(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流れ（７）によって回転窯（１）に供給され、一次燃料よりも低い発熱量を有する二次燃料（１０）の燃焼を向上する方法であって、前記回転窯（１）は、前記一次燃料用のバーナー本体（５）と各種流れ用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有し、二次燃料路（１９）と呼ばれる、前記複数の供給路のうちの１つは、前記二次燃料（１０）の前記第１の流れを供給するために設けられる方法において、
高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）を供給する管状の酸素ランス（１２）が、酸素路（２０）と呼ばれる、前記複数の供給路のうちの別の１つの内部又はその上に設けられ、前記酸素ランス（１２）は、その供給端に配置された傾斜ノズル（１４）を有し、前記酸素ランス（１２）は、前記傾斜ノズル（１４）から出射される前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）が、前記第１の流れ（７）に衝突する第２の流れ（８）を発生させるように位置決めされていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記回転窯（１）における排気ガス内の１種以上の汚染物質のレベルが計測され、前記排気ガス内における前記汚染物質のレベル又は前記汚染物質の合計のレベルが最小化されるように、前記酸素ランス（１２）が回転するか、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）の供給が調節されるか、或いは、前記酸素ランス（１２）が回転し、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）の供給が調節されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の流れ（８）が、前記バーナー組立体（３）から発生した後、５ｍ未満の範囲内で前記第１の流れ（７）に突き当たることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）が、前記回転窯（１）において過化学量論的総酸素対燃料比率となるような量で供給されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
回転窯（１）を備え、第１の流れ（７）によって前記回転窯（１）に供給される二次燃料（１０）の燃焼を向上することを意図した装置であって、前記回転窯（１）は、一次燃料を供給するバーナー本体（５）と各種流れ用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有し、前記複数の供給路のうちの１つは、前記一次燃料よりも少ない発熱量を有する前記二次燃料（１０）の前記第１の流れを供給する二次燃料路（１９）である装置において、
高酸素濃度ガス（１１）又は高酸素濃度液体（１１）を供給する管状の酸素ランス（１２）が、酸素路（２０）と呼ばれる、前記複数の供給路のうちの別の１つの内部又はその上に位置決めされ、前記酸素ランス（１２）は、その供給端に傾斜ノズル（１４）を有し、動作中、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）が前記傾斜ノズル（１４）から出射されたときに、前記第１の流れ（７）に衝突する第２の流れ（８）が、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）によって発生することを特徴とする装置。
【請求項６】
前記酸素ランス（１２）は、前記回転窯（１）内における前記傾斜ノズル（１４）の方向を示す角度位置指示部（１３）を有することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記傾斜ノズル（１４）は、前記酸素ランス（１２）の幾何学的中心軸（２７）に対して、５°〜４５°の角度（α）を成すことを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記酸素ランス（１２）は、その前記供給端において、非傾斜補助ノズル（１５）を有することを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記管状の酸素ランス（１２）は、前記酸素路（２０）において位置決めされ、ここにおいて、前記酸素路（２０）の内径（Ｄ）は、前記酸素ランス（１２）の外径ｄよりも大きいことを特徴とする、請求項５から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記酸素ランス（１２）は、酸素供給ライン（２２）に接続される２つの注入接続部（２３）を有することを特徴とする、請求項５から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記酸素路（２０）及び前記二次燃料路（１９）は、それらの供給端を繋ぐ幾何学線が、前記バーナー組立体（３）の幾何学的中心軸（４）と交差しないように、前記バーナー組立体（３）に配置されることを特徴とする、請求項５から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記二次燃料路（１９）及び前記酸素ランス（１２）は、前記第１の流れ（７）が前記第２の流れ（８）よりも垂直方向において高い位置で前記回転窯（１）に進入するように配置されることを特徴とする、請求項５から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
一次燃料を供給するバーナー本体（５）と各種流れ用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有する回転窯（１）を据え付ける方法であって、前記複数の供給路のうちの１つは、二次燃料（１０）の第１の流れを供給する二次燃料路（１９）であり、前記二次燃料（１０）は、前記一次燃料よりも少ない発熱量を有するものである方法において、
高酸素濃度ガス（１１）又は高酸素濃度液体（１１）を供給する管状の酸素ランス（１２）を、酸素路（２０）と呼ばれる、前記複数の供給路のうちの別の１つの内部又はその上に設置することと、前記酸素ランス（１２）は、その供給端に傾斜ノズル（１４）を有し、
動作中、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）が前記傾斜ノズル（１４）から出射されたときに、前記二次燃料（１０）の前記第１の流れ（７）に衝突する第２の流れ（８）が、前記高酸素濃度ガス又は高酸素濃度液体（１１）によって発生するように、前記酸素路（２０）において前記酸素ランス（１２）の位置を調節することと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記管状の酸素ランス（１２）が、前記酸素路（２０）に設置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
動作中、前記回転窯（１）における排気ガス内の１種以上の不要成分の含有量を計測することと、前記排気ガス内における前記不要成分の含有量又は前記不要成分の合計の含有量が最小化されるように、前記酸素路（２０）における前記酸素ランス（１２）の位置を調節することと、を備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセメントの製造時に使用される回転窯の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、回転窯は、多くの場合５０ｍを上回る窯長さ又は炉長さを有する大型の設備であり得る。  
異なる燃料が窯を加熱するために使用され得る。  
一般に、回転窯は、油、ガス、粉炭などの一次燃料用のバーナー本体を少なくとも１つ有する。いわゆる二次燃料と呼ばれるその他の付加的な燃料も任意で使用可能である。二次燃料としては、多くの材料が考えられるが、例えばプラスチック廃棄物、繊維廃棄物、古いタイヤなどが含まれる。これらの二次燃料は、一般的に、小粒、小片、小屑片などとして、圧縮空気によって供給される。通常、二次燃料の発熱量は、一次燃料よりも少ない。結果として、その完全燃焼には、多くの場合において、特に汚染物質の放出を防止又は抑制するための付加的な手段を要する。
【０００３】
回転窯の基本構造は、例えば、欧州特許出願公開第０８６６２９５Ａ１号に記載されている。欧州特許出願公開第０８６６２９５Ａ１号において、液体酸素を供給する酸素ランスを使用することによって燃焼を向上させることが提案されている。  
同様に、回転窯の基本構造が、例えば、欧州特許出願公開第１０６５４６１Ｂ１号に記載されている。ここにおいても、酸素の添加による二次燃料の燃焼の向上について提案されている。  
米国特許第６３１８２７８Ｂ１号において、本発明において構成されるような回転窯が記載されている。本文献においては、後部内燃領域における酸素ランスの使用について記載され、ここにおいては、バーナー本体の方向に対して角度を保って酸素供給を行うことも考慮に入れられている。  
欧州特許出願公開第０７２６４３７Ａ１号は、回転窯における異なる酸素ランスに関しており、ここにおいては、酸素ランスの１つがバーナー組立体の中心に導入されている。しかしながら、ここにおいては、二次燃料の使用については言及されていない。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、好ましくは通常入手可能なバーナー組立体を使用することによって回転窯における二次燃料の燃焼を向上させ、特に一酸化炭素の放出を抑制すると共に、それにより窒素酸化物などの規定限界値を超えるその他の不要汚染物質の放出を増加させないことを目的とする。  
この目的を達成するために、請求項１３に係る方法、並びに、請求項５に係る装置が採用される。単独又は組み合わせて使用可能である有利な実施形態が、それぞれ、従属項において開示されている。
【０００５】
本発明によれば、回転窯に供給される二次燃料の第１の流れの燃焼を向上する方法であって、回転窯バーナー組立体は、好ましくは、一次燃料を供給するように設計されたバーナー本体と各種媒体用の複数の供給路とを有し、幾何学的中心軸を有する円筒状のバーナー組立体を有し、供給路のうちの１つは、圧縮空気の流れによって例えば粒子状又は小片状の二次燃料を供給するように設計されている、二次燃料の燃焼を向上する方法は、高酸素濃度ガス、特に酸素ガス、或いは、高酸素濃度液体、特に液体酸素用の管状の酸素ランスが、その供給端に配置される傾斜ノズルを有し、バーナー組立体の供給路の内部又はその上に位置決めされ、それによって、酸素ランスは、ノズルから出射される酸素が、第１の流れに向かい当該流れに衝突又は突き当たる第２の流れを発生させるように、位置決めされていることを特徴とする。
【０００６】
酸素ランスは、好ましくは、バーナー組立体の供給路に（即ち、供給路の内部に）設置又は位置決めされる。このような実施形態では、酸素ランスは、バーナーの後端から（即ち、炉内部から離れている低温側から）もアクセス可能となる。  
しかしながら、また、酸素ランスは、供給路の上にも設置可能である。即ち、酸素ランスは、バーナーの高温側における（即ち、炉内部側）供給路の先端の上に設置可能である。後者の場合においては、特に、酸素ランスは短くてもよく、或いは、傾斜ノズルそれ自体から実質的に構成されていてもよい。  
使用される酸素ガスは、技術的に使用可能な純度及び濃度を有している。同様に、液体酸素もまた、工業的に使用可能な純度を有している。
【０００７】
本明細書において、
「高酸素濃度ガス」は、酸素（Ｏ２）の含有量が、５０体積パーセント〜１００体積パーセント、好ましくは８０体積パーセント〜１００体積パーセントであるガスを示し、
「酸素ガス」は、酸素（Ｏ２）の含有量が、９０体積パーセント〜１００体積パーセント、好ましくは９５体積パーセント〜１００体積パーセント、さらに好ましくは９９体積パーセント〜１００体積パーセント、好ましくは８０体積パーセント〜１００体積パーセントであるガスを示し、
「高酸素濃度液体」は、酸素（Ｏ２）の含有量が、５０体積パーセント〜１００体積パーセントである液体を示し、
「液体酸素」は、酸素（Ｏ２）の含有量が、９０体積パーセント〜１００体積パーセント、好ましくは９５体積パーセント〜１００体積パーセント、さらに好ましくは９９体積パーセント〜１００体積パーセントである液体を示し、
２つの流体流れは、それらがそれぞれの注入地点よりも下流側で合流可能なように、互いに傾斜した方向となっているときに、互いに衝突又は突き当たるようになっており、
「屈曲ノズル」は、「傾斜ノズル」の同意語であり、ノズルの上流側において、ランスの軸方向、即ち幾何学的中心軸、に対して非ゼロ角度を成す注入方向に流体の流れを向かわせるように、ランスの供給端に位置するノズルを示す。
【０００８】
バーナー組立体は、通常、その幾何学的中心軸が回転窯の長手方向軸と一致するように、窯の長手方向一端に位置している。燃焼ガスは、通常、バーナー組立体の反対側にある窯の長手方向端部から排出される。  
一般に、二次燃料は、回転窯のバーナー本体の上方に供給されるか、バーナー本体の上側領域に供給され、それにより、二次燃料が、バーナー本体の一次燃料火炎からの上昇熱によって点火され、周囲の酸素で燃焼される。  
二次燃料の点火前又は点火中に、特に第１の流れの二次燃料に対して酸素を供給することによって、二次燃料の燃焼が大幅に向上することが、実験によって分かっている。酸素又は高酸素濃度流体の第２の流れが二次燃料の第１の流れに合流又は衝突する場合に、その後の二次燃料の燃焼における一酸化炭素の発生が、２つの流れの衝突がない場合と比べて非常に少ない。
【０００９】
本発明によって、酸素ランスによって供給される酸素又は高酸素濃度流体が、回転窯において標的を定めずに酸素を供給する場合と比べて非常に効果的に使用することができる。  
なお、大型の回転窯用の典型的なバーナー組立体は、それ自体の長さが約１０ｍである場合があることに留意されたい。従って、（通常、バーナー組立体の幾何学的中心軸と一致する）主流方向又は二次燃料（第１の流れ）の流れ方向に対して斜めに伸びる酸素ランスを、設置又は組み立てに大幅な変更なしで、配置する実用的方法がない。  
本発明によれば、酸素ランスは、典型的なバーナー組立体に設けられる幾つかの供給路の１つに導入されるが、当該供給路は、窯の所定動作状態においては使用されない。例えば、このような供給路は、バーナー組立体の幾何学軸に平行であってもよい。酸素ランスの供給端における屈曲又は傾斜ノズルは、（酸素又は高酸素濃度流体の）第２の流れを所望の方向に向ける。  
二次燃料の使用時に、バーナー本体が一次燃料で動作し続けることにより、その後の回転窯の工程において、一次燃料の燃焼によって、二次燃料の完全燃焼が補助又は促進される。
【００１０】
一般に、本発明の目的を達成するために、二次燃料用の供給路に対する酸素ランス及びその傾斜ノズルの回転角度が正確な角度となるように使用可能な供給路内に酸素ランスを挿入（或いは、当該供給路上に酸素ランスを設置）すれば十分であり、それにより、第１の流れに対する第２の流れが正確な向きとなり、第１及び第２の流れの衝突を実現する。
【００１１】
特に、幾何学的に困難な条件下で回転窯において旋回流が起こり得る場合であっても、特に一酸化炭素などの排気ガス内の不要成分の量を計測し、酸素供給を微調整及び／又は修正して酸素ランスを回転させることにより不要成分の放出を最小限に抑えることは有用である。或いは、排気ガス内の各種不要成分の全てに対する許容値を少なくとも計測することは有用である。実際には、多くの国が、このような放出に対して最大値を課している。これにより、特に、窯内の流れ条件が複雑であったとしても、清浄燃焼が可能となる。前述の微調整が、供給路内に酸素ランスが設置されているときに、最も容易に実行可能である。
【００１２】
本方法は、第２の流れが、窯の内側長さの１０％未満、好ましくは窯の内側長さの４％未満に相当する、バーナー組立体からの距離で、第１の流れに衝突又は突き当たるように構成されることが好ましい。  
例えば、前述のような大型設備の場合に、本発明の方法は、第２の流れが、バーナー組立体から発生した後、５ｍ未満、好ましくは２ｍ未満の範囲内で第１の流れに突き当たるように構成されることが好ましい。この方法によって、酸素ランスからの酸素が、窒素酸化物の発生の増加の要因となり得る、回転窯のさらに下流側における一次燃料の燃焼時の温度上昇を主に起こさず、二次燃料の燃焼の促進に主に使用される。  
また、酸素ランスによって供給される酸素によって、僅かな過化学量論的比率、即ち炉における燃料に対する酸素の超過、がもたらされ、それにより、回転窯の長手方向における全ての燃料（一次及び二次燃料）の可能な限り完全な燃焼を実現する。
【００１３】
また、第１の流れとして回転窯に供給される二次燃料の燃焼を向上する、本発明に係るデバイスも開示されている。回転窯は、一次燃料用のバーナー本体と各種媒体用の複数の供給路とを備えるバーナー組立体を有し、二次燃料路と呼ばれる、供給路のうちの１つは、圧縮空気の流れによって例えば粒子状又は小片状の二次燃料の第１の流れを供給する供給路である。当該デバイス又は装置は、高酸素濃度ガス、特に酸素ガス、或いは、高酸素濃度液体、特に液体酸素用の管状の酸素ランスが、酸素路と呼ばれる、供給路のうちの別の１つの内部に設けられることを特徴とする。当該酸素ランスは、その供給端に配置される屈曲又は傾斜ノズルを有する。ノズルから出射される高酸素濃度ガス又は液体によって第２の流れが発生する。酸素ランスの傾斜ノズルは、回転窯の動作中、高酸素濃度ガス又は液体の第２の流れが、二次燃料路によって供給される二次燃料の第１の流れに衝突するように、位置決めされる。従って、酸素ランスの傾斜ノズルは、二次燃料用の第１供給路に向かって調整されるように正確に位置決めされる。
【００１４】
ノズルの正しい位置への配置を容易にするために、酸素ランスは、好ましくは、回転窯内における傾斜ノズルの方向／向きを示す手段（角度位置指示部）を有する。酸素ランスは、それが酸素路内に位置しているときに、バーナー組立体の後方又は後端において突出するそのような角度位置指示部を有することが好ましい。これは、例えば、酸素ランスの外側において傾斜ノズルと位置合わせされるマーク又は矢印であってもよい。当該マークが二次燃料用の二次燃料路の注入口に向いている場合、回転窯内のノズルは、正しい方向に（即ち、二次燃料路の供給端に）向いている。
【００１５】
本発明によれば、傾斜ノズルは、ランスの軸方向に対して、５°〜４５°の範囲の角度、好ましくは５°〜３０°の範囲の角度、さらに好ましくは５°〜２５°の範囲の角度、最も好ましくは１０°〜２０°の範囲の角度を成す。  
この方法によって、高酸素濃度流体の第２の流れが、バーナー組立体から発生した後、比較的短い距離の範囲内で二次燃料の第１の流れに突き当たることができる。高酸素濃度液体を使用した場合には、ノズルの設計が、第２の流れの特性に影響を及ぼし得る。特に、ノズルは、第２の流れにおける高酸素濃度液体の所望の微粒化度を実現するように設計可能である。  
特に適切なノズルの使用によって回転窯内において十分に長い酸素流れが確保されているときに、酸素ランス上の非傾斜ノズル、即ち酸素の軸方向の注入、によってある程度の燃焼の向上が実現されることが実験的に分かっている。このような理由により、前述の機能を担う、非傾斜補助ノズル又は傾斜角がより小さい補助ノズルを、第２ノズルとして、酸素ランスの端部に設けてもよい。
【００１６】
酸素ランスを通じて供給される酸素（Ｏ２）の割合は比較的低い。通常、回転窯に進入した酸素（Ｏ２）のうちの３％〜１０％、好ましくは４％〜６％が、酸素ランスを通じて供給される。これにより、酸素ランスの外径を、当該酸素ランスが配置される供給路の内径よりも小さくすることが可能となる。好ましくは、酸素ランスの外径は、酸素路の内径よりも少なくとも２０％小さい。  
典型的なバーナー組立体は、異なる燃料又はその他の目的のために、異なる幾つかの供給路を備える。それらのうちの１つは、酸素ランス用の酸素路として好適に選択され得る。前述の直径差によって、付着物が存在していても、酸素ランスを挿入、調整、又は取り外しする際の問題が発生しないことを確実にする。  
好ましくは、酸素ランスは、供給路内において回転可能且つ摺動可能に設置されており、これにより、酸素ランスの位置が自重によって（即ち重力によって）決定され、それにより十分に固定される。酸素ランスは、その重さによって、酸素路内の底部に常に確実に位置し、摩擦が十分に大きいことによって、酸素路内において偶発的に発生する不要なランスの回転又は変位を防止する。  
必要性及び寸法に応じて、比較的高い圧力下で酸素を酸素ランスに供給しなければならないときは、２つの可撓管を接続するためのフランジなどの２つの注入接続部を設け、前述のような、高酸素濃度流体の供給容器から酸素ランスへの管において圧力低下を低く抑えることが有利である。
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、傾斜ノズルから発生し第１の流れと一致／衝突する第２の流れの直径が、二次燃料の第１の流れの直径と比べて同一又は小さくなるように、酸素ランス及びそのノズルの寸法が決定され、酸素ランス及びそのノズルが液状又はガス状の高酸素濃度流体の供給源に接続されている。この方法によって、第２の流れの高酸素濃度流体の大部分が二次燃料（の第１の流れ）を通過して回転窯の上部領域に至るのが避けられる。当該上部領域においては、高酸素濃度流体が燃焼向上にほとんど寄与しない。
【００１８】
前述のように、補助ノズルが酸素ランスに設けられている場合に、当該補助ノズルは、そこから発生する酸素の移動範囲が回転窯内において可能な限り大きくなるように設計されている。これは、好ましくは補助ラバルノズルで実現されていてもよい。
【００１９】
本発明においては、バーナー組立体の適用可能な特徴を使用することが好ましいため、酸素路及び二次燃料路それぞれについて、（バーナー組立体の幾何学的中心軸に対して）対称位置が使用可能であるとは限らない。実際には、二次燃料及び酸素ランス用の２つの供給路をそれぞれ繋ぐ（仮想）幾何学線がバーナー組立体の幾何学的中心軸に交差しないことが有利である場合さえある。酸素ランスが第１の流れの斜め下に配置されていることにより、第２の流れが垂直方向直下から第１の流れに突き当たらない代わりに、やや側方から（即ち、下方から、ただし、二次燃料の第１の流れを通る垂直面に対して傾斜して）第１の流れに突き当たる。これにより、所望の旋回効果、並びに、その後の一次燃料の燃焼によって発生する一次火炎と二次燃料との混合性の向上をも、もたらし得る。また、当該配置を使用することによって、高酸素濃度流体流れが、その移動経路において一次燃料と主に反応せず、一次燃料用の燃焼空気によって大きくそれることはない。  
いずれの場合においても、第１の流れが、第２の流れよりも垂直方向において高い位置で回転窯に進入し、第２の流れが、垂直方向下方又は斜め下方から第１の流れに突き当たることが有利である。  
以下、図面に示す幾つかの実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】回転窯の概略縦断面図。
【図２】本発明に係るバーナー組立体の概略横断面図。
【図３】本発明に係る酸素ランスの中間部分を示す概略縦断面図。
【図４】本発明に係る酸素ランスの概略側面図。
【図５】本発明の動作原理を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、セメント２を製造する典型的な回転窯１を概略的に示し、粉末状のセメントが回転窯１を通過する。回転窯１の下端において、好ましくは略円筒状のバーナー組立体３が配置される。バーナー組立体３は、一次燃料が供給されるバーナー本体５を備える。回転窯１の運転中において、一次燃料の燃焼により一次火炎６が発生し、当該一次火炎により、窯における熱の大部分が発生する（即ち、５０％を上回る熱、好ましくは６０％を上回る熱）。しかしながら、特にバイオマスなどの代替燃料使用時における圧力増加を考慮して、一次燃料の燃焼によって、合計５０％未満の熱、好ましくは３０％未満、さらに好ましくは２５％未満の熱が窯において発生するように炉を運転することも可能である。なお、石炭又は油などの一般的な種類の燃料が一次燃料として広く使用されているが、代替燃料として知られる他の種類の燃料も一次燃料として使用可能であり、当該代替燃料は、単独又は一般的な種類の燃料と混合して使用され得ることに留意する。バーナー組立体３は、さらに、二次燃料１０用の供給路１９を少なくとも１つ備え、二次燃料１０は、綿毛としても知られ、通常、気流などの輸送流体流を用いて小片状で供給される。回転窯１において、二次燃料１０は第１の流れ７として注入される。本発明に係るバーナー組立体３において、窯の運転中に高酸素濃度の第２の流れ８を注入する酸素ランス１２も配置される。第１の流れ７及び第２の流れ８は、合流部９において合流するが、これは、二次燃料用の供給路１９に平行に伸びる酸素ランス１２が、その供給端において屈曲ノズル１４を有するためである。従って、第２の流れは、酸素ランス１２の幾何学的中心軸２７に対して角度α、また、バーナー組立体３の幾何学的中心軸４に対して角度αで存在する。即ち、一次及び二次燃料の燃焼によって発生する燃焼ガスは、回転窯１から排気フード２４に排出され、排気フード２４は、燃焼ガス内の特に汚染物質などの特定の成分の放出レベルを測定する分析部２５を備える。
【００２２】
図２は、バーナー組立体３を通る断面を示す。バーナー組立体３は、異なる領域に位置する供給トンネル、供給通路、又は供給路を個々に独立して備える。当該供給トンネルの幾つかは、バーナー組立体３の幾何学的中心軸４に対して同心であり、その他の供給トンネルは偏心している。バーナー組立体３は、全体に亘って、外側絶縁体２６を有し、外側絶縁体２６は、環状空間として形成される供給路１６を囲んでいる。これは、例えば、一次空気の供給に使用され得る。さらに内側においては、別の供給路が形成され、当該供給路は、例えば、一次燃料としての粉炭の供給に使用され得る。そこからさらに内側においては、さらに別の供給路が形成され、当該供給路もまた、例えば、中心に供給される空気に対して使用され得る。図示の実施形態においては、後者の付加的な供給路１８内において、二次燃料１０を供給する少なくとも１つの供給路１９、ここにおいてはさらなる説明が省略される目的のための２つのさらなる供給路１８、並びに、酸素ランス１２用の供給路２０が形成される。酸素ランス１２用の供給路２０は、酸素ランス１２に対する任意の断熱体を任意で備え、酸素ランス１２の外径よりも大きい内径Ｄを有し、特に少なくとも２０％大きい。図２に示す実施形態においては、二次燃料用の供給路１９は、酸素ランス１２の供給路２０の斜め上方に位置する。
【００２３】
図３は、傾斜ノズル１４と任意で設置可能な予備ノズル１５とを有する酸素ランス１２の端部をさらに明確に示す概略縦断面図である。酸素ランス１２は、外径ｄと幾何学的中心軸２７とを有する。動作中、傾斜ノズル１４は、酸素ランス１２の幾何学的中心軸２７に対して角度αで高酸素濃度の第２の流れ８を注入する。第２の流れ８は、交差領域９において、二次燃料の第１の流れ７に突き当たる。この交差領域９は、酸素ランス１２の供給端から、５ｍ未満、好ましくは２ｍ未満の距離Ｅを有している。これにより、５°〜４５°、好ましくは５°〜３０°、より好ましくは５°〜２５°、最も好ましくは１０°〜２０°の傾斜ノズル１４の角度αが実現される。
【００２４】
図４は、酸素ランス１２の全体、並びに、酸素タンク２１を有する接続ラインの概略縦断面図である。後部領域において、酸素ランス１２は、角度位置指示部１３を有し、角度位置指示部１３に基づいて、操作者が回転窯１内部において設置されたランス１２の傾斜ノズル１４がどの方向にあるかを確認することが可能となる。酸素ランス１２は、好ましくは、管状の酸素供給ライン２２を接続するための２つの注入フランジ２３を有し、供給ライン２２によって、液状又はガス状の高酸素濃度流体１１を、圧力損失を少なく酸素タンク２１から供給可能である。なお、高酸素濃度流体の化学的純度は本発明の方法において重要ではなく、従って、前述の高酸素濃度流体は、酸素、或いは、例えば５０体積パーセント、好ましくは８０体積パーセントを上回る酸素含有量の高酸素濃度ガス又は液体であってもよいことに留意されたい。
【００２５】
図５は、バーナー組立体３の排出口における空間的配置をさらに示す。高酸素濃度流体の第２の流れ８が、交差領域９において、供給路１９からの二次燃料の第１の流れ７に下方から斜め側方に突き当たっていることが分かる。第２の流れ８は、酸素ランス１２の傾斜ノズル１４によって斜めに発生され、それによって、傾斜ノズル１４の正確な方向が、バーナー組立体３の外側から角度位置指示部１３を使って確認可能である。バーナー組立体３の他の供給路１８は、本発明の方法にほとんど影響を及ぼさない。
【００２６】
本発明においては、回転窯用のバーナー組立体の新しい構造を考慮しているが、本発明は、本発明において酸素ランスを挿入する必要がある場合に供給路が使用可能である既存のバーナー組立体の据え付けに特に有用である。二次燃料を対象とした、ガス状又は液状酸素、或いは、高酸素濃度ガス又は液化ガスの供給は、燃焼工程を大幅に改善し、結果として、排気物質、特に一酸化炭素の排出を大幅に抑制する。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  第１の流れ（７）によって回転窯（１）に供給され、圧縮空気の流れにおいて好ましくは粒子状又は小片状である二次燃料（１０）の燃焼を向上する方法であって、前記回転窯（１）は、一次燃料用のバーナー本体（５）と各種媒体用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有し、二次燃料路（１９）と呼ばれる、前記供給路のうちの１つは、前記二次燃料（１０）の前記第１の流れを供給するために設けられる方法において、
高酸素濃度ガス、好ましくは酸素ガス（１１）、或いは、高酸素濃度液体、好ましくは液体酸素（１１）を供給する管状の酸素ランス（１２）が、酸素路（２０）と呼ばれる、前記供給路のうちの別の１つの内部又はその上に設けられ、前記ランス（１２）は、その供給端に配置される傾斜ノズル（１４）を有し、前記酸素ランス（１２）は、前記ノズル（１４）から出射される前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）が、前記第１の流れ（７）に衝突する第２の流れ（８）を発生させるように位置決めされていることを特徴とする方法。
［２］  前記回転窯（１）における排気ガス内の特に一酸化炭素（ＣＯ）である１種以上の汚染物質のレベルが計測され、前記排気ガス内における前記汚染物質のレベル又は前記汚染物質の合計のレベルが最小化されるように、前記酸素ランス（１２）が回転するか、前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）の供給が調節されるか、或いは、その両方であることを特徴とする［１］に記載の方法。
［３］  前記第２の流れ（８）が、前記バーナー組立体（３）から発生した後、５ｍ未満、好ましくは２ｍ未満の範囲内で前記第１の流れ（７）に突き当たることを特徴とする［１］又は［２］に記載の方法。
［４］  前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）が、前記回転窯（１）において過化学量論的総酸素対燃料比率となるような量で供給されることを特徴とする［１］から［３］のいずれか１項に記載の方法。
［５］  回転窯を備え、第１の流れ（７）によって前記回転窯（１）に供給される二次燃料（１０）の燃焼を向上することを意図した装置であって、前記回転窯（１）は、一次燃料を供給するバーナー本体（５）と各種媒体用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有し、前記供給路のうちの１つは、圧縮空気の流れにおいて好ましくは粒子状又は小片状である前記二次燃料（１０）の前記第１の流れを供給する二次燃料路（１９）である装置において、
高酸素濃度ガス（１１）、好ましくは気体酸素、或いは、高酸素濃度液体（１１）、特に液体酸素を供給する管状の酸素ランス（１２）が、酸素路（２０）と呼ばれる、前記供給路のうちの別の１つの内部又はその上に位置決めされ、前記酸素ランス（１２）は、その供給端に傾斜ノズル（１４）を有し、動作中、前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）が前記傾斜ノズル（１４）から出射されたときに、第２の流れ（８）が、前記第１の流れ（７）に衝突する前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）によって発生することを特徴とする装置。
［６］  前記酸素ランス（１２）は、前記回転窯（１）内における前記傾斜ノズル（１４）の方向を示す角度位置指示部（１３）を有し、ここにおいて好ましくは、前記角度位置指示部（１３）は、その後端において、前記バーナー組立体（３）から突出しており、前記管状の酸素ランス（１２）は、前記酸素路（２０）において好適に位置決めされていることを特徴とする［５］に記載の装置。
［７］  前記傾斜ノズル（１４）は、前記酸素ランス（１２）の幾何学的中心軸（２７）に対して、５°〜４５°、好ましくは５°〜３０°、さらに好ましくは５°〜２５°、最も好ましくは１０°〜２０°の角度（α）を成すことを特徴とする［５］又は［６］に記載の装置。
［８］  前記酸素ランス（１２）は、その前記供給端において、非傾斜補助ノズル（１５）、好ましくは補助ラバルノズルを有することを特徴とする［５］から［７］のいずれか１項に記載の装置。
［９］  前記管状の酸素ランス（１２）は、前記酸素路（２０）において位置決めされ、ここにおいて、前記酸素路（２０）の内径（Ｄ）は、前記ランス（１２）の外径ｄよりも実質的に大きく、好ましくは少なくとも２０％大きいことを特徴とする［５］から［８］のいずれか１項に記載の装置。
［１０］  前記酸素ランス（１２）は、特に可撓管状である酸素供給ライン（２２）に接続される２つの注入接続部（２３）、好ましくは２つの注入フランジを有することを特徴とする［５］から［９］のいずれか１項に記載の装置。
［１１］  前記酸素路（２０）及び前記二次燃料路（１９）は、それらの供給端を繋ぐ幾何学線が、前記バーナー組立体（３）の幾何学的中心軸（４）と交差しないように、前記バーナー組立体（３）に配置されることを特徴とする［５］から［１０］のいずれか１項に記載の装置。
［１２］  前記二次燃料路（１９）及び前記酸素ランス（１２）は、前記第１の流れ（７）が前記第２の流れ（８）よりも垂直方向において高い位置で前記回転窯（１）に進入するように配置されることを特徴とする［５］から［１１］のいずれか１項に記載の装置。
［１３］  一次燃料を供給するバーナー本体（５）と各種媒体用の複数の供給路（１６、１７、１８、１９、２０）とを有するバーナー組立体（３）を有する回転窯（１）を据え付ける方法であって、前記供給路のうちの１つは、二次燃料（１０）の第１の流れを供給する二次燃料路（１９）であり、前記二次燃料（１０）は、圧縮空気の流れにおいて好ましくは粒子状又は小片状である方法において、
高酸素濃度ガス（１１）、好ましくは気体酸素、或いは、高酸素濃度液体（１１）、特に液体酸素を供給する管状の酸素ランス（１２）を、酸素路（２０）と呼ばれる、前記供給路のうちの別の１つの内部又はその上に設置することと、前記酸素ランス（１２）は、その供給端に傾斜ノズル（１４）を有し、
動作中、前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）が前記傾斜ノズル（１４）から出射されたときに、第２の流れ（８）が、前記二次燃料（１０）の前記第１の流れ（７）に衝突する前記高酸素濃度ガス又は液体（１１）で発生するように、前記酸素路（２０）において前記ランス（１２）の位置を調節することと、を備えることを特徴とする方法。
［１４］  前記管状の酸素ランス（１２）が、前記酸素路（２０）に設置される、［１３］に記載の方法。
［１５］  動作中、前記回転窯（１）における排気ガス内の特に一酸化炭素（ＣＯ）である１種以上の不要成分の含有量を計測することと、前記排気ガス内における前記汚染物質の含有量又は前記汚染物質の合計の含有量が最小化されるように、前記酸素路（２０）における前記ランス（１２）の位置を調節することと、を備える［１４］に記載の方法。
【符号の説明】
【００２７】
１  回転窯
２  セメント
３  バーナー組立体
４  バーナー組立体の幾何学的中心軸
５  バーナー本体
６  （一次燃料の燃焼による）一次火炎
７  （二次燃料の）第１の流れ
８  （高酸素濃度流体の）第２の流れ
９  第１及び第２の流れの交差領域
１０  二次燃料
１１  高酸素濃度流体
１２  酸素ランス
１３  角度位置指示部
１４  傾斜ノズル
１５  補助ノズル
１６  第１供給路
１７  第２供給路
１８  さらなる供給路
１９  二次燃料用の供給路
２０  酸素ランス用の供給路
２１  酸素タンク
２２  酸素ライン
２３  注入フランジ
２４  排気フード
２５  分析部
２６  絶縁体
２７  酸素ランスの幾何学的中心軸
α  ノズル角度
Ｄ  酸素ランス用の供給路の直径
ｄ  酸素ランスの直径
Ｅ  交差領域とバーナー組立体との距離
【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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