JP6260404B2 - 排ガス処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
排出される水銀量は、水銀を含有する原燃料の使用量とその水銀濃度に依存する。
また、水銀とその化合物は沸点が低く(例 金属水銀:357℃、塩化水銀(II):302℃)、排ガス中のこれらの水銀は、排ガス温度の低下とともに排ガス中のダストに吸着、或は微粒子となり、集塵装置で捕集され、セメント製造の原料の一部に再利用される。従って、水銀はセメント製造設備内を循環、濃縮している。
該集塵装置及び/又はバグフィルタ装置から捕集された排ガス中の集塵ダストに可燃物を添加配合する可燃物供給装置と、
集塵ダストに可燃物を添加配合する可燃物供給装置と、
該集塵ダスト及び可燃物を加熱して、該ダスト中に含まれる水銀成分を揮発させる加熱装置と、
加熱装置に空気を供給する空気供給装置と、
加熱装置からの排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度分析計と、一酸化炭素濃度を測定する一酸化炭素濃度分析計と、
該加熱装置からの揮発した水銀を含む排ガスを処理して、水銀を回収する水銀回収装置とを備える排ガス処理装置であり、
該酸素濃度分析計で測定した酸素濃度が3〜15容量%となるように、かつ、該一酸化炭素濃度分析計で測定した一酸化炭素濃度が600〜10000ppmとなるように、該加熱装置に供給する空気量を制御する調節装置を備えることを特徴とする、排ガス処理装置である。
これにより、集塵ダストに含まれる水銀を有効に揮発除去して回収効率よく回収することができ、セメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる水銀を低減することが可能となる。
本発明の排ガス処理方法は、セメント製造設備の集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストに、該集塵ダストの加熱に必要な熱量に相当する量の可燃物を添加し、該集塵ダストと可燃物とを加熱し、加熱排ガス中の酸素濃度及び一酸化炭素濃度を測定し、測定した酸素濃度及び一酸化炭素濃度から加熱する際の空気量を制御して、該集塵ダスト中に含有される水銀を揮発させて水銀を回収する、排ガス処理方法である。
好適には、集塵ダストを加熱する前後の水銀濃度を測定して水銀の揮発率を算出し、揮発率が目標とする値になるように、集塵ダストを加熱する加熱温度を制御する方法である。
該集塵装置及び/又はバグフィルタ装置から捕集された集塵ダストに可燃物を添加配合する可燃物供給装置と、
該集塵ダスト及び可燃物を加熱して、該ダスト中に含まれる水銀成分を揮発させる加熱装置と、
加熱装置に空気を供給する空気供給装置と、
加熱装置からの排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度分析計と、一酸化炭素濃度を測定する一酸化炭素濃度分析計と、
該加熱装置からの揮発した水銀を含む排ガスを処理して、水銀を回収する水銀回収装置とを備える、排ガス処理装置である。
好適には、更に、加熱装置の前後にそれぞれ水銀濃度を測定する水銀濃度分析計を備えることを特徴とする、排ガス処理装置である。
該集塵装置1に導入される排ガス温度は、約80〜150℃であるので、排ガス中の水銀の大部分はダストに吸着されており、したがって、集塵装置1で捕集されたダストには、大部分の水銀が吸着している。
更に、集塵装置1から排出された排ガス中に含まれる細かいダストは、バグフィルタ装置17で捕集される。かかるバグフィルタ装置17で回収された細かいダストにも、水銀が吸着している。
上記したように、集塵装置1で捕集されたダスト及び/又はバグフィルタ装置17で捕集されたダストを集塵ダストと称する。
可燃物としては、セメント原燃料として用いることができる可燃物であれば特に限定されず任意の可燃物を使用することができ、例えば、石炭微粉末や乾燥汚泥、木材チップ、廃プラスチック等を好適に用いることが可能である。
可燃物の形態としては、固体状、液体状やスラリー状の任意の形状のものを使用することができる。
可燃物の添加量は、集塵ダストを加熱するのに必要な熱量に相当する熱量を有するような量で添加される。
具体的には、ダストの加熱温度、ダストの処理量、およびダストの比熱から処理量演算装置20により集塵ダストの加熱に必要な熱量を算出し、次いで算出した集塵ダストの加熱に必用な熱量と可燃物の熱量とから可燃物の添加量を算出して、可燃物の添加量を調節装置5により調整するものである。
また、集塵ダストの処理量は、可燃物と混合する前に、例えば、ベルトスケール等の集塵ダスト定量供給装置(例えば、ベルトスケール)を設置して測定されて搬送される。
上記調節装置5により調節された添加量の可燃物の燃焼熱により、加熱装置の消費電力を低減してランニングコストを低減させることが可能となる。
また、加熱装置の電気炉以外の熱源としては、熱風加熱やバーナーによる加熱等を採用することができる。
300℃未満では、集塵ダストからの水銀の揮発が不十分となり、600℃を超えても水銀の揮発効果は変化がないため不経済だからである。
加熱装置中での集塵ダストの加熱時間は、例えば15〜120分程度であることが望ましく例示できる。
特に、加熱装置2から排出された排ガス中の酸素濃度は、酸素濃度分析計4により、また一酸化炭素濃度は、一酸化炭素濃度分析計19により測定され、この結果が、加熱装置2に導入される空気量を調整する調整装置5と連動して、加熱装置への空気の導入量が決定される。
加熱装置2に導入される空気量は、好ましくは空気加熱機21を介して導入される。
揮発率(%)=(1−加熱後ダストの水銀濃度/加熱前のダスト水銀濃度)×100
かかる酸素濃度となるためには、添加配合する可燃物が石炭微粉末の時には、集塵ダスト100質量部に対して可燃物を約4.3質量部添加配合した場合で、空気量が120〜440m3N/hとなる。
好ましくは、スクラバー方式の水銀回収装置を用いることができ、排ガス中の水銀を洗浄液と接触させるが、該洗浄液が単純な水(上水道水、工業用水、セメント製造工程等から排出される2次排水等)の場合のスクラバー方式(図3(c))と、酸化剤を添加した液の場合のスクラバー方式(図3(d))がある。
セメント製造原料は、ドライヤー14に導入されて乾燥されてから、必要に応じて粉砕装置16で粉砕混合されて、原料混合・供給系装置10を経由してプレヒータ12の上部、プレヒータ12dに供給される。
ここでセメント原料としては、例えば石灰石、粘土、珪石、鉄滓、スラッジ・都市ごみの焼却で発生する灰等の廃棄物を使用することができる。
前記セメント原料は、プレヒータ12内を、上部のサイクロン12dから下部方向へサイクロン12c、サイクロン12b、サイクロン12aへと順次移動しながら予熱されて、最下部のサイクロン12aに導入された後、ロータリーキルン11へと供給される。
該仮焼炉13としては、任意の公知の仮焼炉を用いることができ、例えば、SF仮焼炉、MFC仮焼炉、RSP仮焼炉、KSV仮焼炉、DD仮焼炉、SLC仮焼炉等が例示できる。
仮焼炉3が設けられている場合には、仮焼成されたセメント原料はロータリーキルン11へ供給される。
本発明においては、セメントロータリーキルン11、プレヒータ12、仮焼炉13を原料焼成装置という。
該ロータリーキルン11で上記セメント原料が加熱焼成される際に発生する排ガスは、ロータリーキルン11から排出されてプレヒータ12aに流入する。
また図2に示すように、仮焼炉13が設けられている場合には、該ロータリーキルン11から排出された高温の排ガスは、仮焼炉13中でのセメント原料の仮焼成に利用され、仮焼炉3に流入する。該仮焼炉13で発生した排ガスもプレヒータ12aに流入する。
またロータリーキルン11からの排出される排ガスは、一部抽気されて脱塩バイパス処理される。
該プレヒータ内における排ガスは、供給された原料と接触して原料を予備加熱する。
該排ガス中に含まれる水銀及びその化合物は、該排ガス中に含まれた状態でプレヒータ12から排出される。
該ドライヤー14には、原料も導入されて乾燥される。
当該原料と、プレヒータ12から排出される排ガス中に含まれ回収された粒子径の大きいダスト等は、原料混合・供給装置10に導入される。また、必要に応じて、粉砕装置16により粉砕されて、原料混合・供給装置10に導入される。これらの原料及び粒子径の大きいダスト等とは、原料混合・供給装置10から、セメント製造原料としてプレヒータ12の上部のサイクロン12dに循環供給されることができる。
該スタビライザ15で回収されたダスト等は、原料混合・供給装置10に導入され、粉砕装置16やドライヤー14から導入される原料やダスト等と混合されて、セメント製造原料としてプレヒータ12の上部のサイクロン12dに循環供給されることができる。
また、水銀を高濃度に含有する天然及び廃棄物系資源等の原料としての利用を拡大することもできる。
(実施例1〜6、比較例1)
セメント製造設備の集塵装置1で捕集したダストである集塵ダストに、可燃物を添加し、集塵ダストに含まれる水銀を揮発させて水銀を除去した。
具体的には、該集塵ダストに可燃物を添加後、空気を供給しながら加熱装置2で、下記条件にて加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させた。
なお、加熱装置2の加熱条件は、水銀の揮発率が88%となるように調整した。
1)集塵ダスト:セメント製造設備の集塵装置1で回収された集塵ダスト
2)可燃物:石炭微粉末(低位発熱量:6000kcal/h(乾燥体)、水銀濃度0,1mg/kg))
3)加熱条件:加熱装置の設定温度・・・450℃
集塵ダスト量・・・・10kg/h(乾燥基準)
(水銀濃度10mg/kg)
加熱時間:30分
4)加熱装置に供給した空気の温度・・・20℃
加熱前後の集塵ダスト水銀濃度から下記式により揮発率を算出し、その結果を表1に示す。
揮発率=(1−加熱後集塵ダストの水銀濃度÷加熱前集塵ダストの水銀濃度)×100
なお、可燃物中に含まれる水銀は、集塵ダストに含まれる水銀量と比較して極めて少ないため、加熱後の残渣中の水銀量を集塵ダスト中の水銀量とした。
また、加熱装置2から排出された排気中の酸素濃度及び一酸炭素濃度(加熱装置2の出口配管で測定)をそれぞれ酸素濃度分析計4及び一酸化炭素濃度分析計19より測定し、更に加熱装置2の消費電力を測定した。その結果も下記表1に示す。
2・・・・加熱装置
3・・・・水銀回収装置
4・・・・酸素濃度分析計
5・・・・調整装置
10・・・原料混合・供給装置
11・・・ロータリーキルン
12・・・プレヒータ
13・・・仮焼炉
14・・・ドライヤー
15・・・スタビライザ
16・・・粉砕装置
17・・・バグフィルタ装置
18・・・煙突
19・・・一酸化炭素濃度分析計
20・・・演算装置
21・・・空気加熱機
22、23・・・水銀濃度分析計
X・・・・セメント製造設備
Y・・・・集塵ダストからの水銀除去・回収設備
Claims (6)
- セメント製造設備の排ガス中のダストを捕集する集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された排ガス中の集塵ダストに、該集塵ダストの加熱に必要な熱量に相当する量の可燃物を添加し、該集塵ダストと可燃物とを加熱し、加熱排ガス中の酸素濃度及び一酸化炭素濃度を測定し、測定した酸素濃度及び一酸化炭素濃度から加熱する際の空気量を制御して、該集塵ダスト中に含有される水銀を揮発させて水銀を回収する排ガス処理方法であり、
さらに、前記空気量の制御は、測定した酸素濃度が3〜15容量%となるように、かつ、測定した一酸化炭素濃度が600〜10000ppmとなるように、空気量を制御することを特徴とする、排ガス処理方法。 - 請求項1記載の排ガス処理方法において、更に、集塵ダストを加熱する前後の水銀濃度を測定して水銀の揮発率を算出し、揮発率が目標とする値になるように、集塵ダストを加熱する加熱温度を制御することを特徴とする、排ガス処理方法。
- 請求項1又は2記載の排ガス処理方法において、集塵ダストと可燃物とを加熱した加熱排ガス中の酸素濃度が4〜14容量%、一酸化炭素濃度が700〜7000ppmとなるように空気量を制御することを特徴とする、排ガス処理方法。
- セメント製造設備の排ガス中のダストを捕集する集塵装置及びバグフィルタ装置と、
該集塵装置及び/又はバグフィルタ装置から捕集された排ガス中の集塵ダストに可燃物を添加配合する可燃物供給装置と、
該集塵ダスト及び可燃物を加熱して、該ダスト中に含まれる水銀成分を揮発させる加熱装置と、
加熱装置に空気を供給する空気供給装置と、
加熱装置からの排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度分析計と、一酸化炭素濃度を測定する一酸化炭素濃度分析計と、
該加熱装置からの揮発した水銀を含む排ガスを処理して、水銀を回収する水銀回収装置とを備える排ガス処理装置であり、
該酸素濃度分析計で測定した酸素濃度が3〜15容量%となるように、かつ、該一酸化炭素濃度分析計で測定した一酸化炭素濃度が600〜10000ppmとなるように、該加熱装置に供給する空気量を制御する調節装置を備えることを特徴とする、排ガス処理装置。 - 請求項4記載の排ガス処理装置において、更に、加熱装置の前後にそれぞれ水銀濃度を測定する水銀濃度分析計を備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
- 請求項4又は5記載の排ガス処理装置において、更に、集塵ダスト処理量と加熱温度から加熱に必用な熱量を算出して、可燃物の集塵ダストへの添加量を算出する演算装置、可燃物の添加量を制御する調節装置を備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
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