JP5823269B2 - Cement kiln exhaust gas treatment system and operation method thereof - Google Patents

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本発明は、セメントキルン排ガスの処理システム及びその運転方法に関し、特に、セメントキルン排ガス中の水銀及び有機汚染物質の含有量を低減させることで、セメント製造装置の外部への排出量を低減するためのシステム等に関する。   The present invention relates to a cement kiln exhaust gas treatment system and an operation method thereof, and in particular, to reduce the amount of mercury and organic pollutants contained in the cement kiln exhaust gas to reduce the amount of emissions to the outside of the cement manufacturing apparatus. Related to the system of

セメントキルン排ガスには、極微量の金属水銀(Hg)が含まれている。その起源は、セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等の多品種にわたるリサイクル資源に含まれる水銀である。今後、廃棄物のセメント原料化及び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、セメントキルン排ガスに含まれる水銀濃度が増加する可能性が考えられる。   The cement kiln exhaust gas contains a very small amount of metallic mercury (Hg). Its origin is not only mercury contained in natural raw materials such as limestone, which is the main raw material of cement, but also mercury contained in a wide variety of recycled resources such as fly ash. In the future, recycling of wastes as cement raw materials and fuels will be promoted, and the concentration of mercury in cement kiln exhaust gas may increase as the amount of waste processing increases.

そこで、例えば、特許文献1には、セメントの製造工程から排出される排ガスに含まれる水銀等を効率よく除去し、水銀等を除去した集塵ダストをセメント原料に再利用するため、セメントキルン排ガスを集塵機によって除塵した後、捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダスト中の水銀を揮発温度以上に加熱して揮発させ、その後、吸着材等により吸着して除去するセメント製造排ガスの処理方法が提案されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses that a cement kiln exhaust gas is used to efficiently remove mercury and the like contained in the exhaust gas discharged from the cement manufacturing process, and to reuse the dust collection dust from which the mercury and the like are removed as a cement raw material. After the dust is removed by a dust collector, the collected dust is guided to a heating furnace, and the mercury in the dust is heated to a volatilization temperature and volatilized, and then adsorbed and removed by an adsorbent. A processing method has been proposed.

一方、セメント原燃料として利用されるフライアッシュ、主灰、汚泥及び鉱滓等のリサイクル資源の中には、ダイオキシン類に代表される残留性有機汚染物質(POPs、Persistent Organic Pollutants)、もしくはその骨格となり得る成分を含むものが少なからず存在する。通常、セメント焼成を安定的に行っていれば、これらの有機汚染物質の大部分は、キルン排ガス集塵機ダストによって捕捉されてセメント製造装置内を循環し、高温域において分解されるため、キルン排ガスから大気中へ放出される有機汚染物質の量は極々僅かであり、当然のことながら排出規制を下回っている。   On the other hand, some of the recycled resources such as fly ash, main ash, sludge and slag used as raw material for cement are persistent organic pollutants (POPs) represented by dioxins or their skeletons. There are not a few containing ingredients to obtain. Usually, if cement firing is performed stably, most of these organic pollutants are trapped by kiln exhaust gas dust collector dust, circulate in the cement manufacturing equipment, and are decomposed at high temperatures. The amount of organic pollutants released into the atmosphere is negligible and is naturally below emission regulations.

しかし、セメント焼成に何らかのトラブルが発生して不安定になった場合、POPsが非意図的に再合成されてしまう可能性があり、キルン排ガスから大気中への排出量が増大してしまう虞を否定できない。そのため、これらの有機汚染物質の含有量をさらに低減することが望ましい。   However, when some trouble occurs in cement firing and it becomes unstable, POPs may be unintentionally re-synthesized, and there is a risk that the amount of emissions from the kiln exhaust gas to the atmosphere will increase. I can't deny it. Therefore, it is desirable to further reduce the content of these organic pollutants.

そこで、例えば、特許文献2には、有機汚染物質のセメント製造装置からの排出量を低減するため、プレヒータからの排ガスに含まれるダスト中の、有機汚染物質を吸着する固体炭素量を制御する有機汚染物質排出量低減方法が提案されている。   Therefore, for example, Patent Document 2 discloses an organic material that controls the amount of solid carbon that adsorbs organic pollutants in the dust contained in the exhaust gas from the preheater in order to reduce the amount of organic pollutants emitted from the cement manufacturing apparatus. Methods for reducing pollutant emissions have been proposed.

特開2002−355531号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-355531 特開2008−222477号公報JP 2008-222477 A

しかし、上記特許文献に記載の発明を実際にセメントキルン排ガスの処理に適用した場合には、セメントキルン排ガス中の水銀及び有機汚染物質を各々個別に処理することとなり、必ずしも効率的であるとは言えない面もあった。   However, when the invention described in the above-mentioned patent document is actually applied to the treatment of cement kiln exhaust gas, mercury and organic pollutants in the cement kiln exhaust gas will be individually treated, which is not necessarily efficient. There were some aspects I couldn't say.

そこで、本発明は、水銀と有機汚染物質の両方のセメント製造装置からの排出量を包括的に効率よく低減することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to comprehensively and efficiently reduce the discharge amount of both mercury and organic pollutants from a cement manufacturing apparatus.

上記課題を解決するため、本発明は、セメントキルン排ガス処理システムであって、セメント焼成装置のプレヒータから排出されるガスにガス吸着材を添加するガス吸着材添加装置と、前記プレヒータの排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、該集塵したダストに含まれる水銀を回収する水銀回収装置と、前記集塵装置で集塵したダストを直接前記プレヒータへ戻す第1循環ルートと、前記集塵装置で集塵したダストを前記水銀回収装置を経由して前記プレヒータへ戻す第2循環ルートと、前記集塵装置で集塵したダストを直接セメントキルンの窯尻へ戻す第3循環ルートと、前記集塵装置で集塵したダストを前記水銀回収装置を経由してセメントキルンの窯尻へ戻す第4循環ルートとを備えることを特徴とする。ここで、有機汚染物質とは、ダイオキシン類(PCDD、PCDF、co−PCB)、ポリ塩化ビフェニル(PCBs)等の残留性有機汚染物質(POPs)や揮発性有機化合物(VOC)をいう。 In order to solve the above problems, the present invention is a cement kiln exhaust gas treatment system, which includes a gas adsorbent addition device for adding a gas adsorbent to a gas discharged from a preheater of a cement firing device, and an exhaust gas of the preheater. A dust collecting device for collecting the dust collected, a mercury collecting device for collecting mercury contained in the collected dust, a first circulation route for returning the dust collected by the dust collecting device directly to the preheater, A second circulation route for returning the dust collected by the dust collector to the preheater via the mercury recovery device; and a third circulation route for returning the dust collected by the dust collector directly to the kiln bottom of the cement kiln. And a fourth circulation route for returning the dust collected by the dust collector to the kiln bottom of the cement kiln via the mercury recovery device . Here, organic pollutants refer to residual organic pollutants (POPs) such as dioxins (PCDD, PCDF, co-PCB), polychlorinated biphenyls (PCBs), and volatile organic compounds (VOC).

そして、本発明によれば、ガス吸着材添加装置により、セメント焼成装置のプレヒータから排出される排ガスに含まれる揮発した有機汚染物質をガス吸着材に吸着させ、ガス吸着材を集塵装置で集塵して回収すると共に、集塵したダストに含まれる水銀を水銀回収装置で回収することで、セメント製造装置から排出される水銀と有機汚染物質の両方を包括的に効率よく低減することができる。また、セメント焼成装置からの排ガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度に応じて、集塵装置で集塵されたダストの循環ルートを適宜選択することができ、セメント製造装置から排出される水銀と有機汚染物質を、そのときの濃度に応じて包括的に低減することができる。 According to the present invention, the gas adsorbent addition device causes the gas adsorbent to adsorb volatilized organic pollutants contained in the exhaust gas discharged from the preheater of the cement firing device, and collects the gas adsorbent with the dust collector. By collecting with dust and collecting mercury contained in the collected dust with a mercury recovery device, it is possible to comprehensively and efficiently reduce both mercury and organic pollutants discharged from cement manufacturing equipment. . In addition, the circulation route of the dust collected by the dust collector can be appropriately selected according to the mercury concentration of exhaust gas from the cement firing device and the organic pollutant concentration. Contaminants can be comprehensively reduced according to the concentration at that time.

上記セメントキルン排ガス処理システムにおいて、前記水銀回収装置は、前記集塵装置で集塵したダストを加熱し、該加熱によって揮発した水銀を回収すること、もしくは集塵したダストを洗浄し、該洗浄によって液体側に移行した水銀を回収することができる。   In the cement kiln exhaust gas treatment system, the mercury recovery device heats the dust collected by the dust collector, recovers the mercury volatilized by the heating, or cleans the dust that has been collected by the cleaning. Mercury transferred to the liquid side can be recovered.

また、本発明は、上記セメントキルン排ガス処理システムの運転方法であって、前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、前記ガス吸着材の添加を中止すると共に、前記ダストを前記第1循環ルートを経由して前記プレヒータに戻し、前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度が所定値以上で、かつ該排ガスの有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、前記ガス吸着材の添加を中止すると共に、前記ダストを前記第2循環ルートを経由して前記プレヒータへ戻し、前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度が所定値未満で、かつ該排ガスの有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、該排ガスに前記ガス吸着材を添加すると共に、該排ガスに含まれるダストを前記第3循環ルートを経由して前記セメントキルンの窯尻へ戻し、前記プレヒータからの排ガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、該排ガスに前記ガス吸着材を添加すると共に、該排ガスに含まれるダストを前記第4循環ルートを経由して前記セメントキルンの窯尻へ戻すことを特徴とする。   Further, the present invention is an operation method of the cement kiln exhaust gas treatment system, wherein when the mercury concentration and organic pollutant concentration of the gas discharged from the preheater are less than a predetermined value, the gas adsorbent is added. And the dust is returned to the preheater via the first circulation route, the mercury concentration of the gas discharged from the preheater is equal to or higher than a predetermined value, and the organic pollutant concentration of the exhaust gas is lower than the predetermined value. In this case, the addition of the gas adsorbent is stopped, the dust is returned to the preheater via the second circulation route, and the mercury concentration of the gas discharged from the preheater is less than a predetermined value, and the When the organic pollutant concentration in the exhaust gas is a predetermined value or more, the gas adsorbent is added to the exhaust gas, and the dust contained in the exhaust gas is removed from the third circulation loop. When the mercury concentration and organic pollutant concentration of the exhaust gas from the preheater are equal to or higher than a predetermined value, the gas adsorbent is added to the exhaust gas, and the exhaust gas is added to the exhaust gas from the pre-heater. The contained dust is returned to the kiln bottom of the cement kiln via the fourth circulation route.

そして、本発明によれば、上記発明と同様に、セメント焼成装置からの排ガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度に応じて、集塵装置で集塵されたダストの循環ルートを適宜選択することができ、セメント製造装置から排出される水銀と有機汚染物質を、そのときの濃度に応じて包括的に低減することができる。   And according to this invention, like the said invention, according to the mercury density | concentration of the waste gas from a cement baking apparatus, and the organic pollutant density | concentration, the circulation route of the dust collected with the dust collector can be selected suitably. In addition, mercury and organic pollutants discharged from the cement manufacturing apparatus can be comprehensively reduced according to the concentration at that time.

上記セメントキルン排ガス処理システムの運転方法において、前記集塵装置で集塵されたダストの疎水性固体状未燃炭素の含有率を0.2質量%以上とすることができる。これによれば、有機汚染物質の吸着効率を向上させ、効果的に有機汚染物質を回収することができる。   In the operation method of the cement kiln exhaust gas treatment system, the content of hydrophobic solid unburnt carbon in the dust collected by the dust collector can be 0.2% by mass or more. According to this, the organic pollutant adsorption efficiency can be improved and the organic pollutant can be effectively recovered.

以上のように、本発明によれば、セメント製造装置から排出される水銀と有機汚染物質の両方を包括的に効率よく低減することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to comprehensively and efficiently reduce both mercury and organic pollutants discharged from a cement manufacturing apparatus.

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理システムの一実施の形態を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a cement kiln exhaust gas treatment system according to the present invention. 図1のセメントキルン排ガスの処理システムにおいて電気集塵装置の集塵ダストの疎水性固体状未燃炭素の含有率と、集塵装置出口のダイオキシン類(DXNs)濃度との関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between the content of hydrophobic solid unburnt carbon in the dust collection dust of the electric dust collector and the concentration of dioxins (DXNs) at the outlet of the dust collector in the cement kiln exhaust gas treatment system of FIG. .

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、本発明に係るセメントキルン排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、プレヒータ3及び仮焼炉5を備えたセメント焼成装置に付設され、ボイラ等6を通過したプレヒータ3からの排ガスG2にガス吸着材Aを添加するガス吸着材添加装置7と、排ガスG2に含まれるダスト及びガス吸着材Aを集塵する電気集塵装置8と、電気集塵装置8で集塵されたダスト及びガス吸着材A(以下、「EPダストD」という)に含まれる水銀を回収する水銀回収装置9とで構成される。   FIG. 1 shows an embodiment of a cement kiln exhaust gas treatment system according to the present invention. This treatment system 1 is attached to a cement firing apparatus including a cement kiln 2, a preheater 3 and a calcining furnace 5, and is a boiler. A gas adsorbent addition device 7 for adding the gas adsorbent A to the exhaust gas G2 from the preheater 3 that has passed through the gas etc. 6, an electric dust collector 8 for collecting the dust and the gas adsorbent A contained in the exhaust gas G2, and an electric It is comprised with the mercury collection | recovery apparatus 9 which collect | recovers the dust collected by the dust collector 8, and the mercury contained in the gas adsorbent A (henceforth "EP dust D").

セメントキルン2、プレヒータ3、仮焼炉5及び電気集塵装置8は、セメント製造装置に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、ボイラ等6とは、排ガスG1を用いて廃熱発電を行うボイラや、排ガスG1の調温・調湿を行うスタビライザ(調湿塔)や、プレヒータ3に供給するセメント原料Rを生成するためのドライヤ、ミル等の原料系の設備である。   The cement kiln 2, the preheater 3, the calcining furnace 5, and the electrostatic precipitator 8 are generally used in cement manufacturing apparatuses, and detailed descriptions thereof are omitted. The boiler 6 or the like generates a boiler that performs waste heat power generation using the exhaust gas G1, a stabilizer (humidity control tower) that controls the temperature and humidity of the exhaust gas G1, and a cement raw material R that is supplied to the preheater 3. Equipment for raw materials such as dryers and mills.

ガス吸着材添加装置7によって添加されるガス吸着材Aは、一般的にガス吸着に有効な多孔質材料であることが好ましい。さらには、この多孔質材料は、疎水性固体状未燃炭素を含有することがより好ましく、例えば、市販品の活性炭、各種産業から発生するフライアッシュ、ボトムアッシュ、オイルコークス燃焼灰等が挙げられる。   In general, the gas adsorbent A added by the gas adsorbent adding device 7 is preferably a porous material effective for gas adsorption. Furthermore, the porous material preferably contains hydrophobic solid unburnt carbon, and examples thereof include commercially available activated carbon, fly ash generated from various industries, bottom ash, oil coke combustion ash, and the like. .

ここで、疎水性固体状未燃炭素とは、固体状炭素のうち疎水性を有する多孔質の炭素質の粒子をいう。例えば、フライアッシュ等に含まれる全未燃炭素から、トルエンと水との液液抽出によってトルエン側で捕集される。   Here, the hydrophobic solid unburnt carbon refers to porous carbonaceous particles having hydrophobicity in solid carbon. For example, it is collected on the toluene side by liquid-liquid extraction of toluene and water from all unburned carbon contained in fly ash or the like.

さらに、疎水性固体状未燃炭素において、BET法による比表面積が30m2/g以上(好ましくは50m2/g以上)、BJH法によるメソ孔(2〜50nm)の細孔容積が0.03mL/g以上(好ましくは0.04mL/g以上、より好ましくは0.05mL/g以上)の構造を有するものが好適である。 Further, in the hydrophobic solid unburnt carbon, the specific surface area by BET method is 30 m 2 / g or more (preferably 50 m 2 / g or more), and the pore volume of mesopores (2 to 50 nm) by BJH method is 0.03 mL. / G or more (preferably 0.04 mL / g or more, more preferably 0.05 mL / g or more) is suitable.

また、ガス吸着材Aの添加位置としては、電気集塵装置8の直前であることが好ましい。これは、排ガスG1がボイラ等6を通過することにより、温度が300℃以下に低下し、排ガスG1中の有機汚染物質の一部が生成・再合成するため、この位置でガス吸着材Aを添加することで、より効果的に有機汚染物質を吸着することができるからである。   Further, the addition position of the gas adsorbent A is preferably immediately before the electrostatic precipitator 8. This is because the exhaust gas G1 passes through the boiler 6 or the like, so that the temperature is lowered to 300 ° C. or less, and some organic pollutants in the exhaust gas G1 are generated and re-synthesized. This is because the organic pollutant can be more effectively adsorbed by the addition.

電気集塵装置8の後段には、排ガスG1の水銀濃度及び有機汚染物質濃度に応じて、EPダストDを循環させるための4つの循環ルート11〜14が配置される。第1循環ルート11は、EPダストDを直接プレヒータ3に戻し、第2循環ルート12は、EPダストDを水銀回収装置9を経由してプレヒータ3に戻し、第3循環ルート13は、EPダストDを直接セメントキルン2の窯尻4に戻し、第4循環ルート14は、EPダストDを水銀回収装置9を経由して窯尻4に戻すように各々構成される。   In the subsequent stage of the electric dust collector 8, four circulation routes 11 to 14 for circulating the EP dust D are arranged according to the mercury concentration and the organic pollutant concentration of the exhaust gas G1. The first circulation route 11 returns the EP dust D directly to the preheater 3, the second circulation route 12 returns the EP dust D to the preheater 3 via the mercury recovery device 9, and the third circulation route 13 D is directly returned to the kiln bottom 4 of the cement kiln 2, and the fourth circulation route 14 is configured to return the EP dust D to the kiln bottom 4 via the mercury recovery device 9.

水銀回収装置9は、電気集塵機8で集塵されたEPダストDに含まれる水銀を回収するために備えられる装置であり、水銀を効率よく回収し得るものであればよい。例えば、電気集塵装置8で集塵されたEPダストDを、水銀が揮発する温度以上に加熱することによりEPダストD中の水銀を揮発させ、その後、揮発した水銀を回収する装置、もしくは、EPダストDを水又は酸化剤の溶解した水を用いて洗浄することで、EPダストD中に含まれる水銀を液体側に移行させ、液体側に移行した水銀をキレート樹脂等の吸着材により回収する装置を備えることができる。   The mercury recovery device 9 is a device provided for recovering mercury contained in the EP dust D collected by the electric dust collector 8, and any device capable of efficiently recovering mercury may be used. For example, the EP dust D collected by the electrostatic precipitator 8 is heated to a temperature at which mercury is volatilized or higher to volatilize the mercury in the EP dust D, and then recovers the volatilized mercury, or EP dust D is washed with water or water in which an oxidizing agent is dissolved, so that mercury contained in EP dust D is transferred to the liquid side, and the mercury transferred to the liquid side is recovered by an adsorbent such as a chelate resin. Can be provided.

水銀回収装置9において、EPダストDを加熱する方法は、間接加熱又は直接加熱とすることができる。EPダストDを間接加熱する装置としては、例えば、外熱式の加熱炉とすることができる。一方、EPダストDを直接的に加熱する装置としては、例えば、内熱式の気流炉とすることができる。ここで、EPダストDを加熱するための熱源としては、例えば、熱風発生装置により発生させた熱風とすることができるが、セメントキルン2やプレヒータ3の排ガス、セメントキルン2に付設されたクリンカクーラの排ガスを用いることもできる。   In the mercury recovery apparatus 9, the method of heating the EP dust D can be indirect heating or direct heating. As an apparatus for indirectly heating the EP dust D, for example, an external heating furnace can be used. On the other hand, as an apparatus for directly heating the EP dust D, for example, an internal heat type airflow furnace can be used. Here, the heat source for heating the EP dust D can be, for example, hot air generated by a hot air generator, but the clinker cooler attached to the cement kiln 2 or the exhaust gas from the preheater 3 or the cement kiln 2. The exhaust gas can also be used.

間接加熱の場合には、外熱炉内の通風量を必要最小限に抑えることにより、EPダストDを加熱した後のガス中の水銀濃度を高めることができて好ましい。一方、直接加熱の場合には、EPダストDを加熱するための熱風が流れるダクト内に、EPダストDを熱風の流れに対向するように投入することで、EPダストを効率よく加熱することができるため、水銀も効率よくガス側に揮発させることができると共に、有機汚染物質の一部(PCB等)も回収することができる。EPダストDを気流炉で直接加熱する場合には、外熱炉で間接加熱する場合と比べて加熱効率が高く、必要な熱エネルギーが少なくて済む。   In the case of indirect heating, the mercury concentration in the gas after heating the EP dust D can be increased by minimizing the amount of ventilation in the external heating furnace. On the other hand, in the case of direct heating, the EP dust can be efficiently heated by introducing the EP dust D into the duct through which hot air for heating the EP dust D flows so as to face the flow of hot air. Therefore, mercury can be efficiently volatilized to the gas side, and a part of organic pollutants (PCB or the like) can be recovered. When the EP dust D is directly heated in the airflow furnace, the heating efficiency is higher than in the case where the EP dust D is indirectly heated in the external heating furnace, and less heat energy is required.

水銀回収装置9において、EPダストDの加熱により揮発した水銀の回収方法は、例えば、乾式法又は湿式法とすることができる。乾式法は、吸着材を用いた吸着回収である。吸着材を充填した塔に水銀含有ガスを通すことにより、水銀を吸着回収する。使用する吸着材は、水銀を回収し得るものであればよく、最もよく知られる吸着材は活性炭である。また、活性炭以外の吸着材としては、水銀と反応し得る金属(アマルガム形成金属)、それらの代わりにアマルガム形成金属を担持した吸着材、これらを組み合わせたものでもよい。一方、湿式法は、揮発した水銀が水溶性の形態をとる場合に適用することができる。この場合、水溶性の水銀を含有するガスをスクラバー等で湿式洗浄し、水銀を液体側に移行させ、液体側に移行した水銀をキレート樹脂等の吸着材により回収することができる。   In the mercury recovery device 9, the method of recovering mercury volatilized by heating the EP dust D can be, for example, a dry method or a wet method. The dry method is adsorption recovery using an adsorbent. Mercury is adsorbed and recovered by passing mercury-containing gas through a tower packed with adsorbent. The adsorbent used is not limited as long as it can recover mercury, and the most well-known adsorbent is activated carbon. Further, as an adsorbent other than activated carbon, a metal that can react with mercury (amalgam-forming metal), an adsorbent carrying an amalgam-forming metal instead of them, or a combination thereof may be used. On the other hand, the wet method can be applied when volatilized mercury takes a water-soluble form. In this case, a gas containing water-soluble mercury can be wet-washed with a scrubber or the like, the mercury can be transferred to the liquid side, and the mercury transferred to the liquid side can be recovered by an adsorbent such as a chelate resin.

EPダストDの加熱により揮発した水銀の回収に関して、EPダストDから揮発した水銀の形態が不溶性の金属水銀であっても、湿式法を適用したい場合には、EPダストDを加熱する前後の上記排ガス等に塩素又は塩素化合物を添加し、EPダストから揮発した水銀を水溶性の塩化水銀等へ積極的に転化させることにより、効率よく水銀を回収することができる。また、EPダストDの加熱に用いる熱風中に塩素化合物が含まれている場合には、塩素又は塩素化合物の添加量を最適に制御することにより、水銀の塩素化反応を無駄なく効率よく行うことができる。   Regarding the recovery of mercury volatilized by heating EP dust D, the above-mentioned before and after heating EP dust D when the wet method is to be applied even if the form of mercury volatilized from EP dust D is insoluble metal mercury. Mercury can be efficiently recovered by adding chlorine or a chlorine compound to exhaust gas and actively converting mercury volatilized from EP dust into water-soluble mercury chloride. If the hot air used to heat EP dust D contains a chlorine compound, the mercury chlorination reaction can be performed efficiently and efficiently by optimally controlling the amount of chlorine or chlorine compound added. Can do.

次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理システム1の動作について、図1を参照しながら説明する。   Next, the operation of the cement kiln exhaust gas treatment system 1 having the above configuration will be described with reference to FIG.

セメントキルン2の運転時に、プレヒータ3に供給されたセメント原料Rは、プレヒータ3で予熱され、仮焼炉5で仮焼された後、セメントキルン2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2から排出された排ガスは、セメントキルン2の窯尻4、仮焼炉5を経てプレヒータ3から排出され、プレヒータからの排ガスG1をファン等(不図示)を介して電気集塵装置8に導入する。
そして、排ガスG1の水銀濃度及び有機汚染物質濃度に応じて、循環ルート11〜14の選択を行い、電気集塵装置8で捕集したEPダストDを、以下に示す要領で循環させる。尚、電気集塵装置8でEPダストDを捕集した後の排ガスG3は、大気へ放出される。
During the operation of the cement kiln 2, the cement raw material R supplied to the preheater 3 is preheated by the preheater 3, calcined in the calcining furnace 5, and then calcined in the cement kiln 2 to generate cement clinker. On the other hand, the exhaust gas discharged from the cement kiln 2 is discharged from the preheater 3 through the kiln bottom 4 and the calcining furnace 5 of the cement kiln 2, and the exhaust gas G1 from the preheater is collected through a fan or the like (not shown). Introduced into the device 8.
Then, the circulation routes 11 to 14 are selected according to the mercury concentration and the organic pollutant concentration of the exhaust gas G1, and the EP dust D collected by the electric dust collector 8 is circulated in the following manner. Note that the exhaust gas G3 after the EP dust D is collected by the electric dust collector 8 is released to the atmosphere.

排ガスG1の水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、EPダストDを第1循環ルート11を介して直接プレヒータ3へ戻す。このとき、EPダストD中のガス吸着材Aは、セメント製造装置内を循環するため、ガス吸着材添加装置7からガス吸着材Aを添加する必要はない。   When the mercury concentration and the organic pollutant concentration in the exhaust gas G1 are less than the predetermined values, the EP dust D is returned directly to the preheater 3 via the first circulation route 11. At this time, since the gas adsorbent A in the EP dust D circulates in the cement manufacturing apparatus, it is not necessary to add the gas adsorbent A from the gas adsorbent addition apparatus 7.

次に、排ガスG1の水銀濃度が所定値以上で、かつ有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、水銀濃度を低減する必要があるため、EPダストDを第2循環ルート12へ供給し、水銀回収装置9で水銀を回収した後、プレヒータ3へ戻す。これにより、セメント製造装置からの排ガスG1の水銀濃度を低減することができる。尚、この場合も、有機汚染物質濃度が所定値未満であるため、上記と同様、ガス吸着材Aを添加する必要はない。   Next, when the mercury concentration of the exhaust gas G1 is equal to or higher than the predetermined value and the organic pollutant concentration is lower than the predetermined value, it is necessary to reduce the mercury concentration, so EP dust D is supplied to the second circulation route 12. The mercury is collected by the mercury collecting device 9 and then returned to the preheater 3. Thereby, the mercury concentration of the exhaust gas G1 from the cement manufacturing apparatus can be reduced. In this case as well, since the organic pollutant concentration is less than the predetermined value, it is not necessary to add the gas adsorbent A as described above.

また、排ガスG1の水銀濃度が所定値未満で、かつ有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、有機汚染物質濃度を低減する必要があるため、EPダストDを第3循環ルート13を介して直接セメントキルン2の、900〜1100℃と高温の窯尻4へ戻すことで、EPダストD中の有機汚染物質を燃焼分解することができる。これにより、セメント製造装置からの排ガスG1の有機汚染物質濃度を低減することができる。ここで、窯尻4に投入されたEPダストDに含まれるガス吸着材Aの一部が燃焼してしまうため、ガス吸着材添加装置7により排ガスG1にガス吸着材Aを添加する。   Further, when the mercury concentration of the exhaust gas G1 is less than a predetermined value and the organic pollutant concentration is equal to or higher than the predetermined value, it is necessary to reduce the organic pollutant concentration, and therefore EP dust D is passed through the third circulation route 13. The organic pollutants in the EP dust D can be combusted and decomposed by directly returning the cement kiln 2 to the high temperature kiln bottom 4 at 900 to 1100 ° C. Thereby, the organic pollutant density | concentration of the waste gas G1 from a cement manufacturing apparatus can be reduced. Here, since a part of the gas adsorbent A contained in the EP dust D put into the kiln bottom 4 is combusted, the gas adsorbent A is added to the exhaust gas G1 by the gas adsorbent addition device 7.

排ガスG1の水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、水銀及び有機汚染物質の両方の濃度を低減する必要があるため、EPダストDを第4循環ルート14へ供給し、水銀回収装置9で水銀を回収した後、セメントキルン2の窯尻4へ戻す。これにより、セメント製造装置からの排ガスG1の水銀及び有機汚染物質濃度を低減することができる。尚、この場合も、窯尻4に投入されたEPダストDに含まれるガス吸着材Aの一部が燃焼してしまうため、上記と同様、排ガスG1にガス吸着材Aを添加する。   When the mercury concentration and the organic pollutant concentration in the exhaust gas G1 are equal to or higher than the predetermined values, it is necessary to reduce both the mercury and organic pollutant concentrations, and therefore EP dust D is supplied to the fourth circulation route 14 and the mercury. After the mercury is recovered by the recovery device 9, it is returned to the kiln bottom 4 of the cement kiln 2. Thereby, the mercury and organic pollutant density | concentration of the waste gas G1 from a cement manufacturing apparatus can be reduced. In this case as well, since part of the gas adsorbent A contained in the EP dust D put into the kiln bottom 4 is burned, the gas adsorbent A is added to the exhaust gas G1 as described above.

以上のように、本実施の形態によれば、排ガスG1の水銀濃度及び有機汚染物質濃度に応じて、セメント製造装置から排出される水銀と有機汚染物質の両方を包括的に低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to comprehensively reduce both mercury and organic pollutants discharged from the cement manufacturing apparatus according to the mercury concentration and the organic pollutant concentration of the exhaust gas G1. .

尚、上記実施の形態では、セメントキルン2の排ガスG2に含まれるダストを捕集するために電気集塵装置8を配置するが、電気集塵装置8に代えて、バグフィルタ、サイクロン、移動式集塵装置等を配置し、それら集塵装置によって排ガスG2に含まれるダストを捕集し、各循環ルート11〜14に搬送するようにしてもよい。   In the above embodiment, the electrostatic precipitator 8 is arranged to collect the dust contained in the exhaust gas G2 of the cement kiln 2, but instead of the electrostatic precipitator 8, a bag filter, a cyclone, a mobile type You may make it arrange | position dust collectors etc., collect the dust contained in waste gas G2 with these dust collectors, and convey them to each circulation route 11-14.

セメントキルン2の運転時に、ガス吸着材添加装置7により排ガスG1に上記ガス吸着材Aを添加して有機汚染物質を吸着した。図2は、その際に、集塵装置8で回収されたEPダストDの疎水性固体状未燃炭素含有率と、集塵装置8の排ガスG3中のダイオキシン類(DXNs)の濃度との関係を示すグラフである。   During the operation of the cement kiln 2, the gas adsorbent A was added to the exhaust gas G1 by the gas adsorbent addition device 7 to adsorb organic pollutants. FIG. 2 shows the relationship between the hydrophobic solid unburned carbon content of EP dust D recovered by the dust collector 8 and the concentration of dioxins (DXNs) in the exhaust gas G3 of the dust collector 8 at that time. It is a graph which shows.

疎水性固体状未燃炭素含有率は、EPダストDをトルエンを用いて液液抽出し、トルエン側に捕集された固体成分を分離後、塩酸を添加して処理し、再び固液分離をして乾燥させた物質(残渣)の重量を秤量して当初のEPダスト量をもとに残分率を求め、残分率及び残渣中の炭素量測定値をもとに、以下の計算式を用いて算出した。   Hydrophobic solid unburnt carbon content is obtained by liquid-liquid extraction of EP dust D using toluene, separating the solid components collected on the toluene side, treating with hydrochloric acid, and again performing solid-liquid separation. The weight of the dried substance (residue) is weighed to determine the residual rate based on the initial EP dust amount, and the following formula is calculated based on the residual rate and the measured carbon content in the residue: It calculated using.

疎水性固体状未燃炭素含有率(質量%)=残渣中の炭素量測定値(質量%)×残分率(質量%)/100
このグラフから明らかなように、集塵装置8で回収されたEPダストDの疎水性固体状未燃炭素量が増加するに伴い、集塵装置8の排ガスG3中のダイオキシン類の濃度が減少するという負の相関を有していることが分かる。そして、集塵装置8で回収された集塵ダストDの疎水性固体状未燃炭素含有率が0.2質量%以上となるように、ガス吸着材添加装置7から集塵装置8の入口ダクト等へ吸着材Aを投入することで、排ガスG3中のダイオキシン類の濃度を環境基準の0.1ng−TEQ/m3N以下に低減することができる。
Hydrophobic solid unburned carbon content (mass%) = measured carbon amount in residue (mass%) × residual fraction (mass%) / 100
As is clear from this graph, the concentration of dioxins in the exhaust gas G3 of the dust collector 8 decreases as the amount of hydrophobic solid unburned carbon in the EP dust D recovered by the dust collector 8 increases. It can be seen that it has a negative correlation. And the inlet duct of the dust collector 8 from the gas adsorbent addition device 7 so that the hydrophobic solid-state unburned carbon content of the dust dust D collected by the dust collector 8 becomes 0.2 mass% or more. The concentration of dioxins in the exhaust gas G3 can be reduced to an environmental standard of 0.1 ng-TEQ / m 3 N or less by introducing the adsorbent A into the gas.

1 セメントキルン排ガスの処理システム
2 セメントキルン
3 プレヒータ
4 窯尻
5 仮焼炉
6 ボイラ等
7 ガス吸着材添加装置
8 電気集塵装置
9 水銀回収装置
11 第1循環ルート
12 第2循環ルート
13 第3循環ルート
14 第4循環ルート
D EPダスト
G1〜G3 排ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cement kiln exhaust gas processing system 2 Cement kiln 3 Preheater 4 Kiln bottom 5 Calciner 6 Boiler etc. 7 Gas adsorbent addition device 8 Electric dust collector 9 Mercury recovery device 11 First circulation route 12 Second circulation route 13 Third Circulation route 14 Fourth circulation route D EP dust G1-G3 Exhaust gas

Claims (4)

セメント焼成装置のプレヒータから排出されるガスにガス吸着材を添加するガス吸着材添加装置と、
前記プレヒータの排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、
該集塵したダストに含まれる水銀を回収する水銀回収装置と
前記集塵装置で集塵したダストを直接前記プレヒータへ戻す第1循環ルートと、
前記集塵装置で集塵したダストを前記水銀回収装置を経由して前記プレヒータへ戻す第2循環ルートと、
前記集塵装置で集塵したダストを直接セメントキルンの窯尻へ戻す第3循環ルートと、
前記集塵装置で集塵したダストを前記水銀回収装置を経由してセメントキルンの窯尻へ戻す第4循環ルートとを備えることを特徴とするセメントキルン排ガス処理システム。
A gas adsorbent addition device for adding a gas adsorbent to the gas discharged from the preheater of the cement firing device;
A dust collector for collecting dust contained in the exhaust gas of the preheater;
A mercury recovery device for recovering mercury contained in the collected dust ;
A first circulation route for returning dust collected by the dust collector directly to the preheater;
A second circulation route for returning dust collected by the dust collector to the preheater via the mercury recovery device;
A third circulation route for returning the dust collected by the dust collector directly to the kiln bottom of the cement kiln;
A cement kiln exhaust gas treatment system comprising: a fourth circulation route for returning dust collected by the dust collector to the kiln bottom of the cement kiln via the mercury recovery device .
前記水銀回収装置は、前記集塵装置で集塵したダストを加熱し、該加熱によって揮発した水銀を回収すること、もしくは集塵したダストを洗浄し、該洗浄によって液体側に移行した水銀を回収す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処理システム。 The mercury collecting device heats the dust collected by the dust collecting device, collects the mercury volatilized by the heating, or cleans the collected dust, and collects the mercury transferred to the liquid side by the washing. The cement kiln exhaust gas treatment system according to claim 1 . 請求項又はに記載のセメントキルン排ガス処理システムの運転方法であって、
前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、前記ガス吸着材の添加を中止すると共に、前記ダストを前記第1循環ルートを経由して前記プレヒータに戻し、
前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度が所定値以上で、かつ該排ガスの有機汚染物質濃度が所定値未満の場合には、前記ガス吸着材の添加を中止すると共に、前記ダストを前記第2循環ルートを経由して前記プレヒータへ戻し、
前記プレヒータから排出されるガスの水銀濃度が所定値未満で、かつ該排ガスの有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、該排ガスに前記ガス吸着材を添加すると共に、該排ガスに含まれるダストを前記第3循環ルートを経由して前記セメントキルンの窯尻へ戻し、
前記プレヒータからの排ガスの水銀濃度及び有機汚染物質濃度が所定値以上の場合には、該排ガスに前記ガス吸着材を添加すると共に、該排ガスに含まれるダストを前記第4循環ルートを経由して前記セメントキルンの窯尻へ戻すことを特徴とするセメントキルン排ガス処理システムの運転方法。
An operation method of the cement kiln exhaust gas treatment system according to claim 1 or 2 ,
When the mercury concentration and organic pollutant concentration of the gas discharged from the preheater are less than predetermined values, the addition of the gas adsorbent is stopped and the dust is passed to the preheater via the first circulation route. Return,
When the mercury concentration of the gas discharged from the preheater is equal to or higher than a predetermined value and the organic pollutant concentration of the exhaust gas is lower than the predetermined value, the addition of the gas adsorbent is stopped and the dust is removed from the second heater. Return to the pre-heater via the circulation route,
When the mercury concentration of the gas discharged from the preheater is less than a predetermined value and the organic pollutant concentration of the exhaust gas is not less than a predetermined value, the gas adsorbent is added to the exhaust gas and is contained in the exhaust gas Dust is returned to the kiln bottom of the cement kiln via the third circulation route,
When the mercury concentration and the organic pollutant concentration in the exhaust gas from the preheater are equal to or higher than predetermined values, the gas adsorbent is added to the exhaust gas, and dust contained in the exhaust gas is routed through the fourth circulation route. Returning to the kiln bottom of the cement kiln, a method for operating a cement kiln exhaust gas treatment system.
前記集塵装置で集塵されたダストの疎水性固体状未燃炭素の含有率が0.2質量%以上であることを特徴とする請求項に記載のセメントキルン排ガス処理システムの運転方法。 The operation method of the cement kiln exhaust gas treatment system according to claim 3 , wherein the content of the hydrophobic solid unburnt carbon in the dust collected by the dust collector is 0.2% by mass or more.
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