JP2017057122A

JP2017057122A - セメントキルン排ガス処理装置及び処理方法

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Publication number: JP2017057122A
Application number: JP2015184801A
Authority: JP
Inventors: 裕己千葉; Hiromi Chiba
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-03-23

Abstract

【課題】エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理する。【解決手段】エコセメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収する熱回収装置（ボイラ）４と、熱回収装置４の排ガスＧ２を集塵し、少なくとも３５０℃以上の耐熱性を有する高温集塵装置（高温バグフィルタ）６と、高温集塵装置６の排ガスＧ４中の有害物質を除去する触媒装置７と、触媒装置７の排ガスＧ５にカルシウム系薬剤を添加するカルシウム系薬剤添加装置８と、カルシウム系薬剤が添加された排ガスＧ６を集塵する集塵装置（高温バグフィルタ）９とを備えるセメントキルン排ガス処理装置１。集塵装置９の排ガスＧ８に活性炭ＡＣを添加する活性炭添加装置１１と、活性炭ＡＣが添加された排ガスＧ９を集塵する第２の集塵装置（湿式スクラバ）１２とを備えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、エコセメントを製造するエコセメントキルンの排ガスを処理する装置及び方法に関する。

エコセメントは、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、従来のセメント原料とを用いて製造される。このエコセメントの焼成装置は、図２に示すように、セメントキルン２と、セメントキルン２で製造されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ３とを備えるが、ダイオキシン類の再合成を抑制するため、セメントキルン２の排ガスＧ１１の全量を排ガス冷却設備２２で冷却する。

また、排ガス冷却設備２２の排ガスＧ１２から塩素分や、焼却灰に含まれる重金属類等に由来する有害物質を除去するため、排ガスＧ１２をサイクロン５で粗粉Ｃと、微粉を含む排ガスＧ１３とに分離し、ろ過式集塵装置２３で排ガスＧ１３から微粉Ｆを除去し、微粉Ｆを除去した排ガスＧ１４に消石灰添加装置２４によって消石灰を添加し、ろ過式集塵装置２５で塩素分、ＳＯｘ等の酸性成分Ａを除去し、酸性成分Ａを除去した排ガスＧ１５からＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類等を活性コークス塔２６で除去し、活性コークス塔２６の排ガスＧ１６を煙突１３から大気に放出する。

しかし、上記排ガス処理装置２１では、セメントキルン２の排ガスＧ１１の全量を冷却しているため、多量の熱エネルギーの損失になる。また、消石灰の添加による脱硫は効率的ではなく、活性コークス塔２６においても脱硫を行っていた。さらに、活性コークス塔２６における活性コークスの運転コストが高く、活性コークスの再生により生じた粉塵が煙突１３から排出されたり、粉塵爆発の可能性もないとは言えず、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理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、エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、該熱回収装置の排ガスを集塵し、少なくとも３５０℃以上の耐熱性を有する高温集塵装置と、該高温集塵装置の排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、該触媒装置の排ガスにカルシウム系薬剤を添加するカルシウム系薬剤添加装置と、該カルシウム系薬剤が添加された排ガスを集塵する集塵装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、触媒装置で排ガス中のＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去すると共に、排ガス中の水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させ、触媒装置の排ガスにカルシウム系薬剤を添加して塩化水銀をカルシウム系薬剤に吸着させると共に、排ガス中のＳＯｘとカルシウム系薬剤とを反応させて石膏にし、カルシウム系薬剤と石膏とを集塵装置で回収することで、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

また、触媒装置の前段に３５０℃以上の耐熱性を有する高温集塵装置を備えることで、熱回収装置で回収した熱等で排ガスを再加熱せずに高温の排ガスを触媒装置に導入し、触媒装置の触媒を活性させると共に、集塵装置において回収するダスト中のカルシウム系薬剤と石膏の濃度を高めることができる。

上記セメントキルン排ガス処理装置は、前記集塵装置の排ガスに活性炭を添加する活性炭添加装置と、該活性炭が添加された排ガスを集塵する第２の集塵装置とを備えることができる。これにより、排ガス中の水銀やダイオキシン類等の有害物質をより確実に除去することができる。尚、活性炭には、未使用のものの他に使用済みのものを用いることができる。

さらに、前記第２の集塵装置は湿式集塵装置であって、該湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備えることができる。これにより、有害物質を吸着した活性炭が湿式集塵装置内で洗浄されて有害物質を脱着し、有害物質脱着後の活性炭が固液分離装置で固体側に排出されるため、排出された活性炭を活性炭添加装置やその他の装置で再利用することができる。

また、前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記高温集塵装置に供給する分級装置を備えることができる。

さらに、本発明は、セメントキルン排ガス処理方法であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収し、該熱回収した３５０℃以上の排ガスを集塵し、該集塵後の排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、該有害物質を除去した排ガスにカルシウム系薬剤を添加し、該カルシウム系薬剤を添加した排ガスを集塵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、触媒によって排ガス中のＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去すると共に、排ガス中の水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させ、触媒処理後の排ガスにカルシウム系薬剤を添加して塩化水銀をカルシウム系薬剤に吸着させると共に、排ガス中のＳＯｘとカルシウム系薬剤とを反応させて石膏にし、カルシウム系薬剤と石膏とを集塵によって回収することで、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

また、３５０℃以上の排ガスを集塵することで、回収した熱等で排ガスを再加熱せずに高温の排ガスを触媒処理し、触媒を活性させると共に、カルシウム系薬剤を添加した排ガスを集塵して得られたダスト中のカルシウム系薬剤と石膏との濃度を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

本発明に係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全体構成図である。従来のセメントキルン排ガスの処理装置の一例を示す全体構成図である。

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、本発明に係るセメントキルン排ガス処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、セメントキルン２及びクリンカクーラ３等を備えるエコセメント製造装置に付設され、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収するボイラ４と、ボイラ４の排ガスＧ２を粗粉Ｃと、微粉を含む排ガスＧ３とに分離するサイクロン５と、サイクロン５の排ガスＧ３を集塵する高温バグフィルタ６と、高温バグフィルタ６の排ガスＧ４から有害物質を除去する触媒装置７と、触媒装置７の排ガスＧ５にカルシウム系薬剤（以下「Ｃａ系薬剤」という。）を添加するＣａ系薬剤添加装置８と、Ｃａ系薬剤添加装置８からＣａ系薬剤が添加された排ガスＧ６を集塵する高温バグフィルタ９とを備える。

また、処理装置１は、高温バグフィルタ９の排ガスＧ７から熱回収する熱回収装置１０と、熱回収装置１０の排ガスＧ８に活性炭ＡＣを添加する活性炭添加装置１１と、活性炭ＡＣが添加された排ガスＧ９を湿式集塵する湿式スクラバ１２と、湿式スクラバ１２の排ガスＧ１０を大気に放出する煙突１３と、湿式スクラバ１２から排出されたスラリーＳをケーキＣＡとろ液Ｌとに分離する固液分離装置１４と、ろ液Ｌを排水処理する排水処理装置１５とを備える。

ボイラ４は、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収するために設けられる。このボイラ４は、８００℃程度の排ガスＧ１を４００℃以下に急冷する能力を有する。発生した蒸気は、エコセメント製造装置や他の装置で利用することができる。

サイクロン５は、ボイラ４の排ガスＧ２を比較的塩素濃度の低い粗粉Ｃと、塩素濃度の高い微粉を含む排ガスＧ３とに分離するために備えられ、サイクロン以外の分級装置を用いることもできる。

高温バグフィルタ６は、排ガスＧ３中の微粉Ｆを回収するために備えられる。この高温バグフィルタ６には、９００℃程度までの耐熱性を有し、複数の棒状のセラミック管からなるフィルタを備えるものなどを用いることができる。また、少なくとも３５０℃の耐熱性を有する高温集塵装置であれば、高温バグフィルタ以外の装置を用いることができる。

触媒装置７は、高温バグフィルタ６の排ガスＧ４に含まれるＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去すると共に、排ガスＧ４中の水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させるために備えられ、チタン・バナジウム系の脱硝触媒等を用いることができる。

Ｃａ系薬剤添加装置８は、触媒装置７の排ガスＧ５にＣａ系薬剤を添加し、排ガスＧ５中の塩化水銀を吸着させると共に、排ガスＧ５に含まれるＳＯｘをＣａ系薬剤と反応させて石膏（ＣａＳＯ₄）にするために備えられる。

高温バグフィルタ９は、Ｃａ系薬剤が添加された排ガスＧ６を集塵して石膏と、塩化水銀を吸着したＣａ系薬剤とを回収するために備えられる。尚、高温バグフィルタ９以外の高温集塵装置を用いることもでき、高温集塵装置以外の集塵装置を用いることもできる。

熱回収装置１０は、高温バグフィルタ９の排ガスＧ７から熱回収し、排ガスＧ７の温度を湿式スクラバ１２に導入するのに適した温度まで低下させるために備えられる。熱回収装置１０は、排ガスＧ７と排ガスＧ１０との熱交換を行うガスガスヒータとすることができるが、排ガスＧ７と排ガスＧ１０以外の箇所との熱交換を行うものでもよい。また、ガスガスヒータ以外の熱交換器を用いてもよい。さらに、熱回収装置１０に代えて排ガスＧ７を冷却する冷却装置を用いることもできる。

活性炭添加装置１１は、熱回収装置１０の排ガスＧ８に活性炭ＡＣを添加し、触媒装置７や高温バグフィルタ９で除去しきれなかった水銀やダイオキシン類等の有害物質を吸着させるために備えられる。活性炭ＡＣは、ハロゲン族元素を含有するか否かに関わらず用いることができるが、含有するものを用いることで水銀の吸着効率を向上させることができる。また、活性炭ＡＣの添加量は、活性炭原単位で１０〜４０ｍｇ／Ｎｍ³とすることが好ましく、これにより効果的にダイオキシン類及び水銀を吸着除去することができる。

湿式スクラバ１２は、活性炭ＡＣが添加された排ガスＧ９を湿式集塵して排ガスＧ１０とスラリーＳとに分離して排出するために備えられる。尚、湿式スクラバ以外の湿式集塵装置を用いることもでき、湿式集塵装置以外の集塵装置を用いることもできる。

固液分離装置１４は、湿式スクラバ１２から排出されたスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等を用いることができる。また、排水処理装置１５は、ろ液Ｌに硫化剤やキレート剤等を添加して排水処理をするために備えられる。

次に、上記構成を有する処理装置１を用いたセメントキルン排ガス処理方法について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルン２の窯尻に、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、セメント原料とを供給してセメントクリンカを焼成する。焼成したセメントクリンカをクリンカクーラ３で冷却し、得られたエコセメントクリンカを仕上ミル（不図示）で石膏等と共に粉砕してエコセメントを製造する。

一方、セメントキルン２の排ガスＧ１をボイラ４に供給し、ボイラ４の排ガスＧ２の温度が３５０℃〜４００℃になるように排ガスＧ１から熱回収する。

排ガスＧ２をサイクロン５で分級して粗粉Ｃを分離し、セメントキルン２に戻してセメント原料とする。サイクロン５で分離された微粉を含む排ガスＧ３を高温バグフィルタ６に導入して微粉Ｆを回収する。３５０℃程度の高温バグフィルタ６の排ガスＧ４を触媒装置７に導入し、排ガスＧ４中のＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去すると共に、排ガスＧ４中の水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させる。

触媒装置７の排ガスＧ５にＣａ系薬剤添加装置８から消石灰等を含むＣａ系薬剤を添加し、Ｃａ系薬剤と排ガスＧ５中のＳＯｘとを反応させて石膏を生成させると共に、Ｃａ系薬剤に排ガスＧ５中の塩化水銀を吸着させる。ここで、塩化水銀はＣａ系薬剤に吸着しやすい性質を有するため、効率的に水銀を吸着させることができる。

また、Ｃａ系薬剤は、排ガスＧ５中のＳＯｘに対してＣａ系薬剤に含まれるＣａがモル比で４．０以下、好ましくは１．５〜２．０とする。これにより、Ｃａ系薬剤と排ガスＧ５中のＳＯｘとを効率よく反応させることができる。

Ｃａ系薬剤を添加した排ガスＧ６を高温バグフィルタ９に導入し、塩化水銀を吸着したＣａ系薬剤と石膏とをダストＤとして回収する。高温バグフィルタ９の排ガスＧ７を熱回収装置１０に導入して熱回収し、熱回収後の排ガスＧ８に活性炭添加装置１１から活性炭ＡＣを添加し、排ガスＧ８に残留する水銀やダイオキシン類等の有害物質を活性炭ＡＣに吸着させる。

有害物質を吸着した活性炭を含む排ガスＧ９を湿式スクラバ１２に導入し、湿式集塵によって排ガスＧ１０とスラリーＳとに分離する。活性炭を除去した排ガス１０を煙突１３から大気に放出し、活性炭を含むスラリーＳを固液分離装置１４でケーキＣＡとろ液Ｌとに固液分離する。ここで、活性炭に吸着した有害物質は湿式スクラバ１２において活性炭から脱着するため、ケーキＣＡから得られる活性炭には有害物質が吸着されておらず、ケーキＣＡから得られる活性炭を活性炭添加装置１１やその他の場所で再利用することができる。また、ろ液Ｌを排水処理装置１５に供給して排水処理する。

以上のように、本実施の形態によれば、触媒装置７で排ガスＧ４中のＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去すると共に、排ガスＧ４中の水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させ、触媒装置７の排ガスＧ５にＣａ系薬剤を添加し、塩化水銀をＣａ系薬剤に吸着させると共に、排ガスＧ５中のＳＯｘとＣａ系薬剤とを反応させて石膏にし、Ｃａ系薬剤と石膏とを高温バグフィルタ９で回収することで、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。

また、触媒装置７の前段に３５０℃以上の耐熱性を有する高温バグフィルタ６を備えることで、ボイラ４で回収した熱等で排ガスＧ４を再加熱せずに高温の排ガスＧ４を触媒装置７に導入し、触媒装置７の触媒を活性させると共に、高温バグフィルタ９において回収するダストＤ中のＣａ系薬剤と石膏との濃度を向上させることができる。

尚、本実施の形態では、熱回収装置としてボイラ４を用いたが、その他の装置を用いて熱回収してもよく、サイクロン５を用いて排ガスＧ２から微粉を回収することなく排ガスＧ２を処理することもできる。

１セメントキルン排ガス処理装置
２セメントキルン
３クリンカクーラ
４ボイラ
５サイクロン
６高温バグフィルタ
７触媒装置
８Ｃａ系薬剤添加装置
９高温バグフィルタ
１０熱回収装置
１１活性炭添加装置
１２湿式スクラバ
１３煙突
１４固液分離装置
１５排水処理装置
ＡＣ活性炭
Ｃ粗粉
ＣａＣａ系薬剤
ＣＡケーキ
Ｄダスト
Ｆ微粉
Ｇ１〜Ｇ１０排ガス
Ｌろ液
Ｓスラリー

Claims

エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、
該熱回収装置の排ガスを集塵し、少なくとも３５０℃以上の耐熱性を有する高温集塵装置と、
該高温集塵装置の排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、
該触媒装置の排ガスにカルシウム系薬剤を添加するカルシウム系薬剤添加装置と、
該カルシウム系薬剤が添加された排ガスを集塵する集塵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処理装置。
前記集塵装置の排ガスに活性炭を添加する活性炭添加装置と、
該活性炭が添加された排ガスを集塵する第２の集塵装置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排ガス処理装置。
前記第２の集塵装置は湿式集塵装置であって、該湿式集塵装置から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルン排ガス処理装置。
前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記高温集塵装置に供給する分級装置を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメントキルン排ガス処理装置。
エコセメントキルンの排ガスから熱回収し、
該熱回収した３５０℃以上の排ガスを集塵し、
該集塵後の排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、
該有害物質を除去した排ガスにカルシウム系薬剤を添加し、
該カルシウム系薬剤を添加した排ガスを集塵することを特徴とするセメントキルン排ガス処理方法。