(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付設され、
前記回収された塩素バイパスダストにアルカリ剤を添加しながらスラリー化する第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、該排ガスの脱硫を行う脱硫塔とを備えることを特徴とする塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項２】
前記脱硫塔から排出されたスラリーを固液分離する第２の固液分離装置と、該第２の固液分離装置で固液分離されたろ液を前記第２の溶解槽に供給する供給手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項３】
前記第１の固液分離装置で固液分離されたろ液に硫化剤及びｐＨ調整剤を添加し、該ろ液に含まれる重金属を不溶化させる調整槽を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項４】
前記調整槽から排出されたろ液を固液分離する第３の固液分離装置を備えることを特徴とする請求項３に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項５】
前記第３の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を備えることを特徴とする請求項４に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項６】
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を備えることを特徴とする請求項５に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【請求項７】
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６に記載の塩素バイパス排ガスの処理装置。
【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にアルカリ剤を添加しながらスラリー化した後、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、該排ガスの脱硫を行うことを特徴とする塩素バイパス排ガスの処理方法。
【請求項９】
前記スラリーのｐＨを１３以上１４以下に調整することを特徴とする請求項８に記載の塩素バイパス排ガスの処理方法。
【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、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備から排出されるガスを処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【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、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、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、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
【０００３】
塩素バイパス設備は、図３に示すように、セメントキルン５２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、燃焼ガスの一部を抽気するプローブ５３と、プローブ５３内に冷風を供給して抽気ガスＧ１を急冷する冷却ファン５４と、抽気ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｄ１を分離する分級機としてのサイクロン５５と、サイクロン５５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５６と、冷却器５６に冷風を供給する冷却ファン５７と、冷却器５６で冷却された抽気ガスＧ２中のダストの微粉Ｄ２を集塵するバグフィルタ５８と、冷却器５６及びバグフィルタ５８から排出された微粉Ｄ２を回収するダストタンク５９と、ダストタンク５９からの微粉Ｄ２を水に溶解させる溶解槽６０と、溶解槽６０からのスラリーＳ１を固液分離して水洗ケークＣと排水Ｌとに固液分離する固液分離装置６１とを備え、固液分離された水洗ケークＣ及び排水処理後の残渣Ｒをキルン系へ戻し、排水Ｌを排水処理後に放流する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記塩素バイパス設備５１では、バグフィルタ５８の排ガスＧ３に多量のＳＯ2が含まれるため、この排ガスＧ３をそのまま系外へ放出することができず、排気ファン（不図示）を介してキルン系に戻していた。この際、排ガスＧ３をセメントキルン５２の排ガスを誘引するファン（ＩＤＦ）の出口側に戻すと、煙突から大気に放出される排ガス中のＳＯ2が増加するという問題がある。また、上記排ガスＧ３をセメントキルン５２に付設されるプレヒータに戻すと、セメント焼成系の熱損失の増加、及びクリンカ生産量の低下を招くと共に、硫黄分の濃縮によるコーチングトラブルなどを引き起こすという問題がある。
【０００５】
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、塩素バイパス設備から排出されるガス（塩素バイパス排ガス）を、セメント焼成系の熱損失を増加させることなく、セメント焼成系の安定運転を確保しながら、低コストで処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、塩素バイパス排ガスの処理装置であって、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にアルカリ剤を添加しながらスラリー化する第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、該排ガスの脱硫を行う脱硫塔とを備えることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明によれば、塩素バイパスダストにアルカリ剤を添加することで、塩素バイパスダストに含まれるＣａＣｌ2及びＣａＣＯ3をＣａ（ＯＨ）2に変化させ、このＣａ（ＯＨ）2を塩素バイパス設備の排ガスの脱硫に利用するため、塩素バイパスダストに含まれるカルシウム分を脱硫に有効に利用することができ、セメント焼成系の熱損失の増加を招くことなく、セメント焼成系の安定運転を確保しながら、低コストで塩素バイパス排ガスを処理することができる。
【０００８】
また、固液分離装置においてスラリー中のカリウム分や塩素分を除去するため、再溶解したスラリー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抑えることができると共に、回収物の有効利用を阻害するシンゲナイト（Ｋ2Ｃａ（ＳＯ4）2）等の生成を抑制することができる。
【０００９】
さらに、また、ＣａＣｌ2は水に溶解するため、Ｃａ（ＯＨ）2に変化させなければ、後段で回収した工業塩に含まれることとなり、工業塩の純度を低下させる要因になるが、アルカリ剤との反応で水に溶解し難いＣａ（ＯＨ）2に変化させているため、工業塩の純度の低下を防止することもできる。
【００１０】
また、アルカリ剤の添加により、塩素バイパスダストに含まれる重金属のうち鉛（Ｐｂ）とセレン（Ｓｅ）が、ろ液側に多く含まれることなるため、後段で硫化剤等を用いて鉛を回収することができ、セレンは回収した工業塩に含まれることとなっても問題はないため、塩素バイパスダストから効率よく鉛及びセレンを除去することができる。
【００１１】
上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記脱硫塔から排出されたスラリーを固液分離する第２の固液分離装置と、該第２の固液分離装置で固液分離されたろ液を前記第２の溶解槽に供給する供給手段とを備えることができる。これによって、固液分離されたろ液を循環使用して有効利用することができると共に、ケーク側に石膏を回収することができる。
【００１２】
上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記第１の固液分離装置で固液分離されたろ液に硫化剤及びｐＨ調整剤を添加し、該ろ液に含まれる重金属を不溶化させる調整槽を備えることができる。これによって、鉛等を不溶化させて後段で効率よく回収することができる。
【００１３】
上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記調整槽から排出されたろ液を固液分離する第３の固液分離装置を備えることができる。これによって、鉛等の重金属をケーク側に回収することができる。
【００１４】
上記塩素バイパス排ガスの処理装置において、前記第３の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を備えることができ、さらに、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を備えることができる。これにより、塩素バイパス排ガスの保有する熱を有効利用しながら塩を回収することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
また、本発明は、塩素バイパス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にアルカリ剤を添加しながらスラリー化した後、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、該排ガスの脱硫を行うことを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、塩素バイパスダストに含まれるカルシウム分を脱硫に有効に利用して塩素バイパス排ガスを処理することができ、スケールトラブルの原因となる石膏の溶解を最小限に抑えることができると共に、回収物の有効利用を阻害するシンゲナイト（Ｋ2Ｃａ（ＳＯ4）2）等の生成を抑制することができ、回収する工業塩の純度の低下を防止することもでき、塩素バイパスダストから効率よく鉛及びセレンを除去することもできる。
【００１７】
上記塩素バイパス排ガスの処理方法において、前記スラリーのｐＨを１３以上１４以下に調整することができ、このｐＨ領域で効率よく塩素バイパスダストに含まれるＣａＣｌ2及びＣａＣＯ3をＣａ（ＯＨ）2に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、塩素バイパス排ガスを、セメント焼成系の熱損失を増加させることなく、セメント焼成系の安定運転を確保しながら、低コストで処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる塩素バイパス排ガスの処理装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明にかかる塩素バイパス排ガスの処理装置の第２の実施形態を示す全体構成図である。
【図３】従来の塩素バイパス設備を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる塩素バイパス排ガスの処理装置の第１の実施形態を設けた塩素バイパス設備を示し、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を冷却ファン４、５からの冷風で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６と、サイクロン６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７と、冷却器７からの抽気ガスＧ３を集塵するバグフィルタ８と、バグフィルタ８からファン１０を介して供給された排ガスＧ４の脱硫処理を行う脱硫塔１１と、冷却器７及びバグフィルタ８から排出されたダストＤ５（Ｄ３＋Ｄ４）を貯留するダストタンク９と、ダストタンク９から排出されたダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ６にアルカリ剤を添加しながらスラリー化する第１の溶解槽１２と、第１の溶解槽１２から排出されたスラリーＳ１を固液分離する第１の固液分離装置１３と、脱硫塔１１で発生したスラリーＳ３を固液分離する第２の固液分離装置１５と、第１の固液分離装置１３から排出されたケークＣ１を第２の固液分離装置１５からのろ液Ｌ２（循環水ＣＷ）に溶解させる第２の溶解槽１４と、第１の固液分離装置１３から排出されたろ液Ｌ１に硫化剤やｐＨ調整剤を添加する調整槽１６と、調整槽１６から排出されたろ液Ｌ３を固液分離する第３の固液分離装置１７等で構成される。プローブ３〜ダストタンク９の構成については、２基の冷却ファン４、５で燃焼ガスＧを冷却する点を除き、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。
【００２２】
第１の溶解槽１２は、ダストタンク９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共に、ＮａＯＨ等のアルカリ剤を添加してダストＤ６に含まれるＣａＣｌ2及びＣａＣＯ3をＣａ（ＯＨ）2に変化させるために設けられる。
【００２３】
第１の固液分離装置１３は、第１の溶解槽１２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Ｃ１は第２の溶解槽１４へ、ろ液Ｌ１は調整槽１６へ供給される。
【００２４】
第２の溶解槽１４は、第１の固液分離装置１３から排出されたケークＣ１を再溶解させるために備えられ、ケークＣ１を循環水ＣＷに溶解させたスラリーＳ２は、脱硫塔１１においてバグフィルタ８の排ガスＧ４の脱硫に利用される。
【００２５】
脱硫塔１１は、バグフィルタ８からファン１０を介して供給された排ガスＧ４を第２の溶解槽１４から供給されたスラリーＳ２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Ｓ３は第２の固液分離装置１５へ、脱硫された排ガスＧ５は、セメントキルン２の排ガス系へ戻される。
【００２６】
第２の固液分離装置１５は、脱硫塔１１から供給されたスラリーＳ３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、循環水ＣＷとして第２の溶解槽１４で再利用される。一方、固液分離されたケークＣ２側に二水石膏Ｇｙが回収される。
【００２７】
調整槽１６は、第１の固液分離装置１３から排出されたろ液Ｌ１にＮａＳＨ等の硫化剤やｐＨ調整剤を添加し、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。
【００２８】
第３の固液分離装置１７は、調整槽１６から排出されたろ液Ｌ３を固液分離するために備えられ、固液分離されたろ液Ｌ４から塩回収装置によって工業塩を回収してもよく、排水処理することもできる。また、固液分離されたケークＣ３側に鉛等の重金属が回収される。
【００２９】
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。
【００３０】
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をプローブ３によって抽気しながら、冷却ファン４、５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６で分級した粗粉Ｄ１をセメントキルン２に付設されたプレヒータ等にセメント原料として戻す。
【００３１】
サイクロン６によって分離された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却器７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８に導入し、バグフィルタ８において抽気ガスＧ３に含まれるダストＤ４を回収する。バグフィルタ８で回収したダストＤ４は、冷却器７から排出されたダストＤ３と共にダストＤ５としてダストタンク９に一旦貯留し、第１の溶解槽１２にダストＤ６として導入する。
【００３２】
第１の溶解槽１２に導入されたダストＤ６は、第１の溶解槽１２内において水（又は温水）及びＮａＯＨ等のアルカリ剤と混合されてスラリーＳ１が生成される。ここで、第１の溶解槽１２内のｐＨを１３．５±０．５に調整する。これにより、ダストＤ６に含まれるＣａＣｌ2及びＣａＣＯ3がアルカリ剤と反応してＣａ（ＯＨ）2が生成され、これらのカルシウム分を後段の脱硫塔１１における脱硫に有効に利用することができる。尚、アルカリ剤には、ＮａＯＨの他、ＫＯＨなどを用いることもできる。
【００３３】
また、ＣａＣｌ2は水に溶解するため、上記アルカリ剤と反応させてＣａ（ＯＨ）2に変化させなければ、後段の第３の固液分離装置１７のろ液Ｌ４に含まれ、回収した工業塩に含まれることとなる。その結果、工業塩の純度を低下させることとなるため、上記アルカリ剤との反応は、工業塩の純度の低下を防止するという効果も奏する。
【００３４】
さらに、上記アルカリ剤の添加により、ダストＤ６に含まれる重金属のうち鉛（Ｐｂ）とセレン（Ｓｅ）が、ろ液Ｌ１とろ液Ｌ２に各々図１に示す割合で分離され、調整槽１６側に多く供給されるため、後段の調整槽１６及び第３の固液分離装置１７を介して鉛を効率よく回収することができる。尚、セレンは調整槽１６及び第３の固液分離装置１７によって回収されることは少ないが、回収した工業塩に含まれることとなっても問題はないため、ダストＤ６から効率よく除去することができる。一方、ケークＣ１に含まれるカドミウム、銅、亜鉛、鉛、セレン等の不溶金属及びフッ素化合物は、最終的に第２の固液分離装置１５において石膏Ｇｙと共に系外に排出される。
【００３５】
次に、第１の溶解槽１２から排出されたスラリーＳ１を第１の固液分離装置１３によって固液分離し、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Ｃ１を第２の溶解槽１４へ供給して再溶解させたスラリーＳ２を脱硫塔１１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２の排ガス系へ導入する。
【００３６】
ここで、上記再溶解したスラリーＳ２中に存在するＣａ（ＯＨ）2が、脱硫塔１１でバグフィルタ８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の固液分離装置１３においてカリウム分や塩素分を除去したため、ケークＣ１を再溶解したスラリーＳ２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抑えることができると共に、シンゲナイト（Ｋ2Ｃａ（ＳＯ4）2）の生成を抑制することができる。尚、シンゲナイトがセメントに添加されると、セメント品質、特に強度に影響を及ぼすため生成を抑制しなければならない。
【００３７】
次に、第２の固液分離装置１５によって、脱硫塔１１から排出されたスラリーＳ３を固液分離してケークＣ２側に得られる二水石膏Ｇｙをセメントミルでセメントクリンカと共に粉砕してセメント製造に供することができる。一方、分離されたろ液Ｌ２を循環水ＣＷとして第２の溶解槽１４でのスラリーＳ２の生成に再利用することができる。
【００３８】
一方、第１の固液分離装置１３によって固液分離されたろ液Ｌ１を調整槽１６に供給し、ろ液Ｌ１にＮａＳＨ等の硫化剤やｐＨ調整剤を添加し、鉛等の重金属を沈殿化させ、第３の固液分離装置１７で固液分離してケークＣ３側に重金属を回収する。尚、必要であれば、ろ液Ｌ３を第３の固液分離装置１７に供給する前にろ過助剤を添加する。また、第３の固液分離装置１７で固液分離されたろ液Ｌ４から工業塩を回収してもよく、ろ液Ｌ４を排水処理後に放流してもよい。工業塩を回収した場合には、上述のようにＣａＣｌ2をＣａ（ＯＨ）2に変化させたため、低カルシウム濃度でＫＣｌ含有率の高い工業塩を得ることができる。
【００３９】
次に、本発明にかかる塩素バイパス排ガスの処理装置の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。
【００４０】
この塩素バイパス設備３１は、塩素バイパス設備１の冷却器７及びバグフィルタ８に代えて高温集塵機３２を備え、高温集塵機３２の後段にガスガスヒータ３３を配置し、ガスガスヒータ３３で昇温された大気を塩回収に利用することを特徴とする。塩素バイパス設備３１の他の構成要素については、図１に示した塩素バイパス設備１と同様であるため、同一の参照番号を付してそれらについての説明を省略する。
【００４１】
高温集塵機３２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耐熱型のバグフィルタや耐熱性を有する高温処理タイプの電気集塵機であって、サイクロン６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）Ｄ３をダストタンク９に供給する。
【００４２】
ガスガスヒータ３３は、高温集塵機３２から排出された抽気ガスＧ３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３３で加熱された高温空気Ａ２を後段の塩回収に利用するために備えられる。また、空気Ａ２との熱交換により、脱硫塔１１で脱硫する排ガスＧ４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。さらに、ガスガスヒータ３３で回収した熱を脱硫塔１１の排ガスＧ５の昇温に利用してもよい。
【００４３】
上記構成により、サイクロン６によって分離された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を高温集塵機３２に導入し、高温集塵機３２において抽気ガスＧ２に含まれるダストＤ２を回収し、高温集塵機３２から排出されたダストＤ３は、ダストタンク９に一旦貯留し、第１の溶解槽１２にダストＤ４として導入する。また、周囲から取り入れた空気Ａ１及び高温集塵機３２の排ガスＧ３は、ガスガスヒータ３３に導入され、両者間で熱交換がなされた後、高温空気Ａ２は、塩回収に利用され、ガスガスヒータ３３から排出された排ガスＧ４は、脱硫塔１１に導入後脱硫される。その他のフローは塩素バイパス設備１の場合と同様である。
【００４４】
以上のように、本実施の形態における塩素バイパス排ガスの処理装置は、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、塩素バイパス排ガスの顕熱を塩回収に利用することで、塩回収のコストを低減することなどが可能となる。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、溶解槽１２にダストＤ６を溶解させる場合について説明したが、カルシウム分が不足する場合には、サイクロン６で分離した粗粉Ｄ１を分取し、溶解槽１２や溶解槽１４に溶解させてカルシウム分を補うこともできる。
【符号の説明】
【００４６】
１  塩素バイパス設備
２  セメントキルン
３  プローブ
４、５  冷却ファン
６  サイクロン
７  冷却器
８  バグフィルタ
９  ダストタンク
１０  ファン
１１  脱硫塔
１２  第１の溶解槽
１３  第１の固液分離装置
１４  第２の溶解槽
１５  第２の固液分離装置
１６  調整槽
１７  第３の固液分離装置
３１  塩素バイパス設備
３２  高温集塵機
３３  ガスガスヒータ
【図１】
0005680450.tif 000002
【図２】
0005680450.tif 000003
【図３】
0005680450.tif 000004