TWI547306B - 氯分流排氣之處理裝置及處理方法 - Google Patents

氯分流排氣之處理裝置及處理方法 Download PDF

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鈴木崇幸
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Description

氯分流排氣之處理裝置及處理方法 發明領域
本發明係有關於一種處理從氯分流設備排出之氣體的裝置及方法，該氯分流設備係藉由從水泥窯之窯尾起至最下段旋風器之間之窯排氣流路，將燃燒氣體的一部分予以抽氣並除去氯者。
發明背景
習知，在成為引起水泥製造設備中之預熱器阻塞等問題之原因的氯、硫、鹼等之中係著眼於尤為問題之氯，而使用一種藉由從水泥窯之窯尾起至最下段旋風器之間之窯排氣流路，來將燃燒氣體的一部分予以抽氣並除去氯的氯分流設備。
如第3圖顯示，氯分流設備具備：探測器53，藉由從水泥窯52之窯尾起至最下段旋風器(未圖示)之間之窯排氣流路，將燃燒氣體的一部分予以抽氣；冷卻風扇54，對探測器53內供給冷風以使抽氣氣體G1急冷；旋風器55，係作為將抽氣氣體G1中之塵所含粗粉D1分離的分級機；冷卻器56，冷卻包含從旋風器55所排出之微粉D2的抽氣氣體G2；冷卻風扇57，對冷卻器56供給冷風；袋濾器58，將以冷卻器56所冷卻之抽氣氣體G2中之塵之微粉D2進行集塵者；塵槽59，回收從冷卻器56及袋濾器58所排出之微粉D2；溶解槽60，使來自塵槽59之微粉D2溶解於水；及固液分離裝置 61，將來自溶解槽60之泥漿S1予以固液分離而固液分離成水洗泥餅C與排水L。又，前述氯分流設備會將經固液分離之水洗泥餅C及排水處理後的殘渣R返回至窯系，並於排水處理後將排水L予以排放。
發明概要
在上述氯分流設備51中，由於袋濾器58之排氣G3中含有多量的SO2，因此無法直接將該排氣G3釋出到系外而是透過排氣風扇(未圖示)返回至窯系。此時，若使排氣G3返回至誘導水泥窯52排氣的風扇(IDF)出口側，則有使從煙囪釋出到大氣中之排氣中的SO2增加之問題。又，若將上述排氣G3返回至附設於水泥窯52之預熱器，則有招致水泥燒成系之熱損失增加及熟料生產量降低，且引起因硫含量濃縮所造成的塗料問題等之問題。
爰此，本發明係有鑑於上述習知技術中之問題點所進行者，其目的在於：在不使水泥燒成系之熱損失增加的情況下確保水泥燒成系之穩定運轉的同時，以低成本處理從氯分流設備排出之氣體(氯分流排氣)。
為了達成上述目的，本發明係一種氯分流排氣之處理裝置，其係附設在氯分流設備，該氯分流設備係將燃燒氣體的一部分一邊冷卻並一邊從水泥窯之窯尾起至最下段旋風器之間的窯排氣流路抽氣，且從該抽氣氣體回收氯分流 塵，又，前述氯分流排氣之處理裝置之特徵在於具備：第1溶解槽，添加鹼性試劑於前述所回收之氯分流塵中並進行泥漿化；固液分離裝置，將已藉該第1溶解槽生成之泥漿進行固液分離；第2溶解槽，使已藉該固液分離裝置生成之泥餅再溶解；及脫硫塔，使已藉前述第2溶解槽生成之再溶解後泥漿接觸該氯分流設備之排氣，以進行該排氣之脫硫。
而且，依據本發明，由於係藉由於氯分流塵中添加鹼性試劑使氯分流塵中所含CaCl2及CaCO3變化成Ca(OH)2，再將該Ca(OH)2利用於氯分流設備之排氣脫硫，因此可有效地將氯分流塵中所含鈣成分利用於脫硫，並可在未招致水泥燒成系之熱損失增加的情況下確保水泥燒成系之穩定運轉的同時，以低成本處理氯分流排氣。
又，由於會在固液分離裝置中除去泥漿中之鉀成分及氯成分，因此再溶解後的泥漿之氯含有率很低而可將成為鏽皮問題之原因的石膏溶解抑制到最低限度，且可抑制阻礙回收物之有效利用的鉀石膏(K2Ca(SO4)2)等之生成。
還有，由於CaCl2會溶解於水中，因此若不使其變化成Ca(OH)2，則會在後段中含於所回收之工業鹽中而成為降低工業鹽純度的主要因素，但由於有藉由與鹼性試劑之反應使其變化成難溶解於水之Ca(OH)2，因此亦可防止工業鹽純度之降低。
又，藉由鹼性試劑之添加，氯分流塵中所含重金屬之中，鉛(Pb)與硒(Se)會多量含於濾液側，因而在後段可使用硫化劑等回收鉛，而硒則即便含在所回收之工業鹽中亦不 成問題，故而可從氯分流塵有效率地除去鉛及硒。
在上述氯分流排氣之處理裝置中可具備：第2固液分離裝置，用以將自前述脫硫塔排出之泥漿進行固液分離；及供給機構，用以將已藉該第2固液分離裝置固液分離之濾液供給至前述第2溶解槽。藉此，可循環使用所固液分離之濾液進行有效利用，並可於泥餅側回收石膏。
在上述氯分流排氣之處理裝置中可具備調整槽，該調整槽係於已藉前述第1固液分離裝置所固液分離之濾液中添加硫化劑及pH調整劑，以使該濾液中所含重金屬不溶解化。藉此，可使鉛等不溶解化而在後段有效率地進行回收。
在上述氯分流排氣之處理裝置中可具備第3固液分離裝置，用以將自前述調整槽所排出之濾液予以固液分離。藉此，可於泥餅側回收鉛等重金屬。
在上述氯分流排氣之處理裝置中可具備鹽回收裝置，還可具備氣-氣加熱器，前述鹽回收裝置係從已自前述第3固液分離裝置排出之濾液回收鹽，而前述氣-氣加熱器係將自前述抽氣氣體回收之熱利用於前述鹽回收裝置中之鹽回收。藉此，可有效地利用氯分流排氣所保有之熱且可將鹽回收。
前述氣-氣加熱器可從集塵前述抽氣氣體之高溫集塵機的排氣中進行熱回收，藉由從已除塵之高溫氣體進行熱回收，可提升熱效率。
又，本發明係一種氯分流排氣之處理方法，係在一氯分流設備中，該處理方法之特徵在於：添加鹼性試劑於前 述所回收之氯分流塵中並進行泥漿化後，使該泥漿脫水，使所獲得之泥餅再溶解，使該泥餅已再溶解之泥漿接觸該氯分流設備之排氣以進行該排氣之脫硫。又，前述氯分流設備係將燃燒氣體的一部分一邊冷卻並一邊從水泥窯之窯尾起至最下段旋風器之間的窯排氣流路抽氣，且從該抽氣氣體回收氯分流塵。依據本發明，與上述發明同樣地可有效地將氯分流塵中所含鈣成分利用於脫硫以處理氯分流排氣，並可將成為鏽皮問題原因的石膏之溶解抑制在最低限度，且可抑制阻礙回收物之有效利用的鉀石膏(K2Ca(SO4)2)等之生成，而且，亦可防止回收之工業鹽純度的降低，還可從氯分流塵有效率地除去鉛及硒。
在上述氯分流排氣之處理方法中，可將前述泥漿之pH調整為13以上且14以下，而在該pH區域中可有效率地使氯分流塵中所含CaCl2及CaCO3變成Ca(OH)2。
如以上，依據本發明，可在未使水泥燒成系之熱損失增加的情況下確保水泥燒成系之穩定運轉的同時，以低成本處理氯分流排氣。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本發明之氯分流排氣之處理裝置之第1實施形態的全體構成圖。
第2圖係顯示本發明之氯分流排氣之處理裝置之第2實施形態的全體構成圖。
第3圖係顯示習知之氯分流設備的全體構成圖。
用以實施發明之形態
接下來，參照圖式說明用以實施本發明之形態。
第1圖係顯示設有本發明之氯分流排氣之處理裝置之第1實施形態的氯分流設備，該氯分流設備1係以下述元件等構成：探測器3，係藉由從水泥窯2之窯尾起至最下段旋風器(未圖示)之間之窯排氣流路，以來自冷卻風扇4、5之冷風，將燃燒氣體的一部分G一邊冷卻並一邊抽氣；旋風器6，用以將以探測器3抽氣之抽氣氣體G1中所含之塵的粗粉D1分離；冷卻器7，用以將從旋風器6排出之包含微粉D2的抽氣氣體G2冷卻；袋濾器8，將來自冷卻器7之抽氣氣體G3進行集塵；脫硫塔11，進行從袋濾器8透過風扇10所供給之排氣G4的脫硫處理；塵槽9，用以貯留從冷卻器7及袋濾器8所排出之塵D5(D3+D4)；第1溶解槽12，添加鹼性試劑至從塵槽9排出之塵(氯分流塵)D6中並進行泥漿化；第1固液分離裝置13，將從第1溶解槽12所排出之泥漿S1予以固液分離；第2固液分離裝置15，將於脫硫塔11產生之泥漿S3予以固液分離；第2溶解槽14，使從第1固液分離裝置13所排出之泥餅C1溶解至來自第2固液分離裝置15之濾液L2(循環水CW)；調整槽16，用以添加硫化劑或pH調整劑於從第1固液分離裝置13所排出之濾液L1；及第3固液分離裝置17，將從調整槽16所排出之濾液L3予以固液分離。有關探測器3~塵槽9之構成，除使用2架的冷卻風扇4、5來冷卻燃燒氣體G之點以外，與習知的氯分流設備為同樣構成，故省略詳細 說明。
第1溶解槽12係為了利用水(或溫水)將來自塵槽9之塵D6予以泥漿化，並且添加NaOH等鹼性試劑使塵D6中所含CaCl2及CaCO3變化成Ca(OH)2而設置。
第1固液分離裝置13係用以將從第1溶解槽12所排出之泥漿S1予以固液分離而設置。經固液分離之泥餅C1係供給至第2溶解槽14，濾液L1則供給至調整槽16。
第2溶解槽14係用以使從第1固液分離裝置13所排出之泥餅C1再溶解而設置，已使泥餅C1溶解於循環水CW中之泥漿S2在脫硫塔11中係利用於袋濾器8之排氣G4的脫硫。
脫硫塔11係用以利用從第2溶解槽14所供給之泥漿S2，使從袋濾器8透過風扇10所供給之排氣G4脫硫而設置。包含藉由脫硫所生成之二水合石膏的泥漿S3係返回至第2固液分離裝置15，所脫硫之排氣G5則返回至水泥窯2之排氣系。
第2固液分離裝置15係用以將從脫硫塔11供給之泥漿S3予以固液分離而設置，經固液分離之濾液L2會作為循環水CW而在第2溶解槽14再利用。另一方面，於經固液分離之泥餅C2側則有二水合石膏Gy回收。
調整槽16係用以於從第1固液分離裝置13所排出之濾液L1中添加NaSH等硫化劑或pH調整劑使鉛等重金屬不溶解化而設置。作為pH調整劑，可利用NaOH、Ca(OH)2、CaO、Mg(OH)2、還有硫酸等。
第3固液分離裝置17係用以將從調整槽16所排出之濾 液L3予以固液分離而設置，可從經固液分離之濾液L4藉由鹽回收裝置回收工業鹽，亦可進行排水處理。又，於經固液分離之泥餅C3側有鉛等重金屬回收。
接下來，參照第1圖說明具有上述構成之氯分流設備1之動作。
將從水泥窯2之窯尾起至最下段旋風器之間之窯排氣流路中之燃燒氣體的一部分G，一邊藉由探測器3抽氣一邊藉由來自冷卻風扇4、5之冷風進行冷卻。藉此，可生成氯化合物之微晶。該氯化合物之微晶係位置偏在抽氣氣體G1所含之塵的微粉側，因此可將藉旋風器6分級之粗粉D1作為水泥原料而返回至附設於水泥窯2中之預熱器等。
將包含藉由旋風器6分離之微粉D2的抽氣氣體G2導入冷卻器7，以進行抽氣氣體G2與媒體之熱交換。再將藉由熱交換所冷卻之抽氣氣體G3導入袋濾器8，並在袋濾器8中將抽氣氣體G3中所含之塵D4予以回收。在袋濾器8所回收之塵D4係與從冷卻器7所排出之塵D3一起作為塵D5而暫時貯留於塵槽9，再作為塵D6導入至第1溶解槽12。
將導入至第1溶解槽12中之塵D6在第1溶解槽12內與水(或溫水)及NaOH等鹼性試劑混合，以生成泥漿S1。在此，將第1溶解槽12內之pH調整成13.5±0.5。藉此，塵D6中所含之CaCl2及CaCO3可與鹼性試劑起反應而生成Ca(OH)2，該等的鈣成分可有效地利用在後段之脫硫塔11中之脫硫。而，鹼性試劑中，除NaOH以外亦可使用KOH等。
又，由於CaCl2會溶解於水，因此若未與上述鹼性試劑 起反應變化成Ca(OH)2，將會含於後段之第3固液分離裝置17之濾液L4中而包含在所回收之工業鹽中。其結果會使工業鹽純度降低，因此，與上述鹼性試劑之反應亦可發揮防止工業鹽純度之降低的效果。
此外，藉由上述鹼性試劑之添加，塵D6中所含之重金屬中，鉛(Pb)與硒(Se)會分別以第1圖中顯示之比例分離至濾液L1與濾液L2中且多數供給至調整槽16側，因此藉由後段之調整槽16及第3固液分離裝置17可有效率地回收鉛。而，硒雖然很少藉由調整槽16及第3固液分離裝置17而回收，但即便含在所回收之工業鹽中亦不成問題，因此可有效率地從塵D6除去。另一方面，泥餅C1中所含之鎘、銅、鋅、鉛、硒等不溶金屬及氟化合物最終會在第2固液分離裝置15中與石膏Gy一同排出系外。
接下來，藉由第1固液分離裝置13將從第1溶解槽12所排出之泥漿S1予以固液分離，一邊將泥漿S1進行固液分離一邊將固液分離而獲得的泥餅予以水洗，藉以除去氯成分。將已除去氯成分之泥餅C1供給至第2溶解槽14而再溶解的泥漿S2，供給至脫硫塔11以利用於脫硫。而，脫硫後的排氣G5係導入至水泥窯2之排氣系。
在此，存於上述再溶解之泥漿S2中的Ca(OH)2會在脫硫塔11中與袋濾器8之排氣G4中所含之SO2起反應而轉換成二水合石膏(CaSO4．2H2O)。此時，已在第1固液分離裝置13中除去鉀成分與氯成分，因此將泥餅C1再溶解之泥漿S2的氯含有率很低，可將成為鏽皮問題原因的石膏之溶解抑 制在最低限度，並且可抑制鉀石膏(K2Ca(SO4)2)之生成。而，一旦鉀石膏添加至水泥中，將會影響水泥品質-尤其是強度-因此必須抑制其生成。
接下來，藉由第2固液分離裝置15，可將從脫硫塔11所排出之泥漿S3予以固液分離，並將於泥餅C2側獲得之二水合石膏Gy以水泥磨機與水泥熟料一起粉碎而供於水泥製造。另一方面，可將經分離之濾液L2作為循環水CW再利用於第2溶解槽14中之泥漿S2之生成。
另一方面，將藉由第1固液分離裝置13經固液分離之濾液L1供給至調整槽16，並於濾液L1添加NaSH等硫化劑或pH調整劑使鉛等重金屬沉澱化，再以第3固液分離裝置17進行固液分離後，於泥餅C3側回收重金屬。而，若有必要，將濾液L3供給至第3固液分離裝置17之前，可添加濾過助劑。又，可從以第3固液分離裝置17經固液分離之濾液L4回收工業鹽，亦可將濾液L4於排水處理後加以排放。回收工業鹽時，如上述已使CaCl2變化成Ca(OH)2，因此可獲得低鈣濃度且KCl含有率高的工業鹽。
接下來，參照第2圖說明本發明之氯分流排氣之處理裝置的第2實施形態。
該氯分流設備31之特徵在於具備高溫集塵機32來替代氯分流設備1之冷卻器7及袋濾器8，並於高溫集塵機32之後段配置氣-氣加熱器33，且將以氣-氣加熱器33所升溫之大氣利用於鹽回收。有關氯分流設備31之其他構成要素皆與第1圖中所示之氯分流設備1相同，故而賦予同一參照編號並省 略有關該等之說明。
例如，高溫集塵機32具備陶瓷濾器，為具有至900℃左右為止之耐熱性的耐熱型袋濾器、或具有耐熱性之高溫處理型電集塵機，係在未將包含從旋風器6所排出之微粉D2的抽氣氣體G2冷卻的情況下進行集塵，然後將所集塵之塵(氯分流塵)D3供給至塵槽9。
氣-氣加熱器33係用以藉由從高溫集塵機32所排出之抽氣氣體G3將從周圍所納入之空氣A1加熱，再將以氣-氣加熱器33所加熱之高溫空氣A2利用於後段之鹽回收而設置。又，藉由與空氣A2之熱交換，可進行在脫硫塔11加以脫硫之排氣G4的溫度調整而抑制固結之產生。此外，亦可將以氣-氣加熱器33所回收之熱利用於脫硫塔11之排氣G5之升溫。
藉由上述構成，可將包含藉旋風器6分離之微粉D2的抽氣氣體G2導入高溫集塵機32後，在高溫集塵機32中回收抽氣氣體G2中所含之塵D2，而從高溫集塵機32所排出之塵D3會暫時貯留於塵槽9再作為塵D4而導入至第1溶解槽12。又，從周圍所納入之空氣A1及高溫集塵機32之排氣G3被導入氣-氣加熱器33中且在兩者間進行熱交換以後，高溫空氣A2會被利用於鹽回收，而從氣-氣加熱器33所排出之排氣G4則會在導入脫硫塔11後脫硫。其他流程與氯分流設備1之情況相同。
如以上，本實施形態中之氯分流排氣之處理裝置與第1實施形態發揮同樣的效果的同時，可將氯分流排氣之顯熱 利用於鹽回收，藉此可達到降低鹽回收之成本等。
又，在上述實施形態中，雖就於溶解槽12使塵D6溶解之情況加以說明，然當鈣成分不足時，亦可分餾藉旋風器6分離之粗粉D1，使其溶解至溶解槽12或溶解槽14中，藉以補充鈣成分。
1、31、51‧‧‧氯分流設備
2、52‧‧‧水泥窯
3、53‧‧‧探測器
4、5、54、57‧‧‧冷卻風扇
6、55‧‧‧旋風器
7、56‧‧‧冷卻器
8、58‧‧‧袋濾器
9、59‧‧‧塵槽
10‧‧‧風扇
11‧‧‧脫硫塔
12‧‧‧第1溶解槽
13‧‧‧第1固液分離裝置
14‧‧‧第2溶解槽
15‧‧‧第2固液分離裝置
16‧‧‧調整槽
17‧‧‧第3固液分離裝置
32‧‧‧高溫集塵機
33‧‧‧氣-氣加熱器
60‧‧‧溶解槽
61‧‧‧固液分離裝置
A1‧‧‧空氣
A2‧‧‧高溫空氣
C‧‧‧水洗泥餅
C1、C2、C3‧‧‧泥餅
CW‧‧‧循環水
D1‧‧‧粗粉
D2‧‧‧微粉
D3、D4、D5‧‧‧塵
D3、D6‧‧‧塵(氯分流塵)
L‧‧‧排水
L1、L2、L3、L4‧‧‧濾液
G‧‧‧燃燒氣體的一部分
G1、G2、G3‧‧‧抽氣氣體
G3、G4、G5‧‧‧排氣
R‧‧‧殘渣
S1、S2、S3‧‧‧泥漿
Gy‧‧‧石膏(二水合石膏)
第1圖係顯示本發明之氯分流排氣之處理裝置之第1實施形態的全體構成圖。
第2圖係顯示本發明之氯分流排氣之處理裝置之第2實施形態的全體構成圖。
第3圖係顯示習知之氯分流設備的全體構成圖。
1‧‧‧氯分流設備
2‧‧‧水泥窯
3‧‧‧探測器
4、5‧‧‧冷卻風扇
6‧‧‧旋風器
7‧‧‧冷卻器
8‧‧‧袋濾器
9‧‧‧塵槽
10‧‧‧風扇
11‧‧‧脫硫塔
12‧‧‧第1溶解槽
13‧‧‧第1固液分離裝置
14‧‧‧第2溶解槽
15‧‧‧第2固液分離裝置
16‧‧‧調整槽
17‧‧‧第3固液分離裝置
C1、C2、C3‧‧‧泥餅
CW‧‧‧循環水
D1‧‧‧粗粉
D2‧‧‧微粉
D3、D4、D5‧‧‧塵
D6‧‧‧塵(氯分流塵)
L1、L2、L3、L4‧‧‧濾液
G‧‧‧燃燒氣體的一部分
G1、G2、G3‧‧‧抽氣氣體
G4、G5‧‧‧排氣
S1、S2、S3‧‧‧泥漿
Gy‧‧‧石膏(二水合石膏)

Claims (9)

  1. 一種氯分流排氣之處理裝置，其係附設在氯分流設備，該氯分流設備可將燃燒氣體的一部分一邊冷卻並一邊從水泥窯窯尾起至最下段旋風器之間的窯排氣流路抽氣，且從該抽氣氣體回收氯分流塵，又，前述氯分流排氣之處理裝置之特徵在於具備：第1溶解槽，係添加鹼性試劑於前述所回收之氯分流塵中並進行泥漿化；固液分離裝置，將已於該第1溶解槽所生成之泥漿進行固液分離；第2溶解槽，使已藉該固液分離裝置生成之泥餅再溶解；及脫硫塔，使已藉前述第2溶解槽生成之再溶解後泥漿接觸該氯分流設備之排氣，以進行該排氣之脫硫。
  2. 如申請專利範圍第1項之氯分流排氣之處理裝置，其具備：第2固液分離裝置，將自前述脫硫塔排出之泥漿進行固液分離；及供給機構，將已藉該第2固液分離裝置固液分離之濾液供給至前述第2溶解槽。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氯分流排氣之處理裝置，其具備調整槽，該調整槽係添加硫化劑及pH調整劑於已藉前述第1固液分離裝置固液分離的濾液中，以使該濾液中所含之重金屬不溶解化。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之氯分流排氣之處理裝置，其具備第3固液分離裝置，將自前述調整槽排出之濾液進行固液分離。
  5. 如申請專利範圍第4項之氯分流排氣之處理裝置，其具備鹽回收裝置，用以從已自前述第3固液分離裝置排出之濾液中回收鹽。
  6. 如申請專利範圍第5項之氯分流排氣之處理裝置，其具備氣-氣加熱器，用以將自前述抽氣氣體回收之熱，利用於前述鹽回收裝置中之鹽回收。
  7. 如申請專利範圍第6項之氯分流排氣之處理裝置，其中前述氣-氣加熱器係從集塵前述抽氣氣體之高溫集塵機的排氣來進行熱回收。
  8. 一種氯分流排氣之處理方法，係使用氯分流設備，該氯分流設備係將燃燒氣體的一部分一邊冷卻並一邊從水泥窯窯尾起至最下段旋風器之間的窯排氣流路抽氣，且從該抽氣氣體回收氯分流塵者，該處理方法之特徵在於：在前述氯分流設備中，添加鹼性試劑於前述所回收之氯分流塵中並泥漿化後，使該泥漿脫水，使所獲得之泥餅再溶解，使該泥餅已再溶解之泥漿接觸該氯分流設備之排氣，以進行該排氣之脫硫。
  9. 如申請專利範圍第8項之氯分流排氣之處理方法，其係 將前述泥漿之pH調整為13以上且14以下。
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