(57)【要約】      （修正有）【課題】セメントキルン系からの塩素除去効率に優れたセメントキルン抽気ガスの処理方法及びその処理装置を提供する。【解決手段】セメントキルン設備におけるセメントキルン２の窯尻２ａからプレヒータ２０の最下段サイクロン２０ａに至るまでのキルン排ガス流路３０から燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスＧ１から塩素を除去するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記抽気ガスは所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持する第１温度帯を有しており、その第１温度帯を維持した状態の抽気ガスＧ１から該抽気ガスに含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離し、前記塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離した後の抽気ガスＧ２を、前記所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持しない第２温度帯に冷却した後に、その抽気ガスＧ３から該抽気ガスに含有される塩素バイパスダストＤ２を回収することにより塩素の除去を行うものである。【選択図】図１
2019055900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルン設備におけるセメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスから塩素を除去するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記抽気ガスは所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持する第１温度帯を有しており、その第１温度帯を維持した状態の抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストの粗粉を分離し、前記粗粉を分離した後の抽気ガスを、前記所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持しない第２温度帯に冷却した後に、その抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストを回収することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。
【請求項２】
前記ダストの粗粉を分離した後、該冷却前の抽気ガスの温度が、７７０℃以上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抽気ガスの処理方法。
【請求項３】
前記ダストの粗粉を分離した後、該冷却後の抽気ガスの温度が、６００℃以下であ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抽気ガスの処理方法。
【請求項４】
セメントキルン設備に備わるセメントキルン抽気ガスの処理装置であって、
セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気するための抽気プローブと、
前記抽気プローブを介して抽気された抽気ガスを保温しつつ送気するための保温配管と、
前記保温配管を介して送気された前記抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストの粗粉を分離する分級装置と、
前記分級装置を経た該抽気ガスを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置で冷却された前記抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストを回収する固気分離装置とを備えることを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルン設備におけるセメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気し、その抽気ガスに含まれる塩素の除去を行う、セメントキルン抽気ガスの処理方法及びその処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント製造設備においてプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす塩素の処理については、塩素バイパスシステムが採用されている。このシステムは、セメントキルン設備におけるセメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気したうえ、その抽気ガスから塩素を除去して、セメントキルン系内に存在する塩素を系外除去するものである。より具体的には、抽気ガスに含まれる塩素は、冷却による凝縮等によって、抽気ガスに含まれるダスト（以下、「塩素バイパスダスト」と称する場合もある。）と一緒になって固相に移行するので、相対的に塩素含有量が低く、セメントキルン系に戻すことが可能なダストの粗粉をサイクロン等の分級機により分離したうえで、塩素含有量が高められた微粉を含むダストを固気分離して回収することにより、抽気ガスから塩素を除くことができ、その塩素の除かれた抽気ガスは、セメントキルン系に戻す、といったシステムである。
【０００３】
しかしながら、継続して推進される各種廃棄物のセメント原燃料化によって、セメントキルンに持ち込まれる塩素量は増加を続け、現行の塩素バイパスシステムでは充分に処理しきれなくなりつつある。
【０００４】
このような問題に対処するため、例えば、特許文献１には、従来の塩素バイパス設備では、抽気ガスに含まれる塩素含有量が低い塩素バイパスダストの粗粉の画分は、セメントキルン系に戻すこと等によって処理されていたところを、かかる塩素バイパスダストの粗粉の塩素含有量が相対的に高まった場合には、当該粗粉をさらに分級して、その粗粉内から塩素含有量が高い塩素バイパスダストの微粉の画分を回収する、塩素バイパス設備が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１５９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の塩素バイパス設備では、抽気ガスに含まれる塩素バイパスダストのうち、相対的に塩素含有量が低い画分であるものとして分離した粗粉に関し、塩素含有量を測定したり、その測定結果に基づいて、その粗粉をさらに分級したりしなければならず、あまり効率的な方法ではなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、セメントキルン系からの塩素除去効率に優れたセメントキルン抽気ガスの処理方法及びその処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によるセメントキルン抽気ガスの処理方法は、セメントキルン設備におけるセメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスから塩素を除去するセメントキルン抽気ガスの処理方法であって、前記抽気ガスは所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持する第１温度帯を有しており、その第１温度帯を維持した状態の抽気ガスからダストの粗粉を分離し、前記粗粉を分離した後の抽気ガスを、前記所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持しない第２温度帯に冷却した後に、その抽気ガスからダストを回収することを特徴とする。
【０００９】
本発明による上記処理方法によれば、キルン排ガス流路から抽気した抽気ガスが、所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持する第１温度帯を有しているときに、その抽気ガスから塩素バイパスダストの粗粉を分離することで、キルン排ガス流路から抽気されて、未だ気相に存する状態にある塩素は、その分離された粗粉とは挙動を共にすることなく、抽気ガスの気相と挙動を共にし、次いで、前記所定の塩素化合物が気相に存する状態を維持しない第２温度帯に冷却した後に、その抽気ガスから塩素バイパスダストを回収することにより、その回収された塩素バイパスダストには、凝縮等により高濃度に塩素が含まれているので、これにより、セメントキルン抽気ガスから効率的に塩素を除去することができる。また、塩素バイパスダストの粗粉を、所定温度以上で分離するといった、システムの軽微な変更のみで、セメントキルン系からの塩素除去効率を向上させることができる。なお、所定の塩素化合物とは、通常セメントキルン系の排ガス流路を流れる燃料ガスに含まれている、任意の塩素化合物であってよく、より典型的には塩化カリウム等の塩素化合物を挙げることができる。
【００１０】
本発明による上記処理方法においては、前記塩素バイパスダストの粗粉を分離した後、該冷却前の抽気ガスの温度が、７７０℃以上であることが好ましい。これによれば、塩化カリウム等の塩素化合物の融点以上の温度を確保することにより、キルン排ガス流路から抽気されて、未だ気相に存する状態にある塩素が、抽気ガスから分離される塩素バイパスダストの粗粉と挙動を共にすることなく、抽気ガスの気相と挙動を共にすることを確実にし、その後抽気ガスを冷却した後に回収した塩素バイパスダストには、凝縮等により高濃度に塩素が含まれるようにして、より効率よく塩素を除去することができる。
【００１１】
本発明による上記処理方法においては、前記塩素バイパスダストの粗粉を分離した後、該冷却後の抽気ガスの温度が、６００℃以下であることが好ましい。これによれば、塩素バイパスダストの粗粉を分離した後、抽気ガスの冷却後には、塩化カリウム等の塩素化合物の融点未満の温度を確保することにより、塩素が抽気ガスの気相に存する状態から気相に存しない状態に移行することを確実にし、回収した塩素バイパスダストには、凝縮等により高濃度に塩素が含まれるようにして、より効率よく塩素を除去することができる。
【００１２】
一方、本発明によるセメントキルン抽気ガスの処理装置は、セメントキルン設備に備わるセメントキルン抽気ガスの処理装置であって、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気するための抽気プローブと、前記抽気プローブを介して抽気された抽気ガスを保温しつつ送気するための保温配管と、前記保温配管を介して送気された前記抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストの粗粉を分離する分級装置と、前記分級装置を経た該抽気ガスを冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された前記抽気ガスから該抽気ガスに含有されるダストを回収する固気分離装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明による上記処理装置によれば、これを使用して、セメントキルン抽気ガスから塩素を効率的に除去することができる。また、キルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気するための抽気プローブに、その抽気プローブを介して抽気された抽気ガスを保温しつつ送気するための保温配管を備えるといった、塩素バイパスシステムの軽微な変更のみで、セメントキルン系からの塩素除去効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セメントキルン系からの塩素除去効率に優れたセメントキルン抽気ガスの処理方法及びその処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る塩素除去方法を適用した塩素バイパスシステム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】
【００１６】
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。
【００１７】
図１には、本発明に係る塩素除去方法を適用した塩素バイパスシステムの一例を示す。この塩素バイパスシステム１は、セメントキルン２の窯尻２ａからプレヒータ２０の最下段サイクロン２０ａに至るまでのキルン排ガス流路３０から、燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブ３と、抽気プローブ３を介して抽気された抽気ガスＧ１を保温しつつ送気するための保温配管４と、保温配管４を介して送気された抽気ガスＧ１から、その抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離する分級装置５と、分級装置５を経た抽気ガスを冷却する冷却装置として、分級装置５から排出された抽気ガスＧ２に冷却ガスＣＡを混合するための冷却ファン６と、冷却ガスＣＡが混合して温度が低下した抽気ガスＧ３に含有される塩素バイパスダストＤ２を集塵するための固気分離装置７とを備えている。また、この実施形態では、固気分離装置７からの排ガスＧ４を系外に排出すための排気ファン８をさらに備えている。
【００１８】
抽気プローブ３と保温配管４は、キルン排ガス流路３０から抽気された燃焼ガス、すなわち抽気ガスＧ１を、その抽気ガスＧ１の温度をできるだけ低下させることなく分級装置５に送気するために備えられている。分級装置５に導入される抽気ガスＧ１の温度は、８００℃以上であることが好ましく、９００℃以上であることがより好ましく、９５０℃以上であることがさらに好ましい。分級装置５に導入される抽気ガスＧ１の温度が８００℃未満の場合、キルン排ガス流路３０から抽気されて、未だ気相に存する状態にあった塩素が、抽気ガスＧ１中で塩化カリウム等に凝縮して、抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１と挙動を共にしたりする場合があるので、好ましいとはいえない。
【００１９】
ここで、抽気プローブ３について、従来の塩素バイパスシステムに備えられる抽気プローブとの相違を挙げれば、従来備えられる抽気プローブは抽気ガスの冷却機能を有しているのに対し、本発明では抽気ガスＧ１の温度を低下させる必要がなく、抽気ガス用の冷却機能は不要である。なお、通常、キルン排ガス流路３０から燃焼ガスの一部を抽気した直後の抽気ガスＧ１の温度は、１０００℃以上である。
【００２０】
保温配管４は、抽気ガスＧ１の温度を実質的に低下させることなく分級装置５に送気するために、保温材の被覆等による保温機能が付加された送気管であってよく、耐火断熱材による保温加工がされていてもよい。さらに、冬季等の寒冷期対策の観点からは、ヒーター等の加熱装置が付設されていてもよい。
【００２１】
分級装置５は、抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を当該抽気ガスから分離するために備えられ、ミクロンセパレータ、エアセパレータ、Ｏ−セパ等の分級ロータ内蔵型セパレータや、その他の型のセパレータ、サイクロン等を用いることができる。分級装置５の分級点の設定は、例えば、５μｍ〜７μｍであり得る。この範囲の分級点に設定すれば、抽気ガスに含まれる塩素バイパスダストのうち、塩素含有量が充分に低い画分を粗粉として分離し易く、これをセメントキルン系に戻すことができる。
【００２２】
次に、上記に説明した塩素バイパスシステム１の動作について説明する。
【００２３】
この塩素バイパスシステム１では、まず、セメントキルン２の窯尻２ａから最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路３０から燃焼ガスの一部を抽気し、その抽気された燃焼ガス、すなわち抽気ガスＧ１が、抽気プローブ３と保温配管４を通じて分級装置５に導入されるようにしている。このとき、上記のとおり、抽気ガスＧ１の温度をできるだけ低下させることなく分級装置５に導入するようにする。
【００２４】
抽気ガスＧ１は、通常のセメントキルン系のキルン排ガス流路３０から抽気された燃料ガスであるので、その温度としては、塩化カリウムに代表される塩素化合物が気相に存する状態を維持する第１温度帯を有しており、その抽気ガスＧ１が導入された分級装置５では、その第１温度帯を維持した状態で、その抽気ガスに含有される塩素バイパスダストの粗粉を分離するようにしている。これにより、キルン排ガス流路３０から抽気されて、未だ気相に存する状態にある塩素が、抽気ガスから分離される塩素バイパスダストの粗粉と挙動を共にすることなく、抽気ガスの気相と挙動を共にし、その後抽気ガスを冷却した後に回収した塩素バイパスダストには、凝縮等により高濃度に塩素が含まれるようにして、効率よく塩素を除去することができる。
【００２５】
この点、例えば、抽気ガスＧ１中で気相の状態にある塩素を分級装置５内において凝縮させないためには、第１温度帯として、塩化カリウム等の塩素化合物の融点以上の温度を確保することが好ましい。具体的には、分級装置５内の抽気ガスＧ１及び分級装置５の内壁面の温度が７７０℃以上であることが好ましく、８００℃以上であることがより好ましく、８５０℃以上であることがさらにより好ましい。かかる温度が７７０℃未満の場合、キルン排ガス流路３０から抽気されて、未だ気相に存する状態にあった塩素が、分級装置５内において塩化カリウム等に凝縮して、抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１と挙動を共にしたりする場合があるので、好ましいとはいえない。
【００２６】
上記の分級装置５内の温度は、分級装置５から排出される抽気ガスＧ２の温度から、間接的に知ることが可能である。すなわち、具体的には、分級装置５により抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離した後、分級装置５から排出される抽気ガスＧ２の温度が７７０℃以上であることが好ましく、８００℃以上であることがより好ましく、８５０℃以上であることがさらにより好ましい。かかる温度が７７０℃未満の場合、キルン排ガス流路３０から抽気されて、未だ気相に存する状態にあった塩素が、分級装置５内において塩化カリウム等に凝縮して、抽気ガスＧ１に含有される塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１と挙動を共にしたりする場合があるので、好ましいとはいえない。
【００２７】
分級装置５で分離された塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１は、低濃度の塩素しか含有せず、あるいは塩素をほとんど含有しないため、セメントキルン系へ戻すことが可能である。その塩素含有量としては、５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましい。
【００２８】
次に、分級装置５から排出された抽気ガスＧ２は、適当な冷却装置によって冷却される。その温度としては、塩化カリウムに代表される塩素化合物が気相に存する状態を維持しない、上記第１温度帯に対して表すれば、第２温度帯であり、その温度低下によって、抽気ガスＧ２中で気相の状態にあった塩素は、凝縮等により抽気ガスＧ２に含有される塩素バイパスダストＤ２と挙動を共にするようになるので、これを固気分離装置７で回収するようにしている。なお、この実施形態では、冷却装置である冷却ファン６による冷却ガスＣＡとの混合によって、温度低下した抽気ガスＧ３を形成するようにし、冷却を行っている。そして、その冷却された抽気ガスＧ３から該抽気ガスに含まれる塩素バイパスダストＤ２を固気分離装置７で回収している。
【００２９】
第２温度帯としては、抽気ガスから充分に塩素を除去するためには、塩化カリウム等の塩素化合物の融点未満の温度を確保することが好ましい。具体的には、抽気ガスＧ２に冷却ガスＣＡを混合して形成された抽気ガスＧ３の温度が６００℃以下であることが好ましく、５５０℃以下であることがより好ましく、５００℃以下であることがさらにより好ましい。かかる温度が６００℃超の場合、塩素が抽気ガスの気相に残存して回収しにくくなる場合があるので、好ましいとはいえない。
【００３０】
固気分離装置７の性能から必要な場合、抽気ガスＧ３の温度をさらに低下させるための冷却装置を、固気分離装置７の上流側に付設してもよい。
【００３１】
固気分離装置７で回収された塩素バイパスダストＤ２は、高濃度の塩素を含有する。その塩素含有量としては、２０質量％以上であることが好ましく、２５質量％以上であることがより好ましい。すなわち、回収した塩素バイパスダストＤ２に含まれる塩素含有量がこの範囲であれば、抽気ガスからは充分に塩素が除去されたことになる。
【００３２】
固気分離装置７で回収された塩素バイパスダストＤ２は、セメント粉砕工程でセメントクリンカと共に粉砕したり、水洗により塩素を除去した後、セメント原料等として利用したりすることができる。
【００３３】
固気分離装置７で分離された排ガスＧ４には、通常、高濃度の硫黄酸化物が含まれているため、セメントキルン系へ戻したり、あるいは、脱硫等の適切な処理の後に大気解放する必要がある。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３５】
［試験例１］
本発明にかかる実施例として、抽気ガスＧ１の温度を保持した状態で分級装置５にかけて塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離した場合と、従来技術にかかる比較例として、抽気ガスＧ１を冷却してから分級装置５にかけて塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分離した場合とを比較した。
【００３６】
表１には、分級装置５から排出される抽気ガスＧ２の温度と、分級装置５によって分離された塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１の化学組成との関係を、表２には、固気分離装置７に導入される抽気ガスＧ３の温度と、固気分離装置７によって回収された塩素バイパスダストＤ２の化学組成との関係を、それぞれ示す。
【００３７】
【表１】
2019055900.tif 000003
【００３８】
【表２】
2019055900.tif 000004
【００３９】
表１に示すように、抽気ガスの温度を保持した状態で塩素バイパスダストの粗粉Ｄ１を分級した実施例では、Ｃｌ、ＳＯ３、Ｋ２Ｏ等の揮発成分含有量が少なく、特に、塩素は比較例の１／４まで減じていた。これは、凝縮による塩素化合物（塩化カリウム等）の生成が少なかったためであると考えられた。
【００４０】
また、表２に示すように、実施例においては、塩素バイパスダストの粗粉分級後の抽気ガスを冷却した後、固気分離により回収した塩素バイパスダストＤ２には、上記揮発成分の含有量が顕著に濃縮されており、比較例に比べて回収効率に優れていた。
【符号の説明】
【００４１】
１  塩素バイパスシステム
２  セメントキルン
２ａ  窯尻
３  抽気プローブ
４  保温配管
５  分級装置
６  冷却ファン
７  固気分離装置
８  排気ファン
２０  プレヒータ
２０ａ  最下段サイクロン
３０  キルン排ガス流路
Ｄ１  塩素バイパスダストの粗粉
Ｄ２  塩素バイパスダスト
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３  抽気ガス
Ｇ４  排ガス
【図１】
2019055900.tif 000005