JP7748812B2 - Cement clinker manufacturing system and cement clinker manufacturing method - Google Patents
Cement clinker manufacturing system and cement clinker manufacturing methodInfo
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Description
本発明は、セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法に関する。 The present invention relates to a cement clinker production system and a cement clinker production method.
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。
セメントを製造する際に排出される炭酸ガス(気体の二酸化炭素)の全量のうち、セメントの原料として用いられる石灰石の脱炭酸によって排出される炭酸ガスの割合は約60%、製造の際に用いられる燃料の燃焼によって排出される炭酸ガスの割合は約40%である。
燃料の燃焼によって発生する炭酸ガスの低減方法としては、エネルギー効率を改善する方法や、燃料としてバイオマス燃料を使用する方法等が挙げられる。例えば、燃料の燃焼によって発生する炭酸ガス量を低減することができるセメント焼成装置として、特許文献1には、主燃料としての可燃性ガスと、補助燃料としての可燃性廃棄物とをセメントキルン内に吹き込む主バーナーを備えることを特徴とするセメント焼成装置が記載されている。
In recent years, reducing carbon dioxide emissions has become an important issue in order to curb global warming. Meanwhile, the cement industry is one of the industries that emits large amounts of carbon dioxide.
Of the total amount of carbon dioxide (gaseous carbon dioxide) emitted during cement production, approximately 60% is emitted by decarbonation of limestone, which is used as a raw material for cement, and approximately 40% is emitted by combustion of fuel used during production.
Methods for reducing carbon dioxide gas generated by fuel combustion include improving energy efficiency, using biomass fuel as fuel, etc. For example, Patent Document 1 describes a cement calcination apparatus that can reduce the amount of carbon dioxide gas generated by fuel combustion, which is characterized by having a main burner that injects combustible gas as the main fuel and combustible waste as the auxiliary fuel into a cement kiln.
一方、セメントの原料として、炭酸ガスの発生量が多い石灰石に代わる、炭酸ガス発生量の少ないカルシウム含有原料を用いることは難しいため、石灰石の脱炭酸によって発生する炭酸ガス量を低減することは困難である。
二酸化炭素の排出量を低減する方法として、発生した炭酸ガスを、分離して、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2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。
On the other hand, it is difficult to use calcium-containing raw materials that generate less carbon dioxide as a cement raw material instead of limestone, which generates a lot of carbon dioxide, so it is difficult to reduce the amount of carbon dioxide generated by decarbonation of limestone.
Known methods for reducing carbon dioxide emissions include separating and recovering the generated carbon dioxide gas, and then storing, isolating, or effectively utilizing the gas.
As a method for separating and recovering the generated carbon dioxide gas, for example, Patent Document 2 describes a method for separating and recovering carbon dioxide from by-product gas generated in a steelworks by a chemical absorption method, in which carbon dioxide is absorbed from the gas by a chemical absorption liquid, and then the chemical absorption liquid is heated to separate the carbon dioxide, and the carbon dioxide separation and recovery method is characterized by utilizing or making use of low-grade exhaust heat of 500°C or less generated in the steelworks.
セメントクリンカを製造する際に発生する排ガスには、炭酸ガスの他に窒素、酸素等が多く含まれているため、上記排ガスから炭酸ガスを分離、回収するには、アミン化合物による化学吸収法等を用いる必要がある。
上記排ガスに含まれている炭酸ガスの濃度を高くすることができれば、炭酸ガスの分離、回収が容易となる。また、上記排ガスに含まれている窒素等の量を少なくすることにより、相対的に、発生する排ガスの体積を小さくすることができ、炭酸ガスを分離、回収するための設備を小さくすることができる。
本発明の目的は、セメントクリンカを製造する際に、排ガスの一部について炭酸ガス濃度を高くして、メタンの生成に利用しやすい高濃度の炭酸ガスを含むガスを得ることができ、かつ、上記炭酸ガスを用いて効率的にメタンを生成する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。
The exhaust gas generated during the production of cement clinker contains large amounts of nitrogen, oxygen, and other elements in addition to carbon dioxide. Therefore, in order to separate and recover carbon dioxide from the exhaust gas, it is necessary to use a chemical absorption method using an amine compound, for example.
If the concentration of carbon dioxide contained in the exhaust gas can be increased, separation and recovery of carbon dioxide becomes easier. Furthermore, by reducing the amount of nitrogen and other substances contained in the exhaust gas, the volume of the generated exhaust gas can be relatively reduced, and the equipment for separating and recovering carbon dioxide can be made smaller.
An object of the present invention is to provide a cement clinker production system that, when producing cement clinker, can increase the carbon dioxide concentration in part of exhaust gas to obtain gas containing a high concentration of carbon dioxide that is easily usable for producing methane, and that can efficiently produce methane using the carbon dioxide.
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予熱するためのサイクロン式予熱装置と、予熱されたセメントクリンカ原料を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、セメントクリンカ原料の脱炭酸を促進するためのか焼炉と、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、ロータリーキルンで生じた排ガスを、サイクロン式予熱装置を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路とを含み、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置(後述の水素ガス供給装置を兼ねる水電気分解装置でもよい。)と、支燃性ガスをか焼炉に導くための支燃性ガス供給路と、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスを混合するための混合装置と、水素ガスを供給するための水素ガス供給装置と、水素ガスを混合装置に導くための水素ガス供給路と、炭酸ガス含有排ガスを混合装置に導くためのか焼炉排ガス供給路と、混合ガスに含まれる炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンを生成させるためのメタン生成装置と、混合ガスをメタン生成装置に導くための混合ガス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。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[7]を提供するものである。
As a result of intensive research by the present inventors to solve the above problems, they have come up with a system for supplying a combustion-stimulating gas (hydrogen gas, as described later) having a cyclone-type preheating device for preheating cement clinker raw materials, a rotary kiln for burning the preheated cement clinker raw materials to obtain cement clinker, a calciner for promoting decarbonation of the cement clinker raw materials, a clinker cooler for cooling the cement clinker, which is disposed downstream of the rotary kiln, and a kiln exhaust gas discharge path for discharging exhaust gas generated in the rotary kiln after passing through the cyclone-type preheating device. The inventors have found that the above-mentioned object can be achieved by a cement clinker production system including a combustion-supporting gas supply line for guiding the combustion-supporting gas to a calciner, a mixer for mixing carbon dioxide-containing exhaust gas with hydrogen gas, a hydrogen gas supply device for supplying hydrogen gas, a hydrogen gas supply line for guiding hydrogen gas to the mixer, a calciner exhaust gas supply line for guiding the carbon dioxide-containing exhaust gas to the mixer, a methane generator for reacting carbon dioxide and hydrogen gas contained in the mixed gas to produce methane, and a mixed gas supply line for guiding the mixed gas to the methane generator, and have completed the present invention.
That is, the present invention provides the following [1] to [7].
[1] 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で予熱された上記セメントクリンカ原料を焼成して、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促進するためのか焼炉と、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、上記ロータリーキルンで生じた排ガスを、上記サイクロン式予熱装置を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路とを含むセメントクリンカ製造システムであって、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置と、上記支燃性ガス供給装置から上記支燃性ガスを上記か焼炉に導くための支燃性ガス供給路と、上記か焼炉で生じた炭酸ガス含有排ガスと、水素ガスを混合して、上記炭酸ガス含有排ガスと上記水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するための混合装置と、上記水素ガスを供給するための水素ガス供給装置と、上記水素ガス供給装置から上記水素ガスを上記混合装置に導くための水素ガス供給路と、上記か焼炉から上記炭酸ガス含有排ガスを上記混合装置に導くためのか焼炉排ガス供給路と、触媒を用いて、上記混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのメタン生成装置と、上記混合装置から上記混合ガスを上記メタン生成装置に導くための混合ガス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] A cement clinker production system including a cyclone preheating device for preheating cement clinker raw materials, a rotary kiln for burning the cement clinker raw materials preheated in the cyclone preheating device to obtain cement clinker, a calciner disposed upstream of the rotary kiln together with the cyclone preheating device to promote decarbonation of the cement clinker raw materials, a clinker cooler disposed downstream of the rotary kiln to cool the cement clinker, and a kiln exhaust gas discharge path for discharging exhaust gas generated in the rotary kiln after passing through the cyclone preheating device, the system including a combustion-supporting gas supplying device for supplying a combustion-supporting gas having a higher oxygen concentration than air, and a combustion-supporting gas supplying device for supplying the combustion-supporting gas from the combustion-supporting gas supplying device. a mixing device for mixing carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner with hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen gas and for adjusting the temperature of the mixed gas; a hydrogen gas supply device for supplying the hydrogen gas; a hydrogen gas supply path for guiding the hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the mixing device; a calciner exhaust gas supply path for guiding the carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner to the mixing device; a methane generator for reacting the carbon dioxide and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst to produce methane and steam; and a mixed gas supply path for guiding the mixed gas from the mixing device to the methane generator.
[2] 上記メタン生成装置で生成させたメタンを含むメタン含有ガスを、上記か焼炉に供給するためのメタン供給路を含む前記[1]に記載のセメントクリンカ製造システム。
[3] 上記支燃性ガス供給装置及び上記水素ガス供給装置が、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを得るための水電気分解装置である前記[1]又は[2]に記載のセメントクリンカ製造システム。
[4] 上記ロータリーキルンで生じた排ガスの一部を、上記サイクロン式予熱装置を経由せずに抽気して冷却し、固体分を除いた後に、上記固体分が除かれた上記排ガスを排出すると共に、上記固体分を粗粉と微粉に分級して、上記粗粉を上記セメントクリンカ原料の一部として用い、上記微粉を回収するための塩素バイパス装置を含む前記[1]~[3]のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システム。
[2] The cement clinker production system according to [1], further comprising a methane supply line for supplying methane-containing gas containing methane produced in the methane production device to the calciner.
[3] The cement clinker production system according to [1] or [2], wherein the combustion-supporting gas supply device and the hydrogen gas supply device are water electrolysis devices for electrolyzing water to obtain hydrogen gas and oxygen gas.
[4] The cement clinker production system according to any one of [1] to [3], further comprising a chlorine bypass device for extracting and cooling a portion of the exhaust gas generated in the rotary kiln without passing through the cyclone preheating device, removing solids, discharging the exhaust gas from which the solids have been removed, and classifying the solids into coarse powder and fine powder, using the coarse powder as part of the cement clinker raw material, and recovering the fine powder.
[5] 上記か焼炉排ガス供給路の中を流通する上記排ガスの一部を、上記支燃性ガス供給路の中を流通する上記支燃性ガスに合流させるための合流用流通路を含む前記[1]~[4]のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システム。
[6] 前記[1]~[5]のいずれかに記載のセメントクリンカ製造システムを用いたセメントクリンカ製造方法であって、上記か焼炉で生じた上記排ガスの炭酸ガス濃度が、水蒸気を除外した体積100体積%に対して、80体積%以上になるように、上記支燃性ガスの酸素濃度を調整することを特徴とするセメントクリンカ製造方法。
[7] 上記混合装置において、上記混合ガスの温度を200~300℃に調整する前記[6]に記載のセメントクリンカ製造方法。
[5] The cement clinker production system according to any one of [1] to [4], further comprising a confluence passage for confluence of a part of the exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply passage with the combustion-supporting gas flowing through the combustion-supporting gas supply passage.
[6] A method for producing cement clinker using the cement clinker production system according to any one of [1] to [5], characterized in that the oxygen concentration of the combustion-supporting gas is adjusted so that the carbon dioxide concentration of the exhaust gas generated in the calciner is 80% by volume or more relative to 100% by volume excluding water vapor.
[7] The method for producing cement clinker according to [6] , wherein the temperature of the mixed gas is adjusted to 200 to 300°C in the mixing device .
本発明のセメントクリンカ製造システムによれば、セメントクリンカを製造する際に、排ガスの一部について炭酸ガス濃度を高くして、メタンの生成に利用しやすい高濃度の炭酸ガスを含むガスを得ることができ、かつ、上記炭酸ガスを用いて効率的にメタンを生成することができる。 The cement clinker production system of the present invention increases the carbon dioxide concentration in part of the exhaust gas when producing cement clinker, thereby obtaining gas containing a high concentration of carbon dioxide that is easily usable for methane production, and can then use this carbon dioxide to efficiently produce methane.
以下、図1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。
図1は、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1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2と、サイクロン式予熱装置2で予熱されたセメントクリンカ原料を焼成して、セメントクリンカを得るためのロータリーキルン3と、サイクロン式予熱装置2と共にロータリーキルン3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促進するためのか焼炉4と、ロータリーキルン3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5と、ロータリーキルン3で生じた排ガス(以下、「キルン排ガス」と略すことがある。)を、サイクロン式予熱装置2を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路6a~6eとを含むセメントクリンカ製造システムであって、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置(図1中、水電気分解装置9)と、支燃性ガス供給装置から支燃性ガスをか焼炉4に導くための支燃性ガス供給路7と、か焼炉4で生じた炭酸ガス含有排ガス(以下、「か焼炉排ガス」と略すことがある。)と、水素ガスを混合して、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するための混合装置8と、水素ガスを供給するための水素ガス供給装置(図1中、水電気分解装置9)と、水素ガス供給装置から水素ガスを混合装置8に導くための水素ガス供給路10と、か焼炉4から炭酸ガス含有排ガスを混合装置8に導くためのか焼炉排ガス供給路11と、触媒を用いて、混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのメタン生成装置12と、混合装置8から混合ガスをメタン生成装置12に導くための混合ガス供給路13とを含むものである。
The cement clinker production system of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of a cement clinker production system according to the present invention.
The cement clinker production system 1 includes a cyclone-type preheating device 2 for preheating cement clinker raw materials, a rotary kiln 3 for burning the cement clinker raw materials preheated in the cyclone-type preheating device 2 to obtain cement clinker, a calciner 4 for accelerating decarbonation of the cement clinker raw materials, which is disposed upstream of the rotary kiln 3 together with the cyclone-type preheating device 2, a clinker cooler 5 for cooling the cement clinker, which is disposed downstream of the rotary kiln 3, and kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e for discharging exhaust gas (hereinafter sometimes abbreviated as "kiln exhaust gas") generated in the rotary kiln 3 after passing through the cyclone-type preheating device 2, and a combustion-supporting gas supplying device (water electrolysis device in FIG. 1 ) for supplying a combustion-supporting gas having a higher oxygen concentration than air. a mixing device 8 for mixing the carbon dioxide-containing exhaust gas (hereinafter sometimes abbreviated as "calciner exhaust gas") produced in the calciner 4 with hydrogen gas to prepare a mixed gas of carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas and for adjusting the temperature of the mixed gas; a hydrogen gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. 1) for supplying hydrogen gas; a hydrogen gas supply path 10 for guiding the hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the mixing device 8; a calciner exhaust gas supply path 11 for guiding the carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner 4 to the mixing device 8; a methane generator 12 for reacting the carbon dioxide and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst to produce methane and water vapor; and a mixed gas supply path 13 for guiding the mixed gas from the mixing device 8 to the methane generator 12.
サイクロン式予熱装置2は、複数のサイクロン式熱交換器2a~2dからなるものである。複数のサイクロン式熱交換器2a~2d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3で生じた排ガスを、複数のサイクロン式熱交換器2a~2dを経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路6a~6e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。
セメントクリンカ原料は、サイクロン式予熱装置2の最前流に配設されたサイクロン式熱交換器2aに投入され、サイクロン式熱交換器2a内において、キルン排ガスと熱交換しつつ遠心分離されて、サイクロン式熱交換器2aの下部から、後流側に配設されたサイクロン式熱交換器2b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2c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)されながら、順次後流側に配設されたサイクロン式熱交換器2b~2cに移動した後、か焼炉4に投入される。
The cyclone preheating device 2 comprises a plurality of cyclone heat exchangers 2a to 2d. The plurality of cyclone heat exchangers 2a to 2d are connected by a flow path for transporting the cement clinker raw material and kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e for discharging the exhaust gas generated in the rotary kiln 3 after passing through the plurality of cyclone heat exchangers 2a to 2d. The number of cyclone heat exchangers is not particularly limited, but is typically four to five. The plurality of cyclone heat exchangers are typically arranged vertically.
The cement clinker raw materials are charged into cyclone heat exchanger 2a, which is disposed at the forefront of cyclone preheating device 2, where they are centrifuged while exchanging heat with the kiln exhaust gas, and then charged from the bottom of cyclone heat exchanger 2a into cyclone heat exchanger 2b, which is disposed downstream, and then again centrifuged while exchanging heat with the exhaust gas, and then charged into cyclone heat exchanger 2c, which is disposed downstream. In this way, the cement clinker raw materials are preheated (heated) by the exhaust gas and move successively through cyclone heat exchangers 2b to 2c, which are disposed downstream, before being charged into calciner 4.
サイクロン式予熱装置2内において、セメントクリンカ原料は、好ましくは400~750℃、より好ましくは500~725℃、特に好ましくは600~700℃に予熱される。上記温度が400℃以上であれば、か焼炉で脱炭酸を促進するために用いられる燃料の投入量を低減することができる。上記温度が750℃以下であれば、サイクロン式予熱装置2内において、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進されにくくなるため、キルン排ガス中の炭酸ガス濃度が大きくなることを防ぐことができる。 In the cyclone preheating device 2, the cement clinker raw materials are preheated preferably to 400 to 750°C, more preferably 500 to 725°C, and especially preferably 600 to 700°C. If the temperature is 400°C or higher, the amount of fuel used to promote decarbonation in the calciner can be reduced. If the temperature is 750°C or lower, decarbonation of the cement clinker raw materials is less likely to be promoted in the cyclone preheating device 2, preventing the carbon dioxide concentration in the kiln exhaust gas from increasing.
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2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2に投入せずに、直接、ロータリーキルン3に投入してもよい。
The cement clinker raw material is not particularly limited, and may be any of the common raw materials for cement clinker, such as natural raw materials such as limestone, soil, clay, silica stone, and iron raw materials, as well as waste materials or by-products such as coal ash, steel slag, municipal waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, raw concrete sludge, and finely divided waste concrete.
The cement clinker raw materials are prepared by pulverizing and mixing various raw materials in an appropriate ratio using a raw material mill, and then the resulting mixture is fed into the cyclone preheating device 2. The particle size of the cement clinker raw materials is preferably 100 μm or less, from the viewpoint of facilitating the production of cement clinker.
Furthermore, a portion of the cement clinker raw materials (for example, contaminated soil containing a large amount of organic matter) may be directly charged into the rotary kiln 3 without being charged into the cyclone preheating device 2 .
か焼炉4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2と共にロータリーキルン3の前流側に配設される。
図1において、か焼炉4は、サイクロン式予熱装置2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2cと最後流に配設されたサイクロン式熱交換器2dの間に配設され、サイクロン式熱交換器2a~2c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2cからか焼炉4に投入される。か焼炉4に投入されたセメントクリンカ原料は、か焼炉4内において加熱されて、セメントクリンカ原料の脱炭酸が促進される。
The calciner 4 is disposed upstream of the rotary kiln 3 together with the cyclone preheater 2 for the purpose of promoting decarbonation of the cement clinker raw material.
In Fig. 1, calciner 4 is disposed between cyclone heat exchanger 2c, which is disposed second downstream of cyclone preheating device 2, and cyclone heat exchanger 2d, which is disposed last downstream, and the cement clinker raw material preheated by passing through cyclone heat exchangers 2a to 2c is fed from cyclone heat exchanger 2c to calciner 4. The cement clinker raw material fed into calciner 4 is heated in calciner 4, which promotes decarbonation of the cement clinker raw material.
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。
か焼炉4内で、空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを用いてセメントクリンカ原料を加熱する場合、二酸化炭素分圧が高くなる。このため、脱炭酸を促進するために必要な温度が高くなるため、空気を支燃性ガスとして用いる場合よりも、温度を高くする必要がある。このため、セメントクリンカ原料を加熱する温度は、好ましくは850~1,050℃、より好ましくは880~1,000℃、特に好ましくは900~980℃である。上記温度が850℃以上であれば、二酸化炭素分圧が高い雰囲気下においても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1,050℃以下であれば、原料の焼結などにより、閉塞することを防ぐことができる。
Here, decarbonation of cement clinker raw materials means decomposing calcium carbonate (CaCO 3 ), which is the main component of limestone contained in the cement clinker raw materials, into quicklime (CaO) and carbon dioxide (CO 2 ) by heating.
When the cement clinker raw materials are heated in the calciner 4 using a combustion-supporting gas with a higher oxygen concentration than air, the carbon dioxide partial pressure increases. Therefore, a higher temperature is required to promote decarbonation, and a higher temperature is required than when air is used as the combustion-supporting gas. Therefore, the temperature at which the cement clinker raw materials are heated is preferably 850 to 1,050°C, more preferably 880 to 1,000°C, and particularly preferably 900 to 980°C. A temperature of 850°C or higher can further promote decarbonation of the cement clinker raw materials even in an atmosphere with a high carbon dioxide partial pressure. A temperature of 1,050°C or lower can prevent clogging due to sintering of the raw materials, etc.
セメントクリンカ原料の脱炭酸は、か焼炉4内において、加熱手段15aを用いて、燃料と支燃性ガスを燃焼して、セメントクリンカ原料を直接的に加熱することによって促進される。
加熱手段15aの例としては、バーナー等が挙げられる。
か焼炉において用いられる燃料としては、特に限定されるものではなく、例えば、石炭、重油、天然ガス等の化石燃料;やしがら等のバイオマス;バイオマスをガス化してなるバイオガス;炭酸ガスを原料とするメタネーションによって生成されたメタン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を低減し、かつ、燃料にかかるコストを低減する観点から、後述するメタン生成装置12において、か焼炉4で生じた炭酸ガス含有排ガスに含まれる炭酸ガスを原料とするメタネーションによって生成されたメタンが好ましい。
また、バイオマス等のカーボンフリーの燃料を使用すれば、セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を、実質的により低減することができる。
The decarbonation of the cement clinker raw material is promoted by directly heating the cement clinker raw material in the calciner 4 using the heating means 15a by burning a fuel and a combustion-supporting gas.
An example of the heating means 15a is a burner.
The fuel used in the calciner is not particularly limited, and examples thereof include fossil fuels such as coal, heavy oil, and natural gas; biomass such as coconut husks; biogas obtained by gasifying biomass; methane produced by methanation using carbon dioxide as a raw material; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions in cement clinker production and reducing fuel costs, methane produced by methanation using carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing exhaust gas produced in the calciner 4 as a raw material in the methane generator 12 described below is preferred.
Furthermore, if carbon-free fuels such as biomass are used, carbon dioxide emissions in cement clinker production can be substantially reduced.
か焼炉4内で用いられる支燃性ガスは、空気に比べて酸素濃度を高めたものである。このような支燃性ガスを用いることで、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより高くすることができる。また、上記支燃性ガスを用いることで、燃料の燃焼性がより向上するため、細かく粉砕することが困難であるため従来は使用することが難しかった燃料であっても、使用することができる。
上記支燃性ガスの酸素濃度は、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより高くする観点からは、水蒸気を含む体積100体積%に対して、好ましくは21体積%以上、より好ましくは25体積%以上、特に好ましくは30体積%以上である。また、上記酸素濃度は、燃焼を制御しやすくする観点からは、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、特に好ましくは70体積%以下である。
The combustion-supporting gas used in the calciner 4 has a higher oxygen concentration than air. By using such a combustion-supporting gas, the carbon dioxide concentration of the calciner exhaust gas can be increased. Furthermore, by using the combustion-supporting gas, the combustibility of the fuel is improved, so that even fuels that have been difficult to use in the past because they are difficult to pulverize can be used.
The oxygen concentration of the combustion-supporting gas is preferably 21% by volume or more, more preferably 25% by volume or more, and particularly preferably 30% by volume or more, based on 100% by volume of the calciner exhaust gas including water vapor, from the viewpoint of increasing the carbon dioxide concentration in the calciner exhaust gas. Also, from the viewpoint of facilitating combustion control, the oxygen concentration is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and particularly preferably 70% by volume or less.
か焼炉4内で用いられる支燃性ガスは、支燃性ガス供給装置(図1中、水電気分解装置9)から供給され、支燃性ガス供給路7によって、か焼炉4に導かれる。
支燃性ガス供給路7は、クリンカクーラー5内のセメントクリンカとの熱交換によって昇温された空気によって、支燃性ガス供給路7内を通る支燃性ガスが、間接的に加熱されて昇温するように、配設されていてもよい。また、セメントクーラーの後流側(クリンカクーラーの出口側)の一部分に、支燃性ガス供給路7を通過させることによって、セメントクリンカの熱によって、支燃性ガスを昇温させてもよい。
支燃性ガスを昇温させることによって、か焼炉4で用いられる燃料の投入量を低減することができる。
The combustion-sustaining gas used in the calciner 4 is supplied from a combustion-sustaining gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. 1) and is introduced into the calciner 4 through a combustion-sustaining gas supply line 7 .
The combustion-supporting gas supply passage 7 may be disposed so that the temperature of the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 is indirectly heated by air heated by heat exchange with the cement clinker in the clinker cooler 5. Alternatively, the combustion-supporting gas may be heated by the heat of the cement clinker by passing the combustion-supporting gas through the combustion-supporting gas supply passage 7 through a part of the downstream side of the cement cooler (the outlet side of the clinker cooler).
By increasing the temperature of the combustion-supporting gas, the amount of fuel input used in the calciner 4 can be reduced.
か焼炉4に支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置としては、例えば、酸素タンク、空気から酸素を分離する空気分離装置(Air Separation Unit:ASU)、水の電気分解により酸素を生成させる水電気分解装置などが挙げられる。
空気から酸素を分離する方法としては、深冷分離、吸着分離、及び膜分離等が挙げられる。中でも、多量の酸素を得ることができる観点から、深冷分離が好ましい。
また、支燃性ガス供給装置として、水電気分解装置を用いる場合、支燃性ガス供給装置は、後述する水素ガス供給装置を兼ねる。
Examples of the combustion-stimulating gas supply device for supplying the combustion-stimulating gas to the calciner 4 include an oxygen tank, an air separation unit (ASU) that separates oxygen from air, and a water electrolysis device that generates oxygen by electrolysis of water.
Methods for separating oxygen from air include cryogenic separation, adsorption separation, membrane separation, etc. Among these, cryogenic separation is preferred from the viewpoint of obtaining a large amount of oxygen.
Furthermore, when a water electrolysis device is used as the combustion-supporting gas supply device, the combustion-supporting gas supply device also serves as a hydrogen gas supply device, which will be described later.
支燃性ガス供給装置から供給される支燃性ガスは、空気に比べて酸素濃度を高めたものである。上記支燃性ガスは、そのままか焼炉4内で用いてもよいが、か焼炉4内で用いられる前に、その組成を適宜調整してもよい。
例えば、か焼炉4内で用いられる支燃性ガスの酸素濃度が過度に大きくなって、燃焼の制御が困難となることを防ぎ、か焼炉排ガスの炭酸ガス濃度をより大きくし、かつ、か焼炉排ガスに残存する酸素の量を小さくする観点から、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、炭酸ガスを混合して、得られた混合ガスを、か焼炉4内で用いられる支燃性ガスとしてもよい。
さらに、二酸化炭素分圧を下げることにより、脱炭酸を促進するために必要な温度を下げる目的で、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、水蒸気を混合して、得られた混合ガスを、か焼炉4内で用いられる支燃性ガスとしてもよい。
上記混合ガス(支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、炭酸ガス及び水蒸気の少なくともいずれか一方を混合したもの)の炭酸ガス濃度は、水蒸気を含む体積100体積%に対して、好ましくはで10~79体積%、より好ましくは20~75体積%、さらに好ましくは30~70体積%である。
The combustion-sustaining gas supplied from the combustion-sustaining gas supply device has an oxygen concentration higher than that of air. The combustion-sustaining gas may be used in the calciner 4 as is, or its composition may be appropriately adjusted before being used in the calciner 4.
For example, from the viewpoint of preventing the oxygen concentration of the combustion-supporting gas used in the calciner 4 from becoming excessively high, which would make it difficult to control combustion, increasing the carbon dioxide concentration of the calciner exhaust gas, and reducing the amount of oxygen remaining in the calciner exhaust gas, the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device may be mixed with carbon dioxide, and the resulting mixed gas may be used as the combustion-supporting gas used in the calciner 4.
Furthermore, in order to lower the temperature required to promote decarbonation by lowering the carbon dioxide partial pressure, the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device may be mixed with water vapor, and the resulting mixed gas may be used as the combustion-supporting gas in the calciner 4.
The carbon dioxide concentration of the mixed gas (a mixture of the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device and at least one of carbon dioxide gas and water vapor) is preferably 10 to 79 vol%, more preferably 20 to 75 vol%, and even more preferably 30 to 70 vol%, relative to 100 vol% of the volume including water vapor.
さらに、か焼炉4で生じる排ガスの体積をより小さくし、かつ、上記排ガスの炭酸ガス濃度をより大きくする観点から、か焼炉4内で用いられる支燃性ガスは、酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体(例えば、窒素)を含まないことが好ましい。上記支燃性ガスの、酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体の濃度は、水蒸気を含む体積100体積%に対して、好ましくは10体積%以下、より好ましくは5体積%以下、特に好ましくは2体積%以下である。 Furthermore, from the perspective of reducing the volume of exhaust gas generated in the calciner 4 and increasing the carbon dioxide concentration of the exhaust gas, it is preferable that the combustion-supporting gas used in the calciner 4 does not contain gases other than oxygen, carbon dioxide, and water vapor (e.g., nitrogen). The concentration of gases other than oxygen, carbon dioxide, and water vapor in the combustion-supporting gas is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and particularly preferably 2% by volume or less, based on 100% by volume including water vapor.
支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと炭酸ガスを混合する方法の例としては、支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガスと、か焼炉排ガスを混合する方法が挙げられる。か焼炉4から排出されたか焼炉排ガスの温度は800℃程度の高温であるため、上記排ガスを用いることで、支燃性ガスを昇温させることができる。
か焼炉排ガスを混合する場合、後述する混合装置8に導くためのか焼炉排ガス供給路11の中を流通するか焼炉排ガスの一部を、支燃性ガス供給路7の中を流通する支燃性ガス(支燃性ガス供給装置から供給された支燃性ガス)に合流させるための合流用流通路18を配設し、支燃性ガス供給路7の中を流通する支燃性ガスとか焼炉排ガスの一部を混合させればよい。
また、支燃性ガス供給路7が、クリンカクーラー5内のセメントクリンカとの熱交換によって昇温された空気によって、支燃性ガス供給路7内を通る支燃性ガスが間接的に加熱されて昇温するように、配設されている場合、上記合流用流通路18は、上記空気を用いて上記支燃性ガスが、間接的に加熱された後の地点において、上記支燃性ガスと上記排ガスの一部が合流するように配設することが好ましい。
An example of a method for mixing the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device with carbon dioxide gas is a method for mixing the combustion-supporting gas supplied from the combustion-supporting gas supply device with calciner exhaust gas. Since the temperature of the calciner exhaust gas discharged from the calciner 4 is as high as about 800°C, the temperature of the combustion-supporting gas can be increased by using the exhaust gas.
When mixing the calciner exhaust gas, a confluence passage 18 is provided for merging a portion of the calciner exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply passage 11 for leading the gas to the mixer 8 described below with the combustion-sustaining gas flowing through the combustion-sustaining gas supply passage 7 (the combustion-sustaining gas supplied from the combustion-sustaining gas supply device), and the combustion-sustaining gas flowing through the combustion-sustaining gas supply passage 7 and a portion of the calciner exhaust gas are mixed together.
Furthermore, when the combustion-supporting gas supply passage 7 is arranged so that the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 is indirectly heated and heated by air heated by heat exchange with the cement clinker in the clinker cooler 5, the confluence flow passage 18 is preferably arranged so that the combustion-supporting gas and a portion of the exhaust gas are confluent at a point after the combustion-supporting gas has been indirectly heated by the air.
か焼炉4で生じた炭酸ガス含有排ガスは、か焼炉4から、か焼炉排ガス供給路11の中を通って、混合装置8に導かれる。
なお、か焼炉排ガス供給路11は、ロータリーキルン3で生じた排ガスを排出するためのキルン排ガス排出路6a~6eとは異なるものである。か焼炉排ガス供給路11とキルン排ガス排出路6a~6eを完全に分けることによって、炭酸ガス濃度の大きいか焼炉排ガスのみを回収することができる。
The carbon dioxide-containing exhaust gas produced in the calciner 4 is led from the calciner 4 through a calciner exhaust gas supply line 11 to the mixer 8 .
The calciner exhaust gas supply line 11 is different from the kiln exhaust gas discharge lines 6a to 6e, which are used to discharge the exhaust gas generated in the rotary kiln 3. By completely separating the calciner exhaust gas supply line 11 from the kiln exhaust gas discharge lines 6a to 6e, it is possible to recover only the calciner exhaust gas with a high carbon dioxide concentration.
か焼炉4から排出される炭酸ガス含有排ガスは、炭酸ガス濃度が高く、窒素などが少ないものであることから、メタン生成装置等の設備を小さくすることができ、かつ、メタン生成の原料として好適である。また、炭酸ガス含有排ガスの温度が高いことから、メタン生成装置12内の温度を、メタン生成に好適な温度範囲(例えば、200℃~800℃)にするために外部から供給される熱の量を少なくすることができる。
炭酸ガス含有排ガスの炭酸ガス濃度は、水蒸気を除外した体積100体積%に対して、好ましくは80体積%以上、より好ましくは85体積%以上、特に好ましくは90体積%以上である。
上記炭酸ガス濃度は、支燃性ガスの酸素濃度を調整することによって得ることができる。具体的には、支燃性ガスの酸素濃度をより高くすることや、支燃性ガスの酸素、炭酸ガス、及び水蒸気以外の気体(例えば、窒素)の濃度をより低くすることによって、上記炭酸ガス濃度をより高くすることができる。
炭酸ガス含有排ガスの温度は、か焼炉4の脱炭酸の条件によっても異なるが、通常、700~900℃である。炭酸ガス含有排ガスは高温であるため、該排ガスを用いて水を加熱することで水蒸気を発生させ、該水蒸気と水蒸気タービンを用いて発電を行ってもよい。
The carbon dioxide-containing exhaust gas discharged from the calciner 4 has a high carbon dioxide concentration and a low nitrogen content, which allows the size of the methane generator and other equipment to be reduced, and is suitable as a raw material for methane generation. In addition, because the temperature of the carbon dioxide-containing exhaust gas is high, the amount of heat supplied from an external source can be reduced to keep the temperature inside the methane generator 12 within a temperature range suitable for methane generation (for example, 200°C to 800°C).
The carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing exhaust gas is preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more, based on 100% by volume excluding water vapor.
The carbon dioxide concentration can be increased by adjusting the oxygen concentration of the combustion-supporting gas. Specifically, the carbon dioxide concentration can be increased by increasing the oxygen concentration of the combustion-supporting gas or decreasing the concentrations of gases other than oxygen, carbon dioxide, and water vapor (e.g., nitrogen) in the combustion-supporting gas.
The temperature of the carbon dioxide-containing exhaust gas varies depending on the decarbonation conditions in the calciner 4, but is usually 700 to 900° C. Since the carbon dioxide-containing exhaust gas has a high temperature, the exhaust gas may be used to heat water to generate steam, and the steam may be used with a steam turbine to generate electricity.
混合装置8は、か焼炉4で生じた炭酸ガス含有排ガスと、水素ガスを混合して、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するためのものである。
混合装置8において、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスの混合割合の調製や、混合ガスの温度の調整を適宜行うことで、メタン生成装置12(詳しくは後述する。)におけるメタンの生成をより効率的に行うことができる。
The mixer 8 mixes the carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner 4 with hydrogen gas to prepare a mixed gas of carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas, and also adjusts the temperature of the mixed gas.
In the mixing device 8, by appropriately adjusting the mixing ratio of the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas and adjusting the temperature of the mixed gas, methane can be produced more efficiently in the methane generation device 12 (details of which will be described later).
混合装置8で用いられる水素ガスは、水素ガス供給装置(図1中、水電気分解装置9)から水素ガスを混合装置8に導くための水素ガス供給路10を通って、混合装置8に供給される。
水素ガス供給装置としては、水素ガスを供給することができるものであればよく、水素ガスボンベ;水素ガス貯蔵タンク;アルカリ水電解装置、固体高分子型水電解装置、水蒸気電解装置等の水電気分解装置等が挙げられる。
中でも、効率的なセメントクリンカ製造システムを構築する観点から、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスを得ることができる水電気分解装置が好ましい。
また、水蒸気電気分解装置を用いる場合、メタン生成装置12において生成した水蒸気や、セメントクリンカ製造システムに適宜設けられた熱交換装置で生成した水蒸気等を原料として使用することができる。
The hydrogen gas used in the mixer 8 is supplied to the mixer 8 through a hydrogen gas supply path 10 for guiding hydrogen gas from a hydrogen gas supply device (water electrolysis device 9 in FIG. 1) to the mixer 8.
The hydrogen gas supply device may be any device capable of supplying hydrogen gas, and examples thereof include hydrogen gas cylinders; hydrogen gas storage tanks; and water electrolysis devices such as alkaline water electrolysis devices, solid polymer water electrolysis devices, and steam electrolysis devices.
Among these, from the viewpoint of constructing an efficient cement clinker production system, a water electrolysis device capable of electrolyzing water to obtain hydrogen gas and oxygen gas is preferred.
Furthermore, when a steam electrolysis device is used, steam generated in the methane generation device 12 or steam generated in a heat exchanger appropriately provided in the cement clinker production system can be used as a raw material.
水素ガス供給装置として、水電気分解装置9を用いた場合、水素ガスと共に酸素ガスも生成されるが、該酸素ガスは、支燃性ガスに含まれる酸素ガスとして用いてもよい。この場合、水電気分解装置9は、支燃性ガス供給装置を兼ねることになる。水電気分解装置9で生成された酸素ガスは、支燃性ガス供給路7に供給される。
また、水電気分解装置とは別に、水素ガスタンク等の水素ガス供給装置を用意し、該水素ガス供給装置から水素ガスを、水素ガス供給路10に別途供給してもよい。
また、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や、メタン生成装置12で生成したメタンを燃料として発電したものを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに削減することができる。
When the water electrolysis device 9 is used as the hydrogen gas supply device, oxygen gas is also generated along with hydrogen gas, and this oxygen gas may be used as the oxygen gas contained in the combustion-supporting gas. In this case, the water electrolysis device 9 also serves as the combustion-supporting gas supply device. The oxygen gas generated by the water electrolysis device 9 is supplied to the combustion-supporting gas supply path 7.
Furthermore, a hydrogen gas supply device such as a hydrogen gas tank may be prepared separately from the water electrolysis device, and hydrogen gas may be supplied separately from the hydrogen gas supply device to the hydrogen gas supply path 10 .
Furthermore, carbon dioxide emissions can be further reduced by using electrical energy derived from renewable energy sources such as hydropower, wind power, geothermal power, or solar power as the electrical energy used for electrolyzing water, or by using electricity generated using methane produced in the methane generation device 12 as fuel.
か焼炉4で生じた炭酸ガス含有排ガスには、わずかに酸素ガスが含まれているが、該酸素ガスは、混合装置8において、炭酸ガス含有排ガスと水素ガスを混合した際に、水素ガスと反応して水蒸気となる。
混合装置8において、混合ガスの調製は、通常、水素ガス供給路10からの水素ガスの供給量を増減することで行われる。
The carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner 4 contains a small amount of oxygen gas, and when the carbon dioxide-containing exhaust gas and hydrogen gas are mixed in the mixer 8, the oxygen gas reacts with the hydrogen gas to form water vapor.
In the mixer 8 , the mixed gas is usually prepared by increasing or decreasing the amount of hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply line 10 .
混合ガスの温度は、好ましくは200~600℃、より好ましく220~500℃、さらに好ましくは240~400℃、特に好ましくは250~300℃である。上記混合ガスが200℃以上であれば、メタン生成装置12におけるメタンの生成の効率を向上することができる。混合される水素ガスの温度は、通常、常温(20℃)であるため、上記温度が600℃を超える混合ガスを得ることは困難である。また、上記温度が600℃以下であれば、混合装置8や混合ガス供給路13等の設備にかかる負担を低減することができる。
混合ガスの温度が上記数値範囲内となるように、混合装置8において、上記混合ガスを加熱又は冷却してもよい。
The temperature of the mixed gas is preferably 200 to 600°C, more preferably 220 to 500°C, even more preferably 240 to 400°C, and particularly preferably 250 to 300°C. If the mixed gas is at 200°C or higher, the efficiency of methane production in the methane generator 12 can be improved. Since the temperature of the hydrogen gas to be mixed is usually room temperature (20°C), it is difficult to obtain a mixed gas with a temperature exceeding 600°C. Furthermore, if the temperature is 600°C or lower, the burden on equipment such as the mixer 8 and the mixed gas supply channel 13 can be reduced.
The mixed gas may be heated or cooled in the mixer 8 so that the temperature of the mixed gas falls within the above-mentioned range.
混合装置8で混合された混合ガスは、混合装置8から混合ガスをメタン生成装置12に導くための混合ガス供給路13によって、メタン生成装置12に供給される。
混合ガス中のばいじん濃度が大きい場合、より効率的にメタンの生成を行い、かつ、メタン生成装置12の負担を減らす観点から、サイクロン、バグフィルター、又は電気集塵機等を混合ガス供給路13の途中に設けて、ばいじんを回収してもよい。混合ガス中のばいじん濃度は、好ましくは1g/m3N以下、より好ましくは0.5g/m3以下である。
The mixed gas mixed in the mixer 8 is supplied to the methane generator 12 through a mixed gas supply path 13 for guiding the mixed gas from the mixer 8 to the methane generator 12 .
When the mixed gas has a high dust concentration, the dust may be collected by providing a cyclone, a bag filter, an electrostatic precipitator, or the like in the mixed gas supply path 13, from the viewpoint of more efficiently generating methane and reducing the burden on the methane generator 12. The dust concentration in the mixed gas is preferably 1 g /m3N or less, more preferably 0.5 g/ m3 or less.
さらに、混合ガス供給路13の途中に、メタン生成装置12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を設けてもよい。
上記阻害成分の例としては、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)、塩化水素(HCl)等が挙げられる。メタン化阻害成分分離装置は、硫黄酸化物、窒素酸化物、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、組み合わせたものを用いればよい。
また、メタン化阻害成分分離装置において、必要に応じて水(水蒸気)を除去してもよい。
さらに、炭酸ガス含有排ガス中の窒素(N2)は、メタンの生成に関与しない無用なガスである。そのため、効率的にメタンの生成を行う観点から、混合ガスから窒素を除去してもよい。
Furthermore, a methanation-inhibiting component separation device may be provided in the mixed gas supply path 13 to separate inhibitory components of the catalyst used in the methane generation device 12 (components that inhibit the action of the catalyst and reduce its performance as a catalyst).
Examples of the inhibiting components include sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx), hydrogen chloride (HCl), etc. The methanation inhibiting component separation device may be an appropriate combination of known methods and devices for removing the inhibiting components such as sulfur oxides, nitrogen oxides, and hydrogen chloride.
Furthermore, in the methanation-inhibiting component separation device, water (water vapor) may be removed as necessary.
Furthermore, nitrogen (N 2 ) in the carbon dioxide-containing exhaust gas is a useless gas that does not contribute to the production of methane, and therefore, from the viewpoint of efficient methane production, nitrogen may be removed from the mixed gas.
メタン生成装置12は、触媒を用いて、上記混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させ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、SiO2等が挙げられる。これらは適宜選択して用いればよい。
メタン生成装置12の内部空間(炭酸ガスと水素ガスが反応して、メタンが生成される空間)の温度は、好ましくは200~800℃、より好ましくは250~700℃である。
The methane generator 12 uses a catalyst to cause a reaction between carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas to generate methane and water vapor.
Examples of the catalyst include Rh/Mn-based, Rh-based, Ni-based, Pd-based, and Pt-based catalysts. A carrier for supporting the catalyst may also be used. Examples of the carrier include CeO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and SiO 2 . These may be appropriately selected and used.
The temperature of the internal space of the methane generator 12 (the space where carbon dioxide gas and hydrogen gas react to produce methane) is preferably 200 to 800°C, more preferably 250 to 700°C.
触媒を用いて、炭酸ガスと水素ガスからメタンを生成する反応(いわゆる、メタネーション反応)は、発熱反応であるが、ある一定のレベル以上のエネルギーを与えないとメタン化反応が進行しない。本発明では、か焼炉4で生じた高温の炭酸ガス含有排ガスを使用し、混合装置8において、混合ガスの温度を調整しているため、メタン生成装置12の内部空間の温度を、容易に上記温度範囲内にすることができる。
また、上記反応を促進する目的で、外部から熱エネルギーを供給してもよい。例えば、メタン生成装置12の周囲に、加熱手段を配設して、メタン生成装置12の内部空間を間接的に加熱してもよい。
また、発熱反応により、内部空間の温度が800℃を超える場合には、メタネーション反応が急激に低下する場合がある。この場合、冷媒を投入して冷却してもよい。冷媒を用いて回収した熱は、発電等に使用してもよい。
メタン生成装置12としては、その内部空間に触媒を充填し、メタネーション反応を起こすことができるものであれば特に限定されないが、例えば、固定床型の反応炉等が挙げられる。
The reaction to produce methane from carbon dioxide and hydrogen using a catalyst (the so-called methanation reaction) is an exothermic reaction, but the methanation reaction will not proceed unless a certain level of energy is applied. In the present invention, the high-temperature carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner 4 is used, and the temperature of the mixed gas is adjusted in the mixer 8, so that the temperature of the internal space of the methane generator 12 can be easily kept within the above temperature range.
Furthermore, in order to promote the reaction, thermal energy may be supplied from an external source. For example, a heating means may be disposed around the methane generator 12 to indirectly heat the internal space of the methane generator 12.
Furthermore, if the temperature of the internal space exceeds 800°C due to an exothermic reaction, the methanation reaction may suddenly decrease. In this case, a refrigerant may be introduced for cooling. The heat recovered using the refrigerant may be used for power generation, etc.
The methane generator 12 is not particularly limited as long as it can fill its internal space with a catalyst and cause a methanation reaction, and examples thereof include a fixed-bed reactor.
メタン生成装置12において生成されたメタン及び水蒸気は、該メタン、該水蒸気、並びに、反応せずに残存した炭酸ガス及び水素ガス等を含むメタン含有ガスとして排出される。
セメントクリンカ製造における二酸化炭素の排出量を低減し、燃料にかかるコストを低減する観点から、メタン含有ガスは、メタン供給路14を通って、か焼炉4に供給されてもよい。か焼炉4に供給されたメタン含有ガスに含まれるメタンは、焼炉4の加熱手段15aの燃料として用いられる。
か焼炉4に供給されるメタン含有ガスは、メタン生成装置12において生成された水蒸気を含んでいてもよい。メタン含有ガスが水蒸気を含む場合、か焼炉4内の二酸化炭素分圧が低下し、水蒸気を含まないメタン含有ガスを供給した場合と比較して、10~50℃低い温度でも脱炭酸を行うことができる。
また、メタン含有ガスの発熱量を大きくする観点から、メタン含有ガスから水蒸気を除去してもよい。
The methane and water vapor generated in the methane generator 12 are discharged as a methane-containing gas containing the methane, the water vapor, and carbon dioxide gas and hydrogen gas that remain unreacted.
From the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions in cement clinker production and reducing fuel costs, the methane-containing gas may be supplied to the calciner 4 through the methane supply path 14. The methane contained in the methane-containing gas supplied to the calciner 4 is used as fuel for the heating means 15a of the calciner 4.
The methane-containing gas supplied to the calciner 4 may contain water vapor generated in the methane generator 12. When the methane-containing gas contains water vapor, the carbon dioxide partial pressure in the calciner 4 decreases, and decarbonation can be performed at a temperature 10 to 50°C lower than when a methane-containing gas not containing water vapor is supplied.
In addition, from the viewpoint of increasing the calorific value of the methane-containing gas, water vapor may be removed from the methane-containing gas.
さらに、か焼炉4に供給されるメタン含有ガスは、メタン生成装置12において反応せずに残存した水素ガスを含んでいてもよい。該水素ガスはか焼炉4の加熱手段15aの燃料として利用することができる。
なお、メタン含有ガス中の水素ガスの割合が15質量%を超える場合には、か焼炉4の温度制御が困難となり、NOxが生成する等の問題があるため、水素を燃料として使用するのに適した加熱手段が必要になる場合がある。
Furthermore, the methane-containing gas supplied to the calciner 4 may contain hydrogen gas that remains unreacted in the methane generator 12. This hydrogen gas can be used as fuel for the heating means 15a of the calciner 4.
If the proportion of hydrogen gas in the methane-containing gas exceeds 15 mass %, it becomes difficult to control the temperature of the calciner 4, and problems such as the generation of NOx may arise, so that a heating means suitable for using hydrogen as fuel may be required.
また、メタン含有ガスを、ロータリーキルン3の加熱手段15bに供給して、加熱手段15bの燃料として用いてもよい。
上記メタン含有ガスは、高温(例えば、200~800℃)であり、高温を維持したまま、か焼炉4やロータリーキルン3に供給されることにより、常温のメタン含有ガスを供給する場合と比較して、より少量で、か焼炉4やロータリーキルン3内部の温度を所望のものにすることができる。
また、メタン生成装置12で生成されたメタンは、別途、発電用の燃料として用いてもよい。
The methane-containing gas may also be supplied to the heating means 15b of the rotary kiln 3 and used as fuel for the heating means 15b.
The methane-containing gas has a high temperature (for example, 200 to 800°C), and by supplying the gas to the calciner 4 or the rotary kiln 3 while maintaining the high temperature, the temperature inside the calciner 4 or the rotary kiln 3 can be adjusted to a desired value with a smaller amount of gas than when a methane-containing gas is supplied at room temperature.
Furthermore, the methane generated in the methane generator 12 may be used separately as fuel for power generation.
セメントクリンカ原料は、か焼炉4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2の最後流に配設されたサイクロン式熱交換器2dに投入され、次いで、ロータリーキルン3に投入される。
なお、か焼炉を、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、か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(図示せず。)。
After the decarbonation of the cement clinker raw material is promoted in the calciner 4, the raw material is charged into the cyclone heat exchanger 2d disposed at the rear end of the cyclone preheating device 2 while maintaining the high temperature after heating, and then into the rotary kiln 3.
Alternatively, a calciner may be disposed between the cyclone preheater and the rotary kiln, and the cement clinker raw material may be directly charged into the rotary kiln after decarbonation has been promoted in the calciner (not shown).
ロータリーキルン3において、セメントクリンカ原料を焼成することで、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3において、セメントクリンカの原料の焼成に用いられる燃料としては、か焼炉4において用いられる燃料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燃料は、ロータリーキルン3の原料投入口から直接投入してもよい。
また、ロータリーキルン3で生じた排ガスは、該排ガスを、サイクロン式予熱装置2を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路6a~6eの中を流通した後、サイクロン式予熱装置2の上部から排出され、サイクロン、バグフィルター、又は電気集塵機等を用いて除塵された後、煙突から外部へ排出される。
Cement clinker can be obtained by burning the cement clinker raw materials in the rotary kiln 3. The burning temperature of the cement clinker raw materials may be a general temperature used in cement clinker production, and is usually 1,400°C or higher.
In the rotary kiln 3, the fuel used for burning the raw materials for cement clinker can be the same as the fuel used in the calciner 4. In addition, fuels that are difficult to crush, such as contaminated soil containing a large amount of organic components or waste tires, can be directly charged into the rotary kiln 3 through the raw material charging port.
The exhaust gas generated in the rotary kiln 3 flows through kiln exhaust gas discharge paths 6a to 6e, which are used to discharge the exhaust gas after passing through the cyclone-type preheating device 2, and is then discharged from the top of the cyclone-type preheating device 2. After dust is removed using a cyclone, a bag filter, an electric dust collector, or the like, the exhaust gas is discharged to the outside through a chimney.
二酸化炭素の排出量をより低減する観点から、キルン排ガスから炭酸ガスを分離、回収してもよい。
キルン排ガスから炭酸ガスを分離、回収する方法の例としては、モノエタノールアミン等を二酸化炭素吸収剤として用いた化学吸収法、生石灰を二酸化炭素吸収剤として用いたカルシウムルーピング、固体吸着法、膜分離法等が挙げられる。
カルシウムルーピングで用いられる生石灰は、石灰石の脱炭酸により得られたものであってもよい。繰り返し使用した石灰石は、最終的にセメントクリンカ原料として用いることができる。
From the viewpoint of further reducing the amount of carbon dioxide emissions, carbon dioxide may be separated and recovered from the kiln exhaust gas.
Examples of methods for separating and recovering carbon dioxide from kiln exhaust gas include chemical absorption using monoethanolamine or the like as a carbon dioxide absorbent, calcium looping using quicklime as a carbon dioxide absorbent, solid adsorption, and membrane separation.
The quicklime used in calcium looping may be obtained by decarbonation of limestone. The repeatedly used limestone can ultimately be used as a cement clinker raw material.
また、キルン排ガスの一部を、サイクロン式予熱装置2を経由せずに抽気して冷却し、固体分を除いた後に、固体分が除かれた排ガスを排出すると共に、固体分を粗粉と微粉に分級して、粗粉をセメントクリンカ原料の一部として用い、微粉を回収するための塩素バイパス装置17を配設してもよい。
なお、「粗粉」は、セメントクリンカ原料成分が多く、かつ、塩素が少ない傾向があり、「微粉」は、塩素が多くなる傾向がある。
塩基バイパス装置17は、通常、サイクロン式予熱装置2とロータリーキルン3の接続部分に配設される。塩素バイパス装置17を配設することによって、都市ゴミ焼却灰等の塩素を含有する廃棄物を、セメントクリンカ原料やロータリーキルンの燃料としてより大量に使用することができる。
塩素バイパス装置17から排出されるキルン排ガスは、通常、キルン排ガス排出路6aに戻される。
Alternatively, a portion of the kiln exhaust gas may be extracted and cooled without passing through the cyclone preheating device 2, and after the solids have been removed, the exhaust gas from which the solids have been removed may be discharged. At the same time, the solids may be classified into coarse and fine powders, and the coarse powder may be used as part of the cement clinker raw material. A chlorine bypass device 17 may be provided to recover the fine powder.
It should be noted that "coarse powder" tends to have a high content of cement clinker raw material components and a low content of chlorine, while "fine powder" tends to have a high content of chlorine.
The base bypass device 17 is usually disposed at the connection between the cyclone preheating device 2 and the rotary kiln 3. By providing the chlorine bypass device 17, chlorine-containing waste such as municipal waste incineration ash can be used in larger quantities as a cement clinker raw material or fuel for the rotary kiln.
The kiln exhaust gas discharged from the chlorine bypass device 17 is usually returned to the kiln exhaust gas discharge path 6a.
ロータリーキルン3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5に投入されて、冷却される。
か焼炉4及びロータリーキルン3における加熱をより効率的に行う観点から、セメントクリンカの冷却に用いられる空気を、クリンカクーラー5の前流側と後流側に分け、セメントクリンカを冷却した後の後流側の空気を、支燃性ガス供給路7内を通る支燃性ガスの間接加熱に用いてもよい。
また、前流側と後流側の冷却に用いられるガスを異なるものにしてもよい。具体的には、クリンカクーラー5の前流側を冷却するガスとして空気を使用し、後流側を冷却するガスとして、支燃性ガス供給路7内を通る支燃性ガスを使用してもよい。
前流側を冷却するガスは、高温のセメントクリンカと熱交換された後、ロータリーキルン3内において燃料を燃焼するための支燃性のガスとして使用される。なお、前流側を冷却するガスは、クリンカクーラー5の入口側で熱交換されるため、後流側を冷却するガスと比較して、熱交換後により高温となる。
The cement clinker obtained in the rotary kiln 3 is fed into a clinker cooler 5, which is disposed downstream of the rotary kiln, for cooling the cement clinker, and is cooled there.
In order to perform heating in the calciner 4 and the rotary kiln 3 more efficiently, the air used to cool the cement clinker may be divided into an upstream side and a downstream side of the clinker cooler 5, and the downstream side air after cooling the cement clinker may be used to indirectly heat the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply path 7.
Furthermore, different gases may be used for cooling the upstream side and the downstream side. Specifically, air may be used as the gas for cooling the upstream side of the clinker cooler 5, and the combustion-supporting gas passing through the combustion-supporting gas supply passage 7 may be used as the gas for cooling the downstream side.
The gas that cools the upstream side is heat exchanged with the high-temperature cement clinker, and then used as a combustion-supporting gas for burning fuel in the rotary kiln 3. Since the gas that cools the upstream side is heat exchanged at the inlet side of the clinker cooler 5, it has a higher temperature after heat exchange than the gas that cools the downstream side.
また、ロータリーキルン内において燃料を燃焼する際に用いられる空気及び支燃性ガスの加熱、並びに、ロータリーキルン及びか焼炉の加熱の補助として、電気エネルギーを用いて加熱してもよい。電気エネルギーを用いた加熱方法としては、プラズマ加熱、抵抗加熱、マイクロ波加熱等が挙げられる。電気エネルギーとして、再生可能なエネルギーを用いれば、二酸化炭素の排出量をさらに低減することができる。 In addition, electrical energy may be used to heat the air and combustion-supporting gas used when burning fuel in the rotary kiln, as well as to supplement the heating of the rotary kiln and calciner. Examples of heating methods using electrical energy include plasma heating, resistance heating, and microwave heating. Using renewable energy as the electrical energy can further reduce carbon dioxide emissions.
1 セメントクリンカ製造システム
2 サイクロン式予熱装置
2a,2b,2c,2d サイクロン式熱交換器
3 ロータリーキルン
4 か焼炉
5 クリンカクーラー
6 キルン排ガス排出路
6a,6b,6c,6d,6e キルン排ガス排出路
7 支燃性ガス供給路
8 混合装置
9 水電気分解装置(支燃性ガス供給装置、水素ガス供給装置)
10 水素ガス供給路
11 か焼炉排ガス供給路
12 メタン生成装置
13 混合ガス供給路
14 メタン供給路
15a,15b 加熱手段
17 塩素バイパス装置
18 合流用流通路
REFERENCE SIGNS LIST 1 Cement clinker production system 2 Cyclone preheater 2a, 2b, 2c, 2d Cyclone heat exchanger 3 Rotary kiln 4 Calciner 5 Clinker cooler 6 Kiln exhaust gas discharge channel 6a, 6b, 6c, 6d, 6e Kiln exhaust gas discharge channel 7 Combustion-supporting gas supply channel 8 Mixing device 9 Water electrolysis device (combustion-supporting gas supply device, hydrogen gas supply device)
REFERENCE SIGNS LIST 10 Hydrogen gas supply channel 11 Calciner exhaust gas supply channel 12 Methane generator 13 Mixed gas supply channel 14 Methane supply channel 15a, 15b Heating means 17 Chlorine bypass device 18 Confluence flow channel
Claims (6)
上記サイクロン式予熱装置で予熱された上記セメントクリンカ原料を焼成して、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促進するためのか焼炉と、
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、
上記ロータリーキルンと連結し、上記ロータリーキルンで生じた排ガスを、上記サイクロン式予熱装置を経由した後に排出するためのキルン排ガス排出路と
を含むセメントクリンカ製造システムであって、
空気に比べて酸素濃度を高めた支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給装置と、
上記支燃性ガス供給装置から上記支燃性ガスを上記か焼炉に導くための支燃性ガス供給路と、
上記か焼炉で生じた炭酸ガス含有排ガスと、水素ガスを混合して、上記炭酸ガス含有排ガスと上記水素ガスの混合ガスを調製し、かつ、該混合ガスの温度を調整するための混合装置と、
上記水素ガスを供給するための水素ガス供給装置と、
上記水素ガス供給装置から上記水素ガスを上記混合装置に導くための水素ガス供給路と、
上記か焼炉と連結し、上記か焼炉から上記炭酸ガス含有排ガスを上記混合装置に導くためのか焼炉排ガス供給路と、
触媒を用いて、上記混合ガスに含まれる、炭酸ガスと水素ガスを反応させて、メタンと水蒸気を生成させるためのメタン生成装置と、
上記混合装置から上記混合ガスを上記メタン生成装置に導くための混合ガス供給路と、
上記か焼炉排ガス供給路の中を流通する上記炭酸ガス含有排ガスの一部を、上記支燃性ガス供給路の中を流通するガスに合流させるための合流用流通路と
を含むセメントクリンカ製造システムを用いたセメントクリンカ製造方法であって、
上記支燃性ガスが、酸素、炭酸ガス、及び水蒸気を含むガスであり、上記支燃性ガス中、上記酸素の濃度が21~80体積%、上記炭酸ガスの濃度が10~70体積%であり、かつ、上記支燃性ガス中、上記酸素、上記炭酸ガス、及び上記水蒸気以外の気体の濃度が5体積%以下であり、
上記支燃性ガス供給装置から供給された酸素を含むガスと、上記炭酸ガス含有排ガスの一部と、水蒸気を混合することによって、上記支燃性ガスを得る工程を含み、
上記か焼炉で生じた上記炭酸ガス含有排ガス中の炭酸ガスの濃度が、水蒸気を除外した体積100体積%に対して、80体積%以上になるように、上記支燃性ガスの酸素濃度を調整することを特徴とするセメントクリンカ製造方法。 a cyclone-type preheating device for preheating the cement clinker raw material;
a rotary kiln for burning the cement clinker raw material preheated by the cyclone preheating device to obtain cement clinker;
a calciner disposed upstream of the rotary kiln together with the cyclone preheating device to promote decarbonation of the cement clinker raw material;
a clinker cooler disposed downstream of the rotary kiln for cooling the cement clinker;
a kiln exhaust gas discharge passage connected to the rotary kiln for discharging exhaust gas generated in the rotary kiln after passing through the cyclone-type preheating device,
a combustion-supporting gas supply device for supplying a combustion-supporting gas having an oxygen concentration higher than that of air;
a combustion-sustaining gas supply line for guiding the combustion-sustaining gas from the combustion-sustaining gas supply device to the calciner;
a mixer for mixing the carbon dioxide-containing exhaust gas produced in the calciner with hydrogen gas to prepare a mixed gas of the carbon dioxide-containing exhaust gas and the hydrogen gas, and for adjusting the temperature of the mixed gas;
a hydrogen gas supply device for supplying the hydrogen gas;
a hydrogen gas supply path for guiding the hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the mixing device;
a calciner exhaust gas supply line connected to the calciner for guiding the carbon dioxide-containing exhaust gas from the calciner to the mixing device;
a methane generator for reacting carbon dioxide gas and hydrogen gas contained in the mixed gas using a catalyst to generate methane and water vapor;
a mixed gas supply passage for guiding the mixed gas from the mixing device to the methane generator ;
a confluence passage for confluence of a portion of the carbon dioxide-containing exhaust gas flowing through the calciner exhaust gas supply passage with gas flowing through the combustion-supporting gas supply passage;
A cement clinker manufacturing method using a cement clinker manufacturing system including:
the combustion-supporting gas is a gas containing oxygen, carbon dioxide, and water vapor, the oxygen concentration in the combustion-supporting gas is 21 to 80% by volume, the carbon dioxide concentration is 10 to 70% by volume, and the concentration of gases other than the oxygen, carbon dioxide, and water vapor in the combustion-supporting gas is 5% by volume or less;
a step of obtaining the combustion-supporting gas by mixing the oxygen-containing gas supplied from the combustion-supporting gas supply device, a portion of the carbon dioxide-containing exhaust gas, and water vapor;
A method for producing cement clinker, characterized in that the oxygen concentration of the combustion-supporting gas is adjusted so that the concentration of carbon dioxide in the carbon dioxide-containing exhaust gas generated in the calciner is 80 volume % or more per 100 volume % excluding water vapor.
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008239359A (en) | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method and apparatus for recovering carbon dioxide in cement firing equipment |
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