(57)【要約】【課題】セメントロータリーキルン内で可燃性物を主燃料と共に効率よく燃焼させることができるセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置を提供する。【解決手段】セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１は、供給された主燃料を環状に噴射させる環状の主燃料噴射口部６６を有する主燃料バーナー６０と、噴射された主燃料に可燃性物が到達するように、移送用気体流で可燃性物を移送方向に移送させると共に移送された可燃性物をさらに旋回用気体流ｗで旋回方向ｓに旋回させて拡散噴射させる可燃性物噴射手段としての可燃性物噴射ノズル１０と、を備える。可燃性物噴射ノズル１０は、搬送孔部２０の中心Ｏに対して旋回方向ｓ側に傾いた旋回用噴射口３０を含む。【選択図】図２
2015190731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された主燃料を環状に噴射させる環状の主燃料噴射口部を有する主燃料バーナーと、
噴射された主燃料に可燃性物が到達するように、移送用気体流で前記可燃性物を移送方向に移送させると共に移送された前記可燃性物をさらに旋回用気体流で旋回方向に旋回させて拡散噴射させる可燃性物噴射手段と、を備えたセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置であって、
前記可燃性物噴射手段は、
内側を前記可燃性物が前記移送用気体流で前記移送方向に流れるように、前記移送方向に対して直交する平面における断面形状が円状の内側面、及び、前記主燃料噴射口部の内側に配置され、前記移送方向における前記内側面の端部に形成された、前記可燃性物が噴射する可燃性物噴射口を有する搬送孔部と、
前記搬送孔部に形成され、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、前記旋回用気体流が前記搬送孔部の中心の周りを前記旋回方向に旋回するように、前記旋回用気体流を噴射する１以上の旋回用噴射口であって前記搬送孔部の中心に対して前記旋回方向側に傾いた１以上の旋回用噴射口と、
前記旋回用気体流が前記１以上の旋回用噴射口から噴射するように、旋回用気体を供給する気体供給部と、を含み、
前記１以上の旋回用噴射口は、前記搬送孔部における前記可燃性物噴射口から前記移送方向とは反対方向に、前記可燃性物が前記移送方向に進むにつれて前記搬送孔部の内側で前記旋回方向に旋回することができる旋回距離だけ離れた位置に形成されている、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項２】
前記旋回用噴射口の数は２以上であり、
前記２以上の旋回用噴射口のうちある１つの旋回用噴射口は、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、前記旋回用気体流が前記搬送孔部の中心と、前記２以上の旋回用噴射口のうち前記ある１つの旋回用噴射口に対して前記旋回方向側の隣りに位置する旋回用噴射口と、の間を通るように、傾いている、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項３】
前記旋回用噴射口の数は２以上であり、
各旋回用噴射口は、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、各旋回用噴射口と前記搬送孔部の中心とを結んだ線に対して１０度以上８０度以下の範囲で傾いている、請求項１に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項４】
前記旋回距離は、前記搬送孔部の内径の１．５倍の長さより長い、請求項１から３のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項５】
以下の式で求められるスワール数（Ｓｗ）が０．２以上０．７以下である、請求項１から４のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
（Ｇφ／（Ｇｘ×ｒ））＝（Ｓｗ）
Ｇφ：前記可燃性物が前記搬送孔部を流れる際の前記旋回方向の運動量（角運動量）
Ｇｘ：前記可燃性物が前記搬送孔部を流れる際の前記移送方向の運動量（軸方向運動量）
ｒ：前記搬送孔部の内側面の半径
Ｓｗ：スワール数
【請求項６】
前記１以上の旋回用噴射口の噴射側の端部は、前記搬送孔部の内側面より外側に位置する、請求項１から５のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項７】
前記搬送孔部は可燃性物搬送用管であり、
前記１以上の旋回用噴射口は、前記可燃性物搬送用管に形成されたスリットである、請求項１から６のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【請求項８】
前記スリットは、前記移送方向に伸びている、請求項７に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置に関する。より詳しくは、本発明は、廃棄プラスチックのような可燃性物を補助燃料として使用して燃料コストを低減するセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントロータリーキルンに用いられる燃料燃焼装置は、供給された主燃料を環状に噴出させる環状の主燃料噴射端部を有する主燃料バーナーと、その環状の内側又は燃料燃焼装置の上部に配置された、廃プラスチックのような可燃性物を移送用気体流と共に、截頭円錐の側面状態に拡散噴射させる可燃性物噴射手段とを備える（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
燃料燃焼装置の主燃料の噴射手段は、先端が可燃性物噴射口とされる断面形状が円状の内側面を有する搬送孔部と、搬送孔部における可燃性物噴射口の近傍の内側面から中心に向けて延在した複数のブレードとを有し、複数のブレードは、搬送孔部の軸方向に対して所定の角度を有している。
主燃料は搬送孔部の軸の方向に流れる移送用気体流により搬送孔部内を搬送孔部の軸の方向に流れる。そして、複数のブレードから噴出された燃焼用１次空気流により、高温の2次空気を巻込みながらバーナーフレームに向けて截頭円錐の側面状態に拡散し、速やかに燃焼される。
【０００４】
しかし、ブレードは、主燃料噴射口の近傍に形成されているので、主燃料とは別に移送用気体とともに吹き込まれた廃プラスチックのような可燃性物は、燃焼用１次空気流によって十分に拡散することは出来ず、主燃料が主に燃焼しているバーナーフレーム辺縁部に到達し難い。
また、これらを解決する目的で可燃性物の搬送管内に旋回拡散用のブレードを設置すると、搬送孔部内の可燃性物がブレードに引っかかり、可燃性物がブレードの位置で詰まり、ひいては、燃焼効果が悪化する恐れがある。
また、ブレードを可燃性物噴射口の近傍に設置しても、ブレードは固定されているので、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置の運転中に、可燃性物の大きさや重さが変わっても、可燃性物の大きさや重さに応じた適切な向きにブレードを変えることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２７０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、セメントロータリーキルン内で可燃性物を主燃料と共に効率よく燃焼させることができるセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のものを提供する。
［１］セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置は、供給された主燃料を環状に噴射させる環状の主燃料噴射口部を有する主燃料バーナーと、噴射された主燃料に可燃性物が到達するように、移送用気体流で前記可燃性物を移送方向に移送させると共に移送された前記可燃性物をさらに旋回用気体流で旋回方向に旋回させて拡散噴射させる可燃性物噴射手段と、を備える。前記可燃性物噴射手段は、内側を前記可燃性物が前記移送用気体流で前記移送方向に流れるように、前記移送方向に対して直交する平面における断面形状が円状の内側面、及び、前記主燃料噴射口部の内側に配置され、前記移送方向における前記内側面の端部に形成された、前記可燃性物が噴射する可燃性物噴射口を有する搬送孔部と、前記搬送孔部に形成され、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、前記旋回用気体流が前記搬送孔部の中心の周りを前記旋回方向に旋回するように、前記旋回用気体流を噴射する１以上の旋回用噴射口であって前記搬送孔部の中心に対して前記旋回方向側に傾いた１以上の旋回用噴射口と、前記旋回用気体流が前記１以上の旋回用噴射口から噴射するように、旋回用気体を供給する気体供給部と、を含む。前記１以上の旋回用噴射口は、前記搬送孔部における前記可燃性物噴射口から前記移送方向とは反対方向に、前記可燃性物が前記移送方向に進むにつれて前記搬送孔部の内側で前記旋回方向に旋回することができる旋回距離だけ離れた位置に形成されている。
【０００８】
［２］前記旋回用噴射口の数は２以上であり、前記２以上の旋回用噴射口のうちある１つの旋回用噴射口は、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、前記旋回用気体流が前記搬送孔部の中心と、前記２以上の旋回用噴射口のうち前記ある１つの旋回用噴射口に対して前記旋回方向側の隣りに位置する旋回用噴射口と、の間を通るように、傾いている、［１］に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
［３］前記旋回用噴射口の数は２以上であり、各旋回用噴射口は、前記移送方向から前記搬送孔部を見た場合において、各旋回用噴射口と前記搬送孔部の中心とを結んだ線に対して１０度以上８０度以下の範囲で傾いている、［１］に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【０００９】
［４］前記旋回距離は、前記搬送孔部の内径の１．５倍の長さより長い、［１］から［３］のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
［５］以下の式で求められるスワール数（Ｓｗ）が０．２以上０．７以下である、［１］から［４］のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
（Ｇφ／（Ｇｘ×ｒ））＝（Ｓｗ）
Ｇφ：前記可燃性物が前記搬送孔部を流れる際の前記旋回方向の運動量（角運動量）
Ｇｘ：前記可燃性物が前記搬送孔部を流れる際の前記移送方向の運動量（軸方向運動量）
ｒ：前記搬送孔部の内側面の半径
Ｓｗ：スワール数
【００１０】
［６］前記１以上の旋回用噴射口の噴射側の端部は、前記搬送孔部の内側面より外側に位置する、［１］から［５］のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
［７］前記搬送孔部は可燃性物搬送用管であり、前記１以上の旋回用噴射口は、前記可燃性物搬送用管に形成されたスリットである、［１］から［６］のいずれかに記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
［８］前記スリットは、前記移送方向に伸びている、［７］に記載のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置。
【発明の効果】
【００１１】
旋回用噴射口が搬送孔部の内側面から内側に突出していないので、搬送孔部の内部には曲部や障害物が無く、可燃性物が搬送孔部の内部で詰まりにくくすることができる。
また、搬送孔部を流れ方向から見ると、スリットの旋回方向の幅は内側面の円周長さに対して非常に短いので、流れ方向に流れる可燃性物がスリットに引っかかる恐れが殆どない。
本発明によれば、セメントロータリーキルン内で可燃性物を主燃料と共に効率よく燃焼させることができるセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置の主燃料バーナー及び可燃性物噴射手段の移送方向における断面図である。
【図２】図１の一部を省略したＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１に示したセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置を備えたセメントリンカー焼成装置の構成図である。
【図４】図１に示したセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置のシミュレーション用のモデル図である。
【図５】図４に示したモデルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態に係るセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１は、供給された主燃料を気体と共に環状に噴射させる主燃料バーナー６０と、噴射された主燃料に可燃性物Ｒが到達するように、移送用気体流ｖで可燃性物Ｒを移送方向に移送させると共に移送された可燃性物Ｒをさらに旋回用気体流ｗで旋回方向ｓに旋回させて截頭円錐の側面状態に拡散噴射させる可燃物噴射手段とを有し、主燃料及び可燃性物Ｒを主燃料バーナー６０のバーナーフレームＡにおいて燃焼させる燃料燃焼装置である。本実施形態で用いる気体、移送用気体及び旋回用気体は空気であることが好ましいが、これに限定されず、燃焼排ガスや酸素を付加した空気などの気体であってもよく、また、その気体は、圧縮気体であってもよい。
【００１５】
セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１は、主燃料バーナー６０と、可燃性物噴射手段とを備える。本実施形態では、主燃料バーナー６０は、環状のバーナーであり、可燃性物噴射手段は、主燃料バーナー６０の内側に配置された、可燃性物Ｒを旋回かつ截頭円錐の側面状態に拡散状態に噴射させる可燃性物噴射ノズル１０である。また、主燃料バーナー６０から噴射される主燃料は、例えば、製造コスト低減により推進されている無煙炭やオイルコークスなどの難燃性燃料である固体粉末燃料として説明する。
【００１６】
（主燃料バーナー）
図１及び図２に示すように、主燃料バーナー６０は、環状の主燃料噴射口部６６を備える。さらに、主燃料バーナー６０は、主燃料噴射口部６６の内側に配置された環状の内側気体噴射口部６４と、主燃料噴射口部６６の外側に配置された環状の外側気体噴射口部６８とを備える。内側気体噴射口部６４、主燃料噴射口部６６及び外側気体噴射口部６８のそれぞれの移送方向ｆ側の端部は主燃料噴射端部６２と同じ位置に位置する。
【００１７】
図２に示すように、主燃料噴射口部６６は複数の主燃料噴射口６６ａで構成され、内側気体噴射口部６４は複数の内側気体噴射口６４ａで構成され、外側気体噴射口部６８は複数の外側気体噴射口６８ａで構成されている。
複数の内側気体噴射口６４ａと、複数の主燃料噴射口６６ａと、複数の外側気体噴射口６８ａとは、可燃性物噴射ノズル１０を中心に環状に配置された最内周の第１円筒状部材ａ、その外側の第２円筒状部材ｂ、第３円筒状部材ｃ、最外周の第４円筒状部材ｄ及び複数の整流板６９により仕切られることにより、形成されている。
【００１８】
図１に示すように、内側気体噴射口部６４の一方はファン６１ａに接続している。内側気体噴射口部６４の他方側には、複数の螺旋流路６５が形成されている。ファン６１ａから送られてきた気体が可燃性物噴射ノズル１０を中心に一方の旋回方向に旋回しかつ截頭円錐の側面状態に拡散するように、螺旋状の流路を形成している。
【００１９】
主燃料噴射口部６６は、主燃料を気体と共に噴射方向に向けて環状に噴射するように、主燃料を供給する主燃料供給部（図示せず）とファン６１ａとに接続している。主燃料噴射口部６６の主燃料噴射端部６２から環状に噴射した主燃料は、内側気体噴射口部６４から噴射した気体により、噴射方向に進みながら旋回しかつ截頭円錐の側面状態に拡散する。
【００２０】
外側気体噴射口部６８の一方はファン６１ｂに接続している。外側気体噴射口部６８から噴出する高速気体流により生じる負圧によって周囲の高温ガスが誘引されるように、内側気体噴射口部６４や主燃料噴射口部６６からの噴射速度より速い速度で、外側気体噴射口部６８から気体を噴射する。
主燃料噴射口部６６から噴射された主燃料は、内側気体噴射口部６４から噴射した気体により、噴射方向に進みながら旋回しかつ截頭円錐の側面状態に拡散すると共に、燃焼する。
【００２１】
（可燃性物噴射手段）
図１及び図２に示すように、可燃性物噴射手段は、噴射された主燃料のバーナーフレームＡに可燃性物Ｒが到達するように、移送用気体流で可燃性物Ｒを移送方向ｆ（図１参照）に移送させると共に移送された可燃性物Ｒをさらに旋回用気体流ｗで旋回方向ｓ（図２参照）に旋回させて、截頭円錐の側面状態に拡散噴射させることができれば、特に限定されない。本実施形態では、可燃性物噴射手段は、可燃性物Ｒを移送用気体流と共に、截頭円錐の側面状態に拡散噴射させる可燃性物噴射ノズル１０として説明する。
【００２２】
可燃性物噴射ノズル１０は、搬送孔部２０と、旋回用噴射口３０と、気体供給部とを含む。本実施形態では、旋回用噴射口３０の数は４つとして説明するが、１つ以上であればよい。
【００２３】
また、本実施形態では、搬送孔部２０と旋回用噴射口３０とは、第１円筒状部材ａと、４つのスリットを有する可燃性物用円筒状部材ｅと、環状封止部材２７とで構成される。可燃性物用円筒状部材ｅは、第１円筒状部材ａの内側に配置され、また、環状封止部材２７は、第１円筒状部材ａの移送方向ｆ側端部と、可燃性物用円筒状部材ｅの移送方向ｆ側端部とを気密的に塞いだ、環状板である。したがって、本実施形態では、搬送孔部２０と旋回用噴射口３０とは、いわゆる内側にスリットを有する２重管として説明しているがこれに限定されない。
【００２４】
図１に示すように、搬送孔部２０は、円状の内側面２２と、可燃性物噴射口２６とを有する。本実施形態では、搬送孔部２０は、パイプのような可燃性物搬送用管である。
内側面２２は、可燃性物Ｒが内側面２２の内側を移送用気体流ｖと共に流れるように、可燃性物Ｒの移送方向ｆ（噴射方向と同じ方向）に対して直交する平面（図２の紙面）において、円状の断面形状を有する。移送用気体流ｖはファン５２からの供給量に依存する。
可燃性物噴射口２６は、主燃料噴射口部６６の内側に配置されている。可燃性物噴射口２６は、移送方向ｆにおける内側面２２の端部に形成されており、可燃性物Ｒが噴射する噴射口である。
【００２５】
気体供給部は、旋回用気体流ｗが旋回用噴射口３０から噴射するように、旋回用気体を供給することができればよく、例えば、ファン５４である。旋回用噴射口３０から噴射する旋回用気体流ｗは、ファン５４からの供給量に依存する。
【００２６】
各旋回用噴射口３０は、旋回用気体流ｗが噴射するように、可燃性物用円筒状部材ｅを半径方向に貫通するスリットである。
本実施形態では、旋回用噴射口３０は、旋回用噴射口３０が搬送孔部２０の内側面２２から内側に突出しないように、内側面２２に開口したスリットである。
旋回用噴射口３０が搬送孔部２０の内側面２２から内側に突出していないので、搬送孔部２０の内部には曲部や障害物が無い。このため、可燃性物Ｒを搬送孔部２０の内部で詰まりにくくすることができる。
スリットは、移送方向ｆに伸びていることが好ましいが、移送方向ｆに対して所定の角度で傾いていてもよい。搬送孔部２０を移送方向ｆから見ると、移送方向ｆに伸びているスリットの旋回方向ｓの幅は、内側面２２の円周長さに対して非常に短いので、移送方向ｆに流れる可燃性物Ｒがスリットに引っかかりにくくなる。
【００２７】
図２に示すように、旋回用噴射口３０の可燃性物用円筒状部材ｅを貫通する方向は、搬送孔部２０の中心Ｏに対して旋回方向ｓの側に傾いている。
例えば、移送方向ｆから搬送孔部２０を見た場合において、旋回用気体流ｗが搬送孔部２０の中心Ｏと位置Ｐ２にある旋回用噴射口３０との間を通るように、位置Ｐ１にある旋回用噴射口３０の向きが傾いていることが好ましい。ここで、位置Ｐ２の旋回用噴射口３０は、４つの旋回用噴射口３０のうち位置Ｐ１にある旋回用噴射口３０に対して旋回方向ｓの側の隣りに位置する。他の旋回用噴射口３０も同様に傾いていることが好ましい。
また、位置Ｐ１の旋回用噴射口３０の向きは、位置Ｐ１の旋回用噴射口３０と搬送孔部２０の中心Ｏとを結んだ線と旋回用気体流ｗの向きとの間の角度θが１０度以上８０度以下の範囲となるように、傾いていてもよい。
【００２８】
また、旋回用噴射口３０は、搬送孔部２０における可燃性物噴射口２６から移送方向ｆとは反対方向に、可燃性物Ｒが移送方向ｆに進むにつれて搬送孔部２０の内側で旋回方向ｓに旋回することができる旋回距離だけ離れた位置に形成されている。旋回距離は、例えば、搬送孔部２０の内側面２２の内径の１．５倍（内側面２２の半径ｒの３倍）の長さより長いことが好ましい。
【００２９】
以上のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１は、搬送孔部２０に形成され、移送方向ｖから搬送孔部２０を見た場合において、旋回用気体流ｗが搬送孔部２０の中心の周りを旋回方向ｓに旋回するように、旋回用気体流ｗを噴射する旋回用噴射口３０を有し、その旋回用噴射口３０は、搬送孔部２０の中心Ｏに対して旋回方向ｓ側に傾いている。このため、可燃性物Ｒに高速の旋回用気体流ｗによる旋回力を与えた状態で、主燃料バーナー６０のバーナーフレームＡに可燃性物Ｒを吹き込むので、可燃性物Ｒを、バーナーフレームＡ内の酸素濃度の高い位置に拡散させ、速やかに燃焼させることができる。
これにより、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１はロータリーキルン７６内で可燃性物Ｒを主燃料と共に効率よく燃焼させることができ、可燃性物Ｒの熱量を有効に利用できると共に、リサイクル資源の利用拡大を図ることができる。
【００３０】
また、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１は、ファン５４の出力を調整することにより、旋回用噴射口３０から吹き込まれる旋回用気体流ｗの速度を調整することができ、ひいては、可燃性物Ｒの旋回力を調整することができる。同様に、ファン５２の出力を調整することにより、搬送孔部２０内の可燃性物Ｒの移送用気体流ｖの速度を調整することができる。このため、可燃性物Ｒの大きさや重さが変わっても、ファン５２とファン５４との出力を調整するだけで、旋回用気体流ｗと移送用気体流ｖとの速度を調整することができ、可燃性物Ｒが主燃料バーナー６０のバーナーフレームＡに吹き込まれる位置を調整することができる。換言すると、ファン５２とファン５４との出力を調整するだけで、低温の旋回用気体流ｗと移送用気体流ｖとの使用量が削減されるので、ロータリーキルン７６内の熱量を有効に利用することができる。例えば、可燃性物Ｒが小径又は低比重な粒子になった場合、旋回用噴射口３０から吹き込まれる旋回用気体流ｗの速度を遅くすべく、ファン５４の出力を下げる。逆に、可燃性物Ｒが大径又は高比重な粒子になった場合、旋回用噴射口３０から吹き込まれる旋回用気体流ｗの速度を速くすべく、ファン５４の出力を上げる。
【００３１】
移送用気体流ｖ及び旋回用気体流ｗの運動量は、以下の式で求められるスワール数（Ｓｗ）が０．２以上０．７以下となるようにすることが好ましい。
（Ｇφ／（Ｇｘ×ｒ））＝（Ｓｗ）
ここで、
Ｇφ：可燃性物Ｒが搬送孔部２０を流れる際の旋回方向ｓの運動量（角運動量）
Ｇｘ：可燃性物Ｒが搬送孔部２０を流れる際の移送方向ｆの運動量（軸方向運動量）
ｒ：搬送孔部２０の内側面の半径
Ｓｗ：スワール数
である。
【００３２】
（セメントクリンカー焼成装置）
図３を参照して、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１が用いられるセメントクリンカー焼成装置７０を説明する。
セメントクリンカー焼成装置７０は、石灰石、粘土、珪酸原料、酸化鉄原料などのセメント原料を焼成する際に使用される。セメントクリンカー焼成装置７０は、４つのサイクロン７１、７２、７３、７４と、図３を正面から見て右側下段のサイクロン７２に連結された仮焼炉７５、左側下段のサイクロン７４及び右側下段のサイクロン７２に連結されたライジングダクト７７及びインレットフッド７８と、インレットフッド７８に連結されるロータリーキルン７６と、ロータリーキルン７６に連結される冷却機８０と、左側最上段のサイクロン７３に配管８１を介して連結されるファン８２とを備える。
【００３３】
そして、ロータリーキルン７６には、原料を焼成する燃料燃焼装置としての上述のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１が取り付けられている。また、ロータリーキルン７６の内部には、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１の主燃料バーナー６０によりバーナーフレームが生じる。
【００３４】
一次気体外流は、冷却機８０からの高温の二次気体を同伴させて火炎を高温化することにより、石炭燃焼は促進される。
【００３５】
つぎにセメントの製造方法について説明する。該製造方法は、原料作製工程と、セメントクリンカーの焼成工程と、仕上げ工程とを備えている。
【００３６】
まず、原料作製工程において、石灰石、粘土、けい石、酸化鉄原料を中心に所要の構成成分になるように粉砕、乾燥、混合して成分が安定した粉体原料（以下、単に原料という）が作製される。
【００３７】
つぎに、セメントクリンカーの焼成工程に移行する。原料作製工程で作製された原料は、上述したセメントクリンカー焼成装置７０のサスペンションプリヒーター（ＳＰ）の右側上段のサイクロン７１に供給される。そして、右側上段のサイクロン７１に供給された原料は、右側上段のサイクロン７１のガス出口から排出されるガスと熱交換をしながら左側下段のサイクロン７４内に導かれ、左側下段のサイクロン７４で固気分離される。固体として分離された原料は、右側下段のサイクロン７２に供給され、各段のサイクロン７１、７２、７３、７４で、「入口に供給」、「熱交換」、「固気分離」を順次繰り返し、仮焼炉７５に供給される。仮焼炉７５では、燃料を燃焼させて石灰石成分から二酸化炭素を分離して生石灰成分を生成させる。気流に同伴されて仮焼炉７５を出た原料は、右側下段のサイクロン７２内に導かれ、固気分離される。そして、固気分離された原料は、インレットフッド７８を経てロータリーキルン７６へと供給される。ロータリーキルン７６に供給された原料は、ロータリーキルン７６の傾斜に沿って窯尻から窯前へとさらに熱交換をしながら移動して焼成され、（セメント）クリンカーとなる。セメントクリンカーは品質上急冷が必要なので、ロータリーキルン７６を出た後直ぐに冷却機８０へと導かれ、ここで、気体などで急冷されて半製品であるセメントクリンカー（中間製品）となる。
【００３８】
つぎに、仕上げ工程に移行して、セメントクリンカーに石膏が加えられて、セメントが完成する。
【００３９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。例えば、本発明は、セメントクリンカー焼成装置のバーナーに適用するようにしたが、セメントクリンカー焼成装置に限定されるものではなく、微粉炭を燃料とする種々のバーナーにも適用できる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
以上のセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１において、有効に可燃性物Ｒを搬送孔部２０の可燃性物噴射口２６から、截頭円錐の側面状態に拡散させるための移送用気体流ｖと旋回用気体流ｗとを説明する。
可燃性物ＲをバーナーフレームＡ内のＯ２濃度の高い領域で有効に燃焼させるためには、可燃性物Ｒを可燃性物噴射口２６から、噴流角度を０°＜α＜９０°の範囲でロータリーキルン７６内に、截頭円錐の側面状態に拡散させる必要がある。このとき、噴流角度αは、噴流角度α＝ａｒｃｔａｎ（旋回用気体流ｗ／移送用気体流ｖの速度）で求められる。
旋回用気体流ｗが主燃料噴射口部６６の主燃料噴射端部６２で０よりも大きいと、可燃性物Ｒが可燃性物噴射口２６から旋回状態及び拡散状態で噴射する。そこで、旋回用気体流ｗが主燃料噴射口部６６の主燃料噴射端部６２で０よりも大きくなるような、旋回用噴射口３０のスリットから搬送孔部２０内に流入させる旋回用気体流ｗの速度をシミュレーションで求めた。
【００４１】
図４に、シミュレーションで用いたセメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１のモデルを示す。
図４に示すように、セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置１のロータリーキルン７６のモデルとして、直径（Ｄ２）が１０００ｍｍ、長さ（Ｌ２）が５０００ｍｍのパイプとした。搬送孔部２０の内側面２２のモデルとして、直径（Ｄ１）が１００ｍｍ、長さ（Ｌ１）が１５００ｍｍのパイプを用いた。旋回用噴射口３０はスリットとし、パイプの先端からスリットの端部までの距離（ｍ１）を５０ｍｍ、スリットの幅（Ｂ）を２．５ｍｍ、スリットの長さ（ｍ２）を５０ｍｍとした。スリットの向きは、スリットの位置とパイプの中心Ｏとを結んだ線とスリットからの旋回用気体流ｗの向きとの間の角度θを４５°とし、スリットを、パイプの周囲を４分割した位置に形成した。パイプの内部への吹込み流速（移送用気体流ｖの速度）を２５ｍ／ｓに固定し、スリットからの吹込み流速（旋回用気体流ｗ）を２５，５０，７５，１００，１５０，２００ｍ／ｓに、変化させた時の結果を表１及び図５に示す。なお、可燃性物Ｒは直径３ｍｍ、比重１．３とした。
【００４２】
表１及び図５より、幾何学的には、スリットから吹込まれる旋回用気体流ｗの速度が２５ｍ／ｓでも、可燃性物噴射口２６における旋回方向ｓの速度は０ｍ／ｓ以上であったが、この実施例（可燃性物Ｒの直径３ｍｍ、比重１．３）では、有効な截頭円錐の側面状態に拡散させるためには、スリットにおける旋回用気体流ｗの速度は７５ｍ／ｓ以上必要であった。
【００４３】
【表１】
2015190731.tif 000003
【００４４】
旋回を伴った流れは、可燃性物Ｒの角運動量（Ｇφ）と軸方向運動量（Ｇｘ）との比である、以下の式で算出されるスワール数（Ｓｗ）によって示される。本実施例では、Ｓｗ数が０．２以上０．７以下となる範囲に、スリットからの旋回用気体流ｗの速度を調整すると、可燃性物噴射口２６から可燃性物Ｒが有効な截頭円錐の側面状態に拡散することが分かった。
移送用気体流ｖ及び旋回用気体流ｗの運動量は、以下の式で求められるスワール数（Ｓｗ）が０．２以上０．７以下となるようにすることが分かった。
（Ｇφ／（Ｇｘ×ｒ））＝（Ｓｗ）
ここで、
Ｇφ：可燃性物Ｒが搬送孔部２０を流れる際の旋回方向ｓの運動量（角運動量）
Ｇｘ：可燃性物Ｒが搬送孔部２０を流れる際の移送方向ｆの運動量（軸方向運動量）
ｒ：搬送孔部２０の内側面の半径
Ｓｗ：スワール数
である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｏ  中心
Ｒ  可燃性物
ａ  第１円筒状部材
ｂ  第２円筒状部材
ｃ  第３円筒状部材
ｄ  第４円筒状部材
ｅ  可燃性物用円筒状部材
ｆ  移送方向
ｍ１  旋回距離
ｓ  旋回方向
ｖ  移送用気体流
ｗ  旋回用気体流
１  セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置
１０  可燃性物噴射ノズル（可燃性物噴射手段）
２０  搬送孔部（可燃性物搬送用管）
２２  内側面
２６  可燃性物噴射口
２７  環状封止部材
３０  旋回用噴射口（スリット）
６０  主燃料バーナー
６２  主燃料噴射端部
６４  内側気体噴射口部
６６  主燃料噴射口部
６８  外側気体噴射口部
７０  セメントクリンカー焼成装置
７６  ロータリーキルン
【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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