セメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法
【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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法を提供する。
【解決手段】焼成時に発生した排ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着後の吸着粉をバグフィルタＢ２により捕集してロータリーキルン１８を用いた焼成時の燃焼バーナ１７の燃料として使用する。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より以上に低減できるとともに、焼成燃料の節約も図れる。
【解決手段】焼成時に発生した排ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着後の吸着粉をバグフィルタＢ２により捕集してロータリーキルン１８を用いた焼成時の燃焼バーナ１７の燃料として使用する。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より以上に低減できるとともに、焼成燃料の節約も図れる。
【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の排ガス中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吸着し、燃料として分解することで熱処理し、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。
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。
【０００６】
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】
【０００７】
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。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。
【０００８】
一方、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。
【０００９】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、燃料を兼ねた例えば石炭微粉末、活性炭微粉末およびコークス微粉末（オイルコークス微粉末を含む）など、有機塩素化合物の吸着機能を有する吸着粉を、焼成時に発生した排ガス中に供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、その後、この有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集して、捕集された吸着粉を焼成時の燃料に使用するようにすれば、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より以上に低減させることができるとともに、焼成用の燃料の節約を図ることができることを知見し、この発明を完成させた。
しかも、集塵機として有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有するバグフィルタを採用するとともに、排ガスが、電気集塵機を通過した脱塵ガスとすれば、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、さらに低減させることができることを知見し、この発明を完成させた。
【００１０】
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、しかも燃料の節約を図ることができるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法およびそのセメント製造設備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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、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中に吸着粉を供給することで、該焼成時に発生した排ガス中の有機塩素化合物を、前記吸着粉に吸着させる有機物吸着工程と、前記有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集する集塵工程と、該捕集された吸着粉を、前記セメントクリンカの焼成時の燃料に使用することで、前記吸着粉に吸着された有機塩素化合物を分解する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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、セメントクリンカの焼成時に発生した有機塩素化合物を含む排ガス中に吸着粉を供給する。これにより、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される（有機物吸着工程）。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、排ガスとともに集塵機に吸引され、ここで集塵ダストとして捕集される（集塵工程）。
捕集された吸着粉は、セメントクリンカの焼成工程に送られ、ここでセメントクリンカの焼成用の燃料として燃焼し、吸着粉に吸着された有機塩素化合物を熱分解して無害化する（分解工程）。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より以上に低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
【００１３】
吸着粉とは、排ガス中のダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着可能な粉体であれば限定されない。ただし、有機塩素化合物の吸着性が高い多孔質の粉体が好ましい。例えば石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末（オイルコークス微粉末を含む）などを採用することができる。
吸着粉は、ＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
【００１４】
吸着粉の排ガス中への供給量は、排ガス１ｍ３当たり多いほどよい。２００ｇ／ｍ３以上になると、集塵機への負担が極端に増加する。ＢＥＴ比表面積が大きい吸着粉を使用することが、集塵機の負担を小さくすることができる。
【００１５】
前記排ガス中に吸着粉を接触させる方法は限定されない。例えば、集塵機に排ガスを供給するダクトの途中に、吸着粉の投入口が連結された吸着粉投入機を採用することができる。吸着粉投入機としては、スクリューフィーダなどを採用することができる。
集塵機としては、例えば電気集塵機、バグフィルタなどを採用することができる。
【００１６】
セメント製造設備としては、例えばロータリーキルンを焼成装置としたものを採用することができる。また、プレヒータ、仮焼炉およびロータリーキルンなどを有するものを採用してもよい。
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の７００℃を上回る１１００〜１４５０℃である。よって、有機塩素化合物は、セメントクリンカを焼成するときに熱分解されて無害化する。
ロータリーキルンの回転速度は、例えば１〜３ｒｐｍである。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記集塵機は、有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有したバグフィルタで、前記排ガスは、電気集塵機を通過した脱塵ガス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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、焼成時に発生した有機塩素化合物を含む排ガスを電気集塵機に吸引する。電気集塵機を通過した脱塵ガス中にも若干の有機塩素化合物が残っている。そこで、大気開放のために煙道を通過中の脱塵ガスに、吸着粉を接触させる。これにより、脱塵ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、脱塵ガスとともにバグフィルタに捕集される。このとき、バグフィルタの濾布は有機塩素化合物分解触媒を含む。そのため、濾布に付着した吸着粉の有機塩素化合物は、この有機塩素化合物分解触媒と接触し、化学分解されて無害化される。
【００１９】
次に、バグフィルタにより捕集された吸着粉は、セメントクリンカの焼成工程に送られ、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として使用される。このとき、仮に有機塩素化合物分解触媒との接触により吸着粉に吸着された有機塩素化合物の一部が未分解状態で残っていたとしても、このように吸着粉が焼成燃料の一部として使用されるので、その未分解の有機塩素化合物は、焼成時に熱分解されて無害化する。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さらに低減させることができる。
【００２０】
有機塩素化合物分解触媒付きの濾布としては、例えばジャパンゴアテックス株式会社製のリメディア（商品名）などを採用することができる。この場合、有機塩素化合物分解触媒が最も有効に作用する温度は、２１０〜２３０℃である。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記セメントクリンカの焼成は、ロータリーキルンを用いて行われ、前記吸着粉は、前記ロータリーキルンの燃焼バーナの燃料として使用され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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナに供給することで、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。これにより、燃料の節約を図ることができるとともに、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さらに低減させることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記吸着粉は、石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末の少なくとも一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項であるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００２４】
吸着粉としては、石炭微粉末でもよいし、活性炭微粉末でもよいし、コークス微粉末でもよい。また、これらの２つ以上の組み合わせでもよい。
石炭微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
活性炭微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
コークス微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載された発明によれば、焼成時に発生した排ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着後の吸着粉を集塵機により捕集して焼成時の燃料として使用する。これにより、吸着粉に吸着された有機塩素化合物が熱分解され、セメント製造設備から排出される有機塩素化合物の排出量をより以上に低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
【００２６】
特に、請求項２に記載された発明によれば、集塵機として有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を用いるバグフィルタを採用するとともに、排ガスとして電気集塵機を通過した脱塵ガスとすれば、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、さらに低減させることができる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナに供給することで、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。これにより、燃料の節約を図ることができるとともに、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さらに低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２９】
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からの排ガス中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と、粉砕されたセメント原料を焼成する焼成工程部とを備えている。
【００３０】
原料工程部は、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、例えば粘土などの含水量が多い一部のセメント原料を加熱して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を捕集する電気集塵機Ｂ１と、原料ミル１３により粉砕されたセメント原料をいったん貯蔵する貯蔵サイロ１４とを備えている。
【００３１】
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の回転ドラム内に投入される。ただし、含水量が多い一部のセメント原料は、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、ここで加熱乾燥された後、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の内部温度は約３００℃、原料ミル１３の内部温度は約２００℃となっている。排ガスダクト２１の上流部には、ファンＦ１が設けられている。原料ミル１３の回転ドラム内には、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以下に粉砕される。粉砕後のセメント原料は、粉砕原料輸送設備１２１を通して貯蔵サイロ１４に投入される。
【００３２】
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連結されている。煙道１２９の下流側部の途中には、吸着粉を捕集する電気集塵機（集塵機）Ｂ１が設けられている。電気集塵機Ｂ１により捕集された有機塩素化合物を含む集塵ダストは、ダスト排送管１２３を介して、粉砕原料輸送設備１２１の途中に挿入される。そのため、有機塩素化合物を含む集塵ダストは、最終的に貯蔵サイロ１４に貯蔵される。
また、煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１と煙突１３０との間の部分には、濾布１６０を有したバグフィルタ（集塵機）Ｂ２が設けられている。バグフィルタＢ２の詳細については、後述する。煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１とバグフィルタＢ２との間の部分には、焼成時に発生した排ガス（プレヒータ１６の上部からの排ガス）中の有機塩素化合物を吸着させる吸着粉の投入口１５０が設けられている。
【００３３】
吸着粉には、セメント原料からセメントクリンカを焼成する燃料を兼ねる粒径２０〜７０μｍの石炭微粉末が採用されている。石炭微粉末に代えて、１０〜１００μｍの活性炭微粉末を採用してもよい。吸着粉の投入口１５０からの投入量は、排ガス１ｍ３当たり１００ｇである。また、煙道１２９のうち、二股となった上流側部の原料ミル１３側には、ファンＦ２が設けられている。さらに、煙道１２９のうち、バグフィルタＢ２と煙突１３０との間には、ファンＦ３が設けられている。また、吸着粉輸送設備３０は、バグフィルタＢ２から排出された無害化された吸着粉を、燃焼バーナ１７に供給するように設置されている。バグフィルタＢ２と後述する燃焼バーナ１７の燃料投入口とは、濾布１６０により捕集され、有機塩素化合物分解触媒による分解反応により無害化された有機塩素化合物を含む吸着粉を、燃焼バーナ１７に供給する吸着粉配送管３０により挿通されている。
【００３４】
次に、図２を参照してバグフィルタＢ２の濾布１６０を詳細に説明する。
図２に示すように、バグフィルタＢ２は、有機塩素化合物分解触媒付きの袋状の濾布１６０を有している。濾布１６０は、ＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフロロエチレン）繊維からなるフェルトである。濾布１６０の表側には、有機塩素化合物分解触媒が含浸された所定厚さのメンブレンフィルタ１６１が積層されている。バグフィルタＢ２は、処理風量が１１２０ｍ３Ｎ／ｈ、濾過面積が２４ｍ２、濾過速度が１．１５ｍ／分（ｍａｘ）、内部温度が２２０℃となっている。
有機塩素化合物分解触媒としては、有機塩素化合物を分解可能なチタン−バナジウム系等が採用されている。濾布１６０に吸着粉が付着されると、吸着粉に含まれた有機塩素化合物が有機塩素化合物分解触媒と接触し、その有機塩素化合物分解触媒の分解作用により有機塩素化合物が分解されて無害化する。
【００３５】
焼成工程部は、貯蔵サイロ１４からのセメント原料を、高温（８５０℃）に加熱する５段式のサイクロン１５を備えたプレヒータ１６と、窯尻部にプレヒータ１６の最下段部が連結され、窯前部に燃焼バーナ１７を有した乾式のロータリーキルン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、クリンカサイロから排出されたダストを捕集する同じく図示しない第２の集塵機とを備えている。
【００３６】
プレヒータ１６は、原料粉輸送設備１６５を介して、貯蔵サイロ１４から投入された粉砕原料がロータリーキルン１８内で焼成され易いように、上下５段のサイクロン１５を上側より順次通過しながら、下降するほど徐々に所定温度（９００℃）まで予熱する。
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、その内部で、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。
【００３７】
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。
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、含水量が多い一部のセメント原料だけは、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、原料ドライヤ１２内で加熱乾燥され、その後、乾燥原料排出設備１３２を経て原料ミル１３に投入される。原料ミル１３では、多数の金属ボールにより、原料ドライヤ１２からの乾燥原料とともにセメント原料が、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。
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の内部温度は約３００℃、原料ミル１３の内部温度は約１００〜２００℃となっている。
【００３８】
近年のセメント製造設備１０では、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）が混入されている。その際、前述したように原料ドライヤ１２および原料ミル１３の各内部が３００℃前後に加熱されているため、これらの内部で有機塩素化合物（主にダイオキシン類）が気化してしまう。排ガスに含まれるダストは、電気集塵機（集塵機）Ｂ１により捕集され、集塵ダストはダスト排送管１２３、粉砕原料輸送設備１２１を順に通過し、貯蔵サイロ１４に供給される。
【００３９】
貯蔵サイロ１４に貯蔵されたセメント原料は、次に焼成工程部に供給される。すなわち、粉砕されたセメント原料は、原料粉輸送設備１６５を介して、プレヒータ１６の上部に供給される。そして、粉砕原料は各サイクロン１５を順に下りながら最終的に８００℃まで予熱される。得られた予熱原料（セメント原料）は、ロータリーキルン１８の窯尻部に投入される。
ここで、予熱原料はキルンシェル内で回転しながら、燃焼バーナ１７を使用した１１００〜１４５０℃のバーナ加熱により、セメントクリンカに焼成される。得られたセメントクリンカは、窯前の端からクリンカクーラ１９に落下し、ここで冷却される。
【００４０】
一方、前記集塵機Ｂ１を通過した脱塵ガスには、煙道１２９に設けられた吸着粉の投入口１５０から、石炭微粉末からなる吸着粉が、排ガス（脱塵ガス）１ｍ３当たり１００ｇで投入される。これにより、脱塵ガス中に若干含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、脱塵ガスとともに内部温度２２０℃のバグフィルタＢ２に、処理風量が１１２０ｍ３Ｎ／ｈで吸引される。バグフィルタＢ２に吸引された吸着粉は、濾布１６０の表側に積層された有機塩素化合物分解触媒付きのメンブレンフィルタ１６１に付着した状態で濾過される（図２）。このとき、吸着粉の濾過速度は１．１５ｍ／分（ｍａｘ）である。バグフィルタＢ２を通過したクリーンな脱塵ガスは、煙道１２９の下流部から煙突１３０を通って大気開放される。
【００４１】
メンブレンフィルタ１６１に付着した吸着粉の有機塩素化合物（ダイオキシンなど）は、チタン−バナジウム系の有機塩素化合物分解触媒に接触することで、この触媒の分解作用により化学分解されて無害化する。その後、バグフィルタＢ２により捕集された吸着粉は、吸着粉配送管３０を通して燃焼バーナ１７の燃料投入口に送られ、ここでセメントクリンカの焼成用の燃料の一部として使用される。このとき、仮に有機塩素化合物分解触媒との接触により吸着粉に吸着された有機塩素化合物の一部が未分解状態で残っていたとしても、吸着粉が焼成燃料の一部として使用されることで、未分解の有機塩素化合物は、焼成時に熱分解されて無害化する。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さらに低減させることができる。
【００４２】
このように、ここでは電気集塵機Ｂ１を通過した脱塵ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を所定量で供給することにより、脱塵ガス中に若干含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、その後、この吸着粉をバグフィルタＢ２により捕集し、焼成時の燃料として使用する。これにより、吸着粉に吸着された有機塩素化合物は熱分解され、無害化する。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、従来法に比べてより以上に低減させることができる。
また、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナ１７に供給するので、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。しかも、焼成燃料の節約も図ることができる。
【００４３】
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の排ガス中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の排ガス中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１０Ａは、バグフィルタＢ２を省略し、吸着粉の投入口１５０を煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１の直前に形成した点を特徴としている。
これにより、原料ドライヤ１２および原料ミル１３からの各排ガスは、煙道１２９を通って電気集塵機Ｂ１に吸引される直前に投入口１５０から吸着粉が混入され、排ガス中の有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は電気集塵機Ｂ１により捕集される。そして、電気集塵機Ｂ１から排出された集塵ダストは、ダスト排送管１２３、粉砕原料輸送設備１２１を順に通過し、貯蔵サイロ１４に供給される。
【００４４】
このように、焼成時に発生した排ガス中に吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれた有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着粉を電気集塵機Ｂ１により捕集して焼成時の燃料とするので、セメント製造設備１０Ａ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、従来法に比べて低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
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。
【００４５】
ここで、図４のグラフを参照して、この発明の実施例１に係るセメント製造設備１０を用いて、バグフィルタＢ２の入り口ガス温度と、ＰＣＢｓの低減率との関係を調査した結果を報告する。
図４から明らかなように、バグフィルタＢ２の入り口ガス温度が２１０〜２３０℃のとき、ＰＣＢｓの低減率が、他の温度のときに比べて高いことがわかった。なお、有機塩素化合物分解触媒の種類によっては、ＰＣＢｓの低減率が高まる温度が、上記温度とは異なる場合がある。
【００４６】
また、これとは別に、実施例１の有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有するバグフィルタと、電気集塵機とを使用した場合におけるバグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量の値（試験例１）と、有機塩素化合物分解触媒を含まない既成の濾布を使用したバグフィルタと、電気集塵機とを使用した場合におけるバグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量の値（比較例１）とを対比した結果を報告する。
すなわち、試験例１では、バグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量は０．０５であった。また、比較例１では０．１２であった。これにより、有機塩素化合物分解触媒付きのバグフィルタを有した試験例１の方が、それを有さない比較例１に比べて、ＰＣＢ量が低減することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施例１に係るセメント製造設備の排ガス中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の排ガス中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バグフィルタの濾布の要部拡大断面図である。
【図３】この発明の実施例２に係るセメント製造設備の排ガス中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要部概略構成図である。
【図４】この発明の実施例１に係るバグフィルタの入り口ガス温度とＰＣＢｓの低減率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０Ａ セメント製造設備、
１７ 燃焼バーナ、
１８ ロータリーキルン、
Ｂ１ 電気集塵機（集塵機）、
Ｂ２ バグフィルタ（集塵機）。
【技術分野】
【０００１】
この発明はセメント製造設備の排ガス中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吸着し、燃料として分解することで熱処理し、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。
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。
【０００６】
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】
【０００７】
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。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。
【０００８】
一方、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。
【０００９】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、燃料を兼ねた例えば石炭微粉末、活性炭微粉末およびコークス微粉末（オイルコークス微粉末を含む）など、有機塩素化合物の吸着機能を有する吸着粉を、焼成時に発生した排ガス中に供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、その後、この有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集して、捕集された吸着粉を焼成時の燃料に使用するようにすれば、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より以上に低減させることができるとともに、焼成用の燃料の節約を図ることができることを知見し、この発明を完成させた。
しかも、集塵機として有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有するバグフィルタを採用するとともに、排ガスが、電気集塵機を通過した脱塵ガスとすれば、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、さらに低減させることができることを知見し、この発明を完成させた。
【００１０】
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、しかも燃料の節約を図ることができるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法およびそのセメント製造設備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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、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中に吸着粉を供給することで、該焼成時に発生した排ガス中の有機塩素化合物を、前記吸着粉に吸着させる有機物吸着工程と、前記有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集する集塵工程と、該捕集された吸着粉を、前記セメントクリンカの焼成時の燃料に使用することで、前記吸着粉に吸着された有機塩素化合物を分解する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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、セメントクリンカの焼成時に発生した有機塩素化合物を含む排ガス中に吸着粉を供給する。これにより、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される（有機物吸着工程）。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、排ガスとともに集塵機に吸引され、ここで集塵ダストとして捕集される（集塵工程）。
捕集された吸着粉は、セメントクリンカの焼成工程に送られ、ここでセメントクリンカの焼成用の燃料として燃焼し、吸着粉に吸着された有機塩素化合物を熱分解して無害化する（分解工程）。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より以上に低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
【００１３】
吸着粉とは、排ガス中のダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着可能な粉体であれば限定されない。ただし、有機塩素化合物の吸着性が高い多孔質の粉体が好ましい。例えば石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末（オイルコークス微粉末を含む）などを採用することができる。
吸着粉は、ＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
【００１４】
吸着粉の排ガス中への供給量は、排ガス１ｍ３当たり多いほどよい。２００ｇ／ｍ３以上になると、集塵機への負担が極端に増加する。ＢＥＴ比表面積が大きい吸着粉を使用することが、集塵機の負担を小さくすることができる。
【００１５】
前記排ガス中に吸着粉を接触させる方法は限定されない。例えば、集塵機に排ガスを供給するダクトの途中に、吸着粉の投入口が連結された吸着粉投入機を採用することができる。吸着粉投入機としては、スクリューフィーダなどを採用することができる。
集塵機としては、例えば電気集塵機、バグフィルタなどを採用することができる。
【００１６】
セメント製造設備としては、例えばロータリーキルンを焼成装置としたものを採用することができる。また、プレヒータ、仮焼炉およびロータリーキルンなどを有するものを採用してもよい。
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の７００℃を上回る１１００〜１４５０℃である。よって、有機塩素化合物は、セメントクリンカを焼成するときに熱分解されて無害化する。
ロータリーキルンの回転速度は、例えば１〜３ｒｐｍである。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記集塵機は、有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有したバグフィルタで、前記排ガスは、電気集塵機を通過した脱塵ガス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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、焼成時に発生した有機塩素化合物を含む排ガスを電気集塵機に吸引する。電気集塵機を通過した脱塵ガス中にも若干の有機塩素化合物が残っている。そこで、大気開放のために煙道を通過中の脱塵ガスに、吸着粉を接触させる。これにより、脱塵ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、脱塵ガスとともにバグフィルタに捕集される。このとき、バグフィルタの濾布は有機塩素化合物分解触媒を含む。そのため、濾布に付着した吸着粉の有機塩素化合物は、この有機塩素化合物分解触媒と接触し、化学分解されて無害化される。
【００１９】
次に、バグフィルタにより捕集された吸着粉は、セメントクリンカの焼成工程に送られ、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として使用される。このとき、仮に有機塩素化合物分解触媒との接触により吸着粉に吸着された有機塩素化合物の一部が未分解状態で残っていたとしても、このように吸着粉が焼成燃料の一部として使用されるので、その未分解の有機塩素化合物は、焼成時に熱分解されて無害化する。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さらに低減させることができる。
【００２０】
有機塩素化合物分解触媒付きの濾布としては、例えばジャパンゴアテックス株式会社製のリメディア（商品名）などを採用することができる。この場合、有機塩素化合物分解触媒が最も有効に作用する温度は、２１０〜２３０℃である。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記セメントクリンカの焼成は、ロータリーキルンを用いて行われ、前記吸着粉は、前記ロータリーキルンの燃焼バーナの燃料として使用され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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナに供給することで、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。これにより、燃料の節約を図ることができるとともに、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さらに低減させることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記吸着粉は、石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末の少なくとも一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項であるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法である。
【００２４】
吸着粉としては、石炭微粉末でもよいし、活性炭微粉末でもよいし、コークス微粉末でもよい。また、これらの２つ以上の組み合わせでもよい。
石炭微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
活性炭微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
コークス微粉末のＢＥＴ比表面積が大きいほどよい。０．１ｍ２／ｇ未満では、現実的な吸着性能は得られない。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載された発明によれば、焼成時に発生した排ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着後の吸着粉を集塵機により捕集して焼成時の燃料として使用する。これにより、吸着粉に吸着された有機塩素化合物が熱分解され、セメント製造設備から排出される有機塩素化合物の排出量をより以上に低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
【００２６】
特に、請求項２に記載された発明によれば、集塵機として有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を用いるバグフィルタを採用するとともに、排ガスとして電気集塵機を通過した脱塵ガスとすれば、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、さらに低減させることができる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナに供給することで、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。これにより、燃料の節約を図ることができるとともに、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さらに低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２９】
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からの排ガス中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と、粉砕されたセメント原料を焼成する焼成工程部とを備えている。
【００３０】
原料工程部は、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、例えば粘土などの含水量が多い一部のセメント原料を加熱して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を捕集する電気集塵機Ｂ１と、原料ミル１３により粉砕されたセメント原料をいったん貯蔵する貯蔵サイロ１４とを備えている。
【００３１】
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の回転ドラム内に投入される。ただし、含水量が多い一部のセメント原料は、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、ここで加熱乾燥された後、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の内部温度は約３００℃、原料ミル１３の内部温度は約２００℃となっている。排ガスダクト２１の上流部には、ファンＦ１が設けられている。原料ミル１３の回転ドラム内には、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以下に粉砕される。粉砕後のセメント原料は、粉砕原料輸送設備１２１を通して貯蔵サイロ１４に投入される。
【００３２】
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連結されている。煙道１２９の下流側部の途中には、吸着粉を捕集する電気集塵機（集塵機）Ｂ１が設けられている。電気集塵機Ｂ１により捕集された有機塩素化合物を含む集塵ダストは、ダスト排送管１２３を介して、粉砕原料輸送設備１２１の途中に挿入される。そのため、有機塩素化合物を含む集塵ダストは、最終的に貯蔵サイロ１４に貯蔵される。
また、煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１と煙突１３０との間の部分には、濾布１６０を有したバグフィルタ（集塵機）Ｂ２が設けられている。バグフィルタＢ２の詳細については、後述する。煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１とバグフィルタＢ２との間の部分には、焼成時に発生した排ガス（プレヒータ１６の上部からの排ガス）中の有機塩素化合物を吸着させる吸着粉の投入口１５０が設けられている。
【００３３】
吸着粉には、セメント原料からセメントクリンカを焼成する燃料を兼ねる粒径２０〜７０μｍの石炭微粉末が採用されている。石炭微粉末に代えて、１０〜１００μｍの活性炭微粉末を採用してもよい。吸着粉の投入口１５０からの投入量は、排ガス１ｍ３当たり１００ｇである。また、煙道１２９のうち、二股となった上流側部の原料ミル１３側には、ファンＦ２が設けられている。さらに、煙道１２９のうち、バグフィルタＢ２と煙突１３０との間には、ファンＦ３が設けられている。また、吸着粉輸送設備３０は、バグフィルタＢ２から排出された無害化された吸着粉を、燃焼バーナ１７に供給するように設置されている。バグフィルタＢ２と後述する燃焼バーナ１７の燃料投入口とは、濾布１６０により捕集され、有機塩素化合物分解触媒による分解反応により無害化された有機塩素化合物を含む吸着粉を、燃焼バーナ１７に供給する吸着粉配送管３０により挿通されている。
【００３４】
次に、図２を参照してバグフィルタＢ２の濾布１６０を詳細に説明する。
図２に示すように、バグフィルタＢ２は、有機塩素化合物分解触媒付きの袋状の濾布１６０を有している。濾布１６０は、ＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフロロエチレン）繊維からなるフェルトである。濾布１６０の表側には、有機塩素化合物分解触媒が含浸された所定厚さのメンブレンフィルタ１６１が積層されている。バグフィルタＢ２は、処理風量が１１２０ｍ３Ｎ／ｈ、濾過面積が２４ｍ２、濾過速度が１．１５ｍ／分（ｍａｘ）、内部温度が２２０℃となっている。
有機塩素化合物分解触媒としては、有機塩素化合物を分解可能なチタン−バナジウム系等が採用されている。濾布１６０に吸着粉が付着されると、吸着粉に含まれた有機塩素化合物が有機塩素化合物分解触媒と接触し、その有機塩素化合物分解触媒の分解作用により有機塩素化合物が分解されて無害化する。
【００３５】
焼成工程部は、貯蔵サイロ１４からのセメント原料を、高温（８５０℃）に加熱する５段式のサイクロン１５を備えたプレヒータ１６と、窯尻部にプレヒータ１６の最下段部が連結され、窯前部に燃焼バーナ１７を有した乾式のロータリーキルン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、クリンカサイロから排出されたダストを捕集する同じく図示しない第２の集塵機とを備えている。
【００３６】
プレヒータ１６は、原料粉輸送設備１６５を介して、貯蔵サイロ１４から投入された粉砕原料がロータリーキルン１８内で焼成され易いように、上下５段のサイクロン１５を上側より順次通過しながら、下降するほど徐々に所定温度（９００℃）まで予熱する。
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、その内部で、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。
【００３７】
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。
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、含水量が多い一部のセメント原料だけは、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、原料ドライヤ１２内で加熱乾燥され、その後、乾燥原料排出設備１３２を経て原料ミル１３に投入される。原料ミル１３では、多数の金属ボールにより、原料ドライヤ１２からの乾燥原料とともにセメント原料が、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。
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の内部温度は約３００℃、原料ミル１３の内部温度は約１００〜２００℃となっている。
【００３８】
近年のセメント製造設備１０では、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）が混入されている。その際、前述したように原料ドライヤ１２および原料ミル１３の各内部が３００℃前後に加熱されているため、これらの内部で有機塩素化合物（主にダイオキシン類）が気化してしまう。排ガスに含まれるダストは、電気集塵機（集塵機）Ｂ１により捕集され、集塵ダストはダスト排送管１２３、粉砕原料輸送設備１２１を順に通過し、貯蔵サイロ１４に供給される。
【００３９】
貯蔵サイロ１４に貯蔵されたセメント原料は、次に焼成工程部に供給される。すなわち、粉砕されたセメント原料は、原料粉輸送設備１６５を介して、プレヒータ１６の上部に供給される。そして、粉砕原料は各サイクロン１５を順に下りながら最終的に８００℃まで予熱される。得られた予熱原料（セメント原料）は、ロータリーキルン１８の窯尻部に投入される。
ここで、予熱原料はキルンシェル内で回転しながら、燃焼バーナ１７を使用した１１００〜１４５０℃のバーナ加熱により、セメントクリンカに焼成される。得られたセメントクリンカは、窯前の端からクリンカクーラ１９に落下し、ここで冷却される。
【００４０】
一方、前記集塵機Ｂ１を通過した脱塵ガスには、煙道１２９に設けられた吸着粉の投入口１５０から、石炭微粉末からなる吸着粉が、排ガス（脱塵ガス）１ｍ３当たり１００ｇで投入される。これにより、脱塵ガス中に若干含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は、脱塵ガスとともに内部温度２２０℃のバグフィルタＢ２に、処理風量が１１２０ｍ３Ｎ／ｈで吸引される。バグフィルタＢ２に吸引された吸着粉は、濾布１６０の表側に積層された有機塩素化合物分解触媒付きのメンブレンフィルタ１６１に付着した状態で濾過される（図２）。このとき、吸着粉の濾過速度は１．１５ｍ／分（ｍａｘ）である。バグフィルタＢ２を通過したクリーンな脱塵ガスは、煙道１２９の下流部から煙突１３０を通って大気開放される。
【００４１】
メンブレンフィルタ１６１に付着した吸着粉の有機塩素化合物（ダイオキシンなど）は、チタン−バナジウム系の有機塩素化合物分解触媒に接触することで、この触媒の分解作用により化学分解されて無害化する。その後、バグフィルタＢ２により捕集された吸着粉は、吸着粉配送管３０を通して燃焼バーナ１７の燃料投入口に送られ、ここでセメントクリンカの焼成用の燃料の一部として使用される。このとき、仮に有機塩素化合物分解触媒との接触により吸着粉に吸着された有機塩素化合物の一部が未分解状態で残っていたとしても、吸着粉が焼成燃料の一部として使用されることで、未分解の有機塩素化合物は、焼成時に熱分解されて無害化する。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さらに低減させることができる。
【００４２】
このように、ここでは電気集塵機Ｂ１を通過した脱塵ガス中に、燃料を兼ねた吸着粉を所定量で供給することにより、脱塵ガス中に若干含まれるダイオキシン類およびＰＣＢなどの有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、その後、この吸着粉をバグフィルタＢ２により捕集し、焼成時の燃料として使用する。これにより、吸着粉に吸着された有機塩素化合物は熱分解され、無害化する。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、従来法に比べてより以上に低減させることができる。
また、有機塩素化合物を含む吸着粉を、セメントクリンカの焼成用の燃料の一部として燃焼バーナ１７に供給するので、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。しかも、焼成燃料の節約も図ることができる。
【００４３】
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の排ガス中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の排ガス中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１０Ａは、バグフィルタＢ２を省略し、吸着粉の投入口１５０を煙道１２９のうち、電気集塵機Ｂ１の直前に形成した点を特徴としている。
これにより、原料ドライヤ１２および原料ミル１３からの各排ガスは、煙道１２９を通って電気集塵機Ｂ１に吸引される直前に投入口１５０から吸着粉が混入され、排ガス中の有機塩素化合物が吸着粉に吸着される。
その後、有機塩素化合物を含む吸着粉は電気集塵機Ｂ１により捕集される。そして、電気集塵機Ｂ１から排出された集塵ダストは、ダスト排送管１２３、粉砕原料輸送設備１２１を順に通過し、貯蔵サイロ１４に供給される。
【００４４】
このように、焼成時に発生した排ガス中に吸着粉を供給することで、排ガス中に含まれた有機塩素化合物を吸着粉に吸着させ、この吸着粉を電気集塵機Ｂ１により捕集して焼成時の燃料とするので、セメント製造設備１０Ａ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、従来法に比べて低減させることができる。しかも、焼成用の燃料の節約を図ることができる。
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。
【００４５】
ここで、図４のグラフを参照して、この発明の実施例１に係るセメント製造設備１０を用いて、バグフィルタＢ２の入り口ガス温度と、ＰＣＢｓの低減率との関係を調査した結果を報告する。
図４から明らかなように、バグフィルタＢ２の入り口ガス温度が２１０〜２３０℃のとき、ＰＣＢｓの低減率が、他の温度のときに比べて高いことがわかった。なお、有機塩素化合物分解触媒の種類によっては、ＰＣＢｓの低減率が高まる温度が、上記温度とは異なる場合がある。
【００４６】
また、これとは別に、実施例１の有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有するバグフィルタと、電気集塵機とを使用した場合におけるバグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量の値（試験例１）と、有機塩素化合物分解触媒を含まない既成の濾布を使用したバグフィルタと、電気集塵機とを使用した場合におけるバグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量の値（比較例１）とを対比した結果を報告する。
すなわち、試験例１では、バグフィルタの排ガス中のＰＣＢ量／電気集塵機の排ガス中のＰＣＢ量は０．０５であった。また、比較例１では０．１２であった。これにより、有機塩素化合物分解触媒付きのバグフィルタを有した試験例１の方が、それを有さない比較例１に比べて、ＰＣＢ量が低減することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施例１に係るセメント製造設備の排ガス中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の排ガス中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バグフィルタの濾布の要部拡大断面図である。
【図３】この発明の実施例２に係るセメント製造設備の排ガス中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要部概略構成図である。
【図４】この発明の実施例１に係るバグフィルタの入り口ガス温度とＰＣＢｓの低減率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０Ａ セメント製造設備、
１７ 燃焼バーナ、
１８ ロータリーキルン、
Ｂ１ 電気集塵機（集塵機）、
Ｂ２ バグフィルタ（集塵機）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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中に吸着粉を供給することで、該焼成時に発生した排ガス中の有機塩素化合物を、前記吸着粉に吸着させる有機物吸着工程と、
前記有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集する集塵工程と、
該捕集された吸着粉を、前記セメントクリンカの焼成時の燃料に使用することで、前記吸着粉に吸着された有機塩素化合物を分解する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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項２】
前記集塵機は、有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有したバグフィルタで、
前記排ガスは、電気集塵機を通過した脱塵ガス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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項３】
前記セメントクリンカの焼成は、ロータリーキルンを用いて行われ、
前記吸着粉は、前記ロータリーキルンの燃焼バーナの燃料として使用され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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項４】
前記吸着粉は、石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末の少なくとも一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項であるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項１】
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中に吸着粉を供給することで、該焼成時に発生した排ガス中の有機塩素化合物を、前記吸着粉に吸着させる有機物吸着工程と、
前記有機塩素化合物を含む吸着粉を集塵機により捕集する集塵工程と、
該捕集された吸着粉を、前記セメントクリンカの焼成時の燃料に使用することで、前記吸着粉に吸着された有機塩素化合物を分解する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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項２】
前記集塵機は、有機塩素化合物分解触媒付きの濾布を有したバグフィルタで、
前記排ガスは、電気集塵機を通過した脱塵ガス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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項３】
前記セメントクリンカの焼成は、ロータリーキルンを用いて行われ、
前記吸着粉は、前記ロータリーキルンの燃焼バーナの燃料として使用され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の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【請求項４】
前記吸着粉は、石炭微粉末、活性炭微粉末、コークス微粉末の少なくとも一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項であるセメント製造設備の排ガス中の有機塩素化合物低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−４５６４８（Ｐ２００７−４５６４８Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３００７９（Ｐ２００５−２３００７９）
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【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１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月８日（２００５．８．８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]