JP3577612B2 - セメントキルン排ガス中のNOx低減方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、セメント焼成設備において発生するセメントキルン排ガス中のNOxの低減方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
仮焼炉付NSPキルンは、ロータリキルンと仮焼炉とで燃料を吹き込み燃焼させている(特公昭51−30865、特公昭60−18209、特公平2−55096参照)。
【0003】
このキルンでセメントを製造する場合にはNOxは主にロータリキルン側の燃料の燃焼によって発生する。それは、ロータリキルン焼点部で原料を半溶融まで加熱して焼成することが必要であり、炎は充分な輻射伝熱を生じるよう高温度が要求されるので、ロータリキルンでのNOxの発生は避けられないのである。
【0004】
又、仮焼炉側の燃料の燃焼は通常800℃〜1000℃の低温領域であるので、NOxの発生は非常に少ない。
【0005】
そこで、NOxを低減する方法として、ロータリキルン側で発生するNOxを抑制するか、又は、低減させることが必要となる。
【0006】
このNOxの低減方法として、ロータリキルンとサスペンションプレヒータとを接続する立上り煙道部を流れるキルン排ガス中に燃料、アンモニア或いは尿素等の脱硝用添加剤を吹き込み、該キルン排ガスと燃料等とを混合せしめてNOxを低減する方法が採用されている(特開昭53−1221、特公昭56−29580参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、脱硝効率が悪く、NOxの値はそれ程下がらない。そのため、立上り煙道部に吹き込む脱硝用添加剤の添加量を増やしたり、又は、吹き込み方法を変えたりして、NOx値を所望値迄下げるように努力されていた。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑み、簡単、且つ、確実にNOx値を低減できるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、脱硝用添加剤の添加量が多くてもNOx値が下がらない場合があり、又、添加場所、添加位置、添加方法等でNOx値が変化することを知るとともに、結局脱硝効果が悪いのはキルン排ガスと添加剤との混合が均一に行なわれていないため、即ち、混合効果が悪いためであることに気がついた。
そこで、本発明者は、混合効果を良くするため本発明を次の様に構成し、前記目的を達成しようとするものである。
【0010】
サスペンションプレヒータ付キルンのキルン窯尻と混合室とを接続する立上り煙道部に可変絞り装置を設け、該可変絞り装置の絞り弁の絞り量を調整してキルン排ガスの流速を制御する工程と;該絞り弁の先端面に開口するノズルから脱硝用添加剤を噴出させ前記キルン排ガスに混合せしめる工程と;最上段サイクロン出口排ガス中のNOx含有値を検出し、その検出値に基づいて前記可変絞り装置の絞り量と脱硝用添加剤の供給量とを調整する工程と;を備えたことを特徴とするNOx低減方法。
【0011】
【作用】
立上り煙道部内を流れるキルン排ガスは可変絞り装置の絞り弁により絞られて流速が変化するとともに、該絞り弁に衝突したキルン排ガスは流れを乱され渦を巻く様にしながら混合室内に流れ込む。この時、絞り弁の先端面の開口から脱硝用添加剤が噴出され、その添加剤はキルン排ガスの流れを横断する様にしながら、キルン排ガスに混合される。
【0012】
NOx検出手段のNOx検出値が所望値でない時には、可変絞り装置の絞り弁の絞り量と該添加剤の添加量を調整し、キルン排ガスと該添加剤とが均一に混合するようにする。
【0013】
【実施例】
この発明の実施例を添付図面により説明する。
仮焼炉付サスペンションプレヒータ付ロータリキルン(以下、NSPキルンという)において、ロータリキルン1のキルン窯尻2は、立上り煙道部3を介して混合室4に接続されている。
【0014】
この立上り煙道部3は絞り込まれて、所謂縮流部をなしているが、この煙道部3には煙道部断面積AS、即ち、キルン排ガスの流路断面積、を変化せしめる可変絞り装置5が設けられている。
【0015】
この可変絞り装置5には、図3、図4に示す様に、該煙道部3内に出入りする4枚の絞り弁6が設けられている。該絞り弁6は油圧シリンダ7により互いに独立に摺動する。
【0016】
この絞り弁6は、耐熱金属で構成され、その内部には、脱硝用添加剤供給ノズル8が設けられている。このノズル先端のノズル口8aは絞り弁の先端面6aに開口し、又、その後端にはポンプなどを備えた脱硝用添加剤の圧送手段10が接続されている。
【0017】
このノズル8は、必要に応じて適宜その形状、種類などが選択されるが、例えば、噴霧ノズルや吹き込みノズルが用いられる。
【0018】
脱硝用添加剤として、炭素および炭化水素系の燃料、例えば、微粉炭、重油、軽油、灯油、LPG、LNGのうちの1種類からなる単一剤、又は、複数種類からなる混合剤、を用いるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択される。例えば、脱硝用添加剤として、アンモニアガス、アンモニア水、尿素又はアンモニア塩の水溶液、などを用いてもよい。
【0019】
なお、図において、SBは仮焼炉バーナ、Dはクーラ、KBはキルンバーナ、矢印A1は排ガスの流れ方向、矢印A2はセメント原料の流れ方向、A3は燃料燃焼用空気の流れ方向、A4は脱硝用添加剤30の流れ方向、をそれぞれ示す。又、C1〜C4はサイクロン、20は最上段サイクロンC1の出口20aに設けられ、プレヒータ排ガス中のNOx値を測定するNOx検出器、をそれぞれ示す。
【0020】
本実施例の作動について説明するが、初めにセメント焼成に用いるNSPキルンの全体的な作動について説明する。
図示しない原料ホッパからキルン排ガスダクトKD1に投入された50〜100℃のセメント原料は、最上段サイクロンC1、サイクロンC2を通り、キルン排ガスダクトKD2、KD3にそれぞれ投入される。
【0021】
キルン排ガスダクトKD3に入ったキルン排ガスは、サイクロンC3に入る。このサイクロンC3により、600〜750℃に加熱された原料が該キルン排ガスから分離される。分離された原料はクーラDと連通する空気吹込管21中で300〜700℃の熱風に浮遊懸濁させられて仮焼炉Sに吹き込まれる。
【0022】
仮焼炉S内のセメント原料は、1000〜1300℃の高温燃焼ガスと混合、熱交換しながら混合室4内でほぼ900〜1200℃のキルン排ガスと混合攪拌され、再度熱交換され830〜950℃の均一に混合された後、最下段サイクロンC4に入り、820〜900℃のセメント原料としてキルン窯尻2を通りロータリキルン1内に送入される。
【0023】
ロータリキルン1内で発生した該排ガスA1は立上り煙道部3において可変絞り装置5により流量を調整され、流速を制御されるとともに、該ノズル8から脱硝用添加剤30を吹き付けられ混合されながら混合室4に入る。
そして、仮焼炉Sで発生した燃焼ガスと混合されるが、仮焼炉Sでは低温燃焼のため、この燃焼ガスにはほとんどNOxが含まれていない。
そのため、前記キルン排ガスのNOxは混合室4内で仮焼炉Sで発生したNOxと混合し希釈される。
【0024】
可変絞り装置5は、絞り弁6を油圧シリンダで摺動させることにより、煙道部断面積ASの大きさを変化させ、所謂絞り量を変化させる。この絞り弁6を変位させる場合には図3、図4の実線で示す様に、全部の絞り弁6を同一突出量にしたり、又、図4の鎖線で示す様に対向する一方の絞り弁6の突出量を他方のそれより大きくしてもよい。この絞り弁6の形状や制御方法は必要に応じて適宜選択される。
【0025】
立上り煙道部3を通る該排ガスA1は、絞り弁6により流速を規制されながら脱硝用添加剤30を吹き付けられるが、この時、該排ガスA1は絞り弁6に衝突して流れが乱されるので、絞り弁6の先端面6aから吹き出される脱硝用添加剤30は該排ガスの流れの中央部分まで入り込み、良く混合される。
【0026】
又、該排ガスA1は絞り弁6の先端面6aを洗う様にしながら上昇するので、該先端面6aに開口している脱硝添加剤供給ノズル8のノズル口8aが詰まったりすることがない。
【0027】
更に、該ノズル8は絞り弁6を絞り込めば絞り込む程煙道部3の中心部に近ずくので、該排ガスA1の流速が速くなっても十分に該添加剤を混合することができる。
【0028】
なお、運転中、NOx検出器20により最上段サイクロンC1出口排ガスA1中のNOx値を検出し、所望のNOx値となるよう可変絞り装置5の絞り量と脱硝添加剤30の供給量が調整される。所望のNOx値より高い場合には、絞り量を大きくして煙道部断面積ASを小さくし流速を大きくし、又、その逆の場合には絞り量を小さくして煙道部断面積AS大きくし流速を小さくする。この時の調整される流速は必要に応じて適宜選択されるが、例えば、キルン排ガスの流速が20m/S〜40m/Sの範囲内で選択される。
【0029】
前記実施例では、仮焼炉付サスペンションプレヒータ付キルンについて述べたが、仮燃焼の付かないサスペンションプレヒータ付キルンにおいても同様の要領で、NOxを低減できることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】
この発明は以上の様に構成したので、次の様な顕著な効果を奏する。
(1)立上り煙道部に可変絞り装置を設けたので、絞り量を変化させてキルン排ガスの流速を調整し、脱硝用添加剤の混合を均一に行なうことができる。
そのため、ロータリキルンの運転を乱すことなく、熱量の増加もほとんどなく、NOxを低減することができる。
【0031】
(2)可変絞り装置の絞り弁の先端面に開口する脱硝添加剤供給ノズルを設けたので、キルン排ガスは該ノズルのノズル口を洗う様にしながら流れる。
そのため、ノズルの詰まりを防止することができる。
又、該ノズル煙道部の内壁面に固定した場合に比べ、キルン排ガスの流れのより中心部側に脱硝添加剤を供給することができるので、より良好な混合効果を得ることができる。
【0032】
なお、脱硝添加剤30の吹き込み量を変化させて最上段サイクロン出口排ガス中のNOx値を測定調整したところ、表1の結果を得た。
但し、この実験における条件は、燃料たき比、即ち、ロータリキルンの燃料量/仮焼炉の燃料量=40/60、キルン窯尻排ガス中のNOx=1000ppm、(O2=10%基準)、である。なお、fmは脱硝用添加剤(燃料)のキルン燃料に対する割合(%)、NOxは最上段サイクロン出口から排出される排ガス中のNOxppm(10%O2換算値)、である。
【0033】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
1 ロータリキルン
2 キルン窯尻
3 立上り煙道部
4 混合室
5 可変絞り装置
6 絞り弁
7 油圧シリンダ
8 脱硝用添加剤供給ノズル
Claims (9)
- サスペンションプレヒータ付キルンのキルン窯尻と混合室とを接続する立上り煙道部に可変絞り装置を設け、該可変絞り装置の絞り弁の絞り量を調整してキルン排ガスの流速を制御する工程と;
該絞り弁の先端面に開口するノズルから脱硝用添加剤を噴出させ前記キルン排ガスに混合せしめる工程と;
を備えたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のNOx低減方法。 - サスペンションプレヒータ付キルンのキルン窯尻と混合室とを接続する立上り煙道部に可変絞り装置を設け、該可変絞り装置の絞り弁の絞り量を調整してキルン排ガスの流速を制御する工程と;
該絞り弁の先端面に開口するノズルから脱硝用添加剤を噴出させ前記キルン排ガスに混合せしめる工程と;
最上段サイクロン出口排ガス中のNOx含有値を検出し、その検出値に基づいて前記可変絞り装置の絞り量と脱硝用添加剤の供給量とを調整する工程と;
を備えたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のNOx低減方法。 - 脱硝用添加剤が、炭素及び炭化水素系の燃料であることを特徴とする請求項1又は2記載のセメントキルン排ガス中のNOx低減方法。
- 炭素及び炭化水素系の燃料が、微粉炭、重油、灯油、LPG、LNGの内の1種類からなる単一添加剤、又は、複数種からなる混合添加剤であることを特徴とする請求項3記載のセメントキルン排ガス中のNOx低減方法。
- 脱硝用添加剤が、アンモニアガス、アンモニア水、尿素水溶液、又は、アンモニア塩の水溶液であることを特徴とする請求項1、又は、2記載のセメントキルン排ガス中のNOx低減方法。
- サスペンションプレヒータとロータリキルンとを接続する立上り煙道部と;
該立上り煙道部に設けられ、かつ、絞り弁を有する可変絞り装置と;
該絞り弁の先端面に開口し、脱硝用添加剤を噴出せしめるノズルと;
を備えたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のNOx低減装置。 - サスペンションプレヒータの仮焼炉とロータリキルンのキルン窯尻とを接続する立上り煙道部と;
該立上り煙道部に設けられ、かつ、絞り弁を有する可変絞り装置と;
該絞り弁の先端面に開口し、脱硝用添加剤を噴出せしめるノズルと;
最上段サイクロン出口排ガス中のNOx値を検出するNOx検出器と;
を備えたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のNOx低減装置。 - サスペンションプレヒータの仮焼炉とロータリキルンのキルン窯尻とを接続する立上り煙道部と;
該立上り煙道部に設けられ、かつ、絞り弁を有する可変絞り装置と;
該絞り弁の先端面に開口し、脱硝用添加剤供給を噴出せしめるノズルと;
最上段サイクロン出口排ガス中のNOx値を検出するNOx検出器と;
該NOx検出器の検出値に基づき可変絞り装置の絞り量及び脱硝用添加剤の供給量を調整する混合制御手段と;
を備えたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のNOx低減装置。 - 絞り弁が、互いに独立して摺動する複数の弁部材からなることを特徴とする請求項6、7、又は、8記載のセメントキルン排ガス中のNOx低減装置。
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