(57)【要約】【課題】セメントキルンから排出される燃焼ガス中のＳＯｘ及びＮＯｘの両方の濃度を低く抑える。【解決手段】セメントキルン７の窯尻５における酸素分圧を４％以上７％以下に調整することで、セメントキルン７の内部に存在するセメント原料Ｒ３やクリンカからＳＯｘが発生するのを抑制すると共に、窯尻５に燃料Ｆ２と燃焼用空気Ａとを脱硝用バーナ６を介して吹き込むことで、窯尻５の内部を通過するセメントキルン７の排ガスＧ１に含まれるＮＯｘを分解するセメントキルン２の運転方法。燃料Ｆ２と燃焼用空気Ａとを、セメントキルン７の窯尻５に設けられた複数のバーナから吹き込むことができる。燃料Ｆ２は、微粉炭、重油、天然ガス、石炭灰、可燃性廃棄物及び可燃性物質をガス化したものから選択される一以上を含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルンの窯尻における酸素分圧を４％以上７％以下に調整すると共に、燃料と燃焼用空気とをバーナを介して該窯尻に吹き込むことを特徴とするセメントキルンの運転方法。
【請求項２】
前記燃料と燃焼用空気とを、前記セメントキルンの窯尻に設けられた複数のバーナから吹き込むことを特徴とする請求項１に記載のセメントキルンの運転方法。
【請求項３】
前記燃料は、微粉炭、重油、天然ガス、石炭灰、可燃性廃棄物及び可燃性物質をガス化したものから選択される一以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンから排出される燃焼ガス中の硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」という。）濃度及び窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）濃度を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントキルン燃焼ガス中のＳＯｘを低減する技術として、セメントキルン内の酸素分圧、特にセメント原料、クリンカ表層の酸素分圧を上げることによって、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ4）、硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）及び硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）等の分解によるＳＯｘの発生が抑制されることが非特許文献１に記載されている。以下にその原理について簡単に説明する。【０００３】
上記セメント原料やクリンカに含まれる物質のうち、例えば、硫酸カルシウムと硫酸マグネシウムとはセメントキルン内で次のように反応する。
ＣａＳＯ4⇔ＣａＯ＋ＳＯ2＋１／２Ｏ2 ・・・（１）
ＭｇＳＯ4⇔ＭｇＯ＋ＳＯ2＋１／２Ｏ2 ・・・（２）
ここで、酸素共存下における硫酸カルシウムの分解、生成に関するＤｅｗｉｎｇらの研究結果から、上記（１）式で表される平衡時のＳＯ2分圧（ＰS1）と酸素分圧（ＰO1）との関係は次式で表される。
ＰS1＝（１／ＰO11/2）／ｅｘｐ（-（４６４４２４-２３７Ｔ）／ＲＴ）・・・（３）
また、上記Ｄｅｗｉｎｇらの研究結果は、硫酸カルシウムの分解、生成に関するものであるが、硫酸マグネシウムの分解、生成に適用することができると考えられる。従って、上記Ｄｅｗｉｎｇらの研究結果から、上記（２）式で表される平衡時のＳＯ2分圧（ＰS2）と酸素分圧（ＰO2）との関係を次式で表すこともできる。
ＰS2＝（１／ＰO21/2）／ｅｘｐ（-（３６４７６１-２５２Ｔ）／ＲＴ）・・・（４）
上記（３）、（４）式により、硫酸カルシウム及び硫酸マグネシウム付近の酸素分圧を高くすることで、これらから発生するＳＯｘの分圧、すなわちＳＯｘの量を低減できることが判る。また、同様の理由により、硫酸カリウムや硫酸ナトリウム付近の酸素分圧を高くすることで、これらから発生するＳＯｘの量も低減できるといえる。従って、セメントキルン内に存在するセメント原料やクリンカ付近の酸素分圧を高くすることで、セメント原料やクリンカからのＳＯｘの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】新井紀男、外３６名、「燃焼生成物の発生と抑制技術」、初版、株式会社テクノシステム、１９９７年４月２７日、ｐ１１３−１１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のようにしてＳＯｘが発生するのを抑制するために酸素分圧を上げると、セメントキルンから排出される燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が増加し、規制値を超える虞があるという問題があった。【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンから排出される燃焼ガス中のＳＯｘ及びＮＯｘの両方の濃度を低く抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンの運転方法であって、セメントキルンの窯尻における酸素分圧を４％以上７％以下に調整すると共に、燃料と燃焼用空気とをバーナを介して該窯尻に吹き込むことを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、セメントキルン内の酸素分圧を上げることでセメント原料やクリンカからＳＯｘが発生するのを抑制すると共に、酸素分圧の上昇によって増加したＮＯｘを窯尻に燃料と燃焼用空気とを吹き込んで分解除去することができるため、セメントキルンから排出されるＳＯｘ及びＮＯｘの両方の濃度を低く抑えることができる。【０００９】
また、上記セメントキルンの運転方法において、前記燃料と燃焼用空気とを前記セメントキルンの窯尻に設けられた複数のバーナから吹き込むことができる。これにより、セメントキルンの窯尻内でのＮＯｘの分解除去率をさらに向上させることなどが可能となる。【００１０】
さらに、前記燃料は、微粉炭、重油、天然ガス、石炭灰、可燃性廃棄物及び可燃性物質をガス化したものから選択される一以上を含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、セメントキルンから排出される燃焼ガス中のＳＯｘ及びＮＯｘの両方の濃度を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るセメントキルンの運転方法を実施可能なセメント焼成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すセメント焼成装置１は、セメント原料（以下「原料」という。）Ｒ１を予熱するプレヒータ３と、プレヒータ３で予熱された原料Ｒ２を仮焼する仮焼炉４と、仮焼後の原料Ｒ３を焼成するセメントキルン７と、セメントキルン７で原料Ｒ３が焼成されて生じたクリンカを冷却するクリンカクーラ９と、窯尻５内のＮＯｘを分解除去すると共に原料Ｒ３の脱炭酸を行う脱硝用バーナ６等で構成される。
【００１４】
脱硝用バーナ６は、図示例では１本であるが、複数設けることもできる。脱硝用バーナ６を同一水平面内に複数備えることで、窯尻５の内部の酸素分圧をより効果的に低減し、この領域でＮＯｘをより確実に分解することができる。また、脱硝用バーナ６を鉛直方向（排ガスＧ１の流れ方向）に二段にわたって設けてもよい。
【００１５】
尚、脱硝用バーナ６が１本の場合には、広範囲において脱硝効果を得るため、脱硝用バーナ６から発せられる火炎を長くする必要があるが、これによって脱硝用バーナ６が設けられている壁面の反対側の壁面が過度に加熱されるため、前記反対側の壁面を冷却しているが、この冷却により壁面にコーチングが発生する虞がある。そこで、脱硝用バーナ６を複数設けることで、これらから発せられる火炎を短くすることができ、コーチングの発生を回避することができる。
【００１６】
次に、本発明に係るセメントキルンの運転方法について、セメント焼成装置１の動作と共に説明する。
【００１７】
主バーナ８で燃料Ｆ１を燃焼させ、プレヒータ３でセメントキルン７からの排ガスＧ１等によって原料Ｒ１の予熱を行い、仮焼炉バーナ１０で燃料Ｆ３を燃焼させて原料Ｒ２を仮焼する。燃料Ｆ３には、微粉炭、重油等が用いられ、可燃性廃棄物を燃料Ｆ３の一部又は全部に用いてもよい。
【００１８】
セメントキルン７の窯尻５に設置された脱硝用バーナ６からも燃料Ｆ２を燃焼用空気Ａと共に吹き込み、燃料Ｆ２を燃焼させる。これにより、窯尻５の内部に低酸素濃度領域を形成する。燃料Ｆ２には、微粉炭、重油、天然ガス、石炭灰、可燃性廃棄物及び可燃性物質をガス化したものなどを用いることができ、これらのいずれか一つ又は複数を同時に用いてもよい。
【００１９】
仮焼した原料Ｒ３をプレヒータ３の最下段サイクロン３ａから窯尻５を介してセメントキルン７に導入し、セメントキルン７で原料Ｒ３を焼成する。この焼成により生じたクリンカをクリンカクーラ９に供給し、クリンカクーラ９で冷却してクリンカＣＬを得る。
【００２０】
上記セメントキルン７の運転に際し、窯尻５における酸素分圧を４％以上７％以下に調整する。これにより、セメントキルン７内の原料Ｒ３やクリンカからＳＯｘが発生するのを抑制する。上述のように、セメントキルン７内に存在する原料Ｒ３やクリンカ付近の酸素分圧を高くすることで、原料Ｒ３やクリンカからＳＯｘが発生するのを抑制することができるため、窯尻５の酸素分圧を通常より高く維持する。セメントキルン７内に存在する原料Ｒ３やクリンカ付近の酸素分圧を測定することが好ましいが、実際には測定が困難であるため、一般的にセメントキルン７の運転の指標とされている窯尻５の酸素分圧を調整に用いる。
【００２１】
窯尻５の酸素分圧の調整は、主バーナ８に供給する燃焼用空気の量、クリンカクーラ９の冷却風量、プレヒータ３への原料Ｒ１の供給量等を調整することによって行う。窯尻５の酸素分圧は、４％以上７％以下に維持するが、セメントキルン７から排出される燃焼ガス中のＳＯｘやＮＯｘの濃度等に応じて４％以上６％以下に調整したり、５％以上７％以下に適宜調整することができる。また、４％以上５％以下、５％以上６％以下又は６％以上７％以下等の狭い範囲で調整してもよい。
【００２２】
一方、セメントキルン７の排ガスＧ１を脱硝用バーナ６により形成された窯尻５の低酸素濃度領域を通過させ、この領域で排ガスＧ２中のＮＯｘを還元して分解する。排ガスＧ１を脱硝した後のガスを窯尻５から仮焼炉４に導入し、仮焼炉４においても原料Ｒ２が脱炭酸されると共にＮＯｘが分解される。脱硝後のガスは、プレヒータ３を介してセメント焼成装置１から排ガスＧ２として排出される。
【００２３】
以上のように、本実施の形態によれば、窯尻５における酸素分圧を４％以上７％以下に調整することで、セメントキルン７内の原料Ｒ３やクリンカに含まれるＣａＳＯ4、ＭｇＳＯ4、Ｋ2ＳＯ4及びＮａ2ＳＯ4等の硫酸塩が分解するのを抑制し、ＳＯｘがセメントキルン７の内部で発生するのを抑制することができると共に、酸素分圧を高めたことによって生じたＮＯｘを脱硝用バーナ６により形成された低酸素濃度領域を通過させて還元、分解することで、セメントキルン７の排ガスＧ１中のＳＯｘ及びＮＯｘの両方の濃度を低く抑えることができる。
【００２４】
また、上記実施の形態によれば、原料Ｒ３に含まれる硫黄分の多くは、ＳＯｘとしてセメントキルン７の排ガスＧ１に含まれるのではなく、クリンカＣＬと共にセメント焼成装置１から排出され、凝結遅延材として有効に利用できる。
【００２５】
さらに、セメントキルン７の排ガスＧ１に含まれるＳＯｘの量が少ないため、セメントキルン７からプレヒータ３の間における硫黄分の循環濃縮が低減され、セメントキルン７からプレヒータ３の間におけるコーチングの生成が少なくなり、セメント焼成装置１を安定して運転することができる。
【００２６】
さらに、セメント焼成装置１における硫黄分由来のコーチング生成を防止することができるため、硫黄分濃度が高い安価な物質を燃料や原料として利用したり、硫黄分と同様にプレヒータ３においてコーチングを発生させる虞がある塩素分を含む物質を原燃料としてより多く利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  セメント焼成装置
３  プレヒータ
４  仮焼炉
５  窯尻
６  脱硝用バーナ
７  セメントキルン
８  主バーナ
９  クリンカクーラ
１０  仮焼炉バーナ
Ａ  燃焼用空気
ＣＬ  クリンカ
Ｆ１ 〜Ｆ３  燃料
Ｇ１〜Ｇ３  排ガス
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月20日(2017.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルンの窯尻における酸素分圧を４％以上７％以下に調整すると同時に、燃料と燃焼用空気とをバーナを介して該窯尻に吹き込むことによりＮＯｘ及びＳＯｘを同時に低減することを特徴とするセメントキルンの運転方法。
【請求項２】
前記燃料と燃焼用空気とを、前記セメントキルンの窯尻に設けられた複数のバーナから吹き込むことを特徴とする請求項１に記載のセメントキルンの運転方法。
【請求項３】
前記燃料は、微粉炭、重油、天然ガス、石炭灰、可燃性廃棄物及び可燃性物質をガス化したものから選択される一以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルンの運転方法。
【国際調査報告】
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