JP6476165B2 - セメント焼成装置及びセメントキルン排ガスの脱硝方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントキルンから排出される燃焼ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）濃度を低減する技術に関する。
セメントキルンの排ガスには、焼成帯の高温域に起因するＮＯｘが含まれ、ＮＯｘの濃度が高い場合には、尿素やアンモニア等の脱硝剤を投入したり、仮焼炉における燃焼による還元作用によってＮＯｘ濃度を低減している。しかし、尿素を脱硝剤として利用する方法では、尿素が高価であるため運転コストが高騰する。また、尿素を添加するのみでは脱硝効率が低く、ＮＯｘと反応しなかった余剰アンモニアがそのまま系外へ排出される虞もある。
そこで、特許文献１には、ポリアミド系樹脂及びユリア樹脂を含む廃プラスチックをセメントキルンの窯尻に投入して燃焼させ、ポリアミド系樹脂から発生したアンモニアと、ユリア樹脂から発生した尿素とが燃焼ガスに混合されることで無触媒脱硝剤として機能し、セメント焼成工程のＮＯｘ濃度を低減する方法が記載されている。
また、特許文献２には、仮焼炉において燃焼用二次空気の旋回流の旋回強さを調整し、還元性ガスを含む二次空気とキルン排ガスとを混合し、また、炉本体下部に残留する未燃焼分を再燃焼させるための再燃焼用空気の供給位置を適切に設定し、未燃焼分を効率よく燃焼させることでセメントキルン排ガス中の脱硝効果を向上させる方法が記載されている。
しかし、特許文献１に記載の方法では、Ｏ２濃度の低い窯尻に廃プラスチックを投入することで、セメント焼成装置内の焼成状態が悪化する。さらに、特許文献２に記載の方法では、仮焼炉の形式が限定されるため、同文献に記載の仮焼炉と異なる形式の仮焼炉では脱硝効果が得られない。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、仮焼炉の形式を問わず、良好な焼成状態を維持しながらセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を効率よく低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のセメント焼成装置は、セメントキルンの窯尻に設置され、該窯尻内に燃料及び燃焼用空気を吹き込み、該燃料を燃焼させる脱硝用バーナーを備えることを特徴とする。
本発明に係るセメント焼成装置によれば、前記バーナーを設けたことで、セメントキルン排ガス中のＮＯｘを窯尻内の低酸素領域において還元することができると共に、燃料を燃焼させることでセメント原料の脱炭酸効率も向上させることができ、仮焼炉の形式を問わず、良好な焼成状態を維持しながらセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を効率よく低減することができる。
上記セメント焼成装置において、前記バーナーは、前記燃料と前記燃焼用空気との混合流を旋回させる旋回手段を備えることができる。これにより燃料の燃焼効率が向上し、脱炭酸効率をさらに向上させることができる。
また、本発明は、セメントキルン排ガスの脱硝方法であって、セメントキルンの窯尻に設置される脱硝用バーナーから該窯尻内に燃料及び燃焼用空気を吹き込み、該燃料を燃焼させることを特徴とする。本発明によれば、セメントキルン排ガス中のＮＯｘを窯尻内の低酸素領域において還元すると共に、セメント原料の脱炭酸効率も向上させ、仮焼炉の形式を問わず、良好な焼成状態を維持しながらセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を効率よく低減することができる。
上記セメントキルン排ガスの脱硝方法において、前記セメントキルンの窯尻内への燃料供給量を前記セメントキルンに付設された仮焼炉への燃料供給量の２０％以上５０％未満とすることができ、燃料として微粉炭、重油及び可燃性廃棄物の少なくとも一つを含むことができる。
以上のように、本発明によれば、仮焼炉の形式を問わず、良好な焼成状態を維持しながらセメントキルン排ガス中のＮＯｘ濃度を効率よく低減することができる。
図１は、本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメント原料（以下「原料」という。）Ｒを予熱するプレヒータ２と、プレヒータ２の上から３段目のサイクロン２ｂからの原料Ｒ１を仮焼炉バーナー１３から吹き込まれた燃料Ｆ２によって仮焼する仮焼炉３と、プレヒータ２の最下段サイクロン２ａからの原料Ｒ２を主バーナー１５から吹き込まれた燃料Ｆ１によって焼成するセメントキルン５と、セメントキルン５で焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ６と、セメントキルン５の窯尻４に設置された脱硝用バーナー１４等で構成される。尚、脱硝用バーナー１４を除く、プレヒータ２、仮焼炉３、セメントキルン５及びクリンカクーラ６等の構成は、従来のものと同様である。
脱硝用バーナー１４は、図２に示すように、筒状の本体１４ａの先端部に旋回羽根（旋回手段）１４ｂを旋回角度１０〜５０度で６〜１０枚固定した円筒状部材１４ｈと、円筒状部材１４ｈの中心部に位置する棒状部材１４ｊと、円筒状部材１４ｈの先端外側に位置するリング状部材１４ｆとを備える。この脱硝用バーナー１４は、先端部側が耐火物１４ｅで覆われ、本体１４ａの後端側の取付用部材１４ｃと窯尻４の表面４ａとがブラケット１４ｄによって結合されて窯尻４に装着される。窯尻４も耐火物４ｂで保護される。尚、旋回角度とは、図２（ｃ）に示すように、円筒状部材１４ｈを平面状に展開した場合に、脱硝用バーナー１４の軸線方向１４ｍと、旋回羽根１４ｂの中心線１４ｇとのなす角θであり、流路の先端１４ｋにおける固体粉末燃料流Ｆの旋回角度に一致する。上記旋回羽根１４ｂの枚数及び旋回角度は適宜変更することができる。
次に、本発明に係るセメントキルン排ガスの脱硝方法について図１及び図２を参照しながら説明する。
セメント焼成装置１のプレヒータ２でセメントキルン５からの排ガスＧを用いて原料Ｒの予熱を行い、仮焼炉３でプレヒータ２のサイクロン２ｂからの原料Ｒ１を仮焼する。この際、仮焼炉バーナー１３から燃料Ｆ２と共に、クリンカクーラ６からの３次空気Ｇ１を吹き込んで燃料Ｆ２を燃焼させる。燃料Ｆ２には、微粉炭、重油等が用いられ、可燃性廃棄物を燃料Ｆ２の一部又は全部に用いてもよい。
セメントキルン５の窯尻４に設置された脱硝用バーナー１４からも燃料Ｆ３を燃焼用空気と共に吹き込み、燃料Ｆ３を燃焼させる。燃料Ｆ３には、仮焼炉３用の燃料Ｆ２と同様、微粉炭、重油、可燃性廃棄物を用いることができ、これらのいずれか一つ又は複数を同時に用いてもよい。
脱硝用バーナー１４から燃料Ｆ３を吹き込むことで、セメントキルン５の燃焼ガスＧに含まれるＮＯｘを窯尻内の低酸素領域において還元することができる。また、燃料Ｆ３を燃焼用空気を用いて燃焼させることで、原料Ｒ２、Ｒ３の脱炭酸を行うこともでき、セメント焼成装置１全体の脱炭酸効率を向上させることもできる。この際、脱硝用バーナー１４に設けた旋回羽根１４ｂにより燃料Ｆ３と燃焼用空気との混合流を旋回させて窯尻４の内部に吹き込むため、燃料Ｆ３の燃焼効率が向上する。
上記仮焼炉３用の燃料Ｆ２と脱硝用バーナー１４から吹き込む燃料Ｆ３の割合を２０％以上５０％未満に調整することが好ましい。燃料Ｆ３の割合が２０％を下回ると脱硝効果が低下し、燃料Ｆ３の割合が５０％を超えると、仮焼炉３での原料Ｒ３の脱炭酸効率が低下して好ましくない。
次に、セメントキルン５の主バーナー１５から微粉炭等の燃料Ｆ１を吹き込んで、プレヒータ２のサイクロン２ａからの原料Ｒ２を焼成し、得られたクリンカをクリンカクーラ６で冷却してセメントクリンカＣＬを得る。
次に、上記構成を有するセメント焼成装置を用いた、セメントキルン排ガスの脱硝方法の試験例について説明する。
３つのセメント工場において、上記脱硝用バーナー１４を用いた場合（実施例）と、用いなかった場合（比較例）とで、最下段サイクロンの出口ガス、及びセメントキルン排ガスを大気に放出する煙突の排ガスのＮＯｘ濃度を比較した結果を表１に示す。
同表より、脱硝用バーナー１４を用いることで、各々の評価位置でのＮＯｘ濃度が低下していることが判る。また、詳細データは省略するが、上記各実施例においては、比較例と同様、セメントキルン等において良好な焼成状態が維持されている。
尚、上記実施の形態においては、脱硝用バーナー１４の本体１４ａの先端部に旋回羽根１４ｂを設けたが、この旋回羽根１４ｂは必ずしも設置する必要はなく、燃焼用空気を旋回させずに燃料Ｆ３と共に窯尻４に吹き込むこともできる。
１ セメント焼成装置
２ プレヒータ
２ａ 最下段サイクロン
２ｂ 上から３段目のサイクロン
３ 仮焼炉
４ 窯尻
４ａ 表面
４ｂ 耐火物
５ セメントキルン
６ クリンカクーラ
１３ 仮焼炉バーナー
１４ 脱硝用バーナー
１４ａ 本体
１４ｂ 旋回羽根
１４ｃ 取付用部材
１４ｄ ブラケット
１４ｅ 耐火物
１４ｆ リング状部材
１４ｇ 中心線
１４ｈ 円筒状部材
１４ｊ 棒状部材
１４ｋ 流路の先端
１４ｍ 軸線方向
１５ 主バーナー
２ プレヒータ
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Claims (5)
- セメントキルンの窯尻に設置され、該窯尻内に燃料及び燃焼用空気を吹き込み、該燃料を燃焼させる脱硝用バーナーを備えることを特徴とするセメント焼成装置。
- 前記バーナーは、前記燃料と前記燃焼用空気との混合流を旋回させる旋回手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のセメント焼成装置。
- セメントキルンの窯尻に設置される脱硝用バーナーから該窯尻内に燃料及び燃焼用空気を吹き込み、該燃料を燃焼させることを特徴とするセメントキルン排ガスの脱硝方法。
- 前記セメントキルンの窯尻内への燃料供給量は、前記セメントキルンに付設された仮焼炉への燃料供給量の２０％以上５０％未満であることを特徴とする請求項３に記載のセメントキルン排ガスの脱硝方法。
- 前記セメントキルンの窯尻内へ供給される燃料は、微粉炭、重油及び可燃性廃棄物の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載のセメントキルン排ガスの脱硝方法。
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