JPS6023781A - Denitrating device for furnace - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉の脱硝装置に関するもので、詳しくは、ロ
ータリキルン内で原料の焼成時に発生する窒素酸化物を
低減させる脱硝装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a denitrification device for a furnace, and more particularly to a denitrification device for reducing nitrogen oxides generated during firing of raw materials in a rotary kiln.

従来のセメント焼成設備は、たとえば第１図に示すよう
な構成からなっている。Conventional cement firing equipment has a configuration as shown in FIG. 1, for example.

第１図において、１はサスペンションプレヒータ、２は
ロータリキルン、３はクリンカクーラ、４は粉末原料輸
送機、５は主排風機、６は気流炉である。In FIG. 1, 1 is a suspension preheater, 2 is a rotary kiln, 3 is a clinker cooler, 4 is a powder material transporter, 5 is a main exhaust fan, and 6 is an air flow furnace.

すなわち、粉末原料は該輸送機４によってサスペンショ
ンプレヒータ１へ投入され、各サイクロンで高温ガスと
熱交換して気流炉６に至り、ここで気流炉バーナ８で仮
焼され、ロータリキルン２へ投入される。That is, the powder raw material is introduced into the suspension preheater 1 by the transporter 4, exchanges heat with high-temperature gas in each cyclone, reaches the airflow furnace 6, is calcined here in the airflow furnace burner 8, and is fed into the rotary kiln 2. Ru.

前記ｏ−ｐ　＋）キルン２へ投入された原料は、該キル
ン２の回転により徐々に流下し、キルンバーナ９により
約１４５０℃まで加熱されて焼成され、セメント用クリ
ンカとなり、矢印１４で示すようにクリンカクーラ６へ
投入ａれ、該−２クーラうで冷却されて クリンカ１８となる。The raw material input into the op+) kiln 2 gradually flows down as the kiln 2 rotates, and is heated to about 1450°C by the kiln burner 9 and fired to become clinker for cement, as shown by arrow 14. The clinker is fed into the clinker cooler 6 and cooled by the -2 cooler to become clinker 18.

前記クーラ３へ冷却空気送風機１０により送入された空
気は、高温クリンカと熱交換し、三分割され、一番高温
の空気は矢印１５で示すようにロータリキルン２へ送入
されて該キルン２の燃焼用二次空気となる。次の中温の
空気は矢印７で示すように気流炉乙の燃焼用二次空気と
なる。残りの低温のクーラ余剰空気は矢印１６で示すよ
うに集じん器１１に至り、ここで除じんされて系外に排
出される。The air sent to the cooler 3 by the cooling air blower 10 exchanges heat with the high-temperature clinker and is divided into three parts, and the highest temperature air is sent to the rotary kiln 2 as shown by the arrow 15. It becomes secondary air for combustion. The next medium-temperature air becomes secondary air for combustion in the air flow furnace B, as shown by arrow 7. The remaining low-temperature excess air from the cooler reaches the dust collector 11 as shown by arrow 16, where it is removed and discharged to the outside of the system.

前記ロータリキルン２の排ガスは気流炉６およびザスペ
ンションプレヒータ１で原料と熱交換し、主排風機５に
よって誘引される。The exhaust gas from the rotary kiln 2 exchanges heat with the raw material in the air flow furnace 6 and the suspension preheater 1, and is drawn by the main exhaust fan 5.

セメント焼成設備の運転方法としては、ロータリキルン
２のガス出口部のキルン排ガス１３において乾ガス中の
酸素濃度を体積比で１〜１５％、主排風機５の入口部の
プレヒータ出口排ガス１２中の酸素濃度を体積比で３％
前後に保って余剰の酸素を極力減少させている。The method of operating the cement firing equipment is to increase the oxygen concentration in the dry gas in the kiln exhaust gas 13 at the gas outlet of the rotary kiln 2 to 1 to 15% by volume, and to increase the oxygen concentration in the preheater outlet exhaust gas 12 at the inlet of the main exhaust fan 5 to 1 to 15% by volume. Oxygen concentration 3% by volume
This is done to reduce excess oxygen as much as possible.

ここで、窒素酸化物発生源は２か所ある。まず、気流炉
乙に設置された気流炉バーナ８による燃焼によって発生
するものがあるが、炉内温度が高温でないため、窒素酸
化物の発生は比較的少ない。一方、ロータリキルン２に
設置されたキルンバーナ９による燃焼は、原料を約１４
５０℃という高温に加熱する必要があるため、高温燃焼
となり、ここから多量の窒素酸化物が発生している。Here, there are two sources of nitrogen oxides. First, some nitrogen oxides are generated by combustion in the airflow furnace burner 8 installed in the airflow furnace B, but since the temperature inside the furnace is not high, relatively few nitrogen oxides are generated. On the other hand, the combustion by the kiln burner 9 installed in the rotary kiln 2 burns about 14
Since it is necessary to heat the fuel to a high temperature of 50°C, it results in high-temperature combustion, which generates a large amount of nitrogen oxides.

コノセメント焼成設備において、燃ｆ−１１７に重油を
用いる場合は、プレヒーク出ロＩｌ＋ガス１２中の窒素
酸化物も２．　ＯＯ〜３００　ｐｐｍ（０゜濃度１０％
として、以下同じ）であったが、重油から石炭へ燃料転
換した現状では、３００〜４５０　ｐｐｍ　と窒素酸化
物が高くなっている。In the conocement firing equipment, when heavy oil is used as the fuel f-117, nitrogen oxides in the preheat effluent Il+gas 12 are also 2. OO~300 ppm (0° concentration 10%
However, with the current fuel conversion from heavy oil to coal, nitrogen oxides have increased to 300-450 ppm.

しかし、このような高い窒素酸化物を低減さぜる手段に
ついて、種々研究がなされているが、いずれも複雑であ
って高価なものとなり、現在のところ、簡単な対策が公
開されていない。However, various studies have been conducted on means to reduce such high levels of nitrogen oxides, but all of them are complicated and expensive, and no simple measures have been published at present.

本発明は、第１図に示すような現状の設備を、あまり改
造することなく、安価な脱硝用バーナを付設することに
より、前述の窒素酸化物の低減を図ることができる炉の
脱硝装置を提供することを目的とするものである。The present invention provides a furnace denitrification device that can reduce the aforementioned nitrogen oxides by attaching an inexpensive denitrification burner to the existing equipment as shown in Fig. 1 without much modification. The purpose is to provide

このため１本発明の構成は、キルンバーナを有して原料
を焼成するロータリキルンにおいて、水；がスラリー化
液の主体を占めている石炭スラリー燃料を前記ロークリ
キルン内へ噴射する脱硝用バーナを備えていることを特
徴としている。For this reason, one aspect of the present invention is that a rotary kiln that has a kiln burner and burns raw materials is provided with a denitrification burner that injects coal slurry fuel in which the slurry liquid is mainly water into the rotary kiln. It is characterized by the presence of

以下、本発明の一実施例について、第２図ないし第４図
を参照しながら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 4.

第２図は本発明の一実施例を示したもので、第２図にお
いて、符号１〜１８は第１図に示したものと同一部分ま
たは均等部分を示している。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numerals 1 to 18 indicate the same or equivalent parts as shown in FIG. 1.

また第３図は第２図のロータリキルン２およびその付近
を拡大して示した断面図であり、第４図は第３図の切断
線■に沿う断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of the rotary kiln 2 and its vicinity in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line (-) in FIG. 3.

第２図ないし第４図において、１９は脱硝用バーナ、２
０は微粉炭と水とを適当な割合いで混合し、スラリー状
にした石炭スラリー燃料である。In Figures 2 to 4, 19 is a denitrification burner;
0 is a coal slurry fuel made by mixing pulverized coal and water in an appropriate ratio to form a slurry.

すなわち、脱硝用バーナ１９をキルンバーナ９と並設し
、前記スラリー燃料２０をスラリーポンプで昇圧し、ロ
ータリキルン２の焼成帯Ｂ、すなわち、最高温度部の奥
（第３図の仮焼帯Ｃのところ）へ脱硝用バーブづ９で投
入するようになっている。That is, the denitrification burner 19 is installed in parallel with the kiln burner 9, the pressure of the slurry fuel 20 is increased by a slurry pump, and the burner 19 is placed in parallel with the kiln burner 9, and the slurry fuel 20 is pressurized using a slurry pump. The denitrification barb 9 is used to feed the water into the denitrification tank.

第３図にみられるキルンバーナ９の火炎２９Ｉ／′ｉ市
温なだめ、脱硝用バーナ１９をその火炎２９の中へ入れ
ることは技術的に困難であるのテ、キルンバーナ９と同
じくらいの深さまで前記バーナ１９を挿入し、該スラリ
ー燃料２０を噴射するのである。したがって、該燃料２
０は高温部に噴射され、周囲が高温のため、噴射された
スラリーの小粒子は徐々に水分を蒸発し、やがて蒸発が
完了して微粉炭の微粒子群となり、そこで燃焼を開始し
、燃焼する。つまり、石炭スラリー燃料は水を含むため
に噴射直後には燃焼しないで、少し時間的に遅れて燃焼
する。すなわち、この燃焼の遅れを巧みに利用して目的
の場所で必要とする燃料を燃焼きせるものである。換言
すれば、脱硝用バーナ１９で噴射された石炭スラリー燃
料２０で余分の空気を消費し、さらに適当量の余剰の石
炭スラリー燃料２０を燃焼させることにより、−酸化炭
素を発生させて、ガス中の窒素酸化物を還元する。ここ
で、ロータリキルン２は熱交換器としては効率が悪いの
で、大容積をもっているから、この大きな容積を窒素酸
化物還元用として、巧みに利用するものである。It is technically difficult to insert the flame 29 I/'i of the kiln burner 9 shown in FIG. A burner 19 is inserted and the slurry fuel 20 is injected. Therefore, the fuel 2
0 is injected into a high temperature area, and because the surrounding area is high temperature, the small particles of the injected slurry gradually evaporate water, and eventually the evaporation is completed and becomes a group of fine particles of pulverized coal, where it starts to burn and combusts. . In other words, since coal slurry fuel contains water, it does not burn immediately after injection, but burns with a slight time delay. In other words, this combustion delay is skillfully utilized to burn the required fuel at the desired location. In other words, by consuming excess air with the coal slurry fuel 20 injected by the denitrification burner 19 and further burning an appropriate amount of surplus coal slurry fuel 20, carbon oxide is generated and the gas is reduce nitrogen oxides. Here, since the rotary kiln 2 is inefficient as a heat exchanger and has a large volume, this large volume is skillfully utilized for nitrogen oxide reduction.

なお各バーナ９と１９の燃焼状態のチェックは次のよう
にして容易（（行なえる。すなわち、第１に、脱硝用バ
ーナ１９を停止した状態で、キルンバーナ９を燃焼させ
、キルン排ガス中の酸素濃度を測定することにより、キ
ルンバーナ９が計画どおりの運転であることを確認でき
る。The combustion status of each burner 9 and 19 can be easily checked as follows. First, with the denitrification burner 19 stopped, kiln burner 9 is combusted, and the oxygen in the kiln exhaust gas is By measuring the concentration, it can be confirmed that the kiln burner 9 is operating as planned.

第２に、この確認後に脱硝用バーナ１９を運転し、キル
ン排ガス中の一酸化炭素濃度等を測定することにより、
脱硝用バーナ１９の運転状況がわかる。Second, after this confirmation, the denitrification burner 19 is operated and the carbon monoxide concentration etc. in the kiln exhaust gas is measured.
The operating status of the denitrification burner 19 can be seen.

さらに、第６図および第４図により詳細に説明すると、
ロータリキルン２の内倶ｊには耐火材２７が張られてい
る。そしてロータリキルン２は、地上に設置されたロー
ラ２５の上に、タイヤ２４を介して支承され、数多の傾
斜をしており、ガースギア２６により第４図の矢印方向
に回転させられる。サスペンションプレヒータ１で加熱
仮焼された原料２６は入口チャンバ２１を経てロータリ
キルン２内に投入され、該キルン２の回転ととも匠流下
し、予熱帯り一仮焼帯Ｃ−焼成帯Ｂを通ることによって
徐々に加熱され、焼成帯Ｂで最高温度（セメント焼成で
は約１４５０℃）に加熱され、焼成されてクリンカ３２
となる。焼成されたクリンカは冷却帯Ａからキルンフー
ド２８内を通り、クリンカクーラ５へ投入され、冷却空
気３３により冷却される。Furthermore, to explain in detail with FIGS. 6 and 4,
The inner wall of the rotary kiln 2 is covered with a refractory material 27. The rotary kiln 2 is supported on rollers 25 installed on the ground via tires 24, has many inclinations, and is rotated by a girth gear 26 in the direction of the arrow in FIG. The raw material 26 heated and calcined in the suspension preheater 1 is introduced into the rotary kiln 2 through the inlet chamber 21, and flows down as the kiln 2 rotates, passing through a preheating zone, a calcination zone C, and a firing zone B. The clinker 32 is gradually heated by heating, heated to the maximum temperature (approximately 1450°C for cement firing) in firing zone B, and fired to form clinker 32.
becomes. The fired clinker passes through the kiln hood 28 from the cooling zone A, is charged into the clinker cooler 5, and is cooled by cooling air 33.

熱交換した空気はキルンバーナ９の燃焼用二次空気１５
となる。焼成に要する燃料１７はキルンバーナ９により
供給される。キルンバーナ９により供給された燃料は高
温で完全燃焼し、その火炎２９は焼成帯Ｂをカバーして
いる。このようにしてクリンカ６２を焼成している。燃
焼を完全にするため、余剰の空気が燃焼用二次空気１５
とともに供給され、キルン出口排ガス１５ＶＣて、乾ガ
ス中の酸素濃度が１〜１．５％（体積比）になるように
運転されている。この燃焼により多量の窒素酸化物が発
生し、排ガス１３中に含まれて、矢印２２のように入口
チャンバ２１から排出されようとする。The heat-exchanged air is used as secondary combustion air 15 for kiln burner 9.
becomes. The fuel 17 required for firing is supplied by the kiln burner 9. The fuel supplied by the kiln burner 9 is completely combusted at high temperature, and its flame 29 covers the firing zone B. In this way, the clinker 62 is fired. In order to complete combustion, excess air is used as secondary combustion air 15
The dry gas is supplied with 15 VC of exhaust gas at the kiln outlet, and is operated so that the oxygen concentration in the dry gas is 1 to 1.5% (volume ratio). This combustion generates a large amount of nitrogen oxides, which are included in the exhaust gas 13 and are about to be discharged from the inlet chamber 21 as indicated by arrow 22.

ここで、脱硝バーナ１９を運転開始すると、その窒素酸
化物は低減されて入口チャンバ２１から排出されるので
ある。すなわち、まず、前述の石炭スラリー燃料２０を
脱硝用バーナ１９にて該キルン２内に噴射するのである
。つまり、そのスラリーの水分割合いと噴射されるスラ
リ乙の粒径を適当に選択−することにより、該燃料２０
はキルンバーナ９０火炎２９を通過し、仮焼帯Ｃに達す
る。ここで、水分がほぼ蒸発し、スラリー状で送入され
た該燃料２０は微粉炭粒子群となって燃焼し、火炎６０
と々る。一方、ロータリキルン２は熱交換器としては効
率の悪いものであるので、大量の容積をもっている。When the denitrification burner 19 is started, the nitrogen oxides are reduced and discharged from the inlet chamber 21. That is, first, the aforementioned coal slurry fuel 20 is injected into the kiln 2 using the denitrification burner 19. In other words, by appropriately selecting the water content of the slurry and the particle size of the injected slurry, the fuel 200
passes through the kiln burner 90 flame 29 and reaches the calcining zone C. Here, the moisture has almost evaporated, and the fuel 20 fed in the form of slurry becomes a group of pulverized coal particles and burns, causing a flame 60
Totoru. On the other hand, since the rotary kiln 2 is inefficient as a heat exchanger, it has a large volume.

すなわち、高温原料粉末３１０部分の予熱帯りはロータ
リキルン２の全長の半分以上にも達し。That is, the preheating temperature of the high-temperature raw material powder 310 portion reaches more than half of the total length of the rotary kiln 2.

通常のロー、４４キルンでは、この予熱帯りを燃焼ガス
が通過するに要する時間は約３〜６秒もかかつている。In a normal low-44 kiln, it takes about 3 to 6 seconds for the combustion gas to pass through this preheating zone.

このガスの滞留時間を巧みに利用して窒素酸化物を低減
させることが可能である。しかも、脱硝用バーナ１９で
ロータリキル／２内の余剰空気を燃焼させて酸素分を除
去し、さらに、適当量の余分の燃料を供給することによ
り、その燃料が不完全燃焼し、−酸化炭素が発生する。Nitrogen oxides can be reduced by skillfully utilizing the residence time of this gas. Furthermore, by burning the excess air in the rotary kill/2 with the denitrification burner 19 to remove oxygen, and then supplying an appropriate amount of excess fuel, the fuel is incompletely combusted, and -carbon oxide is released. Occur.

これが窒素酸化物を還元して窒素酸化物濃度を低減させ
るのである。また前記燃料２０は石炭であるので、燃焼
に比較的長い時間を要するが、仮焼帯Ｃで殆んど燃焼し
、一部が予熱帯りで燃焼するが、−酸化炭素ケ含んだ還
元ガスとなって予熱帯りに入り、ここで数秒１以上の滞
留時間があるので、燃焼が完了し、さらに窒素酸化物を
充分に還元することができる。This reduces nitrogen oxides and reduces the nitrogen oxide concentration. Also, since the fuel 20 is coal, it takes a relatively long time to burn, but most of it is burned in the calcining zone C, and some of it is burned in the preheating zone. The mixture then enters the preheating zone, where there is a residence time of several seconds or more, so combustion is completed and nitrogen oxides can be sufficiently reduced.

したがって、キルン排ガス２２は排出に支障のない低濃
度窒素酸化物を含んだ状態で入１」チャンバ２１から排
出される。Therefore, the kiln exhaust gas 22 is discharged from the input chamber 21 in a state containing low concentration nitrogen oxides that do not cause any problem in discharge.

なお上記実施例において、還元に要する容積が、それほ
ど必要のない場合は、脱硝用バーナ１９をロータリキル
ン２の原料投入側に設置して、キルン排ガスに向けて噴
射し、キルン内を有効に利用してもよい。また石炭スラ
リー燃料２０のスラリー化液は水を主体とするも、重油
を適隈だけ追加してスラリーの燃焼位置を自由だ変える
こともできる。In the above embodiment, if the volume required for reduction is not so large, the denitrification burner 19 is installed on the raw material input side of the rotary kiln 2 and injected toward the kiln exhaust gas, making effective use of the inside of the kiln. You may. Further, although the slurry liquid of the coal slurry fuel 20 is mainly water, heavy oil can be added in an appropriate amount to freely change the combustion position of the slurry.

」−述のように、本発明は、キルンバーナを有して原料
を焼成するロータリキルンにおいて、水でスラリー化し
た石炭を燃料とする脱硝用バーナを付設し、脱硝用バー
ナにより石炭スラリー燃料をロータリキルン内に噴射し
て窒素酸化物全低減させるので、装置としては、安価な
脱硝用バーナとスラリーポンプなどの簡単な付属機器を
付設するだけでよく、したがって、既設の設備を大改造
することなく、窒素酸化物を低コストで低減させること
ができる。- As mentioned above, the present invention provides a rotary kiln equipped with a kiln burner for firing raw materials, which is equipped with a denitrification burner that uses coal slurried with water as fuel, and uses the denitrification burner to rotate the coal slurry fuel into a rotary kiln. Since it is injected into the kiln to completely reduce nitrogen oxides, it is only necessary to install simple accessories such as an inexpensive denitrification burner and a slurry pump, and therefore there is no need to make major modifications to existing equipment. , nitrogen oxides can be reduced at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来のセメント焼成設備の説明図、第２図は本
発明の一実施例を示した説明図、第６図は第２図のロー
タリキルンおよびその付近を拡大して示した断面立面図
、第４図は第３図の切断ｉＭ　ＩＶに沿う断面図である
。 ２・・・ロータリキルン、９００．キルンバーナ、１９
・・・脱硝用バーナ、２０・・・石炭スラリー燃料。Fig. 1 is an explanatory diagram of a conventional cement firing equipment, Fig. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 6 is an enlarged cross-sectional view of the rotary kiln in Fig. 2 and its vicinity. 4 is a sectional view taken along section iM IV in FIG. 3. 2...Rotary kiln, 900. Kilnburna, 19
...Denitrification burner, 20...Coal slurry fuel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、　キルンバーナを有して原料を焼成するロータリキ
ルン〜において、水がスラリー化液の主体を占めている
石炭スラリー燃料を前記ロータリキルン内へ噴射する脱
硝用バーナを備えていることを特徴とする、炉の脱硝装
置。1. A rotary kiln that has a kiln burner and burns raw materials, characterized in that it is equipped with a denitrification burner that injects into the rotary kiln coal slurry fuel in which water is the main component of the slurry liquid. , furnace denitrification equipment.