JP6020024B2 - セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法 - Google Patents
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Description
このように、セメント設備内で水銀や亜鉛等の重金属が蓄積され、セメント製造設備外に、排ガス中に含まれて排気される重金属量が増加し、大気汚染の問題を生じる恐れがある。
従って、セメント製造設備からの排ガス中の水銀や亜鉛等の重金属を低減する必要が生じている。
しかし、抽気ガス量はセメント製造設備の制約から限られており、水銀の除去量が制約され、セメント製造設備内を循環濃縮する水銀総量の低減速度が遅くなり、結果として煙突より排出される排ガス中の水銀量を低減させるのに、数十日を要する等、迅速に水銀量を低減させることができず、応答性に問題がある。
具体的には、セメント製造設備内で循環濃縮される水銀等の重金属量の大幅な削減を簡潔に図ることができ、セメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる水銀、亜鉛等の重金属、特に揮発性重金属を、迅速に応答性良く低減する新規な方法を提供することである。
また、廃棄物系資源の有効利用の拡大を図って、品質に問題のないセメントを製造するのに用いることができ、水銀等の重金属の含有量が高い産業廃棄物等の原燃料の受入に対応した、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法を提供することである。
また好適には、上記本発明のセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法は、該集塵装置及びスタビライザからの排ガスの温度が150℃以下であることを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法である。
また原料乾燥・粉砕装置が停止している際の集塵装置やスタビライザのダスト中に重金属が多く含まれることから、原料乾燥・粉砕装置が停止している時のダストを回収しクリンカに添加することにより排ガスから排出される重金属を効率的に低減することが可能となる。
本発明のセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法は、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスを、プレヒータ、セメント原料粉砕乾燥・装置、スタビライザ、集塵装置を経て外部に排出するとともに、セメント原料粉砕乾燥・装置が稼働中の時に該集塵装置及び該スタビライザから回収したダストは原料とともに混合装置にて混合し、セメント原料粉砕乾燥・装置が停止中の時に該集塵装置及び該スタビライザから回収したダストは貯蔵庫に貯蔵し、次いで該貯蔵庫から該捕集ダストをセメント焼成後のクリンカ粉砕装置に添加または、該クリンカ粉砕後の粉砕物に添加配合することにより、外部に排出される揮発性重金属量を低減する、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法である。
従来では原料ミルや原料乾燥装置の運転中または停止中でのダストを区別して捕集しておらず、ダスト中の有害物質(水銀等)の濃度が低いため、ダストの系外排出量あたりの大気排出抑制効果が少なかった。
また、原料ミルや原料乾燥装置の運転中はプレヒータからの飛散ダスト以外に微粉の原料ダストが混入するので、当該ダストをクリンカに添加した場合に、廃棄物を使用した原料の微粉が一部混入し、セメント品質に悪影響を及ぼす可能性があり添加比率を制限せざるを得なかった。
しかし、本発明のセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法及びセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減装置では、このような問題を解決することができるものである。
なお、図1中、点線は排ガスの流れ、実線は原料・ダスト・クリンカ等の流れを表す。
セメント製造原料は、原料乾燥装置6aに導入されて乾燥され、次いで原料ミル6bで粉砕混合されて、原料サイロ6cに貯蔵される。ここで、本発明においては、原料乾燥装置6aと原料ミル6bとを、原料乾燥・粉砕装置6というものとする。
原材料は、各原料サイロ6cから原料ブレンディングサイロ(ABS)9で混合され、原料ストレージサイロ(STS)に貯蔵され、該原料ストレージサイロを経由してプレヒータ2の上部、プレヒータ2dに供給される。
ここでセメント原料としては、例えば石灰石、粘土、珪石、鉄滓、石炭灰、スラッジ、都市ごみの焼却で発生する主灰等の廃棄物を使用することができる。特に石灰石や石炭灰からの水銀持込み比率が高い。
前記セメント原料は、プレヒータ2内を、上部のサイクロン2dから下部方向へサイクロン2c、サイクロン2b、サイクロン2aへと順次移動しながら予熱されて、最下部のサイクロン2aに導入された後、ロータリーキルン1へと供給される。
該仮焼炉3としては、任意の公知の仮焼炉を用いることができ、例えば、SF仮焼炉、MFC仮焼炉、RSP仮焼炉、KSV仮焼炉、DD仮焼炉、SLC仮焼炉等が例示できる。
仮焼炉3が設けられている場合には、仮焼成されたセメント原料はロータリーキルン1へ供給される。
本発明においては、セメントロータリーキルン1、プレヒータ2、仮焼炉3を原料焼成装置という。
得られたクリンカは、エアークエンチングクーラ12により冷却されて、クリンカ貯蔵サイロ13に貯蔵される。
また図1に示すように、仮焼炉3が設けられている場合には、該ロータリーキルン1から排出された高温の排ガスは、仮焼炉3中でのセメント原料の仮焼成に利用され、仮焼炉3に流入する。該仮焼炉3で発生した排ガスもプレヒータ2aに流入する。
またロータリーキルン1からの排出される排ガスは、一部抽気されて脱塩バイパス処理される。
該プレヒータ内における排ガスは、供給された原料と接触して原料を予備加熱する。
該排ガス中に含まれる水銀等の重金属及びその化合物、特に揮発性重金属及びその化合物は、該排ガス中に含まれた状態でプレヒータ2から排出される。
詳細には、排ガスは原料乾燥・粉砕装置6の原料乾燥装置6aに導入されて、原料乾燥・粉砕装置6中での原料の乾燥に利用される。
特に、原料乾燥装置(ドライヤー)6aで、導入された排ガスの温度を、例えば、水を噴霧することで低下させることができる。
生原料は、原料乾燥装置6aに導入されて乾燥された後、原料ミル6bに導入されて粉砕され、各原料サイロ6cに貯蔵される。
各原料サイロ6cに貯蔵されたセメントの各原料は、混合装置(ブレンディングサイロ:ABS)9に供給されて混合され、原料ストレージサイロ10に貯蔵される。
セメント原料は、原料ストレージサイロ10からプレヒータ2dに供給されて、前記したようにセメントキルン1で焼成されてセメントクリンカが製造される。
原料乾燥・粉砕装置6が稼働中または停止中のいずれの時でも、スタビライザ5に導入されることができる。
次いで、スタビライザ5から排出した排ガスは、集塵装置7に導入されて、ダストは捕捉され、煙突等の外気排出手段8により、排ガスは外部へ放出される。
集塵機7としては、通常、電気集塵機が用いられるが、それ以外の集塵機(例えば、重力集塵装置、慣性力集塵装置、遠心力集塵装置、濾過集塵装置等)を用いてもよい。
具体的には、原料乾燥・粉砕装置6が停止中の時には、当該切替装置4により、ダストはダスト貯蔵サイロ11に貯蔵される。
これにより、クリンカに対してダストを添加する比率を下げても、外部へ放出する排気ガス中の揮発性重金属を低減することが可能であり、例えば、大気への重金属の排出濃度を50μg/Nm3未満に低減することができる。
または、ダストサイロ11に貯蔵されたダストは、一定比率で引き出して、クリンカ粉砕装置(仕上げミル)14での粉砕後の粉砕物に添加配合して、セメント原料とすることも可能である。
従って、セメント設備における操業の安定性を確保できることも可能となる。
図1に示すセメント製造設備の排ガス中の重金属低減装置を用いて、セメントキルンからの焼成排ガスから集塵装置7によってダストを捕集した。
(実施例1)
集塵装置7でのダストの捕集は、原料乾燥・粉砕装置6が停止中に採取した。採取したダストをダストサイロ11に投入し、該捕集したダストを、図1に示すようにして、セメントクリンカに表1に示す割合で添加配合した(クリンカに対して0.2質量%添加)。この時の、集塵装置から回収したダスト中の水銀濃度は27mg/kgであり、煙突8からの排ガス中の水銀濃度は35μg/Nm3であった。
集塵装置7でのダストの捕集は、原料乾燥・粉砕装置6が停止中に採取した。採取したダストは混合装置9へ送られ、該集塵ダストは原料と混合されてプレヒータ2へ原料投入した。この時の、集塵装置から回収したダスト中の水銀濃度は26.5mg/kgであり、煙突8からの排ガス中の水銀濃度は56μg/Nm3であった。
これは該集塵ダストを原料に混合したことで、原料中の水銀濃度が上がり、プレヒータ2に投入された原料から水銀が揮発して、集塵装置7で補修しきれなかった水銀が煙突から放出されたためである。
集塵装置7でのダストの捕集は、原料乾燥・粉砕装置6が稼働中及び停止中に採取し、ダストサイロ11に投入した。
ダストサイロ11にてエアレーションまたはバケットエレベータの循環により、稼働中に採取したダスト及び停止中に採取したダストの両方が混合され、該サイロに投入した双方の状態のダスト中の水銀濃度の平均値は、18.3mg/kgであった。
混合状態となったダストは引き出されて、混合装置9へ送られ(図示せず)、該集塵ダストは原料と混合されてプレヒータ2へ原料投入した。
この時の、煙突8からの排ガス中の水銀濃度は56μg/Nm3であった。
これは混合された該集塵ダストを原料に混合したことで、原料中の水銀濃度が上がり、プレヒータ2に投入された原料から水銀が揮発して、原料乾燥・粉砕装置6と集塵装置7で捕集しきれなかった水銀が煙突から放出されたためである。
原料乾燥・粉砕装置6にて水銀が原料に捕集されたことで、該集塵ダストの水銀濃度は18mg/kg程度となった。
集塵装置7でのダストの捕集は、原料乾燥・粉砕装置6が稼働中及び停止中に採取し、ダストサイロ11に投入した。
ダストサイロ11にてエアレーションまたはバケットエレベータの循環により、稼動中に採取したダスト及び停止中に採取したダストが混合され、該サイロに投入した双方の状態のダスト中の水銀濃度の平均値は、18.6mg/kgであった。
混合状態となったダストを、さらに該捕集したダストを、図1に示すようにして、セメントクリンカに表1に示す割合で添加配合した(クリンカに対して0.2質量%添加)。
この時の、煙突8からの排ガス中の水銀濃度は41μg/Nm3であった。
これは原料乾燥・粉砕装置6が稼働中の水銀濃度が低い該集塵ダスト(水銀濃度:10mg/kg)と、停止中の水銀濃度が高いダスト(水銀濃度:27mg/kg)とを混合したダストを、セメントクリンカに添加配合して用いたため、実施例1と比較して同一添加率に対する排ガス水銀濃度低減効果が減少したものである。
上記実施例1及び比較例1〜3の結果を以下の表1に示す。
2・・・・プレヒータ
3・・・・仮焼炉
4・・・・輸送機の切替装置
5・・・・スタビライザ
6・・・・原料乾燥・粉砕装置
6a・・・原料乾燥装置
6b・・・原料ミル
6c・・・原料サイロ
7・・・・集塵装置
8・・・・外気排出手段
9・・・・混合装置(ブレンディングサイロ(ABS))
10・・・原料ストレージサイロ(STS)
11・・・ダストサイロ
12・・・エアークエンチングクーラ(AQC)
13・・・クリンカ貯蔵サイロ
14・・・クリンカ粉砕装置(仕上げミル)
X・・・・セメント製造設備
Claims (3)
- セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスを、プレヒータ、セメント原料乾燥・粉砕装置、スタビライザ、集塵装置を経て外部に排出するとともに、
セメント原料乾燥・粉砕装置が稼働中の時に該集塵装置及び該スタビライザから回収したダストは原料とともに混合装置にて混合し、
セメント原料乾燥・粉砕装置が停止中の時に該集塵装置及び該スタビライザから回収したダストは貯蔵庫に貯蔵し、
その後、該貯蔵庫に貯蔵された該ダストをセメント焼成後のクリンカ粉砕装置に添加または、該クリンカ粉砕後の粉砕物に添加配合することにより、
外部に排出される揮発性重金属量を低減することを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法。 - 請求項1記載のセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法において、該貯蔵庫に貯蔵された捕集ダストを、クリンカに対して5質量%以下の量で添加配合することを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法。
- 請求項1または2記載のセメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法は、該集塵装置及びスタビライザからの排ガスの温度が150℃以下であることを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法。
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