JP6157300B2 - セメントキルン排ガスの処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントキルン排ガス中のダイオキシン類を除去する方法に関する。
セメント原燃料として利用されるフライアッシュ、主灰等のリサイクル資源の中には、ダイオキシン類や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、ダイオキシン類の大部分は、キルン排ガス集塵機によってダストと共に捕捉されてセメント焼成装置内を循環し、高温域において分解されるため問題はない。
しかし、何らかのトラブルが発生してセメント焼成工程が不安定になったような場合には、ダイオキシン類が非意図的に再合成され、キルン排ガスから大気中へ排出される虞を否定できない。
そこで、例えば特許文献１には、プレヒーターの上部から排ガスの一部を分取し、セメント焼成装置の８００℃以上となるプレヒーターの下段部に投入することでダイオキシン類等を熱分解する方法が記載されている。
また、特許文献２には、３５０℃以上のセメントキルン排ガスの一部を抽気し、この排ガス中のダストを分離し、ダスト分離後の排ガスを１００℃以下に冷却し、排ガスからダイオキシン類を凝縮させて除去する方法が記載されている。
さらに、図３に示すように、セメント原料Ｒに含まれるダイオキシン類をプレヒーター２の上段で一旦揮発させた後、プレヒーター２の排ガスを大気に放出する前に集塵し、得られたキルンダストＫＤと共に回収したダイオキシン類を、プレヒーター２の下段又はセメントキルン３の窯尻３ａ等に投入して熱分解するセメント焼成装置１１も存在する。尚、図中の点線がガスの流れを、実線が原料やダスト等の粉体の流れを示す。また、プレヒーター２等における一般的なガス温度及び原料等の粉体温度の分布を示す（楕円で囲んだ数字が粉体温度を示す）。
しかし、特許文献１に記載のように、プレヒーターからの排ガスの一部をセメント焼成装置の８００℃以上の高温域に投入する方法では、排ガスに含まれるダイオキシン類を確実に分解除去することができるものの、この排ガスの温度が３５０℃程度であるため、セメント焼成装置において大きな熱損失を生ずるという問題があった。
また、特許文献２に記載の方法でも、本来廃熱発電に利用することができる３５０℃以上のセメントキルン排ガスを分取し、さらに１００℃以下に冷却するため、大きな熱損失となる。
さらに、図３に示す方法でも、セメントキルン３の窯尻３ａ等の高温部に常温のキルンダストを投入するため、大きな熱損失となる。試算によれば、キルンダスト１０ｔ/ｈｒを１０００℃まで昇温する場合には、約１０，０００ＭＪ/ｈｒの熱量を要することとなる。
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、熱損失を低く抑えながらセメントキルン排ガスに含まれるダイオキシン類を除去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の処理方法であって、セメントキルンに付設されるプレヒーターで３４０℃以上４３０℃以下に予熱されたセメント原料を、７５０℃以上８５０℃以下のセメントキルン排ガスに接触させると共に、前記プレヒーターの排ガスに含まれるダストを前記セメントキルンに直接的に戻さないことを特徴とする。
本発明によれば、プレヒーターで３４０℃以上４３０℃以下に予熱されたセメント原料を、７５０℃以上８５０℃以下のセメントキルン排ガスに接触させることで、セメント原料に含まれるダイオキシン類が揮発した直後に分解する。これによって、熱損失を低く抑えながらプレヒーターから排出されるガス（セメントキルン排ガス）に含まれるダイオキシン類の濃度を低下させることができる。
上記セメントキルン排ガスの処理方法において、前記プレヒーターの排ガスの温度を３２０℃以上４４０℃以下に調整することで、３４０℃以上４３０℃以下に予熱されたセメント原料を、７５０℃以上８５０℃以下のセメントキルン排ガスに接触させることができ、簡単な操作でプレヒーターにおいてセメント原料に含まれるダイオキシン類を分解することができる。
また、前記プレヒーターの排ガスに含まれるダストを集塵し、前記セメント原料の少なくとも一部として利用することができる。該ダストをセメントキルンの窯尻等の高温部に戻さないため、熱損失の増大を回避することができる。
以上のように、本発明に係るセメントキルン排ガスの処理方法によれば、熱損失を低く抑えながらセメントキルン排ガスに含まれるダイオキシン類を除去することができる。
図１は、本発明に係るセメントキルン排ガスの処理方法を適用したセメント焼成装置１を示し、このセメント焼成装置１は、４段のサイクロン２Ａ〜２Ｄ（最上段サイクロン２Ａ、２段サイクロン２Ｂ、３段サイクロン２Ｃ、最下段サイクロン２Ｄ）を備えるプレヒーター２と、仮焼炉４と、セメントキルン３とを備え、プレヒーター２の排ガスを大気に放出する前に集塵して得られたキルンダストＫＤをセメント原料としてプレヒーター２に投入する。尚、図１においても、点線がガスの流れを、実線がセメント原料やダスト等の粉体の流れを示す。また、楕円で囲んだ数字が粉体温度を示す。
図１に示すセメント焼成装置１のプレヒーター２におけるガス及び原料等の温度分布は、図３に示したセメント焼成装置１１に比較して高くなっている。すなわち、セメントキルン３の窯尻３ａの温度は共に９５０℃と同じであるが、３段サイクロン２Ｃの出口のガス温度は、セメント焼成装置１１の５５０℃に対してセメント焼成装置１は７５０〜８５０℃であり、最上段サイクロン２Ａの出口のガス温度は、セメント焼成装置１１の３４５℃に対してセメント焼成装置１は３８０〜４００℃であり、最上段サイクロン２Ａの出口の原料温度は、セメント焼成装置１１の３４０℃に対してセメント焼成装置１は３５０〜４２０℃である。
上記温度分布とすることで、セメント焼成装置１のプレヒーター２の２段サイクロン２Ｂにおいて、３５０〜４２０℃の原料が７５０〜８５０℃のガスに接触する。これによって、セメント原料Ｒに含まれるダイオキシン類を揮発させた直後に分解することができ、プレヒーター２から排出されるガスに含まれるダイオキシン類の濃度を低下させることができる。尚、ダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）及びコプラナ−ポリ塩化ビフェニル（Ｃｏ−ＰＣＢ）等をいう。
また、セメント焼成装置１のプレヒーター２の２段サイクロン２Ｂから排出される排ガスとセメント原料Ｒ、キルンダストＫＤとが接触して予熱され、ダイオキシン類の再合成温度（３００℃〜５００℃程度）となるが、それらダイオキシン類はセメント原料Ｒ、キルンダストＫＤとともに、プレヒーター２の２段サイクロン２Ｂに導入される７５０〜８５０℃のガスに接触させることで、効率的に分解することができる。
次に、本発明の試験例について説明する。
表１及び図２は、プレヒーター２の３段サイクロン２Ｃの出口ガス温度と、プレヒーター２の排ガス中のダイオキシン類の濃度比との関係を示し、３段サイクロン２Ｃの出口ガス温度が７４０℃のダイオキシン類の濃度を１とした場合を示す。
３段サイクロン２Ｃの出口ガス温度が上昇する程、プレヒーター２の排ガス中のダイオキシン類の濃度が低下し、３段サイクロン２Ｃの出口ガス温度が８２０℃の場合には、７４０℃の場合に比較してダイオキシン類の濃度が１／１０まで低下している。
上記プレヒーター２におけるガス及び原料の温度管理は、例えば、最上段サイクロン２Ａの出口のガス温度を３８０〜４００℃に調整することで可能となり、ガス温度の調整は、仮焼炉４での石炭焚量や燃料種（リサイクル燃料）の選択等、通常の方法で行うことができる。
以上のように、本実施の形態によれば、４段のサイクロン２Ａ〜２Ｄを有するプレヒーター２の２段サイクロン２Ｂにおいて、セメント原料Ｒに含まれるダイオキシン類を揮発させた直後に分解することで、プレヒーター２から排出されるガスに含まれるダイオキシン類の濃度を低下させている。
尚、５段のサイクロンを有するプレヒーターの場合にも本発明を適用することができ、５段サイクロンの場合には、上から１又は２段サイクロンにおいて、３４０℃以上４３０℃以下に予熱されたセメント原料を７５０〜８５０℃のセメントキルン排ガスに接触させ、セメント原料に含まれるダイオキシン類を揮発した直後に分解することで、プレヒーターから排出されるガスに含まれるダイオキシン類の濃度を低下させることができる。
１、１１ セメント焼成装置
２ プレヒーター
２Ａ 最上段サイクロン
２Ｂ ２段サイクロン
２Ｃ ３段サイクロン
２Ｄ 最下段サイクロン
３ セメントキルン
３ａ 窯尻
４ 仮焼炉
２ プレヒーター
２Ａ 最上段サイクロン
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２Ｃ ３段サイクロン
２Ｄ 最下段サイクロン
３ セメントキルン
３ａ 窯尻
４ 仮焼炉
Claims (3)
- セメントキルンに付設されるプレヒーターで３４０℃以上４３０℃以下に予熱されたセメント原料を、７５０℃以上８５０℃以下のセメントキルン排ガスに接触させると共に、前記プレヒーターの排ガスに含まれるダストを前記セメントキルンに直接的に戻さないことを特徴とするセメントキルン排ガスの処理方法。
- 前記プレヒーターの排ガスの温度を３２０℃以上４４０℃以下に調整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の処理方法。
- 前記プレヒーターの排ガスに含まれるダストを集塵し、前記セメント原料の少なくとも一部として利用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排ガスの処理方法。
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