(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同心円状に配置され、空気流の直進手段を形成する３つ以上の第二空気流路を含む外側空気流路群と、
前記第一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、
前記外側空気流路群を構成する３つ以上の前記第二空気流路は、
前記第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流が合流して１つの空気流を形成可能な範囲で径方向に近接して配置され、
前記第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流の流量を、前記第二空気流路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】
前記外側空気流路群を構成する少なくとも１つの前記第二空気流路は、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、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】
前記外側空気流路群を構成する２つ以上の前記第二空気流路は、前記周方向に４個以上に分割されてなる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おり、
軸心に対して直交する面で切断したときの、それぞれの前記第二空気流路が備える前記開孔部同士は、前記軸心を原点とする極座標上の偏角を共通とした同心円弧状に配置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４】
前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記外側空気流路群よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三空気流路を備えることを特徴とする、請求項１〜３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５】
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の、運転方法であって、
前記外側空気流路群を構成する前記第二空気流路のうち、少なくとも１つの前記第二空気流路からは空気流が噴出されており、
全ての前記第二空気流路から噴出される空気流のバーナ先端における流速が４００ｍ／秒以下である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６】
前記外側空気流路群を構成する前記第二空気流路のうち、少なくとも１つの前記第二空気流路から噴出される空気流の流量を変更しながら運転を行うことを特徴とする、請求項５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７】
前記固体粉末燃料用流路から噴出される固体粉末燃料を含む空気流の、バーナ先端における旋回角度が、０°より大きく１５°以下であることを特徴とする、請求項５又は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】
前記第一空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における旋回角度が３０°〜５０°であることを特徴とする、請求項５〜７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。
【請求項９】
前記固体粉末燃料用流路から噴出される固体粉末燃料を含む空気流の、バーナ先端における流速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であり、
前記第一空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における流速が、５ｍ／秒〜２４０ｍ／秒であり、
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を含む空気流の、バーナ先端における流速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であることを特徴とする、請求項５〜８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。
【請求項１０】
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、前記外側空気流路群よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三空気流路を備え、
前記第三空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における旋回角度が１°〜５０°であり、バーナ先端における流速が６０ｍ／秒〜２４０ｍ／秒であることを特徴とする、請求項５〜９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。
【請求項１１】
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５〜１０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、特にセメントクリンカの焼成の際の補助燃料として可燃性固形廃棄物を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、燃料リサイクルの観点から、セメントキルンの燃料として可燃性固形廃棄物を用いる場合には、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行われていた。しかし、仮焼炉での可燃性固形廃棄物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において可燃性固形廃棄物を利用する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補助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、（i）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技術や、（ii）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】
また、セメントキルン用バーナで使用する主燃料である微粉炭の使用量と補助燃料である可燃性固形廃棄物の使用量の割合は、それら燃料の入手状況などによって変動する場合がある。このため、セメントキルン用バーナには、使用する燃料の種類や量の変化に応じた最適な火炎状態を、運転操作の中で形成できる操作性が求められる。しかしながら、特許文献１の方法は、微粉炭燃焼に用いる主燃料バーナと、可燃性固形廃棄物の燃焼に用いる補助バーナの配置について開示しているのみで、その実際の運転方法に関する記載はない。【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑み、補助燃料として利用される可燃性固形廃棄物の多寡（又は有無）に応じて好ましい燃焼状態を運転操作の中で自在に形成可能なセメントキルン用バーナ装置を提供することを目的とする。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を提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題についての鋭意検討の結果、セメントキルン用バーナ装置を、（i）主バーナからの吹出口を、燃料流（微粉炭を含む空気流）１流路の他に、一次空気の流路を４つ以上備えた多チャンネル式バーナとし、（ii）最外殻に少なくとも３つの流路から構成される一群の流路束を有し、（iii）一群の流路束を構成する各流路における空気流の流量を独立して制御可能にすることで、上記課題を解決できることを新たに見出した。【００１２】
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空気流路（第一旋回内流）と、
前記固体粉末燃料用流路よりも外側の最外殻に同心円状に配置され、空気流の直進手段を形成する３つ以上の第二空気流路（第一直進外流）を含む外側空気流路群（第一直進外流群）と、
前記第一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、
前記外側空気流路群を構成する３つ以上の前記第二空気流路は、
前記第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流が合流して１つの空気流を形成可能な範囲で径方向に近接して配置され、
前記第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流の流量を、前記第二空気流路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。【００１３】
そして、固体粉末燃料用流路、第一空気流路、外側空気流路群を構成する各第二空気流路、及び可燃性固形廃棄物用流路のそれぞれは、セメントキルン用バーナ装置の先端面まで延設される。【００１４】
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３つの第二空気流路（第一直進外流）を含む外側空気流路群（第一直進外流群）と、内側に１つの第一空気流路（第一旋回内流）とを備える。そして、外側空気流路群を構成する各第二空気流路、及び第一空気流路内から噴出される空気流の流量（以下、「空気量」と呼ぶことがある。）は、それぞれ独立して運転操作中に調整することが可能である。【００１５】
従って、本発明に係るセメントキルン用バーナ装置によれば、運転操作中に空気流路から噴出される空気量を制御することによって、使用する固体粉末燃料（主燃料）及び可燃性固形廃棄物（補助燃料）の種類や使用割合に応じた最適な火炎が形成できる。例えば、補助燃料としての可燃性固形廃棄物を多く利用する場合には、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を強力に形成して、浮遊状態にある可燃性固形廃棄物の着火が生じやすい燃焼状態を運転操作の中で形成できる。また例えば、補助燃料としての可燃性固形廃棄物の使用割合が少ない場合には、微粉炭等の固体粉末燃料の燃焼に好ましい燃焼状態を運転操作の中で形成できる。【００１６】
上述したように、外側空気流路群（第一直進外流群）を構成する３つ以上の第二空気流路は、それぞれの第二空気流路から噴出される空気流が合流して１つの空気流を構成可能な範囲で径方向に近接して配置されている。なお、本明細書内において「第一直進外流群」という表記は、複数の第二空気流路から噴出された第一直進外流が群として束状になっているという意味で用いられている。【００１７】
このように、それぞれの第二空気流路から噴出される空気流（第一直進外流）を合流するためには、第二空気流路同士の径方向の間隔ｔｂを、第二空気流路の径方向の幅（厚み）ｔａ以上、前記ｔａの２倍以下とするのが好ましい。なお、「第二空気流路同士の径方向の間隔」が異なる２値以上存在する場合には、前記ｔｂの値は、それらの中の最小値として構わない。同様に、「各第二空気流路の幅（厚み）」が異なる２値以上存在する場合には、前記ｔａの値は、それらの中の最大値として構わない。ただし、「第二空気流路の径方向の幅（厚み）」及び「第二空気流路同士の径方向の間隔」は、全ての箇所においてほぼ同一値であるのがより好ましい。【００１８】
更に、外側空気流路群を構成する３つ以上の第二空気流路は、第二空気流路それぞれから噴出される空気流の流量（流速）を、第二空気流路毎に独立して制御できるように構成されている。【００１９】
従って、例えば、外側空気流路群を構成する第二空気流路の全てから空気流を噴出させれば、１本の太い直進空気流（第一直進外流群）が形成され、バーナ火炎を長炎化することができる。これにより、固体粉末燃料（主燃料）を主体とした場合における、バーナ火炎の安定状態を形成し易くなる。【００２０】
また、例えば、外側空気流路群を構成する３つ以上の第二空気流路のうち、内殻側及び外殻側に位置する第二空気流路から噴出される空気量を増大させれば、バーナ火炎の空気流の乱流化の程度やその範囲を増大できる。これにより、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を、バーナ火炎内に速やかに多量に取り込むことができ、可燃性固形廃棄物（補助燃料）の浮遊状態を長時間継続させて、かかる浮遊状態の中で可燃性固形廃棄物を燃焼・焼失させることができる。【００２１】
上記構成において、前記外側空気流路群を構成する少なくとも１つの前記第二空気流路は、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ものとしても構わない。【００２２】
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それぞれ独立して制御できるため、バーナ火炎の形状や燃料の燃焼状態に応じて、最適な火炎を得るための空気流の供給条件の調整が容易に行える。【００２３】
また、上記構成において、
前記外側空気流路群を構成する２つ以上の前記第二空気流路は、前記周方向に４個以上に分割されてなる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おり、
軸心に対して直交する面で切断したときの、それぞれの前記第二空気流路が備える前記開孔部同士は、前記軸心を原点とする極座標上の偏角を共通とした同心円弧状に配置されているものとしても構わない。【００２４】
上記構成によれば、外側空気流路群を構成する３つ以上の第二空気流路のうち、２つ以上の第二空気流路は、周方向に４個以上分割された開孔部を備えている。これにより、１つの空気流として挙動する、外側空気流路群から噴出された空気流（第一直進外流群）に対して、乱流を容易に形成できると共に、当該乱流の状態を制御することが可能になる。【００２５】
また、上記構成によれば、それぞれの第二空気流路が備える開孔部同士は、軸心に対して直交する面で切断した場合において、軸心を原点とする極座標上の偏角を共通とした同心円弧状に配置されている。言い換えれば、同心円状に位置する異なる第二空気流路が備える開孔部同士が、周方向に関して同じ位置に配置されている。この結果、１つの空気流として挙動する外側空気流路群からの空気流を、周方向に分布する数個の空気流に分割することができる。そして、各第二空気流路に備えられた各開孔部から噴出される空気流の流量（流速）を個別に調整することで、周方向に分布する数個の空気流それぞれの流量、流速及び流れの太さを、それぞれ任意に調整することができる。【００２６】
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、外側空気流路群から噴出される空気流を部分的にして、実質的に数本の直進流の束とすることができる。つまり、上記構成のセメントキルン用バーナ装置によれば、運転操作を継続しながらも、外側空気流路群から噴出される空気流を多様な流れに変更できるため、バーナ装置から噴出される空気流を乱流させる程度及び範囲が任意に制御できる。従って、セメントキルン用バーナ装置によれば、固体粉末燃料（主燃料）のみで燃焼（専焼）させたり、可燃性固形廃棄物（補助燃料）を併用（混焼）させたりする中で、それら燃料の種類や使用量の変化に応じて、バーナ火炎の状態を任意に制御できる。【００２７】
また、上記構成のセメントキルン用バーナ装置であれば、長期継続運転におけるバーナ装置の磨耗、損傷などによるバーナ火炎の変化に対しても、運転操作の中でバーナ火炎状態の修正を容易に行える。【００２８】
好ましくは、前記可燃性固形廃棄物用流路は、可燃性固形廃棄物を含む空気流の直進手段を形成する。【００２９】
かかる構成によれば、前記可燃性固形廃棄物流と、固体粉末燃料用流路、第一空気流路及び外側空気流路群を構成する少なくとも３つの空気流路が噴出する一次空気、更にクリンカクーラからセメントキルン内のバーナ設置部付近に供給される酸素に富んだ１０００℃前後の高温の空気である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状態にあ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、浮遊状態に維持したままで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。【００３０】
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、前記外側空気流路群よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三空気流路（第一旋回外流）を備えるものとしても構わない。【００３１】
上記の構成によれば、第三空気流路から噴出される空気流によって形成される第一旋回外流により、固体粉末燃料や可燃性固形廃棄物に対する着火が安定化されると共に、バーナ火炎内に還元領域と気流の内部循環が形成される、これにより、燃焼排ガスの低ＮＯx化が実現できる。【００３２】
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、前記外側空気流路群を構成する前記第二空気流路のうち、少なくとも１つの前記第二空気流路からは空気流が噴出されており、
全ての前記第二空気流路から噴出される空気流のバーナ先端における流速が４００ｍ／秒以下であることを特徴とする。【００３３】
上記運転方法において、前記外側空気流路群を構成する前記第二空気流路のうち、少なくとも１つの前記第二空気流路から噴出される空気流の流量を変更しながら運転が行われるものとしても構わない。【００３４】
更に、上記運転方法において、前記第二空気流路が周方向に複数の前記開孔部を有する場合においては、少なくとも１つの前記開孔部から噴出される空気流の流量を変更しながら運転が行われるものとしても構わない。【００３５】
上記運転方法において、前記固体粉末燃料用流路から噴出される固体粉末燃料を含む空気流の、バーナ先端における旋回角度は、０°より大きく１５°以下とすることができる。また、前記第一空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における旋回角度は、３０°〜５０°とすることができる。【００３６】
また、上記運転方法において、前記固体粉末燃料用流路から噴出される固体粉末燃料を含む空気流の、バーナ先端における流速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であり、
前記第一空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における流速が、５ｍ／秒〜２４０ｍ／秒であり、
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を含む空気流の、バーナ先端における流速が、３０ｍ／秒〜８０ｍ／秒であるものとしても構わない。
【００３７】
前記セメントキルン用バーナ装置が、前記固体粉末燃料用流路よりも外側で、且つ、前記外側空気流路群よりも内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第三空気流路を備えている場合において、
前記第三空気流路から噴出される空気流の、バーナ先端における旋回角度が１°〜５０°であり、バーナ先端における流速が６０ｍ／秒〜２４０ｍ／秒であるものとしても構わない。【００３８】
また、上記運転方法において、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。【００３９】
更に、上記運転方法において、前記固体粉末燃料用流路から噴出される固体粉末燃料（主燃料）に対する、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（補助燃料）の代替率は、熱量換算で６０％以下とすることができる。
【発明の効果】
【００４０】
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によれば、補助燃料として利用される可燃性固形廃棄物の多寡（又は有無）に応じて好ましい燃焼状態を、運転操作の中で自在に形成することができると共に、粒径３０ｍｍ以下の可燃性固形廃棄物を補助燃料として有効活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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の一部拡大図である。
【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】セメントキルン用バーナ装置が有する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５】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６】図５から、外側空気流路群を構成する第二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７】図５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８】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９】図８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１０】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１１】図１０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１２】図１に示すセメントキルン用バーナ装置によって、直径２０ｍｍの廃プラスチックを燃料代替率３０燃料％として燃焼を行ったときの、セメントキルン内のガス温度の分布に係る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】
【００４２】
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。
【００４３】
図１は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
図１において、部材が配置されている箇所にはハッチングが施されており、空気や油などの流体を通流させるための流路を構成する箇所にはハッチングが施されていない。
【００４６】
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、同心円状に配置された、２つの空気流路（２，１１）と、少なくとも３つの空気流路（５１，５２，５３）を含んでなる１つの空気流路群５とを備える。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に同心円状に配置された、３つ以上の第二空気流路（５１，５２，５３）からなる外側空気流路群５の、合計５つの空気流路を備える。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５チャンネル式のバーナ装置である。なお、第一空気流路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。
【００４７】
外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１，５２，５３）は、それぞれの第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される３つの空気流が合流して、より大きな１つの空気流が形成できる程度に、近接して配置される。詳細については後述される。なお、ここでは、外側空気流路群５が３つの第二空気流路（５１，５２，５３）からなる場合について説明するが、４つ以上の第二空気流路（５１，５２，５３，‥‥）を備える場合であっても同様である。
【００４８】
固体粉末燃料用流路２及び第一空気流路１１には、それぞれ、旋回手段としての旋回羽根（２ａ，１１ａ）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「第一旋回内流」という。）を形成する。なお、各旋回羽根（２ａ，１１ａ）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。
【００４９】
一方、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つ以上の第二空気流路（５１，５２，５３）には、旋回手段が設けられていない。すなわち、第二空気流路（５１，５２，５３）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「第一直進外流」という。）を形成する。更に、上述したように、各第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流は、合流されることで、より大きな１つの空気流（第一直進外流群）を形成する。この点につき、図１（ａ）の一部拡大図である、図２を参照しながら説明する。図２は、図１（ａ）から、軸心Ｏに対して＋Ｚ側且つ＋Ｙ側に位置する部分のみを抽出して拡大した図面である。
【００５０】
本実施形態において、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１，５２，５３）は、同心円筒状部材に仕切られて配置されている。より詳細には、図２に示すように、第二空気流路（５１，５２，５３）は、それぞれ相互に、仕切部（５１ｂ，５２ｂ）によって仕切られている。ここで、上述したように、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される３つの空気流が合流して１つの空気流となるためには、各第二空気流路（５１，５２，５３）が径方向に近接して配置されるのが好ましい。より詳細には、外側空気流路群５を構成する各第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の幅（厚み）ｔａ５と、仕切部（５１ｂ，５２ｂ）の径方向の幅（厚み）ｔｂ５の関係を、（ｔａ５）≦（ｔｂ５）≦２×（ｔａ５）とするのが好ましい。
【００５１】
また、外側空気流路群５から噴出される第一直進外流群の制御を容易に行う観点から、各第二空気流路（５１，５２，５３）のそれぞれの径方向の幅（厚み）ｔａ５（ｔａ５１，５ａ５２，ｔａ５３）は同じであることが好ましく、仕切部（５１ｂ，５２ｂ）のそれぞれの径方向の幅（厚み）ｔｂ５（ｔｂ５１，ｔｂ５２）も同じであるのが好ましい。
【００５２】
更に、本実施形態において、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の幅ｔａ５（ｔａ５１，ｔａ５２，ｔａ５３）と、固体粉末燃料用流路２の径方向の幅（ｔａ２）及び第一空気流路１１の径方向の幅（ｔａ１１）との関係は、１．５×（ｔａ５）≦（ｔａ２）≦２．５×（ｔａ５），１．５×（ｔａ５）≦（ｔａ１１）≦２．５×（ｔａ５）であることが好ましい。更に、仕切部（５１ｂ，５２ｂ）の径方向の幅ｔ５ｂ（ｔｂ５１，ｔｂ５２）と、固体粉末燃料用流路２と第一空気流路１１との間の仕切部の径方向の幅（ｔｂ１１）の関係は、１．５×（ｔｂ５）≦（ｔｂ１１）≦２．５×（ｔｂ５）であることが好ましい。
【００５３】
すなわち、外側空気流路群５を構成する各第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される３つの空気流を合流させて、大きな１つの直進空気流とするためには、より好ましくは、各第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の幅ｔａ５は、他の流路（２，１１）の径方向の幅（ｔａ２，ｔａ１１）の１／２程度であり、各第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の間隔ｔｂ５も、他の流路（２，１１）の径方向の間隔ｔｂ１１の１／２程度である。なお、他の流路（２，１１）の径方向の幅（ｔａ２，ｔａ１１）が、各第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の幅ｔａ５の３倍以上、又は、他の流路（２，１１）の径方向の間隔ｔｂ１１が、各第二空気流路（５１，５２，５３）の径方向の間隔ｔｂ５の３倍以上となると、バーナ装置が極めて大型化してしまい、現状の設備への導入が困難化するおそれがある。
【００５４】
本実施形態において、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）は、各第二空気流路毎に、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。
【００５５】
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、６基の送風ファンＦ１〜Ｆ６を備える。
【００５６】
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。可燃性固形廃棄物搬送配管２３に供給された可燃性固形廃棄物ＲＦは、送風ファンＦ２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。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３０を介してセメントキルン用バーナ装置１の第一空気流路１１へ供給される。
【００５７】
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３１を介してセメントキルン用バーナ装置１の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５１へ供給される。
送風ファンＦ５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の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５２へ供給される。
送風ファンＦ６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の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５３へ供給される。
【００５８】
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、送風ファン（Ｆ１〜Ｆ６）により、各流路（２，４，１１，５１，５２，５３）を通流する空気量を独立して制御できる。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や、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や、種々のセメントキルンの操業環境に対応した、最適なバーナ火炎を得るための調整を容易に行うことができる。
【００５９】
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。
【００６０】
また、セメントキルン用バーナ装置１は、着火時に利用するための重油等が油用流路３から供給されても構わないし、定常運転時に微粉炭と混焼されるための、微粉炭以外の固体燃料又は重油等の液体燃料が供給されても構わない（不図示）。
【００６１】
なお、本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、固体粉末燃料用流路２及び第一空気流路１１は、旋回羽根（２ａ，１１ａ）を含む旋回手段を有する。各流路（２，４，１１，５１，５２，５３）を通流する空気量に加えて、固体粉末燃料用流路２又は第一空気流路１１から噴出する空気流の旋回角度（°）も、セメントキルンの操業環境に対応した最適なバーナ火炎を得るための重要な要素となり得る。
【００６２】
固体粉末燃料用流路２等から噴出する空気流の旋回角度は、各流路のバーナ先端部に固定された旋回羽根（２ａ，１１ａ）の旋回角度に依存する。この旋回羽根の旋回角度とは、例えば、図１（ｂ）に示すように、旋回羽根（２ａ，１１ａ）が固定されている円筒状部材を図４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第一旋回内流の旋回角度に一致する。図４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。第一旋回内流を形成する第一空気流路１１の旋回羽根（１１ａ）の旋回角度についても、旋回羽根２ａの旋回角度と同様に定義される。
【００６３】
以上のように、本実施形態の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の他に４つの空気流路（１１，５１，５２，５３）を備えた５チャンネル式のバーナ装置である。そして、セメントキルン用バーナ装置１の運転時においては、セメントキルン用バーナシステム２０が備える６基の送風ファン（Ｆ１〜Ｆ６）の運転が制御されることで、各流路（２，４，１１，５１，５２，５３）を流れる空気量の制御を行うことができる。特に、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）を流れる空気量を、第二空気流路（５１，５２，５３）毎に制御できるので、これらの第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出された空気流が合流してふるまう、外側空気流路群５からの１つの大きな空気流の、形状、流量、流速等を多様に制御できる。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と第一空気流路１１とに設けられた旋回羽根（２ａ，１１ａ）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。
【００６４】
図５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５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。
【００６５】
図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａは、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１と比較して、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）が、周方向に均等に４分割されている点が異なり、他は共通である。この点につき、図６を参照して説明する。図６は、図５（ａ）の図面から外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）を抽出して拡大した図面である。
【００６６】
図６に示すように、第二空気流路５１は、周方向に離間した４箇所に仕切部５１ｃが配置されることで、４個の開孔部（５１−１，５１−２，５１−３，５１−４）に分割されて構成される。同様に、第二空気流路５２は、周方向に離間した４箇所に仕切部５２ｃが配置されることで、４個の開孔部（５２−１，５２−２，５２−３，５２−４）に分割されてなり、第二空気流路５３は、周方向に離間した４箇所に仕切部５３ｃが配置されることで、４個の開孔部（５３−１，５３−２，５３−３，５３−４）に分割されてなる。
【００６７】
本実施形態では、各仕切部（５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ）が、軸心Ｏを原点とした極座標上において共通の偏角の位置に配置されている。すなわち、異なる第二空気流路（５１，５２，５３）に設けられている、開孔部５１−１、開孔部５２−１、及び開孔部５３−１は、それぞれ軸心Ｏを原点とした極座標上において共通の偏角の位置に、同心円弧状に配置される。開孔部５１−２、開孔部５２−２、及び開孔部５３−２の関係、開孔部５１−３、開孔部５２−３、及び開孔部５３−３の関係、並びに、開孔部５１−４、開孔部５２−４、及び開孔部５３−４の関係についても同様である。
【００６８】
すなわち、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａ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外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）とを備え、それぞれの第二空気流路（５１，５２，５３）は４個の開孔部に分割されている。すなわち、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａは、合計１４個の空気流路を備える。なお、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）の位置的関係は、図２と同様であるため説明を割愛する。
【００６９】
図７は、図６に示すセメントキルン用バーナ装置１ａ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７に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０ａは、制御のし易さを重視して構成したものであって、６基の送風ファンＦ１〜Ｆ６と、１２個の可変式ガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）を備える。
【００７０】
送風ファンＦ１が連接された微粉炭搬送配管２２、送風ファンＦ２が連接された可燃性固形廃棄物搬送配管２３、及び送風ファンＦ３が連接された空気配管３０については、構成、用途共に図３に示すセメントキルン用バーナシステム２０と同じなので、説明を省略する。
【００７１】
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３１を介してセメントキルン用バーナ装置１の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５１へ供給される。空気配管３１は、４個の分岐管（３１１，３１２，３１３，３１４）によって分岐されており、各分岐管３１１〜３１４は、それぞれが、セメントキルン用バーナ装置１の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５１を分割する４個の開孔部（５１−１，５１−２，５１−３，５１−４）に連絡されている。より詳細には、分岐管３１１が開孔部５１−１に連絡され、分岐管３１２が開孔部５１−２に連絡され、分岐管３１３が開孔部５１−３に連絡され、分岐管３１４が開孔部５１−４に連絡されている。
【００７２】
同様に、送風ファンＦ５からセメントキルン用バーナ装置１の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５２へ燃焼用空気Ａを供給している空気配管３２は、４個の分岐管（３２１，３２２，３２３，３２４）によって分岐されて、第二空気流路５２を分割する４個の開孔部（５２−１，５２−２，５２−３，５２−４）に連絡される。同様に、送風ファンＦ６からセメントキルン用バーナ装置１の外側空気流路群５を構成する第二空気流路５３へ燃焼用空気Ａを供給している空気配管３３は、４個の分岐管（３３１，３３２，３３３，３３４）によって分岐されて、第二空気流路５３を分割する４個の開孔部（５３−１，５３−２，５３−３，５３−４）に連絡されている。
【００７３】
各分岐管（３１１〜３１４，３２１〜３２４，３３１〜３３４）には、それぞれ可変式のガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）が設けられている。かかるガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）の開度を調整することで、各分岐管（３１１〜３１４，３２１〜３２４，３３１〜３３４）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。
【００７４】
すなわち、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａの場合、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１と比較して、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路５１〜５３が、それぞれ４個の開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）によって周方向に分割され、これらの１２個の開孔部毎に、流れる空気量を独立して制御することができる。これにより、セメントキルン用バーナ装置１と比べて、調整の自由度が増し、セメントキルンの操業環境に応じて、より適した火炎を得るための調整が可能となる。
【００７５】
図８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８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。
【００７６】
図８に示すセメントキルン用バーナ装置１ｂは、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１と比較して、固体粉末燃料用流路２と外側空気流路群５の間に、第三空気流路１３（第一旋回外流）が配置されている点が異なり、他は共通である。すなわち、図８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空気流路１１と、固体粉末燃料用流路２に隣接して外側に配置された第三空気流路１３と、第三空気流路１３よりも更に外側の最外殻の位置に配置された外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）の、合計６個の空気流路を備える。
【００７７】
第三空気流路１３には、旋回手段としての旋回羽根（１３ａ）がバーナ先端部に固定されている（図８（ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、固体粉末燃料用流路２、第一空気流路１１及び第三空気流路１３のそれぞれには、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。つまり、固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流を挟んで、第一空気流路１１から噴出される空気流は内側に位置する旋回空気流（第一旋回内流）を形成し、第三空気流路１３から噴出される空気流は外側に位置する旋回空気流（第一旋回外流）を形成する。なお、旋回羽根１３ａは、旋回羽根（２ａ，１１ａ）と同様に、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。なお、旋回羽根１３ａの旋回角度についての定義は、図４を参照して上述した旋回羽根２ａの場合と同じである。
【００７８】
図９は、図８に示すセメントキルン用バーナ装置１ｂ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９に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０ｂは、制御のし易さを重視して構成したものであって、７基の送風ファンＦ１〜Ｆ７を備える。
【００７９】
送風ファンＦ７から供給される空気は、燃焼用空気Ａとして、空気配管３４を介してセメントキルン用バーナ装置１の第三空気流路１３へ供給される。その他の構成は図３に示すセメントキルン用バーナシステム２０と同じなので、説明を割愛する。
【００８０】
図９に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０ｂは、送風ファン（Ｆ１〜Ｆ７）により、各流路（２，４，１１，１３，５１，５２，５３）を通流す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や、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や、種々のセメントキルンの操業環境に対応した、最適なバーナ火炎が容易に得られると共に、排ガスに含まれるＮＯxを充分低下させることができる。
【００８１】
図１０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１０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。
【００８２】
図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃは、図８に示すセメントキルン用バーナ装置１ｂと比較して、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）が、仕切部（５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ）によって周方向に均等に４分割されている点が異なり、他は共通である。すなわち、図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃ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空気流路１１と、固体粉末燃料用流路２に隣接して外側に配置された第三空気流路１３と、第三空気流路１３よりも外側の最外殻の位置に配置された外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）とを備え、それぞれの第二空気流路（５１，５２，５３）は４個の開孔部に分割されている。つまり、図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃは、合計１５個の空気流路を備える。
【００８３】
外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）が、それぞれ仕切部（５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ）によって周方向に複数の開孔部に分割される点については、図６に示す態様と同じであるため、説明を割愛する。
【００８４】
図１１は、図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃ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１１に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０ｃは、制御のし易さを重視して構成したものであって、７基の送風ファンＦ１〜Ｆ７と、１２個の可変式ガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）を備える。
【００８５】
図１１に図示されたセメントキルン用バーナシステム２０ｃにおいて、送風ファンＦ１が連接された微粉炭搬送配管２２、送風ファンＦ２が連接された可燃性固形廃棄物搬送配管２３、及び送風ファンＦ３が連接された空気配管３０については、構成、用途共に、図３に示すセメントキルン用バーナシステム２０と同じである。また、送風ファンＦ４が連接された空気配管３１から分岐される４個の分岐管（３１１〜３１４）、送風ファンＦ５が連接された空気配管３２から分岐される４個の分岐管（３２１〜３２４）、及び送風ファンＦ６が連接された空気配管３３から分岐される４個の分岐管（３３１〜３３４）、並びに各ガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）については、構成、用途共に、図７に示すセメントキルン用バーナシステム２０ａと同じである。また、送風ファンＦ７が連接された空気配管３４については、構成、用途共に、図９に示すセメントキルン用バーナシステム２０ｂと同じである。
【００８６】
すなわち、図１１に示すセメントキルン用バーナシステム２０ｃは、送風ファン（Ｆ１〜Ｆ７）及び可変式のガスバルブ（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４，Ｂ３１〜Ｂ３４）により、各流路及び開孔部（２，４，１１，１３，５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）を通流する空気量を独立して制御できる。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や、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や、種々のセメントキルンの操業環境に対応した最適なバーナ火炎が非常に容易に得られると共に、排ガスに含まれるＮＯxを充分低下させることができる。
【００８７】
本発明者らは、上述したセメントキルン用バーナ装置（１，１ａ，１ｂ，１ｃ）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、セメントキルン内のガス温度分布、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が示す乱流の程度等の解析を行うことにより、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。
【００８８】
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に例示したセメントキルン用バーナ装置１に対応し、表２は、図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃに対応する。
【００８９】
＜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（１，１ｃ）のバーナ先端の直径：７００ｍｍ
【００９０】
【表１】
0006799687.tif 000002
【００９１】
【表２】
0006799687.tif 000003
【００９２】
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、（第一旋回内流を形成する）第一空気流路１１、（外側空気流路群５を構成する）３つの第二空気流路（５１〜５３）、及び可燃性固形廃棄物用流路４の、バーナ先端における空気流の流速（ｍ／秒）、一次空気比（体積％）、旋回羽根（２ａ，１１ａ）の旋回角度、及び開孔部使用割合（個数）が列挙されている。
【００９３】
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。また、「開孔部使用割合」とは、外側空気流路群５を構成する全流路数に対する空気流の通流が可能な領域の数を指す。より詳細には、開孔部使用割合は、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１〜５３）が複数の開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）に分割されている場合は、全開孔部数に対する、空気流を噴出する開孔部数の割合を指す。また、開孔部使用割合は、第二空気流路（５１〜５３）がそれぞれ各開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）によって分割されていない場合は、一の第二空気流路（５１〜５３）を１個の開孔部とみなした上で、全開孔部数に対する、空気流を噴出する開孔部数の割合を指す。
【００９４】
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、（第一の旋回内流を形成する）第一空気流路１１、（第一旋回外流を形成する）第三空気流路１３、（外側空気流路群５を構成する）３つの第二空気流路（５１〜５３）、及び可燃性固形廃棄物用流路４の、バーナ先端における空気流の流速（ｍ／秒）、一次空気比（体積％）、旋回羽根（２ａ，１１ａ，１３ａ）の旋回角度、及び開孔部使用割合（個数）が列挙されている。
【００９５】
図１に示すセメントキルン用バーナ装置１、又は図８に示すセメントキルン用バーナ装置１ｂの場合には、上記各項目の中では、外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１〜５３）から噴出される空気流のバーナ先端における流速（ｍ／秒）が特に重要である。また、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａ、又は図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃの場合には、３つの第二空気流路（５１〜５３）が分割されてなる、開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）から噴出される空気流の、バーナ先端における流速（ｍ／秒）が特に重要である。
【００９６】
なぜなら、上述したように、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させるためには、キルンバーナから噴出する空気流が乱流となる領域をバーナ火炎内に任意に形成できる必要があるためである。すなわち、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１〜５３）において、空気流を通流させる領域（第二空気流路そのもの、又は開孔部）を任意に選択し、更に、選択された通流領域における空気流の流量を独立して調整することで、バーナ火炎内の乱流の形成領域を制御してバーナ火炎を長炎化したり、短炎化したりすることが容易にできる。
【００９７】
さらに、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａ、又は図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃのように、第二空気流路（５１〜５３）が分割した開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）を有する場合には、第二空気流路（５１〜５３）において周方向に空気流の流量を異ならせることが可能である。例えば、可燃性固形廃棄物ＲＦを浮遊状態のままで燃焼させるためには、空気流が上向き（＋Ｚ方向）の乱流となる領域をバーナ火炎内に十分に形成する必要がある。上記セメントキルン用バーナ装置（１ａ，１ｃ）によれば、開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）単位で、通流される空気流の流量を制御できるため、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上向きの乱流を任意に形成できる。
【００９８】
かかる事情に鑑み、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１〜５３）、及び第二空気流路（５１〜５３）が分割された各開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）から噴出される各空気流の、バーナ先端での流速は、０ｍ／秒〜４００ｍ／秒であるのが好ましい。すなわち、特定の第二空気流路又は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、外側空気流路群５から空気流が完全に噴出されない場合は除外される。
【００９９】
また、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１〜５３）、及び第二空気流路（５１〜５３）が分割された各開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）から噴出される一次空気量の総量、すなわち送風ファンＦ４〜Ｆ６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Ｆ４〜Ｆ６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、バーナ火炎内の乱流の形成が不充分になる場合がある。
【０１００】
また、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１〜５３）、及び第二空気流路（５１〜５３）が分割された各開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）から噴出される空気流のバーナ先端流速が、４００ｍ／秒を超える場合には、バーナ火炎内の乱流の形成が過剰になる。このため、セメントキルン内の温度分布が不安定になると共にバーナ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があり、この結果、産するセメントクリンカの品質が悪化する場合がある。
【０１０１】
更に、セメントキルン用バーナ装置（１ｂ、１ｄ）のように、３つの第二空気流路（５１〜５３）が分割した開孔部（５１−１〜５１−４，５２−１〜５２−４，５３−１〜５３−４）を有する場合の開孔部使用割合（個数）は、１／１２〜１２／１２であるのが好ましい。ここで、開孔部使用割合とは、前記のとおり、複数の開孔部に分割された空気流路（群）の全開孔部数に対する、空気流を噴出する開孔部数の割合を指す。
【０１０２】
開孔部比率が１未満の場合、外側空気流路群５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、すなわち、図５又は図１０内のＺ１−Ｚ１線を通るＸＹ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６において、開孔部（５１−３，５１−４，５２−３，５２−４，５３−３，５３−４）から一次空気が噴出し、開孔部（５１−１，５１−２，５２−１，５２−２，５３−１，５３−２）からは一次空気が噴出しない態様である。
【０１０３】
なお、上記の好ましい態様は、鉛直上方側（＋Ｚ方向側）の開孔部（５１−１，５１−２，５２−１，５２−２，５３−１，５３−２）からの一次空気の噴出を必ずしも停止させる必要はない。すなわち、鉛直上方側（＋Ｚ方向側）の開孔部からの一次空気流と、鉛直下方側（−Ｚ方向側）の開孔部からの一次空気流を独立して制御することによって、鉛直上方側（＋Ｚ方向側）の開孔部からの一次空気流の流速を弱め、且つ鉛直下方側（−Ｚ方向側）の開孔部からの一次空気流の流速を強めることによっても形成できる。この形成方法によれば、外側空気流路群５から噴出される一次空気量の総量を変化させること無く、バーナ火炎内の乱流の形成状態を調整することができる。
【０１０４】
更に、図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃのように、第三空気流路１３（第一旋回外流）を備える場合、外側空気流路群５から噴出される空気流（第一直進外流群）が、隣接して内側に配置された第三空気流路１３からの旋回外流の旋回に影響されて、前記旋回外流の旋回方向と同方向に旋回させられる。かかる事情を考慮した好ましい態様として、例えば、第三空気流路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１０（ａ）、図６における−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外側空気流路群５からの空気流（第一直進外流群）を位置させることができる。具体的な一態様としては、図６内において、開孔部（５１−２，５１−３，５２−２，５２−３，５３−２，５３−３）から一次空気が噴出し、開孔部（５１−１，５１−４，５２−１，５２−４，５３−１，５３−４）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。
【０１０５】
このように、図５又は図１０に示すセメントキルン用バーナ装置（１ａ，１ｃ）の態様であれば、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させることが可能となる。これにより、バーナ火炎内に上昇効果を有する乱流が形成されるため、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できる。
【０１０６】
なお、図５又は図１０に示すセメントキルン用バーナ装置（１ａ，１ｃ）では、外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１〜５３）は、いずれも４個の開孔部に分割されるものとした。しかし、各第二空気流路（５１〜５３）の分割数は４個に限定されるものではなく、３個でも構わないし、５個以上であっても構わない。例えば、第二空気流路（５１〜５３）が６個以上の開孔部を備える場合には、第二空気流路（５１〜５３）が、一次空気の噴出のある開孔部と噴出のない開孔部を交互に隣り合わせて、一次空気を空間的に間欠的に噴出させるものとしても構わない。なお、この場合においても、それぞれの第二空気流路（５１〜５３）が備える各開孔部は、軸心Ｏを原点とした極座標上において、共通の偏角の位置に同心円弧状に配置される。
【０１０７】
このような開孔部の数及び配置態様を有する外側空気流路群５において、噴流のある開孔部と噴流のない開孔部を周方向に間欠的に配置し、極座標上において同一の偏角の位置に配置される全ての開孔部からの噴流の有無を同じとすることで、外側空気流路群５からの空気流は数本の直線外流の束として供給される。この結果、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を生じさせることができる。
【０１０８】
なお、上記の態様では、一次空気を噴出させる開孔部（便宜上「開孔部Ａ１」と呼ぶ。）と、一次空気を噴出させない開孔部（便宜上「開孔部Ａ２」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Ａ２は、一次空気を全く噴出させない開孔部としても構わないし、開孔部Ａ１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開孔部としても構わない。
【０１０９】
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（第一旋回内流を形成する）第一空気流路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化が図られると共に、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、バーナ装置の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。
【０１１０】
なお、図５に示すセメントキルン用バーナ装置１ａ、又は図１０に示すセメントキルン用バーナ装置１ｃのように、第一旋回外流を形成する第三空気流路１３を備える場合には、上記に加えて、第三空気流路１３の旋回角度（°）も同様の理由により重要な要素となる。
【０１１１】
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、外側空気流路群５、及び火炎内に取り込まれた上記二次空気との混合が過剰となる。この結果、固体粉末燃料によって形成されるバーナ火炎の温度が上昇すると共にバーナ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。
【０１１２】
旋回羽根１１ａによる第一旋回内流（第一空気流路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。この旋回角度が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旋回内流との混合が不充分となる。この結果、得られるセメントクリンカの品質が低下したり、排ガスに含まれるＮＯxの量が充分低下できない場合がある。一方で、上記旋回角度が５０°を超える場合、固体粉末燃料と第一旋回内流との混合が過剰となり、火炎の形状の制御が困難になることで、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。
【０１１３】
また、セメントキルン用バーナ装置（１ｂ，１ｃ）においては、旋回羽根１３ａによる第一旋回外流（第三空気流路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旋回外流との混合が不充分となる。この結果、得られるセメントクリンカの品質が低下したり、排ガスに含まれるＮＯxの量が充分低下できない場合がある。一方で、上記旋回角度が５０°を超える場合、固体粉末燃料と第一旋回外流との混合が過剰となり、火炎の形状の制御が困難になることで、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。
【０１１４】
各空気流路（２，４，１１，１３，５１，５２，５３）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。一方で、前記一次空気量を過剰に低減すると、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し、得られるセメントクリンカの品質が低下する場合がある。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、及び外側空気流路群５からの空気流の流量（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。
【０１１５】
以上によれば、セメントキルン用バーナ装置（１，１ａ）の運転前に、固体粉末燃料用流路２、及び第一空気流路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ておくと共に、運転時に、送風ファン（Ｆ１〜Ｆ６）による空気配管（２２，２３，３０〜３３）を流れる一次空気量の調整を行って各空気流路（２，４，１１）、及び外側空気流路群５を構成する各第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流のバーナ先端流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（１，１ａ）の運転条件を短期間に最適化することができる。
【０１１６】
同様に、セメントキルン用バーナ装置（１ｂ，１ｃ）の場合には、運転前に、固体粉末燃料用流路２、第一空気流路１１（第一旋回内流）、及び第三空気流路１３（第一旋回外流）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ておき、運転時に、送風ファン（Ｆ１〜Ｆ７）による空気配管（２２，２３，３０〜３４）を流れる一次空気量の調整を行って各空気流路（２，４，１１）、及び外側空気流路群５を構成する各第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流のバーナ先端流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（１ｂ，１ｃ）の運転条件を短期間に最適化することができる。
【０１１７】
次に、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）毎に、噴出される空気流のバーナ先端流速（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。
【０１１８】
具体的には、バーナ燃焼条件を後述する内容で固定して、シミュレーション（ソフトウェア：ANSYS JAPAN社製：FLUENT）によって検証を行った。すなわち、最外殻に位置する外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）毎に、当該第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流のバーナ先端流速を変化させた場合において、直径２０ｍｍ又は３０ｍｍの軟質プラスチックシートの燃え切りが、バーナ火炎中又は着地燃焼のどちらで生じるかを検証した。
【０１１９】
なお、シミュレーションは、送風ファン（Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６）によって空気配管（３１，３２，３３）を介して外側空気流路群５を構成する３つの第二空気流路（５１，５２，５３）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、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１の場合について行った。
【０１２０】
＜バーナ燃焼条件＞
微粉炭Ｃ及び可燃性固形廃棄物ＲＦの総発熱量：４２０ＧＪ／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）の寸法と形状：厚さ０．５ｍｍシートを直径２０ｍｍ又は３０ｍｍに打ち抜いた円形シート状
可燃性固形廃棄物用流路４から噴出される可燃性固形廃棄物流のバーナ先端流速と一次空気比：５０ｍ／秒、２体積％
上記総発熱量の内、可燃性固形廃棄物ＲＦとしての廃プラスチックからの発熱量寄与率（以後、「燃料代替率」と称す。）：３０熱量％又は６０熱量％
固体粉末燃料用流路２から噴出される固体粉末燃料流のバーナ先端流速、一次空気比及び旋回角度：５０ｍ／秒、５体積％、５°
第一空気流路１１から噴出される第一旋回内流のバーナ先端流速、一次空気比及び旋回角度：１５０ｍ／秒、２体積％、４０°
外側空気流路群５から噴出される第一直進外流群の一次空気比及び旋回角度：６体積％、０°
外側空気流路群５を構成する第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流のバーナ先端流速：表３のとおり
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
【０１２１】
このシミュレーション結果を、下記表３に示す。また、直径２０ｍｍの廃プラスチックを燃料代替率３０燃料％で使用した場合における、各水準のセメントキルン内のガスの温度分布状態を図１２に示す。
【０１２２】
具体的には、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１において、外側空気流路群５を構成する各第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される空気流のバーナ先端流速の組み合わせを異ならせた各水準の下で、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）の大きさや燃料代替率を変化させた３つの水準についてシミュレーションを行った。なお、水準Ｓ５として記載された、外側空気流路群５から噴出される空気流の態様は、現在、汎用的に使用されているセメントキルンバーナ装置の空気流の設定と同程度であり、評価の基準（ブランク）として位置付けられる水準である。
【０１２３】
【表３】
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【０１２４】
表３の結果によれば、図１に示すセメントキルン用バーナ装置１の場合、外側空気流路群５から噴出される空気流が、３つの第二空気流路（５１，５２，５３）のいずれか１つからのみ噴出される水準（Ｓ１，Ｓ２）が、複数の第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される水準（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）と比べて、可燃性固形廃棄物ＲＦのキルン内落下率を充分に低下できていることが確認される。特に、水準Ｓ２の下では、燃料代替率が５０熱量％であっても、直径が３０ｍｍの軟質プラスチックであっても、着地燃焼させることなく可燃性固形廃棄物ＲＦを燃焼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られることが確認される。
【０１２５】
また、外側空気流路群５から噴出される空気流が、３つの第二空気流路（５１，５２，５３）のいずれか１つからのみ噴出される水準（Ｓ１，Ｓ２）と、複数の第二空気流路（５１，５２，５３）から噴出される水準（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）とでは、外側空気流路群５からの一次空気量（＝流速）が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大きく異なっている。
【０１２６】
図１２に示す、直径２０ｍｍの廃プラスチックを燃料代替率２０燃料％で使用した場合（水準Ｓ１−１，Ｓ２−１，Ｓ３−１，Ｓ４−１，Ｓ５−１，Ｓ６−１）のセメントキルン内のガスの温度分布においても、水準（Ｓ１，Ｓ２）と水準（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）とは大きく異なった結果を示している。すなわち、水準（Ｓ１，Ｓ２）の下では、ガス温度が最高温となる位置がセメントキルン用バーナ装置１に近い状態、いわゆる短炎であることが分かる。これに対し、水準（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）の下では、ガス温度が最高温となる位置がセメントキルン用バーナ装置１から遠く、且つ温度分布曲線がよりなだらかである状態、いわゆる長炎であることが分かる。すなわち、本発明に係るセメントキルン用バーナ装置１によれば、単一の装置でありながらも、バーナ火炎を微粉炭Ｃの燃焼に好ましい長炎にも、可燃性固形廃棄物ＲＦの燃焼に好ましい短炎にも容易に実現できることが確認される。また、この検証結果から、他のセメントキルン用バーナ装置（１ａ，１ｂ，１ｃ）に対しても、同様の機能が実現できることが結論付けられる。
【０１２７】
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、最適なバーナ火炎を得るための調整を容易に行えることが分かる。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ      ：    セメントキルン用バーナ装置
２      ：    固体粉末燃料用流路
２ａ    ：    旋回羽根
３      ：    油用流路
４      ：    可燃性固形廃棄物用流路
５      ：    外側空気流路群
９      ：    軸線
１０      ：    旋回羽根の中心線
１１      ：    第一空気流路
１１ａ    ：    旋回羽根
１３      ：    第三空気流路
１３ａ    ：    旋回羽根
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ      ：    セメントキルン用バーナシステム
２２      ：    微粉炭配送配管
２３      ：    可燃性固形廃棄物搬送配管
３０，３１，３２，３３，３４      ：    空気配管
５１，５２，５３      ：    第二空気流路
５１ｂ，５２ｂ    ：    仕切部
５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ    ：    第二空気流路を周方向に仕切る仕切部
５１−１，５１−２，５１−３，５１−４    ：    第二空気流路５１が分割されてなる開孔部
５２−１，５２−２，５２−３，５２−４    ：    第二空気流路５２が分割されてなる開孔部
５３−１，５３−２，５３−３，５３−４    ：    第二空気流路５３が分割されてなる開孔部
３１１，３１２，３１３，３１４，３２１，３２２，３２３，３２４，３３１，３３２，３３３，３３４      ：    分岐管
Ａ        ：    燃焼用空気
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３，Ｂ１４，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ２３，Ｂ２４，Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ３３，Ｂ３４      ：    可変式ガスバルブ
Ｃ        ：    微粉炭
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７  ：    送風ファン
ＲＦ      ：    可燃性固形廃棄物
ｔａ２      ：  固体粉末燃料用流路の径方向の幅
ｔａ５（ｔａ５１，ｔａ５２，ｔａ５３）    ：  外側空気流路群を構成する第二空気流路の径方向の幅
ｔｂ５（ｔｂ５１，ｔｂ５２）    ：  外側空気流路群を構成する第二空気流路同士の径方向の間隔
ｔａ１１    ：  第一空気流路の径方向の幅
【要約】
利用される燃料に応じて好ましい燃焼状態を運転操作の中で自在に形成可能なセメントキルン用バーナ装置を提供する。
本発明は、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、固体粉末燃料用流路と、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空気流路と、固体粉末燃料用流路よりも外側の最外殻に同心円状に配置され、空気流の直進手段を形成する３つ以上の第二空気流路を含む外側空気流路群と、第一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る。外側空気流路群を構成する３つ以上の第二空気流路は、第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流が合流して１つの空気流を構成可能な範囲で径方向に近接して配置され、第二空気流路のそれぞれから噴出される空気流の流量を、第二空気流路毎に独立して制御可能に構成されている。【図１】
0006799687.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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