JPH10194800A

JPH10194800A - セメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法

Info

Publication number: JPH10194800A
Application number: JP8358334A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Yamazaki; 正康山崎; Koichi Hashimoto; 光一橋本; Michiro Ishizaki; 倫朗石崎
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】経済性の向上と、乾燥等の前処理が不要な有
機汚泥処分と、を同時に満足するＮＯｘ低減方法を提供
する。排ガス中のＮＯｘの脱硝率を増大する。【解決手段】セメント原料ａは窯尻部４ａへ流れ込
み、焼成してセメントクリンカーａ′となる。この際、
窯尻部４ａ内に導入ポンプ８で有機汚泥ｂが流れ込むの
で、焼成時に発生した排ガス中のＮＯｘは有機汚泥含有
のアンモニアの脱硝作用により還元し、低減される。し
かも、有機汚泥ｂは廃棄物であるので、ＮＯｘ低減処理
の経済性が向上する。一方、有機汚泥ｂは、従来、脱臭
を伴う乾燥などの前処理が必要だったが、この発明では
セメント原料焼成時の熱で有機汚泥ｂ中の水分を蒸発さ
せ、しかも前記脱硝作用によりアンモニアを分解するの
で、前処理をしなくても効率的に有機汚泥を最終処分で
きる。

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キルン排
ガスのＮＯｘ低減方法、詳しくはセメント原料焼成時に
発生した排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減可能な
セメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント原料の焼成設備には、大型のセ
メントキルンが配備されている。セメントキルンの一種
に乾式セメントキルン（以下、乾式キルンという場合が
ある）がある。この乾式キルンは、横向き円筒状のキル
ンシェルを回転させながら、プレヒーターにより仮焼さ
れたセメント原料を、重油や粉砕石炭を燃料として焼成
することによりセメントクリンカを中間製造するもので
ある。乾式キルンの窯頭部には、セメントクリンカを冷
却するセメントクリンカクーラーが連結されている。焼
成により高温のセメントクリンカは、このクーラーの内
部で冷やされてから、仕上げ工程へ送られる。ところ
で、乾式キルンによるセメント原料の焼成時には、多く
の重油や粉砕石炭を燃料とするために、ＮＯｘを含む多
量の排ガスが発生する。排ガスは、通常、例えばマルチ
サイクロンなどにより大きな粉塵を除去後、電気集塵機
などで排ガス中の小さな粉塵を除去してから、大気に開
放される。

【０００３】近年、排ガス中のＮＯｘは大気汚染の原因
となることから、乾式キルンにおけるＮＯｘ排出基準が
定められるようになった。各々のセメント生産工場で
は、この基準を満たすために、種々のＮＯｘ低減方法を
採用している。例えば、一策として、燃料原単位を調整
して焼成帯温度（最高到達温度）を下げた状態で乾式キ
ルンを運転する方法が知られている。また、別策として
は、乾式キルンの窯尻部にアンモニアを噴霧して、アン
モニアの脱硝作用を利用してＮＯｘを低減する方法も知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ＮＯｘ低減方法では、このように焼成帯温度を下げる
と、セメント原料の焼成が不十分となり、セメントクリ
ンカとならない遊離石灰（フリーライム）が増加しま
う。これによって、セメントの品質低下を招くおそれが
あるという問題点があった。また、後者のＮＯｘ低減方
法にあっては、このような製品セメントの品質が低下す
る虞れは少ない。そして、この方法では、乾式キルン内
に噴霧されたアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘが良
好に脱硫される。しかしながら、乾式キルン内に噴霧さ
れるアンモニアを多量に別途購入しなければならず、コ
スト高になるという経済的な問題点があった。

【０００５】そこで、発明者らは、近年、埋め立て、海
上投棄という簡易な処分方法が、環境汚染防止の制約を
受け始めた有機汚泥（下水汚泥など）に着目した。すな
わち、この汚泥中に含まれるアンモニアを利用して、セ
メント原料焼成時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的
に脱硝する方法を開発するに至った。

【０００６】

【発明の目的】この発明の目的は、ＮＯｘ低減処理での
経済性の向上と、乾燥や添加剤添加などの前処理がいら
ない有機汚泥の安価で効率的な最終処分と、を同時に満
足できるセメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法を提供
することにある。また、この発明の別の目的は、排ガス
中のＮＯｘの脱硝率を大きくできるセメントキルン排ガ
スのＮＯｘ低減方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、プレヒーターにより仮焼されたセメント原料を、乾
式セメントキルン内で焼成するときに発生する排ガス中
のＮＯｘ低減方法において、上記プレヒーターの下部か
ら上記乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、アンモ
ニアを含む有機汚泥を導入するセメントキルン排ガスの
ＮＯｘ低減方法である。ここでいう有機汚泥としては、
例えば下水汚泥、活性汚泥、浚渫汚泥などが挙げられ
る。乾式キルンへの有機汚泥の添加量は、特に制限はな
いものの、セメント原料の品質や使用量、焼成温度など
の各種処理条件により適宜決定される。ただし、既存の
乾式キルンに、その運転条件を特に変更することなく有
機汚泥を投入できる量がよい。

【０００８】例えば、セメントクリンカ生産量が９０〜
１００ｔ／ｈの乾式キルンによる有機汚泥の添加量は０
〜１０．０ｔ／ｈとし、製造されるセメントクリンカの
重量に対して０〜１／１０程度の有機汚泥を投入するの
が好ましい。セメント原料に対する有機汚泥の添加量
が、１０．０ｔ／ｈを超えると、汚泥からの水分によっ
てキルンでの焼成が不安定になり、セメントクリンカの
品質に悪影響を及ぼすおそれが大きくなるからである。

【０００９】ここでいう、プレヒーターの下部から乾式
セメントキルンの窯尻部までの間（以下、キルン窯尻側
という場合がある）とは、プレヒーターの下部や、乾式
キルンの窯尻部だけでなく、両者の連結部分でもよい。
なお、プレヒーターの下部と、乾式キルンの窯尻部との
両方の場合を含む。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
セメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法において、上記
有機汚泥が、圧縮空気によって、上記プレヒーターの下
部から上記乾式セメントキルンの窯尻部までの間に噴出
される構成とした。なお、乾式キルン内への有機汚泥の
噴出圧は、乾式キルンの大きさや有機汚泥の流動性など
により適宜決定される。

【００１１】

【作用】請求項１、請求項２に記載の発明にあっては、
キルン窯尻側に有機汚泥を導入し、乾式キルン内で、有
機汚泥と、プレヒーターからの仮焼後のセメント原料と
を混合しながら焼成する。有機汚泥の導入箇所をキルン
窯尻側としたので、汚泥は、キルン燃焼排ガスにより十
分に乾燥され、セメント原料との間での反応時間を十分
にとって焼成される。換言すると、セメントクリンカ中
に汚泥の粘土分を十分に取り込むことができるのであ
る。

【００１２】セメント原料焼成時には、ＮＯｘを含む排
ガスが多量に発生する。ところが、この発明では、この
発生したＮＯｘが有機汚泥に含まれるアンモニアの脱硝
作用によって還元されることにより低減される。次式
に、この脱硝反応を示す。

【００１３】この式からも分かるように、廃棄物である
有機汚泥を、乾式キルン内のセメント原料に添加するこ
とで、有機汚泥中に含有されるアンモニアにより、焼成
時に発生した排ガス中のＮＯｘが還元される。これによ
り、ＮＯｘの低減処理の経済性が向上する。一方、これ
と同時に、含水率が高くて悪臭を放つ有機汚泥処理側に
ついても利点がある。すなわち、焼却処理をする前に、
大がかりな脱臭を行いながら乾燥したり、添加剤添加と
いった前処理を施さなくても、プレヒーターにおける仮
焼熱や乾式セメントキルンにおける焼成熱により有機汚
泥中の水分が蒸発し、またこの焼成時の脱硝反応におい
て、悪臭の元となるアンモニアが分解されるので、安価
で効率的に有機汚泥を最終処分できる。

【００１４】なお、セメント原料焼成後、セメントクリ
ンカ中の鉱物中には、有機汚泥の灰分が取り込まれる。
また、セメント原料に添加される有機汚泥は、そのほと
んどが水分と有機成分である。また、有機汚泥のキルン
窯尻側への導入箇所をプレヒーターの下部とすれば、プ
レヒーターによるセメント原料の仮焼熱によって、予め
有機汚泥に含まれる水分の大半を除去し、乾式キルンへ
送り込める。これにより、ＮＯｘの発生量が多くて比較
的多量の有機汚泥ｂが添加される場合でも、乾式キルン
の通常運転にはさほど影響がない。

【００１５】特に、請求項２に記載の発明にあっては、
有機汚泥のキルン窯尻側への導入にあたって、有機汚泥
を圧縮空気により噴出する。この際、有機汚泥は細かく
分散されるので、有機汚泥に含まれるアンモニアと排ガ
スとの接触面積が大きくなる。これにより、同量の有機
汚泥を添加しても、そのまま乾式キルンに流し込む場合
に比べて、排ガス中のＮＯｘの脱硝率が良くなる。ここ
での圧縮空気の圧力は、特に制限はないものの、１〜６
ｋｇｆ／ｃｍ²、特に２〜３ｋｇｆ／ｃｍ²が好ましく、
１ｋｇｆ／ｃｍ²未満では風速が小さくて汚泥の分散が
悪くなり、また６ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると汚泥を吹き
飛ばしてしまってその分散が悪くなるからである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明を
詳細に説明する。図１はこの発明の第１実施例に係るセ
メントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法が適用されたセメ
ント焼成設備の一部断面図を含む正面図である。図１に
おいて、１は第１実施例に係るセメントキルン排ガスの
ＮＯｘ低減方法が適用されたセメント焼成設備であり、
このセメント焼成設備１は、プレヒーター２内で仮焼さ
れたセメント原料ａを、外設の汚泥導入装置３により有
機汚泥ｂを添加しながら、乾式セメントキルン４内で焼
成するものである。ここでの乾式セメントキルン４は、
９０〜１００ｔ／ｈでセメントクリンカａ′を生産する
ものとする。

【００１７】プレヒーター２は、図外の原料ミルにより
粉砕されたセメント原料ａを、後工程の乾式セメントキ
ルン４により焼成し易いように、所定温度まで予熱する
ものである。プレヒーター２は、多数のサイクロン２ａ
を、数階建ての鉄骨架台に搭載して設けられている。汚
泥導入装置３は、下水汚泥である有機汚泥ｂを、ここで
は乾式セメントキルン４の窯尻部４ａに導入する装置で
ある。有機汚泥ｂは、乾燥や添加物添加などの前処理さ
れていない。この汚泥導入装置３は、タンク供給用のス
ラリーポンプ５からの有機汚泥ｂを貯留する汚泥タンク
６を有している。汚泥タンク６の下部には汚泥排出部が
あり、汚泥タンク６内の有機汚泥ｂを、汚泥供給管７を
介して、乾式セメントキルン４の窯尻部４ａへ流し込む
導入ポンプ８が設けられている。汚泥供給管７は、その
先端部が窯尻部４ａ内に差し込まれている。

【００１８】乾式セメントキルン４は、若干下流側へ下
方傾斜した横向き円筒状のキルンシェル４ｂを有してい
る。キルンシェル４ｂの内周面には、耐火物４ｃが張ら
れており、キルンシェル４ｂを周方向へ回転しながら、
重油や微粉石炭を燃料とするバーナー加熱により、プレ
ヒーター２からのセメント原料ａを焼成して、セメント
クリンカａ′を中間製造する。

【００１９】次に、セメント焼成設備１を用いたセメン
トキルン排ガスのＮＯｘ低減方法を説明する。セメント
原料ａは、プレヒーター２の各サイクロン２ａを流下中
に仮焼される。その後、セメント原料ａは、乾式セメン
トキルン４の窯尻部４ａへ流れ込み、バーナー加熱の焼
成により、セメントクリンカａ′となる。この際、乾式
セメントキルン４の窯尻部４ａ内には、汚泥タンク６内
の有機汚泥ｂが、導入ポンプ８により、汚泥供給管７を
介して４ｔ／ｈで流し込まれる。セメント原料焼成時に
は、ＮＯｘを含む多量の排ガスが発生する。しかし、乾
式セメントキルン４内で発生したＮＯｘは、有機汚泥に
含まれるアンモニアの脱硝作用により還元されるので、
その発生量が抑えられる。

【００２０】しかも、用いられた有機汚泥ｂは無償もし
くは安価な廃棄物であり、また、ＮＯｘ低減専用の付帯
設備も簡易であるので、ＮＯｘの低減処理の経済性を向
上することができる。一方、有機汚泥ｂは、含水率が高
くて悪臭を放つ物質である。このため、焼却による最終
処分の前には、従来、大がかりな脱臭を伴う乾燥や、添
加剤添加といった前処理を施す必要があった。しなしな
がら、ここでは、セメント原料焼成時の熱で有機汚泥ｂ
中の水分を蒸発させるとともに、上記「作用」の欄で説
明した脱硝反応（段落番号「００１２」の化学式参照）
によって、悪臭を放つ有機汚泥ｂ中のアンモニアを化学
的に分解するので、予めこのような前処理を行なうこと
なく、安価で効率的に有機汚泥を最終処分できる。

【００２１】次に、この発明の第２実施例に係るセメン
トキルン排ガスのＮＯｘ低減方法を説明する。図２はこ
の発明の第２実施例に係るセメントキルン排ガスのＮＯ
ｘ低減方法が適用されたセメント焼成設備の一部断面図
を含む正面図である。図２において、１０は第２実施例
に係るセメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法が適用さ
れたセメント焼成設備であり、このセメント焼成設備１
０は、圧縮空気ｃにより、有機汚泥ｂを乾式セメントキ
ルン４の窯尻部４ａに噴出するのを特徴とする。

【００２２】第１実施例のセメント焼成設備１と異なる
構造は、外設の空気圧送装置１１の吹き出し管１２が、
汚泥供給管７の先端部に連結された点だけである。空気
圧送装置１１からの圧縮空気ｃは、吹き出し管１２を経
て汚泥供給管７の先端部へ導かれる。ここで、汚泥タン
ク６から窯尻部４ａ側へ向かって圧送中の有機汚泥ｂ内
に吹き込まれるので、その直後、有機汚泥ｂが窯尻部４
ａの内部へ勢い良く噴き出される。この際、有機汚泥ｂ
は、圧縮空気ｃの吹き出し力により窯尻部４ａ内へ、ま
た、場合によっては乾式セメントキルン４の全域までも
分散されるので、有機汚泥ｂに含まれるアンモニアと、
焼成時に発生した排ガス中のＮＯｘとの接触面積が大き
くなる。これにより、同量の有機汚泥ｂを添加する場合
でも、第１実施例のように、そのまま乾式セメントキル
ン４に流し込む場合に比べて、排ガス中のＮＯｘの脱硝
率が良くなる。

【００２３】ここで、この発明をより具体的に説明する
ために、従来技術と比較して実験を行なったデータを表
１に示す。なお、乾式セメントキルンとしては、セメン
トクリンカ生産量１００ｔ／ｈのキルンを用いて、下水
汚泥である有機汚泥を添加しない（従来技術に該
当）、４ｔ／ｈで添加する（第１実施例に該当）、
４ｔ／ｈで添加し、かつ、３ｋｇｆ／ｃｍ² の圧縮空
気（圧気エアー）により窯尻部内へ噴き出す（第２実施
例に該当）という点だけを異ならせ、残りは同じ条件
で、それぞれセメントクリンカを得た。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、排ガス中のＮＯ
ｘは、有機汚泥を添加しない場合より添加した方が約２
６％減少した。さらに、これに圧縮空気を加えた場合で
は有機汚泥を添加しない場合に比べて約６１％にまで減
少した。もちろん、添加される有機汚泥は下水汚泥であ
るので、良好な経済性も同時に得られた。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、プレヒーターの下部
から乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、アンモニ
アを含む廃棄物の有機汚泥を導入したので、アンモニア
の脱硝作用によるＮＯｘ低減処理の経済性の向上と、乾
燥や添加剤添加などの前処理がいらない有機汚泥の安価
で効率的な最終処分と、を同時に満足できる。また、請
求項２に記載の発明によれば、有機汚泥を、圧縮空気に
よって、プレヒーターの下部から乾式セメントキルンの
窯尻部までの間に噴出するようにしたので、排ガス中の
ＮＯｘの脱硝率をより大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係るセメントキルン排
ガスのＮＯｘ低減方法が適用されたセメント焼成設備の
一部断面図を含む正面図である。

【図２】この発明の第２実施例に係るセメントキルン排
ガスのＮＯｘ低減方法が適用されたセメント焼成設備の
一部断面図を含む正面図である。

【符号の説明】

１セメント焼成設備、２プレヒーター、３汚泥導入装置、４乾式セメントキルン、４ａ窯尻部、５スラリーポンプ、６汚泥タンク、１０セメント焼成設備、１１空気圧送装置、ａセメント原料、ａ′ セメントクリンカ、ｂ有機汚泥、ｃ圧縮空気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石崎倫朗福岡県北九州市八幡西区洞南町１番１号三菱マテリアル株式会社セメント開発センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プレヒーターにより仮焼されたセメント
原料を、乾式セメントキルン内で焼成するときに発生す
る排ガス中のＮＯｘ低減方法において、上記プレヒーターの下部から上記乾式セメントキルンの
窯尻部までの間に、アンモニアを含む有機汚泥を導入す
るセメントキルン排ガスのＮＯｘ低減方法。
【請求項２】上記有機汚泥が、圧縮空気によって、上
記プレヒーターの下部から上記乾式セメントキルンの窯
尻部までの間に噴出される請求項１記載のセメントキル
ン排ガスのＮＯｘ低減方法。