CN104379997A - 燃料燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够利用回转炉高效地燃烧难燃性燃料的燃料燃烧装置。本发明的燃料燃烧装置(201)在喷出口(g1)处具备多个内侧空气喷射口部(310)，所述内侧空气喷射口部在多个燃料喷射口部(235)的半径方向内侧且围绕虚拟轴(O)间隔配置为环状，并且使空气随着沿喷射方向(f1)前进而朝向围绕虚拟轴(O)的回转方向(t1)与半径方向(r1)的外侧方向之间的螺旋扩散方向(s01)喷射。在围绕虚拟轴(O)的方向上相邻的2个内侧空气喷射口部(310)之间形成有规定的内侧喷射口间隙，以使存在于多个内侧空气喷射口部(310)所形成的环状的内侧且喷射方向(f1)上的空气伴随在分别从多个内侧空气喷射口部(310)喷射的多个内侧空气流之间。

Description

燃料燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种用于水泥回转炉的燃料燃烧装置。更详细而言，本发明涉及一种能够使用难燃性燃料例如无烟煤、石油焦炭来降低燃料成本且不损害水泥的品质地制造水泥的燃料燃烧装置。

背景技术

通常，用于水泥熟料烧成装置的燃料燃烧装置中，将从水泥回转炉的上游侧投入到水泥回转炉内的水泥原料在通过水泥回转炉的旋转向下游侧移动的途中烧成为水泥熟料，并使该水泥熟料从将水泥回转炉的下游侧端部包围的窑前部向熟料冷却器侧移动来进行冷却(例如参考专利文献1)。

而且，如图20所示，在回转炉上安装有作为烧成原料的燃料燃烧装置的燃烧炉56a。该燃烧炉56a例如从外周侧依次配置有一次空气外流、煤炭流、一次空气内流、重油枪插入筒(未图示)。而且，一次空气外流为前进流，一次空气内流为回转流。一次空气内流/外流由单独风扇560向集管561，利用设置于集管561上的一对阀561a、561b的开度来调整内流/外流的分配。另外，图20的符号F表示风量计。

为了削减水泥原料的制造成本，正在推进在水泥熟料烧成装置的水泥回转炉中利用无烟煤或石油焦炭等低价难燃性燃料。

但是，若提升难燃性燃料的使用比率，则回转炉的燃烧会变慢，成为较强的还原气氛而产生异常反应，被称作涂层的附着物在悬浮预热器内生长，会对生产带来不良影响。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-205064号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

因此，本发明的目的在于提供一种能够利用回转炉高效地燃烧无烟煤或石油焦炭等挥发部分较少的难燃性燃料的燃料燃烧装置。

用于解决技术课题的手段

本发明所涉及的燃料燃烧装置为使固体粉末燃料与空气一同从喷出口沿着虚拟轴向喷射方向喷射的燃料燃烧装置。本发明所涉及的燃料燃烧装置具备：燃料喷射口，在所述喷出口处，围绕所述虚拟轴配置为环状，并且向所述喷射方向喷出所述固体粉末燃料；外侧空气喷射口，在所述喷出口处，在所述燃料喷射口的半径方向的外侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷射空气；及内侧空气喷射口，在所述喷出口处，在所述燃料喷射口的半径方向内侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状。本发明所涉及的燃料燃烧装置还在所述内侧空气喷射口具备由第1扩散流生成部和第2扩散流生成部构成的回转/扩散流道。所述第1扩散流生成部具有平坦部及第1倾斜部，所述平坦部以与所述虚拟轴平行的方式配置于所述内侧空气喷射口的喷出口侧的外周部，所述第1倾斜部在该平坦部的喷出口侧以随着朝向该喷出口侧而开口变大的方式形成，所述第2扩散流生成部具有第2倾斜部，所述第2倾斜部以相对于所述第1倾斜部平行的方式配置于所述内侧空气喷射口的喷出口侧的内周部。

此时，来自外侧空气喷射口的一次空气(外流)通过由高速流产生的负压来诱导周围的高温气体，由此接着二次空气的伴随，形成外部再循环区域。而且，该外部再循环区域中的高温场进一步促进通过来自回转/扩散流道的第1一次空气流导入的固体粉末燃料流(微粉煤流)的燃烧。即，火焰温度上升。另一方面，通过回转/扩散流促进向高温场的微粉煤导入也成为使燃烧速度上升的重要因素。并且，外部再循环区域的规模依赖于一次空气的动量。而且，在外部再循环区域中，通过使第1一次空气的流速上升来加大动量，由此促进二次空气的伴随及外部再循环，实现上述的燃烧速度上升。另外，所述一次空气的动量(N)通过流道面积(m²)×流速(m/s)×质量流量(kg/s)计算，以每单位投入热量的一次空气的动量(N/MW)表示。

并且，根据本发明，优选为在所述外侧空气喷射口的喷出口侧沿周方向隔着规定的间隔配置有零件的槽结构。

此时，通过使外流的燃烧炉喷出部形成为槽结构，会在一次空气外流设置间隙，从而能够促进高温二次空气的伴随，且能够扩大高温二次空气的伴随区域。

并且，根据本发明，也能够采用具备第1风扇和第2风扇的结构，所述第1风扇向所述内侧空气喷射口供给空气，所述第2风扇向所述外侧空气喷射口供给空气。

此时，通过使一次空气风扇(鼓风机)在内流、外流独立化，能够任意地调整内流及外流各自的空气量及空气量比率，从而能够根据所使用的燃料种类将火焰调整为最佳状态。

并且，根据本发明，优选的是所述外侧空气喷射口的喷出部流速为150～250m/s。

此时，能够通过使一次空气的流速上升来加大一次空气的动量，通过加大一次空气的动量来促进高温二次空气的伴随及外部再循环。

并且，根据本发明，也能够采用如下结构，即，所述平坦部的与同心圆筒状部件的轴线平行的部位的长度为平行部位高度的1～2倍，所述第2倾斜部的角度为30°～60°。

根据这种结构，通过具有平坦部及30°～60°的倾斜部的第1扩散流生成部配置于内侧空气喷射口的喷出口侧的外周部，内流一边通过平坦部被整流，一边在半径外周方向上以相对于轴向为30°以上60°以下呈放射状扩散。而且，一边被整流一边呈放射状扩散的内流与外周侧的煤炭流合流之后，使煤炭迅速向其外周侧的高温二次空气流扩散，因此能够使火焰高温化而提升燃烧速度。

并且，根据本发明，外部再循环的规模优选在由下述的公式(1)计算的外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，进一步优选在2.0～2.4的范围内，

m＝-1.5R²+R+K·R²/(d₀/d₁)²    (1)

其中：

R＝(u₀-u₁)ρ₀·(d₀/2)²/u₁ρ₁(d₁/2-δ)²+(u₀-u₁)ρ₀(d₀/2)²

u₀：喷流速度(一次空气)

u₁：伴随流流速(二次空气)

ρ₀：喷流密度(一次空气)

ρ₁：伴随流密度(二次空气)

d₀：燃料燃烧装置的喷出口的有效内径

d₁：回转炉的有效内径

K：回转炉的喷流形状因子，当燃料燃烧装置的喷出口为圆形时为1

δ：边界层厚度，当回转炉的有效内径充分大于燃料燃烧装置的喷出口的内径时大致为0

m：外部再循环指标。

根据这种结构，当外部再循环指标m过小时(m＜1.5)，高温二次空气的伴随未完成，因此引起燃烧速度下降。另一方面，当过剩时(m＞2.6)，虽然为高温，但会使低氧浓度的排气过度循环，因此引起燃烧速度下降。因此，若在外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，则能够维持适度的燃烧速度。

并且，根据本发明，优选的是所述外侧空气喷射口中的一次空气的动量为6～8N/MW。

根据这种结构，能够确保适当的外部再循环。

本发明所涉及的另一燃料燃烧装置为使固体粉末燃料与空气一同从喷出口沿着虚拟轴向喷射方向喷射的燃料燃烧装置。本发明所涉及的另一燃料燃烧装置具备：多个燃料喷射口部，在所述喷出口处，围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷出所述固体粉末燃料；多个外侧空气喷射口部，在所述喷出口处，在所述多个燃料喷射口部的半径方向外侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷射空气；及多个内侧空气喷射口部，在所述喷出口处，在所述多个燃料喷射口部的半径方向内侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且使空气随着向所述喷射方向前进而朝向围绕所述虚拟轴的回转方向与半径方向外侧方向之间的螺旋扩散方向喷射。在所述多个内侧空气喷射口部中的围绕所述虚拟轴的方向上相邻的2个内侧空气喷射口部之间形成有规定的内侧喷射口间隙，以使存在于所述多个内侧空气喷射口部所形成的环状的内侧且所述喷射方向上的空气伴随在分别从所述多个内侧空气喷射口部喷射的多个内侧空气流之间。

根据本发明，从多个外侧空气喷射口部高速喷射的外侧空气流(一次空气流)通过由高速流产生的负压来诱导周围的高温气体，由此接着二次空气的伴随，形成外部再循环区域。而且，该外部再循环中的高温场进一步促进通过来自多个内侧空气喷射口部的内侧空气流导入的固体粉末燃料流(微粉煤流)的燃烧。即，能够使火焰温度上升。

另外，在多个内侧空气喷射口部中的围绕虚拟轴的方向上相邻的2个内侧空气喷射口部之间形成有规定的内侧喷射口间隙，因此存在于多个内侧空气喷射口部所形成的环状的内侧且喷射方向上的内部循环区域的空气被诱导，容易伴随在分别从多个内侧空气喷射口部喷射的多个内侧空气流之间。因此，产生较强的内部循环区域中的空气流，与内侧空气流相结合更进一步促进固体粉末燃料流(微粉煤流)的燃烧。即，能够使火焰温度进一步上升。

各内侧空气喷射口部优选具有：流入口，供向所述喷射方向流动的空气流入；上游侧流道，从所述流入口向所述喷射方向与围绕所述虚拟轴的方向之间的回转方向延伸；及下游侧流道，与所述上游侧流道气密地连接，并且向所述螺旋扩散方向延伸。

上游侧流道和下游侧流道形成为直线状，但通过如此设置，在内侧空气喷射口部的内部流动的空气流过直线状的上游侧流道和直线状的下游侧流道，由此能够阶段性地改变空气流动的朝向，因此能够实现内侧空气喷射口部的整流化。

本发明所涉及的另一燃料燃烧装置优选还具备扩散流环形件，所述扩散流环形件具有：上游侧环形件，以所述虚拟轴作为中心轴；及下游侧环形件，以所述虚拟轴作为中心轴，配置于所述上游侧环形件的所述喷射方向。此时，各内侧空气喷射口部的所述上游侧流道形成于所述上游侧环形件，各内侧空气喷射口部的所述下游侧流道形成于所述下游侧环形件。

此时，在上游侧环形件中形成直线状的上游侧流道且在下游侧环形件中也形成直线状的下游侧流道即可，因此能够廉价制造上游侧环形件和下游侧环形件。

可以在所述多个外侧空气喷射口部中的围绕所述虚拟轴的方向上相邻的2个外侧空气喷射口部之间形成有规定的外侧喷射口间隙，以使存在于所述多个外侧空气喷射口部的喷射方向的半径方向外侧的空气伴随在分别从所述多个外侧空气喷射口喷射的多个空气流之间。

此时，会在外侧空气流(一次空气外流)中设置间隙，能够促进高温的二次空气的伴随，能够扩大高温的二次空气的伴随区域。

本发明所涉及的另一燃料燃烧装置优选还具备：第1风扇，向所述多个内侧空气喷射口部及所述多个燃料喷射口部供给空气；及第2风扇，向所述外侧空气喷射口部供给空气。

此时，通过相互独立地控制第1风扇和第2风扇，能够根据所使用的燃料种类将火焰调整为最佳状态。

并且，根据本发明，优选所述外侧空气喷射口部中的二次空气的流速为150～250m/s。此时，能够通过使一次空气的流速上升来加大一次空气的动量，通过加大一次空气的动量来促进高温二次空气的伴随及外部再循环。

并且，根据本发明，还能够采用如下结构，即，所述螺旋扩散方向相对于所述虚拟轴的角度为30°～60°。

根据这种结构，螺旋扩散方向相对于虚拟轴的角度为30°～60°的内侧空气喷射口部配置于外侧空气喷射口部的喷出口侧的外周部，由此内流会向螺旋扩散方向呈放射状扩散。而且，呈放射状扩散的内流与外周侧的煤炭流合流之后，使煤炭迅速向其外周侧的高温的二次空气流扩散，因此能够使火焰高温化而提升燃烧速度。

并且，根据本发明，优选从所述外侧空气喷射口部喷射的外侧空气的动量为6～8N/MW。根据这种结构，能够确保适当的外部再循环。

并且，本发明所涉及的水泥熟料烧成装置具备：水泥回转炉；及上述中任一项所述的另一燃料燃烧装置，以使所述喷出口位于所述水泥回转炉的内部的方式安装于所述水泥回转炉。产生与从所述喷出口向所述水泥回转炉的内部喷射的空气前进的流动相反方向的流动的外部再循环的规模优选在由下述的公式(2)计算的外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，进一步优选在2.0～2.4的范围内，

m＝-1.5R²+R+K·R²/(d₀/d₁)²    (2)

其中：

R＝(u₀-u₁)ρ₀·(d₀/2)²/u₁ρ₁(d₁/2-δ)²+(u₀-u₁)ρ₀(d₀/2)²

u₀：喷流速度(一次空气)

u₁：伴随流流速(二次空气)

ρ₀：喷流密度(一次空气)

ρ₁：伴随流密度(二次空气)

d₀：另一燃料燃烧装置的喷出口的有效内径

d₁：回转炉的有效内径

K：回转炉的喷流形状因子，当另一燃料燃烧装置的喷出口为圆形时为1

δ：边界层厚度，当回转炉的有效内径充分大于另一燃料燃烧装置的喷出口的内径时大致为0

m：外部再循环指标。

根据这种结构，当外部再循环指标m过小时(m＜1.5)，高温的二次空气的伴随未完成，因此引起燃烧速度下降。另一方面，当过剩时(m＞2.6)，虽然为高温，但会使低氧浓度的排气过度循环，因此引起燃烧速度下降。因此，若在外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，则能够维持适度的燃烧速度。

发明效果

根据本发明，能够利用回转炉高效地燃烧无烟煤或石油焦炭等挥发部分较少的难燃性燃料。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的燃料燃烧装置的结构的主视图。

图2是图1所示的燃料燃烧装置的侧剖视图。

图3是图1所示的内侧空气喷射口的概略侧剖视图。

图4是图3所示的内侧空气喷射口的概略主视图。

图5是图3所示的内侧空气喷射口的展开图。

图6是图5的A-A线向视剖视图。

图7是配置于图1所示的外侧空气喷射口的零件的俯视图。

图8是图7所示的零件的侧视图。

图9是图1所示的燃料燃烧装置的第1风扇和第2风扇的连接示意图。

图10是具备图1所示的燃料燃烧装置的水泥熟料烧成装置的结构图。

图11是表示本发明的另一实施方式所涉及的燃料燃烧装置的结构的主视图。

图12是图11所示的燃料燃烧装置的侧剖视图。

图13是图11所示的燃料燃烧装置的扩散流环形件的主视图。

图14是图13所示的扩散流环形件的下游侧环形件的主视图。

图15是图14所示的下游侧环形件的XV-XV剖视图。

图16是图13所示的扩散流环形件的上游侧环形件的主视图。

图17是图16所示的上游侧环形件的XVII-XVII剖视图。

图18是表示图11所示的燃料燃烧装置的动作状态的概略剖视图。

图19是省略了图13所示的扩散流环形件的一部分的局部立体图。

图20是表示向以往的燃料燃烧装置供给空气的空气供给部的结构的图。

具体实施方式

以下，参考图1至图9对本发明的一实施方式所涉及的燃料燃烧装置进行说明。

如图1及图2所示，燃料燃烧装置(以下有时仅称为燃烧炉)1具备由多个同心圆筒状部件，具体而言由最内周的第1圆筒状部件a、其外侧的第2圆筒状部件b、第3圆筒状部件c、最外周的第4圆筒状部件d分隔的多个流道。该多个流道从同心圆的中心依次具备为了生成回转流而由螺旋流道S构成的内侧空气喷射口2、配置于该内侧空气喷射口2的外侧的燃料喷射口3、配置于该燃料喷射口3的外侧的外侧空气喷射口4、及从内侧空气喷射口2、燃料喷射口3、外侧空气喷射口4喷出空气的喷出口5。

如图3、图4、图5及图6所示，在内侧空气喷射口2具备由第1扩散流生成部6和第2扩散流生成部7构成的回转/扩散流道8。

第1扩散流生成部6具有平坦部6a、第1倾斜部6b及入口侧倾斜部6c。平坦部6a以与圆筒状部件a～d的虚拟轴O平行的方式配置于燃烧炉1的喷出口5侧的外周部。第1倾斜部6b在平坦部6a的喷出口5侧以随着朝向该喷出口5侧而开口变大的方式形成。入口侧倾斜部6c在与平坦部6a的喷出口5侧的相反侧以随着朝向该相反侧而开口变大的方式形成。

而且，平坦部6a的与圆筒状部件a的虚拟轴O平行的部位的长度为平行部位高度H的1～2倍(本实施方式中，平坦部6a的长度为5～10mm)。并且，在第1扩散流生成部6中，第1倾斜部6b相对于平坦部6a的角度θ1为45°。并且，入口侧倾斜部6c相对于平坦部6a的角度θ2为30°(参考图6)。

第2扩散流生成部7具有倾斜部(第2倾斜部)7a。该倾斜部7a以相对于第1倾斜部6b平行的方式配置于内侧空气喷射口2的喷出口5的内周部。在第2扩散流生成部7中，倾斜部7a相对于虚拟轴O的角度θ3为45°(参考图6)。

因此，第1扩散流生成部6的第1倾斜部6b和第2扩散流生成部7的倾斜部7a隔着规定的间隔平行。而且，在圆筒状部件a的外周面与第1扩散流生成部6的平坦部6a之间形成有整流流道8a。并且，在第1扩散流生成部6的第1倾斜部6b与第2扩散流生成部7的倾斜部7a之间形成有扩散流道8b。而且，由整流流道8a和扩散流道8b形成回转/扩散流道8。

通过该回转/扩散流道8喷出的第1一次空气流一边回转一边导入至喷出口5的附近，在该喷出口5的附近，一边被整流一边扩散而喷出至外部。

并且，如上所述，内侧空气喷射口2由螺旋流道S构成，如图5所示，该螺旋流道S的多个回转叶片S1、……形成为螺旋状。该回转叶片S1、……相对于虚拟轴O的角度θ4为45°。

如图1及图2所示，燃料喷射口3中等间隔配置有等腰梯形状的整流板30、……(图1中配置5片)。该整流板30中形成有多个用于冷却的抽气孔。并且，整流板30的中心侧以较小宽度形成，随着朝向外周侧而以较宽宽度形成。并且，作为固体粉末燃料，例如使用为了降低制造成本而推进的无烟煤或石油焦炭等难燃性燃料。

如图1所示，外侧空气喷射口4为由沿周方向隔着规定的间隔配置(图1中配置10个)的零件40、……闭塞的槽结构。如图7及图8所示，该零件40由平面观察时大致正方形状的广角部40a和平面观察时三角形状的分流部40b构成。而且，广角部40a配置于喷出部5侧。并且，就零件40的大小而言，例如宽度尺寸X为33mm，整体的长度尺寸Y为70mm，厚度尺寸Z为12.5mm，尺寸Y1与宽度尺寸X大致相同。并且，在分流部40b的顶部A中，虚拟轴O与斜边所成的角度θ5为24度。而且，通过使外侧空气喷射口4为槽结构，能够在一次空气流(内流)中形成间隙来促进高温二次空气(外流)的伴随，能够扩大高温二次空气的伴随区域。

并且，如图9所示，在内侧空气喷射口2及燃料喷射口3中设有向内侧空气喷射口2及燃料喷射口3供给空气的第1风扇(鼓风机)9。并且，在外侧空气喷射口4中设有向外侧空气喷射口4供给空气的第2风扇(鼓风机)10，并且构成为能够向内侧空气喷射口2和外侧空气喷射口4独立地供给空气。另外，设有测量第1风扇(鼓风机)9的风量的风量计11、及测量第2风扇(鼓风机)10的风量的风量计11。

而且，如图3所示，来自外侧空气喷射口4的一次空气(外流)通过由高速流产生的负压来诱导周围的高温气体，由此接着二次空气的伴随E，形成外部再循环区域B。而且，该外部再循环区域B中的高温场进一步促进通过来自回转/扩散流道8的第1一次空气流导入的固体粉末燃料流(微粉煤流)的燃烧。即，火焰温度上升。另一方面，通过回转/扩散流促进向高温场的微粉煤导入也成为使燃烧速度上升的重要因素。并且，外部再循环区域B的规模依赖于一次空气的动量。而且，在外部再循环区域B中，通过使第1一次空气的流速上升来促进二次空气的伴随及外部再循环，从而实现上述的燃烧速度上升(点火稳定)。另外，所述一次空气的动量(N)通过流道面积(m²)×流速(m/s)×质量流量(kg/s)计算，以每单位投入热量的一次空气的动量(N/MW)表示。

并且，利用第1空气风扇(鼓风机)9供给内流的空气，利用第2空气风扇(鼓风机)10供给外流的空气，由此能够任意地调整内流/外流的空气量及空气量比率，从而能够根据所使用的燃料种类将火焰调整为最佳状态。对于SO₃循环，能够通过随着燃烧速度的上升使火焰狭角/短焰化来抑制SO₃循环。

如此，根据本实施方式，能够使火焰温度及燃烧速度上升。具体而言，通过改善燃烧速度，能够增加低挥发煤例如无水无灰基准的煤炭挥发部分(VM)10％以下的无烟煤、石油焦炭的使用比率。以卡路里比计能够从(以往)10％以下增量至(改良)30％。并且，通过第1空气风扇(鼓风机)9向内侧空气喷射口2供给空气，并且通过第2空气风扇(鼓风机)10向外侧空气喷射口4供给空气，因此能够分别独立地供给内流/外流的空气，火焰调整变得轻松，能够通过狭角/短焰化来降低SO₃的循环量。

另外，本发明并不限定于所述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够实施各种变更。

例如，所述实施方式的情况下，适用于水泥熟料烧成装置的燃烧炉，但并不限定于水泥熟料烧成装置，也能够适用于将微粉煤作为燃料的各种燃烧炉。

如图10所示，烧成石灰石、粘土、硅酸原料、氧化铁原料等水泥原料时所使用的水泥熟料烧成装置50具备4个旋风器51～54、从正面观察图10时与右侧下级的旋风器52连结的煅烧炉55、与左侧下级的旋风器54及右侧下级的旋风器52连结的升风管57及进口罩58、与进口罩58连结的回转炉56、与回转炉56连结的冷却机60、及经由配管61与左侧最上级的旋风器53连结的风扇62。

而且，在回转炉56上安装有作为烧成原料的燃料燃烧装置的上述燃料燃烧装置1。

一次空气外流使来自冷却机60的高温的二次空气伴随而使火焰高温化，由此促进煤炭燃烧。在一次空气内流的出口端附近(喷出口5附近)安装有回转/扩散流道8。通过该回转/扩散流道8对沿着燃料燃烧装置1的虚拟轴O的方向流过来的空气流进行搅拌回转。通过生成火焰内部的排气循环流(内部循环)来实现火焰的高温化及稳定化。若增加一次空气外流，则火焰狭角/长焰化，相反，若增加一次空气内流，则广角/短焰化。一边观察回转炉56内的水泥熟料的烧成情况和回转炉56内的耐火砖的损耗，一边通过前述的阀的开度来调整一次空气内流/外流的分配。

接着，对水泥的制造方法进行说明。该制造方法具备原料制作工序、水泥熟料的烧成工序及最后加工工序。

首先，在原料制作工序中，使得以石灰石、粘土、硅石、氧化铁原料为中心成为所需要的构成成分而进行粉碎、干燥、混合，从而制作成分稳定的粉体原料(以下仅称为原料)。

接着，过渡到水泥熟料的烧成工序。在原料制作工序中制作的原料供给至上述水泥熟料烧成装置50的悬浮预热器(SP)的右侧上级的旋风器51。而且，供给至右侧上级的旋风器51的原料一边与从右侧上级的旋风器51的气体出口排出的气体进行热交换，一边被引导至左侧下级的旋风器54内，在左侧下级的旋风器54中固气分离。作为固体而分离的原料供给至右侧下级的旋风器52，在各级的旋风器51～54中依次反复进行“供给至入口”、“热交换”、“固气分离”，并供给至煅烧炉55。在煅烧炉55中，使燃料燃烧而从石灰石成分分离出二氧化碳从而生成生石灰成分。伴随气流而从煅烧炉55排出的原料被引导至右侧下级的旋风器52内，进行固气分离。而且，经固气分离的原料经过进口罩58向回转炉56供给。供给至回转炉56的原料一边沿着回转炉56的倾斜从窑尾向窑前进一步一边进行热交换一边移动而烧成，从而成为(水泥)熟料。水泥熟料在品质方面需要进行快速冷却，因此从回转炉56排出后立即被引导至冷却机60，在此由空气等快速冷却而成为作为半成品的水泥熟料(中间产品)。

而且，过渡到最后加工工序，在水泥熟料中加入石膏，从而水泥完成。

以下，参考图11至图19对本发明的另一实施方式所涉及的燃料燃烧装置进行说明。

如图11所示，燃料燃烧装置201为使固体粉末燃料与空气一同从喷出口g1沿着虚拟轴O向喷射方向f1喷射的燃料燃烧装置。

作为固体粉末燃料，例如使用为了降低制造成本而推进的无烟煤或石油焦炭等难燃性燃料。

燃料燃烧装置201具备多个燃料喷射口部203、多个外侧空气喷射口部245及多个内侧空气喷射口部310。燃料燃烧装置201还具备如图9所示的第1风扇9及第2风扇10。

多个燃料喷射口部203在喷出口g1(参考图12)处围绕虚拟轴O间隔配置为环状，以便向喷射方向f1喷出固体粉末燃料。

多个外侧空气喷射口部245在喷出口g1处在多个燃料喷射口部203的半径方向的外侧方向r1且围绕虚拟轴O间隔配置为环状，以便向喷射方向f1喷射空气。

多个内侧空气喷射口部310在喷出口g1处在多个燃料喷射口部203的半径方向内侧且围绕虚拟轴O间隔配置为环状，以便随着向喷射方向f1前进而朝向围绕虚拟轴O的回转方向t1与半径方向的外侧方向r1之间的螺旋扩散方向s01(参考图18及图19)喷射空气。

如图11及图12所示，多个外侧空气喷射口部245、多个燃料喷射口部203及多个内侧空气喷射口部310分别形成于围绕虚拟轴O呈同心圆状配置的、圆筒状部件d1与圆筒状部件c1之间、圆筒状部件c1与圆筒状部件b1之间、及圆筒状部件b1与圆筒状部件a1之间。

多个外侧空气喷射口部245是由隔着规定的间隔配置的多个分隔零件240将圆筒状部件d1与圆筒状部件c1之间的环状间隙即外侧空气流道204分隔而形成的。通过多个分隔零件240，外侧空气流道204构成为闭塞的槽结构。

各外侧空气喷射口部245中的二次空气的流速优选为150～250m/s。

多个燃料喷射口部203是在圆筒状部件c1与圆筒状部件b1之间的环状间隙中由等腰梯形状的多个整流板230分隔而形成的。多个整流板230在圆筒状部件c1与圆筒状部件b1之间隔着规定的间隔配置。各整流板230具有等腰梯形状。

如图11及图12所示，在整流板230上形成有用于冷却的多个抽气孔231。并且，整流板230的中心侧形成为宽度较小，随着朝向外周侧而形成为宽度较宽。

多个内侧空气喷射口部310形成于将圆筒状部件b1与圆筒状部件a1之间的环状间隙即内侧空气流道202密封的扩散流环形件300中。

如图13至图17所示，扩散流环形件300具有：上游侧环形件302，以虚拟轴O作为中心轴；及下游侧环形件301，以虚拟轴O作为中心轴，配置于上游侧环形件302的喷射方向f1。

上游侧环形件302和下游侧环形件301以开口315和开口314一致的方式重叠(参考图19)。

上游侧环形件302及下游侧环形件301例如由不锈钢制金属器具形成。

如图19所示，各内侧空气喷射口部310的上游侧流道316形成于上游侧环形件302，各内侧空气喷射口部310的下游侧流道312形成于下游侧环形件301。

如图13所示，上游侧环形件302及下游侧环形件301的外径及内径彼此相同。上游侧环形件302及下游侧环形件301的内径被设为能够插入圆筒状部件a1的外径的直径，外径被设为能够插入圆筒状部件b1的内径的直径。

内侧空气喷射口部310由直线状的下游侧流道312和直线状的上游侧流道316构成。

如图14所示，多个下游侧流道312围绕下游侧环形件301的中心隔着规定的间隔形成。各下游侧流道312的一方在下游侧环形件301的下游侧侧面301a形成有开口311，另一方在下游侧环形件301的上游侧侧面301b形成有开口314。

如图15所示，各下游侧流道312以流道随着从上游侧侧面301b向下游侧侧面301a(喷射方向f1)前进而沿半径方向r1的外侧方向与回转方向t1之间的螺旋扩散方向s01的方式，形成为截面形状呈矩形的直线状。

如图13所示，在多个内侧空气喷射口部310中的围绕虚拟轴O的方向上相邻的2个内侧空气喷射口部310之间形成有规定的内侧喷射口间隙。由此，如图18及图19所示，可以使存在于多个内侧空气喷射口部310所形成的环状的内侧且喷射方向f1上的空气容易伴随在分别从多个内侧空气喷射口部310喷射的多个内侧空气流F1之间。

并且，如图19所示，螺旋扩散方向s01相对于虚拟轴O的角度设定在30°～60°的范围内。

如图16所示，多个上游侧流道316围绕上游侧环形件302的中心隔着规定的间隔形成。各上游侧流道316的一方在上游侧环形件302的下游侧侧面302a形成有开口315，另一方在上游侧环形件302的上游侧侧面302b形成有开口318。

开口315在沿远离上游侧环形件302的中心线的方向平行移动的位置上开口，开口318在沿比开口315更远离中心的方向平行移动的位置上开口。即，开口315和开口318形成于彼此沿回转方向平行移动的位置上。

如图17所示，各上游侧流道316以沿相对于下游侧侧面302a以规定的角度延伸的方向的直线的方式，形成为截面形状呈矩形的直线状。

形成于外侧空气流道204内的各分隔零件240与图7及图8所示的零件40相同，由平面观察时大致正方形状的广角部40a、及平面观察时三角形状的分流部40b构成。而且，分隔零件240的广角部配置于喷出口g1侧。而且，通过形成为槽结构，在外侧空气流(内流)形成间隙，从而能够促进高温二次空气(外流)的伴随，能够扩大高温的二次空气的伴随区域B1。

在内侧空气流道202及多个燃料喷射口部203中设有向内侧空气流道202及多个燃料喷射口部203供给空气的第1风扇(鼓风机)(例如图9所示的第1风扇9)。并且，在外侧空气流道204中设有向外侧空气流道204供给空气的第2风扇(鼓风机)(例如图9所示的第2风扇10)，并且构成为向内侧空气流道202和外侧空气流道204独立地供给空气。第1风扇及第2风扇各自的风量通过风量计(例如图9所示的风量计11)进行测定。

以上的燃料燃烧装置201如下进行动作。

当第1风扇进行动作时，向内侧空气流道202和多个燃料喷射口部203供给空气。并且，当第2风扇进行动作时，向外侧空气流道204供给空气。

如图18所示，供给至内侧空气流道202的空气通过内侧空气喷射口部310进行喷射。

如图19所示，供给至内侧空气流道202的空气首先经由形成于扩散流环形件300的上游侧环形件302中的开口318而流过上游侧流道316，并从开口315喷出。此时，由于开口315和开口318形成于彼此沿回转方向t1平行移动的位置上，因此流过上游侧流道316的空气的流动随着向喷射方向f1前进而朝向回转方向t1。

接着，从上游侧流道316喷出的空气经由开口314而流过下游侧流道312，并从开口311喷出。此时，由于开口311和开口314彼此沿回转方向平行移动，并且向半径方向r1的外侧平行移动，因此随着向喷射方向f1前进而朝向螺旋扩散方向s01。

此时，由于上游侧流道316和下游侧流道312平缓地连接，因此内侧空气喷射口部310的空气一边回转一边被导入至喷出口g1的附近，在喷出口g1的的附近一边被整流一边扩散而喷出至外部。

而且，如图18所示，来自外侧空气流道204的一次空气(外流)通过由高速流产生的负压来诱导周围的高温气体，由此接着二次空气的伴随区域B1，形成外部再循环区域A1。

而且，该外部再循环区域A1中的高温场进一步促进通过来自内侧空气喷射口部310的内侧空气流而导入的固体粉末燃料流D1(微粉煤流)的燃烧。即，火焰温度上升。

另外，如图19所示，在围绕虚拟轴O的方向即回转方向t1上相邻的2个内侧空气喷射口部310之间形成有规定的内侧喷射口间隙，因此如图12所示，存在于多个内侧空气喷射口部310所形成的环状的内侧且喷射方向f1上的内部循环区域E1的空气被诱导，如图18及图19所示，容易伴随在分别从多个内侧空气喷射口部310喷射的多个内侧空气流F1之间。

而且，内部循环区域E1的空气与内侧空气流F1和固体粉末燃料流D1一同向挥发部分燃烧区域M1的煤粉扩散区域L1伴随，挥发部分燃烧区域N1扩大。此时，从外侧空气喷射口部245喷射的外侧空气流C1的二次空气的流速优选为150～250m/s。

因此，产生较强的内部循环区域E1中的空气流，与内侧空气流相结合更进一步促进固体粉末燃料流D1的燃烧。即，能够使火焰温度进一步上升。

另一方面，通过螺旋扩散方向s01的回转/扩散流来促进向高温场的微粉煤导入也成为使燃烧速度上升的重要因素。并且，外部再循环区域A1的规模依赖于一次空气的动量。而且，在外部再循环区域A1中，通过使内侧空气的流速上升来促进二次空气的伴随及外部再循环，从而实现燃烧速度上升(点火稳定)。

另外，一次空气的动量(N)通过流道面积(m²)×流速(m/s)×质量流量(kg/s)计算，以每单位投入热量的一次空气的动量(N/MW)表示。

并且，利用第1空气风扇(鼓风机)供给内流的空气，利用第2空气风扇(鼓风机)供给外流的空气，由此能够任意地调整内流/外流的空气量及空气量比率。因此，能够根据所使用的燃料种类将火焰调整为最佳状态。

对于SO₃循环，通过随着燃烧速度的上升而使火焰狭角/短焰化，能够抑制SO₃循环。

如此，根据本实施方式，能够使火焰温度及燃烧速度上升。具体而言，通过改善燃烧速度，能够增加低挥发煤例如无水无灰基准的煤炭挥发部分(VM)10％以下的无烟煤、石油焦炭的使用比率。以卡路里比计能够从(以往)10％以下增量至(改良)30％。并且，通过第1空气风扇(鼓风机)向内侧空气流道202供给空气，并且通过第2空气风扇(鼓风机)向外侧空气流道204供给空气，因此能够分别独立地供给内流/外流的空气，火焰调整变得轻松，能够通过狭角/短焰化而降低SO₃的循环量。

燃料燃烧装置1适用于水泥熟料烧成装置的燃烧炉，但并不限定于水泥熟料烧成装置，也能够适用于以微粉煤作为燃料的各种燃烧炉。

如图10所示，烧成石灰石、粘土、硅酸原料、氧化铁原料等水泥原料时所使用的水泥熟料烧成装置50具备4个旋风器51～54、从正面观察图10时与右侧下级的旋风器52连结的煅烧炉55、与左侧下级的旋风器54及右侧下级的旋风器52连结的升风管57及进口罩58、与进口罩58连结的回转炉56、与回转炉56连结的冷却机60、及与左侧最上级的旋风器53经由配管61连结的风扇62。

而且，在回转炉56上安装有作为烧成原料的燃料燃烧装置的上述燃料燃烧装置1。

一次空气外流使来自冷却机60的高温的二次空气伴随而使火焰高温化，由此促进煤炭燃烧。在一次空气内流的出口端附近安装有扩散流环形件100。通过该扩散流环形件100对沿着燃料燃烧装置1的虚拟轴O的方向流过来的空气流进行搅拌回转。通过生成火焰内部的排气循环流(内部循环)来实现火焰的高温化及稳定化。若增加一次空气外流，则火焰狭角/长焰化，相反，若增加一次空气内流，则广角/短焰化。一边观察回转炉56内的水泥熟料的烧成情况和回转炉56内的耐火砖的损耗，一边通过前述阀的开度来调整一次空气内流/外流的分配。

接着，对水泥的制造方法进行说明。该制造方法具备原料制作工序、水泥熟料的烧成工序及最后加工工序。

首先，在原料制作工序中，使得以石灰石、粘土、硅石、氧化铁原料为中心成为所需要的构成成分而进行粉碎、干燥、混合，从而制作成分稳定的粉体原料(以下仅称为原料)。

接着，过渡到水泥熟料的烧成工序。在原料制作工序中制作的原料供给至上述水泥熟料烧成装置50的悬浮预热器(SP)的右侧上级的旋风器51。而且，供给至右侧上级的旋风器51的原料一边与从右侧上级的旋风器51的气体出口排出的气体进行热交换，一边被引导至左侧下级的旋风器54内，在左侧下级的旋风器54中固气分离。作为固体而分离的原料供给至右侧下级的旋风器52，在各级的旋风器51～54中依次反复进行“供给至入口”、“热交换”、“固气分离”，并供给至煅烧炉55。在煅烧炉55中，使燃料燃烧而从石灰石成分分离出二氧化碳从而生成生石灰成分。伴随气流而从煅烧炉55排出的原料被引导至右侧下级的旋风器52内，进行固气分离。而且，经固气分离的原料经过进口罩58向回转炉56供给。供给至回转炉56的原料一边沿着回转炉56的倾斜从窑尾向窑前进一步一边进行热交换一边移动而烧成，从而成为(水泥)熟料。水泥熟料在品质方面需要进行快速冷却，因此从回转炉56排出后立即被引导至冷却机60，在此由空气等快速冷却而成为作为半成品的水泥熟料(中间产品)。

接着，过渡到最后加工工序，在水泥熟料中加入石膏，从而水泥完成。

实施例

(实施例1及比较例1、2)

接着，对实施例1及比较例1、2进行说明。比较例1中，使用原有的燃烧炉(以往的燃烧炉)，并将喷出流速的内流设为70m/s，将外流设为90m/s，将外部再循环指标设为1.0，将一次空气动量设为3.8N/MW，将石油焦炭比率设为10％cal。比较例2中，除将石油焦炭比率设为25％cal以外都与比较例1相同。

实施例1中，使用图1所示的燃烧炉1，并将喷出流速的内流设为126m/s，将外流设为226m/s，将外部再循环指标设为2.5，将一次空气动量设为6.8N/MW，将石油焦炭比率设为25％cal。对比较例1、2、实施例1分别进行比较评价熟料生产能力比、最下级的旋风器SO₃浓度的试验。其结果示于表1。

另外，熟料生产能力比以比较例1的熟料生产能力(t/h)为基准，用相对的比例进行评价。并且，当SO₃浓度为7％以上时，表示SO₃循环的抑制不充分。

并且，石油焦炭比率为石油焦炭相对于熟料原料的热比例。

对表1所示的结果进行说明。比较例1中，石油焦炭比率为10％cal，熟料生产能力比为100％(将比较例1的熟料生产能力设为100时)，最下级的旋风器SO₃浓度为5～6％。比较例1中，石油焦炭比率较低，因此显示出较高的熟料生产能力比，较低的SO₃浓度。

比较例2中，若将石油焦炭的比率提高至25％cal，则熟料生产能力比下降至98％，最下级的旋风器SO₃浓度上升至8～9％。可以认为这是由于，若提高石油焦炭比率，则回转炉的燃烧变得缓慢，成为较强的还原气氛而会产生异常反应，被称作涂层的附着物在悬浮预热器内生长，会对生产带来不良影响。

实施例1中，石油焦炭的比率为25％cal，熟料生产能力比为102％，最下级的旋风器SO₃浓度为5～6％。实施例1中，即使石油焦炭的比率较高，熟料生产能力比也高于比较例1，最下级的旋风器SO₃浓度也较低。

(实施例2、比较例3)

接着，对实施例2进行说明。实施例2中，使用图11所示的燃料燃烧装置201，并将喷出流速的内流设为126m/s，将外流设为226m/s，将外部再循环指标设为2.5，将一次空气动量设为6.8N/MW。比较例3中，在图11所示的燃料燃烧装置201的扩散流环形件300中，相邻的2个内侧空气喷射口部310之间被无间隙地堵塞而未形成规定的内侧喷射口间隙，并且，使用不产生回转/扩散流的类型的燃料燃烧装置，除此以外与实施例2相同。

对于实施例2、比较例3，分别进行比较评价脱硝材料(尿素)使用量(kg/t-熟料)、熟料生产能力比(％)、F-CaO的比率(％)、一次空气比(％)的试验。其结果示于表2。

对表2所示的结果进行说明。与比较例3相比，实施例2的熟料生产能力比得到改善，并且，脱硝材料(尿素)使用量较少，因此实现了低NOx。

标号说明

1燃料燃烧装置(燃烧炉)，2一次空气流道，3燃料喷射口，4二次空气流道，5喷出口，6第1扩散流生成部，6a平坦部，6b第1倾斜部，7第2扩散流生成部，7a倾斜部(第2倾斜部)，8回转/扩散流道，9第1风扇(鼓风机)，10第2风扇(鼓风机)，40零件，S螺旋流道，a～d圆筒状部件，A1外部再循环区域，B1二次空气的伴随区域，C1外侧空气流，D1固体粉末燃料流，E1内部循环区域，F1内侧空气流，L1煤粉扩散区域，M1挥发部分燃烧区域，O虚拟轴，s01螺旋扩散方向，a1圆筒状部件，b1圆筒状部件，c1圆筒状部件，d1圆筒状部件，f1喷射方向，g1喷出口，r1半径方向(外侧方向)，t1回转方向，201燃料燃烧装置，202内侧空气流道，203燃料喷射口部，204外侧空气流道，230整流板，231抽气孔，240分隔零件，240a广角部，240b分流部，245外侧空气喷射口部，300扩散流环形件，301下游侧环形件，301a下游侧侧面，301b上游侧侧面，302上游侧环形件，302a下游侧侧面，302b上游侧侧面，310内侧空气喷射口部，311开口，312下游侧流道，314开口，315开口，316上游侧流道，318开口。

Claims (16)

1.一种燃料燃烧装置，使固体粉末燃料与空气一同从喷出口沿着虚拟轴向喷射方向喷射，其具备：

燃料喷射口，在所述喷出口处，围绕所述虚拟轴配置为环状，并且向所述喷射方向喷出所述固体粉末燃料；

外侧空气喷射口，在所述喷出口处，在所述燃料喷射口的半径方向的外侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷射空气；及

内侧空气喷射口，在所述喷出口处，在所述燃料喷射口的半径方向内侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，

还在所述内侧空气喷射口具备由第1扩散流生成部和第2扩散流生成部构成的回转/扩散流道，

所述第1扩散流生成部具有平坦部及第1倾斜部，所述平坦部以与所述虚拟轴平行的方式配置于所述内侧空气喷射口的喷出口侧的外周部，所述第1倾斜部在该平坦部的喷出口侧以随着朝向该喷出口侧而开口变大的方式形成，

所述第2扩散流生成部具有第2倾斜部，所述第2倾斜部以相对于所述第1倾斜部平行的方式配置于所述内侧空气喷射口的喷出口侧的内周部。

2.根据权利要求1所述的燃料燃烧装置，其中，

在所述外侧空气喷射口的喷出口侧沿周方向隔着规定的间隔配置零件而形成槽结构。

3.根据权利要求1或2所述的燃料燃烧装置，其中，

所述燃料燃烧装置具备：第1风扇，向所述内侧空气喷射口供给空气；及第2风扇，向所述外侧空气喷射口供给空气。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述外侧空气喷射口的喷出部流速为150～250m/s。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述平坦部的与所述虚拟轴平行的部位的长度为平行部位高度的1～2倍，所述第2倾斜部的角度为30°～60°。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

外部再循环的规模在由下述公式(1)计算的外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，

m＝-1.5R²+R+K·R²/(d₀/d₁)²      (1)

其中：

R＝(u₀-u₁)ρ₀·(d₀/2)²/u₁ρ₁(d₁/2-δ)²+(u₀-u₁)ρ₀(d₀/2)²

u₀：喷流速度(一次空气)

u₁：伴随流流速(二次空气)

ρ₀：喷流密度(一次空气)

ρ₁：伴随流密度(二次空气)

d₀：燃料燃烧装置的喷出口的有效内径

d₁：回转炉的有效内径

K：回转炉的喷流形状因子，当燃料燃烧装置的喷出口为圆形时为1

δ：边界层厚度，当回转炉的有效内径充分大于燃料燃烧装置的喷出口的内径时大致为0

m：外部再循环指标。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述外侧空气喷射口中的一次空气的动量为6～8N/MW。

8.一种燃料燃烧装置，使固体粉末燃料与空气一同从喷出口沿着虚拟轴向喷射方向喷射，其具备：

多个燃料喷射口部，在所述喷出口处，围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷出所述固体粉末燃料；

多个外侧空气喷射口部，在所述喷出口处，在所述多个燃料喷射口部的半径方向的外侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且向所述喷射方向喷射空气；及

多个内侧空气喷射口部，在所述喷出口处，在所述多个燃料喷射口部的半径方向内侧且围绕所述虚拟轴间隔配置为环状，并且使空气随着向所述喷射方向前进而朝向围绕所述虚拟轴的回转方向与半径方向外侧方向之间的螺旋扩散方向喷射，

在所述多个内侧空气喷射口部中的围绕所述虚拟轴的方向上相邻的2个内侧空气喷射口部之间形成有规定的内侧喷射口间隙，以使存在于所述多个内侧空气喷射口部所形成的环状的内侧且所述喷射方向上的空气伴随在分别从所述多个内侧空气喷射口部喷射的多个内侧空气流之间。

9.根据权利要求8所述的燃料燃烧装置，其中，

各内侧空气喷射口部具有：流入口，供向所述喷射方向流动的空气流入；上游侧流道，从所述流入口向所述喷射方向与围绕所述虚拟轴的方向之间的回转方向延伸；及下游侧流道，与所述上游侧流道气密地连接，并且向所述螺旋扩散方向延伸。

10.根据权利要求9所述的燃料燃烧装置，其中，

所述燃料燃烧装置还具备扩散流环形件，

所述扩散流环形件具有：上游侧环形件，以所述虚拟轴作为中心轴；及下游侧环形件，以所述虚拟轴作为中心轴，配置于所述上游侧环形件的所述喷射方向，

各内侧空气喷射口部的所述上游侧流道形成于所述上游侧环形件，

各内侧空气喷射口部的所述下游侧流道形成于所述下游侧环形件。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

在所述多个外侧空气喷射口部中的围绕所述虚拟轴的方向上相邻的2个外侧空气喷射口部之间形成有规定的外侧喷射口间隙，以使存在于所述多个外侧空气喷射口部的喷射方向的半径方向外侧的空气伴随在分别从所述多个外侧空气喷射口喷射的多个空气流之间。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述燃料燃烧装置还具备：第1风扇，向所述多个内侧空气喷射口部及所述多个燃料喷射口部供给空气；及第2风扇，向所述外侧空气喷射口部供给空气。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述外侧空气喷射口部中的二次空气的流速为150～250m/s。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

所述螺旋扩散方向相对于所述虚拟轴的角度为30°～60°。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的燃料燃烧装置，其中，

从所述外侧空气喷射口部喷射的外侧空气的动量为6～8N/MW。

16.一种水泥熟料烧成装置，其具备：

水泥回转炉；及

权利要求8至15中任一项所述的燃料燃烧装置，以使所述喷出口位于所述水泥回转炉的内部的方式安装于所述水泥回转炉，

产生与从所述喷出口向所述水泥回转炉的内部喷射的空气前进的流动相反方向的流动的外部再循环的规模在由下述的公式(2)计算的外部再循环指标m＝1.5～2.6的范围内，

m＝-1.5R²+R+K·R²/(d₀/d₁)²      (2)

其中：

R＝(u₀-u₁)ρ₀·(d₀/2)²/u₁ρ₁(d₁/2-δ)²+(u₀-u₁)ρ₀(d₀/2)²

u₀：喷流速度(一次空气)

u₁：伴随流流速(二次空气)

ρ₀：喷流密度(一次空气)

ρ₁：伴随流密度(二次空气)

d₀：燃料燃烧装置的喷出口的有效内径

d₁：回转炉的有效内径

K：回转炉的喷流形状因子，当燃料燃烧装置的喷出口为圆形时为1

δ：边界层厚度，当回转炉的有效内径充分大于燃料燃烧装置的喷出口的内径时大致为0

m：外部再循环指标。