JP6135371B2 - セメント製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、以下の[1]〜[7]を提供するものである。
[1]セメント原料を試験装置で加熱し、前記セメント原料の単位重量から発生する悪臭物質を特定及び定量して臭気データを得る試験工程と、前記セメント原料の実機での使用予定量における悪臭物質濃度増加量を前記臭気データに基づいて算出し、前記悪臭物質濃度増加量から得られる第1臭気指数相当値と、現状の排ガス中の悪臭物質濃度から得られる第2臭気指数相当値とを加えた合算臭気指数相当値が目標臭気指数より小さくなるように前記セメント原料の使用量を決定する使用量決定工程とを含むセメント原料配合方法。
[2]前記試験工程における前記セメント原料の加熱条件は、温度範囲300〜700℃である[1]に記載のセメント原料配合決定方法。
[3]前記温度範囲において、一定温度に保持する段階を有する段階加熱とする[2]に記載のセメント原料配合方法。
[4]前記試験工程における前記セメント原料の加熱条件は、酸素濃度2〜10%である[1]〜[3]のいずれかに記載のセメント原料配合方法。
[5]前記試験装置は、管状電気炉である[1]〜[4]のいずれかに記載のセメント原料配合方法。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載のセメント原料配合方法によるセメント配合決定工程を有するセメント製造方法。
[7]セメント原料を試験装置で加熱し、前記セメント原料の単位重量から発生する悪臭物質を特定及び定量して臭気データを得る試験手段と、前記セメント原料の実機での使用予定量における悪臭物質濃度増加量を前記臭気データに基づいて算出し、前記悪臭物質濃度増加量から得られる第1臭気指数相当値と、現状の排ガス中の悪臭物質濃度から得られる第2臭気指数相当値とを加えた合算臭気指数相当値が目標臭気指数より小さくなるように前記セメント原料の使用量を決定する使用量決定手段とを備えるセメント製造装置。
本発明の実施の形態に係るセメント配合決定方法は、図1に示すように、試験工程S1と、使用量決定工程S2とを含む。
試験工程S1は、試験手段にて、セメント原料を試験装置で加熱し、セメント原料の単位重量から発生する悪臭物質を特定及び定量して臭気データを得る工程である。試験工程S1は、図1に示すステップS11〜S13を含む。
まず、規定量のセメント原料1を石英ボード22に乗せ、石英ボード22と共にセメント原料1を試験装置20に備える石英管21に挿入する。石英管21内に配置されたセメント原料1は、試験装置20によって、加熱条件に準じた温度に加熱される。ここで、試験装置20は、加熱条件の調整が可能である管状電気炉であることが好ましい。
試験装置20の石英管21には、実機相当の成分に調整した混合ガスを規定の流量、例えば、実機においての原料使用量と排ガス量の比率に準じた流量で通じさせる。石英管21に導入するガスは、酸素ボンベ10a、窒素ボンベ10b、二酸化炭素ボンベ10cにそれぞれ備えられたマスフローコントローラ11a〜11cによって調整されたガスである。実機相当の成分に調整した混合ガスとするためには、マスフローコントローラ11a〜11cによって、例えば、酸素が5%、窒素が70%、二酸化炭素が25%の組成となるように調整し、且つ、混合ガスの流量が0.5L/minとする。酸素ボンベ10a、窒素ボンベ10b、二酸化炭素ボンベ10cからのガス量は、それぞれに備えられた流量計12a〜12cで計測され、からなる混合ガスのガス量は、流量計13で計測される。
混合ガスは、石英管21を通ることで、セメント原料1から発生する悪臭物質を含む排ガスと成り、除湿瓶30a,30bを経て、捕集バック40で捕集される。捕集する排ガスは、加熱条件で決定したセメント原料1の温度範囲における種々の温度にて発生した規定時間分の排ガスを捕集することが好ましい。
使用量決定工程S2は、使用量決定手段にて、セメント原料の実機での使用予定量における悪臭物質濃度増加量を臭気データに基づいて算出し、悪臭物質濃度増加量から得られる第1臭気指数相当値と、現状の排ガス中の悪臭物質濃度から得られる第2臭気指数相当値とを加えた合算臭気指数相当値が目標臭気指数より小さくなるようにセメント原料の使用量を決定する工程である。使用量決定工程S2は、図1に示すステップS21〜S26を含む。
臭気データより、セメント原料の単位重量wを加熱した際に発生する悪臭物質量xが得られているので、悪臭物質発生源単位yは、y=x/wで表すことができる。そして、実機でのセメント原料を使用する予定量が使用予定量Wであり、実機の排ガス量が実機排ガス量Qである場合、悪臭物質濃度増加量D1は、D1=y×W/Qで算出することができる。
N1=10×log{Σ(D1n/Tn)}・・・・・(1)
式(1)中で示すD1nは、試験工程S1で求められた各悪臭物質の悪臭物質濃度増加量(ppm)であり、Tnは、各悪臭物質の検知閾値(ppm)である。
N2=10×log{Σ(D2n/Tn)}・・・・・(2)
式(2)中で示すD2nは、現状の排ガス中の各悪臭物質の悪臭物質濃度増加量(ppm)であり、Tnは、各悪臭物質の検知閾値(ppm)である。
合算臭気指数相当値Nが目標臭気指数より大きい場合(No)、ステップS25へ移行する。合算臭気指数相当値Nが目標臭気指数より小さい場合(Yes)、ステップS26へ移行する。合算臭気指数相当値Nは、以下に示す式(3)にて算出する。
N=N1+N2
=10×log{Σ(D1n/Tn)+Σ(D2n/Tn)}・・・・・(3)
以上により、実機臭気への影響を最小限にとどめながら、産業廃棄物等のセメント原料を最大限活用することが可能となる。
また、既存のセメント原料を同試験方法にて評価し、臭気影響の大きい原料を減ずることにより、実機臭気影響の低減が可能となる。特定したセメント原料の使用を中止又は試験結果を基に実機に影響の少ない範囲まで使用量を低減することにより、セメントキルン燃焼排ガスの臭気を低減させることができる。
本発明の実施の形態に係るセメント製造方法は、上述のセメント配合決定方法によるセメント配合決定工程を有する。
本発明の実施の形態に係るセメント製造装置は、上述のセメント配合決定方法を実施する試験手段と使用量決定手段とを備える。
<試料>
6種のセメント原料である第1〜第6試料を試料として、悪臭物質を特定及び定量する試験を行った。
試験に用いた各試料量は乾燥重量10gである。
尚、第1試料は、実機投入原料であり、後述の実機排ガス測定時に実機から採取し3日分を混合したものである。
管状電気炉で段階的に試料を加熱し、下記各区分で発生した排ガスを捕集バックで捕集し特定悪臭物質をGC−MS、GC−FID、GC−FPDにて定量分析した。
第1区分としては、室温(24℃)〜400℃まで、昇温速度10℃/minにて加熱した。
第2区分としては、400℃にて30分間保持した。
第3区分としては、400〜600℃まで、昇温速度10℃/minにて加熱した。その後、600℃にて20分間保持した。
各第1〜第6試料の単位重量から発生する特定悪臭物質発生量を算出した。測定21物質のうち発生量の大きい11物質を、図3〜図8に図示する。
図3〜図8より、第1区分の400℃昇温までで11物質ともに発生が始まる。各原料ともアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドのアルデヒド類の発生量が多く、特に第5試料及び第6試料からの発生量が多かった。
試験の妥当性を確認するために第1試料(実機投入原料)の試験結果とセメント焼成炉実機の排ガス実測値とを比較した結果を図9に示す。第1試料の試験結果(各温度での悪臭物質濃度増加量)は、送窯原単位(kg/t−ck)、排ガス原単位(m3N/t−ck)を用い、悪臭物質をアミン類、アルデヒド類、有機酸類に分類して実機規模の臭気指数に換算した。実測値は、日にちが異なる3日分の実機のバグフィルターからの出口ガスを採取し、実測値A〜Cとした。
図9より、比較結果としては、加熱試験結果と実測値A〜Cは良く一致している。実機でも悪臭物質は、600℃までの加熱部で発生すると推定された。本試験方法を用いることにより、セメント原料の悪臭物質発生量の推定が可能であることがわかった。
<試料>
試料として、実施例1で用いた第5試料及び第6試料を用いた。
実施例1と同様の試験を行った。
第5試料及び第6試料の使用量の変化による実機からの排ガス臭気指数に及ぼす影響を推算した。第5試料及び第6試料を単独で使用した場合の臭気指数、現状の排ガスの臭気指数、第5試料及び第6試料を含有させた場合の排ガスの臭気指数を図10、11に図示する。
第5試料は、使用量が湿潤重量で1000t/月であっても、臭気指数が28から29に上昇すると推算された。この場所での目標臭気指数が30であるので、第5試料を用いることによる悪臭物質の発生の影響が小さいので、1000t/月の使用が可能であることがわかった。
第6試料は、使用量が湿潤重量で1000t/月とした場合、臭気指数が28から34に上昇すると推算された。目標臭気指数の30以下とするためには、第6試料の使用量は150t/月であれば使用が可能であることがわかった。
10a…酸素ボンベ
10b…窒素ボンベ
10c…二酸化炭素ボンベ
11a〜11c…マスフローコントローラ
12a〜12c、13…流量計
20…試験装置
21…石英管
22…石英ボード
30a,30b…除湿瓶
40…捕集バック
Claims (8)
- 新たなセメント原料を試験装置で加熱し、前記新たなセメント原料の単位重量から発生する特定悪臭物質を特定及び定量して臭気データを得る試験工程と、
前記新たなセメント原料の実機での使用予定量における悪臭物質濃度増加量を前記臭気データに基づいて算出し、前記悪臭物質濃度増加量から得られる第1臭気指数相当値と、前記新たなセメント原料を含まないセメント原料における実機からの排ガス中の悪臭物質濃度から得られる第2臭気指数相当値とを加えた合算臭気指数相当値が目標臭気指数より小さくなるように前記新たなセメント原料の使用量を決定する使用量決定工程
とを含むセメント原料配合方法。 - 前記試験工程における前記新たなセメント原料の加熱条件は、温度範囲300〜700℃である請求項1に記載のセメント原料配合方法。
- 前記温度範囲において、一定温度に保持する段階を有する段階加熱とする請求項2に記載のセメント原料配合方法。
- 前記試験工程における前記新たなセメント原料の加熱条件は、酸素濃度2〜10%である請求項1〜3のいずれかに記載のセメント原料配合方法。
- 前記試験装置は、管状電気炉である請求項1〜4のいずれかに記載のセメント原料配合方法。
- 前記試験工程において、前記特定悪臭物質をアミン類、アルデヒド類、有機酸類に分類して前記臭気データを得る請求項1〜5のいずれかに記載のセメント原料配合方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のセメント原料配合方法によるセメント原料配合工程を有するセメント製造方法。
- 新たなセメント原料を試験装置で加熱し、前記新たなセメント原料の単位重量から発生する特定悪臭物質を特定及び定量して臭気データを得るガスクロマトグラフィー分析機器による試験手段と、
前記新たなセメント原料の実機での使用予定量における悪臭物質濃度増加量を前記臭気データに基づいて算出し、前記悪臭物質濃度増加量から得られる第1臭気指数相当値と、前記新たなセメント原料を含まないセメント原料における実機からの排ガス中の悪臭物質濃度から得られる第2臭気指数相当値とを加えた合算臭気指数相当値が目標臭気指数より小さくなるように前記新たなセメント原料の使用量を決定する使用量決定手段
とを備えるセメント製造装置。
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