JP6061285B2 - セメントキルン燃焼排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメントキルン燃焼排ガスの処理装置及び処理方法に関し、特に、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より燃焼ガスの一部を抽気し、塩素分等を除去する塩素バイパスシステムの排ガスを処理する装置及び方法に関する。

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システムが用いられている。

この塩素バイパスシステムでは、特許文献１に記載のように、抽気した燃焼ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を水洗して塩素を除去し、固液分離して得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用していた。

上記抽気した燃焼ガスには、一部の酸性ガス等が残留するため、抽気ガスをそのまま大気に排出することができず、セメントキルンに付設されているプレヒータやクリンカクーラ等に戻しても、硫黄等の微量成分は系外に排出されず、セメント製造工程内を循環しながら次第に濃縮し、工程トラブルを引き起こすことが知られている。

そこで、上記抽気ガスを脱硫装置を通した後、セメントキルンの排気系へ送るか、特許文献２に記載のように、抽気ガスを湿式集塵装置で溶媒を用いて集塵し、ダストの回収と、抽気ガスの脱硫とを同時に行った後、脱硫後の清浄ガスを大気に放出していた。

特開２００４−３３０１４８号公報 特開２００４−００２１４３号公報

しかし、上記脱硫を兼ねた湿式集塵では大量の水を使用するため、水が高価な地域等では、湿式集塵装置等を導入することが困難である。

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、大量の水を使用せずに塩素バイパスシステムの排ガスを処理することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルン燃焼排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より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、該プローブによる抽気ガスに水を噴霧し、該抽気ガス中の生石灰と水とで生成された消石灰と、該抽気ガス中のＳＯ₂とを反応させ、該抽気ガス中のＳＯ₂を除去する半乾式の脱硫装置としてのスプレー塔と、該スプレー塔の排ガスに含まれるダストを回収する集塵機と、該集塵機で回収されたダストを含むスラリーを、該ダストに含まれる生石灰から生成された消石灰スラリーと、石膏及び塩水とに分離するシックナーとを備え、前記スプレー塔において、前記シックナーで分離された消石灰スラリーを前記プローブによる抽気ガスに噴霧することを特徴とする。

そして、本発明によれば、スプレー塔で抽気ガスに水を噴霧して生成した消石灰と、抽気ガス中のＳＯ₂とを反応させてＳＯ₂を除去するため、大量の水を使用せずに抽気ガスを脱硫することが可能となる。また、シックナーで分離された消石灰スラリーをプローブによる抽気ガスに噴霧して有効利用し、分離された石膏及び塩水も各々有効利用することができる。

上記処理装置は、前記プローブで抽気した抽気ガスを、粗粉と、微粉を含む排ガスとに分離する分級機を備え、該分級機から排出された微粉を含む排ガスを前記スプレー塔に供給することができる。

また、上記処理装置は、前記集塵機の排ガスを加熱する排ガス加熱手段と、前記スプレー塔に導入される抽気ガスを用い、前記排ガス加熱手段から供給された熱媒体を加熱する熱媒体加熱手段と、該熱媒体加熱手段で加熱された熱媒体を前記排ガス加熱手段に戻すルートとを備えることができる。これによって、熱損失を低く抑えながら効率よく集塵機の排ガスを加熱し、低い運転コストで排ガスを処理することができる。

上記処理装置において、前記集塵機を湿式電気集塵機とすることができ、半乾式脱硫後のダストを効率よく回収することができる。また、洗浄液もそのままシックナーに導入することができて効率のよいシステムを構成することができる。

さらに、本発明は、セメントキルン燃焼排ガスの処理方法であって、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より燃焼排ガスの一部を抽気し、該抽気ガスに水を噴霧し、該抽気ガス中の生石灰と水とで生成された消石灰と、該抽気ガス中のＳＯ₂とを反応させ、該抽気ガス中のＳＯ₂を除去し、該ＳＯ₂を除去した抽気ガスに含まれるダストを集塵し、該集塵したダストを含むスラリーを、該ダストに含まれる生石灰から生成された消石灰スラリーと、石膏及び塩水とに分離し、前記噴霧工程において、前記分離された消石灰スラリーを前記抽気ガスに噴霧することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、大量の水を使用せずに抽気ガスを脱硫することができるとともに、分離した消石灰スラリー、石膏及び塩水を各々有効利用することができる。

以上のように、本発明によれば、大量の水を使用せずに、塩素バイパスシステムの排ガスを処理することが可能となる。

本発明にかかるセメントキルン燃焼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。

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。

図１は、本発明にかかるセメントキルン燃焼排ガスの処理装置の一実施の形態を示し、この装置１は、セメントキルン２の窯尻からプレヒータの最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼排ガスの一部（図中符号Ｇ）を抽気するプローブ３と、プローブ３内に冷風Ａを供給して抽気ガスＧ１を急冷する冷却ファン４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５と、排ガスＧ２の顕熱を回収する熱回収器６と、熱回収器６の排ガスＧ３に水等を噴霧するスプレー塔７と、スプレー塔７の排ガスＧ４から微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２を回収する湿式電気集塵機８と、湿式電気集塵機８から排出された微粉Ｄ２を含むスラリーを消石灰スラリーＳと、石膏ＧＹと塩水ＳＷとに分離するシックナー９と、湿式電気集塵機８の排ガスＧ５を加熱する再加熱器１０と、排気ファン１１等で構成される。

プローブ３、冷却ファン４、サイクロン５及び排気ファン１１は、従来の塩素バイパスシステムに用いられている装置であって、詳細説明を省略する。

熱回収器（熱媒体加熱手段）６は、サイクロン５の排ガスＧ２と再加熱器１０からのガスＧ７との熱交換を行うものであり、サイクロン５の排ガスＧ２のガス温度を低下させると共に、排ガスＧ２から回収した熱を再加熱器１０で利用するために設けられる。尚、サイクロン５の排ガスＧ２から熱を回収するにあたって、熱回収器６及び再加熱器１０に代えてヒートパイプ、ユングストローム（登録商標）式熱交換器（アルストム株式会社製）、ガスガスヒータ等を用いることもできる。

スプレー塔７は、半乾式の脱硫装置であって、熱回収器６の排ガスＧ３に水を噴霧し、排ガスＧ３中の微粉に含まれる生石灰（ＣａＯ）から消石灰（Ｃａ(ＯＨ)₂）を生成すると共に、排ガスＧ３に、シックナー９から排出された消石灰スラリーＳを噴霧し、スプレー塔７内で生成した消石灰と、シックナー９からの消石灰スラリーＳとを排ガスＧ３中のＳＯ₂と反応させ、排ガスＧ３からＳＯ₂を除去するために備えられる。

湿式電気集塵機８は、排ガスＧ４から微粉Ｄ２を回収するために備えられ、集塵板等の洗浄に水Ｗが用いられる。特に、湿式荷電液滴（静電微粒化）電気集塵機等を用いると、より少ない水量で湿式集塵することができる。

シックナー９は、湿式電気集塵機８から排出された微粉Ｄ２を含むスラリーを沈降分離するために備えられ、微粉Ｄ２に含まれる生石灰から生成される消石灰スラリーと、さらに反応が進んで、この消石灰が排ガスＧ３中のＳＯ₂と反応して生成される石膏ＧＹ及び塩水ＳＷとに分離し、分離した消石灰スラリーＳをスプレー塔７に戻すルートを備える。

再加熱器（燃焼排ガス加熱手段）１０は、湿式電気集塵機８から排出された排ガスＧ５を加熱するために備えられる。

次に、上記構成を有する処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

プローブ３で抽気された抽気ガスＧ１は、冷却ファン４からの冷風Ａによって３５０〜５５０℃程度に冷却された後、サイクロン５に導入され、粗粉Ｄ１と、塩素分が偏在している微粉を含む排ガスＧ２とに分離される。ここで、粗粉Ｄ１は塩素含有量が少ないため、セメント原料系へ戻すことができる。

サイクロン５から排出された微粉を含む排ガスＧ２は、熱回収器６において再加熱器１０から導入されたガスと熱交換され、回収した熱を再加熱器１０で利用する。

次に、熱回収器６の排ガスＧ３は、スプレー塔７に導入され、微粉中の生石灰は、スプレー塔７内で噴霧された水と反応して消石灰となり、排ガスＧ２に含まれる硫黄分（ＳＯ₂）は、この消石灰スラリーと下記のように反応して脱硫される。
ＣａＯ ＋ Ｈ₂Ｏ → Ｃａ(ＯＨ)₂
ＳＯ₂ ＋ Ｃａ(ＯＨ)₂ → ＣａＳＯ₃・１／２Ｈ₂Ｏ ＋ １／２Ｈ₂Ｏ
ＣａＳＯ₃・１／２Ｈ₂Ｏ ＋ １／２Ｏ₂ ＋ ３／２Ｈ₂Ｏ → ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ
スプレー塔７の排ガスＧ４は、湿式電気集塵機８に導入され、微粉Ｄ２が回収される。湿式電気集塵機８から排出された微粉Ｄ２に含まれる生石灰は、シックナー９内で水と反応して消石灰スラリーＳとなり、さらに反応が進むと消石灰スラリーＳは、石膏ＧＹ及び塩水ＳＷとなる。この際、比重の小さい消石灰スラリーＳは上層に、比重の大きい石膏ＧＹ及び塩水ＳＷは下層に分かれることで、沈降分離することができる。ここで生じた消石灰スラリーＳをスプレー塔７での噴霧に使用することができる。さらに、石膏ＧＹをセメントミル系へ添加したり、塩水ＳＷから塩を回収後、排水処理して放流することができる。

湿式電気集塵機８から排出された排ガスＧ５の温度は、熱回収器６での熱交換及びスプレー塔７での水の噴霧によって５０〜１５０℃程度まで下がっているため、再加熱器１０で１００〜２００℃程度まで昇温させる。再加熱器１０の熱源には、上述のように、サイクロン５から排出された排ガスＧ２を用いる。

再加熱器１０で昇温された排ガスＧ６は、排気ファン１１及び図示しない煙突を経て大気に放出するか、別工程で排ガスＧ６から熱回収した後大気へ放出する。

尚、上記実施の形態においては、湿式電気集塵機８を用いてスプレー塔７の排ガスＧ４に含まれる微粉Ｄ２を回収したが、湿式電気集塵機８に代えて、湿式集塵機（スクラバ）を用いることもできる。

１ セメントキルン燃焼排ガス処理装置
２ セメントキルン
３ プローブ
４ 冷却ファン
５ サイクロン
６ 熱回収器
７ スプレー塔
８ 湿式電気集塵機
９ シックナー
１０ 再加熱器
１１ 排気ファン
Ｄ１ 粗粉
Ｄ２ 微粉
Ｇ 燃焼排ガスの一部
Ｇ１ 抽気ガス
Ｇ２〜Ｇ６ 排ガス
Ｇ７ ガス
ＧＹ 石膏
Ｓ 消石灰スラリー
ＳＷ 塩水
Ｗ 水

Claims (5)

1. 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より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、
   該プローブによる抽気ガスに水を噴霧し、該抽気ガス中の生石灰と水とで生成された消石灰と、該抽気ガス中のＳＯ₂とを反応させ、該抽気ガス中のＳＯ₂を除去する半乾式の脱硫装置としてのスプレー塔と、
   該スプレー塔の排ガスに含まれるダストを回収する集塵機と、
   該集塵機で回収されたダストを含むスラリーを、該ダストに含まれる生石灰から生成された消石灰スラリーと、石膏及び塩水とに分離するシックナーとを備え、
   前記スプレー塔において、前記シックナーで分離された消石灰スラリーを前記プローブによる抽気ガスに噴霧することを特徴とするセメントキルン燃焼排ガスの処理装置。
2. 前記プローブで抽気した抽気ガスを、粗粉と、微粉を含む排ガスとに分離する分級機を備え、
   該分級機から排出された微粉を含む排ガスを前記スプレー塔に供給することを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン燃焼排ガスの処理装置。
3. 前記集塵機の排ガスを加熱する排ガス加熱手段と、
   前記スプレー塔に導入される抽気ガスを用い、前記排ガス加熱手段から供給された熱媒体を加熱する熱媒体加熱手段と、
   該熱媒体加熱手段で加熱された熱媒体を前記排ガス加熱手段に戻すルートとを備え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燃焼排ガスの処理装置。
4. 前記集塵機は、湿式電気集塵機であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメントキルン燃焼排ガスの処理装置。
5. 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より燃焼排ガスの一部を抽気し、
   該抽気ガスに水を噴霧し、該抽気ガス中の生石灰と水とで生成された消石灰と、該抽気ガス中のＳＯ₂とを反応させ、該抽気ガス中のＳＯ₂を除去し、
   該ＳＯ₂を除去した抽気ガスに含まれるダストを集塵し、
   該集塵したダストを含むスラリーを、該ダストに含まれる生石灰から生成された消石灰スラリーと、石膏及び塩水とに分離し、
   前記噴霧工程において、前記分離された消石灰スラリーを前記抽気ガスに噴霧することを特徴とするセメントキルン燃焼排ガスの処理方法。

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