(57)【要約】【課題】  工場の作業用圧縮空気等を利用して１０００℃以上の高温の間欠ジェットによって衝撃波を発生できて粉砕能力を高める。【解決手段】  高速脈動ジェットバーナ装置１は、高温燃焼ガス流Ｇが衝撃波として噴出する放射口と、燃料及び空気を供給する側の上流側開口部とを有する燃焼筒２０と、高圧の燃料Ｆが間欠的に供給されて、燃焼筒２０上流側開口部１５から該燃焼筒内部に霧状に液体燃料を噴射する燃料噴射ノズル４と、該燃料噴射ノズル４の周囲から燃焼筒２０の上流側開口部を経て該燃焼筒内部に高圧の燃焼用空気Ａ１を供給する燃焼用空気供給筒３０、４０と、燃料噴射ノズル４に供給量を繰り返し増減しつつ、即ち間欠的に液体燃料を供給するボッシュ型のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射ポンプ５１とから構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃焼空間と該燃焼空間に液体燃料と空気とを供給する上流側開口部と、燃焼空間から高温の燃焼ガス流を噴出させる放射口とを含む燃焼筒と、
高圧の液体燃料が供給されて、燃焼筒の上流側開口部から該燃焼筒内部に霧状に液体燃料を噴射する高圧燃料噴射手段と、
高圧燃料噴射手段の周囲から燃焼筒の上流側開口部を経て燃焼筒内部に高圧の燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、から成るバーナ装置であって、
バーナ装置が、上記の高圧燃料噴射手段に間欠的に繰り返し液体燃料を供給する燃料供給手段を含んで、高温燃焼ガス流を衝撃的に生じさせるようにした高速脈動ジェットバーナ装置。
【請求項２】
上記バーナ装置には、さらに、低圧燃料噴射手段を上流側開口部に設けて、液体燃料を供給して燃焼筒で常時燃焼させるようにした請求項１に記載のバーナ装置。
【請求項３】
燃料供給手段が、シリンダ内のプランジャの往復動作によって液体燃料を間欠的に加圧して高圧燃料噴射手段に噴射供給する請求項１又は２に記載のバーナ装置。
【請求項４】
燃料供給手段が噴射サイクルを可変調整する請求項３に記載のバーナ装置。
【請求項５】
燃料供給手段が噴射サイクル当たりの燃料噴射量を可変調整する請求項３又は４に記載のバーナ装置。
【請求項６】
燃焼用空気供給手段が、高圧燃料噴射手段の周囲の内側の高圧の１次燃焼用空気を上流側開口部を経て該燃焼筒内部に供給する１次燃焼用空気供給部と、
該１次燃焼用空気供給部の外側から低圧の主燃焼用の２次燃焼用空気を旋回するように供給する２次燃焼用空気供給部と、
から成る請求項１ないし５いずれかに記載のバーナ装置。
【請求項７】
高圧燃料噴射手段が、高圧の液体燃料の供給を受けて、燃焼筒の上流側開口部の中央位置で該燃焼筒内部に霧状に噴射する燃料噴射ノズルを含む請求項１に記載のバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火炎ないし高温の燃焼ガスを脈動ジェット流として噴射するバーナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジェットバーナと呼ばれた燃焼器が知られており、この燃焼器は、１０００〜２５００℃の高温で、時には、ガス流速１２００ｍ／ｓ以上の高速の火炎ジェット流を発生させ、水分の多い汚泥や生ゴミ等の各種の廃棄物等の乾燥をしたり、有機物の熱分解、岩石の切断、破砕、穿孔などの広い分野で利用されていた。特に、バーナ内に、灯油などの液体燃料を噴霧して、酸素ガスを供給して、２５００℃に及ぶ燃焼ガスを音速を超える速度で放射して、上記の性能を発揮する高性能バーナもあった。
【０００３】
従来の別のバーナの一例として、特許文献１には、ケーシングと放射ノズルとから直結され、ケーシング内には、前部に空気を吸入して圧縮する軸流圧縮機と、圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ燃焼筒と、後部には、燃焼筒の後部に燃焼ガス流により回転させるタービンと、を備えて、タービンの回転軸を軸流圧縮機と直結して圧縮機を回転駆動させ、高温の燃焼ガスは、放射ノズルから高速で放射させるものである。
【特許文献１】特開平１１−３５１５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、このようなジェットバーナは、酸素− 液体燃料の組み合わせで、２５００℃に達する高温度を得ることもできて高性能であるが、特別の酸素配管や酸素ボンベと酸素圧縮用にタービンやコンプレッサーを設けて、複数の燃料噴射器を備えているので、構造が複雑で大きくなり、保守と点検に労力と時間とが必要であった。
【０００５】
特許文献１のバーナは、空気を自ら圧縮した高温ジェットを得るバーナであり、タービンの回転軸の軸動力を空気圧縮以外にも利用できる点で優れているが、ケーシングの圧縮機とタービン含む機構は、複雑で高価でありその維持管理も必要であるから、大型の廃棄物の処理・焼却設備には向いているが、小型簡便な処理設備に適当ではなかった。
【０００６】
さらに、上記のジェットバーナは、高温の超音速流れも得られ、物体に対する衝撃力も大きいけれども、バーナからはジェット流がほぼ定常状態で噴射されるので、破砕や粉砕にはなお十分な能力が発揮されないという難点があった。
【０００７】
本発明は、比較的低圧の作業用圧縮空気を利用して１０００℃以上の高温のジェット流を脈動的に噴射させるようにして、燃焼と共に、破砕や粉砕の能力を十分に高めたバーナ装置を提供するものである。
【０００８】
本発明は、また、構造が簡単で小型であり、耐久性に優れ、且つ、保守点検が容易な利用範囲の広いバーナ装置を提供するものである。
【０００９】
本発明は、特に、汚泥等の水分の多い廃棄物においても短時間で乾燥粉末にできるバーナ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のバーナ装置は、燃焼筒にバーナ本体の燃焼筒に液体燃料と高圧空気とを供給して、焼筒空間内で燃焼させて、火炎を放射口から高速に放射させるものであるが、本発明においては、燃焼筒に設けた高圧燃料噴射手段に、燃料供給量を増減させて間欠的又は脈動的に液体燃料を供給するようにして、火炎を間欠的又は脈動的に放射させる高速脈動ジェットバーナ装置とし、火炎ないしジェットの衝撃力を高めて、これにより、破砕や粉砕の処理能力を高めるのである。
【００１１】
即ち、高圧燃料噴射手段は、燃焼筒の上流側開口部に設けられて、燃料供給手段からの液体燃料を高圧で間欠的に又は脈動的に霧状に燃焼筒内に噴射するものであり、燃焼筒内では、その霧状の燃料は、その周囲に燃焼用空気供給手段から高圧で供給された空気によって燃焼させ、１０００℃以上の高温ガスとし、放射口からは、高速で脈動的に高温ジェットを得ることができ、燃料の供給に高圧と低圧とのサイクルを繰り返して介在させることにより、高圧供給の時に火炎ないし高温の燃焼ガスを衝撃流れとして作用させ、ジェットの時間的な強弱の振動も加わって、被処理物の攪拌混合、破砕・粉砕などの処理能力を高めることができる。
【００１２】
この明細書で、脈動的ジェットは、ジェットの強度ないし速度が周期的に変動させることを言うが、間欠的、即ち、ジェットが周期の一時的に停止するような噴射の形態も含むものとする。
【００１３】
また、燃焼筒の放射口の寸法形状を設定して、燃料供給量と空気供給量とを制御することにより、燃焼筒の放射口から高速の酸化炎、還元炎あるいは長炎のジェット流を発生させることができ、ジェットの速度も放射口付近でマッハ数１以上の超音速流とすることができ、多様な被処理物、特に廃棄物に対して脱水、乾燥することができ、さらに高温に加熱することにより、粉砕や、炭化、特に、溶融の処理を行うことができ、広範囲な応用が可能である。
【００１４】
本発明のバーナ装置は、上記の間欠供給用の高圧燃料噴射手段と共に、低圧燃料噴射手段を上流側開口部に設けて、液体燃料を供給して燃焼筒で常時燃焼させるようにすることもでき、これにより、間欠供給した燃料霧の着火を容易にして、燃焼室内で燃焼を維持しながら、間欠的にジェットを放射することができる。
【００１５】
さらに、本発明においては、低圧燃料噴射手段からの定常的な燃料供給量を高めることにより定常的な燃焼流に、上記の間欠供給用の高圧燃料噴射手段ジェットを重畳して、脈動的なジエットを放射することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の高速脈動ジェットバーナ装置は、内部に燃焼空間と該燃焼空間に液体燃料と空気とを供給する上流側開口部と、燃焼空間から高温の燃焼ガス流を噴出させる放射口と、を有する筒状の燃焼筒と、高圧の液体燃料が供給されて、燃焼筒の上流側開口部から該燃焼筒内部に霧状に液体燃料を噴射する高圧燃料噴射手段と、該高圧燃料噴射手段の周囲から燃焼筒の上流側開口部を経て該燃焼筒内部に高圧の燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、から成り、バーナ装置は、高圧燃料噴射手段に燃料を間欠的又は脈動的に供給する燃料供給手段を備えていることを特徴としている。
【００１７】
高圧燃料噴射手段は、上記液体燃料を霧化して燃焼室に供給するが、この高圧燃料装置には、燃料供給手段から液体燃料を高圧にして間欠的に供給される。液体燃料には、適度の粘度と燃焼エネルギーの高い液体燃料であるが、ガソリン、灯油、軽油、重油や、その他アルコールなどが好ましく、特に、灯油、軽油及び重油が利用できる。特に、重油は高粘度であるときは、加温などして粘度調整をして利用することができる。
【００１８】
燃料供給手段には、液体燃料を間欠的に給送する装置が好ましく利用される。そのような間欠給送装置には、例えば、シリンダ中のプランジャの往復運動により燃料の給送と停止を繰り返し行なう装置が利用できる。
【００１９】
燃料供給手段は、このような間欠給送装置が燃料供給速度を制御することが好ましく、燃料噴射量を増やして、熱出力と放射ガス温度、及び衝撃力を大きくし、あるいは、燃料噴射量を減らすことにより熱量と衝撃力を小さくする制御ができる。
【００２０】
このために、燃料供給手段は、噴射サイクルを可変調整できるものが好ましい。燃料供給手段の供給量制御は、シリンダ内のプランジャの往復を可変速モータにより駆動することによって、往復サイクルを変えることができ、これにより、バーナ装置からの放射高温ガスのジェットの脈動サイクルを変更することができ、全体としての熱出力も調節できる。噴射サイクルの間隔を変えることにより、バーナの用途に応じて、単位時間当たりジェットの比較的低い衝撃サイクルから、より高い衝撃サイクルを発生させることができる。
【００２１】
さらに、燃料供給手段は、噴射サイクル当たりの燃料噴射量を可変調整するのが好ましい。そのために、シリンダ中のプランジャのストロークを実質的変更調整するようにしてもよく、火炎ジェットの熱出力を可変制御することができる。
【００２２】
このような間欠な供給手段には、プランジャの往復作動によって液体燃料を圧縮噴射するディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプが利用できる。例えば、ボッシュ型の燃料ポンプ等が利用できる。公知のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプを燃料供給手段として利用することにより、安価で且つ信頼性の高いバーナ装置を造ることができる。
【００２３】
燃焼用空気供給手段は、燃焼筒内に空気を供給して、高圧燃料噴射手段により霧状の燃料に空気を混合させて、燃焼させるものであり、好ましくは、空気供給量を調整して、還元炎から、煤発生のない完全燃焼炎、さらに、空気過剰域の酸化炎にまで渡って高温ジェット流を発生させられる。
【００２４】
この実施形態の燃焼用空気供給手段は、高圧燃料噴射手段の周囲の内側の高圧の１次燃焼用空気を、上流側開口部を経て、該燃焼筒内部に供給する１次燃焼用空気供給部を備えている。さらに、燃焼筒の内部で１次燃焼用空気供給部の外側から低圧の主燃焼用の２次燃焼用空気を供給する２次燃焼用空気供給部を含んでいる。
【００２５】
燃焼用空気供給手段は、高圧の圧縮空気を１次燃焼用空気として利用して、燃焼空間内で高圧燃料噴射手段からの霧状の液体燃料を燃焼をさせて、さらに、２次燃焼用空気として利用し、供給制御によって完全燃焼炎から空気過剰の高温ジェット流を発生させることができる。２次燃焼用空気は、燃焼室の後壁内に、１次燃焼用空気の廻りに多数の２次空気ノズルを配置して、これらノズルの先端から燃焼室に供給するのが好ましい。特に、燃焼筒内側壁に沿わせて流すことにより、燃焼筒の内壁を冷却して連続運転が可能になる。
【００２６】
１次燃焼用空気は、比較的低圧で供給され、例えば、空気圧力０．３〜１．０ＭＰａ(ゲージ圧、以下同じ)の範囲で供給することができる。このとき、２次燃焼用空気の供給圧は、例えば、０．１〜０．７ＭＰａの範囲の圧力で、１次空気圧よりも低圧にされている。本発明のバーナにおいては、上記圧力範囲の燃焼用空気は、工場の圧空用低圧配管から簡便に供給することができる利点がある。このような比較的低圧の１次燃焼用空気の供給においても、燃焼筒の放射項口からは、超音速の燃焼ガスジェットを得ることもできる。
【００２７】
尤も、１次燃焼用空気は、空気圧力１．０ないし１０ＭＰa程度の高圧としてもよく、これには、高圧圧空配管や高圧コンプレサーを利用することができ、高速のジェット流を比較的容易に得るができる。
【００２８】
高圧燃料噴射手段は、燃焼筒の上流側開口部の中央位置で該燃焼筒内部に霧状に噴射する高圧燃料噴射ノズルを含んでおり、燃料噴射ノズルは、高圧の燃料の間欠的な供給を受けて、液体燃料を霧化しながら燃焼筒に供給して、燃焼筒内で１次燃焼用空気に混合されて、爆発的に燃焼させる。燃料の霧化による冷却で燃料噴射ノズルの連続運転が可能である。燃料は、燃焼筒内圧に抗して十分に霧化でき且つ所要の流量が確保できる圧力でノズルに供給されるが、例えば、間欠供給の際のピーク圧力が２〜２０ＭＰａの高圧状態で、高圧燃料噴射ノズルに供給される。この供給圧力は、上記ディーゼルエンジン用の燃料噴射機により実現できる。
【００２９】
本発明のバーナ装置は、高圧燃料噴射手段と共に、低圧燃料噴射手段を備えることが好ましい。この実施形態では、低圧燃料噴射手段には、高圧燃料噴射手段の噴射部の近くで低圧の常時液体燃料を霧状に噴射して常時燃焼させるものである。
【００３０】
低圧燃料噴射手段も霧化用の高圧燃料噴射ノズルを燃焼室に向けて、好ましくは、その高温火炎域が、高圧燃料噴射手段の噴射部の先側に向けるのがよい。高圧燃料噴射手段から間欠的に液体燃料が噴射されたとき、低圧燃料噴射手段からは、高圧燃料噴射手段から高圧燃料のピーク圧よりは低圧にされた液体燃料による定常的継続的燃焼炎が高圧燃料噴射手段の噴射部の近くにあるので、確実に着火して燃焼させることができ、高圧燃料の燃焼室内での着火が安定化されてバーナ装置の運転ができる。
【００３１】
また、低圧燃料噴射手段からは、高圧燃料噴射手段よりも多量に燃料を供給することもでき、放射口からは、定常的な火炎ジェットに加えて、高圧燃料噴射手段からの間欠的に増加する火炎が重畳した脈動的な高温火炎ジェットが得られ、しかも、平均発熱量を高めこともできる利点がある。
【００３２】
低圧燃料噴射ノズル１６と共に又はこれに代えて、点火手段として、内燃機関のような点火プラグを採用して高圧噴射毎に点火することもでき、また種火として、他に焼玉やグロープラグも利用できる。
【００３３】
上述の高速脈動ジェットバーナ装置は、衝撃的に流束と圧力が変動するジェットにより、被処理物を加熱すると同時に粉砕して粒子化し、それら粒子の表面積を増加させ、圧力変動による被処理物や破砕物の撹拌を大きくするので、被処理物の乾燥を短時間で終了させることができる。有機質に富む汚泥等などで水分が多いスラッジでも、表面から順次解砕されるので塊の中心まで乾燥できる。水含有量分７０〜８０％の湿潤した被処理物でも、この実施形態のバーナを使用すれば、１回の処理で数％水分程度のダストとして回収できる。粉末化により被処理物のハンドリングが容易になる。
【００３４】
このような高速脈動ジェットバーナ装置を使用すれば、処理タンクの中で乾燥された被処理物、或は粉砕された被処理物は、バーナの排出ガスや気流に乗せて、処理タンクから自動的に排出されるので、特別な取り出し装置を設ける必要がない。
【００３５】
高速脈動ジェットバーナ装置は、バーナ火炎から被加熱物への熱伝達係数が大きいので、廃棄物等の被処理物に対する加熱処理能力が大きくでき、小型プラントであっても多量処理が可能になる。
【００３６】
高速脈動ジェットバーナ装置は、燃焼筒で燃焼したガスを、酸素を殆ど燃焼に使用して、還元炎または殆ど自由酸素のない無酸素炎に比較的に自由に調節することができ、従って、ジェットの温度は１０００℃以上という高温であっても、被処理物を酸化燃焼させないように調整することができる。従って、本装置では、製紙スラッジやビール粕の他に、原油スラッジ等の可燃性原料の炭化や乾燥処理も可能である。それ故、被処理物は再利用が可能で、この装置を用いた廃棄物処理システムを、廃棄物を再資源化するシステムに利用することも容易にできる。
【００３７】
この実施形態のバーナ装置は、ジェット流が直接被処理物と接触して熱交換する直接加熱式であるので熱効率がよい。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明実施例の高速脈動ジェットバーナ装置は、図１に示すように、バーナ本体２と、このバーナ本体に液体燃料を間欠的に供給する燃料供給手段を含んでいる。
【００３９】
バーナ本体２は、図４に詳細を示すが、高温燃焼ガス流Ｇが高速ジェットとして脈動的に噴出する放射口２５と、燃料及び空気を供給する上流側の開口部２４とを有する燃焼筒２０と含んでいる。燃焼筒２０は、上流側に内部に燃焼室２２０を含む基部ケーシング２２と、基部ケーシング２２の下流側にこれに燃焼室２３０が連通した放射筒２３を有し、放射筒２３の前端部に開口した小径の放射口２５を備えている。
【００４０】
バーナ本体２の基部ケーシング２２には、上流側開口部２４を設け、この開口部２４には、１次燃焼用空気Ａ１を供給する１次燃焼用の空気供給筒３０が、この例では、中心軸に同軸状に配置されている。この１次燃焼用空気供給筒３０の内側に、高圧燃料噴射ノズル４が配置されて、２．０〜２０．０ＭＰａ の範囲に加圧された液体燃料Ｆが該ノズルを通じて、間欠的に供給されて燃焼筒２０内部に供給される。
【００４１】
１次燃焼用空気供給筒３０は、１次燃焼空気用配管が接続され、この空気供給筒３０からは、該燃料噴射ノズル４の周囲から燃焼筒２０の上流側開口部２４を経て燃焼筒２０の燃焼室内部２２０、２３０に１次燃焼用空気Ａ１を供給する。１次燃焼用空気Ａ１は、０．３〜０．７ＭＰａ の範囲の、好ましくは０．７ＭＰａ で供給される。
【００４２】
さらに、燃焼筒の基部ケーシング２２には、３重の管１１、１２、１５により形成され、内管１５の内側には、さらに耐火物２３１で内張されている。ケーシングの３重管は、２層の連通する流路１３、１４を形成し、流路１４は、外管１１に設けた接続金具１１１と接続し、内側の流路１３は、フランジ部２２１に設けた空所を経て、開口部２４廻りに２次燃焼用空気供給部として設けた多数の空気ノズル３３に連通されている。
【００４３】
２次燃焼用空気供給部は、図４、図５及び図６に示すが、２次燃焼用空気Ａ２を供給する多数のこれら空気ノズル３３が、該１次燃焼用空気供給筒３０の外側を取り囲むように燃焼室に斜め内側に配向するように配置されている。２次燃焼用空気Ａ２は、上記外管１１の接続口金１１１に配管された空気配管から供給され、外管１１と中管１２の間の流路１３を経て、中管１２と内管１５との間の流路１４を経由して、ケーシングを空冷しながら、上記の多数の空気ノズル３３を透過して、燃焼筒２２０に供給され、高圧燃料噴射された霧化燃料を燃焼させる。
【００４４】
この例のバーナ本体２の燃焼筒２０は、図４に示すように、一般に耐熱鋼で円筒に形成した鉄皮と、鉄皮の内側を内張した耐火物で造らており、上流側バーナ基板２１と２次燃焼用ノズルを配置した基部ケーシング２２と、用途に応じて交換される下流側の放射筒２３と、から構成されている。
【００４５】
この例は、バーナ基板２１に一体に成すフランジ２１１、２２１、２２２、２３２によって分離可能に結合されて、これらフランジにより、分離可能にされている。
【００４６】
上流側バーナ基板２１は、図５に示すように、フランジ２１１の中央開口部に１次燃焼用空気供給筒３０が固定されて、１次燃焼用空気Ａ１を旋回させる複数の斜め面又は螺旋面を有する旋回羽根３５が、空気供給筒３０と高圧燃料噴射ノズル４を支持する内管３２との間に形成されている。高圧燃料噴射ノズル４は、内管３２に、フランジ３１、４１を介して固定されている。
【００４７】
バーナ基板２１の上には、図５及び図６に示すように、１次燃焼用空気供給筒３０の外側において、低圧燃料噴射ノズル１６と、該ノズル１６から霧化された液体燃料に着火する着火栓１７と、火炎モニターセンサー１８と、温度センサー１９とが搭載されている。
【００４８】
低圧燃料噴射ノズル１６からは運転中に常時燃料が供給されて、燃焼しており、耐火物を赤熱状態で加熱すると共に、高圧燃料噴射ノズル４からの間欠噴射燃料を噴射サイクル毎に着火させ燃焼させる。
【００４９】
低圧燃料噴射ノズル１６は、燃料供給量が少ないときは、高圧燃料噴射のノズルからの燃料霧を着火させるパイロットバーナとしての機能を果しているが、また、低圧燃料噴射ノズル１６からの燃料供給量を多くして、高温ガスを放射口２５から常時放射させる程度に、燃焼室内で継続的に燃焼させることができ、この定常燃焼炎に高圧燃料噴射ノズルからの間欠燃焼を重畳することにより、高温燃焼ガスの脈動的な放射を得ることができる。この場合、低圧燃料噴射ノズル１６からの平均的な燃料供給量を、高圧燃料噴射ノズル４からのそれよりも大きくすることもでき、このように、低圧燃料噴射ノズルは、バーナから大きな発熱量を提供することもできる。
【００５０】
基部ケーシング２２は、図４ないし図６に示すように、上流側フランジ２２１の中央開口部２４に高圧燃料噴射ノズル４、低圧燃料噴射ノズル１６と共に、着火栓１７と火炎モニターセンサー１８と温度センサー１９の各々の先端部が収容されている。
【００５１】
基部ケーシング２２の後端側壁部には、２次燃焼用空気Ａ２の燃焼室供給用に、多数の斜めの導管３３が取り付けられている。基部ケーシング２２は、中央開口部２４の外側では上流側フランジ２２１と下流側フランジ２２２との間に搭載され、その周壁１１は、例えば、螺旋状冷却流路１２を成すように互いに連通した外側と内側の二重の空冷チャンバー１３、１４を有しており、それらの内の外側チャンバー１３に入口１３ａから作業用の圧縮空気を２次燃焼用空気Ａ２として、供給されて、内側チャンバー１４から斜めの導管（２次燃焼用空気ノズル）３３に供給される。図７に上流側フランジの燃焼室側を見た図であるが、上流側フランジ２２１に設けた空気ノズル３３の配置を示しているが、多数の２次燃焼用空気ノズル３３は、高圧燃料噴射ノズル４と同芯円を形成するように耐火物中に埋め込まれて、空気ノズル３３のそれぞれの先端が斜めで且つ内側に向けて傾斜して、燃焼室２２０内に突出するように配置されている。
【００５２】
２次燃焼用空気ノズル３３の各々から供給された２次燃焼用空気Ａ２の流束は、燃焼筒の燃焼室２２２に旋回流として内壁を冷却しながら空気層を形成しており、燃焼筒２０壁面への熱負荷を軽減する。
【００５３】
燃焼筒下流側の放射筒２３は、その上流側フランジ２３２によって基部ケーシング２２の下流側フランジ２２２に取り替え可能に取り付けられ、放射口２５の開口度を小さくして超音速の衝撃力を大きくして粉砕力を高めることができる。
【００５４】
高圧燃料噴射ノズル４は、その下流側端に単孔または複数の燃料噴射孔を備え、高圧の燃料の間欠的供給を受けて、燃焼筒２０の上流側開口部２４の中央位置で該燃焼筒の燃焼室２２０、２３０内部に霧状に間欠的に噴射する。
【００５５】
高温高圧の強力な１次燃焼用空気Ａ１の旋回流は、噴射ノズル４の下流側に負圧部を形成して燃料の霧化と燃焼を促進する。
【００５６】
高圧燃料噴射ノズル４と低圧燃料噴射ノズル１６の取り付け位置とは、交換することもでき、その場合は、旋回した脈動噴射ガスを提供することができる。
【００５７】
バーナ装置には、図１に示すような燃料供給装置５０を備え、燃料噴射ノズル４に供給量を繰り返し増減しながら、即ち間欠的に燃料Ｆを供給する燃料噴射ポンプ５１と、これに燃料を常時供給する低圧の循環ポンプ５６と、燃料源として燃料タンク５５と、から成っている。
【００５８】
燃料噴射ポンプ５１は、ピーク圧力２．０〜２０．０ＭＰａ の範囲の、好ましくは３．０ＭＰａで、燃料噴射ノズル４に、液体燃料を間欠的に給送する。
【００５９】
燃料供給装置５は、高圧燃料噴射ノズル４に高圧で燃料を給送する装置であるが、図１においては、燃料噴射ポンプ５１は、燃料タンク５５から循環ポンプ５６で供給された燃料Ｆをポンプシリンダ５１０内の加圧室５１１に導入して、ポンプシリンダ内を往復するプランジャ５１２によって加圧室５１１内の燃料を加圧して、逆止弁を経て燃料噴射ノズル４に供給する。
【００６０】
この例は、プランジャ５１２をシリンダ内で往復させるのに、モータＭ１に接続したクランク軸と、そのクランクとプランジャとを連結したプランジャロッドと、を用いて、モータＭ１の回転でプランジャ５１２の往復速度を制御している。モータＭ１は、コントローラ６０により回転数制御されて、プランジャの往復速度により、燃料Ｆの供給量を制御することができる。
【００６１】
図２と図３に示す燃料噴射ポンプ５１は、間欠的に燃料Ｆを供給するためにディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ５１を利用した例である。この例は、ボッシュ型の燃料噴射ポンプであるが、シリンダ内をプランジャが往復し、シリンダの先側には、ギャは支弁を介して、シリンダ吐出口に連通して、吐出口から配管４１が、高圧燃料噴射手段として、上記のバーナ本体の燃料噴射ノズル４に接続されている。
【００６２】
図２及び図３で、シリンダ５１０には、供給量調節機構として、ポンプのシリンダの加圧室の内側壁に、供給孔５１６と逃がし孔５１７とが形成され、循環ポンプ５６の配管に接続されており、プランジャが後退時には、循環ポンプ５６からの液体燃料Ｆが供給孔５１６を通って、プランジャ５１２の上端面上で該加圧室５１１内に充填される。
【００６３】
この型のプランジャ５１２には、上端面の中心部に開口する貫通孔５１８が貫挿され、その貫通孔の下端がプランジャの側面に形成した傾斜溝５１４と連通としており、傾斜溝５１４は、プランジャが一定行程を上昇したときに、シリンダ５１０の上記の逃がし孔５１７に連通し、このときは、貫通孔５１８を通じて燃料をタンク５５側に戻すことができる。
【００６４】
供給量調節機構は、シリンダ５１０又はプランジャ５１２を軸廻りに回動させることにより、プランジャ５１２の傾斜溝５１４の逃がし孔５１７に連通するまでのプランジャの行程を変えるものであり、プランジャ５１２の行程を変えることにより、プランジャ５１２の上端面が加圧室５１１を、傾斜溝５１４が逃がし孔５１７に連通することなく移動することのできる行程によって燃料の吐出量が決められる。傾斜溝５１４が逃がし孔５１７に連通した時は、加圧室の燃料が逃がし孔５１７に流れて、その圧力が急速に下がり、吐出が停止する。シリンダ５１０又はプランジャ５１２の回動調節は、シリンダ５１０又はプランジャ５１２と連動した歯車５３２と、この歯車に噛み合うラック５３１を設け、コントローラ６０の入力部６１によって回転角度が設定される揺動モータＭ２によってラック５３１を前後に移動させて、傾斜溝５１４と逃がし孔５１７との軸方向距離Ｌ（図３（Ｂ））を設定することができる。
【００６５】
流量制御について、図２及び図３に示すように，コントローラ６０の設定により、サーボモータＭ２を制御して、制御ラックを移動制御し、ピニオン５３２の回動によりシリンダ５１０を回動して、プランジャ５１２のカットオフ行程Ｌを増減調整、それに応じて液体燃料の１往復サイクル当たりの吐出量が増減される。
【００６６】
プランジャ５１２には、図２及び図３において、下部にカムフオロア５２４が結合され、スプリング５１３によって下方向に付勢されて、カムフォロア５２４が、カム５２１に係合ており、カムの回転により、カムフォロア５２４が従動し、プランジャ５１２を往復させる。
【００６７】
カムの回転軸５２３には、 図１のように、モータＭ１が、連続回転可能に接続され、モータＭ１に回転速度が変更できるモータを使用して、カム５２が回転駆動される。カム軸５２のカム５２１によってプランジャがカム１回転に１回だけ間欠的に前進駆動されて燃料を加圧して給送する。
【００６８】
この例は、循環ポンプ５６に低圧燃料噴射ノズル１６を配管接続して、０．５ＭＰａ 前後の圧力で液体燃料を供給する。往復サイクルの制御、即ち、間欠ないし脈動火炎のサイクルは、コントローラ６０により、入力設定された回転速度で、モータＭ１の回転速度を制御して、プランジャの往復サイクルを制御することができる。回転速度は、例えば、０．１〜３００ｒｐｍに変更することもできる。
【００６９】
燃焼用空気として、工場内に配管されている圧縮空気を利用する。圧縮空気配管は、減圧弁と流量調整弁（不図示）を介して、上記の１次燃焼用空気Ａ１を供給する１次燃焼用の空気供給筒３０と、２次燃焼用空気Ａ２を供給する多数の空気のノズル３３とに、所定の流量で供給される。
【００７０】
このような圧縮空気配管が利用できない場合は、図１に示すように、高圧ブロワー６５からの圧力空気を、コントローラ６０の入力部６１によって制御される絞り弁６６で圧力制御して利用することもできる。
【００７１】
図８には、上記実施例のバーナを汚泥処理に使用した例を示すが、汚泥処理炉７０は、耐火物で内張した加熱処理容器７１を用いて、頂部７１２に、この実施例のバーナ装置のバーナ本体２を搭載して、バーナ本体２の燃焼筒２０を処理容器の半球状炉底７１１に向けて配設されている。この炉底７１１の内部には、スクリューコンベヤ７２が連通するように配置され、汚泥タンク７３の底部と連通している。容器側壁には、送風口７１３を設けてブロワー７４を接続して、炉底側に送風することができる。炉底７１１の他方の側壁には、排出部７１４を設けて導管により排出されている。
【００７２】
上記コンベヤ７２により汚泥タンク７３から汚泥Ｃを炉内に導入し、送風口７１２からブロワー７４によって炉内に空気供給しながら、バーナ１０からのジェット火炎Ｇによって汚泥に放射して、汚泥を乾燥粉砕し、排出口７１４から汚泥を乾燥した微粉として排出する。
【００７３】
バーナ本体２からの放射火炎は間欠的に強弱が繰り返されるのでが、放射火炎が弱まったときに乾燥されないで湿潤の重い物体は半球状の炉底７１１の中心側に戻り、再び放射火炎の強まったときに加熱乾燥されて炉底に沿って上昇する。これを繰り返しながら、汚泥は微粉化された部分から粒子として飛散して排出口７１４から排出される。これにより、乾燥した汚泥部分のみを乾燥ダストとして確実に排出して回収できる。排出された汚泥ダストは、集塵機(この例は、２段のサイクロン７５、７６)によって収集される。
【００７４】
この例は、汚泥処理炉７０から除塵した高温排気ガスを、ダンパー７７を介して、大気中に放出でき、また、導管７７１とダンパー７８及びブロワー７４とを経由して炉内に再循環できる構造にしている。排気ガスを放出するには、ダンパー７８の後の配管７７に適当なガスクーラとガス洗浄装置(いずれも不図示)を通して処理をした後、大気中に放出することができる。他方、炉の送風口７１３には、ブロワー７４と上記のダンパー弁７８により、大気に接続した導管７７２からの空気と、上記導管７７１からの炉排気とを切り替えて供給することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る実施例の高速脈動ジェットバーナ装置の概略説明図である。
【図２】高速脈動ジェットバーナ装置における燃料供給手段のプランジャポンプの一例を示す断面図。
【図３】燃料供給手段のプランジャポンプの吐出前の状態を示し（Ａ）プランジャポンプの燃料吐出を完了した時を示す（Ｂ）説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る高速脈動ジェットバーナ装置にバーナの縦断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る高速脈動ジェットバーナ装置のバーナ本体の部分詳細断面図を示す。
【図６】本発明の実施例に係る高速脈動ジェットバーナ装置のバーナ本体の端面図を示す。
【図７】本発明の実施例に係る高速脈動ジェットバーナ装置のバーナ本体のフランジから内部を見た端面図を示す。
【図８】本発明の高速脈動ジェットバーナ装置を利用した汚泥処理炉の模式的な縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００７６】
１    バーナ装置
２    バーナ本体
２０  燃焼筒
２４  開口部
２５  放射口
１６  ２次燃料供給手段
４    高圧燃料噴射手段
４０  燃料噴射ノズル
３０  燃焼用空気供給手段（１次燃焼用空気供給筒）
３３  ２次燃焼用空気ノズル
５０  燃料供給手段
５１  燃料供給ポンプ
５１１  シリンダ
５１２  プランジャ
Ｆ    燃料
Ｇ    高温燃焼ガス流
Ａ１  １次燃焼用空気
Ａ２  ２次燃焼用空気
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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