JP6282054B2 - セメントキルン排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents
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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。
セメントキルンの排ガスには、極微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれている。その起源は、セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等のリサイクル資源に含まれる水銀である。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り、また、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、例えば、特許文献１等には、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。
上記特許文献１等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、該揮発した水銀を前記加熱装置から排出されたガスで搬送するガス管路の管径を調整する管径調整手段と、該搬送された揮発水銀を回収する水銀回収装置とを備え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、管径調整手段を備えるため、加熱装置から排出されたガスが少量であっても揮発した水銀を安定して搬送することができ、関連設備の小型化が可能となるため、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Ｕターンキルン又は外熱キルンとすることができる。
また、前記揮発した水銀を搬送する際のガス流量を、前記ダスト１ｋｇ当たり０．０５ｍ3Ｎ以上２．０ｍ3Ｎ以下とすることができる。
さらに、本発明のセメントキルン排ガスの処理方法は、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、揮発した水銀を前記加熱に用いたガスで搬送するガス管路の管径を調整し、該搬送された揮発水銀を回収することを特徴とする。この方法によれば、加熱に用いたガスが少量であっても揮発した水銀を安定して搬送することができ、関連設備の小型化が可能となるため、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。
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、水銀含有ガスＧ１と水銀除去ダストＤ２とに分離するＵターンキルン２と、Ｕターンキルン２にキルンダストＤ１を加熱するための高温空気Ｈを供給する熱風炉３と、Ｕターンキルン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。
Ｕターンキルン２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％と高めたことにより、上記円筒を小型化したものである。また、粉粒体を理想的なピストン流れとすることができ、さらに、仕切壁を円筒内に備えることで、粉粒体の移動速度を大きくすることができる。この構成により、粉粒体に任意の滞留時間特性を与えることができる。Ｕターンキルン２には、吐出口に絞りが設けられ、これによってガスの流速を調整することができる。Ｕターンキルン２に代えて、外熱キルン等を用いることもできる。
加熱装置としての熱風炉３は、Ｕターンキルン２に熱風を吹き込むために備えられ、Ｕターンキルン２の底部に高温空気Ｈを導入する。この熱風炉３は、Ｕターンキルン２でキルンダストＤ１を持ち上げると共に、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。
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、市販の活性炭において、より水銀回収能力に優れる活性炭を選定することが望ましい。特に、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Ｕターンキルン２に同時に供給する。供給されたキルンダストＤ１は、Ｕターンキルン２の回転によって案内羽根の捩り角が前進し、キルンダストＤ１が送り込まれる。熱風炉３の高温空気ＨをＵターンキルン２の底部に導入し、Ｕターンキルン２内のキルンダストＤ１を間接加熱してキルンダストＤ１に含まれる水銀を揮発させる。Ｕターンキルン２から排出される水銀除去ダストＤ２はセメント原料等に利用する。
Ｕターンキルン２の吐出口に設けられた絞りによって、Ｕターンキルン２から排出されるガスの流速を水銀含有ガスＧ１の搬送に適した速度に調整し、水銀含有ガスＧ１をバグフィルタ４に供給する。ここで、水銀含有ガスＧ１を搬送する際のガス流量は、ダスト１ｋｇ当たり０．０５ｍ3Ｎ〜２．０ｍ3Ｎ程度である。
バグフィルタ４において、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。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によって冷却し、排気ファン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を大気に放出する。
以上のように、本実施の形態では、Ｕターンキルン２の吐出口に設けた絞りでガスの流速を調整し、熱風炉３から排出された少量のガスによって水銀含有ガスＧ１を安定して搬送することができるため、関連設備の小型化が可能となり、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できる。
尚、上記実施の形態では、Ｕターンキルン２の吐出口に絞りを設けてガスの流速を調整したが、このような絞り以外にも、Ｕターンキルン２からバグフィルタ４までのガス管路の管径を調整するなど、水銀含有ガスＧ１を活性炭吸着塔７まで搬送することのできるものであればよい。
また、Ｕターンキルン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Ｕターンキルン２に供給してキルンダストＤ１の間接加熱及び水銀含有ガスＧ１の搬送に利用してもよい。
さらに、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。
また、冷風取入部５からの却用空気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 Ｕターンキルン
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
２ Ｕターンキルン
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
Claims (4)
- 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、
該揮発した水銀を前記加熱装置から排出されたガスで搬送するガス管路の管径を調整する管径調整手段と、
該搬送された揮発水銀を回収する水銀回収装置とを備え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、Ｕターンキルン又は外熱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。
- 前記揮発した水銀を搬送する際のガス流量を、前記ダスト１ｋｇ当たり０．０５ｍ3Ｎ以上２．０ｍ3Ｎ以下と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装置。
- 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、
揮発した水銀を前記加熱に用いたガスで搬送するガス管路の管径を調整し、
該搬送された揮発水銀を回収することを特徴とするセメントキルン排ガスの処理方法。
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