JPS6018209B2 - セメント焼成排ガス中の窒素酸化物の低減法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はセメント焼成排ガス中の窒素酸化物を低減法
する方法の改良に関するもので、特にサスペンションプ
レヒータを有するセメントキルンにおいてキルンで発生
するＮＱを５０％以上還元脱硝する、セメント焼成排ガ
ス中の窒素酸化物低減法に関するものである。

一般に、セメントクリンカ−はキルン沸点部で原料を半
溶融まで加熱して焼成することが必要であり、炎は充分
な鰻射伝熱を生じるよう高温度が要求されるので、キル
ンでのＮＱの発生は避けられない。

しかし、近年この様なセメント焼成排ガス中のＮＱの発
生を低減することが強く叫ばれ、種々な方法並びに装置
が提案されている。

例えば、錆開昭５１一１０６２４び号公報記載のものは
主燃焼、還元燃焼、酸化燃焼による一般的脱硝であり、
また時関昭５０一１０４２２号公報記載のものにおいて
はサスペンションプレヒータに補助炉を設け、この補助
炉夕で燃料を酸素不足状態で燃焼させ、そのガスをキル
ンからの酸素とＮ○ｘとを含むガスと混合させ、混合後
のガスが更に燃焼する際にＮＱが還元脱硝され、次いで
２次空気を補給して完全燃焼させるものである。この後
者のものも脱硝は理論空気比０１以下で行われ、前者の
ものと併行関係にある。また、この後者の方法では補助
炉で不完全燃焼をさせると云う無理を伴ない、更に空気
を補給すると云う複雑な手段を必要としている。本発明
者等は、セメント原料の触媒作用は非常に大きく、理論
空気比１．１以下において、すなわち後に空気補給を要
しない状態で炭化水素系燃料を新たに吸込んで燃焼させ
る脱硝方法を先に発明したが、追加実験の結果、同発明
での条件のみでは脱硝率が不安定であることを知った。

研究の結果、セメント原料と酸素とＮＱとを含むキルン
出口ガスと追加吹込燃料とを高速且つ充分な混合状態に
おいて燃焼させて脱硝を進行させると、確実に５０％以
上の脱硝率が得られることを確認した。すなわち、この
発明によれば、高速状態を得るために、回転窯からサス
ペンションプレヒータの第１サイクロンに連なる立上り
煙道下部を絞って直管部すなわち緒流率２以上で直管状
の縞流部を構成し、縮流部上端を急に拡張し、その上方
を拡大部或は基準太さの煙道として糠流部に燃料を吹込
み、立上り拡張部にセメント原料を落下させている。ま
た、この発明においては、燃料が例えば軽質油の場合に
は直管状の縞流部の上寄り拡張部近くから、また重質油
の場合には縮流部下方から夫々吹込み、拡張部にて温度
が高まるようにする。

拡張部から拡大部へかけての強い乱流は燃焼速度を向上
し、下方から上方へのガス流と上方から下方への原料の
速度との合成による相対速度は同じ乱流作用と協働して
高速燃焼部へセメント原料粉末を懸濁拡散し、燃焼ラジ
カル物とセメント原料の触媒作用とによって理論空気１
．１以下の酸素残留状態にてＮＱの環元が行われる。以
下にこの発明のセメント焼成排ガス中の窒素酸化物の低
減法をその実施例に就いて詳細に説明しよう。

第１図はこの発明のセメント焼成排ガス中の窒素酸化物
の低減法を実施するための装置の要部の概略図で、セメ
ントや石炭等の回転窯１からサスペンションプレヒータ
の第１のサイクロン２に連なる立上り煙道３下部を絞っ
て直警部すなわち縮流率２以上で直管状の縮流部４を構
成し、この縮流部４の上端を急に拡張してその上方に基
準太さの煙道としての拡大部５が形成される。

燃料は縮流部４にて吹込まれ、セメント原料が立上り拡
張部６に供給される。従って、回転窯１からの燃焼排ガ
スは、縞流部４の燃料吹込管７から供給される新たな燃
料により拡大部５の下部分で急速燃焼され、こ）にてセ
メント原料落下管８から供給される原料と燃焼ガスとの
懸濁混合が生じられる。原料を含むこの様な排ガスはサ
スペンションプレヒータの第１のサイクロン２に導かれ
、こ）で原料が排ガスから分離されて回転窯１の立上り
煙道３拡大部分に供給されて回転窯１で焼成される。ひ
こうして回転窯１からの燃焼排ガスはプレヒータ部分に
て原料を予熱仮競するよう用いられると共に、縮流部４
にて供給される燃料の拡大部５下部における急速燃焼に
よって排ガス中に含まれるＮ○ｘが減少される。タ 以
下にこの発明での実施例と比較例との比較データを示す
。

但し、各例における基本的条件は変更を表示する部分（
※印を附して示す）以外は共通で、次の通りである。立
上り煙道拡大部分のガス流速９の／Ｓ、縦流０部断面比
ｂ／ａ＝３（但し、ａは縦流部断面積でｂは立上り煙道
拡大部面積である、以下に立上り煙道の縮流部断面積に
対する拡大部断面積の比率を縮流率とう）、縮流部４の
ガス流速２７の／Ｓ、縮流部４のガス温度９００００、
縮流部４に入るガスタの空気比１．２１、セメント原料
は拡張部６に下向きに落下送入、縮流部４へＣ重量添加
、添加重油量の回転窯吹込重油量にする比１５％、燃料
添加後の空気比１．０ふ またＮ○ｘ脚は０２１０％換
算値で統一した。

０例１ 実施例Ｎｏ．１と比較例Ｎｏ．２およびＮｏ．３におい
て、燃料吹込管であるバーナの位値と、セメント原料落
下管の位置とを変化してＮＱ低減率の変化を示す。

すなわち、比較例恥．２においては燃料吹込管夕７であ
るバーナの位置を縮流部４より上方に拡大部径の３倍の
位置７′にし、比較例恥．３においてはセメント原料落
下管８の位置を縮流部４により上方に拡大部径の３倍の
位置８′にした。但し、※印は基本的条件からの変更部
分を示す。上記の数値から明らかな如く燃料添加位置お
よび原料送入位置の選定変更はＮＱ対策として決定的な
重要性を有する。

例ロ 実施例Ｎｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５および比較例Ｍ．
６において、縦流の程度、すなわち縮流率の変化による
Ｎ○ｘ低減率の変化を示す。

縮流率は最低２を必要とし、また縮流率を強めると通気
抵抗がガス速度の二乗比で増加する問題がある。

例ｍ 実施例Ｎｏ．９、Ｎｏ．１、Ｎｏ．１０および比較例Ｎ
ｏ．７、Ｎｏ．８において、燃料添加後の空気比の影響
を示す。

この例から明らかな様に、燃料添加後の空気比が１．１
０以上ではＮ○ｘ低減率が低い。また、比較例Ｎｏ．７
は回転窯空気比も過大の煩向となる。添加後空気比１．
００以下では熱量損失のみならず、燃焼不安定の危険を
生じる。第２図は先の基本条件のうち添加重油量の回転
窯吹込重油に対する比を変え、燃料添加後の空気比１．
０５を一定になるように添加前の空気比を調整して得た
脱硝率を示すグラフである。

同図から明らかな様に、燃料添加率１０％未満では脱硝
率が急に低下し、また燃料添加率２０％以上としても脱
硝率は大中には向上せず燃料添加前の空気比が過大煩向
となる。以上から明らかな様に、この発明における如く
サスペンションプレヒータと回転窯を接続する立上り煙
道下部に直管状の縮流部を設けると共にこれに続く急な
拡張部を設け、縮流部出口にてセメント原料を供給し、
縦流部にて燃料を吹込み、縮流部に吹込む燃料量を吹込
後の理論空気比１．１０以下にし且つ縮流部に吹込む燃
料量を回転窯で使用する燃料量の１０％以上２０％以下
にすることによって排ガス中の窒素酸化物を大幅に低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するための装置の一部を
示す概要図、第２図は燃料比と脱硝率の関係を示すグラ
フである。 図中、１・・・・・・回転窯、３・…・・立上り煙道、
４・・・・・・縮流部、７・・・・・・燃料吹込管、８
・・・・・・原料落下管。 精！図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サスペンシヨンプレヒータと回転窯を接続する立上
   り煙道下部に縮流率２以上で直管状の縮流部とこれに続
   く急な拡張部とを設け、縮流部出口でセメント原料を上
   方から下方に向う速度をもつて供給し、縮流部に炭化水
   素系燃料を吹込むことを特徴とするセメント焼成排ガス
   中の窒素酸化物の低減法。 ２ 縮流部に吹込む燃料量が、吹込後の理論空気比１．
   １０以下である特許請求の範囲第１項記載のセメント焼
   成排ガス中の窒素酸化物の低減法。 ３ 縮流部に吹込む燃料量が、回転窯で使用する燃料量
   の１０％以上である特許請求の範囲第１項記載または第
   ２項いづれか記載のセメント焼成排ガス中の窒素酸化物
   の低減法。