JP6200764B2

JP6200764B2 - セメントキルン排ガスの処理装置

Info

Publication number: JP6200764B2
Application number: JP2013218802A
Authority: JP
Inventors: 仁司輪達
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: JP2015080741A

Description

本発明は、セメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を回収する装置に関する。

セメントの主原料である石灰石等の天然原料や、フライアッシュ等のリサイクル資源に水銀が含まれているため、セメントキルンの排ガスには、極微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれる。セメントキルン排ガス中の水銀が増加すると、大気汚染の原因となる虞があると共に、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となる虞もある。

そこで、特許文献１には、図２に示すように、空気Ａ２を加熱する熱風炉１２と、熱風炉１２から排出されたガスＧ４に、セメントキルン排ガスに含まれる、水銀を含むキルンダストＤ４を投入する抽気ダクト１３と、キルンダストＤ４を含む水銀含有ガスＧ５を集塵して水銀含有ガスＧ６と水銀除去ダストＤ５とに分離するサイクロン１４と、サイクロン１４から排出された水銀含有ガスＧ６を集塵して水銀含有ガスＧ７と水銀除去ダストＤ６とに分離するバグフィルタ１５と、バグフィルタ１５から排出された水銀含有ガスＧ７から熱回収するユングストローム型熱交換器１６と、ユングストローム型熱交換器１６からファン１７を介して供給される水銀含有ガスＧ８に含まれる水銀を回収する活性炭吸着塔１９と、ユングストローム型熱交換器１６で生じた熱を熱風炉１２に供給するファン１８とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１１が記載されている。

特開２０１１−８８７７０号公報

上記特許文献１に記載の処理装置によれば、セメントキルン排ガスに含まれる水銀を効率よく回収することができる。しかし、キルンダストＤ４を加熱したガスＧ４によってキルンダストＤ４や水銀含有ガスＧ５を搬送するため、加熱に必要なガス量の１０倍以上のガス量が必要となる。そのため、ユングストローム型熱交換器１６での水銀含有ガスＧ７と空気Ａ３との熱交換効率が低下すると共に、抽気ダクト１３、サイクロン１４やバグフィルタ１５等の固気分離装置、活性炭吸着塔１９等の関連設備も大型化せざるを得ず、設備コスト及び運転コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を回収することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のセメントキルン排ガスの処理装置は、セメントキルン排ガスから回収したダストを加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させる加熱装置と、該加熱装置から排出された揮発水銀を含むガスを、水銀含有ガスと水銀除去ダストとに分離する固気分離装置と、該分離された水銀含有ガスに含まれる揮発水銀を回収する水銀回収装置とを備え、前記加熱装置から排出された前記揮発水銀を含むガスを加熱するため、前記固気分離装置のケーシングを加熱することを特徴とする。

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理装置によれば、固気分離装置のケーシングを加熱することで、固気分離装置においても加熱装置から排出された揮発水銀を含むガスを加熱することができる。これによって、加熱装置へ供給するガス量を少なくすることで、ダストに含まれる水銀の揮発に要する熱量が不足する虞がある場合でも、熱量不足を固気分離装置で補うことができ、セメントキルン排ガスから効率よく水銀を回収することができる。

上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記加熱装置を外熱キルン又はＵターンキルンとすることができる。これらの間接加熱式のキルンを用いることで、加熱装置から排出されるガス量を少なくすることができ、関連設備の小型化が可能となる。また、セメントキルン排ガスから回収したダストと加熱媒体との接触により加熱媒体に水銀が含まれることを防止して排ガス処理設備を簡易なものとすることができる。また、ダストを均一に加熱することができるため、ダストに含まれる水銀を効率よく揮発させることができる。

また、前記外熱キルン又はＵターンキルンにおいて間接加熱に使用した熱風を用いて前記固気分離装置のケーシングを加熱することができ、これにより、固気分離装置のケーシングを加熱するための新たな熱源を不要とし、設備コスト及び運転コストをさらに低減することができる。

以上のように、本発明によれば、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を回収することが可能となる。

本発明に係るセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。従来のセメントキルン排ガスの処理装置の一例を示す全体構成図である。

図１は、本発明に係るセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、セメントキルン排ガスに含まれる、水銀を含むキルンダストＤ１及び空気Ａ１が供給され、キルンダストＤ１を加熱して水銀含有ガスＧ１と水銀除去ダストＤ２とに分離する外熱キルン２と、外熱キルン２に熱風Ｈ１を供給する熱風炉３と、外熱キルン２から排出される水銀含有ガスＧ１を集塵して水銀含有ガスＧ２と水銀除去ダストＤ３とに分離するバグフィルタ４と、バグフィルタ４から排出された水銀含有ガスＧ２に冷却用空気Ｃを導入する冷風取入部５と、ファン６を介して供給された水銀含有ガスＧ２から水銀を回収する活性炭吸着塔７とを備える。

加熱装置としての外熱キルン２は、回転式のキルンであって、キルンを囲繞するジャケット（不図示）に、熱風炉３から熱風Ｈ１が供給されてキルン内部が加熱される。熱風炉３からの熱風Ｈ１は高温空気でも、燃焼ガスであってもよい。一方、外熱キルン２にキルンダストＤ１が供給され、外熱キルン２の内部で加熱される。加熱に用いられた熱風Ｈ２は、外熱キルン２から排出され、バグフィルタ４のケーシングの加熱に利用される。

上述のような外熱キルン２に代えてＵターンキルンを用いることもできる。Ｕターンキルンは、水平軸の周りに緩やかに回転する円筒と、傾斜する案内羽根を有する仕切壁とを備え、粉粒体の内筒内充填率（ホールドアップ）を従来の１０％以下から３０％〜４０％と高めて上記円筒を小型化したものである。

加熱装置としての熱風炉３は、外熱キルン２に熱風Ｈ１を吹き込むために備えられる。熱風Ｈ１によってキルンダストＤ１を加熱してキルンダストＤ１中の水銀を揮発させると共に、バグフィルタ４のケーシングを加熱する。

バグフィルタ４は、９００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型のバグフィルタであることが望ましい。このようなバグフィルタとしては、ハニカムセル化した棒状のセラミック管を複数配列したものや、シート状のセラミックフィルタを用いたものなど、様々なタイプのものが開発されている。本発明においては、水銀含有ガスＧ１に含まれる微細粒子を回収し得るものであれば、フィルタのタイプは特に限定されない。

水銀回収装置としての活性炭吸着塔７は、ファン６によって導入された水銀含有ガスＧ２中の水銀を回収するために備えられる。ここで、冷風取入部５から導入された冷却用空気Ｃによって水銀含有ガスＧ２の温度を活性炭に通ガス可能な温度（例えば１００℃程度）まで低下させる。活性炭吸着塔７で使用される活性炭としては、市販の活性炭の中で、水銀回収能力に特に優れる活性炭を選定することが望ましい。具体的には、水銀吸着用として調整された硫黄添着処理が施されている活性炭が好適である。

次に、上記構成を有するセメントキルン排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

キルンダストＤ１及び空気Ａ１を外熱キルン２に同時に供給する。また、外熱キルン２に熱風炉３から熱風Ｈ１を供給し、熱風Ｈ１によってキルンダストＤ１を３８０〜５００℃に間接加熱し、キルンダストＤ１に含まれる水銀を揮発させる。外熱キルン２から排出される水銀含有ガスＧ１はバグフィルタ４に供給し、水銀除去ダストＤ２はセメント原料等に利用する。

キルンダストＤ１を加熱した後の熱風Ｈ２を外熱キルン２から排出し、バグフィルタ４のケーシングを加熱する。これによって、キルンダストＤ１に含まれる水銀の揮発に要する熱量の不足を固気分離装置で補うことができる。熱風Ｈ２は４００〜７００℃とすることが好ましい。バグフィルタ４のケーシングを加熱した熱風Ｈ３は、適切な排ガス処理をした後大気に放出する。

バグフィルタ４において、水銀含有ガスＧ１を水銀含有ガスＧ２と水銀除去ダストＤ３とに分離して水銀除去ダストＤ３を回収し、セメント原料等として利用する。３５０〜４５０℃の水銀含有ガスＧ２は、冷風取入部５から取り入れた冷却用空気Ｃによって１００℃程度まで冷却し、ファン６を介して活性炭吸着塔７に供給する。活性炭吸着塔７において水銀含有ガスＧ２中の水銀を回収し、回収後の排ガスＧ３を適切な排ガス処理をした後大気に放出する。

以上のように、本実施の形態では、外熱キルン２やＵターンキルンを用いることで、外熱キルン２等へ供給するガス量を少なくした場合でも、バグフィルタ４のケーシングを加熱することで、熱量不足を補うことができ、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を回収することが可能となる。

尚、上記実施の形態では、加熱装置として外熱キルン２等を用いているが、キルンダストＤ１を加熱し、キルンダストＤ１に含まれる水銀を揮発させることができるものであれば、他の形式のキルンであってもよく、直接加熱式の加熱装置を用いることもできる。

また、バグフィルタ４のケーシングを加熱する熱源は、外熱キルン２から排出された熱風Ｈ２以外にも、別途熱風炉を設けて熱風をバグフィルタ４のケーシングの加熱に用いてもよく、バグフィルタ４のケーシングに直接電気ヒータ等を設けて熱源とすることもできる。尚、バグフィルタ４以外の固気分離装置を用いることもでき、その際にも固気分離装置のケーシングを加熱する。

さらに、外熱キルン２に空気Ａ１を供給したが、セメントキルンに付設されるクリンカクーラからの排ガスを外熱キルン２に供給してキルンダストＤ１の間接加熱に利用してもよい。

また、水銀回収装置として活性炭吸着塔７を用いたが、活性コークス等を用いた装置や、吸着剤により水銀を吸着除去するガス吸着装置等を使用することもできる。

さらに、冷風取入部５からの冷却用空気Ｃで水銀含有ガスＧ２を冷却したが、水銀含有ガスＧ２を熱交換器に通すことで、水銀含有ガスＧ２から熱を回収しながらその温度を低下させることもできる。

１セメントキルン排ガス処理装置
２外熱キルン
３熱風炉
４バグフィルタ
５冷風取入部
６ファン
７活性炭吸着塔
Ａ１空気
Ｃ冷却用空気
Ｄ１キルンダスト
Ｄ２、Ｄ３水銀除去ダスト
Ｇ１、Ｇ２水銀含有ガス
Ｇ３排ガス
Ｈ１〜Ｈ３熱風

Claims

セメントキルン排ガスから回収したダストを加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させる加熱装置と、
該加熱装置から排出された揮発水銀を含むガスを、水銀含有ガスと水銀除去ダストとに分離する固気分離装置と、
該分離された水銀含有ガスに含まれる揮発水銀を回収する水銀回収装置とを備え、
前記加熱装置から排出された前記揮発水銀を含むガスを加熱するため、前記固気分離装置のケーシングを加熱することを特徴とするセメントキルン排ガスの処理装置。
前記加熱装置は、外熱キルン又はＵターンキルンであ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装置。
前記外熱キルン又はＵターンキルンにおいて間接加熱に使用した熱風を用いて前記固気分離装置のケーシングを加熱することを特徴とする請求項２に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。