KR20160129842A - 시멘트 소성 장치 및 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법 - Google Patents

시멘트 소성 장치 및 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 하소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감한다. (해결 수단) 시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4) 내에 연료(F3) 및 연소용 공기를 불어넣어 연료를 연소시키는 버너(14)를 구비하는 시멘트 소성 장치(1). 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에서 환원할 수 있음과 아울러, 연료를 연소시킴으로써 시멘트 원료의 탈탄산 효율도 향상시킬 수 있다. 버너는 연료와 연소용 공기와의 혼합류를 선회시키는 선회 날개(선회 수단)(14b)를 구비할 수 있다. 시멘트 킬른의 가마 후미 내로의 연료 공급량은 시멘트 킬른에 부착설치된 하소로(3)로의 연료 공급량의 20% 이상 50% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 시멘트 킬른의 가마 후미 내로 공급되는 연료를 미분탄, 중유 및 가연성 폐기물의 적어도 하나를 포함하도록 할 수 있다.

Description

시멘트 소성 장치 및 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법{CEMENT BURNING APPARATUS, AND METHOD FOR DENITRATING EXHAUST GAS FROM CEMENT KILN}
본 발명은 시멘트 킬른으로부터 배출되는 연소 가스 중의 질소 산화물(이하 「NOx」라고 함) 농도를 저감시키는 기술에 관한 것이다.
시멘트 킬른의 배기 가스에는 소성대의 고온역에 기인하는 NOx가 포함되고, NOx의 농도가 높은 경우에는 요소나 암모니아 등의 탈질제를 투입하거나 하소로에 있어서의 연소에 의한 환원 작용에 의해 NOx 농도를 저감하고 있다. 그러나 요소를 탈질제로서 이용하는 방법에서는 요소가 고가이기 때문에 운전 비용이 급등한다. 또 요소를 첨가하는 것만으로는 탈질 효율이 낮아, NOx와 반응하지 않은 잉여 암모니아가 그대로 계 외로 배출될 우려도 있다.
그래서 특허문헌 1에는 폴리아마이드계 수지 및 유레아 수지를 포함하는 폐플라스틱을 시멘트 킬른의 가마 후미에 투입하여 연소시키고, 폴리아마이드계 수지로부터 발생한 암모니아와 유레아 수지로부터 발생한 요소가 연소 가스에 혼합됨으로써 무촉매 탈질제로서 기능하여, 시멘트 소성 공정의 NOx 농도를 저감시키는 방법이 기재되어 있다.
또 특허문헌 2에는 하소로에 있어서 연소용 2차 공기의 선회류의 선회 강도를 조정하고, 환원성 가스를 포함하는 2차 공기와 킬른 배기 가스를 혼합하고, 또 노 본체 하부에 잔류하는 미연소분을 재연소시키기 위한 재연소용 공기의 공급 위치를 적절하게 설정하여, 미연소분을 효율적으로 연소시킴으로써 시멘트 킬른 배기 가스 중의 탈질 효과를 향상시키는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 제5207474호 공보 일본 특허 제3768070호 공보
그러나 특허문헌 1에 기재된 방법에서는 O2 농도가 낮은 가마 후미에 폐플라스틱을 투입함으로써, 시멘트 소성 장치 내의 소성 상태가 악화된다. 또한 특허문헌 2에 기재된 방법에서는 하소로의 형식이 한정되기 때문에, 동일 문헌에 기재된 하소로와 상이한 형식의 하소로에서는 탈질 효과가 얻어지지 않는다.
그래서 본 발명은 상기 종래기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 하소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 시멘트 소성 장치는 시멘트 킬른의 가마 후미 내에 연료 및 연소용 공기를 불어넣어 이 연료를 연소시키는 버너를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시멘트 소성 장치에 의하면, 상기 버너를 설치함으로써, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에서 환원할 수 있음과 아울러, 연료를 연소시킴으로써 시멘트 원료의 탈탄산 효율도 향상시킬 수 있고, 하소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
상기 시멘트 소성 장치에 있어서, 상기 버너는 상기 연료와 상기 연소용 공기와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단을 구비할 수 있다. 이것에 의해 연료의 연소 효율이 향상되고, 탈탄산 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또 본 발명은 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법으로서, 시멘트 킬른의 가마 후미 내에 연료 및 연소용 공기를 불어넣어 이 연료를 연소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에서 환원함과 아울러, 시멘트 원료의 탈탄산 효율도 향상시켜, 하소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법에 있어서, 상기 시멘트 킬른의 가마 후미 내로의 연료 공급량을 상기 시멘트 킬른에 부착설치된 하소로로의 연료 공급량의 20% 이상 50% 미만으로 할 수 있고, 연료로서 미분탄, 중유 및 가연성 폐기물의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 하소로의 형식에 상관없이 양호한 소성 상태를 유지하면서 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 소성 장치의 하나의 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 버너를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 측면도, (c)는 버너 선단부의 전개도이다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 소성 장치의 하나의 실시형태를 나타내고, 이 시멘트 소성 장치(1)는 시멘트 원료(이하 「원료」라고 함)(R)를 예열하는 프리히터(2)와, 프리히터(2)의 위에서 3단째의 사이클론(2b)으로부터의 원료(R1)를 하소로 버너(13)로부터 불어들어온 연료(F2)에 의해 하소하는 하소로(3)와, 프리히터(2)의 최하단 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 주 버너(15)로부터 불어들어온 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 탈질용 버너(14) 등으로 구성된다. 또한 탈질용 버너(14)를 제외한 프리히터(2), 하소로(3), 시멘트 킬른(5) 및 클링커 쿨러(6) 등의 구성은 종래의 것과 마찬가지이다.
탈질용 버너(14)는 도 2에 나타내는 바와 같이 통형상의 본체(14a)의 선단부에 선회 날개(선회 수단)(14b)를 선회 각도 10~50도로 6~10장 고정한 원통형상 부재(14h)와, 원통형상 부재(14h)의 중심부에 위치하는 봉형상 부재(14j)와, 원통형상 부재(14h)의 선단 외측에 위치하는 링형상 부재(14f)를 구비한다. 이 탈질용 버너(14)는 선단부측이 내화물(14e)로 덮이고, 본체(14a)의 후단측의 부착용 부재(14c)와 가마 후미(4)의 표면(4a)이 브래킷(14d)에 의해 결합되어 가마 후미(4)에 장착된다. 가마 후미(4)도 내화물(4b)로 보호된다. 또한 선회 각도는 도 2(c)에 나타내는 바와 같이 원통형상 부재(14h)를 평면형상으로 전개한 경우에 탈질용 버너(14)의 축선 방향(14m)과 선회 날개(14b)의 중심선(14g)이 이루는 각(θ)이며, 유로의 선단(14k)에 있어서의 고체 분말 연료류(F)의 선회 각도에 일치한다. 상기 선회 날개(14b)의 매수 및 선회 각도는 적당히 변경할 수 있다.
다음에 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.
시멘트 소성 장치(1)의 프리히터(2)로 시멘트 킬른(5)으로부터의 배기 가스(G)를 사용하여 원료(R)의 예열을 행하고, 하소로(3)로 프리히터(2)의 사이클론(2b)으로부터의 원료(R1)를 하소한다. 이 때, 하소로 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 사용되고, 가연성 폐기물을 연료(F2)의 일부 또는 전부로 사용해도 된다.
시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4)에 설치된 탈질용 버너(14)로부터도 연료(F3)를 연소용 공기와 함께 불어넣어 연료(F3)를 연소시킨다. 연료(F3)에는 하소로(3)용의 연료(F2)와 마찬가지로 미분탄, 중유, 가연성 폐기물을 사용할 수 있고, 이들 중 어느 하나 또는 복수를 동시에 사용해도 된다.
탈질용 버너(14)로부터 연료(F3)를 불어넣음으로써, 시멘트 킬른(5)의 연소 가스(G)에 포함되는 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에서 환원할 수 있다. 또 연료(F3)를 연소용 공기를 사용하여 연소시킴으로써, 원료(R2, R3)의 탈탄산을 행할 수도 있어, 시멘트 소성 장치(1) 전체의 탈탄산 효율을 향상시킬 수도 있다. 이 때, 탈질용 버너(14)에 설치한 선회 날개(14b)에 의해 연료(F3)와 연소용 공기와의 혼합류를 선회시켜 가마 후미(4)의 내부에 불어넣기 때문에, 연료(F3)의 연소 효율이 향상된다.
상기 하소로(3)용의 연료(F2)와 탈질용 버너(14)로부터 불어넣는 연료(F3)의 비율을 20% 이상 50% 미만으로 조정하는 것이 바람직하다. 연료(F3)의 비율이 20%를 밑돌면 탈질 효과가 저하되고, 연료(F3)의 비율이 50%를 넘으면 하소로(3)에서의 원료(R3)의 탈탄산 효율이 저하되어 바람직하지 않다.
다음에 시멘트 킬른(5)의 주 버너(15)로부터 미분탄 등의 연료(F1)를 불어넣어, 프리히터(2)의 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 소성하고, 얻어진 클링커를 클링커 쿨러(6)로 냉각하여 시멘트 클링커(CL)를 얻는다.
다음에 상기 구성을 가지는 시멘트 소성 장치를 사용한 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법의 시험예에 대해서 설명한다.
3개의 시멘트 공장에 있어서, 상기 탈질용 버너(14)를 사용한 경우(실시예)와, 사용하지 않은 경우(비교예)에서, 최하단 사이클론의 출구 가스 및 시멘트 킬른 배기 가스를 대기에 방출하는 굴뚝의 배기 가스의 NOx 농도를 비교한 결과를 표 1에 나타낸다.
공장 NOx 평가 위치 NOx (ppm)
비교예 실시예
A 최하단 사이클론 출구 743 320-380
B 굴뚝 출구 450-500 168-320
C 최하단 사이클론 출구 380-420 310-340
동일 표에서 탈질용 버너(14)를 사용함으로써, 각각의 평가 위치에서의 NOx 농도가 저하되고 있는 것을 알 수 있다. 또 상세 데이터는 생략하지만, 상기 각 실시예에 있어서는 비교예와 마찬가지로 시멘트 킬른 등에 있어서 양호한 소성 상태가 유지되고 있다.
또한 상기 실시형태에 있어서는 탈질용 버너(14)의 본체(14a)의 선단부에 선회 날개(14b)를 설치했지만, 이 선회 날개(14b)는 반드시 설치할 필요는 없고, 연소용 공기를 선회시키지 않고 연료(F3)와 함께 가마 후미(4)에 불어넣을 수도 있다.
1…시멘트 소성 장치
2…프리히터
2a…최하단 사이클론
2b…위에서 3단째의 사이클론
3…하소로
4…가마 후미
4a…표면
4b…내화물
5…시멘트 킬른
6…클링커 쿨러
13…하소로 버너
14…탈질용 버너
14a…본체
14b…선회 날개
14c…부착용 부재
14d…브래킷
14e…내화물
14f…링형상 부재
14g…중심선
14h…원통형상 부재
14j…봉형상 부재
14k…유로의 선단
14m…축선 방향
15…주 버너

Claims (5)

  1. 시멘트 킬른의 가마 후미 내에 연료 및 연소용 공기를 불어넣어 이 연료를 연소시키는 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버너는 상기 연료와 상기 연소용 공기와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성 장치.
  3. 시멘트 킬른의 가마 후미 내에 연료 및 연소용 공기를 불어넣어 이 연료를 연소시키는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 시멘트 킬른의 가마 후미 내로의 연료 공급량은 상기 시멘트 킬른에 부착설치된 하소로로의 연료 공급량의 20% 이상 50% 미만인 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 시멘트 킬른의 가마 후미 내로 공급되는 연료는 미분탄, 중유 및 가연성 폐기물의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법.
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