５にはダストの流れを制御するためのバルブを設置することができる。例えば、ダストの出口１０４又はその近傍にダストの投入元弁５０１を設けることができ、ダストの入口２０１又はその近傍にダストの投入弁５０２を設けることができる。

加圧タンク２００は第一のダスト捕集タンク１００からのダストを収容する。所定量のダストが貯まると、密閉してダストの空気輸送に必要な圧力まで加圧した後、ダストの空気輸送用出口２０３に設置された輸送弁５０４を開けてダストを第二のダスト捕集タンク４００まで空気輸送する。加圧時及び輸送時には圧縮空気が空気の入口２０２から第二の配管２０４を通って第二のダスト捕集タンク４００内に導入される。

この圧縮空気は空気供給源３００から空気配管３０３を通って加圧タンク２００に供給される。空気供給源３００は外気を利用した空気圧縮機３０１を備えるのが一般的であるが、これに限られない。空気供給源３００と加圧タンク２００の間の空気配管３０３には圧縮空気の供給を制御するための空気供給弁５０３を設置することができる。ダストの潮解防止の観点から極力露点の低い空気とすべきであり、具体的には大気圧露点が−３５℃以下の乾燥空気を使用するのが望ましい。これにより、加圧タンク２００内のガス温度が特に加熱したりしない常温（例えば０〜４０℃、典型的には１０〜３０℃）であっても、実用可能な程度にダストの潮解を抑制することができる。圧縮空気の大気圧露点は−４０℃以下であることがより好ましく、−５０℃以下であることが更により好ましく、−６０℃以下であることが最も好ましく、例示的には大気圧露点を−８０℃〜−３５℃とすることができる。このような乾燥空気は、例えば吸着式エアドライヤ又はヒートレス式エアドライヤなどのエアドライヤ３０２を備えた空気供給源３００を使用することで入手可能である。

圧縮空気の圧力条件としては、輸送圧力が低すぎるとダストが目的地まで輸送できなくなる一方で、輸送圧力が高すぎると相対湿度が上昇してダストの潮解が起きやすくなるので、ダストを空気輸送中の加圧タンク２００内の圧力が０．１〜０．５ＭＰａＧとなるように調節されるのが好ましい。

加圧タンク２００から第二のダスト捕集タンク４００へのダストの空気輸送中は、加圧タンク２００中のダストが加圧タンク２００に流入する前記乾燥空気によって流動状態にあることが好ましい。これによって、加圧タンク２００中のダストが加圧タンク２００の内壁に固着するのを抑制することができ、空気輸送後に加圧タンク２００内に残留するダストを減らすこともできる。このためには、例えば、図１に示すように、加圧タンク２００の底部に空気の入口２０２を設けることができる。加圧タンク２００内に導入される圧縮空気によって加圧タンク２００内に収容されているダストが流動化する。

加圧タンク２００の周囲を保温材で覆ったり、周囲にヒーターを設置したりするなどの任意の公知の手段で保温や加温をすることもできる。また、図１に係る実施形態では採用していないが、空気供給源３００がヒーターを備えることで、比較的高温の圧縮空気を供給することも出来る。これにより、加圧タンク２００や第二の配管２０４内におけるガスの相対湿度を下げることができるので、ダストの潮解防止に役立つ。

第二のダスト捕集タンク４００には入口４０１から空気輸送によってダストが導入される。第二のダスト捕集タンク４００はダストを捕集するための集塵機４０２及び空気の出口４０３を有する。集塵機の種類としては特に制限はないが、例えばバグフィルターが好適である。ダストが捕集された後の空気は出口４０３から排出される。出口４０３から排出された空気はそのまま大気に放出してもよく、専用の排気系統を別途設けて排出してもよい。また、図１に示すように、出口４０３に排気管４０４を連結して、これを第一のダスト捕集タンク１００の排気管１０６に合流させてもよい。これにより、排気系統が集約されるので経済的である。

第二のダスト捕集タンク４００内は前述した乾燥空気が送り込まれているため、第二のダスト捕集タンク４００内には水分の持ち込みがほとんどない。そのため、潮解を抑制しながら塩素バイパスダストを長期間保存することが可能となる。例えば、１週間以上の保存が可能であり、好ましくは１ヶ月以上保存することも可能である。保存期間終了後は、第二のダスト捕集タンク４００からダストをスムーズに排出することができる。排出されたダストはロータリーバルブなどの弁を介して、近傍のセメント製造用のミル（仕上げミル）又はセメントクリンカータンクに投入することができる。

本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備は、加圧タンク２００内の圧力を監視する圧力スイッチ６０１、及び加圧タンク２００内のダスト量を監視するレベルスイッチ６０２を有することができ、これに基づいて空気輸送を制御する制御機構を備えることができる。例えば、制御機構は以下のような手順で空気輸送設備を稼働させることができる。加圧タンク２００内のダスト量が所定量に到達したことがレベルスイッチ６０２により検知されると、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を停止し、加圧タンク２００を乾燥空気によって加圧し、所定の圧力に上昇したことが圧力スイッチ６０１により検知されると第二のダスト捕集タンク４００へのダストの空気輸送を開始し、その後、所定の圧力に下降したことが圧力スイッチ６０１により検知されるとダストの空気輸送を停止して、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を再開する。

図１に係る実施形態におけるより詳細な空気輸送設備の稼働手順について説明する。投入元弁５０１、投入弁５０２、空気供給弁５０３及び輸送弁５０４が閉じた状態から開始すると、まず、投入弁５０２及び投入元弁５０１が順に開くことで、第一のダスト捕集タンク１００内のダストの加圧タンク２００内への投入が開始される。加圧タンク２００内のダスト量が所定量に到達したことがレベルスイッチ６０２により検知されると、投入元弁５０１及び投入弁５０２が順に閉じることで、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給が停止される。次いで、空気供給弁５０３が開き、加圧タンク２００内が乾燥空気によって加圧される。所定の圧力に上昇したことが圧力スイッチ６０１により検知されると、輸送弁５０４が開き、第二のダスト捕集タンク４００へのダストの空気輸送が開始される。加圧タンク２００内の圧力は、輸送すべきダストがなくなると急激に減少する。そのため、所定の圧力に下降したことが圧力スイッチ６０１により検知されると空気供給弁及び輸送弁を順に閉じることでダストの空気輸送を停止する。その後、投入弁５０２及び投入元弁５０１が順に開くことで、再び、第一のダスト捕集タンク１００内のダストの加圧タンク２００内への投入が開始され、先述した動作が繰り返し行われる。

加圧タンク２００から第二のダスト捕集タンク４００へダストを空気輸送している間は、第一のダスト捕集タンク１００から加圧タンク２００へのダストの供給が停止しているため、第一のダスト捕集タンク１００にはダストが蓄積されていくことになる。しかしながら、第一のダスト捕集タンク１００内は比較的に湿度が高い状態あるため、ダストの潮解抑制の観点からは、長時間ダストを第一のダスト捕集タンク１００内に滞留させておくことは好ましいことではない。そこで、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を停止してから、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を再開するまでの時間は短い方が望ましく、例えば１０分以内とするのが好ましく、５分以内とするのがより好ましい。ただし、この時間をあまりに短くするとバルブの開閉頻度が多くなり、バルブの寿命に悪影響を与えることから、１分以上とするのが好ましく、典型的には２〜４分とすることができる。

別法として、図２に示すように、加圧タンク２００を並列に２台設置し、一方の加圧タンクが空気輸送中には他方の加圧タンクにダストを投入することができる。必要に応じて加圧タンク２００は２台以上並列に設置してもよい。その場合、ある加圧タンクが空気輸送中には残りの加圧タンクに第一のダスト捕集タンクからダストが投入される。或いは、図３に示すように、加圧タンクの前段に一次貯留タンク２０５を直列に設置し、後段の加圧タンク２００が空気輸送中には前段の一次貯留タンク２０５にダストを投入し、空気輸送が終了すると、一次貯留タンクから加圧タンクにダストが投入されるようにすることができる。このようにすることで、第一のダスト捕集タンク１００からダストを連続的に排出することができるようになる。一次貯留タンク２０５に加圧タンク２００に送るのと同様の乾燥空気を送り、内部を乾燥状態に保持することもできる。

＜２．セメントキルン排ガスの処理システム＞
上記で説明した本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備はセメントキルン排ガスの抽気設備と組み合わせてセメントキルン排ガスの処理システムを構成することができる。これによって、セメントキルンから抽気された排ガスから塩素バイパスダストを回収し、これを仕上ミルで処理するまでの一連の工程を配管システムによって連続的に行うことができるようになる。本発明に係るセメントキルン排ガスの処理システムによれば、塩素バイパスダストの仕上ミルまでのトラック輸送が不要となり、塩素バイパスダストの輸送過程での配管閉塞の低減、及び仕上ミル内の散水ノズルの腐食や閉塞を低減することができ、実用性のある塩素バイパスダストの空気輸送が可能となる。

図１を参照すると、本発明に係るセメントキルン排ガスの処理システムは一実施形態において、前述した本発明に係る塩素バイパスダストの空気輸送設備及びセメントキルン排ガスの抽気設備を備えており、セメントキルン排ガスの抽気設備は、セメントキルン排ガスの一部を抽気するための抽気管７０２と、抽気管７０２内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機７０３と、抽気管７０２の出口に連結された集塵用サイクロン７０４と、サイクロン７０４の出口に連結された空気冷却器７０５と、空気冷却器７０５内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機７０６と、誘引通風機１０８とを備え、第一のダスト捕集タンク１００の入口１０１は空気冷却器７０５と排気管７１０によって連通しており、第一のダスト捕集タンク１００の出口１０２は誘引通風機１０８に排気管１０６によって連通されており、第二のダスト捕集タンク４００は捕集されたダストの出口４０３を有し、当該出口はセメント製造用のミル又はセメントクリンカータンクに連通されている。

抽気管７０２は、ロータリーキルンから排出された揮発性成分を含有する排ガスの一部を抽気する。排ガスは先述したような高温多湿ガスである。抽気管７０２は、キルン窯尻７０１の他、キルン窯尻７０１から直上に延びたライジングダクトや仮焼炉の途中に設けられるのが一般的である。図１ではライジングダクトから抽気している。抽気管７０２には送風機７０３がダクトによって連結されており、そこから除湿及び冷却のための空気がサイクロン７０４の方向に流れるように抽気管７０２に押し込まれる。導入された空気は抽気された排ガスと混合しながら排ガスを冷却及び除湿する。先述したように、ここで使用する空気は外気で十分であるが、冷却速度確保の理由により、抽気管７０２の出口におけるガス流速を１０ｍ／ｓ以上とすることが好ましく、例えば１０〜３０ｍ／ｓとすることができる。

抽気管７０２を出た排ガスと冷却空気の混合ガスは、排気管７０９を通って集塵用サイクロン７０４に導入され、粗粒が分離される。その後、混合ガスは、空気冷却器７０５内で、送風機７０６により押し込まれる冷却空気と混合されて更に冷却される。その後、混合ガスは排気管７０２を通って第一のダスト捕集タンク１００に導入され、排ガス中から塩素バイパスダストが第一のダスト捕集タンク１００内に回収される。送風機７０３及び送風機７０６から供給される除湿及び冷却のための空気の量は、第一のダスト捕集タンク１００内に流入するセメントキルン排ガスの温度及び湿度が先述した範囲内になるように調節すればよい。第一のダスト捕集タンク１００内に塩素バイパスダストが導入された後の塩素バイパスダストの空気輸送設備の動作に関しては先述したとおりである。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１の実施形態におけるセメントキルン排ガスの処理システムを以下の稼働条件にて１週間運転した。

＜稼働条件＞
（１）抽気管７０２入口のセメントキルン排ガス：
−温度：９００〜１１００℃、
−大気圧露点：６０〜６９℃
−風量：１５０［ｍ³Ｎ／ｍｉｎ］
（２）冷却及び除湿用の空気：
−外気（温度：２〜１６℃、大気圧露点：−５〜１１℃）
−抽気管７０２へ送風機より送り込まれる空気風量：２５０［ｍ³Ｎ／ｍｉｎ］
−冷却器７０５へ送風機より送り込まれる空気風量：３２０［ｍ³Ｎ／ｍｉｎ］
（３）抽気管７０２出口におけるガス流速：１５ｍ／ｓ
（４）入口１０１に流入するセメントキルン排ガス：
−ガス温度：５８〜８２℃
−大気圧露点：３０〜３９℃）
（５）第一のダスト捕集タンク１００の集塵機１０３：バグフィルター
（６）第一のダスト捕集タンク１００の保温の有無：有り（保温材＋電気ヒーター）
（７）第一の配管１０５の保温の有無：有り（保温材）
（８）加圧タンク２００内のガス温度：１２〜３８℃
（９）空気輸送中の加圧タンク内の圧力：０．１５ＭＰａＧ
（１０）輸送用空気供給源：
空気圧縮機
吸着式エアドライヤ（ＣＫＤ社製ＳＨＤ３０４５）
（１１）輸送用空気の大気圧露点：−４０〜−５６℃）
（１２）加圧タンク２００の保温の有無：有り（保温材）
（１３）第二のダスト捕集タンク４００の集塵機４０２：バグフィルター
（１４）第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を停止してから、第一のダスト捕集タンク１００からの加圧タンク２００へのダストの供給を再開するまでの時間：約２分
（１５）圧力スイッチ高（ＰＩＳ Ｈ）設定値：０．１５ＭＰａＧ
（１６）圧力スイッチ低（ＰＩＳ Ｌ）設定値：０．０６ＭＰａＧ
（１７）レベルスイッチ高（ＬＳ Ｈ）設定値：０．１ｍ³
（１８）空気輸送の距離：１５０ｍ

抽気管７０２入口のセメントキルン排ガス、及び入口１０１に流入するセメントキルン排ガスの露点はＪＩＳ Ｚ８８０８−１９９５に基づき、排ガス中の水分量を吸湿管を用いて測定して算出した。
冷却及び除湿用の空気の露点及び輸送用空気の露点は静電容量式温湿度センサーにより測定した。

なお、抽気管７０２内の排ガスの一部をサンプリングし、冷却することで得られた塩素バイパスダストの化学分析を行ったところ、表２に記載のような結果であった。

上記稼働条件でセメントキルン排ガスの処理システムを運転した結果、第一の配管１０５、加圧タンク２００及び第二の配管２０４の何れにもダストの付着はほとんど見られなかった。

（実施例２）
稼働条件を以下のように変更した他は実施例１と同様に図１に実施形態におけるセメントキルン排ガスの処理システムを１週間運転した。
＜稼働条件＞
（１）冷却及び除湿用の空気：
−外気（温度：２〜１６℃、大気圧露点：−５〜１１℃）
−抽気管７０２へ送風機より送り込まれる空気風量：１００［ｍ³Ｎ／ｍｉｎ］
−冷却器７０５へ送風機より送り込まれる空気風量：１００［ｍ³Ｎ／ｍｉｎ］
（２）抽気管７０２出口におけるガス流速：６ｍ／ｓ
（３）入口１０１に流入するセメントキルン排ガス：
−ガス温度：２３０〜２７０℃
−大気圧露点：４３〜５２℃
（４）加圧タンク２００内のガス温度：６５〜９８℃

上記稼働条件でセメントキルン排ガスの処理システムを運転した結果、第一の配管１０５、加圧タンク２００及び第二の配管２０４の何れにもダストの付着はほとんど見られなかった。しかしながら、第一のダスト捕集タンクに流入するセメントキルン排ガスの温度が高すぎるため、バグフィルターの寿命に影響を与えると考えられる。具体的には、高温によるバグフィルターの濾布の樹脂の劣化寿命に影響を与え、半年の連続運転が不可能となるだろう。

（比較例１）
圧縮空気をエアドライヤで乾燥させなかった他は、実施例１と同様の条件でセメントキルン排ガスの処理システムを１週間稼働させた。輸送用空気の大気圧露点は−５〜５℃であった。その結果、第一の配管１０５、加圧タンク２００及び第二の配管２０４の何れにおいても実施例１よりも多量のダストの付着、成長し、管内閉塞を起し、試験の途中で連続運転が不可能となった。

１００ 第一のダスト捕集タンク
１０１ セメントキルン排ガスの入口
１０２ セメントキルン排ガスの出口
１０３ 集塵機
１０４ ダストの出口
１０５ 第一の配管
１０６ 排気管
１０７ バッグフィルター排気ファン
１０８ 誘引通風機
２００ 加圧タンク
２０１ 第一のダスト捕集タンクからのダストの入口
２０２ 空気の入口
２０３ ダストの空気輸送用出口
２０４ 第二の配管
２０５ 一次貯留タンク
３００ 空気供給源
３０１ 空気圧縮機
３０２ エアドライヤ
３０３ 空気配管
４００ 第二のダスト捕集タンク
４０１ 空気輸送されるダストの入口
４０２ 集塵機
４０３ 空気の出口
５０１ 投入元弁
５０２ 投入弁
５０３ 空気供給弁
５０４ 輸送弁
６０１ 圧力スイッチ
６０２ レベルスイッチ
７０１ キルン窯尻
７０２ 抽気管
７０３ 送風機
７０４ 集塵用サイクロン
７０５ 空気冷却器
７０６ 送風機
７０９ 排気管
７１０ 排気管

Claims (14)

1. セメントキルン排ガスの入口及び出口、セメントキルン排ガスからダストを捕集するための集塵機、並びに捕集されたダストの出口を有する第一のダスト捕集タンクと、
   第一のダスト捕集タンクからのダストの入口、空気の入口、及びダストの空気輸送用出口を有し、当該ダストを圧縮空気により空気輸送するための加圧タンクと、ただし、第一のダスト捕集タンクにおけるダストの出口は加圧タンクにおけるダストの入口の上方にあり、両者は第一の配管によって連通されている、
   大気圧露点が−３５℃以下の乾燥した圧縮空気を加圧タンクに供給する空気供給源と、
   加圧タンクから第二の配管を通って空気輸送されるダストの入口、ダストを捕集するための集塵機、並びに空気の出口を有する第二のダスト捕集タンクと、
   を備えたセメントキルン排ガスから捕集されたダストの空気輸送設備。
2. 第一のダスト捕集タンクのセメントキルン排ガスの入口に流入する排ガスは、大気圧露点が１０〜４０℃、温度が５０〜１５０℃となるように予め除湿及び冷却されている請求項１に記載の空気輸送設備。
3. 空気供給源は吸着式エアドライヤ又はヒートレス式エアドライヤを有する請求項１又は２に記載の空気輸送設備。
4. 加圧タンク内のガス温度が０〜４０℃である請求項１〜３の何れか一項に記載の空気輸送設備。
5. 加圧タンク内の圧力を監視する圧力スイッチ、
   加圧タンク内のダスト量を監視するレベルスイッチ、及び、
   加圧タンク内のダスト量が所定量に到達したことがレベルスイッチにより検知されると、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を停止し、加圧タンクを前記乾燥空気によって加圧し、所定の圧力に上昇したことが圧力スイッチにより検知されると第二のダスト捕集タンクへのダストの空気輸送を開始し、その後、所定の圧力に下降したことが圧力スイッチにより検知されるとダストの空気輸送を停止して、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を再開する制御機構を
   更に備えた請求項１〜４の何れか一項に記載の空気輸送設備。
6. 第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を停止してから、第一のダスト捕集タンクからの加圧タンクへのダストの供給を再開するまでの時間が１０分以内である請求項５に記載の空気輸送設備。
7. ダストが第一のダスト捕集タンクにおけるダストの出口から加圧タンクにおけるダストの入口へと第一の配管を通過中に、ダストが逆流しない程度の流量で加圧タンクから第一のダスト捕集タンクに向けて前記乾燥空気が第一の配管内を流れる請求項１〜６の何れか一項に記載の空気輸送設備。
8. ダストを空気輸送中の加圧タンク内の圧力が０．１〜０．５ＭＰａＧである請求項１〜７の何れか一項に記載の空気輸送設備。
9. 加圧タンクから第二のダスト捕集タンクへのダストの空気輸送中は、加圧タンク中のダストが加圧タンクに流入する前記乾燥空気によって流動状態にある請求項１〜８の何れか一項に記載の空気輸送設備。
10. 加圧タンクが並列に２台以上設置されており、少なくとも一つの加圧タンクが空気輸送中には残りの加圧タンクの内少なくとも一つの加圧タンクに第一のダスト捕集タンクからダストが投入される請求項１〜４の何れか一項に記載の空気輸送設備。
11. 加圧タンクの前段に一次貯留タンクが直列に設置されており、後段の加圧タンクが空気輸送中には第一のダスト捕集タンクから一次貯留タンクにダストが投入される請求項１〜４の何れか一項に記載の空気輸送設備。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の空気輸送設備及びセメントキルン排ガスの抽気設備を備えたセメントキルン排ガスの処理システムであって、
    セメントキルン排ガスの抽気設備は、セメントキルン排ガスの一部を抽気するための抽気管と、抽気管内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機と、抽気管の出口に連結された集塵用サイクロンと、サイクロンの出口に連結された空気冷却器と、空気冷却器内に除湿及び冷却のための空気を供給するための送風機と、誘引通風機とを備え、
    第一のダスト捕集タンクの出口は誘引通風機に連結されており、
    第二のダスト捕集タンクは捕集されたダストの出口を有し、当該出口はセメント製造用のミル又はセメントクリンカータンクに連通されている、
    セメントキルン排ガスの処理システム。
13. 第二のダスト捕集タンクにおける空気の出口は前記誘引通風機に連結されている請求項１２に記載のセメントキルン排ガスの処理システム。
14. 抽気管出口におけるガス流速を１０ｍ／ｓ以上とする請求項１２又は１３に記載のセメントキルン排ガスの処理システム。

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