JP6217282B2 - アンモニアを含む排ガスの処理方法および利用方法、ならびにこれを利用したセメントの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、燃焼排ガス中のNOx低減には、工業製品としてのアンモニアや尿素を燃焼排ガスの高温域に注入してNOxを還元分解することが一般に行われている。
また、セメント製造において発生するNOxの低減化では、アンモニアや尿素等の他、これらの成分を含む産業廃棄物を用いており、特許文献1には、セメントキルン排ガスのNOx低減方法として、セメントの製造時にプレヒーターの下部から乾式キルンの窯尻部までの間に、廃水処理で生じるアンモニアを含む有機汚泥を導入して、NOxを還元し、NOxの低減を図ることが記載されている。
また、排ガス中のアンモニアを洗浄除去するため酸性溶液や、アンモニアを吸着する固形固定剤のような脱臭剤などを使用する場合、定期的にこれらを補充、交換しなければならず、またアンモニアを固定させた固定剤を処分するにしても廃液処理や焼却処理などが必要となるなど、処理するにしても、手数がかかり面倒なものであった。
一方、セメントの製造における燃焼排ガスのNOx低減にはアンモニアや尿素など化学薬剤を使用しなければならず、費用削減が難しい。これにかえてアンモニアや尿素などを含む産業廃棄物を使用した場合には、これらの産業廃棄物中に存在する成分が、排ガスの成分やセメントの特性に悪影響を与えるおそれもある。
本発明は、環境面に対する負荷を少なくするとともに、従来利用されていなかった、例えば養鶏畜産業などから生じる臭気を有する排ガス中のアンモニアを有効に利用できる排ガスの処理方法および排ガスの利用方法ならびに、これを利用したセメントの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、(2)各種生産工程での排ガス、あるいは、養鶏畜産業での臭気、糞尿堆肥化処理での臭気、コンポスト化での臭気、廃水処理での臭気、又は産業廃棄物処理過程での臭気を有するアンモニアを含む排ガスから、アンモニアを固定剤により吸収固定化したあと、固定剤を加熱して、固定剤から分離したアンモニアガスを、燃焼排ガス中のNOxの低減化に利用するため、燃焼炉あるいはセメント焼成炉に導入し、通気する、アンモニアを含む排ガスの利用方法である。
さらに、本発明は、(3)アンモニアを含む排ガスを発生する排ガス発生源において、アンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤に吸収固定化させる回収工程と、回収工程によりアンモニアを吸収固定化した固定剤を、固定剤からアンモニアを分離するための分離施設まで移動する第一の移動工程と、分離施設において、吸収固定化した固定剤を加熱して、アンモニアガスを分離する分離工程と、分離したアンモニアガスをセメント製造時における燃焼炉あるいはセメント焼成炉に通気し、燃焼排ガス中のNOxを還元するとともに、アンモニアに付随して回収されるガス成分を燃焼する、燃焼処理工程と、アンモニア分離後の固定剤を、排ガス発生源に移動する第二の移動工程と、排ガス発生源において、アンモニア分離後の固定剤を用いて、再びアンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤に吸収固定化させる回収工程を繰り返す工程と、を有するセメントの製造方法であって、アンモニアを含む排ガスの排ガス発生源が、各種生産工程での排ガス、あるいは、養鶏畜産業での臭気、糞尿堆肥化処理での臭気、コンポスト化での臭気、廃水処理での臭気、又は産業廃棄物処理過程での臭気を有する排ガスを発生する施設である、セメントの製造方法であり、アンモニアの回収工程に用いる固定剤が、リン酸、硫酸、シュウ酸、炭酸、酢酸から選ばれる酸性溶液、または、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)、IIa族およびVIII族ハロゲン化物、アンモニア反応性付与樹脂から選ばれる吸着剤であることが好ましく、また、アンモニアを吸収固定化した固定剤およびアンモニア分離後の固定剤の発生源と分離施設と間の移動状態をコンピュータで管理するものであることがさらに好ましい。
また、酸性溶液への排ガス中のアンモニアの吸収固定方法としては、酸性溶液中に排ガスを吹き込むバブリング法、排ガスに酸性溶液を噴霧し、両者を接触させる噴霧・散水法などの方法を採用することができる。なお、この吸収固定化は、通常0〜80℃、常圧下から弱減圧下で行うことができる。
なお、使用する固定剤の種類や量、また固定化方法については、発生源の規模や種類、また固定剤の交換頻度などに応じて適宜定められる。
固定剤の加熱方法としては特に限定はされず、アンモニアが一定量づつ分離され燃焼炉などに供給できればよく、熱風を固定剤に直接吹き込み接触させて加熱する、あるいは間接的に固定剤を加熱することなどにより行われる。
また、別の定量的なアンモニアの分離方法として、加熱用の熱風を一定量づつ固定剤に通気して加熱し、分離してくるアンモニアとともに燃焼炉などに通気してもかまわない。いずれにしても、必要に応じて燃焼炉などにアンモニアを供給できればよく、アンモニアを分離した後の固定剤は再びアンモニアを含む排ガスからアンモニアを回収する工程に戻し、アンモニア回収に繰り返し利用される。
アンモニアを通じる燃焼炉としては、産業廃棄物処理に適している乾溜ガス化炉、一般可燃ゴミ等の焼却に用いられるストーカー式焼却炉、流動床式焼却炉などもあるが、セメント製造時における燃焼炉であるロータリーキルンが好ましく、セメント製造時における燃焼炉や焼成炉中のNOx低減に用いることが、好ましい。
一方、セメント製造においては、セメント製造装置が排気系に触媒を用いる脱硝装置を備え、ここでNOxの還元反応を行い、NOxの低減化している場合には、燃焼炉あるいは焼成炉内ばかりでなく、脱硝装置の上流にアンモニアを供給することで、同様な効果が達成できる。
また、固定剤から加熱分離されたガスを燃焼炉やセメント焼成炉に通気することで、アンモニアを含む排ガスから固定剤に吸収固定化されたアンモニア以外のガス成分も安全に燃焼分解、処理することができる。
本発明のセメントの製造方法は、原料をロータリーキルンで焼成し、クリンカを得、これに必要な成分を配合してセメントなどを得るという通常のセメントの製造方法において、次の排ガスからのアンモニアを利用してNOxの低減を図る工程が新たに加わったセメントの製造方法である。本発明の新たな工程を含むセメントの製造方法が、排ガスからのアンモニアを利用してNOxの低減を図る工程として、例えば養鶏畜産業で発生するような臭気を有するアンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤により吸収固定化し、次いでアンモニアが吸収固定化された固定剤からアンモニアを分離し、分離されたアンモニアをセメント製造時の燃焼炉あるいは焼成炉に通じることにより、排気ガス中のNOxを低減しつつ、セメントを製造することを基本とすることは上述したとおりである。
しかしながら、一般に、NOxの低減にアンモニアを用いるとしても、アンモニアを含む排ガスの発生源と、アンモニアが吸収固定化された固定剤からアンモニアを分離する分離施設のある場所とは、離れた位置にあるのが普通である。したがって、本発明のセメントの製造方法では、これらの発生源で得られるアンモニアが吸収固定化された固定剤を、分離施設まで搬送する第一の移動工程と、分離施設においてアンモニアが分離された固定剤を、分離施設から排ガスの発生源に搬送する第二の移動工程とを有し、固定剤を再利用して、回収工程、第一の移動工程、分離工程、燃焼処理工程、および第二の移動工程の各工程を繰り返して行い、NOx低減のためのアンモニアを得、これを用いてセメントを製造するという、排ガスからアンモニアを利用してNOxの低減を図るための新たな工程が付加されたセメントの製造方法が提供される。
例えば箱状のカートリッジおよびそのカートリッジを纏めて収めたコンテナなどを管理することにより、スムースなデリバリーが達成できる。
次に実施例により、本発明をさらに説明する。
まず、酸性溶液の特性を調べるため、塩化アンモニウム水溶液(質量濃度5%)、硫酸アンモニウム水溶液(質量濃度5%)、シュウ酸アンモニウム水溶液(質量濃度3%)、およびリン酸アンモニウム水溶液(質量濃度5%)50mlを、それぞれ、フラスコにとり、これをマントルヒーターを用いて30分加熱還流させて分離発生するアンモニアの量を測定した。
次いで、残留液にアンモニアを1000ppm含む窒素ガスを通じて飽和させた後、加熱還流して分離発生するアンモニアを測定した。
上記の測定にあたり、分離されたアンモニア量は、ホウ酸溶液で捕集し、イオンクロマトグラフで測定した。結果を表1に示した。
畜産糞尿の堆肥舎から発生する臭気を活性炭、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)、シリカゲルを充填した円筒の一端に通じ、他端からアンモニアが漏洩するまで含まれるガス成分を吸収、吸着させた。
アンモニアガスの固定量は、吸着剤の吸着前後の質量増減量により、また、分離量は、吸着剤の分離前後の質量増減量により求めた。
各吸着剤ともアンモニアの吸収、脱着による繰り返し利用可能なことが確認された。
鶏糞の堆肥化過程で発生する臭気有する排ガスからアンモニアを活性炭に吸着回収した。
すなわち、実施例1で用いた特殊添着炭約100kgを用いて、この特殊添着炭が充填された吸着塔に排ガスを通してアンモニアを回収する。
特殊添着炭は、10kgづつを各カートリッジ(幅500×長さ600×高さ200mm)に充填し、このカートリッジを、2列5段に積み上げ、吸着塔内に配置した。また、このカートリッジは、底面が、ガスが抜けるよう目開き1mmの篩状になっており、それぞれのカートリッジには蓋はないため、ガスが底面から上方に抜けるように構成されている。吸着回収は、吸着塔内に排ガスを20m3/分の速度で、16時間通過させることにより行った。活性炭が破過したことは、アンモニア濃度計(新コスモス電機製XP−3160)で確認した。
表3に示す組成を有する鶏糞を用いて、鶏糞に含まれる窒素分がアンモニア換算でクリンカ1tあたり0.3kgとなるように鶏糞をセメントキルンに投入し、キルン排ガス中のNOx、クリンカ中の塩素、リン酸分(P2O5)を測定した。
Claims (7)
- アンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤に吸収固定化させる回収工程と、
吸収固定化した固定剤を加熱し、分離したアンモニアガスを燃焼炉あるいはセメント焼成炉に導入、通気して、燃焼排ガス中のNOxを還元するとともに、アンモニアに付随して回収されるガス成分を燃焼する、燃焼処理工程と、
を有するアンモニアを含む排ガスの処理方法であって、
アンモニアを含む排ガスが、各種生産工程での排ガス、あるいは、養鶏畜産業での臭気、糞尿堆肥化処理での臭気、コンポスト化での臭気、廃水処理での臭気、又は産業廃棄物処理過程での臭気を有する排ガスである、アンモニアを含む排ガスの処理方法。 - アンモニアの回収工程に用いる固定剤が、リン酸、硫酸、シュウ酸、炭酸、酢酸から選ばれる酸性溶液、または、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)、IIa族およびVIII族ハロゲン化物、アンモニア反応性付与樹脂から選ばれる吸着剤である、請求項1に記載のアンモニアを含む排ガスの処理方法。
- アンモニア分離後の固定剤を再びアンモニア回収工程で利用する請求項1又は2に記載のアンモニアを含む排ガスの処理方法。
- 各種生産工程での排ガス、あるいは、養鶏畜産業での臭気、糞尿堆肥化処理での臭気、コンポスト化での臭気、廃水処理での臭気、又は産業廃棄物処理過程での臭気を有するアンモニアを含む排ガスから、アンモニアを固定剤により吸収固定化したあと、固定剤を加熱して、固定剤から分離したアンモニアガスを、燃焼排ガス中のNOxの低減化に利用するため、燃焼炉あるいはセメント焼成炉に導入し、通気する、アンモニアを含む排ガスの利用方法。
- アンモニアを含む排ガスを発生する排ガス発生源において、アンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤に吸収固定化させる回収工程と、
回収工程によりアンモニアを吸収固定化した固定剤を、固定剤からアンモニアを分離するための分離施設まで移動する第一の移動工程と、
分離施設において、吸収固定化した固定剤を加熱して、アンモニアガスを分離する分離工程と、
分離したアンモニアガスをセメント製造時における燃焼炉あるいはセメント焼成炉に通気し、燃焼排ガス中のNOxを還元するとともに、アンモニアに付随して回収されるガス成分を燃焼する、燃焼処理工程と、
アンモニア分離後の固定剤を、排ガス発生源に移動する第二の移動工程と、
排ガス発生源において、アンモニア分離後の固定剤を用いて、再びアンモニアを含む排ガスからアンモニアを固定剤に吸収固定化させる回収工程を繰り返す工程と、
を有するセメントの製造方法であって、
アンモニアを含む排ガスの排ガス発生源が、各種生産工程での排ガス、あるいは、養鶏畜産業での臭気、糞尿堆肥化処理での臭気、コンポスト化での臭気、廃水処理での臭気、又は産業廃棄物処理過程での臭気を有する排ガスを発生する施設である、セメントの製造方法。 - アンモニアの回収工程に用いる固定剤が、リン酸、硫酸、シュウ酸、炭酸、酢酸から選ばれる酸性溶液、または、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)、IIa族およびVIII族ハロゲン化物、アンモニア反応性付与樹脂から選ばれる吸着剤である、請求項5に記載のセメントの製造方法。
- アンモニアを吸収固定化した固定剤およびアンモニア分離後の固定剤の発生源と分離施設と間の移動状態をコンピュータで管理する請求項5又は6に記載のセメントの製造方法。
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