セメント製造装置およびセメント製造方法
【課題】セメント原料として再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制し、得られるセメントの品質を安定化する。
【解決手段】セメント製造装置は、セメント焼成設備１０と、セパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４と、排ガス中に含まれるダストから粗粒および微粒を捕集する電気集塵機２２と、電気集塵機２２で捕集された粗粒をセメント焼成設備１０に再供給する再供給手段２３と、有害物質濃度検出器２４と、電気集塵機２２で捕集された微粒を貯留するタンク２５と、セパレータ回転数制御手段１４ｂと、微粒ダスト導入量制御手段２１とを有する。排ガス中の有害物質濃度が有害物質濃度検出器２４で検出され、その検出値に基づいて、セパレータ回転数制御手段１４ｂはセパレータ１４ａの回転数を制御し、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３への微粒の導入量を制御する。
【解決手段】セメント製造装置は、セメント焼成設備１０と、セパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４と、排ガス中に含まれるダストから粗粒および微粒を捕集する電気集塵機２２と、電気集塵機２２で捕集された粗粒をセメント焼成設備１０に再供給する再供給手段２３と、有害物質濃度検出器２４と、電気集塵機２２で捕集された微粒を貯留するタンク２５と、セパレータ回転数制御手段１４ｂと、微粒ダスト導入量制御手段２１とを有する。排ガス中の有害物質濃度が有害物質濃度検出器２４で検出され、その検出値に基づいて、セパレータ回転数制御手段１４ｂはセパレータ１４ａの回転数を制御し、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３への微粒の導入量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント焼成設備から排出される排ガスを処理するための手段を備えたセメント製造装置、およびセメント製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント工場では、多種多様な廃棄物をセメント焼成用燃料やセメント原料の一部として使用されるようになってきている。それらの廃棄物には水銀等の揮発性の高い重金属が含まれることがあり、そのような揮発性の高い有害物質はセメント焼成設備で揮発して排ガス中に含有されることがある。セメント製造工程内の有害物質は、系外へ排出されるまでの工程で、排ガスに含まれるセメント原料や循環ダストに吸着し、工程内を循環しており、セメント原料や循環ダストに吸着しなかった有害物質は排ガスとともに系外（大気中）へ放出される。
【０００３】
そこで、系外へ放出される有害物質の量を低減するため、例えば特許文献１には、セメント焼成設備から排出された排ガス中に含まれるダストを集塵機で捕集し、捕集したダストを、そのダストに含まれる揮発性金属成分の揮発温度以上に加熱することによって、有害物質である重金属をガス化して除去することが開示されている。また、特許文献２には、セメント焼成設備から排出された排ガスを、例えば集塵機によって重金属の含有量の高いダストと重金属の含有量の低いダストに分離して回収した後、得られた重金属の含有量の低いダストをセメント焼成設備に供給することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５５３１号公報
【特許文献２】特開２００６−４５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の技術では、ダストの一部をセメント原料としてセメント焼成装置へ再供給しているが、再供給されるダストから重金属を完全に除去することは極めて困難であり、結果的に、得られるセメントは、ごく微量ではあるが重金属を含有する。一方、ダストに含まれる重金属の一部は、セメント焼成用燃料やセメント原料の一部として供給される廃棄物に由来している。廃棄物はその種類によって組成が様々であり、例えば重金属の含有量は廃棄物によって大きく異なる。廃棄物はその種類によって組成が様々であり、例えば重金属の含有量は廃棄物によって大きく異なるため、結果としてダスト中の重金属の含有量は変動しやすい。そのため、使用される廃棄物の種類によって、セメントの焼成条件や、得られるセメントの組成が変動し、結果的にセメントの品質にばらつきが生じてしまうおそれがある。特許文献１、２に開示された技術では、ダストに含まれる重金属等の有害物質のばらつきは考慮されていない。
【０００６】
本発明の目的は、資源循環型社会の構築と環境負荷低減を両立させるために、重金属含有量の異なる多種多様な廃棄物を使用しながら、排ガスから排出されやすい揮発性の高い有害物質の濃度を安定的に制御できるセメント製造装置およびセメント製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセメント製造装置は、セメント焼成設備と、
前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミルであって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミルから排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータを備えた竪型ミルと、
前記竪型ミルから排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機と、
前記電気集塵機により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備に再供給する再供給手段と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器と、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段と、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留するタンクと、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記タンクから前記再供給手段への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段と、
をさらに有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のセメント製造方法は、セメント焼成設備でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータを備えた竪型ミルによって、前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミルから排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御することと、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータの回転数、および電気集塵機で捕集された微粒の再供給手段への導入を制御することで、電気集塵機で捕集されるダストの有害物質含有量およびセメント焼成設備で再利用されるダストの有害物質含有量を、それらの変動が抑制されるように制御することができる。その結果、安定した品質でセメントを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるセメント製造装置の概略図である。
【図２】図１に示すセメント製造装置における、セパレータ回転数の制御およびタンクからの微粒の払い出しの制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示す制御による排ガス中の有害物質濃度の経時的変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、セメント焼成設備１０および竪型ミル１４を備えた本発明の一実施形態によるセメント製造装置が示されている。なお、図１において、固体とガスの流れを矢印で示しているが、固体の流れは実線矢印で示し、ガスの流れは破線矢印で示している。また、有害物質を含んでいる可能性の高い微粒成分の流れは一点鎖線で示している。
【００１２】
石灰石、珪石、粘土、鉄源および廃棄物等からなるセメント原料は、所定の諸率に配合調合された後、コンベア１５で搬送されて竪型ミル１４に供給され、竪型ミル１４では、セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いてセメント原料が乾燥・粉砕され、粉砕されたセメント原料とともに排ガスが排出される。また、後述するように、ロータリーキルン１２および／または仮焼炉１３では燃料として可燃性廃棄物が燃焼処理され、これらの廃棄物中に含まれる揮発性重金属が排ガス中に混入してセメント製造装置内を循環している。
【００１３】
竪型ミル１４は、セパレータ１４ａと、セパレータ１４ａの回転数を制御する、例えば制御回路として与えることのできるセパレータ回転数制御手段１４ｂと、回転するテーブル１４ｃと、テーブル１４ｃ上に微小な隙間を介して配置されたローラ１４ｄ等と、を有している。セメント原料は、テーブル１４ｃ上に供給され、テーブル１４ｃの回転による遠心力でテーブル１４ｃの外周部へ移動し、テーブル１４ｃとローラ１４ｄとの間で圧縮およびせん断されることによって粉砕される。粉砕されたセメント原料は、セメント焼成設備１０から導入された排ガスとともにセパレータ１４ａに送り込まれ、セパレータ１４ａは、回転により生じる気流を利用してセメント原料を所定の粒度に分級し、竪型ミル１４から排出されるセメント原料の粒度は、セパレータ回転数制御手段１４ｂによってセパレータ１４ａ回転数を制御することによって調整することができる。一般に、セパレータ１４ａの回転数を高くするほど、排出されるセメント原料は、粒径の小さいものの割合が多くなる。
【００１４】
セメント焼成設備１０から排出された排ガスは、セメント製造装置を循環する循環ダスト（以下、単にダストともいう）を含んでいる。本発明で取り扱う排ガスに含まれるダストは、セメント原料を含んでいるが、本発明における排ガス処理では、セメント原料もダストとして他の粒子と特に区別することなく処理する。よって、本発明では、排ガスの処理に関して述べるとき、セメント原料と他の粒子とを区別せず単にダストという。
【００１５】
前述のように、セメント原料には廃棄物が含まれているが、廃棄物には、水銀、タリウム、セレン、カドミウム、亜鉛、鉛およびヒ素など揮発性の高い重金属類が含まれていることがある。これらの有害物質は、ダストに吸着した状態およびガスの状態で排ガス中に含まれている。
【００１６】
セメント焼成設備１０は、サスペンションプレヒータ１１とロータリーキルン１２とを有している。サスペンションプレヒータ１１の上段に供給されたセメント送入原料は、サスペンションプレヒータ１１で予熱・仮焼され、予熱・仮焼された最下段サイクロン原料は、ロータリーキルン１２で約１４５０℃で焼成され、冷却後に排出され、これによって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、石膏等を添加された後、仕上げミル（不図示）で粉砕されてセメントとされる。
【００１７】
一般に、セメント焼成設備１０と竪型ミル１４との間には、セメント焼成設備１０から排出された排ガスを冷却するための調湿塔１６が設置されており、セメント焼成設備１０から排出された排ガスは、調湿塔１６で冷却された後、セメント原料の乾燥用に竪型ミル１４に供給される。なお、図１に二点鎖線で示すように、セメント製造装置１０からの排ガスを、調湿塔１６を介さずに直接、竪型ミル１４に供給してもよい。
【００１８】
セメント製造装置は、セメント焼成設備１０から竪型ミル１４を経て排出された排ガスのセメント原料およびダストを粗粒と微粒とに分級し、捕集する電気集塵機２２と、電気集塵機２２で捕集されたダストの粗粒をセメント製造設備１０に再供給するための再供給手段２３とを有している。再供給手段２３は、例えば、空気輸送機、スクリューコンベア、ベルトコンベア、バケットエレベータ等で構成することができる。また、再供給手段２３とセメント焼成設備１０との間には、セメント原料とダストとを均一に混合するブレンディングサイロと、セメント焼成設備１０へ送入されるセメント原料を貯蔵するストレージサイロとを有している（不図示）。
【００１９】
セメント製造装置は、電気集塵機２２で粗粒および微粒が捕集された後の浄化排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器２４と、電気集塵機２２で捕集された微粒を貯留するタンク２５と、タンク２５の出口側において再供給手段２３までの払い出しラインに設けられ、有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて、タンク２５から再供給手段２３へ導入される微粒の量を制御する微粒ダスト導入量制御手段２１と、をさらに有している。
【００２０】
有害物質濃度検出器２４は、電気集塵機２２と、電気集塵機２２から排出された、ダストを捕集した後の浄化排ガスを大気中に放出する煙突２６との間のガス移送ラインに設置されている。有害物質濃度検出器２４は、例えば、有害物質として水銀濃度を連続的に検出したり、他の有害物質の検出器と組み合わせて複数種類の有害物質の濃度を連続的に検出したりすることもできる。有害物質濃度検出器２４によって検出された有害物質濃度の検出値は、竪型ミル１４のセパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１へ送られる。
【００２１】
有害物質濃度検出器２４からの検出値に基づいて、セパレータ回転制御手段１４ｂは、検出値が所定のしきい値以上になったとき（有害物質濃度が所定の濃度以上になったとき）に、セパレータ１４ａの回転数を増加させるようにセパレータ１４ａの回転数を制御する。例えば水銀濃度の場合は０．０５ｍｇ／ｍ3以下を所定のしきい値として設定させると。
【００２２】
一方、微粒ダスト導入量制御手段２１は、有害物質濃度検出器２４からの検出値が所定のしきい値以上であるときには、タンク２５に貯留されている微粒が再供給手段２３へ導入されないようにしているが、検出値がしきい値未満である場合、タンク２５に貯留されている微粒を再供給手段２３へ導入する。微粒ダスト導入量制御手段２１は、例えばダンパで構成することができる。
【００２３】
次に、上述したセメント製造装置１０による排ガスの処理手順を説明する。
【００２４】
調湿塔１６および竪型ミル１４を経てセメント焼成設備１０から排出された、ダストを含む排ガスは、電気集塵機２２へ導入され、電気集塵機２２で排ガス中のセメント原料および循環ダストが粗粒と微粒とに分級されて捕集される。電気集塵機２２で捕集された粗粒は再供給手段２３に導入され、再供給手段２３によってセメント原料の一部としてセメント焼成設備１０に供給される。一方、電気集塵機２２で捕集された微粒は、タンク２５に導入される。排ガス処理の初期段階では、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを開いて、タンク２５内に導入された微粒が再供給手段２３へ導入されるようにしている。
【００２５】
一般的に有害物質は、粒径が比較的小さい（比表面積が大きい）ダストに吸着しやすく、粒径が比較的大きい（比表面積が小さい）ダストには吸着しにくい。よって、タンク２５に貯留される微粒は、有害物質の含有量が、そのまま再供給手段２３からセメント焼成設備１０に供給される粗粒と比べて高い。
【００２６】
電気集塵機２２で粗粒および微粒が捕集された後の排ガスである浄化排ガスは、煙突２６へ導入され、煙突２６から大気中へ放出される。また、浄化排ガスは、電気集塵機２２から煙突２６までの移送ラインの工程で、有害物質濃度検出器２４により有害物質濃度が検出される。有害物質濃度の検出値は、竪型ミル１４のセパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１へ送られる。
【００２７】
セパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１は、有害物質濃度検出器２４の検出値に応じて、それぞれセパレータ１４ａの回転数およびタンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインの開閉を制御する。以下、これらの制御について、有害物質濃度として水銀濃度を検出する場合を例に挙げて、図２等を参照しつつ説明する。
【００２８】
有害物質濃度検出器２４にて浄化排ガス中の水銀濃度が検出される（Ｓ１０１）と、その検出値はセパレータ回転数制御手段１４ｂへ送られる。セパレータ回転数制御手段１４は、送られた検出値を、予め定められたしきい値Ａと比較する（Ｓ１０２）。比較の結果、検出値がしきい値Ａ未満であれば、セパレータ回転制御手段１４ｂは、セパレータ１４ａを通常運転における回転数で回転させる（Ｓ１０４）。
【００２９】
一方、水銀濃度の検出値がしきい値Ａ以上であれば、セパレータ回転数制御手段１４ｂは、セパレータ１４ａの回転数を増加させ、通常よりも高い回転数でセパレータ１４ａを回転させる（Ｓ１０３）。セパレータ１４ａの回転数を増加させることにより、竪型ミル１４から排出されるセメント原料および循環ダストは、粒径が小さくなり、有害物質がより吸着しやすい。よって、セパレータ１４ａの回転数を増加させ、セメント原料および循環ダストの粒径をより小さくすることで、ダストへの有害物質の吸着が促進され、結果的に浄化排ガス中の有害物質濃度が低下する。また、セメント原料および循環ダストの小径化による有害物質の吸着促進がセパレータ１２ａの回転数制御によって行なわれ、これは電気集塵機２２でのダストの捕集に直ちに反映されるので、有害物質の除去に即効性を持たせることができる。なお、ダストをより小径化することで、電気集塵機２２で捕集される微粒の割合が増加し、タンク２５へ導入される微粒の量も増えることになる。
【００３０】
有害物質濃度検出器２４にて検出された排ガス中の水銀濃度の検出値は、微粒ダスト導入量制御手段２１へも送られる。微粒ダスト導入量制御手段２１は、送られた検出値を、予め定められたしきい値Ｂと比較する（Ｓ１０５）。比較の結果、検出値がしきい値Ｂ以上であれば、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを閉じる（Ｓ１０７）。これによって、電気集塵機２２からタンク２５に導入された微粒は、タンク２５内に貯留される。
【００３１】
一方、水銀濃度の検出値がしきい値Ｂ未満であれば、微粒ダスト導入制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを開く（Ｓ１０６）。払い出しラインを開くことによって、タンク２５内に貯留されていた微粒が、再供給手段２３を通じてセメント焼成設備１０へ供給される。微粒は、粗粒に比べて有害物質の含有量が高い。よって、排ガス中の水銀濃度が低下した場合に、タンク２５に貯留されている微粒をセメント焼成設備１０へ供給することで、セメント焼成設備１０から排出される排ガス中の水銀濃度が上昇することになる。
【００３２】
図２に示したフローでは、セパレータ１４ａの回転数の制御の後に、タンク２５の払い出しラインの開閉制御を行なっているが、これらの制御の順番は逆であってもよいし、並行して行なってもよい。
【００３３】
上記の制御による、排ガス中の水銀濃度検出値の経時的変化、セパレータ回転数の経時的変化、および払い出しラインの開閉の経時的変化の一例を図３に示す。図３に示す例では、しきい値Ａとしきい値Ｂが同じ場合を示している。図３において、実線は本発明による制御を行った場合を示し、破線は本発明による制御を行わなかった場合を示す。
【００３４】
図３において、排ガス中の水銀濃度が次第に上昇し、時間Ｔ１でしきい値に達する。それと同時に、セパレータ回転数が増加され、時間Ｔ１１において開いていたタンク２５の払い出しラインが閉じられる（Ｔ１からＴ１１までの時間は制御応答遅れによるタイムラグである）。これによって、水銀の含有量が高い微粒はタンク２５に貯留されるため、メント焼成設備１０への水銀の供給が抑制され、また、竪型ミル１４においてセパレータ１４ａの回転数が増加するため、セメント原料および循環ダストへの水銀の吸着が促進され、結果的に排ガス中の水銀濃度は低下する。
【００３５】
時間Ｔ２を過ぎると、排ガス中の水銀濃度はしきい値よりも低下する。水銀濃度がしきい値未満になった時点で、セパレータ回転数が通常の回転数に戻され、時間Ｔ２１においてタンク２５の払い出しラインが開かれる（Ｔ２からＴ２１までの時間は制御応答遅れによるタイムラグである）。払い出しラインが開かれることによって、水銀の含有量が高い微粒がタンク２５からセメント焼成設備１０へ供給されるため、結果的に、排ガス中の水銀濃度は上昇していく。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、排ガス中の有害物質濃度を検出し、有害物質濃度が高い場合は、有害物質がセメント原料および循環ダストに吸着しやすくなるようにセパレータ１４ａの回転を制御して排ガス中の有害物質濃度を低下させ、かつ、有害物質濃度が低い場合は、電気集塵機２２で捕集したダストのうち有害物質の含有量が高いダストをセメント焼成設備１０に再供給する。
【００３７】
このような制御によって、排ガス中に含まれる有害物質濃度の変動を、セパレータ回転数および払い出しラインの開閉を制御しない場合（図３中、破線で示す）と比較して抑制することができる。排ガス中の有害物質濃度の安定化は、排ガス中のダストの有害物質含有量の安定化を意味する。
【００３８】
図３では、セパレータ１４ａの回転数を増加させるトリガーとなるしきい値Ａと、タンク２５の払い出しラインを開閉させるトリガーとなるしきい値Ｂとが同じ値であり、セパレータ回転数の制御とタンク２５の払い出しラインの開閉制御が同時に行なわれる例を示したが、これらのしきい値Ａ、Ｂは互いに異なっていてもよい。しきい値Ａ、Ｂが異なる場合は、セパレータ１４ａの回転数制御とタンク２５の払い出しライン開閉制御を独立して行なうことができる。
【００３９】
また、上述した説明では、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５の払い出しラインを開いたり閉じたりするように制御する例が示されているが、払い出しラインの開度を制御するように構成されていてもよい。この場合は、しきい値と検出値との差の程度に応じて払い出しラインの開度を制御するようにすれば、排ガス中の有害物質濃度の変動をより小さくすることができる。
【００４０】
さらに、以上説明した排ガスの処理手順において、有害物質をより効率よく吸着させることができるようにするために、竪型ミル１４で乾燥・粉砕されたセメント原料のＢＥＴ比表面積は、２〜４ｍ2／ｇであることが好ましい。この値が２ｍ2／ｇ未満であると、セメントクリンカ中のｆ．ＣａＯが増大しやすく、また、水銀等の有害物質の吸着量が減少するので、好ましくない。一方、この値が４ｍ2／ｇよりも大きいと、電気集塵機２２で捕集できるダストの量が減少するため、セメント原料としての供給量が減少してしまうため、好ましくない。
【００４１】
以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下の（１）〜（３）に記載するセメント製造装置、および（４）〜（５）に記載するセメント製造方法が提供される。
【００４２】
（１） セメント焼成設備１０と、
前記セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミル１４であって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミル１４から排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４と、
前記竪型ミル１４から排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機２２と、
前記電気集塵機２２により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備１０に再供給する再供給手段２３と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器２４と、
前記有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて前記セパレータ１４ａの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段１４ｂと、
前記電気集塵機２２により捕集された微粒を貯留するタンク２５と、
前記有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて前記タンク２５から前記再供給手段２３への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段２１と、
をさらに有することを特徴とするセメント製造装置。
【００４３】
上記のとおり構成されたセメント製造装置によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数が制御され、竪型ミル１４から排出されるダストの粒度を調整する。一般に、排ガス中のダストは粒径が小さいほど有害物質が吸着しやすく、電気集塵機２２で捕集される微粒は粗粒に比べて有害物質の含有量が高い。そこで、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数を制御することで、電気集塵機２２で捕集される微粒の量、すなわち有害物質の量が制御される。
【００４４】
一方、セメント焼成設備１０は廃棄物を燃料の一部としているため、廃棄物の種類によってダストの有害物質含有量が変化する。そのため、排ガス中の有害物質濃度に応じて、有害物質の含有量の高い微粒を貯留しているタンクから再供給手段２３への、微粒の導入を制御することで、再供給手段を介してセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量が制御される。
【００４５】
これらの制御を適切に行なうことによって、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００４６】
（２） 上記（１）に記載のセメント製造装置において、
前記セパレータ回転数制御手段１４ｂは、前記有害物質検出器２４の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータ１４ａの回転数を増加させ、
前記微粒ダスト導入量制御手段２１は、前記有害物質検出器２４の検出値が所定のしきい値未満になったときに、前記タンク２５から前記再供給手段２１へ前記微粒を導入させること
を特徴とするセメント製造装置。
【００４７】
このように、セパレータ回転数制御手段１４ｂが、排ガス中の有害物質濃度が高い場合にセパレータ１４ａの回転数を増加させてダストを微細化することにより、ダストへの有害物質の吸着を促進させ、有害物質を電気集塵機２２にて効率的に捕集することができる。また、微粒ダスト導入量制御手段２１が、排ガス中の有害物質濃度が高い場合は、微粒をタンク２５に貯留して有害物質の含有量が低い粗粒のみを再供給手段２３に導入し、排ガス中の有害物質濃度が低い場合は、タンク２５に貯留された、有害物質の含有量が高い微粒を再供給手段２３に導入するようにすることで、セメント製造設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００４８】
（３） 上記（１）または（２）に記載のセメント製造装置において、
前記前記竪型ミル１４は、前記セメント原料をＢＥＴ比表面積が２〜４ｍ2／ｇとなるように粉砕すること
を特徴とするセメント製造装置。
【００４９】
ＢＥＴ比表面積を上記の範囲とすることで、有害物質をダストに効率よく吸着させることができる。
【００５０】
（４） セメント焼成設備１０でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４によって、前記セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミル１４から排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備１０に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータ１４ａの回転数を制御することと、
前記電気集塵機２２により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段２３への導入を制御することと、
を含むことを特徴とするセメント製造方法。
【００５１】
上記のセメント製造方法によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数を制御することで、電気集塵機２２で捕集される、有害物質の含有量が高い微粒の量を制御でき、また、排ガス中の有害物質濃度に応じて、再供給手段２３への微粒の導入を制御することで、セメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量を制御できる。これらの制御を適切に行なうことによって、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００５２】
（５） 上記（４）に記載のセメント製造方法において、
前記セパレータ１４ａの回転数を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータ１４ａの回転数を増加させることを含み、
前記微粒の前記再供給手段２３への導入を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値未満になったときに、貯留されている微粒を前記再供給手段２３へ導入させることを含むこと
を特徴とするセメント製造方法。
【００５３】
排ガス中の有害物質濃度が高い場合はセパレータ１４ａの回転数を増加させてダストへの有害物質の吸着を促進させ、逆に有害物質濃度が低い場合は、有害物質の含有量が高い微粒がセメント製造設備１０に再供給されるようにすることで、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ セメント焼成設備
１１ サスペンションプレヒータ
１２ ロータリーキルン
１３ 仮焼炉
１４ 竪型ミル
１４ａ セパレータ
１４ｂ セパレータ回転制御手段
１４ｃ テーブル
１４ｄ ローラ
１５ コンベア
１６ 調湿塔
２１ 微粒ダスト導入量制御手段
２２ 電気集塵機
２３ 再供給手段
２４ 有害物質濃度検出器
２５ タンク
２６ 煙突
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント焼成設備から排出される排ガスを処理するための手段を備えたセメント製造装置、およびセメント製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント工場では、多種多様な廃棄物をセメント焼成用燃料やセメント原料の一部として使用されるようになってきている。それらの廃棄物には水銀等の揮発性の高い重金属が含まれることがあり、そのような揮発性の高い有害物質はセメント焼成設備で揮発して排ガス中に含有されることがある。セメント製造工程内の有害物質は、系外へ排出されるまでの工程で、排ガスに含まれるセメント原料や循環ダストに吸着し、工程内を循環しており、セメント原料や循環ダストに吸着しなかった有害物質は排ガスとともに系外（大気中）へ放出される。
【０００３】
そこで、系外へ放出される有害物質の量を低減するため、例えば特許文献１には、セメント焼成設備から排出された排ガス中に含まれるダストを集塵機で捕集し、捕集したダストを、そのダストに含まれる揮発性金属成分の揮発温度以上に加熱することによって、有害物質である重金属をガス化して除去することが開示されている。また、特許文献２には、セメント焼成設備から排出された排ガスを、例えば集塵機によって重金属の含有量の高いダストと重金属の含有量の低いダストに分離して回収した後、得られた重金属の含有量の低いダストをセメント焼成設備に供給することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５５３１号公報
【特許文献２】特開２００６−４５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の技術では、ダストの一部をセメント原料としてセメント焼成装置へ再供給しているが、再供給されるダストから重金属を完全に除去することは極めて困難であり、結果的に、得られるセメントは、ごく微量ではあるが重金属を含有する。一方、ダストに含まれる重金属の一部は、セメント焼成用燃料やセメント原料の一部として供給される廃棄物に由来している。廃棄物はその種類によって組成が様々であり、例えば重金属の含有量は廃棄物によって大きく異なる。廃棄物はその種類によって組成が様々であり、例えば重金属の含有量は廃棄物によって大きく異なるため、結果としてダスト中の重金属の含有量は変動しやすい。そのため、使用される廃棄物の種類によって、セメントの焼成条件や、得られるセメントの組成が変動し、結果的にセメントの品質にばらつきが生じてしまうおそれがある。特許文献１、２に開示された技術では、ダストに含まれる重金属等の有害物質のばらつきは考慮されていない。
【０００６】
本発明の目的は、資源循環型社会の構築と環境負荷低減を両立させるために、重金属含有量の異なる多種多様な廃棄物を使用しながら、排ガスから排出されやすい揮発性の高い有害物質の濃度を安定的に制御できるセメント製造装置およびセメント製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセメント製造装置は、セメント焼成設備と、
前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミルであって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミルから排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータを備えた竪型ミルと、
前記竪型ミルから排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機と、
前記電気集塵機により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備に再供給する再供給手段と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器と、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段と、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留するタンクと、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記タンクから前記再供給手段への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段と、
をさらに有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のセメント製造方法は、セメント焼成設備でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータを備えた竪型ミルによって、前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミルから排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御することと、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータの回転数、および電気集塵機で捕集された微粒の再供給手段への導入を制御することで、電気集塵機で捕集されるダストの有害物質含有量およびセメント焼成設備で再利用されるダストの有害物質含有量を、それらの変動が抑制されるように制御することができる。その結果、安定した品質でセメントを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるセメント製造装置の概略図である。
【図２】図１に示すセメント製造装置における、セパレータ回転数の制御およびタンクからの微粒の払い出しの制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示す制御による排ガス中の有害物質濃度の経時的変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、セメント焼成設備１０および竪型ミル１４を備えた本発明の一実施形態によるセメント製造装置が示されている。なお、図１において、固体とガスの流れを矢印で示しているが、固体の流れは実線矢印で示し、ガスの流れは破線矢印で示している。また、有害物質を含んでいる可能性の高い微粒成分の流れは一点鎖線で示している。
【００１２】
石灰石、珪石、粘土、鉄源および廃棄物等からなるセメント原料は、所定の諸率に配合調合された後、コンベア１５で搬送されて竪型ミル１４に供給され、竪型ミル１４では、セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いてセメント原料が乾燥・粉砕され、粉砕されたセメント原料とともに排ガスが排出される。また、後述するように、ロータリーキルン１２および／または仮焼炉１３では燃料として可燃性廃棄物が燃焼処理され、これらの廃棄物中に含まれる揮発性重金属が排ガス中に混入してセメント製造装置内を循環している。
【００１３】
竪型ミル１４は、セパレータ１４ａと、セパレータ１４ａの回転数を制御する、例えば制御回路として与えることのできるセパレータ回転数制御手段１４ｂと、回転するテーブル１４ｃと、テーブル１４ｃ上に微小な隙間を介して配置されたローラ１４ｄ等と、を有している。セメント原料は、テーブル１４ｃ上に供給され、テーブル１４ｃの回転による遠心力でテーブル１４ｃの外周部へ移動し、テーブル１４ｃとローラ１４ｄとの間で圧縮およびせん断されることによって粉砕される。粉砕されたセメント原料は、セメント焼成設備１０から導入された排ガスとともにセパレータ１４ａに送り込まれ、セパレータ１４ａは、回転により生じる気流を利用してセメント原料を所定の粒度に分級し、竪型ミル１４から排出されるセメント原料の粒度は、セパレータ回転数制御手段１４ｂによってセパレータ１４ａ回転数を制御することによって調整することができる。一般に、セパレータ１４ａの回転数を高くするほど、排出されるセメント原料は、粒径の小さいものの割合が多くなる。
【００１４】
セメント焼成設備１０から排出された排ガスは、セメント製造装置を循環する循環ダスト（以下、単にダストともいう）を含んでいる。本発明で取り扱う排ガスに含まれるダストは、セメント原料を含んでいるが、本発明における排ガス処理では、セメント原料もダストとして他の粒子と特に区別することなく処理する。よって、本発明では、排ガスの処理に関して述べるとき、セメント原料と他の粒子とを区別せず単にダストという。
【００１５】
前述のように、セメント原料には廃棄物が含まれているが、廃棄物には、水銀、タリウム、セレン、カドミウム、亜鉛、鉛およびヒ素など揮発性の高い重金属類が含まれていることがある。これらの有害物質は、ダストに吸着した状態およびガスの状態で排ガス中に含まれている。
【００１６】
セメント焼成設備１０は、サスペンションプレヒータ１１とロータリーキルン１２とを有している。サスペンションプレヒータ１１の上段に供給されたセメント送入原料は、サスペンションプレヒータ１１で予熱・仮焼され、予熱・仮焼された最下段サイクロン原料は、ロータリーキルン１２で約１４５０℃で焼成され、冷却後に排出され、これによって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、石膏等を添加された後、仕上げミル（不図示）で粉砕されてセメントとされる。
【００１７】
一般に、セメント焼成設備１０と竪型ミル１４との間には、セメント焼成設備１０から排出された排ガスを冷却するための調湿塔１６が設置されており、セメント焼成設備１０から排出された排ガスは、調湿塔１６で冷却された後、セメント原料の乾燥用に竪型ミル１４に供給される。なお、図１に二点鎖線で示すように、セメント製造装置１０からの排ガスを、調湿塔１６を介さずに直接、竪型ミル１４に供給してもよい。
【００１８】
セメント製造装置は、セメント焼成設備１０から竪型ミル１４を経て排出された排ガスのセメント原料およびダストを粗粒と微粒とに分級し、捕集する電気集塵機２２と、電気集塵機２２で捕集されたダストの粗粒をセメント製造設備１０に再供給するための再供給手段２３とを有している。再供給手段２３は、例えば、空気輸送機、スクリューコンベア、ベルトコンベア、バケットエレベータ等で構成することができる。また、再供給手段２３とセメント焼成設備１０との間には、セメント原料とダストとを均一に混合するブレンディングサイロと、セメント焼成設備１０へ送入されるセメント原料を貯蔵するストレージサイロとを有している（不図示）。
【００１９】
セメント製造装置は、電気集塵機２２で粗粒および微粒が捕集された後の浄化排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器２４と、電気集塵機２２で捕集された微粒を貯留するタンク２５と、タンク２５の出口側において再供給手段２３までの払い出しラインに設けられ、有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて、タンク２５から再供給手段２３へ導入される微粒の量を制御する微粒ダスト導入量制御手段２１と、をさらに有している。
【００２０】
有害物質濃度検出器２４は、電気集塵機２２と、電気集塵機２２から排出された、ダストを捕集した後の浄化排ガスを大気中に放出する煙突２６との間のガス移送ラインに設置されている。有害物質濃度検出器２４は、例えば、有害物質として水銀濃度を連続的に検出したり、他の有害物質の検出器と組み合わせて複数種類の有害物質の濃度を連続的に検出したりすることもできる。有害物質濃度検出器２４によって検出された有害物質濃度の検出値は、竪型ミル１４のセパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１へ送られる。
【００２１】
有害物質濃度検出器２４からの検出値に基づいて、セパレータ回転制御手段１４ｂは、検出値が所定のしきい値以上になったとき（有害物質濃度が所定の濃度以上になったとき）に、セパレータ１４ａの回転数を増加させるようにセパレータ１４ａの回転数を制御する。例えば水銀濃度の場合は０．０５ｍｇ／ｍ3以下を所定のしきい値として設定させると。
【００２２】
一方、微粒ダスト導入量制御手段２１は、有害物質濃度検出器２４からの検出値が所定のしきい値以上であるときには、タンク２５に貯留されている微粒が再供給手段２３へ導入されないようにしているが、検出値がしきい値未満である場合、タンク２５に貯留されている微粒を再供給手段２３へ導入する。微粒ダスト導入量制御手段２１は、例えばダンパで構成することができる。
【００２３】
次に、上述したセメント製造装置１０による排ガスの処理手順を説明する。
【００２４】
調湿塔１６および竪型ミル１４を経てセメント焼成設備１０から排出された、ダストを含む排ガスは、電気集塵機２２へ導入され、電気集塵機２２で排ガス中のセメント原料および循環ダストが粗粒と微粒とに分級されて捕集される。電気集塵機２２で捕集された粗粒は再供給手段２３に導入され、再供給手段２３によってセメント原料の一部としてセメント焼成設備１０に供給される。一方、電気集塵機２２で捕集された微粒は、タンク２５に導入される。排ガス処理の初期段階では、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを開いて、タンク２５内に導入された微粒が再供給手段２３へ導入されるようにしている。
【００２５】
一般的に有害物質は、粒径が比較的小さい（比表面積が大きい）ダストに吸着しやすく、粒径が比較的大きい（比表面積が小さい）ダストには吸着しにくい。よって、タンク２５に貯留される微粒は、有害物質の含有量が、そのまま再供給手段２３からセメント焼成設備１０に供給される粗粒と比べて高い。
【００２６】
電気集塵機２２で粗粒および微粒が捕集された後の排ガスである浄化排ガスは、煙突２６へ導入され、煙突２６から大気中へ放出される。また、浄化排ガスは、電気集塵機２２から煙突２６までの移送ラインの工程で、有害物質濃度検出器２４により有害物質濃度が検出される。有害物質濃度の検出値は、竪型ミル１４のセパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１へ送られる。
【００２７】
セパレータ回転数制御手段１４ｂおよび微粒ダスト導入量制御手段２１は、有害物質濃度検出器２４の検出値に応じて、それぞれセパレータ１４ａの回転数およびタンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインの開閉を制御する。以下、これらの制御について、有害物質濃度として水銀濃度を検出する場合を例に挙げて、図２等を参照しつつ説明する。
【００２８】
有害物質濃度検出器２４にて浄化排ガス中の水銀濃度が検出される（Ｓ１０１）と、その検出値はセパレータ回転数制御手段１４ｂへ送られる。セパレータ回転数制御手段１４は、送られた検出値を、予め定められたしきい値Ａと比較する（Ｓ１０２）。比較の結果、検出値がしきい値Ａ未満であれば、セパレータ回転制御手段１４ｂは、セパレータ１４ａを通常運転における回転数で回転させる（Ｓ１０４）。
【００２９】
一方、水銀濃度の検出値がしきい値Ａ以上であれば、セパレータ回転数制御手段１４ｂは、セパレータ１４ａの回転数を増加させ、通常よりも高い回転数でセパレータ１４ａを回転させる（Ｓ１０３）。セパレータ１４ａの回転数を増加させることにより、竪型ミル１４から排出されるセメント原料および循環ダストは、粒径が小さくなり、有害物質がより吸着しやすい。よって、セパレータ１４ａの回転数を増加させ、セメント原料および循環ダストの粒径をより小さくすることで、ダストへの有害物質の吸着が促進され、結果的に浄化排ガス中の有害物質濃度が低下する。また、セメント原料および循環ダストの小径化による有害物質の吸着促進がセパレータ１２ａの回転数制御によって行なわれ、これは電気集塵機２２でのダストの捕集に直ちに反映されるので、有害物質の除去に即効性を持たせることができる。なお、ダストをより小径化することで、電気集塵機２２で捕集される微粒の割合が増加し、タンク２５へ導入される微粒の量も増えることになる。
【００３０】
有害物質濃度検出器２４にて検出された排ガス中の水銀濃度の検出値は、微粒ダスト導入量制御手段２１へも送られる。微粒ダスト導入量制御手段２１は、送られた検出値を、予め定められたしきい値Ｂと比較する（Ｓ１０５）。比較の結果、検出値がしきい値Ｂ以上であれば、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを閉じる（Ｓ１０７）。これによって、電気集塵機２２からタンク２５に導入された微粒は、タンク２５内に貯留される。
【００３１】
一方、水銀濃度の検出値がしきい値Ｂ未満であれば、微粒ダスト導入制御手段２１は、タンク２５から再供給手段２３までの払い出しラインを開く（Ｓ１０６）。払い出しラインを開くことによって、タンク２５内に貯留されていた微粒が、再供給手段２３を通じてセメント焼成設備１０へ供給される。微粒は、粗粒に比べて有害物質の含有量が高い。よって、排ガス中の水銀濃度が低下した場合に、タンク２５に貯留されている微粒をセメント焼成設備１０へ供給することで、セメント焼成設備１０から排出される排ガス中の水銀濃度が上昇することになる。
【００３２】
図２に示したフローでは、セパレータ１４ａの回転数の制御の後に、タンク２５の払い出しラインの開閉制御を行なっているが、これらの制御の順番は逆であってもよいし、並行して行なってもよい。
【００３３】
上記の制御による、排ガス中の水銀濃度検出値の経時的変化、セパレータ回転数の経時的変化、および払い出しラインの開閉の経時的変化の一例を図３に示す。図３に示す例では、しきい値Ａとしきい値Ｂが同じ場合を示している。図３において、実線は本発明による制御を行った場合を示し、破線は本発明による制御を行わなかった場合を示す。
【００３４】
図３において、排ガス中の水銀濃度が次第に上昇し、時間Ｔ１でしきい値に達する。それと同時に、セパレータ回転数が増加され、時間Ｔ１１において開いていたタンク２５の払い出しラインが閉じられる（Ｔ１からＴ１１までの時間は制御応答遅れによるタイムラグである）。これによって、水銀の含有量が高い微粒はタンク２５に貯留されるため、メント焼成設備１０への水銀の供給が抑制され、また、竪型ミル１４においてセパレータ１４ａの回転数が増加するため、セメント原料および循環ダストへの水銀の吸着が促進され、結果的に排ガス中の水銀濃度は低下する。
【００３５】
時間Ｔ２を過ぎると、排ガス中の水銀濃度はしきい値よりも低下する。水銀濃度がしきい値未満になった時点で、セパレータ回転数が通常の回転数に戻され、時間Ｔ２１においてタンク２５の払い出しラインが開かれる（Ｔ２からＴ２１までの時間は制御応答遅れによるタイムラグである）。払い出しラインが開かれることによって、水銀の含有量が高い微粒がタンク２５からセメント焼成設備１０へ供給されるため、結果的に、排ガス中の水銀濃度は上昇していく。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、排ガス中の有害物質濃度を検出し、有害物質濃度が高い場合は、有害物質がセメント原料および循環ダストに吸着しやすくなるようにセパレータ１４ａの回転を制御して排ガス中の有害物質濃度を低下させ、かつ、有害物質濃度が低い場合は、電気集塵機２２で捕集したダストのうち有害物質の含有量が高いダストをセメント焼成設備１０に再供給する。
【００３７】
このような制御によって、排ガス中に含まれる有害物質濃度の変動を、セパレータ回転数および払い出しラインの開閉を制御しない場合（図３中、破線で示す）と比較して抑制することができる。排ガス中の有害物質濃度の安定化は、排ガス中のダストの有害物質含有量の安定化を意味する。
【００３８】
図３では、セパレータ１４ａの回転数を増加させるトリガーとなるしきい値Ａと、タンク２５の払い出しラインを開閉させるトリガーとなるしきい値Ｂとが同じ値であり、セパレータ回転数の制御とタンク２５の払い出しラインの開閉制御が同時に行なわれる例を示したが、これらのしきい値Ａ、Ｂは互いに異なっていてもよい。しきい値Ａ、Ｂが異なる場合は、セパレータ１４ａの回転数制御とタンク２５の払い出しライン開閉制御を独立して行なうことができる。
【００３９】
また、上述した説明では、微粒ダスト導入量制御手段２１は、タンク２５の払い出しラインを開いたり閉じたりするように制御する例が示されているが、払い出しラインの開度を制御するように構成されていてもよい。この場合は、しきい値と検出値との差の程度に応じて払い出しラインの開度を制御するようにすれば、排ガス中の有害物質濃度の変動をより小さくすることができる。
【００４０】
さらに、以上説明した排ガスの処理手順において、有害物質をより効率よく吸着させることができるようにするために、竪型ミル１４で乾燥・粉砕されたセメント原料のＢＥＴ比表面積は、２〜４ｍ2／ｇであることが好ましい。この値が２ｍ2／ｇ未満であると、セメントクリンカ中のｆ．ＣａＯが増大しやすく、また、水銀等の有害物質の吸着量が減少するので、好ましくない。一方、この値が４ｍ2／ｇよりも大きいと、電気集塵機２２で捕集できるダストの量が減少するため、セメント原料としての供給量が減少してしまうため、好ましくない。
【００４１】
以上説明したように、本発明の一形態によれば、以下の（１）〜（３）に記載するセメント製造装置、および（４）〜（５）に記載するセメント製造方法が提供される。
【００４２】
（１） セメント焼成設備１０と、
前記セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミル１４であって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミル１４から排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４と、
前記竪型ミル１４から排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機２２と、
前記電気集塵機２２により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備１０に再供給する再供給手段２３と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器２４と、
前記有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて前記セパレータ１４ａの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段１４ｂと、
前記電気集塵機２２により捕集された微粒を貯留するタンク２５と、
前記有害物質濃度検出器２４の検出値に基づいて前記タンク２５から前記再供給手段２３への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段２１と、
をさらに有することを特徴とするセメント製造装置。
【００４３】
上記のとおり構成されたセメント製造装置によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数が制御され、竪型ミル１４から排出されるダストの粒度を調整する。一般に、排ガス中のダストは粒径が小さいほど有害物質が吸着しやすく、電気集塵機２２で捕集される微粒は粗粒に比べて有害物質の含有量が高い。そこで、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数を制御することで、電気集塵機２２で捕集される微粒の量、すなわち有害物質の量が制御される。
【００４４】
一方、セメント焼成設備１０は廃棄物を燃料の一部としているため、廃棄物の種類によってダストの有害物質含有量が変化する。そのため、排ガス中の有害物質濃度に応じて、有害物質の含有量の高い微粒を貯留しているタンクから再供給手段２３への、微粒の導入を制御することで、再供給手段を介してセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量が制御される。
【００４５】
これらの制御を適切に行なうことによって、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００４６】
（２） 上記（１）に記載のセメント製造装置において、
前記セパレータ回転数制御手段１４ｂは、前記有害物質検出器２４の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータ１４ａの回転数を増加させ、
前記微粒ダスト導入量制御手段２１は、前記有害物質検出器２４の検出値が所定のしきい値未満になったときに、前記タンク２５から前記再供給手段２１へ前記微粒を導入させること
を特徴とするセメント製造装置。
【００４７】
このように、セパレータ回転数制御手段１４ｂが、排ガス中の有害物質濃度が高い場合にセパレータ１４ａの回転数を増加させてダストを微細化することにより、ダストへの有害物質の吸着を促進させ、有害物質を電気集塵機２２にて効率的に捕集することができる。また、微粒ダスト導入量制御手段２１が、排ガス中の有害物質濃度が高い場合は、微粒をタンク２５に貯留して有害物質の含有量が低い粗粒のみを再供給手段２３に導入し、排ガス中の有害物質濃度が低い場合は、タンク２５に貯留された、有害物質の含有量が高い微粒を再供給手段２３に導入するようにすることで、セメント製造設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００４８】
（３） 上記（１）または（２）に記載のセメント製造装置において、
前記前記竪型ミル１４は、前記セメント原料をＢＥＴ比表面積が２〜４ｍ2／ｇとなるように粉砕すること
を特徴とするセメント製造装置。
【００４９】
ＢＥＴ比表面積を上記の範囲とすることで、有害物質をダストに効率よく吸着させることができる。
【００５０】
（４） セメント焼成設備１０でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータ１４ａを備えた竪型ミル１４によって、前記セメント焼成設備１０から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミル１４から排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備１０に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータ１４ａの回転数を制御することと、
前記電気集塵機２２により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段２３への導入を制御することと、
を含むことを特徴とするセメント製造方法。
【００５１】
上記のセメント製造方法によれば、排ガス中の有害物質濃度に応じてセパレータ１４ａの回転数を制御することで、電気集塵機２２で捕集される、有害物質の含有量が高い微粒の量を制御でき、また、排ガス中の有害物質濃度に応じて、再供給手段２３への微粒の導入を制御することで、セメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量を制御できる。これらの制御を適切に行なうことによって、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【００５２】
（５） 上記（４）に記載のセメント製造方法において、
前記セパレータ１４ａの回転数を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータ１４ａの回転数を増加させることを含み、
前記微粒の前記再供給手段２３への導入を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値未満になったときに、貯留されている微粒を前記再供給手段２３へ導入させることを含むこと
を特徴とするセメント製造方法。
【００５３】
排ガス中の有害物質濃度が高い場合はセパレータ１４ａの回転数を増加させてダストへの有害物質の吸着を促進させ、逆に有害物質濃度が低い場合は、有害物質の含有量が高い微粒がセメント製造設備１０に再供給されるようにすることで、排ガス中の有害物質濃度、およびセメント焼成設備１０で再利用されるダストの有害物質含有量の変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ セメント焼成設備
１１ サスペンションプレヒータ
１２ ロータリーキルン
１３ 仮焼炉
１４ 竪型ミル
１４ａ セパレータ
１４ｂ セパレータ回転制御手段
１４ｃ テーブル
１４ｄ ローラ
１５ コンベア
１６ 調湿塔
２１ 微粒ダスト導入量制御手段
２２ 電気集塵機
２３ 再供給手段
２４ 有害物質濃度検出器
２５ タンク
２６ 煙突
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成設備と、
前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミルであって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミルから排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータを備えた竪型ミルと、
前記竪型ミルから排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機と、
前記電気集塵機により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備に再供給する再供給手段と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器と、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段と、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留するタンクと、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記タンクから前記再供給手段への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段と、
をさらに有することを特徴とするセメント製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント製造装置において、
前記セパレータ回転数制御手段は、前記有害物質検出器の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータの回転数を増加させ、
前記微粒ダスト導入量制御手段は、前記有害物質検出器の検出値が所定のしきい値未満になったときに、前記タンクから前記再供給手段へ前記微粒を導入させること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセメント製造装置において、
前記前記竪型ミルは、前記セメント原料をＢＥＴ比表面積が２〜４ｍ2／ｇとなるように粉砕すること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項４】
セメント焼成設備でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータを備えた竪型ミルによって、前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミルから排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御することと、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することと、
を含むことを特徴とするセメント製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のセメント製造方法において、
前記セパレータの回転数を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータの回転数を増加させることを含み、
前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値未満になったときに、貯留されている微粒を前記再供給手段へ導入させることを含むこと
を特徴とするセメント製造方法。
【請求項１】
セメント焼成設備と、
前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥・粉砕させる竪型ミルであって、前記排ガスに含まれるダストとともに前記竪型ミルから排出される前記セメント原料の粒度を調整するために回転されるセパレータを備えた竪型ミルと、
前記竪型ミルから排出された前記排ガスに含まれるセメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集する電気集塵機と、
前記電気集塵機により捕集された粗粒を、前記セメント焼成設備に再供給する再供給手段と、
を有するセメント製造装置において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出する有害物質濃度検出器と、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御するセパレータ回転数制御手段と、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留するタンクと、
前記有害物質濃度検出器の検出値に基づいて前記タンクから前記再供給手段への微粒の導入を制御する微粒ダスト導入量制御手段と、
をさらに有することを特徴とするセメント製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント製造装置において、
前記セパレータ回転数制御手段は、前記有害物質検出器の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータの回転数を増加させ、
前記微粒ダスト導入量制御手段は、前記有害物質検出器の検出値が所定のしきい値未満になったときに、前記タンクから前記再供給手段へ前記微粒を導入させること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセメント製造装置において、
前記前記竪型ミルは、前記セメント原料をＢＥＴ比表面積が２〜４ｍ2／ｇとなるように粉砕すること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項４】
セメント焼成設備でセメント原料を焼成し、回転数の制御により前記セメント原料の粒度を調整するセパレータを備えた竪型ミルによって、前記セメント焼成設備から排出される排ガスを用いて前記セメント原料および循環ダストを乾燥・粉砕し、電気集塵機によって、前記竪型ミルから排出される排ガスに含まれる前記セメント原料および循環ダストから粗粒と微粒とを捕集し、捕集された前記粗粒を前記セメント焼成設備に再供給するセメント製造方法において、
前記排ガス中の有害物質濃度を検出することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて前記セパレータの回転数を制御することと、
前記電気集塵機により捕集された微粒を貯留することと、
前記有害物質濃度の検出値に基づいて、貯留された前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することと、
を含むことを特徴とするセメント製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のセメント製造方法において、
前記セパレータの回転数を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値以上になったときに前記セパレータの回転数を増加させることを含み、
前記微粒の前記再供給手段への導入を制御することは、前記有害物質濃度の検出値が所定のしきい値未満になったときに、貯留されている微粒を前記再供給手段へ導入させることを含むこと
を特徴とするセメント製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４１１１２（Ｐ２０１１−２４１１１２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３９０８（Ｐ２０１０−１１３９０８）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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