(57)【要約】  少なくとも１種の揮発性成分、例えば水銀を、セメントクリンカー製造における排ガス（１）から分離するための方法および装置であって、セメントクリンカー製造のための原材料（１０）が熱交換器（２）を、排ガス（１）と熱交換して通過し、そして次いでロータリーキルン（３）中で焼成され、予熱器（２）中での原材料（１０）の加熱によって、原材料（１０）中に拘束された揮発性成分が、気化され、そして分離される方法および装置。比較的に高い濃度の揮発性成分を有する第１の原材料流（１８）は、予熱器（２）の第１のライン（１４）に適用され、そしてより低い濃度の揮発性成分を有する第２の原材料流（２０）は、予熱器（２）の第２のライン（１６）に適用される。揮発性成分は、排ガス（１）の第１の副流（１３）から分離される。予熱器（２）の第１のライン（１４）中で排ガス（１）の第１の副流（１３）との熱交換によって少なくとも２５０℃の温度に加熱された第１の原材料流（１８）は、少なくとも２５０℃の実質的に一定の温度で、予熱器（２）の第２のライン（１６）の第２の原材料流（２０）と混合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の揮発性成分、例えば水銀、タリウム、有機化合物、硫黄化合物もしくは窒素化合物、をセメントクリンカー製造における排ガス（１）から分離する方法であって、
セメントクリンカー製造のための原材料（１０）が、予熱器（２）を通過して、排ガス（１）と熱交換し、次いでロータリーキルン（３）中で焼成され、
該予熱器（１０）中での該原材料（１０）の加熱によって、該原材料（１０）中に拘束された該揮発性成分が気化され、そして該排ガス（１）から分離され、
より高い濃度の該揮発性成分を有する第１の原材料流（１８）が、該予熱器（２）の第１のライン（１４）中に供給され、より低い濃度の該揮発性成分を有する第２の原材料流（２０）が、該予熱器（２）の第２のライン（１６）中に供給され、
該予熱器（２）の該第１のライン（１）は、該ロータリーキルン（３）の該排ガス（１）の第１の副流（１３）で運転され、そして該予熱器（２）の該第２のライン（１６）は該ロータリーキルン（３）の該排ガス（１）の第２の副流（１５）で運転され、
該揮発性成分が、該予熱器（２）の該第１のライン（１４）を通過した該排ガス（１）の該第１の副流（１３）から分離され、
該予熱器（２）の該第１のライン（１４）中の該排ガス（１）の該第１の副流（１３）との熱交換によって少なくとも２５０℃の温度に加熱された該第１の原材料流（１８）が、該予熱器（２）の該第２のライン（１６）の該第２の原材料流（２０）と、少なくとも２５０℃の本質的に一定の温度で混合される、
方法。
【請求項２】
前記第１の原材料流（１８）が、セメントクリンカー製造からのダストを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の原材料流（１８）が、前記第２の原材料流（２０）よりも、より高い比率の炭素化合物、硫黄化合物、例えば黄鉄鉱、またはアンモニウム化合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）を通過した前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）が、先ずダストを除去され、その後該第１の副流（１３）の揮発性成分が分離され、該第１の副流（１３）から分離された該ダストが、該予熱器（２）の前記第２のライン（１６）中に戻される、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）が、前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）よりも、より少ない排ガス量、好ましくは加えてより高いダストの量で運転される、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記第１の原材料流（１８）が、前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）の少なくとも２つのサイクロン（２９）を連続的に通過する、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記第１の原材料流（１８）が、上向パイプ（２８）中に供給され、そこで前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）と混合され、次いでサイクロン（２９）中に供給される、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）が、前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）の前記排ガス（１）から分岐される、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）が、前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）の２つのサイクロン（２７）の間で分岐され、該排ガスの温度が、好ましくは６００℃超となる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）が、該排ガス（１）の流れ方向でみて、前記第２の原材料流（２０）のための供給（１９）の直前で分岐され、該排ガスの温度が、好ましくは４５０℃〜５００℃の範囲になる、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）が、７５０℃〜８００℃の範囲の排ガス温度で、該排ガス（１）の前記第２の副流（１５）から分岐される、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の副流（１３）の一部が、前記排ガス（１）の流れ方向でみて、前記揮発性成分の分離の前に、前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）中に戻される、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の副流（１３）の前記排ガスの温度が、前記揮発性成分の分離の前に低下される、請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記揮発性成分、特には水銀が、バッグフィルタの援けで、前記第１の副流（１３）の前記排ガスから分離される、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記揮発性成分、特には水銀が、スクラバの援けで、前記第１の副流（１３）の前記排ガス（１）から分離される、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記揮発性成分、特には水銀が、固定床または流動床吸収器の援けで、前記第１の副流（１３）の前記排ガス（１）から分離される、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記揮発性成分、特にはアンモニアが、選択的触媒反応器の援けで分離される、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記揮発性成分、特には有機化合物が、熱的後燃焼設備の援けで、分離される、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１種の揮発性成分、例えば水銀、タリウム、有機化合物、硫黄化合物もしくは窒素化合物、をセメントクリンカー製造における排ガス（１）から分離するための装置であって、予熱器（２）、セメントクリンカー製造のために必要とされる原材料のための、該予熱器（２）への該排ガス（１）の方向に対する向流原理での供給、および原材料（１０）を焼成するためのロータリーキルン（３）を備えており、該予熱器（２）は、排ガス（１）の第１の副流（１３）で運転することができる第１のライン（１４）および排ガス（１）の第２の副流（１５）で運転することができる第２のライン（１６）を含み、前記予熱器（２）の第１のライン（１４）は、より高濃度の前記揮発性成分を有する第１の原材料流（１８）のための第１の供給（１７）を含み、そして前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）は、より低い濃度の前記揮発性成分を有する第２の原材料流（２０）のための第２の供給（１９）を含み、前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）は、前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）からの前記揮発性成分の分離のための段階（２１）に連結され、連結ライン（２６）は、前記予熱器（２）の第１および第２のライン（１４、１６）の間に配置され、それによって前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）中の前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）との熱交換によって、少なくとも２５０℃の温度に加熱された前記第１の原材料流（１８）が、少なくとも２５０℃の本質的に一定の温度で、前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）の前記第２の原材料流（２０）と混合することができる、装置。
【請求項２０】
前記第１の原材料流（１８）のための供給（１７）が、大気中へ放出する前に、前記排ガス（１）のダストを除去するために、ダスト、好ましくはキルンフィルタ（８）からのフィルタダストを貯蔵するための、ダスト貯蔵ユニット（２３）に連結されている、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記第２の原材料流（２０）のための供給（１９）が、生材料ミル（６）からの生材料を貯蔵するための生材料貯蔵ユニット（２４）に連結されている、請求項１９または２０記載の方法。
【請求項２２】
前記ダスト貯蔵ユニット（２３）が、前記生材料貯蔵ユニット（２４）と別個に配置されている、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）が、前記第１の副流（１３）の前記排ガス（１）からダストを除去するための熱ガスダスト抽出器（２５）を含み、該熱ガスダスト抽出器（２５）が、分離されたダストを戻すライン（２６）を経由して、前記予熱器（２）の前記第２のライン（１６）に連結されている、請求項１〜２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）の一部を、前記予熱器（２）の前記第１のライン（１４）中に戻すための循環ラインが、前記排ガス（１）の流れラインでみて、前記揮発成分を分離するための段階（２１）の前に設けられている、請求項１９〜２３のいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）を、前記排ガス（１）の前記第２の副流（１５）からの分岐するためのライン（３０）が、前記予熱器（２）の前記第１と第２のライン（１４、１６）の間に設けられている、請求項１９〜２４のいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）中の前記揮発性成分を分離するための段階（２１）が、バッグフィルタを含む、請求項１９〜２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）中の前記揮発性成分を分離するための段階（２１）が、スクラバを含む、請求項１９〜２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）中の前記揮発性成分を分離するための段階（２１）が、固定床または流動床吸収器を含む、請求項１９〜２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
前記排ガス（１）の前記第１の副流（１３）中の前記揮発性成分を分離するための段階（２１）が、選択的触媒反応器または熱的後燃焼設備を含む、請求項１９〜２５のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種の揮発性成分、例えば水銀、タリウム、有機化合物、硫黄化合物もしくは窒素化合物を、セメントクリンカー製造における排ガスから分離するプロセスに関し、セメントクリンカー製造のための原材料は、予熱器を、排ガスと熱交換しながら通過し、そして次いでロータリーキルン中で焼成され、予熱器中の原材料の加熱のために、原材料中に拘束されている揮発性成分は、気化され、そして排ガスから分離される。
【０００２】
更に、本発明は、少なくとも１種の揮発性成分、例えば水銀、タリウム、有機化合物、硫黄化合物もしくは窒素化合物を、セメントクリンカー製造における排ガスから分離するための、予熱器、予熱器中への排ガスの方向に対する向流原理での、セメントクリンカー製造に必要とされる原材料の供給、および原材料を焼成するためのロータリーキルンを備えた、装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
種々の原材料、例えば石灰石およびクレイは、セメントクリンカー製造においてロータリーキルン中で焼成される。揮発性成分、例えば水銀、タリウム、有機化合物、硫黄化合物もしくは窒素化合物が、多くの原材料中に含まれており、それらの揮発性成分は、予熱段階中の加熱の間に気化され、そして排ガスの冷却の間にダストに再び拘束される。例えば、水銀の大部分は、従って原料ミル中で発生したダストとともにセメントクリンカー製造プロセスに再び戻され、そしてフィルター段階で分離され、ごく一部だけが排ガスと共に大気中に流出する。水銀量は、大部分が原材料を介してプロセス中に持ち込まれ、水銀投入のごく一部が、燃料を介して発生する可能性がある。
【０００４】
本願は、主にセメントクリンカー製造に向けられているが、しかしながらいずれかの排ガス有害物質の顕著な循環挙動が観られる他の熱的製造プロセスにも用いることができる。
【０００５】
原理的には、セメントクリンカー製造のための使用の前に、原材料中に見られる水銀を除去する、または低減することの可能性が存在する。このことは、例えば熱ガスでの原材料の調整によって起こり、その結果として、含まれていた水銀は、少なくとも部分的には気化されることができ、そして次いで濃縮された形態で分離される。しかしながら、必要な原材料の加熱のために、比較的に大量のエネルギーが必要とされ、このことが全体のコストを増加させ、そして高い材料処理量ではプロセスを不経済にする。
【０００６】
また、セメントクリンカー製造におけるロータリーキルンの全体の排ガス流が、水銀を分離するための特定の排ガス清浄化プロセス、例えば活性炭フィルタの援けで清浄化される解決策は、大量の空気量、およびそのための大きなプラント規模のために経済的に容認できない。
【０００７】
セメント製造プロセスの排ガスから水銀を分離するための更なるプロセスが、欧州特許出願公開第2437866号明細書から知られており、予備反応器とは別個の排除反応器が提案されている。水銀は溶媒、特にはダスト、によって拘束され、そして担体ガスで運転される排除反応器に供給され、そこで溶媒は次いで２５０℃超の温度に加熱され、それによって水銀は溶媒から放出され、そして気体相中に移される。水銀濃度を高められた排除反応器ガスは、次いで予備ダスト抽出システム中でダストを取り除かれる。排除反応器中では、濃縮されそしてダストを除かれたガスの副流のみが高温で抜き出され、そして次の収着段階で清浄化され、一方で残りの副流は、熱交換システムに送られて、排除反応器での水銀の排除のために必要とされる温度にされ、そして担体ガスとして再び排除反応器へと供給される。セメント製造プロセスからの熱い排ガス流は、排除反応器の熱交換システム中の部分的に循環するガス流と混合されることができる。
【０００８】
しかしながら、排除反応器の配置の欠点は、予備ダスト抽出システム中で発生したダストが、ダストが予熱器中へと戻される前に、サイロへと供給されるという事実である。従って、予熱器中でのダストの再度の加熱が必要とされ、それが、不都合なことには、エネルギーの高い消費を伴う。
【０００９】
国際公開第2007/128619号には、セメントクリンカー製造のための異なる種類の装置が開示されており、４つのサイクロン段階を備えた予熱器および１つのサイクロンを備えたか焼炉が与えられている。図３による態様では、第２のか焼炉が与えられており、これがサイクロン段階へと連結されている。
【００１０】
独国特許出願公開第102008023899号明細書には、カルシウムの多い材料成分を予熱するための第１の予熱器を備え、そしてカルシウムの少ない材料成分を予熱するための第２の予熱器、か焼炉および焼成された原材料を焼成してセメントクリンカーを形成するためのキルンを備えた異なる種類のプラントが開示されている。第１の予熱器は、か焼炉の排ガスラインに連結されており、一方で第２の予熱器は、キルンの排ガスラインに連結されている。
【００１１】
欧州特許出願公開第0845443号明細書には、キルンシステムの排ガスから二酸化硫黄を除去するための異なる種類のプロセスが開示されており、予熱器に供給されるべき生材料は、原材料粉砕プラントから供給され、そして冷却されたセメントクリンカーは、セメント粉砕プラントで粉砕される。生材料予熱器からの排ガスの少なくとも１つの副流が、セメント粉砕プラントを通過させられ、そしてそれによって排ガスからの二酸化硫黄が、セメント粒子によって吸収される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の課題は、セメントクリンカー製造において排ガスから水銀を分離するための、上記のようなプロセスおよび上記のような装置を創案することであり、それによって水銀放出の十分に大きな低減が可能となり、可能な限り少ない付加的なネルギーおよび可能な限り少量の清浄化されるべきガス容積流が必要とされ、そして従って運転および設置は、可能な限り費用効率が高いものとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
冒頭に上記した種類のプロセスで、より高い濃度の揮発性成分を有する第１の原材料流が予熱器の第１のライン中に供給され、そしてより低い濃度の原材料を有する第２の原材料流が予熱器の第２のライン中に供給されるという事実によって、この課題が解決され、予熱器の第１のラインは、ロータリーキルンの排ガスの第１の副流で運転され、そして予熱器の第２のラインは、ロータリーキルンの排ガスの第２の副流で運転され、揮発性成分は、予熱器の第１のラインを通過する排ガスの第１の副流から分離され、予熱器の第１のライン中の排ガスの第１の副流との熱交換によって少なくとも２５０℃の温度に加熱された第１の原材料流は、少なくとも２５０℃の本質的に一定の温度で、予熱器の第２のラインの第２の原材料流と混合される。
【００１４】
従って、本発明によれば、より高い濃度の揮発性成分を有する原材料は、予熱器の第１のライン中に供給され、そしてより低い濃度の揮発性成分を有する原材料は、予熱器の第２のライン中に供給される。揮発性成分の分離のために、排ガスの第１の副流の単独での使用がなされ、それによってより高い濃度の揮発性成分を有する原材料が、予熱器の第１のライン中で処理される。より高いおよびより低い濃度の揮発性成分を有する原材料の、予熱器の、それぞれ第１のラインおよび第２のラインへの別々の供給のために、高い有害物質の割合を有する原材料のみが排ガスの洗浄化のために用いられるので、揮発性成分が濃縮された排ガスの第１の副流からの揮発性成分の分離を、特に効率的に実施することができる。予熱器の第１のライン中の排ガスの第１の副流の援けによる第１の原材料流の調製の後に、第１の原材料流は、予熱器の第２のライン中に入り、そして第２の原材料流と一体化する。原材料は、最終的にはキルンの方向へ一緒に運ばれ、そしてキルン中で焼成される。予熱器の第１のラインは、予熱器の第２のラインに、排ガスの第１の副流で処理および調製された第１のラインからの原材料が、次いで、本質的に一定の温度で、すなわち中間の貯蔵ユニット中での原材料流の冷却なしに、第２のラインからの原材料と混合されるように、連結される。第１の原材料流の温度は、ここで少なくとも２５０℃、特には３００℃〜５００℃の範囲になる。有利には、エネルギー効率は、従って、有害物質を分離するために用いられる原材料流が、予熱器中に戻される前に一時的に貯蔵され、そして従って冷却される、分離した排除反応器と比較して、実質的に増大させることができ、
【００１５】
排ガス流からの揮発性成分の効率的な分離のためには、第１の原材料流が、セメントクリンカー製造からのダストを含むことが有益である。予熱器の第１のライン中へ供給されるダストは、特にはキルンフィルタに由来し、キルンフィルタで排ガスは、大気中に排出される前にダストを除去される。好ましいプロセスでは、比較的に低い水銀濃度を有する大量のダスト質量流が、より高温の原料ミル中で発生し、そしてより高い水銀濃度を有する少量のダスト質量流がキルンフィルタ中で発生し、後者のダスト質量流は、予熱器の第１のライン中に供給される。
【００１６】
プロセスの効率のためには、第１の原材料流が、第２の原材料流よりも、より高い比率の炭素化合物、硫黄化合物、例えば黄鉄鉱、またはアンモニウム化合物を含んでいる場合は有利である。
【００１７】
本発明によるプロセスの実施では、好ましくは予熱器の第１のラインを通過した排ガスの第１の副流が、先ずダストを除去され、そしてその後にその揮発性成分が分離されるように準備され、第１の副流から分離されたダストは、予熱器の第２のライン中に戻される。排ガスの第１の副流は、ここで熱ガスダスト抽出器へと供給され、そこへ、例えば２００ｇ／Ｎｍ３（グラムパー標準立方メートル）の固体充填が適用され、そしてそれが排ガスを、１ｇ／Ｎｍ３未満のダスト含有量にまで清浄化する。予熱器の第１のライン中に供給されたダストは、従って有利にはほぼ完全に、セメント製造プロセス中に戻される。
【００１８】
揮発性成分の分離の効率は、予熱器の第１のラインが、予熱器の第２のラインよりも、より少ない排ガス量で、好ましくは更にはより高いダストの量で、運転された場合には、更に増大させることができる。排ガス中の揮発性成分の比較的に高い濃度は、従って、予熱器の第１のライン中で引き起こされ、それによって次の、第１の副流の排ガスからの揮発性成分の分離を、特に効率的に実施することができる。
【００１９】
第１の原材料流は、好ましくは予熱器の第１のラインの少なくとも２つのサイクロンを連続的に通過させることができる。第１の原材料流は、それによって排ガスの第１の副流との向流原理で加熱され、その結果として揮発性成分は、放出され、そして次いで排ガスの第１の副流から分離され、一方で、第１の原材料流は、キルンの方向に運ばれる。
【００２０】
予熱器の構造的により単純な、そして従ってより費用効率の高い設計を得るために、第１の原材料流が、上向パイプ中に供給され、そこで排ガスの第１の副流と混合され、そしてサイクロン中に供給されることが有益である。排ガスの第１の副流は、排ガスの流れ方向でみて、上向パイプの後で、熱ガスダスト抽出器中に運ばれ、それによって第１の原材料流の更なる割合が、分離され、そして予熱器へと戻される。
【００２１】
揮発性成分が分離される第１の副流の調製のためには、排ガスの第１の副流が、予熱器の第２のラインからの排ガスから分岐されていることが有益である。
【００２２】
中揮発性から高揮発性の成分、特には水銀またはアンモニウムの分離のためには、排ガスの第１の副流が、予熱器の第２のラインの２つのサイクロンの間で分岐していることが有利であり、ここで排ガス温度は、好ましくは６００℃超になる。好ましい態様によれば、予熱器の第２のラインは、４つもしくは５つのサイクロンを含み、排ガスの第１の副流の分岐は、原材料の流れ方向で見て、好ましくは第２および第３のサイクロンの間で起こる。
【００２３】
低揮発性成分、特には有機化合物の分離のためには、排ガスの第１の副流は、排ガスの流れ方向で見て、第２の原材料流のための供給の直前に分岐されていることが有利であり、ここで排ガス温度は、好ましくは４５０℃〜５００℃の間になる。
【００２４】
排ガスの第１の副流が、７５０℃〜８００℃の範囲の排ガス温度で、排ガスの第２の副流から分岐される場合には、高揮発性成分、例えば硫黄化合物は、一方で、第１の原材料流から効率的に放出および分離されることができる。更に、第１の原材料流の、対応するより高い処理量を、予熱器の第１のライン中の同様の排ガス品質で、達成することができるので、排ガス清浄化の効率を、向上させることができる。
【００２５】
第１の原材料流の処理量を増加し、そして排ガス清浄化のエネルギー効率を向上させるために、第１の副流の一部が、排ガスの流れ方向で見て、揮発性成分の分離の前に、予熱器の第１のライン中に戻されることが有利である。排ガスの第１の副流の一部は、従って予熱器の第１のライン中に、再循環空気の機能によって再循環される。第１副流の排ガスの５０〜９０％の範囲が、好ましくは予熱器の第１のライン中に戻され、それによって第１の副流の排ガスの対応する５０％〜１０％の範囲だけが、予熱器から引き出され、そして揮発性成分の分離のために用いられる。
【００２６】
副流の排ガスの温度が、揮発性成分の分離の前に低下されると有利である。温度の低下は、例えば水を注入することによる冷却で起こすことができる。また、温度の低下は、揮発性成分の分離と同時に組み合わせることができる。熱交換器または蒸発冷却器が、温度の６０℃〜１４０℃の、好ましくは６０℃〜１２０℃の低下が、特に好適である。低下した蒸気圧の結果のために、少なくとも１つのフィルタ段階における水銀の分離を向上させることができる。
【００２７】
第１の好ましい態様によれば、揮発性成分、特に水銀は、第１の副流の排ガスから、バッグフィルタの援けで分離される。当初は大部分が気体の形態で存在する揮発性成分は、対応する温度低下によって凝縮され、それによって発生した粒子は、バッグフィルタのフィルタ材から分離することができる。粒子中に拘束された揮発性成分を備えた粒子は、バッグフィルタから規則的な間隔で、取り除かれ、そして処理される。更なる添加剤、例えば活性炭が、気体相から水銀を分離し、そして水銀を第１の副流の排ガスから分離するために、好ましくは導入される。
【００２８】
バッグフィルタの代替として、揮発性成分、特に水銀は、第１の副流の排ガスから、スクラバの援けで分離することができる。スクラビング液として、特には金属硫化物溶液、石灰石懸濁液または酸スクラバの使用を、有機硫化物沈降剤との組合わせで、することができ、それによって揮発性成分は、スクラバの排水の処理の後に、濃縮される。特に、分離された揮発性成分が処理されなければならない場合には、後者が、分離プロセスによって好適に高度に濃縮されていることが有利である。
【００２９】
上記の方法の代替として、揮発性成分、特に水銀は、固定床または流動床吸収器の援けで、第１の副流の排ガスから分離することができる。高度の分離は、特に流動床吸収器で達成することができ、そして用いられる収着剤の使用は、共留剤流プロセスの場合よりも多い。
【００３０】
更なる代替の態様によれば、揮発性成分、特にアンモニアは、選択的触媒反応器の援けで分離することができる。
【００３１】
最後に、揮発性成分は、特に有機化合物は、熱的な後燃焼設備の援けで分離することができる。
【００３２】
また、本発明の基本的な課題は、冒頭に記載した種類の装置によって解決され、ここで予熱器は、排ガスの第１の副流で運転することができる第１のラインおよび排ガスの第２の副流で運転することができる第２のラインを含んでおり、予熱器の第１のラインは、高濃度の揮発性成分を有する第１の原材料流のための第１の供給を含み、そして予熱器の第２のラインは、より低濃度の揮発性成分を有する第２の原材料流のための第２の供給を含み、予熱器の第１のラインは、排ガスの第１の副流から揮発性成分を分離するための段階に連結されており、連結ラインは、予熱器の第１と第２のラインの間に配置されており、それによって予熱器の第１のライン中で排ガスの第１の副流との熱交換によって少なくとも２５０℃の温度に加熱された第１の原材料流は、少なくとも２５０℃の本質的に一定の温度で、予熱器の第２のラインの第２の原材料流と混合することができる。
【００３３】
本発明による装置の利点については、プロセスの上記の記載が参照される。
【００３４】
予熱器の第１のラインにおける、より高い濃度の揮発性成分を有する原材料の処理のためには、第１の原材料流のための供給は、大気中に排出される前に、排ガスからダストを除去するために、ダスト、好ましくはキルンフィルタからのフィルタダストを貯蔵するためのダスト貯蔵ユニットに連結されていることが有利である。
【００３５】
より低い濃度の揮発性成分を有する原材料を、目標とする方法で、予熱器の第２のラインに適用するために、第２の原材料流のための供給は、生材料ミルからの生材料を貯蔵するための生材料貯蔵ユニットに連結されていることが有利である。
【００３６】
排ガス清浄化の効率は、ダスト貯蔵ユニットが、生材料貯蔵ユニットと別個に配置されていれば、相当に向上させることができる。従って、揮発性成分の濃度の点で異なる原材料は、互いに別個に、貯蔵され、そして予熱器のそれぞれのライン中に供給される。
【００３７】
エネルギー効率のよい運転については、予熱器の第１のラインが、第１の副流の排ガスからダストを除去するための熱ガスダスト抽出器を含むことが有利であり、この熱ガスダスト抽出器は、予熱器の第２のラインに、分離されたダストを戻すラインを介して連結されている。
【００３８】
排ガスの第１の副流中の揮発性成分の濃度については、排ガスの第１の副流の一部を、予熱器の第１のライン中に戻すための循環ラインが、排ガスの流れ方向でみて、揮発性成分を分離するための段階の前に、設けられていることが有利である。
【００３９】
予熱器の第１のラインの運転については、排ガスの第１の副流を排ガスの第２の副流から分岐するためのラインは、好ましくは予熱器の第１と第２のラインの間に与えられる。予熱器の第１のラインを運転するための排ガスは、従って、予熱器の第２のライン中の排ガスの第２の副流から得られる。
【００４０】
従来技術においてそれ自体は知られている種々の分離器を、揮発性成分の性質に応じて用いることができる。
【００４１】
排ガスの第１の副流中の揮発性成分を分離するための段階は、バッグフィルタを含むことができる。一方で、排ガスの第１の副流中の揮発性成分を分離する段階は、スクラバを含むことができる。更なる有利な態様は、排ガスの第１の副流中の揮発性成分を分離するための固定床または流動床吸着器を提供する。更に、排ガスの第１の副流中の揮発性成分を分離するための段階は、選択的触媒反応器を含むことができる。最後に、多くの場合において、排ガスの第１の副流中の揮発性成分を分離するための段階が、熱的後燃焼設備を含むことが有利である。
【００４２】
本発明が、添付の図面によって、更に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、従来技術によるセメントクリンカー製造のための装置のブロックダイヤグラムを示している。
【図２】図２は、本発明による、セメントクリンカー製造における揮発性成分の分離のための装置のブロックダイヤグラムを示している。
【図３】図３は、揮発性成分を分離するための装置の更なる態様のブロックダイヤグラムを示している。
【図４】図４は、図３による装置の第１の予熱器ラインのブロックダイヤグラムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、従来技術のセメントクリンカー製造のための装置のブロックダイヤグラムを示している。セメントクリンカー製造に必要とされる原材料１０は、向流原理で、すなわち排ガス１の方向Ａと反対方向に、予熱器２中に供給され、予熱器２は、通常は、互いに上部に配置された複数のサイクロンを含んでいる。好適に予熱された原材料１０は、予熱器２から、ロータリーキルン３中へと通過し、そこで材料は焼成されてセメントクリンカーを形成する。セメントクリンカーは、対応する冷却および取り出し装置４を介して取り出され、そして対応するサイロ（示されてはいない）中に運ばれる。排ガスの大気中への放出の前に、後者は少なくとも一部が、生材料ミル６中に材料乾燥のために供給されるか、または冷却装置５、例えば蒸発冷却器、中で冷却され、そしてキルンフィルタ８でダストを取り除かれる。次いで、排ガス１は、煙突９を経由して、大気中へと通過する。キルンフィルタ８からの分離されたダスト１２および生材料ミル６からの粉砕された原材料１１は、サイロ７中で混合され、そして一緒に原材料１０として、予熱器２中に供給される。材料および排ガスの向流の性質の結果として、排ガス１中に含まれた水銀の回路が、材料のフィードバックによって、予熱器２および原料ミル６もしくは少なくとも１つのフィルタ段階８の間に生じる。この回路中で運ばれる水銀の質量流は、新鮮な原材料および燃料からの水銀の投入質量流の倍数（Vielfaches）となる。
【００４５】
図２には、セメントクリンカー製造における排ガスからの、揮発性成分、特には示された態様における水銀、を分離するためのプロセスおよび装置の、本発明による態様のブロックダイヤグラムが示されている。排ガス流は、ここでは連続した線によって、そして材料流は、点線によって示されている。
【００４６】
図２から分かるように、示されたプラントの予熱器２は、排ガスの第１の副流１３で運転することができる第１のライン１４、および排ガス１の第２の副流１５で運転することができる第２のライン１６を含んでいる。より高い濃度の揮発性成分を有する第１の原材料流１８は、供給１７を経由して第１のライン１４へと適用される。第２の原材料流２０は、より低い濃度の揮発性成分を有しており、供給１９を経由して第２のライン１６へと適用される。セメントクリンカー製造のための原材料は、排ガス１と熱交換して、予熱器２を通過し、そして次いでロータリーキルン３中で焼成される。原材料中に拘束された揮発性成分は、予熱器２中での原材料の加熱によって気化される。予熱器の第１のライン１４中の第１の原材料流１８は、排ガス１によってこの目的のために少なくとも２５０℃の温度に加熱され、これは水銀を放出するのに十分である。
【００４７】
図２からも分かるように、連結ライン２６が、予熱器２の第１のライン１４と第２のライン１６との間に配置される。予熱器２の第１のライン１４中の第１の原材料流１８は、排ガス１の第１の副流１３との接触のために少なくとも２５０℃の温度を有しており、連結ライン２６を経由して直接に、すなわち中間の貯蔵なしに、予熱器２の第２のライン１６中に運ばれ、それによって第１の原材料流１８の温度は、第２のライン１６中への輸送の間に、変化しないか、または単に有意にではなく変化する。このように、第１の原材料流１８は、少なくとも２５０℃の本質的に一定の温度で、予熱器２の第２のライン１６の第２の原材料流２０と混合される。第１の原材料流１８の新たな加熱をこのように施し、それから揮発性成分を分離することができ、それによってプロセスのエネルギー効率を向上させることができる。
【００４８】
また、図２から分かるように、第１の原材料流１８のための供給１７は、ダストを貯蔵するためのダスト貯蔵ユニット２３に連結されており、このダストは、比較的に高い比率の揮発性成分を含んでいる。ダスト貯蔵ユニット２３は、大気中に放出される前に、排ガスからダストを除去するために、キルンフィルタ８に連結されている。キルンフィルタ８中で発生するダスト１２は、そのようにしてダスト貯蔵ユニット２３を経由して、供給１７へと運ばれ、それと共に第１の原材料流１８は、ダスト１２の形態で、予熱器２の第１のライン１４中に供給される。一方で、第２の原材料流２０のための供給１９は、生材料を貯蔵するための生材料貯蔵ユニット２４に連結されており、生材料は、生材料ミル６で、原材料１０から得られ、この生材料貯蔵ユニット２４は、ダスト貯蔵ユニット２３とは別個のものである。従って、示されたプラントでは、より高い濃度の揮発性成分を有する第１の原材料流１８と、より低い濃度の揮発性成分を有する第２の原材料流２０とへの、原材料の分離が行われる。
【００４９】
図３は、本発明による装置の更なる態様のブロックダイヤグラムを示している。
【００５０】
図３から分かるように、示された態様の予熱器２の第２のライン１６は、５つのサイクロン２７を含んでいる。第２の原材料流２０（図３において点線によって表されている）は、向流原理で、排ガス１の第２の副流１５（図３において、連続した線で表されている）へと、第２のライン１６のサイクロン２７を経由して、通過する。
【００５１】
また、図３から分かるように、示された態様における予熱器２の第１のライン１４は、２段階のサイクロンカスケード２９を含み、これは供給１７に連結されており、そしてその中で、第１の原材料流１８は、排ガス１の第１の副流と混合され、そして次いで、熱ガスダスト抽出器２５の方向に運ばれ、それで排ガス１はダストを除去される。熱ガスダスト抽出器２５は、ライン２６を介して、分離されたダストの戻りのために、予熱器２の第２のライン１６に連結されている。
【００５２】
また、図３で分かるように、排ガス１の第１の副流１３を、排ガス１の第２の副流１５から分岐するために、少なくとも１つのライン３０が、予熱器２の第１のライン１４と第２のライン１６との間に設けられている。
【００５３】
図３には、排ガス１の第１の副流１３が、予熱器２の第２のライン１６から分岐するための３つの異なるライン３０’、３０’’、３０’’’が示されており、ここで示された変型の内の唯一つが用いられることもまた勿論のこと可能である。
【００５４】
図３から分かるように、ライン３０’は、２つのサイクロン２７から出て、予熱器２の第２のライン１６に入る。排ガス温度は、ここでは本質的に６００℃となる。
【００５５】
一方で、排ガス１の第１の副流１３は、ライン３０’’を介して分岐することができ、ライン３０’’は、排ガスの流れ方向でみて、第２の原材料流２０のための供給１９の前に、予熱器の第２のライン１６中に直接に入る。排ガス温度は、ここでは４５０℃〜５００℃の範囲となる。
【００５６】
最後に、排ガス１の第１の副流１３は、７５０℃〜８００℃の範囲の排ガス温度で、排ガス１の第２の副流１５から分岐することができる。この目的のために、示された態様の中のライン３０’’’は、材料の流れの方向で見て、５番目のサイクロン２７に連結されている。あるいは、ライン３０’’’はまた、か焼炉３１または４番目のサイクロン２７（示されていない）の領域で、予熱器２の第２のライン１６から分離することができる。
【００５７】
また、図３から分かるように、予熱器２の第１のライン１４は、揮発性成分（または異なる揮発性成分（複数））を排ガス１の第１の副流１３から分離するための段階２１に連結されており、この段階は、例えばバッグフィルタを含んでいる。また、第１の副流１３を例えば１２０℃の温度へと冷却するための冷却器３４もまた、段階２１の前に配置される。収着剤３５、例えば活性炭または金属硫化物溶液が、冷却器３４を通過して流れた後に、揮発性成分が分離段階２１において分離される前に、第１の副流１３に供給される。分離段階２１で分離された有害物質は、系から、ライン（示されていない）を経由して除去される。揮発性成分は、そのように予熱器２の第１のライン１４を通過した排ガス１の第１の副流１３から分離され、その副流は、第１の原材料流１８からの揮発性成分で予め揮発性成分の濃度を高められている。揮発性成分は、高濃度で排ガス１の第１の副流１３中に含まれており、その結果として、排ガスの清浄化の効率は、次の段階２１において相当に高められる。効率の更なる向上のために、予熱器２の第１のライン１４は、予熱器の第２のラインよりもより少ない排ガス量で運転される。更には、排ガス１の第１の副流１３は、流れ方向において、揮発性成分の分離のための段階２１の後に、ライン３３を経由して、排ガスの第２の副流１５と混合される。次いで、排ガス１は、生材料ミル６へと供給することができる。直接の運転では、排ガス１は、ライン３３’を経由して、副流１３、１５の混合の後に、直接にキルンフィルタ８へと供給される。
【００５８】
図４は、本装置の好ましい態様を示しており、第１の副流１３の一部が、予熱器２の第１のライン１４と熱ガスダスト抽出器２５の間で、予熱器２の第１のライン１４中に戻される。この目的のために、循環ライン３２が与えられており、それによって、排ガス１の第１の副流の一部が、流れ方向において、サイクロン２９の後に分岐され、そして流れ方向において、上向パイプ２８の前に、予熱器２の第１のライン１４中に再循環される。排ガス１の第１の副流１３の一部は、そのよう予熱器２の第１のライン１４中で循環し、一方で、第１の副流１３の残りの部分は、段階２１へと運ばれて、それで揮発性成分が分離される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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