JP5348790B2 - セメント焼成方法及び焼成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、セメント焼成方法及び焼成装置に関し、特に、セメント焼成装置から排出される排ガス中の炭酸ガスを効率よく回収するセメント焼成方法等に関する。
セメント焼成装置からは、燃料の石炭の燃焼と、原料の石灰石の分解に伴いセメント１トンあたり７００ｋｇ以上の炭酸ガス（ＣＯ2）が排出される。炭酸ガスは地球温暖化の原因となるため、そのまま大気に排出するのは好ましくなく、上記炭酸ガスの回収又は貯留が求められていた。
そこで、特許文献１には、酸素燃焼微粉炭セメントクリンカ焼成プロセスを利用し、プレヒータからの排ガスを冷却し、冷却した排ガス中の水蒸気を取り除き、除湿された排ガスの一部から炭酸ガスを液化して取り除くセメント焼成設備の炭酸ガス回収方法等が開示されている。
特許第４３５０７６５号公報
しかし、近年の社会的要請に沿って、セメント工場では様々なリサイクル資源を受け入れ、セメント焼成装置において原燃料として利用しているため、プレヒータからの排ガス中に、炭酸ガス以外の成分が増加し、特許文献１に記載の技術を採用しても、この炭酸ガス以外の成分が炭酸ガスの回収又は貯留を妨げていた。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、セメント焼成装置において多種多様なリサイクル資源を受け入れても、セメント焼成装置からの排ガス中に含まれる炭酸ガスを効率よく回収又は貯留することが可能なセメント焼成方法等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、セメント焼成方法であって、循環流動層炉において、石灰石を昇温して熱分解させ、該循環流動層炉以外の装置において、石灰石以外のセメント原料を昇温し、セメントキルンにおいて、前記熱分解により生じた生石灰と、前記昇温されたセメント原料とを焼成することを特徴とする。
そして、本発明によれば、循環流動層炉において石灰石を熱分解して生石灰としてセメント焼成に利用し、同時に純度の高い炭酸ガスを生成することができ、セメントキルンで多種多様なリサイクル資源を原燃料として利用しながら、炭酸ガスの処理を容易にすることができる。
上記セメント焼成方法において、プレヒータ付きセメントキルンの該プレヒータにおいて、前記石灰石以外のセメント原料を昇温し、該セメントキルンにおいて、該昇温されたセメント原料と、前記熱分解により生じた生石灰とを焼成することができる。
また、上記セメント焼成方法において、前記循環流動層炉の排ガスから炭酸ガスを回収又は貯留することができる。
さらに、上記セメント焼成方法において、前記熱分解により生じた生石灰及び石炭灰分を破砕して得られた破砕物を前記セメントキルンに供給し、前記プレヒータの最下部に濃縮した塩素を除去することができる。
前記循環流動層炉以外の装置で昇温されるセメント原料に、前記循環流動層炉に供給される石灰石以外の石灰石を含めるようにしてもよい。
また、本発明は、セメント焼成装置であって、石灰石を昇温して熱分解させる循環流動層炉と、石灰石以外のセメント原料を昇温する、前記循環流動層炉以外の装置と、前記熱分解により生じた生石灰と、前記昇温されたセメント原料とを焼成するセメントキルンとを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、セメントキルンで多種多様なリサイクル資源を原燃料として利用しながら、純度の高い炭酸ガスを生成し、炭酸ガスの処理を容易にすることができる。
前記セメント焼成装置において、前記循環流動層炉以外の装置を、前記セメントキルンに付設されたプレヒータとすることができる。
前記セメント焼成装置において、前記循環流動層炉の排ガスから炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収装置、又は前記循環流動層炉の排ガスからの炭酸ガスを貯留する炭酸ガス貯留装置を設けることができ、発生した純度の高い炭酸ガスを回収又は貯留することができる。
前記セメント焼成装置において、前記循環流動層炉からの生石灰及び石炭灰分を破砕する破砕装置と、該破砕装置からの破砕物を前記セメントキルンに供給する供給装置と、前記プレヒータの最下部に濃縮した塩素を除去する塩素バイパスシステムとを設けることができる。
以上のように、本発明によれば、セメント焼成装置において多種多様なリサイクル資源を受け入れても、セメント焼成装置からの排ガス中に含まれる炭酸ガスを効率よく回収又は貯留することができる。
本発明にかかるセメント焼成装置の一実施の形態を示すフローチャートである。
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。
図１は、本発明にかかるセメント焼成装置の一実施形態を示し、このセメント焼成装置１は、大別して、セメント焼成部２と、石灰石加熱部３と、熱回収部４と、炭酸ガス回収・貯留部５とで構成される。
セメント焼成部２は、サイクロン２１Ａ〜２１Ｄと、仮焼炉２１Ｅとを備えたプレヒータ２１と、セメントキルン２３と、クリンカクーラ２４と、抽気プローブ２５と、バッグフィルタ２６等で構成され、抽気プローブ２５及びバッグフィルタ２６は、塩素バイパスシステムの一部を構成する。これらの装置は、通常のセメント焼成装置に備えられるものであり、詳細な説明を省略する。
石灰石加熱部３は、石灰石を昇温して熱分解させる循環流動層炉３１と、熱分解されて得られた生石灰等を破砕するロールクラッシャ３２等で構成される。
熱回収部４は、プレヒータ２１からの排ガスＧ１から廃熱を回収する廃熱ボイラー４１と、循環流動層炉３１からの排ガスＧ３から熱を回収する蒸気ボイラー４２と、両ボイラー４１、４２からの蒸気を利用して発電する発電機４３とで構成される。
炭酸ガス回収・貯留部５は、蒸気ボイラー４２からの排ガスを冷却するなどの前処理を行う前処理装置５１と、前処理後の排ガスに吸収液を添加するなどして炭酸ガスを分離回収するＣＣＳ装置５２とで構成される。尚、ＣＣＳ装置としては、関西電力株式会社製の排煙脱炭プラント等を用いることができる。
次に、本発明にかかるセメント焼成装置１の動作について、図１を参照しながら詳細に説明する。
まず、石灰石加熱部３の循環流動層炉３１で燃料として微粉炭を燃焼させ、石灰石（ＣａＣＯ3）を投入して昇温し、ＣａＣＯ3を生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ2）に熱分解させる。次に、熱分解した生石灰、及び微粉炭燃焼により生じた石炭灰分をロールクラッシャ３２により破砕し、破砕物をセメントキルン２３に供給する。循環流動層炉３１の下部に堆積する残渣は、適宜排出して処理する。
循環流動層炉３１で生成された排ガスＧ３は、上述のように、ＣａＣＯ3の熱分解により生じたＣＯ2と、微粉炭の燃焼ガスのみを含有し、リサイクル資源の昇温や燃焼によって生じたガスを含んでいないため、後段の炭酸ガス回収・貯留部５において効率よく炭酸ガスを回収、貯留することができる。
セメント焼成部２において、石灰石以外のセメント原料、すなわち、粘土、珪石、鉄滓、鋳物砂、スラグ、アルミナスラッジ、廃棄物等をプレヒータ２１に投入して予熱した後、これらを仮焼炉２１Ｅで仮焼し、セメントキルン２３に供給する。そして、セメントキルン２３で、仮焼された石灰石以外の原料と、上記石灰石加熱部３のロールクラッシャ３２で破砕された生石灰とを焼成し、セメントクリンカを生成する。
また、プレヒータ２１の最下部に設けられたプローブ２５により、セメントキルン排ガスの一部Ｇ５を抽気してバッグフィルタ２６に供給し、排ガスの一部Ｇ５に含まれる塩素を含む微粉（塩素バイパスダスト）Ｆを集塵する。微粉（塩素バイパスダスト）Ｆを除去した後の排ガスＧ６は、循環流動層炉３１に戻すことができる。
次に、熱回収部４において、廃熱ボイラー４１によってプレヒータ２１からの排ガスＧ１の廃熱を回収し、また、蒸気ボイラー４２によって、循環流動層炉３１からの排ガスＧ３の廃熱を回収する。両ボイラー４１、４２で発生した水蒸気を発電機４３に供給し、この水蒸気を利用してタービンを回し、発電する。
炭酸ガス回収・貯留部５の前処理装置５１において、蒸気ボイラー４２からの排ガスＧ４を冷却するなどの前処理を行った後、ＣＣＳ装置５２において、Ｎ2、Ｏ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏを含む排ガスＧ４に、アルカノールアミン（Ｒ−ＮＨ2）を吸収液として添加し、下式に示すような化学反応を生じさせることにより、排ガスＧ４から炭酸ガス（ＣＯ2）を回収又は貯留することができる。
Ｒ-ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2⇔Ｒ-ＮＨ3ＨＣＯ3
２Ｒ-ＮＨ2＋ＣＯ2⇔Ｒ-ＮＨＣＯＯＮＨ3Ｒ
尚、炭酸ガス回収・貯留部５の前処理装置５１において、活性炭吸着塔等を設けることで、排ガスＧ４に含まれる酸性ガスの他、ＤＸＮｓやＰＣＢ等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）や、水銀（Ｈｇ）を回収・除去することができる。
また、上記実施の形態においては、セメント焼成部２のプレヒータ２１には、石灰石以外の原料を投入したが、循環流動層炉３１に投入した以外の石灰石の一部をプレヒータ２１に投入することもできる。
さらに、上記実施の形態においては、石灰石以外の原料をプレヒータ２１において昇温したが、シャフト炉等を用いて昇温することもできる。
１ セメント焼成装置
２ セメント焼成部
２１ プレヒータ
２１Ａ〜２１Ｄ サイクロン
２１Ｅ 仮焼炉
２３ セメントキルン
２４ クリンカクーラ
２５ 抽気プローブ
２６ バッグフィルタ
３ 石灰石加熱部
３１ 循環流動層炉
３２ ロールクラッシャ
４ 熱回収部
４１ 廃熱ボイラー
４２ 蒸気ボイラー
４３ 発電機
５ 炭酸ガス回収・貯留部
５１ 前処理装置
５２ ＣＣＳ装置
Ｆ 微粉
Ｇ１〜Ｇ６ 排ガス

Claims (9)

  1. 循環流動層炉において、石灰石を昇温して熱分解させ、
    該循環流動層炉以外の装置において、石灰石以外のセメント原料を昇温し、
    セメントキルンにおいて、前記熱分解により生じた生石灰と、前記昇温されたセメント原料とを焼成することを特徴とするセメント焼成方法。
  2. プレヒータ付きセメントキルンの該プレヒータにおいて、前記石灰石以外のセメント原料を昇温し、該セメントキルンにおいて、該昇温されたセメント原料と、前記熱分解により生じた生石灰とを焼成することを特徴とする請求項１に記載のセメント焼成方法。
  3. 前記循環流動層炉の排ガスから炭酸ガスを回収又は貯留することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成方法。
  4. 前記熱分解により生じた生石灰及び石炭灰分を破砕して得られた破砕物を前記セメントキルンに供給し、
    前記プレヒータの最下部に濃縮した塩素を除去することを特徴とする請求項２又は３に記載のセメント焼成方法。
  5. 前記循環流動層炉以外の装置において昇温されるセメント原料は、前記循環流動層炉に供給される石灰石以外の石灰石を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセメント焼成方法。
  6. 石灰石を昇温して熱分解させる循環流動層炉と、
    石灰石以外のセメント原料を昇温する、前記循環流動層炉以外の装置と、
    前記熱分解により生じた生石灰と、前記昇温されたセメント原料とを焼成するセメントキルンとを備えることを特徴とするセメント焼成装置。
  7. 前記循環流動層炉以外の装置は、前記セメントキルンに付設されたプレヒータであることを特徴とする請求項６に記載のセメント焼成装置。
  8. 前記循環流動層炉の排ガスから炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収装置、又は前記循環流動層炉の排ガスからの炭酸ガスを貯留する炭酸ガス貯留装置を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載のセメント焼成装置。
  9. 前記循環流動層炉からの生石灰及び石炭灰分を破砕する破砕装置と、
    該破砕装置からの破砕物を前記セメントキルンに供給する供給装置と、
    前記プレヒータの最下部に濃縮した塩素を除去する塩素バイパスシステムとを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のセメント焼成装置。
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