(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たセメントキルン用バーナー装置であって、
該複数の流路は、
固体粉末燃料流の旋回手段を備えた固体粉末燃料用流路と、
該固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置され、空気流の旋回手段を備えた第１の空気流路と、
該第１の空気流路に隣接して外側に配置された第２の空気流路と、
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た第３の空気流路であって、
該固体粉末燃料用流路、第１の空気流路、第２の空気流路及び第３の空気流路の各々を、該セメントキルン用バーナー装置の先端面まで延設したことを特徴とするセメントキルン用バーナー装置。
【請求項２】
前記複数の流路は、前記固体粉末燃料用流路と前記第３の空気流路との間に配された第４の空気流路を含む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ー装置。
【請求項３】
前記第１の空気流路を流れる空気の流量と、前記第２の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することのできる流量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のセメントキルン用バーナー装置。
【請求項４】
前記第３の空気流路を流れる空気の流量と、前記第４の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することのできる第２の流量制御手段を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載のセメントキルン用バーナー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭等の固体燃料を主な燃料とするセメントキルン用バーナー装置に関し、特に、火炎の調整機能を強化し、燃料種の変更、炉の操業環境に対する適応性を高めたバーナー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セメント焼成用キルンにおいては、同心円状に燃料流路と空気流とを配したバーナー装置を用い、複数の空気流路に対して空気量と旋回強度を配分することでキルン内の燃焼状態を調整することが行われてきた。
【０００３】
例えば、特公平４−７４６０３号公報に記載の微粉炭バーナー装置は、保炎機能を向上させて窒素酸化物の発生を抑制するための緩慢な燃焼を行うこと等を目的とし、同心円状に複数の流路を備えた微粉炭バーナー装置であって、微粉炭流路と、この微粉炭流路に隣接して内外に２つの空気流路が配置され、内側の空気流路に空気流を旋回させる手段を備える。
【０００４】
一方、ヨーロッパ特許第４２１９０３号には、一次空気量を低減し、火炎の調整範囲を拡大することにより、省エネルギーに貢献し、窒素酸化物の発生を抑えることを目的とし、同心円状に複数の流路を備え、固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置され、空気流の旋回手段を備えた第１の空気流路と、この第１の空気流路に隣接して外側に配置された第２の空気流路と、固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置された第３の空気流路とを備えたロータリーキルン用バーナー装置について特許がなされている。
【０００５】
また、上記の従来のバーナー装置等では、各空気流路を流れる空気量と旋回強度を調整するにあたって、流路内に固定された旋回羽根を用い、空気流路を流れる空気量の配分と連動して旋回強度を変化させたり、旋回羽根等の旋回手段を機械的に動かすことで旋回強度を変化させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のセメントキルン用バーナー装置によっても、多様な燃料を使用し、多品種のクリンカの品質確保と発生する窒素酸化物の低減を両立することは困難であって、満足することのできる性能を発揮するセメントキルン用バーナー装置を得ることが困難であった。
【０００７】
また、上記従来のバーナー装置を用いて多様な燃料及び炉の操業環境に対応して燃焼状態を調整するにあたって、流路内に固定された旋回羽根を用いた場合には、空気流路を流れる空気量と旋回強度を各々独立して調整できないという問題があった。さらに、旋回強度を変化させるための可動旋回手段を備えたバーナー装置では、高温にさらされるため、機械的可動部分の信頼性に問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来のセメントキルン用バーナー装置における問題点に鑑みてなされたものであって、焼成されるクリンカの品質を維持しながら、窒素酸化物の発生量を低減することができるセメントキルン用バーナー装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記に加え、機械的な信頼性を維持しながら、使用する固体粉末燃料の種類及び炉の操業環境等に応じて最適な火炎を得るための調整をより容易に行うことが可能なセメントキルン用バーナー装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の同心円筒状部材に仕切られた複数の流路を備えたセメントキルン用バーナー装置であって、該複数の流路は、固体粉末燃料流の旋回手段を備えた固体粉末燃料用流路と、該固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置され、空気流の旋回手段を備えた第１の空気流路と、該第１の空気流路に隣接して外側に配置された第２の空気流路と、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た第３の空気流路であって、該固体粉末燃料用流路、第１の空気流路、第２の空気流路及び第３の空気流路の各々を、該セメントキルン用バーナー装置の先端面まで延設したことを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１に記載の発明によれば、該固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置された第１の空気流路に旋回手段を設け、この第１の空気流路に隣接して外側に第２の空気流路を設けるとともに、固体粉末燃料用流路に旋回手段を設け、固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置した第３の空気流路にも旋回手段を設けたため、該バーナー装置での固体粉末燃料の燃焼性が改善され、セメントキルンで焼成されるクリンカの品質を低下させないで、窒素酸化物の発生量を低減することが可能となる。また、固体粉末燃料用流路を挟んで外側に２つの空気流路と内側に１つの空気流路を備えるため、各々の流路を流れる空気量を独立変化させることも可能となり、使用する固体粉末燃料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もできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセメントキルン用バーナ装置において、前記複数の流路は、前記固体粉末燃料用流路と前記第３の空気流路との間に配された第４の空気流路を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、さらに、第４の空気流路を固体粉末燃料用流路と第３の空気流路との間に配置したため、固体粉末燃料用流路を挟んで外側に２つの空気流路と内側に２つの空気流路を備えることとなり、空気量を独立して調整することのできる空気流路がさらに１つ増えるため、使用する固体粉末燃料の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整をより容易に行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のセメントキルン用バーナー装置において、前記第１の空気流路を流れる空気の流量と、前記第２の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することのできる流量制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、第１の空気流路を流れる空気の流量と、第２の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することができるため、空気流の旋回強度を調整するにあたって、従来の機械的可動部分を不要とするとともに、空気流の旋回を主体とした第１の空気流路と、空気流の直進を主体とした第２の空気流路を流れる全体の空気流量を変化させることなく旋回強度を調整することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のセメントキルン用バーナー装置において、前記第３の空気流路を流れる空気の流量と、前記第４の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することのできる第２の流量制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、第３の空気流路を流れる空気の流量と、第４の空気流路を流れる空気の流量とを各々独立して制御することができるため、固体粉末燃料用流路の外側だけでなく、内側についても、空気流の旋回を主体とした第３の空気流路と、空気流の直進を主体とした第４の空気流路を流れる全体の空気流量を変化させることなく旋回強度を調整することが可能となり、使用する固体粉末燃料の種類等に応じた最適な火炎を得るための調整をさらに容易に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるセメントキルン用バーナー装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明にかかるセメントキルン用バーナー装置（以下、「バーナー装置」と略称する）の第１実施例を示し、このバーナー装置１は、同心円状に複数の流路を備え、固体粉末燃料用流路２と、固体粉末燃料用流路２に隣接して外側に配置された第１の空気流路３と、第１の空気流路３に隣接して外側に配置された第２の空気流路４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３の空気流路５の合計で４つの流路を備える。尚、第３の空気流路５の内側には、オイルガン６等が配置される。
【００２０】
そして、上記４つの流路２〜５のうち、固体粉末燃料用流路２と、第１の空気流路３と、第３の空気流路５には、各々旋回手段としての旋回羽根２ａ、３ａ、５ａが固定されている。
【００２１】
図３は、上記バーナー装置１を含む燃焼システムの一実施例を示し、この燃焼システム１１は、第１ルーツブロア１２と、ファン１３と、第２ルーツブロア１４とを備える。微粉炭搬送配管１５に供給された微粉炭Ｃは第１ルーツブロア１２によって固体粉末燃料用流路２に供給され、ファン１３からの空気は、空気配管１６、１７、１８を介してバーナー装置１の第１の空気流路３及び第３の空気流路５へ供給され、第２ルーツブロア１４からの空気は、空気配管１９を介してバーナー装置１の第２の空気流路４へ供給される。そして、空気配管２０には、空気量を制御するためのダンパ２１が、空気配管１８にはダンパ２２が、空気配管１７にはダンパ２３が各々設けられているため、流路２〜５の各流路を流れる空気量を独立して制御することができる。これによって、微粉炭、石油コークスその他代替燃料等の固体粉末燃料の種類、及び種々の炉の操業環境に対応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。
【００２２】
次に、上記構成を有するバーナー装置１（実施例）と、上記特公平４−７４６０３号公報に記載の微粉炭バーナー装置（比較例）との試験例について表１を参照しながら説明する。尚、各々のバーナー装置におけるバーナー１次空気比、バーナー軸方向及び周方向のモーメンタムは、同表の下段に記載したとおりである。また、実施例及び比較例とも、クリンカの成分値から分かるように普通セメントを焼成した場合を示す。
【００２３】
【表１】
0003914448.tif 000002
【００２４】
同表から明らかなように、実施例では、焼成されたクリンカのフリーライムを良好な値に維持しながら、窯尻ＮＯｘ及びＥＰＮＯｘ（セメントキルンの下流に設置された電気集塵機出口ガスの窒素酸化物含有量）が比較例に比べて大幅に低下していることが分かる。また、窯尻温度も比較例と略々同様の値を示し、窯尻の酸素濃度が比較例よりも低いのに拘わらず窯尻において一酸化炭素が検出されておらず、キルン内の燃焼性が低下していないことが分かる。
【００２５】
図４及び図５は、本発明にかかるバーナー装置の第２実施例を示し、このバーナー装置３１は、同心円状に複数の流路を備え、固体粉末燃料用流路３２と、固体粉末燃料用流路３２の外側に配置された第１の空気流路３３及び第２の空気流路３４と、固体粉末燃料用流路３２の内側に配置された第３の空気流路３５及び第４の空気流路３６の合計で５つの流路を備える。すなわち、本実施例では、第１実施例の固体粉末燃料用流路２と第３の空気流路５の間にさらに第４の空気流路３６が配置された構成となっている。第３の空気流路３５の内側には、オイルガン３７等が配置される。
【００２６】
そして、５つの流路３２〜３６のうち、固体粉末燃料用流路３２と、第１の空気流路３３と、第３の空気流路３５には、各々旋回手段としての旋回羽根３２ａ、３３ａ、３５ａが固定されている。
【００２７】
図示を省略するが、本実施例においても、図３に示した燃焼システム１１と同様に、複数の送風機及び複数のダンパ等によって各空気流路３２〜３５の流路を流れる空気量を各々独立して制御することができるように構成される。
【００２８】
上記構成により、バーナー装置３１については、固体粉末燃料用流路３２を挟んで外側の第１の空気流路３３及び第２の空気流路３４、並びに内側の第３の空気流路３５及び第４の空気流路３６について各々独立して、空気流の旋回を主体とした空気流路と、空気流の直進を主体とした空気流路を流れる全体の空気流量を変化させることなく旋回強度を調整することができるため、使用する固体粉末燃料の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整をさらに容易に行うことが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるバーナー装置によれば、焼成されるクリンカの品質を維持しながら、窒素酸化物の発生量を低減することができるとともに、機械的な信頼性を維持しながら、使用する固体粉末燃料の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整をより容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるバーナー装置の第１実施例を示す正面図である。
【図２】図１のバーナー装置の縦断面図である（断面構造を明確化するため、図１に描かれているバーナー部材の厚み及び耐火物を省略）。
【図３】図１のバーナー装置を含む燃焼システムの一実施例を示すフロー図である。
【図４】本発明にかかるバーナー装置の第２実施例を示す正面図である。
【図５】図４のバーナー装置の縦断面図である（断面構造を明確化するため、図４に描かれているバーナー部材の厚み及び耐火物を省略）。
【符号の説明】
１      バーナー装置
２      固体粉末燃料用流路
２ａ    旋回羽根
３      第１の空気流路
３ａ    旋回羽根
４      第２の空気流路
５      第３の空気流路
５ａ    旋回羽根
１１    燃焼システム
１２    第１ルーツブロア
１３    ファン
１４    第２ルーツブロア
１５    微粉炭搬送配管
１６    空気配管
１７    空気配管
１８    空気配管
１９    空気配管
２０    空気配管
２１    ダンパ
２２    ダンパ
２３    ダンパ
３１    バーナー装置
３２    固体粉末燃料用流路
３２ａ  旋回羽根
３３    第１の空気流路
３３ａ  旋回羽根
３４    第２の空気流路
３５    第３の空気流路
３５ａ  旋回羽根
３６    第４の空気流路
３７    オイルガン
【図１】
0003914448.tif 000003
【図２】
0003914448.tif 000004
【図３】
0003914448.tif 000005
【図４】
0003914448.tif 000006
【図５】
0003914448.tif 000007