(57)【要約】【課題】ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを安価に低減すること。【解決手段】ロータリキルン１０の窯内へ原料供給装置２０から原料を投入し、この窯内におけるＮＯｘ低減効果の高い適正温度域ＡＰの箇所へ、回転継手９０を介して連結された第１および第２配管部７０，８０を介して脱硝用添加剤供給装置によって脱硝用添加剤を噴霧する。第１配管部７０は、キルン回転軸Ｐと同軸配置され、第２配管部８０は、窯尻１２側にてキルン回転軸Ｐ側からキルン外周側へ延設されるとともに、このキルン外周側からロータリキルン１０の長さ方向に沿って固定され、かつ適正温度域ＡＰの箇所でキルン外周側から窯内へ貫通配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの所定プロセスにおけるロータリキルンの窯内で発生するＮＯｘを低減させる脱硝装置であって、
前記ロータリキルンの窯内へ噴霧される脱硝用添加剤を供給する供給手段と、
前記供給手段から供給された脱硝用添加剤を前記ロータリキルンの窯内へ搬送する搬送手段とを備え、
前記搬送手段は、前記ロータリキルンの窯尻側にて前記供給手段から前記ロータリキルンの長さ方向に延設されてキルン回転軸と同軸配置された第１配管部と、
前記ロータリキルンの窯尻側にて前記キルン回転軸側からキルン外周側へ延設されるとともに、前記キルン外周側から前記長さ方向に沿って固定され、かつ前記ロータリキルンの窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度箇所へ前記キルン外周側から貫通配置された第２配管部と、
前記第１および第２配管部を前記キルン回転軸と同軸位置で前記脱硝用添加剤を搬送可能に連結する回転継手とを備える
ことを特徴とする脱硝装置。
【請求項２】
前記脱硝用添加剤は、尿素水溶液および搬送空気からなることを特徴とする請求項１記載の脱硝装置。
【請求項３】
前記適正温度箇所は、前記ロータリキルンの長さ方向の中間近傍箇所であることを特徴とする請求項１または２記載の脱硝装置。
【請求項４】
前記プラントは製紙プラントであり、前記所定プロセスは苛性プロセスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の脱硝装置。
【請求項５】
プラントの所定プロセスにおけるロータリキルンの窯内で発生するＮＯｘを低減させる脱硝方法であって、
前記ロータリキルンを回転させて窯前から窯尻へ原料を循環させる運転工程と、
前記ロータリキルンの窯尻側にて前記ロータリキルンの長さ方向に延設されてキルン回転軸と同軸配置された第１配管部と、前記窯尻側にて前記キルン回転軸側からキルン外周側へ延設されるとともに、前記キルン外周側から前記長さ方向に沿って固定され、かつ前記窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度箇所へ前記キルン外周側から貫通配置された第２配管部と、前記第１および第２配管部を前記キルン回転軸と同軸位置で連結する回転継手とを備える搬送手段を介して、前記運転工程による運転中に前記窯内へ前記ＮＯｘの発生量を抑制する脱硝用添加剤を噴霧して供給する供給工程とを備えた
ことを特徴とする脱硝方法。
【請求項６】
前記運転工程にて循環される原料は石灰石であり、前記供給工程にて供給される脱硝用添加剤は尿素水溶液および搬送空気からなることを特徴とする請求項５記載の脱硝方法。
【請求項７】
前記供給工程にて脱硝用添加剤が供給され噴霧される適正温度箇所は、前記ロータリキルンの長さ方向の中間近傍箇所であることを特徴とする請求項５または６記載の脱硝方法。
【請求項８】
前記プラントは製紙プラントであり、前記所定プロセスは苛性プロセスであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の脱硝方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プラントや製造ラインなどに用いられる回転型加熱処理炉（ロータリキルン）における脱硝装置および脱硝方法に関し、特にロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを低減することができる脱硝装置および脱硝方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙会社などのパルプ製造ラインにおいては、パルプの原料である木材チップ等を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの薬品を使用して蒸解することによってパルプを製造することが行われている。これとともに、蒸解で発生した廃液（いわゆる「黒液」と称されることもある）を処理して蒸解に使用した薬品を再生することも行われる。
【０００３】
このような廃液処理の工程については、周知であるため説明は割愛するが、例えばその工程の一例として、廃液を変化させた緑液中に加熱処理炉（キルン）で焼成した生石灰（ＣａＯ）を添加する、すなわち、緑液中の炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を水酸化ナトリウムと炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）に反応させる石灰焼成工程を含むものが知られている。なお、この炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３３）はキルンで脱炭されて、再度生石灰（ＣａＯ）となる。
【０００４】
前述のキルンとしては、いわゆる回転型加熱処理炉（ロータリキルン）が多く使用されているが、運転時の窒素化合物（ＮＯｘ）の発生量がそれほど多くはないという理由から、ロータリキルンにＮＯｘの低減を図るための専用の脱硝装置が設置されている例は少なかった。
【０００５】
しかし、近年のＮＯｘに対する規制強化に対応すべく、ロータリキルンにおいても脱硝装置を設置する必要性が高まってきている。そして、ロータリキルンに設置される脱硝装置としては、下記特許文献１に開示されているような脱硝装置が知られている。
【０００６】
この脱硝装置は、ロータリキルン内に挿入された液体噴霧ノズルと、この液体噴霧ノズルから脱硝用添加剤を噴霧する噴霧装置と、液体噴霧ノズルの先端に設けられた温度センサと、液体噴霧ノズルをロータリキルンの長さ方向に移動させる駆動装置とを備えている。
【０００７】
そして、ロータリキルンにおける脱硝用添加剤の最適な化学反応温度の場所を温度センサで検知し、液体噴霧ノズルをロータリキルンの長さ方向に移動させてノズル口をその場所へ移動させ、尿素水溶液等の脱硝用添加剤を噴霧するようにしている。
【特許文献１】特許第３６８１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年の燃料の多様化に伴い、上述したロータリキルンなどにおいては、従来の重油燃焼（専焼）からプラスチック、再生油、オイルコークス等の種々の燃料が利用可能となっており、ＮＯｘの制限値は年々厳しい数値となってきている。そして、このような事態に対する対策としては、プラントに上述したような脱硝装置を設けたり、ロータリキルンの排ガスラインに脱硝装置を設置したりすることが考えられるが、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、（１）脱硝用添加剤である尿素の化学反応温度として適正な温度域は、約８００℃〜９００℃であるが、ロータリキルンにおいては窯尻温度は約６００℃〜７００℃になるため、化学反応が適正に行われない場合がある。また、（２）脱硝する（化学反応を起こさせる）場合、ロータリキルンの排ガスが石灰石や生石灰などの微粉を多量に含んでおり、これらが触媒に付着する特性を利用した触媒法が最も知られている。しかし、この場合であると短時間で触媒を交換しなくてはならないため、経費が嵩んでしまうことがある。
【００１０】
さらに、（３）脱硝装置自体が非常に高価なものであるため、設備投資費が嵩んでしまったり、（４）上述した適正な温度域がロータリキルンの長さ方向の中央付近となる場合が多く、この場合には回転するキルン胴体に対して脱硝用添加剤の散布ができないこともある。また、（５）上述した脱硝装置のように液体噴霧ノズルをキルン窯尻フッドからキルン内に挿入して散布する場合、ロータリキルンの長さ如何によっては挿入した液体噴霧ノズルを支持することが困難となる場合もある。
【００１１】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを安価に低減することができる脱硝装置および脱硝方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る脱硝装置は、プラントの所定プロセスにおけるロータリキルンの窯内で発生するＮＯｘを低減させる脱硝装置であって、前記ロータリキルンの窯内へ噴霧される脱硝用添加剤を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された脱硝用添加剤を前記ロータリキルンの窯内へ搬送する搬送手段とを備え、前記搬送手段は、前記ロータリキルンの窯尻側にて前記供給手段から前記ロータリキルンの長さ方向に延設されてキルン回転軸と同軸配置された第１配管部と、前記ロータリキルンの窯尻側にて前記キルン回転軸側からキルン外周側へ延設されるとともに、前記キルン外周側から前記長さ方向に沿って固定され、かつ前記ロータリキルンの窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度箇所へ前記キルン外周側から貫通配置された第２配管部と、前記第１および第２配管部を前記キルン回転軸と同軸位置で前記脱硝用添加剤を搬送可能に連結する回転継手とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る脱硝装置は、上記のように構成することにより、簡単な構成でロータリキルンの窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度箇所へ脱硝用添加剤を確実に供給することができ、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを安価に低減することができる。
【００１４】
前記脱硝用添加剤は、例えば尿素水溶液および搬送空気からなる。
【００１５】
前記適正温度箇所は、例えば前記ロータリキルンの長さ方向の中間近傍箇所である。
【００１６】
本発明に係る脱硝方法は、プラントの所定プロセスにおけるロータリキルンの窯内で発生するＮＯｘを低減させる脱硝方法であって、前記ロータリキルンを回転させて窯前から窯尻へ原料を循環させる運転工程と、前記ロータリキルンの窯尻側にて前記ロータリキルンの長さ方向に延設されてキルン回転軸と同軸配置された第１配管部と、前記窯尻側にて前記キルン回転軸側からキルン外周側へ延設されるとともに、前記キルン外周側から前記長さ方向に沿って固定され、かつ前記窯内のＮＯｘ低減効果の高い適正温度箇所へ前記キルン外周側から貫通配置された第２配管部と、前記第１および第２配管部を前記キルン回転軸と同軸位置で連結する回転継手とを備える搬送手段を介して、前記運転工程による運転中に前記窯内へＮＯｘの発生量を抑える脱硝用添加剤を噴霧して供給する供給工程とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る脱硝方法は、上記のように構成されることにより、簡単な構成の搬送手段を介してロータリキルンの窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度箇所へ脱硝用添加剤を確実に供給することができ、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを安価に低減することができる。
【００１８】
前記運転工程にて循環される原料は例えば石灰石であり、その場合、前記供給工程にて供給される脱硝用添加剤は例えば尿素水溶液および搬送空気からなる。
【００１９】
前記供給工程にて脱硝用添加剤が供給され噴霧される適正温度箇所は、例えば前記ロータリキルンの長さ方向の中間近傍箇所である。
【００２０】
なお、本発明に係る脱硝装置および脱硝方法における前記プラントは、例えば製紙プラントであり、その場合、前記所定プロセスは、例えば苛性プロセスである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ロータリキルンで発生する排ガス中のＮＯｘを安価に低減することができる脱硝装置および脱硝方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る脱硝装置および脱硝方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る脱硝方法を実現する脱硝装置が設けられた製紙プラントの一部を説明するための説明図、図２は同製紙プラントにおけるロータリキルンの一部断面図、図３は図２のＡ−Ａ’断面図、図４は図２の一部拡大断面図、図５は尿素濃度とＮＯｘ値との関係を示す説明図である。
【００２４】
図１に示すように、製紙プラントの一部のパルプ製造ライン１００における苛性プロセスでは、例えばロータリキルン１０が利用される。この苛性プロセスとは、製紙工程のパルプ製造ラインにおいて、パルプを不純物から分離するための蒸解窯にて使用される水酸化ナトリウムを回収して再使用するためのプロセスであり、蒸解窯の廃液（黒液）を炭酸ソーダを主成分とする緑液化し、この緑液に生石灰や水を混合することで、水酸化ナトリウムと石灰石を再生させるプロセスのことをいう。
【００２５】
ロータリキルン１０は、キルン回転軸Ｐを中心に図中白抜き矢印Ｒで示すように躯体１３が回転するものであり、その長さ方向の両端部が窯前１１および窯尻（窯尻フッド）１２となっている。このロータリキルン１０の窯内には、例えば窯尻１２側に設置され、図２に示すようなスクリューフィーダ２１を有する原料供給装置２０から上述した石灰石が押し出されて投入され、この石灰石は図中矢印Ｓで示すように窯尻１２側から窯前１１側へ加熱されながら流れる。
【００２６】
石灰石は、例えば図示しないスラッジフィルタからのブロワ３０を介した循環ラインＳ１と、図示しない湿式の集塵機からの循環ラインＳ２と、サイクロン４０からの循環ラインＳ３とを介してフィーダ５０に集められる。フィーダ５０に集められた石灰石は、原料供給装置２０側と後述するフラッシュドライヤ（気流乾燥機）６０側とに分配供給される。なお、ロータリキルン１０の窯内にて石灰石を加熱する加熱ガス（排ガス）は、石灰石の流れとは反対に図中矢印Ｇで示すように窯前１１側から窯尻１２側へと流れる。
【００２７】
フラッシュドライヤ６０には、フィーダ５０からの石灰石と、循環ラインＧ１を介したロータリキルン１０からの燃焼ガスとが供給され、これらの加熱乾燥が行われる。そして、乾燥された石灰石を含む燃焼ガスは、循環ラインＧ２を介してサイクロン４０に供給される。サイクロン４０では、燃焼ガスから石灰石が分離され、石灰石はフィーダ５０へ、燃焼ガスは集塵機へそれぞれ送られる。
【００２８】
一方、ロータリキルン１０は、その窯尻１２側に、ロータリキルン１０の窯内へ噴霧して供給される脱硝用添加剤を供給するための図示しない脱硝用添加剤供給装置が設置され、この脱硝用添加剤供給装置は、第１配管部７０と、第２配管部８０と、これら第１および第２配管部７０，８０を連結する回転継手９０とを備えて構成されている。
【００２９】
第１配管部７０は、例えば原料供給装置２０をキルン回転軸Ｐ方向に貫通し、上記脱硝用添加剤供給装置からロータリキルン１０の長さ方向に延設されてキルン回転軸Ｐと同軸となる状態で配置されている。第２配管部８０は、窯尻１２側にてキルン回転軸Ｐ側からキルン外周側へ延設されるとともに、このキルン外周側から上記長さ方向に沿って固定され、かつ所定位置でキルン外周側から窯内へ貫通配置されている。
【００３０】
具体的には、第２配管部８０は、図２に示すように、キルン外周側においては複数箇所にて固定部材８１によって躯体に固定配置され、ロータリキルン１０の窯内のＮＯｘ低減効果の高い適性温度域ＡＰに脱硝用添加剤を供給できる所定位置において、例えば図３に示すように、キルン外周側から窯内へその先端が貫通するように配置され、内部の石灰石９９に脱硝用添加剤を噴霧可能となるように設置される。
【００３１】
そして、第１および第２配管部７０，８０は、例えば窯尻１２側の窯内に露出する状態で設置され、キルン回転軸Ｐと同軸位置で脱硝用添加剤を搬送可能に両配管部７０，８０を連結する回転継手９０により連結される。この回転継手９０は、図４に示すように、固定部９１と可動部９２とを有し、第１配管部７０の先端は固定部９１に連結され、第２配管部８０の後端は可動部９２に連結されて、固定部９１および可動部９２のバイパス部９５にて両配管部７０，８０が連通するように結合されている。
【００３２】
なお、この例の回転継手９０では、可動部９２が固定部９１に対してキルン回転軸Ｐを中心として（すなわち、第１配管部７０を中心として）回動可能に構成されており、可動部９２の固定部９１との摺接面側には、シール材９３が複数設置されている。また、回転継手９０には、回転継手９０を冷却するための冷却液が循環する冷却部９４および冷却路９６が設けられている。
【００３３】
このように構成されたロータリキルン１０を利用する苛性プロセスにおいては、ロータリキルン１０の窯尻１２側の温度は約６００℃〜約７００℃となり、上記ＮＯｘ低減効果の高い（すなわち、脱硝用添加剤の反応がよい）適正温度域ＡＰにおける温度（約８００℃〜約９００℃）を下回る温度となっている。さらに、フラッシュドライヤ６０の出口付近では、燃焼ガスの温度は２００℃前後まで低下することとなってしまう。
【００３４】
したがって、例えば脱硝用添加剤を適正温度域ＡＰの箇所ではなく循環ラインＧ１において添加したとしても、温度が低いため思うような脱硝効果を得ることは困難となる。これに対し、上述したように設置された第１および第２配管部７０，８０を介して脱硝用添加剤を適正温度域ＡＰの箇所に供給することで、ロータリキルン１０の窯内にて最も効果的にＮＯｘの発生量を抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、ロータリキルン１０における上記適正温度域ＡＰの分布は、その長さ方向の中間近傍箇所（すなわち、中間点を含むその近傍箇所）となるので、このように脱硝用添加剤を適正温度域ＡＰの箇所に直接噴霧して供給することで、ＮＯｘの低減効果を高めることができる。また、第２配管部８０をキルン外周側に固定部材８１を介して固定する構造を採用するため、窯内に配管する場合などと比べて、配管部を確実に支持することができるとともに、耐熱対策もより容易にすることが可能となる。
【００３６】
また、第１および第２配管部７０，８０、回転継手９０を有する脱硝用添加剤供給装置によって脱硝用添加剤を適正温度域ＡＰの箇所に直接供給するという簡単な構成でＮＯｘの発生量を抑えることができるので、安価に排ガス（燃焼ガス）中のＮＯｘを低減することが可能となる。
【００３７】
なお、この脱硝用添加剤としては、尿素水溶液および搬送空気（圧縮空気）などが挙げられる。この場合、尿素は、約１３０℃の温度で融解してアンモニアを発生するが、上記脱硝用添加剤供給装置から供給されて第１配管部７０、回転継手９０および第２配管部８０を経て適正温度域ＡＰの箇所に噴霧された上でロータリキルン１０の窯内にて融解される。このため、本実施の形態に係る脱硝装置および脱硝方法によれば、より適正な反応温度に近づけることができる。
【００３８】
図５に示すように、本出願人による実験結果によれば、その脱硝効果は顕著なものとなった。図５は、尿素濃度とＮＯｘ値との関係を示すものであるが、上述した脱硝用添加剤を（１）ロータリキルン１０の窯尻１２側（後面側）の燃焼ガス中に散布した場合（点線で図示）と、（２）ロータリキルン１０の窯内の適正温度域ＡＰの箇所に散布（噴霧）した場合（実線で図示）とでは、以下のような違いが見られた。
【００３９】
すなわち、上記（１）および（２）のいずれの場合でも、尿素濃度が０％のときはＮＯｘ値は８０ｐｐｍ程度あったが、尿素濃度を上げるにしたがってＮＯｘ値に開きが生じ、尿素濃度４０％においては、（１）の場合はＮＯｘ値約６８ｐｐｍであったが、（２）の場合はＮＯｘ値約５６ｐｐｍと１２ｐｐｍの差が生じる結果となった。つまり（１）の場合は尿素濃度を０％から４０％へと変化させてもＮＯｘ値として１２ｐｐｍ程度の脱硝作用しか得られなかったが、（２）の場合は同様の条件でＮＯｘ値として２４ｐｐｍ程度の脱硝作用を得ることができた。
【００４０】
以上述べたように、本実施の形態に係る脱硝装置および脱硝方法によれば、第１および第２配管部７０，８０、回転継手９０を有する脱硝用添加剤供給装置によって、ロータリキルン１０の窯内の適正温度域ＡＰの箇所に脱硝用添加剤（尿素水溶液など）を噴霧（供給）するという簡単な構成で、ロータリキルン１０の窯内にて脱硝用添加剤を上記適性温度域ＡＰの箇所へ確実に供給することができ、ロータリキルン１０で発生する排ガス（燃焼ガス）中のＮＯｘを安価に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る脱硝方法を実現する脱硝装置が設けられた製紙プラントの一部を説明するための説明図である。
【図２】同製紙プラントにおけるロータリキルンの一部断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図２の一部拡大断面図である。
【図５】尿素濃度とＮＯｘ値との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ロータリキルン、１１…窯前、１２…窯尻、２０…原料供給装置、２１…スクリューフィーダ、３０…ブロワ、４０…サイクロン、５０…フィーダ、６０…フラッシュドライヤ、７０…第１配管部、８０…第２配管部、９０…回転継手、１００…パルプ製造ライン。
【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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