(57)【要約】【課題】低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を除去する。【解決手段】セメントキルン排ガスＧ１から回収した水銀含有ダストＤ１を機械式輸送すると共に、機械式輸送中の水銀含有ダストを加熱してダストに含まれる水銀を揮発させる加熱輸送装置２と、揮発した水銀を回収する水銀回収装置２１とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１。加熱輸送装置は、誘導コイル６に電流を流すことで磁界を生じさせ、磁界により機械式輸送中のダストに含まれる水銀に誘導電流を生じさせ、誘導電流による発熱で水銀を加熱する電磁誘導加熱装置とすることができ、電磁誘導加熱装置の水銀含有ダストを収容する輸送容器を導電性としたり、回収したダストに導電性物質を添加してダストに含まれる水銀を間接的に加熱し、水銀を揮発させるエネルギーを低減することができる。【選択図】図１
2014205600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルン排ガスから回収したダストを機械式輸送する機械式輸送装置と、
該機械式輸送中のダストを加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させる加熱装置と、  該揮発した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。
【請求項２】
前記加熱装置は、誘導コイルに電流を流すことで磁界を生じさせ、該磁界により前記機械式輸送中のダストに含まれる水銀に誘導電流を生じさせ、該誘導電流による発熱で前記水銀を加熱する電磁誘導加熱装置であ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。
【請求項３】
前記機械式輸送装置において、前記回収したダストを収容する輸送容器を導電性とした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の処理装置。
【請求項４】
セメントキルン排ガスから回収したダストを機械式輸送し、
該機械式輸送中のダストを加熱して該ダストに含まれる水銀を揮発させ、
該揮発した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。
【請求項５】
前記機械式輸送中のダストに含まれる水銀に磁界によって誘導電流を生じさせ、該誘導電流による発熱で該水銀を加熱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排ガスの処理方法。
【請求項６】
前記回収したダストに導電性物質を添加することを特徴とする請求項５に記載のセメントキルン排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
セメントキルン排ガスには、極微量の金属水銀（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。セメントキルン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共に、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。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、図３に示すように、セメントキルン１０と、クリンカクーラ１１と、プレヒータ１２と、仮焼炉１３とを備えたセメント焼成装置に付設され、セメントキルン排ガスＧ１に含まれるダストを回収する電気集塵装置１４と、クリンカクーラ１１のクーラ抽気ダクト１７から分岐する抽気ダクト１６と、電気集塵装置１４で回収された水銀含有ダストＤ１を抽気ダクト１６に供給するダスト供給装置１５と、水銀含有ダストＤ１を含む抽気ガスＧ２を集塵するサイクロン１８と、サイクロン１８から排出されたガスＧ６を集塵するバグフィルタ１９と、バグフィルタ１９から排出された水銀含有ガスＧ７から熱回収する熱交換器２０と、熱交換器２０を通過したガスＧ８から水銀を回収する活性炭吸着塔２１とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置９が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の処理装置によれば、セメントキルン排ガスに含まれる水銀を効率よく除去することができるが、水銀含有ダストを加熱した抽気ガスによって水銀含有ダストを活性炭吸着塔まで輸送するため、加熱に必要なガス量の１０倍以上の抽気ガス量が必要となる。そのため、熱交換器での水銀含有ガスとの熱交換効率が低下すると共に、抽気ダクト、固気分離装置、活性炭吸着塔等の関連設備も大型化せざるを得ず、設備コスト及び運転コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
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、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、セメントキルン排ガスから回収したダストを機械式輸送する機械式輸送装置と、該機械式輸送中のダストを加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させる加熱装置と、該揮発した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。
【０００８】
本発明によれば、機械式輸送装置で前記ダストを輸送するため、ダストの輸送に必要なガス量を大幅に低減することができ、関連設備の小型化が可能となり、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を除去することができる。
【０００９】
上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記加熱装置を、誘導コイルに電流を流すことで磁界を生じさせ、該磁界により前記機械式輸送中のダストに含まれる水銀に誘導電流を生じさせ、該誘導電流による発熱で前記水銀を加熱する電磁誘導加熱装置とすることができる。これにより、前記ダストに含まれる水銀を局所的に加熱することができ、効率よく水銀を揮発させることができる。
【００１０】
前記機械式輸送装置において、前記回収したダストを収容する輸送容器を導電性とすることにより、輸送容器を介してダストに含まれる水銀を間接的に加熱し、水銀を揮発させるエネルギーを低減することができる。
【００１１】
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、セメントキルン排ガスから回収したダストを機械式輸送し、該機械式輸送中のダストを加熱して該ダストに含まれる水銀を揮発させ、該揮発した水銀を回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ダストを機械式輸送することで、排ガスの処理のためのガス量を大幅に低減することができ、 関連設備の小型化が可能となり、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を除去することができる。
【００１３】
上記セメントキルン排ガスの処理方法において、前記機械式輸送中のダストに含まれる水銀に磁界によって誘導電流を生じさせ、該誘導電流による発熱で該水銀を加熱することができ、電磁誘導加熱により水銀を局所的に加熱して効率よく水銀を揮発させることができる。
【００１４】
前記回収したダストに導電性物質を添加することができ、導電性物質を用いてダストに含まれる水銀を間接的に加熱し、水銀を揮発させるエネルギーを低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、低コストでセメントキルン排ガスから効率よく水銀を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】図１のセメントキルン排ガスの処理装置に用いられる加熱輸送装置示す透視斜視図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、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し、この処理装置１は、図３に示した従来の処理装置９のサイクロン１８、バグフィルタ１９及び抽気ダクト１６から熱交換器２０までのガスダクトに代えて、加熱輸送装置２を配置したことを特徴とする。処理装置１のその他の構成要素は、処理装置９と同じであるため、同一の構成要素については同一の参照番号を付して一部の構成要素の説明を省略する。
【００１９】
加熱輸送装置２は、ダスト供給口２ａから供給された水銀含有ダストＤ１を機械式輸送しながら加熱し、水銀含有ガスＧ３と水銀除去ダストＤ２とに分離するために備えられ、電気集塵装置１４で回収した水銀含有ダストＤ１をダスト供給装置１５を介して供給するダスト供給口２ａと、クリンカクーラ１１からの抽気ガスＧ２のガス供給口２ｂと、図２に示すように、ダスト供給口２ａから供給された水銀含有ダストＤ１を収容するバケット３と、駆動装置５によってバケット３と共に移動するチェーン４と、電磁誘導加熱を行うための誘導コイル６と、水銀含有ガスＧ３を排出するガス排出口２ｃと、水銀除去ダストＤ２を排出するダスト排出口２ｄとを備える。
【００２０】
機械式輸送とは、ベルト、チェーン、ロープ等に各種容器を組み合わせ、容器に目的物を収容し、駆動装置でベルト等を移動させて機械的に目的物を輸送する方法であって、加熱輸送装置２は、この機械式輸送と、輸送中の目的物の加熱とを同時に行う。
【００２１】
加熱輸送装置２のバケット３は、水銀含有ダストＤ１を収容して輸送するために備えられ、バケット３を導電性とすることで、水銀含有ダストＤ１を間接的に加熱し、水銀含有ダストＤ１に含まれる水銀を揮発させるエネルギーを低減することができる。
【００２２】
チェーン４は、駆動装置５の動力によってバケット３を輸送するために備えられ、リングが交互に連結した輪鎖型、同型のエレメントを同方向に取り付けたピントル型、リンクプレートを組み立てたコンビネーション型等とすることができる。
【００２３】
誘導コイル６は、電磁誘導加熱を行うために備えられる。誘導コイル６に電流を流すことで磁界を生じさせ、この磁界によりバケット３に収容された水銀含有ダストＤ１中の水銀に誘導電流を生じさせ、誘導電流による発熱で水銀を加熱する。電磁誘導加熱により、導電性物質である水銀への局所加熱が可能となる。誘導コイル６はバケット３の上方に並置され、バケット３内の水銀含有ダストＤ１に含まれる水銀を連続的に加熱することができる。加熱輸送装置２の本体の内面を断熱材で覆うことで、保温性及び断熱性を確保する。また、電磁波漏洩防止のため、加熱輸送装置２の本体の外皮には、銅、アルミ等の電磁シールド材を使用する。
【００２４】
ダスト供給装置１５は、電気集塵装置１４から搬送された水銀含有ダストＤ１を加熱輸送装置２に供給するために備えられ、ロータリフィーダ、シュート、分散板等を備える。
【００２５】
熱交換器２０は、ガス排出口２ｃから排出された水銀含有ガスＧ３の顕熱を有効利用するために備えられ、回収した熱は、蒸気ボイラ用や空気予熱用の熱源等として利用することができる。
【００２６】
水銀回収装置としての活性炭吸着塔２１は、熱交換器２０を通過したガスＧ４中の水銀を回収するために備えられる。活性炭吸着塔２１で使用される活性炭としては、市販の活性炭において、より水銀回収能力に優れる活性炭を選定することが望ましく、特に、水銀吸着用として調整された硫黄添着処理が施されている活性炭が好適である。
【００２７】
次に、上記構成を有するセメントキルン排ガスの処理装置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。
【００２８】
まず、図１において、セメントキルン１０の運転時にプレヒータ１２に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ１２で予熱され、仮焼炉１３で仮焼された後、セメントキルン１０にて焼成されてセメントクリンカが生成される。
【００２９】
セメントキルン１０から排出された燃焼排ガスは、仮焼炉１３を経てプレヒータ１２から排出され（排ガスＧ１）、ファン等（不図示）を介して電気集塵装置１４に導入される。セメントキルン排ガスＧ１には、セメント原料Ｒやセメントキルン１０に供給された廃棄物等に含まれる水銀が揮発しているが、電気集塵装置１４の入口ガス温度は１００〜１５０℃程度であるため、セメントキルン排ガスＧ１に含まれる水銀のほとんどは、セメントキルン排ガスＧ１に含まれるダストの表面に析出する。
【００３０】
次に、ダスト供給装置１５から水銀含有ダストＤ１を加熱輸送装置２のダスト供給口２ａに供給し、供給された水銀含有ダストＤ１をバケット３に収容して輸送しながら、誘導コイル６に電流を流して磁界を生じさせ、磁界により輸送中の水銀含有ダストＤ１に含まれる水銀に誘導電流を生じさせ、誘導電流による発熱で水銀を加熱して揮発させる。揮発した水銀はガス排出口２ｃから排出され、水銀が除去された水銀除去ダストＤ２はダスト排出口２ｄから排出され、セメント原料Ｒとして用いられる。
【００３１】
ガス排出口２ｃから排出された水銀含有ガスＧ３は、熱交換器２０に導入され、水銀含有ガスＧ３の顕熱を回収した後、１００〜１５０℃程度の回収後のガスＧ４は、活性炭吸着塔２１に導入され、ガスＧ４中の水銀が回収される。活性炭吸着塔２１において水銀が回収され、無害化したガスＧ５は大気に放出するか、キルン系に戻す。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、加熱輸送装置２によって水銀含有ダストＤ１を機械式輸送しながら加熱することで、水銀含有ダストＤ１の処理に要するガス量を大幅に低減することができる。これにより、関連設備の小型化が可能となり、低コストでセメントキルン排ガスＧ１から効率よく水銀を除去することができる。
【００３３】
尚、加熱輸送装置２に供給する水銀含有ダストＤ１に事前に導電性を有する物質を混入させることで、水銀含有ダストＤ１に含まれる水銀をバケット３内で間接的に加熱し、水銀揮発に要するエネルギーを低減することができる。導電性を有する物質の混合割合は、コンベア輸送速度や加熱輸送装置２の運転状況、加熱輸送装置２での水銀の揮発状況により調整する。導電性を有する物質として、ＣＦＢボイラ灰やＤＯＣボイラ灰等の未燃カーボン含有物又は高炉二次灰等を用いることができる。
【００３４】
また、バケット３に収容された水銀含有ダストＤ１の層は、層内下部でも電磁誘導を生じさせるため、厚くならないようにする必要があるが、設備運転条件や間接加熱の程度に応じて調整するのが好ましい。バケット３には、収容された水銀含有ダストＤ１を撹拌する撹拌機構を設けることが好ましく、また、輸送装置の乗り継ぎによって撹拌することもできる。さらに、バケット３と収容された水銀含有ダストＤ１の融着を避ける必要がある。
【００３５】
誘導コイル６の材質や巻数に特段の制限はない。ダスト排出口２ｄから排出される水銀除去ダストＤ２に含まれる水銀の量を測定し、適宜、電流の大きさや周波数等の運転条件を最適化するのが好ましい。
【００３６】
ダスト供給口２ａから供給される水銀含有ダストＤ１に含まれる水銀は、ガス排出口２ｃにおいて揮発している必要があるため、加熱輸送装置２の内部で３８０℃以上で１分間程度加熱することが望ましい。
【００３７】
本発明では、水銀含有ダストＤ１を機械式輸送するため、抽気ガスＧ２は水銀含有ダストＤ１を活性炭吸着塔２１へ輸送するのに必要な量だけ使用すればよい。抽気ガスＧ２の流速は、加熱輸送装置２におけるガス排出口２ｃの径を変更することで調整することができる。ダスト供給装置１５から供給された水銀含有ダストＤ１を加熱し、活性炭吸着塔２１まで輸送するのに必要な抽気ガスＧ２の量は、図３に記載の従来のセメントキルン排ガスの処理装置９では約２．０ｍ3Ｎ／ｋｇであるのに対し、本発明では、約０．１〜０．２ｍ3Ｎ／ｋｇまで減ずることができる。
【００３８】
さらに、ダスト供給口２ａに供給された水銀含有ダストＤ１から揮発した水銀は、ガス排出口２ｃから排出され活性炭吸着塔２１に至るまでに凝縮してもよいため、水銀含有ダストＤ１を活性炭吸着塔２１まで輸送するガスを高温に保持する必要はない。従って、輸送に使用するガスの温度に制限はなく、加熱輸送装置２のガス供給口２ｂに、抽気ガスＧ２の代わりに空気を供給することもできるが、水銀回収を効率的に行うためには、クリンカクーラの排気等の高温ガスを輸送に利用することが望ましい。
【００３９】
また、上記実施の形態では、水銀回収装置として活性炭吸着塔２１を用いたが、活性コークス等を用いた装置や、吸着剤により水銀を吸着除去するガス吸着装置等を使用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１  セメントキルン排ガス処理装置
２  加熱輸送装置
２ａ  ダスト供給口
２ｂ  ガス供給口
２ｃ  ガス排出口
２ｄ  ダスト排出口
３  バケット
４  チェーン
５  駆動装置
６  誘導コイル
１０  セメントキルン
１１  クリンカクーラ
１２  プレヒータ
１３  仮焼炉
１４  電気集塵装置
１５  ダスト供給装置
１６  抽気ダクト
１７  クーラ抽気ダクト
１８  サイクロン
１９  バグフィルタ
２０  熱交換器
２１  活性炭吸着塔
Ｇ１  セメントキルン排ガス
Ｇ２  抽気ガス
Ｇ３  水銀含有ガス
Ｇ４、Ｇ５  ガス
Ｄ１  水銀含有ダスト
Ｄ２  水銀除去ダスト
Ｄ３、Ｄ４  ダスト
【図１】
2014205600.tif 000003
【図２】
2014205600.tif 000004
【図３】
2014205600.tif 000005