JPS5833178B2 - 仮焼炉付きセメント原料焼成装置における窒素酸化物除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、仮焼炉付きセメント原料焼成装置における窒
素酸化物除去方法に関するものである。

すなわち、本発明は、近年とくに多く採用され始めた仮
焼炉付きセメント原料焼成装置からの窒素酸化物の量を
抑制するように運転する方法に関するものである。

窒素酸化物は、人体に害を及ぼす光化学の原因物質の一
つとして、最近とくに注目されており、その低減対策が
緊急の課題とされている。

とくに、セメント原料焼成装置の場合、その主要部であ
るロータリキルンでは、きわめて高い燃焼温度を維持し
なくてはならないので、その結果としてキルン排ガス中
に多量の窒素酸化物が含まれることは免れ得ないことで
ある。

本発明は、従来のサスペンションプレヒータ付きロータ
リキルン法に代って採用され始めた仮焼炉付きセメント
焼成法の特質を活かし、これに適切な運転条件を与える
ことによって、装置から排出される窒素酸化物の低減を
はかることを目的とするもので、すなわち、本発明の主
な目的は、特別な機器や装置を必要とせず、かつ、簡単
で、安価に、しかも、セメントクリンカの品質、燃料費
、生産能力、連続運転等に支障を及ぼすことなく、窒素
酸化物量を低減し得る方法を提供するにある。

窒素酸化物抑制方法に関する従来の技術には、大別して
、低窒素酸化物バーナや低過剰空気燃焼などの燃焼方法
によるものと、脱硝方法によるものとがある。

しかし、仮焼炉付きセメント原料焼成法、つまり、ロー
タリキルンと、仮焼炉または仮焼領域とで燃料の燃焼が
行なわれる装置においては、次のような問題がある。

１）ロータリキルン ロータリキルンでの窒素酸化物発生量は、燃焼空気比Ｍ
Ｋを低くすることによって低減されるが、この場合、火
炎が長くなり、セメントクリンカの品質低下をもたらす
のみならず、ロータリキルンの高温部で蒸発する原料お
よび燃料中のアルカリ、塩素、ＳＯ３などの揮発性物質
の装置内における循環を促し、コーチングの付着生成を
激化し、連続運転に大きな障害をもたらす。

２）仮焼炉または仮焼領域 原料がロータリキルンに導かれる前に殆んどの仮焼を行
なうことを目的として、該キルンに従属する燃料噴射装
置とは別の燃料噴射装置を備えた仮焼炉または仮焼領域
を有することを特徴とする装置、すなわち、仮焼炉付き
焼成装置においては、仮焼炉も窒素酸化物の発生源とな
るが、該炉の燃焼は８００〜１０００℃の雰囲気で行な
われるため、燃料当りの窒素酸化物発生量は該炉の燃焼
空気比（−使用空気量 理論燃焼空気量） によっても異なるが、通常、ロータリキルンのそれの−
程度と少ない。

また仮焼炉付き装置において、ロータリキルン入口にお
ける原料の仮焼率を８５〜９５％とする場合、仮焼炉に
与えられる燃料量は、装置全体に供給される燃料量の５
５〜６５φとなるので、ロータリキルンの排ガス中の多
量の窒素［化物ガスは仮焼炉においてもたらされるガス
によって希釈され、装置全体としての燃料当り１ の窒素酸化物量は−〜−に低下する。

しかじな３ がら上記従来技術の仮焼炉等では、ロータリキルン排ガ
ス中の窒素酸化物の積極的脱硝は殆んど行なわれていな
い。

第１図は本発明方法を実施する仮焼炉付き焼成装置の一
例を示すもので、第１図において、原料供給装置１から
投入されたセメント原料粉末は、従来のサイクロン型予
熱器、つまりサスペンションプレヒータ２によって予熱
されたのち、燃料噴射装置１１を有する仮焼炉３内に投
入され、ここで仮焼反応の８０〜９５饅を完了したのち
、サイクロン４によって捕集され、キルン入口チャンバ
５を経てロータリキルン６に送入される。

仮焼炉３の燃焼用二次空気はクリンカクーラ７から二次
空気ダクト８によって仮焼炉３へ導入される。

燃料噴射装置１２を有するロータリキルン６内に送入さ
れた原料は約１４５０℃まで加熱された、セメントクリ
ンカを形成したのち、クリンカクーラ７へ送入され、冷
却される。

サスペンションプレヒータ２かもの排ガスは風量調整ダ
ンパ１３を有する排ガスタクト９を経て排風機１０によ
り吸引され、排出される。

以上が公知の仮焼炉付き焼成装置の一つの構成を示すも
のであるが、本発明に係る運転方法を確実に実施するた
めに、仮焼炉３の後流側のガス中の酸素濃度を測定する
目的と、排ガスダクト９中の風量を測定する目的で、サ
イクロン４のガス出口に排ガス中の主として酸素０２分
を分析するガス分析器１４とガス流量計（ベンチュリ管
）１５を設ける。

しかし、本発明方法を実施する装置は、ロータリキルン
６の排ガスを仮焼炉３の熱料燃焼域を通し、原料の仮焼
反応の大半を行なわせたのち、サイクロン４で仮焼原料
をガスから分離して焼成炉であるロータリキルン６に送
る機能を有するものであれば、いずれの形式でもよい。

そして本発明は、ロータリキルン６からの窒素酸化物含
有ガスを仮焼炉３に導き、仮焼炉３内で窒素酸化物を脱
硝させることを目的としているが、プロセスで要求され
る条件を損なわないで、しかも、高い脱硝効率を得るた
めの運転方法を与えるものである。

セメントクリンカを焼成するロータリキルン６では、仮
焼を終了した原料を約１４５０℃の温度までに急熱する
ことが良質のクリンカを得るために必要であるから、該
キルン６の燃料噴射装置１２は火炎をできるだけ短かく
し、高温燃焼が行なえるように調整される。

したがって、クリンカの品質にとって好ましいこのよう
な燃焼条件は、多量の窒素酸化物の発生を促すものであ
る。

第１図に示す装置において、ロータリキルン６の燃焼条
件と該キルン６からの排ガス中の窒素酸化物量に関する
一例を第２図に示す。

この第２図の縦軸Ｑはロータリキルンで発生した窒素酸
化物量を、横軸ＭＫはロータリキルンの燃焼空気比を示
す。

この図から明ら力≧なように、ロータリキルンで発生す
る窒素酸化物量Ｑは、該キルンの燃焼空気比ＭＫが太き
くなａ（従って増大し−０，・る。

ここで、窒素酸化物生成抑制のために従来法では、この
ロータリキルンの燃焼空気比を低くすることが必要であ
るが、そうすると、前述してような諸障害が生ずるので
、好１しくない。

本発明によれば、後述するように、ロータリキルン６で
発生した窒素酸化物を仮焼炉３で積極的に脱硝し得るの
で、ロータリキルン６の燃焼空気比を殊更に小さくする
必要もなく、常に最適な運転条件で燃焼させることがで
きる。

従来の仮焼炉付き焼成法において期待される前記のごと
きガスの希釈による窒素酸化物の低下のほかに、ロータ
リキルン６の排ガスが二次空気ダクト８の燃焼用空気と
ともに燃料噴射装置１１の燃焼領域を通過するように構
成された仮焼炉３を有する第１図のような焼成装置にお
いては、仮焼炉３の燃焼空気比１．０〜１．２とするこ
とにより、ロータリキルン６の排ガス中の窒素酸化物が
脱硝される。

仮焼炉３の入口、すなわち、ロータリキルン６で時間当
りに発生した窒素酸化物量Ｎｍ３／ｈで、仮焼炉出口に
おける窒素酸化物量Ｎ？？Ｚｓ／、を除した比率を使え
ば、仮焼炉の脱硝効果がより明確に把握される。

第３図は仮焼炉３の燃焼空気比Ｍｏを横軸にとり、前記
仮焼炉窒素酸化物出入口比Ｒを従軸にとり、両者の関係
についての実測結果を実線ａに示す。

いま、仮焼炉３に供給される燃料重油の窒素分よりもた
らされる窒素酸化物（いわゆるＦｕｅｌ ＮＯＸ ）
の発生率の下限は、定常運転では、ロータリキルン６の
排ガス中の窒素酸化物量を１．０とした場合、約０．２
であるから、ロータリキルン６の排ガス中の窒素酸化物
が脱硝されない場合の出入口比は約１．２となる。

燃料の窒素分による窒素酸化物の発生率は燃焼空気比と
ともに漸増するので、仮焼炉３でロータリキルン６の排
ガス中の窒素酸化物が脱硝されない場合の出入口比は、
実測の結果点線すのごとくなった。

したがって、仮焼炉の燃焼空気比１．２〜１．０におけ
る脱硝効果は点線すと実線ａの差として明白に示される
。

この仮焼炉３での脱硝作用は、炉内に浮遊しているセメ
ント原料中の酸化カルシュームＣａｂ、鉄あ・よひ鉄酸
化物を脱硝触媒として、炉内に噴射された燃料の燃焼過
程で生成される一酸化炭素ＣＯの強い還元力によるもの
である。

そして仮焼炉３は、この種の装置が通常運転されている
空気比１．２を越える値では殆んど脱硝効果はなく、前
記ＭＣを１．００に近づけるほど、その効果は属太し、
ロ−タリキルン６で発生した窒素酸化物量を 以下に低
減することができ、同時に装置の排ガス量も低減される
ので、熱効率は向上するが、仮焼炉３で燃料が完全に燃
焼されず、未燃のガスＣＯやＨＣが後続のプレヒータ２
に送られて、これが上記の熱効率の向上と相殺し、該空
気比Ｍｃ二１．０５〜１．２０の範囲で運転される第１
図の装置で熱効率はほぼ一定に保たれることが確認され
た。

しかし、プレヒータ２について、あまり重視しなげれば
、前記空気比Ｍ。

＝１．００〜１．２０の範囲で運転するがよい。

すなわち、もし、仮焼炉３の燃焼空気比Ｍ。

を１．０未満にすると、仮焼炉３の燃焼は不完全燃焼に
なりすぎて、ロータリキルン６に導かれる前にセメント
原料の仮焼を殆んど行なう、という目的を達成すること
ができない。

逆に、燃焼空気比Ｍｃを大きくして、１．２を越えるよ
うにしても、第３図かられかるように、ｂ線とａｉの縦
軸方向の差が殆んどなくなることが明らかであるから、
脱硝効果が期待できないうえ、燃焼空気比Ｍ。

が１．２を越えると、仮焼炉３に供給された燃料の熱量
が必要以上の過剰空気にうばわれ、いたずらに高温の排
ガス量を増加することになり、熱効率を著しく低減させ
ることにもなる。

したかって、前記空気比ＭＣを、１．ＯＯ〜１．２０の
範囲で運転することが最も重要である。

この仮焼炉３の前記空気比ＭＣは、ガス分析器１４とガ
ス流量計１５により求められ、これを所定の値に保つよ
うに排風機１０の回転速度または風量調整ダンパ１３の
開度が調整される。

さらに本発明の運転方法による一実施例を次に示す。

クリンカ焼出量 ３２０ ｔ／ｈ 重油量 ２６．２ ｋｌ／ｈ（１５℃）キルン １
０．３ ｋｌ／ｈ（３９％）仮焼炉 １５．９ｋｌ／
ｈ（６１饅） 燃焼空気比 キルン １．０８ 仮焼炉 １．０７ 窒素酸化物量 仮焼炉入口 ９６．９Ｎｒｒ？／ （９，４ｌＮｍ１／
に、 ）仮焼炉出口 ５１．７Ｎ？？２３／ （１，９
７Ｎｎｌ／、□）ｈ 上記実施例は、第２図、第３図に二重力にて示されてい
る。

したがって本発明は、ロータリキルンなどの焼成炉の排
ガスを仮焼炉の燃焼領域に導き、原料仮焼反応の大半を
行なわせたのち、サイクロンで仮焼原料をガスから分離
して前記ロータリキルンなどの焼成炉に送る機能を有す
るセメント原料焼成装置において、前記仮焼炉の燃焼空
気比を１．０ないし１．２に維持して運転する方法であ
るから、焼成炉の燃焼空気比については何んらの拘束も
ないので、ロータリキルンなどの焼成炉においては、最
適の空気比のもとで運転でき、良質なりリンカが得られ
るとともに、コーチングの発生を防止することができ、
きわめて容易な運転方法で、装置の熱効率を低下させる
ことなく、安定して窒素酸化物の低減が可能である。

また燃料の燃焼過程で生成されるＣＯおよびＨＣや、原
料の一部を、還元剤または還元触媒として有効に活用し
、装置の一部である仮焼炉に脱硝機能をもたせることが
でき、装置系外等に特別な脱硝装置を設ける必要がなく
、これがため、脱硝に起因する運転上の障害がなく、運
転費および保守費などが節約され、経済的であり、また
前記燃焼空気比の調整は仮焼炉の後流側のガス中の酸素
濃度を検出し、これを指針として排風機の排ガス吸引量
を制御することによって行なわれるから、その調整操作
が簡単であり、かつ、安定して窒素酸化物の低減をする
ことができるなど、その奏する効果がきわめて犬である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する仮焼炉付き焼成装置の一
例を示した説明図、第２図はロータリキルンの燃焼条件
と該キルン排ガス中の窒素酸化物量の関係を示した説明
図、第３図は仮焼炉の燃焼条件と仮焼炉窒素酸化物出入
口比の関係を示した説明図である。 １・・・・・・原料供給装置、２・・・・・・サスペン
ションプレヒータ、３・・・・・・仮焼炉、４・・・・
・・サイクロン、５・・・・・・キルン入口チャンバ、
６・曲・ロータリキルン、７・・・・・・クリンカクー
ラ、８・・・・・・二次空気ダクト、９・・・・・・排
ガスダクト、１０・・・・・・排風機、ｌｌ、１２・・
・・・・燃料噴射装置、１３・・・・・・ダンパ、１４
・・・・・・ガス分析器、１５・・・・・・ガス流量計
、１６，１６’・・・・・・燃料流量計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータリキルンなどの焼成炉の排ガスを仮焼炉の燃
   焼領域に導き、原料仮焼反応の大半を行なわせたのち、
   サイクロンで仮焼原料をガスから分離して前記ロータリ
   キルンなどの焼成炉に送る機能を有するセメント原料焼
   成装置において、前記仮焼炉の後流側のガス中の酸素濃
   度を検出し、これを指針として排風機の排ガス吸引量を
   制御して前記仮焼炉の燃焼空気比１．０ないし１．２に
   維持して運転することを特徴とする、仮焼炉付きセメン
   ト原料焼成装置における窒素酸化物除去方法。