JP6263397B2

JP6263397B2 - 水銀回収装置及び水銀回収方法

Info

Publication number: JP6263397B2
Application number: JP2014013112A
Authority: JP
Inventors: 仁司輪達
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP2015140451A

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及び方法に関する。

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３に示すように、空気Ａ１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Ｄ２を投入する抽気ダクト１３と、キルンダストＤ２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Ｄ３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Ｄ４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で利用するため、ユングストローム型熱交換器１６に空気Ａ２を供給するファン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１１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Ｄ２を加熱してキルンダストＤ２に含まれる水銀を全て揮発させるためには大量の熱が必要であり、キルンダストＤ２の加熱に用いる熱風炉１２及び抽気ダクト１３の大型化が避けられなかった。

また、抽気ダクト１３に供給されたキルンダストＤ２を全てサイクロン１４に搬送し、その後複数の装置を経て最終的に水銀を吸着回収するため、搬送のために大量のガスが必要であった。さらに、水銀を回収する活性炭吸着塔１９や水銀を吸着する活性炭等の吸着剤が必要となり、設備コスト及び運転コストの両面で改善の余地があった。

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、セメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を低コストで回収することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の水銀回収装置は、セメントキルン排ガスから回収したダストが供給され、該ダストに含まれる微粉を排出しながら該ダストに含まれる粗粉のみを加熱して該粗粉中の水銀を揮発させる外熱式ロータリーキルンと、該外熱式ロータリーキルンからの前記粗粉から揮発した水銀及び前記微粉を含むガスが供給され、前記揮発した水銀が凝縮して表面に付着した微粉を含む該ガス中の微粉をそのまま回収する集塵装置とを備えることを特徴とする。

本発明に係る水銀回収装置によれば、ダストを全て加熱するのではなく、水銀濃度が高い微粉を分離した後の粗粉のみを加熱するため、加熱用の熱量が少量で済み、外熱式ロータリーキルンを小型化することもできる。また、元々水銀濃度が高い微粉や、粗粉から揮発した水銀が凝縮して表面に付着した微粉をそのまま回収するため、水銀を吸着するための吸着剤や吸着装置が不要で、低コストで水銀を回収することができる。また、外熱式ロータリーキルンを用いるため、ロータリーキルンの回転により外熱式ロータリーキルンに供給されたダストが撹拌され、効率よく微粉を排出することができると共に、加熱用ガス等が粗粉から揮発した水銀等に混入することがなく、微粉の水銀濃縮率の低下を回避することができる。

上記水銀回収装置において、前記集塵装置で回収した微粉の一部を前記外熱式ロータリーキルンに戻す循環ルートを設けることで、より水銀濃縮率の高い微粉を回収することができる。

また、前記微粉の排出を前記外熱式ロータリーキルンを通過するガスによって行うことができ、軽い微粉を集塵装置に搬送するのみでよいため、少量のガスによって微粉を排出することができると共に、ダストから微粉を分離する装置を別途設ける必要がなく、低コストで微粉の排出を行うことができる。

また、本発明は、水銀回収方法であって、セメントキルン排ガスから回収したダストに含まれる微粉を分離しながら該ダストに含まれる粗粉のみを外熱式ロータリーキルンによって加熱して該粗粉中の水銀を揮発させ、前記粗粉から揮発した水銀が凝縮して表面に付着した微粉を含む該ガス中の微粉をそのまま回収することを特徴とする。

本発明に係る水銀回収方法によれば、上記発明と同様、加熱用の熱量が少量で済み、加熱装置を小型化することもでき、水銀を吸着するための吸着剤や吸着装置が不要で、低コストで水銀を回収することができる。

以上のように、本発明によれば、セメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を低コストで回収することが可能になる。

本発明に係る水銀回収装置の一実施の形態を示す全体構成図である。図１の水銀回収装置の試験例を示すグラフである。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は本発明に係る水銀回収装置の一実施の形態を示し、この水銀回収装置１は、セメントキルン排ガスから回収したダストＤ１を外熱式ロータリーキルン３に供給する供給装置２と、供給装置２から供給されるダストＤ１に含まれる微粉Ｆを排出しながらダストＤ１を加熱する外熱式ロータリーキルン３と、外熱式ロータリーキルン３から排出された水銀含有ガスＧ２を集塵する集塵装置４とを備える。

加熱装置としての外熱式ロータリーキルン３は、ロータリーキルン３ａと、ロータリーキルン３ａを囲繞して、ロータリーキルン３ａの内部を加熱するジャケット３ｂと、ダストＤ１が供給される供給口３ｃと、微粉Ｆを含む水銀含有ガスＧ２が排出されるガス排出口３ｄと、ダストＤ１中の粗粉Ｃを排出するダスト排出口３ｅと、微粉Ｆを排出するための搬送用ガスＧ１を供給するガス供給口３ｆとを備える。ロータリーキルン３ａの回転によってダストＤ１が撹拌されて微粉Ｆが飛散するため、効率的に微粉Ｆを外部に排出することができる。また、微粉Ｆの排出を外熱式ロータリーキルン３を通過する搬送用ガスＧ１によって行うことができ、軽い微粉Ｆを集塵装置４に運搬するのみでよいため、少量の搬送用ガスＧ１によって微粉Ｆを排出することができ、ダストＤ１から微粉Ｆを分離する装置を別に設ける必要がないため、低コストで微粉Ｆの排出を行うことができる。

集塵装置４にはバグフィルタを用いることができ、５００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型のバグフィルタを用いることが望ましい。

次に、上記構成を有する水銀回収装置１を用いた水銀回収方法について図１及び図２を参照しながら説明する。

まず、ダストＤ１を供給装置２に投入し、ダスト供給口３ｃを介して外熱式ロータリーキルン３に供給すると共に、搬送用ガスＧ１をガス供給口３ｆを介してロータリーキルン３ａに供給する。また、ジャケット３ｂに加熱用ガスを導入してロータリーキルン３ａの内部を加熱する。これにより、ダストＤ１中の微粉Ｆをダスト排出口３ｄから排出しながら、粗粉Ｃのみを加熱して粗粉Ｃに含まれる水銀を揮発させた後、粗粉Ｃをダスト排出口３ｅから排出する。尚、現実的には、ロータリーキルン３ａの内部で粗粉Ｃのみを加熱することは容易ではなく、粗粉Ｃと共に微粉Ｆも多少加熱される可能性があるが、本発明では、可能な限り粗粉Ｃと共に加熱される微粉Ｆの量を少なくするように操作する。

ガス排出口３ｄから排出された微粉Ｆ及び水銀含有ガスＧ２を集塵装置４に供給して微粉Ｆを回収する。ここで、ロータリーキルン３ａの内部で粗粉Ｃから揮発した水銀は、排出口３ｄから集塵装置４の間の搬送経路又は集塵装置４の内部において冷却され、凝縮して微粉Ｆの表面に付着し、微粉Ｆと共に回収される。集塵装置４からの排ガスＧ３は、セメントキルン排ガス系に戻される。尚、集塵装置４の内部の温度を３５０℃程度と低く設定することで揮発した水銀が凝縮し易くなり、微粉Ｆの水銀濃縮率を向上させることができる。

集塵装置４で回収した微粉Ｆから水銀を回収してもよく、外部に処理を委託してもよい。また、図示を省略するが、集塵装置４で回収した微粉Ｆの一部を外熱式ロータリーキルン３に戻す循環ルートを設け、回収した微粉Ｆの一部を外熱式ロータリーキルン３に戻すことで、より水銀濃縮率の高い微粉Ｆを得ることができる。

次に、本発明に係る水銀回収装置１の試験例について説明する。

図１の水銀回収装置１を用い、外熱式ロータリーキルン３の搬送用ガスＧ１の速度を０．１ｍ／ｓに設定し、供給装置２から７８０ｋｇのダストＤ１をロータリーキルン３ａに投入した。その結果を表１に示す。同表より、ロータリーキルン３ａのダスト排出口３ｅから７４１．８ｋｇ（９５％）の粗粉Ｃが排出され、試験後外熱式ロータリーキルン３や配管等の各所から２３．３ｋｇ（３％）のダストが回収され、不明分が１４．９ｋｇ（２％）となった。この不明分は、ガス排出口３ｄから排出された微粉Ｆに相当する。

次に、上記水銀回収装置１の運転を基本とし、水銀回収装置１の内部におけるダストＤ１の加熱条件を変化させて微粉Ｆの水銀濃縮率との関係を調べた。加熱条件として、３００℃、４００℃及び５００℃の３水準について各々加熱時間を５分、１０分とした。その結果を表２及び図２に示す。尚、表２における揮発率は、揮発率＝（１−粗粉Ｃの水銀濃度／ダストＤ１の水銀濃度）×１００によって算出した。

表２より、熱処理温度が上昇するにつれて、また、加熱時間が長くなるにつれて熱処理試料の揮発率が上昇し、水銀濃度が低下し、図２に示すように、微粉Ｆの水銀濃縮率が上昇することが判る。

以上のように、本実施の形態では、ダストＤ１の全てを加熱するのではなく、水銀濃度が高い微粉ＦをダストＤ１から分離した後の粗粉Ｃのみを加熱するため、加熱に用いる熱を少量とすることができると共に、外熱式ロータリーキルン３を小型化することができる。また、元々水銀濃度が高い微粉Ｆや、粗粉Ｃから揮発した水銀を外熱式ロータリーキルン３から排出された微粉Ｆに付着させてそのまま回収するため、粗粉Ｃを加熱して揮発した水銀を吸着する吸着剤や吸着装置を用いる必要がなく、低コストでダストＤ１に含まれる水銀を回収することが可能となる。

また、微粉Ｆの排出を外熱式ロータリーキルン３のロータリーキルン３ａの内部を通過するガスによって行ったが、必ずしもこのような方法に限定されず、外熱式ロータリーキルン３の内部でダストＤ１から微粉Ｆを分離し、粗粉Ｃのみを加熱することができればその方式は問わない。

１水銀回収装置
２供給装置
３外熱式ロータリーキルン
３ａロータリーキルン
３ｂジャケット
３ｃダスト供給口
３ｄガス排出口
３ｅダスト排出口
３ｆガス供給口
４集塵装置
Ｃ粗粉
Ｄ１ダスト
Ｆ微粉
Ｇ１搬送用ガス
Ｇ２揮発した水銀を含む排ガス
Ｇ３排ガス

Claims

セメントキルン排ガスから回収したダストが供給され、該ダストに含まれる微粉を排出しながら該ダストに含まれる粗粉のみを加熱して該粗粉中の水銀を揮発させる外熱式ロータリーキルンと、
該外熱式ロータリーキルンからの前記粗粉から揮発した水銀及び前記微粉を含むガスが供給され、前記揮発した水銀が凝縮して表面に付着した微粉を含む該ガス中の微粉をそのまま回収する集塵装置とを備えることを特徴とする水銀回収装置。
前記集塵装置で回収した微粉の一部を前記外熱式ロータリーキルンに戻す循環ルートを備えることを特徴とする請求項１に記載の水銀回収装置。
前記微粉の排出を前記外熱式ロータリーキルンを通過するガスによって行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水銀回収装置。
セメントキルン排ガスから回収したダストに含まれる微粉を分離しながら該ダストに含まれる粗粉のみを外熱式ロータリーキルンによって加熱して該粗粉中の水銀を揮発させ、
前記粗粉から揮発した水銀が凝縮して表面に付着した微粉を含む該ガス中の微粉をそのまま回収することを特徴とする水銀回収方法。