JP7374856B2 - セメント製造方法及びセメント製造システム - Google Patents
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Description
本発明は、セメント製造設備の排ガス中に含まれるエネルギー起源のＣＯ２を活用して、該ＣＯ２の削減及び有害成分の除去を行いながらセメントを製造するセメント製造方法及びセメント製造システムに関する。
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ＣＯ２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ＣＯ２の量は膨大であり、このエネルギー起源のＣＯ２を削減することが地球温暖化抑制に有効である。
また、化石燃料として用いる石炭や石油コークス、重油には、これらに含まれる窒素や硫黄を由来とするＮＯｘ（一般にフューエルＮＯｘと呼ばれる）、ＳＯｘなどの有害成分が含まれており、これらの含む排ガスの処理には多大なコストが必要である。
また、化石燃料として用いる石炭や石油コークス、重油には、これらに含まれる窒素や硫黄を由来とするＮＯｘ（一般にフューエルＮＯｘと呼ばれる）、ＳＯｘなどの有害成分が含まれており、これらの含む排ガスの処理には多大なコストが必要である。
燃焼排ガス中のＣＯ２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。
このメタン化方法を用いることにより、燃焼排ガスからの二酸化炭素の大気への放出を抑制している。
このメタン化方法を用いることにより、燃焼排ガスからの二酸化炭素の大気への放出を抑制している。
特許文献１記載の方法は排出される燃焼ガスをメタン化することで有害成分を減少させることは可能である。一方で、化石燃料由来の燃焼ガスから製造されたメタンを燃焼させれば再びＣＯ２として放出されるため、エネルギー起源のＣＯ２を削減しつつ活用して有害成分を除去しているとはいいがたい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、化石燃料由来ではないセメント排ガス中のＣＯ２をメタン化し有効活用することで、ＣＯ２の削減及び有害成分の除去を行いながらセメントを製造できるセメント製造方法及びセメント製造システムを提供することを目的とする。
本発明のセメント製造方法は、セメント原料を仮焼する仮焼炉及び仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するセメント焼成キルンを有するセメント製造設備からの排ガス中のＣＯ２又は該排ガスから分離回収したＣＯ２に水素を添加してメタンを生成し、該メタンの生成に用いた前記排ガスが排出された前記セメント製造設備の仮焼炉への石炭の一部の代替燃料として前記メタンを供給し、前記仮焼炉によりセメント原料を仮焼して、仮焼された前記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により焼成してセメントクリンカを製造する。
セメント製造設備からの排ガス中のＣＯ２や排ガスから分離回収したＣＯ２をメタンに変換することにより、セメント製造設備から排出されるＣＯ２を削減できるとともに、このメタンをセメント製造設備の仮焼炉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、仮焼炉の代替燃料として用いることで、石炭や石油等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ＣＯ２を低減でき、温室効果ガスの削減効果を高めながらセメントを製造することができる。
一方、セメント製造設備からの排ガス中には、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）が含まれる。
仮焼炉では、化石燃料（例えば石炭等）の燃焼により炉内温度は８００℃～９００℃になる。このため、仮焼炉から排出される排ガス中のＮＯｘは、主に燃料起源のＮＯｘとなる。このようなＮＯｘはフューエルＮＯｘと呼ばれている。
これに対して、セメント焼成キルンでは、仮焼炉で仮焼されたセメント原料を焼成するため、１０００℃以上（例えば、１４５０℃程度）の高温下で発生するＮＯｘは、空気中の窒素が元となって生成される熱起源のＮＯｘである。このようなＮＯｘはサーマルＮＯｘと呼ばれている。
本発明では、排ガスから生成したメタンを仮焼炉に化石燃料の代替燃料として供給するので、前述作用効果に加えて、燃料起源のフューエルＮＯｘ（有害成分）を削減しながらセメントを製造することができる。
またＳＯｘは、セメント製造設備で使用する石炭や石油等の化石燃料中の硫黄成分に由来する。このため、排ガスから生成したメタンをセメント製造設備の仮焼炉に供給することで、セメント製造設備からの燃料起源のＳＯｘも削減することができる。
一方、セメント製造設備からの排ガス中には、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）が含まれる。
仮焼炉では、化石燃料（例えば石炭等）の燃焼により炉内温度は８００℃～９００℃になる。このため、仮焼炉から排出される排ガス中のＮＯｘは、主に燃料起源のＮＯｘとなる。このようなＮＯｘはフューエルＮＯｘと呼ばれている。
これに対して、セメント焼成キルンでは、仮焼炉で仮焼されたセメント原料を焼成するため、１０００℃以上（例えば、１４５０℃程度）の高温下で発生するＮＯｘは、空気中の窒素が元となって生成される熱起源のＮＯｘである。このようなＮＯｘはサーマルＮＯｘと呼ばれている。
本発明では、排ガスから生成したメタンを仮焼炉に化石燃料の代替燃料として供給するので、前述作用効果に加えて、燃料起源のフューエルＮＯｘ（有害成分）を削減しながらセメントを製造することができる。
またＳＯｘは、セメント製造設備で使用する石炭や石油等の化石燃料中の硫黄成分に由来する。このため、排ガスから生成したメタンをセメント製造設備の仮焼炉に供給することで、セメント製造設備からの燃料起源のＳＯｘも削減することができる。
このセメント製造方法において、前記ＣＯ２は、前記セメント製造設備からの排ガスをＣＯ２吸収材に接触させて分離回収したＣＯ２であるとよい。
排ガスから分離回収したＣＯ２を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。
排ガスから分離回収したＣＯ２を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。
本発明のセメント製造システムは、セメント製造設備と、この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、前記セメント製造設備が、セメント原料を仮焼する仮焼炉と、該仮焼炉に石炭を供給する燃料供給ラインと、前記仮焼炉で仮焼された前記セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するセメント焼成キルンと、を備え、前記排ガス処理設備が、前記セメント製造設備からの排ガス中のＣＯ２又は該排ガスから分離回収したＣＯ２に水素を添加してメタンを生成するメタン化装置と、該メタンの生成に用いた前記排ガスが排出された前記セメント製造設備の前記仮焼炉の前記燃料供給ラインに前記メタンを供給して、該仮焼炉への石炭の一部の代替燃料として供給するメタン供給装置と、を備える。
このセメント製造システムにおいて、前記セメント製造設備からの排ガスをＣＯ２吸収材に接触させてＣＯ２を分離回収するＣＯ２分離回収装置を備えるとよい。
本発明によれば、セメント製造設備の排ガスから生成したメタンをセメント製造設備における仮焼炉の化石燃料の代替燃料として利用しているので、メタンを有効活用して、エネルギー起源のＣＯ２を削減し、温室効果ガスの削減効果を高めることができるとともに燃料起源のフューエルＮＯｘ及びＳＯｘを削減しながらセメントを製造することができる。
以下、本発明のセメント製造方法、及びセメント製造システムの、一実施形態について図面を用いて説明する。
［セメント製造システムの構成］
セメント製造システム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ＣＯ２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の仮焼炉４及びセメント焼成キルン５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。これにより、排ガスからＣＯ２を削減するだけでなく、特に仮焼炉４における化石燃料の燃焼により生じる燃料起源の有害成分を除去しながら、仮焼されたセメント原料をセメント焼成キルン５により焼成してセメントクリンカを製造する。
セメント製造システム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ＣＯ２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の仮焼炉４及びセメント焼成キルン５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。これにより、排ガスからＣＯ２を削減するだけでなく、特に仮焼炉４における化石燃料の燃焼により生じる燃料起源の有害成分を除去しながら、仮焼されたセメント原料をセメント焼成キルン５により焼成してセメントクリンカを製造する。
［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。
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。
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ライン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。
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。
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８００℃～９００℃の温度で燃焼させることで、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。
原料ミル及びドライヤ２は、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。
［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ＣＯ２を分離回収し、分離回収したＣＯ２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。
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ＣＯ２を分離回収し、分離回収したＣＯ２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。
（メタン化装置の構成）
メタン化装置３１は、排ガスからＣＯ２を分離回収するＣＯ２分離回収装置３１０と、ＣＯ２分離回収装置３１０で分離回収されたＣＯ２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ＣＯ２からメタンを生成するメタン製造部３１７と、を備えている。
メタン化装置３１は、排ガスからＣＯ２を分離回収するＣＯ２分離回収装置３１０と、ＣＯ２分離回収装置３１０で分離回収されたＣＯ２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ＣＯ２からメタンを生成するメタン製造部３１７と、を備えている。
ＣＯ２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ＣＯ２を分離して回収するＣＯ２分離回収部３１３と、回収されたＣＯ２を圧縮する圧縮部３１４と、圧縮されたＣＯ２から水分を除去する除湿部３１５と、を備えている。
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、ＣＯ２が例えば、２０数％程度含まれるとともに、ＣＯ２以外のガスや有害成分が含まれている。具体的には、セメント製造設備からの排ガス中には、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）が含まれている。仮焼炉４では、化石燃料（例えば石炭等）の燃焼により炉内温度は８００℃～９００℃になるため、仮焼炉から排出される排ガス中のＮＯｘは、主に燃料起源のフューエルＮＯｘである。一方、セメント焼成キルン５では、仮焼炉４で仮焼されたセメント原料を焼成することから、１０００℃以上（例えば、１４５０℃程度）の高温下となるため、空気中の窒素が元となって生成される熱起源のサーマルＮＯｘである。つまり、排ガス中には、燃料起源のフューエルＮＯｘ及び熱起源のサーマルＮＯｘの２種類のＮＯｘが含まれている。
有害成分除去部３１２は、排ガスから有害成分（上述したようなＳＯｘ、並びに、燃料起源のフューエルＮＯｘ及び熱起源のサーマルＮＯｘ等の酸化性ガス）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を備える。この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ＣＯ２分離回収で用いられるアミン化合物の吸収材の劣化を防止する。
ＣＯ２分離回収部３１３は、一般的なＣＯ２回収装置からなり、この内部にはＣＯ２を吸収するＣＯ２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、有害成分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ＣＯ２がＣＯ２吸収材に吸収される。そして、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収材を加熱する等により、ＣＯ２吸収材からＣＯ２を取り出して回収する。なお、ＣＯ２分離回収部３１３は、ＣＯ２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ＣＯ２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ＣＯ２を冷却することにより、ＣＯ２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。
水素混合部３１６は、除湿されたＣＯ２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ＣＯ２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ＣＯ２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、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２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ＣＯ２を供給して反応させることによりメタンを製造する。
メタン製造部３１７は、水素が混合されたＣＯ２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、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２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ＣＯ２を供給して反応させることによりメタンを製造する。
（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。
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。
［セメント製造方法］
上述したセメント製造システム１００を用いてセメント製造設備５０の排ガス中のＣＯ２をメタン化し有効活用することでＣＯ２の削減及び有害成分の除去を行いながらセメントを製造する方法について、図１に示すフローチャートに沿って説明する。
上述したセメント製造システム１００を用いてセメント製造設備５０の排ガス中のＣＯ２をメタン化し有効活用することでＣＯ２の削減及び有害成分の除去を行いながらセメントを製造する方法について、図１に示すフローチャートに沿って説明する。
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。
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）、ハロゲンなどが除去される。そして、ＣＯ２分離回収部３１３により、排ガスからＣＯ２が取り出されて分離回収される。このとき、ＣＯ２が除去された排ガスを外部に排出する。
次に、圧縮部３１４により、回収されたＣＯ２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ＣＯ２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ＣＯ２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ＣＯ２からメタンを生成する。
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。特に、仮焼炉４でから排出される排ガス中のＮＯｘは、主に燃料起源のＮＯｘ（フューエルＮＯｘ）であることから、この仮焼炉４にメタンを供給することにより、仮焼炉４から排出される排ガス中のＮＯｘを削減できる。なお、ＳＯｘについては、化石燃料の燃焼により発生するものであるため、セメント焼成キルン５及び仮焼炉４の化石燃料をメタンに代替することで削減できる。
本実施形態では、セメント製造設備５０からの排ガスから分離回収したＣＯ２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ＣＯ２を削減できるとともに、このメタンをセメント焼成キルン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ＣＯ２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。
さらに、仮焼炉４でから排出される排ガス中のＮＯｘは、主に燃料起源のＮＯｘ（フューエルＮＯｘ）であることから、この仮焼炉４にメタンを供給することにより、仮焼炉４から排出される排ガス中の燃料起源のＮＯｘ（有害成分）を削減できる。またＳＯｘは、セメント製造設備５０で使用する化石燃料中の硫黄成分に由来するため、セメント製造設備５０にメタンを供給することで、セメント製造設備５０からの燃料起源のＳＯｘも削減することができる。
また、排ガスから分離回収したＣＯ２を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。
また、排ガスから分離回収したＣＯ２を用いることにより、その濃度を高めて高濃度のメタンが製造でき、より効果的にメタンを利用することができる。
そして、このように排ガスから分離回収したＣＯ２によりメタンを生成し、そのメタンをセメント焼成キルン５及び仮焼炉４の代替燃料として用いることで、化石燃料の使用を削減してエネルギー起源のＣＯ２を低減できるだけでなく、特に仮焼炉４における化石燃料の燃焼により生じる燃料起源の有害成分を除去しながら、仮焼されたセメント原料をセメント焼成キルン５により焼成してセメントクリンカを製造することができる。
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、上記実施形態ではセメント製造設備５０の排ガスからＣＯ２を分離回収したが、セメント製造設備５０の排ガスにはＣＯ２が２０数％濃度で含まれているので、その排ガスに直接水素を添加してメタンを生成してもよい。
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、仮焼炉４のみに供給するようにしてもよい。
例えば、上記実施形態ではセメント製造設備５０の排ガスからＣＯ２を分離回収したが、セメント製造設備５０の排ガスにはＣＯ２が２０数％濃度で含まれているので、その排ガスに直接水素を添加してメタンを生成してもよい。
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、仮焼炉４のみに供給するようにしてもよい。
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
６ クーラ
５ａ 窯尻部
５ｂ 窯前部
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 ＣＯ２分離回収装置
３１１ 排ガス収集ライン
３１２ 有害成分除去部
３１３ ＣＯ２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 セメント製造システム
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
６ クーラ
５ａ 窯尻部
５ｂ 窯前部
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 ＣＯ２分離回収装置
３１１ 排ガス収集ライン
３１２ 有害成分除去部
３１３ ＣＯ２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 セメント製造システム
Claims (4)
- セメント原料を仮焼する仮焼炉及び仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するセメント焼成キルンを有するセメント製造設備からの排ガス中のＣＯ２又は該排ガスから分離回収したＣＯ２に水素を添加してメタンを生成し、該メタンの生成に用いた前記排ガスが排出された前記セメント製造設備の仮焼炉への石炭の一部の代替燃料として前記メタンを供給し、前記仮焼炉によりセメント原料を仮焼して、仮焼された前記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により焼成してセメントクリンカを製造することを特徴とするセメント製造方法。
- 前記ＣＯ２は、前記セメント製造設備からの排ガスをＣＯ２吸収材に接触させて分離回収したＣＯ２であることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造方法。
- セメント製造設備と、この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、
前記セメント製造設備が、セメント原料を仮焼する仮焼炉と、該仮焼炉に石炭を供給する燃料供給ラインと、前記仮焼炉で仮焼された前記セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するセメント焼成キルンと、を備え、
前記排ガス処理設備が、前記セメント製造設備からの排ガス中のＣＯ２又は該排ガスから分離回収したＣＯ２に水素を添加してメタンを生成するメタン化装置と、該メタンの生成に用いた前記排ガスが排出された前記セメント製造設備の前記仮焼炉の前記燃料供給ラインに前記メタンを供給して、該仮焼炉への石炭の一部の代替燃料として供給するメタン供給装置と、を備えることを特徴とするセメント製造システム。 - 前記セメント製造設備からの排ガスをＣＯ２吸収材に接触させてＣＯ２を分離回収するＣＯ２分離回収装置を備えることを特徴とする請求項３に記載のセメント製造システム。
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