KR101610988B1

KR101610988B1 - 중금속 제거장치 및 시멘트 제조시스템

Info

Publication number: KR101610988B1
Application number: KR1020117019048A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 소마; 다카히로 가와노; 도쿠히코 시라사카; 히데노리 이소다; 오사무 야마구치
Original assignee: 타이헤이요 세멘트 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2016-04-08
Also published as: CA2750068A1; DK2389997T3; HK1163004A1; CN102292141A; EP2389997A4; ES2708947T3; US8679234B2; WO2010084594A1; KR20110132330A; CA2750068C; EP2389997A1; US20110315055A1; EP2389997B1; CN102292141B

Abstract

본 발명은 중금속을 포함한 소성원료의 소성에 의해 발생하는 더스트에 포함된 중금속을 효율적으로 제거할 수 있는 중금속 제거장치 및 상기 중금속 제거장치를 구비하는 시멘트 제조시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며, 중금속 제거장치(10)는, 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 가열된 더스트의 일부와 중금속을 포함한 배기가스를 분리하는 사이클론세퍼레이터(11); 사이클론세퍼레이터(11)의 후단에 접속되어, 더스트의 잔부와 중금속을 포함한 배기가스를 분리하는 백필터(13); 및 백필터의 후단에 접속되어, 배기가스로부터 중금속을 제거하는 중금속 제거탑(14)을 구비한다.

Description

중금속 제거장치 및 시멘트 제조시스템{HEAVY METAL REMOVING APPARATUS AND CEMENT PRODUCTION SYSTEM}

본 발명은 중금속 제거장치 및 시멘트 제조시스템에 관한 것으로, 특히 시멘트 제조시스템으로부터의 배기가스에 포함된 중금속을 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.

최근, 폐기물의 재자원화를 추진하기 위해, 시멘트원료나 소성연료로서 각종 폐기물이 많이 이용되고 있다. 시멘트원료나 소성연료로 이용되는 폐기물 중에는 도시쓰레기 소각재, 각종 진흙, 석탄재, 건설발생토 등의 중금속을 포함한 것도 있으므로, 시멘트 제조시스템에 반입되는 중금속의 양이 증대되는 것이 우려된다.

시멘트 제조공정에 반입되는 중금속류 중, 수은, 아연, 셀렌, 이들의 염화물 등은 시멘트 제조시스템의 고온부(예를 들면 로터리킬른(rotary kiln), 프리히터 등)에서 휘발하여 배기가스 중에 포함된다. 그 후, 배기가스의 온도가 저하됨에 따라, 배기가스 중에 포함된 더스트(dust)의 표면에 이들 중금속이 석출되거나, 또는 중금속이나 그 화합물 자신의 미립자가 된다.

이러한 더스트나 미립자는 시멘트 제조시스템의 배기가스 경로에 설치되어 있는 집진기(전기집진기, 백필터 등)로 포집되어 배기가스 중에서 제거된다.

이와 같이 해서 포집된 더스트 등을 시멘트원료나 소성연료의 일부로 재이용할 경우, 더스트 등에 포함된 휘발성 중금속의 대부분은 시멘트 제조시스템의 고온부에서 다시 휘발하여 배기가스 중에 포함된 상태에서 다시 배기가스 경로로 유도된다.

이와 같은 중금속 중, 수은은 휘발성이 높아 고온에서 가스화하기 쉬우므로 클링커(clinker)에는 거의 함유되지 않고 배기가스에 포함되어, 일부는 배기가스와 함께 계외(系外)로 배출되지만, 대부분은 배기가스계를 순환하게 된다. 이 때문에, 배기가스 중의 수은을 제거하는 수단을 설치하지 않으면, 시멘트원료 등으로부터 반입되는 수은량이 증대됨에 따라 배기가스 중의 수은 농도가 점차 높아져, 계외로의 수은 배출량이 늘어나게 되는 문제가 발생한다.

이에, 시멘트 제조시스템에 있어서의 배기가스 중의 수은량을 저감하기 위해, 시멘트 소성설비로부터 배출된 배기가스 중에 포함된 더스트를 전기집진기 등으로 포집하여 그 더스트를 가열로로 유도하고, 더스트에 포함된 휘발성 금속성분의 휘발온도 이상으로 가열해서 휘발성 금속성분을 가스화하여 제거하고, 휘발성 금속성분을 제거한 더스트를 시멘트원료의 일부로 이용하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

일본공개특허공보 제2002-355531호

그런데, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 더스트를 가열로로 유도하여 휘발성 금속성분의 휘발온도 이상으로 가열하기 위해 새로운 열원이 필요하며 또한 더스트를 가열로 외주를 통해 간접적으로 가열하므로, 배기가스 중의 수은량 저감 처리가 효율적이지 않은 문제가 있다.

이에, 본 발명은 중금속을 포함한 소성원료의 소성에 의해 발생하는 더스트에 포함된 중금속을 효율적으로 제거할 수 있는 중금속 제거장치 및 상기 중금속 제거장치를 구비하는 시멘트 제조시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 중금속을 포함한 소성원료의 소성에 의해 발생하는 더스트에 포함된 중금속을 제거하는 장치로서, 상기 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 가열된 상기 더스트와 상기 중금속을 포함한 배기가스를 분리하는 분리장치; 및 상기 분리장치에서 분리된 배기가스로부터 중금속을 제거하는 중금속 제거탑을 구비하는 것을 특징으로 하는 중금속 제거장치를 제공한다(발명 1).

더스트를 가열하여 더스트에 포함된 중금속을 휘발시킨 후에, 상기 더스트의 온도가 저하되면 휘발한 중금속이 다시 더스트의 표면에 석출되어 버릴 수 있지만, 상기 발명(발명 1)에 의하면, 가열한 더스트와 휘발한 중금속을 포함한 배기가스를 분리장치에서 분리할 수 있고, 휘발한 중금속이 다시 더스트의 표면에 석출되지 않고 중금속을 포함한 배기가스만을 중금속 제거탑으로 도입할 수 있어, 더스트에 포함된 중금속을 효율적으로 제거할 수 있다.

상기 발명(발명 1)에 있어서는, 상기 분리장치가, 상기 더스트의 일부와 상기 배기가스를 분리하는 제1 분리장치, 및 상기 제1 분리장치의 후단에 설치되어, 상기 더스트의 잔부와 상기 배기가스를 분리하는 제2 분리장치를 가지는 것이 바람직하다(발명 2). 이러한 발명(발명 2)에 있어서, 제1 분리장치로는, 예를 들면 중력집진장치, 관성집진장치, 사이클론세퍼레이터(원심력집진장치) 등을 사용할 수 있지만, 이들 중 사이클론세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 제2 분리장치로는, 예를 들면 전기집진장치, 백필터(여과집진장치) 등을 사용할 수 있지만, 이들 중 백필터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 발명(발명 2)에 의하면, 제1 분리장치에서 더스트의 일부가 분리·포집 되므로, 제2 분리장치에서 더스트의 잔부만을 분리·포집하면 되어 더스트의 분리·포집 효율을 향상시킬 수 있고, 더스트의 온도 저하로 인해 중금속이 더스트의 표면에 다시 석출되어 버리는 것을 억제할 수 있어, 중금속의 제거 효율을 더욱 향상할 수 있다.

상기 발명(발명 2)에 있어서는, 상기 제1 분리장치와 상기 제2 분리장치 사이에, 260℃ 이하이면서 수은이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 조절하는 온도조절장치가 추가로 설치되어 있는 것이 바람직하다(발명 3).

상기 발명(발명 3)에 의하면, 제2 분리장치의 전단에 온도조절장치가 설치됨으로써, 제2 분리장치에서의 분리처리에 적합한 온도이면서 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도의 더스트가 제2 분리장치로 도입되므로, 제2 분리장치에 걸리는 부하를 저감할 수 있는 동시에, 휘발한 중금속만을 중금속 제거탑으로 도입할 수 있어, 보다 효율적으로 중금속을 제거할 수 있다.

또, 본 발명은, 중금속을 포함한 시멘트원료를 예열하는 프리히터; 상기 프리히터에서 예열된 시멘트원료를 소성하는 킬른; 상기 프리히터로부터 배출되는 배기가스 중의 더스트를 포집하는 집진장치; 상기 발명(발명 2, 3)에 따른 중금속 제거장치; 및 상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부와 상기 제1 분리장치를 접속하여, 상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부로부터 추기(抽氣)한 추기가스를 상기 제1 분리장치로 공급하는 덕트를 구비하고, 상기 집진장치에서 포집된 더스트를 상기 덕트 중간으로 도입하고, 상기 제1 분리장치 및 상기 제2 분리장치에서 분리된 더스트를 상기 프리히터에 투입하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조시스템을 제공한다(발명 4).

상기 발명(발명 4)에 의하면, 시멘트 제조시스템의 프리히터 또는 킬른 가마후미부로부터 추기한 추기가스에 의해 집진장치에서 포집된 더스트를 가열할 수 있으므로, 더스트의 표면에 석출되어 있는 중금속을 휘발시키기 위해 새로운 열원을 설치할 필요가 없어, 에너지적으로 효율 좋게 더스트에 포함된 중금속을 제거할 수 있다. 게다가, 제1 분리장치 및 제2 분리장치에서 분리·포집된 더스트는 중금속 농도가 큰 폭으로 저감된 것이므로, 시멘트원료로 재이용할 수 있는 동시에, 시멘트 제조시스템 계내(系內)의 중금속 농도를 저감할 수 있다.

상기 발명(발명 4)에 있어서는, 상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부로부터 추기한 400~1100℃의 추기가스가 상기 덕트를 통해 상기 제1 분리장치로 공급되는 것이 바람직하다(발명 5).

상기 발명(발명 5)에 의하면, 추기가스의 온도가 상기 범위 내임으로써, 더스트의 표면에 석출되어 있는 중금속을 효율적으로 제거할 수 있고, 특히 더스트의 표면에 석출되어 있는 수은을 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명에 의하면, 중금속을 포함한 소성원료의 소성에 의해 발생하는 더스트에 포함된 중금속을 효율적으로 제거할 수 있는 중금속 제거장치 및 상기 중금속 제거장치를 구비하여 배기가스 중에 포함된 중금속을 새로운 열원을 필요로 하지 않고도 효율적으로 제거할 수 있는 시멘트 제조시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 시멘트 제조시스템을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 기류가열장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 가열처리 후의 더스트 수은 농도(㎎/㎏)와 가열시간(초)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 수은 제거율(%)과 가열시간(초)의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 일실시형태에 따른 시멘트 제조시스템에 대해 도면을 기초로 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 시멘트 제조시스템을 나타내는 개략적인 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 시멘트 제조시스템(1)은 시멘트원료를 건조하는 건조기(2), 건조기(2)에서 건조된 시멘트원료를 분쇄하는 분쇄기(3), 분쇄기(3)에서 소정의 입도(粒度)로 분쇄된 시멘트원료를 예비적으로 가열하는 제1 내지 제4 사이클론(4a~4d)을 가지는 프리히터(4), 시멘트원료를 가소하는 가소로(calciner)(5), 예비적으로 가열되고 가소된 시멘트원료를 소성하여 클링커를 생성하는 로터리킬른(6a), 로터리킬른(6a)에 의해 생성한 클링커로부터 시멘트를 제조하는 사상압연기(finishing mill)(7), 로터리킬른(6a)으로부터의 배기가스 중에 포함된 더스트를 포집하는 집진장치(8), 시멘트 제조시스템(1)으로부터의 배기가스를 배출하는 굴뚝(9), 및 시멘트 제조시스템(1)으로부터의 배기가스에 포함된 중금속을 제거하는 중금속 제거장치(10)를 구비한다. 또한, 도 1에서 파선으로 표시된 화살표는 프리히터(4)로부터의 배기가스의 흐름을 나타내는 것이다.

중금속 제거장치(10)는 프리히터(4)의 제2 사이클론(4b)과 덕트를 통해 접속되는 사이클론세퍼레이터(11), 사이클론세퍼레이터(11)의 후단에 접속되는 온도조절장치(12), 온도조절장치(12)의 후단에 접속되는 백필터(13), 및 백필터(13)의 후단에 접속되는 중금속 제거탑(14)을 구비한다. 또한, 프리히터(4)의 제2 사이클론(4b)과 사이클론세퍼레이터(11)를 접속하는 덕트 중간에는 집진장치(8)에서 포집된 집진 더스트를 투입할 수 있도록 구성되어 있다.

사이클론세퍼레이터(11)에는 제2 사이클론(4b)으로부터 추기한 추기가스 및 덕트에 투입된 집진 더스트가 도입되므로, 사이클론세퍼레이터(11)는 650℃ 정도의 고온의 추기가스 및 집진 더스트를 도입할 수 있어, 적어도 상기 집진 더스트 중 일부(조립분, 조립 더스트)를 분리·포집할 수 있는 것이다.

온도조절장치(12)는 후단에 접속되는 백필터(13)로 도입되는 추기가스 및 집진 더스트의 잔부(미립분, 미립 더스트)를, 백필터(13)에서의 분리처리에 적합한 온도이면서 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 조절할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면 650℃ 정도의 고온의 추기가스를 도입할 수 있는 내열성의 세라믹 필터 엘리먼트(ceramic filter element) 등을 사용할 경우에는 온도조절장치(12)를 설치할 필요가 없지만, 일반적인 백필터의 가동온도의 상한은 250℃ 정도임과 동시에, 추기가스 중에 휘발하여 존재하는 중금속이 미립 더스트에 흡착하는 것을 방지하기 위해, 허용되는 가동온도의 범위 내에서 가능한 한 고온으로 집진하는 것이 바람직하기 때문에, 온도조절장치(12)로는 추기가스 및 집진 더스트의 잔부 온도를 250~260℃ 정도로 조절할 수 있는 것이면 된다. 온도조절장치(12)에 의해 조절된 추기가스 및 집진 더스트의 잔부 온도가 260℃를 넘으면 후단의 백필터(13)에 부하가 걸려, 백필터(13)에 있어서의 적절한 분리처리가 어려워질 우려가 있다.

백필터(13)는　온도조절장치(12)에서 소정의 온도로 조절되고, 사이클론세퍼레이터(11)에서 분리·포집되지 않은 집진 더스트의 잔부(미립 더스트)를 분리·포집할 수 있는 것이다. 또한, 백필터(13)는 집진 더스트로부터 휘발한 중금속을 휘발한 상태인 채로 중금속 제거탑(14)에 도입할 수 있도록, 중금속의 휘발온도 이상의 온도(예를 들면 250℃ 이상의 온도)에 대한 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 그와 같은 관점에서 백필터(13)로서 250℃ 이상의 온도에서 사용 가능한 유리섬유제 필터, 테프론(등록상표)제 필터 등을 가지는 고온 백필터를 이용하는 것이 바람직하다.

중금속 제거탑(14)으로는 추기가스 중에 휘발하여 존재하는 중금속을 제거할 수 있는 것이면 되어, 예를 들면 활성탄을 충전한 활성탄 흡착탑으로 이루어지는 장치 등을 들 수 있다. 활성탄 흡착탑에서 중금속을 흡착한 활성탄은 가열함으로써 재생 이용할 수 있다. 또한, 활성탄의 가열에 의해 얻어진 배기가스는 스프레이탑에서 세정하고, 세정된 배기가스를 가스용 중금속 흡착탑에 통과시켜 중금속을 회수하고, 세정액은 pH를 조정한 후에 수용액용 중금속 흡착탑에서 중금속을 회수하고, 중금속을 회수한 후의 처리액은 배수처리설비에서 처리한 뒤에 폐기하면 된다.

또한, 중금속 제거탑(14)은 활성탄 대신에 중금속과 반응할 수 있는 금속(아말감 형성 금속)을 충전한 장치일 수도 있으며, 그것들 대신에 아말감 형성 금속을 담지한 흡착재를 충전한 장치일 수도 있으며, 이것들을 조합한 것을 충전한 장치일 수도 있다.

중금속(수은 등)과 반응할 수 있는 금속으로는, 예를 들면 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄 등의 아말감을 형성하는 금속을 적합하게 이용할 수 있다. 이들 금속을 중금속 제거탑(14)에 충전할 경우, 상기 금속의 형상으로는, 예를 들면 입자상, 코일형상, 섬유형상, 벨새들(bell saddle)형상, 라시히링(Raschig ring)형상, 허니컴형상 등을 들 수 있고, 이들 중 특히 허니컴형상이면 중금속 제거탑(14)을 흐르는 가스의 압력손실을 저감할 수 있으므로 바람직하다.

중금속 제거탑(14)에 있어서의 흡착재(활성탄, 아말감 형성 금속, 아말감 형성 금속 담지 흡착재)의 충전량은 몰비로 처리해야 할 중금속량의 10배 이상인 것이 바람직하고, 100배 이상이면 중금속의 제거 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.

이와 같은 시멘트 제조시스템(1)에 있어서, 중금속을 포함한 폐기물을 함유하는 시멘트원료를 일부에 포함시킨 시멘트원료를, 필요에 따라 건조기(2)에서 건조한다. 중금속을 포함한 폐기물로는, 예를 들면 중금속 함유 토양, 플라이애쉬(fly ash), 용광로 이차재, 도시쓰레기 소각재, 하수 진흙 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.

폐기물에 포함된 중금속으로는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들면 수은, 셀렌, 카드뮴, 아연 등의 휘발성 중금속 또는 그것들의 염화물 등의 휘발성 중금속 화합물 등을 들 수 있다.

이와 같은 시멘트 제조시스템(1)에 있어서, 필요에 따라 건조기(2)에서 건조된 시멘트원료를 분쇄기(3)에 투입하여 소정의 입도로 분쇄한다. 분쇄된 시멘트원료는 프리히터(4)의 제1 사이클론(4a), 제2 사이클론(4b), 제3 사이클론(4c), 가소로(5), 제4 사이클론(4d) 및 로터리킬른(6a)을 순서대로 거쳐 로터리킬른(6a)에서 소성된다.

로터리킬른(6a)에서 시멘트원료가 소성되었을 때의 로터리킬른(6a)으로부터의 배기가스는 가소로(5), 프리히터(4)의 제4 사이클론(4d)으로부터 제1 사이클론(4a), 분쇄기(3) 또는 건조기(2)를 거쳐 집진장치(8)로 도입된다(도 1의 파선 화살표 참조).

프리히터(4)로부터의 배기가스에는 시멘트원료에 포함된 중금속이 휘발하여 잔존함과 더불어 더스트가 포함되어 있지만, 이러한 중금속은 배기가스의 온도 저하에 따라 더스트의 표면에 석출된다. 구체적으로, 프리히터(4)로부터의 배기가스의 온도는 집진장치(8)에서는 100~150℃ 정도가 되어 대부분의 중금속이 더스트의 표면에 석출되게 된다.

집진장치(8)에서 포집된 더스트(집진 더스트)는 프리히터(4)의 제2 사이클론(4b)과 사이클론세퍼레이터(11)를 접속하는 덕트로 도입된다. 덕트로 도입된 집진 더스트는 제2 사이클론(4b)으로부터 추기되어 덕트 내를 흐르는 추기가스에 의해 가열되면서 사이클론세퍼레이터(11)로 도입되고, 사이클론세퍼레이터(11) 내에서 계속해서 집진 더스트가 가열된다.

이러한 추기가스의 온도는 650℃ 정도로 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도이므로, 추기가스에 의해 집진 더스트가 가열됨으로써, 집진 더스트의 표면에 석출된 중금속은 추기가스 중으로 휘발한다.

또한, 추기가스의 양은 제2 사이클론(4b)으로부터 배출되는 배기가스의 전체량 중 1/10 정도의 양이면 된다. 이 정도의 양이면 집진 더스트로부터 중금속을 휘발시키기 위해 상기 집진 더스트를 충분히 가열할 수 있다. 또, 처리해야 할 배기가스(추기가스)량을 저감하면서 배기가스(추기가스) 중의 수은 농도를 보다 고농도로 할 수 있으므로, 보다 효율적으로 중금속을 제거할 수 있다.

사이클론세퍼레이터(11)에서 집진 더스트의 일부(조립 더스트)가 분리·포집되고, 사이클론세퍼레이터(11)에서 분리·포집되지 않은 집진 더스트의 잔부(미립 더스트) 및 추기가스는 온도조절장치(12)로 도입되고, 그것들의 온도가 백필터(13)에서의 집진처리에 적합한 온도이면서 중금속이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 조절된 뒤에 백필터(13)로 도입된다.

온도조절장치(12)에서 온도가 조절된 추기가스 및 미립 더스트가 백필터(13)로 도입되어, 백필터(13)에서 미립 더스트가 분리·포집되고, 그 후 추기가스가 중금속 제거탑(14)으로 도입된다. 이에 따라, 추기가스 중으로 휘발하여 존재하는 중금속이 중금속 제거탑(14)에서 흡착 제거된다.

중금속 제거탑(14)으로부터 배출된, 중금속이 제거된 추기가스는 배기가스로를 통해 집진장치(8)로 도입되고 굴뚝(9)에서 배출된다. 이와 같이 해서 중금속이 제거된 추기가스는 그 수은 농도가 충분히 낮으므로, 그대로 배출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 시멘트 제조시스템(1)은 집진장치(8)에서 포집된 집진 더스트를 가열함으로써, 집진 더스트의 표면에 석출된 중금속을 휘발시킬 수 있고, 사이클론세퍼레이터(11)에서 집진 더스트 중 조립분을 분리·포집하고, 온도조절 후, 백필터(13)에서 집진 더스트 중 미립분을 분리·포집함으로써, 집진 더스트의 온도 저하로 인해 중금속이 다시 집진 더스트의 표면에 석출되는 것을 억제하여, 추기가스 중의 중금속을 제거할 수 있다.

또, 집진장치(8)에서 포집된 집진 더스트를 제2 사이클론(4b)으로부터의 추기가스에 의해 가열함으로써, 중금속을 휘발시켜 제거하기 위한 새로운 열원을 필요로 하지 않고도 에너지적으로 효율 좋게 중금속을 제거할 수 있다.

더욱이, 제2 사이클론(4b)으로부터의 추기가스의 양을 시멘트 제조시스템(1)으로부터의 배기가스량의 1/10 정도로 함으로써, 종래의 시멘트 제조시스템에 비해 배기가스 중의 중금속 농도를 고농도로 할 수 있어, 효율 좋게 중금속을 제거할 수 있다.

게다가 또, 사이클론세퍼레이터(11) 및 백필터(13)에서 분리·포집된 더스트 중의 중금속 농도가 큰 폭으로 저감되어 있으므로, 상기 더스트를 다시 시멘트원료로 사용해도 시멘트 제조시스템(1) 계내의 중금속 농도를 저감할 수 있다.

이상 설명한 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것이 아니다. 따라서, 상기 실시형태에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

상기 실시형태에 있어서, 사이클론세퍼레이터(11)와 백필터(13) 사이에 온도조절장치(12)를 설치하여, 가열된 집진 더스트의 온도를 백필터(13)에서의 분리처리에 적합한 온도이면서 집진 더스트에 포함된 중금속이 휘발할 수 있는 온도로 조절하고 있지만, 백필터(13)로서 400~600℃ 정도의 내열성을 가지는 분리장치를 이용할 경우에는 온도조절장치(12)를 설치할 필요가 없다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 중금속 제거장치(10)는 2개의 분리장치(사이클론세퍼레이터(11) 및 백필터(13))를 구비하는 것이지만, 더스트를 배기가스로부터 분리하고, 상기 더스트 모두를 포집할 수 있는 것이면, 1개의 분리장치를 구비하는 것일 수도 있고, 이 경우, 보다 입도가 작은 더스트를 분리·포집 가능한 백필터, 전기집진기 등을 이용할 수 있다.

게다가 또, 상기 실시형태에 있어서, 제2 사이클론(4b)으로부터 추기한 650℃ 정도의 추기가스에 의해 집진 더스트를 가열하고 있지만, 중금속을 휘발시킬 목적을 달성할 수 있는 것이면, 시멘트 제조시스템(1)의 다른 부위(예를 들면 제3 사이클론(4c), 제4 사이클론(4d), 가소로(5), 로터리킬른 가마후미부(6b) 등)로부터 추기한 추기가스에 의해 집진 더스트를 가열할 수도 있다. 이 경우에, 추기가스의 온도가 400~1100℃ 정도이면 되고, 특히 500~600℃ 정도인 것이 바람직하다. 400℃ 미만이면 중금속을 충분히 휘발시키는 것이 어려워질 우려가 있고, 1100℃를 넘으면 가스 추기가 어려워진다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 전혀 제한되는 것이 아니다.

[실시예 1]

도 2에 나타낸 기류가열실험장치를 이용하여 EP 더스트 중의 수은 농도(㎎/㎏)를 측정했다. 기류가열실험장치(20)는 제트히터(라이스터 저팬사제, 상품명: 라이스터 열풍기 핫윈드 S형)(21)와 복수의 가열버너(22)를 가지는 가열관(23), 가열관(23)의 일단부에 접속된 냉각관(24), 가열관(23)과 냉각관(24)의 접속부에 설치된, 여과지를 가지는 EP 더스트 포집용 프로브(25)를 구비한다. 이러한 기류가열실험장치(20)에 있어서는, 냉각관(24)을 통해 흡인함으로써, 가열관(23)의 타단부로부터 공급된 EP 더스트가 가열되면서 가열관(23) 내를 이동하고, 또한 EP 더스트 포집용 프로브(25)를 통해 흡인함으로써, 상기 프로브(25)의 여과지에 EP 더스트가 포집된다. 또한, 가열 후의 EP 더스트 중의 수은 농도(㎎/㎏)를, 가열기화원자흡광분석장치(니폰인스트루먼트사제, 상품명: SP-3D 및 RD-3)를 이용하여 측정했다.

또한, 이러한 측정에 이용한 EP 더스트로는, 기존의 시멘트 제조장치의 전기집진기(EP)에서 포집된 EP 더스트를 이용하고, 상기 EP 더스트 중의 수은 농도는 12.8㎎/㎏이었다. 또한, 가열온도는 400℃, 500℃ 및 600℃로 하고, 가열시간은 2초, 4초 및 6초로 하였다.

측정 결과를 표 1, 도 3 및 도 4에 나타낸다.

가열온도(℃)	가열시간(초)	가열처리 더스트 Hg 농도(㎎/㎏)	Hg 제거율(%)
400	2	1.68	86.9
	4	1.32	89.7
	6	1.11	91.3
500	2	0.97	92.4
	4	0.38	97.0
	6	0.27	97.9
600	2	0.23	98.2
	4	0.19	98.5
	6	0.18	98.6

표 1, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 400℃ 이상의 온도에서 2초 이상 가열함으로써, 더스트 중의 수은을 85% 이상 휘발시키는 것이 가능하고, 6초 이상 가열함으로써, 더스트 중의 수은을 90% 이상 휘발시키는 것이 가능한 것이 확인되었다. 또, 600℃ 이상의 온도에서 가열함으로써, 가열시간에 영향을 받지 않고 더스트 중의 수은을 98% 이상 휘발시키는 것이 가능한 것이 확인되었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 이용한 기류가열실험장치(20)를 이용하여 가열온도를 600℃로 한 경우에 있어서의 냉각관(24) 내(250℃)에서의 수은 농도를, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 측정했다.

측정 결과를 표 2에 나타낸다.

가열온도(℃)	냉각관 온도(℃)	Hg 농도(㎎/㎏)	Hg 제거율(%)
600	250	2.33	81.8

표 2에 나타낸 바와 같이, 600℃로 가열 후, 냉각관(24)에서 EP 더스트의 온도를 250℃까지 저하시켰다고 해도 80% 이상의 수은을 휘발시키는 것이 가능한 것이 확인되었다. 이 결과로부터, 도 1에 나타낸 시멘트 제조시스템(1)의 제2 사이클론(4b)으로부터의 650℃ 정도의 추기가스에 의해 집진 더스트를 가열하고, 온도조절장치(12)에서 250℃ 정도로까지 온도를 저하시킨 뒤에 백필터(13) 및 중금속 제거탑(14)에 의한 처리를 실시함으로써, 집진 더스트 중의 수은을 80% 이상 제거 가능하다고 생각된다.

(산업상이용가능성)

본 발명의 중금속 제거장치는 시멘트 제조시스템에 있어서의 계내의 중금속의 농도 저감, 특히 수은의 농도 저감에 유용하다.

1: 시멘트 제조시스템
4: 프리히터
6a: 로터리킬른(킬른)
6b: 로터리킬른 가마후미부(킬른 가마후미부)
8: 집진장치
10: 중금속 제거장치
11: 사이클론세퍼레이터(제1 분리장치)
12: 온도조절장치
13: 백필터(제2 분리장치)
14: 중금속 제거탑

Claims

수은을 포함한 시멘트원료를 소성하는 킬른에서 배기가스 경로에 설치되어 배기가스 중의 더스트를 포집하는 집진장치를 구비하는 시멘트 제조장치에 있어서 상기 집진장치에서 포집된 더스트에 포함된 수은을 제거하는 장치로서,
상기 시멘트 제조장치에서 400~1100℃의 추기가스로 인해 가열된 상기 더스트와 상기 수은을 포함한 추기가스를 분리하는 분리장치; 및
상기 분리장치에서 분리된 추기가스로부터 수은을 제거하는 수은 제거탑을 구비하는
수은 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 분리장치가,
상기 더스트의 일부와 상기 배기가스를 분리하는 제1 분리장치, 및 상기 제1 분리장치의 후단에 설치되어, 상기 더스트의 잔부와 상기 배기가스를 분리하는 제2 분리장치를 가지는
수은 제거장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 분리장치와 상기 제2 분리장치 사이에,
260℃ 이하이면서 상기 수은이 휘발할 수 있는 온도 이상의 온도로 조절하는 온도조절장치가 추가로 설치되어 있는
수은 제거장치.
수은을 포함한 시멘트원료를 예열하는 프리히터;
상기 프리히터에서 예열된 시멘트원료를 소성하는 킬른;
상기 프리히터로부터 배출되는 배기가스 중의 더스트를 포집하는 집진장치;
청구항 2 또는 3에 따른 수은 제거장치; 및
상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부와 상기 제1 분리장치를 접속하여, 상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부로부터 추기한 추기가스를 상기 제1 분리장치로 공급하는 덕트를 구비하고,
상기 집진장치에서 포집된 더스트를 상기 덕트 중간으로 도입하고,
상기 제1 분리장치 및 상기 제2 분리장치에서 분리된 더스트를 상기 프리히터에 투입하는
시멘트 제조시스템.
제4항에 있어서,
상기 프리히터 또는 상기 킬른의 가마후미부로부터 추기한 400~1100℃의 추기가스가 상기 덕트를 통해 상기 제1 분리장치로 공급되는
시멘트 제조시스템.