JP7760672B2 - セメントクリンカの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、セメントクリンカの製造方法、及びセメントクリンカの製造装置に関する。

特許文献１には、仮焼炉とロータリーキルンとを備えるＮＳＰキルンを用いてセメントクリンカを製造するセメントクリンカの製造方法が開示されている。この製造方法は、仮焼炉に設けられた第１導入口からアンモニアガスを含む熱エネルギー原料を導入する導入工程と、仮焼炉においてアンモニアガスを燃焼する燃焼工程を有する。

特開２０２３－２８０５０号公報

本開示は、仮焼炉内にアンモニアを供給する場合において、固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用なセメントクリンカの製造方法、及びセメントクリンカの製造装置を提供する。

［１］セメント原料を加熱してセメントクリンカを生成するロータリーキルンからの排ガスが導入される仮焼炉の内部に対して、１以上の第１供給部材により固形分を含む熱エネルギー源を供給する第１供給工程と、前記仮焼炉の内部に対して、１以上の第２供給部材によりアンモニアを供給する第２供給工程と、を含み、前記仮焼炉の内部でのガスの流れを基準として、前記１以上の第２供給部材が前記アンモニアを供給する位置は、前記１以上の第１供給部材が前記固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されており、前記１以上の第１供給部材及び前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される前記アンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．９０である、セメントクリンカの製造方法。

［２］前記第２供給工程において、前記アンモニアは、空気比が０．１～１．０である空気と共に前記仮焼炉の内部に対して供給される、上記［１］に記載のセメントクリンカの製造方法。

［３］前記固形分は微粉炭であり、前記微粉炭の気乾ベースでの工業分析値は、揮発分が２５～３５質量％であり、水分が２～４質量％であり、固定炭素が４０～６０質量％であり、灰分が１０～２５質量％であり、前記微粉炭の気乾ベースでの化学分析値は、Ｃ（炭素）が６０～７５質量％であり、Ｈ（水素）が３～５質量％であり、Ｏ（酸素）が６～９質量％であり、Ｎ（窒素）が１～３質量％であり、Ｓ（硫黄）が０．１～１．０質量％であり、前記微粉炭の発熱量は、４５００～６５００ｋｃａｌ／ｋｇである、上記［１］又は［２］に記載のセメントクリンカの製造方法。

［４］前記固形分は微粉炭であり、前記微粉炭の粒度分布は、８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒径を有する粒子が５～２０質量％であり、１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒径を有する粒子が１０～３０質量％である、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のセメントクリンカの製造方法。

［５］前記仮焼炉の内部に対して、１以上の第３供給部材により酸素を含む熱ガスを供給する第３供給工程を更に含み、前記熱ガスの温度は、７００℃～１０００℃であり、前記仮焼炉の内部でのガスの流れを基準として、前記１以上の第３供給部材が前記熱ガスを供給する位置は、前記１以上の第１供給部材が前記固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置に対応する位置か、又は、当該供給する位置よりも上流側に配置されおり、且つ、前記１以上の第２供給部材が前記アンモニアを供給する位置よりも下流側に配置されている、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載のセメントクリンカの製造方法。

［６］前記第３供給工程では、前記ロータリーキルンで生成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラからの抽気ガスが、前記熱ガスとして供給される、上記［５］に記載のセメントクリンカの製造方法。

［７］前記合計発熱量に対する、前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される前記アンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．５５であり、前記合計発熱量に対する、前記１以上の第１供給部材から前記仮焼炉に供給される前記固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合が、０．４５～０．９９である、上記［１］～［６］のいずれか１つに記載のセメントクリンカの製造方法。

［８］セメント原料を加熱してセメントクリンカを生成するロータリーキルンと、前記ロータリーキルンからの排ガスが導入され、セメント原料を加熱する仮焼炉と、前記仮焼炉の内部に対して、固形分を含む熱エネルギー源を供給する１以上の第１供給部材と、前記仮焼炉の内部に対して、アンモニアを供給する１以上の第２供給部材と、を備え、前記仮焼炉の内部でのガスの流れを基準として、前記１以上の第２供給部材が前記アンモニアを供給する位置は、前記１以上の第１供給部材が前記固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されており、前記１以上の第１供給部材及び前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される前記アンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．９０である、セメントクリンカの製造装置。

本開示によれば、仮焼炉内にアンモニアを供給する場合において、固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用なセメントクリンカの製造方法、及びセメントクリンカの製造装置が提供される。

図１は、セメントクリンカの製造装置の一例を示す模式図である。 図２は、仮焼炉及びその周辺の部材の一例を模式的に示す側面図である。 図３は、供給部材の一例を模式的に示す側面図である。 図４は、参考例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図５は、実施例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図６は、実施例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図７は、実施例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図８は、実施例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図９は、比較例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図１０は、比較例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図１１は、比較例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図１２は、比較例に係るシミュレーション結果を例示する図である。 図１３は、シミュレーション結果を例示するグラフである。 図１４は、シミュレーション結果を例示するグラフである。

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。また、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

［セメントクリンカの製造装置］
図１には、一実施形態に係るセメントクリンカの製造装置が模式的に示されている。図１に示される製造装置１００（セメントクリンカの製造装置）は、セメント原料の焼成により、セメントの中間製品であるセメントクリンカを製造する装置である。製造装置１００は、ＮＳＰ（ニューサスペンションプレヒータ）方式の予熱装置を備える。製造装置１００は、ＮＳＰキルンとも称される。製造装置１００は、例えば、サイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、仮焼炉３０と、ロータリーキルン４０と、クリンカクーラ４８と、を備える。

サイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４及び仮焼炉３０は、セメント原料を予熱及び仮焼するプレヒータとして機能する。セメント原料は、例えば、焼却灰、石炭灰、石灰石、鉄源、及びスラグからなる群より選ばれる２種以上を含んでもよい。セメント原料は、サイクロンＣ１とサイクロンＣ２との接続部から導入され、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２、サイクロンＣ３、仮焼炉３０、及びサイクロンＣ４を流通しながら加熱され、ロータリーキルン４０の窯尻４２に導入される。ロータリーキルン４０の窯尻４２に導入される際、セメント原料は、例えば、８５０℃～１０００℃、好ましくは８５０℃～９００℃に加熱される。

仮焼炉３０とロータリーキルン４０の窯尻４２との間は、ライジングダクト３４によって接続されている。ライジングダクト３４を介して、ロータリーキルン４０からの排ガスが、仮焼炉３０に導入される。ロータリーキルン４０で発生する排ガスは、燃焼排ガスを含む。ロータリーキルン４０からの排ガスは、仮焼炉３０、サイクロンＣ４、サイクロンＣ３、サイクロンＣ２、及びサイクロンＣ１を流通し、排ガスとセメント原料との間で熱交換が行われる。

仮焼炉３０は、ロータリーキルン４０からの排ガスと、仮焼炉３０に対して供給される熱エネルギー源とによって、セメント原料を仮焼する。すなわち、仮焼炉３０は、セメント原料を加熱する加熱炉である。仮焼炉３０の少なくとも一部は、円筒状に形成されている（図２も参照）。仮焼炉３０の少なくとも一部において、仮焼炉３０の側壁は、仮焼炉３０の中心軸まわりに沿って延びていてもよい。仮焼炉３０の中心軸は、仮想的なラインであり、例えば、鉛直方向に沿って延びるラインである。

ライジングダクト３４には、ライジングダクト３４内の排ガスを抽気するプローブ３６が接続されている。プローブ３６の下流には、クーラ及びバグフィルタ等を有する塩素バイパス設備が設置されており、プローブ３６で抽気された抽気ガス（排ガス）に含まれるダストが回収される。塩素バイパス設備を設置することで、製造装置１００内から、塩素系化合物及びアルカリ等の揮発分を低減することができる。なお、プローブ３６は、ライジングダクト３４に代えて、窯尻４２に接続されていてもよく、ライジングダクト３４と窯尻４２との境界部分に接続されていてもよい。

ロータリーキルン４０は、セメント原料を焼成してセメントクリンカ（以下、単に「クリンカ」という場合がある。）を生成する。すなわち、ロータリーキルン４０は、セメント原料を加熱する加熱炉である。ロータリーキルン４０は、燃料を燃焼するバーナ４４を備える。バーナ４４は、ロータリーキルン４０における下流側の端部（クリンカクーラ４８に近い端部）に配置されている。バーナ４４での燃焼によって、ロータリーキルン４０内において、セメント原料が、例えば１３００℃～１４５０℃に加熱される。ロータリーキルン４０では、予熱及び仮焼された後のセメント原料が、バーナ４４の燃焼によって加熱されてクリンカとなる。

ロータリーキルン４０で生成されたクリンカは、クリンカクーラ４８に排出される。クリンカクーラ４８は、外気等の冷却風によってクリンカを冷却する。クリンカクーラ４８において冷却された後のクリンカは、製造装置１００から排出される。クリンカクーラ４８でのクリンカの冷却に用いられた後のガスの一部が、抽気ガスとして仮焼炉３０に導入されてもよい。クリンカクーラ４８から仮焼炉３０に導入される抽気ガスの温度は、７００℃～１０００℃、又は８００℃～９００℃であってもよい。以下、仮焼炉３０への熱エネルギー源の導入について説明する。

＜熱エネルギー源の導入＞
図２には仮焼炉３０に熱エネルギー源を導入するための部分が模式的に示されている。製造装置１００は、熱エネルギー源供給部５０を備える。熱エネルギー源供給部５０は、２種以上の熱エネルギー源を供給する。二酸化炭素の排出量を削減する観点から、仮焼炉３０には、アンモニア（アンモニアガス）が熱エネルギー源の１種として導入される。仮焼炉３０に加えて、ロータリーキルン４０にアンモニア（アンモニアガス）が熱エネルギー源の１種として導入されてもよい。仮焼炉３０では、アンモニアガスが燃焼される。図２等において、「Ｚ」軸方向は鉛直方向を表し、「Ｓ」は仮焼炉３０の内部の空間を表す。

熱エネルギー源供給部５０は、１以上の供給部材６０（第１供給部材）を有する。図２に示される例においては、２つの供給部材６０が設けられている。供給部材６０は、仮焼炉３０の内部に対して、固形分を含む熱エネルギー源を供給する部材（バーナ）である。固形分とは、固形の熱エネルギー源を意味する。供給部材６０は、仮焼炉３０の内部に対して、固形分と燃焼用空気とを供給してもよい。

固形分は、例えば、微粉炭及び廃棄物の少なくとも一方を含む。仮焼炉３０の内部に供給される廃棄物は、廃プラスチック、ＲＤＦ（Refuse Derived Fuel）、又は肉骨粉等の１種類以上の廃棄物を含んでもよい。供給部材６０は、微粉炭と燃焼用空気とを供給してもよく、廃棄物と燃焼用空気とを供給してもよく、微粉炭、廃棄物、及び燃焼用空気を供給してもよい。

供給部材６０の端部には、固形分（例えば、微粉炭）と燃焼用空気とを仮焼炉３０の内部に対して吐出する（吹き込む）導入口６２が設けられている。供給部材６０のうちの導入口６２を含む端部は、ノズルとして機能する。供給部材６０のうちのノズルとして機能する端部は、水平に設置されてもよい。図３には、図２におけるＩＩＩを付した部分が拡大されて、その部分が模式的に示されている。図３に示されるように、供給部材６０の上記端部は、仮焼炉３０の側壁に接続されていてもよい。

供給部材６０は、その導入口６２まで、搬送用空気によって固形分を搬送してもよい。供給部材６０は、仮焼炉３０の内部に対して、固形分（固形分及び搬送用空気）と、燃焼用空気とを個別に供給してもよい。この場合、供給部材６０の端部における導入口６２には、固形分を吐出するための１以上の開口と、燃焼用空気を吐出するための１以上の開口とが含まれてもよい。固形分と搬送用空気とが個別に供給される場合、供給部材６０での搬送中において、固形分と燃焼用空気とが合流しない。

図２及び図３に示される例において、２つの供給部材６０の一方を「供給部材６０ａ」と表記し、他方を「供給部材６０ｂ」と表記する。供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂは、互いに同様の機能及び構成を有している。仮焼炉３０の内部でガスが流れる方向において、供給部材６０ａの導入口６２の少なくとも一部は、供給部材６０ｂの導入口６２の少なくとも一部と同じ位置に配置されている。仮焼炉３０の内部でガスが流れる方向（以下、「ガス流れ方向Ｆ」という。）は、仮焼炉３０のうちのロータリーキルン４０からの排ガスが導入される導入口３０ａから、その排ガスを含む燃焼ガスが排出される出口３０ｂに向かう方向で定義される。

図２及び図３に示される例では、ガス流れ方向Ｆは、鉛直方向に沿って下から上に向かう方向である。仮焼炉３０の内部において、ロータリーキルン４０からの排ガスを含む燃焼ガスが旋回しつつ流通する場合もあるが、上記ガス流れ方向Ｆは、排ガスの導入口３０ａと、燃焼ガスの出口３０ｂとの位置関係で定義される。供給部材６０ａの導入口６２の少なくとも一部の高さ位置は、供給部材６０ｂの導入口６２の高さ位置の少なくとも一部と一致してもよい。平面視（鉛直上方から視ること）において、供給部材６０ａの導入口６２と、供給部材６０ｂの導入口６２との間で、仮焼炉３０の中心軸まわりの周方向での位置が異なっている。一例では、上記周方向において、供給部材６０ａの導入口６２と供給部材６０ｂの導入口６２との間の角度（小さい方のずれの角度）が、１５０°～１８０°程度、１６０°～１８０°程度、又は１７０°～１８０°程度であってもよい。平面視での導入口６２の上記周方向における位置は、導入口６２の中心によって定義される。

平面視において、供給部材６０（供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂのそれぞれ）のうちのノズルとして機能する端部が延びる方向は、仮焼炉３０の側壁に対して垂直であってもよい。供給部材６０の上記端部が延びる方向は、導入口６２に垂直な方向に一致してもよい。これに代えて、仮焼炉３０内に形成されている旋回流に沿うように、平面視において、供給部材６０の上記端部が延びる方向が、仮焼炉３０の側壁に垂直な方向（仮焼炉３０の中心軸まわりの円周の径方向）に対して傾斜していてもよい。一例では、平面視において、仮焼炉３０の側壁に垂直な方向に対して上記端部が傾斜する角度が、１０°程度、２０°程度、３０°程度、又は４０°程度であってもよい。

供給部材６０が固形分として微粉炭を供給する場合において、１以上の供給部材６０から供給される微粉炭の成分、発熱量、及び粒度分布の一例について説明する。微粉炭の揮発分、水分、固定炭素、及び灰分それぞれの工業分析値（質量％：気乾ベース）は、次のような範囲であってもよい。
（ａ）揮発分の工業分析値は、２５質量％以上、２６質量％以上、２７質量％以上、又は２８質量％以上であってもよい。揮発分の工業分析値は、３５質量％以下、３４質量％以下、３３質量％以下、又は３２質量％以下であってもよい。一例では、揮発分の工業分析値は、２５～３５質量％、又は２８～３２質量％である。
（ｂ）水分の工業分析値は、２．０質量％以上、２．２質量％以上、２．４質量％以上、又は２．６質量％以上であってもよい。水分の工業分析値は、４．０質量％以下、３．８質量％以下、３．６質量％以下、又は３．４質量％以下であってもよい。一例では、水分の工業分析値は、２．０～４．０質量％、又は２．６質量％～３．４質量％である。
（ｃ）固定炭素の工業分析値は、４０質量％以上、４２質量％以上、４４質量％以上、又は４６質量％以上であってもよい。固定炭素の工業分析値は、６０質量％以下、５８質量％以下、５６質量％以下、又は５４質量％以下であってもよい。一例では、固定炭素の工業分析値は、４０～６０質量％、又は４６～５４質量％である。
（ｄ）灰分の工業分析値は、１０質量％以上、１１質量％以上、１２質量％以上、又は１３質量％以上であってもよい。灰分の工業分析値は、２５質量％以下、２４質量％以下、２３質量％以下、又は２２質量％以下であってもよい。一例では、灰分の工業分析値は、１０～２５質量％、又は１３～２２質量％である。

一例では、微粉炭の成分の工業分析値に関して、揮発分が２５～３５質量％であり、水分が２～４質量％であり、固定炭素が４０～６０質量％であり、灰分が１０～２５質量％である。微粉炭の成分の工業分析値は、ＪＩＳＭ８８１２「石炭類及びコークス類－工業分析方法」に記載の試験方法によって測定される分析値である。

微粉炭のＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）、及びＳ（硫黄）それぞれの化学分析値（質量％：気乾ベース）は、次のような範囲であってもよい。
（ａ）Ｃの化学分析値は、６０質量％以上、６１質量％以上、６２質量％以上、又は６３質量％以上であってもよい。Ｃの化学分析値は、７５質量％以下、７４質量％以下、７３質量％以下、又は７２質量％以下であってもよい。一例では、Ｃの化学分析値は、６０～７５質量％、又は６３～７２質量％である。
（ｂ）Ｈの化学分析値は、３．０質量％以上、３．２質量％以上、３．４質量％以上、又は３．６質量％以上であってもよい。Ｈの化学分析値は、５．０質量％以下、４．８質量％以下、４．６質量％以下、又は４．４質量％以下であってもよい。一例では、Ｈの化学分析値は、３～５質量％、又は３．６～４．４質量％である。
（ｃ）Ｏの化学分析値は、６．０質量％以上、６．２質量％以上、６．４質量％以上、又は６．６質量％以上であってもよい。Ｏの化学分析値は、９．０質量％以下、８．８質量％以下、８．６質量％以下、又は８．４質量％以下であってもよい。一例では、Ｏの化学分析値は、６～９質量％、又は６．６～８．４質量％である。
（ｄ）Ｎの化学分析値は、１．０質量％以上、１．１質量％以上、１．２質量％以上、又は１．３質量％以上であってもよい。Ｎの化学分析値は、３．０質量％以下、２．８質量％以下、２．６質量％以下、又は２．４質量％以下であってもよい。一例では、Ｎの化学分析値は、１～３質量％、又は１．３～２．４質量％である。
（ｅ）Ｓの化学分析値は、０．１質量％以上、０．２質量％以上、０．３質量％以上、又は０．４質量％以上であってもよい。Ｓの化学分析値は、１．０質量％以下、０．９質量％以下、０．８質量％以下、又は０．７質量％以下であってもよい。一例では、Ｓの化学分析値は、０．１～１．０質量％、又は０．４～０．７質量％である。

一例では、微粉炭の成分の化学分析値（気乾ベース）に関して、Ｃが６０～７５質量％であり、Ｈが３～５質量％であり、Ｏが６～９質量％であり、Ｎが１～３質量％であり、Ｓが０．１～１．０質量％である。微粉炭の成分の化学分析値（気乾ベース）は、ＪＩＳＭ８８１３「石炭類及びコークス類－元素分析方法」及びＪＩＳＭ８８１０「石炭類及びコークス類－サンプリング，分析並びに試験方法の通則」に記載の試験方法によって測定される分析値である。

微粉炭のＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、及びＳそれぞれの化学分析値（質量％：無水無灰ベース）は、次のような範囲であってもよい。
（ａ）Ｃの化学分析値は、７５質量％以上、７６質量％以上、７７質量％以上、又は７８質量％以上であってもよい。Ｃの化学分析値は、９０質量％以下、８９質量％以下、８８質量％以下、又は８７質量％以下であってもよい。一例では、Ｃの化学分析値は、７５～９０質量％、又は７８～８８質量％である。
（ｂ）Ｈの化学分析値は、４．０質量％以上、４．２質量％以上、４．４質量％以上、又は４．６質量％以上であってもよい。Ｈの化学分析値は、６．０質量％以下、５．８質量％以下、５．６質量％以下、又は５．４質量％以下であってもよい。一例では、Ｈの化学分析値は、４～６質量％、又は４．６～５．４質量％である。
（ｃ）Ｏの化学分析値は、８．０質量％以上、８．２質量％以上、８．４質量％以上、又は８．６質量％以上であってもよい。Ｏの化学分析値は、１１．０質量％以下、１０．８質量％以下、１０．６質量％以下、又は１０．４質量％以下であってもよい。一例では、Ｏの化学分析値は、８～１１質量％、又は８．６～１０．４質量％である。
（ｄ）Ｎの化学分析値は、１．０質量％以上、１．１質量％以上、１．２質量％以上、又は１．３質量％以上であってもよい。Ｎの化学分析値は、３．０質量％以下、２．９質量％以下、２．８質量％以下、又は２．７質量％以下であってもよい。一例では、Ｎの化学分析値は、１～３質量％、又は１．３～２．７質量％である。
（ｅ）Ｓの化学分析値は、０．１質量％以上、０．２質量％以上、０．３質量％以上、又は０．４質量％以上であってもよい。Ｓの化学分析値は、１．０質量％以下、０．９質量％以下、０．８質量％以下、又は０．７質量％以下であってもよい。一例では、Ｓの化学分析値は、０．１～１．０質量％、又は０．４～０．７質量％である。

一例では、微粉炭の成分の化学分析値（無水無灰ベース）に関して、Ｃが７５～９０質量％であり、Ｈが４～６質量％であり、Ｏが８～１１質量％であり、Ｎが１～３質量％であり、Ｓが０．１～１．０質量％である。微粉炭の成分の化学分析値（気乾ベース）は、ＪＩＳＭ８８１３「石炭類及びコークス類－元素分析方法」及びＪＩＳＭ８８１０「石炭類及びコークス類－サンプリング，分析並びに試験方法の通則」に記載の試験方法によって測定される分析値である。

微粉炭の発熱量（より詳細には、微粉炭の到着ベースでの低位発熱量）は、４５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、４７００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、４９００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、又は５１００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であってもよい。本開示において、微粉炭の発熱量は、低位発熱量（到着ベース）を意味する。微粉炭の発熱量は、６５００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、６３００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、６１００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、又は５９００ｋｃａｌ／ｋｇ以下であってもよい。一例では、微粉炭の発熱量は、４５００～６５００ｋｃａｌ／ｋｇ、又は５１００～５９００ｋｃａｌ／ｋｇである。微粉炭の発熱量、すなわち微粉炭の低位発熱量（到着ベース）は、ＪＩＳＭ８８１４「石炭類及びコークス類－ボンブ熱量計による総発熱量の測定方法及び真発熱量の計算方法」に記載の試験方法によって測定される。

微粉炭の粒度分布（粒度区分ごとの質量割合）は、次のような範囲であってもよい。粒度区分ごとの質量割合（質量％）は、微粉炭全体の質量に対する当該粒度区分の粒子の質量の割合を意味する。
（ａ）粒径が８．００μｍ未満の粒子は、１５質量％以下、１３質量％以下、１１質量％以下、又は９質量％以下であってもよい。粒径が８．００μｍ未満の粒子が含まれていなくてもよい。
（ｂ）粒径が８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒子は、５質量％以上、６質量％以上、７質量％以上、又は８質量％以上であってもよい。粒径が８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒子は、２０質量％以下、１９質量％以下、１８質量％以下、又は１７質量％以下であってもよい。一例では、粒径が８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒子は、５～２０質量％、又は８～１７質量％である。
（ｃ）粒径が１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒子は、２０質量％以上、２２質量％以上、２４質量％以上、又は２６質量％以上であってもよい。粒径が１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒子は、４０質量％以下、３８質量％以下、３６質量％以下、又は３４質量％以下であってもよい。一例では、粒径が１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒子は、２０～４０質量％、又は２６～３４質量％である。
（ｄ）粒径が３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒子は、２０質量％以上、２２質量％以上、２４質量％以上、又は２６質量％以上であってもよい。粒径が３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒子は、４０質量％以下、３８質量％以下、３６質量％以下、又は３４質量％以下であってもよい。一例では、粒径が３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒子は、２０～４０質量％、又は２６～３４質量％である。
（ｅ）粒径が６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒子は、１０質量％以上、１２質量％以上、１４質量％以上、又は１６質量％以上であってもよい。粒径が６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒子は、３０質量％以下、２８質量％以下、２６質量％以下、又は２４質量％以下であってもよい。一例では、粒径が６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒子は、１０～３０質量％、又は１６～２４質量％である。
（ｆ）粒径が１２８．００μｍ以上の粒子は、１０質量％以下、９質量％以下、８質量％以下、又は７質量％以下であってもよい。粒径が１２８．００μｍ以上の粒子が含まれていなくてもよい。

一例では、微粉炭の粒度分布に関して、８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒径を有する粒子が５～２０質量％であり、１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒径を有する粒子が１０～３０質量％である。この場合において、８．００μｍ未満の粒径を有する粒子と、１２８．００μｍ以上の粒径を有する粒子との少なくとも一方が微粉炭に含まれてもよく、これらの粒子が双方とも微粉炭に含まれていなくてもよい。微粉炭の粒度分布（粒径）は、ＪＩＳＺ８８２５「粒子径解析－レーザ回折・散乱法」に記載の試験方法によって測定される。

熱エネルギー源供給部５０は、１以上の供給部材７０（第２供給部材）を有する。図２に示される例においては、２つの供給部材７０が設けられている。供給部材７０は、仮焼炉３０の内部に対して、熱エネルギー源として、アンモニアを供給する部材（バーナ）である。供給部材７０は、アンモニアを含むアンモニア含有ガスを供給するように構成されている。供給部材７０により供給されるアンモニア含有ガスは、アンモニアガスのみであってもよく、アンモニアガスと、空気又はメタン等の他のガスとの混合ガスであってもよい。

図３に示されるように、供給部材７０は、仮焼炉３０の内部に対して、燃焼用空気と共にアンモニアを供給してもよい。供給部材７０では、仮焼炉３０の内部に導入される前に、アンモニアと燃焼用空気とが合流してもよく、合流せずに、アンモニアと燃焼用空気とが個別に供給されてもよい。アンモニアと共に供給される燃焼用空気の空気比は、例えば、０．１～１．０である。空気比は、供給部材７０から供給されるアンモニアを理論的に完全燃焼させるのに必要な最小限の空気量に対して、実際に供給する空気の量の比で定義される。

供給部材７０からの燃焼用空気の空気比は、アンモニアの燃焼を促進する観点から、０．１５以上、０．２以上、又は、０．２５以上であってもよい。供給部材７０からの燃焼用空気の空気比は、効率的に空気を導入する観点から、０．９以下、０．８以下、又は、０．７以下であってもよい。一例では、塩素バイパス設備からの排ガスが、燃焼用空気として、供給部材７０及び供給部材６０のそれぞれから導入される。

供給部材７０は、仮焼炉３０が運転している期間において連続してアンモニア含有ガスを供給してもよく、仮焼炉３０が運転している期間の一部において、アンモニア含有ガスを供給してもよい。

供給部材７０から供給されるアンモニア含有ガスの一部が熱エネルギー源に用いられ、別の一部が脱硝に用いられてもよい。すなわち、以下の式（１）のみならず、式（２）のように反応してもよい。
ＮＨ_３＋１／４Ｏ_２ → １／２Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ （１）
ＮＨ_３＋ＮＯ＋１／４Ｏ_２ → Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ （２）
仮焼炉３０は、燃焼反応及び脱硝反応の両方が進み得る温度域を有するため、アンモニアの燃焼反応及び脱硝反応の両方を行うことができる。これによって、二酸化炭素及び窒素酸化物の両方の排出量を低減することができる。

供給部材７０から供給されるアンモニア含有ガスに含まれるアンモニアが、仮焼炉３０において燃焼及び脱硝の両方を行ってもよいし、供給部材７０からのアンモニアの全て又は大部分を燃焼反応に利用し、脱硝反応に用いられるアンモニアを供給部材７０とは別の位置にある導入口２０から供給してもよい。導入口２０から供給されるアンモニア含有ガスは、アンモニアのみを含んでいてもよいし、アンモニアガスと他のガスとの混合ガスであってもよい。導入口２０は、例えば、仮焼炉３０の出口３０ｂとサイクロンＣ４とを接続し、仮焼炉３０からの排ガスが流通する接続部３８に設けられる。

供給部材７０の端部には、アンモニア含有ガスを仮焼炉３０の内部に対して吐出する（吹き込む）導入口７２が設けられている。供給部材７０のうちの導入口を含む端部は、ノズルとして機能する。供給部材７０の導入口には、アンモニア含有ガスを導入するための１以上の開口が設けられてもよい。供給部材７０の端部における導入口７２には、アンモニア含有ガスを吐出するための１以上の開口に加えて、燃焼用空気を吐出するための１以上の開口が含まれてもよい。アンモニア含有ガスと共に導入される燃焼用空気の一部は、導入口７２から旋回流として吐出されてもよく、燃焼用空気の他の一部は、導入口７２から旋回せずに（例えば、直進するように）吐出されてもよい。供給部材７０のうちのノズルとして機能する端部は、水平に設置されてもよい。図３に示されるように、供給部材７０の上記端部は、仮焼炉３０の側壁に接続されていてもよい。

図２及び図３に示される例において、２つの供給部材７０の一方を「供給部材７０ａ」と表記し、他方を「供給部材７０ｂ」と表記する。供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂは、互いに同様の機能及び構成を有している。仮焼炉３０内のガス流れ方向Ｆにおいて、供給部材７０ａの導入口７２の少なくとも一部は、供給部材７０ｂの導入口７２の少なくとも一部と同じ位置に配置されている。ガス流れ方向Ｆが鉛直方向に沿う場合、供給部材７０ａの導入口７２の少なくとも一部の高さ位置は、供給部材７０ｂの導入口７２の少なくとも一部の高さ位置と一致してもよい。平面視において、供給部材７０ａの導入口７２と、供給部材７０ｂの導入口７２との間で、仮焼炉３０の中心軸まわりの周方向での位置が異なっている。一例では、上記周方向において、供給部材７０ａの導入口７２と供給部材７０ｂの導入口７２との間の角度（小さい方のずれの角度）が、１５０°～１８０°程度、１６０°～１８０°程度、又は１７０°～１８０°程度であってもよい。平面視での導入口７２の上記周方向における位置は、導入口７２の中心によって定義される。

平面視において、供給部材７０（供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂのそれぞれ）のうちのノズルとして機能する端部が延びる方向は、仮焼炉３０の側壁に対して垂直であってもよい。供給部材７０の上記端部が延びる方向は、導入口７２に垂直な方向に一致してもよい。これに代えて、仮焼炉３０内に形成されている旋回流に沿うように、平面視において、供給部材７０の上記端部が延びる方向が、仮焼炉３０の側壁に垂直な方向（仮焼炉３０の中心軸まわりの円周の径方向）に対して傾斜していてもよい。一例では、平面視において、仮焼炉３０の側壁に垂直な方向に対して上記端部が傾斜する角度が、１０°程度、２０°程度、３０°程度、又は４０°程度であってもよい。

続いて、１以上の供給部材７０と、１以上の供給部材６０との互いの位置関係について説明する。以下では、１つの供給部材７０と１つの供給部材６０とに着目して、互いの位置関係を説明するが、供給部材７０と供給部材６０との全ての組合せについて、同じ位置関係が成立する。

供給部材７０は、供給部材６０とは別体に形成されている。すなわち、供給部材７０は、供給部材６０に対して物理的に分離している。供給部材７０は、供給部材６０が熱エネルギー源を供給する位置とは異なる位置から、アンモニアガスを吐出する。つまり、供給部材６０が仮焼炉３０の内部に対して固形分を供給する位置と、供給部材７０が仮焼炉３０の内部に対してアンモニア含有ガスを供給する位置とは、互いに異なっている。本開示において、互いに異なる位置（箇所）から熱エネルギー源を供給（吐出）するとは、別体に構成された２つの供給部材が、それぞれ熱エネルギー源を供給（吐出）することを意味する。

仮焼炉３０内のガス流れ方向Ｆを基準として、供給部材７０がアンモニアを供給する位置は、供給部材６０が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されている。供給部材７０がアンモニアを供給する位置は、供給部材７０のアンモニア（アンモニア含有ガス）を吐出する導入口７２の位置に相当し、以下、この位置を「供給部材７０の供給位置」と称する。供給部材６０が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置は、供給部材６０の当該熱エネルギー源を吐出する導入口６２の位置に相当し、以下、この位置を「供給部材６０の供給位置」と称する。ガス流れ方向Ｆが鉛直方向に沿う場合、供給部材７０の導入口７２の最上位置（最も上方に位置する箇所）は、供給部材６０の導入口６２の最下位置（最も下方に位置する箇所）よりも下方に位置する。

以上のように、１以上の供給部材７０の供給位置（の全て）が、１以上の供給部材６０の供給位置（の全て）に対してガス流れ方向Ｆにおいて上流側に配置されている。ガス流れ方向Ｆが鉛直方向に沿う場合、１以上の供給部材７０の供給位置（の全て）が、１以上の供給部材６０の供給位置（の全て）よりも低い位置に配置されている。図２に示される例においては、供給部材７０ａの供給位置は、供給部材６０ａの供給位置及び供給部材６０ｂの供給位置の双方よりも低い位置に配置されている。供給部材７０ｂの供給位置も、供給部材６０ａの供給位置及び供給部材６０ｂの供給位置の双方よりも低い位置に配置されている。平面視において、供給部材６０ａの供給位置と供給部材７０ａの供給位置とは互いに略一致してもよく、供給部材６０ｂの供給位置と供給部材７０ｂの供給位置とは互いに略一致してもよい。アンモニア又は固形分の燃焼に影響が及ばない範囲で、平面視において、供給部材６０ａ（供給部材６０ｂ）の供給位置と供給部材７０ａ（供給部材７０ｂ）の供給位置とが互いに異なっていてもよい。一例では、平面視において、互いの供給位置が、仮焼炉３０の中心軸まわりの周方向で１０°程度、２０°程度、又は３０°程度ずれていてもよい。

仮焼炉３０の内部へのアンモニアの供給に起因して、仮焼炉３０から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素濃度が増加する懸念がある。一酸化炭素濃度が上昇する要因として、次の２つのことが考えられる。
（Ａ）アンモニアの燃焼による微粉炭等の固形分の燃焼阻害
（Ｂ）アンモニアと二酸化炭素との反応

要因（Ａ）に関して、固形分の周辺の酸素が、可燃性ガスであるアンモニアガスの燃焼で先に消費され、固形分の燃焼反応に必要な酸素が一時的に不足することによるものと考えられる。一般的に、固形分（固体）の燃焼は、固形分がガスとチャーとに熱分解され、それらが個別に燃焼する段階を経ることから、固形分よりも可燃性ガス（アンモニアガス）の燃焼速度が速いと推定される。仮焼炉３０内のガス流れ方向Ｆにおいて、相対的に燃焼速度が遅い固形分と、相対的に燃焼速度が速いアンモニアガスを同じ位置から供給する場合、又は、上流側で固形分を供給し、下流側でアンモニアガスを供給する場合を考える。これらの場合、上述した燃焼速度の違いから、アンモニアガスの燃焼により、下流側の供給位置の周辺において酸素が消費され、上流側の供給位置では燃焼が完了していない固形分を燃焼させるための酸素が一時的に不足する。その結果、一酸化炭素の発生が促進される。

これに対して、製造装置１００では、ガス流れ方向Ｆにおいて、供給部材７０により上流側でアンモニアガスが供給され、供給部材６０により下流側で固形分が供給される。この場合、下流側で供給された固形分の周辺において、アンモニアガスの燃焼に起因して酸素が不足してしまう可能性を低減できる。また、固形分の燃焼により発生した二酸化炭素とアンモニアとの反応を抑制できると考えられる。そのため、上流側でアンモニアガスを供給し、下流側で固形分を供給することで、アンモニアガスに起因した一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。

熱エネルギー源供給部５０は、以下に定義される発熱量割合が０．０１～０．９０となるように、各種の熱エネルギー源を仮焼炉３０の内部に対して供給する。
発熱量割合：１以上の供給部材６０及び１以上の供給部材７０から供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、１以上の供給部材７０から供給されるアンモニアの発熱量の割合。
上記合計発熱量は、１以上の供給部材６０から供給される全ての熱エネルギー源の発熱量と、１以上の供給部材７０から供給される全ての熱エネルギー源の発熱量との合計である。１以上の供給部材７０から供給されるアンモニアの発熱量は、１以上の供給部材７０から供給される全てのアンモニアの発熱量である。本開示において、アンモニアの発熱量は、低位発熱量（無水ベース）を意味する。アンモニアの発熱量は、３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、３２００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、３４００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、又は３６００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であってもよい。アンモニアの発熱量は、６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、５８００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、５６００ｋｃａｌ／ｋｇ以下、又は５４００ｋｃａｌ／ｋｇ以下であってもよい。一例では、アンモニアの発熱量は、３０００～６０００ｋｃａｌ／ｋｇ、又は３６００～５４００ｋｃａｌ／ｋｇである。

上記発熱量割合は、アンモニアの有効利用を促進する観点から、０．０５以上、０．１以上、０．１５以上、又は０．２０以上であってもよい。上記発熱量割合は、アンモニアに起因した固形分の燃焼阻害を抑制する観点から、０．７以下、０．５５以下、０．５０以下、０．４５以下、０．４以下、０．３５以下、又は０．３以下であってもよい。上記発熱量割合は、０．０１～０．５５であってもよい。この場合、上記合計発熱量に対する、１以上の供給部材６０から供給される固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合は、０．４５～０．９９であってもよい。上記発熱量割合は、０．０１～０．３であってもよい。この場合、上記合計発熱量に対する、１以上の供給部材６０から供給される固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合は、０．７～０．９９であってもよい。これらの発熱量の割合は、各種熱エネルギー源の供給量を用いて演算することができる。

製造装置１００は、１以上の供給部材８０（第３供給部材）を備えてもよい。図２に示される例においては、１つの供給部材８０が設けられているが、２以上の供給部材８０が設けられてもよい。供給部材８０は、仮焼炉３０の内部に対して、温度が７００℃～１０００℃であり、酸素を含む熱ガスを供給する部材である。供給部材８０から供給される熱ガスの温度は、８００℃～９００℃であってもよい。供給部材８０は、クリンカクーラ４８からの抽気ガスを上記熱ガスとして、仮焼炉３０の内部に対して供給してもよい。

供給部材８０の端部には、熱ガスを仮焼炉３０の内部に対して吐出する（吹き込む）導入口が設けられている。供給部材８０により熱ガスが供給される位置は、供給部材８０の端部に設けられた導入口の位置に相当し、以下、この位置を「供給部材８０の供給位置」という。仮焼炉３０内のガス流れ方向Ｆにおいて、１以上の供給部材８０の供給位置は、１以上の供給部材６０の供給位置に対応する位置か、又は当該供給位置よりも上流側に配置され、且つ、１以上の供給部材７０の供給位置よりも下流側に配置されていてもよい。仮焼炉３０内のガス流れ方向Ｆにおいて、供給部材８０の供給位置が、供給部材６０の供給位置に対応する位置にあるとは、供給部材８０の導入口の少なくとも一部と、供給部材６０の導入口６２の少なくとも一部とが、互いに同じ位置にあることを意味する。供給部材８０から熱ガスを仮焼炉３０の内部に対して吹き込むことによって、固形分の燃焼性をより向上させることができる。

図２に示される例においては、供給部材８０の供給位置が、供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂの双方の供給位置よりも下方に位置する。すなわち、供給部材８０の導入口の最上位置は、供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂの双方における導入口の最下位置よりも下方に位置する。また、供給部材８０の供給位置は、供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂの双方の供給位置よりも上方に位置する。すなわち、供給部材８０の導入口の最下位置は、供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂの双方における導入口の最上位置よりも上方に位置する。供給部材８０の供給位置は、供給部材６０の供給位置と供給部材７０の供給位置との間において、供給部材６０の供給位置寄りに配置されていてもよい。図２に示される例とは異なり、供給部材８０の供給位置の高さ位置が、供給部材６０ａの供給位置の高さ位置に一致し、供給部材６０ｂの供給位置の高さ位置に一致してもよい。供給位置同士の高さ位置が一致するとは、１つの供給部材の導入口の少なくとも一部の高さ位置が、他の１つの供給部材の導入口の少なくとも一部の高さ位置と同じであることを意味する。１つの供給部材８０に加えて、他の供給部材８０が設けられる場合、供給部材６０及び供給部材７０に対する他の供給部材８０の位置関係も同様である。

１つの供給部材６０と１つの供給部材８０が設けられる場合、平面視において、仮焼炉３０の中心軸まわりの周方向で、供給部材８０の供給位置が、下流に位置する供給部材６０の位置と略一致してもよく、又は、互いのずれの角度が３０°程度以下であってもよい。この場合、より効果的に固形分の周囲の燃焼温度を高めることが可能となる。２つの供給部材６０と２つの供給部材８０とが設けられる場合でも、供給部材６０の供給位置と対応する供給部材８０の供給位置との周方向のずれ程度は、略一致するか、又は、３０°程度以下のずれであってもよい。

［セメントクリンカの製造方法］
続いて、セメントクリンカの製造方法の一例として、製造装置１００において実行されるクリンカの製造過程について説明する。製造装置１００において実行されるクリンカの製造過程は、例えば、予熱工程と、仮焼工程と、焼成工程と、冷却工程と、を含む。これらの工程は、少なくとも部分的に重複した期間においてそれぞれ実行される。予熱工程は、サイクロンＣ１～Ｃ４において、ロータリーキルン４０からの排ガス等を含む高温のガスにより、セメント原料を予熱する工程である。

仮焼工程は、仮焼炉３０において、ロータリーキルン４０からの排ガスと、仮焼炉３０の内部に供給される各種の熱エネルギー源とにより、セメント原料を仮焼する工程である。焼成工程は、ロータリーキルン４０において、バーナ４４からの燃焼ガスにより、セメント原料の焼成を行う工程である。冷却工程は、クリンカクーラ４８において、ロータリーキルン４０で生成されたクリンカを冷却する工程である。

上記仮焼工程について、その一例を詳細に説明する。仮焼工程は、例えば、第１供給工程と、第２供給工程と、第３供給工程と、加熱工程と、を含む。第１供給工程、第２供給工程、第３供給工程、及び加熱工程は、少なくとも部分的に重複した期間においてそれぞれ実行される。第１供給工程は、仮焼炉３０の内部に対して、１以上の供給部材６０により、固形分を含む熱エネルギー源を供給する工程である。第１供給工程では、例えば、供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂ（２つの供給部材６０）のそれぞれから、固形分を含む熱エネルギー源が供給される。第１供給工程において各供給部材６０から供給される固形分は、微粉炭であってもよく、廃棄物であってもよく、微粉炭及び廃棄物の両方であってもよい。

第２供給工程は、仮焼炉３０の内部に対して、１以上の供給部材７０により、アンモニアを供給する工程である。第２供給工程では、例えば、２つの供給部材７０である供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂ（２つの供給部材７０）のそれぞれから、アンモニア含有ガスが供給される。第２供給工程において、アンモニアが、空気比が０．１～１．０である空気と共に仮焼炉３０の内部に対して供給されてもよい。第２供給工程において各供給部材７０がアンモニアを供給する位置は、ガス流れ方向Ｆを基準として、第１供給工程において各供給部材６０が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも、上流側に位置する。

第１供給工程及び第２供給工程において仮焼炉３０に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、第２供給工程において仮焼炉３０に供給されるアンモニアの発熱量の割合は、０．０１～０．９０である。アンモニアの発熱量に係る上記割合は、０．０１～０．５５であってもよい。この場合、第１供給工程及び第２供給工程において仮焼炉３０に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、第１供給工程において仮焼炉３０に供給される固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合は、０．４５～０．９９であってもよい。

第３供給工程は、仮焼炉３０の内部に対して、１以上の供給部材８０（例えば、１つ又は２つの供給部材８０）により酸素を含む熱ガスを供給する工程である。供給部材８０から供給される熱ガスの温度は、９００℃～１２００℃であってもよい。供給部材８０から供給される熱ガスとして、クリンカクーラ４８でのクリンカの冷却に用いられた後の抽気ガスが利用されてもよい。第３供給工程において供給部材８０が熱ガスを供給する位置は、ガス流れ方向Ｆを基準として、第１供給工程において各供給部材６０が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置に一致するか、当該位置よりも上流側に位置してもよい。第３供給工程において供給部材８０が熱ガスを供給する位置は、ガス流れ方向Ｆを基準として、第２供給工程において各供給部材７０がアンモニアを供給する位置よりも、下流側に位置してもよい。

加熱工程は、仮焼炉３０において、アンモニアガスを燃焼しつつ、セメント原料を加熱する工程である。仮焼工程は、脱硝工程を含んでもよい。例えば、脱硝工程では、仮焼炉３０の上部（出口３０ｂ）とサイクロンＣ４とを接続する接続部３８に設けられた導入口２０から、接続部３８内にアンモニア含有ガスが供給される。これにより、仮焼炉３０での仮焼に用いられた後の排ガスに対して脱硝処理が行われる。

［シミュレーションによる検証結果］
続いて、仮焼炉３０の内部に対してアンモニアを供給することによる影響を検証するためのシミュレーションの実行結果について説明する。解析ソフトウェアとして、（株）アールフロー社製の熱流体・粉体解析ソフトウェア「Ｒ－ＦＬＯＷ」を用いてシミュレーションを行った。シミュレーション上の仮焼炉３０の条件では、下段に２つのバーナを配置し、上段に２つのバーナを配置した。以下、下段に配置された２つのバーナを、「下段バーナ１」及び「下段バーナ２」と称し、上段に配置された２つのバーナを、「上段バーナ１」及び「上段バーナ２」と称する。下段バーナ１及び下段バーナ２は、それぞれ供給部材７０ａ及び供給部材７０ｂに対応し、上段バーナ１及び上段バーナ２は、それぞれ供給部材６０ａ及び供給部材６０ｂに対応する。固形分として廃棄物を含まずに微粉炭のみが供給されるものとした。純度１００％のアンモニアが供給されるとものと想定し、アンモニアの低位発熱量（無水ベース，純度１００％）を４，４２７ｋｃａｌ／ｋｇ、すなわち、１．８６×１０^７Ｊ／ｋｇとした。

シミュレーションで想定した微粉炭の成分に関する工業分析値（質量％：気乾ベース）、化学分析値（質量％：気乾ベース）、及び化学分析値（質量％：無水無灰ベース）を、下記の表１に示す。また、微粉炭の低位発熱量（到着ベース）を５，７４９ｋｃａｌ／ｋｇ、すなわち、２．４１５×１０^７Ｊ／ｋｇとした。

シミュレーションで想定した微粉炭の粒度分布を、下記の表２に示す。

上記の表２において、粒径８．００μｍでの積算質量割合（１１．００質量％）は、微粉炭の全体質量に対する８．００μｍ未満の粒子の質量の割合を意味する。粒径８．００μｍでの質量割合（６．００質量％）は、微粉炭の全体質量に対する、粒径が４．００μｍ以上、且つ８．００μｍ未満の粒子の質量の割合を意味する。８．００μｍ以外の粒径の欄も同様である。

（参考例）
４つのバーナ全てから、微粉炭を供給する場合のシミュレーションを行った。そのシミュレーションの条件の概要を下記に示す。
・上段バーナ１，２：各バーナから供給される微粉炭の熱量割合を２５％、供給量を１．３ｔ／ｈとした。
・下段バーナ１，２：各バーナから供給される微粉炭の熱量割合を２５％、供給量を１．３ｔ／ｈとした。
・各バーナにおいて、微粉炭が搬送用空気により搬送されるとし、その搬送用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。つまり、各バーナからの搬送用空気に起因した酸素量は、５００×０．２１＝１０５Ｎｍ^３／ｈとなる。
・各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）とは別に燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。つまり、各バーナからの燃焼用空気に起因した酸素量は、１２００×０．１８＝２１６Ｎｍ^３／ｈとなる。
・仮焼炉３０の導入口３０ａから導入される上昇流の流量を４０，０００Ｎｍ^３／ｈとし、その上昇流の酸素濃度を４％とした。つまり、下段バーナ１，２のうちの片側の１つのバーナに着目すると、そのバーナ（例えば、下段バーナ１）付近の酸素には、搬送用空気及び燃焼用空気の酸素とは別に、仮焼炉３０内の上昇流の半分（片側分）から、４００００／２×０．０４＝８００Ｎｍ^３／ｈの酸素が加わる。
・熱量割合２５％に相当する１．３ｔ／ｈの微粉炭の理論燃焼酸素量は、１８３０Ｎｍ^３／ｈである。これに対して、下段バーナ１付近での酸素量は、１０５＋２１６＋８００＝１１２１Ｎｍ^３／ｈである。つまり、下段バーナ１付近では、微粉炭の理論燃焼酸素量を下回り、空気比は１１２１/１８３０＝０．６１となる。

各バーナに係る熱量割合は、上段バーナ１，２及び下段バーナ１，２から供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、当該バーナから供給される熱エネルギーの発熱量の割合を意味する。酸素濃度は、体積基準での濃度（体積％）を意味する。

参考例に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度ソース分布を図４に示す。図４に示されるコンター図が、仮焼炉３０の内部でのＣＯ_２の濃度ソース分布のシミュレーション結果である。コンター図における色の濃さが、単位時間及び単位容積当たりに発生・消失するＣＯ_２の量を表す。コンター図の下端が、仮焼炉３０の導入口３０ａに相当し、コンター図の上端が、仮焼炉３０の出口３０ｂ（出口）に相当する。図４に示される結果から、微粉炭の燃焼速度は遅く、仮焼炉３０の出口付近まで、ＣＯ_２の発生が継続していることが分かる。

（実施例１）
図２等で説明した熱エネルギー源の導入と同様に、上段バーナ１，２から微粉炭を供給し、下段バーナ１，２からアンモニアを供給する場合のシミュレーションを行った。そのシミュレーションの条件の概要を下記に示す。仮焼炉３０内の上昇流の条件は、参考例と同じである。
・上段バーナ１，２：各バーナから供給される微粉炭の供給量を２ｔ／ｈとした。
・上段バーナ１，２の各バーナにおいて、微粉炭が搬送用空気により搬送されるとし、その搬送用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。
・上段バーナ１，２の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）とは別に、燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・下段バーナ１，２：各バーナから供給されるアンモニアの供給量を１，１００Ｎｍ^３／ｈとした。
・下段バーナ１，２の各バーナにおいて、アンモニアとは別に燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・下段バーナ１，２の各バーナにおいて、上記の（アンモニア＋燃焼用空気）とは別の燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。

実施例１に係る上記条件において、上段バーナ１，２の各バーナからの微粉炭の熱量割合は３８％であり、下段バーナ１，２の各バーナからのアンモニアの熱量割合は１２％である。言い換えると、４つの全てのバーナからの供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、下段バーナ１，２から供給されるアンモニアの熱量の割合（上述した発熱量割合に相当）は、０．２４である。

実施例１に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度ソース分布を図５に示す。図５に示されるシミュレーション結果は、図４に示されるシミュレーション結果に対応する。実施例１に係るシミュレーションにおいても、微粉炭の燃焼速度は遅く、仮焼炉３０の出口付近まで、ＣＯ_２の発生が継続していることが分かる。

実施例１に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生するアンモニア（ＮＨ_３）の濃度ソース分布を図６に示す。図６に示されるコンター図が、仮焼炉３０の内部でのＮＨ_３の濃度ソース分布のシミュレーション結果である。コンター図における色の濃さが、単位時間及び単位容積当たりに発生・消失するＮＨ_３の量を表す。コンター図の下端が、仮焼炉３０の導入口３０ａに相当し、コンター図の上端が、仮焼炉３０の出口３０ｂに相当する。図６に示される結果から、アンモニアの燃焼速度は速く、下段バーナから供給した直後にアンモニアは消失することが分かる。

実施例１に係る上記条件において、アンモニア１１００Ｎｍ^３／ｈの理論燃焼酸素は、上述した式（１）より、１１００×３／４＝８２５Ｎｍ^３／ｈである。下段バーナ１付近の酸素の量は、燃焼用空気の供給量及び酸素濃度から、１２００×０．１８＋５００×０．２１＝３２１Ｎｍ^３／ｈである。なお、下段バーナ１からの燃焼用空気の空気比は、３２１／８２５（約０．３９）である。下段バーナ１付近の酸素には、燃焼用空気の酸素とは別に、仮焼炉３０内の上昇流の半分（片側分）から、４００００／２×０．０４＝８００Ｎｍ^３／ｈの酸素が加わり、合計で１１２１Ｎｍ^３／ｈとなり、理論燃焼酸素を上回る。理論燃焼酸素を上回る酸素によって、下段バーナ１からのアンモニアは、計算上は完全燃焼する。上段バーナ１の付近には、酸素を優先的に消費するアンモニアは存在しない。

（実施例２）
実施例１と同様に、上段バーナ１，２から微粉炭を供給し、下段バーナ１，２からアンモニアを供給する場合のシミュレーションを行った。そのシミュレーションの条件の概要を下記に示す。仮焼炉３０内の上昇流の条件は、参考例と同じである。
・上段バーナ１，２：各バーナから供給される微粉炭の供給量を１．３ｔ／ｈとした。
・上段バーナ１，２の各バーナにおいて、微粉炭が搬送用空気により搬送されるとし、その搬送用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。
・上段バーナ１，２の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）とは別に燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・下段バーナ１，２：各バーナから供給されるアンモニアの供給量を２，３００Ｎｍ^３／ｈとした。
・下段バーナ１，２の各バーナにおいて、アンモニアとは別に燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・下段バーナ１，２の各バーナにおいて、上記の（アンモニア＋燃焼用空気）とは別の燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。

実施例２に係る上記条件において、上段バーナ１，２の各バーナからの微粉炭の熱量割合は２５％であり、下段バーナ１，２の各バーナからのアンモニアの熱量割合は２５％である。言い換えると、４つの全てのバーナからの供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、下段バーナ１，２から供給されるアンモニアの熱量の割合（上述した発熱量割合に相当）は、０．５０である。

実施例２に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度ソース分布を図７に示す。図７に示されるシミュレーション結果は、図４に示されるシミュレーション結果に対応する。実施例２に係るシミュレーションにおいても、微粉炭の燃焼速度は遅く、仮焼炉３０の出口付近まで、ＣＯ_２の発生が継続していることが分かる。

実施例２に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生するアンモニア（ＮＨ_３）の濃度ソース分布を図８に示す。図８に示されるシミュレーション結果は、図６に示されるシミュレーション結果に対応する。図８に示される結果から、アンモニアの燃焼速度は速く、下段バーナから供給した直後に、ほとんどのアンモニアが消失することが分かる。

実施例２に係る上記条件において、アンモニア２，３００Ｎｍ^３／ｈの理論燃焼酸素は、上述した式（１）より、２３００×３／４＝１７２５Ｎｍ^３／ｈである。下段バーナ１付近の酸素の量は、燃焼用空気の供給量及び酸素濃度から、１２００×０．１８＋５００×０．２１＝３２１Ｎｍ^３／ｈである。下段バーナ１付近には、燃焼用空気の酸素とは別に、仮焼炉３０内の上昇流の半分（片側分）から、４００００／２×０．０４＝８００Ｎｍ^３／ｈの酸素が加わり、合計で１１２１Ｎｍ^３／ｈとなり、空気比は１１２１/１７２５＝０．６５となる。発生する未燃のアンモニアは上方に向かって拡散しガス流れ下流から導入されるクーラ抽気ガス（例えば、酸素濃度２０％以上）によって完全燃焼する。微粉炭が供給される上段バーナ１の付近には、酸素を優先的に消費するアンモニアは存在しない。

（比較例１）
上段バーナ１及び下段バーナ１から微粉炭とアンモニアとを供給し、上段バーナ２及び下段バーナ２から微粉炭を供給する場合のシミュレーションを行った。そのシミュレーションの条件の概要を下記に示す。仮焼炉３０内の上昇流の条件は、参考例と同じである。
・上段バーナ１及び下段バーナ１：各バーナから供給される微粉炭の供給量を１ｔ／ｈとし、アンモニアの供給量を１，１００Ｎｍ^３／ｈとした。
・上段バーナ２及び下段バーナ２：各バーナから供給される微粉炭の供給量を１ｔ／ｈとした。
・４つのバーナの各バーナにおいて、微粉炭が搬送用空気により搬送されるとし、その搬送用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。
・上段バーナ１及び下段バーナ１の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）及びアンモニアとは別に、燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・上段バーナ２及び下段バーナ２の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）とは別に、燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。

比較例１に係る上記条件において、４つの各バーナからの微粉炭の熱量割合は１９％であり、上段バーナ１及び下段バーナ１の各バーナからのアンモニアの熱量割合は１２％である。比較例１に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度ソース分布を図９に示す。図９に示されるシミュレーション結果は、図４に示されるシミュレーション結果に対応する。比較例１に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生するアンモニア（ＮＨ_３）の濃度ソース分布を図１０に示す。図１０に示されるシミュレーション結果は、図６に示されるシミュレーション結果に対応する。図９及び図１０に示される結果においても、微粉炭の燃焼速度は遅く、仮焼炉３０の出口付近までＣＯ_２の発生が継続していることと、及びアンモニアの燃焼速度が速いことが分かる。

比較例１に係る上記条件から、下段バーナ１からの微粉炭の理論燃焼酸素量を、次のように求めた。微粉炭の元素組成であるＣ６６．５ｗｔ％（気乾ベース）、Ｈ４．０ｗｔ％（気乾ベース）、Ｏ７．３ｗｔ％（気乾ベース）から、Ｃ＋Ｏ_２＝ＣＯ_２、及びＨ＋（１／４）Ｏ_２＝（１／２）Ｈ_２Ｏの反応式を考慮し、微粉炭１ｋｇあたりの理論燃焼酸素量は、｛６６．５／１００／１２＋（４－７．３／８）／１００／１×（１／４）｝×２２．４１４＝１．４１Ｎｍ^３／ｋｇである。１ｔ（トン）あたりに換算すると、理論燃焼酸素量は、１４１０Ｎｍ^３／ｔである。１１００Ｎｍ^３／ｈのアンモニアと１ｔ／ｈの微粉炭との理論燃焼酸素量は、８２５＋１４１０＝２２３５Ｎｍ^３／ｈである。これに対して、下段バーナ１付近での酸素の量は、搬送用空気及び燃焼用空気の供給量及び酸素濃度から、５００×０．２１＋１２００×０．１８＝３２１Ｎｍ^３／ｈである。これに、仮焼炉３０内の上昇流の片側分に含まれる酸素（８００Ｎｍ^３／ｈ）が加わり、合計の酸素量は、３２１＋８００＝１１２１Ｎｍ^３／ｈである。下段バーナ１付近では、アンモニアと微粉炭との理論燃焼酸素量を下回り、燃焼速度が速いアンモニアが優先して酸素を消費して完全燃焼するが、微粉炭に関しては酸素が不足し、未燃分が発生する。上段バーナ１の付近においても、同様に、アンモニアが完全燃焼するが、未燃分の微粉炭が発生する。

（比較例２）
上段バーナ１及び上段バーナ２から微粉炭を供給し、下段バーナ１及び下段バーナ２から微粉炭とアンモニアとを供給する場合のシミュレーションを行った。そのシミュレーションの条件の概要を下記に示す。仮焼炉３０内の上昇流の条件は、参考例と同じである。
・上段バーナ１及び上段バーナ２：各バーナから供給される微粉炭の供給量を１ｔ／ｈとした。
・下段バーナ１及び下段バーナ２：各バーナから供給される微粉炭の供給量を１ｔ／ｈとし、アンモニアの供給量を１，１００Ｎｍ^３／ｈとした。
・４つのバーナの各バーナにおいて、微粉炭が搬送用空気により搬送されるとし、その搬送用空気の流量を５００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を２１％とした。
・上段バーナ１及び上段バーナ２の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）とは別に、燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。
・下段バーナ１及び下段バーナ２の各バーナにおいて、（微粉炭＋搬送用空気）及びアンモニアとは別に、燃焼用空気が供給されるとし、その燃焼用空気の流量を１，２００Ｎｍ^３／ｈとし、酸素濃度を１８％とした。

比較例２に係る上記条件において、４つの各バーナからの微粉炭の熱量割合は１９％であり、下段バーナ１及び下段バーナ２の各バーナからのアンモニアの熱量割合は１２％である。比較例２に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度ソース分布を図１１に示す。図１１に示されるシミュレーション結果は、図４に示されるシミュレーション結果に対応する。比較例２に係るシミュレーションによって得られた、仮焼炉３０の内部に発生するアンモニア（ＮＨ_３）の濃度ソース分布を図１２に示す。図１２に示されるシミュレーション結果は、図６に示されるシミュレーション結果に対応する。図１１及び図１２に示される結果においても、微粉炭の燃焼速度は遅く、仮焼炉３０の出口付近までＣＯ_２の発生が継続していることと、及びアンモニアの燃焼速度が速いことが分かる。

比較例２に係る上記条件から、比較例１での計算と同様に、下段バーナ１からの１１００Ｎｍ^３／ｈのアンモニアと１ｔ／ｈの微粉炭との理論燃焼酸素量は、２２３５Ｎｍ^３／ｈである。これに対して、下段バーナ１付近での酸素量は、３２１＋８００＝１１２１Ｎｍ^３／ｈである。下段バーナ１付近では、アンモニアと微粉炭との理論燃焼酸素量を下回り、燃焼速度が速いアンモニアが優先して酸素を消費して完全燃焼するが、微粉炭に関しては酸素が不足し、未燃分が発生する。上段バーナ１の付近においては、実施例１，２と同様に、酸素を優先的に消費するアンモニアは存在しない。

（主要な条件のまとめ）
以上の参考例、比較例１、比較例２、及び実施例１，２における主要な条件を下記の表３に示す。表３内において、（）内の数値は、４つのバーナからの熱エネルギー源の合計発熱量に対する、各熱エネルギー源の熱量の割合を表す。

（理論燃焼酸素量との関係からの比較検証）
上段バーナ１及び下段バーナ１付近における現象について、実施例１，２と比較例１，２とを比較する。実施例１においては、下段バーナ１付近でアンモニアは完全燃焼し、微粉炭は供給されないので、比較例１，２に比べてＣＯ濃度を低くすることができる。また、上段バーナ１付近では、燃焼速度が遅い微粉炭は、酸素不足により未燃となるが、酸素を優先的に消費するアンモニアが存在しないため、比較例１に比べて微粉炭は燃焼しやすい。実施例２においても、下段バーナ１付近で比較例１，２に比べてＣＯ濃度を低くすることができ、上段バーナ１付近では、酸素を優先的に消費するアンモニアが存在しないため、比較例１に比べて微粉炭は燃焼しやすい。比較例１では上段バーナ１及び下段バーナ１の付近において、比較例２では下段バーナ１の付近において、アンモニアの導入に起因して未燃分の微粉炭の量が実施例１，２よりも多くなる。

以上のように、実施例１，２において未燃分の微粉炭が発生する量は、比較例１，２に比べて最も少なくなる。なお、熱ガスとしてのクーラ抽気ガス（例えば、酸素濃度２０％以上）が仮焼炉３０の内部に導入されることで、仮焼炉３０の出口において未燃分の微粉炭を減少させることができる。

（横断面での平均ＣＯ濃度の比較検証）
上述した参考例、実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２のそれぞれについて、シミュレーションにより、高さごとに（高さを変化させて）横断面での平均ＣＯ濃度を算出した。シミュレーションにより算出された結果を図１３に示す。図１３のグラフにおいて、横軸は、仮焼炉３０の底部（炉底）からの高さ［ｍ］を、仮焼炉３０の上下方向での全長［ｍ］で除算して得られる値を表し、縦軸は、鉛直方向に直交する横断面での平均ＣＯ濃度の算出値を表す。

図１３に示されるグラフから、下段バーナ１，２付近の高さ（横軸の値が０．２３付近）での算出値、及び、仮焼炉３０の出口付近（横軸の値が１．０付近）の高さでの算出値を読み取った結果を、下記の表４に示す。

表４に示される結果から、下段バーナ付近の高さ、及び仮焼炉３０の出口付近の高さのいずれにおいても、比較例１，２に比べて、実施例１，２での平均ＣＯ濃度が低いことが分かる。すなわち、比較例１，２に比べて、実施例１，２では、微粉炭の不完全燃焼の発生を抑制したうえで、アンモニアが燃焼されていることが分かる。なお、下段バーナ付近の高さにおいて、比較例１に比べて比較例２の平均ＣＯ濃度が高い理由としては、下段バーナから微粉炭の燃焼を阻害するアンモニアが比較例１より比較例２がより多く供給されているためである。

（横断面での平均ＮＨ_３濃度の比較検証）
上述した参考例、実施例１，実施例２、比較例１、及び比較例２のそれぞれについて、シミュレーションにより、高さごとに（高さを変化させて）横断面での平均ＮＨ_３濃度を算出した。シミュレーションにより算出された結果を図１４に示す。図１４のグラフにおいて、横軸は、仮焼炉３０の底部（炉底）からの高さ［ｍ］を、仮焼炉３０の上下方向での全長［ｍ］で除算して得られる値を表し、縦軸は、鉛直方向に直交する横断面での平均ＮＨ_３濃度の算出値を表す。

図１４に示されるグラフから、下段バーナ１，２付近の高さ（横軸の値が０．２３付近）での算出値、及び、仮焼炉３０中間付近（横軸の値が０．３２付近）の高さでの算出値を読み取った結果を、下記の表５に示す。

表５に示される結果から、下段バーナ付近の高さ(Ｚ＝０．２３)、及び仮焼炉３０の中間付近の高さ（Ｚ＝０．３２）のいずれにおいても、比較例１，２に比べて、実施例１での平均ＮＨ_３濃度が低いことが分かる。すなわち、比較例１，２に比べて、実施例１では、アンモニアが良く燃焼されていることが分かる。実施例２では比較例１、２に比べて下段バーナ付近および仮焼炉中間付近での平均ＮＨ_３濃度が高くなったが、これは比較例１、２の２．１倍の量のアンモニアを入れているためである。しかしながら、図１４に示すように仮焼炉３０の出口ではアンモニアはゼロとなり完全燃焼しており問題ない。また、比較例１、２の２．１倍の量のアンモニアを入れているにも関わらず、表４のＣＯ濃度は比較例１、２よりも低い値を示している。このことからも、仮焼炉３０の内部でのガスの流れを基準として、アンモニアガスを微粉炭よりも上流側から供給することが有効であることがわかる。

［本開示のまとめ］
以上に説明したセメントクリンカの製造方法は、セメント原料を加熱してセメントクリンカを生成するロータリーキルン（４０）からの排ガスが導入される仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して、１以上の第１供給部材（６０）により固形分を含む熱エネルギー源を供給する第１供給工程と、仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して、１以上の第２供給部材（７０）によりアンモニアを供給する第２供給工程と、を含む。仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）でのガスの流れを基準として、１以上の第２供給部材（７０）がアンモニアを供給する位置は、１以上の第１供給部材（６０）が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されている。１以上の第１供給部材（６０）及び１以上の第２供給部材（７０）から仮焼炉（３０）に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、１以上の第２供給部材（７０）から仮焼炉（３０）に供給されるアンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．９０である。

上述したように、固形分の燃焼阻害の発生により、固形分が不完全燃焼し、一酸化炭素（ＣＯ）の発生が増加し得る。これに対して、上記製造方法では、仮焼炉（３０）の内部でのガスの流れを基準として、下流側から固形分を供給し、上流側からアンモニアを供給する。これにより、燃焼速度の違いにより、アンモニアの導入に起因して、固形分を燃焼するための酸素が不足して、燃焼阻害が発生する程度を低減することができる。従って、上記製造方法は、仮焼炉内にアンモニアを供給する場合において、固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用である。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法では、上記固形分は微粉炭であってもよい。その微粉炭の工業分析値（気乾ベース）は、揮発分が２５～３５質量％であり、水分が２～４質量％であり、固定炭素が４０～６０質量％であり、灰分が１０～２５質量％であってもよい。上記微粉炭の化学分析値（気乾ベース）は、Ｃ（炭素）が６０～７５質量％であり、Ｈ（水素）が３～５質量％であり、Ｏ（酸素）が６～９質量％であり、Ｎ（窒素）が１～３質量％であり、Ｓ（硫黄）が０．１～１．０質量％であってもよい。上記微粉炭の発熱量は、４５００～６５００ｋｃａｌ／ｋｇであってもよい。

上述したシミュレーションによる検証によって、少なくとも、このような成分及び発熱量を有する微粉炭を固形分として第１供給部材（６０）から供給する場合に、ＣＯの発生が抑制されることが確認された。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法では、上記固形分は微粉炭であってもよい。その微粉炭の粒度分布は、８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒径を有する粒子が５～２０質量％であり、１６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒径を有する粒子が１０～３０質量％であってもよい。

上述したシミュレーションによる検証によって、少なくとも、このような粒度分布を有する微粉炭を固形分として第１供給部材（６０）から供給する場合に、ＣＯの発生が抑制されることが確認された。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法では、第２供給工程において、アンモニアは、空気比が０．１～１．０である空気と共に仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して供給されてもよい。アンモニアの燃焼速度は速いために、上流側で消失することで、下流側で供給される固形分の燃焼へ影響を及ぼす程度が小さい。上記方法では、アンモニアを、空気比が０．１～１．０である空気と共に供給することで、供給直後において、より確実にアンモニアを消失させることができる。従って、アンモニアの導入に起因した固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用である。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法は、仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して、１以上の第３供給部材（８０）により酸素を含む熱ガスを供給する第３供給工程を更に含んでもよい。熱ガスの温度は、７００℃～１０００℃であってもよい。仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）でのガスの流れを基準として、１以上の第３供給部材（８０）が熱ガスを供給する位置は、１以上の第１供給部材（６０）が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置に対応する位置か、又は当該供給する位置よりも上流側に配置されており、且つ、１以上の第２供給部材（７０）がアンモニアを供給する位置よりも下流側に配置されていてもよい。下流側から固形分を供給するとしても、アンモニアの供給により酸素は減少し、これにより、下流側での固形分を燃焼するための酸素が多少は不足する。上記方法では、固形分の供給位置に対応する位置、又は、固形分の供給位置とアンモニアの供給位置との間から、酸素を含む熱ガスを供給することで、固形分の燃焼を促進し、未燃分の固形分が発生する程度を低減させることができる。従って、アンモニアを導入する場合でも、固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用である。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法において、第３供給工程では、ロータリーキルン（４０）で生成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ（４８）からの抽気ガスが、上記熱ガスとして供給されてもよい。この場合、クリンカの冷却に用いられた後のガスを、固形分の燃焼を促進するための熱ガスとして有効利用することができる。

以上に説明したセメントクリンカの製造方法において、上記合計発熱量に対する、１以上の第２供給部材（７０）から仮焼炉（３０）に供給されるアンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．５５であってもよい。上記合計発熱量に対する、１以上の第１供給部材（６０）から仮焼炉（３０）に供給される固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合が、０．４５～０．９９であってもよい。この場合、上記合計発熱量に対するアンモニアの発熱量の割合を０．５５以下とすることで、アンモニアの導入に起因して固形分の燃焼阻害が発生することを低減させることができる。

セメントクリンカの製造装置（１００）は、セメント原料を加熱してセメントクリンカを生成するロータリーキルン（４０）と、ロータリーキルン（４０）からの排ガスが導入され、セメント原料を加熱する仮焼炉（３０）と、仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して、固形分を含む熱エネルギー源を供給する１以上の第１供給部材（６０）と、仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）に対して、アンモニアを供給する１以上の第２供給部材（７０）と、を備える。仮焼炉（３０）の内部（Ｓ）でのガスの流れを基準として、１以上の第２供給部材（７０）がアンモニアを供給する位置は、１以上の第１供給部材（６０）が固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されている。１以上の第１供給部材（６０）及び１以上の第２供給部材（７０）から仮焼炉（３０）に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、１以上の第２供給部材（７０）から仮焼炉（３０）に供給されるアンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．９０である。この製造装置（１００）は、上述した製造方法と同様に、仮焼炉内にアンモニアを供給する場合において、固形分の不完全燃焼によるＣＯの発生を抑制するのに有用である。

１００…製造装置（セメントクリンカの製造装置）、３０…仮焼炉、４０…ロータリーキルン、４８…クリンカクーラ、５０…熱エネルギー源供給部、６０，６０ａ，６０ｂ…供給部材（第１供給部材）、７０，７０ａ，７０ｂ…供給部材（第２供給部材）、８０…供給部材（第３供給部材）、Ｆ…ガス流れ方向。

Claims (6)

1. セメント原料を加熱してセメントクリンカを生成するロータリーキルンからの排ガスが導入される仮焼炉の内部に対して、１以上の第１供給部材により固形分を含む熱エネルギー源を供給する第１供給工程と、
   前記仮焼炉の内部に対して、１以上の第２供給部材によりアンモニアを供給する第２供給工程と、を含み、
   前記仮焼炉の内部でのガスの流れを基準として、前記１以上の第２供給部材が前記アンモニアを供給する位置は、前記１以上の第１供給部材が前記固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置よりも上流側に配置されており、
   前記１以上の第１供給部材及び前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される熱エネルギー源の合計発熱量に対する、前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される前記アンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．９０である、
   セメントクリンカの製造方法。
2. 前記固形分は微粉炭であり、
   前記微粉炭の気乾ベースでの工業分析値は、揮発分が２５～３５質量％であり、水分が２～４質量％であり、固定炭素が４０～６０質量％であり、灰分が１０～２５質量％であり、
   前記微粉炭の気乾ベースでの化学分析値は、Ｃ（炭素）が６０～７５質量％であり、Ｈ（水素）が３～５質量％であり、Ｏ（酸素）が６～９質量％であり、Ｎ（窒素）が１～３質量％であり、Ｓ（硫黄）が０．１～１．０質量％であり、
   前記微粉炭の発熱量は、４５００～６５００ｋｃａｌ／ｋｇである、
   請求項１に記載のセメントクリンカの製造方法。
3. 前記固形分は微粉炭であり、
   前記微粉炭の粒度分布は、
   ８．００μｍ以上、且つ１６．００μｍ未満の粒径を有する粒子が５～２０質量％であり、
   １６．００μｍ以上、且つ３２．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、
   ３２．００μｍ以上、且つ６４．００μｍ未満の粒径を有する粒子が２０～４０質量％であり、
   ６４．００μｍ以上、且つ１２８．００μｍ未満の粒径を有する粒子が１０～３０質量％である、
   請求項１に記載のセメントクリンカの製造方法。
4. 前記仮焼炉の内部に対して、１以上の第３供給部材により酸素を含む熱ガスを供給する第３供給工程を更に含み、
   前記熱ガスの温度は、７００℃～１０００℃であり、
   前記仮焼炉の内部でのガスの流れを基準として、前記１以上の第３供給部材が前記熱ガスを供給する位置は、
   前記１以上の第１供給部材が前記固形分を含む熱エネルギー源を供給する位置に対応する位置か、又は、当該供給する位置よりも上流側に配置されており、且つ、
   前記１以上の第２供給部材が前記アンモニアを供給する位置よりも下流側に配置されている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。
5. 前記第３供給工程では、前記ロータリーキルンで生成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラからの抽気ガスが、前記熱ガスとして供給される、
   請求項４に記載のセメントクリンカの製造方法。
6. 前記合計発熱量に対する、前記１以上の第２供給部材から前記仮焼炉に供給される前記アンモニアの発熱量の割合が、０．０１～０．５５であり、
   前記合計発熱量に対する、前記１以上の第１供給部材から前記仮焼炉に供給される前記固形分を含む熱エネルギー源の発熱量の割合が、０．４５～０．９９である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。