(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
前記回収された塩素バイパスダストを分級し、該分級によって得られた微粉をスラリー化して前記塩素バイパス設備の排ガスに接触させることを特徴とする塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記スラリーに接触させる塩素バイパス設備の排ガスに含まれるＳＯ2量（前記塩素バイパス設備の排ガス量と該排ガス中のＳＯ2濃度の積）により、前記塩素バイパスダストを分級する際の分級点を制御することを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項３】
前記分級点を１０μｍ通過分で７０質量％以上１００質量％以下とすることを特徴とする請求項２に記載の塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項４】
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、該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
前記粗粉を分級して得られた微粉と前記回収した塩素バイパスダストとをスラリー化し、前記塩素バイパス設備の排ガスに接触させることを特徴とする塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項５】
前記塩素バイパス設備の排ガスと接触させるスラリーのｐＨを３．０以上１０．５以下とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項６】
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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、                                                                前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化し、該塩素バイパス設備の排ガスに接触させ、該接触させた後のスラリーのｐＨを７．０以上１０．５以下とすることを特徴とする塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項７】
前記塩素バイパス設備の排ガスと接触させた後のスラリーを固液分離して固形分を得て、該固形分をセメント仕上工程に供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項８】
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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化した後、該スラリーを脱水し、
得られたケークを再溶解させ、
該ケークが再溶解したスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行うことを特徴とする塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項９】
前記抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する前に分級によって得られた粗粉をさらに分級し、該分級によって得られた微粉を前記塩素バイパスダストとともにスラリー化した後、該スラリーを脱水し、得られたケークを再溶解させ、該ケークが再溶解したスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行うことを特徴とする請求項８に記載の塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法。
【請求項１０】
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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備に付設され、
前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化する第１の溶解槽と、
該第１の溶解槽で生成されたスラリーを固液分離する固液分離装置と、
該固液分離装置で生成されたケークをリパルプする第２の溶解槽と、
前記第２の溶解槽で生成された再溶解後のスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行う溶解反応槽とを備えることを特徴とする塩素バイパスダスト及び排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記固液分離装置から排出されたろ液から塩を回収する塩回収装置と、
前記抽気ガスから回収した熱を前記塩回収装置における塩回収に利用するガスガスヒータとを備えることを特徴とする請求項１０に記載の塩素バイパスダスト及び排ガス処理装
置。
【請求項１２】
前記ガスガスヒータは、前記抽気ガスを集塵する高温集塵機の排ガスから熱回収することを特徴とする請求項１１に記載の塩素バイパスダスト及び排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造設備に付設されている塩素バイパス設備から回収される塩素バイパスダスト及び塩素バイパス設備から排出されるガスを処理する方法及び装置に関する。【０００２】
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を除去する塩素バイパス設備が用いられている。近年、廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストの有効利用方法の開発が求められていた。【０００３】
かかる見地から、特許文献１及び２に記載のセメント原料化処理方法では、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用するとともに、排水のｐＨを調整して重金属を沈殿回収し、重金属回収後の排水を、塩分を回収した後又はそのまま放流する。【０００４】
また、特許文献３に記載の塩素バイパスダストの処理方法及び装置では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとして貯留し、貯留したスラリーをクリンカ、石膏及び混合材の少なくとも一つとともにセメント仕上工程へ供給し、セメント製造用のミルで混合粉砕する。【０００５】
一方、上記塩素バイパス設備から排出されるガス（以下、「塩素バイパス排ガス」という）には、高濃度のＳＯ2が含まれているため、脱硫処理が必要となる。そこで、例えば、特許文献４及び５では、塩素バイパスダストを回収した後、塩素バイパス排ガスをセメントキルン系に戻して処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特許第３３０４３００号公報
【特許文献２】日本国特許第４２１０４５６号公報
【特許文献３】日本国特許第４４３４３６１号公報
【特許文献４】日本特開２０１０−１８００６３号公報
【特許文献５】日本特開２０１０−１９５６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１及び２に記載の発明では、脱塩ケーキに重金属が残留するとともに、排水処理で回収された汚泥に重金属が含まれるため、脱塩ケーキや汚泥をセメント原料系に戻すと、セメント焼成系で重金属が循環濃縮するため、排水処理のための薬剤費が増加したり、クリンカ中の重金属濃度が増加する虞がある。【０００８】
また、特許文献３に記載の処理方法では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとすると、塩素バイパスダスト中のＣａＯが消和してＣａ（ＯＨ）2となる。そのため、スラリー中のカルシウム化合物として未反応で残ったＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2及びＣａＣＯ3等が混在し、このスラリーをセメント仕上工程へ供給すると、製造されたセメントのＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2含有率が安定せず、凝結時間等の物性に影響を及ぼす虞がある。【０００９】
一方、上記塩素バイパス排ガスを、セメントキルン系に戻して脱硫を行うと、硫黄分の濃縮により、セメントキルンやプレヒータでのコーチングトラブルが増加したり、塩素バイパス設備からの低温の排ガスが導入されることでプレヒータ等での熱損失が大きくなり、セメントキルンのクリンカ生産量の低下に繋がるという問題がある。【００１０】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質の安定性を確保しながら塩素バイパスダストを処理するとともに、セメントキルン等でのコーチングトラブルを回避し、プレヒータ等での熱損失を防止し、クリンカ生産量の低下を招くことなく塩素バイパス排ガスを処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法であって、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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記回収された塩素バイパスダストを分級し、該分級によって得られた微粉をスラリー化して前記塩素バイパス設備の排ガスに接触させることを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明によれば、塩素バイパスダストを含むスラリーを塩素バイパス設備の排ガスに接触させることにより、スラリー中のＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2を前記排ガス中のＳＯ2と反応させて石膏（ＣａＳＯ4）とすることができ、スラリーのＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2の含有率を低下させることができる。また、塩素バイパス設備の排ガスに含まれるＳＯ2と反応させることで、塩素バイパス設備の排ガス中の酸性ガス（ＳＯｘ）を低コストで熱ロスを抑えながら脱硫処理することができる。さらに、スラリー化する塩素バイパスダストのＣａＯ含有率を制御し、塩素バイパス設備の排ガスと接触した後のスラリーのｐＨを効率よく制御することができる。
【００１４】
また、前記スラリーに接触させる塩素バイパス設備の排ガスに含まれるＳＯ2量（塩素バイパス設備の排ガス量と該排ガス中のＳＯ2濃度の積）により、前記塩素バイパスダストを分級する際の分級点を制御することができる。これによって、塩素バイパス設備の排ガスと接触した後のスラリーのｐＨを効率よく制御することができる。この際、前記分級点を１０μｍ通過分で７０質量％以上１００質量％以下とすることができる。【００１５】
さらに、本発明は、塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法であって、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、該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記粗粉を分級して得られた微粉と前記回収した塩素バイパスダストとをスラリー化し、前記塩素バイパス設備の排ガスに接触させることを特徴とする。これにより、回収した塩素バイパスダストのスラリーのみでは塩素バイパス設備の排ガスと接触した後のスラリーのｐＨの制御が困難な場合にも容易に対応することができる。
【００１６】
前記塩素バイパス設備の排ガスと接触させるスラリーのｐＨを３．０以上１０．５以下とすることができる。ｐＨが３．０未満の場合には、塩素バイパス設備の排ガスの脱硫効果が低下し、ｐＨが１０．５を超えると、該スラリーを取り扱う装置においてスケールトラブルが発生するため好ましくない。【００１７】
また、本発明は、塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法であって、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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化し、該塩素バイパス設備の排ガスに接触させ、該接触させた後のスラリーのｐＨを７．０以上１０．５以下とすることを特徴とする。このｐＨが７．０未満の場合、及び１０．５を超える場合には、重金属の不溶化が不十分となるため好ましくない。
【００１８】
さらに、前記塩素バイパス設備の排ガスと接触させた後のスラリーを固液分離して固形分を得て、該固形分をセメント仕上工程に供給することができる。この固形分は、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2の含有率が低いため、セメントに添加した場合でもセメントの品質を安定した状態に維持することができるとともに、この固形分をセメント原料系に戻さないため、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止することができる。【００１９】
また、本発明は、塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法であって、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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化した後、該スラリーを脱水し、得られたケークを再溶解させ、該ケークが再溶解したスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行うことを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、塩素バイパス排ガスをセメントキルン系に戻さないため、セメントキルンやプレヒータでのコーチングトラブルを回避することができるとともに、プレヒータ等での熱損失を防止することができ、クリンカ生産量の低下を招くことなく塩素バイパス排ガスを処理することができる。【００２１】
また、塩素バイパスダストをスラリー化した後、脱水して得られたケークを再溶解させ、塩素バイパス排ガスの脱硫に用いるため、塩素濃度の低い環境下で脱硫を行うことができ、スケールトラブルの原因となる石膏の溶解を最小限に押さえ、コンクリート強度を低下させる要因となるシンゲナイト（Ｋ2Ｃａ（ＳＯ4）2）の生成を抑制しながら塩素バイパス排ガスを処理することができる。【００２２】
上記塩素バイパスダスト及び排ガスの処理方法において、前記抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する前に分級によって得られた粗粉をさらに分級し、該分級によって得られた微粉を前記塩素バイパスダストとともにスラリー化した後、該スラリーを脱水し、得られたケークを再溶解させ、該ケークが再溶解したスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行うことができる。これにより、回収した塩素バイパスダストのスラリーのみでは塩素バイパス排ガスの脱硫を充分に行うことができない場合にも、別途消石灰等の薬剤を購入することなく容易に対応することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、塩素バイパスダスト及び排ガス処理装置であって、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、該抽気ガスから塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備に付設され、前記回収された塩素バイパスダストをスラリー化する第１の溶解槽と、該第１の溶解槽で生成されたスラリーを固液分離する固液分離装置と、該固液分離装置で生成されたケークを再溶解させる第２の溶解槽と、前記第２の溶解槽で生成された再溶解後のスラリーを該塩素バイパス設備の排ガスに接触させて、該排ガスの脱硫を行う溶解反応槽とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、スケールトラブルの原因となる石膏の溶解を最小限に押さえ、シンゲナイトの生成を抑制しながら塩素バイパス排ガスを処理することができる。【００２７】
上記塩素バイパスダスト及び排ガス処理装置において、前記固液分離装置から排出されたろ液から塩を回収する塩回収装置と、前記抽気ガスから回収した熱を前記塩回収装置における塩回収に利用するガスガスヒータとを備えることができる。これにより、抽気した燃焼ガスの熱を有効利用しながら塩回収を行うことができる。【００２８】
前記ガスガスヒータは、前記抽気ガスを集塵する高温集塵機の排ガスから熱回収することができ、除塵した高温ガスから熱回収することで熱効率が向上する。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質の安定性を確保しながら塩素バイパスダストを処理するとともに、セメントキルン等でのコーチングトラブルを回避し、プレヒータ等での熱損失を防止し、クリンカ生産量の低下を招くことなく塩素バイパス排ガスを処理することなどが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第１の例を示す概略図である。
【図２】セメントキルン抽気ダストの１０μｍ通過分（質量％）と該ダストのＣａＯ濃度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第２の例を示す概略図である。
【図４】（ａ）は、粗粉の粒群毎のＣｌ寄与率を示すグラフ、（ｂ）は、粗粉の粒度分布を示すグラフである。
【図５】本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第３の例を示すフローチャートである。
【図６】Ｋ+、Ｃｌ-及びＳＯ42-と、シンゲナイトの生成量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第４の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第５の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第１の例を示し、この塩素バイパス設備１は、セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Ｇを冷却しながら抽気するプローブ３と、プローブ３で抽気した抽気ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｄ１を分離するサイクロン４と、サイクロン４から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却する熱交換器５と、熱交換器５からの抽気ガスＧ３を集塵するバグフィルタ６と、熱交換器５及びバグフィルタ６から排出されたダスト（Ｄ３＋Ｄ４）を分級する分級機７と、分級機７から排出されたダストＤ５を一時的に貯留するダストタンク８と、ダストタンク８から排出されたダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ６を水に溶解させた後、バグフィルタ６の排ガスＧ４と接触させる溶解反応槽９と、溶解反応槽９から排出されたスラリーＳ１のｐＨ調整を行い重金属を不溶化させる調整槽１０と、調整槽１０から排出されたスラリーＳ２を固液分離する固液分離機１１等で構成される。プローブ３〜バグフィルタ６の構成については、従来の塩素バイパス設備と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。
【００３３】
分級機７は、熱交換器５及びバグフィルタ６から排出されたダスト（Ｄ３＋Ｄ４）を分級し、後述するように、溶解反応槽９に供給されるダストＤ５の粒度分布を調整して溶解反応槽９に供給されるＣａＯの量を調整する。この分級機７には、慣性力分級機（エアセパレータ、スターテバンドセパレータ、ハイドタイプセパレータ他）、遠心力分級機（ミクロンセパレータ、ターボクラシフィア他）等、供給するダストの粒度分布を調整できる装置であればいずれも用いることができ、２段、又は数段に分けてもよい。
【００３４】
溶解反応槽９は、ダストタンク８からのダストＤ６を水（又は温水）を用いてスラリー化するとともに、溶解反応槽９にバグフィルタ６からのＳＯ2ガスを含む排ガスＧ４が供給され、スラリーに含まれるカルシウム化合物と、ＳＯ2ガスとを反応させるために備えられる。尚、溶解反応槽９として、充填塔、多孔板塔、ベンチュリースクラバー、スプレー塔、ミキシング型スクラバー又は散気盤等を使用することができ、また、これらは連続式、バッチ式のいずれでもよい。また、ダストＤ６の供給は、スラリー化後であっても、又はダストＤ６を直接溶解反応槽９に投入し、槽内でスラリー化を行う方式のいずれでもよい。
【００３５】
調整槽１０は、溶解反応槽９から排出されたスラリーＳ１にｐＨ調整剤を添加してｐＨ調整を行い、鉛等の重金属を不溶化させるために備えられる。ｐＨ調整剤として、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＣａＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、さらに硫酸等を用いることができる。
【００３６】
固液分離機１１は、調整槽１０から排出されたスラリーＳ２を固液分離するために備えられ、フィルタープレス、遠心分離機、ベルトフィルター等を用いることができる。
【００３７】
次に、上記構成を有する塩素バイパス設備１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３８】
セメントキルン２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からの燃焼ガスの一部Ｇは、プローブ３において、冷却ファン（不図示）からの冷風によって冷却され、塩素化合物の微結晶が生成される。この塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、サイクロン４で分級した粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。
【００３９】
サイクロン４によって分離された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２は、熱交換器５に導入されて抽気ガスＧ２と媒体との熱交換が行われる。熱交換によって冷却された抽気ガスＧ３は、バグフィルタ６に導入され、バグフィルタ６において抽気ガスＧ３に含まれるダストＤ４が回収される。バグフィルタ６で回収されたダストＤ４は、熱交換器５から排出されたダストＤ３とともに、分級機７で分級された後、ダストタンク８に一旦貯留され、溶解反応槽９に導入される。尚、分級機７の分級点については後述する。
【００４０】
溶解反応槽９に導入されたダストＤ６は、溶解反応槽９内の水と混合されてスラリーとなる。ここで、スラリー中には、カルシウム化合物として、ＣａＯ、ＣａＣＯ3及びＣａ（ＯＨ）2が混在するが、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2は、排ガスＧ４に含まれるＳＯ2と反応してＣａＳＯ4へと転換される。このＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2と、ＳＯ2との反応の際には、溶解反応槽９における排ガスＧ４の減少率（ＳＯ2ガスの減少率）、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨ、ダストＤ６の化学分析値等によって、溶解反応槽９内のスラリーの滞留時間や、ダストＤ６の投入量、ダストＤ６を溶解させたスラリーの供給量を調整する。
【００４１】
溶解反応槽９では、反応槽内のスラリーのｐＨを、３〜１０．５に調整し、より好ましくはｐＨを３〜７、さらに好ましくはｐＨを３〜６に調整し運転する。ｐＨが３未満の場合には、塩素バイパス設備の排ガス脱硫効果が低下し、ｐＨが１０．５を超えると、該スラリーを取り扱う装置においてスケールトラブルが発生する原因となる。
【００４２】
また、上記分級機７の分級点は、溶解反応槽９に導入される排ガスＧ４が含有するＳＯ2量（処理ガス量×処理ガス中のＳＯ2濃度）と、溶解反応槽９に導入されるダストＤ５が含有するＣａＯの量（濃度×ダスト量）に基づいて制御する。すなわち、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨが一定になるように制御している際に溶解反応槽９に導入されるＳＯ2量（処理ガス量が一定ならば、ＳＯ2濃度でも代用可能）が増加した場合や、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨを上昇させたい場合には、ダストＤ６が含有するＣａＯの量を増加させる必要があるため、分級機７の分級点を変化させる。ここで、ダストＤ６の１０μｍ通過分（質量％）とＣａＯ濃度は、図２に示すような相関関係がある。これを利用して分級点を１０μｍ通過分で制御し、例えば、７０質量％〜１００質量％の間で調整することができる。
【００４３】
次に、溶解反応槽９から排出されたスラリーＳ１を調整槽１０に供給し、スラリーＳ１にアルカリ源を添加してｐＨを７〜１０．５に調整し、鉛、カドミウム、銅、亜鉛等の重金属を不溶化させる。溶解反応槽９の排ガスＧ５は、セメントキルン２に付設されたプレヒータの出口に導入される。
【００４４】
次に、調整槽１０から排出されたスラリーＳ２を固液分離機１１において固液分離し、得られた固形分Ｃをセメント仕上工程へ供給する。一方、固液分離機１１から排出されるろ液Ｌには、塩と重金属が含まれているため、製品としてのセメントの品質を考慮しながらセメント仕上工程に添加することで塩及び重金属処理を行うことができる。尚、セメント仕上工程に添加できなかったろ液Ｌは、塩及び重金属を回収した後放流する。
【００４５】
上述のように、本実施の形態によれば、セメントに添加した場合に、製品の品質に影響を与える虞のあるＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2をＳＯ2と反応させてＣａＳＯ4に変化させた後、脱水して得られた固形物をセメント仕上工程へ供給するため、ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2の含有率の低いセメントを製造することができ、凝結時間等の物性に影響を与えず、セメントの品質の安定性を確保することができる。
【００４６】
また、上記固形分をセメント原料系に戻さないため、セメント焼成系で重金属が循環濃縮することがなく、排水処理のための薬剤費を低減することができるとともに、クリンカ中の重金属濃度が増加することもない。
【００４７】
さらに、バグフィルタ６からのＳＯ2ガスを含む排ガスＧ４、すなわち塩素バイパス設備１の排ガスには、酸性ガス（ＳＯｘ）が含まれているが、この排ガスを上記ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2との反応に利用するため、酸性ガスを低コストで熱ロスを抑えながら処理することができ、環境負荷を増加させることもない。
【００４８】
次に、本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第２の例について、図３を参照しながら説明する。この塩素バイパス設備２１は、熱交換器５及びバグフィルタ６の後段に配置されていた分級機７を削除し、サイクロン４から排出された粗粉Ｄ１を分級する分級機２７を設け、分級機２７で分級した微粉側ダストＤ７を溶解反応槽９に導入するルートを設けた点が図１に示した塩素バイパス設備１と異なり、他の構成は塩素バイパス設備１と同様である。そこで、図３において、図１と同じ構成要素、物質等については同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００４９】
分級機２７は、サイクロン４から排出された粗粉Ｄ１を分級し、分離された微粉側ダストＤ７を溶解反応槽９に供給し、粗粉側ダストＤ８をキルン系に戻するために備えられる。この分級機２７には、図１の分級機７と同様のものを用いることができる。
【００５０】
次に、上記構成を有する塩素バイパス設備２１の動作について、図３を参照しながら説明する。
【００５１】
セメントキルン２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からの燃焼ガスの一部Ｇは、プローブ３において、冷却ファン（不図示）からの冷風によって冷却され、塩素化合物の微結晶が生成される。この塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、サイクロン４で粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１を分級機２７に供給するとともに、微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を熱交換器５に導入する。尚、分級機２７の動作及び分級点については後述する。
【００５２】
熱交換器５において、抽気ガスＧ２と媒体との熱交換が行われ、熱交換によって冷却された抽気ガスＧ３は、バグフィルタ６に導入され、バグフィルタ６において抽気ガスＧ３に含まれるダストＤ４が回収される。バグフィルタ６で回収されたダストＤ４は、熱交換器５から排出されたダストＤ３とともにダストタンク８に一旦貯留され、溶解反応槽９に導入される。
【００５３】
溶解反応槽９に導入されたダストＤ５は、溶解反応槽９内の水と混合されてスラリーとなる。ここで、スラリー中には、カルシウム化合物として、ＣａＯ、ＣａＣＯ3及びＣａ（ＯＨ）2が混在するが、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2は、排ガスＧ４に含まれるＳＯ2と反応してＣａＳＯ4へと転換される。このＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2と、ＳＯ2との反応の際には、溶解反応槽９における排ガスＧ４の減少率（ＳＯ2ガスの減少率）、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨ、ダストＤ５の化学分析値等によって、溶解反応槽９内のスラリーの滞留時間や、ダストＤ５の投入量、ダストＤ５を溶解させたスラリーの供給量を調整する。
【００５４】
分級機２７は、溶解反応槽９に導入される排ガスＧ４が含有するＳＯ2量（処理ガス量×処理ガス中のＳＯ2濃度）と、溶解反応槽９に導入されるダストＤ５が含有するＣａＯの量（濃度×ダスト量）に基づいて制御する。すなわち、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨが一定になるように制御している際に溶解反応槽９に導入されるＳＯ2ガスの量が多くなった場合や、溶解反応槽９内のスラリーのｐＨを上昇させたい場合には、ダストＤ７が含有するＣａＯの量を増加させる必要があるため、分級機２７で粗粉Ｄ１を以下に示す要領で分級し、微粉側ダストＤ７を溶解反応槽９に添加する。
【００５５】
上述のように、プローブ３で冷却されて生成した塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、分級機２７において分級された微粉側ダストＤ７でも、微粉を多く含むものを溶解反応槽９に導入することが、塩素除去の観点から好ましい。
【００５６】
図４は、サイクロン４において分級された２種類の粗粉側ダストＤ１（粗粉Ａ及び粗粉Ｂ）について、それらの粒度分布と、塩素濃度等を比較したグラフを示す。
【００５７】
図４（ａ）は、粗粉Ａ、Ｂの粒群と、粗粉中の塩素（粗粉Ｃｌ）の寄与率を示す。このグラフを作成するにあたっては、まず、(1)粗粉を粒群毎に篩い分けて粒度分布（重量割合）を算出し、(2)粒群毎に塩素濃度を測定し、(3)粒群毎に塩素量（重量×塩素濃度）を算出し、(4)粗粉塩素量への寄与率（粒群の塩素量／総塩素量）を算出した。このグラフより、粒径が３２μｍ以下のダストのＣｌの寄与率が高いことが判る。尚、図４（ｂ）は、粗粉Ａ、Ｂの粒度分布、表１は、粗粉Ａ、Ｂ各々の塩素含有率及びＣａＯ含有率、各々の粗粉を得た時の塩素バイパスダストの塩素濃度を示す。
【００５８】
【表１】
0005943388.tif 000002
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、分級機２７によってサイクロン４から排出された粗粉Ｄ１を分級し、分離された微粉側ダストＤ７を溶解反応槽９に供給することで、ダストタンク８からダストＤ５を溶解反応槽９へ供給するだけではＣａＯの量が不足する場合にも柔軟に対応することができる。
【００６０】
尚、上記実施の形態においては、塩素バイパス設備１、２１に各々分級機７、２７を設けた場合を例示したが、塩素バイパス設備に同時に分級機７、２７を設けることもできる。また、分級機７、２７が両方とも存在しない構成であっても、ダストタンク８に回収された塩素バイパスダストをスラリー化し、塩素バイパス設備の排ガス（バグフィルタ６の排ガスＧ４）と接触させることにより、溶解反応槽９内のスラリー中のＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2を排ガス中のＳＯ2と反応させて石膏（ＣａＳＯ4）を生成させ、該スラリーのＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2の含有率を低下させることができ、塩素バイパス設備の排ガス中の酸性ガス（ＳＯｘ）を低コストで熱ロスを抑えながら処理することができ、セメント焼成系での重金属が循環濃縮を回避し、排水処理のための薬剤費を低減し、クリンカ中の重金属濃度の増加も回避できる。
【００６１】
図５は、本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第３の例を示し、この塩素バイパス設備３１は、セメントキルン３２の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Ｇを冷却ファン３４、３５からの冷風で冷却しながら抽気するプローブ３３と、プローブ３３で抽気した抽気ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｄ１を分離するサイクロン３６と、サイクロン３６からの粗粉Ｄ１から分取した粗粉Ｄ３を分級する分級機４０と、サイクロン３６から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却する冷却器３７と、冷却器３７からの抽気ガスＧ３を集塵するバグフィルタ３８と、冷却器３７及びバグフィルタ３８から排出されたダスト（Ｄ６＋Ｄ７）を貯留するダストタンク３９と、ダストタンク３９から排出されたダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ８等を第２の固液分離機４７からのろ液Ｌ２に溶解させる第１の溶解槽４１と、第１の溶解槽４１から排出されたスラリーＳ１を固液分離する第１の固液分離機４２と、第１の固液分離機４２から排出されたケークＣを再溶解（リパルプ）させる第２の溶解槽４４と、第２の溶解槽４４から排出されたリパルプスラリーＲを用いてバグフィルタ３８の排ガス（塩素バイパス排ガス）Ｇ４を脱硫する溶解反応槽４６と、溶解反応槽４６から排出されたスラリーＳ２を固液分離する第２の固液分離機４７と、第１の固液分離機４２から排出されたろ液Ｌ１から塩を回収する塩回収装置４８等で構成される。プローブ３３〜ダストタンク３９の構成については、従来の塩素バイパス設備と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。
【００６２】
分級機４０は、サイクロン３６から排出された粗粉Ｄ１から分取した粗粉Ｄ３を分級するために備えられ、分級機４０で分級された微粉Ｄ５は第１の溶解槽４１へ供給され、粗粉Ｄ４はセメントキルン３２に付設されたプレヒータ等にセメント原料として戻される。尚、サイクロン３６から排出された粗粉Ｄ１のうち余剰となる分は分級機４０に供給せず、粗粉Ｄ１’としてそのまま前記プレヒータ等にセメント原料として戻される。
【００６３】
第１の溶解槽４１は、ダストタンク３９からのダストＤ８、及び分級機４０からの微粉Ｄ５を第２の固液分離機４７からのろ液Ｌ２を用いてスラリー化するために備えられる。
【００６４】
第１の固液分離機４２は、第１の溶解槽４１から排出されたスラリーＳ１を固液分離するために備えられる。固液分離されたケークＣは第２の溶解槽４４へ、ろ液Ｌ１は塩回収装置４８へ供給される。
【００６５】
第２の溶解槽４４は、第１の固液分離機４２から排出されたケークＣを再溶解させるために備えられ、リパルプしたスラリーＲは、溶解反応槽４６においてバグフィルタ３８の排ガスＧ４の脱硫に利用される。
【００６６】
溶解反応槽４６は、バグフィルタ３８からファン４５を介して供給された排ガスＧ４を第２の溶解槽４４から供給されたリパルプしたスラリーＲを利用して脱硫するために備えられる。脱硫によって生じた二水石膏を含むスラリーＳ２は第２の固液分離機４７へ、脱硫された排ガスＧ５は、セメントキルン３２の排ガス系へ戻される。
【００６７】
第２の固液分離機４７は、溶解反応槽４６から供給されたスラリーＳ２を固液分離するために備えられ、固液分離されたろ液Ｌ２は第１の溶解槽４１で再利用され、固液分離されたケーク側に二水石膏Ｇｙが回収される。
【００６８】
塩回収装置４８は、第１の固液分離機４２から排出されたろ液Ｌ１に含まれる塩を回収するために備えられる。
【００６９】
次に、上記構成を有する塩素バイパス設備３１の動作について、図５を参照しながら説明する。
【００７０】
セメントキルン３２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からの燃焼ガスの一部Ｇをプローブ３３によって抽気しながら、冷却ファン３４、３５からの冷風によって冷却する。これによって、塩素化合物の微結晶が生成される。この塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、サイクロン３６で分級した粗粉Ｄ１をセメントキルン３２に付設されたプレヒータ等にセメント原料として戻す（Ｄ１’）か、分取して（Ｄ３）分級機４０に供給して、後述するように脱硫に利用する。
【００７１】
サイクロン３６によって分離された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却器３７に導入し、抽気ガスＧ２と媒体との熱交換を行う。熱交換によって冷却された抽気ガスＧ３をバグフィルタ３８に導入し、バグフィルタ３８において抽気ガスＧ３に含まれるダストＤ７を回収する。バグフィルタ３８で回収したダストＤ７は、冷却器３７から排出されたダストＤ６とともにダストタンク３９に一旦貯留し、第１の溶解槽４１に導入する。
【００７２】
一方、サイクロン３６から排出された粗粉Ｄ１の一部を分取し、分級機４０に供給して分級する。分取しなかった粗粉Ｄ１’はそのままセメントキルン３２に付設されたプレヒータ等にセメント原料として戻す。分級機４０で分級された微粉Ｄ５を第１の溶解槽４１へ供給し、粗粉Ｄ４を前記プレヒータ等へ戻す。尚、分級機４０の制御方法の詳細については後述する。また、粗粉Ｄ１の一部を分取せずに、粗粉Ｄ１の全量を分級機４０に供給してもよい。
【００７３】
第１の溶解槽４１に導入された微粉Ｄ５、及びダストタンク３９からのダストＤ８は、第１の溶解槽４１内において、第２の固液分離機４７から供給されたろ液Ｌ２と混合されてスラリーＳ１が生成される。
【００７４】
次に、第１の固液分離機４２によって、第１の溶解槽４１から排出されたスラリーＳ１を固液分離する。スラリーＳ１を固液分離しながら固液分離して得られるケークを水洗して塩素分を除去する。塩素分が除去されたケークＣを第２の溶解槽４４へ供給して再溶解させ、リパルプしたスラリーＲを溶解反応槽４６に供給して脱硫に利用する。尚、脱硫後の排ガスＧ５は、セメントキルン３２の排ガス系へ導入する。
【００７５】
ここで、上記リパルプしたスラリーＲ中には、カルシウム化合物として、ＣａＯ、ＣａＣＯ3及びＣａ（ＯＨ）2が混在するが、これらは、溶解反応槽４６でバグフィルタ３８の排ガスＧ４に含まれるＳＯ2と反応して二水石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）へと転換される。この際、第１の固液分離機４２においてカリウム分や塩素分を除去したため、リパルプしたスラリーＲの塩素含有率が低く、スケールトラブルの原因となる石膏の溶解を最小限に押さえることができるとともに、シンゲナイト（Ｋ2Ｃａ（ＳＯ4）2）の生成を抑制することができる。
【００７６】
さらに、溶解反応槽４６に導入される排ガスＧ４が含有するＳＯ2量（処理ガス量×処理ガス中のＳＯ2濃度）と、溶解反応槽４６に導入されるリパルプしたスラリーＲが含有する脱硫に寄与するカルシウム（ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＣａＣＯ3）の量（リパルプしたスラリーＲに供する固形分中のＣａ濃度×再溶解（リパルプ）させる固形分量）に基づいて分級機４０を制御する。すなわち、溶解反応槽４６に導入されるＳＯ2ガスの量が多くなった場合には、リパルプしたスラリーＲが含有する脱硫に寄与するカルシウムの量を増加させる必要があるため、分級機４０に供給する粗粉Ｄ３を増加させ、分級して得られた微粉Ｄ５を第１の溶解槽４１に添加する。
【００７７】
逆に、前記排ガスＧ４が含有するＳＯ2量が減少した場合は、分級機４０に供給する粗粉Ｄ３を減少させ、得られた微粉Ｄ５を第１の溶解槽４１に添加するか、分級機４０に全く粗粉Ｄ３を供給せず、ダストＤ８のみで脱硫する。
【００７８】
また、上記分級機４０の分級点は、溶解反応槽４６に導入される排ガスＧ４が含有するＳＯ2量（処理ガス量×処理ガス中のＳＯ2濃度）と、溶解反応槽４６に導入されるリパルプしたスラリーＲが含有する脱硫に寄与するカルシウムの量（例えば、ＣａＯ濃度×ダスト量）に基づいて制御する。すなわち、溶解反応槽４６に導入されるＳＯ2量（処理ガス量が一定であれば、ＳＯ2濃度でも代用可能）が増加した場合には、リパルプしたスラリーＲが含有するＣａＯの量が増加するように分級機４０の分級点を変化させる。上述のように、プローブ３３で冷却されて生成した塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、分級機４０において分級された微粉Ｄ５でも、微粉を多く含むものを溶解反応槽４６に導入することが、塩素除去の観点から好ましい。
【００７９】
表２は、ダストタンク３９からのダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ８と水との混合割合を変化させ、溶解反応槽４６に供給し、ｐＨが４〜６となったスラリーＳ２を固液分離した後のろ液Ｌ２のｐＨ及び化学分析値、並びにケークＧｙに含まれるシンゲナイト及び二水石膏の含有割合を示す。同表に示すように、溶解反応槽４６に供給するスラリーＲ、すなわち塩素バイパスダストを溶解させたスラリー又は／及び塩素バイパスダストをスラリー化した後、脱水して得られたケークを再溶解させたスラリーのカリウム濃度、塩素濃度を６質量％以下とすることで、二水石膏の生成量に対してシンゲナイトの生成量の割合が小さくなる。
【００８０】
【表２】
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【００８１】
また、塩素バイパスダストを溶解させたスラリー又は／及び塩素バイパスダストをスラリー化した後、脱水して得られたケークを再溶解させたスラリーに含まれるＫ+、Ｃｌ-及びＳＯ42-と、シンゲナイトの生成量とは図６に示すような関係があるため、スラリーＲのカリウム濃度、及び塩素濃度を６質量％以下、また前記スラリーＲのＳＯ42-濃度を１００００ｍｇ／Ｌ以下とすることで、上記シンゲナイトの生成を低く抑えることができる。
【００８２】
次に、溶解反応槽４６から排出されたスラリーＳ２を第２の固液分離機４７で固液分離し、得られたろ液Ｌ２を第１の溶解槽４１で再利用するとともに、ケーク側に二水石膏Ｇｙを回収する。この二水石膏Ｇｙの純度は７５％以上である。
【００８３】
一方、第１の固液分離機４２で固液分離して得られたろ液Ｌ１を塩回収装置４８へ供給し、塩を回収し、排水処理後放流する。
【００８４】
次に、本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第４の例について図７を参照しながら詳細に説明する。尚、図７において、図５に示した塩素バイパス設備３１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００８５】
この塩素バイパス設備６１は、塩素バイパス設備３１の冷却器３７に代えてガスガスヒータ６２を設けたことを特徴とし、他の構成要素は塩素バイパス設備３１と同様である。
【００８６】
ガスガスヒータ６２は、サイクロン３６から排出された抽気ガスＧ２によって周囲から取り入れた空気Ａ１を加熱し、ガスガスヒータ６２で加熱された高温空気Ａ２を後段の塩回収装置４８において塩回収に利用するために備えられる。これにより、抽気した燃焼ガスの熱を有効利用しながら塩素バイパス排ガスを処理することができる。また、ガスガスヒータ６２で回収した熱を溶解反応槽４６の排ガスＧ５の昇温に利用してもよい。
【００８７】
次に、本発明にかかる塩素バイパスダスト及び排ガス処理方法を適用した塩素バイパス設備の第５の例について図８を参照しながら詳細に説明する。尚、図８において、図５に示した塩素バイパス設備３１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００８８】
この塩素バイパス設備７１は、塩素バイパス設備３１の冷却器３７、バグフィルタ３８及びダストタンク３９に代えて高温集塵機７２を設け、高温集塵機７２の後段にガスガスヒータ７３を配置し、第１の固液分離機４２及び第２の固液分離機４７に代えて１台の固液分離機７４を設けたことを特徴とし、他の構成要素は塩素バイパス設備３１と同様である。
【００８９】
高温集塵機７２は、例えば、セラミックフィルタを備え、９００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型のバグフィルタや電気集塵機であって、サイクロン３６から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却せずに集塵し、集塵したダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ９を第１の溶解槽４１に供給する。
【００９０】
ガスガスヒータ７３は、高温集塵機７２から排出された抽気ガスＧ６によって周囲から取り入れた空気Ａ３を加熱し、ガスガスヒータ７３で加熱された高温空気Ａ４を後段の塩回収装置４８において塩回収に利用するために備えられる。これにより、抽気した燃焼ガスの熱を有効利用しながら塩素バイパス排ガスを処理することができる。また、空気Ａ３との熱交換により、溶解反応槽４６で脱硫する排ガスＧ７の温度の調整が可能となり、固結の発生を抑制することができる。また、ガスガスヒータ７３で回収した熱を溶解反応槽４６の排ガスＧ５の昇温に利用してもよい。
【００９１】
固液分離機７４は、第１の溶解槽４１から排出されたスラリーＳ１の固液分離と、溶解反応槽４６から供給されたスラリーＳ２の固液分離を時分割で行うために備えられる。スラリーＳ１を固液分離して得られたケークＣは第２の溶解槽４４へ、ろ液Ｌ１は塩回収装置４８へ供給される。また、スラリーＳ２を固液分離して得られたろ液Ｌ２は第１の溶解槽４１で再利用され、固液分離されたケーク側に二水石膏Ｇｙが回収される。
【００９２】
この塩素バイパス設備７１においても、抽気した燃焼ガスの熱を有効利用しながら塩素バイパス排ガスを処理することができるとともに、固液分離機の台数を減らすことで設備コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  塩素バイパス設備
２  セメントキルン
３  プローブ
４  サイクロン
５  熱交換器
６  バグフィルタ
７  分級機
８  ダストタンク
９  溶解反応槽
１０  調整槽
１１  固液分離機
２１  塩素バイパス設備
２７  分級機
３１  塩素バイパス設備
３２  セメントキルン
３３  プローブ
３４、３５  冷却ファン
３６  サイクロン
３７  冷却器
３８  バグフィルタ
３９  ダストタンク
４０  分級機
４１  第１の溶解槽
４２  第１の固液分離機
４４  第２の溶解槽
４５  ファン
４６  溶解反応槽
４７  第２の固液分離機
４８  塩回収装置
６１  塩素バイパス設備
６２  ガスガスヒータ
７１  塩素バイパス設備
７２  高温集塵機
７３  ガスガスヒータ
７４  固液分離機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005943388.tif 000009
【図７】
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【図８】
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