JP7230885B2 - CO2 Utilization Method and CO2 Utilization System in Exhaust Gas from Cement Manufacturing - Google Patents

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Description

本発明は、セメント製造排ガス中のCOからのメタン製造方法及びメタン化装置に関する。 The present invention relates to a method for producing methane from CO 2 in cement production exhaust gas and a methanation device.

火力発電等の各種燃焼設備において、温室効果ガスの削減のため、燃焼で発生、排出されるCOを削減する努力がなされている。特に、社会活動に必要なエネルギーの大部分は石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料から得ていることから、この化石燃料から発生するCOの量は膨大であり、このエネルギー起源のCOを削減することが地球温暖化抑制に有効である。 In various combustion facilities such as thermal power generation, efforts are being made to reduce CO 2 generated and emitted by combustion in order to reduce greenhouse gases. In particular, most of the energy required for social activities is obtained from fossil fuels such as coal, petroleum, and natural gas . is effective in curbing global warming.

燃焼排ガス中のCOを削減する技術として、従来、例えば、特許文献1に記載の燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素を分離して水素と反応させることによりメタンを得るメタン化方法が知られている。このメタン化方法では、燃焼排ガスを二酸化炭素吸収材に接触させて燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収させる工程と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を主成分とするガスを取り出す工程と、二酸化炭素を主成分とするガスに第一の量の水素を添加したガスを、脱硫剤を充填した脱硫器に通じて、ガス中の硫黄化合物を除去する工程と、硫黄化合物を除去する工程を経たガスに第二の量の水素を添加し、メタン化触媒に通じたメタン化反応によりメタンに変換する工程と、を含んでいる。
このメタン化方法では、水素が添加された二酸化炭素を、脱硫剤を充填した脱硫器を通すことにより、ガス中の硫黄化合物を除去している。
As a technique for reducing CO 2 in flue gas, for example, a methanation method for obtaining methane by separating carbon dioxide contained in flue gas and reacting it with hydrogen, which is described in Patent Document 1, is known. there is In this methanation method, a step of contacting combustion exhaust gas with a carbon dioxide absorbent to absorb carbon dioxide in the combustion exhaust gas; and a step of removing sulfur compounds in the gas by passing a gas obtained by adding a first amount of hydrogen to a gas containing carbon dioxide as a main component through a desulfurizer filled with a desulfurizing agent, and sulfur compounds adding a second amount of hydrogen to the gas from the step of removing and converting it to methane by a methanation reaction over a methanation catalyst.
In this methanation method, sulfur compounds in the gas are removed by passing hydrogen-added carbon dioxide through a desulfurizer filled with a desulfurizing agent.

特開2019-172595号公報JP 2019-172595 A

しかしながら、セメント設備の排ガス(セメント製造排ガス)には硫黄化合物以外の酸化物が多く含まれているため、例えば、特許文献1記載のような脱硫器を用いたとしても、セメント製造排ガスを適切に処理することができず、メタンを適切に製造できない。 However, since exhaust gas from cement equipment (cement production exhaust gas) contains many oxides other than sulfur compounds, for example, even if a desulfurizer as described in Patent Document 1 is used, cement production exhaust gas can be properly treated. It cannot be processed and methane cannot be produced adequately.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、セメント製造排ガスを適切に処理してメタンを適切に製造できるセメント製造排ガス中のCO 活用方法及びCO 活用システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and aims to provide a method and a system for utilizing CO 2 in exhaust gas from cement production , which can appropriately treat exhaust gas from cement production to produce methane appropriately. aim.

本発明のセメント製造排ガス中のCO活用方法は、セメント製造設備と該セメント製造設備に接続された排ガス処理設備とを備えたCO活用システムでセメント製造排ガス中のCOを活用する方法であって、前記セメント製造設備の仮焼炉でセメント原料を仮焼し、さらに仮焼されたセメント原料を前記セメント製造設備のセメント焼成キルンで焼成した後に、前記セメント製造設備のクーラでセメントクリンカを冷却して製造するセメントクリンカ製造工程と、前記排ガス処理設備で、前記セメント製造設備からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンを前記セメント焼成キルン及び前記仮焼炉への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する排ガス処理工程と、を備えている。前記排ガス処理工程は、前記セメント製造設備の前記セメント焼成キルン及び前記仮焼炉で発生したからの排ガスを、粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータを経由して、ドライヤで前記セメント原料の乾燥に用いた後に、集塵機を介して煙突から排出する前に、前記集塵機と前記煙突との間に接続された排ガス収集ラインで、前記化石燃料及び代替熱源の燃焼排ガスと石灰石由来排ガスとを含む前記排ガスの一部を収集する工程と、収集した前記排ガスから酸性成分として少なくともハロゲン,窒素酸化物(NOx)及び硫黄酸化物(SOx)を除去し有害成分として少なくともHO及びセメント原料の粉末を除去する工程と、前記酸性成分及び前記有害成分が除去された前記排ガスをCO吸収材に接触させてCOを分離回収する工程と、前記水分を除去する工程の後にCOに水素を添加してメタンを生成する工程と、生成したメタンを前記セメント焼成キルンのバーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ライン及び前記仮焼炉のバーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ラインのそれぞれに接続されたメタン供給ラインによって供給する工程と、を備えている。 The method of utilizing CO2 in exhaust gas from cement production of the present invention is a method of utilizing CO2 in exhaust gas from cement production in a CO2 utilization system comprising a cement production facility and an exhaust gas treatment facility connected to the cement production facility. The cement raw material is calcined in the calcining furnace of the cement manufacturing facility, and the calcined cement raw material is calcined in the cement calcining kiln of the cement manufacturing facility, and then cement clinker is produced in the cooler of the cement manufacturing facility. In the cement clinker manufacturing process that is manufactured by cooling, and in the exhaust gas treatment facility, hydrogen is added to the exhaust gas from the cement manufacturing facility or the CO2 separated and recovered from the exhaust gas to generate methane, and the generated methane is used as the cement. and an exhaust gas treatment step of supplying the fossil fuel to the calcining kiln and the calciner as a substitute fuel for part or all of the fossil fuel. In the exhaust gas treatment step, the exhaust gas generated in the cement firing kiln and the calcining furnace of the cement manufacturing facility is passed through a preheater for preheating the powdered cement raw material, and the cement raw material is dried by a dryer. in an exhaust gas collection line connected between the dust collector and the chimney after use in a step of collecting a part of exhaust gas; removing at least halogen , nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) as acidic components from the collected exhaust gas, and removing at least H 2 O and cement raw material powder as harmful components. removing, contacting the exhaust gas from which the acidic component and the harmful component have been removed with a CO2 absorbent to separate and recover CO2 , and adding hydrogen to the CO2 after the step of removing the moisture. and connecting the generated methane to a fuel supply line for supplying the fossil fuel to the burners of the cement firing kiln and a fuel supply line for supplying the fossil fuel to the burners of the calciner, respectively. and supplying by a methane supply line connected to the methane supply line .

ここで、セメント製造排ガスに含まれるSOx、NOx、ハロゲン等の酸性成分及びHO、ダスト等の有害成分は、CO吸収材に影響を与えCO吸収能力を劣化させるおそれがある。さらにセメント製造排ガスに含まれるダスト(主としてセメント原料の粉末)は、装置配管内に付着してスケールを形成するなどにより配管の圧力損失を増大させ、CO分離回収装置にて処理可能なガス量を低下させる、等のおそれがある。
これに対し、本発明では、セメント製造設備からの排ガスを分離回収する前に上記酸性成分及び上記有害成分を除去することで、CO吸収材の吸収能力の劣化を抑制できる。このため、セメント製造排ガスからCOを効率的に回収できる。したがって、メタン化の効率も向上する。
Here, acidic components such as SOx, NOx, and halogens and harmful components such as H 2 O and dust contained in the exhaust gas from cement production may affect the CO 2 absorbent and deteriorate its CO 2 absorption capacity. Furthermore, the dust (mainly cement raw material powder) contained in the exhaust gas from cement manufacturing adheres to the inside of the equipment piping and forms scale, which increases the pressure loss in the piping and increases the amount of gas that can be processed by the CO2 separation and recovery equipment. There is a risk that the
In contrast, in the present invention, the deterioration of the absorption capacity of the CO 2 absorbent can be suppressed by removing the acidic component and the harmful component before separating and recovering the exhaust gas from the cement manufacturing facility. Therefore, CO 2 can be efficiently recovered from the cement production exhaust gas. Therefore, the efficiency of methanation is also improved.

このセメント製造排ガス中のCO 活用方法において、分離回収されたCOから水分を除去した後、メタンを製造するとよい。
メタンの反応は、CO+4H→CH+2HO であるため、分離回収されたCOに水分が多く含まれていると、反応式右辺のHOが多くなるため、メタンが生成しにくくなる。上記態様では、分離回収されたCOから水分を除去し、これに水素を添加してメタンを製造するので、メタンの生成反応が進みやすくなるためメタン化の効率が向上する。
In this method of utilizing CO 2 in exhaust gas from cement production, it is preferable to produce methane after removing moisture from the separated and recovered CO 2 .
Since the reaction of methane is CO 2 + 4H 2 →CH 4 + 2H 2 O, if the separated and recovered CO 2 contains a lot of water, the amount of H 2 O on the right side of the reaction formula will increase, and methane will be produced. difficult to do. In the above embodiment, water is removed from the separated and recovered CO 2 and hydrogen is added to produce methane. Therefore, the methane production reaction proceeds more easily, thereby improving the efficiency of methanation.

本発明のセメント製造排ガスCO活用システムは、セメント製造設備と、該セメント製造設備に接続されていて前記セメント製造設備からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンを前記セメント製造設備への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する排ガス処理設備と、を備え、
前記セメント製造設備は、セメント焼成キルン及び仮焼炉で発生した前記排ガスを、粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータを経由してドライヤで前記セメント原料の乾燥に用いて、集塵機を介して煙突から排出し、前記排ガス処理設備は、前記集塵機と前記煙突との間に接続された排ガス収集ラインと、該排ガス収集ラインから送られてくる前記化石燃料及び代替熱源の燃焼排ガスと石灰石由来排ガスとを含む前記排ガスのCOからメタンを生成するメタン化装置と、生成したメタンを前記セメント製造設備へ供給するメタン供給装置と、を備え、前記メタン化装置は、排ガスからCOを分離回収するCO分離回収装置と、CO分離回収装置で分離回収されたCOに水素ガスを供給して混合する水素混合部と、水素が混合されたCOからメタンを生成するメタン製造部と、を備え、前記メタン供給装置は、前記メタン化装置により製造されたメタンを貯留するタンクと、該タンクに接続されメタンを前記セメント焼成キルンのバーナ及び前記仮焼炉のバーナのそれぞれに送るメタン供給ライン及びポンプと、を備え、前記CO分離回収装置は、前記排ガス収集ラインで収集した前記排ガスから酸性成分及び有害成分を除去する有害成分除去部と、前記酸性成分及び前記有害成分が除去された前記排ガスをCO吸収材に接触させてCOを分離回収するCO分離回収部と、分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成するメタン製造部と、回収されたCOを圧縮する圧縮部と、圧縮されたCOから水分を除去する除湿部と、を備え、前記酸性成分は少なくともハロゲンと窒素酸化物(NOx)と硫黄酸化物(SOx)とであり、前記有害成分は少なくともHOとセメント原料の粉末とであり、前記メタン供給ラインは、前記セメント焼成キルンの前記バーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ライン及び前記仮焼炉の前記バーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ラインのそれぞれに接続されている。
The cement manufacturing exhaust gas CO 2 utilization system of the present invention includes a cement manufacturing facility, and hydrogen is added to the exhaust gas from the cement manufacturing facility or CO 2 separated and recovered from the exhaust gas, which is connected to the cement manufacturing facility, to produce methane. an exhaust gas treatment facility that produces and supplies the produced methane as a substitute fuel for some or all of fossil fuels to the cement production facility;
The cement manufacturing equipment uses the exhaust gas generated in the cement firing kiln and the calcination furnace to dry the cement raw material through a preheater that preheats the powdered cement raw material with a dryer. The exhaust gas treatment equipment includes an exhaust gas collection line connected between the dust collector and the chimney, and the fossil fuel and alternative heat source combustion exhaust gas and limestone-derived exhaust gas sent from the exhaust gas collection line. and a methane supply device for supplying the produced methane to the cement manufacturing facility, wherein the methanation device separates and recovers CO2 from the exhaust gas . a CO 2 separation and recovery device, a hydrogen mixing unit for supplying and mixing hydrogen gas with the CO 2 separated and recovered by the CO 2 separation and recovery device, a methane production unit for producing methane from the CO 2 mixed with hydrogen, wherein the methane supply device comprises a tank that stores methane produced by the methanation device, and a methane supply that is connected to the tank and sends methane to the burners of the cement calcining kiln and the burners of the calciner. a line and a pump, and the CO 2 separation and capture device includes: a harmful component removal unit for removing acidic components and harmful components from the exhaust gas collected by the exhaust gas collection line; A CO2 separation and recovery unit that separates and recovers CO2 by bringing the exhaust gas into contact with a CO2 absorbent, a methane production unit that adds hydrogen to the separated and recovered CO2 to produce methane, and the recovered CO2. and a dehumidification section for removing moisture from the compressed CO2 , wherein the acidic components are at least halogens , nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), and the harmful The components are at least H 2 O and cement raw material powder, and the methane supply line is a fuel supply line that supplies the fossil fuel to the burner of the cement firing kiln and the fossil fuel to the burner of the calciner. It is connected to each of the fuel supply lines that supply fuel .

本発明によれば、セメント製造設備の排ガス中のCOから有害成分を適切に除去することで、CO吸収材の吸収能力の劣化を抑制し、セメント製造排ガスを適切に処理してメタンを適切に生成でき、これによりエネルギー起源のCOを削減できる。 According to the present invention, by appropriately removing harmful components from CO 2 in the exhaust gas of cement manufacturing equipment, the deterioration of the absorption capacity of the CO 2 absorbent is suppressed, and the cement manufacturing exhaust gas is appropriately treated to remove methane. It can be generated properly, which can reduce energy-derived CO2 .

本発明の一実施形態に係るセメント製造排ガス中のCO活用方法の手順を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing the procedure of a method for utilizing CO 2 in exhaust gas from cement production according to one embodiment of the present invention. 上記実施形態のセメント製造排ガス中のCO活用システムを簡略化して示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a simplified system for utilizing CO 2 in exhaust gas from cement production according to the above embodiment. 上記実施形態のメタン化装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic configuration of a methanation apparatus of the above embodiment.

以下、本発明のセメント製造排ガス中のCOからのメタン製造方法及びメタン化装置の、一実施形態について図面を用いて説明する。
この実施形態は、セメント製造排ガス中のCOから酸性成分及び有害成分を適切に除去した後、メタンを生成して、そのメタンをセメント製造設備への化石燃料の一部及び全部の代替燃料として利用するようにした例である。
An embodiment of a method for producing methane from CO 2 in exhaust gas from cement production and a methanation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
This embodiment produces methane after adequate removal of acidic and harmful components from CO2 in cement production flue gas, and uses the methane as a partial or complete replacement fuel for fossil fuels to cement production facilities. This is an example of using it.

[CO活用システムの構成]
CO活用システム100は、図2に示すように、セメント製造設備50と、セメント製造設備50に接続されて用いられる排ガス処理設備30と、を備えている。本実施形態では、排ガス処理設備30がセメント製造設備50からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンをセメント製造設備50への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する。
[Configuration of CO2 utilization system]
The CO 2 utilization system 100 includes, as shown in FIG. 2, a cement production facility 50 and an exhaust gas treatment facility 30 connected to the cement production facility 50 for use. In the present embodiment, the exhaust gas treatment equipment 30 adds hydrogen to the exhaust gas from the cement manufacturing equipment 50 or CO 2 separated and recovered from the exhaust gas to generate methane, and the generated methane is supplied to the cement manufacturing equipment 50 as a fossil fuel. Supplied as a partial or complete alternative fuel.

[セメント製造設備の構成]
セメント製造設備50は、図2に全体を示したように、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄原料等を個別に貯蔵する原料貯蔵庫1と、これらセメント原料を粉砕、乾燥する原料ミル及びドライヤ2と、原料供給管22を介して供給され、この原料ミルで得られた粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータ3と、プレヒータ3によって予熱されたセメント原料を仮焼する仮焼炉4と、仮焼されたセメント原料を焼成するセメント焼成キルン5と、セメント焼成キルン5で焼成された後のセメントクリンカを冷却するためのクーラ6等とを備えている。
[Configuration of cement manufacturing equipment]
As shown in FIG. 2, the cement production facility 50 includes a raw material storage 1 for individually storing limestone, clay, silica stone, iron raw materials, and the like as raw materials for cement, and a raw material mill and a dryer for pulverizing and drying the cement raw materials. 2, a preheater 3 for preheating the powdered cement raw material supplied through the raw material supply pipe 22 and obtained by the raw material mill, and a calcining furnace 4 for calcining the cement raw material preheated by the preheater 3. , a cement calcining kiln 5 for calcining calcined cement raw materials, a cooler 6 for cooling cement clinker after calcining in the cement calcining kiln 5, and the like.

セメント焼成キルン5は、横向きで若干傾斜した円筒状のロータリーキルンであり、軸芯回りに回転することにより、その窯尻部5aにプレヒータ3から供給されるセメント原料を窯前部5bに送りながら、その送る過程で窯前部5bのバーナ8によって1450℃程度に加熱焼成してセメントクリンカを生成し、このセメントクリンカを窯前部5bからクーラ6に送り出すようになっている。バーナ8には、石炭、石油等の化石燃料を供給する燃料供給系15が接続されている。また、燃料供給ライン15とは別に、熱エネルギーを補うために、廃プラスチックや廃タイヤなどの代替熱源の供給系(図示略)も備えられている。セメントクリンカは、クーラ6で所定温度まで冷却された後、仕上げ工程へ送られることになる。 The cement firing kiln 5 is a cylindrical rotary kiln that is horizontally oriented and slightly inclined. By rotating around its axis, the cement raw material supplied from the preheater 3 to the kiln bottom portion 5a is sent to the kiln front portion 5b. During the sending process, the cement clinker is generated by heating and firing at about 1450° C. by the burner 8 of the kiln front part 5b, and this cement clinker is sent to the cooler 6 from the kiln front part 5b. A fuel supply system 15 for supplying fossil fuels such as coal and oil is connected to the burner 8 . In addition to the fuel supply line 15, a supply system (not shown) for alternative heat sources such as waste plastics and waste tires is also provided to supplement thermal energy. After the cement clinker is cooled to a predetermined temperature by the cooler 6, it is sent to the finishing process.

プレヒータ3は、図2に示すように、セメント焼成キルン5で発生した排ガスを流通させる複数(4つ)のサイクロン13が上下方向に連結状態とされて構築されたものであり、最下段のサイクロン13とその上のサイクロン13との間に仮焼炉4が接続されているとともに、仮焼炉4の燃焼ガスによって仮焼されたセメント原料を最下段のサイクロン13からセメント焼成キルン5の窯尻部5aに供給するようになっている。 As shown in FIG. 2, the preheater 3 is constructed by vertically connecting a plurality of (four) cyclones 13 for circulating the exhaust gas generated in the cement firing kiln 5. A calcination furnace 4 is connected between 13 and the cyclone 13 above it, and the cement raw material calcined by the combustion gas of the calcination furnace 4 is discharged from the bottom cyclone 13 to the kiln end of the cement firing kiln 5. It is adapted to supply to the section 5a.

仮焼炉4は、内部にバーナ41を有しており、燃料供給ライン42から供給される石炭等の燃料を燃焼させることで、上段のサイクロン13から送られてくるセメント原料を仮焼し、その仮焼により生じた排ガスとともにライジングダクト25を介して最下段のサイクロン13に供給する。そのセメント原料は、最下段のサイクロン13からセメント焼成キルン5の窯尻部5aに供給される。一方、ライジングダクト25はセメント焼成キルン5の窯尻部5aから排ガスを最下段のサイクロン13に送り出しており、仮焼炉4で生じた排ガスも、このライジングダクト25を介してサイクロン13に供給される。このため、セメント焼成キルン5の排ガス及び仮焼炉4からの排ガスが一体となってプレヒータ3を下方から上方に経由した後、排気管9を通って原料ミル及びドライヤ2に導入される。 The calcining furnace 4 has a burner 41 inside, and calcines the cement raw material sent from the upper cyclone 13 by burning fuel such as coal supplied from the fuel supply line 42, It is supplied to the lowermost cyclone 13 through the rising duct 25 together with the exhaust gas generated by the calcination. The raw material for cement is supplied to the kiln bottom 5a of the cement firing kiln 5 from the lowest cyclone 13 . On the other hand, the rising duct 25 feeds the exhaust gas from the kiln bottom 5a of the cement firing kiln 5 to the lowermost cyclone 13, and the exhaust gas generated in the calcination furnace 4 is also supplied to the cyclone 13 via this rising duct 25. be. Therefore, the exhaust gas from the cement firing kiln 5 and the exhaust gas from the calcining furnace 4 are integrally passed through the preheater 3 from the bottom to the top, and then introduced into the raw material mill and the dryer 2 through the exhaust pipe 9 .

原料ミル及びドライヤ2は、仮焼炉4及びセメント焼成キルン5からの排ガスが導入されることにより、セメント原料の粉砕と乾燥を同時に行うようになっている。この原料ミル及びドライヤ2には、集塵機10、煙突11等を備える排ガスライン12が接続されている。 The raw material mill and dryer 2 are adapted to pulverize and dry the cement raw material at the same time by introducing the exhaust gas from the calcination furnace 4 and the cement firing kiln 5 . An exhaust gas line 12 including a dust collector 10, a chimney 11 and the like is connected to the raw material mill and the dryer 2 .

[排ガス処理設備の構成]
排ガス処理設備30は、セメント焼成キルン5及び仮焼炉4で発生し、煙突11から排出される前の排ガスを収集する排ガス収集ライン311と、該排ガス収集ライン311から送られてくる排ガスからCOを分離回収し、分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成するメタン化装置31と、生成したメタンをセメント製造設備50へ供給するメタン供給装置32とを備えている。
排ガス収集ライン311は、セメント製造設備50の排ガスライン12における集塵機10と煙突11との間に接続され、セメント焼成時に生じた排ガスの一部を収集する。セメント焼成により生じた排ガスであるので、石炭等の燃料の燃焼による排ガスも一部含まれるが、石灰石由来の排ガスを多く含んでいる 。
[Configuration of exhaust gas treatment equipment]
The exhaust gas treatment equipment 30 includes an exhaust gas collection line 311 that collects the exhaust gas generated in the cement firing kiln 5 and the calcining furnace 4 before being discharged from the chimney 11, and CO from the exhaust gas sent from the exhaust gas collection line 311. 2 is separated and recovered, and hydrogen is added to the separated and recovered CO 2 to produce methane;
The flue gas collection line 311 is connected between the dust collector 10 and the chimney 11 in the flue gas line 12 of the cement production facility 50, and collects part of the flue gas generated during cement firing. Since it is an exhaust gas generated by firing cement, it contains a part of exhaust gas from combustion of fuel such as coal, but it also contains a large amount of exhaust gas derived from limestone.

(メタン化装置の構成)
メタン化装置31は、排ガスからCOを分離回収するCO分離回収装置310と、CO分離回収装置310で分離回収されたCOに水素ガスを供給して混合する水素混合部316と、水素が混合されたCOからメタンを生成するメタン製造部317と、を備えている。
(Configuration of methanation device)
The methanator 31 includes a CO 2 separation and recovery device 310 that separates and recovers CO 2 from the exhaust gas, a hydrogen mixing unit 316 that supplies and mixes hydrogen gas with the CO 2 separated and recovered by the CO 2 separation and recovery device 310, and a methane production unit 317 that produces methane from CO 2 mixed with hydrogen.

CO分離回収装置310は、図3に示すように、排ガス収集ライン311で収集された排ガスからSOxやNOx等の有害成分を除去する有害成分除去部312と、有害成分が除去された排ガスからCOを分離して回収するCO分離回収部313と、回収されたCOを圧縮する圧縮部314と、圧縮されたCOから水分を除去する除湿部315と、を備えている。 As shown in FIG. 3, the CO 2 separation and capture device 310 includes a harmful component removal unit 312 that removes harmful components such as SOx and NOx from the exhaust gas collected by the exhaust gas collection line 311, and a A CO 2 separation and recovery unit 313 that separates and recovers CO 2 , a compression unit 314 that compresses the recovered CO 2 , and a dehumidifying unit 315 that removes moisture from the compressed CO 2 are provided.

排ガス収集ライン311から送られてくる排ガスは、石炭、石油コークス、重油などの化石燃料や廃プラスチックや廃タイヤなどの燃焼排ガスであるため、COが例えば、20数%程度含まれるとともに、CO以外のガスや酸性成分及び有害成分が含まれている。このため、有害成分除去部312は、排ガスから酸性成分(例えば、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)等の酸性ガス)及び有害成分を除去するものであり、NaOH水溶液などを充填したスクラバー、除湿機、電気集塵機等を備える。これら酸性成分及び有害成分の除去により、NOxとともにハロゲンも除去されるので、次のCO分離回収で用いられるアミン化合物の吸収材(CO吸収材)の劣化を防止するとともに、吸収能力の低下を抑制する。 Since the exhaust gas sent from the exhaust gas collection line 311 is combustion exhaust gas from fossil fuels such as coal, petroleum coke, and heavy oil, and waste plastics and waste tires, it contains about 20% of CO 2 , and CO Gases other than 2 , acidic components, and harmful components are included. Therefore, the harmful component removal unit 312 removes acidic components (for example, acidic gases such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx)) and harmful components from the exhaust gas, and is filled with an aqueous NaOH solution or the like. equipped with a scrubber, dehumidifier, electrostatic precipitator, etc. By removing these acidic components and harmful components, halogens are also removed together with NOx, preventing deterioration of the amine compound absorbent (CO 2 absorbent) used in the subsequent CO 2 separation and recovery, as well as lowering the absorption capacity. suppress

脱硫方法(SOx除去方法)としては、湿式の石灰石石膏法、水酸化マグネシウム法、ソーダ吸収法が知られている。これらはアルカリ溶液にてSOxを吸収させる方法で、乾式法として石炭灰利用法がある。また、脱硫(SOx除去)・脱硝(NOx除去)を同時に処理する方法として乾式法の活性炭法、電子ビーム法がある。脱硝方法としては、乾式法として接触還元法(SCR法等)、無触媒還元法があり、湿式法として酸化吸収法、酸化還元法、等モル吸収法がある。 As desulfurization methods (SOx removal methods), a wet limestone gypsum method, a magnesium hydroxide method, and a soda absorption method are known. These are methods of absorbing SOx with an alkaline solution, and there is a method using coal ash as a dry method. In addition, as a method for simultaneously performing desulfurization (SOx removal) and denitrification (NOx removal), there are a dry activated carbon method and an electron beam method. As the denitrification method, dry methods include a catalytic reduction method (SCR method, etc.) and a non-catalytic reduction method, and wet methods include an oxidation-absorption method, an oxidation-reduction method, and an equimolar absorption method.

一方、セメント製造設備からの排ガスはサスペンションプレヒータ部が脱硫装置として機能するためSOxは一般的に数十ppm以下となる場合が多い。
ここで、CO分離回収用吸収材への不純物の影響は、化学吸収法及び物理吸着法のいずれもアミン化合物と不純物成分との親和性に大きな差はないと考えられる。CO分離回収部313によるCOの回収では、排ガス中のSOxは吸収材中のアミン化合物と結合し、アミン化合物のCO2吸収能力を阻害し時間の経過とともに吸収率が大きく低下する。このようにアミン化合物は塩基性が強く、SOx以外のNOx、Cl及びF等のハロゲンはCO吸収材に吸着される傾向にある。
On the other hand, since the suspension preheater functions as a desulfurization device, SOx in the exhaust gas from the cement manufacturing facility is generally several tens of ppm or less in many cases.
Here, as for the effect of impurities on the absorbent for CO 2 separation and recovery, it is considered that there is no great difference in the affinity between the amine compound and the impurity component in either the chemical absorption method or the physical adsorption method. In the recovery of CO 2 by the CO 2 separation recovery unit 313, SOx in the exhaust gas binds to the amine compound in the absorbent, inhibiting the CO2 absorption capacity of the amine compound, and the absorption rate significantly decreases over time. As such, amine compounds have strong basicity, and halogens other than SOx, such as NOx, Cl, and F, tend to be adsorbed by the CO2 absorbent.

また、メタン化の触媒として広く用いられるNi触媒は、Hに混在する硫黄化合物下では、Ni触媒の表面で硫黄化合物が反応し表面を覆いメタン化の収率を悪化させるため、有害成分除去部312で除去しておく必要がある。同様にNOx、Cl及びF等のハロゲンについてもNi触媒表面に付着しメタン化の収率を悪化させる可能性があるため、有害成分除去部312で除去しておく必要がある。 In addition, the Ni catalyst, which is widely used as a catalyst for methanation, has a sulfur compound that reacts on the surface of the Ni catalyst and covers the surface under the presence of sulfur compounds mixed in H2 . It must be removed in section 312 . Similarly, halogens such as NOx, Cl, and F may adhere to the surface of the Ni catalyst and deteriorate the methanation yield.

本実施形態では、有害成分除去部312による脱硫(SOx除去)及び脱硝(NOx除去)方法は、上記いずれの除去方法を用いてもよい。例えば、本実施形態では、上記脱硫方法のいずれか、及び上記脱硝方法のいずれかを用いて窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)等の酸化性ガスを除去している。 In the present embodiment, the desulfurization (SOx removal) and denitrification (NOx removal) methods by the harmful component removal unit 312 may use any of the removal methods described above. For example, in the present embodiment, oxidizing gases such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) are removed using one of the above desulfurization methods and one of the above denitrification methods.

CO分離回収部313は、一般的なCO回収装置からなり、この内部にはCOを吸収するCO吸収材(アミン化合物を水に溶解した液体吸収材、アミン化合物を多孔質材に担持させた固体吸収材等)が設けられ、有害物質が除去された後の排ガスがこれに接触することにより、排ガス中のCOがCO吸収材に吸収される。そして、COを吸収したCO吸収材を加熱する等により、CO吸収材からCOを取り出して回収する。なお、CO分離回収部313は、COが除去された後の排ガスを外部に排出する。圧縮部314は、回収されたCOを0.1MPa以上好ましくは0.5~1.0MPaの圧力をかけて圧縮する。除湿部315は、圧縮されたCOを冷却することにより、CO内に含まれる水分を除去する。この除湿は、水分がメタン化装置内のNi系触媒の酸化に影響するので、これをメタン化の前に除去するものである。 The CO 2 separation and recovery unit 313 consists of a general CO 2 recovery device, and contains a CO 2 absorbent that absorbs CO 2 (a liquid absorbent in which an amine compound is dissolved in water, an amine compound in a porous material). A supported solid absorbent, etc.) is provided, and the exhaust gas from which harmful substances have been removed comes into contact with this, whereby CO 2 in the exhaust gas is absorbed by the CO 2 absorbent. Then, by heating the CO 2 absorbent that has absorbed the CO 2 , the CO 2 is extracted and recovered from the CO 2 absorbent. Note that the CO 2 separation/recovery unit 313 discharges the exhaust gas from which the CO 2 has been removed to the outside. The compression unit 314 compresses the recovered CO 2 by applying a pressure of 0.1 MPa or more, preferably 0.5 to 1.0 MPa. The dehumidifying section 315 removes moisture contained in the CO 2 by cooling the compressed CO 2 . This dehumidification removes moisture prior to methanation because it affects the oxidation of the Ni-based catalyst in the methanator.

水素混合部316は、除湿されたCOに水素ガスを供給して混合し、加圧する。水素ガスは、再生可能エネルギーを利用した人工光合成、水の分解等によって生成したものを利用することができる。この水素混合部316による水素の添加は、水素が混合されたCOからメタンを製造しやすい濃度に適宜設定される。
メタン製造部317は、水素が混合されたCOからメタンを生成する。このメタン製造部317は、一般的なメタン製造装置からなり、メタン化に活性を示す触媒(例えば、水素化触媒としてNi、Pt、Pd、Cuが利用されるが、メタン化においては特に、Al、Cr、SiO、MgAl、TiO、ZrOなど担持されたNi及びNi合金が触媒として利用される)が充填された反応器(図示省略)を複数備えており、これら反応器に水素が混合されたCOを供給して反応させることによりメタンを製造する。一般的なメタン化の反応(CO+4H→CH+2HO)の際の条件は温度が200℃~700℃、好ましくは200℃~350℃、圧力は0.1~3MPaであり、メタンの反応収率を向上させるため多段で反応させる。
The hydrogen mixing unit 316 supplies and mixes hydrogen gas with the dehumidified CO 2 and pressurizes it. Hydrogen gas can be produced by artificial photosynthesis using renewable energy, decomposition of water, or the like. The addition of hydrogen by the hydrogen mixing unit 316 is appropriately set to a concentration that facilitates the production of methane from the hydrogen-mixed CO 2 .
The methane production unit 317 produces methane from CO 2 mixed with hydrogen. This methane production unit 317 consists of a general methane production apparatus, and catalysts showing activity in methanation (for example, Ni, Pt, Pd, and Cu are used as hydrogenation catalysts, but in methanation, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , SiO 2 , MgAl 2 O 4 , TiO 2 , ZrO 2 , etc. supported Ni and Ni alloys are used as catalysts). Methane is produced by supplying CO 2 mixed with hydrogen to these reactors and reacting them. The conditions for the general methanation reaction (CO 2 +4H 2 →CH 4 +2H 2 O) are a temperature of 200° C. to 700° C., preferably 200° C. to 350° C., a pressure of 0.1 to 3 MPa, In order to improve the reaction yield of methane, the reaction is carried out in multiple stages.

(メタン供給装置の構成)
メタン供給装置32は、図2に示すように、メタン化装置31により製造されたメタンを貯留するタンク(図示省略)と、タンクに接続され、メタンを窯前部5bのバーナ8及び仮焼炉4のバーナ41のそれぞれに送るメタン供給ライン321及びポンプ322,323を備えている。このメタン供給ライン321は、セメント焼成キルン5のバーナ8に石炭や石油等の燃料を供給する燃料供給ライン15及び仮焼炉4のバーナ41に石炭等の燃料を供給する燃料供給ライン42のそれぞれに接続されている。これにより、各バーナ8,41には、燃料とともにメタンが供給される。
(Configuration of methane supply device)
As shown in FIG. 2, the methane supply device 32 is connected to a tank (not shown) that stores the methane produced by the methanation device 31, and is connected to the tank to supply methane to the burner 8 and the calciner in the front part 5b of the kiln. A methane supply line 321 and pumps 322 and 323 are provided to each of the four burners 41 . The methane supply line 321 is the fuel supply line 15 that supplies fuel such as coal or petroleum to the burner 8 of the cement kiln 5, and the fuel supply line 42 that supplies fuel such as coal to the burner 41 of the calciner 4. It is connected to the. Thereby, each burner 8, 41 is supplied with methane together with fuel.

[CO活用方法]
上述したCO活用システム100を用いてセメント製造設備50の排ガス中のCOを削減して有効活用する方法について、図1に示すフローチャートに沿って説明する。
[How to utilize CO2 ]
A method of reducing and effectively utilizing CO 2 in the exhaust gas of the cement manufacturing facility 50 using the above-described CO 2 utilization system 100 will be described along the flowchart shown in FIG.

セメント製造設備50では、セメント原料としての石灰石、粘土、珪石、鉄原料等を粉砕、乾燥させることにより得られた粉体状のセメント原料を予熱し、予熱されたセメント原料を仮焼した後焼成し、これを冷却することによりセメントクリンカが製造される。このセメントクリンカの製造に伴いセメント焼成キルン5及び仮焼炉4で発生する排ガスは、プレヒータ3を下方から上方に経由した後、排気管9を通って原料ミル及びドライヤ2に導入され、セメント原料の乾燥に用いられた後、集塵機10を介して煙突11から排出される。 In the cement manufacturing facility 50, cement raw materials such as limestone, clay, silica stone, iron raw materials, etc. are pulverized and dried to preheat powdered cement raw materials, and the preheated cement raw materials are calcined and then fired. Cement clinker is produced by cooling this. Exhaust gas generated in the cement kiln 5 and the calcining furnace 4 in the production of this cement clinker passes through the preheater 3 from the bottom to the top, and then passes through the exhaust pipe 9 and is introduced into the raw material mill and the dryer 2, where it is used as the raw material for cement. After being used for drying, it is discharged from the chimney 11 through the dust collector 10 .

このセメント製造プロセスにおいて、メタン化装置31の排ガス収集部311により、セメント焼成時に生じた排ガスの一部を排ガス処理ライン12の集塵機10と煙突11との間から収集する。次に、有害成分除去部312は、排ガスから酸性成分及び有害成分を除去する。この有害成分除去部312において、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)、ハロゲン、及びHO、ダストなどが除去される。そして、CO分離回収部313により、排ガスからCOが取り出されて分離回収される。このとき、COが除去された排ガスを外部に排出する。 In this cement production process, the flue gas collection unit 311 of the methanation device 31 collects part of the flue gas generated during cement firing from between the dust collector 10 and the chimney 11 of the flue gas treatment line 12 . Next, the harmful component removal section 312 removes acidic components and harmful components from the exhaust gas. In this harmful component removing section 312, nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), halogens, H 2 O, dust, etc. are removed. Then, CO 2 is extracted from the exhaust gas and separated and recovered by the CO 2 separation and recovery unit 313 . At this time, exhaust gas from which CO 2 has been removed is discharged to the outside.

次に、圧縮部314により、回収されたCOを0.1MPa以上好ましくは0.5~1.0MPaの圧力をかけて圧縮し、除湿部315によりCO内に含まれる水分を除去する。そして、水素混合部316により、除湿されたCOに水素ガスを供給して混合し、加圧する。そして、メタン製造部317により、水素が混合されたCOからメタンを生成する。 Next, the compression section 314 applies a pressure of 0.1 MPa or more, preferably 0.5 to 1.0 MPa, to the collected CO 2 to compress it, and the dehumidification section 315 removes water contained in the CO 2 . Then, the hydrogen mixing unit 316 supplies and mixes hydrogen gas with the dehumidified CO 2 and pressurizes it. Then, a methane production unit 317 produces methane from CO 2 mixed with hydrogen.

このようにして生成されたメタンは、メタン供給装置32のタンクに貯蔵される。そして、このタンクに貯蔵されたメタンを、メタン供給ライン321を介してセメント焼成キルン5及び仮焼炉4に供給する。セメント焼成キルン5には、燃料供給ライン15から石油や石炭等の化石燃料が供給されるが、メタンを供給することにより、その化石燃料の一部をメタンで代替することができ、その分、化石燃料を削減することができる。同様に、仮焼炉4においても石炭等の燃料の一部又は全部をメタンで代替するため、化石燃料を削減することができる。 The methane produced in this way is stored in the tank of the methane supply device 32 . Then, the methane stored in this tank is supplied to the cement burning kiln 5 and the calciner 4 through the methane supply line 321 . A fossil fuel such as petroleum or coal is supplied to the cement firing kiln 5 from a fuel supply line 15. By supplying methane, part of the fossil fuel can be replaced with methane. Fossil fuel can be reduced. Similarly, in the calcining furnace 4, some or all of the fuel such as coal is replaced with methane, so fossil fuel consumption can be reduced.

本実施形態では、セメント製造設備50からの排ガスを分離回収する前に、セメント製造排ガスのCOに含まれるSOx、NOx、ハロゲン等の酸性成分及びHO、ダスト等の有害成分を除去することで、CO吸収材の吸収能力の劣化を抑制できる。このため、セメント製造排ガスからCOを効率的に回収できる。また、CO吸収材も長期に安定した性能を維持することができる。そして、適切に処理されたCOをメタンに変換することにより、セメント製造設備50から排出されるCOを削減できるとともに、このメタンをセメント焼成用キルン5及び仮焼炉4の代替燃料として使用することでメタンを有効活用できる。特に、地球温暖化の大きな原因となっている石炭や石油の化石燃料を石灰石由来のメタンで代替するので、化石燃料の使用を削減してエネルギー起源のCOを低減でき、温室効果ガスの削減効果を高めることができる。
また、分離回収されたCOから水分を除去し、これに水素を添加してメタンを製造するので、メタン化装置31内のNi系触媒の酸化を抑制できる。
In the present embodiment, before separating and recovering the exhaust gas from the cement production facility 50, acidic components such as SOx, NOx, and halogens and harmful components such as H 2 O and dust contained in CO 2 of the cement production exhaust gas are removed. Thereby, deterioration of the absorption capacity of the CO 2 absorbent can be suppressed. Therefore, CO 2 can be efficiently recovered from the cement production exhaust gas. In addition, the CO2 absorbent can also maintain stable performance for a long period of time. By converting properly treated CO 2 to methane, CO 2 emitted from the cement manufacturing facility 50 can be reduced, and this methane can be used as an alternative fuel for the cement firing kiln 5 and the calciner 4. By doing so, methane can be used effectively. In particular, since fossil fuels such as coal and petroleum, which are major causes of global warming, are replaced with limestone-derived methane, the use of fossil fuels can be reduced, energy-derived CO2 can be reduced, and greenhouse gases can be reduced. You can increase the effect.
In addition, since moisture is removed from the separated and recovered CO 2 and hydrogen is added thereto to produce methane, oxidation of the Ni-based catalyst in the methanation device 31 can be suppressed.

なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、除湿部315は、圧縮されたCOを冷却することにより、CO内に含まれる水分を除去することとしたが、これに限らず、分離回収されたCOから水分を除去できれば、その方法は問わない。
It should be noted that the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, and various modifications can be made to the detailed configurations without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the dehumidification unit 315 removes moisture contained in the CO 2 by cooling the compressed CO 2. However, the present invention is not limited to this. Any method can be used as long as the moisture can be removed.

また、生成したメタンをセメント焼成キルン5及び仮焼炉4の両方に供給するようにしたが、いずれか一方に供給するようにしてもよい。
さらに、セメント焼成キルン5及び仮焼炉4の両方の排ガスを利用してメタンを生成したが、仮焼炉を有しないセメント製造設備への適用も可能であり、その場合は、セメント焼成キルンからの排ガスからメタンを生成する。
Moreover, although the produced methane is supplied to both the cement firing kiln 5 and the calcining furnace 4, it may be supplied to either one.
Furthermore, methane was generated using the exhaust gas from both the cement firing kiln 5 and the calcining furnace 4, but it is also possible to apply it to a cement manufacturing facility that does not have a calcining furnace. produces methane from exhaust gas.

1 原料貯蔵庫
2 原料ミル及びドライヤ
3 プレヒータ
4 仮焼炉
5 セメント焼成キルン
5a 窯尻部
5b 窯前部
6 クーラ
8 バーナ
9 排気管
10 集塵機
11 煙突
12 排ガスライン
13 サイクロン
15 燃料供給ライン
22 原料供給管
25 ライジングダクト
30 排ガス処理設備
31 メタン化装置
310 CO分離回収装置
311 排ガス収集ライン
312 有害成分除去部
313 CO分離回収部
314 圧縮部
315 除湿部
316 水素混合部
317 メタン製造部
32 メタン供給装置
321 メタン供給ライン
322,323 ポンプ
41 バーナ
42 燃料供給ライン
50 セメント製造設備
100 CO活用システム
1 Raw material storage 2 Raw material mill and dryer 3 Preheater 4 Temporary firing furnace 5 Cement firing kiln 5a Kiln bottom 5b Kiln front 6 Cooler 8 Burner 9 Exhaust pipe 10 Dust collector 11 Chimney 12 Exhaust gas line 13 Cyclone 15 Fuel supply line 22 Raw material supply pipe 25 Rising duct 30 Exhaust gas treatment equipment 31 Methanation device 310 CO 2 separation and recovery device 311 Exhaust gas collection line 312 Harmful component removal unit 313 CO 2 separation and recovery unit 314 Compression unit 315 Dehumidification unit 316 Hydrogen mixing unit 317 Methane production unit 32 Methane supply device 321 methane supply lines 322, 323 pump 41 burner 42 fuel supply line 50 cement manufacturing facility 100 CO 2 utilization system

Claims (2)

セメント製造設備と該セメント製造設備に接続された排ガス処理設備とを備えたCO活用システムでセメント製造排ガス中のCOを活用する方法であって、
前記セメント製造設備の仮焼炉でセメント原料を仮焼し、さらに仮焼されたセメント原料を前記セメント製造設備のセメント焼成キルンで焼成した後に、前記セメント製造設備のクーラでセメントクリンカを冷却して製造するセメントクリンカ製造工程と、
前記排ガス処理設備で、前記セメント製造設備からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンを前記セメント焼成キルン及び前記仮焼炉への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する排ガス処理工程と、を備え、
前記排ガス処理工程は、
前記セメント製造設備の前記セメント焼成キルン及び前記仮焼炉で発生した前記排ガスを、粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータを経由して、ドライヤで前記セメント原料の乾燥に用いた後に、集塵機を介して煙突から排出する前に、前記集塵機と前記煙突との間に接続された排ガス収集ラインで、前記化石燃料及び代替熱源の燃焼排ガスと石灰石由来排ガスとを含む前記排ガスの一部を収集する工程と、
収集した前記排ガスから酸性成分として少なくともハロゲン,窒素酸化物(NOx)及び硫黄酸化物(SOx)を除去し有害成分として少なくともHO及びセメント原料の粉末を除去する工程と、
前記酸性成分及び前記有害成分が除去された前記排ガスをCO吸収材に接触させてCOを分離回収する工程と、
分離回収されたCOを圧縮して水分を除去する工程と、
前記水分を除去する工程の後にCOに水素を添加してメタンを生成する工程と、
生成したメタンを前記セメント焼成キルンのバーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ライン及び前記仮焼炉のバーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ラインのそれぞれに接続されたメタン供給ラインによって供給する工程と、を備えたことを特徴とするセメント製造排ガス中のCO活用方法。
A method of utilizing CO 2 in cement production exhaust gas in a CO 2 utilization system comprising cement production equipment and exhaust gas treatment equipment connected to the cement production equipment,
The cement raw material is calcined in the calcining furnace of the cement manufacturing facility, and the calcined cement raw material is calcined in the cement calcining kiln of the cement manufacturing facility, and then the cement clinker is cooled in the cooler of the cement manufacturing facility. a cement clinker manufacturing process to be manufactured;
In the exhaust gas treatment facility, hydrogen is added to the exhaust gas from the cement manufacturing facility or CO2 separated and recovered from the exhaust gas to generate methane, and the generated methane is fed to the cement firing kiln and the calciner as a fossil fuel. and an exhaust gas treatment process for supplying as an alternative fuel for some or all of
The exhaust gas treatment step includes:
The exhaust gas generated in the cement calcining kiln and the calcining furnace of the cement manufacturing facility is passed through a preheater for preheating the powdered cement raw material, and after being used to dry the cement raw material with a dryer, a dust collector is used. collecting a portion of the flue gas , including the fossil fuel and alternative heat source flue gas and limestone-derived flue gas, in an flue gas collection line connected between the dust collector and the chimney before discharging from the chimney through process and
a step of removing at least halogen , nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) as acidic components and removing at least H 2 O and cement raw material powder as harmful components from the collected exhaust gas;
a step of contacting the exhaust gas from which the acidic component and the harmful component have been removed with a CO 2 absorbent to separate and recover CO 2 ;
compressing the separated and recovered CO 2 to remove moisture;
adding hydrogen to the CO2 to produce methane after said removing water;
A step of supplying the generated methane through a methane supply line connected to a fuel supply line for supplying the fossil fuel to the burners of the cement calcining kiln and a fuel supply line for supplying the fossil fuel to the burners of the calciner. and a method for utilizing CO 2 in cement manufacturing exhaust gas.
セメント製造設備と、該セメント製造設備に接続されていて前記セメント製造設備からの排ガス又は該排ガスから分離回収したCOに水素を添加してメタンを生成し、生成したメタンを前記セメント製造設備への化石燃料の一部又は全部の代替燃料として供給する排ガス処理設備と、を備え、
前記セメント製造設備は、セメント焼成キルン及び仮焼炉で発生した前記排ガスを、粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータを経由してドライヤで前記セメント原料の乾燥に用いて、集塵機を介して煙突から排出し、
前記排ガス処理設備は、前記集塵機と前記煙突との間に接続された排ガス収集ラインと、該排ガス収集ラインから送られてくる前記化石燃料及び代替熱源の燃焼排ガスと石灰石由来排ガスとを含む前記排ガスのCOからメタンを生成するメタン化装置と、生成したメタンを前記セメント製造設備へ供給するメタン供給装置と、を備え、
前記メタン化装置は、排ガスからCOを分離回収するCO分離回収装置と、CO分離回収装置で分離回収されたCOに水素ガスを供給して混合する水素混合部と、水素が混合されたCOからメタンを生成するメタン製造部と、を備え、
前記メタン供給装置は、前記メタン化装置により製造されたメタンを貯留するタンクと、該タンクに接続されメタンを前記セメント焼成キルンのバーナ及び前記仮焼炉のバーナのそれぞれに送るメタン供給ライン及びポンプと、を備え、
前記CO分離回収装置は、前記収集ラインで収集した前記排ガスから酸性成分及び有害成分を除去する有害成分除去部と、前記酸性成分及び前記有害成分が除去された前記排ガスをCO吸収材に接触させてCOを分離回収するCO分離回収部と、回収されたCOを圧縮する圧縮部と、圧縮されたCOから水分を除去する除湿部と、を備え、
前記酸性成分は少なくともハロゲンと窒素酸化物(NOx)と硫黄酸化物(SOx)とであり、
前記有害成分は少なくともHOとセメント原料の粉末とであり、
前記メタン供給ラインは、前記セメント焼成キルンの前記バーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ライン及び前記仮焼炉の前記バーナに前記化石燃料を供給する燃料供給ラインのそれぞれに接続されていることを特徴とするCOセメント製造排ガス中のCO活用システム。
a cement manufacturing facility connected to the cement manufacturing facility, hydrogen is added to exhaust gas from the cement manufacturing facility or CO2 separated and recovered from the exhaust gas to generate methane, and the generated methane is delivered to the cement manufacturing facility. and an exhaust gas treatment facility that supplies as an alternative fuel for some or all of the fossil fuels of
The cement manufacturing equipment uses the exhaust gas generated in the cement firing kiln and the calcination furnace to dry the cement raw material through a preheater that preheats the powdered cement raw material with a dryer. Eject from
The exhaust gas treatment equipment includes an exhaust gas collection line connected between the dust collector and the chimney, and the exhaust gas containing the combustion exhaust gas of the fossil fuel and the alternative heat source and the limestone-derived exhaust gas sent from the exhaust gas collection line. and a methanation device for producing methane from CO 2 and a methane supply device for supplying the produced methane to the cement manufacturing facility,
The methanation device includes a CO 2 separation and recovery device that separates and recovers CO 2 from exhaust gas, a hydrogen mixing unit that supplies and mixes hydrogen gas with the CO 2 separated and recovered by the CO 2 separation and recovery device, and a hydrogen mixing unit. a methane production unit that produces methane from the converted CO 2 ,
The methane supply device includes a tank for storing methane produced by the methanation device, a methane supply line and a pump connected to the tank for sending methane to the burners of the cement calcining kiln and the burner of the calciner, respectively. and
The CO 2 separation and capture device includes a harmful component removal unit that removes acidic components and harmful components from the exhaust gas collected in the collection line, and a CO 2 absorbent that converts the exhaust gas from which the acidic components and the harmful components have been removed into a CO 2 absorbent. A CO 2 separation and recovery unit that separates and recovers CO 2 by contact, a compression unit that compresses the recovered CO 2 , and a dehumidification unit that removes moisture from the compressed CO 2 ,
the acidic components are at least halogen , nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx);
The harmful components are at least H 2 O and cement raw material powder ,
The methane supply line is connected to a fuel supply line that supplies the fossil fuel to the burners of the cement calcining kiln and a fuel supply line that supplies the fossil fuel to the burners of the calciner. Characterized CO 2 utilization system in cement production exhaust gas.
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