JP5582569B2

JP5582569B2 - セメントキルン排ガスからの回収水の利用システム及び利用方法

Info

Publication number: JP5582569B2
Application number: JP2010201894A
Authority: JP
Inventors: 健三朗近藤; 淳一寺崎
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: JP2012056794A

Description

本発明は、セメントキルンの排ガスから回収した凝縮水を利用するシステム及び方法に関する。

近年、ごみ処分場等の最終処分場の枯渇化の虞に鑑み、これまで最終処分場で処理されていた廃棄物等の有効利用が推進されている。その一環として、都市ごみなどを焼却した際に発生する焼却灰をセメント原料としてリサイクルしている。都市ごみ焼却灰のうち、気体とともに運ばれ、集塵装置で回収される飛灰は、１０〜２０％の塩素分を含むため、脱塩水洗装置を用い、飛灰に含まれる水溶性塩素化合物を水洗除去した後、セメント原料として利用している（例えば、特許文献１参照）。

一方、セメント製造装置には、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を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。近年、上記焼却灰を含む廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストをすべてセメント粉砕工程で利用することができず、塩素バイパスダストについても水洗処理した後、セメント原料として利用している（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−１００２４３号公報特開２００１−１２９５１３号公報

しかし、焼却灰や塩素バイパスダストを脱塩水洗処理する場合には、多量の地下水や工業用水を使用する必要があるため、脱塩水洗処理に必要な水を確保することができない地域等では、焼却灰や塩素バイパスダストを有効利用できないという問題があった。

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、多量の地下水や工業用水を確保することができない地域等であっても、焼却灰や塩素バイパスダスト等を脱塩水洗処理し、有効利用するシステム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、セメントキルン排ガスからの回収水の利用システムであって、セメントキルンの排ガスを集塵する集塵装置から排出されたガスから熱回収する熱回収器と、該熱回収器で熱回収された排ガスを冷却し、該排ガスに含まれる酸性ガスが溶解した凝縮水を回収する過冷却機と、該過冷却機から排出されたガスを再加熱する再加熱器と、前記過冷却機で回収された凝縮水を、塩素含有物質の脱塩水洗処理装置へ供給する回収水供給ラインとを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、熱回収器によって集塵装置から排出されたガスから熱回収した後、過冷却機で凝縮水を回収し、回収した凝縮水を回収水供給ラインを経て塩素含有物質の脱塩水洗処理装置へ供給することで、脱塩水洗処理に必要な水を確保することができない地域等でも、焼却灰や塩素バイパスダストなどを有効利用することができる。また、従来焼却灰等を脱塩水洗処理していた場合でも、処理に使用していた地下水や工業用水の全量又は一部を上記回収水に置き換えることができる。

さらに、本発明によれば、セメントキルン排ガスに含まれる酸性ガスが溶解した凝縮水を用いるため、難溶性塩の溶解を促進することもできる。また、セメント製造装置の煙突から最終的に排出されるガス中の水分を低減することで、白煙や、地球温暖化に寄与する水蒸気の大気放出を軽減することができる。また、セメント焼成装置の最終排ガス中の酸性ガス濃度を低減することもできる。

上記回収水利用システムにおいて、前記過冷却機の後段に、該過冷却機で回収された凝縮水を貯留するとともに、貯留した凝縮水の一部を冷却した後前記過冷却機に循環させる循環液槽及び冷却器と、該循環液槽から排出されたガスに含まれるミストを回収するミストセパレータとを備えることができる。これにより、効率よく凝縮水を回収することができる。

上記回収水利用システムにおいて、前記熱回収器と前記再加熱器とでガスガスヒータを構成することができる。

また、本発明は、セメントキルン排ガスからの回収水の利用方法であって、セメントキルンから排出されたガスに含まれる水分を回収し、該ガスに含まれる酸性ガスが溶解した回収水を塩素含有物質の脱塩水洗に用いることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、脱塩水洗処理に必要な水を確保し、難溶性の塩の溶解を促進し、水蒸気の大気放出を軽減し、セメント焼成装置の最終排ガス中の酸性ガス濃度を低減することが可能となる。

上記セメントキルン排ガスからの回収水の利用方法において、前記塩素含有物質を、焼却灰又は／及び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セメントキルン排ガス流路より抽気された燃焼ガスに含まれるダストとすることができ、焼却灰や塩素バイパスダストを有効利用することができる。また、焼却灰に含まれる難溶性のフリーデル氏塩の溶解を促進することもできる。

以上のように、本発明によれば、脱塩水洗処理に必要な水を確保することができない地域等においても、焼却灰や塩素バイパスダスト等を有効利用することなどが可能となる。

本発明にかかるセメントキルン排ガスからの回収水の利用システムの一実施の形態を適用したセメント製造装置の全体構成図である。

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キルン排ガスからの回収水の利用システム（以下、「回収水利用システム」と略称する）の一実施の形態を適用したセメント製造装置１を示し、この回収水利用システム８は、セメント焼成装置２の後段に付設され、回収水利用システム８の後段に焼却灰Ａの脱塩水洗装置１８が配置される。

セメント焼成装置２を構成するセメントキルン３、クリンカクーラ４、プレヒータ５及び仮焼炉６、並びにバグフィルタ７については、セメント製造装置で一般的に用いられているものであり、これらについての詳細説明は省略する。尚、バグフィルタ７の前段には、プレヒータ５に供給するセメント原料Ｒを乾燥や粉砕するための原料系の装置等が配置される。バグフィルタ７に代えて電気集塵機等も用いられる。

回収水利用システム８は、バグフィルタ７の下流側に配置され、熱回収器９及び再加熱器１５からなるガスガスヒータと、熱回収器９で冷却された排ガスＧ３をさらに冷却して凝縮水Ｗを回収するスクラバー（過冷却機）１０及びその付帯設備とで構成される。

ガスガスヒータの熱回収器９は、バグフィルタ７から供給された排ガスＧ２から熱回収するため、再加熱器１５は、ミストセパレータ１４から排出された排ガスＧ５を再加熱するために備えられる。再加熱器１５の後段には、誘引ファン１６と、煙突１７が配置される。

スクラバー１０は、熱回収器９で冷却された排ガスＧ３を、チラー（冷却器）１１からの冷却水ＣＷを用いてさらに冷却して凝縮水Ｗを回収する。チラー１１は、ポンプ１２を介して供給された循環液槽１３内の凝縮水Ｗを冷却する。スクラバー１０の下方には、スクラバー１０で回収された凝縮水Ｗを貯留するための循環液槽１３が設けられる。また、循環液槽１３の下流側には、スクラバー１０及び循環液槽１３を通過した排ガス中のミストを除去するため、ミストセパレータ１４が配置される。循環液槽１３に貯留した凝縮水Ｗを脱塩水洗装置１８の固液分離機２０に導入するため、回収水供給ライン２１が設けられる。

脱塩水洗装置１８は、回収水利用システム８で回収された凝縮水Ｗを用いて焼却灰Ａを脱塩水洗処理するため、溶解反応槽１９と、固液分離機２０とを備える。

溶解反応槽１９は、焼却灰Ａを、固液分離機２０から排出されたケーク洗浄水Ｆに溶解させてスラリー化し、さらにミストセパレータ１４から排出された排ガスＧ４から分取した排ガスＧ６に含まれるＣＯ₂と、焼却灰Ａに含まれるカルシウム分とを反応させるために備えられる。

固液分離機２０は、溶解反応槽１９から排出されたスラリーＳを固液分離しながら、循環液槽１３から回収水供給ライン２１を介して供給された凝縮水Ｗで水洗して塩素分を除去するために備えられる。固液分離機２０には、フィルタプレス等が用いられる。

次に、上記構成を有するセメント製造装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セメント焼成装置２の運転時に、プレヒータ５に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ５で予熱され、仮焼炉６で仮焼された後、セメントキルン３にて焼成されてセメントクリンカが生成される。一方、セメントキルン３の排ガスは、セメントキルン３から仮焼炉６を経てプレヒータ５から排出され、プレヒータからの排ガスＧ１をバグフィルタ７で集塵する。

バグフィルタ７で集塵した後の排ガスＧ２を熱回収器９に導入し、排ガスＧ２から熱回収した後、スクラバー１０に供給する。スクラバー１０に供給された排ガスＧ３は、スクラバー１０の入口に噴霧されたチラー１１からの冷却水によって冷却され、排ガスＧ３に含まれる水蒸気が凝縮し、循環液槽１３に凝縮水Ｗが回収される。また、ミストセパレータ１４によって循環液槽１３を通過した排ガス中のミストを回収し、循環液槽１３に貯留する。プレヒータ５から排出された排ガスＧ１には、含水率の高い廃棄物等をセメントキルン３で処理していることから、１０％程度の水分が含まれているため、この水分を回収して後段の脱塩水洗装置１８で有効に利用することができる。

溶解反応槽１９に、焼却灰Ａと、固液分離機２０からのケーク洗浄水Ｆとを供給して焼却灰Ａをスラリー化するとともに、溶解反応槽１９にミストセパレータ１４から排出された排ガスＧ４から分取した排ガスＧ６を導入する。排ガスＧ６に含まれるＣＯ₂によって、スラリー中のカルシウム分を炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）に変化させて溶存カルシウムの量を低減し、後段の装置でのカルシウムスケールの生成を少なくすることができる。

次に、溶解反応槽１９から排出されたスラリーＳを固液分離機２０に供給し、また、循環液槽１３に貯留された凝縮水Ｗを回収水供給ライン２１を介して固液分離機２０に供給し、スラリーＳを固液分離しながら固液分離して得られるケークを水洗して塩素分を除去する。固液分離機２０で分離された塩水ＳＷは、排水処理後放流する。一方、固液分離機２０で分離された脱塩ケークＣは、セメント原料として利用する。

一方、排ガスＧ４から排ガスＧ６を分取した後の排ガスＧ５は、再加熱器１５によって加熱した後、誘引ファン１６及び煙突１７を介して大気に放出する。

尚、図１では、排ガスＧ２の全量を熱回収器９を介してスクラバー１０に導入しているが、後段の脱塩水洗装置１８での凝縮水Ｗの使用量に合わせて、排ガスＧ２の一部をスクラバー１０に導入して凝縮水Ｗを回収することもできる。

また、上記実施の形態においては、焼却灰Ａを脱塩水洗処理したが、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セメントキルン排ガス流路より抽気された燃焼ガスに含まれるダストや、該ダストから粗粉を除去して得られた塩素バイパスダスト等の塩素含有物質を脱塩水洗処理することもできる。

さらに、回収水利用システム８の構成は、上記実施の形態に示された装置構成に限定されず、バグフィルタ７からの排ガスＧ２に含まれる水分を回収することができれば、他の構成を採用することもでき、ガスガスヒータ（熱回収器９及び再加熱器１５）以外の熱回収器及び再加熱器を用いることも可能である。

１セメント製造装置
２セメント焼成装置
３セメントキルン
４クリンカクーラ
５プレヒータ
６仮焼炉
７バグフィルタ
８回収水利用システム
９熱回収器
１０スクラバー
１１チラー
１２ポンプ
１３循環液槽
１４ミストセパレータ
１５再加熱器
１６誘引ファン
１７煙突
１８脱塩水洗装置
１９溶解反応槽
２０固液分離機
２１回収水供給ライン

Claims

セメントキルンの排ガスを集塵する集塵装置から排出されたガスから熱回収する熱回収器と、
該熱回収器で熱回収された排ガスを冷却し、該排ガスに含まれる酸性ガスが溶解した凝縮水を回収する過冷却機と、
該過冷却機から排出されたガスを再加熱する再加熱器と、
前記過冷却機で回収された凝縮水を、塩素含有物質の脱塩水洗処理装置へ供給する回収水供給ラインとを備えることを特徴とするセメントキルン排ガスからの回収水の利用システム。
前記過冷却機の後段に、該過冷却機で回収された凝縮水を貯留するとともに、貯留した凝縮水の一部を冷却した後前記過冷却機に循環させる循環液槽及び冷却器と、該循環液槽から排出されたガスに含まれるミストを回収するミストセパレータとを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン排ガスからの回収水の利用システム。
前記熱回収器と前記再加熱器とでガスガスヒータを構成することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルン排ガスからの回収水の利用システム。
セメントキルンから排出されたガスに含まれる水分を回収し、該ガスに含まれる酸性ガスが溶解した回収水を塩素含有物質の脱塩水洗に用いることを特徴とするセメントキルン排ガスからの回収水の利用方法。
前記塩素含有物質は、焼却灰又は／及び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セメントキルン排ガス流路より抽気された燃焼ガスに含まれるダストであることを特徴とする請求項４に記載のセメントキルン排ガスからの回収水の利用方法。