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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022096846
(43)【公開日】2022-06-30
(54)【発明の名称】セメントクリンカ製造システム
(51)【国際特許分類】
C04B 7/44 20060101AFI20220623BHJP
F27B 7/38 20060101ALI20220623BHJP
F27B 7/36 20060101ALI20220623BHJP
F27D 17/00 20060101ALI20220623BHJP
F27B 7/20 20060101ALI20220623BHJP
C07C 9/04 20060101ALI20220623BHJP
C07C 1/12 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/50 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/56 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/68 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/77 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/81 20060101ALI20220623BHJP
B01D 53/80 20060101ALI20220623BHJP
【ＦＩ】
C04B7/44
F27B7/38
F27B7/36
F27D17/00 104G
F27D17/00 101G
F27B7/20
C07C9/04
C07C1/12
B01D53/50 230
B01D53/50 245
B01D53/56 ZAB
B01D53/56 100
B01D53/56 300
B01D53/68 100
B01D53/77
B01D53/81
B01D53/80
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020210068
(22)【出願日】2020-12-18
(71)【出願人】
【識別番号】000000240
【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103539
【弁理士】
【氏名又は名称】衡田 直行
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(74)【代理人】
【識別番号】100162145
【弁理士】
【氏名又は名称】村地 俊弥
(72)【発明者】
【氏名】今井 敏夫
(72)【発明者】
【氏名】三浦 啓一
(72)【発明者】
【氏名】大桐 哲夫
【テーマコード（参考）】
4D002
4G112
4H006
4K056
4K061
【Ｆターム（参考）】
4D002AA02
4D002AA12
4D002AA19
4D002AA40
4D002AC05
4D002BA02
4D002BA04
4D002BA05
4D002BA06
4D002BA13
4D002BA14
4D002DA02
4D002DA05
4D002DA07
4D002DA11
4D002DA12
4D002DA41
4D002FA03
4G112KA04
4G112KA05
4H006AA02
4H006AA04
4H006AC29
4H006BD10
4H006BD70
4H006BD80
4H006BD84
4K056AA12
4K056BA06
4K056BB01
4K056CA08
4K056DA33
4K056DB04
4K061AA08
4K061BA05
4K061DA10
4K061GA10
4K061HA03
4K061HA05
4K061HA09
(57)【要約】
【課題】セメント製造における二酸化炭素の排出量が低減され、かつ、メタン製造装置で用いられる触媒の劣化が抑制されるセメントクリンカ製造システムを提供する。
【解決手段】ロータリーキルン２と、クリンカクーラー３と、触媒を用いたメタンの製造用のメタン製造装置４と、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じる炭酸ガス含有排ガスの排出用の排ガス排出路５と、排ガス排出路５から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置に導くための排ガス供給路６と、炭酸ガス含有排ガスからの触媒の阻害成分の分離用のメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造されたメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成用の熱エネルギー源として、ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路９を含むセメントクリンカ製造システム１ａ。
【選択図】図１
【解決手段】ロータリーキルン２と、クリンカクーラー３と、触媒を用いたメタンの製造用のメタン製造装置４と、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じる炭酸ガス含有排ガスの排出用の排ガス排出路５と、排ガス排出路５から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置に導くための排ガス供給路６と、炭酸ガス含有排ガスからの触媒の阻害成分の分離用のメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造されたメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成用の熱エネルギー源として、ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路９を含むセメントクリンカ製造システム１ａ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、
上記ロータリーキルンの後流側に配設された、上記セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、
触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置と
を含むセメントクリンカ製造システムであって、
上記セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、
上記排ガス排出路から上記炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部を上記メタン製造装置に導くための排ガス供給路と、
上記排ガス供給路の途中に設けられた、上記炭酸ガス含有排ガスから上記触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、
上記水素ガスを上記メタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、
上記メタン製造装置で製造したメタンを上記セメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、上記ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路と
を含むことを特徴とするセメントクリンカ製造システム。
上記ロータリーキルンの後流側に配設された、上記セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、
触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置と
を含むセメントクリンカ製造システムであって、
上記セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、
上記排ガス排出路から上記炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部を上記メタン製造装置に導くための排ガス供給路と、
上記排ガス供給路の途中に設けられた、上記炭酸ガス含有排ガスから上記触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、
上記水素ガスを上記メタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、
上記メタン製造装置で製造したメタンを上記セメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、上記ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路と
を含むことを特徴とするセメントクリンカ製造システム。
【請求項2】
セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置と、
上記サイクロン式予熱装置と共に上記ロータリーキルンの前流側に配設された、上記セメントクリンカ原料の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための仮焼炉とを含み、
上記排ガス排出路は、上記ロータリーキルンで生じた排ガスと上記仮焼炉で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物が上記サイクロン式予熱装置から排出される地点から、延びて形成されているものであり、
上記メタン供給路が、上記ロータリーキルンの加熱手段及び上記仮焼炉の加熱手段の少なくともいずれか一方に、上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである請求項１に記載のセメントクリンカ製造システム。
上記サイクロン式予熱装置と共に上記ロータリーキルンの前流側に配設された、上記セメントクリンカ原料の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための仮焼炉とを含み、
上記排ガス排出路は、上記ロータリーキルンで生じた排ガスと上記仮焼炉で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物が上記サイクロン式予熱装置から排出される地点から、延びて形成されているものであり、
上記メタン供給路が、上記ロータリーキルンの加熱手段及び上記仮焼炉の加熱手段の少なくともいずれか一方に、上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである請求項１に記載のセメントクリンカ製造システム。
【請求項3】
上記ロータリーキルンの前流側に配設された、石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための石灰石焼成炉と、
上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料を上記ロータリーキルンに供給するための副原料供給路と、
上記ロータリーキルンで生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含み、
上記排ガス排出路が、上記石灰石焼成炉で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するためのものであり、
上記メタン供給路が、上記石灰石焼成炉の加熱手段に上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである請求項１に記載のセメントクリンカ製造システム。
上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料を上記ロータリーキルンに供給するための副原料供給路と、
上記ロータリーキルンで生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含み、
上記排ガス排出路が、上記石灰石焼成炉で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するためのものであり、
上記メタン供給路が、上記石灰石焼成炉の加熱手段に上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである請求項１に記載のセメントクリンカ製造システム。
【請求項4】
上記石灰石焼成炉が、上記石灰石を収容するための焼成炉本体と、上記焼成炉本体を収容する形で配設される間接加熱用付属体からなるものであり、
上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記間接加熱用付属体内に収容された間接加熱用ガスと外部から供給された熱エネルギー源の燃焼によって、上記焼成炉本体内の上記石灰石を間接的に加熱する第一の加熱手段を含み、かつ、上記石灰石焼成炉で生じた排ガスが、上記焼成炉本体で生じた排ガスであり、
さらに、上記間接加熱用ガスを上記間接加熱用付属体の中に導くための間接加熱用ガス供給路と、上記間接加熱用付属体で生じた排ガスを排出するための間接加熱用付属体排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含む請求項３に記載のセメントクリンカ製造システム。
上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記間接加熱用付属体内に収容された間接加熱用ガスと外部から供給された熱エネルギー源の燃焼によって、上記焼成炉本体内の上記石灰石を間接的に加熱する第一の加熱手段を含み、かつ、上記石灰石焼成炉で生じた排ガスが、上記焼成炉本体で生じた排ガスであり、
さらに、上記間接加熱用ガスを上記間接加熱用付属体の中に導くための間接加熱用ガス供給路と、上記間接加熱用付属体で生じた排ガスを排出するための間接加熱用付属体排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含む請求項３に記載のセメントクリンカ製造システム。
【請求項5】
上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記焼成炉本体内の上記石灰石を直接的に加熱するための第二の加熱手段を含む請求項４に記載のセメントクリンカ製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメントクリンカ製造システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化の抑制のため、二酸化炭素の排出量の低減が重要な課題になっている。一方、セメント産業は、二酸化炭素の排出量の大きい産業の一つである。
セメントは、主原料である石灰石、粘土、珪石、及び鉄原料等を適宜配合して、ロータリーキルンと呼ばれる巨大な回転窯に投入し、高温で焼成した後、空気で急冷してセメントクリンカと呼ばれる黒色の塊状物を得て、次いで、得られたセメントクリンカを粉砕して石膏と混合することで製造することができる。
また、セメントの製造において、セメントの原料である石灰石の主成分である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、通常、ロータリーキルンに投入される前に、加熱によって脱炭酸処理が行われ、その際に、多量の二酸化炭素が発生する。
セメントは、主原料である石灰石、粘土、珪石、及び鉄原料等を適宜配合して、ロータリーキルンと呼ばれる巨大な回転窯に投入し、高温で焼成した後、空気で急冷してセメントクリンカと呼ばれる黒色の塊状物を得て、次いで、得られたセメントクリンカを粉砕して石膏と混合することで製造することができる。
また、セメントの製造において、セメントの原料である石灰石の主成分である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、通常、ロータリーキルンに投入される前に、加熱によって脱炭酸処理が行われ、その際に、多量の二酸化炭素が発生する。
【0003】
二酸化炭素の排出量を低減する方法として、発生した炭酸ガス（気体の二酸化炭素）を、分離、回収した後、貯留、隔離、又は有効利用する方法が知られている。
発生した炭酸ガスを分離、回収する方法として、例えば、特許文献１には、製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法が記載されている。
また、炭酸ガスを有効利用する方法として、二酸化炭素を原料とするメタン化（メタネーション）が知られている。例えば、特許文献２には、水素と含炭素燃料の燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素とを原料とし、触媒を用いたメタン化反応によりメタンを得るメタン化方法であって、ａ）前記燃焼排ガスを二酸化炭素吸収材に接触させて燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収させる工程と、ｂ）二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を主成分とする第１ガスを取り出す工程と、ｃ）前記第１ガスに第一の量の水素である第１水素を添加して第２ガスとし、前記第２ガスを脱硫剤を充填した脱硫器に通じて、前記第２ガス中の硫黄化合物を除去する工程と、ｄ）前記硫黄化合物を除去する工程を経た第３ガスに第二の量の水素である第２水素を添加し、メタン化触媒に通じたメタン化反応によりメタンに変換する工程と、を含むメタン化方法が記載されている。
発生した炭酸ガスを分離、回収する方法として、例えば、特許文献１には、製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法が記載されている。
また、炭酸ガスを有効利用する方法として、二酸化炭素を原料とするメタン化（メタネーション）が知られている。例えば、特許文献２には、水素と含炭素燃料の燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素とを原料とし、触媒を用いたメタン化反応によりメタンを得るメタン化方法であって、ａ）前記燃焼排ガスを二酸化炭素吸収材に接触させて燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収させる工程と、ｂ）二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収材を加熱して二酸化炭素を主成分とする第１ガスを取り出す工程と、ｃ）前記第１ガスに第一の量の水素である第１水素を添加して第２ガスとし、前記第２ガスを脱硫剤を充填した脱硫器に通じて、前記第２ガス中の硫黄化合物を除去する工程と、ｄ）前記硫黄化合物を除去する工程を経た第３ガスに第二の量の水素である第２水素を添加し、メタン化触媒に通じたメタン化反応によりメタンに変換する工程と、を含むメタン化方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－２９２２９８号公報
【特許文献2】特開２０１９－１７２５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
セメント製造の、石灰石の脱炭酸工程やセメントクリンカの焼成工程において二酸化炭素を含む排ガスが発生するが、上記排ガスは、通常、大気中に排出されている。
また、セメント製造において、ロータリーキルン等の加熱手段の熱エネルギー源として用いられる、石炭、コークス及び重油等の化石由来の熱エネルギー源（化石資源に由来する熱エネルギー源；以下、「化石熱エネルギー源」と略す。）や、近年、セメントクリンカ原料として用いられるリサイクル原料の一部には硫黄が含まれている。このため、セメントクリンカ原料の焼成等に伴って発生する排ガスには、微量の硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれている場合がある。また、ロータリーキルンにおけるセメントクリンカ原料の焼成は、高温（１，４５０℃程度）で行われるため、ロータリーキルンで発生する排ガスには、窒素酸化物として、フューエルＮＯｘに加えて、サーマルＮＯｘが含まれている。さらに、塩素を含む廃プラスチック等を、熱エネルギー源の代替物として用いた場合、上記排ガスには、塩化水素（ＨＣｌ）が含まれる。
セメント製造において発生する排ガスに含まれる二酸化炭素を原料として、メタン製造装置を用いてメタンを製造する際に、上記排ガスに含まれる硫黄酸化物等によって、二酸化炭素のメタン化に用いられる触媒が劣化しやすくなるという問題があった。
本発明の目的は、セメント製造における二酸化炭素の排出量を低減することができ、かつ、メタン製造装置で用いられる触媒の劣化を防ぐことができるセメントクリンカ製造システムを提供することである。
また、セメント製造において、ロータリーキルン等の加熱手段の熱エネルギー源として用いられる、石炭、コークス及び重油等の化石由来の熱エネルギー源（化石資源に由来する熱エネルギー源；以下、「化石熱エネルギー源」と略す。）や、近年、セメントクリンカ原料として用いられるリサイクル原料の一部には硫黄が含まれている。このため、セメントクリンカ原料の焼成等に伴って発生する排ガスには、微量の硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれている場合がある。また、ロータリーキルンにおけるセメントクリンカ原料の焼成は、高温（１，４５０℃程度）で行われるため、ロータリーキルンで発生する排ガスには、窒素酸化物として、フューエルＮＯｘに加えて、サーマルＮＯｘが含まれている。さらに、塩素を含む廃プラスチック等を、熱エネルギー源の代替物として用いた場合、上記排ガスには、塩化水素（ＨＣｌ）が含まれる。
セメント製造において発生する排ガスに含まれる二酸化炭素を原料として、メタン製造装置を用いてメタンを製造する際に、上記排ガスに含まれる硫黄酸化物等によって、二酸化炭素のメタン化に用いられる触媒が劣化しやすくなるという問題があった。
本発明の目的は、セメント製造における二酸化炭素の排出量を低減することができ、かつ、メタン製造装置で用いられる触媒の劣化を防ぐことができるセメントクリンカ製造システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置とを含み、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、排ガス排出路から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置に導くための排ガス供給路と、排ガス供給路の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、水素ガスをメタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、メタン製造装置で製造したメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路とを含むセメントクリンカ製造システムによれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
すなわち、本発明は、以下の［１］～［５］を提供するものである。
［１］ セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、上記ロータリーキルンの後流側に配設された、上記セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置とを含むセメントクリンカ製造システムであって、上記セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、上記排ガス排出路から上記炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部を上記メタン製造装置に導くための排ガス供給路と、上記排ガス供給路の途中に設けられた、上記炭酸ガス含有排ガスから上記触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、上記水素ガスを上記メタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、上記メタン製造装置で製造したメタンを上記セメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、上記ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路とを含むことを特徴とするセメントクリンカ製造システム。
［１］ セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、上記ロータリーキルンの後流側に配設された、上記セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置とを含むセメントクリンカ製造システムであって、上記セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、上記排ガス排出路から上記炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部を上記メタン製造装置に導くための排ガス供給路と、上記排ガス供給路の途中に設けられた、上記炭酸ガス含有排ガスから上記触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、上記水素ガスを上記メタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、上記メタン製造装置で製造したメタンを上記セメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、上記ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路とを含むことを特徴とするセメントクリンカ製造システム。
【0008】
［２］ セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置と、上記サイクロン式予熱装置と共に上記ロータリーキルンの前流側に配設された、上記セメントクリンカ原料の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための仮焼炉とを含み、上記排ガス排出路は、上記ロータリーキルンで生じた排ガスと上記仮焼炉で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物が上記サイクロン式予熱装置から排出される地点から、延びて形成されているものであり、上記メタン供給路が、上記ロータリーキルンの加熱手段及び上記仮焼炉の加熱手段の少なくともいずれか一方に、上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである前記［１］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［３］ 上記ロータリーキルンの前流側に配設された、石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための石灰石焼成炉と、上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料を上記ロータリーキルンに供給するための副原料供給路と、上記ロータリーキルンで生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含み、上記排ガス排出路が、上記石灰石焼成炉で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するためのものであり、上記メタン供給路が、上記石灰石焼成炉の加熱手段に上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである前記［１］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［３］ 上記ロータリーキルンの前流側に配設された、石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための石灰石焼成炉と、上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料を上記ロータリーキルンに供給するための副原料供給路と、上記ロータリーキルンで生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含み、上記排ガス排出路が、上記石灰石焼成炉で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するためのものであり、上記メタン供給路が、上記石灰石焼成炉の加熱手段に上記メタンを熱エネルギー源として供給するためのものである前記［１］に記載のセメントクリンカ製造システム。
【0009】
［４］ 上記石灰石焼成炉が、上記石灰石を収容するための焼成炉本体と、上記焼成炉本体を収容する形で配設される間接加熱用付属体からなるものであり、上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記間接加熱用付属体内に収容された間接加熱用ガスと外部から供給された熱エネルギー源の燃焼によって、上記焼成炉本体内の上記石灰石を間接的に加熱する第一の加熱手段を含み、かつ、上記石灰石焼成炉で生じた排ガスが、上記焼成炉本体で生じた排ガスであり、さらに、上記間接加熱用ガスを上記間接加熱用付属体の中に導くための間接加熱用ガス供給路と、上記間接加熱用付属体で生じた排ガスを排出するための間接加熱用付属体排ガス排出路（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）とを含む前記［３］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［５］ 上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記焼成炉本体内の上記石灰石を直接的に加熱するための第二の加熱手段を含む前記［４］に記載のセメントクリンカ製造システム。
［５］ 上記石灰石焼成炉の加熱手段が、上記焼成炉本体内の上記石灰石を直接的に加熱するための第二の加熱手段を含む前記［４］に記載のセメントクリンカ製造システム。
【発明の効果】
【0010】
本発明のセメントクリンカ製造システムによれば、セメントの製造における二酸化炭素の排出量を低減することができ、かつ、メタン製造装置で用いられる触媒の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のセメントクリンカ製造システムは、セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルンと、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラーと、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置とを含むセメントクリンカ製造システムであって、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路と、排ガス排出路から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置に導くための排ガス供給路と、排ガス供給路の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置と、水素ガスをメタン製造装置に導くための水素ガス供給路と、メタン製造装置で製造したメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、ロータリーキルン又はその前流側の地点に供給するためのメタン供給路とを含むものである。
以下、図１～２を参照にしながら、本発明のセメントクリンカ製造システムについて詳しく説明する。
以下、図１～２を参照にしながら、本発明のセメントクリンカ製造システムについて詳しく説明する。
【0013】
図１は、仮焼炉が組み込まれたニューサスペンションプレヒーター（ＮＳＰ）キルンを用いた本発明のセメントクリンカ製造システムの実施形態の一例（第一の実施形態例）を模式的に表したものである。
セメントクリンカ製造システム１ａは、セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置１０と、サイクロン式予熱装置１０と共にロータリーキルン２の前流側に配設された、セメントクリンカ原料の脱炭酸を、加熱手段１２ｂを用いて促進するための仮焼炉１１と、セメントクリンカ原料を、加熱手段１２ａを用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン２と、ロータリーキルン２の後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３と、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置４と、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路５と、排ガス排出路５から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置４に導くための排ガス供給路６と、排ガス供給路６の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造したメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、ロータリーキルン２の加熱手段１２ａ及び仮焼炉１１の加熱手段１２ｂの少なくともいずれか一方に供給するためのメタン供給路９とを含むものである。
セメントクリンカ製造システム１ａは、セメントクリンカ原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置１０と、サイクロン式予熱装置１０と共にロータリーキルン２の前流側に配設された、セメントクリンカ原料の脱炭酸を、加熱手段１２ｂを用いて促進するための仮焼炉１１と、セメントクリンカ原料を、加熱手段１２ａを用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン２と、ロータリーキルン２の後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３と、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置４と、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路５と、排ガス排出路５から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置４に導くための排ガス供給路６と、排ガス供給路６の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造したメタンをセメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、ロータリーキルン２の加熱手段１２ａ及び仮焼炉１１の加熱手段１２ｂの少なくともいずれか一方に供給するためのメタン供給路９とを含むものである。
【0014】
サイクロン式予熱装置１０は、複数のサイクロン式熱交換器１０ａ～１０ｅからなるものである。複数のサイクロン式熱交換器１０ａ～１０ｅは、セメントクリンカ原料を移動するための流路、及び、ロータリーキルン２で生じた排ガスと仮焼炉１１で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物が、複数のサイクロン式熱交換器１０ａ～１０ｅを経由した後に排出するための排ガス混合物排出路によって連結されている。サイクロン式熱交換器の数は、特に限定されないが、通常、４～５個である。また、複数のサイクロン式熱交換器は、通常、鉛直方向に配設されている。
【0015】
セメントクリンカ原料としては、特に限定されず、セメントクリンカの原料として一般的なものを用いることができる。具体的には、石灰石、土壌、粘土、珪石、鉄原料等の天然原料や、石炭灰、鉄鋼スラグ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰、生コンスラッジ、廃コンクリート微粉等の廃棄物又は副産物等が挙げられる。
セメントクリンカ原料は、原料ミルを用いて、各種原料を適切な割合で粉砕、混合した後、サイクロン式予熱装置１０に投入される。セメントクリンカ原料の粒度は、セメントクリンカの製造をより容易にする観点から、好ましくは１００μｍ以下である。
また、セメントクリンカ原料の一部（例えば、有機物を多く含む汚染土壌）を、サイクロン式予熱装置１０に投入せずに、直接、ロータリーキルン２に投入してもよい。
セメントクリンカ原料は、原料ミルを用いて、各種原料を適切な割合で粉砕、混合した後、サイクロン式予熱装置１０に投入される。セメントクリンカ原料の粒度は、セメントクリンカの製造をより容易にする観点から、好ましくは１００μｍ以下である。
また、セメントクリンカ原料の一部（例えば、有機物を多く含む汚染土壌）を、サイクロン式予熱装置１０に投入せずに、直接、ロータリーキルン２に投入してもよい。
【0016】
セメントクリンカ原料は、サイクロン式予熱装置１０の最前流に配設されたサイクロン式熱交換器１０ａに投入され、サイクロン式熱交換器１０ａ内において、上記排ガス混合物と、向流で接触することで熱交換しつつ遠心分離されて、サイクロン式熱交換器１０ａの下部から、後流側に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｂに投入された後、再び、上記排ガスと熱交換しつつ遠心分離されて、さらに後流側に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｃに投入される。このように、セメントクリンカ原料は、上記排ガスで予熱（加熱）され、脱炭酸が進行しながら、順次後流側に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｂ～１０ｄに移動した後、仮焼炉１１に投入される。
【0017】
仮焼炉１１は、セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進する目的で、サイクロン式予熱装置１０と共にロータリーキルン２の前流側に配設される。
図１において、仮焼炉１１は、サイクロン式予熱装置１０の後流側から二番目に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｄと最後流に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｅの間に配設され、サイクロン式熱交換器１０ａ～１０ｄを経由することで予熱されたセメントクリンカ原料は、サイクロン式熱交換器１０ｄから仮焼炉１１に投入される。仮焼炉１１に投入されたセメントクリンカ原料は、仮焼炉１１内において加熱手段１２ｂによって加熱されて、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進される。
図１において、仮焼炉１１は、サイクロン式予熱装置１０の後流側から二番目に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｄと最後流に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｅの間に配設され、サイクロン式熱交換器１０ａ～１０ｄを経由することで予熱されたセメントクリンカ原料は、サイクロン式熱交換器１０ｄから仮焼炉１１に投入される。仮焼炉１１に投入されたセメントクリンカ原料は、仮焼炉１１内において加熱手段１２ｂによって加熱されて、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進される。
【0018】
仮焼炉１１において、加熱手段１２ｂを用いて、熱エネルギー源を燃焼することで、セメントクリンカ原料が直接的に加熱される。加熱手段１２ｂの例としては、バーナー等が挙げられる。
上記熱エネルギー源としては、石炭、コークス、重油、天然ガス等の化石熱エネルギー源を用いてもよいが、二酸化炭素の排出量を低減する観点から、後述するセメントクリンカ製造で生じた炭酸ガスを原料としてメタン製造装置を用いて製造されたメタンを用いることが好ましい。
上記熱エネルギー源としては、石炭、コークス、重油、天然ガス等の化石熱エネルギー源を用いてもよいが、二酸化炭素の排出量を低減する観点から、後述するセメントクリンカ製造で生じた炭酸ガスを原料としてメタン製造装置を用いて製造されたメタンを用いることが好ましい。
【0019】
ここで、セメントクリンカ原料の脱炭酸とは、セメントクリンカ原料に含まれている石灰石の主成分である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を、加熱によって生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ２）に分解することである。
セメントクリンカ原料の脱炭酸は、サイクロン式予熱装置１０及び仮焼炉１１内において進行する。
仮焼炉１１において、セメントクリンカ原料を加熱する温度は、好ましくは８００～１，０００℃、より好ましくは８５０～９７５℃、特に好ましくは９００～９５０℃である。上記温度が８００℃以上であれば、セメントクリンカ原料の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０００℃以下であれば、原料の焼結などにより、仮焼炉１１内が閉塞することを防ぐことができる。
セメントクリンカ原料の脱炭酸は、サイクロン式予熱装置１０及び仮焼炉１１内において進行する。
仮焼炉１１において、セメントクリンカ原料を加熱する温度は、好ましくは８００～１，０００℃、より好ましくは８５０～９７５℃、特に好ましくは９００～９５０℃である。上記温度が８００℃以上であれば、セメントクリンカ原料の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０００℃以下であれば、原料の焼結などにより、仮焼炉１１内が閉塞することを防ぐことができる。
【0020】
セメントクリンカ原料は、仮焼炉１１において脱炭酸が促進された後、加熱後の高温を維持したまま、サイクロン式予熱装置１０の最後流に配設されたサイクロン式熱交換器１０ｅに投入され、次いで、ロータリーキルン２に投入される。
なお、仮焼炉を、サイクロン式予熱装置とロータリーキルンの間に配設し、セメントクリンカ原料を、仮焼炉において脱炭酸が促進された後に、直接ロータリーキルンに投入してもよい。
なお、仮焼炉を、サイクロン式予熱装置とロータリーキルンの間に配設し、セメントクリンカ原料を、仮焼炉において脱炭酸が促進された後に、直接ロータリーキルンに投入してもよい。
【0021】
ロータリーキルン２において、セメントクリンカ原料を、加熱手段１２ａを用いて焼成することで、セメントクリンカを得ることができる。セメントクリンカ原料の焼成温度は、セメントクリンカ製造における一般的な温度でよく、通常、１，４００℃以上である。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる熱エネルギー源としては、仮焼炉１１において用いられる熱エネルギー源と同様のものを使用することができる。また、有機成分を多く含む汚染土壌や廃タイヤ等の破砕しにくい熱エネルギー源は、ロータリーキルン２の原料投入口から直接投入してもよい。また、加熱手段１２ａの例としては、バーナー等が挙げられる。
ロータリーキルン２で得られたセメントクリンカは、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３に投入されて、冷却される。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる熱エネルギー源としては、仮焼炉１１において用いられる熱エネルギー源と同様のものを使用することができる。また、有機成分を多く含む汚染土壌や廃タイヤ等の破砕しにくい熱エネルギー源は、ロータリーキルン２の原料投入口から直接投入してもよい。また、加熱手段１２ａの例としては、バーナー等が挙げられる。
ロータリーキルン２で得られたセメントクリンカは、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３に投入されて、冷却される。
【0022】
ロータリーキルン２で生じた排ガスは、サイクロン式予熱装置１０を経由した後、サイクロン式予熱装置１０の上部から排出される。また、上記排ガスは、サイクロン式予熱装置１０を経由する途中で、仮焼炉１１で生じた排ガスと合流する。
なお、ロータリーキルン２で生じた排ガス及び仮焼炉１１で生じた排ガスは、炭酸ガスを含有するガス（炭酸ガス含有排ガス）である。
排ガス排出路５は、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガス（ロータリーキルン２で生じた排ガスと仮焼炉１１で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物）を排出するためのものであり、炭酸ガス含有排ガスが、サイクロン式予熱装置１０から排出される地点から伸びて形成されている。
なお、ロータリーキルン２で生じた排ガス及び仮焼炉１１で生じた排ガスは、炭酸ガスを含有するガス（炭酸ガス含有排ガス）である。
排ガス排出路５は、セメントクリンカ原料を加熱した際に生じた炭酸ガス含有排ガス（ロータリーキルン２で生じた排ガスと仮焼炉１１で生じた排ガスが合流してなる排ガス混合物）を排出するためのものであり、炭酸ガス含有排ガスが、サイクロン式予熱装置１０から排出される地点から伸びて形成されている。
【0023】
炭酸ガス含有排ガスは、排ガス誘引機１６により誘引されて、排ガス排出路５内を通って、煙突１８から外部へ排出される。排ガス排出路の途中には、通常、集塵手段１５が設けられている。集塵手段１５の例としては、サイクロン、バグフィルター、及び電気集塵機等が挙げられる。
炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部は、排ガス排出路５の途中に設けられた排ガス供給路６を通ってメタン製造装置４に導かれる。
炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部は、排ガス排出路５の途中に設けられた排ガス供給路６を通ってメタン製造装置４に導かれる。
【0024】
排ガス供給路６の途中には、炭酸ガス含有排ガスからメタン製造装置４で用いられる触媒の阻害成分（触媒の作用を阻害して、触媒としての性能を低下させる成分）を分離するためのメタン化阻害成分分離装置７が設けられている。
上記阻害成分の例としては、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素化合物（フューエルＮＯｘ、サーマルＮＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）等が挙げられる。
なお、メタン製造装置４で用いられる触媒の詳細は、後述する。
メタン化阻害成分分離装置７は、硫黄酸化物、窒素化合物、及び塩化水素等の上記阻害成分を除去するための既知の方法や装置を、適宜、組み合わせたものである。
上記阻害成分の例としては、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素化合物（フューエルＮＯｘ、サーマルＮＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）等が挙げられる。
なお、メタン製造装置４で用いられる触媒の詳細は、後述する。
メタン化阻害成分分離装置７は、硫黄酸化物、窒素化合物、及び塩化水素等の上記阻害成分を除去するための既知の方法や装置を、適宜、組み合わせたものである。
【0025】
硫黄酸化物を除去する方法の例としては、炭酸ガス含有排ガスを苛性ソーダ等のアルカリ水溶液と接触させて、硫黄酸化物を硫酸イオンにして除去する方法；炭酸ガス含有排ガスに生石灰又は消石灰を噴霧することで、硫黄酸化物を石膏に変換して集塵機で回収、除去する方法等が挙げられる。
窒素化合物を除去する方法としては、炭酸ガス含有排ガスに、アンモニア又は尿素を噴霧することで、窒素化合物を窒素（Ｎ２）に変換して除去する方法；炭酸ガス含有排ガスを活性コークスに接触させることによって、窒素化合物を活性コークスに吸着させて除去する方法；炭酸ガス含有排ガスに強酸化剤を添加することで、ＮＯをＮＯ２にした後、水に吸収させる方法等が挙げられる。
窒素化合物を除去する方法としては、炭酸ガス含有排ガスに、アンモニア又は尿素を噴霧することで、窒素化合物を窒素（Ｎ２）に変換して除去する方法；炭酸ガス含有排ガスを活性コークスに接触させることによって、窒素化合物を活性コークスに吸着させて除去する方法；炭酸ガス含有排ガスに強酸化剤を添加することで、ＮＯをＮＯ２にした後、水に吸収させる方法等が挙げられる。
【0026】
また、メタン化阻害成分分離装置７において、必要に応じて水を除去してもよい。
例えば、硫黄酸化物を除去する方法や窒素化合物を除去する方法が、乾式手段で行われる場合、炭酸ガス含有排ガスの温度が水の凝結温度以下になるまで冷却することによって、炭酸ガス含有排ガス中の水蒸気を、液体状の水として分離、除去することができる。
また、硫黄酸化物を除去する方法や窒素化合物を除去する方法が、湿式手段で行われる場合、水は自然と除去される。
例えば、硫黄酸化物を除去する方法や窒素化合物を除去する方法が、乾式手段で行われる場合、炭酸ガス含有排ガスの温度が水の凝結温度以下になるまで冷却することによって、炭酸ガス含有排ガス中の水蒸気を、液体状の水として分離、除去することができる。
また、硫黄酸化物を除去する方法や窒素化合物を除去する方法が、湿式手段で行われる場合、水は自然と除去される。
【0027】
また、炭酸ガス含有排ガス中の酸素（Ｏ２）は、メタンを製造する際に用いられる水素ガスとメタン製造装置内で反応してしまうため、水素ガスを過剰に消費するという問題がある。また、炭酸ガス含有排ガス中の窒素（Ｎ２）は、メタン化に関与しない無用なガスである。そのため、効率的にメタン化を行う観点から、炭酸ガス含有排ガスから酸素及び窒素を除去し、炭酸ガスを分離、回収して、メタン化製造装置に導いてもよい。
炭酸ガス含有排ガスから炭酸ガスを分離、回収する方法の例としては、細孔径を調製したゼオライト膜を用いて炭酸ガスを物理的に吸着させて分離、回収する方法や、セレクソール法、レクチゾール法等の物理吸収法が挙げられる。また、再生のために過大なエネルギーを消費するという欠点があるものの、信頼性に優れた方法として、アミン系吸収液等を用いた化学吸収法が挙げられる。該方法によれば、アミン系吸収液に炭酸ガスを選択的に吸収させた後、再生塔において、アミン系吸収液を加熱することによって、高濃度の炭酸ガスを得ることができる。
炭酸ガス含有排ガスから炭酸ガスを分離、回収する方法の例としては、細孔径を調製したゼオライト膜を用いて炭酸ガスを物理的に吸着させて分離、回収する方法や、セレクソール法、レクチゾール法等の物理吸収法が挙げられる。また、再生のために過大なエネルギーを消費するという欠点があるものの、信頼性に優れた方法として、アミン系吸収液等を用いた化学吸収法が挙げられる。該方法によれば、アミン系吸収液に炭酸ガスを選択的に吸収させた後、再生塔において、アミン系吸収液を加熱することによって、高濃度の炭酸ガスを得ることができる。
【0028】
メタン製造装置４は、その内部に充填された触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのものである。
上記触媒の例としては、Ｒｈ／Ｍｎ系、Ｒｈ系、Ｎｉ系、Ｐｄ系及びＰｔ系等の触媒が挙げられる。また、上記触媒を担持するための担体を用いてもよい。該担体の例としては、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２等が挙げられる。これらは適宜選択して用いればよい。
上記炭酸ガスは、メタン化阻害成分分離装置７において、上述した阻害成分を分離した炭酸含有ガスに含まれている。上記水素ガスは、水素貯蔵タンク１３から水素ガス供給路８を通って、メタン製造装置４に導かれる。
水素貯蔵タンク１３に貯蔵されている水素は、水を電気分解することによって得ることができる。水を電気分解する際の電気エネルギーとして、水力、風力、地熱、又は太陽光等の再生可能なエネルギー由来のものを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに削減することができる。
上記触媒の例としては、Ｒｈ／Ｍｎ系、Ｒｈ系、Ｎｉ系、Ｐｄ系及びＰｔ系等の触媒が挙げられる。また、上記触媒を担持するための担体を用いてもよい。該担体の例としては、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２等が挙げられる。これらは適宜選択して用いればよい。
上記炭酸ガスは、メタン化阻害成分分離装置７において、上述した阻害成分を分離した炭酸含有ガスに含まれている。上記水素ガスは、水素貯蔵タンク１３から水素ガス供給路８を通って、メタン製造装置４に導かれる。
水素貯蔵タンク１３に貯蔵されている水素は、水を電気分解することによって得ることができる。水を電気分解する際の電気エネルギーとして、水力、風力、地熱、又は太陽光等の再生可能なエネルギー由来のものを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに削減することができる。
【0029】
メタン製造装置４において製造されたメタンは、メタン、水分、並びに、反応せずに残存したＣＯ２及びＨ２等を含むメタン含有ガスとして排出される。メタンは、その後、少なくとも水分を除去した後、メタン供給路９を通って、セメントクリンカ原料の脱炭酸または焼成のための熱エネルギー源として、ロータリーキルン２の加熱手段１２ａ及び仮焼炉１１の加熱手段１２ｂの少なくともいずれか一方に供給される。
メタン供給路９の途中に、メタンを一時的に貯蔵するためのメタン貯蔵タンク１４や、メタンを吸引し、メタンの供給量を調整するためのメタンガス誘引機１７を設けてもよい。
メタン供給路９の途中に、メタンを一時的に貯蔵するためのメタン貯蔵タンク１４や、メタンを吸引し、メタンの供給量を調整するためのメタンガス誘引機１７を設けてもよい。
【0030】
メタンを、ロータリーキルン２の加熱手段１２ａや仮焼炉１１の加熱手段１２ｂの熱エネルギー源として用いることで、セメントクリンカの焼成や原料の脱炭酸に必要な熱エネルギーを得ることができ、燃焼に伴って発生する二酸化炭素の排出量を低減することができる。
ここで、セメントクリンカ製造システム１ａにおける二酸化炭素の排出量を以下に算出する。なお、実際のセメントクリンカ製造システムでは、様々な要因によって二酸化炭素の排出量は変化するので、必ずしも算出された数値となるわけではない。
例えば、セメントクリンカ１トンを得るために、ＣａＣＯ３の純度が９５質量％の石灰石を１，２０４ｋｇ使用すると仮定した場合、仮焼炉が組み込まれたニューサスペンションプレヒーター（ＮＳＰ）キルンを用いたセメントクリンカ製造システムにおいて排出される二酸化炭素の排出量は、計算上、およそ８２５ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、石炭及びその代替エネルギー源の燃焼によるもの：３２２ｋｇ）と考えられる。
また、仮焼炉及びロータリーキルンの入り口で投入される熱量は１，８４１ＭＪ、ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量は１，６５０ＭＪ程度と考えられる。
ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量（１，６５０ＭＪ）を得るために、石炭の代わりに、石炭（低位発熱量：２８．３ＭＪ／ｋｇ）と同量の熱量のメタン（低位発熱量：３５．８ＭＪ／Ｎｍ３）を用いて燃焼を行った場合、燃焼に伴って発生する二酸化炭素の量をセメントクリンカ１トンあたり約５９ｋｇ削減することができる。また、本発明のセメントクリンカ製造システムによれば、ロータリーキルンの主バーナーに供給されたメタンと同じモル量の二酸化炭素は、回収されて、再びメタン化されるため、大気中に排出される二酸化炭素量を、石炭を熱エネルギー源として用いた場合と比較して、約２０％削減することができる。
また、メタンを熱エネルギー源とした場合、発生する排ガスには、メタン化阻害成分であるＳＯｘが含まれないため、メタンを熱エネルギー源として使用した分だけ、排ガスに含まれるＳＯｘの量を減らすことができる。
ここで、セメントクリンカ製造システム１ａにおける二酸化炭素の排出量を以下に算出する。なお、実際のセメントクリンカ製造システムでは、様々な要因によって二酸化炭素の排出量は変化するので、必ずしも算出された数値となるわけではない。
例えば、セメントクリンカ１トンを得るために、ＣａＣＯ３の純度が９５質量％の石灰石を１，２０４ｋｇ使用すると仮定した場合、仮焼炉が組み込まれたニューサスペンションプレヒーター（ＮＳＰ）キルンを用いたセメントクリンカ製造システムにおいて排出される二酸化炭素の排出量は、計算上、およそ８２５ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、石炭及びその代替エネルギー源の燃焼によるもの：３２２ｋｇ）と考えられる。
また、仮焼炉及びロータリーキルンの入り口で投入される熱量は１，８４１ＭＪ、ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量は１，６５０ＭＪ程度と考えられる。
ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量（１，６５０ＭＪ）を得るために、石炭の代わりに、石炭（低位発熱量：２８．３ＭＪ／ｋｇ）と同量の熱量のメタン（低位発熱量：３５．８ＭＪ／Ｎｍ３）を用いて燃焼を行った場合、燃焼に伴って発生する二酸化炭素の量をセメントクリンカ１トンあたり約５９ｋｇ削減することができる。また、本発明のセメントクリンカ製造システムによれば、ロータリーキルンの主バーナーに供給されたメタンと同じモル量の二酸化炭素は、回収されて、再びメタン化されるため、大気中に排出される二酸化炭素量を、石炭を熱エネルギー源として用いた場合と比較して、約２０％削減することができる。
また、メタンを熱エネルギー源とした場合、発生する排ガスには、メタン化阻害成分であるＳＯｘが含まれないため、メタンを熱エネルギー源として使用した分だけ、排ガスに含まれるＳＯｘの量を減らすことができる。
【0031】
図２は、石灰石焼成炉を用いた本発明のセメントクリンカ製造システムの実施形態の他の例（第二の実施形態例）を模式的に表したものである。なお、図２中、図１中の符号と同じ名称を有する各部には、図１と同じ符号を付けてある。
セメントクリンカ製造システム１ｂは、セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン２と、ロータリーキルン２の前流側に配設された、石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための石灰石焼成炉１９と、上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料をロータリーキルン２に供給するための副原料供給路２２と、ロータリーキルン２の後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３と、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置４と、石灰石焼成炉１９で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路２３と、排ガス排出路２３から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置４に導くための排ガス供給路２４と、排ガス供給路２４の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造したメタンを、石灰石焼成炉１９の加熱手段に、熱エネルギー源として供給するためのメタン供給路９と、ロータリーキルン２で生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路２０（ただし、排ガス排出路２３と異なるものに限る。）とを含むものである。
セメントクリンカ製造システム１ｂは、セメントクリンカ原料を、加熱手段を用いて焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン２と、ロータリーキルン２の前流側に配設された、石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するための石灰石焼成炉１９と、上記石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料をロータリーキルン２に供給するための副原料供給路２２と、ロータリーキルン２の後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３と、触媒を用いて、炭酸ガス及び水素ガスからメタンを製造するためのメタン製造装置４と、石灰石焼成炉１９で生じた炭酸ガス含有排ガスを排出するための排ガス排出路２３と、排ガス排出路２３から炭酸ガス含有排ガスの少なくとも一部をメタン製造装置４に導くための排ガス供給路２４と、排ガス供給路２４の途中に設けられた、炭酸ガス含有排ガスから触媒の阻害成分を分離するためのメタン化阻害成分分離装置７と、水素ガスをメタン製造装置４に導くための水素ガス供給路８と、メタン製造装置４で製造したメタンを、石灰石焼成炉１９の加熱手段に、熱エネルギー源として供給するためのメタン供給路９と、ロータリーキルン２で生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路２０（ただし、排ガス排出路２３と異なるものに限る。）とを含むものである。
【0032】
石灰石焼成炉１９は、セメントクリンカ原料の一種である石灰石の脱炭酸を、加熱手段を用いて促進するためのものである。石灰石は、破砕、粉砕され、乾燥された粉粒状のものが用いられる。脱炭酸された石灰石は、ロータリーキルン２に投入される。
石灰石焼成炉１９は、ロータリーキルン２で生じた排ガスが入り込まないように、ロータリーキルン２とは明確に分けられている。このように分けることによって、ロータリーキルン２で生じた排ガスに含まれているＳＯｘやＮＯｘ等のメタン化阻害成分が、石灰石焼成炉で生じる排ガスに混入することを防ぐことができる。
加熱手段（第一の加熱手段１２ｃ、第二の加熱手段１２ｄ）の例としては、バーナー等が挙げられる。加熱手段に用いられる熱エネルギー源の例としては、石炭、コークス、重油、天然ガス等の化石熱エネルギー源や、後述するセメントクリンカ製造で生じた炭酸ガスを原料としてメタン製造装置を用いて製造されたメタンが挙げられる。中でも、石灰石焼成炉１９で生じた排ガス中のメタン化阻害成分（特に、化石燃料由来のＳＯｘ）の量を少なくする観点から、上記メタンが好ましい。
石灰石焼成炉１９は、ロータリーキルン２で生じた排ガスが入り込まないように、ロータリーキルン２とは明確に分けられている。このように分けることによって、ロータリーキルン２で生じた排ガスに含まれているＳＯｘやＮＯｘ等のメタン化阻害成分が、石灰石焼成炉で生じる排ガスに混入することを防ぐことができる。
加熱手段（第一の加熱手段１２ｃ、第二の加熱手段１２ｄ）の例としては、バーナー等が挙げられる。加熱手段に用いられる熱エネルギー源の例としては、石炭、コークス、重油、天然ガス等の化石熱エネルギー源や、後述するセメントクリンカ製造で生じた炭酸ガスを原料としてメタン製造装置を用いて製造されたメタンが挙げられる。中でも、石灰石焼成炉１９で生じた排ガス中のメタン化阻害成分（特に、化石燃料由来のＳＯｘ）の量を少なくする観点から、上記メタンが好ましい。
【0033】
石灰石焼成炉１９で生じた排ガスは、炭酸ガスを含むガス（炭酸ガス含有排ガス）である。上記排ガスは排ガス排出路２３を通って排出される。
上記排ガスは、排ガス供給路２４を通ってメタン製造装置４に導かれる。図２では、石灰石焼成炉１９で生じた排ガスの全てが、排ガス排出路２３を経た後、排ガス供給路２４を通ってメタン製造装置４に導かれるように、排ガス排出路２３と排ガス供給路２４が連結されているが、石灰石焼成炉１９で生じた排ガスの一部を、外部に排出するようにしてもよい。
上記排ガスは、排ガス供給路２４を通ってメタン製造装置４に導かれる。図２では、石灰石焼成炉１９で生じた排ガスの全てが、排ガス排出路２３を経た後、排ガス供給路２４を通ってメタン製造装置４に導かれるように、排ガス排出路２３と排ガス供給路２４が連結されているが、石灰石焼成炉１９で生じた排ガスの一部を、外部に排出するようにしてもよい。
【0034】
図２では、石灰石焼成炉１９として、石灰石を収容するための焼成炉本体１９ａと、焼成炉本体１９ａを収容する形で配設される間接加熱用付属体１９ｂからなるものを用いている。このような構造を有する焼成炉としては、二重円筒型のロータリーキルン等が挙げられる。なお、図２の石灰石焼成炉１９は、二重円筒型のロータリーキルンを、軸線に沿って鉛直方向に切断した状態を示している。
また、本発明は、このような構造を有する石灰石焼成炉に限定されるものではなく、加熱手段を有する単筒型のロータリーキルンを用いてもよい。
石灰石焼成炉１９の加熱手段は、間接加熱用付属体１９ｂ内に収容された間接加熱用ガスと外部から供給された熱エネルギー源の燃焼によって、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を間接的に加熱する第一の加熱手段１２ｃを含むものである。
第一の加熱手段１２ｃを用いて、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を間接的に加熱することによって、焼成炉本体１９ａで生じた排ガスを、支燃性のガス（例えば、空気）由来の窒素や、化石燃料に由来するＳＯｘ、ＮＯｘを含まず、かつ、炭酸ガス濃度の大きいものにすることができる。
第一の加熱手段１２ｃを用いた加熱温度は、好ましくは９００～１，１００℃、より好ましくは９５０～１，０５０℃、特に好ましくは９８０～１，０２０℃である。上記温度が９００℃以上であれば、石灰石の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０５０℃以下であれば、石灰石の焼結などにより、焼成炉本体１９ａ内が閉塞することを防ぐことができる。
なお、焼成炉本体１９ａで生じた排ガスは、上述した石灰石焼成炉１９で生じた排ガスに該当する。
また、本発明は、このような構造を有する石灰石焼成炉に限定されるものではなく、加熱手段を有する単筒型のロータリーキルンを用いてもよい。
石灰石焼成炉１９の加熱手段は、間接加熱用付属体１９ｂ内に収容された間接加熱用ガスと外部から供給された熱エネルギー源の燃焼によって、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を間接的に加熱する第一の加熱手段１２ｃを含むものである。
第一の加熱手段１２ｃを用いて、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を間接的に加熱することによって、焼成炉本体１９ａで生じた排ガスを、支燃性のガス（例えば、空気）由来の窒素や、化石燃料に由来するＳＯｘ、ＮＯｘを含まず、かつ、炭酸ガス濃度の大きいものにすることができる。
第一の加熱手段１２ｃを用いた加熱温度は、好ましくは９００～１，１００℃、より好ましくは９５０～１，０５０℃、特に好ましくは９８０～１，０２０℃である。上記温度が９００℃以上であれば、石灰石の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０５０℃以下であれば、石灰石の焼結などにより、焼成炉本体１９ａ内が閉塞することを防ぐことができる。
なお、焼成炉本体１９ａで生じた排ガスは、上述した石灰石焼成炉１９で生じた排ガスに該当する。
【0035】
また、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を直接的に加熱することができる第二の加熱手段１２ｄを設けてもよい。第二の加熱手段１２ｄを設けた場合、該加熱手段の熱エネルギー源としてメタンを用いることで、焼成炉本体１９ａで生じた排ガスを、化石燃料に由来するＳＯｘ、ＮＯｘを含まず、かつ、炭酸ガス濃度のより大きいものにすることができる。
第二の加熱手段１２ｄを用いた加熱温度は、好ましくは６００～１，０５０℃、より好ましくは７００～１，０００℃、特に好ましくは８００～９５０℃である。上記温度が６００℃以上であれば、石灰石の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０００℃以下であれば、石灰石の焼結などにより、焼成炉本体１９ａ内が閉塞することを防ぐことができる。
第二の加熱手段１２ｄを用いた加熱温度は、好ましくは６００～１，０５０℃、より好ましくは７００～１，０００℃、特に好ましくは８００～９５０℃である。上記温度が６００℃以上であれば、石灰石の脱炭酸をより促進することができる。上記温度が１，０００℃以下であれば、石灰石の焼結などにより、焼成炉本体１９ａ内が閉塞することを防ぐことができる。
【0036】
間接加熱用ガスとしては、熱エネルギー源を燃焼することができるガスであれば、特に限定されないが、通常、空気が用いられる。空気の代わりに、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを用いてもよい。該支燃性ガスを用いることで、排ガスに含まれる窒素（空気等の支燃性のガス由来のもの）の量を減らすことができ、取り扱う排ガスの絶対量を減少させて、設備をコンパクトにすることができる。
間接加熱用ガスは、間接加熱用ガス供給路２５を通って、間接加熱用付属体１９ｂの中に導かれる。間接加熱用付属体１９ｂで生じた排ガスは、間接加熱用付属体排ガス排出路２１（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）を通って、煙突１８から外部へ排出される。間接加熱用付属体排ガス排出路２１の途中には、通常、集塵手段１５が設けられている。集塵手段１５の例としては、サイクロン、バグフィルター、及び電気集塵機等が挙げられる。また、間接加熱用付属体排ガス排出路２１の排ガスは、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を加熱することで発生した炭酸ガス含有排ガスの排出路２３に合流させることもできる。
間接加熱用ガスは、間接加熱用ガス供給路２５を通って、間接加熱用付属体１９ｂの中に導かれる。間接加熱用付属体１９ｂで生じた排ガスは、間接加熱用付属体排ガス排出路２１（ただし、上記排ガス排出路と異なるものに限る。）を通って、煙突１８から外部へ排出される。間接加熱用付属体排ガス排出路２１の途中には、通常、集塵手段１５が設けられている。集塵手段１５の例としては、サイクロン、バグフィルター、及び電気集塵機等が挙げられる。また、間接加熱用付属体排ガス排出路２１の排ガスは、焼成炉本体１９ａ内の石灰石を加熱することで発生した炭酸ガス含有排ガスの排出路２３に合流させることもできる。
【0037】
また、第二の加熱手段１２ｄにおける熱エネルギー源の燃焼に必要な支燃性のガスとしては、特に限定されないが、通常、空気が用いられる。空気の代わりに、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを用いてもよい。該支燃性ガスを用いることで、排ガスに含まれる窒素（空気等の支燃性のガス由来のもの）の量を減らすことができ、取り扱う排ガスの絶対量を減少させて、設備をコンパクトにすることができる。
【0038】
図２中の、排ガス供給路２４、メタン化阻害成分分離装置７、メタン製造装置４、水素ガス供給路８、水素貯蔵タンク１３、メタン貯蔵タンク１４、排ガス誘引機１６、メタンガス誘引機１７は、各々、上述した図１中の、排ガス供給路６、メタン化阻害成分分離装置７、メタン製造装置４、水素ガス供給路８、水素貯蔵タンク１３、メタン貯蔵タンク１４、排ガス誘引機１６、メタンガス誘引機１７と同様である。
【0039】
図２において、メタン製造装置４において製造されたメタンは、メタン、水分、並びに、反応せずに残存したＣＯ２及びＨ２等を含むメタン含有ガスとして排出される。メタンは、その後、少なくとも水分を除去した後、メタン供給路９を通って、石灰石焼成炉１９の加熱手段（第一の加熱手段１２ｃ、第二の加熱手段１２ｄ）の熱エネルギー源として供給される。また、上記メタン含有ガスを、ロータリーキルン２の加熱手段１２ａに供給してもよい。
また、メタン供給路９の途中に、メタンを一時的に貯蔵するためのメタン貯蔵タンク１４や、メタンを吸引し、メタンの供給量を調整するためのメタンガス誘引機１７を設けてもよい。
また、メタン供給路９の途中に、メタンを一時的に貯蔵するためのメタン貯蔵タンク１４や、メタンを吸引し、メタンの供給量を調整するためのメタンガス誘引機１７を設けてもよい。
【0040】
副原料供給路２２は、石灰石以外のセメントクリンカ原料である副原料をロータリーキルン２に供給するものである。
副原料供給路２２の前流側に、副原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置を設けてもよい。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカ原料を、加熱手段１２ａを用いて焼成することで、セメントクリンカを得ることができる。セメントクリンカ原料の焼成温度は、セメントクリンカ製造における一般的な温度でよく、通常、１，４００℃以上である。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる熱エネルギー源としては、石灰石焼成炉１９において用いられる熱エネルギー源と同様のものを使用することができる。また、有機成分を多く含む汚染土壌や廃タイヤ等の破砕しにくい熱エネルギー源は、ロータリーキルン２の原料投入口から直接投入してもよい。
加熱手段１２ａの熱エネルギー源として、石炭の代わりに、メタン製造装置４において製造されたメタンを用いてもよい。
副原料供給路２２の前流側に、副原料を予熱するためのサイクロン式予熱装置を設けてもよい。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカ原料を、加熱手段１２ａを用いて焼成することで、セメントクリンカを得ることができる。セメントクリンカ原料の焼成温度は、セメントクリンカ製造における一般的な温度でよく、通常、１，４００℃以上である。
ロータリーキルン２において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる熱エネルギー源としては、石灰石焼成炉１９において用いられる熱エネルギー源と同様のものを使用することができる。また、有機成分を多く含む汚染土壌や廃タイヤ等の破砕しにくい熱エネルギー源は、ロータリーキルン２の原料投入口から直接投入してもよい。
加熱手段１２ａの熱エネルギー源として、石炭の代わりに、メタン製造装置４において製造されたメタンを用いてもよい。
【0041】
石灰石以外のセメントクリンカ原料には硫黄や窒素が含まれていることや、ロータリーキルン内が１，４５０℃以上の高温になることから、セメントクリンカ原料を焼成する際にＳＯｘ及びＮＯｘは不可避的に生成される。ロータリーキルンで生じた排ガスに含まれている炭酸ガスを、メタン化の原料としても用いてもよいが、メタン化阻害成分分離装置の負荷が大きくなるため、通常、キルン排ガス排出路（ただし、排ガス排出路２３と異なるものに限る。）を通って、脱硫、脱硝処理を行った後、外部へ排出される。キルン排ガス供給路は、間接加熱用付属体排ガス排出路２１と連結させてもよい。
ロータリーキルン２で得られたセメントクリンカは、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３に投入されて、冷却される。
ロータリーキルン２で得られたセメントクリンカは、ロータリーキルンの後流側に配設された、セメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラー３に投入されて、冷却される。
【0042】
ここで、セメントクリンカ製造システム１ｂにおける、二酸化炭素の排出量を以下に算出する。なお、実際のセメントクリンカ製造では、様々な要因によって二酸化炭素の排出量は変化するので、必ずしも算出された数値となるわけではない。
セメントクリンカ１トンを得るために、ＣａＣＯ３の純度が９５質量％の石灰石を１，２０４ｋｇ使用すると仮定した場合、石灰石焼成炉１９に投入される熱量は３，７６７ＭＪ、ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量は１，７５８ＭＪ程度と考えられる。なお、石灰石の脱炭酸は９００℃の条件で行われるものとする。
上記熱量の全てを石炭（低位発熱量：２８．３ＭＪ／ｋｇ）でまかなう場合、排出される二酸化炭素の排出量の合計は、計算上、セメントクリンカ１トンあたり、およそ１，５０３ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、石炭の燃焼によるもの：１，０００ｋｇ）と考えられる。一方、ロータリーキルンの主バーナーの熱エネルギー源は石炭とし、石灰石焼成炉の熱エネルギー源の全量を、石炭に代えて、メタン製造装置で製造したメタンを用いた場合、排出される二酸化炭素の排出量の合計は、計算上、およそ１，１６３ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、メタンの燃焼によるものから、メタン化の原料として循環利用できる量を差し引いたもの：５０３ｋｇ、石炭の燃焼によるもの：１５７ｋｇ）と考えられる。
セメントクリンカ１トンを得るために、ＣａＣＯ３の純度が９５質量％の石灰石を１，２０４ｋｇ使用すると仮定した場合、石灰石焼成炉１９に投入される熱量は３，７６７ＭＪ、ロータリーキルンの主バーナーで投入される熱量は１，７５８ＭＪ程度と考えられる。なお、石灰石の脱炭酸は９００℃の条件で行われるものとする。
上記熱量の全てを石炭（低位発熱量：２８．３ＭＪ／ｋｇ）でまかなう場合、排出される二酸化炭素の排出量の合計は、計算上、セメントクリンカ１トンあたり、およそ１，５０３ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、石炭の燃焼によるもの：１，０００ｋｇ）と考えられる。一方、ロータリーキルンの主バーナーの熱エネルギー源は石炭とし、石灰石焼成炉の熱エネルギー源の全量を、石炭に代えて、メタン製造装置で製造したメタンを用いた場合、排出される二酸化炭素の排出量の合計は、計算上、およそ１，１６３ｋｇ（脱炭酸によるもの：５０３ｋｇ、メタンの燃焼によるものから、メタン化の原料として循環利用できる量を差し引いたもの：５０３ｋｇ、石炭の燃焼によるもの：１５７ｋｇ）と考えられる。
【0043】
また、セメントクリンカ製造システム１ａ、１ｂにおいて、メタン製造装置において製造されたメタン含有ガスの供給量及び組成に基いて、加熱手段に用いられる熱エネルギー源の供給量を制御してもよい。
メタン化製造装置におけるメタン化は平衡反応であるため、メタン濃度が１００体積％であるガスを製造することはできない。また、メタン化の条件が変動すると、得られるメタン含有ガスの組成や熱量が変動するため、上記ガスの流量を一定にしてロータリーキルン等の加熱手段に供給したとしても、加熱手段における燃焼熱量を一定にすることは難しい。メタン含有ガスの供給量及び組成に基いて、加熱手段に補助的に供給される熱エネルギー源の量を増減することで、鉱物組成が一定であるセメントクリンカを得ることが可能となる。
熱エネルギー源の供給量を制御する方法としては、ロータリーキルン等の加熱手段に必要な熱量から、メタン製造装置において製造されたメタン含有ガスの燃焼で補うことが可能な熱量を減じて、不足分の熱量に相当する熱エネルギー源を供給する方法が挙げられる。
メタン化製造装置におけるメタン化は平衡反応であるため、メタン濃度が１００体積％であるガスを製造することはできない。また、メタン化の条件が変動すると、得られるメタン含有ガスの組成や熱量が変動するため、上記ガスの流量を一定にしてロータリーキルン等の加熱手段に供給したとしても、加熱手段における燃焼熱量を一定にすることは難しい。メタン含有ガスの供給量及び組成に基いて、加熱手段に補助的に供給される熱エネルギー源の量を増減することで、鉱物組成が一定であるセメントクリンカを得ることが可能となる。
熱エネルギー源の供給量を制御する方法としては、ロータリーキルン等の加熱手段に必要な熱量から、メタン製造装置において製造されたメタン含有ガスの燃焼で補うことが可能な熱量を減じて、不足分の熱量に相当する熱エネルギー源を供給する方法が挙げられる。
【符号の説明】
【0044】
１ａ，１ｂ セメントクリンカ製造システム
２ ロータリーキルン
３ クリンカクーラー
４ メタン製造装置
５，２３ 排ガス排出路
６，２４ 排ガス供給路
７ メタン化阻害成分分離装置
８ 水素ガス供給路
９ メタン供給路
１０ サイクロン式予熱装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ サイクロン式熱交換器
１１ 仮焼炉
１２ａ，１２ｂ 加熱手段
１２ｃ 第一の加熱手段
１２ｄ 第二の加熱手段
１３ 水素貯蔵タンク
１４ メタン貯蔵タンク
１５ 集塵手段
１６ 排ガス誘引機
１７ メタンガス誘引機
１８ 煙突
１９ 石灰石焼成炉
１９ａ 焼成炉本体
１９ｂ 間接加熱用付属体
２０ キルン排ガス排出路
２１ 間接加熱用付属体排ガス排出路
２２ 副原料供給路
２５ 間接加熱用ガス供給路
２ ロータリーキルン
３ クリンカクーラー
４ メタン製造装置
５，２３ 排ガス排出路
６，２４ 排ガス供給路
７ メタン化阻害成分分離装置
８ 水素ガス供給路
９ メタン供給路
１０ サイクロン式予熱装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ サイクロン式熱交換器
１１ 仮焼炉
１２ａ，１２ｂ 加熱手段
１２ｃ 第一の加熱手段
１２ｄ 第二の加熱手段
１３ 水素貯蔵タンク
１４ メタン貯蔵タンク
１５ 集塵手段
１６ 排ガス誘引機
１７ メタンガス誘引機
１８ 煙突
１９ 石灰石焼成炉
１９ａ 焼成炉本体
１９ｂ 間接加熱用付属体
２０ キルン排ガス排出路
２１ 間接加熱用付属体排ガス排出路
２２ 副原料供給路
２５ 間接加熱用ガス供給路
【図1】
【図2】