KR102334004B1 - Cement firing equipment and method of denitration of cement kiln exhaust gas - Google Patents
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Abstract
(과제)
시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 저감시킨다.
(해결 수단)
시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4)에 복수 설치되고, 가마 후미 내에, 전체로, 시멘트 킬른에 부착설치된 가소로(3)에서 연소시키는 연료(F2)의 50% 이상 100% 이하의 양의 연료(F3) 및 연소용 공기를 불어넣는 탈질용 버너(14(14A~14D))를 구비하는 시멘트 소성 장치(1). 가마 후미에 불어넣는 연료를 증가시킴으로써, 환원제량이 많아짐과 아울러, 가마 후미 O2의 영향을 거의 받지 않게 되어, 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 더욱 저감시킬 수 있다. 탈질용 버너를 복수 설치함으로써, 탈질용 버너 1개당 불어넣는 양을 줄이고, 코팅의 부착이나 연료끼리의 충돌을 막음과 아울러, 불어넣어진 연료와 가마 후미를 흐르는 킬른 배기 가스와의 혼합 및 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 높일 수 있다. 복수의 탈질용 버너를 동일 수평면 상에 설치함으로써, 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률이 더욱 높아진다. (assignment)
Reduces NOx concentration in cement kiln exhaust gas.
(Solution)
A quantity of 50% or more and 100% or less of the fuel F2 installed in plurality at the kiln rear 4 of the cement kiln 5, and burned in the kiln rear, as a whole, in the calciner 3 attached to the cement kiln The cement firing apparatus 1 provided with the burner 14 (14A-14D) for denitrification which blows in the fuel F3 and the air for combustion. By increasing the fuel blown into the kiln tail, while the amount of the reducing agent increases, the influence of the kiln tail O 2 is hardly affected, and the NOx concentration in the kiln exhaust gas can be further reduced. By installing a plurality of burners for denitrification, the amount blown per one burner for denitration is reduced, coating adhesion and collisions between fuels are prevented, and mixing of the blown fuel with the kiln exhaust gas flowing through the back of the kiln and exhaust from the kiln It is possible to increase the probability of collision with NOx in the gas. By providing a plurality of burners for denitrification on the same horizontal plane, the probability of collision with NOx in the kiln exhaust gas is further increased.
Description
본 발명은 시멘트 킬른으로부터 배출되는 연소 가스 중의 질소산화물(이하 「NOx」라고 한다.) 농도를 저감시키는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for reducing the concentration of nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”) in combustion gas discharged from a cement kiln.
시멘트 킬른의 배기 가스에는 소성대의 고온역에 기인하는 NOx가 포함되고, NOx의 농도가 높은 경우에는 요소나 암모니아 등의 탈질제를 투입하거나, 가소로에 있어서의 연소에 의한 환원 작용에 의해 NOx 농도를 저감하고 있다. 그러나 요소를 탈질제로서 이용하는 방법에서는 요소가 고가이기 때문에 운전 비용이 앙등한다. 또 요소를 첨가하는 것만으로는 탈질 효율이 낮아, NOx와 반응하지 않은 잉여 암모니아가 그대로 계 외로 배출될 우려도 있다. The exhaust gas of the cement kiln contains NOx resulting from the high temperature region of the calcination zone, and when the concentration of NOx is high, a denitrifying agent such as urea or ammonia is added, or the NOx concentration due to the reduction action by combustion in the calciner is reducing However, in the method using urea as a denitrification agent, the operating cost rises because urea is expensive. In addition, denitrification efficiency is low just by adding urea, and there is a possibility that excess ammonia that has not reacted with NOx may be discharged to the outside of the system as it is.
그래서, 본 출원인은 시멘트 킬른의 가마 후미 내에 연료 및 연소용 공기를 불어넣는 탈질용 버너를 설치하여, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에 있어서 환원함과 아울러, 연료를 연소시킴으로써 시멘트 원료의 탈탄산 효율도 향상시킬 수 있고, 가소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감시키는 기술을 제안했다(특허문헌 1 참조). Therefore, the present applicant installs a denitration burner that blows fuel and air for combustion into the aft of the cement kiln to reduce NOx in the cement kiln exhaust gas in a low-oxygen region in the aft of the kiln and burns the fuel to make cement The decarboxylation efficiency of a raw material can also be improved, and the technique which reduces the NOx concentration in cement kiln exhaust gas efficiently while maintaining a favorable firing state irrespective of a calcination furnace type was proposed (refer patent document 1).
상기 특허문헌 1에 기재된 방법에 기초하여, 종래에는 탈질용 버너 1개를 가마 후미에 설치하여, 가소로 연료의 25~30%를 탈질용 버너로부터 불어넣고, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx를 환원하여, NOx 농도를 저감시키고 있었지만, 70~100ppm(O2=10%)까지의 저감량밖에 얻어지지 않아, 오늘날의 NOx 배출량의 규제 강화에 따라 더욱 NOx 농도를 저감시킬 필요성이 생기고 있었다. Based on the method described in
그래서, 본 발명은 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 더욱 저감시키는 것을 목적으로 한다. Then, this invention was made|formed in view of the trouble in the said prior art, and an object of this invention is to further reduce the NOx density|concentration in cement kiln exhaust gas.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 시멘트 소성 장치는, 시멘트 킬른의 가마 후미에 복수 설치되고, 이 가마 후미 내에, 전체로, 이 시멘트 킬른에 부착설치된 가소로에서 연소시키는 연료의 50% 이상 100% 이하의 양의 연료 및 연소용 공기를 불어넣는 탈질용 버너를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a plurality of cement firing apparatuses of the present invention are provided at the aft of a cement kiln, and 50% or more 100% of the fuel burned in the calciner attached to the cement kiln in the aft of the kiln as a whole. It is characterized in that it is provided with a burner for denitrification that blows fuel and air for combustion in the following amounts.
본 발명에 따른 시멘트 소성 장치에 의하면, 가마 후미에 불어넣는 연료를 증가시킴으로써, 연료 및 원료로부터 발생하는 환원제량이 많아짐과 아울러, O2를 소비하는 점에서 가마 후미 O2의 영향을 거의 받지 않게 되기 때문에, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 더욱 저감시킬 수 있다. 또 탈질용 버너를 복수 설치함으로써, 탈질용 버너 1개당 불어넣는 양을 줄이고, 코팅의 부착이나 연료끼리의 충돌을 막음과 아울러, 불어넣어진 연료와 가마 후미를 흐르는 킬른 배기 가스와의 혼합 및 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 높일 수 있다. According to a cement calcination system according to the present invention, the kiln by the tail to increase the blowing fuel, and many, the amount of reducing agent generated from the fuel and the raw material as well, in that it consumes O 2 since the kiln back end O hardly receive the second effect of the , it is possible to further reduce the NOx concentration in the cement kiln exhaust gas. In addition, by installing a plurality of burners for denitrification, the amount blown per one burner for denitrification is reduced, coating adhesion and collisions between fuels are prevented, and mixing of blown fuel with kiln exhaust gas flowing through the back of the kiln and kiln The probability of collision with NOx in exhaust gas can be raised.
상기 복수의 탈질용 버너를 동일 수평면 상에 설치함으로써, 탈질용 버너로부터 불어넣어진 연료로부터 발생하는 환원제와 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 더욱 상승시킬 수 있다. By installing the plurality of denitration burners on the same horizontal plane, the collision probability between the reducing agent generated from the fuel blown from the denitration burner and NOx in the cement kiln exhaust gas can be further increased.
또 본 발명은 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법으로서, 시멘트 킬른의 가마 후미에 복수 설치되는 탈질용 버너로부터 이 가마 후미 내에, 이 복수의 탈질용 버너 전체로, 이 시멘트 킬른에 부착설치된 가소로에서 연소시키는 연료의 50% 이상 100% 이하의 양의 연료 및 소량의 압송용 공기를 불어넣고, 이 연료를 저산소농도 분위기하에서 부분 연소 가스화시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 환원제량이 많아지고, O2를 소비하는 점에서 가마 후미 O2의 영향을 거의 받지 않게 되기 때문에, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 더욱 저감시킬 수 있다. 또 탈질용 버너 1개당 불어넣는 양을 줄임으로써 코팅의 부착이나 연료끼리의 충돌을 막음과 아울러, 불어넣어진 연료와 가마 후미를 흐르는 킬른 배기 가스와의 혼합 및 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 높일 수 있다. Another aspect of the present invention is a method for denitration of cement kiln exhaust gas, in which a plurality of denitration burners installed at the aft of the cement kiln are burned in the aft of the kiln, all of the plurality of denitration burners are burned in a calciner attached to the cement kiln. It is characterized in that the fuel in an amount of 50% or more and 100% or less of the fuel and a small amount of pressurized air are blown in, and the fuel is partially combusted and gasified in a low oxygen concentration atmosphere. According to the present invention, the amount of reducing agent being increased, in that the O 2 consumption, since no longer be affected by the kiln back end O 2, it is possible to further reduce the NOx concentration in the cement kiln exhaust gas. In addition, by reducing the amount blown per one burner for denitrification, coating adhesion and collisions between fuels are prevented, and the mixing of the blown fuel with the kiln exhaust gas flowing through the back of the kiln and the probability of collision with NOx in the kiln exhaust gas are reduced. can be raised
또 이 시멘트 킬른에 부착설치된 사이클론으로부터 배출된 원료의 일부를 분취하여, 상기 탈질용 버너의 설치 부위의 상방 1000mm로부터 하방 1000mm까지의 사이에 보냄으로써, 원료 중의 Fe2O3를 환원하여 NOx를 탈질하기 위한 환원제로서 이용할 수 있다. In addition, a part of the raw material discharged from the cyclone attached to the cement kiln is fractionated and sent between 1000 mm above and 1000 mm below the installation site of the denitration burner to reduce Fe 2 O 3 in the raw material and denitrate NOx. It can be used as a reducing agent for
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 더욱 저감시킬 수 있다. As mentioned above, according to this invention, NOx density|concentration in cement kiln exhaust gas can be reduced further.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 소성 장치의 하나의 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 시멘트 소성 장치의 가마 후미에 있어서의 탈질용 버너의 배치를 나타내는 개략도로서, (a)는 정면도, (b)는 상면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the cement calcination apparatus which concerns on this invention.
It is a schematic diagram which shows arrangement|positioning of the burner for denitrification in the back of the kiln of the cement firing apparatus of FIG. 1, (a) is a front view, (b) is a top view.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 시멘트 소성 장치의 하나의 실시형태를 나타내고, 이 시멘트 소성 장치(1)는 시멘트 원료(이하 「원료」라고 한다.)(R)를 예열하는 프리히터(2)와, 프리히터(2)의 위로부터 3단째의 사이클론(2b)으로부터의 원료(R1)를 가소로 버너(13)로부터 불어넣어진 연료(F2)에 의해 가소하는 가소로(3)와, 프리히터(2)의 최하단 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 주버너(15)로부터 불어넣어진 연료(F1)에 의해 소성하는 시멘트 킬른(5)과, 시멘트 킬른(5)에서 소성된 시멘트 클링커를 냉각하는 클링커 쿨러(6)와, 시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4)에 설치된 4개의 탈질용 버너(14(14A~14D)) 등으로 구성된다. 또한 탈질용 버너(14)를 제외한 프리히터(2), 가소로(3), 시멘트 킬른(5) 및 클링커 쿨러(6) 등의 구성은 종래의 것과 마찬가지이다. 1 and 2 show one embodiment of a cement firing apparatus according to the present invention, wherein the
탈질용 버너(14(14A~14D))는 도 2에 나타내는 바와 같이 가마 후미(4)에 동일 수평면 상에 배치된다. 또 각각의 탈질용 버너(14)의 선단부에는 특허문헌 1에 기재된 시멘트 소성 장치와 마찬가지로 선회 각도 10~50도로 6~10장의 선회 날개를 설치하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the burner 14 (14A-14D) for denitrification is arrange|positioned on the same horizontal plane at the back of the
이어서, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. Next, a method for denitration of cement kiln exhaust gas according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
시멘트 소성 장치(1)의 프리히터(2)로 시멘트 킬른(5)으로부터의 배기 가스(G)를 사용하여 원료(R)의 예열을 행하고, 가소로(3)에서 프리히터(2)의 사이클론(2b)으로부터의 원료(R1)를 가소한다. 이 때, 가소로 버너(13)로부터 연료(F2)와 함께, 클링커 쿨러(6)로부터의 3차 공기(G1)를 불어넣어 연료(F2)를 연소시킨다. 연료(F2)에는 미분탄, 중유 등이 사용되며, 가연성 폐기물을 연료(F2)의 일부 또는 전부에 사용해도 된다. The raw material R is preheated using the exhaust gas G from the
시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4)에 설치된 4개의 탈질용 버너(14(14A~14D))로부터도 연료(F3)를 소량의 압송용 공기와 함께 불어넣고, 연료(F3)를 부분 연소 가스화시킨다. 4개의 탈질용 버너(14)로부터 불어넣는 연료(F3)의 양은 4개의 탈질용 버너(14)의 합계로 가소로(3)용의 연료(F2)의 양의 50% 이상 100% 이하로 한다. 연료(F3)에는 가소로(3)용의 연료(F2)와 마찬가지로 미분탄, 중유, 가연성 폐기물을 사용할 수 있고, 이들의 어느 하나 또는 복수를 동시에 사용해도 된다. Also from the four denitration burners 14 (14A to 14D) installed at the
탈질용 버너(14)로부터 연료(F3)를 불어넣음으로써, 시멘트 킬른(5)의 연소 가스(G)에 포함되는 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에 있어서 환원할 수 있다. 또 연료(F3)를 소량의 압송용 공기를 사용하여 부분 연소 가스화시킴으로써, 원료(R2, R3)의 탈탄산을 행할 수도 있고, 시멘트 소성 장치(1) 전체의 탈탄산 효율을 향상시킬 수도 있다. 이 때, 탈질용 버너(14)에 설치한 선회 날개에 의해 연료(F3)와 연소용 공기와의 혼합류를 선회시켜 가마 후미(4)의 내부에 불어넣기 때문에, 연료(F3)의 연소 효율이 향상된다. By blowing in the fuel F3 from the
또 탈질용 버너(14) 전체로부터 불어넣는 연료(F3)의 양을 가소로(3)용의 연료(F2)의 양의 50% 이상 100% 이하로 많게 함으로써, 환원제량이 많아짐과 아울러, 가마 후미 O2의 영향을 거의 받지 않게 되기 때문에, 종래와 같이 가마 후미 O2 농도가 높은 경우에 환원 효과가 저하되지 않고, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있다. Moreover, by increasing the quantity of the fuel F3 blown in from the
또한 탈질용 버너(14)가 1개인 경우에는 탈질용 버너(14)로부터 불어넣어진 연료는 곧 상방으로 이동하기 때문에, 탈질용 버너(14)를 설치한 부위의 상부만 NOx가 환원되고, 탈질용 버너(14)와는 반대측의 NOx는 환원되기 어려워, NOx의 저감 효과는 작다. 그래서 본 발명에서는 탈질용 버너(14)를 4개 설치함으로써, 탈질용 버너(14)의 1개당 불어넣는 양을 줄이고, 코팅의 부착이나 연료끼리의 충돌을 막음과 아울러, 가마 후미를 흐르는 킬른 배기 가스와의 혼합 및 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 높일 수 있다. In addition, when there is only one
또 탈질용 버너(14)를 동일 수평면 상에 설치함으로써, 킬른 배기 가스 중의 NOx와의 충돌 확률을 더욱 상승시킬 수 있어 바람직하다. Moreover, by providing the
또한 가마 후미(4)에서 CO를 2%~5% 이상 발생시킴으로써, 시멘트 원료 중의 Fe2O3가 FeO가 되고, 더욱 큰 NOx 환원 효과를 나타낸다. In addition, by generating 2% to 5% or more of CO at the
이어서, 시멘트 킬른(5)의 주버너(15)로부터 미분탄 등의 연료(F1)를 불어넣고, 프리히터(2)의 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 소성하여, 얻어진 클링커를 클링커 쿨러(6)로 냉각하여 시멘트 클링커(CL)를 얻는다. Next, fuel F1 such as pulverized coal is blown from the
상기 구성을 가지는 시멘트 소성 장치(1)를 사용함으로써, 110ppm(O2=10%) 이상의 NOx 저감 효과가 얻어졌다. By using the
또 도시를 생략하지만, 탈질용 버너(14)의 설치 부위에 시멘트 원료에 의한 코팅이 부착되기 때문에, 프리히터(2)의 사이클론으로부터 배출된 원료의 일부를 분취하여, 탈질용 버너(14)의 설치 부위의 상방 1000mm로부터 하방 1000mm까지의 사이에 보내는 것이 바람직하다. 또 이것에 의해 원료 중의 Fe2O3를 환원하여 NOx를 탈질하기 위한 환원제로서 이용할 수 있다. In addition, although not shown, since the coating of the cement raw material is attached to the installation site of the
또한 상기 실시형태에 있어서는 4개의 탈질용 버너(14)를 설치했지만, 탈질용 버너(14)의 개수는 4개에 한정되지 않고, 복수 설치함으로써 상기 효과를 나타낸다. 탈질용 버너(14)를 5개 이상 설치하는 경우에는 동일 수평면 상이 아니라, 상하 방향으로 2단에 걸쳐 배치해도 된다. Moreover, although four
또 시멘트 소성 장치(1)가 SF식인 경우를 예시했지만, 그 밖의 형식의 시멘트 소성 장치여도 본 발명을 적용할 수 있다. Moreover, although the case where the
1…시멘트 소성 장치
2…프리히터
2a…최하단 사이클론
2b…위로부터 3단째의 사이클론
3…가소로
4…가마 후미
5…시멘트 킬른
6…클링커 쿨러
13…가소로 버너
14(14A~14D)…탈질용 버너
15…주버너One… cement firing equipment
2… preheater
2a… bottom cyclone
2b… The third cyclone from the top
3… gasoro
4… kiln aft
5… cement kiln
6… clinker cooler
13… calciner burner
14 (14A to 14D)... burner for denitrification
15… main burner
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