JP5348792B2 - Combustion gas extraction probe and operating method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、セメント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燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a combustion gas extraction probe for extracting a part of combustion gas from a cement kiln exhaust gas flow path and a method for operating the same.
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、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。 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 A chlorine bypass system for extracting a part of combustion gas and removing chlorine from the kiln exhaust gas flow path is used.
この塩素バイパスシステムでは、例えば、特許文献1に記載のように、抽気した排ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウムなどを含む微粉(塩素バイパスダスト)を回収してセメント粉砕ミル系に添加していた。
In this chlorine bypass system, for example, as described in
しかし、上記特許文献に記載の塩素バイパスシステムでは、セメントキルン排ガスに含まれる塩素分を除去することができるものの、塩素バイパスシステムから排出されるガス中にダイオキシン等のPOPs類が存在するため、これらを処理するための触媒塔を設けたり、下流側で無害化するなどの対策が必要であった。 However, in the chlorine bypass system described in the above patent document, although chlorine contained in the cement kiln exhaust gas can be removed, since POPs such as dioxin exist in the gas discharged from the chlorine bypass system, these It was necessary to take measures such as providing a catalyst tower to treat the wastewater and detoxifying it downstream.
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、塩素バイパスシステムにおいて、ダイオキシン等のPOPs類の生成を抑え、無害化処理のための設備コスト等を最小限に抑えることのできる燃焼ガス抽気プローブの運転方法等を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and suppresses the generation of POPs such as dioxins in the chlorine bypass system, thereby minimizing the equipment cost for detoxification treatment. An object of the present invention is to provide a method of operating a combustion gas extraction probe that can be suppressed to a low level.
上記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従来の塩素バイパスシステムでは、抽気プローブによって、セメントキルン排ガス流路から燃焼ガスを冷却しながら抽気する際、この冷却に大気や臭気を伴う排気等を利用しているため、これらに含まれる酸素と、セメントキルン排ガスに含まれる重金属類とで、オキシ・クロリネーション反応が生じ、ダイオキシン等のPOPs類が生成されることを見出し、本発明をなすに至った。尚、オキシ・クロリネーション反応とは、酸化的塩素化反応とも呼ばれ、酸素又は空気の存在下で、重金属類の炭素化合物が塩素化してダイオキシン等のPOPs類を生成させる反応である。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted extensive research. As a result, in the conventional chlorine bypass system, when the combustion gas is extracted while cooling the combustion gas from the cement kiln exhaust gas passage by the extraction probe, this cooling is performed. Oxygen contained in these gases and heavy metals contained in cement kiln exhaust gas cause oxy-chlorination reaction to generate POPs such as dioxins because they use air or exhaust with odor. The present invention has been found and the present invention has been made. The oxychlorination reaction is also called an oxidative chlorination reaction, and is a reaction in which heavy metal carbon compounds are chlorinated to generate POPs such as dioxins in the presence of oxygen or air.
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、燃焼ガス抽気プローブの運転方法であって、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する燃焼ガス抽気プローブにおいて、該冷却に酸素濃度が5%以下のガスを用いることを特徴とする。 The present invention has been made on the basis of such knowledge, and is a method for operating a combustion gas extraction probe, in which a part of combustion gas is extracted from a kiln exhaust gas passage from a kiln bottom of a cement kiln to a lowermost cyclone. A combustion gas extraction probe that performs extraction while cooling is characterized by using a gas having an oxygen concentration of 5% or less for the cooling.
そして、本発明によれば、セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、この抽気ガスの冷却に酸素濃度が5%以下のガスを用いることにより、オキシ・クロリネーション反応を抑制することができ、この反応によるダイオキシン等のPOPs類の発生を抑えることができる。 According to the present invention, a part of the combustion gas is extracted from the cement kiln exhaust gas flow path, and the oxygen concentration is 5% or less for cooling the extracted gas, thereby suppressing the oxychlorination reaction. And the generation of POPs such as dioxins due to this reaction can be suppressed.
前記燃焼ガス抽気プローブの運転方法において、前記冷却に用いるガスを、該セメントキルンの燃焼排ガス、さらには、該セメントキルンに付設された塩素バイパスシステムの排ガスとすることができる。 In the operation method of the combustion gas extraction probe, the gas used for the cooling can be the combustion exhaust gas of the cement kiln, and further the exhaust gas of a chlorine bypass system attached to the cement kiln.
前記燃焼ガス抽気プローブの運転方法において、前記冷却に用いるガスとして、酸素富化装置からの窒素ガス又は窒素ガス製造装置からの窒素ガスを用いることができる。特に、セメントキルンの酸素富化運転を行った場合、その際に発生した窒素を利用することができるため好ましい。また、セメントキルンの排ガスを利用し、かつ窒素ガスを付加して酸素濃度を調整して利用することもできる。 In the method for operating the combustion gas extraction probe, nitrogen gas from an oxygen enricher or nitrogen gas from a nitrogen gas production apparatus can be used as the gas used for cooling. In particular, when an oxygen enrichment operation of a cement kiln is performed, nitrogen generated at that time can be used, which is preferable. It is also possible to use cement kiln exhaust gas and adjust the oxygen concentration by adding nitrogen gas.
また、前記燃焼ガス抽気プローブの運転方法において、前記冷却に用いるガスとして、過熱蒸気を用いることができる。 In the operation method of the combustion gas extraction probe, superheated steam can be used as the gas used for the cooling.
さらに、前記燃焼ガス抽気プローブの運転方法において、該燃焼ガス抽気プローブによって抽気される燃焼ガスの温度を1300℃以下700℃以上とし、冷却後の該燃焼ガスの温度を700℃以下150℃以上とすることができる。 Furthermore, in the operation method of the combustion gas extraction probe, the temperature of the combustion gas extracted by the combustion gas extraction probe is 1300 ° C. or lower and 700 ° C. or higher, and the temperature of the combustion gas after cooling is 700 ° C. or lower and 150 ° C. or higher. can do.
また、本発明は、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する燃焼ガス抽気プローブであって、酸素濃度が5%以下のガスが前記冷却用に導入されることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、オキシ・クロリネーション反応を抑制し、この反応によるダイオキシン等のPOPs類の発生を抑えることができる。 The present invention also relates to a combustion gas bleed probe that bleeds while cooling a part of the combustion gas from the kiln exhaust gas passage from the bottom of the kiln of the cement kiln to the lowermost cyclone, and has an oxygen concentration of 5% or less. A gas is introduced for the cooling. According to the present invention, the oxychlorination reaction can be suppressed and the generation of POPs such as dioxin due to this reaction can be suppressed as in the above-described invention.
以上のように、本発明によれば、塩素バイパスシステムにおいて、ダイオキシン等のPOPs類の生成を抑えることが可能な燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a combustion gas extraction probe capable of suppressing the generation of POPs such as dioxins and an operation method thereof in a chlorine bypass system.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブの運転方法の第1の実施の形態を説明するためのセメントキルン排ガスの処理装置を示し、この処理装置1は、セメントキルン2の窯尻からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気しながら、抽気ガスG1を冷却ファン4から導入される窒素ガスにて冷却するプローブ3と、抽気ガスG1に含まれる粗粉D1を除去する分級機5と、分級機5からの微粉D2及び排ガスG2を固気分離する高温バグフィルタ6と、高温バグフィルタ6で回収した微粉D2を貯留するダストタンク7と、高温バグフィルタ6からの排ガスG3をセメントキルン系に戻すか、又は大気に放出させるための排気ファン8とで構成される。尚、これら各装置については、一般的な塩素バイパスシステムに設置されているものと同様の構成を有するため、各装置についての詳細説明は省略する。
FIG. 1 shows a cement kiln exhaust gas treatment apparatus for explaining a first embodiment of a method for operating a combustion gas extraction probe according to the present invention. While extracting part of the kiln combustion gas, the probe 3 that cools the extraction gas G1 with nitrogen gas introduced from the cooling fan 4, the
次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理装置1の動作について、図1を参照しながら説明する。
Next, the operation of the cement kiln exhaust
セメントキルン2の運転時に、セメントキルン2の窯尻から燃焼ガスの一部をプローブ3にて抽気すると同時に、冷却ファン4から導入される窒素ガスにて、抽気ガスG1を150℃〜700℃に冷却する。この窒素ガスを用いる点が、本発明の特徴部分であって、酸素を含まない冷却用ガスを用いることで、抽気ガスG1との間で発生する虞のあるオキシ・クロリネーション反応を抑制し、ダイオキシン等のPOPs類の生成を抑えることができる。また、さらにPOPs類の骨格物質、例えばビフェニル、ジオキシン、フラン等の再合成をも抑制する上では、150℃〜400℃に冷却することが好ましい。
During operation of the
上記窒素ガスとしては、酸素富化膜、中空糸膜、ゼオライト等を用いた酸素富化装置で発生した窒素ガス、又は窒素ガス製造装置で発生した窒素ガスを用いることができる。特に、酸素富化装置を備えるセメントキルン2で酸素富化運転を行った場合、その際に発生した窒素ガスを上記冷却用ガスとして利用することができるため好ましい。
As the nitrogen gas, nitrogen gas generated by an oxygen enrichment apparatus using an oxygen-enriched membrane, a hollow fiber membrane, zeolite, or the like, or nitrogen gas generated by a nitrogen gas production apparatus can be used. In particular, when an oxygen enrichment operation is performed with a
次いで、分級機5にて、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。
Subsequently, the
その一方で、粗粉D1が除去された150℃〜700℃の微粉D2を含む排ガスG2を高温バグフィルタ6に導入し、微粉D2を回収する。回収した微粉D2は、塩素バイパスダストとしてダストタンク7に貯留した後、セメント粉砕工程で利用したり、水洗後、セメント原料として利用する。
On the other hand, the exhaust gas G2 containing the fine powder D2 at 150 ° C. to 700 ° C. from which the coarse powder D1 has been removed is introduced into the high-
次に、微粉D2が除去された高温バグフィルタ6の排ガスG3を、排気ファン8によりセメントキルン系に戻すか、大気へ放出する。ここで、微粉D2を除去する集塵機を高温バグフィルタ6としたが、酸素を増加させない間接冷却器や熱回収システムをプローブ3から集塵機間に備え、それにより織布、不織布を用いる適用ガス温度の低いバグフィルタを用いることもできる。また、酸素を含まない冷却ガスを複数段、例えばプローブ3の部分、プローブ3の出口部等に分けて冷却することも可能である。
Next, the exhaust gas G3 of the high-
次に、本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブの運転方法の第2の実施の形態について、図2を参照しながら説明する。 Next, a second embodiment of the operation method of the combustion gas extraction probe according to the present invention will be described with reference to FIG.
図2に示すセメントキルン排ガスの処理装置21は、セメントキルン22の窯尻からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気しながら、この抽気ガスG21を、洗浄塔28からの排ガスG23を用いて冷却するプローブ23と、抽気ガスG21に含まれる粗粉D21を除去する分級機25と、分級機25からの微粉D22及び排ガスG22を湿式集塵するための湿式スクラバ26と、湿式スクラバ26にスラリーS1を循環させるための循環液槽27と、洗浄用の工水が供給される洗浄塔28と、洗浄塔28からの排ガスG23をプローブ23に戻す排気ファン29と、循環液槽27から排出された集塵ダストスラリーS2を固液分離して石膏GPと塩水SWとを得るための固液分離器30等で構成される。上記各装置についても、一般的な塩素バイパスシステムに設置されているものと同様の構成を有するため、各装置についての詳細説明は省略する。
The cement kiln exhaust
次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理装置21の動作について、図2を参照しながら説明する。
Next, the operation of the cement kiln exhaust
セメントキルン22の運転時に、セメントキルン22の窯尻から燃焼ガスの一部をプローブ23にて抽気すると同時に、排気ファン29によって導入される洗浄塔28からの排ガスG23にて、抽気ガスG21を150℃〜700℃に冷却する。この排ガスG23を用いる点が、本発明の特徴部分であって、酸素濃度が5%以下の排ガスG23を冷却用ガスとして用いることで、抽気ガスG21との間でオキシ・クロリネーション反応を抑制し、ダイオキシン等のPOPs類の生成を抑えることができる。また、排ガスG23の酸素濃度がそれ以上となる場合には、窒素ガス等を追加することによって酸素濃度を調整することができ、この調整にあたっては、酸素濃度計で窒素ガス等を追加する量を管理・制御することもできる。
During operation of the
次いで、分級機25にて、プローブ23から排気される抽気ガスG21を粗粉D21と、微粉D22を含む排ガスG22とに分離し、粗粉D21をセメントキルン系に戻す。
Next, in the
その一方で、粗粉D21が除去された150℃〜700℃の微粉D22を含む排ガスG22を湿式スクラバ26において、循環液槽27から供給されるスラリーS1の有する水分等によって冷却する。また、塩素含有率の高い微粉D22を、湿式スクラバ26によって集塵し、集塵ダストスラリーS2を固液分離器30によって石膏GPと、KClを含む塩水SWとに分離し、石膏GPを回収するとともに、分離された塩水SW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、又は塩回収により処理する。
On the other hand, the exhaust gas G22 including the fine powder D22 of 150 ° C. to 700 ° C. from which the coarse powder D21 has been removed is cooled in the
次に、微粉D22が除去された洗浄塔28の排ガスG23の一部を、排気ファン29によりプローブ23に導入し上記冷却用ガスとして利用し、残りの排ガスG24をセメントキルン系に戻すか、大気へ放出する。
Next, a part of the exhaust gas G23 of the cleaning
尚、上記実施の形態においては、窒素ガス又は洗浄塔28の排ガスG23をプローブ3、23において冷却用ガスとして利用したが、これら以外にも、乾式塩素バイパスシステムにおいて、熱交換器及びバグフィルタを介して温度の低下した抽気ガス(塩素バイパスシステムからの排ガス)や、塩素バイパスシステムに導入されることなく、プレヒータ等を介して温度の低下したセメントキルン2、22の燃焼排ガス、過熱蒸気、窒素ガス以外の不活性ガス等、酸素濃度が5%以下のガスを用いることもでき、経済面で有利な場合は、それらのガスを酸素濃度5%以下になるように窒素ガス等で調節して利用することもできる。さらに、過熱蒸気は、オゾンや過酸化水素水と紫外線等、条件の適正化を図ることによってPOPs類を分解するヒドロキシラジカルを生成でき、よりPOPs類の低減効果を高めることができる。
In the above embodiment, the nitrogen gas or the exhaust gas G23 of the cleaning
また、上記実施の形態においては、セメントキルン2、22の窯尻から燃焼ガスの一部をプローブ3、23で抽気する場合について説明したが、窯尻以外にも、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抽気することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where a part of combustion gas was extracted with the
さらに、プローブ3、23と高温バグフィルタ6又は湿式スクラバ26との間に分級機5、25を配置しているが、分級機5、25を設けずに、プローブ3、23から抽気ガスG1、G21を直接高温バグフィルタ6や湿式スクラバ26に導入してもよい。
Further, the
その一方、酸素を増加させない間接冷却器や熱回収システムを、プローブ3、23から集塵機の間に備えることもでき、それにより高温バグフィルタ6、湿式スクラバ26以外の集塵機を用いることもできる。また、酸素を含まない冷却ガスを複数段、例えばプローブ3、23の部分、プローブ3、23の出口部等に分けて冷却することもできる。
On the other hand, an indirect cooler or a heat recovery system that does not increase oxygen can be provided between the
1 セメントキルン排ガスの処理装置
2 セメントキルン
3 プローブ
4 冷却ファン
5 分級機
6 高温バグフィルタ
7 ダストタンク
8 排気ファン
21 セメントキルン排ガスの処理装置
22 セメントキルン
23 プローブ
25 分級機
26 湿式スクラバ
27 循環液槽
28 洗浄塔
29 排気ファン
30 固液分離器
D1 粗粉
D2 微粉
D21 粗粉
D22 微粉
G1 抽気ガス
G2〜G3 排ガス
G21 抽気ガス
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GP 石膏
SW 塩水
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