JP6153258B2

JP6153258B2 - セメントキルン抽気ガスの処理方法及び塩素バイパスシステム

Info

Publication number: JP6153258B2
Application number: JP2013203429A
Authority: JP
Inventors: 肇和田; 淳一寺崎
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015067497A

Description

本発明は、塩素の除去を目的として、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キルン排ガス流路より抽気した燃焼ガスを処理する方法及び塩素バイパスシステムに関する。

近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化が推進されているが、廃棄物の処理量が増加するのに伴い、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ている。そのため、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因になると共に、製品の品質に影響を与える塩素分を除去する塩素バイパスシステムが不可欠となっている。

この塩素バイパスシステムは、図２に示すように、セメントキルン２２の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部Ｇ２１をプローブ２３で抽気すると同時に、冷却ファン２４からの冷風で抽気ガスＧ２１を急冷し、サイクロン２５で粗粉Ｄ２１を分離した後の抽気ガスＧ２３に含まれる、塩素が濃縮した微粉Ｄ２２をバグフィルタ２８で微粉Ｄ２４として回収する。この微粉Ｄ２４と、冷却器２６から回収された微粉Ｄ２３とを塩素バイパスダストＤ２５として系外に排出し、効率よく塩素を除去する一方、バグフィルタ２８の排ガスＧ２４を排気ファン３０によってセメントキルン２２の排ガス系に戻す（特許文献１、２）。

特開２０００−３５４８３８号公報特開２０１０−１９５６６０号公報

上述のように、塩素バイパスシステムの排ガス（以下「塩素バイパス排ガス」という。）は、セメントキルンの排ガス系に戻されるが、塩素バイパス排ガスに含まれる硫黄分を除去するため、プレヒータの８００℃以上の高温部に１５０℃程度の塩素バイパス排ガスを戻すとセメント焼成装置での熱損失が増大する。一方、塩素バイパス排ガスをプレヒータの出口側に戻した場合は、排ガス中の硫黄分が増加して環境汚染を引き起こす虞がある。

また、セメントキルン２２に持ち込まれる塩素等の揮発成分の量が増加するのに伴い、抽気プローブや後段の設備が大型化する傾向にあった。そのため、設備の設置場所に制約が生じたり、メンテナンスのための作業量が増加するといった問題点が生じていた。

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、セメント焼成装置での熱損失の増大を招くことなく塩素バイパス排ガス中の硫黄分を除去すると共に、抽気プローブや後段の設備の大型化を回避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、セメントキルン抽気ガスの処理方法であって、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キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスの冷却媒体として空気及び液体を用いて該抽気ガスを６００℃以下に冷却し、該冷却後の抽気ガス中のダストを回収して前記セメントキルンの系外へ排出することを特徴とする。

本発明によれば、抽気ガスの冷却媒体として空気に加えて液体を用いて抽気ガス中の水分を増加させることで、抽気ガス中のダストに含まれるカルシウム分と水とで生ずる消石灰の量を増加させることができる。これによって、セメント焼成装置での熱損失の増大を招くことなく、塩素バイパス排ガスの脱硫を行うことができる。

また、空気のみで冷却する場合に比較して、冷却に用いられる液体の蒸発潜熱の分だけ抽気ガスを冷却した後のガス量が低下するため、抽気プローブや後段の設備の大型化を回避することもできる。

前記抽気ガスを冷却する空気に液体を噴霧し、該冷却空気を前記抽気ガス中に導入することができる。これにより、簡易な装置を用いて冷却媒体としての液体を抽気ガス中に導入することができる。

前記冷却後の抽気ガス中の水分を２％以上３０％以下に調整することができ、塩素バイパス排ガスの脱硫に必要な消石灰を該排ガス中に生じさせることができる。

前記抽気ガス中に噴霧する液体として廃液を用いることができ、廃液を処理しながらセメントキルン抽気ガスを処理することができる。

前記冷却後の抽気ガスに消石灰を添加することができ、冷却媒体として用いた液体によって生じた消石灰の量が不足している場合に、これを補うことができる。

また、本発明は、塩素バイパスシステムであって、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キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスの冷却媒体として空気及び液体を用いて該抽気ガスを冷却する抽気装置と、該抽気装置で抽気及び冷却したガス中のダストを回収する集塵装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、セメント焼成装置での熱損失の増大を招くことなく、塩素バイパス排ガスの脱硫を行うことができると共に、抽気プローブや後段の設備の大型化を回避することができる。

以上のように、本発明によれば、セメント焼成装置での熱損失の増大を招くことなく塩素バイパス排ガス中の硫黄分を除去すると共に、抽気プローブや後段の設備の大型化を回避することができる。

本発明に係る塩素バイパスシステムの一実施形態を示す全体構成図である。従来の塩素バイパスシステムの一例を示す全体構成図である。

図１は、本発明に係る塩素バイパスシステムの一実施形態を示し、この塩素バイパスシステム１は、セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部Ｇ１を冷却しながら抽気する抽気装置としてのプローブ３と、プローブ３から排出された抽気ガスＧ２から粗粉Ｄ１を分離するための分級機としてのサイクロン６と、サイクロン６から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ３を冷却する冷却器７と、冷却器７から排出された排ガスＧ４から微粉を回収するバグフィルタ８と、バグフィルタ８の排ガスＧ５を系外に排出する排気ファン９等で構成される。

プローブ３は、セメントキルン２の窯尻からセメントキルン２の排ガス流路の一部として上方へ向かう立上り部に突設され、抽気ガスＧ１を冷却するため１次冷却ファン４と２次冷却ファン５とが付設される。また、１次冷却ファン４からプローブ３に冷却媒体として供給する冷却空気Ａ１がプローブ３に導入される前の配管に、液体・水ミストＭを噴霧するための噴霧装置（不図示）が設けられる。２次冷却ファン５からの冷却空気にも、プローブ３に導入する前に液体・水ミストを噴霧してもよい。

サイクロン６、冷却器７、バグフィルタ８、排気ファン９は、図２に示した従来の塩素バイパスシステム２１のサイクロン２５、冷却器２６、バグフィルタ２８、排気ファン３０と同様の構造を有する。

次に、上記構成を有する塩素バイパスシステム１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部Ｇ１をプローブ３で抽気すると同時に、８００〜１１００℃程度の抽気ガスＧ１を１次冷却ファン４からの冷却空気Ａ１及び液体・水ミストＭ、及び２次冷却ファン５からの冷却空気Ａ２でＫＣｌ等の塩素化合物の融点である６００℃以下、好ましくは４００℃以下にまで冷却する。これによって、抽気ガスＧ１中のＫＣｌ等の塩素化合物が析出して抽気ガスＧ２中の微粉の表面等に付着する。

また、液体・水ミストＭの添加により、以下に示すように、抽気ガスＧ１等のダストに含まれるカルシウム分と水とで消石灰が生成され、消石灰と抽気ガスＧ１等に含まれるＳＯ₂とが反応して石膏が生成され、抽気ガスＧ１等の脱硫が行われる。

ＳＯ₂＋Ｃａ（ＯＨ）₂→ＣａＳＯ₃・１／２Ｈ₂Ｏ＋１／２Ｈ₂Ｏ
ＣａＳＯ₃・１／２Ｈ₂Ｏ＋１／２Ｏ₂＋３／２Ｈ₂Ｏ→ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ
次に、抽気ガスＧ２をサイクロン６に導入し、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ３とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン２系に戻すと共に、上記反応式で示した反応の効率を考慮し、抽気ガスＧ３を冷却器７で１００〜２００℃、好ましくは１４０〜１７０℃、また抽気ガスＧ３の水分が２〜３０％、好ましくは１０〜１５％となるように冷却する。

上記サイクロン６で分離された粗粉Ｄ１には、上記反応式によって生じた硫黄分も含まれているが、この硫黄分は粗粉Ｄ１と共にセメントキルン２に戻され、プレーヒータ等で脱硫されたり、セメントキルン２とサイクロン６との間を循環する。

次に、冷却器７の排ガスＧ４をバグフィルタ８に導入して微粉Ｄ４を回収し、冷却器７から回収した微粉Ｄ３と共に塩素バイパスダストＤ５とする。バグフィルタ８の排ガスＧ５は、排気ファン９によって排ガスＧ６としてセメントキルン２の排ガス系に戻す。

上記塩素バイパスダストＤ５には、析出した塩素化合物に加え、硫黄分（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）が濃縮しているため、塩素バイパスダストＤ５をセメント粉砕工程でセメントクリンカと共に粉砕することで硫黄分を系外に除去することができる。また、塩素バイパスダストＤ５を水洗して塩素を除去した後、セメント原料等として利用した場合には、硫黄分を系外に除去することはできないが、排気ファン９の排ガスＧ６をプレヒータの高温部に戻す必要がなく、セメント焼成装置での熱損失の増大を回避することができる。

また、１次冷却ファン４からの冷却空気Ａ１に液体・水ミストＭを添加して抽気ガスＧ１を冷却しているため、従来のように空気のみで冷却する場合に比較して、冷却に用いられる水の蒸発潜熱の分だけ抽気ガスＧ１を冷却した後のガス量が低下するため、抽気プローブ３や後段のサイクロン６等の設備の大型化を回避することもできる。

上記液体・水ミストＭの添加により生じる消石灰に加え、排気ファン９の排ガスＧ６に補助的に消石灰粉末を噴霧してもよい。上記反応式で示した脱硫反応は、ガス中の相対湿度が高い方が効率よく行われるため、ガスの低温側に消石灰を添加することが効率的である。そこで、１５０℃程度の排ガスＧ６に消石灰粉末を噴霧し、上記反応により硫黄分が濃縮したダストを集塵して系外に除去することができる。また、上述のように排ガスＧ６をセメントキルン２の排気系に戻してもよい。尚、既に高温側で液体・水ミストＭを添加して排ガスＧ６の相対湿度を高めているため、効率よく脱硫を行うことができる。

尚、上述の理由により、また、塩素バイパスダストＤ５の回収量の増加を伴わないため、排気ファン９の排ガスＧ６に消石灰粉末を噴霧することが好ましいが、さらに上流側の排ガスＧ２、Ｇ３には消石灰スラリーを噴霧してもよい。

また、１次冷却ファン４からの冷却空気Ａ１に噴霧する液体・水ミストＭには、工業用水の他、石油精製における脱硫、植物油の生成によって排出される工場廃液や、有機物含有廃液、含油廃液等を用いてもよい。

１塩素バイパスシステム
２セメントキルン
３プローブ
４１次冷却ファン
５２次冷却ファン
６サイクロン
７冷却器
８バグフィルタ
９排気ファン

Claims

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キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスの冷却媒体として空気及び液体を用いて該抽気ガスを６００℃以下に冷却し、該冷却後の抽気ガス中のダストを回収して前記セメントキルンの系外へ排出することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。
前記抽気ガスを冷却する空気に液体を噴霧し、該冷却空気を前記抽気ガス中に導入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抽気ガスの処理方法。
前記冷却後の抽気ガス中の水分を２％以上３０％以下に調整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抽気ガスの処理方法
前記抽気ガス中に噴霧する液体として廃液を用いることを特徴とする請求項２又は３に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
前記冷却後の抽気ガスに消石灰を添加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
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キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスの冷却媒体として空気及び液体を用いて該抽気ガスを冷却する抽気装置と、
該抽気装置で抽気及び冷却したガス中のダストを回収する集塵装置とを備えることを特徴とする塩素バイパスシステム。