JP6161317B2 - 塩素バイパス抽気ダストの処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの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に含まれる塩素バイパス抽気ダストの処理方法及び処理装置に関する。

近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、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分等の揮発成分の量も増加している。そのため、製品品質のみならず、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となる塩素分を除去する塩素バイパス設備が不可欠となっている。

この塩素バイパス設備は、図３に示すように、セメントキルン３２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Ｇを抽気するプローブ３３と、プローブ３３内に冷風を供給して抽気ガスＧを急冷する冷却ファン３４と、抽気ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｄ１を分離する分級装置としてのサイクロン３５と、サイクロン３５から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却する冷却器３６と、冷却器３６に冷風を供給する冷却ファン３７と、冷却器３６の排ガスＧ３中の微粉Ｄ４を集塵するバグフィルタ３８と、冷却器３６から排出された微粉Ｄ３及びバグフィルタ３８から排出された微粉Ｄ４（塩素バイパスダストＤ５）を回収するダストタンク３９と、バグフィルタ３８からの排ガスＧ４をセメントキルン系等に戻すためのファン４０等を備える（例えば、特許文献１、２）。

特開２０００−３５４８３８号公報 特開２０１０−１９５６６０号公報

上記塩素バイパス設備３１は、セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気して塩素分を効果的に除去することができる。しかし、昨今、塩素除去効率が低下しており、改善が必要とされている。

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、塩素バイパス設備における塩素除去効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから粗粉を分離し、該粗粉分離後の抽気ガスから微粉を回収する塩素バイパス抽気ダストの処理方法において、前記抽気ガスから連続的に分離された粗粉の塩素濃度を測定し、該連続的に分離された粗粉の塩素濃度が１．５質量％以上５．０質量％以下の所定値より低い場合には、該粗粉をそのまま前記セメントキルンに戻し、前記所定値より高い場合には、該粗粉の全部又は一部を分級する動作を連続的に行い、分級された粗粉を前記セメントキルンに戻し、分級した微粉を回収することを特徴とする。

本発明によれば、抽気ガスから連続的に分離された粗粉を分級することで、凝集等により微粉が付着して粗粉側に分離されていた塩素分を比較的多く含む粗粉等を回収することができ、回収した微粉を塩素除去の対象とすることで塩素バイパス設備における塩素の除去効率を向上させることができる。また、抽気ガスから連続的に分離された粗粉の塩素濃度に応じて適切に対応することができる。

上記塩素バイパス抽気ダストの処理方法において、前記分級における分級点を１０μｍ以上２０μｍ以下とすることができ、塩素濃度の比較的高い粗粉を回収することができる。

また、前記燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気する際に、該燃焼排ガスにセメント原料を投入することができ、投入したセメント原料に塩素分を付着させて回収することで、塩素の除去効率を向上させることができる。

前記セメント原料の粒度を１０μｍ以上２０μｍ以下とすることで、塩素分の付着し易い粒度に応じたセメント原料を投入して塩素の除去効率を向上させることができる。

さらに、前記抽気した燃焼ガスのダスト濃度を、１００ｇ／ｍ³Ｎ以上６００ｇ／ｍ³Ｎ以下に制御し、塩素の除去効率に応じて適切なダスト濃度に調整することができる。

また、本発明は、塩素バイパス抽気ダストの処理装置であって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、 該プローブによる抽気ガスを、粗粉と、微粉及びガスとに分離する第１分級装置と、前記微粉を回収する手段と、該第１分級装置から連続的に排出された粗粉のうち塩素濃度が１．５質量％以上５．０質量％以下の所定値より低いものをそのまま前記セメントキルンに戻し、前記所定値より高いものを第２分級装置へ供給する分配装置とを備え、前記第２分級装置は、前記分配装置から供給された塩素濃度が前記所定値より高い粗粉の全部又は一部をさらに分級し、分級された粗粉を前記セメントキルンに戻し、分級した微粉を回収する手段に供給することを特徴とする。

本発明によれば、第１分級装置で分級された粗粉をさらに第２分級装置で分級することで、凝集等により微粉が付着して粗粉側に分離されていた、塩素分を比較的多く含む粗粉等を回収することができ、回収した微粉を塩素除去の対象とすることで塩素バイパス設備における塩素の除去効率を向上させることができる。

以上のように、本発明に係る塩素バイパス抽気ダストの処理方法及び処理装置によれば、塩素バイパス設備における塩素除去効率を向上させることができる。

本発明に係る塩素バイパス抽気ダストの処理装置を備えた塩素バイパス設備を示す全体構成図である。 粗粉中の塩素量寄与率を示すグラフである。 従来の塩素バイパス設備の一例を示す全体構成図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る塩素バイパス抽気ダストの処理装置を備えた塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備１は、セメントキルン２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Ｇを冷却しながら抽気するプローブ３と、プローブ３から排出された抽気ガスＧ１に含まれるダストを分級する第１分級装置としてのサイクロン４と、サイクロン４から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却する冷却器５と、冷却器５の排ガスＧ３中の微粉を集塵する第１バグフィルタ６と、第１バグフィルタ６からの排ガスＧ４を系外に排出する第１排気ファン７と、サイクロン４からの粗粉Ｄ１をセメントキルン系とセパレータ９とに分配する分配装置８と、分配装置８からの粗粉Ｄ７を分級する第２分級装置としてのセパレータ９と、セパレータ９の排ガスＧ５中の微粉Ｄ９を回収する第２バグフィルタ１０と、第２バグフィルタ１０からの排ガスＧ６を系外に排出する第２排気ファン１１等で構成される。

上記構成を有する塩素バイパス設備１は、分配装置８〜第２排気ファン１１の系統を有することを特徴とし、サイクロン４〜第１排気ファン７の構成は、図３に示した塩素バイパス設備３１のサイクロン３５〜ファン４０の構成と同様であるため（図１では図３に記載の装置を一部省略）、それらについての詳細説明を省略する。

分配装置８は、サイクロン４からの粗粉Ｄ１をセメントキルン系への粗粉Ｄ６とセパレータ９への粗粉Ｄ７とに分配するために備えられ、この分配においては、粗粉Ｄ１の塩素濃度を測定し、後述するように測定された塩素濃度に応じてセパレータ９への分配を行うか否か、及び分配を行う場合にはその分配率を決定する。

セパレータ９は、分配装置８からの粗粉Ｄ７を分級するために備えられ、ミクロンセパレータ、エアセパレータ、Ｏ−セパ等の分級ロータ内蔵型セパレータや、その他の型のセパレータ、サイクロン等を用いることができる。サイクロン４の分級点が５μｍ〜７μｍに設定されるのに対し、セパレータ９の分級点は１０μｍ〜２０μｍに調整される。

次に、上記塩素バイパス設備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Ｇをプローブ３によって冷却しながら抽気し、抽気ガスＧを塩素化合物の融点である６００〜７００℃以下にまで急冷する。

抽気ガスＧ１をサイクロン４に導入し、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す一方で、抽気ガスＧ２を冷却器５で冷却する。次に、冷却器５の排ガスＧ３を第１バグフィルタ６で集塵し、排ガスＧ３に含まれる微粉Ｄ４を回収し、冷却器５から回収した微粉Ｄ３と共に塩素バイパスダストＤ５としてセメント粉砕工程でセメントクリンカと共に粉砕したり、水洗により塩素を除去した後、セメント原料等として利用する。また、サイクロン４から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を湿式集塵機等に導入して処理することもできる。一方、第１バグフィルタ６の排ガスＧ４を第１排気ファン７によってセメントキルン系等へ戻すことができる。

以上の動作は、従来の塩素バイパス設備と同様であり、以下の動作が本発明に係る塩素バイパス抽気ダストの処理方法及び処理装置によるものである。

上述のように、サイクロン４で分離された粗粉Ｄ１の塩素濃度を測定し、その測定値に基づいて分配装置８等を制御する。

粗粉Ｄ１の塩素濃度が所定値よりも高い場合には、粗粉Ｄ１の一部又は全部をセパレータ９に導入し、セパレータ９で粗粉Ｄ７を分級する。セパレータ９で分離された粗粉Ｄ８は、セメントキルン系に戻される。セパレータ９で分離された微粉Ｄ９を含む排ガスＧ５は、第２バグフィルタ１０に導入され、第２バグフィルタ１０で回収した微粉Ｄ９を、塩素バイパスダストＤ５と同様、セメント粉砕工程でセメントクリンカと共に粉砕したり、水洗により塩素を除去した後、セメント原料等として利用する。また、セパレータ９から排出された微粉Ｄ９を含むガスＧ５を湿式集塵機等に導入して処理することもできる。第２バグフィルタ１０の排ガスＧ６は、第２排気ファン１１によって、大気へ放出するか、セメントキルン系等へ戻すことができる。

一方、粗粉Ｄ１の塩素濃度が所定値よりも低い場合には、粗粉Ｄ１を分配装置８を介してそのままセメントキルン系へ戻す。

上記粗粉Ｄ１の一部又は全部をセパレータ９に導入するか否かを決定する塩素濃度は、１．５質量％〜５．０質量％の範囲で設定する。例えば、塩素濃度が１．５質量％未満の場合は、本システムによる効果が低く、粗粉Ｄ１の全部をセメントキルン系へ戻し、セパレータ９での分級は行わない。

また、サイクロン４で分離された粗粉Ｄ１の塩素濃度の測定値に基づいてセパレータ９の分級点を１０μｍ〜２０μｍの範囲で調整する。粗粉Ｄ１の塩素濃度が高い場合には、セパレータ９の分級点を下げ、粗粉Ｄ１の塩素濃度が低い場合には、セパレータ９の分級点を上げる。

次に、上記動作を行う目的及びその効果について詳細に説明する。

表１は、粗粉Ｄ１の塩素濃度と塩素分分配比等の関係を示す。粗粉回収率とは、Ｇ１に含まれるダスト全量に対する粗粉Ｄ１の割合である。すなわち、粗粉Ｄ１／（粗粉Ｄ１＋微粉Ｄ２）である。また、塩素分分配比とは、粗粉Ｄ１の塩素量（粉体量×塩素濃度）と塩素バイパスダスト（Ｄ５）の塩素量（粉体量×塩素濃度）から算出される塩素量の比である。

同表に示すように、粗粉Ｄ１の塩素濃度が増加すると、粗粉Ｄ１の総量（粗粉回収率）がほとんど変化しないにもかかわらず、塩素バイパス設備１で回収した塩素分の回収率が減少する（塩素分分配比における塩素バイパスダストへの分配率が低下する）。これは、凝集等により微粉が粗粉に付着するなどして、塩素が粗粉Ｄ側で循環しているためである。

また、図２は、粗粉中の塩素量寄与率を示す。粗粉Ｄ１の塩素濃度が１．３％、２．２％、３．０％で場合分けしている。ここで、塩素量寄与率とは、粗粉の各粒群毎の塩素量（粉体重量×塩素濃度）と粗粉（全粒群）の塩素量で求められる割合（各粒群塩素量÷全粒群粗粉塩素量×１００）をいう。

通常塩素バイパスでは、１６μｍ下の塩素量寄与率は低い。しかし、セメントキルン２の窯尻からの吸い込みダストの量が多くなるなどして１６μｍ下の塩素量寄与率が高くなる。そこで、粗粉Ｄ１を１６μｍ〜２０μｍを分級点としてセパレータ９で再分級することにより、塩素除去率を回復させることができる。

例えば、塩素分の分配率が粗粉側に４〜６割の場合、逆にいえば、塩素バイパスダストへの塩素分の分配率が６〜４割であったものが、セパレータ９によって１６μｍ下のダストを全量回収することで、セパレータ９によって粗粉Ｄ１の２〜３割をさらに分級ダストＤ１０として回収することとなり、塩素分の分配率が粗粉側に１〜３割、塩素バイパスダスト側に７〜９割となり、セメント製造工程からの塩素除去効率を改善することができる。

また、図１に示すプローブ３で燃焼排ガスの一部Ｇを冷却しながら抽気する際に、入口部３ａに１０μｍ〜２０μｍのセメント原料を投入し、このセメント原料に塩素分を付着させ、セパレータ９を経て最終的に第２バグフィルタ１０で分級ダストＤ１０として回収することで、塩素の除去効率を向上させることもできる。

さらに、上記セメント原料の投入の有無にかかわらず、プローブ３の入口部３ａにおける燃焼ガスＧのダスト濃度を１００ｇ／ｍ³Ｎ〜６００ｇ／ｍ³Ｎ以下に制御し、より好ましくは１００ｇ／ｍ³Ｎ〜４００ｇ／ｍ³Ｎ以下に制御し、塩素の除去効率に応じて適切なダスト濃度に調整してもよい。ダスト濃度を１００ｇ／ｍ³Ｎ〜６００ｇ／ｍ³Ｎに調整することで、塩素バイパスダストＤ５へのセメント原料の混入を抑制し、かつ本発明に係わる処理装置を過大にすることなく効率よく実施することができる。

以上のように、本発明によれば、抽気ガスＧ１から分離された粗粉Ｄ１を、この粗粉Ｄ１の塩素濃度に応じて分配装置８を経てセパレータ９で分級することで、凝集等により微粉が付着して粗粉側に分離されていた、塩素分を比較的多く含む粗粉（分級ダストＤ１０）を第２バグフィルタ１０で回収して塩素除去の対象とすることで、塩素バイパス設備１における塩素の除去効率を向上させることができる。また、粗粉Ｄ１又は粗粉Ｄ７に分散剤を添加したり、圧縮空気を吹き付けて分散させることで、セパレータ９での分級をより効果的に行うことができる。

１ 塩素バイパス設備
２ セメントキルン
３ プローブ
３ａ 入口部
４ サイクロン（第１分級装置）
５ 冷却器
６ 第１バグフィルタ
７ 第１排気ファン
８ 分配装置
９ セパレータ（第２分級装置）
１０ 第２バグフィルタ
１１ 第２排気ファン

Claims (6)

1. セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから粗粉を分離し、該粗粉分離後の抽気ガスから微粉を回収する塩素バイパス抽気ダストの処理方法において、
   前記抽気ガスから連続的に分離された粗粉の塩素濃度を測定し、
   該連続的に分離された粗粉の塩素濃度が１．５質量％以上５．０質量％以下の所定値より低い場合には、該粗粉をそのまま前記セメントキルンに戻し、前記所定値より高い場合には、該粗粉の全部又は一部を分級する動作を連続的に行い、分級された粗粉を前記セメントキルンに戻し、分級した微粉を回収することを特徴とする塩素バイパス抽気ダストの処理方法。
2. 前記分級における分級点を１０μｍ以上２０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパス抽気ダストの処理方法。
3. 前記燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気する際に、該燃焼排ガスにセメント原料を投入することを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素バイパス抽気ダストの処理方法。
4. 前記セメント原料の粒度を１０μｍ以上２０μｍ以下とすることを特徴とする請求項３に記載の塩素バイパス抽気ダストの処理方法。
5. 前記抽気した燃焼ガスのダスト濃度を、１００ｇ／ｍ³Ｎ以上６００ｇ／ｍ³Ｎ以下に制御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塩素バイパス抽気ダストの処理方法。
6. セメントキルンの窯尻からプレヒータの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排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、
   該プローブによる抽気ガスを、粗粉と、微粉及びガスとに分離する第１分級装置と、
   前記微粉を回収する手段と、
   該第１分級装置から連続的に排出された粗粉のうち塩素濃度が１．５質量％以上５．０質量％以下の所定値より低いものをそのまま前記セメントキルンに戻し、前記所定値より高いものを第２分級装置へ供給する分配装置とを備え、
   前記第２分級装置は、前記分配装置から供給された塩素濃度が前記所定値より高い粗粉の全部又は一部をさらに分級し、分級された粗粉を前記セメントキルンに戻し、分級した微粉を回収する手段に供給することを特徴とする塩素バイパス抽気ダストの処理装置。

Images