KR101178431B1 - 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트의 처리 시스템 및 처리방법 - Google Patents

시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트의 처리 시스템 및 처리방법 Download PDF

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다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

설비 비용 및 운전 비용을 낮게 억제하면서 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트로부터 납을 효율적으로 제거한다.
시멘트 킬른(2)의 킬른 바닥으로부터 최하단의 사이클론까지의 배기가스 유로로부터 연소가스를 냉각하면서 추기하는 프로브(3)와, 추기한 연소가스 중 더스트의 조분을 분리하는 제 1 분급기(5)와, 제 1 분급기(5)로부터 배출된 미분을 포함하는 추기가스를 집진하는 집진기(7)와, 집진기(7)로부터 배출된 더스트를 미분과 조분으로 분리하는 제 2 분급기(8)를 구비하는 처리 시스템(1) 등. 제 2 분급기(8)에서 분급한 미분 측에 납이 편재하기 때문에 약품 등을 사용하지 않고도 효율적으로 납을 제거할 수 있다. 분급기(8)에서 분급한 미분을 수세탈염하고, 수세한 후에 얻어진 높은 납 농도의 케이크를 재자원화하고, 염수를 시멘트 밀에 첨가해도 된다. 조분은 시멘트 분쇄 공정에 첨가하거나, 수세탈염한 후에 시멘트 원료 분쇄 공정으로 되돌릴 수도 있다.
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시멘트 킬른, 연소가스, 추기, 더스트

Description

시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트의 처리 시스템 및 처리 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TREATING DUST IN GAS EXTRACTED FROM CEMENT KILN COMBUSTION GAS}
본 발명은, 시멘트 킬른 연소가스 추기(抽氣) 더스트의 처리 시스템 및 처리 방법에 관한 것으로서, 특히, 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 추기하여 염소를 제거하고, 추기한 연소가스에 포함되는 더스트로부터 납을 효율적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.
종래, 시멘트 제조 설비에서 프리히터의 폐색 등의 문제를 일으키는 원인이 되는 염소, 유황, 알칼리 등 중에서 염소가 특히 문제가 되는 것에 착안하여, 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 추기하여 염소를 제거하는 염소 바이패스 설비가 사용되고 있다.
이 염소 바이패스 설비에서는, 추기한 배기가스를 냉각하여 생성시킨 더스트의 미분(微粉) 측에 염소가 편재해 있기 때문에, 더스트를 분급기에 의해서 미분과 조분(粗粉)으로 분리하고, 조분은 시멘트 킬른 계에 되돌리고, 분리된 염화칼륨 등을 포함하는 미분(염소 바이패스 더스트)은 회수하여 시멘트 분쇄 밀 계에 첨가하 고 있었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그런데, 최근, 폐기물의 시멘트 원료화 또는 연료화에 의한 리사이클이 추진되고, 폐기물의 처리량이 증가함에 따라, 시멘트 킬른에 유입되는 유해한 납의 양도 증가하여 시멘트 중의 납 농도가 관리 기준값을 상회할 우려도 있다.
종래, 염소 바이패스 더스트 등으로부터 납 등의 중금속을 제거할 때, 예를 들면, 특허문헌 2에는, 킬른 연소가스의 더스트에 물을 첨가하고 더스트 중의 Cd의 침전에 최적인 pH 12의 1차 슬러리로 만든 후, 1차 슬러리 중에서 침전한 고형물은 시멘트 원료 등에 이용하고, 1차 슬러리에 탄산가스를 첨가하고 납의 침전에 최적인 pH 9의 2차 슬러리로 만들고, 2차 슬러리 중에서 침전한 고형물은 시멘트 원료 등에 이용하는 기술이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 3에는, 폐기물에 포함되는 납 등의 회수효과가 우수한 처리 방법을 제공하기 위해서, 중금속을 포함하는 폐기물을 수세처리한 여과액에 황산, 염산, 질산 또는 탄산가스를 가하여 여과액 중의 중금속을 수산화물, 황산염 또는 탄산염으로 만들어서 침전시키고, 침전 슬러지를 알칼리 침출하여 중금속을 용출시키고, 그 여과액을 중화 내지 황화 처리하고, 여과액 중의 납 등의 중금속을 침전시켜서 회수하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4에는, 폐기물 중의 염소분 및 납분을 효과적으로 분리 제거하기 위해서, 폐기물의 수세 공정과, 여과분리한 고형분의 알칼리 용출 공정과, 이 여과액으로부터 납을 침전시켜서 분리하는 탈납 공정과, 탈납한 여과액으로부터 칼슘을 침전시켜 분리하는 탈칼슘 공정과, 이 여과액을 가열하여 염화물을 석출시켜 분리 회수하는 염분 회수 공정을 갖는 폐기물의 처리 방법이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 5에는, 더스트 등의 폐기물을 수세처리할 때, 높은 탈염효과를 유지하면서 중금속류의 용출을 억제하여 회수효율을 향상시키기 위해, 염소 및 중금속류를 함유하는 폐기물을 수세하여 탈염하는 처리 공정에 있어서, 폐기물의 수성 슬러리(수성 현탁액)의 pH를 8.5～13의 범위로 유지하여 수세함으로써, 중금속염의 용출을 억제하여 탈염하는 폐기물의 처리 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개 제WO97/21638호 팸플릿
특허문헌 2: 일본 특허 제2764508호 공보
특허문헌 3: 일본 특개2002-11429호 공보
특허문헌 4: 일본 특개2003-1218호 공보
특허문헌 5: 일본 특개2002-18394호 공보
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
그러나, 상기 종래의 납 제거 방법에서는, 더스트의 슬러리화를 위한 설비, 수조 등의 침전처리 설비, 수세 설비 등을 설치할 필요가 있어 설비 비용이 높아지고, 이들 설비의 운전뿐만 아니라 여러 약품 등을 첨가할 필요가 있기 때문에 운전 비용도 높아진다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 상기 종래 기술에서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 설비 비용 및 운전 비용을 낮게 억제하면서, 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트로부터 납을 효율적으로 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템으로서, 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단의 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 냉각하면서 추기하는 프로브와, 이 프로브에서 추기한 연소가스에 포함되는 더스트의 조분을 분리하는 제 1 분급기와, 이 제 1 분급기로부터 배출된 미분을 포함하는 추기가스를 집진하는 집진기와, 이 집진기로부터 배출된 더스트를 미분과 조분으로 분리하는 제 2 분급기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의하면, 제 1 분급기에 의해 프로브에서 냉각하면서 추기한 연소가스에 포함되는 더스트의 조분을 분리하고, 제 2 분급기에 의해 제 1 분급기로부터 배출된 미분을 포함하는 더스트를 미분과 조분으로 분리하는데, 제 2 분급기에 의해 분급한 미분 측에 납이 편재하기 때문에 간단한 설비로 효율적으로 납을 제거할 수 있다. 또, 본 발명에서는 약품 등을 첨가할 필요도 없기 때문에 운전 비용도 낮게 억제할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템에서, 상기 제 2 분급기에 의해 분리된 미분을 집진하는 건식집진기와, 이 건식집진기에서 집진된 더스트를 물에 용해시키는 용해조와, 이 용해조로부터 배출된 슬러리를 고액분리하는 고액분리기를 구비하도록 할 수 있다.
상기 구성에 의해, 건식집진기에 의해 제 2 분급기에서 분리된 미분을 집진하고, 용해조에서 집진한 더스트를 물에 용해시키고, 고액분리기에서 용해조로부터 배출된 슬러리를 고액분리함으로써, 납 농도가 높은 케이크 및 염수를 얻을 수 있다. 케이크는 원산지로 환원하는 등 하여 재자원화할 수 있고, 얻어진 염수는 시멘트 밀에 첨가하는 것 등이 가능하다.
상기 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템에서는, 상기 제 2 분급기에 의해 분리된 미분을 집진하는 습식집진기와, 이 습식집진기로부터 배출된 슬러리를 고액분리하는 고액분리기를 구비하도록 할 수 있다. 이것에 의해서, 상기 구성의 경우와 마찬가지로, 납 농도가 높은 케이크 및 염수를 얻을 수 있다.
상기 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템에서, 상기 제 2 분급기로부터 배출된 가스를 이 제 2 분급기로 되돌려, 이 제 2 분급기의 분산용 및 분급용으로 이용할 수 있다. 이것에 의해서, 흡습성 및 조해성이 현저한 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트가 분급기에 부착되어 분급기가 막히거나, 추기 더스트의 굳어짐에 의해 분급불능으로 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법으로서, 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단의 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 냉각하면서 추기하고, 추기한 연소가스의 일부에 포함되는 더스트의 조분을 분리하고, 조분을 분리한 후의 미분 함유 추기가스를 집진하고, 집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해서, 전술한 바와 같이, 미분 측에 납을 편재시켜 효율적으로 납을 제거할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법에서, 상기 조분을 분리한 후의 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 평균 입경 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하의 높은 납 농도의 미분과, 조분으로 분리할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법에서, 상기 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리했을 때 얻어진 미분을 수세탈염하고, 수세 후에 얻어진 고농도의 납을 포함하는 케이크를 재자원화할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법에서, 상기 수세 후에 얻어진 염수는 시멘트 밀에 첨가하는 것, 배수처리 후에 하수에 방류하는 것, 염 회수 공정에서 공업 염을 회수하는 것 중 어느 하나의 방법으로 처리할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법에서, 상기 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리했을 때 얻어진 조분은 시멘트 분쇄 공정에 첨가하는 것, 수세탈염한 후에 시멘트 원료 분쇄 공정에 되돌리는 것 중 어느 하나의 방법으로 처리할 수 있다. 조분 측은 납뿐만 아니라 염소 농도도 저감되어 있기 때문에, 시멘트 분쇄 공정으로의 첨가도 가능하게 되어, 저 염소화에 의해 용이하게 취급할 수 있어, 저렴한 장치에서도 안정한 첨가가 가능하게 된다.
발명의 효과
이상과 같이, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트의 처리 시스템 및 처리 방법에 의하면, 설비 비용 및 운전 비용을 낮게 억제하면서, 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트로부터 납을 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 시스템의 제 1 실시형태를 도시하는 플로우 차 트이다.
도 2는 본 발명에 따른 처리 시스템의 제 2 실시형태를 도시하는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명에 의한 납 제거 효과를 설명하는 그래프이며, 초미분 분급기에 공급된 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트(원분)와, 초미분 분급기에 의해 분급된 조분 및 미분 중의 납 및 염화칼륨의 함유율을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 납 제거 효과를 설명하는 그래프이며, 도 3에 도시한 각 분을 세정한 후의 케이크의 각각의 납 함유율을 비교한 그래프이다.
(부호의 설명)
1 처리 시스템 2 시멘트 킬른
3 프로브 4 냉각팬
5 사이클론 6 냉각기
7 백 필터 8 초미분 분급기
9 조분 탱크 10 백 필터
11 용해조 12 고액분리기
21 처리 시스템 22 습식 집진기
23 순환액조 24 펌프
25 팬
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 시스템(이하 「처리 시스템」이라고 약칭함)의 제 1 실시형태를 도시하는 플로우 차트이며, 이 처리 시스템(1)은, 시멘트 킬른(2)의 킬른 바닥으로부터 도시하지 않은 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 추기하는 프로브(3)와, 이 프로브(3)에서 추기한 연소가스에 포함되는 더스트의 조분을 분리하는 분급기로서의 사이클론(5)과, 사이클론(5)으로부터 배출된 미분을 포함하는 추기가스를 냉각하는 냉각기(6)와, 냉각기(6) 및 백 필터(7)에서 집진된 더스트를 분급하는 제 2 집진기로서의 초미분 분급기(8)와, 초미분 분급기(8)에서 분급된 미분을 고액분리하기 위한 용해조(11) 및 고액분리기(12) 등으로 구성된다.
초미분 분급기(8)는 사이클론(5)으로부터 냉각기(6) 및 백 필터(7)를 거쳐서 공급된 평균 입경 9㎛ 정도 이하의 더스트 미분을, 평균 입경 0.1㎛～5㎛의 미분(납 제거 효율 및 미분의 핸들링성 등을 고려하면, 바람직하게는 평균 입경 1㎛～3㎛ 미분)과 조분으로 다시 분리하기 위해서 구비되며, 예를 들면 닛뽄뉴마치쿠고교 가부시키가이샤 제 MP-250, MP-360, MP-460 등의 건식 기류 분급기를 사용할 수 있다. 또한, 냉각기(6)로는 건식냉각기, 고액분리기(12)로는 원심식 분리기 등의 일반적인 것을 사용할 수 있다.
다음에, 상기 구성을 갖는 처리 시스템(1)의 동작에 대해 도 1을 참조하면서 설명한다.
시멘트 킬른(2)의 킬른 바닥으로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터의 추기가스는, 프로브(3)에서 냉각팬(4)으로부터의 냉풍에 의해 냉각된 후 사이클론(5)에 도입되어, 조분과 평균 입경 9㎛ 정도 이하의 미분 및 가스로 분리된다. 분리된 염소 함유율이 낮은 조분은 시멘트 킬른 계로 되돌려진다.
염소 함유율이 높은 미분 및 가스는 냉각기(6)에 의해 냉각된 후 백 필터(7)에 의해 집진된다. 백 필터(7)에서 집진된 더스트, 및 냉각기(6)로부터 배출된 더스트는 초미분 분급기(8)에서 분급되어, 평균 입경 0.1㎛～5㎛ 정도의 높은 납 농도의 미분이 백 필터(10)에 의해 회수된다. 한편, 초미분 분급기(8)에 의해 분급된 낮은 납 농도의 조분은 조분 탱크(9)에 저장되어, 차량 등에 의해서 시멘트 분쇄 공정으로 수송된다. 또한, 조분 탱크(9)에 저장된 조분을 수세탈염한 후 시멘트 원료로서 이용할 수도 있다.
백 필터(10)에 의해 집진된 높은 납 농도의 미분은 용해조(11)에서 물과 혼합되어, 슬러리화되어서 고액분리기(12)에 공급된다. 고액분리기(12)에서 슬러리는 고액 분리되어, 고농도의 납을 포함한 케이크와 여과액으로서의 염수가 얻어진다. 높은 납 농도의 케이크는 원산지로 환원하여 재자원화할 수 있다. 염수는 시멘트 밀에 첨가하거나, 배수처리 후에 하수에 방류해도 되고, 염 회수 공정에서 공업 염을 회수해도 된다.
도 2는 본 발명에 따른 처리 시스템의 제 2 실시형태를 도시하며, 본 실시형태에서는 도 1에 도시한 처리 시스템(1)의 백 필터(10) 및 용해조(11) 대신에, 습식집진기(22)와 순환액조(23) 등이 배치된다. 습식집진기(22)와 순환액조(23) 사이에 펌프(24)가 설치되고, 습식집진기(7)에서 발생한 순환액을 순환액조(23)와 펌프(24)를 통하여 순환시킬 수 있다. 또, 습식집진기(22)를 통과한 가스를 대기로 방출하는 팬(25)이 설치된다.
본 실시형태에서도, 시멘트 킬른(2)으로부터 조분 탱크(9)까지는 제 1 실시형태와 동일한 흐름이며, 시멘트 킬른(2)으로부터 추기가스는 사이클론(5)에서 조분과, 미분 및 가스로 분리되고, 염소 함유율이 높은 미분 및 가스는 초미분 분급기(8)에서 분급되고, 높은 납 농도의 미분이 백 필터(10)에 의해 회수된다. 그리고, 이 높은 납 농도의 미분은 습식집진기(22)에 도입되어, 슬러리화되어서 고액분리기(12)에 공급되고, 고액분리기(12)에서 슬러리가 고액분리되어, 고농도의 납을 포함한 케이크 및 염수가 얻어진다.
다음에, 상기 처리 시스템(1, 21)에 의한 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트로부터의 납 제거 효과에 대해 설명한다.
도 3은 초미분 분급기(8)에 공급된 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트(원분)와, 초미분 분급기(8)에 의해 분급된 조분 및 미분 중의 납(Pb) 및 염화칼륨(KCl)의 함유율을 비교한 그래프이다. 동 도면으로부터, 원분 중에 포함되는 2.4%의 납이 조분 및 미분에 각각 0.3%, 1.9%로 나뉘어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 초미분 분급기(8)에 의한 분급에 의해서 (1.9/2.4)×100=79.2%의 납 제거율을 달성한 것이 된다. 또, 염화칼륨에 대해서도 납과 마찬가지로 미분 측에 편재해 있는 것을 알 수 있다.
도 4는 도 3에 도시한 각 분을 세정한 후의 케이크의 각각의 납 함유율을 비교한 그래프이다. 동 도면으로부터, 미분 케이크는 납 농도가 16.4%인 것에 반해, 조분 케이크는 납 농도가 1%에 지나지 않아, 미분 케이크를 회수함으로써 높은 납 농도의 케이크가 얻어지는 것을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 냉각하면서 추기하는 프로브와,
    이 프로브에서 추출한 연소가스에 포함되는 더스트의 조분을 분리하는 제 1 분급기와,
    이 제 1 분급기로부터 배출된 미분을 포함하는 추기가스를 집진하는 집진기와,
    이 집진기로부터 배출된 더스트를 미분과 조분으로 분리하는 제 2 분급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분급기에 의해 분리된 미분을 집진하는 건식집진기와,
    이 건식집진기에서 집진된 더스트를 물에 용해시키는 용해조와,
    이 용해조로부터 배출된 슬러리를 고액분리하는 고액분리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분급기에 의해 분리된 미분을 집진하는 습식집진기와,
    이 습식집진기로부터 배출된 슬러리를 고액분리하는 고액분리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 분급기로부터 배출된 가스를 이 제 2 분급기로 되돌리고, 이 제 2 분급기의 분산용 및 분급용으로 이용하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 추기가스 처리 시스템.
  5. 시멘트 킬른의 킬른 바닥으로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기가스 유로로부터 연소가스의 일부를 냉각하면서 추기하고,
    추기한 연소가스의 일부에 포함되는 더스트의 조분을 분리하고,
    조분을 분리한 후의 미분 함유 추기가스를 집진하고,
    집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 조분을 분리한 후의 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 평균 입경 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하의 미분과, 조분으로 분리하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리했을 때에 얻어진 미분을 수세탈염하고, 수세 후에 얻어진 케이크를 재자원화하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 수세 후에 얻어진 염수를 시멘트 밀에 첨가하는 것, 배수처리 후에 하수에 방류하는 것, 염 회수 공정에서 공업 염을 회수하는 것 중에서 어느 하나의 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미분 함유 추기가스를 집진한 더스트를 미분과 조분으로 분리했을 때에 얻어진 조분을 시멘트 분쇄 공정에 첨가하는 것, 수세탈염한 후에 시멘트 원료 분쇄 공정으로 되돌리는 것 중에서 어느 하나의 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 연소가스 추기 더스트 처리 방법.
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