JP2011051850A - セメントキルン抽気ガスの処理システム及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定運転を維持しながら、運転コストの増加を招くことなく、純度の高い石膏を得ることが可能なセメントキルン抽気ガスの処理システム等を提供する。
【解決手段】セメントキルン２の窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気したガスＧ１に含まれるダストＦを湿式集塵する湿式集塵機６と、湿式集塵機６によって得られたスラリーＳ３の密度を測定する密度測定装置１０と、密度測定装置１０によって測定されたスラリーＳ３の密度が所定の範囲内となるように調整する密度調整手段１６等を備えるセメントキルン抽気ガスの処理システム１等。密度が所定の範囲内に調整されたスラリーＳ２を湿式分級する湿式分級機１１と、湿式分級機１１によって分離された粗粒スラリーＳ５を湿式集塵機６に戻すルート１４とを設けることができる。
【選択図】図１
【解決手段】セメントキルン２の窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気したガスＧ１に含まれるダストＦを湿式集塵する湿式集塵機６と、湿式集塵機６によって得られたスラリーＳ３の密度を測定する密度測定装置１０と、密度測定装置１０によって測定されたスラリーＳ３の密度が所定の範囲内となるように調整する密度調整手段１６等を備えるセメントキルン抽気ガスの処理システム１等。密度が所定の範囲内に調整されたスラリーＳ２を湿式分級する湿式分級機１１と、湿式分級機１１によって分離された粗粒スラリーＳ５を湿式集塵機６に戻すルート１４とを設けることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、セメントキルン抽気ガスの処理システム及び処理方法に関し、特に、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気した抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵するシステム等に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
この塩素バイパス設備は、図３に示すように、セメントキルン７２の窯尻から燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ７３と、プローブ７３に冷風Ａを供給する冷却ファン７４と、プローブ７３で抽気した燃焼ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｃを分離するサイクロン７５と、サイクロン７５の排ガスＧ２に含まれる微粉Ｆを湿式集塵する湿式集塵機７６と、湿式集塵機７６から排出されるスラリーＳ２を固液分離して石膏Ｇと塩水ＳＷとを得るための固液分離機７７と、湿式集塵機７６からの排ガスＧ３を誘引する誘引ファン７８等で構成される。
また、湿式集塵機７６は、微粉Ｆを含む排ガスＧ２をスラリーＳ１中の水分と接触させて冷却するスクラバ７６ａと、スクラバ７６ａからのスラリーを受け、スクラバ７６ａに供給するための循環液槽７６ｂと、工水を噴霧する洗浄塔７６ｃとを備える。
上記構成において、セメントキルン７２の燃焼ガスの一部をプローブ７３で冷却しながら抽気すると、塩素化合物の結晶が生成される。その際、抽気した排ガスＧ１に含まれるダストの微粉Ｆ側に塩素が偏在しているため、サイクロン７５で分級した粗粉Ｃをセメントキルン系に戻すとともに、塩素含有率の高い微粉Ｆ及び排ガスＧ２を湿式集塵機７６に導き、循環液槽７６ｂから供給されるスラリーＳ１の水分等によって冷却する。また、循環液槽７６ｂに消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）を添加し、排ガスＧ２に含まれるＳＯ2と反応させて石膏を生成させる。そして、排ガスＧ２中の微粉Ｆを湿式集塵機７６によって集塵し、集塵ダストスラリーＳ２を固液分離機７７によって石膏Ｇと、ＫＣｌを含む塩水ＳＷとに分離し、石膏Ｇを回収するとともに、分離された塩水ＳＷをセメント粉砕工程に添加したり、水処理後に下水又は海洋に放流して処理する（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記塩素バイパス設備７１においては、湿式集塵機７６に持ち込まれるダスト（微粉Ｆ）の量や、湿式集塵機７６に供給される排ガスＧ２中のＳＯ2濃度が一定ではない。そのため、持ち込みダスト量の増減や、ＳＯ2濃度に応じて添加する消石灰の添加量の変化により、循環液槽７６ｂ中のスラリー濃度を一定に維持するのは困難である。
ここで、循環液槽７６ｂ内のスラリー濃度が高過ぎると、循環液槽７６ｂ内に堆積物が増加したり、排出ポンプ７９が閉塞したり、循環ポンプ８０が過負荷で停止したり、スクラバ７６ａが閉塞するなどの懸念がある。
一方、循環液槽７６ｂ内のスラリー濃度が低過ぎると、固液分離機７７から排出されるケーキ層の形成が不十分となり、固液分離機７７の効率低下を招き、運転コストが増加するという問題があった。また、固液分離機７７で分離された塩水中の浮遊物質（ＳＳ）が増加するという問題もあった。
さらに、上記塩素バイパス設備７１において、循環液槽７６ｂ内から排出されるスラリーには、ＳＯ2と反応していない消石灰が含まれているため、固液分離機７７から排出される石膏の純度が低下するという問題もあった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、安定運転を維持しながら、運転コストの増加を招くことなく、純度の高い石膏を得ることなどが可能なセメントキルン抽気ガスの処理システム等を提供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、セメントキルン抽気ガスの処理システムであって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気したガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵機と、該湿式集塵機によって得られたスラリーの密度を測定する密度測定装置と、該密度測定装置によって測定されたスラリーの密度が所定の範囲内となるように調整する密度調整手段とを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、密度調整手段によって、湿式集塵機によって得られたスラリーの密度が所定の範囲内となるように調整するため、スラリーの性状を安定させることができ、湿式集塵機の安定運転を維持することができる。
また、上記セメントキルン抽気ガスの処理システムは、前記密度調整手段によって密度が所定の範囲内に調整されたスラリーを湿式分級する湿式分級機と、該湿式分級機によって分離された粗粒スラリーを前記湿式集塵機に戻すルートとを備えることができる。湿式分級機でスラリーを湿式分級した粗粉を湿式集塵機に戻すことにより、未反応の消石灰を湿式分級機に戻してＳＯ2と反応させることができ、得られる石膏の純度を高めることができるとともに、消石灰の使用量を削減することができる。
また、上記セメントキルン抽気ガスの処理システムは、前記湿式集塵機によって得られたスラリーを前記密度測定装置に供給する第１の供給装置と、該湿式集塵機によって得られたスラリーを前記湿式分級機に供給する第２の供給装置と、該湿式集塵機内のスラリーに水を供給する給水装置とを備え、前記密度測定装置は、前記第１の供給装置によって供給されたスラリーの密度を測定し、前記密度調整手段は、該測定された密度に基づいて、前記第２の供給装置によって前記湿式分級機に供給するスラリーの量を調整するか、該スラリーの供給を停止し、あるいは、前記給水装置によって前記湿式集塵機に供給する水の量を調整するか、該水の供給を停止することができる。これにより、簡単な構成により、湿式集塵機内のスラリーの密度を調整することができ、湿式集塵機内の堆積物の増加や、第２の供給装置の過負荷による停止を防止し、安定運転を維持することができるとともに、湿式集塵機内のスラリーの水分が高くなり過ぎることを回避し、後段の固液分離装置の効率低下を防止することができる。
さらに、本発明は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記湿式集塵によって得られたスラリーの密度を測定し、該測定した密度が所定の範囲内となるように調整することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、スラリーの性状を安定させることができ、安定して湿式集塵を行うことができる。
上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記密度の所定の範囲を、１．０１以上１．１０以下とすることができる。これにより、湿式集塵によって得られたスラリー中の固形分を５質量％以上２０質量％以下の好適な範囲内に調整することができる。
上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記密度が所定の範囲内となるように調整したスラリーを湿式分級し、該湿式分級によって得られた粗粒スラリーを前記湿式集塵に利用することができる。これにより、安定して、効率よく湿式分級を行い、得られる石膏の純度を高め、消石灰の使用量を削減することもできる。
また、上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記湿式分級の分級点を、１０μｍ以上４０μｍ以下とすることができる。これによって、消石灰含有率の高いスラリーを湿式集塵に利用することができ、より効率よく、得られる石膏の純度を高め、消石灰の使用量を削減することができる。
以上のように、本発明によれば、安定運転を維持し、運転コストの増加を招かず、純度の高い石膏を得ることなどが可能なセメントキルン抽気ガスの処理システム等を提供することができる。
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理システムの一実施の形態を示し、この処理システム１は、セメントキルン２の窯尻から燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ３と、プローブ３に冷風Ａを供給する冷却ファン４と、プローブ３で抽気した燃焼ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｃを分離するサイクロン５と、サイクロン５から排出された排ガスＧ２に含まれる微粉Ｆを湿式集塵する湿式集塵機６と、湿式集塵機６から排出されるスラリーＳ２を湿式分級する湿式分級機１１と、湿式分級機１１から排出された微粒スラリーＳ４を貯留するタンク１２と、湿式分級機１１から排出された粗粒スラリーＳ５を湿式集塵機６に戻すルート１４と、タンク１２から供給されたスラリーＳ６を固液分離して石膏Ｇと塩水ＳＷとを得る固液分離機１３と、湿式集塵機６からの排ガスＧ３を誘引する誘引ファン９等で構成される。
また、湿式集塵機６は、微粉Ｆを含む排ガスＧ２をスラリーＳ１中の水分と接触させて冷却するスクラバ６ａと、スクラバ６ａからのスラリーを受け、スクラバ６ａに供給するための循環液槽６ｂと、給水装置（不図示）からの工水Ｗを噴霧する洗浄塔６ｃとを備える。
さらに、湿式集塵機６は、循環液槽６ｂとスクラバ６ａとの間でスラリーＳ１を循環させる循環ポンプ１５と、循環液槽６ｂ内のスラリーの密度をγ線を利用して測定する密度測定装置１０と、循環液槽６ｂ内のスラリーを密度測定装置１０に供給する供給ポンプ（第１の供給装置）１７と、循環液槽６ｂからスラリーＳ２を湿式分級機１１に供給する排出ポンプ（第２の供給装置）１６とを備える。
湿式分級機１１は、湿式集塵機６から排出されたスラリーＳ２を湿式分級するために備えられ、この湿式分級機１１には、湿式サイクロン等の湿式遠心分級機等であって分級点が１０μｍ〜４０μｍ程度のものを使用することができる。
次に、上記構成を有する抽気ガス処理装置１の動作について図１及び図２を参照しながら説明する。
セメントキルン２の燃焼ガスの一部をプローブ３で冷却しながら抽気し、抽気した燃焼ガスＧ１をサイクロン５で分級し、粗粉Ｃをセメントキルン系に戻すとともに、塩素含有率の高い微粉Ｆ及び排ガスＧ２を湿式集塵機６に導き、スクラバ６ａにおいて循環液槽６ｂから供給されるスラリーＳ１の水分等によって冷却し、微粉Ｆを湿式集塵する。また、循環液槽６ｂに消石灰を添加し、排ガスＧ２に含まれるＳＯ2と反応させて石膏を生成させる。
循環液槽６ｂ内のスラリーの一部（スラリーＳ３）を供給ポンプ１７によって密度測定装置１０に供給し、スラリーＳ３の密度を測定する。測定されたスラリーＳ３の密度とスラリーＳ３中の固形分との関係は、図２に示す通りである。
ここで、本発明者らが行った実験によると、スラリーが含有する固形分が５％以上２０％以下の範囲内にあるときには、循環液槽６ｂ内に堆積物が増加したり、排出ポンプ１６が閉塞したり、循環ポンプ１５が過負荷で停止したり、スクラバ６ａが閉塞するなどの不具合が発生せず、安定した運転を維持することができるとともに、循環液槽６ｂから排出されるスラリーＳ２の濃度が低過ぎて後段の固液分離機１３の運転効率が低下することもないことが確かめられている。
そこで、密度測定装置１０によって測定されるスラリーＳ３の密度が１．０１以上１．１０以下となるように調整する。具体的には、スラリーＳ３の密度が１．０１未満の場合には、排出ポンプ１６の運転を停止するか、回転数を低下させて湿式分級機１１への供給量を低く抑えたり、給水装置（不図示）から洗浄塔６ｃへの工水Ｗの添加を停止したり、工水Ｗの添加量を下げるなどの操作を行う。一方、スラリーＳ３の密度が１．１０を超える場合には、逆に、洗浄塔６ｃへの工水Ｗの添加量を増加させる。
次に、上記密度範囲にあるスラリーＳ２を、循環液槽６ｂから排出ポンプ１６を介して湿式分級機１１に供給する。ここで、湿式分級機１１に供給されたスラリーＳ２には、排ガスＧ２に含まれるＳＯ2との反応がなされずに循環液槽６ｂに沈降していた消石灰が含まれているが、表１に示すように、石膏と消石灰とが混在するスラリーの粒径は、消石灰スラリーのみの粒径に比較して小さく、特に、通過粒子径を１０〜４０μｍとした場合の粗粒分で比較すると、消石灰スラリーの割合がかなり大きくなることが判る。そこで、湿式分級機１１の分級点を１０μｍ以上４０μｍ以下とすることで、粗粒スラリー側に消石灰を多く含むスラリーを分離することができ、この粗粒スラリーＳ５をルート１４を介して循環液槽６ｂに戻し、再度ＳＯ2と反応させて石膏を生成させることにより、固液分離機１３で回収する石膏の純度を上昇させることができる。また、湿式集塵機６に添加する消石灰の量を低減することができる。
一方、湿式分級機１１によって分離された石膏を多く含む微粒スラリーＳ４を、一時的にタンク１２に貯留した後、固液分離機１３に供給し、石膏Ｇと、ＫＣｌを含む塩水ＳＷとに分離し、石膏Ｇを回収するとともに、分離された塩水ＳＷをセメント粉砕工程に添加したり、水処理後に下水又は海洋に放流して処理する。
尚、上記実施の形態においては、湿式分級機１１及びルート１４を設け、粗粒スラリーＳ５をルート１４を介して循環液槽６ｂに戻し、再度ＳＯ2と反応させて石膏を生成させ、固液分離機１３で回収する石膏の純度を上昇させたが、所望の純度の石膏が得られる場合には、湿式分級機１１及びルート１４を設けずに、スラリーＳ２を、循環液槽６ｂから排出ポンプ１６を介してそのままタンク１２に貯留した後、固液分離機１３で固液分離して石膏Ｇと塩水ＳＷとを得ることもできる。
また、上記実施の形態においては、セメントキルン２の窯尻から燃焼ガスの一部を抽気したが、セメントキルン２の窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気した抽気ガスを上述のようにして処理することもできる。
さらに、上記実施の形態では、プローブ３と湿式集塵機６の間にサイクロン５を配置しているが、サイクロン５を設けずに、プローブ３から抽気ガスを直接湿式集塵機６に導入してもよい。
１ セメントキルン抽気ガスの処理システム
２ セメントキルン
３ プローブ
４ 冷却ファン
５ サイクロン
６ 湿式集塵機
６ａ スクラバ
６ｂ 循環液槽
６ｃ 洗浄塔
９ 誘引ファン
１０ スラリー密度測定装置
１１ 湿式分級機
１２ タンク
１３ 固液分離機
１４ （粗粒スラリーを湿式集塵機に戻す）ルート
１５ 循環ポンプ
１６ 排出ポンプ
１７ 供給ポンプ
Ａ 冷風
Ｃ 粗粉
Ｆ 微粉
Ｇ 石膏
Ｇ１ 燃焼ガス
Ｇ２、Ｇ３ 排ガス
Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６ スラリー
Ｓ４ 微粒スラリー
Ｓ５ 粗粒スラリー
ＳＷ 塩水
Ｗ 工水
２ セメントキルン
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６ 湿式集塵機
６ａ スクラバ
６ｂ 循環液槽
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９ 誘引ファン
１０ スラリー密度測定装置
１１ 湿式分級機
１２ タンク
１３ 固液分離機
１４ （粗粒スラリーを湿式集塵機に戻す）ルート
１５ 循環ポンプ
１６ 排出ポンプ
１７ 供給ポンプ
Ａ 冷風
Ｃ 粗粉
Ｆ 微粉
Ｇ 石膏
Ｇ１ 燃焼ガス
Ｇ２、Ｇ３ 排ガス
Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６ スラリー
Ｓ４ 微粒スラリー
Ｓ５ 粗粒スラリー
ＳＷ 塩水
Ｗ 工水
Claims (7)
- セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気したガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵機と、
該湿式集塵機によって得られたスラリーの密度を測定する密度測定装置と、
該密度測定装置によって測定されたスラリーの密度が所定の範囲内となるように調整する密度調整手段とを備えることを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理システム。 - 前記密度調整手段によって密度が所定の範囲内に調整されたスラリーを湿式分級する湿式分級機と、
該湿式分級機によって分離された粗粒スラリーを前記湿式集塵機に戻すルートとを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン抽気ガスの処理システム。 - 前記湿式集塵機によって得られたスラリーを前記密度測定装置に供給する第１の供給装置と、
該湿式集塵機によって得られたスラリーを前記湿式分級機に供給する第２の供給装置と、
該湿式集塵機内のスラリーに水を供給する給水装置とを備え、
前記密度測定装置は、前記第１の供給装置によって供給されたスラリーの密度を測定し、前記密度調整手段は、該測定された密度に基づいて、前記第２の供給装置によって前記湿式分級機に供給するスラリーの量を調整するか、該スラリーの供給を停止し、あるいは、前記給水装置によって前記湿式集塵機に供給する水の量を調整するか、該水の供給を停止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抽気ガスの処理システム。 - セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気ガスに含まれるダストを湿式集塵するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、
前記湿式集塵によって得られたスラリーの密度を測定し、
該測定した密度が所定の範囲内となるように調整することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。 - 前記密度の所定の範囲を、１．０１以上１．１０以下とすることを特徴とする請求項４に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
- 前記密度が所定の範囲内となるように調整したスラリーを湿式分級し、
該湿式分級によって得られた粗粒スラリーを前記湿式集塵に利用することを特徴とする請求項４又は５に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。 - 前記湿式分級の分級点を、１０μｍ以上４０μｍ以下とすることを特徴とする請求項６に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
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