JPH09206552A

JPH09206552A - セメントプラントにおける脱硝装置及び方法

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Publication number: JPH09206552A
Application number: JP8022722A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 泰史山本; Yoshihiko Miyabe; 良彦宮部; Arata Nakagami; 新中神; Katsuhiko Ido; 勝彦井土
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-12
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: JP3681130B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、大気中に白煙等の悪影響を及ぼ
すことなく、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯ
ｘを高効率で低減することができるセメントプラントに
おける脱硝装置を提供することを課題とする。【解決手段】電磁弁１６を開くと共に電磁弁２２を閉
じてポンプ１７を駆動させると、タンク１８及び１９内
の尿素水溶液は液体噴霧ノズル１２の流体供給口１４へ
供給され、ノズルの先端部からロータリキルン１内をク
リンカ落ち口に向けて、すなわちキルン排ガスの流れに
対向して噴霧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セメントプラン
トにおける脱硝装置及び方法に係り、特に焼却灰を原料
としてセメントを焼成するロータリキルンで発生する排
ガス中のＮＯｘを低減する装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、著しく増加しつつある都市ゴミの
焼却灰をセメント焼成原料として活用するセメントプラ
ントが提案されている。一般に、セメントプラントで
は、予熱装置で原料を予熱した後、ロータリキルン内で
半溶融状態まで加熱して焼成する。このとき、ロータリ
キルン内ではバーナーから十分な輻射伝熱を生じるよう
に高温の炎が生成され、このためロータリキルン内でＮ
Ｏｘの発生を余儀なくされていた。

【０００３】このＮＯｘの低減方法として、各種の方法
が考えられるが、そのうち、燃料種を変更する方法は、
高価になり、実用的でない。湿式法による脱硝システム
を使用する方法は、高い脱硝効率を得ることができるも
のの、排水が出ること、並びに建設費、維持費が高価で
実用化の見込みが薄い。また、乾式法の脱硝システムの
うち触媒法は、排ガス中のダストが多い場所では目詰ま
りを起こすために、電気集塵機などの除塵設備でダスト
を取り除いた後に設置しなければならないという問題が
ある。さらに、除塵後の排出ガスは温度が比較的低いの
で、現状の触媒では脱硝性能を満足できず、排ガスを適
温（３００〜４００℃）にまでアフターバーニングする
必要があり、高価な設備となっている。

【０００４】そこで、尿素水またはアンモニア水等の脱
硝用添加剤をロータリキルンと予熱装置とを接続する煙
道部を流れるキルン排ガス中に吹き込み、ＮＯｘを低減
する方法が提案され、採用されている。このとき、尿素
はＮＨ_３とＣＯ_２に分解し、ＮＨ_３が燃焼ガス中のＮＯ
ｘと反応してＮＯｘはＮ_２に還元される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、尿素の
添加量が多すぎて未反応のＮＨ_３が残留すると、煙突か
ら排出直後に塩化水素と反応して塩化アンモニウムのヒ
ュームとなり、水蒸気とは異質の消えにくい白煙を発生
してしまう。これを防ぐために、一般に残留ＮＨ_３の濃
度は、最大２０ｐｐｍまでとされている。このため、尿
素あるいはアンモニアの添加量のＮＯｘに対する当量比
は１．０〜１．２に抑えられ、ＮＯｘの除去率は３５〜
４０％と低いものであった。

【０００６】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、大気中に白煙等の悪影響を及ぼす
ことなく、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘ
を高効率で低減することができるセメントプラントにお
ける脱硝装置及びその方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るセメント
プラントにおける脱硝装置は、セメントプラントのロー
タリキルン内で発生するＮＯｘを低減する装置であっ
て、キルンエンドからクリンカ落ち口に向けてロータリ
キルン内に挿入された液体噴霧ノズルと、この液体噴霧
ノズルからロータリキルン内にキルン排ガスの流れに対
向して脱硝用添加剤を噴霧する噴霧装置とを備えたもの
である。

【０００８】さらに、液体噴霧ノズルの先端部に温度セ
ンサを設け、この温度センサにより検出された温度がＮ
Ｏｘ低減効果の高い所定温度となるように駆動装置によ
って液体噴霧ノズルをロータリキルンの長さ方向に移動
させるようにすることもできる。

【０００９】また、この発明に係るセメントプラントに
おける脱硝方法は、セメントプラントのロータリキルン
内で発生するＮＯｘを低減する方法であって、キルンエ
ンドからクリンカ落ち口に向けてロータリキルン内に液
体噴霧ノズルを挿入し、この液体噴霧ノズルからロータ
リキルン内にキルン排ガスの流れに対向して脱硝用添加
剤を噴霧する方法である。

【００１０】さらに、ロータリキルン内においてＮＯｘ
低減効果の高い所定温度を探索し、探索された箇所へ液
体噴霧ノズルの先端部を移動させるようにすれば、ロー
タリキルン内のセメント焼成条件が変化しても常に高い
効率でＮＯｘを低減することができる。なお、脱硝用添
加剤としては、尿素水溶液、アンモニアガス、アンモニ
ア水、及びアンモニア塩の水溶液のうちのいずれかを用
いることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る脱硝
装置が適用されるセメントプラントを示すフロー図であ
る。ロータリキルン１のクリンカ落ち口Ｂ側にクリンカ
クーラー２が接続されると共に、クリンカ落ち口Ｂから
ロータリキルン１内にバーナー３が配置されている。ロ
ータリキルン１のキルンエンドＡには排ガス冷却器４が
接続され、排ガス冷却器４にサイクロン５が接続されて
いる。このサイクロン５の排出口と原料供給設備６の排
出口がキルンエンドＡ内に連絡している。また、サイク
ロン５には、消石灰供給設備７、活性炭供給設備８、バ
グフィルター９、ファン１０を介して煙突１１が接続さ
れている。

【００１２】このようなセメントプラントにおいては、
主原料としての都市ゴミ等の焼却灰と、調整成分として
加える石灰石、粘土、珪石等が原料供給設備６からロー
タリキルン１に供給され、ここでバーナー３により燃焼
されたガスと熱交換されて焼成され、クリンカクーラー
２より排出される。ロータリキルン１のキルンエンドＡ
における排ガス温度は６００〜８００℃となる。都市ゴ
ミ等の焼却灰は一般に少量のダイオキシン生成物を含ん
でいるが、ロータリキルン１はダイオキシンの分解温度
以上で操業されるため、ロータリキルン１内においては
分解されている。ただし、排ガスがロータリキルン１か
ら排出されて冷却されるとダイオキシンが再生成される
虞れがある。そこで、キルン排ガスはロータリキルン１
のキルンエンドＡに接続された排ガス冷却器４で温度２
５０〜３００℃まで急冷され、これによりダイオキシン
の再生成を抑制している。

【００１３】さらに、キルン排ガスはダストを多量に含
むため、サイクロン５で粗粉を分離してロータリキルン
１へ戻す。サイクロン５を経た排ガスは、消石灰供給設
備７及び活性炭供給設備８から消石灰及び活性炭が添加
された後にバグフィルター９を通り、これにより排ガス
中からＨＣｌとダイオキシンが捕集される。バグフィル
ター９を経て煙突１１より排出される排ガス中のＮＯｘ
は酸素分圧１２％換算値で１５０〜２３０ｐｐｍと高い
値を示す。

【００１４】そこで、図２に示されるように、この発明
の一実施形態に係る脱硝装置をロータリキルン１のキル
ンエンドＡに接続する。脱硝装置は液体噴霧ノズル１２
を有し、このノズル１２の先端部がキルンエンドＡから
クリンカ落ち口Ｂに向けてロータリキルン１内に挿入さ
れている。ノズル１２は二つの流体を同時に噴出させる
ことができる二流体噴霧ノズルであり、二つの流体供給
口１３及び１４を有している。一方の流体供給口１３に
は圧縮空気が供給される。他方の流体供給口１４には、
流量計１５、電磁弁１６及びポンプ１７を介して尿素水
溶液を収容する二つのタンク１８及び１９が接続されて
いる。タンク１８及び１９には、それぞれ撹拌器２０及
び２１が配設されると共に、これらタンクの底部は互い
に配管により接続されてポンプ１７に連結されている。
また、タンク１８及び１９の上部は互いに配管により接
続されて電磁弁２２を介してポンプ１７に連結されてい
る。

【００１５】電磁弁１６を閉じると共に電磁弁２２を開
き、各配管に設けられたバルブ２４を開いてポンプ１７
を駆動させることにより、双方のタンク１８及び１９内
の尿素水溶液はそれぞれタンク１８及び１９の底部から
吸引され、電磁弁２２を通ってタンク１８及び１９の上
部へと循環されるようになっている。

【００１６】また、電磁弁１６を開くと共に電磁弁２２
を閉じてポンプ１７を駆動させると、タンク１８及び１
９内の尿素水溶液は電磁弁２５及び１６を通ってノズル
１２の流体供給口１４へ供給され、ノズル１２の先端部
からロータリキルン１内をクリンカ落ち口Ｂに向けて、
すなわちキルン排ガスの流れに対向してロータリキルン
１内に噴霧される。排ガスと対向させて尿素水溶液を噴
霧するために、尿素水溶液の拡散に優れると共に排ガス
と尿素との反応時間が長く、高い脱硝率が得られる。

【００１７】なお、図２の脱硝装置では二つのタンク１
８及び１９を配設しているため、これらタンクのうち一
方のみを脱硝に使用し、他方のタンクを予備として使用
すれば、一方のタンク内の尿素水溶液がなくなった場合
でもタンクを切り替えることにより連続して脱硝を行う
ことができる。ただし、一つのタンクのみを設置して
も、脱硝を行うことは充分可能である。

【００１８】図１のプラントでは排ガス冷却器４がロー
タリキルン１の出口に後置されるため、その一部代替を
兼ねて、尿素溶液を希薄にし、多量に噴霧することも可
能である。

【００１９】また、尿素水溶液の代わりに、アンモニア
ガス、アンモニア水、あるいはアンモニア塩の水溶液を
脱硝用添加剤として使用することもできる。

【００２０】脱硝用添加剤の代わりに、あるいは脱硝用
添加剤と共に重金属等の試験分析で発生した汚水をタン
ク１８もしくは１９に収容し、同様にしてロータリキル
ン１内に噴霧すれば、重金属の濃縮したダストが図１の
バグフィルター９で回収される。このため、重金属精練
するかキレート処理して無害化し、廃棄することも可能
である。このように、重金属を含む汚水の処理を行うこ
ともできる。

【００２１】また、下水汚泥をスラリー化して、脱硝用
添加剤の代わりにあるいは脱硝用添加剤と共に噴霧し、
加熱分解することも可能である。この場合、下水汚泥を
図２のタンク１８に貯蔵すると悪臭がするため、ファン
２３で強制的に換気し、換気した空気はキルンエンドＡ
に導入して臭気を分解するようにするとよい。

【００２２】図３に他の実施形態に係る脱硝装置の液体
噴霧ノズル３１を示す。このノズル３１はロータリキル
ン１のキルンエンドＡからクリンカ落ち口（図３の右
方）に向けてロータリキルン１内に挿入されており、駆
動装置３２によってロータリキルン１の長さ方向に移動
自在に設けられている。すなわち、駆動装置３２の作用
により、スクリュー３６が回転することで前後方向に移
動自在な支持部材３５に連結されたノズル３１がロータ
リキルン１への挿入深さを調整できるようになってい
る。

【００２３】ノズル３１は尿素水溶液等の脱硝用添加剤
と圧縮空気の二つの流体を同時に噴出させることができ
る二流体噴霧ノズルであり、その先端部に熱電対からな
る温度センサ３３が設けられている。なお。３４は、温
度センサ３３に接続された配線である。

【００２４】図１に示されるように、ロータリキルン１
のクリンカ落ち口Ｂ側にバーナー３が設けられているの
で、キルンエンドＡからロータリキルン１内にノズル３
１の先端部を挿入すると、その挿入深さに応じて先端部
の温度が変化する。そこで、まず温度センサ３３による
検出温度が所定温度となるように駆動装置３２によりノ
ズル３１をロータリキルン１の長さ方向に移動させ、そ
の後ノズル３１から尿素水溶液等をロータリキルン１内
に噴霧すれば、高い効率でＮＯｘを低減させることが可
能となる。

【００２５】ノズル３１のキルンエンドＡからの挿入深
さを変化させて脱硝を行い、それぞれの脱硝率を測定し
たところ、図４に示されるような結果が得られた。な
お、アンモニア（モル）／ＮＯｘ（モル）が１．０で５
％濃度の尿素水溶液を用いた。図４からわかるように、
ノズル３１の挿入深さ３．５ｍのときに７０％程度もの
高い脱硝率が得られた。各挿入深さにおける温度は、挿
入深さ１．５ｍで７１２℃、２．５ｍで７８０℃、３．
５ｍで８１０℃であった。

【００２６】また、ノズル３１を移動自在とすることに
より、ノズル３１の先端部に付着するコーチングを軽微
なうちに除去できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る脱硝装置が適用されるセメント
プラントを示すフロー図である。

【図２】この発明の一実施形態に係る脱硝装置を示す図
である。

【図３】他の実施形態に係る脱硝装置の一部を示す図で
ある。

【図４】図３の実施形態による脱硝率の測定結果を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ロータリキルン１２，３１液体噴霧ノズル１６，２２電磁弁１７ポンプ１８，１９タンク３２駆動装置３３温度センサＡキルンエンドＢクリンカ落ち口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中神新愛知県渥美郡田原町大字豊島字安原崎22 秩父小野田株式会社エコセメントプロジェクト内 (72)発明者井土勝彦愛知県渥美郡田原町大字豊島字安原崎22 秩父小野田株式会社エコセメントプロジェクト内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントプラントのロータリキルン内で
発生するＮＯｘを低減する装置であって、キルンエンドからクリンカ落ち口に向けてロータリキル
ン内に挿入された液体噴霧ノズルと、この液体噴霧ノズルからロータリキルン内にキルン排ガ
スの流れに対向して脱硝用添加剤を噴霧する噴霧装置と
を備えたことを特徴とするセメントプラントにおける脱
硝装置。
【請求項２】前記液体噴霧ノズルの先端部に設けられ
た温度センサと、この温度センサにより検出された温度がＮＯｘ低減効果
の高い所定温度となるように前記液体噴霧ノズルをロー
タリキルンの長さ方向に移動させる駆動装置とをさらに
備えたことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【請求項３】セメントプラントのロータリキルン内で
発生するＮＯｘを低減する方法であって、キルンエンドからクリンカ落ち口に向けてロータリキル
ン内に液体噴霧ノズルを挿入し、この液体噴霧ノズルからロータリキルン内にキルン排ガ
スの流れに対向して脱硝用添加剤を噴霧することを特徴
とするセメントプラントにおける脱硝方法。
【請求項４】さらに、ロータリキルン内においてＮＯ
ｘ低減効果の高い所定温度を探索し、探索された箇所へ
液体噴霧ノズルの先端部を移動させることを特徴とする
請求項３に記載の脱硝方法。
【請求項５】脱硝用添加剤は、尿素水溶液、アンモニ
アガス、アンモニア水、及びアンモニア塩の水溶液のう
ちのいずれかであることを特徴とする請求項３または４
に記載の脱硝方法。