(57)【要約】【課題】セメント製造設備から排出されるダイオキシン類、ＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を低減可能なセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法を提供する。【解決手段】有機塩素化合物を含むセメント原料をプレヒータ１６に投入する前に有機物除去器１００により加熱するので、プレヒータ１６による予熱直前のセメント原料から有機塩素化合物を分離したり分解できる。しかも、有機物除去器１００内での熱処理時に発生した熱処理ガスは、セメント製造設備１０内の通常運転時に８００℃以上となる高温部に供給するので、熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解できる。その結果、セメント製造設備１０から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を、従来に比べて低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレヒータでの予熱の直前に、粉砕後のセメント原料を有機物除去器内で加熱することにより、前記有機塩素化合物をセメント原料から分離するか、前記有機塩素化合物を分解する有機物除去工程と、
前記有機物除去器内で発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスを、セメント製造設備の通常運転時に８００℃以上となる該セメント製造設備内の高温部に投入し、前記熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解するガス熱分解工程とを備えたことを特徴とするセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法。
【請求項２】
前記有機物除去器内でのセメント原料の加熱温度は、３００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法。
【請求項３】
前記有機物除去器は、前記プレヒータのうち、前記セメント原料が投入される上部に連結され、
前記高温部は、前記プレヒータの下段部、該ロータリーキルンの窯尻部、前記ロータリーキルンの窯前部、仮焼炉、クリンカクーラの高温部のうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法。
【請求項４】
前記有機物除去器の熱源は、前記プレヒータの上部から排出された排ガス、前記ロータリーキルンから排出されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラの排ガス、前記有機物除去器に付設されたガス発生装置からの加熱ガスのうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法。
【請求項５】
前記有機物除去器の外周壁には、前記プレヒータの上部から排出された排ガス、前記クリンカクーラからの排ガス、前記ガス発生装置からの加熱ガスのうち、少なくとも１つが供給され、かつ前記有機物除去器内のセメント原料を外部から加熱するジャケットが設けられたことを特徴とする請求項４に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法、詳しくはセメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を熱処理し、その排出量を低減可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）は、ポリ・クロロ・ジベンゾ・パラ・ダイオキシン（Ｐｏｌｙ  ｃｈｌｏｒｏ  ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ）の略称で、有機塩素化合物の一種である。このダイオキシンに類似したものに、ポリ・クロロ・ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ：Ｐｏｌｙ  ｃｈｌｏｒｏ  ｄｉｂｅｎｚｏ−ｆｕｒａｎ）が知られている。
特に、ＰＣＤＤｓの四塩化物（Ｔ４ＣＤＤｓ）であるテトラ・クロロ・ジベンゾ・パラ・ダイオキシン（Ｔｅｔｒａ  ｃｈｌｏｒｏ  ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ）に属して、２，３，７，８の位置に塩素を持った２，３，７，８−Ｔ４ＣＤＤは猛毒である。
２，３，７，８−テトラクロロ体は、トリクロロフェノール、２，４，５−トリクロロフェノキシ酢酸製造時の副産物として得られ、そしてジベンゾ−Ｐ−ジオキシンの塩素化により得られる。融点は３０６〜３０７℃である。
【０００３】
また、人体に有害とされる別の有機塩素化合物として、例えばＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）が知られている。ＰＣＢは、化学的安定性、絶縁性、不燃性、粘着性に優れており、発電所、鉄道、ビルなどの電気設備に搭載されるトランス、コンデンサの絶縁油として利用されてきた。しかしながら、ダイオキシンと同等の毒性を有するコプラナーＰＣＢを含んでいる。そのため、１９７４年に法律でＰＣＢの製造、流通および新規の使用が禁止されるに至った。
【０００４】
ＰＣＢの処理方法としては、例えば、ＰＣＢを高温で熱処理する焼却処理方法、ＰＣＢを脱塩素化処理する脱塩素化分解法、超臨界水を使用してＰＣＢを二酸化炭素と水とに分解する超臨界水酸化分解法などが開発されている。このうちの焼却処理方法では、ＰＣＢの熱処理ガスを冷却する際、ダイオキシン類が合成されてしまうことが懸念されている。
【０００５】
そこで、これらを解消する従来技術として、例えば特許文献１および特許文献２が知られている。
特許文献１は、セメント製造設備の排ガスを集塵機に供給し、有機塩素化合物を含む集塵ダストを捕集し、この捕集された集塵ダストの少なくとも一部を、セメント製造設備の８００℃以上の高温部に投入する方法を示している。ダイオキシン類は８００℃前後で熱分解されるため、この方法により、ダイオキシン類を効率的に分解して無害化することができる。セメント製造設備の排ガスとしては、例えばセメント原料を乾燥させる原料ドライヤ（原料工程部）からの排ガス、セメント原料を粉砕する原料ミル（原料工程部）からの排ガスなどが挙げられる。
【０００６】
また、集塵機から排出され、煙道より大気開放される脱塵ガス中にも、気化した有機塩素化合物が若干量含まれている。この対策として、特許文献１では、脱塵ガス中のダイオキシン濃度を低下させる方法が記載されている。これは、セメント製造設備のうち、温度が３０〜４００℃の地点（低温部）から排ガスを引き出し、これを集塵機に供給するという方法である。すなわち、低温部から導出された排ガスは、セメント製造設備の高温部からの排ガスに比べて、有機塩素化合物が濃縮（低温濃縮）されている。その結果、このように有機塩素化合物が高濃度になった集塵ダストを集塵処理により除去すれば、脱塵ガス中のダイオキシン類の濃度は低下するというものである。
【０００７】
特許文献２は、外部からセメント工場に運び込まれたＰＣＢ含有物を、ロータリーキルン内に投入し、これをセメントクリンカを焼成するときの熱（１０００℃以上）により加熱してＰＣＢを熱分解し、この熱分解時に発生した排ガスをロータリーキルン外に導出した後、２０℃／秒以上の冷却速度で急冷する方法を示している。排ガスを２０℃／秒以上で冷却することにより、ダイオキシン類の合成量が増加する温度領域を短時間で通過する。その結果、ダイオキシン類の発生を防ぎながら、ＰＣＢを分解することができる。
【特許文献１】特開２００４−２４４３０８号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、特許文献１によれば、排ガスを集塵機に通して捕集された集塵ダストの少なくとも一部を、通常運転時に８００℃以上となるセメント製造設備の高温部に投入し、集塵ダストに吸着されたダイオキシン類を熱分解していた。その際、煙道から大気開放される脱塵ガス（集塵機通過ガス）中の有機塩素化合物の対策として、セメント製造設備のうち、温度が３０〜４００℃の地点（低温部）から排ガスを引き出し、これを集塵機に供給するという方法が採用されていた。
【０００９】
しかしながら、この対策では、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類を十分に低減させることができなかった。すなわち、有機塩素化合物を含むセメント原料は、何れもプレヒータの上部から排出される排ガスを熱源とし、内部温度が３００℃前後となる原料ドライヤおよび原料ミルにそれぞれ投入されていたので、ダイオキシン類が気化していた。そのため、原料ミルなどからの排ガス（特にダスト）には、有機塩素化合物が含まれていた。
【００１０】
一方、プレヒータの上部には、原料ミルにより粉砕されたセメント原料が連続的に投入されている。このとき、セメント原料に付着した有機塩素化合物の大半は、予め設定された通りにプレヒータ内をセメント原料が下降するのに伴って熱分解されず、プレヒータの上部の熱（排ガスの熱を含む）によって気化（分離）し、そのまま排ガスに混入されて原料ミルなどに戻されていた。その結果、有機塩素化合物がセメント製造の原料工程内で循環し、徐々に高濃度化していた。これにより、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類の量が増大していた。
【００１１】
また、特許文献２は、セメント製造設備の系外（外部）から搬入されたＰＣＢ含有物を、ロータリーキルン内で１０００℃以上に加熱して熱分解させるものであった。しかしながら、この方法では、セメント製造設備内で発生したＰＣＢを除去することができなかった。
【００１２】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、ダイオキシン類およびＰＣＢなどが発生する原因は、セメント原料に含まれる有機塩素化合物（塩素分）であることに着目した。すなわち、有機塩素化合物を含むセメント原料がプレヒータの上部に投入されて３００℃前後に加熱される前に、セメント原料を有機物除去器により加熱すれば、例えばダイオキシン類の前駆体などの有機塩素化合物を、プレヒータによる予熱直前のセメント原料から分離したり分解することができる。しかも、有機物除去器内での熱処理により発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスは、セメント製造設備内の通常運転時に８００℃以上となる高温部に供給することにより、熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解することができる。その結果、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を、従来に比べて低減できることを知見し、この発明を完成させた。
【００１３】
この発明は、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を低減させることができるセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、プレヒータでの予熱の直前に、粉砕後のセメント原料を有機物除去器内で加熱することにより、前記有機塩素化合物をセメント原料から分離するか、前記有機塩素化合物を分解する有機物除去工程と、前記有機物除去器内で発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスを、セメント製造設備の通常運転時に８００℃以上となる該セメント製造設備内の高温部に投入し、前記熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解するガス熱分解工程とを備えたことを特徴とするセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法である。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、予熱直前の有機塩素化合物を含む粉砕されたセメント原料（粉砕原料）を有機物除去器内に投入し、ここでセメント原料を加熱し、セメント原料から有機塩素化合物を分離するか、有機塩素化合物を分解する（有機物除去工程）。その後、有機塩素化合物が除去されたセメント原料は、原料ミルに戻して再利用することができる。
有機物除去工程において、有機物除去器内で発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスは、セメント製造設備内の８００℃以上の高温部に投入される（ガス熱分解工程）。ここで、熱処理ガス中の有機塩素化合物（前駆体を含む）が熱分解される。
【００１６】
ところで、セメント製造の初期段階の原料工程では、例えば原料ドライヤによる含水量の多いセメント原料の乾燥、および、原料ミルによるセメント原料の粉砕などが行なわれている。原料ドライヤおよび原料ミルは、予熱時にプレヒータの上部から発生する排ガスがそれぞれ導入され、内部温度が３００℃前後となっている。原料ドライヤおよび原料ミルなどから煙道を通って大気開放される排ガス（特にダスト）中には、多量の有機塩素化合物が含まれていた。
【００１７】
一方、プレヒータの上部には、原料ミルにより粉砕されたセメント原料が連続的に投入されている。このとき、セメント原料に付着した有機塩素化合物の大半は、予め設定された通りにプレヒータ内でのセメント原料の下降に伴って熱分解されず、プレヒータの上部の熱（排ガスの熱を含む）で気化（分離）し、そのまま排ガスに混じって原料ミルなどに戻されていた。その結果、有機塩素化合物はセメント製造の原料工程内で循環し、徐々に高濃度化していた。よって、原料ドライヤおよび原料ミルなど（原料工程部）から煙道を通って大気開放されるダイオキシン類の量、ひいてはセメント製造設備から排出されるダイオキシン類の量が増大していた。
【００１８】
そこで、これを解消するため、請求項１では、予熱される直前の粉砕原料（粉砕されたセメント原料）を有機物除去器に投入して加熱し、セメント原料中から有機塩素化合物を除去するように構成している。その結果、セメント製造の原料工程内で有機塩素化合物の循環を断ち切ることができ、前述した有機塩素化合物の高濃度化を抑えることができる。これにより、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を、従来に比べて低減させることができる。
【００１９】
なお、原料工程部としては、例えば粘土などの含水率が高いセメント原料を乾燥させる原料ドライヤ、セメント原料を粉砕する原料ミルを採用することができる。
予熱工程の直前に有機物除去工程を行うとは、有機物除去工程と予熱工程との間に、セメント原料に対する何らの処理も行われないことをいう。
【００２０】
セメント製造設備としては、プレヒータおよび仮焼炉を有するロータリーキルンでもよい。この場合、８００℃以上の高温部としては、例えばプレヒータの下段部（８５０℃）、仮焼炉（８５０℃）、ロータリーキルンの窯尻部（１０００℃）、窯前部（１４５０℃）およびクリンカクーラの高温部（８００℃以上）などが挙げられる。
高温部が８００℃未満では、例えばダイオキシン類などの有機塩素化合物を完全に熱分解することができない。高温部の好ましい温度は、８５０℃以上である。この範囲であれば、例えばダイオキシン類などの有機塩素化合物を完全に熱分解することができる。
【００２１】
セメントの焼成温度、例えばロータリーキルン内の温度は、通常、有機塩素化合物の熱分解温度を上回る１１００〜１４５０℃である。よって、有機塩素化合物は、セメントクリンカが焼成される際に、熱分解されて無害化される。このときのロータリーキルンの焼成時間（原料滞留時間＝有機塩素化合物の熱分解時間）は、３０分〜１時間である。有機塩素化合物は例えば９００℃のとき、数秒間加熱すれば熱分解される。
【００２２】
有機物除去器の構造は、粉砕後のセメント原料を加熱することができれば限定されない。例えば、外部加熱される移送管に投入されたセメント原料の粉体を、スクリューにより移送しながら加熱する加熱スクリュー式の加熱器でもよい。また、加熱流動床およびサイクロンを有した加熱器を採用してもよい。これは、まず加熱流動床内に粉砕されたセメント原料を投入し、ここでセメント原料から有機塩素化合物を除去する。次に、加熱されたセメント原料をサイクロンに投入し、ここでセメント原料と、有機塩素化合物を含む熱処理ガスとを分離するものである。
有機物除去器により熱処理されるセメント原料には、セメント製造設備内の集塵機により捕集された集塵ダスト（セメント製造中の原料工程で捕集されたダスト、焼成工程で捕集されたダストなど）、セメント製造の途中で得られた中間製品（プレヒータから抜き取られた予熱原料など）、セメント製造時の副産物および廃棄物を投入してもよい。
【００２３】
有機物除去器によるセメント原料の加熱温度は２００℃以上である。２００℃未満では、有機塩素化合物が残留して現実的な除去ができない。
【００２４】
有機物除去器の熱源は限定されない。例えば、セメント原料からセメントクリンカを焼成する際に発生した排ガス（例えばプレヒータの上部から原料ミルなどに供給される排ガス（３５０℃程度）、クリンカクーラからの排ガスなどを採用することができる。また、専用のガス発生装置からの加熱ガスを採用してもよい。
【００２５】
熱源からの熱媒体は、有機物除去器の内部に供給し、セメント原料を直接加熱してもよいし、例えば有機物除去器の外周壁に設けられたジャケットなどを利用して有機物除去器の外から供給し、セメント原料を間接的に加熱してもよい。セメント設備内で発生した排ガスのうち、酸素濃度が高い排ガスは、有機物除去器内に導入した方が好ましい。一方、例えばプレヒータから原料ドライヤおよび原料ミルなどに排ガスダクトを通して供給される排ガスなど、酸素濃度が低いガスの場合には、前記ジャケットに供給し、有機物除去器の外部からセメント原料を加熱するようにした方が好ましい。なお、ジャケット内での熱交換後の排ガスは、排ガスダクトに戻してセメント製造の原料工程で、排ガス中に含まれる有機塩素化合物を熱処理することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記有機物除去器内でのセメント原料の加熱温度は、３００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法である。
セメント原料の加熱温度が３００℃未満では、セメント原料に有機塩素化合物が残る場合がある。セメント原料の好ましい加熱温度は３００〜４００℃である。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、前記有機物除去器は、前記プレヒータのうち、前記セメント原料が投入される上部に連結され、前記高温部は、前記プレヒータの下段部、該ロータリーキルンの窯尻部、前記ロータリーキルンの窯前部、仮焼炉、クリンカクーラの高温部のうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法である。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、有機物除去器内で発生した熱処理ガスを、ロータリーキルンの窯前部または窯尻部に供給した場合には、クリンカ焼成時の焼成熱により、有機塩素化合物を熱分解することができる。また、この熱処理ガスをプレヒータの下段部または仮焼炉に供給した場合には、高温（８５０℃以上）により数秒で有機塩素化合物を熱分解することができる。
【００２９】
ロータリーキルンの窯前部では、燃焼バーナに対して、熱処理ガスを燃料とともに供給してもよいし、燃料とは別にロータリーキルンに供給してもよい。ロータリーキルンにおける熱処理ガスの供給位置は限定されない。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、前記有機物除去器の熱源は、前記プレヒータの上部から排出された排ガス、前記ロータリーキルンから排出されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラの排ガス、前記有機物除去器に付設されたガス発生装置からの加熱ガスのうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法である。
【００３１】
有機物除去器の熱源としては、例えばプレヒータの上部からの排ガス（２５０〜４００℃）だけ、クリンカクーラからの排ガス（２５０〜１１００℃）だけ、ガス発生装置からの加熱ガスだけを採用することができる。また、これらのうちの２つまたは全てでもよい。
加熱ガスとしては、例えば空気、燃焼ガス（ＣＯ、ＣＯ２を含む）などを採用することができる。
ガス発生装置の加熱方式としては、例えばバーナー加熱などを採用することができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明は、前記有機物除去器の外周壁には、前記プレヒータの上部から排出された排ガス、前記クリンカクーラからの排ガス、前記ガス発生装置からの加熱ガスのうち、少なくとも１つが供給され、かつ前記有機物除去器内のセメント原料を外部から加熱するジャケットが設けられたことを特徴とする請求項４に記載のセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法である。
【００３３】
請求項５に記載の発明によれば、ジャケットに熱源となるガスを供給すると、加熱ガスの熱がジャケットから有機物除去器の外周壁を通して、有機物除去器内のセメント原料を外部から加熱する。これにより、セメント原料中の有機塩素化合物の濃度（例えばダイオキシン濃度）が低下する。その結果、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を低減させることができる。
【００３４】
ジャケットが設けられるのは、有機物除去器の外周壁の一部でもよいし、全部でもよい。有機物除去器の外周壁のうち、ジャケットが設置される位置は任意である。
ジャケットの形状および大きさ（容量）も限定されない。
ジャケットに供給される熱源としては、例えばプレヒータの上部からの排ガスだけ、クリンカクーラからの排ガスだけ、ガス発生装置からの加熱ガスだけを採用することができる。また、これらのうちの２つまたは全てでもよい。
【発明の効果】
【００３５】
この発明によれば、有機塩素化合物を含むセメント原料をプレヒータに投入する前に有機物除去器により加熱するので、プレヒータによる予熱直前のセメント原料から有機塩素化合物を分離したり分解することができる。しかも、有機物除去器内での熱処理時に発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガスは、セメント製造設備内の通常運転時に８００℃以上となる高温部に供給することにより、熱処理ガス中の有機塩素化合物を熱分解することができる。その結果、セメント製造設備から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を、従来に比べて低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１において、１０はこの発明の実施例１に係るセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法が適用されたセメント焼成設備である。このセメント焼成設備１０は、セメント原料を粉砕する原料工程部Ａと、粉砕されたセメント原料を焼成する焼成工程部Ｂとを備えている。
【００３８】
原料工程部Ａは、セメント原料としての石灰石、粘土、珪石および鉄原料を個別に貯蔵する原料貯蔵庫１１と、高含水量のセメント原料を加熱乾燥する原料ドライヤ１２と、セメント原料を粉砕する原料ミル１３と、原料ドライヤ１２および原料ミル１３から排出された有機塩素化合物を含むダスト（粉体）を捕集する電気集塵機３０と、原料ミル１３により粉砕されたセメント原料の貯蔵サイロ１４とを備えている。
【００３９】
原料貯蔵庫１１に貯蔵されたセメント原料は、原料輸送設備１１８を通して原料ミル１３の回転ドラムに投入される。ただし、粘土などの含水量が高い一部のセメント原料は、高含水原料供給設備１３１を経て原料ドライヤ１２に投入される。この一部のセメント原料はここで乾燥され、乾燥原料排出設備１３２を通して原料ミル１３に投入される。原料ミル１３の回転ドラムには、多数の金属ボールが収納されている。回転ドラムを回転させながらセメント原料を連続的に投入することで、セメント原料がおよそ９０μｍ以下に粉砕されたセメント原料粉が得られる。粉砕されたセメント原料は、粉砕原料輸送設備１２１を介して、貯蔵サイロ１４に投入される。
【００４０】
原料ドライヤ１２および原料ミル１３には、後述するプレヒータ１６の上部から排出された３００℃程度の排ガスが、下流側部が二股となった排ガスダクト２１を通してそれぞれ供給されている。そのため、原料ドライヤ１２の内部温度は約３００℃、原料ミル１３の内部温度は１００℃以上となっている。排ガスダクト２１の中間部付近には、ファンＦ１が設けられている。
原料ドライヤ１２および原料ミル１３には、各内部からの排ガスを煙突１３０を介して大気開放する煙道１２９のうち、二股となった上流側部の各端部がそれぞれ連結されている。煙道１２９の下流側部の途中には、前記電気集塵機３０が設けられている。電気集塵機３０により捕集された集塵ダストは、ダスト配送管１２３を通って粉砕原料輸送設備１２１の途中部分の管内に供給される。また、煙道１２９には、その二股となった上流側部の原料ミル１３側にファンＦ２が設けられ、電気集塵機３０と煙突１３０との間の部分にファンＦ３が設けられている。
【００４１】
次に、焼成工程部Ｂを具体的に説明する。
焼成工程部Ｂは、貯蔵サイロ１４からのセメント原料をプレヒータ１６に投入する直前に加熱し、有機塩素化合物をセメント原料から分離するか、有機塩素化合物を分解する有機物除去器１００と、有機物除去器１００の外周壁に設けられた外部ジャケット（ジャケット）１０１に、熱源となる加熱ガスを、セメント製造設備１０の外部（系外）から供給するガス発生装置１０２と、下段（下流）のものほど内部温度が高い多段式のサイクロン１５を有し、有機物除去器１００により有機塩素化合物が除去されたセメント原料を予熱するプレヒータ１６と、窯尻部にプレヒータ１６の下段部が連結され、セメント原料を燃焼バーナ１７での加熱により焼成してセメントクリンカを得るロータリーキルン１８と、ロータリーキルン１８の窯前から排出されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ１９と、得られたセメントクリンカをいったん貯蔵する図示しないクリンカサイロとを備えている。
【００４２】
有機物除去器１００の詳細については後述する。
プレヒータ１６は、粉砕されたセメント原料を、次工程のロータリーキルン１８により焼成し易いように、上下５段のサイクロン１５を上側のものより順次通過しながらセメント原料中の石灰石が脱炭酸されるまで予熱する多段塔である。プレヒータ１６の上部には、前記排ガスダクト２１の上流端が連結されている。
ロータリーキルン１８には、１００ｔ／ｈでセメントクリンカを生産するものが採用されている。ロータリーキルン１８は、耐火物が内張りされたキルンシェルを有し、その窯前部で、重油や微粉石炭を燃料とした燃焼バーナ１７からの炎の熱により、セメント原料からセメントクリンカが焼成される。
【００４３】
すなわち、焼成工程部Ｂでは、貯蔵サイロ１４からのセメント原料が、加熱原料粉配管１６５を通して有機物除去器１００に投入され、ここで所定温度に加熱され、セメント原料から有機塩素化合物が除去される。その後、セメント原料は、プレヒータ１６の各サイクロン１５を流下中に予熱される。それから、セメント原料はキルンシェル内で回転しながら燃焼バーナ１７により加熱される。これにより、セメントクリンカが得られる。得られたセメントクリンカは、クリンカクーラ１９の内部で冷却される。
【００４４】
次に、図１および図２を参照し、有機物除去器１００を具体的に説明する。
図１および図２に示すように、有機物除去器１００は、平面視して四角形のケーシング１０３と、ケーシング１０３の内部空間に、ケーシング１０３の上板に形成されたセメント原料の投入口１０３ａと、ケーシング１０３の下板に形成されたセメント原料の排出口１０３ｂとを、上下方向につづら折り状に連結するつづら管１０４と、つづら管１０４の途中に、上下３段に水平状態で離間配置された加熱スクリュー式の加熱部１０５と、前記外部ジャケット１０１とを備えている。
【００４５】
各加熱部１０５は、前記つづら管１０４の途中に水平状態で連結され、セメント原料が投入される円筒形状の移送管１０６と、移送管１０６の外周に設けられ、管内を通過中のセメント原料を３００℃に加熱する円筒ジャケット（加熱手段）１０７と、移送管１０６の管内に収納されたスクリュー１０８と、スクリュー１０８を回転させる回転モータ１０９とを有している。
各円筒ジャケット１０７は、上流部が二股となった１本の熱源配送管１５０により互いに連結されている。熱源配送管１５０は、その二股部の一部を構成する一方の枝管１５１が、ケーシング１０３の下板に形成された第１の熱源供給口１０３ｃに連結されている。また、前記二股部の残部を構成する他方の枝管１５２は、ケーシング１０３の下板に形成された第２の熱源供給口１０３ｄに連結されている。熱源配送管１５０の下流部は、ケーシング１０３の上板に形成された熱源排出口１０３ｅに連結されている。また、熱源配送管１５０の下流端部には、最上段の移送管１０６の下流部から分岐された有機ガス分離枝管１５３の先端部が連結されている。
【００４６】
第１の熱源供給口１０３ｃには、排ガスダクト２１の上流部と連結し、途中にファンＦ４が設けられた予熱分岐管２１ａの下流部が連結されている。また、第２の熱源供給口１０３ｄには、上流部が二股になった熱源導入管１５４の下流部が連結されている。熱源導入管１５４の二股部の一部を構成する一方の枝管１５４ａは、ロータリーキルン１８の窯前部の上部に連結されている。また、熱源導入管１５４の二股部の残り部分を構成する他方の枝管１５４ｂは、クリンカクーラ１９の上部に連結されている。熱源導入管１５４の中間部には、ファンＦ５が設けられている。クリンカクーラ１９からの排ガスと、ロータリーキルン１８の窯前部からの排ガスとは、熱源導入管１５４、第２の熱源供給口１０３ｄを通して熱源配送管１５０に供給され、各円筒ジャケット１０７に順次供給される。
【００４７】
また、前記熱源排出口１０３ｅには、下流端がプレヒータ１６の下段部（約８５０℃）に連結され、かつ下流部に弁１５５が設けられた排ガス導出管１５６が連結されている。
排ガス導出管１５６のうち、弁１５５より若干上流部分には、弁１５７を有し、かつクリンカクーラ１９の上流部（約１１００℃）に連結された第１の分岐管１５６ａが連結されている。また、排ガス導出管１５６のうち、第１の分岐管１５６ａより上流部分には、弁１５８を有し、かつロータリーキルン１８の窯前部（約１４５０℃）の端壁に連結された第２の分岐管１５６ｂが連結されている。排ガス導出管１５６の上流部には、ファンＦ６が設けられている。
外部ジャケット１０１の外周壁の一部には、ガス発生装置１０２の図示しない加熱ガス供給部に一端部が連結された加熱ガス供給管１５９を介して連結されている。また、外部ジャケット１０１の外周壁の他部には、一端部が排ガスダクト２１の上流部に連結された外熱排ガス管１６０の他端部が連結されている。
【００４８】
ガス発生装置１０２は、前述した３つの熱源（プレヒータ１６の下段部、クリンカクーラ１９の上流部、ロータリーキルン１８の窯前部）からの熱では、セメント原料から有機塩素化合物を除去するには熱量不足である場合に利用される。ガス発生装置１０２により発生した加熱ガスは、加熱ガス供給管１５９を経て外部ジャケット１０１の内部空間に供給される。なお、プレヒータ１６の上部からの排ガスの一部を、外部ジャケット１０１に供給するようにしてもよい。
【００４９】
このように、外部ジャケット１０１の加熱ガスがケーシング１０３の内部空気を加熱することで、つづら管１０４の管内を流れるセメント原料を、各加熱部１０５とともに外部から加熱することができる。外部ジャケット１０１の内部空間の温度は、３００℃程度である。使用後の加熱ガスは、外熱排ガス管１６０を通して、排ガスダクト２１の管内に導入される。
【００５０】
次に、実施例１のセメント製造設備１０の内部（系内）で行われる排ガス中の有機塩素化合物低減方法を説明する。３つの弁１５５，１５７，１５８は開いた状態とする。
図１に示すように、原料貯蔵庫１１内の各セメント原料は、原料輸送設備１１８を通して原料ミル１３に投入される。ただし、一部の高含水量のセメント原料だけは高含水原料供給設備１３１を経て原料ドライヤ１２に投入される。粘土は原料ドライヤ１２内で加熱乾燥され、その後、乾燥粘土排管１３２を経て原料ミル１３に投入される。原料ドライヤ１２および原料ミル１３には、プレヒータ１６の上部から高温の排ガスが、排ガスダクト２１を通してそれぞれ供給されている。そのため、原料ドライヤ１２内は３００℃、原料ミル１３内は１００℃以上に保たれている。原料ミル１３では、原料ドライヤ１２から供給された乾燥粘土を含むセメント原料が、１００℃程度に加熱されながら、多数の金属ボールによりおよそ粒度９０μｍ以下に粉砕される。粉砕されたセメント原料は、粉砕原料輸送設備１２１を通って貯蔵サイロ１４に投入される。
【００５１】
セメント原料の一部（例えば粘土）として、ダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物、その他、有機物および塩素などを含む廃棄物（都市ごみおよび焼却灰など）をセメント原料に混入した場合、有機塩素化合物は原料ドライヤ１２内で気化する。こうして気化した有機塩素化合物を含むダストは、煙道１２９を通って電気集塵機３０により捕集される。その集塵ダストは、ダスト配送管１２３を通って粉砕原料輸送設備１２１の管内に供給され、原料ミル１３内で粉砕されたセメント原料とともに、いったん貯蔵サイロ１４に貯蔵される。
【００５２】
次に、貯蔵サイロ１４内のセメント原料は、原料粉輸送設備１６５を介して、有機物除去器１００に投入される。すなわち、投入口１０３ａからケーシング１０３の内部のつづら管１０４に投入されたセメント原料は、つづら管１０４内を下流に移送されながら、３つの加熱部１０５を順次通過し、ケーシング１０３の下部の排出口１０３ｂからプレヒータ１６の上部に排出される。このとき、各加熱部１０５では、移送管１０６が円筒ジャケット１０７により３００℃程度に加熱され、かつ回転モータ１０９によりスクリュー１０８が同期回転させられている。その結果、前記投入口１０３ａから投入されたセメント原料は、セメント原料の排出口１０３ｂから有機除去粉配管１６５ａを経て３００℃以上になるプレヒータ１６の上部に投入される。
【００５３】
有機物除去器１００内、具体的にはつづら管１０４の管内で発生した有機塩素化合物を含む熱処理ガス（排ガス）は、有機ガス分離枝管１５３を通して、熱源配送管１５０の下流端部内に送入される。これにより、熱処理ガスは、使用済みの各熱源からの排ガスと混合され、熱源排出口１０３ｅを介して、排ガス導出管１５６に送入される。その後、熱処理ガスは、両分岐管１５６ａ，１５６ｂを含む排ガス導出管１５６を通して、セメント製造設備１０の内部の通常運転時に８００℃以上となるプレヒータ１６の下段部と、ロータリーキルン１８の窯前部と、クリンカクーラ１９の上流部とにそれぞれ供給され、熱分解される。
【００５４】
ところで、原料工程部Ａに配設された原料ドライヤ１２は、予熱時にプレヒータ１６の上部から発生する排ガスがそれぞれ導入され、内部温度が３００℃前後となっている。そのため、ダイオキシン類は気化する。これにより、従来では、原料ドライヤおよび原料ミルなどから煙道を通って大気開放される排ガス（特にダスト）中に、有機塩素化合物が含まれていた。
一方、プレヒータの上部には、貯蔵サイロからセメント原料が連続的に投入されている。このとき、セメント原料に付着した有機塩素化合物の大半は、予め設定された通りにプレヒータ内でのセメント原料の下降に伴って熱分解されず、プレヒータの上部の熱（排ガスの熱を含む）により気化（分離）し、そのまま排ガスに混じって原料ミルなどに戻されていた。その結果、従来では、有機塩素化合物は原料工程部内で循環し、徐々に高濃度化していた。よって、原料工程部から大気開放されるダイオキシン類の量、ひいてはセメント製造設備から排出されるダイオキシン類の量が増大していた。
【００５５】
これに対して、セメント製造設備１０では、予熱される直前のセメント原料を有機物除去器１００に投入して加熱し、セメント原料中から有機塩素化合物を除去する。その結果、前述したセメント製造の原料工程部Ａ内での有機塩素化合物の循環を断ち切ることができ、前述した有機塩素化合物の高濃度化を抑えることができる。これにより、セメント製造設備１０から排出されるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物の排出量を、従来に比べて低減させることができる。
有機物除去器１００から排出され、有機塩素化合物が除去されたセメント原料は、次に焼成工程部Ｂに供給され、ここでプレヒータ１６の最上段のサイクロン１５から、順次、下段側のサイクロン１５に流下しながら最終的に８００℃程度で予熱される。その後、セメント原料はロータリーキルン１８の窯尻部へ投入される。
【００５６】
次に、図３を参照して、この発明の実施例２に係るセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法を説明する。
図３に示すように、実施例２のセメント製造設備１０Ａは、実施例１の有機物除去器１００に代えて、セメント原料を加熱し、このセメント原料中の有機塩素化合物を除去する流動床２０１と、流動床２０１の上端部に連結管２０２を介して連結され、有機塩素化合物が除去されたセメント原料を取り出すサイクロン２０３とを備える有機物除去器２００を採用した例である。これにより、実施例１に比べて簡単な構造となり、メンテナンスがし易くなる。
【００５７】
流動床２０１は、有機塩素化合物を含むセメント原料を加熱する縦置き円筒形状を有した加熱塔２０４と、加熱塔２０４の外周壁の下部に設けられ、貯蔵サイロ１４からのセメント原料を塔内に投入する投入管２０５とを備えている。投入管２０５の上流部には、前記原料粉輸送設備１６５が連結されている。加熱塔２０４の底部には、図示しない多孔板が水平に設けられている。多孔板の各孔を通過して、前記３種類の熱源ガス（プレヒータ１６の上部からの排ガス、ロータリーキルン１８の窯前部からの排ガス、クリンカクーラ１９からの排ガス）が、常時、一定の圧力で塔内に吹き上げられている。
【００５８】
そのため、投入管２０５から加熱塔２０４に一定流量で投入されたセメント原料は、加熱塔２０４の内部空間を旋回しながら徐々に上昇する。その間、熱源ガスの熱により、有機塩素化合物が気化し、セメント原料から分離したり、有機塩素化合物が熱分解される。その後、有機塩素化合物とこれが除去されたセメント原料とは、連結管２０２を介して、サイクロン２０３に供給される。
ここで、有機塩素化合物はサイクロン２０３の上部から排ガス導出管１５６を通して、セメント製造設備１０Ａの内部の通常運転時に８００℃以上となるプレヒータ１６の下段部と、ロータリーキルン１８の窯前部と、クリンカクーラ１９の上流部とにそれぞれ供給され、熱分解される。一方、有機塩素化合物が除去されたセメント原料は、サイクロン２０３の底部から有機除去粉配管１６５ａを経てプレヒータ１６の上部に投入される。
その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能な範囲であるので説明を省略する。
【００５９】
ここで、実施例１のセメント製造設備１０を使用したものと、従来のセメント製造設備を使用したものとを比べて、大気開放される排ガス中のＰＣＢの減少率を調査した結果を報告する。
すなわち、フィード原料中のＰＣＢ含有量は、それまでの５００ｎｇ／ｇから１０ｎｇ／ｇまで低下した。また、脱塵ガス中のＰＣＢ含有量は、それまでの１００００ｎｇ／Ｎｍ３から２５０ｎｇ／Ｎｍ３まで低下した。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施例１に係るセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法が適用されたセメント焼成設備の概略構成図である。
【図２】この発明の実施例１に係るセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法が適用されたセメント製造設備の一部を構成する有機物除去器の概略構成図である。
【図３】この発明の実施例２に係るセメント製造設備内での有機塩素化合物低減方法が適用されたセメント製造設備の一部を構成する有機物除去器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１０Ａ  セメント製造設備、
１６  プレヒータ、
１８  ロータリーキルン、
１９  クリンカクーラ、
１００，２００  有機物除去器、
１０１  外部ジャケット（ジャケット）。
【図１】
2007063028.tif 000003
【図２】
2007063028.tif 000004
【図３】
2007063028.tif 000005