JP5050330B2 - セメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、セメントクリンカの製造工程におけるセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置に関する。

サスペンションプレヒータ（ＳＰ）方式や仮焼炉付サスペンションプレヒータ（ＮＳＰ）方式等のセメントキルンを備えたセメントクリンカの製造プラントにおいては、セメント原燃料やこれらと共に処理される廃棄物から、セメント原料焼成系に持ち込まれた塩化アルカリを含む揮発性成分が、最高温度が１４５０℃に達する高温のキルン内で気化され、気流に乗って該キルンよりも低温（９００〜１１００℃）のセメント原料予熱装置（以下、プレヒータという。）へ戻される。前記プレヒータ内に戻された前記揮発性成分は、液化又は固化されて再度前記キルン内に持ち込まれる。前記揮発性成分がこのようにして循環し、前記セメント原料焼成系内でその濃度が次第に濃くなると、前記セメント原料焼成系の内壁、特にプレヒータのボトムサイクロン内壁に当該揮発性成分が付着するいわゆるコーチングが発生し、さらにその付着物が成長して経路の閉塞を起こし、製造プラントの運転停止を余儀なくされる問題があった。

このようなコーチングの発生を防ぐ技術として、セメント原料焼成系内からセメントキルン排ガスの一部を抽気・処理して前記揮発性成分を除去する塩素バイパス法と呼ばれる技術が知られている。この塩素バイパス法は、プレヒータからガスを抽気し、そのガスを塩素バイパス設備の抽気排ガス処理装置内で冷却し、排ガスに含まれる揮発性の塩化アルカリをフューム状に固化して捕集するものであり、高温のキルン部分をバイパスすることでセメント原料焼成系内を循環する前記揮発性成分の量を低減し、コーチングの発生を防いでいる。

ところで、塩素バイパスで処理する抽気排ガスには、上述の揮発性成分やガスに同伴されたセメント原料などの固形物の他、環境基準値を一般的に上回るＳＯｘやＮＯｘが含まれており、前記固形物を除去した後の排ガス（以下、処理済み排ガスともいう。）の処理が問題となる。この排ガスの処理方法として、下記特許文献１、２に記載の技術のように、クリンカ冷却用クーラー（以下、クリンカクーラーという。）や仮焼炉又はセメントキルンへ戻すことが提案されている。

特開平１０−３３０１３６号公報 特開２０００−２２６２４１号公報

抽気排ガス処理装置内の集塵機を通過した後の排ガス（以下、処理済み排ガスという。）は、酸素濃度が若干低い以外は成分的に大気と大きく違いがないため、クリンカクーラー冷却用空気やセメント原料焼成系の燃料燃焼用空気として十分使用可能である。

しかし、前述の揮発性の塩化アルカリの固化物等の捕集には、通常バッグフィルタが使用されており、処理済み排ガスの温度は、バッグフィルタの耐熱温度等を考慮して１００〜１８０℃まで下げられる。このため、特許文献１に記載の技術のように、処理済み排ガスをクリンカクーラーの冷却用空気の一部にそのまま使用すると、前記処理済み排ガスが約１０〜５０℃の外気と混合されて温度が下げられ、それに含まれるＳＯｘ、塩素、水素等に起因して生じる硫酸や塩酸等の強酸成分を含む金属腐食性の気体状物が露点以下となる結果、結露した該気体状物によって排ガスダクトやクリンカクーラー用空気吹き込みファン、さらにはクーラーの下部室内部等の装置の金属部分に腐食が生じる問題があった。

また、特許文献２に記載の技術のように、処理済み排ガスをセメント原料焼成系の燃料燃焼用空気として燃焼炉等（仮焼炉又はセメントキルン）へ直接戻す場合、クリンカの冷却に伴う熱交換によって通常８００〜１０００℃に昇温されている燃料燃焼用空気に比べて処理済み排ガスが低温であるため、その温度差による熱損失が生じ、セメント原料焼成系内に悪影響を及ぼすおそれがある。特に抽気する排ガスの割合が高い場合、燃焼用空気との置換率も高くなるため、前記セメントクリンカ製造プラントの運転への影響は顕著となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、塩素バイパスにおけるセメントキルンの抽気排ガスの処理に伴う装置の腐食を防ぐとともに、セメントクリンカ焼成系の熱損失を抑えて好適にセメントクリンカを製造することができるセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及装置を提供することを目的とする。

本発明は、セメントキルンの排ガスの一部を抽気して冷却し、該冷却により生成した固化物を前記排ガスから除去する処理工程を具備するセメントキルンの抽気排ガスの処理方法において、前記処理を終えた前記排ガスと加熱したガスとを混合して該排ガスに含まれる金属腐食性の気体状物の最も高い露点以上に昇温した混合ガスを調製した後、前記セメントキルンで焼成されたクリンカを前記混合ガスで冷却することを特徴とするセメントキルンの抽気排ガスの処理方法を提供するものである。

また、本発明は、セメントキルンの排ガスの一部を抽気して冷却し、該冷却により生成した固化物を前記排ガスから除去する処理工程を具備するセメントキルンの抽気排ガスの処理方法において、前記処理を終えた前記排ガスを加熱して該排ガスに含まれる金属腐食性の気体状物の最も高い露点以上に昇温した後、前記セメントキルンで焼成されたクリンカを前記排ガスで冷却することを特徴とするセメントキルンの抽気排ガスの処理方法を提供するものである。

また、本発明は、前記本発明のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法を実施するための装置であって、セメントキルンの排ガスの一部を抽気する抽気管と、前記抽気管を通して抽気された前記排ガスを冷却する排ガス冷却手段と、前記排ガス冷却手段による冷却で生成した固化物を前記排ガスから除去する除去手段と、前記除去手段による除去処理を経た前記排ガスを、前記セメントキルンに付設されたクリンカ冷却手段に導く排ガス流路と、該排ガス流路に接続されて前記加熱された空気を供給する加熱空気の供給手段とを備えているセメントキルンの抽気排ガスの処理装置を提供するものである。

また、本発明は、前記本発明のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法を実施するための装置であって、セメントキルンの排ガスの一部を抽気する抽気管と、前記抽気管を通して抽気された前記排ガスを冷却する排ガス冷却手段と、前記排ガス冷却手段による冷却で生成した固化物を前記排ガスから除去する除去手段と、前記除去手段による除去処理を経た前記排ガスを、前記セメントキルンに付設されたクリンカ冷却手段に導く排ガス流路と、前記排ガス流路を流れる前記ガスを加熱する排ガス加熱手段とを備えているセメントキルンの抽気排ガスの処理装置を提供するものである。

本発明のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置によれば、塩素バイパスにおける抽気排ガスの処理に伴う装置の腐食を防ぐとともに、セメント原料焼成系の熱損失を抑えて好適にセメントクリンカを製造することができる。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のセメントキルンの抽気排ガスの処理装置（以下、単に排ガス処理装置ともいう。）を備えたセメントクリンカ製造装置（以下、単にクリンカ製造装置ともいう。）の第１実施形態を模式的に示すものである。図１において符号１はクリンカ製造装置、２は排ガス処理装置を示している。

図１に示したように、クリンカ製造装置１は、セメント原料、即ちセメントクリンカ（以下、単にクリンカともいう。）の原料を予熱、仮焼するプレヒータ１１と、プレヒータ１１で予熱、仮焼された原料からクリンカを焼成するロータリー式のセメントキルン（以下、単にキルンともいう。）１２と、キルン１２で焼成されたクリンカを急冷する冷却ファン１３１を備えたクリンカクーラー（クリンカ冷却手段）１３と、クリンカクーラー１３から排出される排ガスから粉塵を除去する除塵装置１４と、クリンカクーラー１３内のガスを流動させる流動用ファン１５と、流動用ファン１５からの排ガスを外部に排出するクーラー排ガス用煙突１６と、プレヒータ１１とクリンカクーラー１３とを結ぶ燃焼用ガス流路１７とを備えている。

クリンカ製造装置１の備えている本実施形態の排ガス処理装置２は、セメントキルン１２の排ガスの一部を抽気する抽気管２１と、抽気管２１を通して抽気された前記排ガス（以下、抽気排ガスともいう。）を冷却する排ガス冷却手段２２と、排ガス冷却手段２２による冷却で生成した固化物を前記抽気排ガスから除去する除去手段２３と、吸引ファン２４と、除去手段２３による除去処理を経た処理済み排ガスをクリンカクーラー１３に導く排ガス流路２５と、排ガス流路２５に接続されて加熱された空気を供給する加熱空気の供給手段２６とを備えている。

抽気管２１は、本実施形態では、キルン１２に連なるライジングダクト１１１に接続されている。排ガス冷却手段２２は、抽気管２１に連なる冷却管２２１と冷却管２２１に冷却ガスを吹き込む冷却ファン２２２とを備えている。除去手段２３は、バッグフィルタ式の集塵機２３１と除去した固化物を捕集するタンク２３２とを備えている。冷却管路２２１と集塵機２３１とは配管２０１で接続されており、また配管２０１には気流を混合し、且つ重力沈降により塊状物を除去するためのチャンバー２０２が介装されている。排ガス流路２５は、吸引ファン２４の排気口とクリンカクーラー１３に空気を吹き込む冷却ファン１３１の吸気口とを結ぶように接続されている。加熱空気の供給手段２６は、本実施形態では、流動用ファン１５と、流動用ファン１５の排ガスの一部を排ガス流路２５に導く管路２６１とを備えている。

次に、本実施形態の排ガス処理方法を、前記排ガス処理装置２を具備するクリンカ製造装置１によるクリンカの製造方法に基づいて説明する。

クリンカ製造装置１においては、多段のサイクロンで構成されるプレヒータ１１の上方からクリンカ原料を投入しながら、キルン１２の排ガスと熱交換を行って当該クリンカ原料を予熱、仮焼する。そして、予熱、仮焼されたクリンカ原料をキルン１２に導いて造粒・焼成し、焼成されたクリンカをクリンカクーラー１３で急冷し、所望のクリンカを製造する。クリンカ原料の配合、予熱、仮焼処理方法は、製造するクリンカに応じて設定される。

一方、排ガス処理装置２における排ガス処理方法では、先ず、キルン１２の排ガスの一部を前記吸引ファン２４による吸引によって抽気管２１を介して抽気し、冷却ファン２２２から供給される空気で前記冷却管２２１内において急冷する。そして、抽気排ガス中に含まれる揮発性成分をヒューム状に固化させ、集塵機２３１で捕獲して排ガス中から除去する。排ガスの抽気率は、クリンカ製造装置１内に持ち込まれる塩素濃度に応じて０．５〜十数％とする。ここで、抽気率とは、クリンカ製造装置内を単位時間に流れるキルン排ガス容量（標準状態換算）に対する、単位時間に抽気される排ガス容量（標準状態換算）の割合（比率）をいう。固化された揮発性成分は、捕集タンク２３２で回収する。

そして、処理済み排ガスを吸引ファン２４から排出し、排ガス流路２５を通してクリンカクーラー１３の冷却ファン１３１に導く。その一方で、除塵装置１４によって除塵され、流動用ファン１５から排出されるクリンカクーラー１３の排ガスの一部を管路２６１を通して排ガス流路２５に導き、前記処理済み排ガスに混合する加熱されたガスとして該処理済み排ガスと混合し、該処理済み排ガスに含まれるＳＯｘ、塩素、水素等に起因する金属腐食性の酸等の気体状物の最も高い露点以上に昇温された混合ガスを調製する。混合ガスの昇温温度は、以下のようにして設定される。

キルン排ガス（抽気排ガス）は通常温度変動を伴っており、この抽気排ガスを所定の温度（装置の許容温度範囲の上限であり、本願では塩素バイパス設備のバッグフィルタ耐熱温度）まで冷却するためには、抽気排ガス温度が高い場合は冷却空気を増大させる必要がある。一方、抽気排ガス温度が低い場合は冷却空気の量を減少させることとなる。したがって、抽気排ガスの温度変動（℃）をＴｖｌ（下限）〜Ｔｖｕ（上限）、集塵機のバッグフィルタの耐熱温度をＴｆｒ（℃）、冷却ガスの温度変動（℃）をＴｃｌ（下限）〜Ｔｃｕ（上限）とすると、標準状態（０℃、１ａｔｍで１ｍｏｌの体積が２２．４１の理想状態における換算値）の抽気排ガス量に対する標準状態の処理済み排ガス量の比Ｎは、抽気排ガスの温度がＴｖｌ、冷却ガスの温度がＴｃｌの場合にＮが最小（Ｎｍｉｎ）となり、抽気排ガスの温度がＴｖｕで冷却ガスの温度がＴｃｕの場合にＮが最大（Ｎｍａｘ）となるから、次の式１、式２が成り立つ。

（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐｂ×（Ｔｖｌ）＋
（Ｎ−１）×（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐｃ×（Ｔｃｌ）
＝Ｎ×（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐａ×（Ｔｆｒ）
両辺をＭｗｂ／２２．４で除すると
Ｃｐｂ×（Ｔｖｌ）＋（Ｎ−１）Ｃｐｃ×（Ｔｃｌ）
＝Ｎ×Ｃｐａ×（Ｔｆｒ） ・・・（１）

（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐｂ×（Ｔｖｕ）＋
（Ｎ−１）×（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐｃ×（Ｔｃｕ）
＝Ｎ×（Ｍｗｂ／２２．４）×Ｃｐａ×（Ｔｆｒ）
両辺をＭｗｂ／２２．４で除すると
Ｃｐｂ×（Ｔｖｕ）＋（Ｎ−１）Ｃｐｃ×（Ｔｃｕ）
＝Ｎ×Ｃｐａ×（Ｔｆｒ） ・・・（２）

ここで、Ｍｗｂ及びＣｐｂは抽気排ガスの分子量及び比熱、Ｃｐａは処理済み排ガスの比熱、Ｃｐｃは冷却ガスの比熱である。

これらの数式からＮを求めることで、標準状態の抽気排ガス量に対する標準状態の処理済み排ガス量の変動量（Ｎｍｉｎ〜Ｎｍａｘ）が求まる。この変動量から処理済み排ガスの温度変化は、抽気排ガスの温度変化の１／Ｎｍａｘ〜１／Ｎｍｉｎ、即ち、（Ｔｆｒ／Ｎｍａｘ）〜（Ｔｆｒ／Ｎｍｉｎ）に減少する。

従って、処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとの混合ガスの温度Ｔは、以下の式３で示されるように、処理済み排ガスの変動（Ｔｆｒ／Ｎｍａｘ〜Ｔｆｒ／Ｎｍｉｎ）に対する余裕と、集塵機２３１からクリンカクーラー１３までの放熱損失による温度低下の考慮分を、前記金属腐食性の気体状物の最も高い露点に上乗せすることで求められる。

Ｔ ＝ Ｔｄ ＋ Ｔα・・・（３）
Ｔα ＝ Ｔα１ ＋ Ｔα２
Ｔα１ ＝ （１／β）×（Ｔｖｕ−Ｔｖｌ）
ここで、
Ｔｄ：前記金属腐食性の気体状物の最も高い露点
Ｔα：前記露点への上乗せ分の温度
Ｔα１：キルン排ガスの温度変動分
β：標準状態の抽気排ガス量に対する標準状態の処理済み排ガス量の変動量（Ｎｍｉｎ〜Ｎｍａｘ）
Ｔα２：集塵機の排出口からクリンカクーラーまでの放熱損失分（具体的にはバッグフィルタとクリンカクーラーの温度および流量の測定値、およびガスの熱容量から算出）
である。なお、金属腐食性の気体状物の種類は適宜検出され、検出された気体状物が複数ある場合、複数の気体状物の露点のうち最も高いものをＴｄとする。

例えば、冷却ガスを空気、キルン排ガス（抽気排ガス）の温度変動（Ｔｖｌ〜Ｔｖｕ）を９００〜１１００℃、冷却ガスの変動（Ｔｃｌ〜Ｔｃｕ）を外気の季節変動分の１０〜５０℃、集塵機のフィルタの耐熱温度Ｔｆｒを１８０℃とするとともに、抽気排ガス、処理済み排ガス及び冷却ガス（空気）の比熱を同じと見なして上記式１及び２を解くと、Ｎｍｉｎ≒５、Ｎｍａｘ≒８となる。

従って、処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとの混合ガスの温度は、キルン排ガスの温度変化に伴う処理済み排ガス温度（約１８０℃）に対し、１／５〜１／８、即ち２０〜４０℃の変動に対する余裕分と、集塵機２３１からクリンカクーラー１３までの放熱損失による温度低下の考慮分とを金属腐食性の気体状物の最も高い露点に上乗せすれば、混合ガスの温度が当該気体状物の露点を上回って腐食を回避することができる。

昇温後の混合ガスの温度Ｔの上限は、設備の許容温度範囲の上限値Ｔｍａｘ以下の場合は上記（３）で算出されたＴがそのまま用いられ、上限値Ｔｍａｘを超過した場合はＴ＝Ｔｍａｘとされる。また、処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとの混合比は、キルン排ガスの抽気率に応じた混合ガスの昇温温度に基づいて設定することができる。

このようにして調製された混合ガスを冷却ファン１３１によってクリンカクーラー１３内に送り込んでキルン１２で焼成されたクリンカを冷却（急冷）する。冷却ファン１３１によってクリンカクーラー１３内に吹き込まれた前記混合ガスは、クリンカクーラー１３の下部空気室とキルン１２で焼成されたクリンカとを隔てるグレートと称される多孔板を通してクリンカに接し、クリンカとの熱交換により昇温された後、キルン１２、又は燃焼用ガス流路１７を通してプレヒータ１１の仮焼炉に供給され燃料燃焼用ガスとして用いられる。前記混合ガスは、クリンカクーラー１３の下部空気室でも前記気体状物の最も高い露点以上の温度に維持され、クリンカクーラー１３の構成部材の腐食が防止される。

以上説明したように、本実施形態の抽気排ガス処理装置を備えたクリンカ製造装置及びそれを用いたクリンカの製造方法によれば、塩素バイパスによる処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとを混合して、処理済み排ガスに含まれる金属腐食性の気体状物の露点以上の温度に昇温された混合ガスを調製し、当該混合ガスをクリンカクーラーでのクリンカの冷却に利用するので、装置の腐食を防ぐことができるとともに、セメント原料焼成系の熱損失を抑えてクリンカを好適に製造することができる。

また、処理済み抽気排ガスに含まれるＳＯｘは、混合ガスとしてクリンカ製造装置１内に戻り、キルン内の燃焼熱で分解されて無害化されるか又はセメント原料との接触によって吸着若しくは固体物として固定化されるので、気体としてクリンカ製造装置系外に排出されることを防止することができる。

また、クリンカクーラーの冷却用ガスとして、通常使用する大気（外気）に代えて、処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとの混合ガスを用いるため、熱損失が抑えられるほか、当該排ガスの廃熱を回収・利用できるので、クリンカ製造装置全体として熱効率の向上を図ることができる。

さらに、前述のように処理済み排ガスとクリンカクーラーの排ガスとの混合ガスをクリンカの冷却に用いるため、ガス量の増加が無く、プレヒータの上流に配されるクリンカ製造装置の排気ファン等の設備の増強をする必要が無く、既存の設備をそのまま使用することができる。

図２は、本発明の排ガス処理装置を備えたクリンカ製造装置の第２実施形態を模式的に示すものである。図２において第１実施形態のクリンカ製造装置と共通する部分については同一符号を付している。よって特に説明のない部分は第１実施形態における説明が適宜適用される。

図２に示すように、本実施形態のクリンカ製造装置１’は、セメントキルン１２の排ガス処理装置の構成が一部異なる以外は、第１実施形態のクリンカ製造装置１と同様の構成を有している。即ち、第２実施形態のクリンカ製造装置１’においては、排ガス処理装置２’が、第１実施形態の排ガス処理装置１における加熱空気の供給手段２６に代えて、排ガス流路２５を流れる処理済み排ガスを加熱する排ガス加熱手段２７を備えている。

排ガス加熱手段２７は、排ガス流路２５を流れる処理済み排ガスと流動用ファン１５から排出される排ガスとの間で熱交換を行う熱交換機２７１を備えており、この熱交換機２７１によって、処理済み排ガスをそれに含まれる金属腐食性の気体状物の最も高い露点以上に昇温した後、冷却ファン１３１によってクリンカクーラー１３内に送り込んでキルン１２で焼成されたクリンカを冷却（急冷）する。排ガス加熱手段２７の熱源には、クリンカクーラー１３の排ガスをダクト２７２、２７３で引き込んで用いているが、熱風炉等の別の熱源を用いることもできる。

第２実施形態のクリンカ製造装置１’における排ガス処理方法は、前述のように、処理済み排ガスを排ガス加熱手段２７で加熱してクリンカクーラー１３内に送り込む以外は、第１実施形態のクリンカ製造装置１における排ガス処理方法と同様である。

第２実施形態のクリンカ製造装置１’においては、昇温後の処理済み排ガスの温度Ｔは、下記式４で示されるように、集塵機２３１からクリンカクーラー１３までの放熱損失による温度低下の考慮分を、前記金属腐食性の気体状物の最も高い露点に上乗せすることで求められる。
Ｔ ＝ Ｔｄ ＋ Ｔα２・・・（４）
ここで、
Ｔｄ：前記金属腐食性の気体状物の最も高い露点
Ｔα２：集塵機の排出口からクリンカクーラーまでの放熱損失考慮分（具体的にはバッグフィルタとクリンカクーラー間の位置関係によって定まる。）
である。

本実施形態のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置によれば、塩素バイパスによる処理済み排ガスを、クリンカクーラーの排ガスとの熱交換によって、処理済み排ガスに含まれる金属腐食性の気体状物の最も高い露点以上の温度に昇温した後、当該処理済み排ガスをクリンカクーラーでのクリンカの冷却に利用するので、装置の腐食を防ぐことができるとともに、セメント原料焼成系の熱損失を抑えてクリンカを好適に製造することができる。

本実施形態のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置は、キルン抽気排ガスの抽気率が１０％以上といった高い場合に、処理済み排ガス量が多くなり、クリンカクーラーの排ガスと混合するとセメント原料焼成系の燃料燃焼用ガス量の必要量を超えてしまうことから、セメント原料焼成系に戻せない場合に好適である。

本発明は、前記実施形態に制限されない。
例えば、抽気管２１は、インレッドフッドに接続してもよく、プレヒータ１１のボトムサイクロンガスの出口部に接続してもよい。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
図１に示したＮＳＰ方式のキルンを具備するクリンカ製造装置１において、ライジングダクト１１１から抽気管２１を通して約１１００℃のキルン排ガスを抽気率約７％で抽気し、抽気管２１を経由して冷却管路２２１に導いた。そして、冷却ファン２２２によって冷却用の空気を吹き込んで約３５０℃に冷却し、抽気した排ガスに含まれる塩化アルカリを含む揮発性成分をヒューム状の固化物とし、集塵機２３１で捕集して捕集タンク２３２で回収した。集塵機２３１のバッグフィルタ入口における抽気排ガスの温度は、約２００℃とした。その後、処理済みの排ガスを吸引ファン２４で排ガス流路２５に排気し、当該排ガス流路２５を通してクリンカクーラー１３の冷却ファン１３１に導いた。この間放熱損失によって処理済み排ガスの温度は１６０℃前後に低下した。

その一方で、クリンカクーラー１３から除塵装置１４としての集塵機を経て流動用ファン１５から排出される排ガスの温度を約２００℃に調整し、その一部を管路２６１を通して排ガス流路２５に合流させて混合ガスを調製し、残りをクーラー排気用煙突１６から大気中へ放出した。混合ガスは、前記式３に基づいてキルン排ガスの温度変動に起因する混合ガスの温度変動及び放熱損失等を考慮するとともに、プレヒータ１１の仮焼炉及びキルン１２で使用される燃料燃焼用ガスとして混合ガスの全量がプレヒータ１１の仮焼炉及びキルン１２に戻るようにガス量と熱バランスを考慮し、処理済み排ガスとクリンカクーラー排ガスとを混合してその温度が１８０℃となるように制御した。そして、調製した混合ガスを冷却ファン１３１によってクリンカクーラー１３の下部空気室に導入した。

約５ヶ月の連続運転期間中、クリンカクーラー１３の下部空気室内の混合ガス温度は、前記金属腐食性の気体状物（強酸成分）の露点のうちの最も高い１３０℃を上回り、１７０〜１８０℃の変動内で維持されており、該下部空気室の内壁面も１５０℃近くに昇温されていた。この結果、運転停止後のクリンカクーラー１３の構成部材を含む混合ガスの流路に腐食はみられなかった。

また、混合ガスは、焼成後の１０００〜１６００℃のクリンカとの熱交換によって９００〜１２００℃に昇温された後、プレヒータ１１の仮焼炉及びキルン１２の燃料燃焼用ガスとして用いられた。混合ガス中の酸素濃度は、１９〜２０％と従来の燃焼用ガスに比べ若干低下したが燃焼には何ら問題はなかった。そして、混合ガスを用いたことによる焼成及び急冷条件の変化に伴うクリンカの品質への影響なくクリンカを製造することができた。また、クリンカクーラーの廃熱を回収利用することで、セメント原料焼成用の熱量原単位が向上した。

さらに、クリンカとの熱交換を終えた混合ガスをプレヒータの仮焼炉及びキルンの燃料燃焼用ガスとして用いるので、処理済み排ガスに含まれているＳＯｘが、キルン内の燃焼熱で分解されて無害化されるか又はセメント原料との接触によって吸着若しくは固体物として固定化されるので、気体状でクリンカ製造装置外に排出されることがほとんど無くなり、環境へ悪影響なくクリンカの製造ができた。

本発明のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法及び装置は、製造するセメント（クリンカ）の種類や製造装置に特に制限無く適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る排ガス処理装置を備えたクリンカ製造装置を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る排ガス処理装置を備えたクリンカ製造装置を模式的に示す図である。

符号の説明

１、１’ セメントクリンカ製造装置
１１ プレヒータ
１２ セメントキルン
１３ クリンカクーラー（クリンカ冷却手段）
１３１ 冷却ファン
１４ 除塵装置
１５ 流動用ファン
１６ クリンカ排ガス用煙突
１７ 燃焼用ガス流路
２、２’ 排ガス処理装置
２１ 抽気管
２２ 冷却手段
２２１ 冷却管
２２２ 冷却ファン
２３ 分離手段
２４ 吸引ファン
２５ 排ガス流路
２６ 加熱空気の供給手段
２７ 排ガス加熱手段

Claims (2)

1. セメントキルンの排ガスの一部を抽気して冷却し、該冷却により生成した固化物を前記排ガスから除去する処理工程を具備するセメントキルンの抽気排ガスの処理方法において、
   前記処理を終えた前記排ガスと加熱したガスとを混合して該排ガスに含まれる金属腐食性の気体状物の露点以上に昇温した混合ガスを調製した後、前記セメントキルンで焼成されたクリンカを前記混合ガスで冷却し、
   前記混合ガスを下記式で定められる温度Ｔに昇温させる
   セメントキルンの抽気排ガスの処理方法。
   Ｔ ＝ Ｔｄ ＋ Ｔα
   Ｔα ＝ Ｔα１ ＋ Ｔα２
   Ｔα１ ＝ （１／β）×（Ｔｖｕ−Ｔｖ１）
   ただし、
   Ｔｄ：前記金属腐食性の気体状物の露点（前記金属腐食性の気体状物が複数の場合、複数の露点のうちの最も高いもの）
   Ｔα：前記露点への上乗せ分の温度
   Ｔα１：キルン排ガスの温度変動分
   β：抽気排ガス量に対する処理済み排ガス量の変動量（β＝Ｎｍａｘ，Ｎｍｉｎ）（いずれも０℃、１ａｔｍで１ｍｏｌの体積が２２．４ｌの理想状態における換算値）
   Ｔα２：集塵機の排出口からクリンカクーラーまでの放熱損失分
   Ｔｖｕ：キルン排ガスの温度変動の上限
   Ｔｖ１：キルン排ガスの温度変動の下限
   である。
2. 前記加熱したガスとしてクリンカ冷却手段から排出されるガスを用いる請求項１に記載のセメントキルンの抽気排ガスの処理方法。

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