掲載日：2010年4月1日

セメント焼成用高効率低NOxバーナの開発

事業名:京都議定書目標達成産業技術開発促進事業（経済産業省補助事業）

研究開発テーマ:セメント焼成用高効率低NOxバーナの開発

環境汚染負荷物質である窒素酸化物（NOx）の発生量を抑制できるセメント焼成用高効率低NOxキルンバーナの開発ならびにこの開発の支援技術であるセメントキルンバーナの燃焼シミュレーションによるNOx発生量解析技術の確立を目的に本開発に着手した。

シミュレーションによりNOx抑制性能を有すると確認されたバーナを実操業キルンに導入し、その操業データとシミュレーションを比較した結果、仮定したNOx抑制メカニズムの妥当性と仕様の異なるキルンでの実用性が確認された。しかしながらシミュレーションによるNOx発生量解析技術については未だ改善の余地がある。

研究期間:平成15年～平成16年

研究参加企業:太平洋セメント(株)

概要

• 平成15年度概要.pdf（PDF：232KB）

平成15年度研究成果報告会での評価/質疑応答

定方委員
3つほど聞きたい。1つは、この低NOx燃焼技術のオリジナリティがどこにあるか？例えば一次空気流量を減らしてNOxを低減させる技術は15年以上前に研究されており、これだけではオリジナリティを主張できない。2番目はシミュレーションについてであるが、NOx抑制水準の優位性が判然としない。恐らくハイドロカーボンもしくはアンモニアによる還元が今回のシミュレーションでは考慮されていないのではないかと思う。3番目はCO2削減効果についてだが、これは低NOx化によってCO2削減が果たしてなされているのかどうか。すなわち、低NOx化によってアンモニアを吹き込む必要が無くなることによる削減効果がどれくらいかということを聞きたい。

研究参加企業
オリジナリティという部分に関しては文献調査や実績調査を行った結果、セメントキルンのようにフレーム長さが15mから20mにも及ぶような焼成状況において一次空気流量を減らした、あるいは一次空気風速を百何m/sまで落としてNOxを抑制したというような実績は見当たらない。セメント焼成のフレームに関しては、石炭を燃焼して熱量を出すだけではなく、必要な部分で必要な熱量を出すといったようなフレームパターンが重要であり、一次空気流量を減らしていくだけでは目的とするフレームパターンは得られない。我々としては、燃料を搬送する空気流量の極小化と各一次空気流の最適配置によって、燃焼性を確保しながらフレーム内に還元領域を形成するということをオリジナリティとして研究している。シミュレーションについてはご指摘のとおり、ハイドロカーボン、アンモニアは還元物質として考慮していない。現在使用している還元機構としては、HCNがNOxの生成および還元に使われる反応を採用して、適用している。

定方委員
つまりハイドロカーボンとか、アンモニアのラジカルは自然に発生するものであり、わざわざ導入しなくても還元領域で生成するわけである。ですから、それを考慮しないとシミュレーションと実験結果とはなかなか一致しないように思う。

研究参加企業
分かりました。ハイドロカーボンやアンモニアによる還元機構をシミュレーションに導入することは正確な予測を行うために必要な技術だと認識しており、今後の参考にさせて頂きたい。しかしながら現実にはハイドロカーボンやアンモニアによる還元機構の反応速度については未だ解明された事例が少ないため、我々としては現在実施可能な技術レベルにおいて研究を進めながら、そのような還元機構についても検討したいと考えている。CO2の削減効果に関する質問については、当社は脱硝剤として尿素を使用しており、尿素の脱硝反応中にCO2を発生する反応が入っている。したがってこのバーナによる削減効果としては、低NOx燃焼により脱硝剤の使用量が減ることによる効果と、可燃性廃棄物の使用増加や一次空気量の低減によって化石燃料の使用量が減ることによる効果を見込んでいる。数字としては脱硝剤削減により年間約2,000トン、化石燃料の削減により年間約25,000トンのCO2削減効果という値を試算している。