KR20240037262A - 시멘트 소성 장치 및 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제)
환원성 가스를 사용하여 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감한다.
(해결 수단)
프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하는 분취 장치(13)와, 분취 장치로 분취한 예열 원료(R4)를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스(RG)를 생성하는 가스화 장치(14)와, 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 및 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료(R5)를 시멘트 킬른의 가마 후미(4) 또는 가마 후미로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입하는 투입 장치(15, 16)와, 연소 가스 유로에 연료(F3) 및 연소용 공기의 일부(A)를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 탈질용 버너(9)를 갖추는 시멘트 소성 장치(1). 탈질용 버너는 연료와 연소용 공기의 일부와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단(선회 날개(9b))을 갖출 수 있다. 상기 환원성 가스를 300℃ 이상 600℃ 이하로 할 수 있다.
환원성 가스를 사용하여 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감한다.
(해결 수단)
프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하는 분취 장치(13)와, 분취 장치로 분취한 예열 원료(R4)를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스(RG)를 생성하는 가스화 장치(14)와, 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 및 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료(R5)를 시멘트 킬른의 가마 후미(4) 또는 가마 후미로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입하는 투입 장치(15, 16)와, 연소 가스 유로에 연료(F3) 및 연소용 공기의 일부(A)를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 탈질용 버너(9)를 갖추는 시멘트 소성 장치(1). 탈질용 버너는 연료와 연소용 공기의 일부와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단(선회 날개(9b))을 갖출 수 있다. 상기 환원성 가스를 300℃ 이상 600℃ 이하로 할 수 있다.
Description
본 발명은 시멘트 킬른으로부터 배출되는 연소 가스 중의 질소산화물(이하 「NOx」라고 함.) 농도를 저감하는 기술에 관한 것이다.
시멘트 킬른의 소성대의 고온역에서는 NOx가 발생하고, 시멘트 킬른 배기 가스의 NOx의 농도가 높아지면, 요소나 암모니아 등의 탈질제를 투입하거나, 가소로에서의 연소에 의한 환원 작용으로 NOx 농도를 저감시키고 있다. 그러나, 요소를 탈질제로서 이용하면, 요소가 고가이기 때문에 운전 비용이 급등한다. 또 요소의 첨가만으로는 소망하는 탈질 효율을 얻을 수 없어, NOx와 반응하지 않은 잉여 암모니아가 그대로 계 외로 배출될 우려도 있다.
그래서, 특허문헌 1에는, 폐플라스틱 등의 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스를 생성하고, 환원성 가스를 시멘트 킬른의 원료 입구단으로부터 가소로까지의 프리히터에 있어서의 연소 가스 유로, 가소로 본체, 또는 가소로로부터 2단 위의 사이클론까지의 연소 가스 유로에 투입하여 질소산화물의 환원제로서 이용하는 발명이 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 발명은 유효하지만, 유기성 폐기물을 가스화한 환원성 가스를 시멘트 킬른의 가마 후미 등에 투입해도, 시멘트 킬른 배기 가스와의 혼합 상태가 나쁘면, 소망하는 NOx 저감 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 환원성 가스를 사용하여 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 시멘트 소성 장치는, 프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하는 분취 장치와, 이 분취 장치로 분취한 예열 원료를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스를 생성하는 가스화 장치와, 이 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 및 이 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료를 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입하는 투입 장치와, 상기 연소 가스 유로에 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 탈질용 버너를 갖추는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시멘트 소성 장치에 의하면, 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 탈질용 버너를 설치함으로써, 시멘트 킬른 배기 가스와 환원성 가스의 혼합을 촉진시키고, 탈질용 버너의 설치와 환원성 가스의 투입의 상승 효과에 의해, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
상기 시멘트 소성 장치에 있어서, 상기 탈질용 버너는 상기 연료와 상기 연소용 공기의 일부와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단을 갖출 수 있다. 이것에 의해, 시멘트 킬른 배기 가스와 환원성 가스의 혼합 효율이 향상되어, NOx 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또 상기 탈질용 버너로서, 선회 방향이 서로 상이한 한 쌍의 탈질용 버너를, 상기 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 또는/및 이 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료의 상기 연소 가스 유로로의 투입부의 하방에 설치함으로써, 시멘트 킬른 배기 가스와 환원성 가스의 혼합을 더욱 촉진시켜, 탈질 효율을 높일 수 있다.
또 본 발명은 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법으로서, 시멘트 소성 장치의 프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하고, 분취한 예열 원료를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하고, 생성된 환원성 가스 및 가스화에 사용한 예열 원료를 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입함과 아울러, 상기 연소 가스 유로에 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣음으로써, 시멘트 킬른 배기 가스와 환원성 가스의 혼합을 촉진시키고, 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣는 것에 따른 탈질과 환원성 가스의 투입의 상승 효과에 의해, 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
상기 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법에 있어서, 상기 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입되는 환원성 가스를 300℃ 이상 600℃ 이하로 할 수 있다. 비교적 온도가 낮은 환원성 가스를 투입함으로써 연소 가스 유로에 있어서의 코팅의 생성을 억제하고, 가소로에서의 연료 사용량을 증가시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 환원성 가스를 사용하여 시멘트 킬른 배기 가스 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 킬른 소성 장치의 하나의 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트 킬른 소성 장치의 탈질용 버너의 배치예를 나타낸 개략도로서, (a)는 일부 파단 정면도, (b)는 일부 파단 좌측면도, (c)는 일부 파단 우측면도, (d)는 상면도이다.
도 3은 도 1의 탈질용 버너를 나타낸 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 측면도, (c)는 버너 선단부의 전개도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트 킬른 소성 장치의 탈질용 버너의 배치예를 나타낸 개략도로서, (a)는 일부 파단 정면도, (b)는 일부 파단 좌측면도, (c)는 일부 파단 우측면도, (d)는 상면도이다.
도 3은 도 1의 탈질용 버너를 나타낸 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 아래로부터 2단째의 사이클론(2b)으로부터의 원료(R1)를 가소로 버너(11)로부터 불어넣어진 연료(F2)에 의해 가소하는 가소로(3)와, 프리히터(2)의 최하단 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 주버너(10)로부터 불어넣어진 연료(F1)에 의해 소성하는 시멘트 킬른(5)과, 시멘트 킬른(5)에서 소성된 시멘트 클링커를 냉각시키는 클링커 쿨러(6)와, 최하단 사이클론(2a)으로부터 예열 원료를 분취하는 분취 장치(13)와, 분취 장치(13)로 분취한 예열 원료(R4)를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스를 생성하는 가스화 장치(14)와, 가스화 장치(14)에 의해 생성된 환원성 가스(RG)를 시멘트 킬른의 가마 후미(4) 또는 가마 후미(4)로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입하는 투입 장치(15)와, 가스화 장치(14)로부터 배출된 예열 원료(R5)를 가마 후미(4) 또는 가마 후미(4)로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입하는 슈트(투입 장치)(16)와, 연소 가스 유로에 연료(F3) 및 연소용 공기의 일부(A)를 불어넣어, 연료(F3)를 저공기비로 부분 연소시키는 탈질용 버너(9) 등으로 구성된다. 또한 프리히터(2), 가소로(3), 시멘트 킬른(5) 및 클링커 쿨러(6)의 구성은 종래의 것과 마찬가지이다.
가스화 장치(14)는, 유기성 폐기물로서, 폐플라스틱, 톱밥, 폐타이어, 오니 등의 유기성 폐기물을 가스화하여 수소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소 등의 가스를 포함하는 환원성 가스(RG)를 생성하는 것으로서, 열분해로를 사용할 수 있다. 또 투입 장치(15)는, 시멘트 킬른(5) 내의 부압으로 가스를 흡인할 수 있는 경우에는 배관이면 되고, 그렇지 않은 경우에는 팬 등이다. 또한 투입 장치(15)로부터의 환원성 가스(RG)는 예열 원료(R5)를 투입하는 슈트(16)로부터 연소 가스 유로에 투입해도 되고, 슈트(16)와는 별개의 배관으로부터 투입해도 된다.
탈질용 버너(9)는 도 2에 나타내는 바와 같이 전부 4개(9A~9D) 설치되며, 각각의 탈질용 버너(9(9A~9D))로부터 연료(F3) 및 연소용 공기의 일부(A)가 불어넣어진다. 4개의 탈질용 버너(9) 중, 환원성 가스(RG) 및 예열 원료(R5)를 투입하는 슈트(16)의 하방에 2개(9B, 9C) 배치되어, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 탈질용 버너(9B)의 선회류는 시계 회전으로, 탈질용 버너(9C)의 선회류는 반시계 회전이 되도록 설정되며, 이것에 의해 시멘트 킬른 배기 가스(G)와 환원성 가스(RG)의 혼합을 효과적으로 촉진시킬 수 있다. 또한 환원성 가스(RG)와 예열 원료(R5)의 투입을 동일한 슈트(16)로 행하지 않는 경우에는, 환원성 가스(RG)를 투입하는 배관 또는 예열 원료(R5)를 투입하는 슈트(16)의 어느 한쪽의 하방에 상기 2개의 탈질용 버너(9B, 9C)를 배치한다.
탈질용 버너(9)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 통 형상의 본체(9a)의 선단부에 선회 날개(선회 수단)(9b)를 선회 각도 10~50도로 6~10매 고정한 원통형상부재(9h)와, 원통형상부재(9h)의 중심부에 위치하는 봉형상부재(9j)와, 원통형상부재(9h)의 선단 외측에 위치하는 링형상부재(9f)를 갖춘다. 이 탈질용 버너(9)는, 선단부측이 내화물(9e)로 덮여, 본체(9a)의 후단측의 부착용 부재(9c)와 가마 후미(4)의 표면(4a)이 브래킷(9d)에 의해 결합되어 가마 후미(4) 등에 장착된다. 가마 후미(4) 등도 내화물(4b)로 보호된다. 또한 선회 각도란, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 원통형상부재(9h)를 평면 형상으로 전개한 경우에, 탈질용 버너(9)의 축선 방향(9m)과, 선회 날개(9b)의 중심선(9g)이 이루는 각(θ)이며, 유로의 선단(9k)에 있어서의 고체 분말 연료류(F)의 선회 각도와 일치한다. 상기 선회 날개(9b)의 매수 및 선회 각도는 적절하게 변경할 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
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(11)로부터 연료(F2)와 함께, 클링커 쿨러(6)로부터의 3차 공기(G1)를 불어넣어 연료(F2)를 연소시킨다. 연료(F2)로는 미분탄, 중유, 가연성 폐기물, 가연성 가스 등이 사용되며, 가연성 폐기물을 연료(F2)의 일부 또는 전부로 사용해도 된다.
한편, 분취 장치(13)에 의해 최하단 사이클론(2a)의 원료 슈트(12)로부터 예열 원료를 분취하고, 분취한 예열 원료(R4)를 열원으로 하여 가스화 장치(14)로 유기성 폐기물로서의 폐플라스틱을 10t/h정도를 가스화한다. 발생한 300℃ 이상 600℃ 이하의 환원성 가스(RG)를 투입 장치(15)에 의해 슈트(16)를 통하여 가마 후미(4) 또는 가마 후미(4)로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입한다. 한편, 가스화 장치(14)로부터 배출된 예열 원료(R5)를 슈트(16)를 통하여 가마 후미(4) 또는 가마 후미(4)로부터 가소로(3)까지의 연소 가스 유로에 투입한다.
환원성 가스(RG)를 사용하지 않고, 가소로(3)에 공급하는 연료(F2)의 50% 이상을 상기 연소 가스 유로에 투입하면, 코팅이 부착되어 운전을 계속할 수 없지만, 300℃ 이상 600℃ 이하의 비교적 온도가 낮은 환원성 가스(RG)와, 가스화 장치(14)로부터 배출된 예열 원료(R5)를 도입함으로써 코팅의 부착이 억제되어, 가소로(3)에 투입하는 연료(F2)의 양을 증가시킬 수 있다.
또 시멘트 킬른(5)의 가마 후미(4) 등에 설치한 탈질용 버너(9)로부터도 연료(F3)를 연소용 공기의 일부(A)와 함께 불어넣어, 시멘트 킬른 배기 가스(G)와 환원성 가스(RG)의 혼합을 촉진시키고, 탈질용 버너(9)의 설치와 환원성 가스(RG)의 투입의 상승 효과에 의해, 시멘트 킬른 배기 가스(G) 중의 NOx 농도를 효율적으로 저감할 수 있다. 연료(F3)로는 가소로(3)용의 연료(F2)와 마찬가지로 미분탄, 중유, 가연성 폐기물, 가연성 가스 등을 사용할 수 있고, 이들 중 어느 하나 또는 복수를 동시에 사용해도 된다.
탈질용 버너(9)로부터 연료(F3)를 불어넣음으로써, 시멘트 킬른(5)의 배기 가스(G)에 포함되는 NOx를 가마 후미 내의 저산소 영역에 있어서 환원할 수 있다. 또 연료(F3)를 연소용 공기의 일부(A)를 사용하여 부분 연소시키고, 미연소분은 가소로(3) 내에서 3차 공기(G1)에 의해 완전 연소시킴으로써, 원료(R2, R3)의 탈탄산을 행할 수도 있고, 시멘트 소성 장치(1) 전체의 탈탄산 효율을 향상시킬 수도 있다. 이 때, 탈질용 버너(9)에 설치한 선회 날개(9b)에 의해 연료(F3)와 연소용 공기의 일부(A)와의 혼합류를 선회시켜 가마 후미(4)로부터 가소로(3) 사이에 불어넣기 때문에, 연료(F3)의 연소 효율이 향상된다.
이어서 시멘트 킬른(5)의 주버너(10)로부터 미분탄 등의 연료(F1)를 불어넣어, 프리히터(2)의 사이클론(2a)으로부터의 원료(R2)를 소성하고, 얻어진 클링커를 클링커 쿨러(6)로 냉각시켜 시멘트 클링커(CL)를 얻는다.
종래부터 시멘트 킬른 배기 가스(G)를 대상으로 하여, 환원성 가스(RG)의 투입 단독에 의해 50ppm정도의 NOx 저감 효과가 있고, 탈질용 버너(9)의 설치(2단 연소) 단독에 의해 50ppm정도의 NOx 저감 효과가 있었지만, 본 발명에 의하면, 탈질용 버너(9)의 설치와 환원성 가스(RG)의 투입의 상승 효과에 의해, 추가로 20ppm정도 이상의 NOx 저감 효과를 이룬다.
또한 상기 실시형태에 있어서는 최하단 사이클론(2a)으로부터 예열 원료를 분취하여 가스화 장치(14)의 열원으로서 사용했지만, 최하단 사이클론(2a)보다 상방의 프리히터 사이클론(2b) 등을 사용할 수도 있다.
1…시멘트 소성 장치
2…프리히터
3…가소로
4…가마 후미
5…시멘트 킬른
6…클링커 쿨러
9(9A~9D)…탈질용 버너
10…주버너
11…가소로 버너
12…원료 슈트
13…분취 장치
14…가스화 장치
15…투입 장치
16…슈트
2…프리히터
3…가소로
4…가마 후미
5…시멘트 킬른
6…클링커 쿨러
9(9A~9D)…탈질용 버너
10…주버너
11…가소로 버너
12…원료 슈트
13…분취 장치
14…가스화 장치
15…투입 장치
16…슈트
Claims (5)
- 프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하는 분취 장치와,
이 분취 장치로 분취한 예열 원료를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하여 환원성 가스를 생성하는 가스화 장치와,
이 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 및 이 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료를 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입하는 투입 장치와,
상기 연소 가스 유로에 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 탈질용 버너를 갖추는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성 장치. - 제1항에 있어서, 상기 탈질용 버너는 상기 연료와 상기 연소용 공기의 일부와의 혼합류를 선회시키는 선회 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 탈질용 버너로서, 선회 방향이 서로 상이한 한 쌍의 탈질용 버너를, 상기 가스화 장치에 의해 생성된 환원성 가스 또는/및 이 가스화 장치로부터 배출된 예열 원료의 상기 연소 가스 유로로의 투입부의 하방에 갖추는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성 장치.
- 시멘트 소성 장치의 프리히터 사이클론으로부터 예열 원료를 분취하고,
분취한 예열 원료를 열원으로 하여 유기성 폐기물을 가스화하고, 생성된 환원성 가스 및 가스화에 사용한 예열 원료를 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입함과 아울러, 상기 연소 가스 유로에 연료 및 연소용 공기의 일부를 불어넣어, 이 연료를 부분 연소시키는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법. - 제4항에 있어서, 상기 시멘트 킬른의 가마 후미 또는 가마 후미로부터 가소로까지의 연소 가스 유로에 투입되는 환원성 가스는 300℃ 이상 600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법.
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/003491 WO2023145046A1 (ja) | 2022-01-31 | 2022-01-31 | セメント焼成装置及びセメントキルン排ガスの脱硝方法 |
Publications (1)
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020247003973A KR20240037262A (ko) | 2022-01-31 | 2022-01-31 | 시멘트 소성 장치 및 시멘트 킬른 배기 가스의 탈질 방법 |
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|---|---|
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| WO (1) | WO2023145046A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008018371A (ja) | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Taiheiyo Cement Corp | 有機性廃棄物の利用方法 |
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- 2022-01-31 WO PCT/JP2022/003491 patent/WO2023145046A1/ja active Application Filing
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008018371A (ja) | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Taiheiyo Cement Corp | 有機性廃棄物の利用方法 |
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| WO2023145046A1 (ja) | 2023-08-03 |
| TW202332501A (zh) | 2023-08-16 |
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