JP5279665B2 - Cement kiln extraction gas processing system and processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セメントキルン抽気ガスの処理システム及び処理方法に関し、特に、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気した抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵するシステム等に関する。 The present invention relates to a cement kiln extraction gas processing system and a processing method, and in particular, wet collection of dust contained in extraction gas extracted from a kiln exhaust gas flow path from the bottom of the kiln of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater. It relates to the system etc.
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。 Focusing on chlorine, sulfur, alkali, etc., which causes problems such as blockage of preheaters in cement manufacturing facilities, from the bottom of the kiln of the cement kiln to the bottom cyclone From the kiln exhaust gas flow path, a chlorine bypass facility for extracting chlorine while extracting a part of the combustion gas while cooling is used.
この塩素バイパス設備は、図3に示すように、セメントキルン42の窯尻から最下段サイクロン(不図示)に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ43と、プローブ43に冷風を供給する冷却ファン44と、プローブ43で抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離するサイクロン45と、サイクロン45の排ガスに含まれる微粉を湿式集塵する湿式集塵機46と、湿式集塵機46から排出されるスラリーを固液分離して石膏と塩水とを得るための固液分離器47と、湿式集塵機46から排出される清浄ガス(以下、「湿式集塵機の排ガス」という)を誘引する誘引ファン48等で構成される。
As shown in FIG. 3, this chlorine bypass facility has a
また、湿式集塵機46は、微粉を含む抽気ガスをスラリー中の水分と接触させて冷却するスクラバ46aと、スクラバ46aとの間で集塵ダストスラリーを循環させる循環液槽46bと、工水を噴霧する洗浄塔46cとを備える。
Further, the
上記構成において、セメントキルン42の燃焼ガスの一部をプローブ43で冷却しながら抽気すると、塩素化合物の結晶が生成される。その際、抽気した排ガスに含まれるダストの微粉側に塩素が偏在しているため、サイクロン45で分級した粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、塩素含有率の高い微粉及びガスを湿式集塵機46に導き、循環液槽46bから供給されるスラリーの水分等によって冷却する。そして、ガス中の微粉を湿式集塵機46によって集塵し、集塵ダストスラリーを固液分離器47によって石膏と、KClを含む塩水とに分離し、石膏を回収するとともに、分離された塩水をセメント粉砕工程に添加したり、水処理後に下水又は海洋に放流して処理する(例えば、特許文献1参照)。
In the above configuration, when a part of the combustion gas of the
湿式集塵機46のスクラバ46aは、サイクロン45から供給される排ガスと、循環液槽46bから循環されるスラリーとに特定の流れを与えて、両者を効率よく接触させる装置であるため、その内部には、排ガス及びスラリーの流れを制御する複数の案内羽根が配置される。
The scrubber 46a of the
その一方で、サイクロン45からの排ガスには、硫黄分(SO2)が含まれ、また、排ガス中の微粉には、セメント主原料の1つである生石灰(CaO)が含まれる。加えて、硫黄分の除去やpHを一定に保つため、消石灰を適宜添加する。このため、湿式集塵機46において、硫黄分とカルシウム分が反応し、石膏(CaSO4・2H2O)となる。他方、スクラバ46aでの石膏成分の濃縮や、案内羽根に付着したスラリーと硫黄分との反応により、案内羽根に固結が生成するようになる。
On the other hand, the exhaust gas from the
その結果、圧力損失の増加や、脱硫及び除塵等の性能低下が発生し、スクラバ46aを定期的に清掃する必要が生じて運転効率の低下を招くという問題があった。尚、スラリーのpHを管理することで、固結の成長を抑制することができるが、固結の発生を回避するまでには至らず、必ずしも万全とは言えなかった。 As a result, there is a problem that the pressure loss increases and the performance decreases such as desulfurization and dust removal, and the scrubber 46a needs to be periodically cleaned, resulting in a decrease in operating efficiency. It should be noted that by controlling the pH of the slurry, it is possible to suppress the growth of consolidation, but it has not been possible to avoid the occurrence of consolidation, and it was not always perfect.
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、湿式集塵機を用いてセメントキルン抽気ガスを処理するに際し、湿式集塵機内での付着物の固結を防止し、安定した連続運転が可能な処理システム等を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and prevents the adhesion of deposits in the wet dust collector when processing the cement kiln extraction gas using the wet dust collector. An object of the present invention is to provide a processing system capable of stable continuous operation.
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気された抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵機によって湿式集塵するセメントキルン抽気ガスの処理システムであって、前記湿式集塵機内又は該湿式集塵機の上流側に、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を添加することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cement kiln for collecting dust contained in extraction gas extracted from a kiln exhaust gas passage from a kiln bottom of a cement kiln to a lowermost cyclone of a preheater by a wet dust collector. In the extraction gas processing system, carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid is added in the wet dust collector or upstream of the wet dust collector.
そして、本発明によれば、抽気ガスやダストに含まれるカルシウム分が、湿式集塵機の内部や上流側に添加したカルボン酸と反応し、一時的に溶解性の高いカルボン酸カルシウムが生成されるため、湿式集塵機内での付着物の固結を防止するとともに、硫黄分の除去性能を低下させずに石膏を得ることができ、安定した連続運転が可能になる。 According to the present invention, the calcium content contained in the bleed gas or dust reacts with the carboxylic acid added to the inside or upstream of the wet dust collector, so that calcium carbonate with high solubility is temporarily generated. In addition, it is possible to prevent caking of deposits in the wet dust collector, and to obtain gypsum without deteriorating the performance of removing sulfur, thereby enabling stable continuous operation.
上記セメントキルン抽気ガスの処理システムにおいて、前記カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸として、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ブタン酸、吉草酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、ピルビン酸、乳酸、リンゴ酸又はクエン酸を用いることができる。 In the cement kiln extraction gas treatment system, the carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid is formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, butanoic acid, valeric acid, benzoic acid, phthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, pyruvic acid. , Lactic acid, malic acid or citric acid can be used.
上記セメントキルン抽気ガスの処理システムにおいて、前記カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸の添加量を、持ち込まれる硫黄分に対して、0.5モル当量以上3モル当量以下とすることができ、これによれば、湿式集塵機内での付着物の固結を防止しながら、セメント品質に悪影響が及ぶのを回避することが可能になる。 In the cement kiln extraction gas processing system, the amount of the carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid added can be 0.5 molar equivalent or more and 3 molar equivalent or less with respect to the introduced sulfur content. According to this, it is possible to avoid adverse effects on cement quality while preventing caking of deposits in the wet dust collector.
また、本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気された抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵機によって湿式集塵するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記湿式集塵機内又は該湿式集塵機の上流側に、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を添加することを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、湿式集塵機内での付着物の固結を防止することができ、安定した連続運転が可能になる。 The present invention also relates to a method for treating a cement kiln extraction gas, in which the dust contained in the extraction gas extracted from the kiln exhaust gas flow path from the bottom of the cement kiln to the bottom cyclone of the preheater is wet collected by a wet dust collector. Then, carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid is added in the wet dust collector or upstream of the wet dust collector. According to the present invention, as in the case of the above-described invention, it is possible to prevent the deposits in the wet dust collector from being consolidated, and a stable continuous operation is possible.
以上のように、本発明によれば、湿式集塵機を用いてセメントキルン抽気ガスを処理するに際し、湿式集塵機内での付着物の固結を防止することができ、安定した連続運転が可能になる。 As described above, according to the present invention, when a cement kiln extraction gas is processed using a wet dust collector, it is possible to prevent caking of deposits in the wet dust collector and to enable stable continuous operation. .
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理システムの一実施の形態を示し、この処理システム1は、セメントキルン2の窯尻からプレヒータの最下段サイクロン(不図示)に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ3と、プローブ3に冷風を供給する冷却ファン4と、抽気ガスG1に含まれる粗粉D1を分離する分級機としてのサイクロン5と、サイクロン5の排ガスG2に含まれる微粉D2を湿式集塵する湿式集塵機6と、湿式集塵機6から排出されるスラリーSを固液分離して石膏とろ液(塩水)とを得るための固液分離器7と、湿式集塵機6の排ガスG3を誘引する誘引ファン8等で構成される。
FIG. 1 shows an embodiment of a cement kiln extraction gas processing system according to the present invention. The
湿式集塵機6は、サイクロン5の排ガスG2に含まれる水溶性成分(主として塩素化合物)を溶解させたり、排ガスG2中の硫黄分(SO2)と生石灰(CaO)や消石灰(Ca(OH)2)から石膏(CaSO4・2H2O)を生成するなどの目的で備えられる。この湿式集塵機6は、排ガスG2をスラリーS中の水分と接触させてガスの冷却、硫黄分の除去、除塵を行うスクラバ6aと、スクラバ6aからのスラリーを受け、スクラバ6aに供給するための循環液槽6bと、工水を噴霧する洗浄塔6cとから構成される。また、スクラバ6aと循環液槽6bとの間には、スラリーSを循環させるためのポンプ6dが配置され、さらに、循環液槽6bには、循環スラリーSのpH値をpH4〜6に調整するための硫酸貯槽6e、消石灰貯槽6fが付設される。
The
本実施の形態においては、湿式集塵機6のスクラバ6aの入口部に、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を含有する固結防止剤を添加し、スクラバ6aに内設された複数の案内羽根(不図示)への付着物の固結を防止する。ここで、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ブタン酸、吉草酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、ピルビン酸、乳酸、リンゴ酸又はクエン酸を用いることができる。
In the present embodiment, an anti-caking agent containing carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid is added to the inlet portion of the
次に、上記構成を有するセメントキルン抽気ガスの処理システム1の動作について、図1を参照しながら説明する。
Next, operation | movement of the
セメントキルン2の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部をプローブ3によって抽気すると同時に、冷却ファン4からの冷風により、抽気した抽気ガスを塩素化合物の融点以下にまで冷却する。次いで、サイクロン5において、プローブ3から排気される抽気ガスG1を、粗粉D1と、微粉D2を含む排ガスG2とに分離し、粗粉D1をセメントキルン系に戻す。
From the kiln exhaust gas flow path from the kiln bottom of the cement kiln 2 to the lowest cyclone, part of the combustion gas is extracted by the
その一方で、サイクロン5の排ガスG2を湿式集塵機6に導入するとともに、湿式集塵機6のスクラバ6aに、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を含有する固結防止剤を添加する。その結果、スクラバ6aでは、排ガスG2中の微粉D2に含まれる生石灰が水と反応して消石灰(Ca(OH)2)が生成されるとともに、この消石灰と、固結防止剤に含まれるカルボン酸(2RCOOH)とが以下のように反応してカルボン酸カルシウムが生成される。
Ca(OH)2+2RCOOH→(RCOO)2Ca
(Rは、H、CH3、CH3CH2等である)
On the other hand, the exhaust gas G2 of the
Ca (OH) 2 + 2RCOOH → (RCOO) 2 Ca
(R is, H, a CH 3, CH 3 CH 2, etc.)
これにより、湿式集塵機6のスクラバ6aの内部で、消石灰が排ガスG2中の硫黄分(SO2)と反応して石膏(CaSO4・2H2O)となるのが防止される一方、カルボン酸カルシウムは高い水溶性を有するため、スクラバ6a内の案内羽根に固結が生じるのを回避することが可能になる。
This prevents the slaked lime from reacting with the sulfur content (SO 2 ) in the exhaust gas G2 to become gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O) inside the
そして、カルボン酸カルシウムが循環液槽6bに進入すると、循環液槽6b内のスラリーSに溶解した硫黄分や、硫酸貯槽6eから供給される硫酸(H2SO4)と以下のように反応し、石膏が生成される。
(RCOO)2Ca+H2SO4→CaSO4+2RCOOH
When calcium carboxylate enters the circulating liquid tank 6b, it reacts with the sulfur dissolved in the slurry S in the circulating liquid tank 6b and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) supplied from the sulfuric
(RCOO) 2Ca + H 2 SO 4 → CaSO 4 + 2RCOOH
石膏を含むスラリーSは、固液分離器7によって固液分離され、石膏を含むケーキと、KClを含む塩水(ろ液)とに分離される。また、スラリーSには、カルボン酸(2RCOOH)が溶解しているため、スラリーSに同伴して固液分離器7に流入し、ケーキ及びろ液の各々に混入する。
The slurry S containing gypsum is solid-liquid separated by the solid-
尚、ケーキに含まれる石膏は、別途回収した後、セメントミル等に投入してクリンカとともに粉砕し、セメントの一部として利用することができるが、その場合、結果的にカルボン酸をセメントに混入させることになる。しかし、カルボン酸は、図2に示すように、セメントの凝結時間を早めるように作用するため、セメント品質の観点からすれば、カルボン酸(固結防止剤)の添加量は少なく抑えることが好ましい。 The gypsum contained in the cake can be collected separately and then put into a cement mill or the like and pulverized with a clinker to be used as part of the cement. In that case, carboxylic acid is mixed into the cement as a result. I will let you. However, as shown in FIG. 2, the carboxylic acid acts so as to shorten the setting time of the cement, so from the viewpoint of cement quality, it is preferable to suppress the amount of carboxylic acid (anti-caking agent) added. .
ここで、図2(a)、(b)は、ギ酸カルシウム((HCOO)2Ca)及びギ酸(HCOOH)をセメントに添加した場合のセメントの凝結特性の試験例を示すものであり、横軸の「ギ酸カルシウムの添加量」及び「ギ酸の添加量」は、セメントに対するギ酸カルシウム等の含有比率である。また、図中の「始発」は、セメントの凝結が始まった時間に相当し、「終結」は、凝結が完了した時間に相当する。これらの図より、ギ酸カルシウムやギ酸を添加すると、セメントの凝結開始時間が早まったり、凝結が完了するまでの期間が短くなり、特に、ギ酸を添加すると、その影響が顕著に現れることが判る。 Here, FIG. 2 (a), (b) shows the test example of the setting characteristic of the cement when calcium formate ((HCOO) 2Ca) and formic acid (HCOOH) are added to the cement. The “addition amount of calcium formate” and “addition amount of formic acid” are the content ratio of calcium formate and the like to the cement. Further, “start” in the figure corresponds to the time when the setting of the cement starts, and “end” corresponds to the time when the setting is completed. From these figures, it can be seen that when calcium formate or formic acid is added, the setting start time of the cement is shortened or the period until the setting is completed is shortened. In particular, when formic acid is added, the influence appears remarkably.
そこで、湿式集塵工程でのカルボン酸添加量を、持ち込まれる硫黄分に対して、0.5モル当量以上3モル当量以下に調整し、セメントへの混入を適度に調節する。これにより、スクラバ6a内の案内羽根に固結が生じるのを防止しながら、セメント品質に悪影響が及ぶのを回避することが可能になる。ここで、持ち込まれる硫黄分は、湿式集塵機に導入される排ガス量と、排ガスに含まれるSO2濃度との積、及び供給された硫酸の濃度と量との積から求められた硫黄量である。
Therefore, the amount of carboxylic acid added in the wet dust collection step is adjusted to 0.5 mole equivalent or more and 3 mole equivalent or less with respect to the introduced sulfur content, and the mixing into the cement is appropriately adjusted. As a result, it is possible to avoid adverse effects on the cement quality while preventing the guide vanes in the
一方、固液分離器7のろ液は、別途排水処理して下水等に放流したり、湿式集塵機6のスクラバ6aに戻して再利用する。尚、再利用する場合には、ろ液に含まれるカルボン酸も考慮した添加量、例えば、新規添加カルボン酸量と、再利用水に含まれるカルボン酸量との和に調整する必要がある。また、セメント品質、特に塩素量やカルボン酸混入による凝結促進の許容範囲内で、セメントミル等に投入してクリンカとともに粉砕することも可能である。
On the other hand, the filtrate of the solid-
尚、上記実施の形態においては、湿式集塵機6のスクラバ6aの入口部に固結防止剤を添加するが、スクラバ6aの中間部やスクラバ6aの入口部に繋がる排ガス管路5a(図1参照)等に添加してもよい。
In the above embodiment, an anti-caking agent is added to the inlet portion of the
また、上記実施の形態においては、サイクロン5で粗粉D1を分級した後に、微粉D2を含む排ガスG2を湿式集塵機6に導入するが、サイクロン5を設けることなく、プローブ3で抽気した抽気ガスG1を湿式集塵機6に直接導入してもよい。
In the above embodiment, after the coarse powder D1 is classified by the
1 セメントキルン抽気ガスの処理システム
2 セメントキルン
3 プローブ
4 冷却ファン
5 サイクロン
5a 排ガス管路
6 湿式集塵機
6a スクラバ
6b 循環液槽
6c 洗浄塔
6d ポンプ
6e 硫酸貯槽
6f 消石灰貯槽
7 固液分離器
8 誘引ファン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記湿式集塵機内又は該湿式集塵機の上流側に、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を添加することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理システム。 A cement kiln bleed gas treatment system that wet-collects dust contained in the bleed gas extracted from the kiln exhaust gas flow path from the bottom of the kiln of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater with a wet dust collector,
A cement kiln bleed gas treatment system, wherein carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid is added in the wet dust collector or upstream of the wet dust collector.
前記湿式集塵機内又は該湿式集塵機の上流側に、カルボン酸、ジカルボン酸又はヒドロキシカルボン酸を添加することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。 A method for treating a cement kiln bleed gas, wherein the dust contained in the bleed gas extracted from the kiln exhaust gas flow path from the kiln bottom of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater is wet collected by a wet dust collector,
A method for treating a cement kiln bleed gas, comprising adding carboxylic acid, dicarboxylic acid or hydroxycarboxylic acid in the wet dust collector or upstream of the wet dust collector.
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