セメント製造設備におけるＣＯ２ガスの回収方法および回収設備
【課題】セメント製造設備における熱源を有効活用することにより、セメント設備において発生するＣＯ2ガスを高い濃度で分離して回収することが可能となるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備を提供する。
【解決手段】セメント製造設備のプレヒータ３から抜き出したか焼前のセメント原料を、外熱式か焼炉１２において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料をプレヒータ３またはセメントキルン１に戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収する。
【解決手段】セメント製造設備のプレヒータ３から抜き出したか焼前のセメント原料を、外熱式か焼炉１２において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料をプレヒータ３またはセメントキルン１に戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造設備において、主としてセメント原料のか焼時に発生するＣＯ2ガスを高濃度で回収するためのセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的かつ全産業にわたって、地球温暖化の主因たる二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを削減する試みが推進されている。
ちなみに、セメント産業は、電力や鉄鋼等と共にＣＯ2ガスの排出量が多い産業の一つであり、日本におけるＣＯ2ガスの全排出量の約４％にのぼる。このため、当該セメント産業におけるＣＯ2ガスの排出削減は、日本全体におけるＣＯ2ガスの排出削減に大きな貢献を果たすことになる。
【０００３】
図６は、上記セメント産業における一般的なセメントの製造設備を示すもので、図中符号１がセメント原料を焼成するためのロータリーキルン（セメントキルン）である。
そして、このロータリーキルン１の図中左方の窯尻部分２には、セメント原料を予熱するための２組のプレヒータ３が並列的に設けられるとともに、図中右方の窯前に、内部を加熱するための主バーナ５が設けられている。なお、図中符号６は、焼成後のセメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラである。
【０００４】
ここで、各々のプレヒータ３は、上下方向に直列的に配置された複数段のサイクロンによって構成されており、供給ライン４から最上段のサイクロンに供給されたセメント原料は、順次下方のサイクロンへと落下するにしたがって、下方から上昇するロータリーキルン１からの高温の排ガスによって予熱され、さらに下から２段目のサイクロンから抜き出されてか焼炉７に送られ、当該か焼炉７においてバーナ７ａにより加熱されてか焼された後に、最下段のサイクロンから移送管３ａを介してロータリーキルン１の窯尻部分２に導入されるようになっている。
【０００５】
他方、窯尻部分２には、ロータリーキルン１から排出された燃焼排ガスを最下段のサイクロンへと供給する排ガス管３ｂが設けられており、上記サイクロンに送られた排ガスは、順次上方のサイクロンへと送られて、上記セメント原料を予熱するとともに、最終的に最上段のサイクロンの上部から、排気ファン９によって排気ライン８を介して排気されて行くようになっている。
【０００６】
このような構成からなるセメント製造設備においては、先ずセメント原料の主原料として含まれる石灰石（ＣａＣＯ3）をプレヒータ３で予熱し、次いでか焼炉７およびプレヒータ３の最下段のサイクロンにおいてか焼した後に、ロータリーキルン１内において約１４５０℃の高温雰囲気下で焼成することにセメントクリンカを製造している。
【０００７】
そして、このか焼において、ＣａＣＯ3→ＣａＯ＋ＣＯ2↑で示される化学反応が生じて、ＣＯ2ガスが発生する（原料起源によるＣＯ2ガスの発生）。この原料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、原理的には１００％である。また、上記ロータリーキルン１を上記高温雰囲気下に保持するために、主バーナ５において化石燃料が燃焼される結果、当該化石燃料の燃焼によってもＣＯ2ガスが発生する（燃料起源によるＣＯ2ガスの発生）。ここで、主バーナ５からの排ガス中には、燃焼用空気中のＮ2ガスが多く含まれているために、当該排ガス中に含まれる燃料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、約１５％と低い。
【０００８】
この結果、上記セメントキルンから排出される排ガス中には、上述した濃度の高い原料起源によるＣＯ2ガスと、濃度の低い燃料起源によるＣＯ2が混在するために、当該ＣＯ2の排出量が多いにもかかわらず、そのＣＯ2濃度は３０〜３５％程度であり、回収が難しいという問題点があった。
【０００９】
これに対して、現在開発されつつあるＣＯ2ガスの回収方法としては、液体回収方式、膜分離方式、固体吸着方式等があるものの、未だ回収コストが極めて高いという課題があった。
【００１０】
また、上記セメント製造設備から排出されたＣＯ2による地球温暖化を防止する方法として、当該排出源から低濃度で排出されたＣＯ2を分離・回収して略１００％にまで濃度を高め、液化した後に地中に貯留する方法等も提案されているものの、分離・回収のためのコストが高く、同様に実現には至っていない。
【００１１】
一方、下記特許文献１には、耐火物製の伝熱管に充填された石灰石を移動させながら、燃焼炉から導かれた１０００℃〜１３００℃の高温ガスにより間接的に石灰石（ＣａＣＯ3）を生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ2ガス）に焼成分解する焼成帯と、生成した炭酸ガスを循環使用して高温生石灰を冷却する冷却帯と、焼成帯で生成した高温炭酸ガスと生石灰の冷却により高温となった循環炭酸ガスとにより石灰石を予熱する予熱帯を備えた間接加熱式石灰石焼成炉が提案されている。
【００１２】
そして、上記加熱式石灰石焼成炉によれば、石灰石を高温燃焼ガスに直接接触させることなく間接的に焼成することにより、燃料の如何にかかわらず純度の高い生石灰を得ると共に、石灰石が充填された伝熱管内における上記ＣＯ2ガスの濃度が１００％近くになるために、上記石灰石の焼成時に発生する炭酸ガスを高濃度で回収出来るとされている。
【特許文献１】特開２００４−２３１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図７に示すように、石灰石のか焼反応が起こる温度は、雰囲気中のＣＯ2ガス濃度が高くなるにしたがって急激に上昇し、１００％（大気圧（１ａｔｍ）の下での分圧１ａｔｍに相当）に近くになると、８６０℃を超える温度となる。
【００１４】
このため、上記間接加熱式石灰石焼成炉による従来技術によって石灰石をか焼した後に、粘土等のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等の他のセメント原料を加えてセメントクリンカを製造しようとすると、上記伝熱管を既述の通り１０００℃〜１３００℃の高温ガスにより間接的に加熱する必要があり、この結果コストが嵩むという問題点がある。また、上記伝熱管を間接的に加熱するために、化石燃料を燃焼させて上記高温ガスを得ようとすると、逆に当該燃焼によって多量のＣＯ2ガスが発生してしまうという問題点もある。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、セメント製造設備における熱源を有効活用することにより、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスを高い濃度で分離して回収することが可能となるセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、セメント原料を、プレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を、外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料と、上記プレヒータから独立して設けられた複数段のサイクロンを有する第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを、上記外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼前の上記セメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを上記サイクロンによって分離して、上記ＣＯ2ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収することを特徴とするものである。
【００１８】
次いで、請求項３に記載の発明は、セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えたセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための設備であって、上記プレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す第１の抜出ラインと、この第１の抜出ラインが内部に導入されて上記セメント原料を間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼する外熱式か焼炉と、この外熱式か焼炉の出口側に設けられて上記第１の抜出ラインから送られてくるか焼された上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離する固気分離手段と、この固気分離手段によって分離された上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記固気分離手段によって分離されたＣＯ2ガスを回収するＣＯ2ガスの回収ラインとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記プレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する複数段のサイクロンを備えた第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱された上記他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ラインと、上記外熱式か焼炉の排出側と上記第２のプレヒータの下段の上記サイクロンとの間に接続されるとともに、上段の上記サイクロンの排気ラインから枝配管されて上記外熱式か焼炉の入口側に接続された循環ラインとを有し、かつ上記固気分離手段は、上記第２のプレヒータの上記下段のサイクロンであるとともに、上記第１の抜出ラインおよび第２の抜出ラインは、上記循環ラインの上記外熱式か焼炉の上流側に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、２に記載の回収方法および請求項３、４に記載の回収設備においては、第１のプレヒータから抜き出したか焼前のセメント原料を、外熱式か焼炉に送って、間接的にか焼温度以上の温度に加熱することにより、か焼前の上記セメント原料がか焼される。
また、請求項２、４に記載の発明においては、プレヒータによってか焼前の温度まで予熱されたセメント原料と第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを循環ラインから外熱か焼炉に送って、同様に間接的にか焼温度以上の温度に加熱することにより、か焼前の上記セメント原料がか焼される。
【００２１】
この結果、請求項１、３における第１の抜出ライン、または請求項２、４における循環ラインは、か焼されたセメント原料および当該セメント原料のか焼によって発生したＣＯ2ガスで満たされ、当該ＣＯ2ガス濃度が略１００％になる。そして、固気分離手段によってか焼されたセメント原料とＣＯ2ガスとを分離することにより、略１００％の濃度のＣＯ2ガスを回収することができる。
【００２２】
また、特に請求項２に記載の発明においては、上記混合か焼炉内のＣＯ2ガスを、第１のプレヒータから独立した第２のプレヒータに送ってセメント原料の予熱に利用した後に、そのまま回収ラインから回収することができる。
【００２３】
この際に、請求項１、３に記載の発明における第１の抜出ライン、または請求項２、４に記載の発明における循環ライン内は、１００％近い高濃度のＣＯ2ガス雰囲気下になるために、セメント原料のか焼温度は高くなるが、セメント原料中には、石灰石（ＣａＣＯ3）とともに粘土、珪石および酸化鉄原料、すなわちＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3が含まれている。
【００２４】
そして、上記セメント原料は、８００〜９００℃程度の温度雰囲気下において、
２ＣａＣＯ3＋ＳｉＯ2→２ＣａＯ・ＳｉＯ2＋２ＣＯ2↑ （１）
２ＣａＣＯ3＋Ｆｅ2Ｏ3→２ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3＋２ＣＯ2↑ （２）
ＣａＣＯ3＋Ａｌ2Ｏ3→ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3＋ＣＯ2↑ （３）
で示される反応が生じ、最終的にセメントクリンカを構成する珪酸カルシウム化合物であるエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）およびビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）並びに間隙相であるアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）およびフェライト相（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3）が生成されることになる。
【００２５】
この際に、図２に示す上記（１）式の反応温度のグラフ、図３に示す上記（２）式の反応温度のグラフおよび図４に示す上記（３）式の反応温度のグラフに見られるように、縦軸に示したＣＯ2ガスの分圧が高くなった場合においても、より低い温度で上記反応を生じさせることができる。
【００２６】
さらに、上記セメント原料においては、上記（１）〜（３）式で示す反応が生じることに加えて、珪石、粘土等の石灰石以外の原料から持ち込まれるＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3やその他の微量成分が鉱化剤となり、炭酸カルシウムの熱分解が促進されるために、図５に見られるように、炭酸カルシウム単独の場合と比較して、熱分解の開始温度および終了温度共に低下する。なお、図５は、上記セメント原料（ｆｅｅｄ）のサンプルおよび石灰石（ＣａＣＯ3）単独のサンプルを、それぞれ一般的なセメント製造設備における加熱速度に近い１０Ｋ／ｓｅｃの速度で加熱した際の重量の変化から、上記熱分解の推移を確認したものである。
【００２７】
以上のことから、本発明によれば、過熱炉における運転温度（過熱温度）を低下させても、所望のＣＯ2ガスの回収量を確保することができ、よって設備の熱負荷やコーチングトラブル等を低減させることが可能になる。
【００２８】
また、外熱か焼炉において間接加熱されるか焼前のセメント原料は、通常のセメント製造プロセスと同様にしてセメント製造設備における第１のプレヒータにより予熱され、また請求項２に記載の発明における他のセメント原料は、か焼時に発生するＣＯ2ガスを加熱媒体とする第２のプレヒータにより予熱されているために、当該セメント原料をか焼するための付加的なエネルギーを必要としないことになる。
【００２９】
さらに、外熱か焼炉における間接加熱のための熱量は、本来セメント製造設備の仮焼炉においてか焼するために要する熱量に等しいため、既存のセメント製造設備に対して新たな熱エネルギーを加えることなく、か焼時に発生する原料起源のＣＯ2を、選択的に略１００％の高濃度で回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明に係るセメント製造設備おけるＣＯ2ガスの回収設備の一実施形態を示すもので、セメント製造設備の構成については、図６に示したものと同一であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図１において、符号１０は、セメント製造設備のプレヒータ（第１のプレヒータ）３とは独立して設けられた第２のプレヒータである。
【００３１】
この第２のプレヒータ１０は、上記プレヒータ３と同様に、上下方向に直列的に配置された複数段（図では４段）のサイクロン１０ａ〜１０ｄによって構成されており、最上段のサイクロン１０ａに供給ライン１１からセメント原料が供給されるようになっている。
また、この第２のプレヒータ１０に隣接して、外熱か焼炉１２が設けられている。
【００３２】
この外熱か焼炉１２は、石炭等の化石燃料を燃焼させるバーナ１３が設けられるとともに、クリンカクーラ６からの抽気が給気管１４から燃焼用空気として導入されることにより、内部を略１１００℃に加熱するもので、この外熱か焼炉１２内には、熱交換チューブ１２ａが配設されている。そして、この外熱か焼炉１２と第２のプレヒータ１０との間には、循環ライン１５が配管されている。
【００３３】
この循環ライン１５は、熱交換チューブ１２ａの排出側と第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン（固気分離手段）１０ｄの流体導入口との間に配管されるとともに、第２のプレヒータ１０の最上段のサイクロン１０ａの排気ライン（回収ライン）１６から枝配管されて、外熱か焼炉１２の熱交換チューブ１２ａの入口側に接続されている。ここで、上記循環ライン１５は、熱交換チューブ１２ａの排出側と第２のプレヒータ１０における他のサイクロン１０ｃ、１０ｂまたは１０ａの流体導入口との間に配管することも可能である。なお、図中符号１７は、排気ライン１６に設けられたＣＯ2ガスの排気ファンである。
【００３４】
そして、上記セメント製造設備のプレヒータ３においては、最下段のサイクロンからか焼前のセメント原料を抜き出す第１の抜出ライン１８が設けられ、この第１の抜出ライン１８の先端部が循環ライン１５の外熱か焼炉１２への入口側に接続されている。また、第２のプレヒータ１０においては、下から２段目のサイクロン１０ｃからか焼前の他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ライン１９が設けられ、その先端部も同様に循環ライン１５の外熱か焼炉１２への入口側に接続されている。
【００３５】
また、循環ライン１５における第１および第２の抜出ライン１８、１９の接続部の上流側には、ＣＯ2循環ファン２０が設けられている。
他方、第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン１０ｄの底部には、当該サイクロン１０ｄにおいて固気分離されて排出されたか焼後のセメント原料をロータリーキルン１の窯尻部分２へと送る移送管（戻りライン）２１が設けられている。
【００３６】
さらに、外熱か焼炉１２の上部には、バーナ１３における燃焼によって発生した排ガスを排気するための排ガス管２２が設けられるとともに、この排ガス管２２がロータリーキルン１からの排ガス管３ｂに接続されて、排気された高温の排ガスがプレヒータ３の熱源の一部として利用されるようになっている。
【００３７】
なお、上記外熱か焼炉１２内は、１１００℃程度の高温に保持する必要があるのに対して、ロータリーキルン１からの排ガスは、１１００〜１２００℃の温度であるために、当該ロータリーキルン１からの排ガスの全量または一定量を、排ガス管３ｂへ流さずに、直接外熱か焼炉１２内に導入して、再び排ガス管２２からプレヒータ３へと送るようにすれば、上記排ガスを有効利用することができる。
【００３８】
次に、上記構成からなるＣＯ2ガスの回収設備を用いた本発明に係るＣＯ2ガスの回収方法の一実施形態について説明する。
先ずセメント原料を、供給管４、１１から各々プレヒータ３の最上段のサイクロンおよび第２のプレヒータ１０の最上段のサイクロン１０ａに供給する。
【００３９】
すると、プレヒータ３においては、順次下方のサイクロンへと送られる過程で、従来と同様にロータリーキルン１から排ガス管３ｂを介して供給される排ガスによって予熱される。そして、最下段のサイクロンにおいてか焼温度に達する前（例えば、約７５０℃）まで予熱された上記セメント原料が、第１の抜出ライン１８から循環ライン１５へと供給されてゆく。
【００４０】
他方、第２のプレヒータ１０に供給されたセメント原料は、後述する循環ライン１５から排出された高濃度かつ高温のＣＯ2ガスによって予熱され、下から２段目のサイクロン１０ｃにおいて、か焼温度に達する前（例えば、約７５０℃）まで予熱され、第２の抜出ライン１９から同様に循環ライン１５へと供給されてゆく。
【００４１】
そして、これら第１および第２の抜出ライン１８、１９から循環ライン１５へと供給されたか焼前のセメント原料は、外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａへと送られ、この外熱か焼炉１２内においてバーナ１３の燃焼により約９００℃に加熱される。この結果、か焼前の上記セメント原料がか焼されるとともに、これに伴ってＣＯ2ガスが発生することにより、熱交換チューブ１２ａ内はか焼されたセメント原料と高濃度のＣＯ2ガスによって満たされる。
【００４２】
次いで、外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａから循環ライン１５を通じて排出されたか焼後のセメント原料および高濃度のＣＯ2ガスは、第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン１０ｄに送られて固気分離される。そして、このサイクロン１０ｄにおいて分離されたか焼後のセメント原料は、移送管２１からロータリーキルン１の窯尻部分２へと供給され、最終的にロータリーキルン１内において焼成される。
【００４３】
これに対して、サイクロン１０ｄにおいて分離された高濃度のＣＯ2ガスは、第２のプレヒータ１０における排気ライン１６を上昇し、第２のプレヒータ１０における熱媒体として利用された後に、その一部がＣＯ2循環ファン２０の吸引によって、再び循環ライン１５から外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａへと循環される。これにより、循環ライン１５中のか焼されたセメント原料を容易に搬送することができるとともに、当該セメント原料を分散させて、一層か焼され易くすることもできる。そして、略１００％の濃度のＣＯ2ガスは、ＣＯ2ガスの排気ファン１７によって排気ライン１６から回収される。
【００４４】
このように、上記セメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備によれば、新たな付加エネルギーを必要とすることなく、上記セメント設備における熱源を有効活用して、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスのうちの半分以上を占める原料起源によるＣＯ2ガスを、１００％に近い高い濃度で回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】雰囲気中ＣＯ2濃度と（１）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図３】雰囲気中ＣＯ2濃度と（２）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図４】雰囲気中ＣＯ2濃度と（３）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図５】ＣＯ2雰囲気下におけるセメント原料と石灰石単独との焼成開始温度および終了温度の相違を示すグラフである。
【図６】一般的なセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図７】雰囲気中のＣＯ2濃度と石灰石のか焼温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１ ロータリーキルン（セメントキルン）
３ プレヒータ（第１のプレヒータ）
１０ 第２のプレヒータ
１０ｄ 最下段のサイクロン（固気分離手段）
１２ 外熱か焼炉
１２ａ 熱交換チューブ
１５ 循環ライン
１６ ＣＯ2の排気ライン（回収ライン）
１８ 第１の抜出ライン
１９ 第２の抜出ライン
２１ 移送管（戻りライン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造設備において、主としてセメント原料のか焼時に発生するＣＯ2ガスを高濃度で回収するためのセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的かつ全産業にわたって、地球温暖化の主因たる二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを削減する試みが推進されている。
ちなみに、セメント産業は、電力や鉄鋼等と共にＣＯ2ガスの排出量が多い産業の一つであり、日本におけるＣＯ2ガスの全排出量の約４％にのぼる。このため、当該セメント産業におけるＣＯ2ガスの排出削減は、日本全体におけるＣＯ2ガスの排出削減に大きな貢献を果たすことになる。
【０００３】
図６は、上記セメント産業における一般的なセメントの製造設備を示すもので、図中符号１がセメント原料を焼成するためのロータリーキルン（セメントキルン）である。
そして、このロータリーキルン１の図中左方の窯尻部分２には、セメント原料を予熱するための２組のプレヒータ３が並列的に設けられるとともに、図中右方の窯前に、内部を加熱するための主バーナ５が設けられている。なお、図中符号６は、焼成後のセメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラである。
【０００４】
ここで、各々のプレヒータ３は、上下方向に直列的に配置された複数段のサイクロンによって構成されており、供給ライン４から最上段のサイクロンに供給されたセメント原料は、順次下方のサイクロンへと落下するにしたがって、下方から上昇するロータリーキルン１からの高温の排ガスによって予熱され、さらに下から２段目のサイクロンから抜き出されてか焼炉７に送られ、当該か焼炉７においてバーナ７ａにより加熱されてか焼された後に、最下段のサイクロンから移送管３ａを介してロータリーキルン１の窯尻部分２に導入されるようになっている。
【０００５】
他方、窯尻部分２には、ロータリーキルン１から排出された燃焼排ガスを最下段のサイクロンへと供給する排ガス管３ｂが設けられており、上記サイクロンに送られた排ガスは、順次上方のサイクロンへと送られて、上記セメント原料を予熱するとともに、最終的に最上段のサイクロンの上部から、排気ファン９によって排気ライン８を介して排気されて行くようになっている。
【０００６】
このような構成からなるセメント製造設備においては、先ずセメント原料の主原料として含まれる石灰石（ＣａＣＯ3）をプレヒータ３で予熱し、次いでか焼炉７およびプレヒータ３の最下段のサイクロンにおいてか焼した後に、ロータリーキルン１内において約１４５０℃の高温雰囲気下で焼成することにセメントクリンカを製造している。
【０００７】
そして、このか焼において、ＣａＣＯ3→ＣａＯ＋ＣＯ2↑で示される化学反応が生じて、ＣＯ2ガスが発生する（原料起源によるＣＯ2ガスの発生）。この原料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、原理的には１００％である。また、上記ロータリーキルン１を上記高温雰囲気下に保持するために、主バーナ５において化石燃料が燃焼される結果、当該化石燃料の燃焼によってもＣＯ2ガスが発生する（燃料起源によるＣＯ2ガスの発生）。ここで、主バーナ５からの排ガス中には、燃焼用空気中のＮ2ガスが多く含まれているために、当該排ガス中に含まれる燃料起源によるＣＯ2ガスの濃度は、約１５％と低い。
【０００８】
この結果、上記セメントキルンから排出される排ガス中には、上述した濃度の高い原料起源によるＣＯ2ガスと、濃度の低い燃料起源によるＣＯ2が混在するために、当該ＣＯ2の排出量が多いにもかかわらず、そのＣＯ2濃度は３０〜３５％程度であり、回収が難しいという問題点があった。
【０００９】
これに対して、現在開発されつつあるＣＯ2ガスの回収方法としては、液体回収方式、膜分離方式、固体吸着方式等があるものの、未だ回収コストが極めて高いという課題があった。
【００１０】
また、上記セメント製造設備から排出されたＣＯ2による地球温暖化を防止する方法として、当該排出源から低濃度で排出されたＣＯ2を分離・回収して略１００％にまで濃度を高め、液化した後に地中に貯留する方法等も提案されているものの、分離・回収のためのコストが高く、同様に実現には至っていない。
【００１１】
一方、下記特許文献１には、耐火物製の伝熱管に充填された石灰石を移動させながら、燃焼炉から導かれた１０００℃〜１３００℃の高温ガスにより間接的に石灰石（ＣａＣＯ3）を生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ2ガス）に焼成分解する焼成帯と、生成した炭酸ガスを循環使用して高温生石灰を冷却する冷却帯と、焼成帯で生成した高温炭酸ガスと生石灰の冷却により高温となった循環炭酸ガスとにより石灰石を予熱する予熱帯を備えた間接加熱式石灰石焼成炉が提案されている。
【００１２】
そして、上記加熱式石灰石焼成炉によれば、石灰石を高温燃焼ガスに直接接触させることなく間接的に焼成することにより、燃料の如何にかかわらず純度の高い生石灰を得ると共に、石灰石が充填された伝熱管内における上記ＣＯ2ガスの濃度が１００％近くになるために、上記石灰石の焼成時に発生する炭酸ガスを高濃度で回収出来るとされている。
【特許文献１】特開２００４−２３１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図７に示すように、石灰石のか焼反応が起こる温度は、雰囲気中のＣＯ2ガス濃度が高くなるにしたがって急激に上昇し、１００％（大気圧（１ａｔｍ）の下での分圧１ａｔｍに相当）に近くになると、８６０℃を超える温度となる。
【００１４】
このため、上記間接加熱式石灰石焼成炉による従来技術によって石灰石をか焼した後に、粘土等のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等の他のセメント原料を加えてセメントクリンカを製造しようとすると、上記伝熱管を既述の通り１０００℃〜１３００℃の高温ガスにより間接的に加熱する必要があり、この結果コストが嵩むという問題点がある。また、上記伝熱管を間接的に加熱するために、化石燃料を燃焼させて上記高温ガスを得ようとすると、逆に当該燃焼によって多量のＣＯ2ガスが発生してしまうという問題点もある。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、セメント製造設備における熱源を有効活用することにより、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスを高い濃度で分離して回収することが可能となるセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、セメント原料を、プレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を、外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料と、上記プレヒータから独立して設けられた複数段のサイクロンを有する第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを、上記外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼前の上記セメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを上記サイクロンによって分離して、上記ＣＯ2ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収することを特徴とするものである。
【００１８】
次いで、請求項３に記載の発明は、セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えたセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための設備であって、上記プレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す第１の抜出ラインと、この第１の抜出ラインが内部に導入されて上記セメント原料を間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼する外熱式か焼炉と、この外熱式か焼炉の出口側に設けられて上記第１の抜出ラインから送られてくるか焼された上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離する固気分離手段と、この固気分離手段によって分離された上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記固気分離手段によって分離されたＣＯ2ガスを回収するＣＯ2ガスの回収ラインとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記プレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する複数段のサイクロンを備えた第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱された上記他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ラインと、上記外熱式か焼炉の排出側と上記第２のプレヒータの下段の上記サイクロンとの間に接続されるとともに、上段の上記サイクロンの排気ラインから枝配管されて上記外熱式か焼炉の入口側に接続された循環ラインとを有し、かつ上記固気分離手段は、上記第２のプレヒータの上記下段のサイクロンであるとともに、上記第１の抜出ラインおよび第２の抜出ラインは、上記循環ラインの上記外熱式か焼炉の上流側に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、２に記載の回収方法および請求項３、４に記載の回収設備においては、第１のプレヒータから抜き出したか焼前のセメント原料を、外熱式か焼炉に送って、間接的にか焼温度以上の温度に加熱することにより、か焼前の上記セメント原料がか焼される。
また、請求項２、４に記載の発明においては、プレヒータによってか焼前の温度まで予熱されたセメント原料と第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを循環ラインから外熱か焼炉に送って、同様に間接的にか焼温度以上の温度に加熱することにより、か焼前の上記セメント原料がか焼される。
【００２１】
この結果、請求項１、３における第１の抜出ライン、または請求項２、４における循環ラインは、か焼されたセメント原料および当該セメント原料のか焼によって発生したＣＯ2ガスで満たされ、当該ＣＯ2ガス濃度が略１００％になる。そして、固気分離手段によってか焼されたセメント原料とＣＯ2ガスとを分離することにより、略１００％の濃度のＣＯ2ガスを回収することができる。
【００２２】
また、特に請求項２に記載の発明においては、上記混合か焼炉内のＣＯ2ガスを、第１のプレヒータから独立した第２のプレヒータに送ってセメント原料の予熱に利用した後に、そのまま回収ラインから回収することができる。
【００２３】
この際に、請求項１、３に記載の発明における第１の抜出ライン、または請求項２、４に記載の発明における循環ライン内は、１００％近い高濃度のＣＯ2ガス雰囲気下になるために、セメント原料のか焼温度は高くなるが、セメント原料中には、石灰石（ＣａＣＯ3）とともに粘土、珪石および酸化鉄原料、すなわちＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3が含まれている。
【００２４】
そして、上記セメント原料は、８００〜９００℃程度の温度雰囲気下において、
２ＣａＣＯ3＋ＳｉＯ2→２ＣａＯ・ＳｉＯ2＋２ＣＯ2↑ （１）
２ＣａＣＯ3＋Ｆｅ2Ｏ3→２ＣａＯ・Ｆｅ2Ｏ3＋２ＣＯ2↑ （２）
ＣａＣＯ3＋Ａｌ2Ｏ3→ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3＋ＣＯ2↑ （３）
で示される反応が生じ、最終的にセメントクリンカを構成する珪酸カルシウム化合物であるエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）およびビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）並びに間隙相であるアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）およびフェライト相（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3）が生成されることになる。
【００２５】
この際に、図２に示す上記（１）式の反応温度のグラフ、図３に示す上記（２）式の反応温度のグラフおよび図４に示す上記（３）式の反応温度のグラフに見られるように、縦軸に示したＣＯ2ガスの分圧が高くなった場合においても、より低い温度で上記反応を生じさせることができる。
【００２６】
さらに、上記セメント原料においては、上記（１）〜（３）式で示す反応が生じることに加えて、珪石、粘土等の石灰石以外の原料から持ち込まれるＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3やその他の微量成分が鉱化剤となり、炭酸カルシウムの熱分解が促進されるために、図５に見られるように、炭酸カルシウム単独の場合と比較して、熱分解の開始温度および終了温度共に低下する。なお、図５は、上記セメント原料（ｆｅｅｄ）のサンプルおよび石灰石（ＣａＣＯ3）単独のサンプルを、それぞれ一般的なセメント製造設備における加熱速度に近い１０Ｋ／ｓｅｃの速度で加熱した際の重量の変化から、上記熱分解の推移を確認したものである。
【００２７】
以上のことから、本発明によれば、過熱炉における運転温度（過熱温度）を低下させても、所望のＣＯ2ガスの回収量を確保することができ、よって設備の熱負荷やコーチングトラブル等を低減させることが可能になる。
【００２８】
また、外熱か焼炉において間接加熱されるか焼前のセメント原料は、通常のセメント製造プロセスと同様にしてセメント製造設備における第１のプレヒータにより予熱され、また請求項２に記載の発明における他のセメント原料は、か焼時に発生するＣＯ2ガスを加熱媒体とする第２のプレヒータにより予熱されているために、当該セメント原料をか焼するための付加的なエネルギーを必要としないことになる。
【００２９】
さらに、外熱か焼炉における間接加熱のための熱量は、本来セメント製造設備の仮焼炉においてか焼するために要する熱量に等しいため、既存のセメント製造設備に対して新たな熱エネルギーを加えることなく、か焼時に発生する原料起源のＣＯ2を、選択的に略１００％の高濃度で回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明に係るセメント製造設備おけるＣＯ2ガスの回収設備の一実施形態を示すもので、セメント製造設備の構成については、図６に示したものと同一であるために、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図１において、符号１０は、セメント製造設備のプレヒータ（第１のプレヒータ）３とは独立して設けられた第２のプレヒータである。
【００３１】
この第２のプレヒータ１０は、上記プレヒータ３と同様に、上下方向に直列的に配置された複数段（図では４段）のサイクロン１０ａ〜１０ｄによって構成されており、最上段のサイクロン１０ａに供給ライン１１からセメント原料が供給されるようになっている。
また、この第２のプレヒータ１０に隣接して、外熱か焼炉１２が設けられている。
【００３２】
この外熱か焼炉１２は、石炭等の化石燃料を燃焼させるバーナ１３が設けられるとともに、クリンカクーラ６からの抽気が給気管１４から燃焼用空気として導入されることにより、内部を略１１００℃に加熱するもので、この外熱か焼炉１２内には、熱交換チューブ１２ａが配設されている。そして、この外熱か焼炉１２と第２のプレヒータ１０との間には、循環ライン１５が配管されている。
【００３３】
この循環ライン１５は、熱交換チューブ１２ａの排出側と第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン（固気分離手段）１０ｄの流体導入口との間に配管されるとともに、第２のプレヒータ１０の最上段のサイクロン１０ａの排気ライン（回収ライン）１６から枝配管されて、外熱か焼炉１２の熱交換チューブ１２ａの入口側に接続されている。ここで、上記循環ライン１５は、熱交換チューブ１２ａの排出側と第２のプレヒータ１０における他のサイクロン１０ｃ、１０ｂまたは１０ａの流体導入口との間に配管することも可能である。なお、図中符号１７は、排気ライン１６に設けられたＣＯ2ガスの排気ファンである。
【００３４】
そして、上記セメント製造設備のプレヒータ３においては、最下段のサイクロンからか焼前のセメント原料を抜き出す第１の抜出ライン１８が設けられ、この第１の抜出ライン１８の先端部が循環ライン１５の外熱か焼炉１２への入口側に接続されている。また、第２のプレヒータ１０においては、下から２段目のサイクロン１０ｃからか焼前の他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ライン１９が設けられ、その先端部も同様に循環ライン１５の外熱か焼炉１２への入口側に接続されている。
【００３５】
また、循環ライン１５における第１および第２の抜出ライン１８、１９の接続部の上流側には、ＣＯ2循環ファン２０が設けられている。
他方、第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン１０ｄの底部には、当該サイクロン１０ｄにおいて固気分離されて排出されたか焼後のセメント原料をロータリーキルン１の窯尻部分２へと送る移送管（戻りライン）２１が設けられている。
【００３６】
さらに、外熱か焼炉１２の上部には、バーナ１３における燃焼によって発生した排ガスを排気するための排ガス管２２が設けられるとともに、この排ガス管２２がロータリーキルン１からの排ガス管３ｂに接続されて、排気された高温の排ガスがプレヒータ３の熱源の一部として利用されるようになっている。
【００３７】
なお、上記外熱か焼炉１２内は、１１００℃程度の高温に保持する必要があるのに対して、ロータリーキルン１からの排ガスは、１１００〜１２００℃の温度であるために、当該ロータリーキルン１からの排ガスの全量または一定量を、排ガス管３ｂへ流さずに、直接外熱か焼炉１２内に導入して、再び排ガス管２２からプレヒータ３へと送るようにすれば、上記排ガスを有効利用することができる。
【００３８】
次に、上記構成からなるＣＯ2ガスの回収設備を用いた本発明に係るＣＯ2ガスの回収方法の一実施形態について説明する。
先ずセメント原料を、供給管４、１１から各々プレヒータ３の最上段のサイクロンおよび第２のプレヒータ１０の最上段のサイクロン１０ａに供給する。
【００３９】
すると、プレヒータ３においては、順次下方のサイクロンへと送られる過程で、従来と同様にロータリーキルン１から排ガス管３ｂを介して供給される排ガスによって予熱される。そして、最下段のサイクロンにおいてか焼温度に達する前（例えば、約７５０℃）まで予熱された上記セメント原料が、第１の抜出ライン１８から循環ライン１５へと供給されてゆく。
【００４０】
他方、第２のプレヒータ１０に供給されたセメント原料は、後述する循環ライン１５から排出された高濃度かつ高温のＣＯ2ガスによって予熱され、下から２段目のサイクロン１０ｃにおいて、か焼温度に達する前（例えば、約７５０℃）まで予熱され、第２の抜出ライン１９から同様に循環ライン１５へと供給されてゆく。
【００４１】
そして、これら第１および第２の抜出ライン１８、１９から循環ライン１５へと供給されたか焼前のセメント原料は、外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａへと送られ、この外熱か焼炉１２内においてバーナ１３の燃焼により約９００℃に加熱される。この結果、か焼前の上記セメント原料がか焼されるとともに、これに伴ってＣＯ2ガスが発生することにより、熱交換チューブ１２ａ内はか焼されたセメント原料と高濃度のＣＯ2ガスによって満たされる。
【００４２】
次いで、外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａから循環ライン１５を通じて排出されたか焼後のセメント原料および高濃度のＣＯ2ガスは、第２のプレヒータ１０の最下段のサイクロン１０ｄに送られて固気分離される。そして、このサイクロン１０ｄにおいて分離されたか焼後のセメント原料は、移送管２１からロータリーキルン１の窯尻部分２へと供給され、最終的にロータリーキルン１内において焼成される。
【００４３】
これに対して、サイクロン１０ｄにおいて分離された高濃度のＣＯ2ガスは、第２のプレヒータ１０における排気ライン１６を上昇し、第２のプレヒータ１０における熱媒体として利用された後に、その一部がＣＯ2循環ファン２０の吸引によって、再び循環ライン１５から外熱か焼炉１２内の熱交換チューブ１２ａへと循環される。これにより、循環ライン１５中のか焼されたセメント原料を容易に搬送することができるとともに、当該セメント原料を分散させて、一層か焼され易くすることもできる。そして、略１００％の濃度のＣＯ2ガスは、ＣＯ2ガスの排気ファン１７によって排気ライン１６から回収される。
【００４４】
このように、上記セメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法および回収設備によれば、新たな付加エネルギーを必要とすることなく、上記セメント設備における熱源を有効活用して、当該セメント設備において発生するＣＯ2ガスのうちの半分以上を占める原料起源によるＣＯ2ガスを、１００％に近い高い濃度で回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るＣＯ2ガスの回収設備の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】雰囲気中ＣＯ2濃度と（１）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図３】雰囲気中ＣＯ2濃度と（２）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図４】雰囲気中ＣＯ2濃度と（３）式で示した反応温度との関係を示すグラフである。
【図５】ＣＯ2雰囲気下におけるセメント原料と石灰石単独との焼成開始温度および終了温度の相違を示すグラフである。
【図６】一般的なセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図７】雰囲気中のＣＯ2濃度と石灰石のか焼温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１ ロータリーキルン（セメントキルン）
３ プレヒータ（第１のプレヒータ）
１０ 第２のプレヒータ
１０ｄ 最下段のサイクロン（固気分離手段）
１２ 外熱か焼炉
１２ａ 熱交換チューブ
１５ 循環ライン
１６ ＣＯ2の排気ライン（回収ライン）
１８ 第１の抜出ライン
１９ 第２の抜出ライン
２１ 移送管（戻りライン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料を、プレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、
上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を、外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収することを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。
【請求項２】
上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料と、上記プレヒータから独立して設けられた複数段のサイクロンを有する第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを、上記外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼前の上記セメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを上記サイクロンによって分離して、上記ＣＯ2ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収す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におけるＣＯ2ガスの回収方法。
【請求項３】
セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えたセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための設備であって、
上記プレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す第１の抜出ラインと、この第１の抜出ラインが内部に導入されて上記セメント原料を間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼する外熱式か焼炉と、この外熱式か焼炉の出口側に設けられて上記第１の抜出ラインから送られてくるか焼された上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離する固気分離手段と、この固気分離手段によって分離された上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記固気分離手段によって分離されたＣＯ2ガスを回収するＣＯ2ガスの回収ラインとを備えてなることを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収設備。
【請求項４】
上記プレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する複数段のサイクロンを備えた第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱された上記他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ラインと、上記外熱式か焼炉の排出側と上記第２のプレヒータの下段の上記サイクロンとの間に接続されるとともに、上段の上記サイクロンの排気ラインから枝配管されて上記外熱式か焼炉の入口側に接続された循環ラインとを有し、
かつ上記固気分離手段は、上記第２のプレヒータの上記下段のサイクロンであるとともに、上記第１の抜出ラインおよび第２の抜出ラインは、上記循環ラインの上記外熱式か焼炉の上流側に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収設備。
【請求項１】
セメント原料を、プレヒータで予熱した後に、内部が高温雰囲気に保持されたセメントキルンに供給して焼成するセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための方法であって、
上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料を、外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱して上記か焼前のセメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを分離して、上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻すとともに、上記ＣＯ2ガスを回収することを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収方法。
【請求項２】
上記プレヒータから抜き出したか焼前の上記セメント原料と、上記プレヒータから独立して設けられた複数段のサイクロンを有する第２のプレヒータにおいてか焼前の温度まで予熱された他のセメント原料とを、上記外熱式か焼炉において間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼前の上記セメント原料をか焼した後に、か焼された上記セメント原料と上記か焼時に発生したＣＯ2ガスとを上記サイクロンによって分離して、上記ＣＯ2ガスを上記第２のプレヒータの熱源として利用した後に回収す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におけるＣＯ2ガスの回収方法。
【請求項３】
セメント原料を予熱するプレヒータと、このプレヒータによって予熱された上記セメント原料を焼成するセメントキルンとを備えたセメント製造設備において発生するＣＯ2ガスを回収するための設備であって、
上記プレヒータからか焼前の上記セメント原料を抜き出す第１の抜出ラインと、この第１の抜出ラインが内部に導入されて上記セメント原料を間接的にか焼温度以上の温度に加熱してか焼する外熱式か焼炉と、この外熱式か焼炉の出口側に設けられて上記第１の抜出ラインから送られてくるか焼された上記セメント原料とＣＯ2ガスとを分離する固気分離手段と、この固気分離手段によって分離された上記セメント原料を上記プレヒータまたは上記セメントキルンに戻す戻りラインと、上記固気分離手段によって分離されたＣＯ2ガスを回収するＣＯ2ガスの回収ラインとを備えてなることを特徴とするセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収設備。
【請求項４】
上記プレヒータから独立して設けられて他のセメント原料を予熱する複数段のサイクロンを備えた第２のプレヒータと、この第２のプレヒータで予熱された上記他のセメント原料を抜き出す第２の抜出ラインと、上記外熱式か焼炉の排出側と上記第２のプレヒータの下段の上記サイクロンとの間に接続されるとともに、上段の上記サイクロンの排気ラインから枝配管されて上記外熱式か焼炉の入口側に接続された循環ラインとを有し、
かつ上記固気分離手段は、上記第２のプレヒータの上記下段のサイクロンであるとともに、上記第１の抜出ラインおよび第２の抜出ラインは、上記循環ラインの上記外熱式か焼炉の上流側に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のセメント製造設備におけるＣＯ2ガスの回収設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２６９７８５（Ｐ２００９−２６９７８５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１３８８（Ｐ２００８−１２１３８８）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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