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特開2024-39393セメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法
(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】P2024039393
(43)【公開日】2024-03-22
(54)【発明の名称】セメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法
(51)【国際特許分類】
C04B 7/44 20060101AFI20240314BHJP
【ＦＩ】
C04B7/44
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022143914
(22)【出願日】2022-09-09
(71)【出願人】
【識別番号】521297587
【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】島 裕和
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112KA05
(57)【要約】
【課題】原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができるセメント製造設備のＣＯ２回収システムを提供する。
【解決手段】セメント製造用キルンおよび間接加熱型仮焼炉を有し、前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス管と、前記燃焼排ガス管と接続するガス導入口と、酸化カルシウム導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有し、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記酸化カルシウム導入口から導入された酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応装置と、前記反応装置の前記炭酸カルシウム取出口から取り出された炭酸カルシウムを、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口に搬送する搬送装置と、を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【選択図】図１
【解決手段】セメント製造用キルンおよび間接加熱型仮焼炉を有し、前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス管と、前記燃焼排ガス管と接続するガス導入口と、酸化カルシウム導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有し、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記酸化カルシウム導入口から導入された酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応装置と、前記反応装置の前記炭酸カルシウム取出口から取り出された炭酸カルシウムを、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口に搬送する搬送装置と、を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント製造用キルン、および、原料導入口と、仮焼物取出口と、ＣＯ２取出口とを備え、前記原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させる間接加熱型仮焼炉を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システムであって、
前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス管と、
前記燃焼排ガス管と接続するガス導入口と、酸化カルシウム導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有し、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記酸化カルシウム導入口から導入された酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応装置と、
前記反応装置の前記炭酸カルシウム取出口から取り出された炭酸カルシウムを、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口に搬送する搬送装置と、を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス管と、
前記燃焼排ガス管と接続するガス導入口と、酸化カルシウム導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有し、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記酸化カルシウム導入口から導入された酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応装置と、
前記反応装置の前記炭酸カルシウム取出口から取り出された炭酸カルシウムを、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口に搬送する搬送装置と、を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項2】
前記セメント製造用キルンにおいて生成した排ガスを、前記反応装置の前記ガス導入口に搬送する配管を有する請求項１に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項3】
前記反応装置内に、冷却部が配置されている請求項１または２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項4】
前記冷却部が、水の吸熱によって水蒸気を発生させるボイラである請求項３に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項5】
前記セメント原料仮焼物が酸化カルシウムを含み、前記間接加熱型仮焼炉の前記仮焼物取出口から取り出された前記セメント原料仮焼物を、前記セメント製造用キルンに搬送する第１搬送路と、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する第２搬送路とを有する請求項１または２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項6】
前記第２搬送路に冷却器が配置されている請求項５に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項7】
前記セメント製造用キルンに搬送する前記セメント原料仮焼物の量と、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する前記セメント原料仮焼物の量とを制御する酸化カルシウム量制御装置を有する請求項５に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項8】
前記酸化カルシウム量制御装置は、前記反応装置の前記ガス導入口から導入されたガスのＣＯ２濃度および前記反応装置の前記ガス排出口から排気されるガスのＣＯ２濃度の一方または両方に基づいて、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する酸化カルシウム量を調整する請求項７に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項9】
前記間接加熱型仮焼炉の内圧を減圧する減圧装置を有する請求項１または２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項10】
前記反応装置の内圧を加圧する加圧装置を有する請求項１または２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項11】
前記セメント製造用キルンおよび前記間接加熱型仮焼炉を除く他の装置で発生したＣＯ２含有ガスを、前記反応装置の前記ガス導入口に搬送する配管を有する請求項１または２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収システム。
【請求項12】
セメント製造用キルン、および、原料導入口と、仮焼物取出口と、ＣＯ２取出口とを備える間接加熱型仮焼炉を有するセメント製造設備のＣＯ２回収方法であって、
前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させて、前記ＣＯ２を回収するＣＯ２回収工程と、
前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスを含む燃焼排ガス含有ガスと酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを生成させる炭酸カルシウム生成工程と、
固気分離によって前記炭酸カルシウムを回収し、回収した前記炭酸カルシウムを前記間接加熱型仮焼炉のセメント原料導入口に供給する炭酸カルシウム供給工程と、を含むセメント製造設備のＣＯ２回収方法。
前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させて、前記ＣＯ２を回収するＣＯ２回収工程と、
前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスを含む燃焼排ガス含有ガスと酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを生成させる炭酸カルシウム生成工程と、
固気分離によって前記炭酸カルシウムを回収し、回収した前記炭酸カルシウムを前記間接加熱型仮焼炉のセメント原料導入口に供給する炭酸カルシウム供給工程と、を含むセメント製造設備のＣＯ２回収方法。
【請求項13】
前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムとを６００℃以上７５０℃以下の温度で反応させる請求項１２に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収方法。
【請求項14】
前記燃焼排ガス含有ガスが前記セメント製造用キルンにおいて生成した排ガスを含む請求項１２または１３に記載のセメント製造設備のＣＯ２回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
セメント製造設備では、セメントの製造時にＣＯ２が多量に発生する。セメントの製造時に発生するＣＯ２には、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とがある。原料起源のＣＯ２は、セメント原料の主要成分である炭酸カルシウム（石灰石）が熱分解して酸化カルシウム（生石灰）を生成することによって発生するＣＯ２である。燃料起源のＣＯ２は、セメント原料を焼成する際の熱源として利用した燃焼ガスの排ガス中のＣＯ２である。
【0003】
セメント製造設備のＣＯ２の排出量を削減するために、セメントの製造時に発生するＣＯ２を回収するシステムが検討されている。原料起源のＣＯ２を高効率で回収できるシステムとして、燃焼ガスを用いて、炭酸カルシウムの熱分解温度以上に加熱した熱媒体と、セメント原料とを混合か焼炉で混合して、セメント原料を加熱して仮焼することによって生成した原料起源のＣＯ２を回収するシステムが検討されている（特許文献１、２）。特許文献１には、熱媒体を加熱するために用いた燃焼ガスの排ガス（燃焼排ガス）とセメント原料をプレヒータに供給して、セメント原料を燃焼排ガスで予熱することが記載されている。また、特許文献２には、仮焼後のセメント原料の一部を熱交換器で降温させた後、プレヒータに戻して、セメント原料と燃焼排ガスと接触させて、セメント原料中の酸化カルシウムに燃焼排ガス中の燃料起源のＣＯ２を吸収させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－２９２７１５号公報
【特許文献2】特開２０１１－０８８７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載されているセメント製造設備では、セメント原料を燃焼排ガスで予熱しているため、セメント製造設備における熱源を有効活用することができる。しかしながら、燃焼排ガスは高温であるため、セメント原料を燃焼排ガスで予熱する際に、炭酸カルシウムの一部が熱分解して、プレヒータ内にて原料起源のＣＯ２が生成することがある。また、特許文献２に記載されているセメント製造設備では、酸化カルシウムと燃焼排ガス中のＣＯ２とを反応させることによって発生した反応熱により燃焼排ガスの温度がさらに上昇して、酸化カルシウムとＣＯ２との反応が抑制され、燃料起源のＣＯ２を酸化カルシウムに吸収させることが困難となるおそれがあった。
【0006】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができるセメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明の態様１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムは、セメント製造用キルン、および、原料導入口と、仮焼物取出口と、ＣＯ２取出口とを備え、前記原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させる間接加熱型仮焼炉を有するセメント製造設備のＣＯ２回収システムであって、前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス管と、前記燃焼排ガス管と接続するガス導入口と、酸化カルシウム導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有し、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記酸化カルシウム導入口から導入された酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させる反応装置と、前記反応装置の前記炭酸カルシウム取出口から取り出された炭酸カルシウムを、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口に搬送する搬送装置と、を有する構成とされている。
【0008】
このような構成とされた本発明の態様１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、間接加熱型仮焼炉にて、セメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させるので、間接加熱型仮焼炉内に高濃度のＣＯ２を生成させることができる。また、反応装置にて、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させ、生成した炭酸カルシウムを搬送装置にて間接加熱型仮焼炉に供給するので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。したがって、本発明の態様１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができる。さらに、酸化カルシウムと燃焼排ガス中のＣＯ２との反応によって発生した熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0009】
本発明の態様２は、態様１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記セメント製造用キルンにおいて生成した排ガスを、前記反応装置の前記ガス導入口に搬送する配管を有する構成とされている。
本発明の態様２のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）、および、前記セメント製造用キルンにおける燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
本発明の態様２のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）、および、前記セメント製造用キルンにおける燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0010】
本発明の態様３は、態様１または態様２のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記反応装置内に、冷却部が配置されている構成とされている。
本発明の態様３のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、冷却装置を用いて反応装置内の温度を低くすることにより、応装置内でのＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進される。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２の回収効率が向上する。
本発明の態様３のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、冷却装置を用いて反応装置内の温度を低くすることにより、応装置内でのＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進される。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２の回収効率が向上する。
【0011】
本発明の態様４は、態様３のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記冷却部が、水の吸熱によって水蒸気を発生させるボイラである構成とされている。
本発明の態様４のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、冷却部がボイラであるので、反応装置内の温度を効率よく低下させることができる。
本発明の態様４のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、冷却部がボイラであるので、反応装置内の温度を効率よく低下させることができる。
【0012】
本発明の態様５は、態様１から態様４のいずれか一つのセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記セメント原料仮焼物が酸化カルシウムを含み、前記間接加熱型仮焼炉の前記仮焼物取出口から取り出された前記セメント原料仮焼物を、前記セメント製造用キルンに搬送する第１搬送路と、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する第２搬送路とを有する構成とされている。
本発明の態様５のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、セメント原料仮焼物を用いて燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、燃焼排ガス中のＣＯ２に接触させる酸化カルシウムの量の調整が容易になる。
本発明の態様５のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、セメント原料仮焼物を用いて燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、燃焼排ガス中のＣＯ２に接触させる酸化カルシウムの量の調整が容易になる。
【0013】
本発明の態様６は、態様５のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記第２搬送路に冷却器が配置されている構成とされている。
本発明の態様６のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガスと接触させる酸化カルシウムの温度を低下させることができるので、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって反応熱が発生しても、生成する炭酸カルシウムの温度を所定の温度に保つことができる。このため、燃焼排ガスの温度が上昇しにくくなり、燃焼排ガス中のＣＯ２をより高い効率で回収することができる。
本発明の態様６のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガスと接触させる酸化カルシウムの温度を低下させることができるので、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって反応熱が発生しても、生成する炭酸カルシウムの温度を所定の温度に保つことができる。このため、燃焼排ガスの温度が上昇しにくくなり、燃焼排ガス中のＣＯ２をより高い効率で回収することができる。
【0014】
本発明の態様７は、態様５または態様６のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記セメント製造用キルンに搬送する前記セメント原料仮焼物の量と、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する前記セメント原料仮焼物の量とを制御する酸化カルシウム量制御装置を有する構成とされている。
本発明の態様７のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、反応装置に搬送する酸化カルシウムの量を調整することが可能となるので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
本発明の態様７のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、反応装置に搬送する酸化カルシウムの量を調整することが可能となるので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
【0015】
本発明の態様８は、態様７のセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記酸化カルシウム量制御装置は、前記反応装置の前記ガス導入口から導入されたガスのＣＯ２濃度および前記反応装置の前記ガス排出口から排気されるガスのＣＯ２濃度の一方または両方に基づいて、前記反応装置の前記酸化カルシウム導入口に搬送する酸化カルシウム量を調整する構成とされている。
本発明の態様８のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置に確実に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
本発明の態様８のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置に確実に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
【0016】
本発明の態様９は、態様１から態様８のいずれか一つのセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記間接加熱型仮焼炉の内圧を減圧する減圧装置を有する構成とされている。
本発明の態様９のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、間接加熱型仮焼炉の内圧を減圧することによって、間接加熱型仮焼炉内での炭酸カルシウムの熱分解温度を下げることができる。これにより、セメント原料を間接加熱するときの熱量、すなわち燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
本発明の態様９のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、間接加熱型仮焼炉の内圧を減圧することによって、間接加熱型仮焼炉内での炭酸カルシウムの熱分解温度を下げることができる。これにより、セメント原料を間接加熱するときの熱量、すなわち燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0017】
本発明の態様１０は、態様１から態様９のいずれか一つのセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記反応装置の内圧を加圧する加圧装置を有する構成とされている。
本発明の態様１０のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、反応装置の内圧を加圧することによって、炭酸カルシウムの熱分解温度を高くすることができる。これにより、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進され、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
本発明の態様１０のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、反応装置の内圧を加圧することによって、炭酸カルシウムの熱分解温度を高くすることができる。これにより、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進され、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
【0018】
本発明の態様１１は、態様１から態様１０のいずれか一つのセメント製造設備のＣＯ２回収システムにおいて、前記セメント製造用キルンおよび前記間接加熱型仮焼炉を除く他の装置で発生したＣＯ２含有ガスを、前記反応装置の前記ガス導入口に搬送する配管を有する構成とされていてもよい。
本発明の態様１１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、セメント製造用キルンおよび間接加熱型仮焼炉を除く他の装置で発生したＣＯ２を効率よく回収することができ、大気に放出されるＣＯ２を低減することができる。
本発明の態様１１のセメント製造設備のＣＯ２回収システムによれば、セメント製造用キルンおよび間接加熱型仮焼炉を除く他の装置で発生したＣＯ２を効率よく回収することができ、大気に放出されるＣＯ２を低減することができる。
【0019】
本発明の態様１２のセメント製造設備のＣＯ２回収方法は、セメント製造用キルン、および、原料導入口と、仮焼物取出口と、ＣＯ２取出口とを備える間接加熱型仮焼炉を有するセメント製造設備のＣＯ２回収方法であって、前記間接加熱型仮焼炉の前記原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させて、前記ＣＯ２を回収するＣＯ２回収工程と、前記間接加熱型仮焼炉から排出された燃焼排ガスを含む燃焼排ガス含有ガスと酸化カルシウムとを接触させることにより、前記燃焼排ガス中のＣＯ２と前記酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを生成させる炭酸カルシウム生成工程と、固気分離によって前記炭酸カルシウムを回収し、回収した前記炭酸カルシウムを前記間接加熱型仮焼炉のセメント原料導入口に供給する炭酸カルシウム供給工程と、を含む構成とされている。
【0020】
このような構成とされた本発明の態様１２のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、ＣＯ２回収工程にて、セメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させるので、間接加熱型仮焼炉内に高濃度のＣＯ２を生成させることができる。また、炭酸カルシウム生成工程にて、燃焼排ガス含有ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させ、炭酸カルシウム供給工程にて、生成した炭酸カルシウムを搬送装置にて間接加熱型仮焼炉に供給するので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。したがって、本発明の態様１２のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができる。さらに、酸化カルシウムと燃焼排ガス中のＣＯ２との反応によって発生した熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0021】
本発明の態様１３は、態様１２のセメント製造設備のＣＯ２回収方法において、前記ＣＯ２と前記酸化カルシウムとを６００℃以上７５０℃以下の温度で反応させる構成とされている。
本発明の態様１３のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が起こりやすくなる。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２をより効率よく回収することができる。
本発明の態様１３のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が起こりやすくなる。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２をより効率よく回収することができる。
【0022】
本発明の態様１４は、態様１２または態様１３のセメント製造設備のＣＯ２回収方法において、前記燃焼排ガス含有ガスが前記セメント製造用キルンにおいて生成した排ガスを含む構成とされている。
本発明の態様１４のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）、および、前記セメント製造用キルンにおける燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
本発明の態様１４のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルンの排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）、および、前記セメント製造用キルンにおける燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができるセメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システムおよびセメント製造設備のＣＯ２回収方法について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【0026】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システムを示す概略構成図である。なお、図１において、実線の矢印は、物質の流れを模式的に表し、破線の矢印は、気体の流れを模式的に表している。
図1に示すように、セメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１は、セメント製造用キルン１０と、間接加熱型仮焼炉２０とを有する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システムを示す概略構成図である。なお、図１において、実線の矢印は、物質の流れを模式的に表し、破線の矢印は、気体の流れを模式的に表している。
図1に示すように、セメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１は、セメント製造用キルン１０と、間接加熱型仮焼炉２０とを有する。
【0027】
セメント製造用キルン１０は、回転可能な円筒形の炉体１１と、この炉体１１の内部を加熱する主バーナ１２とを備える。炉体１１は一方の端部にセメント原料仮焼物導入部を有し、他方の端部にセメントクリンカ取出部を有する。セメントクリンカ取出部はクリンカクーラー１３と接続されている。クリンカクーラー１３は、冷却ファンなどの冷却装置を有する。セメント製造用キルン１０は、セメント原料仮焼物を、主バーナ１２を用いて焼成することにより、セメントクリンカとＣＯ２を生成させる。生成した原料起源のＣＯ２と主バーナ１２の排ガスはキルン排ガス管１４にて取り出される。クリンカクーラー１３は、空気との熱交換によりセメントクリンカを冷却する。クリンカクーラー１３からは、セメントクリンカを冷却したときに得られる高温空気ＣＧが取り出される。
【0028】
間接加熱型仮焼炉２０は、下部に原料導入口を、上部に仮焼物取出口を備える。仮焼物取出口は、仮焼物取出管２１に接続されている。また、間接加熱型仮焼炉２０は、内部に燃焼ガスが流れる燃焼ガス管２３を備える。燃焼ガス管２３の燃焼ガス排気口は燃焼排ガス管３０に接続され、燃焼排ガス管３０の他方の端部は反応装置４０に接続されている。反応装置４０はキルン排ガス管１４と反応生成ガス熱交換器５０に接続されている。
【0029】
間接加熱型仮焼炉２０は、燃焼ガス管２３を流れる燃焼ガスの熱によって、セメント原料を加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させる。
セメント原料としては、例えば、主成分が石灰石（炭酸カルシウム）で、その他に粘土成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３）を含む混合粉末を用いることができる。このセメント原料を加熱、仮焼することによって、セメント原料中の石灰石の一部もしくは全部が熱分解して酸化カルシウムを含むセメント原料仮焼物とＣＯ２とが生成する。
セメント原料としては、例えば、主成分が石灰石（炭酸カルシウム）で、その他に粘土成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３）を含む混合粉末を用いることができる。このセメント原料を加熱、仮焼することによって、セメント原料中の石灰石の一部もしくは全部が熱分解して酸化カルシウムを含むセメント原料仮焼物とＣＯ２とが生成する。
【0030】
仮焼物取出管２１は、間接加熱型仮焼炉２０内で生成したセメント原料仮焼物とＣＯ２を外部に取り出すための配管である。仮焼物取出管２１は、固気分離装置２２に接続されている。固気分離装置２２は、セメント原料仮焼物とＣＯ２とを分離する。固気分離装置２２としては、例えば、サイクロンを用いることができる。固気分離装置２２の気体取出口は、ＣＯ２熱交換器６０の吸気口（配管６２ａ）と接続されている。固気分離装置２２のセメント原料仮焼物取出口は搬送路Ａと接続されている。
【0031】
ＣＯ２熱交換器６０は、上下方向に直列的に配置された３つの固気分離装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、固気分離装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃを接続する配管６２ａ、６２ｂ、６２ｃとを有する。最上段の固気分離装置６１ｃは、排ＣＯ２管６２ｄが接続されている。排ＣＯ２管６２ｄは、送風機６３が配置されている。最上段の固気分離装置６１ｃと中段の固気分離装置６１ｂとの間の配管６２ｃは、セメント原料投入口が配置されている。セメント原料の投入量は、セメント原料量制御装置によって制御されている。最下段の固気分離装置６１ａの固形物取出口には搬送路Ｃが接続されている。搬送路Ｃは、間接加熱型仮焼炉２０の原料導入口と接続している。固気分離装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃとしては、例えば、サイクロンを用いることができる。ＣＯ２熱交換器６０は、セメント原料投入口から導入されたセメント原料とＣＯ２とを接触させることによって、セメント原料を予熱するプレヒータとして作用する。
【0032】
搬送路Ａとしては、パイプラインなどのセメント原料の搬送装置として利用されている装置を用いることができる。搬送路Ａは、酸化カルシウム量制御装置２５に接続されている。酸化カルシウム量制御装置２５は、第１搬送路Ａ１と第２搬送路Ａ２とに接続されている。第１搬送路Ａ１は、セメント原料仮焼物をセメント製造用キルン１０に搬送する搬送路である。第２搬送路Ａ２は、セメント原料仮焼物を燃焼排ガス管３０に搬送する搬送路である。酸化カルシウム量制御装置２５は、セメント製造用キルン１０に搬送するセメント原料仮焼物の量と、反応装置４０の酸化カルシウム導入口に搬送するセメント原料仮焼物の量とを制御する。酸化カルシウム量制御装置２５は、反応装置４０のガス導入口から導入されたガスのＣＯ２濃度および反応装置４０のガス排出口から排気されるガスのＣＯ２濃度の一方または両方に基づいて、反応装置４０の酸化カルシウム導入口に搬送する酸化カルシウム量を調整してもよい。第２搬送路Ａ２には、セメント原料仮焼物を冷却するための冷却器２６が配置されている。冷却器２６は、熱交換器であってもよい。
【0033】
燃焼ガス管２３は、外部から供給された燃料ガスと燃焼用空気を含む混合気体の燃焼により燃焼ガスを生成させることにより、間接加熱型仮焼炉２０内を加熱する。本実施形態では、燃料ガスとして天然ガスを用い、燃焼用空気として、クリンカクーラー１３から取り出された高温空気ＣＧを用いる。燃焼ガスとしては、天然ガス、石油、石炭などの燃料を別の燃焼炉で燃焼させて生成させた高温の燃焼ガスを用いることができる。
【0034】
燃焼排ガス管３０は、燃焼ガス管２３から送られた排ガス（燃焼排ガス）と、第２搬送路Ａ２から搬送された酸化カルシウム（セメント原料仮焼物）とを含む混合物を反応装置４０に供給する。
【0035】
反応装置４０は、燃焼排ガス管３０に接続する混合物導入口と、炭酸カルシウム取出口と、ガス排出口とを有する。また、反応装置４０は、キルン排ガス管１４に接続するキルン排ガス導入口を有する。反応装置４０の内部には、冷却部４１が配置されている。冷却部４１は、水の吸熱によって水蒸気を発生させるボイラとされている。反応装置４０は、燃焼排ガスおよびキルン排ガスを含む燃焼排ガス含有ガスと酸化カルシウム（セメント原料仮焼物）とを接触させることにより、燃焼排ガス含有ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムを反応させて、炭酸カルシウムと反応生成ガスとを生成させ、生成した炭酸カルシウムと反応生成ガスとを固気分離する。反応装置４０としては、サイクロン型反応器を用いることができる。生成した炭酸カルシウムは炭酸カルシウム取出口から取り出され、反応生成ガスはガス排出口から取り出される。反応装置４０の炭酸カルシウム取出口には搬送路Ｂが接続されている。搬送路Ｂは、間接加熱型仮焼炉２０の原料導入口に接続されている。反応装置４０のガス排出口は、反応生成ガス熱交換器５０の吸気口（配管５２ａ）に接続されている。
【0036】
反応生成ガス熱交換器５０は、上下方向に直列的に配置された３つの固気分離装置５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、固気分離装置５１ａ、５１ｂ、５１ｃを接続する配管５２ａ、５２ｂ、５２ｃとを有する。最上段の固気分離装置５１ｃは、排ガス管５２ｄが接続されている。排ガス管５２ｄには、送風機５３が配置されている。最上段の固気分離装置５１ｃと中段の固気分離装置５１ｂとの間の配管５２ｃは、セメント原料投入口を備える。セメント原料の投入量は、セメント原料量制御装置によって制御されている。最下段の固気分離装置５１ａの固形物取出口から取り出されたセメント原料は、搬送路Ｄによって仮焼炉２０に搬送される。固気分離装置５１ａ、５１ｂ、５１ｃとしては、例えば、サイクロンを用いることができる。反応生成ガス熱交換器５０は、セメント原料投入口から導入されたセメント原料と反応生成ガスとを接触させることによって、セメント原料を予熱するプレヒータとして作用する。
【0037】
次に、第１実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１を用いたＣＯ２の回収方法とセメントの製造方法について説明する。
ＣＯ２回収方法は、ＣＯ２回収工程と、炭酸カルシウム生成工程と、炭酸カルシウム供給工程とを含む。
ＣＯ２回収方法は、ＣＯ２回収工程と、炭酸カルシウム生成工程と、炭酸カルシウム供給工程とを含む。
【0038】
ＣＯ２回収工程では、間接加熱型仮焼炉２０の原料導入口から導入されたセメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させて、ＣＯ２を回収する。セメント原料は、搬送路Ｂによって搬送された炭酸カルシウムおよび搬送路Ｃによって搬送されたセメント原料、搬送路Ｄによって搬送されたセメント原料を含む。ＣＯ２回収工程は、間接加熱型仮焼炉２０で行われる。本実施形態では、間接加熱型仮焼炉２０の燃焼ガス管２３にて、燃料ガスと燃焼用空気を含む混合気体の燃焼により燃焼ガスを生成させて、間接加熱型仮焼炉２０内の温度を上昇させることにより、セメント原料を加熱、仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させる。間接加熱型仮焼炉２０を用いることによって、セメント原料を燃焼ガスと接触させずに、セメント原料を仮焼することができる。このため、間接加熱型仮焼炉２０内にて生成する気体はＣＯ２のみとなり、間接加熱型仮焼炉２０内のＣＯ２濃度は１００％もしくはそれに近い値となる。
【0039】
間接加熱型仮焼炉２０内の温度は、セメント原料に含まれる炭酸カルシウムが熱分解して酸化カルシウムを生成する温度である。炭酸カルシウムの熱分解温度は、間接加熱型仮焼炉２０内の圧力によって変動する。間接加熱型仮焼炉２０内の圧力が低くなるに伴って、炭酸カルシウムの熱分解温度は低くなる。間接加熱型仮焼炉２０内の圧力を低くする方法としては、例えば、送風機６３に減圧タイプの送風機を用いることである。間接加熱型仮焼炉２０内の温度は、例えば、７００℃以上１０００℃以下の温度である。
【0040】
間接加熱型仮焼炉２０内にて生成したＣＯ２は、仮焼物取出管２１と固気分離装置２２とを通ってＣＯ２熱交換器６０に送られる。ＣＯ２熱交換器６０の配管６２ａに送られたＣＯ２は、上方に向かって流れる。配管６２ｃに、セメント原料を供給すると、セメント原料は、配管６２ｃを流れるＣＯ２に随伴して固気分離装置６１ｃに流入する。固気分離装置６１ｃにて、セメント原料とＣＯ２とは分離され、分離されたセメント原料は配管６２ｂに送られる。配管６２ｂに送られたセメント原料は、配管６２ｂを流れるＣＯ２に随伴して固気分離装置６１ｂに流入する。固気分離装置６１ｂにて、セメント原料とＣＯ２とは分離され、分離されたセメント原料は配管６２ａに送られる。配管６２ａに送られたセメント原料は、配管６２ａを流れるＣＯ２に随伴して固気分離装置６１ａに流入する。固気分離装置６１ａにて、セメント原料とＣＯ２とは分離され、分離されたセメント原料は、搬送路Ｃにて間接加熱型仮焼炉２０の原料導入口に送られる。セメント原料とＣＯ２とが接触することによって、ＣＯ２の熱がセメント原料に移動して、セメント原料が予熱されると共に、ＣＯ２の温度は低下する。排ＣＯ２管６２ｄ外部に取り出されたＣＯ２は、例えば、地中または海底下に貯留する方法などによって固定される。
【0041】
炭酸カルシウム生成工程では、間接加熱型仮焼炉２０から排出された燃焼排ガスを含む燃焼排ガスと酸化カルシウムとを接触させることにより、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを生成させる。炭酸カルシウム生成工程は、反応装置４０で行なわれる。本実施形態では、燃焼排ガス管３０から搬送された燃焼排ガスとセメント原料仮焼物（酸化カルシウム）との混合物、およびキルン排ガス管１４から搬送されたキルン排ガスを反応装置４０で混合して、燃焼排ガスおよびキルン排ガスを含む燃焼排ガス含有ガス中のＣＯ２と中の酸化カルシウムとを反応させる。反応装置４０内の温度は、特に限定されないが、６００℃以上７５０℃以下の範囲内にあることが好ましい。また、燃焼排ガス管３０に供給するセメント原料仮焼物（酸化カルシウム）の温度は、特に限定されないが、４５０℃以下であることが好ましく、好ましくは３００℃以下であることがより好ましい。
【0042】
炭酸カルシウム供給工程では、炭酸カルシウム生成工程で生成した炭酸カルシウムを固気分離によって回収し、回収した炭酸カルシウムを間接加熱型仮焼炉２０のセメント原料導入口に供給する。炭酸カルシウム供給工程は反応装置４０および搬送路Ｂで行なわれる。
反応装置４０で生成した炭酸カルシウムを含むセメント原料仮焼物は、反応装置４０で固気分離によって、速やかに反応生成ガスと分離される。
反応装置４０で生成した炭酸カルシウムを含むセメント原料仮焼物は、反応装置４０で固気分離によって、速やかに反応生成ガスと分離される。
【0043】
炭酸カルシウム供給工程で供給された炭酸カルシウムは、間接加熱型仮焼炉２０にて加熱、仮焼され、セメント原料仮焼物とＣＯ２が生成する。炭酸カルシウム生成工程で生成した炭酸カルシウムは、燃料由来のＣＯ２を多く含む。このため、炭酸カルシウム供給工程で回収された炭酸カルシウムを仮焼することによって、燃料由来のＣＯ２を効率よく回収できる。
【0044】
反応装置４０の反応生成ガス取出口から取り出された反応生成ガスは、反応生成ガス熱交換器５０に送られる。反応生成ガス熱交換器５０にて、反応生成ガスとセメント原料とが接触することによって、反応生成ガスの熱がセメント原料に移動して、セメント原料が予熱される。予熱されたセメント原料は、間接加熱型仮焼炉２０の原料導入口に送られる。
熱交換された反応生成ガスは、ＣＯ２を多く含まないため、例えば、排熱ボイラ、セメント原料の乾燥などの熱源として利用し、適切な除塵処理をした上で外部に排気される。
熱交換された反応生成ガスは、ＣＯ２を多く含まないため、例えば、排熱ボイラ、セメント原料の乾燥などの熱源として利用し、適切な除塵処理をした上で外部に排気される。
【0045】
以上のような構成とされた本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１によれば、間接加熱型仮焼炉２０にて、セメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させるので、間接加熱型仮焼炉２０内に高濃度のＣＯ２を生成させることができる。また、反応装置４０にて、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させ、生成した炭酸カルシウムを搬送路Ｂにて間接加熱型仮焼炉２０に供給するので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。したがって、セメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１によれば、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができる。さらに、酸化カルシウムと燃焼排ガス中のＣＯ２との反応によって発生した熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0046】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、セメント製造用キルン１０において生成した排ガスを、反応装置４０のガス導入口に搬送するキルン排ガス管１４を有する場合は、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルン１０の排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルン１０の排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント製造用キルン１０における燃焼ガスの使用量をより少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0047】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、反応装置４０内に、冷却部４１が配置されている場合は、冷却部４１を用いて反応装置４０内の温度を低くすることにより、反応装置４０内でのＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進される。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２の回収効率が向上する。さらに、冷却部４１が、水の吸熱によって水蒸気を発生させるボイラである場合は、反応装置４０内の温度を効率よく低下させることができる。
【0048】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、セメント原料仮焼物が酸化カルシウムを含み、間接加熱型仮焼炉２０の仮焼物取出口から取り出されたセメント原料仮焼物を、セメント製造用キルン１０に搬送する第１搬送路Ａ１と、反応装置４０の酸化カルシウム導入口に搬送する第２搬送路Ａ２とを有する場合は、セメント原料仮焼物を用いて燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、燃焼排ガス中のＣＯ２に接触させる酸化カルシウムの量の調整が容易になる。さらに、第２搬送路Ａ２に冷却器２６が配置されている場合は、燃焼排ガスと接触させる酸化カルシウムの温度を低下させることができるので、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって反応熱が発生しても、生成する炭酸カルシウムの温度を所定の温度に保つことができる。このため、燃焼排ガスの温度が上昇しにくくなり、燃焼排ガス中のＣＯ２をより高い効率で回収することができる。
【0049】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、セメント製造用キルン１０に搬送するセメント原料仮焼物の量と、反応装置４０の酸化カルシウム導入口に搬送するセメント原料仮焼物の量とを制御する酸化カルシウム量制御装置２５を有する場合は、反応装置４０に搬送する酸化カルシウムの量を調整することが可能となるので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置４０に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。さらに、酸化カルシウム量制御装置２５が、反応装置４０のガス導入口から導入されたガスのＣＯ２濃度および反応装置４０のガス排出口から排気されるガスの濃度の一方または両方に基づいて、反応装置４０の酸化カルシウム導入口に搬送する酸化カルシウム量を調整する場合は、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収するために必要な量の酸化カルシウムを反応装置に確実に供給することができる。このため、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
【0050】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、間接加熱型仮焼炉２０の内圧を減圧する減圧装置を有する場合は、間接加熱型仮焼炉２０の内圧を減圧することによって、間接加熱型仮焼炉内での炭酸カルシウムの熱分解温度を下げることができる。これにより、セメント原料を間接加熱するときの熱量、すなわち燃焼ガスの使用量を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0051】
また、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１において、反応装置４０の内圧を加圧する加圧装置を有する場合は、反応装置４０の内圧を加圧することによって、炭酸カルシウムの熱分解温度を高くすることができる。これにより、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が促進され、燃焼排ガス中のＣＯ２をさらに高い効率で回収することができる。
【0052】
また、以上のような構成とされた本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、ＣＯ２回収工程にて、セメント原料を、燃焼ガスを用いて間接的に仮焼してセメント原料仮焼物とＣＯ２を生成させるので、間接加熱型仮焼炉２０内に高濃度のＣＯ２を生成させることができる。また、炭酸カルシウム生成工程にて、燃焼排ガス含有ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させ、炭酸カルシウム供給工程にて、生成した炭酸カルシウムを搬送路Ｂにて間接加熱型仮焼炉２０に供給するので、燃焼排ガス中のＣＯ２を回収することができる。したがって、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収方法によれば、原料起源のＣＯ２と燃料起源のＣＯ２とを効率よく回収することができる。さらに、酸化カルシウムと燃焼排ガス中のＣＯ２との反応によって発生した熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント原料を間接加熱するときの熱量（燃焼ガスの使用量）を少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0053】
本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収方法において、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを６００℃以上７５０℃以下の温度で反応させる場合は、燃焼排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとの反応が起こりやすくなる。よって、燃焼排ガス中のＣＯ２をより効率よく回収することができる。
【0054】
本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収方法において、燃焼排ガス含有ガスがセメント製造用キルンにおいて生成した排ガスを含む場合は、燃焼排ガス中のＣＯ２とともに、セメント製造用キルン１０の排ガス中のＣＯ２を回収することができる。また、セメント製造用キルン１０の排ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることによって発生した反応熱を、セメント原料の予熱などに利用することによって、セメント製造用キルン１０における燃焼ガスの使用量をより少なくすることができる。よって、燃料起源のＣＯ２の発生量を低減させることができる。
【0055】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システムを示す概略構成図である。なお、図２において、図１に示した第１実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
図２は、本発明の第２実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システムを示す概略構成図である。なお、図２において、図１に示した第１実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
【0056】
図２に示すように、第２実施形態に係るセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０２は、キルン排ガス管１４に異排出源ＣＯ２含有ガス搬送配管７０が接続されている。異排出源ＣＯ２含有ガスは、セメント製造用キルン１０および間接加熱型仮焼炉２０を除くその他の装置で発生したＣＯ２含有ガスである。異排出源ＣＯ２含有ガスの温度は４５０℃以下、好ましくは３００℃以下である。
【0057】
本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０２においては、キルン排ガス管１４から反応装置４０に送られるガスは、キルン排ガスと異排出源ＣＯ２含有ガスとの混合ガスとなる。反応装置４０は、燃焼排ガス管３０から搬送された燃焼排ガスとセメント原料仮焼物（酸化カルシウム）との混合物、およびキルン排ガス管１４から搬送されたキルン排ガスと異排出源ＣＯ２含有ガスとの混合ガスを混合して、炭酸カルシウムとＣＯ２が除去された反応生成ガスとを生成させる。
【0058】
本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０２は、キルン排ガス管１４に、異排出源ＣＯ２含有ガス搬送配管７０が接続されていること以外は、図１のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１と同じであるので、セメント製造設備のＣＯ２回収システム１０１と同様の効果を有する。さらに、本実施形態のセメント製造設備のＣＯ２回収システム１０２は、異排出源ＣＯ２含有ガス中のＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させるので、異排出源ＣＯ２含有ガス中のＣＯ２を簡易かつ効率的に回収することができ、大気に放出されるＣＯ２を低減することができる。
【0059】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、間接加熱型仮焼炉２０は、内部に燃焼ガスが流れる燃焼ガス管２３を備える構成とされているが、間接加熱型仮焼炉２０は、セメント原料と燃焼ガスとが直接触れずに、炉内温度を調整できるように構成された仮焼炉であればその構成に特に制限はない。間接加熱型仮焼炉２０は、固形の熱媒体を用いて炉内温度を調整するものであってもよい。間接加熱型仮焼炉２０として、例えば、熱媒体加熱部とセメント原料仮焼部とを有し、熱媒体加熱部にて燃焼ガスを用いて加熱した熱媒体をセメント原料仮焼部に供給することによって炉内温度を調整するものを用いることができる。この間接加熱型仮焼炉では、熱媒体加熱部から排出された燃焼ガスが燃焼排ガスとなる。また、間接加熱型仮焼炉２０に接続する固気分離装置２２にて分離されたセメント原料仮焼物の一部を熱媒体として、熱媒体加熱部を経て間接加熱型仮焼炉２０に返送してもよい。さらに、セメント製造用キルン１０で得られたクリンカの一部を熱媒体として、間接加熱型仮焼炉２０に供給してもよい。
例えば、本実施形態では、間接加熱型仮焼炉２０は、内部に燃焼ガスが流れる燃焼ガス管２３を備える構成とされているが、間接加熱型仮焼炉２０は、セメント原料と燃焼ガスとが直接触れずに、炉内温度を調整できるように構成された仮焼炉であればその構成に特に制限はない。間接加熱型仮焼炉２０は、固形の熱媒体を用いて炉内温度を調整するものであってもよい。間接加熱型仮焼炉２０として、例えば、熱媒体加熱部とセメント原料仮焼部とを有し、熱媒体加熱部にて燃焼ガスを用いて加熱した熱媒体をセメント原料仮焼部に供給することによって炉内温度を調整するものを用いることができる。この間接加熱型仮焼炉では、熱媒体加熱部から排出された燃焼ガスが燃焼排ガスとなる。また、間接加熱型仮焼炉２０に接続する固気分離装置２２にて分離されたセメント原料仮焼物の一部を熱媒体として、熱媒体加熱部を経て間接加熱型仮焼炉２０に返送してもよい。さらに、セメント製造用キルン１０で得られたクリンカの一部を熱媒体として、間接加熱型仮焼炉２０に供給してもよい。
【0060】
また、本実施形態では、酸化カルシウム（セメント仮焼物）を燃焼排ガス管３０から導入しているが、反応装置４０内でＣＯ２と酸化カルシウムとを反応させることができれば、酸化カルシウムの導入場所に制限はない。例えば、酸化カルシウムを反応装置から導入させてもよいし、キルン排ガス管１４から導入させてもよい。
【符号の説明】
【0061】
１０ セメント製造用キルン
１１ 炉体
１２ 主バーナ
１３ クリンカクーラー
１４ キルン排ガス管
２０ 間接加熱型仮焼炉
２１ 仮焼物取出管
２２ 固気分離装置
２３ 燃焼ガス管
３０ 燃焼排ガス管
４０ 反応装置
４１ 冷却部
５０ 反応生成ガス熱交換器
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、 固気分離装置
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、 配管
５２ｄ 排ガス管
５３ 送風機
６０ ＣＯ２熱交換器
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 固気分離装置
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ 配管
６２ｄ 排ＣＯ２管
６３ 送風機
７０ 異排出源ＣＯ２含有ガス搬送配管
１０１、１０２ セメント製造設備のＣＯ２回収システム
１１ 炉体
１２ 主バーナ
１３ クリンカクーラー
１４ キルン排ガス管
２０ 間接加熱型仮焼炉
２１ 仮焼物取出管
２２ 固気分離装置
２３ 燃焼ガス管
３０ 燃焼排ガス管
４０ 反応装置
４１ 冷却部
５０ 反応生成ガス熱交換器
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、 固気分離装置
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、 配管
５２ｄ 排ガス管
５３ 送風機
６０ ＣＯ２熱交換器
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 固気分離装置
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ 配管
６２ｄ 排ＣＯ２管
６３ 送風機
７０ 異排出源ＣＯ２含有ガス搬送配管
１０１、１０２ セメント製造設備のＣＯ２回収システム
【図1】
【図2】