JP2000264686A - 窒素酸化物の低減方法及びその装置 - Google Patents

窒素酸化物の低減方法及びその装置

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    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、重油等の液体燃料の燃焼を行い
ながらも高い低減率で窒素酸化物を低減することができ
る窒素酸化物の低減方法及びその装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】 キルンバーナ4内に燃焼ノズル12と一
体的に形成された還元ノズル15から、燃焼ノズル12
と還元ノズル15の双方による全持ち込み熱量の20〜
50%の燃焼量に相当する液体燃料を噴霧すると共に一
次空気導入管16から液体燃料供給量に対して0.1以
下の空気比で空気を吹き込んで液体燃料を還元ガス化
し、これにより排ガス中の窒素酸化物を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒素酸化物の低
減方法及びその装置に係り、特にセメント及びセメント
系固化材を製造するロータリーキルンにおいてキルンバ
ーナで燃料を燃焼させる際に発生する窒素酸化物を低減
する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】窒素酸化物の低減技術の一つとして、空
気/燃料比の異なる2本のバーナを用いて燃焼を行う、
いわゆる濃淡燃焼法がある。この濃淡燃焼法について、
産調出版(1995年)、新環境管理設備辞典編集委員
会、大気汚染防止機器活用辞典の第74頁には、「ガス
燃焼では相当高い低減効果があるが、油燃焼では燃焼の
不安定や未燃物質の発生を招くため、あまり大きな低減
効果は期待できない。大型ボイラーの実績ではNOx低
減率は25%程度といわれている。」と記載されてい
る。実際に、ボイラー等で、微粉炭燃焼における濃淡燃
焼によって窒素酸化物(NOx)を低減できることが知
られているが、重油燃焼での実績は低減率25%程度と
低いレベルであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は従来技術の
問題点を解消するためになされたもので、重油等の液体
燃料の燃焼を行いながらも高い低減率で窒素酸化物を低
減することができる窒素酸化物の低減方法及びその装置
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係る窒素酸化
物の低減方法は、セメント及びセメント系固化材を製造
するロータリーキルンにおいて、キルン内に燃料を吹き
込んで燃焼させる燃焼ノズルとは別にキルン内に液体燃
料を噴霧する還元ノズルを設置し、燃焼ノズルと還元ノ
ズルの双方による全持ち込み熱量の20〜50%の燃焼
量に相当する液体燃料を還元ノズルから噴霧すると共に
燃料供給量に対して0.1以下の空気比で空気を吹き込
むことにより燃料を還元ガス化し、この還元ガスにより
窒素酸化物を還元する方法である。燃焼ノズルと還元ノ
ズルの双方からキルン内へ供給される全燃料の燃焼空気
比は1〜1.5の範囲内にあることが好ましい。
【0005】また、この発明に係る窒素酸化物の低減装
置は、セメント及びセメント系固化材を製造するロータ
リーキルンにおいて、キルン内に燃料を吹き込んで燃焼
させる燃焼ノズルと、キルン内に液体燃料を噴霧するた
めの還元ノズルとを備え、燃焼ノズルと還元ノズルの双
方による全持ち込み熱量の20〜50%の燃焼量に相当
する液体燃料を還元ノズルから噴霧すると共に燃料供給
量に対して0.1以下の空気比で空気を吹き込むことに
より燃料を還元ガス化して窒素酸化物を還元するもので
ある。なお、燃焼ノズルと還元ノズルとを共通のキルン
バーナに一体に設けることができる。また、複数の還元
ノズルを設けてもよい。この場合、複数の還元ノズルを
燃焼ノズルの外周部に配置することが好ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図1に示されるセメント製
造設備において、セメント原料はプレヒータ1の上段か
ら投入され、ここで予熱された後、ロータリーキルン2
内で1450℃程度の温度で焼成されてクリンカとな
り、クーラ3で冷却される。ロータリーキルン2の焼成
用の熱源は、ロータリーキルン2のクリンカ落口側端部
に設けられたキルンバーナ4の燃焼ノズル12に燃料タ
ンク5からオイルポンプ6で供給される液体燃料、例え
ば重油、軽質油、再生油であり、この液体燃料がファン
7によりキルンバーナ4に送られる一次空気とクーラ3
からの二次空気で燃焼する。ロータリーキルン2内で発
生する排ガスは、ファン8の吸引作用によりプレヒータ
1を通って排ガス冷却器9で冷却された後、バグフィル
タ10で除塵され、スタック11から大気中へ放出され
る。
【0007】キルンバーナ4は、図2及び3に示される
ように、その中心軸上に燃焼ノズル12が配置され、こ
の燃焼ノズル12を囲むように燃焼ノズル12の外周部
に第1及び第2の一次空気導入管13及び14が同心状
に形成されている。ファン7により送り込まれた一次空
気の一部は内側の第1の一次空気導入管13から旋回羽
根20により旋回されつつロータリーキルン2内へ吹き
出され、残りの一次空気は外側の第2の一次空気導入管
14からロータリーキルン2内へ吹き出される。
【0008】また、キルンバーナ4には、燃焼ノズル1
2と平行に還元ノズル15が一体的に設けられており、
還元ノズル15の外周部に還元用一次空気導入管16が
形成されている。そして、還元ノズル15を介してオイ
ルポンプ17によりロータリーキルン2内へ燃料タンク
5から液体燃料が供給されると共に還元用一次空気導入
管16を介してファン18によりロータリーキルン2内
へ一次空気が供給される。なお、還元用一次空気導入管
16から供給される一次空気は、還元ノズル15を冷却
するため並びに還元ノズル15から噴霧された液体燃料
を部分的に還元ガス化するためのものである。さらに、
このキルンバーナ4は、製造されるクリンカの品質に応
じて燃焼条件を調節するためにロータリーキルン2に対
して前後方向に出し入れ自在に取り付けられている。
【0009】このような構成の設備によりセメント製造
を行うと共に還元ノズル15から液体燃料を吐出圧10
kg/cm2で噴霧し、液体燃料供給量に対して0.1
の空気比で還元用一次空気導入管16から一次空気を吹
き込んだ。なお、液体燃料の噴霧粒子径はザウター粒子
径で80μmである。
【0010】ここで、還元ノズル15の燃焼量割合
(%)、すなわち燃焼ノズル12と還元ノズル15の双
方によるロータリーキルン2への全持ち込み熱量に占め
る還元ノズル15からの持ち込み熱量の比率を種々変化
させてセメント製造実験を行い、ロータリーキルン2の
窯尻付近から排ガスを取り込んでガス分析計19で分析
したところ、排ガス中の窒素酸化物の低減率は還元ノズ
ル15の燃焼量割合に対して図4の関係を示すことがわ
かった。なお、窒素酸化物の低減率は、還元ノズル15
不使用時の排ガス中の窒素酸化物濃度C1と還元ノズル
15使用時の窒素酸化物濃度C2との差分C1−C2の
還元ノズル15不使用時の窒素酸化物濃度C1に対する
百分率100×(C1−C2)/C1で表している。図
4に示す結果から、還元ノズル15の燃焼量割合が20
〜50%の場合に、還元ガスによる窒素酸化物の還元が
効果的に行われ、排ガス中の窒素酸化物を効率よく低減
し得ることがわかった。なお、還元ノズル15の燃焼量
割合が20%未満では窒素酸化物の低減率が低くて好ま
しくなく、50%を超えるとロータリーキルン2内にお
ける燃焼が不安定となって硫黄酸化物、一酸化炭素等が
生成されるため好ましくない。
【0011】また、上述したように還元ノズル15を使
用しつつ製造したクリンカ及びセメントモルタルと、還
元ノズル15を使用せずに従来の方法で製造したクリン
カ及びセメントモルタルとの品質をそれぞれ測定して比
較したところ、次の表1のような結果が得られ、クリン
カ中のフリーライムに差がなく焼成度合いが同一である
と共にセメントモルタルの品質にも差がないことがわか
った。なお、セメントモルタルの強さ試験は、JIS
R5201−1997によっている。
【0012】
【表1】
【0013】さらに、還元用一次空気導入管16からロ
ータリーキルン2内へ吹き込む一次空気の量を変化させ
てセメント製造の実験を行ったところ、還元ノズル15
の空気比で0.01〜0.1の範囲内であれば、上述し
た実施の形態と同様に、製造されるクリンカ及びセメン
トモルタルの品質を低下させることなく窒素酸化物を低
減し得ることがわかった。
【0014】なお、図5に示されるように、複数の還元
ノズル15を燃焼ノズル12の外周部に配置したキルン
バーナ21を用いることもできる。このように複数の還
元ノズル15を備えたキルンバーナ21を使用すれば、
複数の還元ノズル15をそれぞれ選択的に使用すること
により還元用の液体燃料の供給量調整が容易となる。
【0015】また、図2あるいは図5に示したキルンバ
ーナにおいては、燃焼ノズル12と還元ノズル15とが
一本のバーナ内に一体的に設けられていたが、燃焼ノズ
ル12と還元ノズル15とを互いに別々のバーナ内に設
け、これら2本のバーナをロータリーキルン2に取り付
けてもよい。ただし、燃焼ノズル12と還元ノズル15
とが一本のバーナ内に一体化されていれば、燃焼条件調
節のために燃焼ノズル12をロータリーキルン2に対し
て前後方向に出し入れする際に燃焼ノズル12に適合さ
せて還元ノズル15を出し入れする手間が省ける。ま
た、出し入れ自在のバーナの外周部とロータリーキルン
2との間にシール性が要求されるが、そのためにはシー
ル部分が少ない方が好ましく、一本のバーナに燃焼ノズ
ル12と還元ノズル15とを一体的に設けることが望ま
しい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、重油等の液体燃料の燃焼を行いながらも製造される
クリンカ及びセメントモルタルの品質を低下させること
なく高い低減率で装置排ガス中の窒素酸化物を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る窒素酸化物の低減装置を備えた
セメント製造設備を示す概略図である。
【図2】この発明の実施の形態で用いられたキルンバー
ナを示す横断面図である。
【図3】この発明の実施の形態で用いられたキルンバー
ナを示す縦断面図である。
【図4】実施の形態における還元ノズルの燃焼量割合と
排ガス中の窒素酸化物の低減率との関係を示すグラフで
ある。
【図5】この発明の他の実施の形態で用いられたキルン
バーナを示す横断面図である。
【符号の説明】
1 プレヒータ、2 ロータリーキルン、3 クーラ、
4,21 キルンバーナ、5 燃料タンク、6,17
オイルポンプ、7,18 ファン、9 排ガス冷却器、
10 バグフィルタ、11 スタック、12 燃焼ノズ
ル、13 第1の一次空気導入管、14 第2の一次空
気導入管、15 還元ノズル、16 還元用一次空気導
入管、19 ガス分析計、20 旋回羽根。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D002 AA12 AC05 BA06 BA14 CA01 DA56 EA05 GA01 GA03 GB06 GB08 4G012 KA02 KA06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント及びセメント系固化材を製造す
    るロータリーキルンにおいて、 キルン内に燃料を吹き込んで燃焼させる燃焼ノズルとは
    別にキルン内に液体燃料を噴霧する還元ノズルを設置
    し、 燃焼ノズルと還元ノズルの双方による全持ち込み熱量の
    20〜50%の燃焼量に相当する液体燃料を還元ノズル
    から噴霧すると共に燃料供給量に対して0.1以下の空
    気比で空気を吹き込むことにより燃料を還元ガス化し、 この還元ガスにより窒素酸化物を還元することを特徴と
    する窒素酸化物の低減方法。
  2. 【請求項2】 燃焼ノズルと還元ノズルの双方からキル
    ン内へ供給される全燃料の燃焼空気比が1〜1.5の範
    囲内にある請求項1に記載の窒素酸化物の低減方法。
  3. 【請求項3】 セメント及びセメント系固化材を製造す
    るロータリーキルンにおいて、 キルン内に燃料を吹き込んで燃焼させる燃焼ノズルと、 キルン内に液体燃料を噴霧するための還元ノズルとを備
    え、燃焼ノズルと還元ノズルの双方による全持ち込み熱
    量の20〜50%の燃焼量に相当する液体燃料を還元ノ
    ズルから噴霧すると共に燃料供給量に対して0.1以下
    の空気比で空気を吹き込むことにより燃料を還元ガス化
    して窒素酸化物を還元することを特徴とする窒素酸化物
    の低減装置。
  4. 【請求項4】 燃焼ノズルと還元ノズルとが共通のキル
    ンバーナに一体に設けられていることを特徴とする請求
    項3に記載の窒素酸化物の低減装置。
  5. 【請求項5】 複数の還元ノズルが設けられている請求
    項3または4に記載の窒素酸化物の低減装置。
  6. 【請求項6】 複数の還元ノズルが燃焼ノズルの外周部
    に配置された請求項5に記載の窒素酸化物の低減装置。
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