TWI410270B - 水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法 - Google Patents

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Junichi Terasaki
Hisashi Kondo
Mitsuharu Hagi
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Description

水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法 發明領域
本發明係有關於一種用以除去水泥窯之燃燒廢氣中之粉塵、NOx、戴奧辛等殘留性有機污染物質、揮發性有機化合物及CO等有害物質之水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法。
 發明背景
如第2圖所示，水泥焙燒設備21係由預熱器22、鍛燒爐23、水泥窯24及熟料冷卻機25等所構成，又，自原料供給系統投入至預熱器22之水泥原料R係於預熱器22中預熱、於鍛燒爐23中鍛燒、於水泥窯24中焙燒，且所製造之熟料C1係於熟料冷卻機25中冷卻。在此，來自水泥窯24之燃燒廢氣之處理係由於主原料之石灰石具有吸附SOx之性質，因此會進行於預熱器22中之脫硫與利用電集塵機26之粉塵回收，且處理後之燃燒廢氣會經由風扇27及煙囪28朝大氣中放出。
以往雖然水泥窯24之燃燒廢氣中所含有之鹼、氯、硫、重金屬等有害物質不多，然而，隨著近年來藉由水泥製造設備來處理之循環原燃料量之增加及今後之增加計劃，可預料前述有害物質之排出量會增加，因此會有今後構成問題之虞。
故，於除去前述有害物質時，舉例言之，於專利文獻1 中揭示有一種技術，該技術係自水泥窯之入口罩抽取燃燒廢氣之一部分，同時供給冷卻用空氣並將抽取廢氣冷卻至600℃至800℃後，將冷卻廢氣導入旋風器並分離收集粗粒粉塵，且將所收集之粗粒粉塵循環導入窯入口罩，同時將旋風器廢氣之一部分循環導入窯入口罩，且於熱回收旋風器廢氣之剩餘部分後導入集塵機並除去微粒粉塵。
再者，藉由與前述相同之目的，於專利文獻2中揭示有一種技術，該技術係取樣導入窯入口罩之預熱原料並分析有害物質之含有量，且控制自旋風器循環至窯入口罩之廢氣流量以使分析結果達成目標值，同時偵測旋風器入口氣體溫度並控制冷卻用空氣流量，使旋風器入口氣體溫度之範圍構成600℃至800℃，同時，偵測冷卻用空氣流量及該廢氣流量並控制廢氣流量，使自前述集塵機排出系統外之廢氣流量與冷卻用空氣流量大致相等。
又，於專利文獻3中揭示有一種技術，該技術包含有：自燃料供給口供給燃料且自燃料供給口及/或其附近供給含氨態氮廢棄物並使其燃燒之程序；及藉由前述燃燒將在使含氨態氮廢棄物燃燒前之階段自含氨態氮廢棄物產生之含氨氣體導入氣體溫度為700℃以上之部位之程序，藉此，可以低成本降低水泥窯中NOx之產生量，且於抑制NOx時不會散發惡臭。
再者，為了有效地自水泥焙燒裝置之廢氣中回收低熔點化合物，於專利文獻4中揭示有一種廢氣處理方法及裝置，其係抽取來自水泥焙燒裝置之廢氣之一部分以回收低 熔點化合物，且在將抽取廢氣之溫度狀態構成1100℃至1500℃後將抽取廢氣急冷且構成120℃至600℃並回收低熔點化合物者。
〔專利文獻1〕
日本特開平11-130489號公報
〔專利文獻2〕
日本特開平11-130490號公報
〔專利文獻3〕
日本特開2000-130742號公報
〔專利文獻4〕
日本特開2003-277106號公報
 發明概要
如前所述，雖然目前與來自水泥窯之燃燒廢氣同時排出之重金屬等有害物質在數量上不成問題，然而，近年來因應循環資源活用之要求，於水泥焙燒設備中投入各種循環原燃料，若今後持續地增加循環資源之投入量，則前述有害物質之排出量會增加且有構成問題之虞。又，由於在水泥焙燒設備中所產生之燃燒廢氣之數量多，因此有害物質之除去設備亦必須大規模化，且會有設備成本及運轉成本增加之虞。
故，本發明之目的係提供一種可降低、抑制設備成本及運轉成本並有效地除去水泥窯燃燒廢氣中之有害物質之 燃燒廢氣處理裝置及處理方法。
為了達成前述目的，本發明係一種水泥窯燃燒廢氣處理裝置，又，包含有：集塵裝置，係收集水泥窯燃燒廢氣中之粉塵者；觸媒毒化物質除去裝置，係自通過該集塵裝置之水泥窯燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質者；預熱裝置，係預熱業已通過該觸媒毒化物質除去裝置之水泥窯燃燒廢氣者；及觸媒裝置，係除去業已藉由該預熱裝置預熱之水泥窯燃燒廢氣中選自於氮氧化物、揮發性有機化合物、一氧化碳、殘留性有機污染物質、碳氫化合物及臭氣物質之一種以上者。又，所謂殘留性有機污染物質(Persistent organic pollutants(POPs))係指如PCB(多氯聯苯)或戴奧辛等因難分解性而殘留於環境中且使人的健康或生態系受到影響之化合物。又，碳氫化合物及臭氣物質係指脂肪族飽和碳氫化合物、脂肪族不飽和碳氫化合物及醛類、醇類、酮類、脂肪酸族、酯類、硫化物、胺類及其他氮化物，具體而言，係指氨、甲硫醇、硫化氫、甲硫醚、甲基二硫醚、三甲胺、乙醛、丙醛、正丁醛、異丁醛、正戊醛、異戊醛、異丁醇、乙酸乙酯、甲基異丁基酮、甲苯、苯乙烯、二甲苯、丙酸、正丁酸、正戊酸、異戊酸等。
又，依據本發明，由於在藉由集塵裝置收集水泥窯燃燒廢氣中之粉塵後藉由觸媒毒化物質除去裝置自該燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質，且於藉由預熱裝置預熱該燃燒廢氣後藉由觸媒裝置自該燃燒廢氣中除去選自於氮氧化物、 揮發性有機化合物、一氧化碳、殘留性有機污染物質、碳氫化合物及臭氣物質之一種以上，因此，即使不使用大規模之設備，亦可自水泥窯燃燒廢氣中除去有害物質，且亦可降低、抑制用以除去有害物質之運轉成本。
於前述水泥窯燃燒廢氣處理裝置中，可將前述觸媒毒化物質除去裝置作成自該燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質之濕式集塵機，較為理想的是作成於前述水泥窯燃燒廢氣中添加次氯酸鈉之洗滌器或一面於前述水泥窯燃燒廢氣中注入活性碳一面集塵之袋濾器。藉由使用於水泥窯燃燒廢氣中添加次氯酸鈉之洗滌器來作為觸媒毒化物質除去裝置，可使觸媒毒化物質之氯化氫溶解於水中而除去，並可藉由洗滌器收集粉塵，且亦可有效地除去重金屬之水銀。又，藉由使用一面於水泥窯燃燒廢氣中注入活性碳一面集塵之袋濾器或填充有活性碳之活性碳吸附塔來作為觸媒毒化物質除去裝置，可有效地除去觸媒毒化物質之粉塵及水銀，且亦可除去SOx。
於前述水泥窯燃燒廢氣處理裝置中，觸媒毒化物質除去裝置中之次氯酸鈉添加液濃度之範圍宜在1mg/L以上、1,000mg/L以下。若次氯酸鈉之添加液濃度小於1mg/L，則觸媒毒化物質之Hg及Ca、K、粉塵等觸媒毒化成分之除去率會降低，且觸媒毒化物質之附著量會增加而使觸媒之耐久性降低。另一方面，即使次氯酸鈉之添加液濃度大於1,000mg/L，觸媒毒化物質之除去率亦達飽和，且可預料不會有更大之效果。
於前述水泥窯燃燒廢氣處理裝置中，前述觸媒裝置可構成為於上游側具有鈦．釩觸媒等氧化物系觸媒、於下游側具有選自於鉑、鈀、銠及釕之一種之貴金屬之貴金屬系觸媒。又，宜自觸媒裝置之入口側上部噴霧作為還原劑之NH3 等。
雖然水泥窯燃燒廢氣中NOx、一氧化碳、殘留性有機污染物質及揮發性有機化合物等有害物質為低濃度，然而卻無法否定可能會多成分地含有這些有害物質。於使用觸媒來處理該水泥窯廢氣之方法中，針對觸媒裝置內之觸媒配置，在上游側配置氧化物系觸媒、在下游側配置貴金屬系觸媒係比在上游側配置貴金屬系觸媒、在下游側配置氧化物系觸媒更理想。藉由自觸媒反應裝置之入口上游部噴霧NH3 且於觸媒反應裝置內採取於上游側配置氧化物系觸媒、於下游側配置貴金屬系觸媒之形態，可使NOx、揮發性有機化合物之處理變得特別有效。若將觸媒裝置內之配置作成於上游側配置貴金屬系觸媒、於下游側配置氧化物系觸媒之相反結構，則NOx之除去性能會降低，同時除臭性能亦會明顯地惡化。
又，為前述氧化物系觸媒之鈦．釩觸媒及前述鉑、鈀、銠及釕等之貴金屬系觸媒之孔尺寸(孔徑)係1.75mm以上、3.75mm以下，又，1.75mm以上、2.90mm以下為較理想之尺寸範圍。藉由觸媒毒化物質除去裝置可除去有毒煙霧及有毒粉塵，且可避免觸媒因煙霧及粉塵所造成之孔阻塞，且可減少毒化物質附著量，藉此亦可提升耐久性。若為觸 媒之孔尺寸(孔徑)大於3.75mm之尺寸之觸媒，則雖然更不容易產生因煙霧及粉塵所造成之孔阻塞，然而，由於廢氣之接觸面積減少，因此必須觸媒量會增加，且在經濟上是不利的。另一方面，若觸媒之孔尺寸(孔徑)小於1.75mm，則雖然具有廢氣之接觸面積增加且必須觸媒量減少之效果，然而卻具有廢氣之壓力損失增加之缺點，再者，未藉由毒化物質除去裝置完全除去之有毒煙霧及有毒粉塵會飛過來而成為觸媒之孔阻塞之原因，且耐久性亦會降低。
於前述水泥窯燃燒廢氣處理裝置中，可將前述預熱裝置作成永司登(Ljungstrom)型熱交換器、熱泵或熱管，藉此，可提升熱回收效率，且可大幅地降低該處理裝置之設備成本。
又，本發明係一種水泥窯燃燒廢氣處理方法，其係收集水泥窯燃燒廢氣中之粉塵，並自集塵後之燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質，且將除去前述觸媒毒化物質後之燃燒廢氣升溫至140℃以上，並利用觸媒除去升溫後之燃燒廢氣中選自於氮氧化物、揮發性有機化合物、一氧化碳、殘留性有機污染物質、碳氫化合物及臭氣物質之一種以上者。為了防止脫硝及揮發性有機化合物之分解效率之降低，將除去觸媒毒化物質後之燃燒廢氣升溫至140℃以上，且如前所述，即使不使用大規模之設備，亦可自水泥窯燃燒廢氣中除去有害物質，且亦可降低、抑制用以除去有害物質之運轉成本。
於前述水泥窯燃燒廢氣處理方法中，可依照水泥窯燃 燒廢氣之氮氧化物濃度，於前述除去觸媒毒化物質後之燃燒廢氣中添加氨氣，或者於140℃以上之燃燒廢氣中添加氨水或尿素水後使其通過觸媒，藉此，可使氨之使用量適當化，同時可將排出至系統外之氨量抑制在最小限度。
又，於前述水泥窯燃燒廢氣處理方法中，在將前述除去觸媒毒化物質後之燃燒廢氣升溫至140℃以上時，可利用自通過前述觸媒之燃燒廢氣所回收之熱或/及設置有該水泥窯之工廠內之廢熱蒸氣，藉此，可有效地利用工廠內之能源並處理來自水泥窯之燃燒廢氣。
如前所述，若藉由有關本發明之燃燒廢氣處理裝置及處理方法，則可降低、抑制設備成本及運轉成本，並有效地除去在水泥焙燒設備中所產生之有害物質。
 較佳實施例之詳細說明
其次，一面參照第1圖，一面說明本發明之一實施形態。又，如背景技術欄中亦已說明，水泥焙燒設備1包含有預熱器2、鍛燒爐3、水泥窯4及熟料冷卻機5等，且水泥原料R係自未圖示之原料供給系統投入至預熱器2，並經由於預熱器2中之預熱、於鍛燒爐3中之鍛燒及於水泥窯4中之焙燒而製造出水泥熟料C1。該水泥熟料C1係於熟料冷卻機5中冷卻後於精加工程序中粉碎。
有關本發明之燃燒廢氣處理裝置係配置於水泥焙燒設備1之後段，且藉由後述構件等所構成，即：電集塵機6， 係收集來自預熱器2之燃燒廢氣G1中之粉塵者；濕式集塵機7，係收集自電集塵機6排出之燃燒廢氣G2中之水溶性成分及粉塵等，且具有作為觸媒毒化物質除去裝置之機能者；次氯酸鈉生成裝置9，係將次氯酸鈉供給至濕式集塵機7者；熱交換器10及加熱器11，係用以預熱業已通過濕式集塵機7之燃燒廢氣G3者；觸媒裝置12，係除去業經預熱之燃燒廢氣G4中之NOx及戴奧辛等殘留性有機污染物質等者；固液分離機16，係將自濕式集塵機7排出之漿體S進行固液分離者；及水銀吸附塔17，係吸附藉由固液分離機16分離之液體中之水銀者。
電集塵機6係用以收集來自預熱器2之燃燒廢氣G1中之粉塵者，又，亦可使用袋濾器來取代電集塵機6，且亦可同時設置兩者。
濕式集塵機7係用以收集通過電集塵機6之燃燒廢氣G2中之水溶性成分及粉塵，且除去對後段之觸媒裝置12之壽命造成大幅影響之觸媒毒化物質之粉塵、硫酸霧、氯化氫(HCl)、水銀(Hg)等。
舉例言之，該濕式集塵機7可使用混合洗滌器(睦股份有限公司(Mu Company Limited)製造之睦洗滌器(MU SCRUBBER)等)。又，所謂混合洗滌器係於筒體內配置有複數在氣體與液體以對流或並流於該筒體內移動之過程中賦予該流動旋轉之導葉，且使氣體與液體接觸並進行反應及粉塵之收集等之裝置，較為理想的是將氣體與液體作成並流且交互地配置賦予該流動右旋之導葉及賦予左旋之導 葉。又，為了避免裝置過於大型化，將濕式集塵機7之燃燒廢氣之滯留時間設定為1秒至10秒。
於濕式集塵機7之下方配置有循環液槽7a，且於濕式集塵機7與循環液槽7a間設置有泵8，又，可透過循環液槽7a與泵8使濕式集塵機7中所產生之漿體循環。
次氯酸鈉生成裝置9係用以將次氯酸鈉供給至濕式集塵機7者，又，藉由次氯酸鈉，可氧化燃燒廢氣G2中所含有之水銀等。該次氯酸鈉生成裝置9宜使用於處理水中進行直接電解且無需鹽水之串聯式之極性變換式者。
熱交換器10係進行自循環液槽7a排出之燃燒廢氣G3與自觸媒裝置12排出之燃燒廢氣G5間之熱交換。該熱交換器10宜使用永司登(註冊商標)式熱交換器(阿爾斯通(Alstom)股份有限公司製造)。永司登式熱交換器係於加熱側氣體中直接加熱蓄熱體，且亦直接加溫被加熱氣體者，舉例言之，於本體之殼體之內部，支持於旋轉軸之圓盤狀熱交換元件係設置為可旋轉，又，熱交換元件係於半徑方向積層多數波形鋼板且於相互間具有間隙，同時藉由使自循環液槽7a排出之燃燒廢氣G3與自觸媒裝置12排出之燃燒廢氣G5流至該間隙而進行熱交換。
加熱器11係利用設置有水泥焙燒設備1之工廠內之廢熱蒸氣ST等來加熱自熱交換器10排出之燃燒廢氣G4。加熱燃燒廢氣G4係為了於觸媒裝置12中更有效地脫硝及分解戴奧辛等殘留性有機污染物質等。又，於加熱器11之入口側係添加在後段之觸媒裝置12中作為還原劑使用之氨 (NH3 )。於觸媒裝置12之前段添加氨係為了利用藉由風扇14或加熱器11之混合效果，且可於除了加熱器11之入口側以外之濕式集塵機7出口至觸媒裝置12入口之間添加在可利用前述混合效果之處。
觸媒裝置12係用以分解、除去業已通過熱交換器10之燃燒廢氣G4中之NOx及殘留性有機污染物質等者。藉由將該觸媒裝置12形成為蜂窩狀，則即使是在處理大量燃燒廢氣G4時亦可構成為較小型化。
其次，詳細說明觸媒裝置12中所使用之觸媒。於觸媒裝置12中可使用通常用在廢氣處理中之觸媒，舉例言之，亦可使用廢氣脫硝觸媒。於觸媒裝置12中，上游側係使用作為氧化物系觸媒之鈦．釩觸媒，下游側則使用作為貴金屬系觸媒之鉑或鈀觸媒等。
所謂鈦．釩系觸媒係指必須具有鈦(Ti)及釩(V)之觸媒。該觸媒係具有為有害物質之NOx之高分解活性(脫硝活性)，同時對於為有害物質之揮發性有機化合物之分解除去可發揮高度之機能。
再者，可併用選自於鎢(W)、鉬(Mo)、矽(Si)及鋯(Zr)之一種以上之金屬氧化物等，較為理想的是使用Ti之單獨氧化物，更為理想的是使用鈦(Ti)與選自於矽(Si)及鋯(Zr)之一種以上之金屬氧化物，特別是以Ti與Si之二元系複合氧化物或Ti與Zr之二元系複合氧化物最為理想。
於鈦．釩系觸媒中所佔之鈦(Ti)之含有量並無特殊之限制，舉例言之，相對於鈦．釩系觸媒之全質量，以氧化物換 算質量比宜為15質量%至99.9質量%，且以30質量%至99質量%尤佳。若小於15質量%，則由於比表面積之降低等而有無法得到充分之效果之情形，另一方面，若大於99.9質量%，則有無法得到充分之觸媒活性之虞。
選自於由釩(V)、鎢(W)、鉬(Mo)所構成之群中之至少一種之金屬氧化物之比例並無特殊之限制，然而，相對於鈦．釩系觸媒之合計量，以氧化物換算質量比為0.5質量%至30質量%，較為理想的是1質量%至20質量%。若小於0.5質量%，則有無法得到充分之觸媒活性之虞，另一方面，若大於30質量%，則會產生觸媒成分之凝結，且有無法得到充分之性能之虞，同時觸媒本身之成本會提高，並牽繫到廢氣處理成本之高漲。
積層於鈦．釩系觸媒之下游側之貴金屬系觸媒係使用載持有選自於鉑、鈀、銠及釕之至少一種之貴金屬及/或其化合物之氧化觸媒。該觸媒可使用適當載體，並將鉑等載持於載體來使用，舉例言之，可使用氧化鋁、二氧化矽、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釩、氧化鐵、氧化錳、這些氧化物之混合物．複合氧化物來作為載體。又，亦可使用前述鈦．釩系觸媒來作為載體。
以下顯示貴金屬系觸媒之調製例。舉例言之，可藉由這些貴金屬之鹽類或其溶液添加於前述鈦．釩系觸媒粉體或漿體中。又，選自於鉑、鈀、銠及釕之至少一種之貴金屬及/或其化合物成分之載持可藉由浸漬來進行，且以該浸漬載持較為理想。
於貴金屬系觸媒中，貴金屬及/或其化合物成分係相對於載體含有0.001質量%至5質量%，較為理想的是0.05質量%至2.5質量%之金屬。若小於0.001質量%，則揮發性有機化合物之分解活性會降低，若大於5質量%，則無法得到與所添加者平衡之活性，因此較不理想。
又，觸媒裝置12中所使用之前述氧化物系觸媒及貴金屬系觸媒亦可載持於由氧化鋁、二氧化矽、矽鋁、堇青石、二氧化鈦、不鏽鋼、金屬等所構成之板狀、波形板狀、網狀、蜂窩狀、圓柱狀、圓筒狀等形狀之載體來使用。
前述觸媒之調製方法並無特殊之限制，舉例言之，可採用沈澱法(共沈澱法)、沈著法、混練法等以往公知之方法。舉例言之，可列舉如下述之方法等，即：將含有鈦與選自於矽(Si)、鋯(Zr)之一種以上之前述二元系複合氧化物、鈦氧化物、鈦氧化物與選自於矽(Si)、鋯(Zr)之一種以上之氧化物之混合物中的任一者作成含鈦成分，且將含有釩源之水溶液與一般在進行此種成形時所使用之有機或無機成形助劑同時地加入該含鈦成分之粉末中，並進行混合、混練且加熱而使水分蒸發，同時作成可押出之糊狀，且在藉由押出成形機將其成形為蜂窩狀等後進行乾燥，並於空氣中以高溫(較佳者為200℃至600℃)進行焙燒。
又，其他方法亦可採用將前述含鈦成分預先成形為球狀、圓柱狀之顆粒、格子狀之蜂窩等形狀並進行焙燒後，浸漬載持含有釩源之水溶液之方法。又，亦可藉由將前述含鈦成分之粉末與氧化釩粉體直接混練之方法來調製。
觸媒裝置12中所使用之觸媒在BET表面積上並無特殊之限制，然而，宜為20m2 /g至300m2 /g，較為理想的是30m2 /g至250m2 /g者具有高活性，且耐久性優異。又，若利用水銀壓入法之細孔體積過小，則為了本發明目的之有害物質(NOx、殘留性有機污染物質、揮發性有機化合物及CO)之除去的觸媒活性及耐久性會降低，若過大，則觸媒之強度會降低，因此，宜為細孔體積之範圍為0.3cc/g至0.55cc/g之觸媒。
前述氧化物系觸媒及貴金屬系觸媒之形狀並無特殊之限制，可使用成形為蜂窩狀、板狀、網狀、圓柱狀、圓筒狀等所期望之形狀者。
進行目的之有害物質之除去的觸媒裝置之觸媒溫度宜為140℃以上，且以180℃以上尤佳。若觸媒溫度小於140℃，則脫硝及揮發性有機化合物之分解效率會降低之故。
前述氧化物系觸媒及貴金屬系觸媒之廢氣之空間速度並無特殊之限制，然而，宜為100Hr-1 至100000Hr-1 ，且以200Hr-1 至50000Hr-1 尤佳。若小於100Hr-1 ，則由於裝置會變得過大，因此會沒有效率，另一方面，若大於100000Hr-1 ，則會有脫硝及揮發性有機化合物之分解效率降低之傾向。
又，前述揭示係以鈦．釩系觸媒及使用複數觸媒為中心來說明，然而，只要是於有關本發明之廢氣處理中可發揮效果者，則不限於鈦．釩系之觸媒，且亦可使用單一或複數 觸媒，又，使用條件當然不受限制。
其次，回到第1圖之流程之說明，固液分離機16係用以將自濕式集塵機7排出之漿體進行固液分離者，且可使用壓濾機等。
水銀吸附塔17係用以吸附藉由固液分離機16分離之液體中之水銀者。水銀吸附塔17之排水W之一部分係供給至次氯酸鈉生成裝置9，且用以生成次氯酸鈉。
其次，一面參照第1圖，一面說明具有前述構造之燃燒廢氣處理裝置之動作。
於預熱器2中脫硫且來自水泥窯4之燃燒廢氣G1係導入電集塵機6，且回收燃燒廢氣G1中之粉塵。通過電集塵機6之燃燒廢氣G2係導入濕式集塵機7，且在此收集燃燒廢氣G2中之水溶性成分及粉塵，並除去對後段之觸媒裝置12之壽命造成大幅影響之粉塵、硫酸霧、氯化氫(HCl)、水銀(Hg)等觸媒毒化物質。又，燃燒廢氣G2之溫度係控制在100℃。
於濕式集塵機7中所產生之漿體係透過循環液槽7a及泵8循環，並充分地進行燃燒廢氣G2與液體間之接觸，且可有效地進行利用自次氯酸鈉生成裝置9供給之次氯酸鈉之水銀的氧化及水溶性成分與粉塵之回收。又，於濕式集塵機7中會使水循環，同時抽取其一部分而供給至固液分離機16，又，該循環水係以水溶性成分之再揮發不會構成問題來排水。
業已除去水溶性成分、粉塵等觸媒毒化物質之80℃之燃燒廢氣G3係自循環液槽7a導入熱交換器10及加熱器11並 進行加熱。如前所述，加熱燃燒廢氣G3者係由於宜在140℃至500℃進行觸媒裝置12中之燃燒廢氣G4之脫硝及殘留性有機污染物質之分解之故，又，若考慮觸媒之分解性能與耐久性，則宜於230℃至270℃進行分解。
熱交換器10之熱源係使用自觸媒裝置12排出之燃燒廢氣G5。於熱交換器10中，將自觸媒裝置12排出之燃燒廢氣G5與自濕式集塵機7導入之燃燒廢氣G3進行熱交換。若僅為於熱交換器10中之熱交換，則無法充分地進行燃燒廢氣G4之升溫，因此，於加熱器11導入輔助蒸氣ST，且進一步地加熱燃燒廢氣G4。該輔助蒸氣ST可使用設置有水泥焙燒設備1之工廠內之廢熱蒸氣。
又，於加熱器11之入口側係注入作為觸媒裝置12中所使用之脫硝劑之氨(NH3 )。氨之注入量係依照自預熱器2排出之燃燒廢氣G1之NOx濃度來控制。又，如前所述，氨可於除了加熱器11之入口側以外之濕式集塵機7出口至觸媒裝置12入口之間添加在可利用混合效果之處。又，亦可構成於業已藉由加熱器11預熱後之燃燒廢氣中添加氨水後使其通過觸媒裝置12。
其次，燃燒廢氣G4係供給至觸媒裝置12，且分解、除去NOx、殘留性有機污染物質、揮發性有機化合物及CO等。如前所述，觸媒裝置12內之溫度係控制在適合燃燒廢氣G4之脫硝及殘留性有機污染物質之分解之140℃至500℃，且以230℃至270℃為佳。在此，由於配置有熱交換器10，因此可提高、控制觸媒裝置12內之溫度，且盡可能地使觸媒 裝置12之運轉溫度上升，藉此，可提升觸媒裝置12之效率，並減少觸媒之使用量。
來自觸媒裝置12之燃燒廢氣G5係經由熱交換器10、風扇14及煙囪15朝大氣中放出。風扇14出口之燃燒廢氣G6之溫度係回收廢熱而構成110℃。
另一方面，自循環液槽7a排出之漿體S係藉由固液分離機16固液分離，又，所分離之濾渣C係作為水泥原料來利用。另一方面，藉由固液分離機16分離之液體中之水銀係以氯錯離子(HgCl4 2- )溶解於水中，且藉由水銀吸附塔17進行吸附。又，水銀係先以(HgCl2 )O固體分離，然後亦吸附、分離離子。業已除去水銀之排水W之一部分係供給至次氯酸鈉生成裝置9，其他則於系統外進行處理，或者亦可利用於水泥窯4之燃燒廢氣G1之冷卻、水泥原料磨機或水泥原料之乾燥機等之散水中。
〔實施例1〕
其次，表1係顯示有關本發明之水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法之第1實施例使用具有第1圖所示之構造之燃燒廢氣處理裝置，且觸媒裝置12中使用鈦．釩觸媒時之各有害物質除去率。於本試驗中，將觸媒裝置12入口之燃燒廢氣溫度設為180℃，且將空間速度(SV值)設為5060Hr-1 ，又，有害物質除去率係使用電集塵機6之出口之各有害物質之濃度與觸媒裝置12之出口之各有害物質之濃度來算出，即，顯示於電集塵機6之出口之各有害物質藉由觸媒裝置12等所除去之比例。
如表1所示，若藉由本發明，則可以高效率除去NOx、殘留性有機污染物質、揮發性有機化合物、粉塵、PCB等有害物質。
〔實施例2〕
其次，表2係顯示有關本發明之水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法之第2實施例使用具有第1圖所示之構造之燃燒廢氣處理裝置，且觸媒裝置12中於上游側設置鈦．釩觸媒(氧化物系觸媒)、於下游側設置鉑觸媒(貴金屬系觸媒)之形態時之各有害物質除去率。
於本試驗中，將觸媒裝置12入口之燃燒廢氣溫度設為180℃、210℃、250℃。又，空間速度(SV值)係鈦．釩觸媒為5,060Hr-1 ，鉑觸媒則為24,200Hr-1 。還原劑(NH3 氣體)係於觸媒裝置上游側噴霧，且將NOx與NH3 之莫耳比設為1。又，有害物質除去率係使用電集塵機6之出口之各有害物質之濃度與觸媒裝置12之出口之各有害物質之濃度來算出，即，顯示於電集塵機6之出口之各有害物質藉由觸媒裝置12等所除去之比例。
又，比較例1係作成於觸媒裝置12之上游側配置鉑觸 媒、於下游側配置鈦．釩觸媒之形態，其他條件則作成與實施例2相同。
如表2所示，藉由併用鉑觸媒，可進一步地提升氨之除去率，同時亦可大致除去CO，然而，於觸媒裝置12入口之燃燒廢氣溫度為250℃時，在比較例1中NOx之除去率會大幅地降低，同時臭氣之除去率亦會降低，因此，如本發明之實施例2，宜於上游側設置氧化物系觸媒、於下游側設置貴金屬系觸媒。
如前所述，觸媒裝置12之觸媒之配置形態係單獨為上游側之觸媒之氧化物系觸媒時亦可得到效果且較為理想。又，藉由作成於上游側具有氧化物系觸媒、於下游側具有貴金屬系觸媒之形態之觸媒二段系統，可得到更優異之效果且更為理想。
於氧化物單獨系統中，可分解除去為廢氣中之有害物 質之NOx、揮發性有機化合物及殘留性有機污染物質。又，若於上游側具有氧化物系觸媒、於下游側具有貴金屬系觸媒且作成觸媒二段系統，則可分解除去為廢氣中之有害物質之NOx、揮發性有機化合物及殘留性有機污染物質，同時可分解除去CO，且亦可提升揮發性有機化合物之分解性能並得到更優異之效果。
又，於藉由上游觸媒除去NOx之過程中，藉由噴霧氨氣，可分解除去NOx，然而，依照情形之不同，有時會於上游側觸媒殘存未反應之氨，且若直接朝大氣中放出，則會有成為二次公害之元兇之情形。為了加以預防，必須於氨注入控制中進行精密控制且進行問題之避免。另一方面，藉由作成於上游側具有氧化物系觸媒、於下游側具有貴金屬系觸媒之觸媒二段系統，而可藉由下游側觸媒分解除去未反應之氨，同時無需精密之控制，且亦可抑制因氨所造成之二次公害。
〔實施例3〕
其次，表3係顯示有關本發明之水泥窯燃燒廢氣處理裝置及處理方法之第3實施例使用具有第1圖所示之構造之燃燒廢氣處理裝置，且觸媒裝置12中於上游側設置鈦．釩觸媒(氧化物系觸媒)、於下游側設置鉑觸媒(貴金屬系觸媒)之形態時之各有害物質除去率。
於本試驗中，將觸媒裝置12入口之燃燒廢氣溫度設為180℃，又，空間速度(SV值)係鈦．釩觸媒為5,060Hr-1 ，鉑觸媒則為24,201Hr-1 。觸媒之孔尺寸(孔徑)係鈦．釩觸媒使用 2.9mm之蜂窩狀觸媒，鉑觸媒則使用1.77mm之蜂窩狀觸媒。還原劑(NH3 氣體)係於觸媒裝置上游側噴霧，且將NOx與NH3 之莫耳比設為1。又，如第3圖所示，所謂觸媒之孔尺寸(孔徑)係指蜂窩狀之觸媒12的廢氣通過孔(正方形)12a之左端至右端之尺寸L。又，於第1圖之濕式集塵機7中係將次氯酸鈉濃度作成2mg/kg-H2 O來添加。表3係顯示各有害物質之除去率及耐久性。
另一方面，比較例2係作成除去第1圖之濕式集塵機之製程，觸媒之配置形態、觸媒孔尺寸及其他條件則與實施例3相同。
由該表中可知，比較例2無法除去水銀及煙塵，其他有害物質則雖然初期除去率與實施例3相同，然而，1000小時後除去率亦比實施例3低且耐久性差。
又，於前述實施形態中，觸媒毒化物質除去裝置係使用於燃燒廢氣G2中添加次氯酸鈉之濕式集塵機7，然而，亦可使用一面於燃燒廢氣G2中注入活性碳一面集塵之袋濾器，又，藉由使用活性碳，可有效地除去粉塵、水銀及SOx。
1，21‧‧‧水泥焙燒設備
2，22‧‧‧預熱器
3，23‧‧‧鍛燒爐
4，24‧‧‧水泥窯
5，25‧‧‧熟料冷卻機
6，26‧‧‧電集塵機
7‧‧‧濕式集塵機
7a‧‧‧循環液槽
8‧‧‧泵
9‧‧‧次氯酸鈉生成裝置
10‧‧‧熱交換器
11‧‧‧加熱器
12‧‧‧觸媒裝置
12a‧‧‧廢氣通過孔
14，27‧‧‧風扇
15，28‧‧‧煙囪
16‧‧‧固液分離機
17‧‧‧水銀吸附塔
C‧‧‧濾渣
C1‧‧‧水泥熟料
G1，G2，G3，G4，G5，G6‧‧‧燃燒廢氣
R‧‧‧水泥原料
S‧‧‧漿體
ST‧‧‧廢熱蒸氣
W‧‧‧排水
第1圖係顯示有關本發明之燃燒廢氣處理裝置之一實施形態之流程圖。
第2圖係顯示習知水泥焙燒設備之一例之流程圖。
第3圖係用以說明蜂窩狀觸媒之觸媒之孔尺寸(觸媒之孔徑)之概觀圖，且第3(b)圖係第3(a)圖之放大圖。
1‧‧‧水泥焙燒設備
2‧‧‧預熱器
3‧‧‧鍛燒爐
4‧‧‧水泥窯
5‧‧‧熟料冷卻機
6‧‧‧電集塵機
7‧‧‧濕式集塵機
7a‧‧‧循環液槽
8‧‧‧泵
9‧‧‧次氯酸鈉生成裝置
10‧‧‧熱交換器
11‧‧‧加熱器
12‧‧‧觸媒裝置
14‧‧‧風扇
15‧‧‧煙囪
16‧‧‧固液分離機
17‧‧‧水銀吸附塔
C‧‧‧濾渣
C1‧‧‧水泥熟料
G1，G2，G3，G4，G5，G6‧‧‧燃燒廢氣
R‧‧‧水泥原料
S‧‧‧漿體
ST‧‧‧廢熱蒸氣
W‧‧‧排水

Claims (14)

  1. 一種水泥窯燃燒廢氣處理裝置，包含有：集塵裝置，係收集水泥窯燃燒廢氣中之粉塵者；觸媒毒化物質除去裝置，係自通過該集塵裝置之水泥窯燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質者；預熱裝置，係預熱業已通過該觸媒毒化物質除去裝置之水泥窯燃燒廢氣者；及觸媒裝置，係除去業已藉由該預熱裝置預熱之水泥窯燃燒廢氣中選自於氮氧化物、揮發性有機化合物、一氧化碳、殘留性有機污染物質、碳氫化合物及臭氣物質之一種以上者。
  2. 如申請專利範圍第1項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述觸媒毒化物質除去裝置係自前述水泥窯燃燒廢氣中除去前述觸媒毒化物質之濕式集塵機。
  3. 如申請專利範圍第1項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述觸媒毒化物質除去裝置係於前述水泥窯燃燒廢氣中添加次氯酸鈉之洗滌器、一面於前述水泥窯燃燒廢氣中注入活性碳一面集塵之袋濾器、或填充有活性碳之活性碳吸附塔。
  4. 如申請專利範圍第3項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述次氯酸鈉之濃度之範圍係在1mg/L以上、1,000mg/L以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述觸媒裝置係於上游側具有氧化物系觸媒、於下游 側具有貴金屬系觸媒。
  6. 如申請專利範圍第5項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其係自前述觸媒裝置之入口側上部噴霧還原劑者。
  7. 如申請專利範圍第5項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述氧化物系觸媒係鈦．釩觸媒。
  8. 如申請專利範圍第7項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述觸媒之孔尺寸(孔徑)範圍係在1.75mm以上、3.75mm以下。
  9. 如申請專利範圍第5項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述貴金屬系觸媒係具有選自於鉑、鈀、銠及釕之一種之貴金屬之觸媒。
  10. 如申請專利範圍第9項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述觸媒之孔尺寸(孔徑)範圍係在1.75mm以上、3.75mm以下。
  11. 如申請專利範圍第1項之水泥窯燃燒廢氣處理裝置，其中前述預熱裝置係永司登型熱交換器、熱泵或熱管。
  12. 一種水泥窯燃燒廢氣處理方法，係收集水泥窯燃燒廢氣中之粉塵，並自集塵後之燃燒廢氣中除去觸媒毒化物質，且將除去觸媒毒化物質後之燃燒廢氣升溫至140℃以上，並利用觸媒除去升溫後之燃燒廢氣中選自於氮氧化物、揮發性有機化合物、一氧化碳、殘留性有機污染物質、碳氫化合物及臭氣物質之一種以上者。
  13. 如申請專利範圍第12項之水泥窯燃燒廢氣處理方法，係依照水泥窯燃燒廢氣之氮氧化物濃度，於前述除去觸媒 毒化物質後之燃燒廢氣中添加氨氣，或者於140℃以上之燃燒廢氣中添加氨水或尿素水後使其通過觸媒者。
  14. 如申請專利範圍第12項之水泥窯燃燒廢氣處理方法，係利用自通過前述觸媒之燃燒廢氣所回收之熱或/及設置有該水泥窯之工廠內之廢熱蒸氣，使前述除去觸媒毒化物質後之燃燒廢氣溫度達到140℃以上者。
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