WO2009107620A1 - セメントキルン排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents

セメントキルン排ガスの処理装置及び処理方法 Download PDF

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WO2009107620A1
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mercury
exhaust gas
temperature
cement kiln
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Inventor
義史 小賀坂
哲雄 大桐
Original Assignee
太平洋セメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/364—Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/42—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B01D2257/602—Mercury or mercury compounds

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for removing mercury from combustion exhaust gas discharged from a cement kiln that constitutes a cement firing facility.
  • Cement kiln exhaust gas contains a small amount of metallic mercury (Hg). Its origin is not only mercury contained in natural raw materials such as limestone, which is the main raw material of cement, but also mercury contained in a wide variety of recycled resources such as fly ash. In recent years, the recycling of wastes as cement raw materials and fuels has been promoted, and as the amount of waste processed increases, the mercury concentration in the cement kiln exhaust gas may increase.
  • Hg metallic mercury
  • Patent Document 1 based on the knowledge that the concentration of mercury rises in a specific gas temperature range, piping from the cement firing facility to the chimney that releases the exhaust gas of the cement firing facility to the atmosphere.
  • a part of combustion exhaust gas at 350 ° C. or higher circulating in the apparatus is extracted, and after separating dust from the extracted exhaust gas with a cyclone, it is cooled to 100 ° C. or less with a condensing device, so that it exists in a gasified state.
  • a treatment method for condensing and solidifying and recovering it as dust has been proposed.
  • Patent Document 2 all of the combustion exhaust gas discharged from the cement firing facility is transferred to a humidity control tower, and cold water is sprayed on the exhaust gas to condense mercury volatilized in the exhaust gas, and then from the humidity control tower.
  • a treatment method has been proposed in which the discharged dust is heated in a heating furnace to volatilize mercury in the dust, and an adsorbent is blown into the exhaust gas of the heating furnace to adsorb mercury.
  • the present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object thereof is to efficiently remove mercury in cement kiln exhaust gas at low cost.
  • the present invention is a cement kiln exhaust gas treatment apparatus, which is a combustion exhaust gas discharged from the uppermost cyclone of the preheater in the cement firing step, and has a temperature of 250 ° C. or higher and lower than 350 ° C. And a mercury recovery device for recovering volatile mercury contained in the preparative gas fractionated by the fractionation device.
  • volatile mercury contained in the preparatory gas from the preheater is removed on the gas phase side while minimizing condensation to dust contained in the gas. Operation such as recovery of mercury from mercury-condensed dust is not required, and mercury can be efficiently removed at low cost.
  • a temperature control device for dry-cooling the preparative gas and adjusting the temperature to a predetermined temperature
  • a solid-gas separation for solid-gas separation of the preparative gas adjusted by the temperature control device
  • the mercury recovery device can recover the volatile mercury present in the gas separated by the solid-gas separation device.
  • the preparative gas is cooled by dry cooling to control the temperature
  • the preparative gas temperature is lowered to the safe temperature of the solid-gas separation means while maintaining much of the volatilized mercury in the preparative gas. be able to.
  • most of the volatilized mercury can be guided to the mercury recovery device, and the mercury recovery efficiency can be increased.
  • the temperature control device can cool the preparative gas to 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and can thereby retain most of the mercury in the preparative gas. .
  • the present invention is a method for treating a cement kiln exhaust gas, which is a combustion exhaust gas discharged from the uppermost cyclone of the preheater in the cement firing step, fractionating a gas having a temperature of 250 ° C. or more and less than 350 ° C., It is characterized by recovering volatile mercury contained in the fractionated gas. According to the present invention, mercury can be efficiently removed at low cost as in the case of the above-described invention.
  • mercury can be efficiently removed from combustion exhaust gas discharged from a cement kiln at low cost.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a cement kiln exhaust gas treatment apparatus according to the present invention, which is roughly divided to transfer combustion exhaust gas G discharged from the uppermost cyclone 2 a of the cement kiln preheater 2.
  • the exhaust pipe 3, the branch pipe 4 that branches from the exhaust pipe 3, the temperature control device 7 that cools the combustion exhaust gas G 2 that flows through the branch pipe 4, and the combustion exhaust gas G 3 that is cooled by the temperature control device 7 are fixed. It comprises a solid-gas separation device 8 that performs gas separation, a mercury recovery device 10 that collects mercury from the combustion exhaust gas G3 after solid-gas separation, and the like.
  • the branch pipe 4 is provided for separating a part of the combustion exhaust gas G flowing through the exhaust pipe 3.
  • Mercury brought into the cement factory volatilizes in the cement manufacturing process and is thought to concentrate at a high concentration in the flue gas G discharged from the uppermost cyclone 2a.
  • a part is provided for separating and purifying, and at the connection point with the exhaust pipe 3, the opening and closing of the branch pipe 4 and the inflow amount of the combustion exhaust gas G to the branch pipe 4 are adjusted.
  • a damper 6 is provided.
  • the temperature control device 7 is provided for cooling the combustion exhaust gas G2 flowing through the branch pipe 4 and adjusting the temperature to a predetermined temperature.
  • the combustion exhaust gas G2 is cooled mainly in consideration of the heat resistance of the solid-gas separation device 8 at the next stage, but it is avoided to condense mercury as much as possible and more mercury is contained in the combustion exhaust gas G2. Therefore, it is preferable to use a dry cooling method that cools the combustion exhaust gas G2 by avoiding a wet cooling method using cooling water or the like and blowing cooling air or the like.
  • the temperature of the combustion exhaust gas G2 at that time is preferably adjusted to 150 ° C. to 250 ° C., preferably 180 ° C. to 230 ° C., from the relationship between the heat resistance temperature of the solid-gas separator 8 and the degree of mercury condensation. It is more preferable.
  • the solid-gas separation device 8 collects dust generated in the cooling process of the temperature control device 7 or fine dust remaining in the combustion exhaust gas G3 from the combustion exhaust gas G3 cooled by the temperature control device 7. Provided. From the viewpoint of dust collection performance, it is preferable to use a bag filter for the solid-gas separation device 8. However, since the maximum heat resistance temperature of the bag filter is generally around 250 ° C. even when a glass fiber filter cloth is used, continuous operation at 250 ° C. is not preferable. Therefore, when the condensation of mercury is avoided as much as possible and the life extension of the filter cloth is taken into consideration, the optimum temperature is 180 ° C. to 230 ° C. as described above.
  • the mercury recovery device 10 is provided to receive the combustion exhaust gas G3 after collecting the dust D and remove mercury from the combustion exhaust gas G3.
  • a gas adsorption device that adsorbs and removes mercury with a general adsorbent can be used. More specifically, a porous adsorption medium such as activated carbon or activated coke is fixed as a dry method. A method for adsorbing and removing mercury contained in gas by filling a layer type or moving bed type device and passing mercury through it, and a medium that selectively adsorbs mercury such as chelate resin, etc.
  • adsorbing and removing mercury contained in the gas by filling mercury-type equipment and passing mercury through it, and as a wet method, the mercury-containing gas is removed by a wet cleaning device such as a scrubber or a spray tower.
  • a wet cleaning device such as a scrubber or a spray tower.
  • a method of washing and collecting mercury on the liquid phase side can be used.
  • an adsorption device using activated carbon, activated coke, or the like for the mercury recovery device 10 in addition to mercury, a small amount of dioxin or PCB contained in the combustion exhaust gas G discharged from the uppermost cyclone 2a of the preheater 2 is used. It is possible to adsorb and remove harmful substances such as organic chlorine compounds.
  • the branch pipe 4 is opened by the damper 6 and a part of the combustion exhaust gas G flowing through the exhaust pipe 3 is collected.
  • the combustion exhaust gas G1 which is not fractionated by the branch pipe 4 and flows through the exhaust pipe 3 as it is is used as a heat source such as a waste heat boiler, raw material drying and raw material pulverization.
  • the combustion exhaust gas G2 flowing through the branch pipe 4 is dry-cooled to 150 ° C. to 250 ° C., and the mercury present in the gas state is retained in the combustion exhaust gas G2, while the combustion exhaust gas G2 The temperature is lowered to the safe temperature of the solid-gas separation device 8. Thereafter, the solid-liquid separation device 8 solid-gas separates the combustion exhaust gas G3 and dust D discharged from the temperature control device 7, and collects the dust D. The collected dust D is returned to the cement manufacturing process and reused as a cement raw material or the like, and the combustion exhaust gas G3 is transferred to the mercury recovery device 10 through the induction fan 9.
  • an adsorbent is blown into the combustion exhaust gas G3, or the combustion exhaust gas G2 is passed through the mercury recovery device 10 to adsorb and remove the gasified mercury, and mercury is removed from the combustion exhaust gas G3. remove.
  • the adsorbent that has adsorbed mercury is collected and separately subjected to appropriate final processing, for example, consignment processing to a company or organization that specializes in mercury recycling processing can be given.
  • the combustion exhaust gas G4 after the mercury is removed is returned to an electric dust collector (not shown) arranged at the subsequent stage of the cement kiln preheater 2 to remove residual dust.
  • a part of the combustion exhaust gas G discharged from the cement kiln preheater 2 is collected, and after collecting the dust D from the separated combustion exhaust gas G2, the combustion exhaust gas G3 is collected. Since the volatile mercury is recovered from the combustion exhaust gas G3, the operation of recovering mercury from the dust condensed with mercury becomes unnecessary, which improves the processing efficiency and the processing cost. Can be reduced. That is, when the combustion exhaust gas G2 is cooled, the temperature is adjusted to 150 ° C. to 250 ° C. by dry cooling, so that most of the mercury can be led to the mercury recovery device 10 in a gasified state. It is not necessary to volatilize, and facilities such as a heating furnace can be omitted.
  • Air volume and dust content “JIS Z 8808 Measuring method of dust concentration in exhaust gas”
  • Mercury concentration in exhaust gas “JIS K 0222 Mercury analysis method in exhaust gas Wet absorption-reduction vaporization atomic absorption spectrometry”
  • Mercury Concentration in Dust “Cement Association Standard Test Method JCAS I-51 Method for Quantifying Trace Components in Cement and Cement Raw Materials”
  • Table 1 shows the measurement results of the exhaust gas temperature, air volume, and dust concentration.
  • Table 2 shows the mercury concentration, mercury amount, and mercury abundance ratio.
  • the temperature zone for separating the cement kiln exhaust gas is sufficient to be 250 ° C. or higher, and considering the exhaust gas temperature at the top cyclone outlet, it can be said that 250 ° C. or higher and lower than 350 ° C. is optimal.
  • a temperature zone where the cement kiln exhaust gas is about 250 ° C.
  • Dust obtained by collecting cement kiln exhaust gas is heated, mercury contained in the dust is sufficiently volatilized to the gas side, and the volatilized mercury-containing exhaust gas is solidified by a solid-gas separation device (bug filter).
  • a solid-gas separation device (bug filter). In the case of separation, we investigated how the difference in operating temperature of the bag filter affects the mercury balance.
  • Dust (hereinafter referred to as “EP dust”) D collected by an electric dust collector of an existing cement manufacturing apparatus is blown into a duct 23 through which hot air generated by the hot air generator 22 circulates, and a cyclone 24 in the subsequent stage.
  • the exhaust gas G1 after the primary collection is adjusted to a predetermined temperature by direct cooling by mixing with the air blown from the cooling fan 26 in the exhaust gas cooling unit 25, and is then filtered by the bag filter 27 in the subsequent stage. Dust is sampled by the cyclone 24 and the bag filter 27, and the exhaust gas G2 after solid-gas separation is separately purified by an exhaust gas treatment device and released to the atmosphere.
  • Table 3 shows the experimental conditions. The experimental results are shown in Table 4. In addition, about each measuring method and the definition of the term in a table
  • Mercury ratio This is a numerical value when the mercury content of the input dust is 100.
  • Table 5 shows the mercury presence balance in the solid-gas separation in the bag filter 27.
  • the existence ratio on the gas side in Table 5 is obtained by subtracting the existence ratio on the dust side when the mercury amount of the input dust is 100. Further, from the dust recovery rate in Table 4, there was dust for unknown location, but since the amount was very small, it was considered that mercury was volatilized for convenience.
  • the operation limit temperature of a bag filter used industrially in consideration of economy is generally limited to about 250 ° C. even when a glass fiber filter cloth is used. Therefore, based on the filter cloth life of the bag filter and the result of this example, it is considered that the practical operation temperature is preferably 180 ° C. or higher and 230 ° C. or lower.

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Abstract

【課題】セメントキルン排ガスから低コストで効率よく水銀を除去する。 【解決手段】セメント焼成工程のプレヒータ２の最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスであって、温度が２５０°C以上３５０°C未満のガスを分取する分取装置４～６と、分取装置で分取した分取ガスＧ２に含まれる揮発状態の水銀を回収する水銀回収装置１０とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１等。水銀が凝縮したダストから水銀を回収するなどの操作が不要となり、低コストで効率よく水銀を除去することが可能になる。分取ガスＧ２を乾式冷却して所定の温度に調温する調温装置７と、調温装置によって調温された分取ガスＧ３、Ｄを固気分離する固気分離装置８とを備え、水銀回収装置は、固気分離装置によって分離された分取ガスＧ３から水銀を回収することができる。調温装置は、分取ガスを１５０°C以上２５０°C以下に冷却する。

Description

セメントキルン排ガスの処理装置及び処理方法
　本発明は、セメント焼成設備を構成するセメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を除去する装置及び方法に関する。
　セメントキルンの排ガスには、微量の金属水銀（Ｈｇ）が含まれている。その起源は、セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等の多品種にわたるリサイクル資源に含まれる水銀である。近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルン排ガス中の水銀濃度が増加する可能性が考えられる。
　しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の水銀が増加すると、大気汚染の原因となる虞があるとともに、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となる虞もある。
　そこで、例えば、特許文献１には、水銀の濃度が特定のガス温度領域で上昇するとの知見に基づき、セメント焼成設備から、セメント焼成設備の排ガスを大気に放出する煙突に至るまでの間の配管又は装置内を流通する３５０℃以上の燃焼排ガスの一部を抽気し、抽気した排ガスからサイクロンでダストを分離後、凝縮装置で１００℃以下に冷却することにより、ガス化した状態で存在する水銀を凝縮させて固化し、ダストとして回収する処理方法が提案されている。
　また、特許文献２には、セメント焼成設備から排出される燃焼排ガスの全部を調湿塔に移送し、排ガスに冷水を噴霧して排ガス中に揮発する水銀を凝縮させ、その後、調湿塔から排出されたダストを加熱炉で加熱してダスト中の水銀を揮発させ、加熱炉の排ガスに吸着剤を吹き込んで水銀を吸着する処理方法が提案されている。
日本特開２００５－９７００５号公報 日本特開２００７－１５８７５号公報
　しかし、特許文献１に記載の処理方法においては、サイクロンで排ガスからダストを捕集するものの、捕集されなかったダストは、排ガス中の水銀とともに凝縮装置に導かれるため、凝縮装置から回収されるダストは、水銀と水銀以外の物質とが混在した状態となる。このため、回収ダストから水銀のみを取り出すための操作が別途に必要となり、処理コストの高騰や処理効率の低下等を招くという問題がある。
　また、特許文献２に記載の処理方法においても、調湿塔とは別に設けた加熱炉及び吸着装置により、水銀を析出させた後のダストから水銀のみを取り出す操作を行っている。すなわち、最終的にはダストを加熱して水銀を除去しているため、結局のところ二度手間であり、設備費や処理コストが高騰するなどの問題がある。さらに、同文献に記載の処理方法においては、調湿塔で発生したダストの全部を加熱炉に導くため、本来水銀を除去するにあたって加熱する必要のないダストも同時に加熱処理することになり、その結果、加熱炉へのダストの投入量が制限され、より一層の処理効率の低下を招いたり、大型の加熱炉が必要になるなどの問題がある。
　そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルン排ガス中の水銀を低コストで効率よく除去することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルン排ガスの処理装置であって、セメント焼成工程のプレヒータの最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスであって、温度が２５０℃以上３５０℃未満のガスを分取する分取装置と、該分取装置で分取した分取ガスに含まれる揮発状態の水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とする。
　そして、本発明によれば、プレヒータからの分取ガスに含まれる揮発状態の水銀を、ガス中に含まれるダストへの凝縮を最小限に抑えて気相側で除去するため、従来のように水銀が凝縮したダストから水銀を回収するなどの操作が不要となり、低コストで効率よく水銀を除去することが可能になる。
　上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記分取ガスを乾式冷却して所定の温度に調温する調温装置と、該調温装置によって調温された分取ガスを固気分離する固気分離装置とを備え、前記水銀回収装置は、前記固気分離装置によって分離されたガス中に存在する揮発状態の水銀を回収することができる。
　上記構成によれば、分取ガスを乾式冷却して調温するため、分取ガス中に揮発した水銀の多くを保持しつつ、分取ガスの温度を固気分離手段の安全温度まで低下させることができる。これにより、揮発した大半の水銀を水銀回収装置に導くことが可能になり、水銀の回収効率を高めることができる。
　上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記調温装置は、前記分取ガスを１５０℃以上２５０℃以下に冷却することができ、これにより、水銀の多くを分取ガス中に保持することができる。
　また、本発明は、セメントキルン排ガスの処理方法であって、セメント焼成工程のプレヒータの最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスであって、温度が２５０℃以上３５０℃未満のガスを分取し、分取した分取ガスに含まれる揮発状態の水銀を回収することを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、低コストで効率よく水銀を除去することが可能になる。
　以上のように、本発明によれば、セメントキルンから排出される燃焼排ガスから水銀を低コストで効率よく除去することが可能になる。
  次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明にかかるセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、大別して、セメントキルンプレヒータ２の最上段サイクロン２ａから排出される燃焼排ガスＧを移送する排気管路３と、排気管路３から分岐する分岐管路４と、分岐管路４を流れる燃焼排ガスＧ２を冷却する調温装置７と、調温装置７で冷却された燃焼排ガスＧ３を固気分離する固気分離装置８と、固気分離後の燃焼排ガスＧ３から水銀を回収する水銀回収装置１０等で構成される。
　分岐管路４は、排気管路３を流れる燃焼排ガスＧの一部を分取するために備えられる。セメント工場に持ち込まれた水銀は、セメント製造の過程で揮発し、最上段サイクロン２ａから排出される燃焼排ガスＧ中に高濃度で濃縮すると考えられるため、分岐管路４は、その燃焼排ガスＧの一部を分取し、浄化処理するために設けられ、排気管路３との接続点には、分岐管路４の開閉や分岐管路４への燃焼排ガスＧの流入量を調整するためのダンパ６が設けられる。
　調温装置７は、分岐管路４を流れる燃焼排ガスＧ２を冷却し、所定の温度に調温するために備えられる。燃焼排ガスＧ２の冷却は、主として、次段の固気分離装置８の耐熱性を考慮したものであるが、水銀が凝縮するのを可能な限り回避し、より多くの水銀を燃焼排ガスＧ２中に保持するため、燃焼排ガスＧ２の冷却には、冷却水等を用いた湿式冷却法は避け、冷却空気を吹き付けるなどして冷却する乾式冷却法を用いることが好ましい。また、その際の燃焼排ガスＧ２の温度は、固気分離装置８の耐熱温度と水銀の凝縮度合いとの関係から、１５０℃～２５０℃に調温することが好ましく、１８０℃～２３０℃とすることがより好ましい。
　固気分離装置８は、調温装置７で冷却された燃焼排ガスＧ３から、調温装置７での冷却過程で発生したダストや、燃焼排ガスＧ３中に残存する微粉ダストなどを捕集するために備えられる。ダスト捕集性能の点から、固気分離装置８には、バグフィルタを用いることが好ましい。但し、一般的にバグフィルタの最大耐熱温度は、ガラス繊維製の濾布を用いても２５０℃付近であるため、２５０℃の連続運転は好ましくない。従って、水銀の凝縮を可能な限り回避し、かつ、濾布の寿命延命化を考慮すると、上段で述べた通り、１８０℃～２３０℃が最適温度と言える。
　水銀回収装置１０は、ダストＤを捕集した後の燃焼排ガスＧ３を受け入れ、該燃焼排ガスＧ３から水銀を除去するために備えられる。水銀回収装置１０としては、一般的な吸着剤により水銀を吸着除去するガス吸着装置を用いることができ、より具体的には、乾式法として、活性炭や活性コークスなどの多孔質吸着媒体を、固定層式又は移動層式の装置に充填し、これに水銀を通ガスすることで、ガス中に含まれる水銀を吸着除去する方法、キレート樹脂等の水銀を選択的に吸着する媒体を、固定層式の装置に充填し、これに水銀を通ガスすることで、ガス中に含まれる水銀を吸着除去する方法等があり、湿式法として、スクラバーやスプレー塔等の湿式洗浄装置により水銀含有ガスを洗浄し、水銀を液相側にて回収する方法等を用いることができる。尚、水銀回収装置１０に活性炭や活性コークスなどを用いた吸着装置を使用することで、水銀の他に、プレヒータ２の最上段サイクロン２ａから排出される燃焼排ガスＧに含まれる微量のダイオキシンやＰＣＢ等の有機塩素化合物に代表される有害物質を吸着除去することができる。
　次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
　セメント製造設備の運転を開始し、セメントキルンプレヒータ２から燃焼排ガスＧが排出されると、ダンパ６により分岐管路４を開放して排気管路３を流れる燃焼排ガスＧの一部を分取して調温装置７に移送する。尚、分岐管路４により分取されず、そのまま排気管路３内を流れる燃焼排ガスＧ１は、廃熱ボイラ、原料乾燥及び原料粉砕等の熱源に利用する。
　次に、調温装置７において、分岐管路４を流れる燃焼排ガスＧ２を１５０℃～２５０℃まで乾式冷却し、ガスの状態で存在する水銀を燃焼排ガスＧ２中に保持しつつ、燃焼排ガスＧ２の温度を固気分離装置８の安全温度まで低下させる。その後、固液分離装置８により、調温装置７から排出される燃焼排ガスＧ３及びダストＤを固気分離し、ダストＤを捕集する。捕集したダストＤは、セメント製造工程に戻してセメント原料等として再利用し、燃焼排ガスＧ３は、誘引ファン９を通じて水銀回収装置１０に移送する。
　そして、水銀回収装置１０において、燃焼排ガスＧ３に吸着剤を吹き込む、もしくは、燃焼排ガスＧ２を該水銀回収装置１０へ通ガスし、ガス化した状態の水銀を吸着除去し、燃焼排ガスＧ３から水銀を取り除く。水銀を吸着した吸着剤は、回収して別途適切な最終処理を行う、好ましい最終処理方法として、例えば、水銀リサイクル処理を専門的に行っている企業や機関への委託処理が挙げられる。一方、水銀を除去した後の燃焼排ガスＧ４は、セメントキルンプレヒータ２の後段に配置される電気集塵機（不図示）に戻し、残留ダストを除塵する。
  以上のように、本実施の形態によれば、セメントキルンプレヒータ２から排出される燃焼排ガスＧの一部を分取し、分取した燃焼排ガスＧ２からダストＤを捕集した後、燃焼排ガスＧ３を水銀回収装置１０に移送し、燃焼排ガスＧ３から揮発状態の水銀を回収するため、従来のように水銀が凝縮したダストから水銀を回収するなどの操作が不要となり、処理効率の向上や処理コストの削減を図ることが可能になる。すなわち、燃焼排ガスＧ２の冷却に際し、乾式冷却により１５０℃～２５０℃に調温するため、水銀の大半をガス化した状態のままで水銀回収装置１０に導くことができ、これにより、水銀を再揮発させる必要がなくなり、加熱炉等の設備を省略することが可能になる。
　セメント焼成工程のプレヒータの最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスが煙突に至るまでの管路中で、約２５０℃の温度帯における排ガス中の水銀存在バランス（ガス側：ダスト側）を調査した。
　上記調査にあたり、まず、上記約２５０℃のセメントキルン排ガスが流通する管路の風量測定、含塵濃度測定を実施した。次に、排ガス中水銀濃度測定のためのガスサンプリングを行った。ダスト中の水銀濃度測定については、先の含塵濃度測定に使用する装置を用いて分析するに足る量を採取した。各測定方法については、以下の通りである。
（１）風量、含塵量：「JIS Z 8808　排ガス中のダスト濃度の測定方法」
（２）排ガス中の水銀濃度：「JIS K 0222　排ガス中の水銀分析方法　湿式吸収-還元気化原子吸光分析法」
（３）ダスト中の水銀濃度：「セメント協会標準試験方法 JCAS I-51 セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」
　表１に上記排ガスの温度、風量、含塵濃度の測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表２に水銀濃度と水銀量、及び水銀存在比を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、水銀存在比は、概ね、ガス側：ダスト側＝９：１であることが確認され、水銀は、ほとんどガス側に存在することが判った。
　上記結果より、セメントキルン排ガス中に含まれる水銀は、その沸点を約１００℃も下回る温度帯においても、十分に揮発した状態でガス側に存在できることが判った。従って、本発明においては、セメントキルン排ガスを分取する温度帯は、２５０℃以上で十分であり、トップサイクロン出口の排ガス温度を考慮すると、２５０℃以上３５０℃未満が最適と言える。また、セメントキルン排ガスが約２５０℃であるような温度帯は、一般的なセメント工場であれば、プレヒータの後段に設置されている廃熱ボイラの出口に相当する（廃熱ボイラにおいて、セメントキルン排ガスの温度は約４００℃から約２５０℃まで低下する）。従って、廃熱ボイラ出口にて排ガスを分取すれば、廃熱ボイラでの蒸気発生量を低下させることなくセメントキルン排ガス中の水銀を低減させることが可能になる。
　セメントキルン排ガスを集塵して得られたダストを加熱し、ダスト中に含まれる水銀をガス側へ十分に揮発させ、その揮発した水銀含有排ガスを、固気分離装置（バグフィルタ）により固気分離を行った場合、バグフィルタの操業温度の違いが水銀存在バランスにどのような影響を与えるかを調査した。
　上記調査を行うため、図２に示す試験装置２１を製作した。既存のセメント製造装置の電気集塵機にて捕集されたダスト（以下、「ＥＰダストと称す）Ｄを、熱風発生装置２２で発生させた熱風が流通する管路２３中に吹き込み、後段のサイクロン２４にて一次捕集した。一次捕集した後の排ガスＧ１は、排ガス冷却部２５にて冷却ファン２６から吹き込まれる空気との混合による直接冷却により所定温度まで調温され、後段のバグフィルタ２７によって固気分離される。サイクロン２４とバグフィルタ２７で、各々ダストをサンプリングし、固気分離した後の排ガスＧ２は、別途排ガス処理装置で浄化処理を行い大気へ放出した。
　実験条件を表３に示す。また、実験結果を表４に示す。尚、各測定方法、及び表中の用語の定義については、以下の通りである。
（１）ダスト中の水銀濃度：「セメント協会標準試験方法 JCAS I-51 セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」
（２）ダスト回収率：投入ダスト量を１００とした場合の数値である。
（３）水銀存在割合：投入ダストの水銀量を１００とした場合の数値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記表４に基づき、バグフィルタ２７での固気分離における水銀存在バランスを表５に示す。尚、表５におけるガス側での存在割合は、投入ダストの水銀量を１００とした場合、ダスト側での存在割合を差引いたものである。また、表４のダスト回収率より、所在不明分のダストがあることになるが、その量は微量であるため、便宜上水銀は揮発したものとみなした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表４と表５から、バグフィルタ２７の操業温度が１５０℃の場合、水銀のガス側存在率は５６％と過半数を超えている。さらに、２２０℃まで温度を上げると、水銀のガス側存在率は７０％以上に上昇することが判る。
　これらの結果より、固気分離装置にバグフィルタを用いた場合、その操業温度を１５０℃～２５０℃とすることで、水銀の大部分をガス側で存在させることができる。一方、経済性も考慮した上で工業的に使用されるバグフィルタの操業限界温度は、ガラス繊維製の濾布を使用した場合でも一般的に２５０℃程度が限界とされる。従って、バグフィルタの濾布寿命と本実施例の結果を踏まえると、現実的な操業温度は１８０℃以上２３０℃以下が好ましいと考えられる。
　尚、本発明は、上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の技術的事項の範囲内で種々の態様があることは言うまでもない。
本発明にかかるセメントキルン排ガスの処理装置の一実施の形態を示すフローチャートである。 本発明にかかるセメントキルン排ガスの処理装置の試験装置を示すフローチャートである。
符号の説明
１　セメントキルン排ガスの処理装置
２　セメントキルンプレヒータ
２ａ　最上段サイクロン
３　排気管路
４　分岐管路
６  ダンパ
７　調温装置
８　固気分離装置
９　誘引ファン
１０　水銀回収装置
２１  試験装置
２２  熱風発生装置
２３  管路
２４  サイクロン
２５  排ガス冷却部
２６  冷却ファン
２７  バグフィルタ
Ｄ　ダスト
Ｇ、Ｇ１～Ｇ４　燃焼排ガス

Claims (4)

  1. 　セメント焼成工程のプレヒータの最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスであって、温度が２５０℃以上３５０℃未満のガスを分取する分取装置と、
    　該分取装置で分取した分取ガスに含まれる揮発状態の水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とするセメントキルン排ガスの処理装置。
  2. 　前記分取ガスを乾式冷却して所定の温度に調温する調温装置と、
    　該調温装置によって調温された分取ガスを固気分離する固気分離装置とを備え、
    　前記水銀回収装置は、前記固気分離装置によって分離されたガス中に存在する揮発状態の水銀を回収することを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。
  3. 　前記調温装置は、前記分取ガスを１５０℃以上２５０℃以下に冷却することを特徴とする請求項２に記載のセメントキルン排ガスの処理装置。
  4. 　セメント焼成工程のプレヒータの最上段サイクロンから排出された燃焼排ガスであって、温度が２５０℃以上３５０℃未満のガスを分取し、
    　分取した分取ガスに含まれる揮発状態の水銀を回収することを特徴とするセメントキルン排ガスの処理方法。
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