(57)【要約】【課題】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にあたり、新たな熱源や新規燃料が不要で、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、低コストで、効率よく水銀を除去する。【解決手段】セメントキルン２の排ガスＧ１に含まれるダストを集塵する集塵装置８と、集塵装置８で集塵されたダストＤ１を、セメント焼成設備のクリンカクーラー３の排ガスＧ２を用いて加熱し、該加熱によって揮発した水銀を回収する活性炭吸着塔１３とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１等。クリンカクーラー３の排ガスＧ２を抽気する抽気ダクト１９でダストを直接加熱してもよい。抽気ダクト１９と活性炭吸着塔１３との間に、集塵装置８で集塵されたダストＤ１を加熱した後の含塵ガスを固気分離するサイクロン１０と、バグフィルタ１１を設けてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、
該集塵装置で集塵されたダストをセメント焼成設備のクリンカクーラーの排ガスを用いて加熱し、該加熱によって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】
前記クリンカクーラーの排ガスを抽気する抽気ダクトと、
前記集塵装置で集塵されたダストを該抽気ダクトに供給し、該ダストを直接加熱するためのダスト供給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の処理装置。
【請求項３】
前記抽気ダクトと前記水銀回収装置との間に配置され、前記集塵装置で集塵されたダストを加熱した後の含塵ガスを固気分離する固気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の処理装置。
【請求項４】
前記水銀回収装置は活性炭吸着塔であ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の処理装置。
【請求項５】
セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵し、
該集塵によって得られたダストをセメント焼成設備のクリンカクーラーの排ガスを用いて加熱し、
該加熱によって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６】
前記揮発した水銀を活性炭吸着塔によって回収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】
セメントキルンの排ガスには、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。今後、廃棄物のセメント原料化及び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、セメントキルン排ガス中の水銀濃度が増加する可能性が考えられる。
【０００３】
しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの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ともに、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。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、セメントの製造工程から排出される排ガス中に含まれる水銀等を効率よく除去し、水銀等を除去した集塵ダストをセメント原料に再利用するため、セメントキルン排ガスを集塵機によって除塵した後、捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダスト中の水銀を揮発温度以上に加熱して揮発させ、その後、吸着剤等により吸着して除去するセメント製造排ガスの処理方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、水銀等の重金属を含む焼成原料の焼成により生じるダストに含まれる重金属を効率的に除去するため、プレヒータ又はキルンの窯尻部から抽気した抽気ガスによって、前記ダストを重金属が揮発し得る温度以上の温度に加熱し、加熱したダストの一部と重金属を含む排ガスとを分離するサイクロンセパレータと、サイクロンセパレータの後段に接続され、ダストの残部と重金属を含む排ガスとを分離するバグフィルタと、バグフィルタの排ガスから重金属を除去する重金属除去塔とを備える重金属除去装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５５５３１号公報
【特許文献２】特開２００９−３０８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の処理方法においては、セメントキルン排ガスを集塵機によって除塵した後、捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダスト中の水銀を揮発させて除去するため、新たな熱源が必要になるとともに、集塵ダストを加熱炉の外周によって間接的に加熱するため、排ガス中の水銀量を効率よく低減することができないという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の重金属除去装置では、プレヒータ又はキルンの窯尻部から抽気したキルン燃焼排ガスを利用し、重金属を含有するダストを重金属が揮発し得る温度以上の温度に加熱するため、新たな熱源は不要であるが、プレヒータ等から本来セメント原料を予熱するための熱ガスが系外に排出されるため、その分の熱量を補うために新規燃料を使用する必要がある。また、プレヒータ等からの熱ガスの抽気により、プレヒータ等における温度制御に乱れを来し、安定運転が阻害される虞もある。さらに、プレヒータ等から分取したガスにはダストが多く含まれるため、このダストを除去するための固気分離装置に掛かる負担が大きくなり、装置コストが上昇したり、分取ガスに水分や硫黄分が多く含まれるため、後段に設置する水銀回収装置（特に活性炭吸着塔）に掛かる負担が大きくなり、運転コストも上昇するという問題があった。
【０００９】
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、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にあたり、新たな熱源や新規燃料が不要で、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、低コストで、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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、セメントキルン排ガスの処理装置であって、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、該集塵装置で集塵されたダストをセメント焼成設備のクリンカクーラーの排ガスを用いて加熱し、該加熱によって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。
【００１１】
そして、本発明によれば、クリンカクーラーの排ガスを用い、セメントキルンの排ガスに含まれ、集塵装置で集塵されたダストを加熱するため、集塵ダスト中の水銀を揮発させるにあたり新たな熱源や新規燃料が不要で、プレヒータ等における温度制御に乱れを生ずることがないため、セメント焼成装置の安定運転を維持することができ、低コストで、効率よく水銀を除去することができる。
【００１２】
上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記クリンカクーラーの排ガスを抽気する抽気ダクトと、前記集塵装置で集塵されたダストを該抽気ダクトに供給し、該ダストを直接加熱するためのダスト供給装置とを設けることができる。これによって、集塵装置によって集塵されたダストをクリンカクーラーの排ガスにより直接加熱することができるため、水銀の揮発が促進され、後段の水銀回収装置でより多くの水銀を回収することができる。尚、前記集塵装置によって集塵されたダストの直接加熱にあたり、前記クリンカクーラーの排ガスの流れが上昇流となるダクト内に、前記クリンカクーラーの排ガスの流れに対して逆向きとなるようにダストを投入し、上昇気流中で混合加熱することが好ましい。
【００１３】
上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記抽気ダクトと前記水銀回収装置との間に配置され、前記集塵装置で集塵されたダストを加熱した後の含塵ガスを固気分離する固気分離装置を設けることができる。これにより、集塵ダストから揮発した水銀の大部分を気相側に存在させることができるため、効率よく水銀を回収することができる。また、必要に応じて集塵ダストを加熱した後のクリンカクーラーの排ガスの顕熱を有効利用することができる。
【００１４】
上記セメントキルン排ガスの処理装置において、前記水銀回収装置を活性炭吸着塔とすることができ、ダスト、水分及び硫黄分の少ないクリンカクーラーの排ガスの特徴を活かして、効率よく水銀を除去することができる。
【００１５】
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、セメントキルンの排ガスに含まれるダストを集塵し、該集塵によって得られたダストをセメント焼成設備のクリンカクーラーの排ガスを用いて加熱し、該加熱によって揮発した水銀を回収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、集塵ダスト中の水銀を揮発させるにあたり新たな熱源や新規燃料が不要で、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、低コストで、効率よく水銀を除去することができる。
【００１６】
上記セメントキルン排ガスの処理方法において、前記揮発した水銀を活性炭吸着塔によって回収することができ、ダスト、水分及び硫黄分の少ないクリンカクーラーの排ガスの特徴を活かして、効率よく水銀を除去することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、低コストで、効率よく水銀を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかか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フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかか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、セメントキルン２、クリンカクーラー３、プレヒータ５及び仮焼炉６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集塵する電気集塵装置８と、クリンカクーラー３から延設されたクーラー抽気ダクト（仮焼炉６に連結される２次空気ダクト）２０から分岐する抽気ダクト１９と、電気集塵装置８で集塵されたダスト（以下、「ＥＰダスト」という）Ｄ１を抽気ダクト１９に供給するためのダスト供給装置９と、クリンカクーラー３からの抽気ガスＧ２によって加熱されたダストＤ２や、加熱によって揮発した水銀を含むガスＧ３を集塵するサイクロン１０と、サイクロン１０から排出されたガスＧ４を集塵するバグフィルタ１１と、ガスＧ５から熱回収する熱交換器１２と、熱交換器１２を通過したガスＧ６から水銀を回収する活性炭吸着塔１３等で構成される。
【００２１】
セメントキルン２、プレヒータ５、仮焼炉６及び電気集塵装置８は、セメント製造装置に一般的に用いられているものであり、これらについての詳細説明は省略する。尚、電気集塵装置８の前段には、プレヒータ５に供給するセメント原料Ｒを生成するための原料系の設備等が配置される。
【００２２】
ダスト供給装置９は、電気集塵装置８から搬送されたＥＰダストＤ１を抽気ダクト１９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、ＥＰダストＤ１を抽気ダクト１９中に分散させ、抽気ダクト１９を通過する抽気ガスＧ２によってＥＰダストＤ１が効率よく加熱されるように構成される。
【００２３】
サイクロン１０は、抽気ダクト１９を通過するガスＧ３中に含まれるダストＤ２を一次捕集するための固気分離装置であり、バグフィルタ１１は、その後さらにガスＧ４中に含まれるダストを二次捕集するための固気分離装置である。
【００２４】
バグフィルタ１１は、９００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型のバグフィルタであることが望ましい。このようなバグフィルタとしては、ハニカムセル化した棒状のセラミック管を複数配列したものや、シート状のセラミックフィルタを用いたものなど、様々なタイプのものが開発されているが、本発明においては、ガスＧ５に含まれる微細粒子を集塵し得るものであれば、フィルタのタイプは特に限定されない。
【００２５】
一方、バグフィルタ１１は、ガスＧ４の温度を調温することで、種々の耐熱温度に応じる濾布を備えたバグフィルタとすることもできる。その際には、バグフィルタの前段に調温装置を設けることになる。また、ガスＧ４に含まれる揮発状態の水銀の再凝縮を避けること、及び、セラミック製の濾布に次ぐ耐熱性を有する濾布が、一般的にはガラス繊維製の濾布であることを考慮すると、ガスＧ５の温度を１５０〜２５０℃に調節することが好ましく、１８０〜２３０℃に調節することがより好ましい。
【００２６】
熱交換器１２は、バグフィルタ１１から排出されたガスＧ５の顕熱を有効利用するために備えられる。ガスＧ５中には、揮発した水銀が存在することから、水銀の再凝縮を避けるため、熱交換器１２には、ガスＧ５と非接触のタイプの熱交換器を用いる必要があるが、例えば、熱交換器１２にて回収した熱を蒸気ボイラー用の熱源や空気予熱用の熱源として利用することができる。
【００２７】
活性炭吸着塔１３は、熱交換器１２から排出されたガスＧ６中の水銀を除去するために備えられる。ここで、ガスＧ６の温度を活性炭に通ガス可能な温度（例えば１００℃程度）まで熱交換器１２によって低下させる。活性炭吸着塔１３で使用される活性炭としては、市販の活性炭において、より水銀除去能力に優れる活性炭を選定することが望ましい。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。
【００２８】
次に、上記構成を有するセメントキルンの排ガス処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２９】
セメントキルン２の運転時に、プレヒータ５に供給されたセメント原料Ｒは、プレヒータ５で予熱され、仮焼炉６で仮焼された後、セメントキルン２にて焼成されてセメントクリンカが生成される。一方、セメントキルン２から排出された排ガスＧ１は、セメントキルン２の窯尻部４、仮焼炉６を経てプレヒータ５から排出され、プレヒータ排ガスＧ１をファン等（不図示）を介して電気集塵装置８に導入する。そして、電気集塵装置８で捕集したＥＰダストＤ１を、該ＥＰダストＤ１に含まれる水銀を除去すべくダスト供給装置９に移送する。尚、排ガスＧ１には、セメント原料Ｒやセメントキルン２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８の入口ガス温度は１００〜１５０℃程度であるため、排ガスＧ１中の水銀のほとんどは、排ガスＧ１に含まれるダストの表面に析出する。
【００３０】
次に、抽気ダクト１９内でダスト供給装置９から供給されたＥＰダストＤ１を、抽気した３００℃〜８００℃のガスＧ２によって加熱し、ＥＰダストＤ１に含まれる水銀を揮発させる。ＥＰダストＤ１を加熱した後のダストＤ２や、揮発した水銀を含むガスＧ３は、サイクロン１０に導入され、サイクロン１０で回収されたダストＤ３は、セメントキルンの原料系に戻される。一方、揮発した水銀を含むガスＧ４は、バグフィルタ１１に導入され、バグフィルタ１１で回収されたダストＤ４は、セメント原料Ｒとして利用したり、ダスト供給装置９を介して抽気ダクト１９に供給して再加熱してもよい。
【００３１】
次いで、バグフィルタ１１から排出されたガスＧ５は、熱交換器１２に導入され、ガスＧ５の顕熱を有効利用した後、ガスＧ６は、活性炭吸着塔１３に導入され、ガスＧ６中の水銀が回収される。活性炭吸着塔１３において水銀が回収され、無害化したガスＧ７は大気に放出するか、キルン系に戻す。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、クリンカクーラー３から抽気したガスＧ２を用い、電気集塵装置８で捕集したＥＰダストＤ１を加熱するため、ＥＰダストＤ１中の水銀を揮発させるにあたって、新たな熱源や新規燃料が不要で、水銀の除去に要するコストを低く抑えることができる。
【００３３】
また、セメントキルン２の排ガスに含まれるダストを捕集するために電気集塵装置８を配置するが、電気集塵装置８に代えて、バグフィルタ、サイクロン、移動式集塵装置等を配置し、それら集塵装置によってセメントキルン２の排ガスに含まれるダストを捕集し、ダスト供給装置９を介して抽気ダクト１９に搬送するようにしてもよい。
【００３４】
尚、プレヒータ５の上から２段目又は３段目のサイクロンから排ガスを分取した場合、サイクロン内部でも比較的ダスト濃度の少ない天板から抜き出したとしても、３００ｇ／Ｎｍ3程度のダスト濃度であると想定され、ダストの絶対量としてもかなり多い。従って、プレヒータサイクロンからの排ガスの分取を安定して行うには、緻密な管理が要求され、これが乱れると、結果的にセメントキルン２の安定運転の阻害にも繋がる。また、セメントキルンの排ガス処理装置１のサイクロン１０及びバグフィルタ１１にかかる負担も大きくなる。
【００３５】
一方、クリンカクーラー３の排気であれば、ダスト含有率は、高くても数十ｇ／Ｎｍ3程度であるため、プレヒータ５の排ガスに比べると十分に低い、従って、安定したガス抽気を継続できることが期待できる。また、サイクロン１０及びバグフィルタ１１にかかる負担も大幅に軽減される。さらには、活性炭吸着塔１３を用いた場合には、ダストの混入は活性炭の吸着性能を悪化させるため、この点においてもクリンカクーラー３の排気を利用する方が有利である。
【００３６】
また、プレヒータ５の上から２段目又は３段目のサイクロンから排ガスは、近年のリサイクル資源の活用促進に伴って水分量が増加している。この水分量は、高い場合には、１０〜１５容量％にも達する。また、この排ガスには微量ではあるが、硫黄分も含まれ、高い場合、ＳＯｘとして数十容量ｐｐｍになる。これらの成分は、活性炭吸着塔１３の活性炭吸着塔に対して悪影響を及ぼす。特に水分は、活性炭への通ガス温度次第では、その露点以下なることも考えられ、それまでの水蒸気から凝縮水となり、活性炭の表面を濡らすことになり、活性炭の吸着性能を低下させる。
【００３７】
その一方、クリンカクーラー３の排気であれば、その成分は略々空気に等しいため、上述のような問題が生ずることはなく、さらに、酸素濃度に関しては、プレヒータ５の排ガスの３〜５容量％に比較して、クリンカクーラー３の排気は２０〜２１容量％と高いため、活性炭吸着塔１３に活性炭吸着塔を適用した場合、ＥＰダストＤ１の加熱によって水銀とともに揮発した一部の有害物質（特に低塩素体ＰＣＢ）の処理促進にも期待することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  セメントキルン排ガスの処理装置
２  セメントキルン
３  クリンカクーラー
４  窯尻
５  プレヒータ
６  仮焼炉
８  電気集塵装置
９  ダスト供給装置
１０  サイクロン
１１  バグフィルタ
１２  熱交換器
１３  活性炭吸着塔
１９  抽気ダクト
Ｄ１  ＥＰダスト
Ｄ２〜Ｄ４  ダスト
Ｇ１  排ガス
Ｇ２  抽気ガス
Ｇ３〜Ｇ７  ガス
Ｒ  セメント原料
【図１】
2011088770.tif 000003