JP6344850B2 - セメントキルン排ガス処理装置及び処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エコセメントを製造するエコセメントキルンの排ガスを処理する装置及び方法に関する。
エコセメントは、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、従来のセメント原料とを用いて製造される。このエコセメントの焼成装置は、図2に示すように、セメントキルン2と、セメントキルン2で製造されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ3とを備えるが、ダイオキシン類の再合成を抑制するため、セメントキルン2の排ガスG8の全量を排ガス冷却設備22で冷却する。
また、排ガス冷却設備22の排ガスG9から塩素分や、焼却灰に含まれる重金属類等に由来する有害物質を除去するため、排ガスG9をサイクロン5で粗粉Cと、微粉Fを含む排ガスG10とに分離し、ろ過式集塵装置6で排ガスG10から微粉Fを除去し、微粉Fを除去した排ガスG11に消石灰を添加してろ過式集塵装置23で塩素分、SOx等の酸性成分Aを除去し、酸性成分Aを除去した排ガスG12からSOx、NOx、水銀、ダイオキシン類等を活性コークス塔24で除去し、活性コークス塔24の排ガスG13を煙突10から大気に放出する。
しかし、上記排ガス処理装置21では、セメントキルン2の排ガスG8の全量を冷却しているため、多量の熱エネルギーの損失になる。また、消石灰の添加による脱硫は効率的ではなく、活性コークス塔24においても脱硫を行っていた。さらに、活性コークス塔24における活性コークスの運転コストが高く、活性コークスの再生により生じた粉塵が煙突から排出されたり、粉塵爆発の可能性もないとは言えず、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、エコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルン排ガス処理装置であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を200℃以下に低下させる熱回収装置と、該熱回収装置の排ガスを300℃以上に再加熱する再加熱装置と、該再加熱された排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、熱回収装置によりエコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効
利用すると共に、触媒装置において排ガスに含まれるNOx及びダイオキシン類等の有害
物質を同時に処理し、触媒装置において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成させた
水溶性の塩化水銀を湿式集塵装置で溶解させ、効率よく低コストでセメントキルン排ガス
を処理することができる。
また、エコセメントキルンの排ガスを200℃以下に急冷することでダイオキシン類の再合成を防止し、熱回収した排ガスを300℃以上に再加熱することで、排ガス中のSOxとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒の失活を回避することができる。
上記セメントキルン排ガス処理装置において、前記熱回収装置で回収した熱を用いて前記再加熱装置で前記熱回収装置の排ガスを再加熱することができる。これによって、別途熱源を付設せずに熱回収装置の排ガスを再加熱することができる。
また、前記熱回収装置と前記再加熱装置との間に、前記熱回収装置の排ガスを集塵し、該集塵した後の排ガスを前記再加熱装置に供給する集塵装置を備えることができ、集塵装置で塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分の濃度の高いダストを回収することができる。
前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記集塵装置に供給する分級装置を備えることができ、分級装置で塩分濃度の高い微粉を分離して処理対象とすると共に、塩分濃度の低い粗粉をセメント原料として利用することができる。
さらに、前記湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備えることで、固液分離装置で分離した石膏を多く含むケーキをセメント原料として利用することができる。
さらに、本発明は、セメントキルン排ガス処理方法であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を200℃以下に低下させ、該熱回収した排ガスを300℃以上に再加熱し、該再加熱した排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵することを特徴とする。
本発明によれば、上記発明と同様に、エコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、排ガスに含まれる有害物質を触媒等によって除去し、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。また、エコセメントキルンの排ガスを200℃以下に急冷することでダイオキシン類の再合成を防止し、熱回収した排ガスを300℃以上に再加熱することで、排ガス中のSOxとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒の失活を回避することができる。
以上のように、本発明によれば、エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。
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。
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2及びクリンカクーラ3等を備えるエコセメント製造装置に付設され、セメントキルン2の排ガスG1から熱回収するボイラ4と、ボイラ4の排ガスG2を粗粉Cと、微粉を含む排ガスG3とに分離する分級装置としてのサイクロン5と、サイクロン5の排ガスG3から微粉Fを除去するろ過式集塵装置6と、ろ過式集塵装置6の排ガスG4を加熱する再加熱装置7と、再加熱装置7の排ガスG5から有害物質を除去する触媒装置8と、触媒装置8の排ガスG6を湿式集塵する湿式スクラバ9と、湿式スクラバ9の排ガスG7を大気に放出する煙突10と、湿式スクラバ9から排出されたスラリーSをケーキCAとろ液Lとに分離する固液分離装置11と、ろ液Lを排水処理する排水処理装置12とを備える。
ボイラ4は、セメントキルン2の排ガスG1から熱回収して蒸気ST1を発生させ、発生した蒸気ST1を再加熱装置7で利用するために設けられる。このボイラ4は、800℃程度の排ガスG1を200℃以下に急冷する能力を有する。発生した蒸気ST1を再加熱装置7以外の装置で利用することもできる。
サイクロン5は、ボイラ4の排ガスG2を比較的塩素濃度の低い粗粉Cと、塩素濃度の高い微粉を含む排ガスG3とに分離するために備えられ、サイクロン以外の分級装置を用いることもできる。
ろ過式集塵装置6は、排ガスG3から塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分濃度の高い微粉Fを回収するために備えられる。
再加熱装置7は、ろ過式集塵装置6の排ガスG4をボイラ4からの蒸気ST1によって再加熱するために備えられ、使用後温度低下した蒸気ST2をボイラ4に戻す。
触媒装置8は、再加熱装置7の排ガスG5に含まれるNOx、ダイオキシン類、水銀等の有害物質を除去するために備えられ、チタン・バナジウム系の脱硝触媒等を用いることができる。
湿式スクラバ9は、触媒装置8の排ガスG6を洗浄するために備えられ、触媒装置8において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成した水溶性の塩化水銀を、循環するスラリーSに取り込んで排出する。
固液分離装置11は、湿式集塵装置9から排出されたスラリーSを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等を用いることができる。
排水処理装置12は、ろ液Lに硫化剤やキレート剤等を添加して排水処理をするために備えられる。
次に、上記構成を有する処理装置1を用いたセメントキルン排ガス処理方法について、図1を参照しながら説明する。
セメントキルン2の窯尻に、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、セメント原料とを供給してセメントクリンカを焼成する。焼成したセメントクリンカをクリンカクーラ3で冷却し、得られたエコセメントクリンカを仕上ミル(不図示)で石膏等と共に粉砕してエコセメントを製造する。
一方、セメントキルン2の排ガスG1をボイラ4に供給し、ボイラ4の排ガスG2の温度が200℃以下になるように排ガスG1から熱回収する。排ガスG1を200℃以下に急冷することでダイオキシン類の再合成を防止することができる。
排ガスG2をサイクロン5で分級して粗粉Cを分離し、セメントキルン2に戻してセメント原料とする。サイクロン5で分離された微粉を含む排ガスG3は、ろ過式集塵装置6に導入される。
次に、ろ過式集塵装置6でサイクロン5の排ガスG3に含まれる塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分を多く含む微粉Fを回収し、微粉Fを除去した後の排ガスG4を再加熱装置7でボイラ4の蒸気ST1を利用して300℃以上に再加熱する。排ガスG4を300℃以上に加熱することで、排ガスG4中のSOxとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成するのを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒装置8の閉塞や触媒の失活を回避することができる。再加熱装置7で温度低下した蒸気ST2は、ボイラ4に戻される。
再加熱した排ガスG5を触媒装置8に供給して排ガスG5中のNOx、ダイオキシン類、水銀等の有害物質を除去する。触媒装置8において、NOxをN2に変化させ、ダイオキシン類を分解し、水銀を排ガスG5中の塩化水素と反応させて水溶性の塩化水銀にする。
次に、触媒装置8の排ガスG6を湿式スクラバ9に供給し、塩化水銀を湿式スクラバ9を循環するスラリーSに溶解させ、有害物質を除去した後の排ガスG7を煙突10から大気に放出する。
一方、湿式スクラバ9から排出したスラリーSを固液分離装置11に供給してケーキCAとろ液Lとに分離し、塩化水銀を含むろ液Lを排水処理装置12で排水処理した後に放流する。ケーキCAには石膏(CaSO4)が多く含まれるため、ケーキCAをセメント原料に用いることもできる。
以上のように、本実施の形態によれば、ボイラ4でセメントキルン2の排ガスG1の熱エネルギーを有効利用すると共に、触媒装置8において排ガスG5に含まれるNOx及びダイオキシン類を同時に処理し、触媒装置8において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成した水溶性の塩化水銀を湿式スクラバ9で溶解させ、効率よくセメントキルンの排ガスG1を処理することができる。
尚、本実施の形態では、熱回収装置としてボイラ4を用いたが、その他の装置を用いて熱回収してもよく、サイクロン5やろ過式集塵装置6を用いて排ガスG2から微粉Fを回収することなく排ガスG2を処理することもできる。
また、再加熱装置7においてボイラ4で回収した熱を用いて排ガスG4を再加熱することで、別途熱源を設けずに済むため好ましいが、ボイラ4で回収した熱を他の用途に用い、再加熱装置7においてボイラ4以外の熱源を用いて排ガスG4を再加熱することもできる。
1 セメントキルン排ガス処理装置
2 セメントキルン
3 クリンカクーラ
4 ボイラ
5 サイクロン
6 ろ過式集塵装置
7 再加熱装置
8 触媒装置
9 湿式スクラバ
10 煙突
11 固液分離装置
12 排水処理装置
C 粗粉
CA ケーキ
F 微粉
G1〜G7 排ガス
L ろ液
S スラリー

Claims (6)

  1. エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を200℃以下に低下させる熱回収装置と、
    該熱回収装置の排ガスを300℃以上に再加熱する再加熱装置と、
    該再加熱された排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、
    該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵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処理装置。
  2. 前記熱回収装置で回収した熱を用いて前記再加熱装置で前記熱回収装置の排ガスを再加熱す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処理装置。
  3. 前記熱回収装置と前記再加熱装置との間に、前記熱回収装置の排ガスを集塵し、該集塵後の排ガスを前記再加熱装置に供給する集塵装置を備え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処理装置。
  4. 前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記集塵装置に供給する分級装置を備えることを特徴とする請求項3に記載のセメントキルン排ガス処理装置。
  5. 前記湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備え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セメントキルン排ガス処理装置。
  6. エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を200℃以下に低下させ、
    該熱回収した排ガスを300℃以上に再加熱し、
    該再加熱した排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、
    該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵することを特徴とするセメントキルン排ガス処理方法。
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