JP2017122565A - Burner device for rotary kiln and in-furnace combustion method for rotary kiln - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burner device for a rotor rotary kiln capable of easily changing setting of shape, position and/or temperature distribution of flame.SOLUTION: A burner device (B) has an air injection port (4-8) for injecting air jet (A1, A2, C), first and second fuel injection ports (2, 3) for injecting a fuel (G) to different angular directions (θ) with respect to a central axis (X) of the burner device, and a control device (C/U) for controlling a relative fuel flow rate ratio of the fuel injection ports. The first fuel injection port (2) injects a first fuel jet flow (G1) of the central axis (X) direction into a furnace, and the second fuel injection port (3) injects the second fuel jet flow (G2) of the inclination angle (θ) into the furnace. The shape, position and/or temperature distribution of flame (F) are changed by changing the flow rate ratio of the fuel jet flows (G1, G2).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ロータリーキルン用バーナ装置及びその炉内燃焼方法に関するものであり、より詳細には、ロータリーキルンの炉内領域に生成する火炎の形状、位置及び/又は温度分布等を可変制御することができるロータリーキルン用バーナ装置及びその炉内燃焼方法に関するものである。   The present invention relates to a burner device for a rotary kiln and a combustion method in the furnace, and more specifically, the shape, position and / or temperature distribution of a flame generated in the furnace area of the rotary kiln can be variably controlled. The present invention relates to a burner device for a rotary kiln and a furnace combustion method thereof.

傾斜した円筒状の炉を回転させ、重油等の液体燃料、微粉炭等の固体粉末燃料、或いは、都市ガス等の気体燃料を炉内に噴射して炉内の被加熱物、受熱物、焼成物又は焼却物等(以下、「被加熱物」という。)を加熱、焼成又は焼却するロータリーキルン(回転窯)が知られている。一般に、ロータリーキルン用のバーナ装置(以下、「バーナ装置」という。)は、ロータリーキルンの端部中央領域に配置され、燃料及び燃焼用空気を炉の中心軸線方向に噴射して、炉内領域に火炎を生成する。   Rotating an inclined cylindrical furnace, and injecting liquid fuel such as heavy oil, solid powder fuel such as pulverized coal, or gas fuel such as city gas into the furnace, the object to be heated, the heat receiving material, and firing in the furnace 2. Description of the Related Art A rotary kiln (rotary kiln) that heats, burns, or incinerate an object or an incinerated object (hereinafter referred to as “object to be heated”) is known. In general, a burner device for a rotary kiln (hereinafter referred to as a “burner device”) is disposed in the central region of the end of the rotary kiln, and injects fuel and combustion air in the direction of the central axis of the furnace and flames in the furnace region. Is generated.

一般に、微粉炭等の固体粉末燃料を主燃料としたバーナ装置は、微粉炭等の固体粉末燃料を噴射する環状配列又は環状配置の燃料噴射口と、常温(大気温度)の一次空気を噴射する空気噴射口とを備える。空気噴射口は、燃料噴射口の外側環状帯域及び内側環状帯域に環状配列又は環状配置される。この種のロータリーキルンにおいては、バーナ装置の外側(径方向外方)の環状炉内領域に二次空気が供給される。セメント焼成等の用途に使用される汎用的なロータリーキルンにおいては、二次空気は、ロータリーキルンの廃熱回収手段によって1000℃以上に予熱された空気であり、他方、セラミック原料の製造等の特定用途に使用されるロータリーキルンにおいては、二次空気は、200℃程度に予熱された空気である。予熱後の二次空気は、バーナ装置の軸線方向に沿ってバーナ装置廻りの環状領域又は環状流路から炉内領域に流入する。   Generally, a burner apparatus using a solid powder fuel such as pulverized coal as a main fuel injects primary array air at an ordinary temperature (atmospheric temperature) and an annular array or annular arrangement of fuel injection ports that inject solid powder fuel such as pulverized coal. An air injection port. The air injection ports are annularly arranged or annularly arranged in the outer annular zone and the inner annular zone of the fuel injection port. In this type of rotary kiln, secondary air is supplied to the annular furnace inner region outside (in the radial direction) of the burner device. In general-purpose rotary kilns used for cement firing and the like, the secondary air is air preheated to 1000 ° C. or more by the waste heat recovery means of the rotary kiln, and on the other hand for specific uses such as production of ceramic raw materials. In the rotary kiln used, the secondary air is air preheated to about 200 ° C. The secondary air after preheating flows into the in-furnace region from the annular region or the annular flow passage around the burner device along the axial direction of the burner device.

このようなバーナ装置において、燃料噴射口及び空気噴射口に旋回羽根を配設し、燃料噴流及び空気噴流を旋回流形態に炉内燃焼域に噴射するバーナ装置が、例えば、特許文献1(特開2015-25152号公報)に記載されている。この形式のバーナ装置は、旋回羽根の位置及び/又は方向性の設定により、旋回流の旋回特性又は旋回強度を設定し、これにより、火炎形状、火炎径及び火炎長等を設定するように構成されている。   In such a burner apparatus, a burner apparatus in which swirl vanes are arranged at the fuel injection port and the air injection port and the fuel jet and the air jet are injected into the combustion region in the furnace in a swirl flow form is disclosed in, for example, Patent Document 1 No. 2015-25152). This type of burner device is configured to set the swirl characteristics or swirl strength of swirl flow by setting the position and / or direction of swirl vanes, and thereby to set the flame shape, flame diameter, flame length, etc. Has been.

同様のバーナ装置として、旋回空気流を形成する固定式の空気流変向手段を備えた旋回空気噴射口を燃料噴射口の内側環状帯域及び外側環状帯域に環状に配列又は配置した構成のものが、例えば、特許文献2(特開2003-279003号公報)に記載されている。このバーナ装置においても、燃料噴射口は、微粉炭等の固体粉末燃料を旋回流形態に噴射するように構成されている。   As a similar burner device, there is a configuration in which swirling air injection ports provided with fixed air flow direction changing means for forming swirling air flow are arranged or arranged annularly in the inner annular zone and the outer annular zone of the fuel injection port. For example, it is described in patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-279003). Also in this burner device, the fuel injection port is configured to inject a solid powder fuel such as pulverized coal in a swirling flow form.

他の形式のバーナ装置を備えたロータリーキルンとして、炉内の温度分布を均一化してキルン胴長を短縮すべく、重油等の液体燃料を噴射する噴霧型燃料噴射口を炉内外周部に配置するとともに、燃料噴射口から角度間隔を隔てた位置において、燃焼用空気噴射口を炉内外周部に配置した構成を有するロータリーキルンが、特許文献3(特開2006-284023号公報)に記載されている。このロータリーキルンは、炉内に接線方向に噴射された燃料及び燃焼用空気を混合接触させて炉内旋回流形態の火炎を炉内に生成する構成のものである。   As a rotary kiln equipped with other types of burner devices, spray type fuel injection ports for injecting liquid fuel such as heavy oil are arranged on the outer periphery of the furnace in order to make the temperature distribution in the furnace uniform and shorten the kiln body length. In addition, a rotary kiln having a configuration in which combustion air injection ports are arranged on the outer periphery of the furnace at a position spaced apart from the fuel injection port is described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-284023). . This rotary kiln is configured to generate a flame in the furnace swirl flow form in the furnace by mixing and contacting the fuel injected in the tangential direction into the furnace and the combustion air.

更に、この種のバーナ装置において、天然ガス(都市ガス)、LPガス等の気体燃料を主燃料として使用した構成のものが、例えば、特許文献4(特開2006-298685号公報)に記載されている。このバーナ装置は、気体燃料及び燃焼用空気(一次空気及び二次空気)を炉の中心軸線方向に炉内に噴射するように構成されている。燃焼用空気の一部は、炉の中心軸線を中心とした旋回流の形態で炉内に噴射されるが、燃焼用空気は、全体として炉の中心軸線方向に炉内に噴流するので、炉内で混合接触した燃料及び燃焼用空気は、炉の中心軸線方向に延びる火炎を炉内中心領域に生成する。   Further, in this type of burner apparatus, a configuration using a gaseous fuel such as natural gas (city gas) or LP gas as a main fuel is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-298685. ing. This burner device is configured to inject gaseous fuel and combustion air (primary air and secondary air) into the furnace in the direction of the central axis of the furnace. A part of the combustion air is injected into the furnace in the form of a swirling flow around the center axis of the furnace, but the combustion air is jetted into the furnace in the direction of the center axis of the furnace as a whole. The fuel and combustion air mixed and contacted with each other generate a flame extending in the central axis direction of the furnace in the central area of the furnace.

特開2015-25152号公報JP 2015-25152 特開2003-279003号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-279003 特開2006-284023号公報JP 2006-284023 特開2006-298685号公報JP 2006-298685 JP

ロータリーキルンの炉床部は、炉の内周壁面下部において炉長方向に延在し、ロータリーキルン内の被加熱物の多くは、炉床部に堆積し、炉床部に沿って移動又は流動する。従って、炉床部の被加熱物に対し、被加熱物の加熱に適した温度の火炎又は燃焼雰囲気が作用するように火炎位置、火炎形状、火炎長、火炎温度ピーク位置等を制御することが望ましい。   The hearth part of the rotary kiln extends in the furnace length direction at the lower part of the inner peripheral wall surface of the furnace, and most of the objects to be heated in the rotary kiln are deposited on the hearth part and move or flow along the hearth part. Therefore, the flame position, flame shape, flame length, flame temperature peak position, etc. can be controlled so that a flame or combustion atmosphere at a temperature suitable for heating the article to be heated acts on the article to be heated in the hearth. desirable.

炉床部の被加熱物に作用する火炎の位置又は形状等を最適化する場合、燃料及び燃焼用空気の各噴射量を変化させるだけではなく、燃料憤流及び空気噴流の方向性又は位置を変化させる必要があり、燃料憤流及び空気噴流の方向性又は位置を変化させるには、各噴射口又は噴射ノズルの方向性又は位置を設定変更する必要がある。しかし、各噴射口又は噴射ノズルの方向性又は位置は、バーナ装置の作動中に設定変更することができず、バーナ装置の非作動時においても、装置構造上、容易に設定変更し難い事情がある。   When optimizing the position or shape of the flame that acts on the object to be heated in the hearth, not only the fuel and combustion air injection amounts are changed, but also the directionality or position of the fuel soot and air jets. In order to change the directionality or position of the fuel flow and air jet, it is necessary to change the directionality or position of each injection port or injection nozzle. However, the directionality or position of each injection port or injection nozzle cannot be changed during the operation of the burner device, and it is difficult to change the setting easily due to the structure of the device even when the burner device is not operating. is there.

他方、上記特許文献1〜4に記載されたバーナ装置においては、旋回羽根の位置及び/又は方向性等の設定変更により、火炎位置又は火炎形状等を設定変更し得るものと想定されるが、旋回羽根の位置、方向性等の設定変更は、限られた装置メンテナンス時又は装置改修時等に実施し得るにすぎない。   On the other hand, in the burner device described in Patent Documents 1 to 4, it is assumed that the setting of the flame position or flame shape can be changed by changing the setting of the position and / or directionality of the swirl vane, Changing the setting of the position, direction, etc. of the swirl blades can only be carried out at the time of limited apparatus maintenance or apparatus repair.

これに対し、旋回羽根の位置又は方向性を容易に設定変更し得るように旋回羽根を可動式又は切換式の構造に設計することを考慮し得るかもしれない。しかしながら、可動旋回羽根等の可動部材を高温雰囲気の噴射口又は噴射ノズルに配設した場合、可動部材又は切換部材の保守・管理、調整、強度維持、耐久性確保等の問題が新たに生じるので、このような設計は、実際には採用し難い。   On the other hand, it may be considered to design the swirl vane in a movable or switchable structure so that the position or directionality of the swirl vane can be easily changed. However, when a movable member such as a movable swirl vane is disposed in a high-temperature atmosphere injection port or injection nozzle, problems such as maintenance / management, adjustment, strength maintenance, and durability assurance of the movable member or switching member newly arise. Such a design is difficult to adopt in practice.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置構造又は装置構成の設定変更に依存することなく、可動羽根等の可動部材を用いることもなく、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は温度分布を比較的容易に設定変更することができるロータリーキルン用バーナ装置及びその炉内燃焼方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is not dependent on the setting change of the device structure or the device configuration, without using a movable member such as a movable blade, An object of the present invention is to provide a burner device for a rotary kiln capable of relatively easily setting and changing the shape, position and / or temperature distribution of a flame generated in a furnace, and a combustion method in the furnace.

上記目的を達成するために、本発明は、燃料を噴射する燃料噴射口と、該燃料噴射口の径方向外方に配置された空気噴射口とを有し、前記燃料噴射口の燃料噴流と前記空気噴射口の空気噴流との混合接触によりロータリーキルンの炉内に火炎を生成するロータリーキルン用バーナ装置において、
前記燃料噴射口として、前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記燃料を噴射する第1及び第2燃料噴射口を備えるとともに、該第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御する制御装置を備え、
第1燃料噴射口が噴射する第1燃料噴流は、前記バーナ装置の中心軸線と実質的に平行な中心軸線を有し、或いは、噴流方向において前記バーナ装置の中心軸線に対して接近する方向に延びる中心軸線を有し、
第2燃料噴射口は、第1燃料噴流の中心軸線に対して所定の傾斜角度をなす方向に第2燃料噴流を噴射し、
第1及び第2燃料噴射口は、前記流量比又は流速比の変化により、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を変化させることを特徴とするロータリーキルン用バーナ装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention has a fuel injection port for injecting fuel, and an air injection port arranged radially outward of the fuel injection port, the fuel jet of the fuel injection port, In the rotary kiln burner device for generating a flame in the rotary kiln furnace by mixing contact with the air jet of the air injection port,
The fuel injection port includes first and second fuel injection ports that inject the fuel in different angular directions with respect to the central axis of the burner device, and the fuel injection amount of the first and second fuel injection ports. A control device for controlling the flow rate ratio or flow rate ratio is provided.
The first fuel jet injected from the first fuel injection port has a central axis substantially parallel to the central axis of the burner device, or in a direction approaching the central axis of the burner device in the jet direction. Having a central axis extending;
The second fuel injection port injects the second fuel jet in a direction that forms a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the first fuel jet,
A rotary kiln burner device characterized in that the first and second fuel injection ports change the shape, position and / or temperature distribution of the furnace generated in the furnace by changing the flow rate ratio or flow rate ratio. provide.

本発明は又、燃料噴射口から燃料の燃料噴流を噴射するとともに、該燃料噴射口の径方向外方に配置された空気噴射口から空気噴流を噴射し、前記燃料噴流と前記空気噴流との混合接触によりロータリーキルンの炉内に火炎を生成するロータリーキルンの炉内燃焼方法において、
前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記燃料を噴射する第1及び第2燃料噴射口により前記燃料噴射口を構成し、
第1燃料噴射口は、前記バーナ装置の中心軸線と実質的に平行な中心軸線を有し、或いは、噴流方向において前記バーナ装置の中心軸線に対して接近する方向に延びる中心軸線を有する第1燃料噴流を噴射し、第2燃料噴射口は、第1燃料噴流の中心軸線に対して所定の傾斜角度をなす方向に第2燃料噴流を噴射し、
該第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御して、燃料噴流拡散の方向性と、燃料及び空気の混合割合又は混合過程を変化させることにより、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を変化させることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法を提供する。
The present invention also injects a fuel jet of fuel from a fuel injection port, injects an air jet from an air injection port disposed radially outward of the fuel injection port, and the fuel jet and the air jet In the rotary kiln in-furnace combustion method for generating a flame in the rotary kiln furnace by mixing contact,
The fuel injection port is constituted by first and second fuel injection ports that inject the fuel in different angular directions with respect to the central axis of the burner device,
The first fuel injection port has a center axis that is substantially parallel to the center axis of the burner device, or a first axis that extends in a direction approaching the center axis of the burner device in the jet direction. A fuel jet is injected, and the second fuel injection port injects the second fuel jet in a direction that forms a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the first fuel jet,
By controlling the flow rate ratio or the flow rate ratio of the fuel injection amounts of the first and second fuel injection ports, the direction of fuel jet diffusion and the mixing ratio or mixing process of fuel and air are changed, so that Provided is a method for in-furnace combustion of a rotary kiln characterized by changing the shape, position and / or temperature distribution in the furnace of the flame to be generated.

本発明の上記構成によれば、バーナ装置の燃料供給口は、異なる角度方向に燃料を噴射する第1及び第2燃料噴射口により構成され、各燃料噴射口が噴射した燃料噴流は、空気噴射口が噴射した燃焼用空気と接触混合して燃焼反応し、炉内に火炎を生成する。この火炎は、各燃料噴流の燃焼反応によって炉内に生成する火炎を合成又は集合してなる実質的に単一の火炎であり、その形状、位置及び/又は温度分布は、各燃料噴射口が噴射した各燃料噴流の流量比又は流速比に相応して変化する。また、バーナ装置の制御系は、上記流量比又は流速比を制御する制御装置を備える。制御装置は、噴流拡散の方向性を流量比又は流速比の制御により変化させ、或いは、燃料及び空気の混合割合又は混合過程を流量比又は流速比の制御により変化させ、これにより、火炎形成位置及び火炎温度分布等を変化させる。従って、本発明によれば、各燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御することにより、火炎の形状、位置及び/又は温度分布を所望の如く変化させることができる。   According to the above configuration of the present invention, the fuel supply port of the burner device is constituted by the first and second fuel injection ports that inject fuel in different angular directions, and the fuel jets injected by the fuel injection ports are air injections. Combustion reaction occurs in contact with the combustion air jetted from the mouth, generating a flame in the furnace. This flame is a substantially single flame formed by synthesizing or assembling the flames generated in the furnace by the combustion reaction of each fuel jet, and the shape, position and / or temperature distribution is determined by each fuel injection port. It changes in accordance with the flow rate ratio or flow rate ratio of each injected fuel jet. The control system of the burner device includes a control device that controls the flow rate ratio or flow rate ratio. The control device changes the direction of jet diffusion by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio, or changes the mixing ratio or mixing process of fuel and air by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio, thereby changing the flame formation position. And change the flame temperature distribution. Therefore, according to the present invention, the shape, position and / or temperature distribution of the flame can be changed as desired by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amount of each fuel injection port.

かくして、本発明の上記構成によれば、装置構造又は装置構成を設定変更することなく、可動羽根等の可動部材を用いることもなく、各燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を変化させることにより、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は温度分布を比較的容易に設定変更することができる。しかも、火炎の形状、位置及び/又は温度分布の制御は、流量比又は流速比をバーナ装置の運転中に変化させることによっても実施し得るので、実用的に極めて有利である。   Thus, according to the above-described configuration of the present invention, the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amount at each fuel injection port can be set without changing the setting of the device structure or the device configuration, without using a movable member such as a movable blade. By changing, it is possible to relatively easily change the setting of the shape, position and / or temperature distribution of the flame generated in the furnace. Moreover, since the shape, position and / or temperature distribution of the flame can be controlled by changing the flow rate ratio or flow rate ratio during the operation of the burner device, it is extremely advantageous in practice.

好適には、上記空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、隣接し又は関連する上記燃料噴射口の燃料噴流の中心軸線と実質的に平行な方向に配向され、或いは、空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、その噴流方向において燃料噴流の中心軸線に接近するように配向される。このような構成によれば、燃料及び燃焼用空気の混合接触による燃焼反応を促進することができる。   Preferably, the central axis of the air jet of the air jet is oriented in a direction substantially parallel to the central axis of the fuel jet of the adjacent or related fuel jet, or the air jet of the air jet Is oriented so as to approach the central axis of the fuel jet in the jet direction. According to such a structure, the combustion reaction by the mixed contact of fuel and combustion air can be promoted.

好ましくは、第1及び第2燃料噴射口の各噴流中心軸は、15〜60度の角度範囲内の相対角度、更に好ましくは、20〜45度の相対角度をなす方向に配向される。   Preferably, each jet central axis of the first and second fuel injection ports is oriented in a direction that forms a relative angle within a range of 15 to 60 degrees, more preferably a relative angle of 20 to 45 degrees.

所望により、バーナ装置は、燃料噴射口の燃料噴流よりも低速の燃焼用空気(燃焼制御空気)を燃料噴射口の近傍から噴射する燃焼制御用の空気噴射口(制御空気噴射口)を有する。燃焼制御空気は、燃料噴流と実質的に同一の方向に噴流し、或いは、その中心軸線が噴流方向において燃料噴流の中心軸線に接近するように配向される。なお、本明細書において、「実質的に平行」又は「実質的に同一の方向」の記載は、角度10度程度の角度範囲又は角度誤差の相違について、噴流の性質上、現実的に同一角度として理解すべきであるという趣旨の記載である。   If desired, the burner device has a combustion control air injection port (control air injection port) that injects combustion air (combustion control air) at a lower speed than the fuel jet of the fuel injection port from the vicinity of the fuel injection port. The combustion control air is jetted in substantially the same direction as the fuel jet, or is oriented so that its central axis approaches the central axis of the fuel jet in the jet direction. In this specification, the description of “substantially parallel” or “substantially the same direction” means that the angle range of about 10 degrees or the difference in angle error is actually the same angle due to the nature of the jet. It is a statement to the effect that it should be understood.

このような制御空気噴射口を備えたバーナ装置によれば、燃焼制御空気の流量又は流速によって火炎性状を更に制御することができることができるので、火炎形状等の制御性を向上することができる。また、相対的に低速な燃焼制御空気は、相対的に高速な燃料噴流に誘引され、燃料と混合接触して燃焼反応するので、炉内燃焼反応の燃焼安定性が向上する。所望により、100℃以上に予熱された予熱空気を上記燃焼制御空気として炉内に噴射しても良い。好ましくは、燃料噴射口における燃料噴流の流速は、100m/s以上の流速に設定され、制御空気噴射口における燃焼制御空気の流速は、100m/s未満の流速に設定される。   According to the burner device provided with such a control air injection port, the flame properties can be further controlled by the flow rate or flow velocity of the combustion control air, so that the controllability of the flame shape and the like can be improved. In addition, since the relatively low-speed combustion control air is attracted to the relatively high-speed fuel jet and mixes with the fuel to cause a combustion reaction, the combustion stability of the in-furnace combustion reaction is improved. If desired, preheated air preheated to 100 ° C. or higher may be injected into the furnace as the combustion control air. Preferably, the flow rate of the fuel jet at the fuel injection port is set to a flow rate of 100 m / s or more, and the flow rate of the combustion control air at the control air injection port is set to a flow rate of less than 100 m / s.

所望により、上記燃焼制御空気の流量を可変制御する流量制御手段を設け、燃焼制御空気の流量を制御して、燃料及び空気の混合割合又は混合過程を変化させ、火炎形成位置、火炎温度分布又は火炎温度ピーク位置等を変化させるようにしても良い。   If desired, flow control means for variably controlling the flow rate of the combustion control air is provided, and the flow rate of the combustion control air is controlled to change the mixing ratio or mixing process of the fuel and air, so that the flame formation position, flame temperature distribution or The flame temperature peak position and the like may be changed.

好適には、第2燃料噴射口は、燃料供給管の先端面に配置された複数の燃料噴射ノズルからなり、燃料噴射ノズルは、炉床部に向かって斜め下方に燃料噴流を噴射する。好ましくは、第1燃料噴射口も又、燃料供給管の先端面に配置された複数の燃料噴射ノズルからなる。各第1燃料噴射口の中心軸線同士、或いは、各第2燃料噴射口の中心軸線同士を噴流方向において互いに接近するように配向しても良い。   Preferably, the second fuel injection port is composed of a plurality of fuel injection nozzles arranged on the front end face of the fuel supply pipe, and the fuel injection nozzle injects a fuel jet obliquely downward toward the hearth. Preferably, the first fuel injection port is also composed of a plurality of fuel injection nozzles arranged on the front end surface of the fuel supply pipe. The central axes of the first fuel injection ports or the central axes of the second fuel injection ports may be oriented so as to approach each other in the jet direction.

所望により、燃料噴射ノズルは、燃焼用空気を燃料に予混合する予混合手段を有し、予混合手段によって燃焼用空気及び燃料の予混合割合を変化させることにより、火炎温度ピーク位置等を変化させるように構成される。   If desired, the fuel injection nozzle has premixing means for premixing the combustion air into the fuel, and the premixing means changes the premixing ratio of the combustion air and the fuel to change the flame temperature peak position and the like. Configured to let

必要に応じて、燃料噴流を旋回流として炉内に供給する旋回羽根を燃料噴射ノズルに設け、燃料噴流を旋回流として炉内に供給しても良い。燃料噴流は周囲の空気を誘引するので、燃料及び空気の混合が促進する。   If necessary, swirl vanes that supply the fuel jet into the furnace as a swirl flow may be provided in the fuel injection nozzle, and the fuel jet may be fed into the furnace as a swirl flow. The fuel jet attracts ambient air, thus facilitating the mixing of fuel and air.

本発明の好適な実施形態によれば、バーナ装置は、第1燃料噴流を噴射する複数の第1燃料噴射口と、第2燃料噴流を噴射する複数の第2燃料噴射口とを有し、複数の第1燃料噴射口から第1燃料噴流を同時に噴射するとともに、複数の第2燃料噴射口から第2燃料噴流を同時に噴射する。また、本発明の好適な実施形態において、バーナ装置は、二次空気を二次空気噴射口に供給する二次空気流路と、二次空気流路内に配置され、火炎性状制御用の燃焼制御空気を制御空気噴射口に供給する制御空気供給管と、制御空気供給管内に配置され、一次空気を一次空気噴射口に供給する一次空気供給管と、一次空気供給管内に配置され、燃料を燃料噴射口に供給する燃料供給管とを有する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the burner device has a plurality of first fuel injection ports that inject a first fuel jet, and a plurality of second fuel injection ports that inject a second fuel jet, The first fuel jets are simultaneously injected from the plurality of first fuel injection ports, and the second fuel jets are simultaneously injected from the plurality of second fuel injection ports. Further, in a preferred embodiment of the present invention, the burner device includes a secondary air flow path for supplying secondary air to the secondary air injection port, and a combustion for controlling flame properties, disposed in the secondary air flow path. A control air supply pipe that supplies control air to the control air injection port, a primary air supply pipe that supplies primary air to the primary air injection port, and a primary air supply pipe that is arranged in the control air supply pipe. And a fuel supply pipe for supplying the fuel injection port.

本発明の他の好適な実施形態において、バーナ装置は、上記空気噴射口として、バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に空気噴流を噴射する第1及び第2空気噴射口を備える。第1及び第2空気噴射口の空気噴射量の流量比又は流速比は、上記制御装置によって制御される。制御装置は、第1及び第2空気噴射口の空気噴射量の流量比又は流速比の制御により、炉内温度分布を変化させ、或いは、炉内温度分布を調整する。   In another preferred embodiment of the present invention, the burner device includes first and second air injection ports that inject an air jet in different angular directions with respect to the central axis of the burner device as the air injection port. The flow rate ratio or flow rate ratio of the air injection amounts of the first and second air injection ports is controlled by the control device. The control device changes the temperature distribution in the furnace or adjusts the temperature distribution in the furnace by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the air injection amounts of the first and second air injection ports.

他の観点より、本発明は、上記構成のバーナ装置を用いて、被加熱物の過加熱に起因する炉内閉塞の問題を解消するロータリーキルンの炉内燃焼方法を提供する。本発明の炉内燃焼方法においては、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布が経時的に変動するように、第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比が可変制御される。被加熱物の過加熱は、火炎形状等の変動により防止し又は抑制し得る。従って、本発明の炉内燃焼方法によれば、バーナ装置の第1及び第2燃料噴射口の近傍の炉内領域部分において被加熱物が過加熱により溶融する現象を防止し又は抑制し、炉壁面又は炉床部における溶融堆積物又は溶融付着物の成長又は拡大に起因した炉内閉塞を防止し又は回避することが可能となる。このような炉内閉塞の防止は、閉塞物除去作業のための過渡的な操業停止の頻度低下、或いは、この種の操業停止時期の延期を可能にするので、実用的に極めて有益である。   From another viewpoint, the present invention provides a method for in-furnace combustion in a rotary kiln that eliminates the problem of in-furnace blockage caused by overheating of an object to be heated, using the burner device having the above-described configuration. In the in-core combustion method of the present invention, the flow rate of the fuel injection amount of the first and second fuel injection ports so that the shape, position and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace varies with time. The ratio or flow rate ratio is variably controlled. Overheating of the object to be heated can be prevented or suppressed by fluctuations in the flame shape and the like. Therefore, according to the in-furnace combustion method of the present invention, the phenomenon that the object to be heated melts due to overheating in the in-furnace region portions in the vicinity of the first and second fuel injection ports of the burner device is prevented. It becomes possible to prevent or avoid blockage in the furnace due to the growth or expansion of the molten deposit or molten deposit on the wall surface or hearth. Such prevention of in-furnace blockage is extremely useful in practice because it enables a reduction in the frequency of transient operation stoppage for obstruction removal work or the postponement of this kind of operation stoppage time.

所望により、バーナ装置の燃料噴射量の流量比又は流速比は、製品の生産量又は被加熱物の加熱負荷等と関連して制御される。このような構成によれば、熱負荷等に相応して火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を適正化し又は最適化し、被加熱物を融点以下の適正な焼成温度で加熱することができるので、被加熱物の過加熱に起因して被加熱物が溶融して炉壁面に堆積、沈着又は付着するのを効果的に抑制し、これにより、炉内閉塞の発生を確実に防止することができる。   If desired, the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amount of the burner device is controlled in relation to the production amount of the product or the heating load of the article to be heated. According to such a configuration, it is possible to optimize or optimize the flame shape, position and / or furnace temperature distribution in accordance with the heat load, etc., and to heat the object to be heated at an appropriate firing temperature below the melting point. Therefore, it is possible to effectively prevent the heated object from melting and depositing, depositing or adhering to the furnace wall due to overheating of the heated object, thereby reliably preventing the occurrence of blockage in the furnace. be able to.

本発明の好適な実施形態において、上記炉内領域部分は、第1及び第2燃料噴射口と、これらの燃料噴射口が形成する火炎の最先端到達位置との間の炉内空間である。好ましくは、第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比は、所定の時間間隔で切換制御され、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布は、流量比又は流速比の切換動作に従って変化する。   In a preferred embodiment of the present invention, the in-furnace region portion is an in-furnace space between the first and second fuel injection ports and the most advanced position of the flame formed by these fuel injection ports. Preferably, the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amounts of the first and second fuel injection ports is switched and controlled at predetermined time intervals, and the shape, position, and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace are It changes according to the switching operation of the flow rate ratio or flow rate ratio.

更に他の観点より、本発明は、上記構成のバーナ装置を用いて、ダムリング等の発生を防止するロータリーキルンの炉内燃焼方法を提供する。ダムリング等の炉内閉塞物は、局所的な焼成雰囲気の温度降下による熱分解後の被焼成物の再合成により発生する炉内堆積物又は炉壁面付着物である。ダムリングは、例えば、炉内温度800℃で石灰を熱分解(CaCO3→CaO+CO2)させて製品(CaO)を生成する燃焼反応において、炉内温度の局所的な低下等に起因して二酸化炭素雰囲気で生じる逆反応、即ち、再炭酸化反応(CaO+CO2→CaCO3)の結果として発生すると考えられる。 From still another aspect, the present invention provides a method for in-furnace combustion in a rotary kiln that prevents the occurrence of dam rings and the like by using the burner device configured as described above. In-furnace obstructions such as dam rings are in-furnace deposits or furnace wall deposits generated by re-synthesis of the objects to be fired after thermal decomposition due to local temperature drop in the firing atmosphere. For example, in a combustion reaction in which lime is pyrolyzed (CaCO 3 → CaO + CO 2 ) at a furnace temperature of 800 ° C. to produce a product (CaO), dam rings are produced due to local decrease in furnace temperature. It is considered that it occurs as a result of the reverse reaction that occurs in the carbon atmosphere, that is, the recarbonation reaction (CaO + CO 2 → CaCO 3 ).

本発明に係るロータリーキルンの炉内燃焼方法は、上記構成のバーナ装置を用いて、上記第1及び第2燃料噴射口の各燃料噴射量の流量比又は流速比を制御し、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を経時的に変動させる炉内燃焼方法である。このような炉内燃焼方法によれば、所定温度以上の焼成雰囲気で熱分解する被焼成物が、局所的な焼成雰囲気の温度降下により熱分解後に再合成して固化物を炉内に生成する現象を防止し、これにより、ダムリング等の発生を防止することができるので、閉塞物除去のための過渡的な操業停止の頻度を低減し、或いは、操業停止時期を大きく遅延させることが可能となる。   The rotary kiln in-furnace combustion method according to the present invention uses the burner device having the above-described configuration to control the flow rate ratio or flow rate ratio of each fuel injection amount of the first and second fuel injection ports to generate in the furnace. This is a furnace combustion method in which the flame shape, position and / or temperature distribution in the furnace is changed over time. According to such an in-furnace combustion method, an object to be pyrolyzed in a firing atmosphere at a predetermined temperature or higher is re-synthesized after thermal decomposition due to a temperature drop in the local firing atmosphere to produce a solidified product in the furnace. Prevents the occurrence of dam rings, etc., thereby reducing the frequency of transient shutdowns to remove obstructions or greatly delaying the shutdown period It becomes.

本発明の好適な実施形態において、上記被加熱物は、高温焼成雰囲気下に熱分解して石灰(CaO)を生成し且つ焼成雰囲気の温度降下により熱分解後に再炭酸化する炭酸カルシウム(CaCO3)であり、上記流量比又は流速比の切換制御は、石灰の再炭酸化よって炉内にダムリングが形成されるのを防止すべく、局所的な温度低下を発生させないように設定される。 In a preferred embodiment of the present invention, the object to be heated is thermally decomposed in a high-temperature firing atmosphere to produce lime (CaO) and re-carbonated after pyrolysis due to a temperature drop in the firing atmosphere (CaCO 3 The switching control of the flow rate ratio or flow rate ratio is set so as not to cause a local temperature drop in order to prevent dam rings from being formed in the furnace due to recalcification of lime.

本発明の更に好適な実施形態において、第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比は、局所的な焼成雰囲気の温度降下による熱分解後の被焼成物の再合成を防止すべく、所定の時間間隔で切換制御され、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布は、経時的に変動せしめられる。   In a further preferred embodiment of the present invention, the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amounts of the first and second fuel injection ports is obtained by recombining the material to be fired after thermal decomposition due to a temperature drop in the local firing atmosphere. In order to prevent this, the switching control is performed at predetermined time intervals, and the shape, position and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace are changed with time.

更に他の観点より、本発明は、上記構成のバーナ装置を用いて、被加熱物を高温焼成雰囲気で焼成し又は熱分解させるロータリーキルンの炉内燃焼方法において、上記第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御して燃料の使用量を削減し、これにより、省エネルギー化を図ることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法を提供する。   According to yet another aspect, the present invention provides a method for in-furnace combustion in a rotary kiln in which an object to be heated is fired or pyrolyzed in a high-temperature firing atmosphere using the burner device having the above-described configuration. A method for in-furnace combustion in a rotary kiln characterized by reducing the amount of fuel used by controlling the flow rate ratio or the flow rate ratio of the fuel injection amount is provided.

本発明に係るロータリーキルン用バーナ装置及びその炉内燃焼方法によれば、装置構造又は装置構成の設定変更に依存することなく、可動羽根等の可動部材を用いることもなく、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は温度分布を比較的容易に設定変更することができる。   According to the rotary kiln burner apparatus and the in-furnace combustion method according to the present invention, the flame generated in the furnace without depending on the setting change of the apparatus structure or the apparatus configuration, without using movable members such as movable blades. The shape, position and / or temperature distribution of the can be set and changed relatively easily.

また、ロータリーキルン用バーナ装置を使用した本発明の炉内燃焼方法によれば、局所的な過加熱や温度低下等を防止して炉内閉塞物の生成を抑制することにより、炉内閉塞物除去のための過渡的な操業停止の頻度を低減し又は操業停止時期を大きく遅延させ、或いは、燃料使用量を削減して、ロータリーキルンの省エネルギー化を図ることが可能となる。   Further, according to the in-furnace combustion method of the present invention using the burner device for the rotary kiln, the obstruction in the furnace is removed by suppressing the generation of the obstruction in the furnace by preventing local overheating, temperature drop and the like. Therefore, it is possible to reduce the frequency of the transient operation stop for the purpose or to greatly delay the operation stop time or to reduce the amount of fuel used to save energy in the rotary kiln.

図1は、ロータリーキルンの全体構成を概略的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the entire configuration of a rotary kiln. 図2は、本発明の実施形態に係るバーナ装置の構造を示す縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the burner device according to the embodiment of the present invention. 図3は、図2に示すバーナ装置の部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the burner device shown in FIG. 図4は、図2及び図3に示すバーナ装置の正面図である。FIG. 4 is a front view of the burner device shown in FIGS. 2 and 3. 図5は、図2〜図4に示す燃料噴射口の構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the fuel injection port shown in FIGS. 図6は、本発明の他の実施形態に係るバーナ装置の構造を示す部分拡大断面図である。FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing a structure of a burner device according to another embodiment of the present invention. 図7は、図6に示すバーナ装置の正面図である。FIG. 7 is a front view of the burner device shown in FIG. 図8は、本発明の更に他の実施形態に係るバーナ装置の構造を示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of a burner device according to still another embodiment of the present invention. 図9は、図8に示すバーナ装置の正面図である。FIG. 9 is a front view of the burner device shown in FIG. 図10(A)は、炉内の火炎形状等を概略的に示すロータリーキルンの部分断面図であり、図10(B)及び図10(C)は、火炎温度の温度分布を例示する線図である。10A is a partial cross-sectional view of a rotary kiln schematically showing the flame shape and the like in the furnace, and FIGS. 10B and 10C are diagrams illustrating the temperature distribution of the flame temperature. is there. 図11は、本発明は、図8及び図9に示すバーナ装置を含む燃焼システムのシステム構成図である。FIG. 11 is a system configuration diagram of a combustion system including the burner device shown in FIGS. 8 and 9 according to the present invention. 図12は、図11に示す燃焼システムを用いたロータリーキルンの炉内燃焼方法を示すロータリーキルンの部分断面図及び温度分布線図である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view and a temperature distribution diagram of the rotary kiln showing the in-furnace combustion method of the rotary kiln using the combustion system shown in FIG. 図13は、図11に示す燃焼システムを用いたロータリーキルンの他の炉内燃焼方法を示すロータリーキルンの部分断面図及び温度分布線図である。13 is a partial cross-sectional view and a temperature distribution diagram of a rotary kiln showing another in-furnace combustion method of the rotary kiln using the combustion system shown in FIG. 図14は、図12に示す各種火炎を生成する三種の燃焼モードに関し、燃焼モード切換パターンを例示するタイムチャートである。FIG. 14 is a time chart illustrating combustion mode switching patterns for the three types of combustion modes for generating various flames shown in FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、ロータリーキルンの全体構成を概略的に示す縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the entire configuration of a rotary kiln.

ロータリーキルンKは、例えば、セメント焼成や、生石灰、軽量骨材、セラミック原料等の製造、或いは、廃プラスチック、都市廃棄物等の焼却などの用途に使用される加熱炉、焼成炉又は焼却炉である。ロータリーキルンKの端部には、炉内領域αに火炎を生成するロータリーキルン用バーナ装置B(以下、「バーナ装置B」という。)が配設される。燃焼用空気として一次空気A1がバーナ装置Bに供給されるとともに、都市ガス等の気体燃料Gがバーナ装置Bに供給される。ロータリーキルンKは、断熱・耐火材料を内張りした円筒状の鉄皮Sを一定の速度で軸線廻りに回転させるとともに、バーナ装置Bの燃焼作動により、例えば、1400℃の温度に炉内雰囲気を昇温させる。焼成すべきセメント原料等の原料Mは、バーナ装置Bとは反対の側に位置する原料装入口JからロータリーキルンKの炉内領域αに装入され、主として炉床部Kfに堆積した状態で焼成される。焼成クリンカ等の被加熱物Wは、炉床部Kfに沿ってバーナ装置Bの側に移動又は流動し、バーナ装置B側の端部において炉外に導出され、冷却装置Eを介して系外に排出される。バーナ装置Bの外周領域に二次空気A2として供給すべき外界空気が、冷却装置Eに供給される。外界空気は、ロータリーキルンKの炉内領域から排出された被加熱物W'と熱交換し、1000℃以上に予熱された二次空気A2として、バーナ装置Bの外側領域βに供給される。   The rotary kiln K is a heating furnace, a firing furnace or an incinerator used for applications such as cement firing, quick lime, lightweight aggregate, ceramic raw material production, or incineration of waste plastic, municipal waste, etc. . At the end of the rotary kiln K, a rotary kiln burner device B (hereinafter referred to as “burner device B”) that generates a flame in the in-furnace region α is disposed. Primary air A1 is supplied to the burner device B as combustion air, and gaseous fuel G such as city gas is supplied to the burner device B. The rotary kiln K rotates the cylindrical iron shell S lined with heat insulating and refractory material around the axis line at a constant speed, and raises the furnace atmosphere to a temperature of, for example, 1400 ° C. by the combustion operation of the burner device B. Let A raw material M such as a cement raw material to be fired is charged into the in-furnace region α of the rotary kiln K from the raw material inlet J located on the side opposite to the burner device B, and is mainly fired in a state where it is deposited on the hearth Kf. Is done. The object to be heated W such as a baked clinker moves or flows along the hearth part Kf to the burner device B side, is led out of the furnace at the end of the burner device B side, and passes outside the system via the cooling device E. To be discharged. External air to be supplied as secondary air A2 to the outer peripheral region of the burner device B is supplied to the cooling device E. The outside air exchanges heat with the article to be heated W ′ discharged from the furnace area of the rotary kiln K, and is supplied to the outer area β of the burner apparatus B as secondary air A2 preheated to 1000 ° C. or higher.

図1に示す如く、ロータリーキルンKの炉床部Kfは、炉内領域αの内周壁面下部において炉長方向に延在する。炉内領域αの被加熱物Wは、炉床部Kfに沿ってロータリーキルンKの傾斜方向下側に移動又は流動するので、バーナ装置Bの火炎Fは、被加熱物Wの種類、物性、製造条件等に相応した最適温度且つ最適位置において被加熱物Wを加熱又は焼成するように火炎Fの加熱・焼成作用を最適化することが望ましい。本発明においては、例えば、炉床部Kfの被加熱物Wに対し、バーナ装置Bの先端面から距離L1の位置において最適な加熱温度T1を設定した場合、このような位置的条件及び温度条件を実現するように火炎Fの火炎位置、火炎形状、火炎長、火炎温度分布、火炎温度ピーク位置等が制御される。   As shown in FIG. 1, the hearth part Kf of the rotary kiln K extends in the furnace length direction at the lower part of the inner peripheral wall surface of the in-furnace region α. Since the object to be heated W in the in-furnace region α moves or flows along the hearth part Kf to the lower side in the inclination direction of the rotary kiln K, the flame F of the burner device B is the type, physical properties, and manufacture of the object to be heated W. It is desirable to optimize the heating / firing action of the flame F so that the article to be heated W is heated or fired at an optimum temperature and at an optimum position according to the conditions. In the present invention, for example, when the optimum heating temperature T1 is set at the position of the distance L1 from the front end surface of the burner device B for the article W to be heated in the hearth Kf, such positional conditions and temperature conditions are set. The flame position, flame shape, flame length, flame temperature distribution, flame temperature peak position, etc. of the flame F are controlled so as to realize the above.

図10(A)には、火炎位置、火炎形状、火炎長等が相違する火炎Fa、Fb、Fcが示されている。図10(B)は、温度評価レベルKaにおいて測定した火炎Fa、Fb、Fcの火炎温度Tの温度分布(距離L方向)を示す線図である。図10(C)は、火炎Fcに関し、燃焼反応の空気比を変化させることによって得られる火炎温度の変化の態様を示す線図である。なお、温度評価レベルKaは、炉床部Kfの炉壁近傍位置に設定されている。   FIG. 10A shows flames Fa, Fb, and Fc having different flame positions, flame shapes, flame lengths, and the like. FIG. 10B is a diagram showing the temperature distribution (distance L direction) of the flame temperatures T of the flames Fa, Fb, and Fc measured at the temperature evaluation level Ka. FIG. 10C is a diagram showing a manner of change in flame temperature obtained by changing the air ratio of the combustion reaction with respect to the flame Fc. The temperature evaluation level Ka is set at a position near the furnace wall of the hearth part Kf.

火炎Fa、Fb、Fcは、炉床部Kfの被加熱物W(図1)を効率的に加熱すべく、火炎帯を全体的に炉床部Kf近傍の領域に偏倚した火炎面を有する。火炎Fa、Fb、Fcの温度分布は、火炎長又は火炎到達距離の変化に相応して図10(B)に示す如く変化し、火炎Fa、Fb、Fcの火炎温度ピーク位置La、Lb、Lcも又、火炎長又は火炎到達距離の変化に相応してバーナ装置Bの中心軸線X−X方向(距離Lの方向)に変位する。   The flames Fa, Fb, and Fc have a flame surface in which the flame zone is entirely biased to a region near the hearth portion Kf in order to efficiently heat the article W (FIG. 1) of the hearth portion Kf. The temperature distribution of the flames Fa, Fb, Fc changes as shown in FIG. 10B in accordance with the change of the flame length or the flame arrival distance, and the flame temperature peak positions La, Lb, Lc of the flames Fa, Fb, Fc. Also, the burner device B is displaced in the direction of the central axis XX (direction of the distance L) in accordance with the change in the flame length or the flame reach distance.

また、火炎Fcに関し、燃焼用空気の空気量を増大すると、図10(C)に火炎Fc'として示す如く、概ね同一の火炎温度ピーク位置Lcにおいて火炎の最高温度(ピーク温度)が上昇し、燃焼用空気の空気量を低減すると、図10(C)に火炎Fc"として示す如く、概ね同一の火炎温度ピーク位置Lcにおいて火炎の最高温度(ピーク温度)が低下する。   Further, regarding the flame Fc, when the amount of combustion air is increased, the maximum flame temperature (peak temperature) rises at substantially the same flame temperature peak position Lc, as shown as flame Fc ′ in FIG. When the amount of combustion air is reduced, the maximum flame temperature (peak temperature) decreases at approximately the same flame temperature peak position Lc, as shown as flame Fc ″ in FIG.

本発明に係るバーナ装置Bは、中心軸線X−Xに対して異なる角度方向に気体燃料Gを噴射する第1及び第2燃料噴射口を有し、第1及び第2燃料噴射口の流量比を制御して、火炎の形状、位置及び/又は温度分布を変化させ、これにより、火炎Fa、Fb、Fcの如く火炎位置、火炎形状、火炎長等が相違する火炎を炉内領域αに生成する。以下、図2〜図5を参照して、本発明に係るバーナ装置Bの実施形態を説明する。   The burner device B according to the present invention has first and second fuel injection ports that inject gaseous fuel G in different angular directions with respect to the central axis XX, and a flow rate ratio between the first and second fuel injection ports. To change the shape, position and / or temperature distribution of the flame, thereby generating flames with different flame positions, flame shapes, flame lengths, etc. in the in-furnace region α like flames Fa, Fb and Fc. To do. Hereinafter, with reference to FIGS. 2-5, embodiment of the burner apparatus B which concerns on this invention is described.

図2及び図3は、本発明の好適な実施形態に係るバーナ装置Bの縦断面図及び部分拡大断面図であり、図4は、図2及び図3に示すバーナ装置Bの正面図である。また、図5は、斜め下方に燃料噴流を噴射する燃料噴射口の構成を示す斜視図である。なお、バーナ装置Bは、図1に示す如く、ロータリーキルンKの端部に配設される。図4は、ロータリーキルンKの炉内領域αから見たバーナ装置Bの正面図である。   2 and 3 are a longitudinal sectional view and a partially enlarged sectional view of the burner device B according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a front view of the burner device B shown in FIGS. 2 and 3. . FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a fuel injection port that injects a fuel jet obliquely downward. In addition, the burner apparatus B is arrange | positioned at the edge part of the rotary kiln K, as shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the burner apparatus B as viewed from the in-furnace region α of the rotary kiln K.

バーナ装置Bの燃料供給系は、都市ガス等の気体燃料Gの供給源又は供給管(図示せず)に接続された燃料供給管GP1、GP2を有する。バーナ装置Bの中心軸線X−X上には、パイロットバーナを先端部に備えた補助燃焼装置11が配置される。バーナ装置Bは、気体燃料Gの燃料噴流G1、G2を噴射する第1燃料噴射口2及び第2燃料噴射口3を備えるとともに、燃料噴射口2、3の径方向外方に配置された一次空気噴射口4及び二次空気噴射口5を備える。一次空気噴射口4及び二次空気噴射口5は、一次空気噴流A1及び二次空気噴流A2を夫々噴射する。   The fuel supply system of the burner apparatus B includes fuel supply pipes GP1 and GP2 connected to a supply source or supply pipe (not shown) of a gaseous fuel G such as city gas. On the central axis XX of the burner device B, an auxiliary combustion device 11 having a pilot burner at its tip is arranged. The burner device B includes a first fuel injection port 2 and a second fuel injection port 3 for injecting fuel jets G1 and G2 of gaseous fuel G, and a primary disposed radially outward of the fuel injection ports 2 and 3. An air injection port 4 and a secondary air injection port 5 are provided. The primary air injection port 4 and the secondary air injection port 5 inject the primary air jet A1 and the secondary air jet A2, respectively.

図4に示す如く、左右一対の燃料噴射口2が、バーナ装置Bの上半部に配置され、左右一対の燃料噴射口3が、バーナ装置Bの下半部に配置される。燃料噴射口2、3は、中心軸線X−X廻りに概ね90度の角度間隔を隔てて配置される。図3に示すように、燃料噴射口2は、実質的に垂直な先端面を有し、燃料噴射口2の燃料噴射ノズル2aは、燃料噴流G1を直進流形態に中心軸線X−X方向に噴射する。他方、燃料噴射口3は、図3及び図5に示す如く、垂直面に対して30〜60度程度の角度をなして傾斜した先端面31を有し、燃料噴射口3は、中心軸線X−Xに対して所定の傾斜角度θ(図3)をなす方向に傾斜した複数の燃料噴射ノズル30から構成される。燃料噴射ノズル30は、傾斜角度θの方向に燃料噴流G2を噴射する。即ち、燃料噴射ノズル30は、炉床部Kfに向かって斜め下方に燃料噴流G2を噴射する。角度θは、20〜45度の範囲内の角度、例えば、30度に好ましく設定し得る。   As shown in FIG. 4, the pair of left and right fuel injection ports 2 are disposed in the upper half of the burner device B, and the pair of left and right fuel injection ports 3 are disposed in the lower half of the burner device B. The fuel injection ports 2 and 3 are arranged at an angular interval of approximately 90 degrees around the central axis XX. As shown in FIG. 3, the fuel injection port 2 has a substantially vertical front end surface, and the fuel injection nozzle 2 a of the fuel injection port 2 makes the fuel jet flow G <b> 1 linearly flow in the direction of the central axis XX. Spray. On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel injection port 3 has a tip surface 31 that is inclined at an angle of about 30 to 60 degrees with respect to a vertical surface, and the fuel injection port 3 has a central axis X It is composed of a plurality of fuel injection nozzles 30 inclined in a direction that forms a predetermined inclination angle θ (FIG. 3) with respect to −X. The fuel injection nozzle 30 injects the fuel jet G2 in the direction of the inclination angle θ. That is, the fuel injection nozzle 30 injects the fuel jet G2 obliquely downward toward the hearth part Kf. The angle θ can be preferably set to an angle within a range of 20 to 45 degrees, for example, 30 degrees.

バーナ装置Bは更に、燃料噴流G1、G2よりも低速の燃焼用空気C(以下、「燃焼制御空気C」という。)を火炎性状制御のために噴射する空気噴射口6、7、8(以下、「制御空気噴射口6、7、8」という。)を有する。制御空気噴射口6は、燃料噴射口2の近傍から燃焼制御空気Cを炉内に噴射し、制御空気噴射口7は、燃料噴射口2、3を全体的に囲む環状帯域から燃焼制御空気Cを炉内に噴射し、制御空気噴射口8は、燃料噴射口3の近傍から燃焼制御空気Cを炉内に噴射する。なお、燃焼制御空気Cとして、100℃以上の温度(例えば、200℃)に予熱された予熱空気を炉内に噴射しても良い。また、本実施形態においては、燃料噴射口2、3における燃料噴流G1、G2の流速は、100m/s以上の流速に設定され、制御空気噴射口6、7、8における燃焼制御空気Cの流速は、100m/s未満の流速に設定される。   The burner device B further has air injection ports 6, 7, 8 (hereinafter, referred to as “combustion control air C”) for injecting combustion air C (hereinafter referred to as “combustion control air C”) lower than the fuel jets G 1, G 2 for flame property control. , And “control air injection ports 6, 7, 8”). The control air injection port 6 injects combustion control air C into the furnace from the vicinity of the fuel injection port 2, and the control air injection port 7 starts combustion control air C from an annular zone that entirely surrounds the fuel injection ports 2 and 3. Is injected into the furnace, and the control air injection port 8 injects combustion control air C from the vicinity of the fuel injection port 3 into the furnace. As the combustion control air C, preheated air preheated to a temperature of 100 ° C. or higher (for example, 200 ° C.) may be injected into the furnace. In the present embodiment, the flow rates of the fuel jets G1 and G2 at the fuel injection ports 2 and 3 are set to a flow rate of 100 m / s or more, and the flow rate of the combustion control air C at the control air injection ports 6, 7, and 8 Is set to a flow velocity of less than 100 m / s.

一次及び二次空気噴射口4、5は、一次及び二次空気噴流A1、A2を中心軸線X−Xと平行な方向に噴射し、制御空気噴射口6、7も又、燃焼制御空気Cを中心軸線X−Xと平行な方向に噴射する。他方、制御空気噴射口8は、中心軸線X−Xに対して傾斜角度θをなす方向に燃焼制御空気Cを噴射する。一次空気噴射口4から噴射された一次空気噴流A1は、燃料噴流G1に沿って流動し、主として燃料噴流G1の気体燃料Gに混合接触して燃焼反応し、制御空気噴射口6、7から噴射された燃焼制御空気Cも又、主として燃料噴流G1の気体燃料Gに混合接触して燃焼反応する。他方、制御空気噴射口8から噴射された燃焼制御空気Cは、燃料噴流G2と同方向(実質的に同一の方向)に炉内に流出し、燃料噴流G2に誘引されて気体燃料Gと燃焼反応しつつ、炉床部Kfに向かって流動する。二次空気噴射口5から炉内領域αに噴射された二次空気噴流A2は、気体燃料G及び空気の混合気に対して更に混合し、混合気内の気体燃料Gと混合接触して燃焼反応する。   The primary and secondary air injection ports 4 and 5 inject the primary and secondary air jets A1 and A2 in a direction parallel to the central axis XX, and the control air injection ports 6 and 7 also supply the combustion control air C. Injected in a direction parallel to the central axis XX. On the other hand, the control air injection port 8 injects the combustion control air C in a direction that forms an inclination angle θ with respect to the central axis XX. The primary air jet A1 injected from the primary air injection port 4 flows along the fuel jet G1, and is mainly brought into contact with the gaseous fuel G of the fuel jet G1 to undergo a combustion reaction, and is injected from the control air injection ports 6 and 7. The combustion control air C thus produced also undergoes a combustion reaction mainly in contact with the gaseous fuel G of the fuel jet G1. On the other hand, the combustion control air C injected from the control air injection port 8 flows into the furnace in the same direction (substantially the same direction) as the fuel jet G2, and is attracted by the fuel jet G2 to burn with the gaseous fuel G. While reacting, it flows toward the hearth Kf. The secondary air jet A2 injected from the secondary air injection port 5 into the in-furnace region α is further mixed with the gaseous fuel G and the air-fuel mixture, and mixed with the gaseous fuel G in the air-fuel mixture for combustion. react.

かくして、燃料噴流G1、G2と空気噴流A1、A2、Cとの混合接触による火炎Fが炉内領域αに生成する。この火炎Fは、燃料噴流G1、G2及び空気噴流A1、A2、Cの燃焼反応により生成する火炎を合成又は集合してなる実質的に単一の火炎であり、その形状、位置及び/又は温度分布等は、各燃料噴射口2、3が噴射した各燃料噴流G1、G2の流量比又は流速比に相応して変化する。従って、各燃料噴射口2、3の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御することにより、火炎の形状、位置及び/又は温度分布を比較的広範囲に変化させることができる。   Thus, a flame F due to the mixed contact between the fuel jets G1, G2 and the air jets A1, A2, C is generated in the in-furnace region α. This flame F is a substantially single flame formed by combining or assembling the flames generated by the combustion reaction of the fuel jets G1, G2 and the air jets A1, A2, C, and its shape, position and / or temperature. The distribution or the like changes in accordance with the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel jets G1 and G2 injected by the fuel injection ports 2 and 3. Therefore, the shape, position and / or temperature distribution of the flame can be changed in a relatively wide range by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amounts of the fuel injection ports 2 and 3.

本実施形態においては、火炎Fの火炎位置、火炎形状、火炎長、火炎温度分布、ピーク位置等を制御すべく、主として燃料噴流G1、G2の流量比を制御する燃料制御系が、バーナ装置Bに設けられる。以下、図2〜図4を参照してバーナ装置Bの各種配管等の構成と、燃料制御系の構成とについて説明する。   In the present embodiment, the fuel control system that mainly controls the flow ratio of the fuel jets G1 and G2 to control the flame position, flame shape, flame length, flame temperature distribution, peak position, etc. of the flame F is the burner device B. Provided. Hereinafter, the configuration of various pipes and the like of the burner device B and the configuration of the fuel control system will be described with reference to FIGS.

図2及び図3に示すように、バーナ装置Bは、燃料噴流G1を燃料噴射口2に供給するための燃料供給管12と、燃料噴流G2を燃料噴射口3に供給するための燃料供給管13とを中心部に備える。バーナ装置Bは更に、一次空気噴射口4に一次空気を供給するための一次空気供給管14と、燃焼制御空気を制御空気噴射口6、7に供給するための制御空気供給管15とを備える。補助燃焼装置11及び燃料供給管12、13は、一次空気供給管14の管内に配置され、一次空気供給管14は、制御空気供給管15の管内に同心状に配置される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the burner device B includes a fuel supply pipe 12 for supplying the fuel jet G1 to the fuel injection port 2 and a fuel supply pipe for supplying the fuel jet G2 to the fuel injection port 3. 13 in the center. The burner device B further includes a primary air supply pipe 14 for supplying primary air to the primary air injection port 4 and a control air supply pipe 15 for supplying combustion control air to the control air injection ports 6 and 7. . The auxiliary combustion device 11 and the fuel supply pipes 12 and 13 are arranged in a primary air supply pipe 14, and the primary air supply pipe 14 is arranged concentrically in a control air supply pipe 15.

制御空気供給管15は、バーナ装置Bの外装管を構成し、ロータリーキルンKの端部構造体に支持される外装フランジ部17を備える。外装フランジ部17は、二次空気噴射口5を有する取付板18に連結され、取付板18は、ロータリーキルンKの端部構造体を構成する隔壁19に連結される。バーナ装置Bの外側領域βに供給された二次空気A2は、二次空気噴射口5から炉内領域αに流入する。   The control air supply pipe 15 constitutes an outer pipe of the burner device B and includes an outer flange portion 17 supported by the end structure of the rotary kiln K. The exterior flange portion 17 is connected to a mounting plate 18 having the secondary air injection port 5, and the mounting plate 18 is connected to a partition wall 19 constituting an end structure of the rotary kiln K. The secondary air A2 supplied to the outer region β of the burner device B flows from the secondary air injection port 5 into the in-furnace region α.

バーナ装置Bは、一次空気供給管14及び制御空気供給管15の先端部を閉塞する円形の先端プレート20と、制御空気供給管15の基端部を閉塞する円形の基端プレート21と、一次空気供給管14の基端部を閉塞する円形の基端プレート22とを備える。一次空気供給管14は、基端プレート21を貫通して外方に延出し、補助燃焼装置11及び燃料供給管12、13は、基端プレート22を貫通して外方に延出する。   The burner device B includes a circular distal end plate 20 that closes the distal ends of the primary air supply pipe 14 and the control air supply pipe 15, a circular proximal end plate 21 that closes the proximal end of the control air supply pipe 15, A circular proximal end plate 22 that closes the proximal end of the air supply pipe 14. The primary air supply pipe 14 extends outward through the base end plate 21, and the auxiliary combustion device 11 and the fuel supply pipes 12 and 13 extend outward through the base end plate 22.

図4に示すように、先端プレート20には、複数の一次空気噴射口4が穿設されるとともに、複数の制御空気噴射口6、7が穿設される。一次空気噴射口4は、補助燃焼装置11の先端部を囲むように角度間隔を隔てて環状に配列される。制御空気噴射口6は、先端プレート20の上半部において全体的に半円の円弧状に開口し、制御空気噴射口7は、燃料噴射口2、3を全体的に囲むように角度間隔を隔てて環状に配列される。制御空気噴射口8は、制御空気供給管15の下部に突設した管体からなり、斜め前方且つ下方に延び、概ね先端プレート20の下端部近傍において開口する。   As shown in FIG. 4, the tip plate 20 is provided with a plurality of primary air injection ports 4 and a plurality of control air injection ports 6 and 7. The primary air injection ports 4 are annularly arranged at an angular interval so as to surround the tip of the auxiliary combustion device 11. The control air injection port 6 is opened in an overall semicircular arc shape in the upper half of the tip plate 20, and the control air injection port 7 is angularly spaced so as to entirely surround the fuel injection ports 2 and 3. They are arranged in a ring at a distance. The control air injection port 8 is composed of a tube projecting from the lower part of the control air supply pipe 15, extends obliquely forward and downward, and opens substantially in the vicinity of the lower end portion of the tip plate 20.

図2に示すように、一次空気供給管14の管継手部14aは、一次空気供給系P1を構成する空気供給管24に接続され、制御空気供給管15の管継手部15aは、制御空気供給系P2を構成する制御空気供給管25に接続される。一次空気供給系P1は、常温空気(大気温度の空気)を一次空気供給管14に圧送する送風機26を備える。制御空気供給系P2は、100℃以上の温度(例えば、約200℃)に予熱した予熱空気を制御空気供給管15に供給する。   As shown in FIG. 2, the pipe joint portion 14a of the primary air supply pipe 14 is connected to the air supply pipe 24 constituting the primary air supply system P1, and the pipe joint portion 15a of the control air supply pipe 15 is supplied with control air. It is connected to a control air supply pipe 25 constituting the system P2. The primary air supply system P <b> 1 includes a blower 26 that pumps normal temperature air (air at ambient temperature) to the primary air supply pipe 14. The control air supply system P2 supplies preheated air preheated to a temperature of 100 ° C. or higher (for example, about 200 ° C.) to the control air supply pipe 15.

バーナ装置Bは、送風機26の作動を制御するとともに、制御空気供給系P2の作動を制御する制御ユニットC/Uを備える。制御ユニットC/Uは、制御信号線(一点鎖線で示す)を介して送風機26の駆動部に接続されるとともに、制御空気供給系P2の送風機及び予熱装置(図示せず)に対して制御信号線(図示せず)を介して接続される。制御ユニットC/Uは更に、燃料供給管GP1、GP2の流量制御弁V1、V2に接続されており、燃料供給管GP1を介して燃料噴射口2に供給される気体燃料Gの流量を流量制御弁V1によって可変制御するとともに、燃料供給管GP2を介して燃料噴射口3に供給される気体燃料Gの流量を流量制御弁V2によって可変制御する。   The burner device B includes a control unit C / U that controls the operation of the blower 26 and also controls the operation of the control air supply system P2. The control unit C / U is connected to the drive unit of the blower 26 via a control signal line (indicated by a one-dot chain line), and controls signals to the blower and the preheating device (not shown) of the control air supply system P2. They are connected via a line (not shown). The control unit C / U is further connected to the flow control valves V1, V2 of the fuel supply pipes GP1, GP2, and controls the flow rate of the gaseous fuel G supplied to the fuel injection port 2 via the fuel supply pipe GP1. While being variably controlled by the valve V1, the flow rate of the gaseous fuel G supplied to the fuel injection port 3 via the fuel supply pipe GP2 is variably controlled by the flow rate control valve V2.

流量制御弁V2を遮断して燃料噴射口3の燃料噴射を停止し、流量制御弁V1を開放して燃料噴流G1を燃料噴射口2から炉内領域αに噴射すると、図1に示す如く、炉内領域の中心部において炉長方向に延びる細長い火炎Fが炉内領域αに生成する。流量制御弁V2の開放し、燃料噴流G2を燃料噴射口3から炉内領域αに更に噴射すると、燃料噴流G2の下向きの運動量が火炎Fに作用し、図10(A)に火炎Fcとして示す如く、炉床側に偏倚した火炎形状の火炎が炉内領域αに生成する。図10(A)に示す火炎Fcは、流量制御弁V1の開度を70%に設定し、流量制御弁V2の開度を30%に設定した状態で炉内領域αに生成する火炎である。   When the flow control valve V2 is shut off to stop fuel injection at the fuel injection port 3, the flow control valve V1 is opened and the fuel jet G1 is injected from the fuel injection port 2 into the in-furnace region α, as shown in FIG. An elongated flame F extending in the furnace length direction at the center of the furnace area is generated in the furnace area α. When the flow control valve V2 is opened and the fuel jet G2 is further injected from the fuel injection port 3 into the in-furnace region α, the downward momentum of the fuel jet G2 acts on the flame F, and is shown as flame Fc in FIG. As described above, a flame-shaped flame biased toward the hearth side is generated in the in-furnace region α. The flame Fc shown in FIG. 10A is a flame generated in the in-furnace region α in a state where the opening degree of the flow control valve V1 is set to 70% and the opening degree of the flow control valve V2 is set to 30%. .

流量制御弁V2の開度を増大し、燃料噴流G2の流量を相対的に増大すると、燃料噴流G2の下向きの運動量が火炎Fに更に作用し、炉床側に更に偏倚した火炎形状の火炎Fbが図10(A)に示す如く炉内領域αに生成する。図10(A)に示す火炎Fbは、流量制御弁V1、V2の開度を50%に設定した状態で炉内領域αに生成する火炎である。流量制御弁V2の開度を更に増大し、燃料噴流G2の流量を大きく増大すると、燃料噴流G2の下向きの運動量が火炎Fに大きく作用し、図10(A)に火炎Faとして示す如く、炉床側に比較的大きく偏倚した火炎形状の火炎が、炉内領域αに生成する。前述のとおり、このような火炎形状の変化に相応して火炎温度の温度分布および火炎温度ピーク位置が変化する。なお、図10(A)に示す火炎Faは、流量制御弁V1の開度を0%に設定し、流量制御弁V2の開度を100%に設定した状態で炉内領域αに生成する火炎である。   When the opening degree of the flow control valve V2 is increased and the flow rate of the fuel jet G2 is relatively increased, the downward momentum of the fuel jet G2 further acts on the flame F, and the flame shaped flame Fb further biased toward the hearth side. Is generated in the in-furnace region α as shown in FIG. A flame Fb shown in FIG. 10A is a flame generated in the in-furnace region α in a state where the opening degree of the flow control valves V1 and V2 is set to 50%. When the opening degree of the flow rate control valve V2 is further increased and the flow rate of the fuel jet G2 is greatly increased, the downward momentum of the fuel jet G2 acts greatly on the flame F, and as shown in FIG. A flame having a relatively large deviation toward the floor is generated in the in-furnace region α. As described above, the temperature distribution of the flame temperature and the flame temperature peak position change in accordance with such a change in the flame shape. Note that the flame Fa shown in FIG. 10A is generated in the in-furnace region α in a state where the opening degree of the flow control valve V1 is set to 0% and the opening degree of the flow control valve V2 is set to 100%. It is.

かくして、本発明によれば、バーナ装置Bの中心軸線X−Xに対して異なる角度方向に気体燃料Gを噴射する燃料噴射口2、3を設け、燃料噴射口2、3の燃料噴射量の流量比を可変制御することにより、炉内領域αに生成する火炎Fの形状、位置及び/又は温度分布を変化させることができる。このような構成のバーナ装置Bによれば、装置構造又は装置構成を設定変更することなく、可動羽根等の可動部材を用いることもなく、炉内領域αに生成する火炎Fの形状、位置及び/又は温度分布を比較的容易に設定変更することができる。しかも、火炎の形状、位置及び/又は温度分布の制御は、制御ユニットC/U及び流量制御弁V1、V2によってバーナ装置Bの燃焼作動中又は運転中に変化させることができるので、極めて有利である。   Thus, according to the present invention, the fuel injection ports 2 and 3 for injecting the gaseous fuel G in different angular directions with respect to the central axis XX of the burner device B are provided, and the fuel injection amount of the fuel injection ports 2 and 3 is determined. By variably controlling the flow rate ratio, the shape, position and / or temperature distribution of the flame F generated in the in-furnace region α can be changed. According to the burner device B having such a configuration, the shape, position, and position of the flame F generated in the in-furnace region α without changing the setting of the device structure or device configuration, without using a movable member such as a movable blade, and the like. It is possible to change the setting of the temperature distribution relatively easily. Moreover, the control of the flame shape, position and / or temperature distribution can be changed during the combustion operation or operation of the burner device B by means of the control unit C / U and the flow control valves V1, V2, which is very advantageous. is there.

また、本発明によれば、燃料噴流G1、G2よりも低速な燃焼制御空気Cが、燃料噴流G1、G2に沿って炉内領域αに噴射され、燃料噴流G1、G2に誘引された燃焼制御空気Cの空気が、燃料と混合接触して燃焼反応するので、炉内燃焼反応の燃焼安定性が向上する。   Further, according to the present invention, the combustion control air C, which is slower than the fuel jets G1 and G2, is injected along the fuel jets G1 and G2 into the in-furnace region α and is attracted to the fuel jets G1 and G2. Since the air of the air C is mixed and contacted with the fuel to cause a combustion reaction, the combustion stability of the in-furnace combustion reaction is improved.

所望により、燃焼制御空気Cの流量を可変制御する流量制御手段を更に設け、燃焼制御空気Cの流量制御により、燃料噴流及び燃焼空気噴流の混合割合又は混合過程を変化させ、火炎形成位置、火炎温度分布又は火炎温度ピーク位置を変化させるようにしても良い。   If desired, a flow rate control means for variably controlling the flow rate of the combustion control air C is further provided, and the mixing ratio or the mixing process of the fuel jet and the combustion air jet is changed by the flow rate control of the combustion control air C, and the flame formation position, flame The temperature distribution or the flame temperature peak position may be changed.

好ましくは、燃焼用空気を気体燃料Gに予混合する予混合手段が燃料噴射ノズル2a、30に設けられる。このような構成によれば、バーナ装置Bは、予混合手段によって空気及び気体燃料Gの予混合割合を変化させることにより、火炎温度ピーク位置等を更に可変制御することができる。   Preferably, premixing means for premixing combustion air with gaseous fuel G is provided in the fuel injection nozzles 2a, 30. According to such a configuration, the burner device B can further variably control the flame temperature peak position and the like by changing the premixing ratio of the air and the gaseous fuel G by the premixing means.

更に好ましくは、燃料噴流を旋回流として炉内に供給する旋回羽根が、燃料噴射ノズル2a、30に設けられる。このような構成によれば、バーナ装置Bは、燃料噴流G1、G2を旋回流として炉内に供給する。旋回流形態の燃料噴流G1、G2は、周囲の空気を効果的に誘引するので、燃料及び空気の混合が促進する。   More preferably, the fuel injection nozzles 2a and 30 are provided with swirl vanes for supplying the fuel jet as a swirl flow into the furnace. According to such a configuration, the burner device B supplies the fuel jets G1 and G2 as swirling flows into the furnace. The swirl flow fuel jets G1 and G2 effectively attract the surrounding air, thereby facilitating the mixing of fuel and air.

図6及び図7は、上記バーナ装置の変形例に係るバーナ装置の部分拡大断面図及び正面図である。図6及び図7において、図2〜図6に示す構成要素又は構成部品と実質的に同一又は同等の構成要素又は構成部品については、同一の参照符号が付されている。   6 and 7 are a partially enlarged sectional view and a front view of a burner device according to a modification of the burner device. 6 and 7, the same reference numerals are assigned to components or components that are substantially the same as or equivalent to the components or components shown in FIGS. 2 to 6.

図6及び図7に示すバーナ装置Bは、先端プレート20の下部に配置された多数の制御空気噴射口8を有する。各噴射口8は、中心軸線X−Xに対して傾斜角度θをなす方向に先端プレート20を貫通する円形断面の短管からなる。   The burner device B shown in FIGS. 6 and 7 has a large number of control air injection ports 8 arranged at the lower part of the tip plate 20. Each injection port 8 is composed of a short tube having a circular cross section that penetrates the tip plate 20 in a direction that forms an inclination angle θ with respect to the central axis XX.

図8及び図9は、本発明の他の実施形態に係るバーナ装置の縦断面図及び正面図である。図8及び図9には、バーナ先端部の部分拡大断面図及び部分拡大正面図が示されている。図8及び図9において、前述の実施形態の各構成要素又は構成部品と実質的に同一又は同等の構成要素又は構成部品については、同一の参照符号が付されている。   8 and 9 are a longitudinal sectional view and a front view of a burner device according to another embodiment of the present invention. 8 and 9 are a partially enlarged sectional view and a partially enlarged front view of the burner tip. 8 and 9, the same reference numerals are assigned to components or components that are substantially the same as or equivalent to the components or components of the above-described embodiment.

図8及び図9に示すバーナ装置Bは、空気供給管14の管内空間を水平な仕切り板50によって概ね上下均等に分割し、その上半部を一次空気供給系P1に接続し、その下半部を制御空気供給系P2に接続するとともに、一次空気噴射口4を上半部に配置し、制御空気噴射口7を下半部に配置した構成を有する。   The burner apparatus B shown in FIG.8 and FIG.9 divides | segments the internal space of the air supply pipe | tube 14 into the primary air supply system P1, and divides | segments the upper half part into the primary air supply system P1 substantially horizontally by the horizontal partition plate 50, and the lower half And a primary air injection port 4 in the upper half and a control air injection port 7 in the lower half.

図9に示すように、一次空気噴射口4は、アーチ状、半円状又は部分円状に先端プレート20に開口する。複数(本例では3つ)の燃料噴射口2が、一次空気噴射口4の開口領域を貫通する。各燃料噴射口2の位置は、一次空気噴射口4の開口領域の範囲内において設定変更することができる。多数の制御空気噴射口7が、先端プレート20の下半部に分散配置される。各々の制御空気噴射口7は、水平方向に延びるスリット形態に先端プレート20に開口する。複数(本例では3つ)の燃料噴射口3が先端プレート20の下半部に配置される。各燃料噴射口3は、制御空気噴射口7によって囲まれるように配置される。一次空気噴射口4は、中心軸線X−Xと平行な方向に空気噴流を噴射し、制御空気噴射口7は、中心軸線X−Xに対して傾斜角度θをなす方向に空気噴流を噴射する。   As shown in FIG. 9, the primary air injection ports 4 open to the tip plate 20 in an arch shape, a semicircle shape, or a partial circle shape. A plurality (three in this example) of fuel injection ports 2 pass through the opening area of the primary air injection port 4. The position of each fuel injection port 2 can be changed within the range of the opening area of the primary air injection port 4. A number of control air injection ports 7 are distributed in the lower half of the tip plate 20. Each control air injection port 7 opens to the tip plate 20 in the form of a slit extending in the horizontal direction. A plurality (three in this example) of fuel injection ports 3 are arranged in the lower half of the tip plate 20. Each fuel injection port 3 is disposed so as to be surrounded by the control air injection port 7. The primary air injection port 4 injects an air jet in a direction parallel to the central axis XX, and the control air injection port 7 injects an air jet in a direction that forms an inclination angle θ with respect to the central axis XX. .

なお、図8及び図9において、符号52、53は、耐火材であり、符号51は、一次空気流路に配置された円弧状のバッフル板である。また、図8及び図9に示す実施形態においては、空気供給系P1、P2の空気供給管24、25は、送風機26に接続される。その他の構成は、前述の実施形態と実質的に同一又は同等であるので、重複する説明は、省略する。   8 and 9, reference numerals 52 and 53 are refractory materials, and reference numeral 51 is an arcuate baffle plate disposed in the primary air flow path. 8 and 9, the air supply pipes 24 and 25 of the air supply systems P1 and P2 are connected to the blower 26. Other configurations are substantially the same as or equivalent to those of the above-described embodiment, and thus redundant description is omitted.

図8及び図9に示すバーナ装置の変形例として、制御ユニットC/Uの制御下に作動する空気流量制御弁を一次空気供給系P1及び制御空気供給系P2に夫々配設し、一次空気噴射口4及び制御空気噴射口7の空気噴射量の流量比又は流速比を制御ユニットC/Uの制御下に変化させても良い。このように空気噴射量の流量比又は流速比を可変制御することにより、炉内温度分布を更に変化させ、或いは、炉内温度分布を微調整することが可能となる。なお、一次空気噴射口4は、前述の第1空気噴射口を構成し、制御空気噴射口7は、前述の第2空気噴射口を構成する。   As a modification of the burner device shown in FIGS. 8 and 9, an air flow control valve that operates under the control of the control unit C / U is provided in the primary air supply system P1 and the control air supply system P2, respectively, and primary air injection is performed. The flow rate ratio or flow rate ratio of the air injection amount of the port 4 and the control air injection port 7 may be changed under the control of the control unit C / U. Thus, by variably controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the air injection amount, it is possible to further change the furnace temperature distribution or finely adjust the furnace temperature distribution. The primary air injection port 4 constitutes the first air injection port described above, and the control air injection port 7 constitutes the second air injection port described above.

図11は、図8及び図9に示すバーナ装置を含む燃焼システムのシステム構成図である。図12及び図13は、図11に示す燃焼システムを用いたロータリーキルンKの炉内燃焼方法を示すロータリーキルンの部分断面図及び温度分布線図である。図12には、燃料噴射口2、3の近傍における被加熱物の過加熱に起因した炉内閉塞を防止するための炉内燃焼方法が示され、図13には、ダムリングに起因した炉内閉塞を防止するための炉内燃焼方法が示されている。   FIG. 11 is a system configuration diagram of a combustion system including the burner device shown in FIGS. 8 and 9. 12 and 13 are a partial cross-sectional view and a temperature distribution diagram of the rotary kiln showing the in-furnace combustion method of the rotary kiln K using the combustion system shown in FIG. FIG. 12 shows an in-furnace combustion method for preventing in-furnace blockage caused by overheating of an object to be heated in the vicinity of the fuel injection ports 2 and 3, and FIG. 13 shows a furnace caused by a dam ring. An in-furnace combustion method for preventing internal blockage is shown.

図11に示す燃焼システムは、気体燃料供給源GSに接続された燃料供給系管路G0を有する。管路G0は、燃料三方弁SV1の流入ポートに接続される。管路G0には、安全遮断弁FVが介装される。三方弁SV1の各流出ポートは、燃料供給管GP1、GP2に夫々接続され、気体燃料Gを燃料供給管GP1、GP2の一方又は双方に選択的に給送する。また、図11に示す燃焼システムは、送風機26を有する。空気供給系管路P0の上流端が送風機26に接続され、管路P0の下流端が三方弁SV2の流入ポートに接続される。三方弁SV2の各流出ポートは、一次空気供給系P1及び制御空気供給系P2に夫々接続され、燃焼用空気を一次空気供給系P1及び制御空気供給系P2の一方又は双方に選択的に給送する。三方弁SV1、SV2は、弁体位置を切換制御する駆動部を有する。駆動部は、駆動制御部U1を介して制御ユニットC/Uに接続される。   The combustion system shown in FIG. 11 has a fuel supply system line G0 connected to a gaseous fuel supply source GS. Pipe line G0 is connected to the inflow port of fuel three-way valve SV1. A safety shut-off valve FV is interposed in the pipe line G0. Each outflow port of the three-way valve SV1 is connected to the fuel supply pipes GP1 and GP2, respectively, and selectively supplies the gaseous fuel G to one or both of the fuel supply pipes GP1 and GP2. Further, the combustion system shown in FIG. The upstream end of the air supply system pipeline P0 is connected to the blower 26, and the downstream end of the pipeline P0 is connected to the inflow port of the three-way valve SV2. Each outflow port of the three-way valve SV2 is connected to the primary air supply system P1 and the control air supply system P2, respectively, and selectively supplies combustion air to one or both of the primary air supply system P1 and the control air supply system P2. To do. The three-way valves SV1 and SV2 have a drive unit that switches and controls the valve body position. The drive unit is connected to the control unit C / U via the drive control unit U1.

燃料供給管GP1、GP2には、流量制御弁V1、V2が介装される。空気供給系P1、P2の空気供給管24、25には、流量制御弁V3、V4が介装される。流量制御弁V1、V2、V3、V4は、例えば、流量調節可能なバタフライ弁からなり、弁体位置を可変制御する駆動部を有する。駆動部は、駆動制御部U2、U3を介して制御ユニットC/Uに接続される。   Flow control valves V1 and V2 are interposed in the fuel supply pipes GP1 and GP2. Flow control valves V3 and V4 are interposed in the air supply pipes 24 and 25 of the air supply systems P1 and P2. The flow control valves V1, V2, V3, and V4 are, for example, butterfly valves that can adjust the flow rate, and have a drive unit that variably controls the valve body position. The drive unit is connected to the control unit C / U via the drive control units U2 and U3.

(1)過加熱に起因した炉内閉塞を防止する炉内燃焼方法 (1) In-furnace combustion method to prevent blockage in the furnace due to overheating

一般に、ロータリーキルンKにおいては、バーナ装置Bの燃料噴射口近傍の炉内領域部分において被加熱物が過加熱される現象が発生し易いことが知られている。被加熱物が過加熱により溶融して炉壁面又は炉床部に付着し、これが比較的大きな溶融堆積物又は溶融付着物に成長し又は拡大すると、図12(C)に閉塞物(過大付着物)Cm1として例示する如く、炉内領域αが少なくとも部分的に閉塞し又は狭窄するので、閉塞物Cm1の除去作業のためにロータリーキルンKの運転又は操業を一定期間停止せざるを得ない。このような閉塞物除去の作業を回避し、或いは、除去作業の頻度を低下し又は除去作業の時期を延期することが可能であれば、実用的に極めて有利である。   In general, in the rotary kiln K, it is known that a phenomenon in which an object to be heated is overheated easily occurs in a region in the furnace near the fuel injection port of the burner device B. When the object to be heated is melted by overheating and adheres to the furnace wall surface or the hearth part, and grows or expands into a relatively large molten deposit or melted deposit, FIG. ) As illustrated as Cm1, since the in-furnace region α is at least partially blocked or constricted, the operation or operation of the rotary kiln K must be stopped for a certain period in order to remove the plug Cm1. If it is possible to avoid such obstruction removal work, or to reduce the frequency of the removal work or postpone the time of the removal work, it is extremely practically advantageous.

これに対し、上記構成のバーナ装置Bを備えた燃焼システムによれば、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布が経時的に変動するように、燃料噴射口2、3の燃料噴射量の流量比又は流速比を可変制御することにより、被加熱物の過加熱を防止し又は抑制し、これにより、バーナ装置Bの近傍の炉内領域部分において被加熱物が過加熱により溶融する現象を防止し又は抑制し、炉壁面又は炉床部における溶融堆積物又は溶融付着物の成長又は拡大に起因した炉内閉塞を防止し又は回避することができる。以下、この炉内燃焼方法について説明する。   On the other hand, according to the combustion system including the burner device B having the above-described configuration, the fuel injection port 2, so that the shape, position and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace varies with time. 3 to variably control the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amount, thereby preventing or suppressing overheating of the object to be heated. The phenomenon of melting by heating can be prevented or suppressed, and blockage in the furnace due to the growth or expansion of the molten deposit or molten deposit on the furnace wall surface or the furnace floor can be prevented or avoided. Hereinafter, this furnace combustion method will be described.

バーナ装置Bは、図12(A)に示す火炎Faを生成する直進火炎専焼モード、図12(A)に示す火炎Fbを生成する下向き火炎専焼モード、そして、図12(A)に示す火炎Fcs、Fcdを生成する下向き火炎混焼モードの三形態で作動される。即ち、火炎Faは、直進火炎専焼モードにおいて炉内領域αに生成する火炎であり、火炎Fbは、下向き火炎専焼モードにおいて炉内領域αに生成する火炎であり、火炎Fcs、Fcdは、下向き火炎混焼モードにおいて炉内領域αに生成する火炎である。なお、本例において、各作動形態における燃料噴射口2、3の燃料流量(合計値)は、一定である。但し、燃料噴射口2、3の燃料流量(合計値)を各作動形態において相違させることも可能である。また、本例において、各作動形態における空気噴射口4、7の空気流量(合計値)は、一定である。但し、空気噴射口4、7の空気流量(合計値)を各作動形態において相違させることも可能である。   The burner device B includes a straight flame-only firing mode for generating a flame Fa shown in FIG. 12A, a downward flame-only firing mode for generating a flame Fb shown in FIG. 12A, and a flame Fcs shown in FIG. , Operated in three forms, a downward flame co-firing mode to produce Fcd. That is, the flame Fa is a flame generated in the in-furnace region α in the straight flame-only firing mode, the flame Fb is a flame generated in the furnace region α in the downward-flame dedicated firing mode, and the flames Fcs and Fcd are the downward flames. It is a flame produced | generated in the furnace area | region (alpha) in mixed combustion mode. In this example, the fuel flow rate (total value) of the fuel injection ports 2 and 3 in each operation mode is constant. However, the fuel flow rate (total value) of the fuel injection ports 2 and 3 can be made different in each operation mode. Moreover, in this example, the air flow rate (total value) of the air injection ports 4 and 7 in each operation mode is constant. However, the air flow rate (total value) of the air injection ports 4 and 7 can be made different in each operation mode.

図12(B)には、温度評価レベルKaにおいて測定した火炎Fa、Fb、Fcs、Fcd生成時の炉温分布が示されている。図12(B)に示す火炎Fcの生成時の炉温分布は、火炎Fcs、Fcdを合成した火炎Fcの生成時の炉温分布(温度評価レベルKaの温度)である。火炎Fa、Fb、Fc(Fcs、Fcd)は、火炎形状、ピーク温度位置La、Lb、Lc及びピーク温度Ta、Tb、Tcが相違する火炎である。以下、上記三種の作動形態について説明する。   FIG. 12B shows the furnace temperature distribution at the time of generating the flames Fa, Fb, Fcs, and Fcd measured at the temperature evaluation level Ka. The furnace temperature distribution at the time of generation of the flame Fc shown in FIG. 12B is the furnace temperature distribution (temperature at the temperature evaluation level Ka) at the time of generation of the flame Fc obtained by synthesizing the flames Fcs and Fcd. Flames Fa, Fb, and Fc (Fcs, Fcd) are flames having different flame shapes, peak temperature positions La, Lb, and Lc, and peak temperatures Ta, Tb, and Tc. Hereinafter, the above three types of operation will be described.

(A)直進火炎専焼モード (A) Straight flame mode

直進火炎専焼モードでは、三方弁SV1は、気体燃料Gの全量を燃料供給管GP1に給送し、燃料供給管GP2の側の流出ポートを閉鎖し、その燃料供給流路を遮断する。三方弁SV2は、燃焼用空気の全量を一次空気供給系P1(空気供給管24)に給送し、制御空気供給系P2(空気供給管25)の側の流出ポートを閉鎖し、その空気流路を遮断する。バーナ装置Bは、第1燃料噴射口2の専焼形態で作動し、第1燃料噴射口2によって燃料噴流G1を中心軸線X−Xと平行な方向に噴射するとともに、一次空気噴射口4によって一次空気噴流A1を噴流し、火炎Faを炉内領域αに生成する。直進火炎専焼モードは、熱負荷が小さく、或いは、生産量が比較的少量であるときに採用される低負荷時の運転形態であり、炉内ピーク温度は、比較的低い温度(温度Ta)に設定される。   In the straight flame only firing mode, the three-way valve SV1 feeds the entire amount of the gaseous fuel G to the fuel supply pipe GP1, closes the outflow port on the fuel supply pipe GP2 side, and shuts off the fuel supply flow path. The three-way valve SV2 feeds the entire amount of combustion air to the primary air supply system P1 (air supply pipe 24), closes the outflow port on the control air supply system P2 (air supply pipe 25) side, and the air flow Block the road. The burner device B operates in the form of exclusive combustion of the first fuel injection port 2, and the first fuel injection port 2 injects the fuel jet G1 in a direction parallel to the central axis XX, and the primary air injection port 4 performs the primary operation. The air jet A1 is jetted to generate a flame Fa in the furnace region α. The straight flame combustion mode is an operation mode at low load that is adopted when the heat load is small or the production amount is relatively small, and the peak temperature in the furnace is set to a relatively low temperature (temperature Ta). Is set.

(B)下向き火炎専焼モード (B) Downward flame-only firing mode

下向き火炎専焼モードでは、三方弁SV1は、気体燃料Gの全量を燃料供給管GP2に給送し、燃料供給管GP1の側の流出ポートを閉鎖し、その燃料供給流路を遮断する。三方弁SV2は、燃焼用空気の全量を制御空気供給系P2(空気供給管25)に給送し、一次空気供給系P1(空気供給管24)の側の流出ポートを閉鎖し、その空気流路を遮断する。バーナ装置Bは、第2燃料噴射口3の専焼形態で作動し、第2燃料噴射口3によって燃料噴流G1を角度θ方向に噴射するとともに、制御空気噴射口7によって制御空気噴流Cを角度θ方向に噴射し、火炎Fbを炉内領域αに生成する。下向き火炎専焼モードは、熱負荷が大きく、或いは、生産量が比較的多量であるときに採用される高負荷時の運転形態であり、炉内ピーク温度は、比較的高い温度(温度Tb)に設定される。   In the downward flame-only firing mode, the three-way valve SV1 feeds the entire amount of the gaseous fuel G to the fuel supply pipe GP2, closes the outflow port on the fuel supply pipe GP1 side, and shuts off the fuel supply flow path. The three-way valve SV2 feeds the entire amount of combustion air to the control air supply system P2 (air supply pipe 25), closes the outflow port on the primary air supply system P1 (air supply pipe 24) side, and the air flow Block the road. The burner device B operates in the exclusive form of the second fuel injection port 3 and injects the fuel jet G1 in the direction of angle θ through the second fuel injection port 3 and the control air jet C through the angle θ through the control air injection port 7. The flame Fb is generated in the in-furnace region α. The downward flame-only firing mode is an operation mode at a high load that is adopted when the heat load is large or the production amount is relatively large, and the peak temperature in the furnace is set to a relatively high temperature (temperature Tb). Is set.

(C)下向き火炎混焼モード (C) Downward flame co-firing mode

下向き火炎混焼モードでは、三方弁SV1は、気体燃料Gを燃料供給管GP1、GP2の双方に給送し、三方弁SV2は、燃焼用空気を一次空気供給系P1(空気供給管24)及び制御空気供給系P2(空気供給管25)の双方に給送する。バーナ装置Bは、第2燃料噴射口3によって燃料噴流G2を角度θ方向に噴射するとともに、制御空気噴射口7によって制御空気噴流Cを角度θ方向に噴射し、火炎Fcdを炉内領域αに生成する。また、バーナ装置Bは、第1燃料噴射口2によって燃料噴流G1を中心軸線X−Xと平行な方向に噴射するとともに、一次空気噴射口4によって一次空気噴流A1を噴流し、火炎Fcsを炉内領域αに生成する。火炎Fcs、Fcdを合成した火炎Fcの炉内ピーク温度Tcは、火炎Faの炉内ピーク温度Taよりも高く、火炎Fbの炉内ピーク温度Tbよりも低い温度(中間値)に設定される。下向き火炎混焼モードは、燃料噴射口2、3の燃料流量比を変化させることにより炉内ピーク温度を変化させることができる作動形態であり、この燃焼モードは、生産量又は熱負荷が比較的頻繁に変化し、炉内ピーク温度を比較的頻繁に調整する操業形態等において好適に使用し得る。   In the downward flame mixed combustion mode, the three-way valve SV1 feeds the gaseous fuel G to both the fuel supply pipes GP1 and GP2, and the three-way valve SV2 controls the combustion air to the primary air supply system P1 (air supply pipe 24) and control. It feeds to both air supply systems P2 (air supply pipe 25). The burner device B injects the fuel jet G2 in the direction of angle θ through the second fuel injection port 3, and injects the control air jet C in the direction of angle θ through the control air injection port 7, and causes the flame Fcd to enter the in-furnace region α. Generate. In addition, the burner device B injects the fuel jet G1 in the direction parallel to the central axis XX through the first fuel injection port 2, and also jets the primary air jet A1 through the primary air injection port 4, and the flame Fcs is removed from the furnace. Generated in the inner region α. The in-furnace peak temperature Tc of the flame Fc synthesized from the flames Fcs and Fcd is set to a temperature (intermediate value) that is higher than the in-furnace peak temperature Ta of the flame Fa and lower than the in-furnace peak temperature Tb of the flame Fb. The downward flame mixed combustion mode is an operation mode in which the peak temperature in the furnace can be changed by changing the fuel flow rate ratio of the fuel injection ports 2 and 3, and this combustion mode has a relatively frequent production amount or heat load. It can be suitably used in an operation mode in which the peak temperature in the furnace is adjusted relatively frequently.

本例の炉内燃焼方法においては、これら三種の作動形態が所定の時間間隔で切換制御され、火炎形状、位置及び炉内温度分布は、経時的に変化する。図14は、作動形態の切換パターンI〜VIを示すタイムチャートである。なお、所望により、時間間隔を基準にした切換制御に換えて、ロータリーキルンKの所定の炉回転数を基準にした切換制御を採用しても良い。   In the in-furnace combustion method of this example, these three types of operation modes are switched and controlled at predetermined time intervals, and the flame shape, position, and in-furnace temperature distribution change with time. FIG. 14 is a time chart showing the switching patterns I to VI of the operation mode. If desired, switching control based on a predetermined furnace speed of the rotary kiln K may be adopted instead of switching control based on the time interval.

図14には、直進火炎専焼モード、下向き火炎専焼モード及び下向き火炎混焼モードの各燃焼モードの切換方法が、燃焼パターンI〜VIとして例示されている。例えば、燃焼パターンIIにおいては、直進火炎専焼モード→下向き火炎専焼モード→下向き火炎混焼モードの順に燃焼モードが切換えられ、燃焼パターンVIでは、燃焼モードは、下向き火炎専焼モード及び下向き火炎混焼モードに交互に切換えられる。各燃焼モードは、時間1〜10の各時間間隔だけ維持されるが、各時間間隔(即ち、切換え時間)は、1時間以上の時間に設定され、例えば、運転条件等に相応した所定時間(例えば、数時間)に設定され、或いは、運転条件等に相応して数日間又は数週間に設定されることもある。   FIG. 14 illustrates combustion patterns I to VI as switching methods of the combustion modes of the straight flame exclusive combustion mode, the downward flame exclusive combustion mode, and the downward flame mixed combustion mode. For example, in the combustion pattern II, the combustion mode is switched in the order of the straight flame exclusive combustion mode → the downward flame exclusive combustion mode → the downward flame mixed combustion mode. In the combustion pattern VI, the combustion mode alternates between the downward flame exclusive combustion mode and the downward flame mixed combustion mode. Is switched to. Each combustion mode is maintained for each time interval of time 1 to 10, but each time interval (that is, switching time) is set to a time of 1 hour or more, for example, a predetermined time ( For example, it may be set to several hours), or may be set to several days or weeks according to the operating conditions.

このように燃焼モードを所定の時間間隔で切換えることにより、炉内領域αの火炎形状、ピーク温度位置La、Lb、Lc及びピーク温度Ta、Tb、Tcを変化させ、被加熱物の過加熱を防止し又は抑制することができる。このように過加熱を防止することにより、炉壁面又は炉床部における溶融堆積物又は溶融付着物の成長又は拡大を阻止し、これに起因した炉内閉塞を確実に防止し又は回避することができる。例えば、このような燃焼モードの切換制御によれば、図12(C)に付着物Cm2として例示する如く、比較的少量且つ薄い付着物が炉壁面又は炉床部に生成するにすぎない。   In this way, by switching the combustion mode at a predetermined time interval, the flame shape of the in-furnace region α, the peak temperature positions La, Lb, Lc and the peak temperatures Ta, Tb, Tc are changed, and the object to be heated is overheated. Can be prevented or suppressed. By preventing overheating in this way, it is possible to prevent the growth or expansion of molten deposits or molten deposits on the furnace wall or hearth, and reliably prevent or avoid clogging in the furnace caused by this. it can. For example, according to such combustion mode switching control, a relatively small amount and a thin deposit are only generated on the furnace wall surface or the hearth as exemplified by the deposit Cm2 in FIG.

(2)ダムリング等の発生を防止するロータリーキルンの炉内燃焼方法 (2) In-furnace combustion method of rotary kiln to prevent the occurrence of dam rings, etc.

ロータリーキルンKの閉塞原因として、炉内領域に生成するダムリングが知られている。ダムリングは、局所的な焼成雰囲気の温度降下による熱分解後の被焼成物の再合成により生成する炉内堆積物又は炉壁面付着物であり、例えば、炉内温度800℃で石灰を熱分解(CaCO3→CaO+CO2)させて製品(CaO)を生成する燃焼反応において、炉内温度の局所的な低下等に起因して二酸化炭素雰囲気で生じる再炭酸化反応(CaO+CO2→CaCO3)の結果として発生すると考えられる。再炭酸化反応により生成した石灰粒子が結合して固化物として炉壁面又は炉床部に付着・堆積すると、図13(A)に閉塞物(過大付着物)Dm1として例示するダムリングが形成され、炉内領域αが少なくとも部分的に閉塞し又は狭窄するので、閉塞物Dm1の除去作業のためにロータリーキルンKの運転又は操業を一定期間停止せざるを得ない。このような閉塞物除去の作業を回避し、或いは、除去作業の頻度を低下し又は除去作業の時期を延期することが可能であれば、実用的に極めて有利である。 As a cause of the blockage of the rotary kiln K, a dam ring generated in the in-furnace region is known. Dam rings are furnace deposits or furnace wall deposits produced by resynthesis of the fired products after thermal decomposition due to local temperature drop in the firing atmosphere. For example, dam rings are pyrolyzed at a furnace temperature of 800 ° C. In a combustion reaction that produces a product (CaO) by (CaCO 3 → CaO + CO 2 ), a re-carbonation reaction (CaO + CO 2 → CaCO 3 ) that occurs in a carbon dioxide atmosphere due to a local decrease in the furnace temperature, etc. It is thought to occur as a result. When the lime particles generated by the re-carbonation reaction are combined and adhered and deposited as a solidified product on the furnace wall surface or the hearth, a dam ring exemplified as an obstruction (excessive deposit) Dm1 is formed in FIG. Since the in-furnace region α is at least partially blocked or narrowed, the operation or operation of the rotary kiln K has to be stopped for a certain period in order to remove the plug Dm1. If it is possible to avoid such obstruction removal work, or to reduce the frequency of the removal work or postpone the time of the removal work, it is extremely practically advantageous.

これに対し、上記構成のバーナ装置Bを備えた燃焼システムによれば、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布が経時的に変動するように、燃料噴射口2、3の燃料噴射量の流量比又は流速比を可変制御することにより、局所的な焼成雰囲気の温度降下を防止し又は抑制し、これにより、再炭酸化反応に起因して炉壁面又は炉床部に固化物が生成し又は付着・堆積するのを防止し又は回避することができる。以下、この炉内燃焼方法について説明する。   On the other hand, according to the combustion system including the burner device B having the above-described configuration, the fuel injection port 2, so that the shape, position and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace varies with time. 3 variably controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amount to prevent or suppress a temperature drop in the local firing atmosphere, thereby causing the furnace wall surface or the hearth part to originate from the re-carbonization reaction. It is possible to prevent or avoid the formation of solidified material or adhesion / deposition. Hereinafter, this furnace combustion method will be described.

バーナ装置Bは、図13(A)に示す火炎Faを生成する直進火炎専焼モード、図13(A)に示す火炎Fbを生成する第1下向き火炎専焼モード、そして、図13(A)に示す火炎Fcを生成する第2下向き火炎専焼モードの三形態で作動される。なお、各燃焼モードにおいて、燃料噴射口2、3の燃料流量(合計値)に対する空気噴射口4、7の供給空気の空気比は、一定の値(固定値)に設定される。但し、空気噴射口4、7の供給空気(合計値)の空気比を可変制御することも可能である。   The burner device B is shown in FIG. 13 (A), which is a straight flame exclusive combustion mode for generating a flame Fa, a first downward flame exclusive combustion mode for generating a flame Fb shown in FIG. 13 (A), and FIG. 13 (A). It operates in three forms: a second downward flame-only firing mode that produces a flame Fc. In each combustion mode, the air ratio of the supply air of the air injection ports 4 and 7 to the fuel flow rate (total value) of the fuel injection ports 2 and 3 is set to a constant value (fixed value). However, the air ratio of the supply air (total value) of the air injection ports 4 and 7 can be variably controlled.

図13(B)には、温度評価レベルKaにおいて測定した火炎Fa、Fb、Fc生成時の炉温分布が示されている。火炎Fa、Fb、Fcは、火炎形状、ピーク温度位置La、Lb、Lc及びピーク温度Ta、Tb、Tcが相違する火炎である。   FIG. 13B shows the furnace temperature distribution when the flames Fa, Fb, and Fc are measured at the temperature evaluation level Ka. The flames Fa, Fb, and Fc are flames having different flame shapes, peak temperature positions La, Lb, and Lc and peak temperatures Ta, Tb, and Tc.

本例の直進火炎専焼モードは、「過加熱に起因した炉内閉塞を防止する炉内燃焼方法」において説明した直進火炎専焼モードと実質的に同じ作動形態であり、火炎Faを形成する。本例の第1及び第2下向き火炎専焼モードは、「過加熱に起因した炉内閉塞を防止する炉内燃焼方法」において説明した下向き火炎専焼モードと基本的に同じ作動形態であり、火炎Fb、Fcを形成する。但し、第2下向き火炎専焼モードにおける燃料噴射口3の燃料流量は、第1下向き火炎専焼モードにおける燃料噴射口3の燃料流量よりも低減され、ピーク温度Tcは、ピーク温度Taと同等の温度に低下せしめられる。   The straight flame only firing mode of this example is substantially the same operation mode as the straight flame exclusive firing mode described in “In-furnace combustion method for preventing blockage in furnace due to overheating”, and forms flame Fa. The first and second downward flame exclusive firing modes of this example are basically the same operation mode as the downward flame exclusive combustion mode described in “In-furnace combustion method for preventing blockage in furnace due to overheating”, and flame Fb , Form Fc. However, the fuel flow rate at the fuel injection port 3 in the second downward flame-only firing mode is lower than the fuel flow rate at the fuel injection port 3 in the first downward flame-only firing mode, and the peak temperature Tc is equal to the peak temperature Ta. Can be lowered.

図13には、閉塞物Dm1が生成し易い炉内領域の部分として、位置L1、L2の間の領域γが示されている。この領域γにおいて炉内温度が局所的に低下すると、再炭酸化反応により閉塞物Dm1(ダムリング)が形成される傾向がある。このため、バーナ装置Bの燃料噴射口2、3の燃料流量は、直進火炎専焼モードの火炎Faが位置L2において炉内温度T1の焼成雰囲気を形成し、第2下向き火炎専焼モードの火炎Fcが位置L1において炉内温度T1の焼成雰囲気を形成し、第1下向き火炎専焼モードの火炎Fbが位置L1、L2の間において炉内温度T1の焼成雰囲気を形成するように設定される。なお、炉内温度T1は、再炭酸化反応が生じる温度よりも高い温度(再炭酸化反応が生じない温度)である。   FIG. 13 shows a region γ between the positions L1 and L2 as a portion of the in-furnace region where the obstruction Dm1 is easily generated. If the furnace temperature is locally reduced in this region γ, there is a tendency that a blockage Dm1 (dam ring) is formed by the recarbonation reaction. For this reason, the fuel flow rate of the fuel injection ports 2 and 3 of the burner device B is such that the flame Fa in the straight flame exclusive firing mode forms a firing atmosphere at the furnace temperature T1 at the position L2, and the flame Fc in the second downward flame exclusive firing mode is A firing atmosphere at the furnace temperature T1 is formed at the position L1, and the flame Fb in the first downward flame-only firing mode is set to form a firing atmosphere at the furnace temperature T1 between the positions L1 and L2. The furnace temperature T1 is higher than the temperature at which the recarbonation reaction occurs (the temperature at which the recarbonation reaction does not occur).

直進火炎専焼モード、第1及び第2下向き火炎専焼モードの燃焼モードは、例えば、前述の燃焼パターンII(図14)の如く所定の時間間隔で切換えられ、領域γの温度は、極端に低下することなく概ね炉内温度T1の近傍の温度域に平準化する。このため、再炭酸化反応(CaO+CO2→CaCO3)に起因した固化物の付着・堆積及び成長・拡大の現象が領域γに発生し難く、図13(A)に付着物Dm2として例示する如く、比較的少量且つ薄い付着物が炉壁面又は炉床部に生成するにすぎない。 The combustion modes of the straight flame mode and the first and second downward flame modes are switched at predetermined time intervals as shown in the combustion pattern II (FIG. 14), for example, and the temperature of the region γ is extremely lowered. And leveling out to a temperature range in the vicinity of the furnace temperature T1. For this reason, the phenomenon of adhesion / deposition and growth / expansion due to the re-carbonation reaction (CaO + CO 2 → CaCO 3 ) is unlikely to occur in the region γ, and as illustrated in FIG. 13 (A) as the deposit Dm2. Only a relatively small amount of thin deposits are generated on the furnace wall or the hearth.

かくして、本例の炉内燃焼方法によれば、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布が経時的に変動するように、燃料噴射口2、3の燃料噴射量の流量比又は流速比を可変制御することにより、領域γの炉内温度を平準化して、局所的な焼成雰囲気の温度降下を防止し又は抑制し、これにより、ダムリング等の炉内形成を防止し又は回避することができる。   Thus, according to the in-furnace combustion method of the present example, the fuel injection amount of the fuel injection ports 2 and 3 is controlled so that the shape, position and / or temperature distribution in the furnace generated in the furnace fluctuate with time. By variably controlling the flow rate ratio or flow rate ratio, the furnace temperature in the region γ is leveled to prevent or suppress the temperature drop in the local firing atmosphere, thereby preventing the formation of furnace interiors such as dam rings. Or can be avoided.

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. It goes without saying that it is possible.

例えば、空気噴射口及び燃料噴射口の具体的配置、構造及び寸法等は、本発明の技術に従って適宜設計変更することができる。   For example, the specific arrangement, structure, dimensions, and the like of the air injection port and the fuel injection port can be appropriately changed according to the technique of the present invention.

また、上記実施形態は、燃料として気体燃料を用いた構成のものであるが、燃料として、微粉炭燃料、オイルコークス等の微粉状固形燃料や、液滴又はミスト状の液体噴霧燃料などを使用しても良い。   Moreover, although the said embodiment is a thing using the gaseous fuel as a fuel, as a fuel, pulverized solid fuels, such as pulverized coal fuel and oil coke, or a liquid spray fuel of a droplet or mist form, etc. are used. You may do it.

更に、上記実施形態では、第1燃料噴射口は、第1燃料噴流をバーナ装置の中心軸線方向に噴射するように構成されているが、第1燃料噴射口を内向きに配向し、これにより、第1燃料噴流の中心軸線をその噴流方向においてバーナ装置の中心軸線に接近する方向に配向し、或いは、各第1燃料噴射口が噴射した各第1燃料噴流の中心軸線を噴流方向において互いに接近するように配向しても良い。   Further, in the above embodiment, the first fuel injection port is configured to inject the first fuel jet in the direction of the central axis of the burner device, but the first fuel injection port is oriented inwardly, thereby , Orienting the central axis of the first fuel jet in the direction of approaching the central axis of the burner device in the jet direction, or mutually aligning the central axes of the first fuel jets injected by the first fuel injection ports in the jet direction You may orient so that it may approach.

また、第2燃料噴射口についても、各第2燃料噴射口が噴射した各第2燃料噴流の中心軸線を噴流方向において互いに接近するように各第2燃料噴射口の噴射方向を配向することも可能である。   In addition, for the second fuel injection ports, the injection directions of the second fuel injection ports may be oriented so that the central axes of the second fuel jets injected by the second fuel injection ports are close to each other in the jet direction. Is possible.

更には、上記実施形態では、各空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、隣接し又は関連する燃料噴射口の燃料噴流の中心軸線と平行な方向に配向されているが、空気噴流の中心軸線がその噴流方向において燃料噴流の中心軸線に接近するように空気噴射口の中心軸線を配向しても良い。   Furthermore, in the above embodiment, the central axis of the air jet of each air injection port is oriented in a direction parallel to the central axis of the fuel jet of the adjacent or related fuel injection port, but the central axis of the air jet However, the central axis of the air injection port may be oriented so as to approach the central axis of the fuel jet in the jet direction.

また、上記実施形態に係る炉内燃焼方法は、予め設定された燃焼パターンに従って複数の燃焼モードを自動制御下に順次実施するように構成されたものであるが、複数の燃焼モードを手動操作により順次実施することも可能である。   The in-furnace combustion method according to the above embodiment is configured to sequentially execute a plurality of combustion modes under automatic control in accordance with a preset combustion pattern, but the plurality of combustion modes are manually operated. It can also be carried out sequentially.

本発明は、ロータリーキルン用のバーナ装置およびロータリーキルンの炉内燃焼方法に適用される。本発明によれば、バーナ装置の装置構造又は装置構成の設定変更に依存することなく、気流変更手段として可動羽根等の可動部材をバーナ装置に配設することもなく、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は温度分布を比較的容易に設定変更することができる。しかも、本発明によれば、バーナ装置の作動中又は運転中においても火炎形状等を可変制御し得るので、その実用的効果は、顕著である。   The present invention is applied to a burner device for a rotary kiln and a furnace combustion method for the rotary kiln. According to the present invention, the flame generated in the furnace without depending on the setting change of the apparatus structure or the apparatus configuration of the burner apparatus, without disposing a movable member such as a movable blade as an airflow changing means in the burner apparatus. The shape, position and / or temperature distribution of the can be set and changed relatively easily. Moreover, according to the present invention, since the flame shape and the like can be variably controlled even during operation or operation of the burner device, its practical effect is remarkable.

また、本発明に係るロータリーキルン用バーナ装置を使用した炉内燃焼方法によれば、炉内閉塞の原因となる局所的な過加熱や温度低下等を防止して炉内閉塞物の生成を抑制し、炉内閉塞物除去のための過渡的な操業停止の問題を解消し、或いは、操業停止時期を大きく遅延させることができるので、本発明の実用的効果は、この意味においても、顕著なるものがある。   Moreover, according to the in-furnace combustion method using the burner device for a rotary kiln according to the present invention, local overheating, temperature drop, or the like that causes the in-furnace blockage is prevented, thereby suppressing the generation of the blockage in the furnace. In this sense, the practical effect of the present invention is remarkable because the problem of transient shutdown for removing the blockage in the furnace can be solved, or the shutdown timing can be greatly delayed. There is.

1 ロータリーキルン用バーナ装置
2 第1燃料噴射口
3 第2燃料噴射口
4 一次空気噴射口
5 二次空気噴射口
6、7、8 制御空気噴射口
20 先端プレート
30 燃料噴射ノズル
31 先端面
A1 一次空気、
A2 二次空気
B バーナ装置
C 燃焼制御空気
C/U 制御ユニット
F 火炎
G 気体燃料
G1、G2 燃料噴流
K ロータリーキルン
Kf 炉床部
V1、V2 流量制御弁
X 中心軸線
α 炉内領域
θ 傾斜角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Burner apparatus for rotary kilns 2 1st fuel injection port 3 2nd fuel injection port 4 Primary air injection port 5 Secondary air injection port 6, 7, 8 Control air injection port 20 Tip plate 30 Fuel injection nozzle 31 Tip surface A1 Primary air ,
A2 Secondary air B Burner device C Combustion control air C / U Control unit F Flame G Gaseous fuel G1, G2 Fuel jet K Rotary kiln Kf Hearth V1, V2 Flow control valve X Central axis α Furnace region θ Inclination angle

Claims (15)

燃料を噴射する燃料噴射口と、該燃料噴射口の径方向外方に配置された空気噴射口とを有し、前記燃料噴射口の燃料噴流と前記空気噴射口の空気噴流との混合接触によりロータリーキルンの炉内に火炎を生成するロータリーキルン用バーナ装置において、
前記燃料噴射口として、前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記燃料を噴射する第1及び第2燃料噴射口を備えるとともに、該第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御する制御装置を備え、
第1燃料噴射口が噴射する第1燃料噴流は、前記バーナ装置の中心軸線と実質的に平行な中心軸線を有し、或いは、噴流方向において前記バーナ装置の中心軸線に対して接近する方向に延びる中心軸線を有し、
第2燃料噴射口は、第1燃料噴流の中心軸線に対して所定の傾斜角度をなす方向に第2燃料噴流を噴射し、
第1及び第2燃料噴射口は、前記流量比又は流速比の変化により、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を変化させることを特徴とするロータリーキルン用バーナ装置。
A fuel injection port for injecting fuel, and an air injection port disposed radially outward of the fuel injection port, and by a mixed contact between the fuel jet of the fuel injection port and the air jet of the air injection port In the rotary kiln burner device that generates a flame in the rotary kiln furnace,
The fuel injection port includes first and second fuel injection ports that inject the fuel in different angular directions with respect to the central axis of the burner device, and the fuel injection amount of the first and second fuel injection ports. A control device for controlling the flow rate ratio or flow rate ratio is provided.
The first fuel jet injected from the first fuel injection port has a central axis substantially parallel to the central axis of the burner device, or in a direction approaching the central axis of the burner device in the jet direction. Having a central axis extending;
The second fuel injection port injects the second fuel jet in a direction that forms a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the first fuel jet,
The rotary kiln burner apparatus characterized in that the first and second fuel injection ports change the shape, position and / or temperature distribution of the furnace generated in the furnace by changing the flow rate ratio or flow rate ratio.
前記第2燃料噴射口は、燃料供給管の先端面に配置された燃料噴射ノズルからなり、該燃料噴射ノズルは、炉床部に向かって斜め下方に燃料噴流を噴射することを特徴とする請求項1に記載のロータリーキルン用バーナ装置。   The second fuel injection port is composed of a fuel injection nozzle disposed on a front end surface of a fuel supply pipe, and the fuel injection nozzle injects a fuel jet obliquely downward toward the hearth portion. Item 10. A rotary kiln burner device according to Item 1. 燃焼用空気を前記燃料に予混合する予混合手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のロータリーキルン用バーナ装置。   The rotary kiln burner apparatus according to claim 1 or 2, further comprising premixing means for premixing combustion air with the fuel. 前記空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、隣接し又は関連する前記燃料噴射口の燃料噴流の中心軸線と実質的に平行な方向に配向され、或いは、前記空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、その噴流方向において前記燃料噴流の中心軸線に接近するように配向されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロータリーキルン用バーナ装置。   The central axis of the air jet of the air jet is oriented in a direction substantially parallel to the central axis of the fuel jet of the adjacent or related fuel jet, or the central axis of the air jet of the air jet 4. The rotary kiln burner device according to claim 1, wherein the burner device is oriented so as to approach a central axis of the fuel jet in the jet direction. 5. 燃料噴射口から燃料の燃料噴流を噴射するとともに、該燃料噴射口の径方向外方に配置された空気噴射口から空気噴流を噴射し、前記燃料噴流と前記空気噴流との混合接触によりロータリーキルンの炉内に火炎を生成するロータリーキルンの炉内燃焼方法において、
前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記燃料を噴射する第1及び第2燃料噴射口により前記燃料噴射口を構成し、
第1燃料噴射口は、前記バーナ装置の中心軸線と実質的に平行な中心軸線を有し、或いは、噴流方向において前記バーナ装置の中心軸線に対して接近する方向に延びる中心軸線を有する第1燃料噴流を噴射し、第2燃料噴射口は、第1燃料噴流の中心軸線に対して所定の傾斜角度をなす方向に第2燃料噴流を噴射し、
該第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御して、燃料噴流拡散の方向性と、燃料及び空気の混合割合又は混合過程を変化させることにより、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を変化させることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法。
A fuel jet of fuel is injected from the fuel injection port, and an air jet is injected from an air injection port arranged radially outward of the fuel injection port. By mixing contact of the fuel jet and the air jet, the rotary kiln In the in-furnace combustion method of a rotary kiln that generates a flame in the furnace,
The fuel injection port is constituted by first and second fuel injection ports that inject the fuel in different angular directions with respect to the central axis of the burner device,
The first fuel injection port has a center axis that is substantially parallel to the center axis of the burner device, or a first axis that extends in a direction approaching the center axis of the burner device in the jet direction. A fuel jet is injected, and the second fuel injection port injects the second fuel jet in a direction that forms a predetermined inclination angle with respect to the central axis of the first fuel jet,
By controlling the flow rate ratio or the flow rate ratio of the fuel injection amounts of the first and second fuel injection ports, the direction of fuel jet diffusion and the mixing ratio or mixing process of fuel and air are changed, so that A method for in-furnace combustion in a rotary kiln, wherein the shape, position and / or temperature distribution in the furnace is changed.
前記第2燃料噴射口は、燃料供給管の先端面に配置された燃料噴射ノズルからなり、該燃料噴射ノズルは、炉床部に向かって斜め下方に燃料噴流を噴射することを特徴とする請求項5に記載の炉内燃焼方法。   The second fuel injection port is composed of a fuel injection nozzle disposed on a front end surface of a fuel supply pipe, and the fuel injection nozzle injects a fuel jet obliquely downward toward the hearth portion. Item 6. The in-furnace combustion method according to Item 5. 燃焼用空気を前記燃料に予混合し、この予混合割合を変化させることにより、火炎温度ピーク位置を変化させることを特徴とする請求項5又は6に記載の炉内燃焼方法。   The in-furnace combustion method according to claim 5 or 6, wherein the flame temperature peak position is changed by premixing combustion air with the fuel and changing the premixing ratio. 前記空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、隣接し又は関連する前記燃料噴射口の燃料噴流の中心軸線と実質的に平行な方向に配向され、或いは、前記空気噴射口の空気噴流の中心軸線は、その噴流方向において前記燃料噴流の中心軸線に接近するように配向されることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の炉内燃焼方法。   The central axis of the air jet of the air jet is oriented in a direction substantially parallel to the central axis of the fuel jet of the adjacent or related fuel jet, or the central axis of the air jet of the air jet The in-furnace combustion method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that is oriented so as to approach the central axis of the fuel jet in the jet direction. 同時に第1燃料噴流を噴射する複数の第1燃料噴射口と、同時に第2燃料噴流を噴射する複数の第2燃料噴射口とを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のロータリーキルン用バーナ装置。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of first fuel injection ports that simultaneously inject a first fuel jet, and a plurality of second fuel injection ports that inject a second fuel jet simultaneously. The burner device for a rotary kiln described in 1. 複数の第1燃料噴射口から第1燃料噴流を同時に噴射するとともに、複数の第2燃料噴射口から第2燃料噴流を同時に噴射することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の炉内燃焼方法。   The first fuel jet is simultaneously injected from the plurality of first fuel injection ports, and the second fuel jet is simultaneously injected from the plurality of second fuel injection ports. The furnace combustion method as described. 前記空気噴射口として、前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記空気噴流を噴射する第1及び第2空気噴射口を備え、該第1及び第2空気噴射口の空気噴射量の流量比又は流速比は、前記制御装置によって制御されることを特徴とする請求項1乃至4又は9のいずれか1項に記載のロータリーキルン用バーナ装置。   The air injection port includes first and second air injection ports for injecting the air jet in different angular directions with respect to the central axis of the burner device, and the air injection amount of the first and second air injection ports The rotary kiln burner device according to any one of claims 1 to 4 or 9, wherein a flow rate ratio or a flow rate ratio is controlled by the control device. 前記バーナ装置の中心軸線に対して異なる角度方向に前記空気噴流を噴射する第1及び第2空気噴射口により前記空気噴射口を構成するとともに、第1及び第2空気噴射口の空気噴射量の流量比又は流速比を制御して、炉内温度分布を変化させることを特徴とする請求項5乃至8又は10のいずれか1項に記載の炉内燃焼方法。   The first and second air injection ports that inject the air jet in different angular directions with respect to the central axis of the burner device constitute the air injection port, and the air injection amount of the first and second air injection ports The furnace combustion method according to any one of claims 5 to 8, wherein the furnace temperature distribution is changed by controlling a flow rate ratio or a flow rate ratio. 請求項1乃至4、9又は11のいずれか1項に記載されたバーナ装置を用いて、被加熱物を高温焼成雰囲気で焼成するロータリーキルンの炉内燃焼方法において、
前記バーナ装置の第1及び第2燃料噴射口の近傍の炉内領域部分で前記被加熱物が該バーナ装置の火炎で過加熱されて溶融するのを防止すべく、前記第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御し、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を経時的に変動せしめることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法。
In the in-furnace combustion method of a rotary kiln which uses a burner device according to any one of claims 1 to 4, 9, or 11 to fire an object to be heated in a high temperature firing atmosphere.
In order to prevent the object to be heated from being overheated and melted by the flame of the burner device in the region in the furnace near the first and second fuel injection ports of the burner device, the first and second fuels A method for in-furnace combustion in a rotary kiln characterized by controlling a flow rate ratio or a flow rate ratio of a fuel injection amount at an injection port and changing a shape, a position and / or a temperature distribution in the furnace over time. .
請求項1乃至4、9又は11のいずれか1項に記載されたバーナ装置を用いて、被加熱物を高温焼成雰囲気で熱分解させるロータリーキルンの炉内燃焼方法において、
前記被加熱物は、所定温度以上の焼成雰囲気で熱分解するとともに、局所的な焼成雰囲気の温度降下により熱分解後に再合成して固化物を炉内に生成する被焼成物であり、局所的な焼成雰囲気の温度降下による熱分解後の被焼成物の再合成を防止すべく、前記第1及び第2燃料噴射口の及び燃料噴射量の流量比又は流速比を制御し、炉内に生成する火炎の形状、位置及び/又は炉内温度分布を経時的に変動せしめることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法。
In the in-furnace combustion method of a rotary kiln in which the object to be heated is thermally decomposed in a high-temperature firing atmosphere using the burner device according to any one of claims 1 to 4, 9, or 11.
The object to be heated is thermally decomposed in a firing atmosphere at a predetermined temperature or higher, and recombined after thermal decomposition due to a temperature drop in the local firing atmosphere to generate a solidified product in the furnace. In order to prevent recombination of the baked material after thermal decomposition due to a temperature drop in the calcination atmosphere, the flow rate ratio or flow rate ratio of the first and second fuel injection ports and the fuel injection amount are controlled and generated in the furnace. A method for in-furnace combustion in a rotary kiln, characterized in that the shape, position and / or temperature distribution in the furnace is varied over time.
請求項1乃至4、9又は11のいずれか1項に記載されたバーナ装置を用いて、被加熱物を高温焼成雰囲気で焼成し又は熱分解させるロータリーキルンの炉内燃焼方法において、
前記第1及び第2燃料噴射口の燃料噴射量の流量比又は流速比を制御して、燃料の使用量を削減することにより、省エネルギー化を図ることを特徴とするロータリーキルンの炉内燃焼方法。
In the in-furnace combustion method of a rotary kiln in which an object to be heated is fired or pyrolyzed in a high-temperature firing atmosphere using the burner device according to any one of claims 1 to 4, 9, or 11.
A rotary kiln in-furnace combustion method characterized in that energy saving is achieved by controlling the flow rate ratio or flow rate ratio of the fuel injection amounts of the first and second fuel injection ports to reduce the amount of fuel used.
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