JP5912638B2 - セメントキルン排ガス処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントキルン排ガス処理装置及び処理方法に関し、特に、セメントキルンから排出される燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を低減する装置及び方法に関する。
セメントキルンから排出される燃焼ガスには、塩化水素、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の酸性ガスが含まれている。そこで、排ガス中のＮＯｘ濃度を低減するため、尿素を脱硝剤として添加し、排ガスの脱硝が行われている。これは、尿素を加水分解してアンモニア（ＮＨ3）を生成させ、このアンモニアによりＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）を窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解するものである。
しかし、尿素を脱硝剤として利用する方法では、尿素が高価であるため運転コストが高騰すると共に、尿素を添加するのみでは脱硝効率が低く、ＮＯｘと反応しなかった余剰アンモニアが、そのまま系外へ排出される虞もある。
また、触媒装置を用いて上記排ガス中のＮＯｘ濃度を高度処理する場合にも、脱硝剤コストが高いことが課題になっていた。
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、余剰アンモニア等による大気汚染を防止しながら、低コストでセメントキルン排ガスに含まれるＮＯｘの濃度を効率よく低減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処理装置であって、セメント焼成装置のプレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のダストを集塵する集塵装置と、発酵処理装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスを、該臭気ガスから前記アンモニアを分離せずにそのまま前記集塵装置の排ガスに添加するガス添加装置と、前記臭気ガスが添加された前記集塵装置の排ガスの脱硝及び臭気分解を行うチタン・バナジウム触媒を有する触媒装置とを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、従来脱硝用に添加していた尿素等に代えて、発酵処理装置から排出されるアンモニアを含むガスを用いてセメントキルン排ガスを脱硝するため、低コストでセメントキルン排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を低減することができる。これに加え、発酵処理装置から排出されるアンモニアを含むガスを処理するための脱臭装置等が不要となり、発酵処理装置の設置に伴う設備コスト及び運転コストも低減することができる。また、チタン・バナジウム触媒を用いることで、セメントキルン排ガスを効率よく脱硝することができると共に、発酵処理装置の排ガスに含まれるアセトアルデヒド等の臭気成分も分解することができる。
上記セメントキルン排ガス処理装置において、前記集塵装置を、少なくとも１５０℃以
上の耐熱性を有する電気集塵機とすることができ、これによって、ＮＯｘの分解効率を高めることができる。
上の耐熱性を有する電気集塵機とすることができ、これによって、ＮＯｘの分解効率を高めることができる。
上記セメントキルン排ガス処理装置において、前記プレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する測定装置と、該測定値が所定の値より高い場合に、前記臭気ガスが添加された前記集塵装置の排ガスに、前記触媒装置の前段で前記測定値に応じて前記ガス添加装置とは別に脱硝剤を添加する脱硝剤添加装置を備えることができる。これにより、セメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度が高く、発酵処理装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスだけで脱硝を行うのが不十分な場合でも対応することができる。
また、本発明は、セメントキルン排ガス処理方法であって、セメント焼成装置のプレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のダストを集塵し、発酵処理装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスを、該臭気ガスから前記アンモニアを分離せずにそのまま前記集塵後の排ガスに添加し、該添加後のガスをチタン・バナジウム触媒下で脱硝することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、低コストでセメントキルン排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を低減することができると共に、発酵処理装置の設置に伴う設備コスト及び運転コストも低減することができる。また、チタン・バナジウム触媒を用いることで、セメントキルン排ガスを効率よく脱硝することができると共に、発酵処理装置の排ガスに含まれるアセトアルデヒド等の臭気成分も分解することができる。
以上のように、本発明によれば、低コストでセメントキルン排ガスのＮＯｘ濃度を低減することができると共に、発酵処理装置の設置に伴う設備コスト及び運転コストも低減することができる。
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。
図１は、本発明に係るセメントキルン排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、セメントキルン２２、プレヒータ２３、仮焼炉２４及びクリンカクーラ２５を備えたセメント焼成装置２１に付設され、プレヒータ２３からの排ガスＧ１に含まれるダストを集塵する電気集塵機２と、都市ごみ等の廃棄物を発酵処理する発酵処理装置１１の排ガスＧ３を搬送するファン（ガス添加装置）３と、排ガスＧ４（Ｇ２＋Ｇ３）に、適宜脱硝剤を添加する脱硝剤添加装置４と、排ガスＧ４を脱硝する触媒装置５と、触媒装置５からの排ガスＧ５をファン６を介して大気へ放出する煙突７等で構成される。尚、セメントキルン２２〜クリンカクーラ２５の構成については、従来のセメント製造装置と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。
電気集塵機２は、プレヒータ２３からの排ガスＧ１中のダストを集塵するために備えられる。この電気集塵機２は、排ガスＧ１が高温である方が後段の触媒装置５でＮＯｘの分解効率を高めることができて好ましいため、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有することが望ましく、例えば、特開２０１０−１１５６１８号公報に記載されたような古河産機システムズ株式会社製フィルタ式電気集塵装置等を使用することができる。
脱硝剤添加装置４は、排ガスＧ１中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ計（不図示）の測定値に応じて、アンモニアガス等の脱硝剤を添加するために設けられる。
触媒装置５は、内部に触媒を有し、排ガスＧ４の脱硝を促進させるために設けられる。脱硝効率の観点から、触媒としてチタン・バナジウム触媒を使用する。
発酵処理装置１１は、都市ごみや下水汚泥、食品残渣等の廃棄物Ｗを、空気Ａ又はクリンカクーラ２５の排ガスを取り込んで発酵に適した状態を維持しながら発酵処理を行い、発酵処理後の廃棄物をセメント焼成用燃料Ｆとして利用するために設けられる。この発酵処理装置１１として、例えば、特許第４６４２１９６号公報及び特許第４６４２１９７号公報に記載の内張り煉瓦を撤去したロータリーキルン等を適用することができる。
次に、上記構成を有するセメントキルン排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
セメントキルン２２の運転時に、プレヒータ２３に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ２３で予熱され、仮焼炉２４で仮焼された後、セメントキルン２２にて焼成されてセメントクリンカＣｌが製造される。このセメントクリンカＣｌは、クリンカクーラー２５において冷却された後、仕上げ工程において粉砕される。また、発酵処理装置１１において、都市ごみ等の廃棄物Ｗを空気Ａ等を用いて発酵処理を行い、発酵処理後の廃棄物をセメント焼成用燃料Ｆとして利用する。
プレヒータ２３において脱硫されたセメントキルン２４からの排ガスＧ１は、電気集塵機２にもたらされ、排ガスＧ１中のダストが集塵される。排ガスＧ１を電気集塵機２に通過させる際のガス温度は、後段の触媒装置５における排ガスＧ４の脱硝を１７０℃〜５００℃で行うことが好ましいため、触媒装置５の触媒の分解性能と耐久性を考慮し、１８０℃以上、好ましくは、２３０℃〜２７０℃程度とする。
電気集塵機２にてダストが集塵された後の排ガスＧ２に、発酵処理装置１１からのアンモニアを含む排ガスＧ３をファン３を介して添加する。
また、プレヒータからの排ガスＧ１中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ計で測定し、測定されたＮＯｘ濃度に応じて脱硝剤添加装置４からアンモニアガス等の脱硝剤を排ガスＧ４に添加する。尚、排ガスＧ１中のＮＯｘ濃度が所定値より低い場合には、脱硝剤添加装置４から脱硝剤を添加せず、排ガス発酵処理装置１１の排ガスＧ３に含まれるアンモニアのみで脱硝を行うことができる。
次に、排ガスＧ４は、触媒装置５に導入され、触媒装置５内の触媒下で、排ガスＧ４中のＮＯｘと、排ガスＧ３中のアンモニアとの反応、及び脱硝剤添加装置４によって添加された脱硝剤との反応が促進され、排ガスＧ４のＮＯｘ濃度が低下する。触媒装置５を通過した排ガスＧ５は、ファン６を介して煙突７から大気へ放出する。
以上のように、本実施の形態によれば、発酵処理装置１１の排ガスＧ３に含まれるアンモニアを脱硝剤として利用するため、低コストでセメントキルン排ガス中のＮＯｘを低減することができる。
これに加え、発酵処理装置１１においても、発酵処理装置１１から排出されるアンモニアを含むガスを処理するための脱臭装置が不要となり、脱臭処理に伴う運転コストも不要となる。また、触媒装置５でチタン・バナジウム触媒を用いることで、発酵処理装置１１の排ガスＧ３に含まれるアセトアルデヒド等の臭気成分も分解することできて好ましい。
尚、上記実施の形態においては、セメントキルン２２の排ガスＧ１に含まれるダストを捕集するために電気集塵機２を配置したが、電気集塵機２に代えてバグフィルタ等を配置することもできる。
１ セメントキルン排ガス処理装置
２ 電気集塵機
３ ファン
４ 脱硝剤添加装置
５ 触媒装置
６ ファン
７ 煙突
１１ 発酵処理装置
２１ セメント焼成装置
２２ セメントキルン
２３ プレヒータ
２４ 仮焼炉
２５ クリンカクーラ
Ａ 空気
Ｆ セメント焼成用燃料
Ｇ１〜Ｇ５ 排ガス
Ｒ セメント原料
Ｗ 廃棄物
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Ｇ１〜Ｇ５ 排ガス
Ｒ セメント原料
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Claims (4)
- セメント焼成装置のプレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のダストを集塵する集塵装置と、
発酵処理装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスを、該臭気ガスから前記アンモニアを分離せずにそのまま前記集塵装置の排ガスに添加するガス添加装置と、
前記臭気ガスが添加された前記集塵装置の排ガスの脱硝及び臭気分解を行うチタン・バナジウム触媒を有する触媒装置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装置。 - 前記集塵装置は、少なくとも１５０℃以上の耐熱性を有する電気集塵機であ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装置。
- 前記プレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する測定装置と、
該測定値が所定の値より高い場合に、前記臭気ガスが添加された前記集塵装置の排ガスに、前記触媒装置の前段で前記測定値に応じて前記ガス添加装置とは別に脱硝剤を添加する脱硝剤添加装置を備え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処理装置。 - セメント焼成装置のプレヒータから排出されたセメントキルン排ガス中のダストを集塵し、
発酵処理装置から排出されるアンモニアを含む臭気ガスを、該臭気ガスから前記アンモニアを分離せずにそのまま前記集塵後の排ガスに添加し、
該添加後のガスをチタン・バナジウム触媒下で脱硝することを特徴とするセメントキルン排ガス処理方法。
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