(57)【特許請求の範囲】
【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重油、軽質油、再生油のいずれかの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前記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前記液体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。
【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。
【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、
キルン内に重油、軽質油、再生油のいずれかの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前記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前記液体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。
【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。
【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。
【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。
【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重油、軽質油、再生油のいずれかの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上記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上記液体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、キルン内に重油、軽質油、再生油のいずれかの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上記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上記液体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１２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１０ｋｇ／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】
0004131527.tif 000002
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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