特許 7120766 排ガス処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-08

(45)【発行日】2022-08-17

(54)【発明の名称】排ガス処理装置

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/60 20060101AFI20220809BHJP

   C04B 7/38 20060101ALI20220809BHJP

   C02F 11/02 20060101ALI20220809BHJP

   B01D 53/64 20060101ALI20220809BHJP

   B01D 53/74 20060101ALI20220809BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20220809BHJP

【ＦＩ】

C04B7/60 ZAB

C04B7/38

C02F11/02

B01D53/64 100

B01D53/64

B01D53/74

F27D17/00 104D

F27D17/00 104G

F27D17/00 103

F27D17/00 101G

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018005462

(22)【出願日】2018-01-17

(65)【公開番号】P2019123641

(43)【公開日】2019-07-25

【審査請求日】2020-11-20

(73)【特許権者】

【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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100153969

【弁理士】

【氏名又は名称】松澤 寿昭

(72)【発明者】

【氏名】河村 保宏

(72)【発明者】

【氏名】小島 弘昭

(72)【発明者】

【氏名】藤永 祐太

【審査官】小川 武

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１９０６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００４１６９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０５７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６１４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１２９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３０３４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ２／００－３２／０２，

Ｃ０４Ｂ４０／００－４０／０６，

Ｃ０４Ｂ１０３／００－１１１／９４

Ｃ０２Ｆ １１／０２

Ｂ０１Ｄ ５３／６４，５３／７４

Ｆ２７Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するように構成されたロータリキルンと、
前記ロータリキルンから排出されたキルン排ガスを用いて前記セメント原料を予熱するように構成された予熱機と、
前記予熱機から排出された予熱機排ガスを用いて蒸気を発生させるように構成されたボイラと、
前記ボイラから排出されたボイラ排ガスと作動流体との間で熱交換することにより前記ボイラ排ガスを冷却するように構成された冷却機と、
前記ボイラ排ガスの前記冷却機による冷却に伴い、前記ボイラ排ガス中の重金属と共に前記冷却機の表面に付着した粉粒体を回収するように構成された回収手段とを備え、
前記重金属は水銀又は水銀化合物であり、
前記冷却機に導入される前記ボイラ排ガスの温度は３００℃以下である、排ガス処理装置。

【請求項2】

前記冷却機に導入される前記ボイラ排ガスの温度は２１０℃以下である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記冷却機から排出される冷却機排ガスの温度は１００℃以上である、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記冷却機は、冷却用の流体が流通可能に構成された配管である、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記流体は空気又は水である、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記配管は、前記冷却機と、前記冷却機の下流側に位置する他の設備とを接続している、請求項４又は５に記載の装置。

【請求項7】

有機汚泥類を発酵させるように構成された発酵機をさらに備え、
前記配管は、前記冷却機と前記発酵機とを接続しており、前記ボイラ排ガスとの熱交換により昇温された前記配管内の流体を前記発酵機に導入するように構成されている、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記回収手段は、前記冷却機の表面に付着した前記粉粒体を前記冷却機の表面から落下させるように構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記回収手段は、前記冷却機の表面に気体を吹き付けるように構成されたブロワ、又は前記冷却機に振動を付与するように構成された加振器である、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記冷却機から排出される冷却機排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥するように構成された乾燥機をさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項11】

前記ボイラ排ガスを部分的に前記冷却機に導入するように構成された抽気手段をさらに備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記冷却機を収容する内部空間を含む第１及び第２の筐体をさらに備え、
前記第１及び第２の筐体は、前記ボイラ排ガスが分岐して前記各内部空間のそれぞれに導入されるように構成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記冷却機から排出される冷却機排ガスを用いて前記セメント原料を乾燥しつつ粉砕するように構成された粉砕機をさらに備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、セメント製造設備から排出される排ガスを処理するための排ガス処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

セメント原料（例えば、石灰石、石炭、珪石、粘土、酸化鉄原料、一部の廃棄物等）には、水銀が含まれていることがある。水銀は人体、環境等に多大な悪影響を与えることから、セメント原料からセメントを製造する過程での水銀排出量を低減させるための種々の提案がなされている。例えば、特許文献１は、バグフィルタの内部に水銀吸着材（活性炭等）を投入するように構成された吸着材添加装置を備える排ガス処理装置を開示している。なお、水銀は、セメント製造設備内において、例えば金属水銀、塩化水銀等の形態で存在している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－００１９３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、水銀に関する水俣条約の発効がなされ、水銀排出量をよりいっそう厳格に管理することが国際的な潮流となっている。そのため、セメント製造設備からの水銀排出量をさらに低減することが求められている。特許文献１に記載の装置によれば、水銀排出量を低減できるものの、水銀を回収するために水銀吸着材を要することに加えて、水銀が吸着された水銀吸着材を処理しなければならないので、ランニングコストが高くなる傾向にある。さらに、装置内に投入された水銀吸着材が装置内を循環してセメント原料に混入することで、製造されたセメントの品質に懸念が生じうる。

【0005】

そこで、本開示は、吸着材を用いることなく重金属を回収して、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制することが可能な排ガス処理装置を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

例１．本開示の一つの例に係る排ガス処理装置は、セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造するように構成されたセメント焼成炉と、焼成によりセメント焼成炉の内部で発生したガスを冷却するように構成された冷却機と、ガスの冷却機による冷却に伴い、ガス中の重金属と共に冷却機の表面に付着した粉粒体を回収するように構成された回収手段とを備える。

【0007】

セメント焼成炉では、セメント原料が１４５０℃程度にまで加熱される。そのため、セメント原料に含まれる重金属は、セメント焼成炉内で気体状又は液状となっており、セメント焼成炉の内部で発生した燃焼ガス及び微粉に随伴して下流側に排出される。セメント焼成炉から排出されたガスが下流側の冷却機と接触すると、当該ガスが冷却機によって冷却され、微粉が冷却機の表面で凝集して粉粒体として堆積する。このとき、燃焼ガス及び微粉に随伴する気体状又は液状の重金属も冷却されるので、重金属が液状又は固体状に変化しながら、凝集する微粉に巻き込まれる。そのため、冷却機の表面に堆積した粉粒体を回収手段によって回収することで、粉粒体が含有する重金属も回収される。従って、例１の装置によれば、吸着材を用いることなく重金属を回収して、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制することが可能となる。

【0008】

例２．例１の装置において、セメント焼成炉は、セメント原料の焼成を行うように構成されたロータリキルンと、ロータリキルンから排出されたキルン排ガスを用いてセメント原料を予熱するように構成された予熱機とを含み、冷却機は、予熱機から排出された予熱機排ガスを冷却するように構成されていてもよい。予熱機排ガスは、一般に４００℃程度であり、重金属の沸点又は融点よりも高い傾向にある。そのため、キルン排ガスの熱をセメント原料の予熱に利用しつつ、冷却機において、セメント焼成炉の内部で発生したガスから重金属が回収される。従って、熱エネルギーの有効活用と重金属の回収とを両立させることが可能となる。

【0009】

例３．例２の装置は、予熱機から排出された予熱機排ガスを用いて蒸気を発生させるボイラをさらに備え、冷却機は、ボイラから排出されたボイラ排ガスを冷却するように構成されていてもよい。ボイラ排ガスは、一般に３００℃程度以下であり、重金属の沸点又は融点よりも高い傾向にある。そのため、予熱機排ガスの熱を蒸気の生成のために利用しつつ、冷却機において、セメント焼成炉の内部で発生したガスから重金属が回収される。従って、熱エネルギーの有効活用と重金属の回収とを両立させることが可能となる。

【0010】

例４．例１～例３のいずれか一つの装置において、冷却機に導入されるガスの温度は３００℃以下であってもよい。冷却機に導入されるガスが３００℃以下であると、当該ガスが冷却機に接触することで当該ガスの温度が重金属の沸点又は融点を下回る傾向にある。そのため、冷却機に導入されるガスが３００℃を超える場合と比較して、冷却機の表面に堆積する粉粒体が含有する重金属の濃度が高まる傾向にある。従って、重金属をより効果的に回収することが可能となる。

【0011】

例５．例１～例４のいずれか一つの装置において、冷却機から排出される冷却機排ガスの温度は１００℃以上であってもよい。この場合、冷却機から排出される冷却機排ガスを他の設備に導入することで、冷却機排ガスの熱エネルギーを有効活用することが可能となる。

【0012】

例６．例１～例５のいずれか一つの装置において、冷却機は、冷却用の流体が流通可能に構成された配管であってもよい。この場合、極めて簡易に冷却機を構成することが可能となる。

【0013】

例７．例６の装置において、流体は空気又は水であってもよい。この場合、セメント焼成炉の内部で発生したガスの熱を極めて簡便に回収することが可能となる。

【0014】

例８．例６又は例７の装置において、配管は、冷却機と、冷却機の下流側に位置する他の設備とを接続していてもよい。この場合、セメント焼成炉の内部で発生したガスから流体が回収した熱を、当該他の設備において有効活用することが可能となる。

【0015】

例９．例８の装置は、有機汚泥類を発酵させるように構成された発酵機をさらに備え、配管は、冷却機と発酵機とを接続しており、ガスとの熱交換により昇温された配管内の流体を発酵機に導入するように構成されていてもよい。この場合、セメント焼成炉の内部で発生したガスから流体が回収した熱を、発酵機において有機汚泥類の発酵に活用することが可能となる。

【0016】

例１０．例１～例９のいずれか一つの装置において、回収手段は、冷却機の表面に付着した粉粒体を冷却機の表面から落下させるように構成されていてもよい。この場合、重金属を粉粒体と共に容易に回収することが可能となる。

【0017】

例１１．例１～例１０のいずれか一つの装置において、回収手段は、冷却機の表面に気体を吹き付けるように構成されたブロワ、又は冷却機に振動を付与するように構成された加振器であってもよい。

【0018】

例１２．例１～例１１のいずれか一つの装置は、冷却機から排出される冷却機排ガスを用いてセメント原料を乾燥するように構成された乾燥機をさらに備えてもよい。この場合、冷却機から排出される冷却機排ガスの熱エネルギーを乾燥機において有効活用することが可能となる。

【0019】

例１３．例１～例１２のいずれか一つの装置は、ガスを部分的に冷却機に導入するように構成された抽気手段をさらに備えてもよい。この場合、冷却機において冷却すべきガスの量が抽気手段によって制限されるので、冷却機の冷却能力を必要以上に高める必要がなくなる。そのため、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制しつつ、排ガス処理装置の建造コストを抑制することが可能となる。

【0020】

例１４．例１～例１３のいずれか一つの装置は、冷却機を収容する内部空間を含む第１及び第２の筐体をさらに備え、第１及び第２の筐体は、ガスが分岐して各内部空間のそれぞれに導入されるように構成されていてもよい。この場合、第１の筐体において粉粒体を回収する際に、第１の筐体へのガスの導入を停止して、第２の筐体にガスを導入することで、第２の筐体の冷却機でガスの冷却を継続することが可能となる。

【0021】

例１５．例１～例１４のいずれか一つの装置において、重金属は水銀又は水銀化合物であってもよい。

【発明の効果】

【0022】

本開示に係る排ガス処理装置によれば、吸着材を用いることなく重金属を回収して、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、クリンカ製造装置の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、ダストボックスの一例を概略的に示す図である。

【図3】図３は、温度に対する金属水銀の蒸気圧を示すグラフである。

【図4】図４は、配管に粉粒体が付着する様子を説明する断面図である。

【図5】図５は、配管を流通する流体と熱交換する際の排ガスの温度と、その温度で配管の表面に堆積する粉粒体の水銀濃度との関係を示すグラフである。

【図6】図６は、ダストボックスの他の例を概略的に示す図である。

【図7】図７は、ダストボックスの他の例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0025】

［クリンカ製造装置の構成］
クリンカ製造装置１の構成について、図１～図４を参照して説明する。クリンカ製造装置１は、セメント製造設備の一部であり、図１に示されるように、セメント原料Ｍ１からセメントクリンカＭ５を製造するための装置である。クリンカ製造装置１は、自身から排出される排ガスを内部で処理する機能も有しており、排ガス処理装置としても動作する。クリンカ製造装置１は、原料置き場１０と、ドライヤ１２（乾燥機）と、粉砕機１４（乾燥機）と、サイロ１６と、ＳＰ（サスペンションプレヒータ）１８（予熱機；セメント焼成炉）と、ロータリキルン２０（セメント焼成炉）と、ボイラ２２と、ダストボックス２４と、集塵機２６と、発酵機２８とを備える。

【0026】

原料置き場１０は、セメント原料Ｍ１を貯留するように構成されている。セメント原料Ｍ１は、例えば、石灰石、石炭灰、珪石、粘土、酸化鉄原料、廃棄物等の混合物であり、数ｃｍ～十数ｃｍ程度の大きさを有している。これらのセメント原料Ｍ１には、重金属（例えば、水銀、水銀化合物、鉛、タリウムなど）が含まれていることがある。金属水銀の沸点は３５６．７℃程度であり、塩化水銀の沸点は３０２℃程度であり、鉛の沸点は１７４９℃程度であり、タリウムの沸点は１４７３℃程度である。金属水銀の融点は－３８．８３℃程度であり、塩化水銀の融点は２７７℃程度であり、鉛の融点は３２７．５℃程度であり、タリウムの融点は３０４℃程度である。なお、図３は、化学便覧の記載に基づいて、金属水銀の蒸気圧をグラフにしたものである。図３に示されるように、金属水銀の蒸気圧は、３００℃以下で大幅に小さくなり、１５０℃程度でほぼ０を示す。すなわち、気体状態で存在する金属水銀は３００℃以下で大幅に少なくなり、１５０℃程度以下では気体状態で存在する金属水銀がほぼなくなることが理解される。

【0027】

ドライヤ１２は、原料置き場１０から導入されたセメント原料Ｍ１に熱風（例えば４００℃程度）を供給して、セメント原料Ｍ１を乾燥させるように構成されている。ドライヤ１２で乾燥されたセメント原料Ｍ１は、乾燥原料Ｍ２となる。ドライヤ１２には、ダストボックス２４からの排ガスであるダストボックス排ガスＧ６が導入され、セメント原料Ｍ１の乾燥に利用される。一方、ドライヤ１２からの排ガスであるドライヤ排ガスＧ７（乾燥機排ガス）は、集塵機２６に導入される。集塵機２６に導入される際のドライヤ排ガスＧ７の温度は、例えば９０℃程度である。

【0028】

粉砕機１４は、ドライヤ１２から導入された乾燥原料Ｍ２を粉砕するように構成されている。粉砕機１４は、例えば、竪型ローラミル、ボールミルなどが挙げられる。乾燥原料Ｍ２は、粉砕機１４により３００μｍ以下の粒状に粉砕されて粒状原料Ｍ３となる。乾燥原料Ｍ２が粉砕機１４において粉砕される際、乾燥原料Ｍ２は、ダストボックス２４からの排ガスであるダストボックス排ガスＧ４と接触してさらに乾燥される。その後、粒状原料Ｍ３はサイロ１６に導入される。

【0029】

一方、粉砕機１４からの排ガスである粉砕機排ガスＧ５（乾燥機排ガス）は、集塵機２６に導入される。集塵機２６に導入される際の粉砕機排ガスＧ５の温度は、例えば９０℃程度である。

【0030】

サイロ１６は、粉砕機１４からの粒状原料Ｍ３を一時的に貯留するように構成されている。サイロ１６は、粒状原料Ｍ３をＳＰ１８に適時供給する。

【0031】

ＳＰ１８は、ロータリキルン２０において原料の焼成効率を高める目的で、粒状原料Ｍ３を予熱する装置であり、セメント焼成炉２の一部を構成している。ＳＰ１８は、複数段（例えば４段～５段程度）のサイクロン（分離器）を有する。ＳＰ１８の塔頂部には粒状原料Ｍ３が投入される。ＳＰ１８の塔底部からは、ロータリキルン２０からの排ガスであるキルン排ガスＧ１（ガス）が導入される。キルン排ガスＧ１と粒状原料Ｍ３とが各段のサイクロンで順次熱交換され、粒状原料Ｍ３が例えば８５０℃程度まで予熱されてキルン原料Ｍ４となる。ＳＰ１８において生成されたキルン原料Ｍ４は、塔底部から排出されて、ロータリキルン２０内に導入される。

【0032】

一方、ＳＰ１８からの排ガスであるＳＰ排ガスＧ２（予熱機排ガス；ガス）は、ＳＰ１８の塔頂部から排出される。ＳＰ排ガスＧ２は、例えば４００℃程度である。ＳＰ１８は、サイクロンの最下段とロータリキルン２０との間に設けられた仮焼炉をさらに有するニュー・サスペンション・プレヒータ（ＮＳＰ）であってもよい。ＮＳＰによれば、仮焼炉に燃料（例えば、微粉炭）を供給して粒状原料Ｍ３が仮焼されるので、キルン原料Ｍ４の生産量及び焼成効率が向上する。

【0033】

ロータリキルン２０は、ＳＰ１８から導入されたキルン原料Ｍ４を高温で焼成してセメントクリンカＭ５を生成するように構成されている。ロータリキルン２０は、セメント焼成炉２の一部を構成している。ロータリキルン２０の最高温度は通常２０００℃を超える。そのため、ロータリキルン２０では、キルン原料Ｍ４が例えば１４５０℃程度まで加熱される。ロータリキルン２０での焼成により内部で発生したキルン排ガスＧ１は、ＳＰ１８に導入される。ＳＰ１８に導入される際のキルン排ガスＧ１の温度は、例えば９００℃～１２５０℃程度である。

【0034】

ロータリキルン２０内は重金属の沸点よりも高温であるので、ロータリキルン２０に導入されるキルン原料Ｍ４に含まれる重金属はロータリキルン２０内で気体状又は液状となっている。そのため、気体状又は液状の重金属は、キルン排ガスＧ１及び微粉に随伴してＳＰ１８に向けて排出される。

【0035】

ボイラ２２は、ＳＰ排ガスＧ２と熱交換して蒸気を発生させるように構成されている。ボイラ２２で得られた蒸気は、発電タービンに導入される。そのため、ＳＰ排ガスＧ２の熱の一部は、ボイラ２２において電気エネルギーとして回収される。ボイラ２２からの排ガスであるボイラ排ガスＧ３（ガス）は、ダストボックス２４に導入される。ダストボックス２４に導入される際のボイラ排ガスＧ３の温度は、例えば３００℃以下であってもよいし、２７５℃以下であってもよいし、２５０℃以下であってもよいし、２１０℃以下であってもよい。

【0036】

ダストボックス２４に導入される際のボイラ排ガスＧ３の温度が３００℃以下であると、ボイラ排ガスＧ３が配管３４に接触することでボイラ排ガスＧ３の温度が重金属の沸点又は融点を下回る傾向にある。そのため、ダストボックス２４に導入される際のボイラ排ガスＧ３の温度が３００℃を超える場合と比較して、配管３４の表面に堆積する粉粒体Ｐが含有する重金属の濃度が高まる傾向にある。従って、重金属をより効果的に回収することが可能となる。

【0037】

ダストボックス２４は、ボイラ排ガスＧ３中の重金属を捕集するように構成されている。具体的には、ダストボックス２４は、図２に示されるように、筐体３０と、供給源３２（冷却機）と、配管３４（冷却機）と、回収機３６（回収手段）とを含む。

【0038】

筐体３０は、配管３４の一部を内部空間に収容している。筐体３０には、ボイラ排ガスＧ３が導入される。筐体３０からは、配管３４と熱交換した後の排ガスであるダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６が排出される。ダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６の温度は、例えば、１００℃以上であってもよいし、１２５℃以上であってもよいし、１５０℃以上であってもよい。ダストボックス排ガスＧ４の温度が１００℃以上である場合、ダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６を他の設備に導入することで、ダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６の熱エネルギーを有効活用することが可能となる。

【0039】

供給源３２は、配管３４に流体Ｆを供給し、配管３４を通して流体Ｆを下流側に流通させるように構成されている。流体Ｆとしては、常温で液体又は気体である種々の流体を用いることができるが、例えば、空気、水などであってもよい。この場合、ボイラ排ガスＧ３の熱を極めて簡便に回収することが可能となる。供給源３２から配管３４に供給される際の流体Ｆの温度は、例えば常温であってもよい。

【0040】

配管３４の一部は、筐体３０の内部空間を通っている。配管３４の当該一部は、図２に示されるように、筐体３０の内部空間内において蛇行していてもよい。配管３４の上流端は、供給源３２に接続されている。配管３４の下流端は、ＳＰ１８に接続されている。そのため、ＳＰ１８には、筐体３０の内部空間内においてボイラ排ガスＧ３と熱交換した後の流体Ｆが導入される。当該流体Ｆの熱は、ＳＰ１８におけるバーナの燃焼用空気を予熱する熱源の一部等として用いられる。従って、ＳＰ１８における燃料使用量の低減による省エネ化を図ることができる。

【0041】

ここで、ロータリキルン２０において気体状又は液状となった重金属は、気体状又は液状のまま、あるいは気体状から液状に変化しながら、微粉と共にキルン排ガスＧ１、ＳＰ排ガスＧ２及びボイラ排ガスＧ３に順次随伴して、筐体３０の内部空間に導入される。ボイラ排ガスＧ３が配管３４の表面と接触すると、ボイラ排ガスＧ３が配管３４によって冷却され、図４に示されるように、微粉が配管３４の表面で凝集して粉粒体Ｐとして堆積する。具体的には、粉粒体Ｐは、配管３４の表面全体を覆うように配管３４に付着するが、特に、配管３４の表面においてボイラ排ガスＧ３の上流側に向けて山型状に成長する。このとき、ボイラ排ガスＧ３及び微粉に随伴する気体状又は液状の重金属も冷却されるので、重金属が液状又は固体状に変化しながら、凝集する微粉に巻き込まれる。以上より、供給源３２及び配管３４は、ボイラ排ガスＧ３を冷却する冷却機ＣＬとして機能する。

【0042】

回収機３６は、配管３４の表面に付着した粉粒体Ｐを回収するように構成されている。粉粒体Ｐを配管３４の表面から回収できれば、回収機３６による回収方法は特に限定されない。例えば、回収機３６は、配管３４の表面から粉粒体Ｐを落下させることで粉粒体Ｐを回収するように構成されていてもよい。配管３４の表面に堆積した粉粒体Ｐが回収機３６によって回収されることで、粉粒体Ｐが含有する重金属も回収される。

【0043】

このような回収機３６としては、具体的には、配管３４の表面に気体を吹き付けるように構成されたブロワ、配管３４に振動を付与するように構成された加振機などが挙げられる。ブロワとしては、例えばスーツブロワなどが挙げられる。加振機としては、例えば、配管３４に直接打撃を付与するハンマリング装置、配管３４に直接又は間接に高周波振動を付与する高周波振動発生装置などが挙げられる。

【0044】

集塵機２６は、粉砕機排ガスＧ５に含まれる粉粒体（粉末又は粒子）をガスから分離するように構成されている。集塵機２６は、例えば電気集塵機が挙げられる。集塵機２６を通過後のガスは、クリンカ製造装置１の排ガスＧ８としてクリンカ製造装置１の外部に放出される。

【0045】

発酵機２８は、原料置き場１０から導入された有機汚泥類ＯＭ１（例えば、下水汚泥、し尿汚泥、排水汚泥、動物の糞尿など）を発酵させるように構成されている。発酵機２８において発酵熱を用いて有機汚泥類ＯＭ１を乾燥させることにより、乾燥汚泥ＯＭ２が生成され、汚泥の性状（例えば、減容化、汚泥のハンドリング性能など）の改善が図られる。発酵機２８における発酵温度は、一般的に、６０℃～８０℃に設定されうる。

【0046】

発酵機２８には、筐体３０の内部空間内においてボイラ排ガスＧ３と熱交換した後の流体Ｆが導入される。当該流体Ｆの熱は、発酵機２８における有機汚泥類ＯＭ１の発酵に用いられる。発酵機２８において生じた乾燥汚泥ＯＭ２は、ＳＰ１８に導入され、粒状原料Ｍ３を予熱する熱源の一部として用いられる。このように、乾燥汚泥ＯＭ２を他の用途に用いることにより、廃棄物を有効利用できると共に、ＳＰ１８における燃料使用量の低減による省エネ化を図ることができる。

【0047】

［作用］
ところで、図５に示されるように、本発明者らによる鋭意研究の結果、配管３４を流通する流体Ｆと熱交換する際のボイラ排ガスＧ３の温度が低くなるほど、配管３４の表面に堆積する粉粒体Ｐの水銀濃度が高まるという新たな知見が得られた。特に、ボイラ排ガスＧ３の温度が３００℃以下の場合には、ボイラ排ガスＧ３の温度が３００℃を超える場合と比較して、粉粒体Ｐの水銀濃度が２倍以上であった。さらには、ボイラ排ガスＧ３の温度が２１０℃以下の場合には、ボイラ排ガスＧ３の温度が２１０℃を超える場合と比較して、粉粒体Ｐの水銀濃度が４倍以上であった。

【0048】

上記知見に鑑み、本実施形態に係るクリンカ製造装置１は、流体Ｆが流通する配管３４を用いてボイラ排ガスＧ３を冷却し、配管３４の表面に堆積した粉粒体Ｐを回収機３６によって回収するように構成されている。そのため、粉粒体Ｐに含有されている重金属が粉粒体Ｐと共に回収機３６によって回収される。従って、本実施形態に係るクリンカ製造装置１によれば、吸着材を用いることなく重金属を回収して、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制することが可能となる。

【0049】

本実施形態では、ロータリキルン２０からのキルン排ガスＧ１を利用して、粒状原料Ｍ３がＳＰ１８において予熱される。ＳＰ排ガスＧ２は、一般に４００℃程度であり、重金属の沸点又は融点よりも高い傾向にある。そのため、キルン排ガスＧ１の熱を粒状原料Ｍ３の予熱に利用しつつ、配管３４の表面において、セメント焼成炉２の内部で発生したガスから重金属が回収される。従って、熱エネルギーの有効活用と重金属の回収とを両立させることが可能となる。

【0050】

本実施形態では、ＳＰ１８からのＳＰ排ガスＧ２を利用して、ボイラ２２において蒸気を発生させている。ボイラ排ガスＧ３は、一般に３００℃程度以下であり、重金属の沸点又は融点よりも高い傾向にある。そのため、ＳＰ排ガスＧ２の熱を蒸気の生成のために利用しつつ、配管３４の表面において、セメント焼成炉２の内部で発生したガスから重金属が回収される。従って、熱エネルギーの有効活用と重金属の回収とを両立させることが可能となる。

【0051】

本実施形態では、流体Ｆが流通する配管３４が、ボイラ排ガスＧ３を冷却するための冷却機として機能する。そのため、極めて簡易に冷却機を構成することが可能となる。

【0052】

本実施形態では、配管３４の下流端が発酵機２８に接続されている。そのため、ボイラ排ガスＧ３から流体Ｆが回収した熱を、発酵機２８において有機汚泥類の発酵に活用することが可能となる。

【0053】

本実施形態では、回収機３６は、配管３４の表面から粉粒体Ｐを落下させることで粉粒体Ｐを回収するように構成されうる。この場合、重金属を粉粒体Ｐと共に容易に回収することが可能となる。

【0054】

本実施形態では、ダストボックス２４からのダストボックス排ガスＧ６を、ドライヤ１２におけるセメント原料Ｍ１の乾燥に利用している。そのため、ダストボックス排ガスＧ６の熱エネルギーをドライヤ１２において有効活用することが可能となる。

【0055】

［他の実施形態］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。

【0056】

（１）例えば、図６に示されるように、クリンカ製造装置１は、ダンパ３８（抽気手段）をさらに備えていてもよい。ダンパ３８は、ボイラ２２とダストボックス２４との間に配置されている。ダンパ３８は、ボイラ２２からのボイラ排ガスＧ３の抽気量を調節可能に構成されている。そのため、ダンパ３８の開度に応じて、ボイラ排ガスＧ３の一部又は全部がダストボックス２４に導入される一方、ボイラ排ガスＧ３の残部がダストボックス２４を経由せずにダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６に合流する。

【0057】

図６に示されるクリンカ製造装置１の例によれば、配管３４において冷却すべきガスの量がダンパ３８によって制限されるので、配管３４の冷却能力を必要以上に高める必要がなくなる。そのため、重金属の排出量を安定的に低水準に抑制しつつ、クリンカ製造装置１の建造コストを抑制することが可能となる。

【0058】

（２）図７に示されるように、ダストボックス２４は、複数（図７では３つ）の筐体３０Ａ～３０Ｃと、バルブ４０Ａ～４０Ｃ，４２Ａ～４２Ｃとを含んでいてもよい。図示はしていないが、筐体３０Ａ～３０Ｃ内には、流体Ｆが流通する配管３４が収容されている。この場合、筐体３０Ａ～３０Ｃ内にそれぞれ独立した配管３４が収容されていてもよいし、一つの配管３４が筐体３０Ａ～３０Ｃ内を横断していてもよい。

【0059】

バルブ４０Ａ～４０Ｃは、対応する筐体３０Ａ～３０Ｃの上流側にそれぞれ位置している。複数に分岐（図７では３つに分岐）したボイラ排ガスＧ３は、バルブ４０Ａ～４０Ｃの開閉に応じて、対応する筐体３０Ａ～３０Ｃに導入されうる。バルブ４２Ａ～４２Ｃは、対応する筐体３０Ａ～３０Ｃの下流側にそれぞれ位置している。筐体３０Ａ～３０Ｃからそれぞれ排出された排ガスは、バルブ４２Ａ～４２Ｃの開閉に応じて、ダストボックス排ガスＧ４，Ｇ６として下流側に向かいうる。

【0060】

図７に示されるクリンカ製造装置１の例において、例えば、筐体３０Ａにおいて粉粒体Ｐを回収する際に、バルブ４０Ａ，４２Ａを閉鎖して筐体３０Ａでのガスの流通を停止すると共に、バルブ４０Ｂ，４０Ｃ，４２Ｂ，４２Ｃを開放して筐体３０Ｂ，３０Ｃにガスを流通させてもよい。この場合、筐体３０Ａでの粉粒体Ｐの回収と、筐体３０Ｂ，３０Ｃ内の配管３４によるガスの冷却とを同時に行うことが可能となる。しかも、筐体３０Ａでの粉粒体Ｐの回収の際には、バルブ４０Ａ，４２Ａが閉鎖されているので、重金属を含有する粉粒体Ｐの筐体３０Ａ外への飛散を防止することが可能となる。

【0061】

（３）配管３４を流通する流体Ｆとの熱交換は、キルン排ガスＧ１との間で行われてもよいし、ＳＰ排ガスＧ２との間で行われてもよいし、ボイラ排ガスＧ３との間で行われてもよい。

【0062】

（４）配管３４の下流端は、ＳＰ１８以外の他の設備に接続されていてもよい。例えば、配管３４の下流端は、セメント焼成炉２、ドライヤ１２、粉砕機１４、ロータリキルン２０、ボイラ２２、発酵機２８、ＮＳＰの仮焼炉などに接続されていてもよい。この場合、セメント焼成炉２の内部で発生したガスから流体Ｆが回収した熱を、他の設備において有効活用することが可能となる。

【0063】

（５）セメント焼成炉２の内部で発生したガスを冷却するために、流体Ｆが流通する配管３４のみならず、種々の冷却機を用いることができる。例えば、セメント焼成炉２の内部で発生したガスとの間で熱移動するように構成されたペルティエ素子が冷却機として用いられてもよい。

【0064】

（６）流体Ｆが流通する配管３４の表面温度と、ボイラ排ガスＧ３の温度との温度差は、例えば、５０℃以上であってもよいし、より好ましくは１５０℃以上であってもよい。当該温度差が大きいほど、重金属の回収効率が高まる傾向にある。

【符号の説明】

【0065】

１…クリンカ製造装置（排ガス処理装置）、２…セメント焼成炉、１２…ドライヤ（乾燥機）、１４…粉砕機（乾燥機）、１８…ＳＰ（予熱機；セメント焼成炉）、２０…ロータリキルン（セメント焼成炉）、２２…ボイラ、２４…ダストボックス、２８…発酵機、３０，３０Ａ～３０Ｃ…筐体、３２…供給源（冷却機）、３４…配管（冷却機）、３６…回収機（回収手段）、３８…ダンパ（抽気手段）、ＣＬ…冷却機、Ｆ…流体、Ｇ１…キルン排ガス（ガス）、Ｇ２…ＳＰ排ガス（予熱機排ガス；ガス）、Ｇ３…ボイラ排ガス（ガス）、Ｇ５…粉砕機排ガス（乾燥機排ガス）、Ｇ７…ドライヤ排ガス（乾燥機排ガス）、Ｍ１…セメント原料、Ｍ５…セメントクリンカ、Ｐ…粉粒体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】