ライム窯のガス特性と処理方法

石灰窯は、石灰石を高温で分解して生石灰と二酸化炭素に変えることで石灰を生産する重要な設備です。しかし、石灰窯の生産プロセスでは多くの排煙が発生し、その中に多くの有害物質が含まれており、環境や人間の健康に深刻な影響を与えます。したがって、石灰窯の煙をどのように処理し、その環境への影響を減らすかが重要な環境問題となっています。

石灰窯生産における排煙の特性

まず、石灰窯の煙の特性を理解する必要があります。石灰窯の排気ガスは主に二酸化炭素、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、粒子状物質などで構成されています。その中で、二酸化炭素と一酸化炭素は主要な温室効果ガスであり、地球温暖化に重要な影響を与えています。窒素酸化物と硫黄酸化物は主な大気汚染物質であり、人間の健康や環境に深刻な害を及ぼします。粒子状物質は空気質の悪化を引き起こし、人間の呼吸器系に害を及ぼす可能性があります。全体的に以下の特徴があります：

l 高い水分含有量

生石灰および石炭の水分は約5%であり、予熱セクションでの乾燥によりそれに応じた水蒸気が発生し、露点温度は60℃-70℃に達します。排気ガスの温度が露点温度より低い場合、配管や集塵装置で結露が発生しやすく、袋が糊付けされることがあります。

l 高温

実際の生産では、排ガスは200℃の範囲内に制御され、給餌サイクルに一定の変動があります。温度が低すぎると凝縮が発生し、高すぎるとエネルギーの無駄になります。特殊な状況では、材料は350℃に達するまでカットされることがあります。

l 埃っぽい

素材の種類、特性、乾燥度合いが異なるため、排ガス中の粉塵含有量の大きさも異なります。

l 二酸化硫黄が存在する

石灰窯の生産における排ガスには二酸化硫黄が含まれており、湿った環境では設備やフィルタ材が腐食します。大部分の二酸化硫黄は、硫黄分の高い石炭を燃焼させることで発生します。

排ガス処理方法

1. 洗浄法：

洗浄方法は、液体を噴霧して排ガス中の有害物質を水中に溶解させ、その後沈殿やろ過などの工程を通じて水中に溶解した有害物質を取り除く方法です。この方法は効果的に排ガス中の粒子状物質や一部の有害ガスを取り除くことができますが、処理された廃水はさらに処理する必要があり、そうでなければ環境への二次汚染を引き起こす可能性があります。

2. 吸着法

吸着法は、吸着剤を使用して排ガス中の有害物質を吸着剤に吸着させ、その後再生や焼却などの工程を通じて吸着剤上の有害物質を取り除く方法です。この方法は効果的に排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を取り除くことができますが、吸着剤の寿命は限られており、定期的な交換が必要です。

3. 脱硫・脱硝技術

これは高度な排ガス処理技術であり、煙道ガス中の窒素酸化物と硫黄酸化物を同時に除去することができます。この方法は主に湿式脱硫と乾式脱硫に分けられます。湿式脱硫は煙道ガスを脱硫液を通じて窒素酸化物と硫黄酸化物が脱硫液と反応し、硫酸塩と硝酸塩を生成するものです。乾式脱硫は触媒を通じて煙道ガス中の窒素酸化物と硫黄酸化物が酸素と反応し、二酸化硫黄と窒素を生成します。

4. 電気集塵技術

電気集塵技術は高電圧の電界を使用して、煙道ガス中の粒子に電荷を与え、その後電界力の作用により帯電した粒子が電極板に吸着され、粒子を除去することを目的としています。この方法は煙道ガス中の粒子を効果的に除去できますが、エネルギー消費が大きいです。

混合焼成石灰シャフトキルンは低温燃焼に属するため、通常の場合、窒素酸化物は正常範囲内にあり、排ガス処理には集塵・脱硫が只需要されます。集塵には一般的にサイクロン集じん機とバッグパルス集じん機が使用され、脱硫には二重アルカリ法の脱硫が一般的で、石灰やナトリウムアルカリ（Na2CO3またはNaOH）を脱硫剤として使用します。脱硫液は塔外で循環します。排ガス処理後、粒子状物質 ≤10mg/Nm3、二酸化硫黄 ≤50mg/Nm3となり、標準排出基準を満たします。池内の脱硫物は沈殿・再生後に再利用され、沈殿物は石膏であり、プレートフレームフィルタープレスでろ過されて建材として使用されます。