(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同心円筒状部材に仕切られた複数の流路を備えるセメントキルン用バーナ装置であって、
固体粉末燃料流の旋回手段を備える固体粉末燃料用流路と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第一の空気流路と、
前記固体粉末燃料用流路よりも外側の最外殻に配置され、空気流の直進手段を備える第二の空気流路と、
前記第一の空気流路の内側に配置された可燃性固形廃棄物用流路とを備え、
前記第二の空気流路は、空気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されており、前記開孔部から噴出される空気流の流量を前記開孔部毎に独立して制御可能に構成されていることを特徴とする、セメントキルン用バーナ装置。
【請求項２】
前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三の空気流路を備えることを特徴とする、請求項１に記載のセメントキルン用バーナ装置。
【請求項３】
前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置され、空気流の直進手段を備える第四の空気流路を備え、
前記第四の空気流路は、気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されており、前記開孔部から噴出される空気流の流量を前記開孔部毎に独立して制御可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセメントキルン用バーナ装置。
【請求項４】
前記第三の空気流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置され、空気流の直進手段を備える第四の空気流路を備え、
前記第四の空気流路は、気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されており、前記開孔部から噴出される空気流の流量を前記開孔部毎に独立して制御可能に構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のセメントキルン用バーナ装置。
【請求項５】
前記第二の空気流路を軸心に対して直交する面で切断したときの、前記第二の空気流路が有する前記開孔部の周方向に係る両端から軸心を結ぶ角度である中心角が、複数の前記開孔部それぞれについて同一であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメントキルン用バーナ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法であって、
前記第二の空気流路が有する複数の前記開孔部のそれぞれから吹き出される空気流の風速が、０ｍ／秒〜４００ｍ／秒である（ただし、全ての前記開孔部から吹き出される空気流の全てが０ｍ／秒である場合を除く）ことを特徴とする、セメントキルン用バーナ装置の運転方法。
【請求項７】
前記固体粉末燃料用流路からのバーナ先端における固体粉末燃料流の旋回角度が、０°〜１５°であり、
前記第一の空気流路からのバーナ先端における空気流の旋回角度が、３０°〜５０°であることを特徴とする、請求項６に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。
【請求項８】
前記固体粉末燃料用流路におけるバーナ先端における風速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であり、
前記第一の空気流路におけるバーナ先端における風速が、５ｍ／秒〜２４０ｍ／秒であり、
前記可燃性固形廃棄物用流路におけるバーナ先端における風速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であることを特徴とする、請求項６又は７に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。
【請求項９】
前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出される可燃性固形廃棄物の粒径が、３０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルン用バーナ装置に関し、特に可燃性固形廃棄物をセメントクリンカ焼成での補助燃料として活用するセメントキルン用バーナ装置に関する。また、本発明は、このようなセメントキルン用バーナ装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチック、木屑、自動車シュレッダーダスト（ＡＳＲ：automobile shredder residue）等の可燃性固形廃棄物は、焼成用燃料として利用可能な程度の熱量を有している。そこで、セメントクリンカの焼成に用いるロータリーキルンにおいて、主燃料である微粉炭の代替燃料として、可燃性固形廃棄物の有効利用が推進されている。以下では、セメントクリンカの焼成に用いるロータリーキルンを、「セメントキルン」と称する。【０００３】
従来、セメントキルンでの可燃性固形廃棄物の燃料リサイクルは、セメントクリンカの品質への影響が小さい、窯尻部に設置されている仮焼炉での利用が進められていた。しかし、仮焼炉での使用量が飽和に近づいたため、窯前部に設置されている主バーナでの利用技術が求められている。【０００４】
しかしながら、セメントキルンの主バーナにおいて、可燃性固形廃棄物を代替燃料として利用した場合、主バーナから噴出された可燃性固形廃棄物がセメントキルン内のセメントクリンカ上に着地しても燃焼を継続する現象（以下、「着地燃焼」と称する。）が生じる場合がある。かかる着地燃焼が生じると、可燃性固形廃棄物の着地点周辺のセメントクリンカが還元焼成され、セメントクリンカの白色化やクリンカリング反応の異常を生じさせる。【０００５】
可燃性固形廃棄物を着地燃焼させないためには、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を長時間継続させて、浮遊状態のまま当該可燃性固形廃棄物の燃焼を完了させるか、可燃性固形廃棄物をセメントキルン内の遠方（窯尻側）に着地させて、クリンカリングの主反応域にクリンカ原料が達する前に当該可燃性固形廃棄物の燃焼を完了させる技術が求められる。【０００６】
例えば、下記特許文献１には、可燃性固形廃棄物の大部分を浮遊状態で燃焼させることができる技術として、主燃料である微粉炭を噴出させるための主燃料バーナと可燃性固形廃棄物を吹き込む補助バーナとが設けられたセメントキルンにおいて、主燃料バーナからの一次空気がセメントキルン本体の窯前側からの軸線方向視において一方向に旋回するように供給されると共に、かかる主燃料バーナの外方であって、上記軸線を通る鉛直線に対して主燃料バーナの頂部（０°）から軸線廻りに上記一方向と逆方向へ５５°までの範囲内に補助バーナを配置したセメントキルンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２３７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法では、可燃性固形廃棄物を浮遊状態にする効果が十分でなく、適用可能な可燃性固形廃棄物が廃プラスチック等のかさ比重が小さいものに限られる。また、廃プラスチックであっても、外径が１５ｍｍを超えるサイズのものを浮遊状態のままで完全に燃焼させることは困難であるという課題を有する。つまり、特許文献１の方法で利用できる可燃性固形廃棄物は、かさ比重や大きさの面において大きな制約を有している。【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑み、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を強力に形成すると共に、浮遊状態にある可燃性固形廃棄物の着火が生じやすいセメントキルン用バーナ装置及びその運転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】
【００１０】
本発明者らは、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を強力に形成すると共に、浮遊状態にある可燃性固形廃棄物の着火が生じやすい主バーナからの可燃性固形廃棄物の吹き込み方法について鋭意検討した。この結果、主バーナからの吹出口を、燃料流（微粉炭を含んだ空気流）１流路の他に、一次空気の流路を２つ以上備えた多チャンネル式バーナにおいて、最外殻に位置するチャンネルからの一次空気の直進流を周方向にわたって空間的に分割すると共に、各分割された空気流の流量を独立して制御することによって、上記課題を解決できることを見出した。【００１１】
すなわち、本発明に係るセメントキルン用バーナ装置は、
複数の同心円筒状部材に仕切られた複数の流路を備えるセメントキルン用バーナ装置であって、
固体粉末燃料流の旋回手段を備える固体粉末燃料用流路と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第一の空気流路（第一の旋回内流）と、
前記固体粉末燃料用流路よりも外側の最外殻に配置され、空気流の直進手段を備える第二の空気流路（第一の直進外流）と、
前記第一の空気流路の内側に配置された可燃性固形廃棄物用流路とを備え、
前記第二の空気流路は、空気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されており、前記開孔部から噴出される空気流の流量を前記開孔部毎に独立して制御可能に構成されていることを特徴とする。【００１２】
そして、固体粉末燃料用流路、第一の空気流路、第二の空気流路、及び可燃性固形廃棄物用流路の各々は、セメントキルン用バーナ装置の先端面まで延設される。【００１３】
すなわち、上記構成のセメントキルン用バーナ装置は、固体粉末燃料用流路を挟んで、外側に少なくとも１つの空気流路（第一の直進外流）と、内側に１つの空気流路（第一の旋回内流）を備える。これら少なくとも２つの空気流路に通流される空気量を独立して調整することで、使用する固体粉末燃料及び可燃性固形廃棄物の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができる。【００１４】
上述したように、第一の直進外流を構成する第二の空気流路は、固体粉末燃料用流路よりも外側の最外殻に配置され、空気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されている。そして、各開孔部から噴出される空気流の流量を、開孔部毎に独立して制御することができるように構成されている。【００１５】
このため、例えば隣接する開孔部から噴出される空気流の流量を実質的にゼロとすることで、第二の空気流路の吹出口から吹き出される第一の直進外流が間欠的となり、実質的に数本の直進外流の束として構成することができる。これにより、バーナから噴出された空気流を乱流化させる程度及び範囲が増大し、クリンカクーラからセメントキルン内に供給される高温空気である二次空気がバーナ火炎内に速やかに多量に取り込まれ、可燃性固形廃棄物を浮遊状態で燃焼させることができる。【００１６】
また、バーナによる燃焼が長期化すると、バーナ火炎の形状が変形するなど、バーナの燃焼状態が経時的に変化する場合がある。更に、使用される固体粉末燃料や可燃性固形廃棄物の種類によっては、運転状態を継続しつつ燃焼条件を調整しなければならない場合がある。上記の構成によれば、第二の空気流路において空気流の吹出口を構成する各開孔部から噴出される空気流の流量を制御することによって、開孔部毎に独立して空気流の流量を制御できるため、バーナ火炎の形状や燃料の燃焼状態に応じて空気流の供給条件を調整して、最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができる。【００１７】
好ましくは、前記セメントキルン用バーナ装置は、前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出する可燃性固形廃棄物流に直進手段を備える。【００１８】
かかる構成によれば、前記可燃性固形廃棄物流と、各流路から噴出する一次空気、更に前記二次空気との混合を十分に行うことが可能となる。これにより、可燃性固形廃棄物が浮遊する周辺に十分な量の酸素を供給しつつ、速やかに高温の環境にすることによって、可燃性固形廃棄物の燃焼を早期に完了させることができる。【００１９】
また、前記セメントキルン用バーナ装置は、前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三の空気流路（第一の旋回外流）を備えるものとしても構わない。【００２０】
更に、前記セメントキルン用バーナ装置は、前記第三の空気流路に加えて、又は、前記第三の空気流路に替えて、前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置され、空気流の直進手段を備える第四の空気流路（第二の直進外流）を備えるものとしても構わない。前記セメントキルン用バーナ装置は、前記第三の空気流路に加えて前記第四の空気流路を備える場合には、前記第四の空気流路は、前記第三の空気流路よりも外側で、且つ、前記第二の空気流路よりも内側に配置されるものとして構わない。【００２１】
この場合において、前記第二の直進外流を構成する前記第四の空気流路が、前記第一の直進外流を構成する前記第二の空気流路と同様に、空気流の吹出口を構成する開孔部が周方向に４個以上に分割されており、前記開孔部から噴出される空気流の流量を前記開孔部毎に独立して制御可能に構成されているものとしても構わない。【００２２】
上記の構成によれば、更に柔軟に空気流の供給条件を調整することができる。【００２３】
また、前記セメントキルン用バーナ装置は、前記第二の空気流路を軸心に対して直交する面で切断したときの、前記第二の空気流路が有す前記開孔部の周方向に係る両端から軸心を結ぶ角度である中心角が、複数の前記開孔部それぞれについて同一であるものとしても構わない。【００２４】
また、本発明は、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法であって、前記第二の空気流路が有する複数の前記開孔部のそれぞれから吹き出される空気流の風速が、０ｍ／秒〜４００ｍ／秒である（ただし、全ての前記開孔部から吹き出される空気流の全てが０ｍ／秒である場合を除く）ことを特徴とする。【００２５】
また、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記固体粉末燃料用流路からのバーナ先端における固体粉末燃料流の旋回角度を、０°〜１５°とすることができる。また、前記第一の空気流路（第一の旋回内流）からのバーナ先端における空気流の旋回角度を３０°〜５０°とすることができる。【００２６】
更に、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記固体粉末燃料用流路におけるバーナ先端における風速を３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒とし、前記第一の空気流路（第一の旋回内流）におけるバーナ先端における風速を５ｍ／秒〜２４０ｍ／秒とし、前記可燃性固形廃棄物用流路のバーナ先端における可燃性固形廃棄物流の風速を３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒としても構わない。【００２７】
また、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出される可燃性固形廃棄物の粒径を３０ｍｍ以下とすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のセメントキルン用バーナ装置、及び本発明のセメントキルン用バーナ装置の運転方法によれば、廃プラスチック片などの可燃性固形廃棄物を、着地燃焼させることなく代替燃料として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のセメントキルン用バーナ装置の先端部分の一実施形態を模式的に示す図面である。
【図２】図１から第二の空気流路の部分を抽出して図示した模式的な図面である。
【図３】図１に示すセメントキルン用バーナ装置を含むセメントキルン用バーナシステムの構造の一例を模式的に示す図面である。
【図４】本発明のセメントキルン用バーナ装置の先端部分の別の一実施形態を模式的に示す図面である。
【図５】図４に示すセメントキルン用バーナ装置を含むセメントキルン用バーナシステムの構造の一例を模式的に示す図面である。
【図６】セメントキルン用バーナ装置の旋回羽根の旋回角度を説明するための模式的な図面である。
【図７】本発明の４チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置及びセメントキルン用バーナ装置の運転方法による、可燃性固形廃棄物が着地燃料する割合（キルン内落下率）に係る燃焼シミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】本発明の３チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置及びセメントキルン用バーナ装置の運転方法による、可燃性固形廃棄物が着地燃料する割合（キルン内落下率）に係る燃焼シミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】本発明のセメントキルン用バーナ装置の先端部分の更に別の一実施形態を模式的に示す図面である。
【図１０】図９から第四の空気流路の部分を抽出して図示した模式的な図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のセメントキルン用バーナ装置及びその運転方法の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の図面は模式的に示されたものであり、図面上の寸法比は実際の寸法比と一致していない。
【００３１】
図１は、本発明のセメントキルン用バーナ装置の一実施形態の先端部分を模式的に示す図面である。図１において、（ａ）がセメントキルン用バーナ装置の横断面図であり、（ｂ）が同縦断面図である。なお、横断面図とは、セメントキルン用バーナ装置を、同装置の軸方向に直交する平面で切断した断面図を指し、縦断面図とは、セメントキルン用バーナ装置を、同装置の軸方向に平行な平面で切断した断面図を指す。
【００３２】
なお、図１においては、セメントキルン用バーナ装置の軸方向（すなわち、空気流方向）をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、ＹＺ平面に直交する方向をＸ方向として座標系を設定している。以下では、このＸＹＺ座標系を適宜参照しながら説明する。このＸＹＺ座標系を用いて記載すれば、図１（ａ）は、セメントキルン用バーナ装置をＸＺ平面で切断したときの断面図に対応し、図１（ｂ）は、セメントキルン用バーナ装置をＹＺ平面で切断したときの断面図に対応する。より詳細には、図１（ｂ）は、セメントキルン用バーナ装置を、バーナ先端の近傍の位置において、ＹＺ平面で切断したときの断面図に対応する。
【００３３】
図１に示されるように、セメントキルン用バーナ装置１は、同心円状に複数の流路を備える。より詳細には、セメントキルン用バーナ装置１は、固体粉末燃料用流路２と、固体粉末燃料用流路２に隣接して内側に配置された第一の空気流路１１と、固体粉末燃料用流路２よりも外側の最外殻の位置に配置された第二の空気流路１２と、固体粉末燃料用流路２よりも外側で、且つ、第二の空気流路１２よりも内側に配置された第三の空気流路１３の合計４つの流路を備える。すなわち、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１は、いわゆる４チャンネル式のバーナ装置である。第一の空気流路１１の内側には、油用流路３、可燃性固形廃棄物用流路４等が配置される。
【００３４】
固体粉末燃料用流路２、及び第一〜第三の空気流路１１〜１３のうち、固体粉末燃料用流路２、第一の空気流路１１、及び第三の空気流路１３には、各々旋回手段としての旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）が、各流路のバーナ先端部に固定されている（図１（ｂ）参照）。すなわち、第一の空気流路１１から噴出される空気流は、固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流に対して内側に位置する旋回空気流（以下、適宜「第一の旋回内流」という。）を形成する。第三の空気流路１３から噴出される空気流は、固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流に対して外側に位置する旋回空気流（以下、適宜「第一の旋回外流」という。）を形成する。なお、各旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）は、セメントキルン用バーナ装置１の運転開始前の時点において、旋回角度が調整可能に構成されている。
【００３５】
一方、最外殻に位置する第二の空気流路１２には、旋回手段が設けられていない。すなわち、第二の空気流路１２から噴出される空気流は、固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流に対して外側に位置する直進空気流（以下、適宜「第一の直進外流」という。）を形成する。この点につき、図１から第二の空気流路１２のみを抽出して模式的に図示した、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
本実施形態において、第二の空気流路１２は、周方向に関して複数の流路に分割されている。より詳細には、図２に示すように、第二の空気流路１２は、空気流の吹出口を構成する複数の開孔部（１２−１，１２−２，……）が、仕切部１２ｃによって周方向に仕切られている。本実施形態では、第二の空気流路１２の分割数を８つとし、分割された各流路を構成する開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）は、いずれも同一の中心角Φを有する。ここで、中心角Φとは、図２に示すように、第二の空気流路１２を、Ｙ方向に延伸する軸心Ｏに対して直交する面（ＸＺ平面）で切断したときの、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の周方向に係る両端から軸心を結ぶ角度に対応する。
【００３７】
本実施形態において、第二の空気流路１２は、この第二の空気流路１２を分割する複数の開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）毎に、当該開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される空気流の流量を独立して制御することが可能に構成されている。この点につき、図３を参照して説明する。
【００３８】
図３は、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１を含むセメントキルン用バーナシステムの構造の一例を模式的に示す図面である。図３に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０は、制御のし易さを重視して構成したものであって、５基の送風ファンＦ１〜Ｆ５を備える。
【００３９】
微粉炭搬送配管２２に供給された微粉炭Ｃ（「固体粉末燃料」に相当）は、送風ファンＦ１によって形成された空気流により、セメントキルン用バーナ装置１の固体粉末燃料用流路２に供給される。送風ファンＦ３から供給される空気は、燃焼用空気Ａとして、空気配管３１を介してセメントキルン用バーナ装置１の第一の空気流路１１へ供給される。送風ファンＦ４から供給される空気は、燃焼用空気Ａとして、空気配管３３を介してセメントキルン用バーナ装置１の第三の空気流路１３へ供給される。可燃性固形廃棄物搬送配管２４に供給された可燃性固形廃棄物ＲＦは、送風ファンＦ５によって形成された空気流により、セメントキルン用バーナ装置１の可燃性固形廃棄物用流路４に供給される。
【００４０】
また、送風ファンＦ２から供給される空気は、燃焼用空気Ａとして、空気配管３２を介してセメントキルン用バーナ装置１の第二の空気流路１２へ供給される。より詳細には、空気配管２１は、８個の分岐管（３２１，３２２，……，３２８）によって分岐されており、各分岐管（３２１〜３２８）は、セメントキルン用バーナ装置１の第二の空気流路１２を分割する複数の開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）に連絡されている。各分岐管（３２１〜３２８）には、それぞれガスバルブ（Ｂ１〜Ｂ８）が設けられており、ガスバルブ（Ｂ１〜Ｂ８）の開度を調整することで、各分岐管（３２１〜３２８）を通流する空気流の流量を独立して制御することが可能である。
【００４１】
図３に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０は、前記送風ファン（Ｆ１〜Ｆ５）により、各流路（２，４，１１，１２，１３）を通流する空気量を独立して制御することができる。更に、第二の空気流路１２については、ガスバルブ（Ｂ１〜Ｂ８）により、分割された各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される空気量を独立して制御することができる。これによって、微粉炭、石油コークス、又はその他固形燃料等の固体粉末燃料の種類、廃プラスチック、肉骨粉又はバイオマス等の可燃性固形廃棄物の種類、並びに種々のセメントキルンの操業環境に対応した最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができる。
【００４２】
なお、本明細書において、「バイオマス」とは、燃料等として利用可能な生物由来の有機質資源（但し、化石燃料を除く。）であり、例えば、廃畳の粉砕物、建設廃木材の粉砕物、木粉及びおが屑等が該当する。
【００４３】
また、油用流路３から重油等を供給してセメントキルン用バーナ装置１の着火時に利用したり、更には、微粉炭以外の固体燃料又は重油等の液体燃料を供給して、定常運転において微粉炭と混焼することもできる（不図示）。
【００４４】
すなわち、図１〜図３に一実施形態を示す本発明のセメントキルン用バーナ装置１（及びセメントキルン用バーナシステム２０）は、固体粉末燃料用流路２の他に３つの空気流路（１１，１２，１３）を備えた４チャンネル式のバーナ装置であり、セメントキルン用バーナ装置１の使用時には、５基の送風ファン（Ｆ１〜Ｆ５）、及び８基のガスバルブ（Ｂ１〜Ｂ８）の運転を制御して各流路（２，４，１１，１２，１３）を流れる空気量が制御可能に構成される。特に、第二の空気流路１２を流れる空気量については、この流路が分割されてなる複数の開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）ごとに制御することができる。更に、これに加え、セメントキルン用バーナ装置１の使用前には、固体粉末燃料用流路２と、第一の空気流路１１と、第三の空気流路１３に設けられた旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）の旋回角度も調整可能である。このような構成により、必要に応じた多様な制御が可能である。
【００４５】
図４は、本発明のセメントキルン用バーナ装置の、別の一実施形態の先端部分を模式的に示す図面である。図１と同様に、図４において、（ａ）がセメントキルン用バーナ装置の横断面図であり、（ｂ）が同縦断面図である。
【００４６】
図４に示すセメントキルン用バーナ装置１は、図１の構成と比較して、第一の旋回外流を形成するための第三の空気流路１３を備えない点が異なり、他は共通である。すなわち、図４に示すセメントキルン用バーナ装置１は、固体粉末燃料用流路２と、固体粉末燃料用流路２に隣接して内側に配置された第一の空気流路１１と、固体粉末燃料用流路２よりも外側の最外殻の位置に配置された第二の空気流路１２の合計３つの流路を備える。すなわち、図４に示すセメントキルン用バーナ装置１は、いわゆる３チャンネル式のバーナ装置である。なお、第二の空気流路１２の構成は、図２と同様であるため説明を割愛する。
【００４７】
図４に示す３チャンネル式のバーナ装置の場合、図１に示す４チャンネル式のバーナ装置と比較して、第一の旋回外流が形成されない。しかしながら、図１に示す４チャンネル式のバーナ装置と同様、固体粉末燃料用流路２よりも外側に配置された、最外殻に位置する直進外流を形成する第二の空気流路１２が、複数の開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）によって周方向に分割され、分割された各空気流を独立して制御することができるため、セメントキルンの操業環境に対応した最適な火炎を得るための調整を行うことができる。
【００４８】
上述したように、図４に示す３チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置１の場合、図１に示す４チャンネル式とは異なり第三の空気流路１３を備えない。このため、かかるセメントキルン用バーナ装置１を含むセメントキルン用バーナシステム２０については、図５に示すように、図３と比較して送風ファンＦ４を備えない構成とすることができる。
【００４９】
本発明者らは、セメントキルン用バーナ装置１の燃焼シミュレーション（ソフトウェア：ANSYS JAPAN社製、FLUENT）によって、火炎形状とセメントキルン内の温度分布、セメントキルン内の酸素濃度分布、セメントキルン内の気流の乱流の程度の解析等を行うことにより、制御因子を最適化するための基本的な限定領域を見出した。
【００５０】
下記表１及び表２は、以下のバーナ燃焼条件において見出した基本的限定領域の一例である。なお、表１は、図１に例示した４チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置１に対応し、表２は、図４に例示した３チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置１に対応する。
【００５１】
＜バーナ燃焼条件＞
微粉炭Ｃの燃焼量：１５ｔ／時間
可燃性固形廃棄物ＲＦとしての廃プラスチック（軟質プラスチック）処理量：３ｔ／時間
可燃性固形廃棄物ＲＦとしての廃プラスチックの寸法：厚さ０．５ｍｍシートを直径３０ｍｍに打ち抜いた円形シート状
二次空気量と温度：１５００００Ｎｍ3／時間、８００℃
セメントキルン用バーナ装置１のバーナ先端の直径：７００ｍｍ
【００５２】
【表１】
0006799686.tif 000002
【００５３】
【表２】
0006799686.tif 000003
【００５４】
表１には、基本的限定領域として、上記固体粉末燃料用流路２、（第一の旋回外流を形成する）第一の空気流路１１、（第一の直進外流を形成する）第二の空気流路１２、（第一の旋回内流を形成する）第三の空気流路１３、及び可燃性固形廃棄物用流路４の、バーナ先端風速（ｍ／秒）、一次空気比（体積％）及び開孔部比率（面積％）、並びに旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）の旋回角度が列挙されている。なお、本明細書において「一次空気比」とは、対理論燃焼空気量一次空気比（Ａ0比）を指す。
【００５５】
同様に、表２には、基本的限定領域として、固体粉末燃料用流路２、（第一の旋回外流を形成する）第一の空気流路１１、（第一の直進外流を形成する）第二の空気流路１２、及び可燃性固形廃棄物用流路４の、バーナ先端風速（ｍ／秒）、一次空気比（体積％）及び開孔部比率（面積％）、並びに旋回羽根（２ａ，１１ａ）の旋回角度が列挙されている。
【００５６】
上記各項目の中では、第一の直進外流を形成する、最外殻に位置する第二の空気流路１２のバーナ先端風速（ｍ／秒）が特に重要である。より詳細には、第二の空気流路１２から分割された、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される空気流の、バーナ先端風速（ｍ／秒）が特に重要である。
【００５７】
なぜなら、上述したように、可燃性固形廃棄物を浮遊状態で燃焼させるためには空気流が乱流となる領域を火炎内に十分に形成する必要があるところ、第一の直進外流の流量を周方向に異ならせることで、セメントクリンカの焼成に影響を与えない程度ながら火炎内に強度の乱流を形成することができるからである。ただし、この乱流の程度が過剰になると、セメントキルン内の温度分布が不安定になると共に火炎の一部がセメントクリンカ原料に直接に接触する場合も生じ、産するセメントクリンカの品質が悪化する。
【００５８】
かかる事情に鑑み、最外殻に位置する第二の空気流路１２から分割された、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流の、バーナ先端風速は、０ｍ／秒〜４００ｍ／秒であるのが好ましい。すなわち、特定の開孔部からは空気流を噴出しない場合もある。ただし、全ての開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速が０ｍ／秒である場合は除かれる。
【００５９】
また、最外殻に位置する第二の空気流路１２から分割された、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される一次空気量の総量、すなわち送風ファンＦ２によって供給される一次空気量（ｍ3Ｎ／分）は、固体粉末燃料流、可燃性固形廃棄物流、及び他の全ての一次空気流の中で、最も大きくなる空気量である。前記送風ファンＦ２によって供給される一次空気量が、他の空気流の一次空気量よりも小さい場合、火炎内の乱流の形成が不十分になる場合がある。
【００６０】
また、最外殻に位置する第二の空気流路１２から分割された、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される空気流のバーナ先端風速が、４００ｍ／秒を超える場合には、火炎内の乱流の形成が過剰になり、上述のセメントクリンカの品質の低下が生じてしまうおそれがある。
【００６１】
更に、最外殻に位置する第二の空気流路１２の開孔部比率は、２０面積％〜１００面積％であるのが好ましい。ここで、開孔部比率とは、図２に示したように、第二の空気流路１２をＹ方向に延伸する軸心Ｏに対して直交する面（ＸＺ平面）で切断したときの、全体の面積に対する開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の合計面積の比率である。ただし、開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）のうち、空気流の風量を０とした開孔部１２−Ｘが存在する場合には、かかる開孔部１２−Ｘは、空気流を通流させていないため、実質的には閉塞部に対応する。このため、開孔部１２−Ｘの面積は、開孔部の合計面積には含まずに計算された前記比率の値が採用される。
【００６２】
開孔部比率が１００面積％未満の場合、第二の空気流路１２からの一次空気流の好ましい態様は、軸心Ｏを含み同心円筒状部材の軸方向に平行な平面（図１及び図４内のＺ１−Ｚ１平面）よりも鉛直下方側（−Ｚ方向側）のみから空気流を噴出する態様である。具体的には、図２内において、開孔部（１２−３，１２−４，１２−５，１２−６）から一次空気が噴出し、開孔部（１２−１，１２−２，１２−７，１２−８）からは一次空気が噴出しない態様である。
【００６３】
また、図１に示す４チャンネル式バーナ等の、第一の旋回外流（第三の空気流路１３）を備えたセメントキルン用バーナ装置１の場合、第二の空気流路１２からの直進外流が、隣接して内側に配置された第三の空気流路１３からの旋回外流の旋回に影響されて、第三の空気流路１３からの旋回外流の旋回方向と同方向に旋回させられることを考慮した好ましい態様としては、以下の通りである。例えば、第三の空気流路１３からの旋回外流が右ネジの回転方向で噴出される場合には、旋回の上流側（図１（ａ）、図２では−Ｘ、＋Ｚ領域）から一次空気流を吹き出すことで、セメントキルン内の火炎においては火炎下部に第二の空気流路１２からの空気流（直進外流）を位置させることができる。具体的な一態様としては、図２内において、開孔部（１２−４，１２−５，１２−６，１２−７）から一次空気が噴出し、開孔部（１２−１，１２−２，１２−３，１２−８）からは一次空気が噴出しない構成を採用することができる。
【００６４】
このように、一次空気が噴出される吹出口（開孔部）を、軸心Ｏに対して鉛直下方側に配置することで、バーナ火炎内に上昇効果を有する乱流が形成され、大きな可燃性固形廃棄物であっても浮遊状態を長時間持続させることができる。
【００６５】
また、開孔部比率が１００面積％未満の場合の、第二の空気流路１２からの一次空気流の異なる好ましい態様は、一次空気の噴出のある吹出口と噴出のない吹出口を交互に隣り合わせて、一次空気を空間的に間欠的に吹出す方法である。このように噴流のある吹出口と噴流のない吹出口を間欠的に配置することで、第二の空気流路１２からの空気流は数本の直線外流の束として供給されて火炎内には空気密度の濃淡部が形成され、かかる密度差を無くすように乱流が生じる。具体的な一態様しては、図２内において、開孔部（１２−１，１２−３，１２−５，１２−７）から一次空気が噴出し、開孔部（１２−２，１２−４，１２−６，１２−８）からは一次空気が噴出しない構成を採用することができる。
【００６６】
なお、上記では、一次空気を噴出させる開孔部（便宜上「開孔部１２Ａ」と呼ぶ。）と、一次空気を噴出させない開孔部（便宜上「開孔部１２Ｂ」と呼ぶ。）を設ける場合について説明しているが、両者の流量に大きな差を設けることで、同様の機能を実現するものとしても構わない。すなわち、開孔部１２Ｂは、一次空気を全く噴出させない構成としても構わないし、開孔部１２Ａと比較して流量の大きく低下した一次空気が噴出される構成としても構わない。
【００６７】
次に重要となる基本的限定領域は、上記固体粉末燃料用流路２、及び（第一の旋回内流を形成する）第一の空気流路１１の旋回角度（°）である。その理由は、旋回羽根（２ａ，１１ａ）によって発生する旋回流により、バーナ装置の着火の安定性、及び保炎機能を持たせるバーナ火炎内気流の内部循環が形成されるからである。更に、旋回羽根（２ａ，１１ａ）の旋回角度は、通常、バーナ装置が運転中は固定されてしまい、運転中に最適化の調整ができないからである。
【００６８】
なお、４チャンネル式のバーナ装置においては、上記に加えて、（第一の旋回外流を形成する）第三の空気流路１３の旋回角度（°）も同様の理由により重要な要素となる。
【００６９】
なお、旋回羽根の旋回角度とは、例えば、図１に示す旋回羽根が固定されている円筒状部材を図６に示すように平面上に展開した場合に、セメントキルン用バーナ装置１の軸線９と、旋回羽根の中心線１０とのなす角度θであり、バーナ先端における固体粉末燃料流又は一次空気流の旋回角度に一致する。図６では、例示的に、固体粉末燃料用流路２の旋回羽根２ａについて図示されており、固体粉末燃料用流路２の先端位置２ｂにおける微粉炭Ｃ（固体粉末燃料）の噴出方向が、円筒状部材の軸線９の方向（図面上Ｙ方向）に対して角度θだけ旋回されている。他の旋回羽根（１１ａ，１３ａ）における旋回角度についても同様に定義される。
【００７０】
上記固体粉末燃料用流路２の旋回羽根２ａによる固体粉末燃料流の旋回角度は、好ましくは０°〜１５°に設定される。この旋回角度が１５°よりも大きい場合、固体粉末燃料用流路２から噴出する固体粉末燃料（微粉炭Ｃ）と、固体粉末燃料用流路２、空気流路（１１〜１３）、及び火炎内に取り込まれた上記二次空気との混合が十分過剰となり、かかる固体粉末燃料によって形成される火炎の温度が上昇すると共に火炎の形状の制御が困難になり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうおそれがある。
【００７１】
旋回羽根１１ａによる第一の旋回内流（第一の空気流路１１からの空気流）の旋回角度は、好ましくは３０°〜５０°に設定される。第一の旋回内流の旋回角度が３０°未満の場合、固体粉末燃料用流路２から噴出する固体粉末燃料と、第一の旋回内流との混合が不十分となり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうと共に排ガスのＮＯxを十分に低くすることが困難な場合がある。一方で、上記旋回角度が５０°を超える場合、固体粉末燃料流との混合が激しくなりすぎて、火炎の形状の制御が困難になり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまう場合がある。
【００７２】
また、４チャンネル式のバーナ装置においては、旋回羽根１３ａによる第一の旋回外流（第三の空気流路１３からの空気流）の旋回角度は、好ましくは１°〜５０°に設定される。第一の旋回外流の旋回角度が１°未満の場合、固体粉末燃料用流路２から噴出する固体粉末燃料と、第一の旋回外流との混合が不十分となり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうと共に排ガスのＮＯxを十分に低くすることが困難な場合がある。一方で、上記旋回角度が５０°を超える場合、固体粉末燃料流との混合が激しくなりすぎて、火炎の形状の制御が困難になり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまう場合がある。
【００７３】
各流路（２，４，１１，１２，１３）の一次空気量（ｍ3Ｎ／分）は、火炎内の還元領域を安定的に形成するという観点からは、可能な限り低減するのが好ましいが、過剰に低減すると火炎の形状が変化して高温域がセメントキルン内部に移行することによって、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまう。上記表１及び表２に示した例では、固体粉末燃料用流路２からの空気流、及び第一の直進外流（第二の空気流路１２からの空気流）の量（一次空気量）が、他の空気流よりも大きく設定されている。これは、高温の二次空気を火炎内に円滑に取り込み、微粉炭Ｃ（固体粉末燃料）及び可燃性固形廃棄物ＲＦを急速に高温化することで、揮発分の放出を促して、火炎の還元状態を安定化するためである。
【００７４】
以上のように、本発明によれば、セメントキルン用バーナ装置１の運転前に、固体粉末燃料用流路２、及び第一の空気流路１１（第一の旋回内流）の各旋回羽根（２ａ，１１ａ）の旋回角度を表２に示した範囲内に設定し、更に、セメントキルン用バーナ装置１の運転時に、送風ファン（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）による空気配管（２２，３１，３２）を流れる一次空気量の調整を行って各流路（２，１１，１２）のバーナ先端風速及び一次空気量を表２に示した範囲内に設定することにより、セメントキルン用バーナ装置１の運転条件を短期間に最適化することができる。
【００７５】
同様に、４チャンネル式のセメントキルン用バーナ装置１の場合には、運転前に、固体粉末燃料用流路２、第一の空気流路１１（第一の旋回内流）、及び第三の空気流路１３（第一の旋回外流）の各旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）の旋回角度を表１に示した範囲内に設定し、更に、セメントキルン用バーナ装置１の運転時に、送風ファン（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）による空気配管（２２，３１，３２，３３）を流れる一次空気量の調整を行って各流路（２，１１，１２，１３）のバーナ先端風速及び一次空気量を表１に示した範囲内に設定することにより、セメントキルン用バーナ装置１の運転条件を短期間に最適化することができる。
【００７６】
次に、最外殻に位置する第二の空気流路１２の分割された吹出口を構成する開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）毎のバーナ先端風速（ｍ／秒）を変化させた場合の、可燃性固形廃棄物ＲＦ（ここでは軟質プラスチック）が着地燃焼する割合（キルン内落下率）に係る燃焼シミュレーションについて説明する。
【００７７】
具体的には、以下のバーナ燃焼条件を固定して、最外殻に位置する第二の空気流路１２の分割された吹出口を構成する開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）毎のバーナ先端風速を変化させた場合について、粒径３０ｍｍの軟質プラスチックの燃え切りが、火炎中又は着地燃焼のどちらで生じるかをシミュレーション（ソフトウェア：ANSYS JAPAN社製：FLUENT）によって検証した。なお、シミュレーションは、送風ファンＦ２によって空気配管３２を介して最外殻に位置する第二の空気流路１２に供給される一次空気量の総量を一定とした状態の下で、セメントキルン用バーナ装置１が４チャンネル式バーナである場合（図１）と、３チャンネル式バーナである場合（図４）について行った。
【００７８】
＜バーナ燃焼条件＞
微粉炭Ｃの燃焼量：１５ｔ／時間
可燃性固形廃棄物ＲＦとしての廃プラスチック（軟質プラスチック）処理量：３．０ｔ／時間
可燃性固形廃棄物ＲＦとしての廃プラスチックの寸法：厚さ０．５ｍｍシートを直径３０ｍｍに打ち抜いた円形シート状
固体粉末燃料流のバーナ先端風速、一次空気比及び旋回角度（４チャンネル式バーナ、３チャンネル式バーナに共通）：５０ｍ／秒、５体積％、５°
第一の旋回内流のバーナ先端風速、一次空気比及び旋回角度（４チャンネル式バーナ、３チャンネル式バーナに共通）：１５０ｍ／秒、２体積％、４０°
第一の旋回外流のバーナ先端風速、一次空気比及び旋回角度（４チャンネル式バーナのみ）：１００ｍ／秒、２体積％、３０°
最外殻に位置する第一の直進外流の一次空気比（４チャンネル式バーナ、３チャンネル式バーナに共通）：６体積％
可燃性固形廃棄物流のバーナ先端風速と一次空気比（４チャンネル式バーナ、３チャンネル式バーナに共通）：５０ｍ／秒、２体積％
二次空気量と温度：１５００００Ｎｍ3／時間、８００℃
セメントキルン用バーナ装置１のバーナ先端の直径：７００ｍｍ
【００７９】
このシミュレーション結果を、４チャンネル式バーナについては下記表３及び図７、並びに３チャンネル式バーナについては下記表４及び図８に示す。
【００８０】
具体的には、４チャンネル式バーナにおいては、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速の組み合わせを異ならせた、Ｓ４１〜Ｓ４５の５つの水準の下でシミュレーションを行った。なお、水準Ｓ４１は、全ての開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速を均一としており、第二の空気流路１２が分割されていない構成が模擬されたものである。
【００８１】
また、３チャンネル式バーナにおいては、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速の組み合わせを異ならせた、Ｓ３１〜Ｓ３６の６つの水準の下でシミュレーションを行った。なお、水準Ｓ３１は、全ての開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速を均一としており、第二の空気流路１２が分割されていない構成が模擬されたものである。
【００８２】
なお、いずれのチャンネル数の場合においても、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の境界を構成する仕切部１２ｃの厚み（周方向の長さ）は、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の周方向の長さに対して５％以下であるものとしてシミュレーションを行った。すなわち、水準Ｓ４１や水準Ｓ３１のように、全ての開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から同一の流量で一次空気を噴出した場合、各開孔部の境界を構成する仕切部１２ｃが存在するといっても、その仕切部１２ｃの厚みは、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の周方向の長さに比べると遥かに小さいため、間欠的な空気流を実現することができない状態である。
【００８３】
【表３】
0006799686.tif 000004
【００８４】
【表４】
0006799686.tif 000005
【００８５】
表３及び図７、並びに表４及び図８の結果によれば、セメントキルン用バーナ装置１が、４チャンネル式であっても３チャンネル式であっても、全ての開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速を均一とした水準（Ｓ４１，Ｓ３１）と比べて、第二の空気流路１２から分割された各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流のバーナ先端風速の組み合わせを異ならせた水準（Ｓ４２〜Ｓ４５，Ｓ３２〜Ｓ３６）の方が、可燃性固形廃棄物ＲＦのキルン内落下率を低下できていることが確認される。これにより、本発明のセメントキルン用バーナ装置、及びセメントキルン用バーナ装置の運転方法によれば、粒径３０ｍｍまでの可燃性固形廃棄物ＲＦを、着地燃焼させることなく、バーナ火炎内で有効に燃え切らせることができることが確認される。
【００８６】
また、水準Ｓ４２、Ｓ４４、及びＳ４５を比較すれば、バーナ先端風速の流量を２１０ｍ／秒とした開孔部の数と、バーナ先端風速の流量を９０ｍ／秒とした開孔部の数が共に同一であるにもかからわず、可燃性固形廃棄物ＲＦのキルン内落下率が変化していることが分かる。チャンネル数を３チャンネルとした場合においても、水準Ｓ３２、Ｓ３５、及びＳ３６を比較すると同様の結果が示されている。このことからも、第二の空気流路１２から分割された各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される各空気流の、バーナ先端風速の組み合わせを異ならせることで、可燃性固形廃棄物ＲＦのキルン内落下率が変化することが確認される。
【００８７】
つまり、本発明によれば、バーナの燃焼状態、燃料の種類などの、セメントキルンの操業環境に応じて、最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができることが分かる。
【００８８】
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
【００８９】
〈１〉上記実施形態では、第二の空気流路１２を構成する複数の開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の中心角Φが全て同一であるものとして説明したが、異なる中心角を有する開孔部が含まれていても構わない。
【００９０】
また、上記実施形態では、第二の空気流路１２が、周方向に８つの開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）に分割されている場合について説明した。しかし、一つの開孔部から噴出される空気流の流量をゼロとして間欠的な直進外流の形成を可能にするという観点からは、第二の空気流路１２は少なくとも４つ以上の開孔部に分割されていればよい。すなわち、上記分割数は、４つ以上であればよく、より好ましくは８つ以上であり、更に好ましくは１２個以上である。ただし、開孔部の数に応じて、ガスバルブ及び分岐管を設ける必要があることから、分割数が多すぎると制御内容が複雑化したり、装置規模が拡大する懸念がある。かかる観点から、上記分割数は１６個以下であることが好ましい。
【００９１】
〈２〉図３の例では、セメントキルン用バーナシステム２０が、５基の送風ファン（Ｆ１〜Ｆ５）を備える場合を例示しているが、この態様は一例であり、本発明をかかる構成に限定する趣旨ではない。例えば、４チャンネル式のバーナにおいて、第一の空気流路１１と第三の空気流路１３とに空気流を導くための送風ファン（Ｆ３，Ｆ４）を共通化しても構わない。
【００９２】
〈３〉上記実施形態では、各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）から噴出される空気流の風速を制御する方法として、ガスバルブ（Ｂ１〜Ｂ８）の開度を調整する場合を記載したが、これは一例であって、種々の方法を採用することができる。
【００９３】
〈４〉上記各実施形態のセメントキルン用バーナ装置１において、固体粉末燃料用流路２よりも外側で、且つ、第二の空気流路１２よりも内側に配置され、空気流の直進手段を有する第四の空気流路１４を更に備えるものとしても構わない（図９参照）。図９は、図４に図示されたセメントキルン用バーナ装置１に対して、更に第四の空気流路１４を備えた構成を、図４にならって図示したものである。第四の空気流路１４から噴出される空気流は、固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流に対して外側に位置する直進空気流（以下、「第二の直進外流」という。）を形成する。
【００９４】
この第四の空気流路１４は、第二の空気流路１２と同様に、空気流の吹出口を構成する複数の開孔部（１４−１，１４−２，……，１４−８）が、仕切部１４ｃによって周方向に仕切られており（図１０参照）、第四の空気流路１４を分割する複数の開孔部（１４−１，１４−２，……，１４−８）毎に、当該開孔部（１４−１，１４−２，……，１４−８）から噴出される空気流の流量を独立して制御することが可能に構成されているものとしても構わない。かかる構成により、空気流の供給条件を更に柔軟に調整することが可能となる。なお、第四の空気流路１４の分割数についても、第二の空気流路１２と同様、４つ以上であればよく、より好ましくは８つ以上であり、更に好ましくは１２個以上である。ただし、開孔部の数に応じて、ガスバルブ及び分岐管を設ける必要があることから、分割数が多すぎると制御内容が複雑化したり、装置規模が拡大する懸念があるため、上記分割数は１６個以下であることが好ましい。
【００９５】
なお、図９では、第四の空気流路１４の分割数は、第二の空気流路１２の分割数と同一の８個の場合を例示したが、第四の空気流路１４の分割数は第二の空気流路１２の分割数と異なっていても構わない。すなわち、第四の空気流路１４を分割する各開孔部（１４−１，１４−２，……）の中心角Φ２は、第二の空気流路１２を分割する各開孔部（１２−１，１２−２，……）の中心角Φと異なっていてもよい。更に、第四の空気流路１４を分割する各開孔部（１４−１，１４−２，……）間でも、中心角Φ２が異なっていても構わない。
【００９６】
また、図９では、（ａ）の横断面図に示すように、ＸＺ平面上において、第二の空気流路１２が分割されてなる各開孔部（１２−１，１２−２，……，１２−８）の位置と、第四の空気流路１４が分割されてなる各開孔部（１４−１，１４−２，……，１４−８）の位置とが、軸心Ｏを中心とした２次元極座標表示したときの回転角が異なるように配置されている。かかる配置とすることで、更に空気流の供給条件を更に柔軟に調整することが可能となる。ただし、両者の前記回転角を完全に一致させても構わない。
【００９７】
また、図示は省略するが、図１に図示されたセメントキルン用バーナ装置１において、径方向に関して、第一の旋回外流を形成する第三の空気流路１３と、第一の直進外流を形成する第二の空気流路１２との間に、第二の直進外流を形成する上記第四の空気流路１４を更に備えるものとしても構わない。
【符号の説明】
【００９８】
１      ：    セメントキルン用バーナ装置
２      ：    固体粉末燃料用流路
２ａ    ：    固体粉末燃料用流路に設けられた旋回羽根
３      ：    油用流路
４      ：    可燃性固形廃棄物用流路
９      ：    軸線
１１      ：    第一の空気流路
１１ａ    ：    第一の空気流路に設けられた旋回羽根
１２      ：    第二の空気流路
１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６，１２−７，１２−８    ：    第二の空気流路が分割されてなる開孔部
１２ｃ    ：    仕切部
１３      ：    第三の空気流路
１３ａ    ：    第三の空気流路に設けられた旋回羽根
１４      ：    第四の空気流路
１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５，１４−６，１４−７，１４−８    ：    第四の空気流路が分割されてなる開孔部
２０      ：    セメントキルン用バーナシステム
２２      ：    微粉炭搬送配管
２４      ：    可燃性固形廃棄物搬送配管
３１，３２，３３      ：    空気配管
３２１，３２２，３２３，３２４，３２５，３２６，３２７，３２８      ：    空気配管３２に連絡されている分岐管
Ａ        ：    燃焼用空気
Ｃ        ：    微粉炭
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５  ：    送風ファン
ＲＦ      ：    可燃性固形廃棄物
【図１】
0006799686.tif 000006
【図２】
0006799686.tif 000007
【図３】
0006799686.tif 000008
【図４】
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【図５】
0006799686.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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