(57)【要約】【課題】エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理する。【解決手段】エコセメントキルンの排ガスＧ１から熱回収する熱回収装置（ボイラ）４と、熱回収装置の排ガスＧ２に活性炭ＡＣ１を添加する活性炭添加装置７と、活性炭ＡＣ１が添加された排ガスＧ５を集塵する集塵装置８と、集塵装置８の排ガスＧ６を再加熱する再加熱装置９と、再加熱された排ガスＧ７中の有害物質を除去する触媒装置１０と、触媒装置の排ガスＧ８を湿式集塵する湿式集塵装置（湿式スクラバ）１１とを備えるセメントキルン排ガス処理装置１。再加熱装置９は、熱回収装置４で回収した熱を用いて再加熱を行うことができる。【選択図】図１
2017060905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、
該熱回収装置の排ガスに活性炭を添加する活性炭添加装置と、
該活性炭が添加された排ガスを集塵する集塵装置と、
該集塵装置の排ガスを再加熱する再加熱装置と、
該再加熱された排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、
該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵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処理装置。
【請求項２】
前記再加熱装置は、前記熱回収装置で回収した熱を用いて前記再加熱を行う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処理装置。
【請求項３】
前記熱回収装置の排ガスを集塵する第２の集塵装置を備え、前記活性炭添加装置は、前記第２の集塵装置の排ガスに前記活性炭を添加す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処理装置。
【請求項４】
前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記第２の集塵装置に供給する分級装置を備えることを特徴とする請求項３に記載のセメントキルン排ガス処理装置。
【請求項５】
エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を２００℃以下に低下させ、
該熱回収した排ガスに活性炭を添加し、
該活性炭を添加した後の排ガスを集塵し、
該集塵後の排ガスを３５０℃以上に再加熱し、
該再加熱した排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、
該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵することを特徴とするセメントキルン排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エコセメントを製造するエコセメントキルンの排ガスを処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エコセメントは、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、従来のセメント原料とを用いて製造される。このエコセメントの焼成装置は、図２に示すように、セメントキルン２と、セメントキルン２で製造されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ３とを備えるが、ダイオキシン類の再合成を抑制するため、セメントキルン２の排ガスＧ１１の全量を排ガス冷却設備２２で冷却する。
【０００３】
また、排ガス冷却設備２２の排ガスＧ１２から塩素分や、焼却灰に含まれる重金属類等に由来する有害物質を除去するため、排ガスＧ１２をサイクロン５で粗粉Ｃと、微粉Ｆを含む排ガスＧ１３とに分離し、ろ過式集塵装置６で排ガスＧ１３から微粉Ｆを除去し、微粉Ｆを除去した排ガスＧ１４に消石灰添加装置２３によって消石灰を添加し、ろ過式集塵装置８で塩素分、ＳＯｘ等の酸性成分Ａを除去し、酸性成分Ａを除去した排ガスＧ１５からＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、ダイオキシン類等を活性コークス塔２４で除去し、活性コークス塔２４の排ガスＧ１６を煙突１３から大気に放出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記排ガス処理装置２１では、セメントキルン２の排ガスＧ１１の全量を冷却しているため、多量の熱エネルギーの損失になる。また、消石灰の添加による脱硫は効率的ではなく、活性コークス塔２４においても脱硫を行っていた。さらに、活性コークス塔２４における活性コークスの運転コストが高く、活性コークスの再生により生じた粉塵が煙突から排出されたり、粉塵爆発の可能性もないとは言えず、改善の余地があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、エコセメントキルンの排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを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、セメントキルン排ガス処理装置であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収する熱回収装置と、該熱回収装置の排ガスに活性炭を添加する活性炭添加装置と、該活性炭が添加された排ガスを集塵する集塵装置と、該集塵装置の排ガスを再加熱する再加熱装置と、該再加熱された排ガス中の有害物質を除去する触媒装置と、該触媒装置の排ガスを湿式集塵する湿式集塵装置とを備えることを特徴とする。尚、活性炭には未使用の活性炭の他に使用済みの活性炭も含まれる。
【０００７】
本発明によれば、排ガスに含まれるダイオキシン類を分解すると共に水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進する触媒装置と、触媒装置の排ガスに含まれる水溶性の塩化水銀を溶解させて除去する湿式集塵装置との前段において、排ガス中のダイオキシン類と水銀とを吸着させる活性炭を添加する活性炭添加装置を備えることで、エコセメントキルンの排ガス中の水銀濃度が増加したり触媒装置の前段でダイオキシン類の再合成が生じても、触媒装置及び湿式集塵装置でより確実に水銀、ダイオキシン類等の有害物質を除去することができる。また、触媒装置及び湿式集塵装置を小型化することができる。
【０００８】
また、熱回収装置によって８００℃程度のエコセメントキルン排ガスを触媒装置に導入するに適した温度まで熱回収することができ、エコセメントキルン排ガス中の熱を有効利用することができる。
【０００９】
上記セメントキルン排ガス処理装置において、前記再加熱装置は、前記熱回収装置で回収した熱を用いて前記再加熱を行うことができる。これによって、別途熱源を付設せずに熱回収装置の排ガスを再加熱することができる。
【００１０】
また、前記熱回収装置の排ガスを集塵する第２の集塵装置を備え、前記活性炭添加装置は、前記第２の集塵装置の排ガスに前記活性炭を添加することができ、第２の集塵装置で塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分の濃度の高いダストを回収することができる。
【００１１】
前記熱回収装置の排ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスを前記第２の集塵装置に供給する分級装置を備えることができ、分級装置で塩分濃度の高い微粉を分離して処理対象とすると共に、塩分濃度の低い粗粉をセメント原料として利用することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、セメントキルン排ガス処理方法であって、エコセメントキルンの排ガスから熱回収して該排ガスの温度を２００℃以下に低下させ、該熱回収した排ガスに活性炭を添加し、該活性炭を添加した後の排ガスを集塵し、該集塵後の排ガスを３５０℃以上に再加熱し、該再加熱した排ガス中の有害物質を触媒を用いて除去し、該有害物質を除去した排ガスを湿式集塵することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、上記発明と同様に、触媒によって排ガスに含まれるダイオキシン類を分解すると共に水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進させ、生成した水溶性の塩化水銀を溶解させて除去する前に、排ガス中のダイオキシン類と水銀とを活性炭に吸着させて除去することで、エコセメントキルンの排ガス中の水銀濃度が増加したり触媒による処理の前にダイオキシン類の再合成が生じても、触媒及び湿式集塵でより確実に水銀、ダイオキシン類等の有害物質を除去することができる。また、触媒使用量を低く抑えることができる。
【００１４】
また、熱回収によって８００℃程度のエコセメントキルンの排ガスを２００℃以下に急冷することでダイオキシン類の再合成を防止し、熱回収した排ガスを３５０℃以上に再加熱することで、排ガス中のＳＯｘとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成することや、排ガス中のダイオキシン類が再合成することを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒の失活を回避すると共にダイオキシン類等の有害物質をより確実に除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、エコセメントキルン排ガスの熱エネルギーを有効利用しながら、効率よく低コストでセメントキルン排ガスを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係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全体構成図である。
【図２】従来のセメントキルン排ガスの処理装置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】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明に係るセメントキルン排ガス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及びクリンカクーラ３等を備えるエコセメント製造装置に付設され、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収するボイラ（熱回収装置）４と、ボイラ４の排ガスＧ２を粗粉Ｃと、微粉を含む排ガスＧ３とに分離する分級装置としてのサイクロン５と、サイクロン５の排ガスＧ３から微粉Ｆを除去するろ過式集塵装置６とを備える。
【００１９】
また、この処理装置１は、ろ過式集塵装置６の排ガスＧ４に活性炭ＡＣ１を添加する活性炭添加装置７と、活性炭添加装置７により活性炭ＡＣ１が添加された排ガスＧ５を集塵するろ過式集塵装置８と、ろ過式集塵装置８の排ガスＧ６を再加熱する再加熱装置９と、再加熱装置９の排ガスＧ７から有害物質を除去する触媒装置１０と、触媒装置１０の排ガスＧ８から熱回収する熱回収装置（第２の熱回収装置）１１と、熱回収装置１１の排ガスＧ９を湿式集塵する湿式スクラバ１２と、湿式スクラバ１２の排ガスＧ１０を大気に放出する煙突１３と、湿式スクラバ１２から排出されたスラリーＳをケーキＣＡとろ液Ｌとに分離する固液分離装置１４と、ろ液Ｌを排水処理する排水処理装置１５とを備える。
【００２０】
ボイラ４は、セメントキルン２の排ガスＧ１から熱回収して蒸気ＳＴ１を発生させ、発生した蒸気ＳＴ１を再加熱装置９で利用するために設けられる。このボイラ４は、８００℃程度の排ガスＧ１を２００℃以下に急冷する能力を有する。発生した蒸気ＳＴ１を再加熱装置９以外の装置で利用することもできる。
【００２１】
サイクロン５は、ボイラ４の排ガスＧ２を比較的塩素濃度の低い粗粉Ｃと、塩素濃度の高い微粉を含む排ガスＧ３とに分離するために備えられ、サイクロン以外の分級装置を用いることもできる。
【００２２】
ろ過式集塵装置６は、排ガスＧ３から塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分濃度の高い微粉Ｆを回収するために備えられ、例えばバグフィルタを用いることができる。また、ろ過式集塵装置以外の集塵装置を用いることもできる。
【００２３】
活性炭添加装置７は、ろ過式集塵装置６の排ガスＧ４に活性炭ＡＣ１を添加し、排ガスＧ４中の水銀及びダイオキシン類を活性炭ＡＣ１に吸着させて除去するために備えられる。
【００２４】
ろ過式集塵装置８は、水銀及びダイオキシン類を吸着した活性炭ＡＣ２を回収するために備えられ、例えばバグフィルタを用いることができる。尚、ろ過式集塵装置以外の集塵装置を用いることもできる。
【００２５】
再加熱装置９は、ろ過式集塵装置８の排ガスＧ６をボイラ４からの蒸気ＳＴ１によって再加熱するために備えられ、使用後温度低下した蒸気ＳＴ２をボイラ４に戻す。
【００２６】
触媒装置１０は、再加熱装置９の排ガスＧ７に含まれるＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去するために備えられ、チタン・バナジウム系の脱硝触媒等を用いることができる。
【００２７】
熱回収装置１１は、触媒装置１０の排ガスＧ８から熱回収し、排ガスＧ８の温度を湿式スクラバ１２に導入するのに適した温度まで低下させるために備えられる。熱回収装置１０は、排ガスＧ８と排ガスＧ１０との熱交換を行うガスガスヒータとすることができるが、排ガスＧ８と排ガスＧ１０以外の箇所との熱交換を行うものでもよい。また、ガスガスヒータ以外の熱交換器を用いてもよい。さらに、熱回収装置１０に代えて排ガスＧ８を冷却する冷却装置を用いることもできる。
【００２８】
湿式集塵装置としての湿式スクラバ１２は、熱回収装置１１の排ガスＧ９を洗浄するために備えられ、触媒装置１０において水銀と塩化水素との反応を促進させて生成した水溶性の塩化水銀を、循環するスラリーＳに取り込んで排出する。
【００２９】
固液分離装置１４は、湿式スクラバ１２から排出されたスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等を用いることができる。
【００３０】
排水処理装置１５は、ろ液Ｌに硫化剤やキレート剤等を添加して排水処理をするために備えられる。
【００３１】
次に、上記構成を有する処理装置１を用いたセメントキルン排ガス処理方法について、図１を参照しながら説明する。
【００３２】
セメントキルン２の窯尻に、都市ごみや下水汚泥の焼却灰と、セメント原料とを供給して約１４００℃でセメントクリンカを焼成する。焼成したセメントクリンカをクリンカクーラ３で冷却し、得られたエコセメントクリンカを仕上ミル（不図示）で石膏等と共に粉砕してエコセメントを製造する。
【００３３】
一方、セメントキルン２の約８００℃の排ガスＧ１をボイラ４に供給し、ボイラ４の排ガスＧ２の温度が２００℃以下になるように排ガスＧ１から熱回収する。排ガスＧ１を２００℃以下に急冷することでダイオキシン類の再合成を防止することができる。
【００３４】
排ガスＧ２をサイクロン５で分級して粗粉Ｃを分離し、セメントキルン２に戻してセメント原料とする。サイクロン５で分離された微粉を含む排ガスＧ３は、ろ過式集塵装置６に導入される。
【００３５】
次に、ろ過式集塵装置６でサイクロン５の排ガスＧ３に含まれる塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩分を多く含む微粉Ｆを回収し、微粉Ｆを除去した後の排ガスＧ４に活性炭添加装置７によって活性炭ＡＣ１を添加し、活性炭ＡＣ１が添加された排ガスＧ５をろ過式集塵装置８で集塵し、水銀及びダイオキシン類を吸着した活性炭ＡＣ２を回収する。また、ろ過式集塵装置８の排ガスＧ６を再加熱装置９に導入し、再加熱装置９でボイラ４の蒸気ＳＴ１を利用して排ガスＧ６を３５０℃以上に再加熱する。
【００３６】
ここで、活性炭添加装置７で添加される活性炭ＡＣ１は、ハロゲン属元素を含有するか否かに関わらず利用することができるが、含有するものを利用することで水銀の吸着効率を向上させることができる。また、活性炭ＡＣ１の添加量は、活性炭原単位で１０〜４０ｍｇ／Ｎｍ3とすることが好ましく、これにより効果的にダイオキシン類及び水銀を吸着除去することができる。
【００３７】
排ガスＧ６を３５０℃以上に加熱することで、排ガスＧ６中のＳＯｘとアンモニアとが反応して硫酸アンモニウムが生成することや、排ガスＧ６中のダイオキシン類が再合成することを防ぎ、硫酸アンモニウムによる触媒の失活を回避すると共にダイオキシン類等の有害物質をより確実に除去することができる。
【００３８】
再加熱した排ガスＧ７を触媒装置１０に供給して排ガスＧ７中のＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質を除去する。触媒装置１０において、ＮＯｘをＮ2に変化させ、ダイオキシン類を分解し、水銀を排ガスＧ７中の塩化水素と反応させて水溶性の塩化水銀にする。
【００３９】
次に、触媒装置１０の排ガスＧ８を熱回収装置１１に導入して熱回収し、熱回収後の排ガスＧ９を湿式スクラバ１２に供給し、塩化水銀を湿式スクラバ１２を循環するスラリーＳに溶解させ、有害物質を除去した後の排ガスＧ１０を煙突１３から大気に放出する。
【００４０】
一方、湿式スクラバ１２から排出したスラリーＳを固液分離装置１４に供給してケーキＣＡとろ液Ｌとに分離し、塩化水銀を含むろ液Ｌを排水処理装置１５で排水処理した後に放流する。ケーキＣＡには石膏（ＣａＳＯ4）が多く含まれるため、ケーキＣＡをセメント原料に用いることもできる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、排ガスＧ７に含まれるダイオキシン類を分解すると共に水銀と塩化水素とによる塩化水銀の生成反応を促進する触媒装置１０と、熱回収装置１１の排ガスＧ９に含まれる水溶性の塩化水銀を溶解させて除去する湿式スクラバ１２との前段において、排ガスＧ４中のダイオキシン類と水銀とを吸着させる活性炭ＡＣ１を添加する活性炭添加装置７を備えることで、エコセメントキルン２の排ガスＧ１中の水銀濃度が増加したり触媒装置１０の前段でダイオキシン類の再合成が生じても、触媒装置１０及び湿式スクラバ１２でより確実に水銀、ダイオキシン類等の有害物質を除去することができる。また、触媒装置１０及び湿式スクラバ１２を小型化することができる。
【００４２】
また、ボイラ４によって８００℃程度のエコセメントキルン排ガスＧ１を触媒装置１０に導入するに適した温度まで熱回収することができ、エコセメントキルン排ガスＧ１中の熱を有効利用することができる。
【００４３】
尚、本実施の形態では、熱回収装置としてボイラ４を用いたが、その他の装置を用いて熱回収してもよく、サイクロン５やろ過式集塵装置６を用いて排ガスＧ２から微粉Ｆを回収することなく排ガスＧ２を処理することもできる。
【００４４】
また、再加熱装置９においてボイラ４で回収した熱を用いて排ガスＧ６を再加熱することで、別途熱源を設けずに済むため好ましいが、ボイラ４で回収した熱を他の用途に用い、再加熱装置９においてボイラ４以外の熱源を用いて排ガスＧ６を再加熱することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１  セメントキルン排ガス処理装置
２  セメントキルン
３  クリンカクーラ
４  ボイラ
５  サイクロン
６  ろ過式集塵装置
７  活性炭添加装置
８  ろ過式集塵装置
９  再加熱装置
１０  触媒装置
１１  熱回収装置
１２  湿式スクラバ
１３  煙突
１４  固液分離装置
１５  排水処理装置
ＡＣ１、ＡＣ２  活性炭
Ｃ  粗粉
ＣＡ  ケーキ
Ｆ  微粉
Ｇ１〜Ｇ１０  排ガス
Ｌ  ろ液
Ｓ  スラリー
ＳＴ１、ＳＴ２  蒸気
【図１】
2017060905.tif 000003
【図２】
2017060905.tif 000004