TW202106370A

TW202106370A - 水泥燒成裝置及水泥窯排氣之脫硝方法

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Publication number: TW202106370A
Application number: TW108127731A
Authority: TW
Inventors: 山本泰史; 廣瀨敏章
Original assignee: 日商太平洋工程股份有限公司
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2021-02-16

Abstract

[課題]降低水泥窯排氣中的NOx濃度。[解決手段]一種水泥燒成裝置，具備脫硝用燃燒器，前述脫硝用燃燒器是在水泥窯5之窯尾4設置複數個，將燃料F3及燃燒用空氣吹入窯尾內，前述燃料F3及燃燒用空氣的量整體為在附設於水泥窯之預燒爐3燃燒之燃料F2的50%以上且100%以下。藉使吹入窯尾的燃料增加，還元劑量會變多，並且會幾乎不受窯尾O₂ 的影響，可更為降低窯排氣中的NOx濃度。藉設置複數個脫硝用燃燒器，可減少每一支脫硝用燃燒器的吹入量，並且可防止結皮的附著或燃料之間的碰撞，並且可提高被吹入之燃料與在窯尾流通之窯排氣的混合及與窯排氣中之NOx的碰撞機率。藉將複數個脫硝用燃燒器設置在同一水平面上，更為提高與窯排氣中之NOx的碰撞機率。

Description

水泥燒成裝置及水泥窯排氣之脫硝方法

發明領域本發明是有關於一種降低從水泥窯排出之燃燒氣體中的氮氧化物(以下稱為「NOx」。)濃度的技術。

發明背景在水泥窯的排氣含有起因於燒成帶之高溫區域的NOx，若NOx的濃度高時，則投入尿素或氨等的脫硝劑，並且藉由預燒爐中的燃燒所進行的還元作用來降低NOx濃度。可是，利用尿素作為脫硝劑的方法中，由於尿素價高，所以運轉成本高漲。又，僅添加尿素，脫硝效率低，且未與NOx反應的剩餘氨恐怕會原封不動地排出到系統外。

因此，本申請人過去提出一種技術如下：在水泥窯的窯尾內設置吹入燃料及燃燒用空氣的脫硝用燃燒器，將水泥窯排氣中的NOx在窯尾內的低氧區域中進行還元，並且使燃料燃燒，藉此亦可提高水泥原料之脫羧效率，不論預燒爐的形式為何，皆可維持良好的燒成狀態並有效率地降低水泥窯排氣中的NOx濃度 (參照專利文獻1)。先行技術文獻專利文獻

[專利文獻1]日本特許第6476165號公報

發明概要發明欲解決之課題根據上述專利文獻1記載的方法，以往，是在窯尾設置一支脫硝用燃燒器，從脫硝用燃燒器吹入25~30%的預燒爐燃料，將水泥窯排氣中的NOx進行還元，而降低了NOx濃度，但是只能得到70~100ppm(O₂ ＝10%)的降低量，因為近來加強NOx排出量的限制，產生了進一步降低NOx濃度的必要性。

因此，本發明是有鑒於上述習知技術的問題點而作成者，其目的在於更進一步降低水泥窯排氣中的NOx濃度。解決課題之手段

為達成上述目的，本發明之水泥燒成裝置的特徵在於：具備有脫硝用燃燒器，前述脫硝用燃燒器於水泥窯之窯尾設置複數個，且將燃料及燃燒用空氣吹入至該窯尾內，前述燃料及燃燒用空氣的量整體為在附設於該水泥窯之預燒爐燃燒之燃料的50%以上且100%以下。

根據本發明之水泥燒成裝置，藉使吹入窯尾的燃料增加，由燃料及原料產生的還元劑量會變多，並且由於消耗O₂ ，故幾乎不受窯尾O₂ 的影響，因此可更為降低水泥窯排氣中的NOx濃度。又，藉設置複數個脫硝用燃燒器，可減少每一支脫硝用燃燒器的吹入量，並且可防止結皮的附著或燃料之間的碰撞，並且可提高被吹入之燃料與在窯尾流通的窯排氣的混合及與窯排氣中之NOx的碰撞機率。

藉將前述複數個脫硝用燃燒器設置在同一水平面上，可更為提高從脫硝用燃燒器吹入之燃料產生的還元劑與水泥窯排氣中之NOx的碰撞機率。

又，本發明是一種水泥窯排氣之脫硝方法，其特徵在於：從設置於水泥窯之窯尾的複數個脫硝用燃燒器，將燃料及壓送用空氣吹入至該窯尾內，使該燃料在低氧濃度環境氣體下部分燃燒氣體化，前述燃料及壓送用空氣的量為：以該複數個脫硝用燃燒器整體計，為在附設於該水泥窯之預燒爐燃燒之燃料的50%以上且100%以下。根據本發明，由於還元劑量變多，由於消耗O₂ ，窯尾幾乎不會受到O₂ 的影響，因此可更為降低水泥窯排氣中的NOx濃度。又，藉減少每一支脫硝用燃燒器1的吹入量，可防止結皮的附著或燃料之間的碰撞，並且可提高被吹入之燃料與在窯尾流動之窯排氣的混合及與窯排氣中之NOx的碰撞機率。

又，將從附設於該水泥窯之旋風分離器排出之原料的一部分予以分樣，送入至從前述脫硝用燃燒器之設置部位的上方1000mm起到下方1000mm之間，藉此可將原料中的Fe₂ O₃ 進行還元而可作為用以將NOx脫硝的還元劑來利用。發明效果

如以上所述，根據本發明，可更為降低水泥窯排氣中的NOx濃度。

較佳實施例之詳細說明圖1及圖2是顯示本發明之水泥燒成裝置之一實施形態，該水泥燒成裝置1是由下述所構成：將水泥原料(以下稱為「原料」。)R預熱的預熱器2；利用由預燒爐燃燒器13吹入的燃料F2，將來自從預熱器2上方數來第3段的旋風分離器2b的原料R1進行預燒的預燒爐3；利用從主燃燒器15吹入的燃料F1，將來自預熱器2之最下段旋風分離器2a的原料R2進行燒成的水泥窯5；用以冷卻在水泥窯5所燒成的水泥熟料的熟料冷卻器6；及設置於水泥窯5之窯尾4的4支脫硝用燃燒器14(14A~14D)等。再者，除了脫硝用燃燒器14之外，預熱器2、預燒爐3、水泥窯5及熟料冷卻器6等的構成與習知物相同。

脫硝用燃燒器14(14A~14D)如圖2所示，配置於與窯尾4相同水平面上。又，較佳的是，在各個脫硝用燃燒器14的前端部，與專利文獻1所記載的水泥燒成裝置同樣，以旋轉角度10~50度設置6~10片旋轉葉片。

其次，就本發明之水泥窯排氣之脫硝方法，一面參照圖1及圖2一面進行說明。

在水泥燒成裝置1的預熱器2，使用來自水泥窯5的排氣G來進行原料R的預熱，在預燒爐3，將來自預熱器2的旋風分離器2b的原料R1進行預燒。此時，從預燒爐燃燒器13，將來自熟料冷卻器6的3次空氣G1與燃料F2一起吹入而使燃料F2燃燒。燃料F2可使用粉煤、重油等，亦可將可燃性廢棄物使用於燃料F2之一部分或全部。

從設置於水泥窯5之窯尾4的4支脫硝用燃燒器14(14A~14D)也將燃料F3與少量的壓送用空氣一起吹入，使燃料F3部分燃燒氣體化。從4支脫硝用燃燒器14吹入之燃料F3的量是設定為以4支脫硝用燃燒器14合計，為預燒爐3用之燃料F2之量的50%以上且100%以下。燃料F3與預燒爐3用之燃料F2同樣，可使用粉煤、重油、可燃性廢棄物，亦可使用該等的任一者或同時使用複數者。

藉從脫硝用燃燒器14吹入燃料F3，可將水泥窯5之燃燒氣體G所含的NOx在窯尾內的低氧區域中還元。又，藉使用少量的壓送用空氣，使燃料F3部分燃燒氣體化，亦可進行原料R2、R3的脫羧，亦可提升水泥燒成裝置1整體的脫羧效率。此時，由於藉由設置在脫硝用燃燒器14的旋轉葉片，使燃料F3與燃燒用空氣的混合流旋轉後吹入窯尾4的內部，因此提高燃料F3的燃燒效率。

又，將脫硝用燃燒器14整體吹入的燃料F3的量增加到預燒爐3用之燃料F2的量的50%以上且100%以下，還元劑量變多，並且幾乎變的不受窯尾O₂ 的影響，因此不會像習知般，窯尾O₂ 濃度高時則還元效果降低，因此可有效地降低水泥窯排氣中的NOx濃度。

進而，若脫硝用燃燒器14為1支，由於從脫硝用燃燒器14吹入的燃料會立刻往上方移動，因此雖然僅有設置了脫硝用燃燒器14的部位的上部還元NOx，但與脫硝用燃燒器14相反側的NOx難以還元，NOx的降低效果小。因此，本發明中，藉設置4支脫硝用燃燒器14，可減少每1支脫硝用燃燒器14的吹入量，可防止結皮的附著或燃料之間的碰撞，並且可提高與在窯尾流動的窯排氣的混合及與窯排氣中之NOx的碰撞機率。

又，藉將脫硝用燃燒器14設置在同一水平面上，可使與窯排氣中的NOx的碰撞機率更為提升而較佳。

進而，藉由在窯尾4產生2%~5%以上的CO，水泥原料中的Fe₂ O₃ 會成為FeO，進而發揮大的NOx還元效果。

其次，從水泥窯5的主燃燒器15吹入粉煤等的燃料F1，而將來自預熱器2的旋風分離器2a的原料R2燒成，將所得到的熟料在熟料冷卻器6冷卻而得到水泥熟料CL。

藉使用具有上述構成的水泥燒成裝置1，可得到110ppm(O₂ ＝10%)以上的NOx降低效果。

又，雖然省略圖示，但由於在脫硝用燃燒器14的設置部位附著水泥原料形成的結皮，宜將從預熱器2之旋風分離器排出之原料的一部分分樣，並且送入到脫硝用燃燒器14之設置部位的上方1000mm起到下方1000mm之間。又，藉此而可作為用以將原料中的Fe₂ O₃ 還元而將NOx脫硝的還元劑來使用。

再者，上述實施形態中，雖然設置了4支脫硝用燃燒器14，但脫硝用燃燒器14的支數不限定於4支，藉設置複數支，達到上述效果。若將脫硝用燃燒器14設置5支，則亦可不配置在相同水平面上，而是在上下方向分2段配置。

又，雖然是例示了水泥燒成裝置1為SF式的情況，但即使是其他形式的水泥燒成裝置也可適用本發明。

1:水泥燒成裝置 2:預熱器 2a:最下段旋風分離器 2b:由上數來第3階的旋風分離器 3:預燒爐 4:窯尾 5:水泥窯 6:熟料冷卻器 13:預燒爐燃燒器 14(14A~14D):脫硝用燃燒器 15:主燃燒器 CL:水泥熟料 F1:燃料 F2:燃料 F3:燃料 G:燃燒氣體 G1:3次空氣 R:水泥原料 R1:原料 R2:原料 R3:原料

圖1是顯示本發明之水泥燒成裝置之一實施形態的概略圖。圖2是顯示圖1之水泥燒成裝置之窯尾中脫硝用燃燒器的配置的概略圖，(a)為正面圖，(b)為俯視圖。

1:水泥燒成裝置

2:預熱器

2a:最下段旋風分離器

2b:由上數來第3階的旋風分離器

3:預燒爐

4:窯尾

5:水泥窯

6:熟料冷卻器

13:預燒爐燃燒器

14A~14C:脫硝用燃燒器

15:主燃燒器

CL:水泥熟料

F1:燃料

F2:燃料

F3:燃料

G:燃燒氣體

G1:3次空氣

R:水泥原料

R1:原料

R2:原料

R3:原料

Claims

一種水泥燒成裝置，其特徵在於：具備有脫硝用燃燒器，前述脫硝用燃燒器於水泥窯之窯尾設置複數個，且將燃料及燃燒用空氣吹入至該窯尾內，前述燃料及燃燒用空氣的量整體為在附設於該水泥窯之預燒爐燃燒之燃料的50%以上且100%以下。
如請求項1之水泥燒成裝置，其是將前述複數個脫硝用燃燒器設置在同一水平面上。
一種水泥窯排氣之脫硝方法，其特徵在於：從設置於水泥窯之窯尾的複數個脫硝用燃燒器，將燃料及壓送用空氣吹入至該窯尾內，使該燃料在低氧濃度環境氣體下部分燃燒氣體化，前述燃料及壓送用空氣的量為：以該複數個脫硝用燃燒器整體計，為在附設於該水泥窯之預燒爐燃燒之燃料的50%以上且100%以下。
如請求項3之水泥窯排氣之脫硝方法，其是將從附設於該水泥窯之旋風分離器排出之原料的一部分予以分樣，送入至從前述脫硝用燃燒器之設置部位的上方1000mm起到下方1000mm之間。