JP2011084425A - Method for decreasing mercury component and organic chlorine compound in exhaust gas from cement production equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セメントの製造設備から排出される排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物を効率よく低減する方法に関する。 The present invention relates to a method for efficiently reducing mercury components and organochlorine compounds in exhaust gas discharged from a cement production facility.
近年、廃棄物の再利用は社会的に重要な課題であり、セメント製造工場においても、各種の汚泥、焼却灰、廃プラスチックなどの廃棄物をセメント原料や燃料として使用することが少なくない。
これらの廃棄物には、多くの場合、重金属類が含有されており、そのうち、水銀等およびその塩化物等の揮発性重金属成分は、セメント製造設備の高温部において揮発し、ガス中に含有される。その後、ガスの温度が低下するのに伴いガス中に含有されるダストの表面にこれらの重金属等が析出し、あるいは重金属やその化合物自身の微粒子となる。これらのダストや微粒子は煙道の電気集塵機で捕集され、ガス中から除去される。
また、セメント製造設備内では、セメント原料や燃料としてセメント製造設備に持ち込まれる石炭、木屑、汚泥および廃プラスチック等の可燃物が完全燃焼せずに生成する未燃ガスと、廃プラスチック等から持ち込まれる塩素分が反応し、PCBおよびダイオキシン類などの有機塩素化合物が合成される。これら有機塩素化合物もセメント製造設備の高温部において揮発し、ガス中に含有され、より低温の電気集塵機内でダストに吸着する。
水銀等の重金属類、ダイオキシン類およびPCBなどの有機塩素化合物のいずれも、一部は煙道から外気へ排出されるが、大部分はセメント製造設備内を循環することとなる。
このため、ガス中の水銀や有機塩素化合物を処理する手段を設けないと、セメント製造設備内を循環する水銀等の重金属類、ダイオキシン類およびPCBの量が増加し、ガス温度の低下に伴って水銀等がダクトに析出したり、セメント製造設備の煙突から排出される排ガス中の水銀排出量、有機塩素化合物排出量が増える等の問題を生じる。
In recent years, recycling of waste has been an important social issue, and in cement manufacturing plants, wastes such as various sludges, incineration ash, and waste plastics are often used as cement raw materials and fuels.
These wastes often contain heavy metals, of which volatile heavy metal components such as mercury and its chlorides volatilize in the high temperature part of cement production facilities and are contained in the gas. The Thereafter, as the temperature of the gas decreases, these heavy metals or the like are deposited on the surface of dust contained in the gas, or become fine particles of the heavy metal or its compound itself. These dust and fine particles are collected by the electric dust collector in the flue and removed from the gas.
In cement production facilities, coal, wood chips, sludge, waste plastics, and other combustibles that are brought into cement production facilities as cement raw materials and fuel are brought in from unburned gas generated without complete combustion, and waste plastics. Chlorine reacts to synthesize organochlorine compounds such as PCBs and dioxins. These organochlorine compounds also volatilize in the high temperature part of the cement production facility, are contained in the gas, and are adsorbed to the dust in a lower temperature electrostatic precipitator.
All of heavy metals such as mercury, dioxins and organochlorine compounds such as PCB are partly discharged from the flue to the outside air, but most of them are circulated in the cement production facility.
For this reason, if there is no means for treating mercury or organochlorine compounds in the gas, the amount of heavy metals such as mercury, dioxins and PCB circulating in the cement production facility will increase, and as the gas temperature decreases Problems such as mercury depositing in the ducts, increasing mercury emissions in the exhaust gas discharged from the chimney of the cement manufacturing facility, and organic chlorine compound emissions increase.
特許文献1には、セメント製造設備内でダイオキシン類およびPCBなどの有機塩素化合物が発生する原因がセメント原料中の塩素分にあると考え、セメント原料を原料ミルに投入する前に予加熱器で予加熱して、有機塩素化合物をセメント原料などから分離し、発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスを、セメント製造設備内の通常運転時に800℃以上となる高温部に供給して、熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解する、セメント製造設備からの排ガス中の有機塩素化合物低減方法が記載されている。
しかしながら、大量のセメント原料を予加熱することは、大型の予加熱器と多量の熱量を要し、大がかりな処理となる。
特許文献2には、セメント製造工程の排ガスから捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダストに含まれる水銀等を揮発温度以上に加熱してガス化して、酸性ないし酸化性溶液に吸収させる方法等によって水銀を除去し、水銀等を除去した集塵ダストをセメント原料の一部に用いるセメント製造排ガスの処理方法が記載されている。
しかしながら、特許文献2は、セメント製造工程の有機塩素化合物については全く考慮されていない。すなわち、塩素化合物と水銀が共存する系を加熱すれば、塩化第2水銀(HgCl2)が主体となるにもかかわらず、特許文献2では、元素状水銀(金属水銀)を吸収するために、吸収液としては酸性溶液ないし酸化性溶液が用いられている。また、セメント製造工程の有機塩素化合物の除去については全く記載がない。
Patent Document 1 considers that the chlorine content in cement raw materials is the cause of the generation of dioxins and PCBs in cement manufacturing facilities, and uses a preheater before putting the cement raw materials into the raw material mill. Preheat to separate the organic chlorine compound from the cement raw material, etc., and supply the heat treatment gas containing the generated organic chlorine compound to the high temperature part at 800 ° C or higher during normal operation in the cement production facility. A method for reducing organochlorine compounds in exhaust gas from a cement production facility is described.
However, preheating a large amount of cement raw material requires a large preheater and a large amount of heat, and is a large-scale treatment.
In Patent Document 2, the dust collected from the exhaust gas in the cement manufacturing process is guided to a heating furnace, and mercury or the like contained in the dust collected is heated to a vaporization temperature or higher to be gasified to be an acidic or oxidizing solution. A method for treating exhaust gas for cement production is described in which mercury is removed by a method of absorption and the like, and dust collection dust from which mercury or the like has been removed is used as part of the cement raw material.
However, Patent Document 2 does not consider any organic chlorine compounds in the cement manufacturing process. That is, if a system in which a chlorine compound and mercury coexist is heated, in order to absorb elemental mercury (metallic mercury) in Patent Document 2, although mercury chloride (HgCl 2 ) is the main component, As the absorbing solution, an acidic solution or an oxidizing solution is used. Moreover, there is no description about the removal of organochlorine compounds in the cement manufacturing process.
本発明は、セメント製造設備から排出される排ガス中において、水銀成分ならびにPCBおよびダイオキシン類などの有機塩素化合物の排出量を効率的に低減させることができる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method capable of efficiently reducing the amount of mercury components and organochlorine compounds such as PCBs and dioxins in exhaust gas discharged from cement production facilities.
本発明は以下の構成からなる、セメント製造設備からの排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の低減方法である。
(1)セメント製造設備の集塵機後半部分で捕集された集塵ダストを加熱炉に導き、キャリヤーガス導入下、300〜600℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び塩素化合物を揮発させ、該加熱炉を出た排ガスを、水銀成分除去装置中で洗浄水と接触させて水銀成分を吸収し、該水銀成分除去装置を出た排ガスを800℃以上のセメント製造設備内の高温部に導いて有機塩素化合物を分解することを特徴とするセメント製造設備からの排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の低減方法。
(2)加熱炉に導入するキャリヤーガスが、セメント製造設備において排出された熱排ガスである上記(1)に記載のセメント製造設備からの排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の低減方法。
The present invention is a method for reducing mercury components and organochlorine compounds in exhaust gas from a cement production facility having the following configuration.
(1) Dust collected in the latter half of the dust collector of the cement production facility is guided to a heating furnace and heated to 300-600 ° C under the introduction of carrier gas to volatilize mercury components and chlorine compounds in the dust collection dust. The exhaust gas exiting the heating furnace is brought into contact with cleaning water in a mercury component removing device to absorb the mercury component, and the exhaust gas exiting the mercury component removing device is heated to a high temperature part in a cement production facility at 800 ° C. or higher. A method for reducing mercury components and organochlorine compounds in exhaust gas from a cement production facility, characterized in that the organochlorine compounds are decomposed by introducing them into the atmosphere.
(2) The method for reducing mercury components and organochlorine compounds in the exhaust gas from the cement production facility according to (1), wherein the carrier gas introduced into the heating furnace is a thermal exhaust gas discharged from the cement production facility.
本発明によれば、既存のセメント製造設備に小規模な設備を付加して、水銀成分及び有機塩素化合物を高濃度に吸着した集塵機後半部分の集塵ダストの一部を加熱処理し、その排ガスの後処理を行うことにより、セメント製造設備内を循環する水銀成分及び有機塩素化合物の一部を除去し、その結果、セメント製造設備から系外へ排出される排ガス中における、水銀成分及び有機塩素化合物の排出量を、効率的に低減させることができる。 According to the present invention, a small-scale facility is added to an existing cement manufacturing facility, and a part of the dust collected in the latter half of the dust collector that adsorbs the mercury component and the organochlorine compound at a high concentration is heat-treated. The post-treatment removes some of the mercury components and organochlorine compounds that circulate in the cement production facility. As a result, mercury components and organic chlorine in the exhaust gas discharged from the cement production facility outside the system are removed. The amount of the compound discharged can be efficiently reduced.
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明は、セメント製造設備の集塵機後半部分で捕集された集塵ダストを加熱炉に導き、300〜600℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び有機塩素化合物を揮発させ、該加熱炉を出た排ガスを、水銀成分除去装置中で洗浄水と接触させて水銀成分を吸収し、該水銀成分除去装置を出た排ガスを800℃以上のセメント製造設備内の高温部に導いて有機塩素化合物を分解するセメント製造設備からの排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の低減方法である。なお、本明細書で、水銀成分とは、元素状水銀(金属水銀)及び塩化第2水銀を指し、有機塩素化合物とは、PCB(ポリ塩化ビフェニル)、ダイオキシン類等を指す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on embodiments.
The present invention introduces dust collection dust collected in the latter half of the dust collector of the cement production facility to a heating furnace, heats it to 300 to 600 ° C., volatilizes mercury components and organochlorine compounds in the dust collection dust, The exhaust gas exiting the heating furnace is brought into contact with cleaning water in the mercury component removal device to absorb the mercury component, and the exhaust gas exiting the mercury component removal device is guided to a high temperature part in a cement manufacturing facility at 800 ° C. or higher. This is a method for reducing mercury components and organochlorine compounds in exhaust gas from a cement production facility that decomposes organochlorine compounds. In this specification, the mercury component refers to elemental mercury (metallic mercury) and mercuric chloride, and the organic chlorine compound refers to PCB (polychlorinated biphenyl), dioxins, and the like.
本発明に係る水銀成分等の低減方法のために使用されるセメント製造設備(部分図)の一例を図1に示す。本発明に使用されるセメント製造設備は、通常のセメント製造設備において、電気集塵機23で捕集した集塵ダストを加熱する加熱炉30と、加熱炉30の排ガスから水銀等を除去する水銀成分除去装置40とが付設され、水銀成分除去装置40の排ガスをロータリーキルン15の窯尻部(800℃以上の高温部)へ投入することができるガス配送管50を設けたものである。なお、水銀成分除去装置を出た排ガスを投入できる800℃以上の高温部としては、後述するように、他に、ロータリーキルン15の窯前部または仮焼炉14などが挙げられる。
An example of a cement production facility (partial view) used for the method for reducing mercury components and the like according to the present invention is shown in FIG. The cement manufacturing facility used in the present invention includes a
本発明に使用されるセメント製造設備において、セメント原料に対しては、通常のセメント製造工程での処理が行われる。
すなわち、原料ミル11により粉砕されたセメント原料を貯蔵サイロ12に一旦貯蔵し、次に貯蔵サイロ12内のセメント原料をプレヒーター13(図中の4つのサイクロン)により予熱し、続いて仮焼炉14で石灰石が脱炭酸されるまで昇温し、昇温されたセメント原料をロータリーキルン15内で加熱してセメントクリンカーを焼成する。その後、セメントクリンカーをクリンカークーラーに投入して冷却する。
In the cement production facility used in the present invention, the cement raw material is processed in a normal cement production process.
That is, the cement raw material pulverized by the raw material mill 11 is temporarily stored in the
一方、本発明に使用されるセメント製造設備において、ガスは次のような流れとなる。
セメント原料がプレヒーター13、仮焼炉14及びロータリーキルン15内で加熱されることにより、セメント原料中に含まれる水銀成分や有機塩素化合物は、排出ガス中に揮発し、そのガスはプレヒーター13の最上段のサイクロン(出口のガス温度は約400℃)を出て沈降室21に送られる。
沈降室21で粒子径の大きいダストが分離され、スタビライザー22でガス温度を調節された排ガスは、電気集塵機23に送られる。なお、沈降室21を出た排ガスは原料ミル11にも送られ、原料ミル11から出た排ガスは電気集塵機23に送られる排ガスに合流する。
電気集塵機23ではガス中に含まれる粒子径の小さいダストが捕集される。
電気集塵機23中のガス温度は、約80〜150℃程度であるので、ガス中の水銀成分や有機塩素化合物の大部分はダスト中の未燃物に吸着される。そして、電気集塵機23中で捕集される集塵ダストは、後半部分の方が前半部分よりも粒子径が小さく、水銀成分や有機塩素化合物が高濃度に吸着される。
電気集塵機23前半部分で捕集された集塵ダストは、直接、原料混合・供給系の混合サイロ・貯蔵サイロ12へ送られ、電気集塵機23後半部分で捕集された、水銀成分等をより高濃度に吸着した集塵ダストは加熱炉30へ送られる。そして、電気集塵機23でダストが捕集された排ガスは、一部が煙突24を通って系外へ放出される。他の排ガスは、ダストと共に混合サイロ・貯蔵サイロ12に入り、次いで、セメント原料と共にプレヒーター13へ送られることで、セメント製造設備内でガス循環系が形成されている。
On the other hand, in the cement manufacturing facility used in the present invention, the gas flows as follows.
When the cement raw material is heated in the
Dust having a large particle size is separated in the
The
Since the gas temperature in the
The collected dust collected in the first half of the
加熱炉30へ送られる電気集塵機後半部分で捕集された、水銀成分等をより多量に吸着した集塵ダストは、炉内を搬送される間に300〜600℃に加熱され、水銀成分及び有機塩素化合物が揮発し、キャリヤーガスにより水銀成分除去装置40へ排出される。ここで、水銀成分とは、前記のように、元素状水銀(金属水銀)及び塩化第2水銀を指すが、塩素化合物が共存する集塵ダストを加熱炉30で加熱すると、水銀原子の50%以上が塩化第2水銀となる。
Dust collection dust collected in the latter half of the electric dust collector sent to the
加熱炉30は、既存のセメント製造設備の系外に付設される装置で、その構造は限定されない。例えば、加熱スクリュー式の加熱器、パドル式の加熱器、ロータリー式の加熱器などを採用することができる。
加熱炉30の熱源は、電気加熱、熱風加熱またはバーナー加熱などを採用することができる。
加熱炉30のキャリヤーガスとしては、空気、窒素ガスあるいは窒素リッチガス(窒素濃度が90%以上)およびセメント製造設備の排ガスや排空気を利用することができ、セメント製造設備の排ガスや排空気の内300℃以上の排ガス、排空気を用いれば、ダストの加熱処理に必要な熱量を低減することができる。
The
As the heat source of the
As the carrier gas of the
加熱炉30中の集塵ダストの加熱温度は、300〜600℃であるが、300℃未満では、集塵ダストからの水銀成分及び有機塩素化合物の分離が不十分となり、600℃を超えると、水銀成分等の分離効果は変わらず、エネルギー的に不経済となる。
加熱炉30中の集塵ダストの滞留時間は30〜120分程度であることが好ましい。
The heating temperature of the dust collection dust in the
The residence time of the dust collection dust in the
加熱炉30中で水銀成分及び有機塩素化合物が分離された集塵ダストは、原料混合・供給系の混合サイロ・貯蔵サイロ12へ送られ、原料化される。
The dust collection dust from which the mercury component and the organochlorine compound are separated in the
集塵ダスト中の水銀成分及び有機塩素化合物を揮発させた高温のキャリヤーガスは、水銀成分除去装置40に導いて吸収液である80℃以下の洗浄水と接触させることにより、キャリヤーガス中の塩化第2水銀は吸収液に吸収され、金属水銀は沈殿物として水銀成分除去装置40の底部に溜まる。
塩化第2水銀吸収液は排水処理設備で処理され、水銀成分除去装置40の底部の金属水銀は定期的に取り出される。
The high-temperature carrier gas in which the mercury component and the organic chlorine compound in the dust collection dust are volatilized is led to the mercury
The mercuric chloride absorption liquid is treated in the waste water treatment facility, and the metal mercury at the bottom of the mercury
水銀成分除去装置40としては、スプレー塔、サイクロンスクラバー、漏れ棚塔などが挙げられる。
Examples of the mercury
水銀成分が除去され、有機塩素化合物が含まれる、水銀成分除去装置40を出た排ガスは、ガス配送管50を通って800℃以上のセメント製造設備内の高温部に投入される。800℃以上のセメント製造設備内の高温部としては、プレヒーター13の下段部、仮焼炉14、ロータリーキルン15の窯尻部、ロータリーキルン15の窯前部、クリンカークーラーの高温部などが挙げられる。
該高温部において、PCBおよびダイオキシン類などの有機塩素化合物は分解される。
The exhaust gas from the mercury
In the high temperature part, organic chlorine compounds such as PCBs and dioxins are decomposed.
本発明に使用されるセメント製造設備においては、以上のように、集塵機23後半部分で捕集された集塵ダストの一部を加熱炉30に導き、加熱処理して、集塵ダスト中の水銀成分及び有機塩素化合物を揮発させ、加熱炉30を出た排ガスを、水銀成分除去装置40中で水と接触させて水銀成分を吸収し、水銀成分除去装置40を出た排ガスを800℃以上のセメント製造設備内の高温部に導いて有機塩素化合物を分解するものであり、セメント製造設備内を循環する水銀成分及び有機塩素化合物の一部が除去される。
すなわち、集塵機23後半部分で捕集された集塵ダストの一部(集塵ダスト全体の1/20量〜1/3量)を加熱炉内で300〜600℃に加熱して上記の後処理をすることによる水銀成分、有機塩素化合物の除去量は、水銀成分のセメント製造設備内への外部からの通常の持ち込み量、有機塩素化合物のセメント製造設備内への外部からの通常の持ち込み量及びセメント製造設備内での生成量を上回る。その結果、水銀成分及び有機塩素化合物のセメント製造設備内の循環量、及びそれと平衡な(電気集塵機23出口から煙突24を通って)系外へ排出される排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の濃度は、連続運転により大幅に低減してゆく。
In the cement production facility used in the present invention, as described above, a part of the dust collected in the latter half of the
That is, a part of the dust collection dust collected in the latter half of the dust collector 23 (1/20 to 1/3 of the entire dust collection dust) is heated to 300 to 600 ° C. in a heating furnace to perform the post-treatment described above. The amount of mercury components and organochlorine compounds removed by performing the following steps is the normal amount of mercury components brought into the cement production facility from the outside, the normal amount of organic chlorine compounds brought into the cement production facility from the outside, and It exceeds the amount produced in cement production facilities. As a result, the circulation amount of the mercury component and the organic chlorine compound in the cement manufacturing facility, and the mercury component and the organic chlorine compound in the exhaust gas discharged out of the system in equilibrium with the circulation amount (from the outlet of the
以下、実施例によって本発明をより具体的に示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.
〔実施例1〕
セメント製造設備の電気集塵機で捕集されたダストの内、後段側で捕集されたダストの一部を加熱炉(電気加熱方式)に導いてキャリヤーガス(空気)導入下、加熱処理し、ダスト中の水銀成分とPCBをキャリヤーガス中に揮発させた。このキャリヤーガスを水銀成分除去装置(スプレー方式)に導いて洗浄水と接触させることによりキャリヤーガス中の水銀成分(塩化第2水銀78%)を吸収液に吸収除去もしくは沈殿分離し、続いて水銀成分除去装置を出たキャリヤーガスをセメント製造装置のロータリーキルン15の窯尻部に吹き込んだ。ダスト処理の条件、加熱処理前後のダストの水銀成分濃度、PCB濃度を表1に示した。水銀成分の除去量は5.4kg/日(加熱処理による除去率69%、処理開始一日目)、PCBの除去量は475g/日(加熱処理による除去率95%、処理開始一日目)と計算される。そして、このダスト処理の条件で連続運転した時の電気集塵機出口ガス(系外へ排出されるガスに同じ)における水銀成分とPCBの排出濃度の経日変化を表1に示した。この連続運転時における、セメント製造設備への水銀成分の外部からの持ち込み量は約1.6kg/日であり、PCBの外部からの持ち込み量及びセメント製造設備内での生成量は約240g/日であった。
[Example 1]
Part of the dust collected by the electrostatic precipitator of the cement manufacturing facility is guided to the heating furnace (electric heating system) and heated under the introduction of carrier gas (air) to produce dust. The mercury component and PCB contained therein were volatilized in the carrier gas. This carrier gas is introduced into a mercury component removing device (spray system) and brought into contact with washing water, whereby the mercury component (78% mercuric chloride 78%) in the carrier gas is absorbed or separated into the absorption liquid, followed by mercury. The carrier gas exiting the component removal apparatus was blown into the kiln bottom of the
表1に示すように、本発明の方法によれば、集塵機後半部分で捕集された集塵ダストを加熱炉で水銀成分及びPCBを分離して処理し、セメント製造設備内の循環系から除去することにより、セメント製造設備から系外へ排出される排ガス中の水銀成分濃度及びPCB濃度を格段に低減することができた。 As shown in Table 1, according to the method of the present invention, dust collected in the latter half of the dust collector is treated by separating mercury components and PCBs in a heating furnace and removed from the circulation system in the cement manufacturing facility. By doing so, the mercury component concentration and PCB concentration in the exhaust gas discharged out of the system from the cement production facility could be remarkably reduced.
11 原料ミル
12 原料混合・供給系サイロ(混合サイロ・貯蔵サイロ)
13 プレヒーター
14 仮焼炉
15 ロータリーキルン
21 沈降室
22 スタビライザー
23 電気集塵機
24 煙突
30 加熱炉
40 水銀成分除去装置
50 ガス配送管
11
13
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