JP4747285B2 - CO2 gas recovery method and recovery facility in cement manufacturing facility - Google Patents

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Description

本発明は、セメント製造設備において、主としてセメント原料のか焼時に発生するＣＯ2ガスを高濃度で回収するためのセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備に関するものである。 The present invention provides a cement production facility, to a recovery method and a recovery facility of CO 2 gas in the cement manufacturing facility for recovering CO 2 gas mainly generated at the time of calcination of cement raw material at a high concentration.

近年、世界的かつ全産業にわたって、地球温暖化の主因たる二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを削減する試みが推進されている。
ちなみに、セメント産業は、電力や鉄鋼等と共にＣＯ2ガスの排出量が多い産業の一つであり、当該セメント産業におけるＣＯ2ガスの排出削減は、日本全体におけるＣＯ2ガスの排出削減に大きな貢献を果たすことになる。 In recent years, attempts have been made to reduce carbon dioxide (CO 2 ) gas, which is a major cause of global warming, worldwide and across all industries.
By the way, the cement industry is one of the industries that emit a lot of CO 2 gas together with electric power and steel, etc. The reduction of CO 2 gas emission in the cement industry greatly contributes to the reduction of CO 2 gas emission in Japan as a whole. Will be fulfilled.

図１０は、上記セメント産業における一般的なセメントの製造設備を示すもので、図中符号１がセメント原料を焼成するためのロータリーキルン（セメントキルン）である。
そして、このロータリーキルン１の図中左方の窯尻部分２には、セメント原料を予熱するための２組のプレヒータ３が並列的に設けられるとともに、図中右方の窯前に、内部を加熱するための主バーナ５が設けられている。なお、図中符号６は、焼成後のセメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラである。 FIG. 10 shows a general cement production facility in the cement industry. In FIG. 10, reference numeral 1 denotes a rotary kiln (cement kiln) for firing cement raw materials.
The rotary kiln 1 is provided with two sets of pre-heaters 3 for preheating the cement raw material in parallel in the left kiln bottom portion 2 in the drawing, and the inside is heated before the right kiln in the drawing. A main burner 5 is provided. In addition, the code | symbol 6 in a figure is a clinker cooler for cooling the cement clinker after baking.

ここで、各々のプレヒータ３は、上下方向に直列的に配置された複数段のサイクロンによって構成されており、供給ライン４から最上段のサイクロンに供給されたセメント原料は、順次下方のサイクロンへと落下するにしたがって、下方から上昇するロータリーキルン１からの高温の排ガスによって予熱され、さらに下から２段目のサイクロンから抜き出されて仮焼炉７に送られ、当該仮焼炉７においてバーナ７ａにより加熱されてか焼された後に、最下段のサイクロンから移送管３ａを介してロータリーキルン１の窯尻部分２に導入されるようになっている。   Here, each preheater 3 is configured by a plurality of cyclones arranged in series in the vertical direction, and the cement raw material supplied from the supply line 4 to the uppermost cyclone is sequentially transferred to the lower cyclone. As it falls, it is preheated by high-temperature exhaust gas from the rotary kiln 1 that rises from below, and is further extracted from the second-stage cyclone from below and sent to the calcining furnace 7, where it is burned by the burner 7a. After being heated and calcined, the bottom cyclone is introduced into the kiln bottom 2 of the rotary kiln 1 through the transfer pipe 3a.

他方、窯尻部分２には、ロータリーキルン１から排出された燃焼排ガスを最下段のサイクロンへと供給する排ガス管３ｂが設けられており、上記サイクロンに送られた排ガスは、順次上方のサイクロンへと送られて、上記セメント原料を予熱するとともに、最終的に最上段のサイクロンの上部から、排気ファン９によって排気ライン８を介して排気されて行くようになっている。   On the other hand, the kiln bottom part 2 is provided with an exhaust gas pipe 3b for supplying the combustion exhaust gas discharged from the rotary kiln 1 to the lowermost cyclone, and the exhaust gas sent to the cyclone is sequentially supplied to the upper cyclone. Then, the cement raw material is preheated, and finally exhausted from the upper part of the uppermost cyclone by the exhaust fan 9 through the exhaust line 8.

このような構成からなるセメント製造設備においては、先ずセメント原料の主原料として含まれる石灰石（ＣａＣＯ3）をプレヒータ３で予熱し、次いで仮焼炉７およびプレヒータ３の最下段のサイクロンにおいてか焼した後に、ロータリーキルン１内において約１４５０℃の高温雰囲気下で焼成することでセメントクリンカを製造している。 In the cement manufacturing facility having such a structure, first, limestone (CaCO 3 ) contained as a main raw material of the cement raw material is preheated by the preheater 3 and then calcined in the calcining furnace 7 and the lowermost cyclone of the preheater 3. Later, cement clinker is manufactured by firing in a high temperature atmosphere of about 1450 ° C. in the rotary kiln 1.

そして、このか焼において、ＣａＣＯ3→ＣａＯ＋ＣＯ2↑で示される化学反応が生じて、ＣＯ2ガスが発生する（原料起源によるＣＯ2ガスの発生）。この原料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、原理的には１００％である。また、上記ロータリーキルン１を上記高温雰囲気下に保持するために、主バーナ５において化石燃料が燃焼される結果、当該化石燃料の燃焼によってもＣＯ2ガスが発生する（燃料起源によるＣＯ2ガスの発生）。ここで、主バーナ５からの排ガス中には、燃焼用空気中のＮ2ガスが多く含まれているために、当該排ガス中に含まれる燃料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、約１５％と低い。 Then, in the calcination, CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑ In chemical reaction occurs as indicated, CO 2 gas is generated (generation of CO 2 gas due to raw material origin). In principle, the concentration of the CO 2 gas derived from the raw material is 100%. Further, the rotary kiln 1 to hold under the high temperature atmosphere, the results of fossil fuel in the main burner 5 is burned, the CO 2 gas is generated by combustion of the fossil fuel (the CO 2 gas by the fuel origin generated ). Here, since the exhaust gas from the main burner 5 contains a large amount of N 2 gas in the combustion air, the concentration of CO 2 gas originating from the fuel contained in the exhaust gas is about 15%. Low.

この結果、上記セメントキルンから排出される排ガス中には、上述した濃度の高い原料起源によるＣＯ2ガスと、濃度の低い燃料起源によるＣＯ2が混在するために、当該ＣＯ2の排出量が多いにもかかわらず、そのＣＯ2濃度は３０〜３５％程度であり、回収が難しいという問題点があった。 As a result, in the exhaust gas discharged from the cement kiln, the CO 2 gas originating from the high-concentration raw material and the CO 2 originating from the low-concentration fuel are mixed, so the amount of CO 2 emission is large. Nevertheless, the CO 2 concentration is about 30 to 35%, and there is a problem that recovery is difficult.

これに対して、現在開発されつつあるＣＯ2ガスの回収方法としては、液体回収方式、膜分離方式、固体吸着方式等があるものの、未だ回収コストが極めて高いという課題があった。
また、上記セメント製造設備から排出されたＣＯ2による地球温暖化を防止する方法として、当該排出源から低濃度で排出されたＣＯ2を分離・回収して略１００％にまで濃度を高め、液化した後に地中に貯留する方法等も提案されているものの、分離・回収のためのコストが高く、同様に実現には至っていない。 On the other hand, although there are a liquid recovery method, a membrane separation method, a solid adsorption method, and the like as a CO 2 gas recovery method currently being developed, there is still a problem that the recovery cost is still extremely high.
Further, as a method for preventing global warming by CO 2 discharged from the cement manufacturing facility, increasing concentrations up to approximately 100% of CO 2 from this source is discharged at low concentrations to separate and recover liquefied However, although a method of storing in the ground has been proposed, the cost for separation and recovery is high, and it has not been realized in the same way.

一方、下記特許文献１には、石灰石の焼成過程において発生するＣＯ2ガスを、利用価値の高い高純度のＣＯ2ガスとして回収する装置として、石灰石が供給される分解反応塔と、熱媒体として生石灰(ＣａＯ)が供給されるとともに当該生石灰を燃焼ガスによって石灰石のか焼温度以上に加熱する再熱塔と、これら分解反応塔と再熱塔とを連結する連結管とを備えたＣＯ2ガスの生成回収装置が提案されている。 On the other hand, the following Patent Document 1, the CO 2 gas generated in the firing process of limestone, as a device for recovering the CO 2 gas having a high utility value of high purity, and decomposition reaction tower limestone is supplied, as a heating medium A reheat tower for supplying quick lime (CaO) and heating the quick lime to a temperature higher than the calcination temperature of limestone with combustion gas, and a CO 2 gas comprising a connecting pipe for connecting the decomposition reaction tower and the reheat tower. Production and recovery devices have been proposed.

そして、上記従来の回収装置においては、再熱塔で加熱された生石灰を連結管を通じて分解反応塔に供給し、流動層を形成させて石灰石を焼成することにより当該分解反応塔内にＣＯ2ガスを生成させるとともに、これによって生じた生石灰の一部を排出し、他部を再び連結管を通じて再熱塔に送って再加熱するようになっている。 Then, in the above-mentioned conventional collecting device, quick lime which has been heated by the reheat column was fed to the decomposition reactor through a connection pipe, CO 2 gas in the decomposition reaction column by which to form a fluidized bed calcining limestone In addition, a part of the quicklime produced thereby is discharged, and the other part is sent again to the reheat tower through the connecting pipe to be reheated.

このように、上記ＣＯ2ガスの生成回収装置によれば、石灰石の分解反応を行う場所である分解反応塔と、分解反応に必要な熱量の発生を行う場所である再熱塔とを分離することによって、石灰石の分解反応によって発生するＣＯ2ガスと熱媒体の加熱のために発生する燃焼排ガスとが混合することを防止することができるために、分解反応塔から高い濃度のＣＯ2ガスを回収することができる、とされている。 As described above, according to the CO 2 gas production and recovery apparatus, the decomposition reaction tower that is a place where the decomposition reaction of limestone is performed and the reheat tower that is a place where the amount of heat necessary for the decomposition reaction is generated are separated. by, in order to be able to prevent mixing with the combustion exhaust gas generated in order to heat the CO 2 gas and the heat medium generated by the decomposition reaction of limestone, the CO 2 gas at concentrations from decomposition reactor It can be recovered.

特開昭５７−６７０１３号公報JP-A-57-67013

上記特許文献１において開示されているＣＯ2ガスの生成回収装置によって生成したＣａＯを用いてセメント製造しようとすると、上記生成回収装置によって石灰石を焼成した後に、さらに粘土等のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等の他のセメント原料を加えてセメントキルンにおいて焼成する必要がある。このため、原料の製粉を２系統に独立して行う必要があり、設備が大掛かりになるという問題が生じる。 If you try to cement manufactured using CaO generated by the generation recovery system CO 2 gas disclosed in Patent Document 1, after firing the limestone by the generating recovery apparatus further SiO 2, Al 2 O such as clay 3. It is necessary to add other cement raw materials such as Fe 2 O 3 and to fire in the cement kiln. For this reason, it is necessary to carry out the milling of the raw material independently in two systems, which causes a problem that the facility becomes large.

また、一般に石灰石のか焼反応が起こる温度は、図１１に示すように、雰囲気中のＣＯ2ガス濃度が高くなるにしたがって急激に上昇し、１００％（大気圧（１ａｔｍ）の下での分圧１ａｔｍに相当）近くになると、８６０℃を超える温度となる。このため、ＣＯ2ガスの回収率を高めるためには、石灰石を過度の高温に加熱する必要があり、燃料コストの高騰化を招くという問題も生じる。 In general, the temperature at which the calcination reaction of limestone occurs rapidly increases as the CO 2 gas concentration in the atmosphere increases, as shown in FIG. 11, and is 100% (partial pressure under atmospheric pressure (1 atm)). When the temperature is close to 1 atm, the temperature exceeds 860 ° C. For this reason, in order to increase the recovery rate of CO 2 gas, it is necessary to heat the limestone to an excessively high temperature, which causes a problem that the fuel cost increases.

加えて、上記ＣＯ2ガスの生成回収装置においては、熱媒体として生石灰を用い、この生石灰によって石灰石を加熱してか焼しているために、再熱塔において上記生石灰を石灰石のか焼温度以上、具体的には１０００℃以上に加熱しておく必要がある。この結果、分解反応塔や再熱塔内で流動する生石灰等の粉体が固化しやすくなり、連結管等において付着や閉塞が生じて運転不能になるという問題点もある。 In addition, in the CO 2 gas production and recovery apparatus, quick lime is used as a heating medium, and limestone is heated and calcined by the quick lime, so that the quick lime is heated above the limestone calcination temperature in the reheat tower, Specifically, it is necessary to heat to 1000 ° C. or higher. As a result, powders such as quicklime flowing in the decomposition reaction tower and the reheat tower are easily solidified, and there is a problem that the connection pipe and the like are adhered and clogged, resulting in inoperability.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、セメント製造設備における熱源を有効活用することにより、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスを高い濃度で分離して回収することが可能となるセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by effectively utilizing a heat source in a cement manufacturing facility, it is possible to separate and collect CO 2 gas generated in the cement facility at a high concentration. It is an object of the present invention to provide a CO 2 gas recovery method and recovery facility in a manufacturing facility.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、セメント原料を、第１のプレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、か焼温度以上に加熱し蓄熱した蓄熱か焼炉を複数設け、そのうちの少なくとも１つの蓄熱か焼炉に、上記第１のプレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を供給してか焼を行っている際に、他の蓄熱か焼炉の少なくとも１つをか焼温度以上に加熱して蓄熱を行い、これを複数の上記蓄熱か焼炉によって交互に繰り返し行うことにより、か焼された上記セメント原料を上記セメントキルンに供給するとともに、上記蓄熱か焼炉内において上記セメント原料のか焼により発生したＣＯ2ガスを回収することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a cement production facility in which a cement raw material is preheated by a first preheater and then supplied to a cement kiln whose interior is maintained in a high temperature atmosphere and fired. A method for recovering generated CO 2 gas, comprising a plurality of heat storage calcination furnaces that are heated and stored at a temperature equal to or higher than a calcination temperature , and at least one of them is extracted from the first preheater. When the above cement raw material before calcination is supplied and calcined , at least one of the other heat accumulators or calciners is heated to a temperature equal to or higher than the calcining temperature to store the heat. by repeating alternately the calciner, the calcined said cement material is supplied to the cement kiln, generated by calcination of the cement material in the heat storage calciner Is characterized in that the recovery of O 2 gas.

なお、上記か焼温度とは、石灰石、即ちＣａＣＯ3（炭酸カルシウム）が、ＣａＯ（酸化カルシウム）とＣＯ2に分解する反応が起こる温度をいう。 The calcination temperature refers to a temperature at which limestone, that is, CaCO 3 (calcium carbonate) undergoes a reaction to decompose into CaO (calcium oxide) and CO 2 .

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記蓄熱か焼炉には、上記セメント原料よりも粒子径の大きい熱媒体を充填させることを特徴とするものである。 Further, the invention according to claim 2, in the invention described in claim 1, in the regenerative calciner, and is characterized in that to fill the large thermal medium particle size than the cement material .

そして、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記熱媒体は、上記セメントキルンにおいて焼成することによって得られたセメントクリンカ、珪石、生石灰のいずれかであることを特徴とするものである。 And, the invention according to claim 3, characterized in that in the invention described in claim 2, the heat medium, cement obtained by firing in the cement kiln clinker, silica rock, is either quicklime It is what.

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記第１のプレヒータから抜き出されたか焼前の上記セメント原料と、上記第１のプレヒータから独立した第２のプレヒータで予熱されたか焼前の他のセメント原料とを、上記蓄熱か焼炉に供給するとともに、上記蓄熱か焼炉内において発生したＣＯ2ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収することを特徴とするものである。 Further , the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the cement raw material before calcination extracted from the first preheater is independent from the first preheater. The other pre-calcination cement raw material preheated by the second preheater is supplied to the heat storage calcination furnace, and the CO 2 gas generated in the heat storage calcination furnace is used as a heat source for the second preheater. It is characterized by being collected after use.

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスによって上記セメント原料を流動化させることにより、か焼された上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉からオーバーフローさせて上記セメントキルンに供給することを特徴とするものである。 The invention of claim 5, said the invention described in any one of claims 1-4, the CO 2 gas generated the cement material when calcined supplied to the regenerative calciner By fluidizing the cement raw material, the calcined cement raw material overflows from the heat storage calciner and is supplied to the cement kiln.

そして、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスに上記セメント原料を同伴させ、粒子分離手段により上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離させて、か焼された上記セメント原料を上記セメントキルンに供給することを特徴とするものである。 The invention described in claim 6, said the invention described in any one of claims 1-4, the CO 2 gas generated the cement material when calcined supplied to the regenerative calciner The cement raw material is entrained, the cement raw material and the CO 2 gas are separated by a particle separation means, and the calcined cement raw material is supplied to the cement kiln.

さらに、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、上記蓄熱か焼炉内においてか焼された上記セメント原料の一部を、上記第１のプレヒータに戻すことを特徴とするものである。 Furthermore , the invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6 , wherein a part of the cement raw material calcined in the heat storage calciner is used as the first preheater. It is characterized by returning.

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、上記セメント原料の一部を、空気と熱交換させて、降温した当該セメント原料を上記第１のプレヒータに戻すとともに、加熱された上記空気を上記蓄熱か焼炉における燃焼用空気として供給することを特徴とするものである。 Further, the invention according to claim 8, in the invention described in claim 7, a part of the cement material and air heat exchange, the temperature decrease was the cement material together with return to the first preheater, The heated air is supplied as combustion air in the heat storage calciner.

さらに、請求項９に記載の発明は、セメント原料を予熱する第１のプレヒータと、この第１のプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えた製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための設備であって、上記第１のプレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す抜出ラインと、この抜出ラインから抜き出された上記セメント原料が導入されるとともに、上記セメント原料のか焼温度以上に加熱し蓄熱する蓄熱か焼炉と、上記蓄熱か焼炉においてか焼された上記セメント原料の一部を上記第１のプレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記蓄熱か焼炉内で発生したＣＯ2ガスを回収するＣＯ2ガス排気管とを備え、上記蓄熱か焼炉は、複数備えられていることを特徴とするものである。 Further, the invention according to claim 9 is directed to CO 2 generated in a production facility comprising a first preheater for preheating a cement raw material and a cement kiln for firing the cement raw material preheated by the first preheater. A facility for recovering gas, wherein an extraction line for extracting the cement raw material before calcination from the first preheater, and the cement raw material extracted from the extraction line are introduced, and A heat storage calcination furnace that heats and stores heat above the calcination temperature of the cement raw material, a return line that returns part of the cement raw material calcinated in the heat storage calcination furnace to the first preheater or the cement kiln, and and a CO 2 gas exhaust pipe for recovering CO 2 gas generated in regenerative calciner, the regenerative calciner, be characterized that you have a plurality equipped It is intended.

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記第１のプレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱されたか焼前の上記他のセメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給する移送管とを備え、かつ上記蓄熱か焼炉からの上記ＣＯ2ガスが、上記第２のプレヒータの熱源として導入されていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 1 0, in the invention described in claim 9, a second preheater to preheat the other cement material provided independently of the first preheater, the second A transfer pipe for supplying the other cement raw material preheated by the preheater to the heat storage calcination furnace, and the CO 2 gas from the heat storage calcination furnace serves as a heat source for the second preheater. It is characterized by being introduced.

請求項１〜８に記載の回収方法および請求項９〜１０に記載の回収設備においては、充填された熱媒体をか焼温度以上に加熱し蓄熱した蓄熱か焼炉に、第１のプレヒータから抜き出したか焼前のセメント原料を供給する。これにより、上記蓄熱か焼炉において、か焼前の上記セメント原料が上記熱媒体によってか焼される。 The recovery method according to any one of claims 1 to 8 and the recovery equipment according to claims 9 to 10 , wherein the first preheater is provided in a regenerative calciner that heats a filled heat medium to a temperature equal to or higher than a calcination temperature. Supply cement raw material extracted from calcination. Thereby, in the said thermal storage calcination furnace, the said cement raw material before calcination is calcinated by the said heat medium.

この結果、上記蓄熱か焼炉内は、セメント原料のか焼によって発生したＣＯ2ガスで満たされ、当該ＣＯ2ガス濃度が略１００％になる。このように、上記回収方法または回収設備によれば、上記蓄熱か焼炉から略１００％の濃度のＣＯ2ガスをＣＯ2ガス排気管から回収することができる。 As a result, the heat storage calcination furnace is filled with CO 2 gas generated by calcination of the cement raw material, and the CO 2 gas concentration becomes approximately 100%. As described above, according to the recovery method or the recovery facility, CO 2 gas having a concentration of about 100% can be recovered from the CO 2 gas exhaust pipe from the heat storage calcination furnace.

また、上記蓄熱か焼炉を複数用いて、第１のプレヒータから抜き出したか焼前のセメント原料をか焼するために、か焼炉と媒体加熱炉とを一つにすることができる。このため、高温の熱媒体を媒体加熱炉から取り出す必要がなくなる。この結果、バケットエレベータなどの設備を設ける必要がなく、設備にかかるコストを抑えることができるとともに、熱媒体の移動がないため高温物のハンドリングの問題や熱ロスを極力抑えることができる。さらに、上記蓄熱か焼炉を複数用いるために、媒体加熱時間やか焼時間を短縮することができ、効率良くＣＯ2ガスを回収することができる。 Furthermore, using a plurality of upper Symbol regenerative calciner, for calcining the cement material before calcination extracted from the first preheater can be made one and calciner and medium heating furnace. For this reason, it is not necessary to take out the high-temperature heat medium from the medium heating furnace. As a result, it is not necessary to provide equipment such as a bucket elevator, the cost for the equipment can be suppressed, and since there is no movement of the heat medium, the problem of handling high-temperature objects and heat loss can be suppressed as much as possible. Furthermore, since a plurality of the heat storage calcining furnaces are used, the medium heating time and the calcining time can be shortened, and the CO 2 gas can be efficiently recovered.

また、特に請求項４または請求項１０に記載の発明においては、上記蓄熱か焼炉内で発生した高温のＣＯ2ガスを、第１のプレヒータから独立した第２のプレヒータにおくってセメント原料の予熱に利用した後に、そのまま排ガス管から回収することができる。 Further, particularly in the invention of claim 4 or claim 1 0, the CO 2 gas having a high temperature generated by the regenerative calciner, and send the second preheater which is independent of the first preheater cement material After being used for preheating, it can be recovered from the exhaust gas pipe as it is.

なお、上記蓄熱か焼炉内は、１００％近い高濃度のＣＯ2ガス雰囲気下になるために、セメント原料のか焼温度は高くなるが、セメント原料中には、石灰石（ＣａＣＯ3）とともに粘土、珪石および酸化鉄原料、すなわちＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3が含まれている。 In addition, since the inside of the heat storage calcination furnace is in a CO 2 gas atmosphere with a high concentration of nearly 100%, the calcination temperature of the cement raw material becomes high, but in the cement raw material, clay, together with limestone (CaCO 3 ) Silica and iron oxide raw materials, namely SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 are included.

そして、上記セメント原料は、８００〜９００℃程度の雰囲気下において、
２ＣａＣＯ3＋ＳｉＯ2→２ＣａＯ・ＳｉＯ2＋２ＣＯ2↑ （１）
２ＣａＣＯ3＋Ｆｅ2Ｏ3→２ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3＋２ＣＯ2↑ （２）
ＣａＣＯ3＋Ａｌ2Ｏ3→ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3＋ＣＯ2↑ （３）
で示される反応が生じ、最終的にセメントクリンカを構成する珪酸カルシウム化合物であるエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）およびビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）並びに間隙相であるアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）およびフェライト相（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3）が生成されることになる。 Then, the cement raw materials, in an atmosphere of 800 to 900 ° C. extent,
2CaCO 3 + SiO 2 → 2CaO · SiO 2 + 2CO 2 ↑ (1)
2CaCO 3 + Fe 2 O 3 → 2CaO · Fe 2 O 3 + 2CO 2 ↑ (2)
CaCO 3 + Al 2 O 3 → CaO · Al 2 O 3 + CO 2 ↑ (3)
In reaction occurs as shown, ultimately alite (3CaO · SiO 2) is a calcium silicate compound forming the cement clinker and belite (2CaO · SiO 2) and aluminate phase is interstitial phase (3CaO · Al 2 O 3 ) and a ferrite phase (4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 ) are produced.

この際に、図６に示す上記（１）式の反応温度のグラフ、図７に示す上記（２）式の反応温度のグラフおよび図８に示す上記（３）式の反応温度のグラフに見られるように、縦軸に示したＣＯ2ガスの分圧が高くなった場合においても、より低い温度で上記反応を生じさせることができる。 At this time, the reaction temperature graph of the above formula (1) shown in FIG. 6, the reaction temperature graph of the above formula (2) shown in FIG. 7, and the reaction temperature graph of the above formula (3) shown in FIG. As described above, even when the partial pressure of the CO 2 gas shown on the vertical axis increases, the above reaction can be caused at a lower temperature.

さらに、上記セメント原料においては、上記（１）〜（３）式で示す反応が生じることに加えて、珪石、粘土等の石灰石以外の原料から持ち込まれるＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3やその他の微量成分が鉱化剤となり、炭酸カルシウムの熱分解が促進されるために、図９に見られるように、炭酸カルシウム単独の場合と比較して、熱分解の開始温度および終了温度共に低下する。なお、図９は、上記セメント原料（ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ）のサンプルおよび石灰石（ＣａＣＯ3）単独のサンプルを、それぞれ一般的なセメント製造設備における加熱速度に近い１０Ｋ／ｓｅｃの速度で加熱した際の重量の変化から、上記熱分解の推移を確認したものである。 Furthermore, in the cement raw material, in addition to the reactions shown in the above formulas (1) to (3), SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O brought from raw materials other than limestone such as silica and clay Since 3 and other trace components become mineralizers and the thermal decomposition of calcium carbonate is promoted, as shown in FIG. 9, the thermal decomposition start temperature and end temperature are compared with the case of calcium carbonate alone. Both decline. In addition, FIG. 9 shows the weight of the above-mentioned cement raw material ( raw material ) sample and limestone (CaCO 3 ) sample when heated at a rate of 10 K / sec, which is close to the heating rate in a general cement production facility. From the change, the transition of the thermal decomposition was confirmed.

ここで、上記鉱化剤の存在によって、炭酸カルシウム単独の場合と比較して、熱分解の開始温度および終了温度共に低下する理由の一つとして、以下のことが考えられる。
すなわち、ａをアクティビティ、Ｋを反応式ＣａＣＯ3→ＣａＯ＋ＣＯ2の平衡定数としたときに、
ＰCO2＝（ａCaCO3／ａCaO）・Ｋ
において、一般に固体のアクティビティａは、純物質であれば種類によらず１であるものの、酸化カルシウム（ＣａＯ）については、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）の熱分解後、他の原料物質（すなわち上記鉱化剤）が固溶することにより、ａCaOの値が１より小さくなる。この結果、上式のＰCO2が高くなり、ＰCO2＝１ａｔｍとなる温度が低下して、よりか焼が促進されるためであると考えられる。なお、ａCaCO3は、石灰石の品種、産地に固有な値であり、他の原料成分の影響を受けることがない。 Here, the following can be considered as one of the reasons why both the start temperature and the end temperature of the thermal decomposition are decreased by the presence of the mineralizer as compared with the case of calcium carbonate alone.
That is, when a is an activity and K is an equilibrium constant of the reaction formula CaCO 3 → CaO + CO 2 ,
P CO2 = (a CaCO3 / a CaO ) · K
In general, the solid activity a is 1 regardless of the type if it is a pure substance. However, for calcium oxide (CaO), after pyrolysis of calcium carbonate (CaCO 3 ), other raw materials (that is, the above minerals) When the agent is dissolved, the value of a CaO is less than 1. As a result, P CO2 in the above equation is increased, the temperature at which P CO2 = 1 atm is lowered, and it is considered that calcination is further promoted. In addition, a CaCO3 is a value peculiar to the limestone varieties and production areas, and is not affected by other raw material components.

以上のことから、本発明によれば、蓄熱か焼炉における運転温度を低下させても、所望のＣＯ2ガスの回収量を確保することができる。しかも、上記蓄熱か焼炉において、セメント原料と異なり粒径が大きく、よって極端に比表面積が小さい熱媒体によってセメント原料を加熱してか焼させているために、当該蓄熱か焼炉において上記熱媒体をか焼温度以上の１０００℃以上に加熱しても、熱媒体同士あるいは熱媒体と炉壁の固着や融着を抑えて、コーチングトラブル等の発生を抑止することが可能になる。 From the above, according to the present invention, it is possible to ensure a desired amount of CO 2 gas recovered even if the operating temperature in the heat storage calcination furnace is lowered. Moreover, in the heat storage calcination furnace, the cement material is heated and calcined by a heat medium having a large particle size and thus an extremely small specific surface area, unlike the cement raw material. Even if the medium is heated to 1000 ° C. or higher, which is equal to or higher than the calcination temperature, it is possible to suppress the occurrence of coaching troubles by suppressing the adhesion or fusion between the heat mediums or between the heat medium and the furnace wall.

また、上記蓄熱か焼炉に導入されるか焼前のセメント原料は、通常のセメント製造プロセスと同様にしてセメント製造設備における第１のプレヒータにより予熱されているとともに、請求項４または１０に記載の発明における他のセメント原料は、第２のプレヒータにおいて上記蓄熱か焼炉から排出される高温のＣＯ2ガスにより予熱されている。 Further, the cement material before calcination to be introduced into the heat storage calciner, together are preheated by the first preheater in the cement manufacturing facility similarly to the conventional cement manufacturing process, to claim 4 or 1 0 Other cement raw materials in the described invention are preheated by the high-temperature CO 2 gas discharged from the heat storage calciner in the second preheater.

そして、請求項２に記載の発明のように、上記蓄熱か焼炉において、上記セメント原料よりも粒子径の大きい熱媒体を充填させているために、上記蓄熱か焼炉において大きな熱量を確保することができるとともに、既存のセメント製造設備に対して新たな熱エネルギーを加えることなく、か焼時に発生する原料起源のＣＯ2を、選択的に高濃度で回収することができる。 And like the invention of Claim 2 , in the said thermal storage calcination furnace, since the thermal medium with a particle diameter larger than the said cement raw material is filled, the big calorie | heat amount is ensured in the said thermal storage calcination furnace. In addition, it is possible to selectively recover CO 2 originating from the raw material generated during calcination at a high concentration without adding new thermal energy to the existing cement production facility.

加えて、蓄熱か焼炉において十分にか焼された高温のセメント原料をセメントキルンに戻しているために、セメントキルンにおいて焼成に要する燃料を削減することができる。この結果、セメントキルンとして、従来よりも長さ寸法の短いロータリーキルンや、流動化を図ることも可能になる。   In addition, since the high-temperature cement raw material sufficiently calcined in the heat storage calciner is returned to the cement kiln, the fuel required for firing in the cement kiln can be reduced. As a result, as a cement kiln, a rotary kiln having a shorter length than conventional ones and fluidization can be achieved.

また、請求項４または１０に記載の発明によれば、発生したＣＯ2ガスが有する熱量を、上記他のセメント原料の予熱に利用することにより、システム全体としての熱効率を一段と高めることができる。 Further, according to the invention described in claim 4 or 1 0, the amount of heat possessed by the CO 2 gas generated, by utilizing the pre-heating of the other cement material, it is possible to increase further the thermal efficiency of the entire system .

ここで、上記熱媒体としては、請求項３に記載の発明のように、上記蓄熱か焼炉における加熱温度に対する耐熱性と、セメント原料と混合された場合の耐摩耗性を有する生石灰（ＣａＯ）、珪石（ＳｉＯ2）または、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックス材料、耐熱合金等の金属材料の他、セメントクリンカを用いることができる。ちなみに、生石灰は、融点が２５００℃程度と高く、融着し難いという利点がある。また、熱媒体として上記蓄熱か焼炉内で上記セメント原料のか焼を繰り返し行う間に、徐々に摩耗して発生した微粉が原料に混合しても、セメント原料成分の一つであるために、弊害を生じることがない。さらに、生石灰に代えて石灰石を上記蓄熱か焼炉に充填した場合においても、その後脱炭酸して生石灰になるために、上述した生石灰の場合と同様の作用効果が得られる。 Here, as the heat medium, as in the invention according to claim 3 , quick lime (CaO) having heat resistance to the heating temperature in the heat storage calcination furnace and wear resistance when mixed with a cement raw material. In addition to ceramic materials such as silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ), metal materials such as heat-resistant alloys, cement clinker can be used. Incidentally, quicklime has the advantage that it has a high melting point of about 2500 ° C. and is difficult to fuse. In addition, while repeating the calcination of the cement raw material in the heat storage calcination furnace as a heat medium, even if fine powder generated by gradually wearing is mixed with the raw material, because it is one of the cement raw material components, There will be no harmful effects. Furthermore, even when limestone is filled in the heat storage or calcining furnace instead of quicklime, since it is subsequently decarboxylated to become quicklime, the same effect as in the case of quicklime is obtained.

また、珪石も、融点が１７００℃程度と高く、融着し難いとともに、非常に硬度が高いために摩耗し難く、熱媒体として補充する量が少なくて済むという利点がある。さらに、か焼の過程において徐々に摩耗して生じた微粉が原料に混合しても、セメント原料成分の一つであるために、不都合を生じることがない。   Silica also has the advantage that it has a high melting point of about 1700 ° C. and is difficult to fuse, and it is very hard to wear out, so that the amount of replenishment as a heat medium is small. Furthermore, even if fine powder generated by gradual wear during the calcination process is mixed with the raw material, it is one of the components of the cement raw material, so there is no inconvenience.

そして、請求項３に記載の発明のように、上記セメントキルンにおいて焼成することによって得られた硬質かつ粒子径がセメント原料よりも遙かに大きなセメントクリンカを用いれば、経済的であるとともに、仮にセメント原料と接触して摩耗した場合にも、当該摩耗粉は既に成分調整されているために、セメント原料と同質の摩耗粉が再びセメントキルンに送られることになり、よって運転や製品としてのセメントキルンの品質に悪影響を与えるおそれがない。 And if it uses the cement clinker which is hard and obtained by baking in the said cement kiln as the invention of Claim 3 and particle diameter is much larger than a cement raw material, while being economical, Even when worn in contact with the cement raw material, since the wear powder has already been adjusted, the wear powder of the same quality as the cement raw material will be sent to the cement kiln again. There is no risk of adversely affecting the quality of the kiln.

さらに、蓄熱か焼炉において熱媒体とセメント原料を混合させて熱交換する際に、セメント原料が、これよりも粒子径の大きい熱媒体の表面に付着する。そこで、請求項５に記載の発明のように、上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスによって、上記セメント原料を流動化させることにより、か焼された上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉からオーバーフローさせて上記セメントキルンに供給することができる。この結果、簡便にか焼された上記セメント原料を蓄熱か焼炉から取り出すことができる。 Further, when heat exchange is performed by mixing the heat medium and the cement raw material in the heat storage or calcining furnace, the cement raw material adheres to the surface of the heat medium having a larger particle diameter. Therefore, as in the invention described in claim 5 , the cement raw material is fluidized by the CO 2 gas generated when the cement raw material is supplied to the heat storage calcination furnace and calcined, thereby calcining. The cement raw material that has been used can be supplied to the cement kiln by overflowing from the heat storage or calcining furnace. As a result, the cement raw material that has been easily calcined can be taken out of the heat storage or calcining furnace.

また、請求項６に記載の発明の発明のように、上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスに、上記セメント原料を同伴させ粒子分離手段により、上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離させて、か焼された上記セメント原料を上記セメントキルンに供給することができる。これにより、簡便にか焼された上記セメント原料を蓄熱か焼炉から取り出すことができる。 Further, as in the invention of the sixth aspect , the cement raw material is entrained in the CO 2 gas generated when the cement raw material is supplied to the heat storage calcination furnace and calcined, and the particle separation means. The cement raw material and the CO 2 gas can be separated and the calcined cement raw material can be supplied to the cement kiln. Thereby, the said cement raw material calcined simply can be taken out from a thermal storage or a kiln.

ところで、セメントキルンから第１のプレヒータに送られてセメント原料を予熱する燃焼ガス中には、Ｎ2ガスとともに、化石燃料が燃焼される結果生じたＣＯ2ガス（燃料起源によるＣＯ2ガスの発生）が含まれている。
そこで、請求項７に記載の発明のように、上記蓄熱か焼炉内においてか焼されることにより、ＣａＯを多く含むセメント原料の一部を第１のプレヒータに戻せば、上記ＣａＯが燃料排ガスと接触して、ＣａＯ＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3、で示される化学反応が生じ、上記排ガス中の燃料起源によるＣＯ2ガスを吸収することができる。 By the way, in the combustion gas that is sent from the cement kiln to the first preheater and preheats the cement material, together with N 2 gas, CO 2 gas generated as a result of combustion of fossil fuel (generation of CO 2 gas originating from fuel) )It is included.
Therefore, as in the seventh aspect of the invention, if a part of the cement raw material containing a large amount of CaO is returned to the first preheater by being calcined in the heat storage calcination furnace, the CaO becomes the fuel exhaust gas. , A chemical reaction represented by CaO + CO 2 → CaCO 3 occurs, and CO 2 gas originating from fuel in the exhaust gas can be absorbed.

そして、生成したＣａＣＯ3は、セメント原料とともに、再び蓄熱か焼炉へと送られてか焼される。
このために、セメント原料がか焼される際に発生する原料起源のＣＯ2ガスに加えて、燃料起源のＣＯ2ガスも回収することが可能になる。 Then, CaCO 3 that generated together with cement material is calcined sent again to the heat storage calciner.
Therefore, in addition to CO 2 gas of the raw material origin generated when the cement material is calcined, CO 2 gas in the fuel origin also makes it possible to recover.

ここで、上記蓄熱か焼炉から排出されたか焼後のセメント原料は、高温であり、かつ上述したＣａＯ＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3の反応は、発熱反応である。このため、請求項８に記載の発明のように、蓄熱か焼炉から排出された上記セメント原料の一部を、一旦空気と熱交換させて降温した後に、上記第１のプレヒータに戻し、他方加熱された上記空気を上記蓄熱か焼炉における燃焼用空気として供給するようにすれば、システム内の熱エネルギーの一層の有効活用を図ることができるために好適である。 Here, the cement raw material after calcination discharged from the heat storage calcination furnace is at a high temperature, and the above-described reaction of CaO + CO 2 → CaCO 3 is an exothermic reaction. For this reason, as in the invention described in claim 8, after a part of the cement raw material discharged from the heat storage or calcining furnace is once subjected to heat exchange with air and then cooled down, it is returned to the first preheater, If the heated air is supplied as combustion air in the regenerator or calciner, it is preferable because the thermal energy in the system can be more effectively utilized.

さらに、請求項９に記載の発明のように、上記蓄熱か焼炉を複数備えているために、少なくとも一つの蓄熱か焼炉において、か焼前の上記セメント原料をか焼している際に、他の蓄熱か焼炉の少なくとも一つにおいて、上記熱媒体をか焼温度以上に加熱し蓄熱することができ、これを交互にまたはローテーションを決めて繰り返し行うことにより、か焼前の上記セメント原料を連続的にか焼することができる。 Furthermore, as in the invention described in claim 9 , since the heat storage calcination furnace is provided in plural, when the cement raw material before calcination is calcined in at least one heat storage calcination furnace. In at least one of the other heat storage and calcination furnaces, the heat medium can be heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature to store the heat, and this can be repeated alternately or with rotation to repeat the cement before calcination. The raw material can be continuously calcined.

本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a first embodiment of a CO 2 gas recovery facility according to the present invention. 本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態の蓄熱か焼炉を説明する説明図である。It is an explanatory view illustrating a heat storage calciner of the first embodiment of the recovery facility in the CO 2 gas in accordance with the present invention. 本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態の図２の蓄熱か焼炉の変形例を説明する説明図である。It is an explanatory view illustrating a modified example of the heat storage calciner of Figure 2 in the first embodiment of the recovery facility in the CO 2 gas in accordance with the present invention. 本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態の蓄熱か焼炉の他の変形例を説明する説明図である。It is an explanatory view illustrating another modified example of the heat storage calciner of the first embodiment of the recovery facility in the CO 2 gas in accordance with the present invention. 本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第２の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic diagram showing a second embodiment of the recovery facility in the CO 2 gas in accordance with the present invention. 雰囲気中ＣＯ2濃度と（１）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the reaction temperatures shown in the CO 2 concentration in the atmosphere (1). 雰囲気中ＣＯ2濃度と（２）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the reaction temperatures shown in the CO 2 concentration in the atmosphere (2). 雰囲気中ＣＯ2濃度と（３）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the reaction temperatures shown in the CO 2 concentration in the atmosphere (3). ＣＯ2雰囲気下におけるセメント原料と石灰石単独とのか焼開始温度および終了温度の相違を示すグラフである。It is a graph showing the differences in calcination start temperature and end temperature of the cement material and limestone alone in CO 2 atmosphere. 一般的なセメント製造設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a general cement manufacturing equipment. 雰囲気中のＣＯ2濃度と石灰石のか焼温度との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the calcining temperature of the CO 2 concentration and the limestone in the atmosphere.

（実施の形態１）
図１は、本発明に係るセメント製造設備におけるＣＯ2ガスｎの回収設備の第１の実施形態を示すもので、セメント製造設備の構成については、図１０に示したものと同一であるために、同一符号を付したその説明を簡略化する。
図１において、符号１０は、セメント製造装置のプレヒータ（第１のプレヒータ）３とは独立して設けられた第２のプレヒータ１０である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of a CO 2 gas n recovery facility in a cement manufacturing facility according to the present invention. The configuration of the cement manufacturing facility is the same as that shown in FIG. The description with the same reference numerals will be simplified.
In FIG. 1, the code | symbol 10 is the 2nd preheater 10 provided independently of the preheater (1st preheater) 3 of a cement manufacturing apparatus.

この第２のプレヒータ１０は、上記プレヒータ３と同様に、上下方向に直列的に配置された複数段のサイクロンによって構成されており、最上段のサイクロンに供給ライン１１からか焼前のセメント原料（か焼前セメント原料）ｋが供給されるようになっている。そして、第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロンの底部には、移送管１０ａの上端が接続されるとともに、この移送管１０ａの下端部が蓄熱か焼炉１２に導入されている。この蓄熱か焼炉１２は、第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂにより構成され、各々に移送管１０ａの下端部が導入されている。   Like the preheater 3, the second preheater 10 is composed of a plurality of cyclones arranged in series in the vertical direction, and the cement raw material before calcination (from the supply line 11 to the uppermost cyclone ( (Calcined cement raw material) k is supplied. And the upper end of the transfer pipe 10a is connected to the bottom of the lowermost cyclone of the second preheater 10, and the lower end of the transfer pipe 10a is introduced into the heat storage or firing furnace 12. The heat storage calcination furnace 12 is constituted by a first heat storage calcination furnace 12a and a second heat storage calcination furnace 12b, and a lower end portion of a transfer pipe 10a is introduced into each.

他方、上記セメント製造設備のプレヒータ３においては、最下段のサイクロンからか焼前セメント原料ｋを抜き出す抜出ライン１３が設けられ、この抜出ライン１３の先端部が第２のプレヒータ１０からの移送管１０ａに接続されている。これにより、第２のプレヒータ１０からのか焼前セメント原料ｋと、プレヒータ３からのか焼前セメント原料ｋとが、蓄熱か焼炉１２内に導入されるようになっている。   On the other hand, in the preheater 3 of the cement production facility, an extraction line 13 for extracting the pre-calcination cement raw material k from the lowermost cyclone is provided, and the leading end of the extraction line 13 is transferred from the second preheater 10. Connected to the tube 10a. Thereby, the pre-calcination cement raw material k from the second preheater 10 and the pre-calcination cement raw material k from the preheater 3 are introduced into the heat storage or firing furnace 12.

さらに、このＣＯ2ガスｎの回収装置においては、第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂとが並列的に設けられている。この第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂは、図２に示すように、横型の蓄熱か焼炉１２の内部に粒子径がか焼前セメント原料ｋより大きい熱媒体ｔが充填されている。この熱媒体ｔは、クリンカクーラ６から排出されたセメントクリンカや、珪石、生石灰のいずれかが充填され、底部には内部を加熱するバーナ１４が各々に設けられているとともに、クリンカクーラ６からの抽気を燃焼用空気として導入するための導入管１５が設けられている。さらに、側面の一方側にか焼前セメント原料ｋを導入するための移送管１０ａが設けられているとともに、他方側にＣＯ2ガスｎが分離したか焼されたセメント原料（か焼済みセメント原料）ｋ’をロータリーキルン１の窯尻部分２に戻す戻りライン１８が設けられている。そして、この第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂの天井部には、内部の燃焼排ガスまたはＣＯ2ガスｎを排気するための排ガス管１６が設けられている。 Further, in the CO 2 gas n recovery apparatus, a first heat storage / calcination furnace 12a and a second heat storage / calcination furnace 12b are provided in parallel. As shown in FIG. 2, the first heat storage calcination furnace 12a and the second heat storage calcination furnace 12b have a heat medium having a particle diameter larger than that of the cement raw material k before calcination inside the horizontal heat storage calcination furnace 12. t is filled. This heat medium t is filled with any one of cement clinker discharged from the clinker cooler 6, silica stone, and quicklime, and a burner 14 for heating the inside is provided at the bottom, and from the clinker cooler 6. An introduction pipe 15 for introducing the bleed air as combustion air is provided. Further, a transfer pipe 10a for introducing the pre-calcination cement raw material k is provided on one side of the side surface, and the calcined cement raw material (calcined cement raw material from which CO 2 gas n is separated) is provided on the other side. ) A return line 18 is provided for returning k ′ to the kiln butt portion 2 of the rotary kiln 1. An exhaust pipe 16 for exhausting internal combustion exhaust gas or CO 2 gas n is provided at the ceiling of the first heat storage calciner 12a and the second heat storage calciner 12b.

そして、各々の排ガス管１６は、ロータリーキルン１からの排ガス管３ｂおよび第１のプレヒータ３と、第２のプレヒータ１０とに接続されていて、蓄熱か焼炉１２から排出される燃焼排ガスとＣＯ2ガスｎを切り替えて導入するための切替弁１７が各々に設けられている。この切替弁１７は、例えば、蓄熱か焼炉１２を蓄熱している時には、排出される燃焼排ガスを第１のプレヒータ３に送るように、蓄熱か焼炉１２でか焼している時には、排出されるＣＯ2ガスｎを第２のプレヒータ１０に送るように、排ガス管１６の経路が切り替わるように設けられている。 Each exhaust gas pipe 16 is connected to the exhaust gas pipe 3b and the first preheater 3 and the second preheater 10 from the rotary kiln 1, and the combustion exhaust gas discharged from the heat storage calciner 12 and CO 2. A switching valve 17 for switching and introducing the gas n is provided for each. For example, when the heat storage calcination furnace 12 is storing heat, the switching valve 17 is discharged when the heat storage calcination furnace 12 is calcinated so that the exhaust gas discharged is sent to the first preheater 3. In order to send the CO 2 gas n to the second preheater 10, the path of the exhaust gas pipe 16 is switched.

さらに、図２に示す横型の蓄熱か焼炉１２の変形例である図３の蓄熱か焼炉１２は、第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂの下部側面の一方側に、内部を加熱するバーナ１４が各々に設けられているとともに、クリンカクーラ６からの抽気を燃焼用空気として導入するための導入管１５が設けられている。また、下部側面の他方側には、蓄熱か焼炉１２を加熱し蓄熱する際に発生する燃焼排ガスを排出するための排出管１６ａが設けられている。この排出管１６ａは、蓄熱か焼炉１２が蓄熱時に、燃焼排ガスが排出される。   3 is a modified example of the horizontal heat storage calciner 12 shown in FIG. 2, and is one of the lower side surfaces of the first heat storage calciner 12a and the second heat storage calciner 12b. On the side, a burner 14 for heating the inside is provided, and an introduction pipe 15 for introducing the bleed air from the clinker cooler 6 as combustion air is provided. Further, on the other side of the lower side surface, there is provided a discharge pipe 16a for discharging combustion exhaust gas generated when the heat storage calciner 12 is heated and stored. The exhaust pipe 16a discharges combustion exhaust gas when the heat storage or firing furnace 12 stores heat.

そして、図４に示す蓄熱か焼炉１２の変形例では、縦型の蓄熱か焼炉１２の内部に粒子径がか焼前セメント原料ｋより大きい熱媒体ｔが充填されている。そして、下部側面に内部を加熱するバーナ１４が各々に設けられているとともに、底部にはクリンカクーラ６からの抽気を燃焼用空気として導入するための導入管１５が設けられている。さらに、側面の一方側にか焼前セメント原料ｋを導入するための移送管１０ａが設けられている。また、この第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂの天井部には、内部の燃焼排ガスまたはＣＯ2ガスｎを排出するための排出管１６ｂが設けられ、この排出管１６ｂの出口側にサイクロン２６が設けられている。そして、このサイクロン２６の天井部には、燃焼排ガスまたはＣＯ2ガスｎを排気するための排ガス管１６が設けられ、底部にはか焼時に発生したＣＯ2ガスｎを分離したか焼済みセメント原料ｋ’をロータリーキルン１の窯尻部分２に戻す戻りライン１８が設けられている。 And in the modification of the heat storage calcination furnace 12 shown in FIG. 4, the heat medium t whose particle diameter is larger than the cement raw material k before calcination is filled inside the vertical heat storage calcination furnace 12. Burner 14 for heating the inside is provided on the lower side surface, and an introduction pipe 15 for introducing the bleed air from the clinker cooler 6 as combustion air is provided at the bottom. Furthermore, the transfer pipe 10a for introducing the cement raw material k before calcination is provided on one side of the side surface. A discharge pipe 16b for discharging internal combustion exhaust gas or CO 2 gas n is provided at the ceiling of the first heat storage calciner 12a and the second heat storage calciner 12b. A cyclone 26 is provided on the outlet side of 16b. An exhaust pipe 16 for exhausting combustion exhaust gas or CO 2 gas n is provided at the ceiling of the cyclone 26, and the calcined cement raw material from which CO 2 gas n generated during calcination is separated is provided at the bottom. A return line 18 is provided for returning k ′ to the kiln bottom part 2 of the rotary kiln 1.

また、各々の排ガス管１６は、ロータリーキルン１からの排ガス管３ｂおよび第１のプレヒータ３と、第２のプレヒータ１０とに接続されていて、蓄熱か焼炉１２から排出される燃焼排ガスとＣＯ2ガスｎを切り替えて導入するための切替弁１７が各々に設けられている。この切替弁１７は、例えば、蓄熱か焼炉１２を蓄熱している時には、排出される燃焼排ガスを第１のプレヒータ３に送るように、蓄熱か焼炉１２でか焼している時には、排出されるＣＯ2ガスｎを第２のプレヒータ１０に送るように、排ガス管１６の経路が切り替わるように設けられている。
なお、図中符号１９は、ＣＯ2ガスｎの排気ラインであり、符号２０は、ＣＯ2ガスｎの排気ファンである。 Each exhaust gas pipe 16 is connected to the exhaust gas pipe 3b from the rotary kiln 1, the first preheater 3, and the second preheater 10, and the combustion exhaust gas discharged from the heat storage calciner 12 and CO 2. A switching valve 17 for switching and introducing the gas n is provided for each. For example, when the heat storage calcination furnace 12 is storing heat, the switching valve 17 is discharged when the heat storage calcination furnace 12 is calcinated so that the exhaust gas discharged is sent to the first preheater 3. In order to send the CO 2 gas n to the second preheater 10, the path of the exhaust gas pipe 16 is switched.
In the figure, reference numeral 19 denotes an exhaust line for CO 2 gas n, and reference numeral 20 denotes an exhaust fan for CO 2 gas n.

次に、上記第１の実施形態に示したＣＯ2ガスｎの回収設備を用いた本発明に係るＣＯ2ガスｎの回収方法の一実施形態について説明する。
先ずか焼前セメント原料ｋを、供給ライン４、１１から各々プレヒータ３、第２のプレヒータ１０の最上段のサイクロンに供給する。 Next, one embodiment of a method for recovering CO 2 gas n according to the present invention using the recovery facility of CO 2 gas n shown in the first embodiment.
First, the cement raw material k before calcination is supplied from the supply lines 4 and 11 to the uppermost cyclone of the preheater 3 and the second preheater 10, respectively.

すると、プレヒータ３においては、順次下方のサイクロンへと送られる過程で、従来と同様にロータリーキルン１から排ガス管３ｂを介して供給される排ガス、および第１の蓄熱か焼炉１２ａからの燃焼排ガスによってか焼前セメント原料ｋが予熱される。そして、か焼温度に達する前（例えば、８１０℃）まで予熱されたか焼前セメント原料ｋが、抜出ライン１３から移送管１０ａを介して第２の蓄熱か焼炉１２ｂへと供給されてゆく。   Then, in the preheater 3, in the process of being sequentially sent to the lower cyclone, the exhaust gas supplied from the rotary kiln 1 through the exhaust gas pipe 3b and the combustion exhaust gas from the first heat storage calciner 12a in the same manner as before. The pre-calcination cement raw material k is preheated. Then, the pre-calcination cement raw material k that has been preheated before reaching the calcination temperature (for example, 810 ° C.) is supplied from the extraction line 13 to the second heat storage / calcination furnace 12b via the transfer pipe 10a. .

また、第２のプレヒータ１０に供給されたか焼前セメント原料ｋは、蓄熱か焼炉１２ｂ内のか焼により発生したＣＯ2ガスｎによって予熱され、最終的にか焼温度に達する前（例えば、７６０℃）まで予熱されて移送管１０ａから第２の蓄熱か焼炉１２ｂへと供給されてゆく。 Further, the pre-calcination cement raw material k supplied to the second preheater 10 is preheated by the CO 2 gas n generated by calcination in the heat storage calcination furnace 12b and finally reaches the calcination temperature (for example, 760). C.) and is supplied from the transfer pipe 10a to the second heat storage calciner 12b.

一方、第２の蓄熱か焼炉１２ｂにおいては、図２および図３に示すように、移送管１０ａより供給されたか焼前セメント原料ｋが、内部に充填され予め加熱し蓄熱したセメントクリンカ（熱媒体）ｔと混合されてか焼温度以上（例えば、９００℃）に加熱されか焼されるとともに、この際にＣＯ2ガスｎが発生する。 On the other hand, in the second heat storage calciner 12b, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the cement clinker (heat which is filled with the pre-calcination cement raw material k supplied from the transfer pipe 10a and heated in advance is stored. The medium is mixed with t and heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature (for example, 900 ° C.), and at this time, CO 2 gas n is generated.

そして、第２の蓄熱か焼炉１２ｂ内に発生したＣＯ2ガスｎは、排ガス管１６から第２のプレヒータ１０における加熱媒体として導入される。この際に、排ガス管１６に設けられた切替弁１７は、第２のプレヒータ１０に通じる経路を開き、第１のプレヒータ３に通じる経路を遮断して、ＣＯ2ガスｎを第２のプレヒータ１０へ導く。また、か焼済みセメント原料ｋ’は、か焼の際に発生したＣＯ2ガスｎにより流動化され、オーバーフローにより戻りライン１８からセメントキルン１の窯尻部分２へと戻され、最終的にロータリーキルン１内で焼成される。 The CO 2 gas n generated in the second heat storage calciner 12 b is introduced from the exhaust gas pipe 16 as a heating medium in the second preheater 10. At this time, the switching valve 17 provided in the exhaust gas pipe 16 opens a path that leads to the second preheater 10, blocks a path that leads to the first preheater 3, and converts the CO 2 gas n into the second preheater 10. Lead to. The calcined cement raw material k ′ is fluidized by the CO 2 gas n generated during calcination, and returned to the kiln bottom part 2 of the cement kiln 1 by the overflow, and finally the rotary kiln. 1 is fired.

また、図４に示す変形例では、第２の蓄熱か焼炉１２ｂにおいて、移送管１０ａよりか焼前セメント原料ｋが、内部に充填され予め加熱し蓄熱されたセメントクリンカ（熱媒体）ｔと混合されてか焼温度以上（例えば、９００℃）に加熱されか焼されるとともに、この際にＣＯ2ガスｎが発生する。 Moreover, in the modification shown in FIG. 4, in the second heat storage calcination furnace 12b, cement clinker (heat medium) t filled with the pre-calcination cement raw material k from the transfer pipe 10a and preheated to store heat is used. While being mixed and heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature (for example, 900 ° C.), CO 2 gas n is generated at this time.

そして、第２の蓄熱か焼炉１２ｂ内に発生したＣＯ2ガスｎは、か焼済みセメント原料ｋ’を同伴して、排出管１６ｂからサイクロン２６に導入される。そして、サイクロン２６内で、ＣＯ2ガスｎとか焼済みセメント原料ｋ’とに分離される。分離されたか焼済みセメント原料ｋ’は、底部に設けられた戻りライン１８からセメントキルン１の窯尻部分２に導入される。また、分離されたＣＯ2ガスｎは、天井部の排ガス管１６から第２のプレヒータ１０における加熱媒体として導入される。この際に、排ガス管１６に設けられた切替弁１７は、第２のプレヒータ１０に通じる経路を開き、第１のプレヒータ３に通じる経路を遮断して、ＣＯ2ガスｎを第２のプレヒータ１０へ導く。 The CO 2 gas n generated in the second heat storage calcination furnace 12b is introduced into the cyclone 26 from the discharge pipe 16b along with the calcined cement raw material k ′. Then, in the cyclone 26, it is separated into CO 2 gas n and calcined cement raw material k ′. The separated calcined cement raw material k ′ is introduced into the kiln bottom part 2 of the cement kiln 1 from a return line 18 provided at the bottom. Further, the separated CO 2 gas n is introduced as a heating medium in the second preheater 10 from the exhaust gas pipe 16 at the ceiling. At this time, the switching valve 17 provided in the exhaust gas pipe 16 opens a path that leads to the second preheater 10, blocks a path that leads to the first preheater 3, and converts the CO 2 gas n into the second preheater 10. Lead to.

他方、第１の蓄熱か焼炉１２ａにおいては、第２の蓄熱か焼炉１２ｂがか焼を行っているのと平行して、第１の蓄熱か焼炉１２ａ内部に充填されたセメントクリンカ（熱媒体）ｔが、バーナ１４と導入管１５により導入されたクリンカクーラ６からの抽気によって、か焼前セメント原料ｋのか焼温度以上（例えば、１２００℃）に加熱され蓄熱される。その際に排出された燃焼排ガスは、排ガス管１６からプレヒータ３における加熱媒体として導入される。このときに、排ガス管１６に設けられた切替弁１７は、第１のプレヒータ３に通じる経路を開き、第２のプレヒータ１０へ通じる経路を遮断して、燃焼排ガスを第１のプレヒータ３へ導く。この際に、図２に示す蓄熱か焼炉１２の変形例である図３に示す蓄熱か焼炉１２においては、燃焼排ガスが排出管１６ａより排出される。これにより、燃焼排ガスによりセメントクリンカ（熱媒体）ｔを効率よく加熱することができる。またこの場合には、天井部に設けられた排ガス管１６は閉じられる。   On the other hand, in the first heat storage calcination furnace 12a, a cement clinker (inside the first heat storage calcination furnace 12a is filled in parallel with the second heat storage calcination furnace 12b performing calcination ( The heat medium (t) is heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature (for example, 1200 ° C.) of the cement raw material k before calcination by the bleed air from the clinker cooler 6 introduced by the burner 14 and the introduction pipe 15. The combustion exhaust gas discharged at that time is introduced from the exhaust gas pipe 16 as a heating medium in the preheater 3. At this time, the switching valve 17 provided in the exhaust gas pipe 16 opens a path leading to the first preheater 3, blocks a path leading to the second preheater 10, and guides the combustion exhaust gas to the first preheater 3. . At this time, in the heat storage calciner 12 shown in FIG. 3 which is a modification of the heat storage calciner 12 shown in FIG. 2, combustion exhaust gas is discharged from the exhaust pipe 16a. Thereby, the cement clinker (heat medium) t can be efficiently heated by the combustion exhaust gas. In this case, the exhaust gas pipe 16 provided on the ceiling is closed.

なお、セメントクリンカ（熱媒体）ｔは、１２００℃程度の高温に加熱して蓄熱する必要があるのに対して、ロータリーキルン１からの排ガスは、１１００〜１２００℃の温度であるために、当該ロータリーキルン１からの排ガスの全量または一定量を、蓄熱か焼炉１２ａに導入して、再び排ガス管１６からプレヒータ３へと送るようにすれば、上記排ガスを有効利用することができる。   The cement clinker (heat medium) t needs to be heated and stored at a high temperature of about 1200 ° C., whereas the exhaust gas from the rotary kiln 1 has a temperature of 1100 to 1200 ° C. If the total amount or a certain amount of the exhaust gas from 1 is introduced into the heat storage or firing furnace 12a and sent again from the exhaust gas pipe 16 to the preheater 3, the exhaust gas can be used effectively.

さらに、図４に示すように、他の変形例の蓄熱か焼炉１２においては、燃焼排ガスが天井部に設けられた排出管１６ｂからサイクロン２６に導入され、排ガス管１６からプレヒータ３における加熱媒体として導入される。   Further, as shown in FIG. 4, in the heat storage calcination furnace 12 of another modified example, combustion exhaust gas is introduced into the cyclone 26 from the exhaust pipe 16 b provided on the ceiling, and the heating medium in the preheater 3 is supplied from the exhaust gas pipe 16. As introduced.

また、第２の蓄熱か焼炉１２ｂ内で、セメント原料ｋがか焼された後は、再びバーナ１４と導入管１５より導入されたクリンカクーラ６からの抽気とにより、内部に充填されたセメントクリンカ（熱媒体）ｔを加熱し蓄熱する。このときに、排ガス管１６に設けられた切替弁１７は、第１のプレヒータ３に通じる経路を開き、第２のプレヒータ１０へ通じる経路を遮断して、燃焼排ガスを第１のプレヒータ３へ導く。   Further, after the cement raw material k is calcined in the second heat storage calciner 12b, the cement filled inside by the extraction from the clinker cooler 6 introduced from the burner 14 and the introduction pipe 15 again. The clinker (heat medium) t is heated to store heat. At this time, the switching valve 17 provided in the exhaust gas pipe 16 opens a path leading to the first preheater 3, blocks a path leading to the second preheater 10, and guides the combustion exhaust gas to the first preheater 3. .

一方、蓄熱されている第１の蓄熱か焼炉１２ａにおいては、バーナ１４を停止した後に、移送管１０ａより供給されたか焼前セメント原料ｋが、セメントクリンカ（熱媒体）ｔと混合してか焼温度以上（例えば、９００℃）に加熱してか焼されるとともに、この際にＣＯ2ガスｎが発生する。 On the other hand, in the first heat storage calcination furnace 12a in which heat is stored, after the burner 14 is stopped, is the pre-calcination cement raw material k supplied from the transfer pipe 10a mixed with the cement clinker (heat medium) t? While being calcined by heating to a temperature equal to or higher than the firing temperature (eg, 900 ° C.), CO 2 gas n is generated at this time.

そして、第１の蓄熱か焼炉１２ａ内に発生したＣＯ2ガスｎは、排ガス管１６から第２のプレヒータ１０における加熱媒体として導入される。この際に、排ガス管１６に設けられた切替弁１７は、第２のプレヒータ１０に通じる経路を開き、第１のプレヒータ３に通じる経路を遮断して、ＣＯ2ガスｎを第２のプレヒータ１０へ導く。また、か焼済みセメント原料ｋ’は、か焼の際に発生したＣＯ2ガスｎにより流動化され、オーバーフローにより戻りライン１８からセメントキルン１の窯尻部分２へと戻され、最終的にロータリーキルン１内で焼成される。 The CO 2 gas n generated in the first heat storage calciner 12 a is introduced from the exhaust gas pipe 16 as a heating medium in the second preheater 10. At this time, the switching valve 17 provided in the exhaust gas pipe 16 opens a path that leads to the second preheater 10, blocks a path that leads to the first preheater 3, and converts the CO 2 gas n into the second preheater 10. Lead to. The calcined cement raw material k ′ is fluidized by the CO 2 gas n generated during calcination, and returned to the kiln bottom part 2 of the cement kiln 1 by the overflow, and finally the rotary kiln. 1 is fired.

このように、上記セメント製造整備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備によれば、第１の蓄熱か焼炉１２ａと第２の蓄熱か焼炉１２ｂとを用いて、か焼と加熱および蓄熱を繰り返し行うことにより、連続的にＣＯ2ガスの回収をおこなうことができるとともに、設備の簡素化を図ることができる。また、セメント設備における熱源を有効活用して、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスｎのうちの半分以上を占める原料起源によるＣＯ2ガスｎを、１００％に近い高い濃度で回収することができる。 As described above, according to the CO 2 gas recovery method and recovery facility in the cement production and maintenance, the first heat storage calciner 12a and the second heat storage calciner 12b are used for calcination, heating and heat storage. By repeating the above, it is possible to continuously collect the CO 2 gas and simplify the equipment. Further, by effectively utilizing the heat source in the cement facility, the CO 2 gas n by feed origin account for more than half of the CO 2 gas n generated in the cement facility can be recovered at a high concentration close to 100% .

この際に、蓄熱か焼炉１２において、か焼前セメント原料ｋと異なる粒径が大きく、よって極端に比表面積が小さいセメントクリンカを熱媒体ｔとして、か焼前セメント原料ｋを加熱してか焼させているために、蓄熱か焼炉１２においてセメントクリンカｔをか焼温度以上の１０００℃以上に加熱しても、熱媒体同士あるいは熱媒体と炉壁の固着や融着を抑えて、コーチングトラブル等の発生を抑止することが可能になる。   At this time, in the heat storage calcination furnace 12, the cement clinker k before calcination is heated using a cement clinker having a large particle size different from that of the cement calcination k before calcination and thus having an extremely small specific surface area as the heat medium t. Because it is fired, even if the cement clinker t is heated to 1000 ° C. or higher, which is higher than the calcination temperature, in the heat storage or calcining furnace 12, it prevents the heat mediums from sticking to each other or between the heat medium and the furnace wall. It becomes possible to suppress the occurrence of troubles.

加えて、蓄熱か焼炉１２において十分にか焼された高温のか焼済みセメント原料ｋ’を、戻りライン１８からロータリーキルン１に戻しているために、ロータリーキルン１において焼成に要する燃料を削減することができ、よって従来よりも長さ寸法の短いロータリーキルン１を用いることができる。   In addition, since the high-temperature calcined cement raw material k ′ sufficiently calcined in the heat storage calciner 12 is returned from the return line 18 to the rotary kiln 1, the fuel required for firing in the rotary kiln 1 can be reduced. Therefore, the rotary kiln 1 having a shorter length than the conventional one can be used.

（実施の形態２）
図５には、本発明に係るＣＯ2ガスｎの回収設備の第２の実施形態を示すもので、図１に示したものと同一構成部分については、同様に同一付してその説明を簡略化する。
この回収設備においては、蓄熱か焼炉１２からロータリーキルン１の窯尻部分２へと戻されるか焼済みセメント原料ｋ’の戻りライン１８に、か焼済みセメント原料ｋ’の一部を分岐する分岐管２１が設けられている。そして、この分岐管２１は、熱交換器２２に導入される。 (Embodiment 2)
FIG. 5 shows a second embodiment of the CO 2 gas n recovery facility according to the present invention, and the same components as those shown in FIG. Turn into.
In this recovery facility, a branch that branches a part of the calcined cement raw material k ′ to the return line 18 of the calcined cement raw material k ′ that is returned from the heat storage calciner 12 to the kiln bottom part 2 of the rotary kiln 1. A tube 21 is provided. The branch pipe 21 is introduced into the heat exchanger 22.

この熱交換器２２は、空気の供給管２４から送られてくる空気を、分岐管２１から送られてくる高温（例えば、９００℃）のか焼済みセメント原料ｋ’によって加熱するためのものであり、分岐管２１の出口側には、降温（例えば、３００℃）したか焼済みセメント原料ｋ’を第１のプレヒータ３に戻す移送ライン２３が接続されている。他方、熱交換器２２で加熱された空気の出口側は、当該空気を蓄熱か焼炉１２の燃焼用空気として供給する供給管２５が接続されている。   The heat exchanger 22 is for heating the air sent from the air supply pipe 24 by the high-temperature (for example, 900 ° C.) calcined cement raw material k ′ sent from the branch pipe 21. A transfer line 23 is connected to the outlet side of the branch pipe 21 to return the calcined cement raw material k ′ whose temperature has been lowered (for example, 300 ° C.) to the first preheater 3. On the other hand, the outlet side of the air heated by the heat exchanger 22 is connected to a supply pipe 25 that supplies the air as heat storage or combustion air for the kiln 12.

以上の構成からなる第２の実施形態に係るＣＯ2ガスｎの回収設備においては、蓄熱か焼炉１２内においてか焼されることによりＣａＯを多く含むセメント原料の一部を、分岐管２１、熱交換器２２および移送ライン２３を介して第１のプレヒータ３に戻しているため、か焼済みセメント原料ｋ’が第１のプレヒータ３におけるか焼前セメント原料ｋの加熱用の燃焼排ガスと接触して、ＣａＯ＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3で示すように、当該燃焼排ガス中の燃料起源によるＣＯ2ガスｎを吸収する。 In the CO 2 gas n recovery facility according to the second embodiment configured as described above, a part of the cement raw material containing a large amount of CaO by being calcined in the regenerative calciner 12 is supplied to the branch pipe 21, Since it is returned to the first preheater 3 via the heat exchanger 22 and the transfer line 23, the calcined cement raw material k ′ comes into contact with the combustion exhaust gas for heating the precalcined cement raw material k in the first preheater 3. Then, as indicated by CaO + CO 2 → CaCO 3 , the CO 2 gas n derived from the fuel in the combustion exhaust gas is absorbed.

そして、生成したＣａＣＯ3は、か焼前セメント原料ｋとともに、再び蓄熱か焼炉に送られてか焼される。
この結果、蓄熱か焼炉内１２においてか焼前セメント原料ｋが、か焼される際に発生する原料起源のＣＯ2ガスｎに加えて、ロータリーキルン１の主バーナ５や蓄熱か焼炉１２のバーナ１４における燃焼によって発生する燃料起源のＣＯ2ガスｎも回収することができる。 Then, CaCO 3 that generated together with cement material k precalcination, calcined sent again to the heat storage calciner.
As a result, the cement raw material k before calcination in the heat storage calcination furnace 12 is added to the raw burner 5 of the rotary kiln 1 and the heat storage calcination furnace 12 in addition to the raw material-derived CO 2 gas n. The fuel-derived CO 2 gas n generated by the combustion in the burner 14 can also be recovered.

加えて、蓄熱か焼炉１２から排出された約９００℃と高温のか焼済みセメント原料ｋ’の一部を、熱交換器２２において空気と熱交換させて約３００℃程度まで降温した後に、移送ライン２３から第１のプレヒータ３に戻すとともに、熱交換器２２において加熱された上記空気を、供給管２５から蓄熱か焼炉１２に燃焼用空気として供給しているために、システム内の熱エネルギーの一層の有効活用を図ることができる。   In addition, a portion of the high-temperature calcined cement raw material k ′ discharged from the heat storage or calcining furnace 12 is heat-exchanged with air in the heat exchanger 22 and lowered to about 300 ° C. before being transferred. While returning from the line 23 to the first preheater 3 and supplying the air heated in the heat exchanger 22 from the supply pipe 25 to the heat storage or firing furnace 12, the heat energy in the system Can be used more effectively.

この際に、第１のプレヒータ３の下段においては、約８００℃の温度雰囲気になっているのに対して、これよりも低温の約３００℃のか焼前セメント原料ｋが供給されることになるが、上述したＣａＯ＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3で示す反応は発熱反応であるために、第１のプレヒータ３における熱バランスを崩すおそれもない。 At this time, the lower stage of the first preheater 3 has a temperature atmosphere of about 800 ° C., whereas a pre-calcination cement raw material k of about 300 ° C., which is lower than this, is supplied. However, since the reaction represented by CaO + CO 2 → CaCO 3 described above is an exothermic reaction, there is no possibility of losing the heat balance in the first preheater 3.

１ ロータリーキルン（セメントキルン）
３ プレヒータ（第１のプレヒータ）
１０ 第２のプレヒータ
１０ａ 移送管
１２ 蓄熱か焼炉
１３ 抜出ライン
１６ 排ガス管
１８ 戻りライン
２２ 熱交換器
２５ 燃焼用空気の供給管
ｋ か焼前セメント原料（か焼前のセメント原料）
ｋ’か焼済みセメント原料（か焼されたセメント原料） 1 Rotary kiln (cement kiln)
3 Preheater (first preheater)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 2nd preheater 10a Transfer pipe 12 Thermal storage calcination furnace 13 Extraction line 16 Exhaust gas pipe 18 Return line 22 Heat exchanger 25 Combustion air supply pipe k Cement raw material before calcination (cement raw material before calcination)
k 'calcined cement raw material (calcined cement raw material)

Claims (10)

セメント原料を、第１のプレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、
か焼温度以上に加熱し蓄熱した蓄熱か焼炉を複数設け、そのうちの少なくとも１つの蓄熱か焼炉に、上記第１のプレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を供給してか焼を行っている際に、他の蓄熱か焼炉の少なくとも１つをか焼温度以上に加熱して蓄熱を行い、これを複数の上記蓄熱か焼炉によって交互に繰り返し行うことにより、か焼された上記セメント原料を上記セメントキルンに供給するとともに、上記蓄熱か焼炉内において上記セメント原料のか焼により発生したＣＯ2ガスを回収することを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 A method for recovering CO 2 gas generated in a cement manufacturing facility in which a cement raw material is preheated by a first preheater and then supplied to a cement kiln maintained in a high-temperature atmosphere and fired.
Providing a plurality of heated above the calcination temperature heat storage heat storage calciner, carried in at least one regenerative calciner of them, calcined by supplying the cement material before calcination extracted from the first preheater In this case, at least one of the other heat storage / calcination furnaces is heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature, and heat storage is performed. A method for recovering CO 2 gas in a cement production facility, comprising supplying a cement raw material to the cement kiln and recovering CO 2 gas generated by calcination of the cement raw material in the heat storage calcination furnace. 上記蓄熱か焼炉には、上記セメント原料よりも粒子径の大きい熱媒体を充填させることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 The aforementioned regenerative calciner method for recovering CO 2 gas in the cement manufacturing facility according to claim 1, characterized in Rukoto is filled with large thermal medium particle size than the cement material. 上記熱媒体は、上記セメントキルンにおいて焼成することによって得られたセメントクリンカ、珪石、生石灰のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 The heat medium, cement clinker obtained by calcination in the cement kiln, silica, a method of recovering CO 2 gas in the cement manufacturing facility according to claim 2, wherein either Der Rukoto lime. 上記第１のプレヒータから抜き出されたか焼前の上記セメント原料と、上記第１のプレヒータから独立した第２のプレヒータで予熱されたか焼前の他のセメント原料とを、上記蓄熱か焼炉に供給するとともに、上記蓄熱か焼炉内において発生したＣＯ 2 ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 The cement raw material before calcination extracted from the first preheater and the other cement raw material before calcination preheated by a second preheater independent of the first preheater are supplied to the heat storage calcination furnace. supplies, cement manufacturing facility according to any one of claims 1 to 3, characterized that you recover CO 2 gas generated in the regenerative calciner after utilized as a heat source of the second preheater CO 2 gas recovery method in 上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスによって上記セメント原料を流動化させることにより、か焼された上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉からオーバーフローさせて上記セメントキルンに供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 The cement raw material is fluidized by the CO 2 gas generated when the cement raw material is supplied to the heat storage calcination furnace and calcined, thereby overflowing the calcined cement raw material from the heat storage calcination furnace. The method for recovering CO 2 gas in a cement manufacturing facility according to any one of claims 1 to 4, wherein the CO 2 gas is supplied to the cement kiln . 上記セメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給してか焼する際に発生したＣＯ2ガスに上記セメント原料を同伴させ、粒子分離手段により上記セメント原料とＣＯ 2 ガスとを分離させて、か焼された上記セメント原料を上記セメントキルンに供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 The cement raw material is entrained in the CO 2 gas generated when the cement raw material is supplied to the heat storage calciner and calcined, and the cement raw material and the CO 2 gas are separated by a particle separation means , and calcined. The method for recovering CO 2 gas in a cement manufacturing facility according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cement raw material is supplied to the cement kiln. 上記蓄熱か焼炉内においてか焼された上記セメント原料の一部を、上記第１のプレヒータに戻すことを特徴する請求項１〜６のいずれかに記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 A part of the cement raw material calcined in the heat storage calcination furnace is returned to the first preheater, and the CO 2 gas recovery in the cement production facility according to any one of claims 1 to 6 Method. 上記セメント原料の一部を、空気と熱交換させて、降温した当該セメント原料を上記第１のプレヒータに戻すとともに、加熱された上記空気を上記蓄熱か焼炉における燃焼用空気として供給することを特徴とする請求項７に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。 A part of the cement raw material is heat-exchanged with air, and the cooled cement raw material is returned to the first preheater, and the heated air is supplied as combustion air in the heat storage calciner. The method for recovering CO 2 gas in a cement manufacturing facility according to claim 7, セメント原料を予熱する第１のプレヒータと、この第１のプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えた製造設備において発生するＣＯ 2 ガスを回収するための設備であって、
上記第１のプレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す抜出ラインと、この抜出ラインから抜き出された上記セメント原料が導入されるとともに、上記セメント原料のか焼温度以上に加熱し蓄熱する蓄熱か焼炉と、上記蓄熱か焼炉においてか焼された上記セメント原料の一部を上記第１のプレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記蓄熱か焼炉内で発生したＣＯ 2 ガスを回収するＣＯ 2 ガス排気管とを備え、
上記蓄熱か焼炉は、複数備えられていることを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガス回収設備。 A first preheater for preheating a cement material, a facility for recovering CO 2 gas generated in the production facility and a cement kiln for firing the cement material preheated by the first preheater,
An extraction line for extracting the cement raw material before calcination from the first preheater, and the cement raw material extracted from the extraction line are introduced and heated to a temperature equal to or higher than the calcination temperature of the cement raw material to store heat. A heat storage calciner, a return line for returning a part of the cement raw material calcined in the heat storage calciner to the first preheater or the cement kiln, and CO 2 gas generated in the heat storage calciner And a CO 2 gas exhaust pipe for collecting
The regenerative calciner, CO 2 gas recovery facility in a cement manufacturing facility which is characterized that you have a plurality equipped. 上記第１のプレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱されたか焼前の上記他のセメント原料を上記蓄熱か焼炉に供給する移送管とを備え、かつ上記蓄熱か焼炉からの上記ＣＯ2ガスが、上記第２のプレヒータの熱源として導入されていることを特徴とする請求項９に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収設備。 A second preheater to preheat the other cement material provided independently of the first preheater, to the heat storage calciner preheated above the other cement material before calcination in the second preheater The cement production facility according to claim 9, further comprising: a transfer pipe to be supplied, wherein the CO 2 gas from the heat storage calcination furnace is introduced as a heat source of the second preheater . CO 2 gas recovery facility.
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