JP2019163880A - Burner device for cement kiln and operation method of the same - Google Patents

Burner device for cement kiln and operation method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2019163880A
JP2019163880A JP2018051125A JP2018051125A JP2019163880A JP 2019163880 A JP2019163880 A JP 2019163880A JP 2018051125 A JP2018051125 A JP 2018051125A JP 2018051125 A JP2018051125 A JP 2018051125A JP 2019163880 A JP2019163880 A JP 2019163880A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air flow
flow path
burner
air
cement kiln
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018051125A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6917328B2 (en
Inventor
雄哉 佐野
Yuya Sano
雄哉 佐野
淳一 寺崎
Junichi Terasaki
淳一 寺崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2018051125A priority Critical patent/JP6917328B2/en
Publication of JP2019163880A publication Critical patent/JP2019163880A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6917328B2 publication Critical patent/JP6917328B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

To provide a burner device for a cement kiln which strongly forms a floating state of a combustible solid refuse in the cement kiln, and facilitates ignition of the combustible solid refuse in the floating state, and an operation method of the burner device for a cement kiln.SOLUTION: There is provided the burner device for a cement kiln comprising a plurality of flow passages which are partitioned by a plurality of coaxial cylindrical members, the burner device comprises: a solid powder fuel flow passage comprising swiveling means for solid powder fuel flow; a first air flow passage formed outside the solid powder fuel flow passage while adjoining it, and having the swiveling means for an airflow; a second air flow passage formed outside the first air flow passage while adjoining it, and having linear progressing means for the airflow; a third air flow passage formed outside the second air flow passage while adjoining it and having linear progressing means for the airflow; a fourth air flow passage formed inside the solid powder fuel flow passage while adjoining it, and having the swiveling means for the airflow; and a combustible solid refuse flow passage formed inside the fourth air flow passage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セメントキルン用バーナ装置に関し、特に可燃性固形廃棄物をセメントクリンカ焼成での補助燃料として活用するセメントキルン用バーナ装置に関する。また、本発明は、このようなセメントキルン用バーナ装置の運転方法に関する。   The present invention relates to a burner device for a cement kiln, and more particularly to a burner device for a cement kiln that uses combustible solid waste as an auxiliary fuel in cement clinker firing. The present invention also relates to a method for operating such a cement kiln burner apparatus.

廃プラスチック、木屑、自動車シュレッダーダスト(ASR:automobile shredder residue)等の可燃性固形廃棄物は、焼成用燃料として利用可能な程度の熱量を有している。そこで、セメントクリンカの焼成に用いるロータリーキルンにおいて、主燃料である微粉炭の代替燃料として、可燃性固形廃棄物の有効利用が推進されている。以下では、セメントクリンカの焼成に用いるロータリーキルンを、「セメントキルン」と称する。   Combustible solid waste such as waste plastic, wood waste, and automobile shredder residue (ASR) has a heat quantity that can be used as a fuel for firing. Therefore, in a rotary kiln used for firing cement clinker, effective use of combustible solid waste is promoted as an alternative fuel for pulverized coal, which is the main fuel. Hereinafter, the rotary kiln used for firing the cement clinker is referred to as “cement kiln”.

従来、セメントキルンでの可燃性固形廃棄物の燃料リサイクルは、セメントクリンカの品質への影響が小さい、窯尻部に設置されている仮焼炉での利用が進められていた。しかし、仮焼炉での使用量が飽和に近づいたため、窯前部に設置されている主バーナでの利用技術が求められている。   Conventionally, fuel recycling of combustible solid waste in a cement kiln has been promoted in a calcining furnace installed at the bottom of the kiln, which has little impact on the quality of the cement clinker. However, since the amount used in the calcining furnace has approached saturation, there is a need for a technique for using the main burner installed in the front of the kiln.

しかしながら、セメントキルンの主バーナにおいて、可燃性固形廃棄物を代替燃料として利用した場合、主バーナから噴出された可燃性固形廃棄物がセメントキルン内のセメントクリンカ上に着地しても燃焼を継続する現象(以下、「着地燃焼」と称する。)が生じる場合がある。かかる着地燃焼が生じると、可燃性固形廃棄物の着地点周辺のセメントクリンカが還元焼成され、セメントクリンカの白色化やクリンカリング反応の異常を生じさせる。   However, when combustible solid waste is used as an alternative fuel in the main burner of a cement kiln, combustion continues even if the combustible solid waste ejected from the main burner lands on the cement clinker in the cement kiln. A phenomenon (hereinafter referred to as “landing combustion”) may occur. When such landing combustion occurs, the cement clinker around the landing point of the flammable solid waste is reduced and fired, resulting in whitening of the cement clinker and abnormal clinkering reaction.

可燃性固形廃棄物を着地燃焼させないためには、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を長時間継続させて、浮遊状態のまま当該可燃性固形廃棄物の燃焼を完了させるか、可燃性固形廃棄物をセメントキルン内の遠方に着地させて、クリンカリングの主反応域にクリンカ原料が達する前に当該可燃性固形廃棄物の燃焼を完了させる技術が求められる。   In order to prevent the flammable solid waste from landing and burning, the floating state of the flammable solid waste in the cement kiln is continued for a long time and the combustion of the flammable solid waste is completed in the floating state, There is a need for a technique for landing a combustible solid waste in a cement kiln and completing the combustion of the combustible solid waste before the clinker raw material reaches the main reaction zone of the clinker ring.

例えば、下記特許文献1には、可燃性固形廃棄物の大部分を浮遊状態で燃焼させることができる技術として、主燃料である微粉炭を噴出させるための主燃料バーナと可燃性固形廃棄物を吹き込む補助バーナとが設けられたセメントキルンにおいて、主燃料バーナからの一次空気がセメントキルン本体の窯前側からの軸線方向視において一方向に旋回するように供給されるとともに、かかる主燃料バーナの外方であって、上記軸線を通る鉛直線に対して主燃料バーナの頂部(0°)から軸線廻りに上記一方向と逆方向へ55°までの範囲内に補助バーナを配置したセメントキルンが開示されている。   For example, in the following Patent Document 1, as a technology capable of burning most of the combustible solid waste in a floating state, a main fuel burner and a combustible solid waste for injecting pulverized coal as a main fuel are disclosed. In a cement kiln provided with an auxiliary burner to be blown in, primary air from the main fuel burner is supplied so as to swivel in one direction as viewed from the axial direction from the front side of the kiln main body, and outside the main fuel burner. A cement kiln in which an auxiliary burner is disposed in a range from the top (0 °) of the main fuel burner to the vertical line passing through the axis up to 55 ° in the opposite direction to the one direction is disclosed. Has been.

特開2013−237571号公報JP2013-237571A

しかしながら、特許文献1の方法では、可燃性固形廃棄物を浮遊状態にする効果が充分でなく、適用可能な可燃性固形廃棄物が廃プラスチック等のかさ比重が小さいものに限られる。また、廃プラスチックであっても、外径が15mmを超えるサイズのものを浮遊状態のままで完全に燃焼させることは困難であるという課題を有する。つまり、特許文献1の方法で利用できる可燃性固形廃棄物は、かさ比重や大きさの面において大きな制約を有している。   However, in the method of Patent Document 1, the effect of making the combustible solid waste in a floating state is not sufficient, and the applicable combustible solid waste is limited to a material having a small bulk specific gravity such as waste plastic. Moreover, even if it is a waste plastic, it has the subject that it is difficult to completely burn a thing with an outer diameter exceeding 15 mm in a floating state. That is, the combustible solid waste that can be used in the method of Patent Document 1 has a large limitation in terms of bulk specific gravity and size.

本発明は、上記の課題に鑑み、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を強力に形成すると共に、浮遊状態にある可燃性固形廃棄物の着火が生じやすいセメントキルン用バーナ装置及びその運転方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention strongly forms a floating state of flammable solid waste in a cement kiln, and at the same time, a burner device for a cement kiln that easily causes ignition of flammable solid waste in a floating state, and It aims at providing the driving method.

本発明者らは、セメントキルン内での可燃性固形廃棄物の浮遊状態を強力に形成すると共に、浮遊状態にある可燃性固形廃棄物の着火が生じやすい主バーナからの可燃性固形廃棄物の吹き込み方法について鋭意検討した結果、主バーナからの吹出し口を、燃料流(微粉炭を含んだ空気流)1流路の他に、一次空気の流路を4つ備えた5チャンネル式バーナとすることで、上記課題を解決できることを見出した。   The inventors of the present invention strongly form the floating state of the combustible solid waste in the cement kiln, and at the same time, the combustible solid waste from the main burner that is liable to ignite the floating combustible solid waste. As a result of intensive studies on the blowing method, the outlet from the main burner is a 5-channel burner having four primary air flow paths in addition to one fuel flow (air flow containing pulverized coal). It has been found that the above problems can be solved.

すなわち、本発明に係るセメントキルン用バーナ装置は、
複数の同心円筒状部材に仕切られた複数の流路を備えるセメントキルン用バーナ装置であって、
固体粉末燃料流の旋回手段を備える固体粉末燃料用流路と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置され、空気流の旋回手段を備える第一の空気流路(第一の旋回外流)と、
前記第一の空気流路に隣接して外側に配置され、空気流の直進手段を備える第二の空気流路(第一の直進外流)と、
前記第二の空気流路に隣接して外側に配置され、空気流の直進手段を備える第三の空気流路(第二の直進外流)と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第四の空気流路(第一の旋回内流)と、
前記第四の空気流路の内側に配置された可燃性固形廃棄物用流路を備えることを特徴とする。
That is, the cement kiln burner device according to the present invention is
A burner device for cement kiln comprising a plurality of flow paths partitioned by a plurality of concentric cylindrical members,
A solid powder fuel flow path comprising swirling means for the solid powder fuel flow;
A first air flow path (first swirling external flow) disposed outside and adjacent to the solid powder fuel flow path and provided with air flow swirling means;
A second air flow path (first straight forward flow) disposed outside and adjacent to the first air flow path and provided with straight air flow means;
A third air flow path (second rectilinear outward flow) disposed outside and adjacent to the second air flow path and provided with a straight air flow means;
A fourth air flow path (first swirling internal flow) disposed inside and adjacent to the solid powder fuel flow path and provided with swirling means for air flow;
A combustible solid waste channel is provided inside the fourth air channel.

そして、固体粉末燃料用流路、第一の空気流路、第二の空気流路、第三の空気流路、第四の空気流路、及び可燃性固形廃棄物用流路の各々は、セメントキルン用バーナ装置の先端面まで延設される。   Each of the solid powder fuel flow path, the first air flow path, the second air flow path, the third air flow path, the fourth air flow path, and the flammable solid waste flow path, It extends to the tip of the cement kiln burner device.

すなわち、上記構成のセメントキルン用バーナ装置は、固体粉末燃料用流路を挟んで外側に3つの空気流路(第一旋回外流、第一直進外流、第二直進外流)と、内側に1つの空気流路(第一旋回内流)を備える。これら4つの空気流路に通流される空気量を独立して調整することで、使用する固体粉末燃料及び可燃性固形廃棄物の種類等に応じて最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができる。   That is, the cement kiln burner device having the above configuration has three air flow paths (a first swirling external flow, a first straight forward outward flow, and a second straight forward external flow) on the outside, and one on the inner side across the solid powder fuel flow path. An air flow path (first swirl internal flow) is provided. By independently adjusting the amount of air flowing through these four air flow paths, it is easy to make adjustments to obtain the optimum flame according to the type of solid powder fuel and combustible solid waste used. be able to.

好ましくは、前記第三の空気流路は、対応する前記同心円筒状部材の軸心を含み当該同心円筒状部材の軸方向に平行な平面よりも鉛直下方側のみから空気流を噴出する構成である。更に好ましくは、前記第三の空気流路は、対応する前記同心円筒状部材の軸方向から見てU字形状に形成された領域から空気流を噴出する構成である。   Preferably, the third air flow path includes an axial center of the corresponding concentric cylindrical member and jets an air flow only from a vertically lower side than a plane parallel to the axial direction of the concentric cylindrical member. is there. More preferably, the third air flow path is configured to eject an air flow from a region formed in a U shape when viewed in the axial direction of the corresponding concentric cylindrical member.

かかる構成によれば、上記4つの空気流路の内の最も外側において、鉛直下方位置にU字形状(例えば半円形状)に配置された前記第三の空気流路(第二直進外流)から噴出させるU管状(例えば半円管状)の一次空気の直進外流によって、バーナ火炎内に上昇気流が形成され、大きな可燃性固形廃棄物であっても浮遊状態を長時間持続させることができる。   According to this configuration, from the third air flow path (second rectilinear outward flow) arranged in a U-shape (for example, a semicircular shape) at a vertically lower position on the outermost side of the four air flow paths. Ascending airflow is formed in the burner flame by the straight outward flow of the U-shaped (e.g., semicircular) primary air to be ejected, and even in the case of large flammable solid waste, the floating state can be maintained for a long time.

好ましくは、前記セメントキルン用バーナ装置は、前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出する可燃性固形廃棄物流に直進手段を備える。   Preferably, the cement kiln burner device includes a straight traveling means in the combustible solid waste stream ejected from the combustible solid waste flow path.

かかる構成によれば、前記可燃性固形廃棄物流と、各流路から噴出する一次空気、更にクリンカクーラからセメントキルン内に供給される高温空気である二次空気との混合を十分に行うことが可能となる。これにより、可燃性固形廃棄物が浮遊する周辺に十分な量の酸素を供給しつつ、速やかに高温の環境にすることによって、可燃性固形廃棄物の燃焼を早期に完了させることができる。   According to such a configuration, the combustible solid waste stream can be sufficiently mixed with the primary air ejected from each flow path, and further with the secondary air that is high-temperature air supplied from the clinker cooler into the cement kiln. It becomes possible. Thereby, combustion of combustible solid waste can be completed early by supplying a sufficient amount of oxygen to the vicinity where the combustible solid waste floats, and promptly creating a high temperature environment.

前記セメントキルン用バーナ装置において、前記固体粉末燃料用流路からのバーナ先端における固体粉末燃料流の旋回角度を、3°〜15°とすることができる。また、前記第一の空気流路からのバーナ先端における空気流の旋回角度、及び前記第四の空気流路からのバーナ先端における空気流の旋回角度を、それぞれ30°〜50°とすることができる。   In the cement kiln burner device, the swirl angle of the solid powder fuel flow at the burner tip from the solid powder fuel flow path can be 3 ° to 15 °. Further, the swirl angle of the air flow at the burner tip from the first air flow path and the swirl angle of the air flow at the burner tip from the fourth air flow path may be 30 ° to 50 °, respectively. it can.

また、本発明は、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法であって、前記第三の空気流路(第二直進外流)におけるバーナ先端における風速が、130m/秒〜260m/秒であり、前記第三の空気流路からの風量(一次空気量)が、50m3N/分〜100m3N/分であることを特徴とする。 Further, the present invention is an operation method of the cement kiln burner device, wherein the wind speed at the tip of the burner in the third air flow path (second straight forward flow) is 130 m / second to 260 m / second, air volume from the third air flow path (primary air amount), characterized in that it is a 50 m 3 N / min ~100m 3 N / min.

前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記第一の空気流路(第一旋回外流)におけるバーナ先端における風速を90m/秒〜150m/秒とし、前記第一の空気流路からの風量(一次空気量)を10m3N/分〜40m3N/分としても構わない。また、前記第四の空気流路(第一旋回内流)におけるバーナ先端における風速を、80m/秒〜160m/秒とし、前記第四の空気流路からの風量(一次空気量)を、10m3N/分〜40m3N/分としても構わない。更に、前記固体粉末燃料用流路のバーナ先端における固体粉末燃料流の風速、及び、前記可燃性固形廃棄物流路のバーナ先端における固体粉末燃料流の風速を、共に30m/秒〜70m/秒としても構わない。 In the method for operating the cement kiln burner device, the wind speed at the tip of the burner in the first air flow path (first swirling external flow) is set to 90 m / sec to 150 m / sec, and the air volume from the first air flow path ( the primary air amount) may be 10 m 3 N / min ~40m 3 N / min. In addition, the wind speed at the burner tip in the fourth air flow path (first swirling internal flow) is 80 m / sec to 160 m / sec, and the air volume (primary air volume) from the fourth air flow path is 10 m. 3 N / min to 40 m 3 N / min may be used. Further, the wind speed of the solid powder fuel flow at the burner tip of the solid powder fuel flow path and the wind speed of the solid powder fuel flow at the burner tip of the combustible solid waste flow path are both set to 30 m / second to 70 m / second. It doesn't matter.

前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記第三の空気流路(第二直進外流)の、バーナ先端における空気流のバーナ先端風速(m/秒)と一次空気量(m3N/分))の積が、その他の空気流路の、バーナ先端における空気流のバーナ先端風速(m/秒)と一次空気量(m3N/分))の積よりも大きくするものとしても構わない。 In the operation method of the cement kiln burner device, the burner tip wind speed (m / sec) and the primary air amount (m 3 N / min) of the air flow at the tip of the third air flow path (second straight forward flow) )) Product may be larger than the product of the burner tip wind velocity (m / sec) and the primary air amount (m 3 N / min)) of the air flow at the tip of the burner of the other air flow path. .

また、前記セメントキルン用バーナ装置の運転方法において、前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出される可燃性固形廃棄物の粒径を30mm以下とすることができる。   Moreover, in the operation method of the burner device for cement kiln, the particle size of the combustible solid waste ejected from the combustible solid waste flow path can be 30 mm or less.

本発明のセメントキルン用バーナ装置、及び本発明のセメントキルン用バーナ装置の運転方法によれば、廃プラスチック片などの可燃性固形廃棄物を、着地燃焼させることなく代替燃料として有効利用することができる。   According to the burner device for cement kiln of the present invention and the operation method of the burner device for cement kiln of the present invention, combustible solid waste such as waste plastic pieces can be effectively used as an alternative fuel without landing and burning. it can.

本発明のセメントキルン用バーナ装置の先端部分の一実施形態を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically one Embodiment of the front-end | tip part of the burner apparatus for cement kilns of this invention. 図1に示すセメントキルン用バーナ装置を含むセメントキルン用バーナシステムの構造の一例を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically an example of the structure of the burner system for cement kilns containing the burner apparatus for cement kilns shown in FIG. 図1のセメントキルン用バーナ装置の旋回羽根の旋回角度を説明するための模式的な図面である。It is typical drawing for demonstrating the turning angle of the turning blade | wing of the burner apparatus for cement kilns of FIG. 本発明のセメントキルン用バーナ装置及びセメントキルン用バーナ装置の運転方法による、可燃性固形廃棄物が着地燃料する割合(キルン内落下率)に係る燃焼シミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the combustion simulation result which concerns on the ratio (fall rate in a kiln) which combustible solid waste makes the landing fuel by the operating method of the burner apparatus for cement kilns and the burner apparatus for cement kilns of this invention.

以下、本発明のセメントキルン用バーナ装置及びその運転方法の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の図面は模式的に示されたものであり、図面上の寸法比は実際の寸法比と一致していない。   Hereinafter, embodiments of a burner device for a cement kiln and an operation method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following drawings are schematically shown, and the dimensional ratio on the drawings does not match the actual dimensional ratio.

図1は、本発明のセメントキルン用バーナ装置の一実施形態の先端部分を模式的に示す図面である。図1において、(a)がバーナ装置の横断面図であり、(b)が同縦断面図である。なお、横断面図とは、セメントキルン用バーナ装置を、同装置の軸方向に直交する平面で切断した断面図を指し、縦断面図とは、セメントキルン用バーナ装置を、同装置の軸方向に平行な平面で切断した断面図を指す。   FIG. 1 is a drawing schematically showing a tip portion of one embodiment of a cement kiln burner device of the present invention. In FIG. 1, (a) is a transverse sectional view of the burner device, and (b) is a longitudinal sectional view thereof. The cross-sectional view refers to a cross-sectional view of the cement kiln burner device cut along a plane orthogonal to the axial direction of the device, and the longitudinal cross-sectional view refers to the cement kiln burner device in the axial direction of the device. Sectional drawing cut | disconnected by the plane parallel to is pointed out.

なお、図1においては、セメントキルン用バーナ装置の軸方向(すなわち、空気流方向)をY方向とし、鉛直方向をZ方向とし、YZ平面に直交する方向をX方向として座標系を設定している。以下では、このXYZ座標系を用いて適宜説明する。   In FIG. 1, the coordinate system is set with the axial direction (ie, air flow direction) of the cement kiln burner device as the Y direction, the vertical direction as the Z direction, and the direction orthogonal to the YZ plane as the X direction. Yes. Below, it demonstrates suitably using this XYZ coordinate system.

図1に示されるように、セメントキルン用バーナ装置1は、同心円状に複数の流路を備え、固体粉末燃料用流路2と、固体粉末燃料用流路2に隣接して外側に配置された第一の空気流路11と、第一の空気流路11に隣接して外側に配置された第二の空気流路12と、第二の空気流路12に隣接して最も外側に配置された第三の空気流路13と、固体粉末燃料用流路2に隣接して内側に配置された第四の空気流路14の合計5つの流路を備える。第四の空気流路14の内側には、油用流路7、可燃性固形廃棄物用流路8等が配置される。   As shown in FIG. 1, the cement kiln burner device 1 includes a plurality of concentric flow paths, and is disposed outside the solid powder fuel flow path 2 and the solid powder fuel flow path 2. The first air flow path 11, the second air flow path 12 arranged outside adjacent to the first air flow path 11, and the outermost arrangement adjacent to the second air flow path 12 The third air flow path 13 and the fourth air flow path 14 disposed inside and adjacent to the solid powder fuel flow path 2 are provided in total. Inside the fourth air passage 14, an oil passage 7, a combustible solid waste passage 8, and the like are arranged.

本実施形態では、第三の空気流路13は、対応する円筒状部材の軸心を含み当該同心円筒状部材の軸方向に平行な平面(図1内のZ1−Z1平面)よりも鉛直下方側(−Z方向側)のみから空気流を噴出する噴出口である。   In the present embodiment, the third air flow path 13 includes a shaft of the corresponding cylindrical member and is vertically lower than a plane parallel to the axial direction of the concentric cylindrical member (Z1-Z1 plane in FIG. 1). It is a jet outlet which ejects an airflow only from the side (-Z direction side).

固体粉末燃料用流路2及び第一〜第四の空気流路11〜14のうち、固体粉末燃料用流路2、第一の空気流路11、及び第四の空気流路14には、各々旋回手段としての旋回羽根(2a,11a,14a)が、各流路のバーナ先端部に固定されている。すなわち、第一の空気流路11から噴霧される空気流は、固体粉末燃料用流路2から噴霧される固体粉末燃料流に対して外側に位置する旋回空気流(以下、適宜「第一の旋回外流」という。)を形成する。第四の空気流路14から噴霧される空気流は、固体粉末燃料用流路2から噴霧される固体粉末燃料流に対して内側に位置する旋回空気流(以下、適宜「第一の旋回内流」という。)を形成する。なお、各旋回羽根(2a,11a,14a)は、セメントキルン用バーナ装置1の運転開始前の時点において、旋回角度が調整可能に構成されている。   Of the solid powder fuel flow path 2 and the first to fourth air flow paths 11 to 14, the solid powder fuel flow path 2, the first air flow path 11, and the fourth air flow path 14 include: Revolving blades (2a, 11a, 14a) as revolving means are fixed to the burner tip of each flow path. That is, the air flow sprayed from the first air flow path 11 is a swirling air flow positioned outside the solid powder fuel flow sprayed from the solid powder fuel flow path 2 (hereinafter referred to as “first flow as appropriate”). "Swirling outside flow"). The air flow sprayed from the fourth air flow path 14 is a swirling air flow positioned on the inner side of the solid powder fuel flow sprayed from the solid powder fuel flow path 2 (hereinafter referred to as “the first swirl inside appropriately”). "Flow"). In addition, each turning blade | wing (2a, 11a, 14a) is comprised so that a turning angle can be adjusted before the operation | movement start of the burner apparatus 1 for cement kilns.

一方、第二の空気流路12及び第三の空気流路13には、旋回手段が設けられていない。すなわち、第二の空気流路12から噴霧される空気流は、固体粉末燃料用流路2から噴霧される固体粉末燃料流に対して外側に位置する直進空気流(以下、適宜「第一の直進外流」という。)を形成し、同様に、第三の空気流路13から噴霧される空気流は、固体粉末燃料流に対して外側に位置する直進空気流(以下、適宜「第二の直進外流」という。)を形成する。   On the other hand, the second air flow path 12 and the third air flow path 13 are not provided with a turning means. That is, the air flow sprayed from the second air flow channel 12 is a straight air flow (hereinafter referred to as “first flow” as appropriate) positioned outside the solid powder fuel flow sprayed from the solid powder fuel flow channel 2. Similarly, the air flow sprayed from the third air flow path 13 is a straight air flow located outside the solid powder fuel flow (hereinafter referred to as “second flow” as appropriate). Straight outward flow)).

図2は、図1に示すセメントキルン用バーナ装置1を含むセメントキルン用バーナシステムの構造の一例を模式的に示す図面である。図2に図示されたセメントキルン用バーナシステム20は、制御のし易さを重視して構成したものであって、5基の送風ファンF1〜F5を備える。   FIG. 2 is a drawing schematically showing an example of the structure of a cement kiln burner system including the cement kiln burner device 1 shown in FIG. 1. The cement kiln burner system 20 illustrated in FIG. 2 is configured with emphasis on ease of control, and includes five blower fans F1 to F5.

微粉炭搬送配管22に供給された微粉炭Cは、送風ファンF1によって形成された空気流により、固体粉末燃料用流路2に供給される。送風ファンF2から供給される空気は、燃焼用空気Aとして、空気配管(30,31,34)を介してセメントキルン用バーナ装置1の第一の空気流路11及び第四の空気流路14へ供給される。送風ファンF3から供給される空気は、燃焼用空気Aとして、空気配管32を介してセメントキルン用バーナ装置1の第二の空気流路12へ供給される。送風ファンF4からの空気は、燃焼用空気Aとして、空気配管33を介してセメントキルン用バーナ装置1の第三の空気流路13へ供給される。そして、可燃性固形廃棄物搬送配管28に供給された可燃性固形廃棄物RFは、送風ファンF5によって形成された空気流により、可燃性固形廃棄物用流路8に供給される。   The pulverized coal C supplied to the pulverized coal conveyance pipe 22 is supplied to the solid powder fuel flow path 2 by the air flow formed by the blower fan F1. The air supplied from the blower fan F2 is the combustion air A, and the first air flow path 11 and the fourth air flow path 14 of the cement kiln burner device 1 through the air pipes (30, 31, 34). Supplied to. The air supplied from the blower fan F3 is supplied as combustion air A to the second air flow path 12 of the cement kiln burner device 1 via the air pipe 32. The air from the blower fan F4 is supplied as combustion air A to the third air flow path 13 of the cement kiln burner device 1 via the air pipe 33. And the combustible solid waste RF supplied to the combustible solid waste conveyance piping 28 is supplied to the combustible solid waste flow path 8 by the air flow formed by the blower fan F5.

図2に図示されたセメントキルン用バーナシステム20は、空気配管(31,34)を通流する空気量を制御するために、それぞれ可変ダンパ(B1,B2)を備える。前記送風ファン(F1〜F5)と、これらの可変バンパ(B1,B2)により、各流路(2,8,11,12,13,14)を通流する空気量を独立して制御することができる。これによって、微粉炭、石油コークス、又はその他固形燃料等の固体粉末燃料の種類、廃プラスチック、肉骨粉又はバイオマス等の可燃性固形廃棄物の種類、並びに種々のセメントキルンの操業環境に対応した最適な火炎を得るための調整を容易に行うことができる。   The cement kiln burner system 20 illustrated in FIG. 2 includes variable dampers (B1, B2) for controlling the amount of air flowing through the air pipes (31, 34), respectively. The amount of air flowing through each flow path (2, 8, 11, 12, 13, 14) is independently controlled by the blower fans (F1 to F5) and these variable bumpers (B1, B2). Can do. This makes it suitable for the types of pulverized coal, petroleum coke or other solid powder fuels such as solid fuel, the types of combustible solid waste such as waste plastic, meat and bone powder or biomass, and the operating environment of various cement kilns. Can be easily adjusted to obtain a proper flame.

なお、本明細書において、「バイオマス」とは、燃料等として利用可能な生物由来の有機質資源(但し、化石燃料を除く。)であり、例えば、廃畳の粉砕物、建設廃木材の粉砕物、木粉及びおが屑等が該当する。   In this specification, “biomass” is a biological organic resource (excluding fossil fuels) that can be used as fuel, for example, waste crushed pulverized material, construction waste pulverized material. , Wood flour and sawdust.

また、油用流路7から重油等を供給してセメントキルン用バーナ装置1の着火時に利用したり、更には、微粉炭以外の固体燃料又は重油等の液体燃料を供給して、定常運転において微粉炭と混焼することもできる(不図示)。   Further, heavy oil or the like is supplied from the oil flow path 7 to be used when the cement kiln burner device 1 is ignited, and further, a solid fuel other than pulverized coal or liquid fuel such as heavy oil is supplied to perform steady operation. It can also be mixed with pulverized coal (not shown).

すなわち、図1及び図2に一実施形態を示す本発明のセメントキルン用バーナ装置1(及びシステム20)は、固体粉末燃料用流路2の他に4つの空気流路(11,12,13,14)を備えた5チャンネル式のバーナ装置であり、セメントキルン用バーナ装置1の使用時には、5基の送気ファンF1〜F5を運転し、2基の可変ダンパB1及びB2を制御して各流路(2,8,11,12,13,14)を流れる空気量が制御可能に構成される。更に、これに加え、セメントキルン用バーナ装置1の使用前には、固体粉末燃料用流路2と、第一の空気流路11と、第四の空気流路14に設けられた旋回羽根(2a,11a,14a)の旋回角度も調整可能であるため、必要に応じた多様な制御が可能である。   That is, the burner device 1 (and system 20) for cement kiln of the present invention whose one embodiment is shown in FIGS. 1 and 2 includes four air flow paths (11, 12, 13) in addition to the solid powder fuel flow path 2. 14), and when the cement kiln burner device 1 is used, the five air supply fans F1 to F5 are operated to control the two variable dampers B1 and B2. The amount of air flowing through each flow path (2, 8, 11, 12, 13, 14) is configured to be controllable. In addition to this, before using the cement kiln burner device 1, swirl vanes (provided in the solid powder fuel flow path 2, the first air flow path 11, and the fourth air flow path 14 ( Since the turning angles 2a, 11a, and 14a) can be adjusted, various controls can be performed as necessary.

本発明者らは、セメントキルン用バーナ装置1の燃焼シミュレーション(ソフトウェア:ANSYS JAPAN社製、FLUENT)によって、火炎内の上昇気流の形成の程度、バーナ火炎内への二次空気の取込みの程度、火炎形状とセメントキルン内の温度分布、セメントキルン運転データ(窯尻におけるNOx濃度、O2濃度、窯尻温度等)の解析等を行うことにより、制御因子を最適化するための基本的な限定領域を見出した。 By the combustion simulation of the burner device 1 for cement kiln (software: manufactured by ANSYS JAPAN, FLUENT), the present inventors have determined the degree of formation of the updraft in the flame, the degree of the intake of secondary air into the burner flame, Fundamental for optimizing the control factors by analyzing the flame shape, temperature distribution in the cement kiln, and cement kiln operation data (NO x concentration, O 2 concentration, kiln bottom temperature, etc. in kiln bottom) A limited area was found.

下記表1は、以下のバーナ燃焼条件において見出した基本的限定領域の一例である。
<バーナ燃焼条件>
微粉炭Cの燃焼量:15t/時間
可燃性固形廃棄物RFとしての廃プラスチック(軟質プラスチック)処理量:1.5t/時間
可燃性固形廃棄物RFとしての廃プラスチックの寸法:φ20mm×T0.13mmの円形シート状
二次空気量と温度:144000Nm3/時間、750℃
対理論燃焼空気量一次空気比(A0比)の総和:11体積%
セメントキルン用バーナ装置1のバーナ先端の直径:650mm
Table 1 below is an example of a basic limited region found under the following burner combustion conditions.
<Burner combustion conditions>
Combustion amount of pulverized coal C: 15 t / hour Waste plastic (soft plastic) treatment amount as combustible solid waste RF: 1.5 t / hour Dimensions of waste plastic as combustible solid waste RF: φ20 mm × T0.13 mm Circular sheet shape Secondary air volume and temperature: 144000 Nm 3 / hour, 750 ° C.
Theoretical combustion air volume Primary air ratio (A0 ratio) sum: 11% by volume
Diameter of burner tip of cement kiln burner device 1: 650 mm

Figure 2019163880
Figure 2019163880

表1には、基本的限定領域として、上記固体粉末燃料用流路2、(第一の旋回外流を形成する)第一の空気流路11、(第一の直進外流を形成する)第二の空気流路12、(第二の直進外流を形成する)第三の空気流路13、(第一の旋回内流を形成する)第四の空気流路14、及び可燃性固形廃棄物流路8の、バーナ先端風速(m/秒)及び一次空気量(m3N/分)、並びに旋回羽根(2a,11a,14a)の旋回角度が列挙されている。 In Table 1, as the basic limited region, the solid powder fuel flow path 2, the first air flow path 11 (forming the first swirling external flow), the second (forming the first straight forward flow) Air flow path 12, a third air flow path 13 (forming a second straight forward flow), a fourth air flow path 14 (forming a first swirling internal flow), and a combustible solid waste flow path 8, the wind speed at the tip of the burner (m / sec), the primary air amount (m 3 N / min), and the swirl angles of the swirl vanes (2a, 11a, 14a) are listed.

上記各項目の中では、第二の直進外流のバーナ先端風速(m/秒)及び一次空気量(m3N/分)が特に重要である。なぜなら、上述したように、第三の空気流路13は、同心円筒状部材の鉛直方向に係る中央位置よりも鉛直下方側のみから空気流を噴出する噴出口であるため、第三の空気流路13から噴出される空気流(第二の直進外流)が上昇流を形成して、可燃性固形廃棄物RFの浮遊状態が維持されるからである。また、この第二の直進外流による上昇流によって、高温ガスである二次空気を火炎中に取り込んで可燃性固形廃棄物RFの昇温が迅速化されるからである。しかしながら、第二の直進外流による上昇流が過剰になると、バーナ火炎の短炎化が生じてしまうために、可燃性固形廃棄物RFの燃焼が浮遊状態中に完了しない場合が生じ得る。 Among the above items, the burner tip wind speed (m / sec) and the primary air amount (m 3 N / min) of the second straight outward flow are particularly important. This is because, as described above, the third air flow path 13 is a spout that ejects an air flow only from the vertically lower side than the central position in the vertical direction of the concentric cylindrical member. This is because the air flow (second straight traveling outward flow) ejected from the passage 13 forms an upward flow, and the floating state of the combustible solid waste RF is maintained. In addition, this is because the secondary air, which is a high-temperature gas, is taken into the flame by the upward flow caused by the second straight outward flow, and the temperature rise of the combustible solid waste RF is accelerated. However, if the upward flow due to the second straight outward flow becomes excessive, the burner flame may be shortened, so that combustion of the combustible solid waste RF may not be completed in the floating state.

かかる事情に鑑み、第三の空気流路13から供給される空気流(第二の直進外流)のバーナ先端風速は、130m/秒〜260m/秒であるのが好ましい。この空気流は、固体粉末燃料流、可燃性固形廃棄物流、及び他の全ての一次空気流の中で、最も大きな風速である。また、第二の直進外流の一次空気量(m3N/分)は、この値とバーナ先端風速(m/秒)の積(バーナ先端風速(m/秒)×一次空気量(m3N/分))が、固体粉末燃料流、可燃性固形廃棄物流、及び他の全ての一次空気流の中で、最も大きくなる空気量である。 In view of such circumstances, the burner tip wind speed of the air flow (second straight traveling outward flow) supplied from the third air flow path 13 is preferably 130 m / sec to 260 m / sec. This air stream is the highest wind speed among solid powder fuel streams, combustible solid waste streams, and all other primary air streams. Further, the primary air amount (m 3 N / min) of the second straight forward flow is the product of this value and the burner tip wind velocity (m / sec) (burner tip wind velocity (m / sec) × primary air amount (m 3 N / Min)) is the largest amount of air in the solid powder fuel stream, the combustible solid waste stream, and all other primary air streams.

第三の空気流路13から供給される空気流において、前記積の値、すなわちバーナ先端風速(m/秒)×一次空気量(m3N/分)の値が小さい場合、火炎内の上昇流の形成が不充分になる場合がある。また、バーナ先端風速が260(m/秒)を超える空気流では、火炎内の上昇流の形成が過剰になり、バーナ火炎の短炎化が生じてしまうおそれがある。 In the air flow supplied from the third air flow path 13, when the value of the product, that is, the value of the burner tip wind speed (m / sec) × primary air amount (m 3 N / min) is small, the rise in the flame Insufficient flow formation may occur. In addition, in the air flow where the burner tip wind speed exceeds 260 (m / sec), the formation of the upward flow in the flame becomes excessive, and the burner flame may be shortened.

次に重要となる基本的限定領域は、上記固体粉末燃料用流路2、(第一の旋回外流を形成する)第一の空気流路11、及び(第一の旋回内流を形成する)第四の空気流路14の旋回角度(°)である。その理由は、旋回羽根(2a,11a,14a)によって発生する旋回流により、バーナ装置の着火の安定性、及び保炎機能を持たせる内部循環が形成されるからである。更に、旋回羽根(2a,11a,14a)の旋回角度は、通常、バーナ装置が運転中は固定されてしまい、運転中に最適化の調整ができないからである。   Next, the basic limited areas that are important are the above-described solid powder fuel flow path 2, the first air flow path 11 (forming the first swirling outer flow), and (forming the first swirling inner flow). This is the turning angle (°) of the fourth air flow path 14. The reason is that the swirl flow generated by the swirl vanes (2a, 11a, 14a) forms the internal circulation that provides the ignition stability and flame holding function of the burner device. Furthermore, the swirl angle of the swirl vanes (2a, 11a, 14a) is usually fixed during operation of the burner device, and optimization adjustment cannot be performed during operation.

なお、旋回羽根の旋回角度とは、例えば、図1に示す旋回羽根が固定されている円筒状部材を図3に示すように平面上に展開した場合に、セメントキルン用バーナ装置1の軸線9と、旋回羽根の中心線10とのなす角θであり、バーナ先端における固体粉末燃料流又は一次空気流の旋回角度に一致する。図3では、例示的に、固体粉末燃料用流路2の旋回羽根2aについて図示されており、固体粉末燃料用流路2の先端位置2bにおける微粉炭C(固体粉末燃料)の噴出方向が、円筒状部材の軸線9の方向(図面上Y方向)に対して角度θだけ旋回されている。他の旋回羽根(11a,14a)における旋回角度についても同様に定義される。   Note that the swirl angle of the swirl vane means, for example, the axis 9 of the cement kiln burner device 1 when the cylindrical member to which the swirl vane shown in FIG. 1 is fixed is developed on a plane as shown in FIG. And the angle θ formed by the center line 10 of the swirl vane, which coincides with the swirl angle of the solid powder fuel flow or the primary air flow at the burner tip. FIG. 3 exemplarily shows the swirl vane 2a of the solid powder fuel flow path 2. The pulverized coal C (solid powder fuel) ejection direction at the tip position 2b of the solid powder fuel flow path 2 is as follows. It is turned by an angle θ with respect to the direction of the axis 9 of the cylindrical member (Y direction in the drawing). The swivel angles in the other swirl vanes (11a, 14a) are similarly defined.

上記固体粉末燃料用流路2の旋回羽根2aによる固体粉末燃料流の旋回角度は、好ましくは3°〜15°に設定される。この旋回角度が3°未満の場合、固体粉末燃料用流路2から噴出する固体粉末燃料(微粉炭C)と、固体粉末燃料用流路2、空気流路(11〜14)、及び火炎内に取り込まれた上記二次空気との混合が不充分となり、かかる固体粉末燃料によって形成される火炎の温度が低下すると共に過剰に長炎化してしまい、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうおそれがある。   The swirl angle of the solid powder fuel flow by the swirl vanes 2a of the solid powder fuel flow path 2 is preferably set to 3 ° to 15 °. When this turning angle is less than 3 °, the solid powder fuel (pulverized coal C) ejected from the solid powder fuel flow path 2, the solid powder fuel flow path 2, the air flow paths (11 to 14), and the flame Insufficient mixing with the secondary air taken in, the temperature of the flame formed by the solid powder fuel decreases and the flame becomes excessively long, and the quality of the resulting cement clinker decreases. There is a fear.

また、固体粉末燃料流の旋回角度が15°を超える場合、上記その他空気流との混合が激しくなりすぎて、火炎の形状の制御が困難になり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうおそれがある。   In addition, when the swirl angle of the solid powder fuel flow exceeds 15 °, the mixing with the other air flow becomes too intense, it becomes difficult to control the shape of the flame, and the quality of the resulting cement clinker is deteriorated. There is a fear.

旋回羽根11aによる第一の旋回外流(第一の空気流路11からの空気流)の旋回角度、及び、旋回羽根14aによる第一の旋回内流(第四の空気流路14からの空気流)の旋回角度は、好ましくはそれぞれ30°〜50°に設定される。これらの旋回角度が30°未満の場合、固体粉末燃料用流路2から噴出する固体粉末燃料と、第一の旋回外流及び/又は第一の旋回内流との混合が不充分となり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまうと共に排ガスのNOxを十分に低くすることが困難な場合がある。一方で、上記旋回角度が50°を超える場合、固体粉末燃料流との混合が激しくなりすぎて、火炎の形状の制御が困難になり、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまう場合がある。 The swirl angle of the first swirl outer flow (air flow from the first air flow path 11) by the swirl vane 11a, and the first swirl inner flow (air flow from the fourth air flow path 14) by the swirl vane 14a. ) Are preferably set to 30 ° to 50 °, respectively. When these swirl angles are less than 30 °, mixing of the solid powder fuel ejected from the solid powder fuel flow path 2 with the first swirling outer flow and / or the first swirling inner flow is insufficient and obtained. it may be difficult to sufficiently lower the NO x in the exhaust gas with the quality of the cement clinker is reduced. On the other hand, if the swirl angle exceeds 50 °, mixing with the solid powder fuel flow becomes too intense, making it difficult to control the shape of the flame, and the quality of the resulting cement clinker may be degraded. .

各流路(2,8,11、12,13,14)の一次空気量(m3N/分)は、火炎内の還元領域を安定的に形成するという観点からは、可能な限り低減するのが好ましいが、過剰に低減すると火炎の形状が変化して高温域がセメントキルン内部に移行することによって、得られるセメントクリンカの品質が低下してしまう。上記表1に示した例では、固体粉末燃料用流路2からの空気流、第一の直進外流(第二の空気流路12からの空気流)、及び第二の直進外流(第三の空気流路13からの空気流)の量(一次空気量)が、他の空気流よりも大きく設定されている。これは、高温の二次空気を火炎内に円滑に取り込み、固体粉末燃料C及び可燃性固形廃棄物RFを急速に高温化することで、揮発分の放出を促して、火炎の還元状態を安定化するためである。 The primary air amount (m 3 N / min) of each flow path (2, 8, 11, 12, 13, 14) is reduced as much as possible from the viewpoint of stably forming a reduction region in the flame. However, if the amount is excessively reduced, the shape of the flame changes and the high temperature region moves into the cement kiln, so that the quality of the obtained cement clinker is deteriorated. In the example shown in Table 1 above, the air flow from the solid powder fuel flow path 2, the first straight outward flow (air flow from the second air flow path 12), and the second straight forward flow (third The amount (primary air amount) of the air flow from the air flow path 13 is set larger than the other air flows. This is because the hot secondary air is smoothly taken into the flame, and the solid powder fuel C and the combustible solid waste RF are rapidly heated to promote the release of volatile matter and stabilize the reduced state of the flame. This is because of

以上のように、本発明によれば、セメントキルン用バーナ装置1の運転前に、固体粉末燃料用流路2、第一の空気流路11(第一の旋回外流)、及び第四の空気流路14(第一の旋回内流)の各旋回羽根(2a,11a,14a)の旋回角度を表1に示した範囲内に設定し、更に、セメントキルン用バーナ装置1の運転時に、送気ファン(F1,F2)による空気配管(22,30)を流れる一次空気量の調整、並びに可変ダンパ(B1,B2)による空気配管(31,34)を流れる一次空気量の調整を行って各流路(2,11,12,13,14)のバーナ先端風速及び一次空気量を表1に示した範囲内に設定することにより、セメントキルン用バーナ装置1の運転条件を短期間に最適化することができる。   As described above, according to the present invention, before the operation of the cement kiln burner device 1, the solid powder fuel flow path 2, the first air flow path 11 (first swirling external flow), and the fourth air The swirl angle of each swirl vane (2a, 11a, 14a) of the flow path 14 (first swirl inner flow) is set within the range shown in Table 1, and further, during operation of the cement kiln burner device 1, The primary air amount flowing through the air pipes (22, 30) by the air fans (F1, F2) and the primary air amount flowing through the air pipes (31, 34) by the variable dampers (B1, B2) are adjusted, respectively. By setting the burner tip wind speed and primary air volume of the flow path (2, 11, 12, 13, 14) within the ranges shown in Table 1, the operating conditions of the cement kiln burner device 1 are optimized in a short period of time. can do.

次に、第二の直進外流(第三の空気流路13からの空気流)のバーナ先端風速(m/秒)を変化させた場合の、可燃性固形廃棄物RF(ここでは軟質プラスチック)が着地燃焼する割合(キルン内落下率)に係る燃焼シミュレーションについて説明する。   Next, combustible solid waste RF (in this case, soft plastic) when the burner tip wind speed (m / sec) of the second straight outward flow (air flow from the third air flow path 13) is changed is A combustion simulation relating to the rate of landing combustion (falling rate in the kiln) will be described.

具体的には、以下のバーナ燃焼条件を固定して、第二の直進外流のバーナ先端風速(m/秒)を変化させた場合に、種々の大きさを有する軟質プラスチックの燃え切りが、火炎中又はキルン内壁のどちらで生じるかをシミュレーション(ソフトウェア:ANSYS JAPAN社製、FLUENT)によって検証した。   Specifically, when the following burner combustion conditions are fixed and the burner tip wind speed (m / sec) of the second straight forward flow is changed, the burnout of the soft plastic having various sizes is caused by the flame. It was verified by simulation (software: manufactured by ANSYS JAPAN, FLUENT) whether it occurred in the inside or the inner wall of the kiln.

<バーナ燃焼条件>
微粉炭Cの燃焼量:15t/時間
可燃性固形廃棄物RFとしての廃プラスチック(軟質プラスチック)処理量:1.5t/時間
可燃性固形廃棄物RFとしての廃プラスチックの寸法:厚さ0.13mmシートを、直径15、20、25、30mmに打ち抜いた円形シート状
固体粉末燃料流のバーナ先端風速と一次空気量:40m/秒、75m3N/分
第一の旋回外流のバーナ先端風速と一次空気量:120m/秒、25m3N/分
第一の直進外流のバーナ先端風速と一次空気量:140m/秒、95m3N/分
第一の旋回内流のバーナ先端風速と一次空気量:120m/秒、25m3N/分
可燃性固形廃棄物流のバーナ先端風速と一次空気量(m3N/分):40m/秒、75m3N/分
二次空気量と温度:144000Nm3/時間、750℃
対理論燃焼空気量一次空気比(A0比)の総和:11体積%
セメントキルン用バーナ装置1のバーナ先端の直径:650mm
<Burner combustion conditions>
Combustion amount of pulverized coal C: 15 t / hour Waste plastic (soft plastic) treatment amount as combustible solid waste RF: 1.5 t / hour Dimension of waste plastic as combustible solid waste RF: Thickness 0.13 mm Circular sheet-shaped sheet punched into a diameter of 15, 20, 25, 30 mm Burner tip wind speed and primary air volume of solid powder fuel flow: 40 m / sec, 75 m 3 N / min Burner tip wind speed and primary flow of first swirling outflow Air volume: 120 m / sec, 25 m 3 N / min First straight forward flow burner tip wind speed and primary air volume: 140 m / sec, 95 m 3 N / min First swirl inner stream burner tip wind speed and primary air volume: 120 m / sec, 25 m 3 burner tip velocity of N / min flammable solid waste stream and the primary air quantity (m 3 N / min): 40 m / sec, 75 m 3 N / min secondary air quantity and temperature: 144000Nm 3 / time 750 ℃
Theoretical combustion air volume Primary air ratio (A0 ratio) sum: 11% by volume
Diameter of burner tip of cement kiln burner device 1: 650 mm

このシミュレーション結果を、下記表2及び図4に示す。なお、第二の直進外流のバーナ先端風速が300(m/秒)を超える場合には、火炎形状が不安定となりシミュレーション結果が得られなかった。   The simulation results are shown in Table 2 below and FIG. In addition, when the wind speed at the tip of the burner tip of the second straight forward flow exceeded 300 (m / sec), the flame shape became unstable and the simulation result could not be obtained.

Figure 2019163880
Figure 2019163880

表2及び図4の結果によれば、本発明のセメントキルン用バーナ装置、及びセメントキルン用バーナ装置の運転方法によれば、粒径30mmまでの可燃性固形廃棄物RFを、着地燃焼させることなく、バーナ火炎内で有効に燃え切らせることができることが確認される。   According to the results of Table 2 and FIG. 4, according to the cement kiln burner device and the operation method of the cement kiln burner device of the present invention, the combustible solid waste RF having a particle size of up to 30 mm is landed and burned. It is confirmed that it can be effectively burned out in the burner flame.

[別実施形態]
図2の例では、セメントキルン用バーナシステム20が、5基の送風ファン(F1〜F5)と、2基の可変バンパ(B1,B2)を備える場合を例示しているが、この態様は一例であり、本発明をかかる構成に限定する趣旨ではない。例えば、図2の例では、第一の空気流路11に供給するための燃焼用空気Aと、第四の空気流路14に供給するための燃焼用空気Aとが、共通の送風ファンF2によって生成されているが、これらを別々の送風ファンから供給された空気流とすることも可能である。反対に、第二の空気流路12と第三の空気流路13とに空気流を導くための送風ファン(F3,F4)を共通化しても構わない。
[Another embodiment]
In the example of FIG. 2, a case where the cement kiln burner system 20 includes five blowing fans (F1 to F5) and two variable bumpers (B1, B2) is illustrated, but this aspect is an example. Therefore, the present invention is not intended to be limited to such a configuration. For example, in the example of FIG. 2, the combustion air A to be supplied to the first air flow path 11 and the combustion air A to be supplied to the fourth air flow path 14 are the same blower fan F2. However, it is also possible for these to be air streams supplied from separate blower fans. On the contrary, the blower fans (F3 and F4) for guiding the air flow to the second air flow path 12 and the third air flow path 13 may be shared.

1 : セメントキルン用バーナ装置
2 : 固体粉末燃料用流路
2a : 固体粉末燃料用流路に設けられた旋回羽根
2b : 固体粉末燃料用流路の先端位置
7 : 油用流路
8 : 可燃性固形廃棄物用流路
9 : 軸線
11 : 第一の空気流路
11a : 第一の空気流路に設けられた旋回羽根
12 : 第二の空気流路
13 : 第三の空気流路
14 : 第四の空気流路
14a : 第四の空気流路に設けられた旋回羽根
20 : セメントキルン用バーナシステム
22 : 微粉炭搬送配管
28 : 可燃性固形廃棄物搬送配管
30,31,32,33,34 : 空気配管
A : 燃焼用空気
C : 微粉炭
F1,F2,F3,F4,F5 : 送風ファン
RF : 可燃性固形廃棄物
1: Burner device for cement kiln 2: Flow path for solid powder fuel 2a: Swirling blade provided in the flow path for solid powder fuel 2b: Position of the tip of the flow path for solid powder fuel 7: Flow path for oil 8: Flammability Solid waste flow path 9: Axis 11: First air flow path 11a: Swivel blades provided in the first air flow path 12: Second air flow path 13: Third air flow path 14: First Four air flow paths 14a: Swivel vanes provided in the fourth air flow path 20: Burner system for cement kiln 22: Pulverized coal transfer pipe 28: Flammable solid waste transfer pipe 30, 31, 32, 33, 34 : Air piping A: Combustion air C: Pulverized coal F1, F2, F3, F4, F5: Blower fan RF: Combustible solid waste

Claims (11)

複数の同心円筒状部材に仕切られた複数の流路を備えるセメントキルン用バーナ装置であって、
固体粉末燃料流の旋回手段を備える固体粉末燃料用流路と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して外側に配置され、空気流の旋回手段を備える第一の空気流路と、
前記第一の空気流路に隣接して外側に配置され、空気流の直進手段を備える第二の空気流路と、
前記第二の空気流路に隣接して外側に配置され、空気流の直進手段を備える第三の空気流路と、
前記固体粉末燃料用流路に隣接して内側に配置され、空気流の旋回手段を備える第四の空気流路と、
前記第四の空気流路の内側に配置された可燃性固形廃棄物用流路を備えることを特徴とするセメントキルン用バーナ装置。
A burner device for cement kiln comprising a plurality of flow paths partitioned by a plurality of concentric cylindrical members,
A solid powder fuel flow path comprising swirling means for the solid powder fuel flow;
A first air flow path disposed outside and adjacent to the solid powder fuel flow path and provided with a swirling means for air flow;
A second air flow path disposed on the outside adjacent to the first air flow path and provided with straight air flow means;
A third air flow path disposed outside and adjacent to the second air flow path, and comprising straight air flow means;
A fourth air flow path disposed inside and adjacent to the solid powder fuel flow path, and provided with air flow swirling means;
A burner device for a cement kiln, comprising a combustible solid waste channel disposed inside the fourth air channel.
前記第三の空気流路は、対応する前記同心円筒状部材の軸心を含み当該同心円筒状部材の軸方向に平行な平面よりも鉛直下方側のみから空気流を噴出することを特徴とする、請求項1に記載のセメントキルン用バーナ装置。   The third air flow path includes an axial center of the corresponding concentric cylindrical member and ejects an air flow only from a vertically lower side than a plane parallel to the axial direction of the concentric cylindrical member. The burner device for a cement kiln according to claim 1. 前記第三の空気流路は、対応する前記同心円筒状部材の軸方向から見てU字形状に形成された領域から空気流を噴出することを特徴とする、請求項2に記載のセメントキルン用バーナ装置。   3. The cement kiln according to claim 2, wherein the third air flow channel ejects an air flow from a region formed in a U shape when viewed from an axial direction of the corresponding concentric cylindrical member. Burner equipment. 前記固体粉末燃料用流路からのバーナ先端における固体粉末燃料流の旋回角度が、3°〜15°であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置。   The cement kiln according to any one of claims 1 to 3, wherein a swirl angle of the solid powder fuel flow at a burner tip from the solid powder fuel flow path is 3 ° to 15 °. Burner device. 前記第一の空気流路からのバーナ先端における空気流の旋回角度、及び前記第四の空気流路からのバーナ先端における空気流の旋回角度が、30°〜50°であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置。   The swirl angle of the air flow at the burner tip from the first air flow path and the swirl angle of the air flow at the burner tip from the fourth air flow path are 30 ° to 50 °. The burner device for a cement kiln according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法であって、
前記第三の空気流路におけるバーナ先端における風速が、130m/秒〜260m/秒であり、
前記第三の空気流路からの風量が、50m3N/分〜100m3N/分であることを特徴とする、セメントキルン用バーナ装置の運転方法。
A method for operating the burner device for a cement kiln according to any one of claims 1 to 5,
The wind speed at the burner tip in the third air flow path is 130 m / sec to 260 m / sec,
The air volume from the third air flow path, 50 m 3 N / min ~100M 3, characterized in that a N / min, operating method of the cement kiln burner device.
前記第一の空気流路におけるバーナ先端における風速が、90m/秒〜150m/秒であり、
前記第一の空気流路からの風量が、10m3N/分〜40m3N/分であることを特徴とする、請求項6に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。
The wind speed at the burner tip in the first air flow path is 90 m / sec to 150 m / sec,
The volume of air from the first air passage, 10 m 3 N / min ~40M 3, characterized in that a N / min, operating method of the cement kiln burner apparatus of claim 6.
前記第四の空気流路におけるバーナ先端における風速が、80m/秒〜160m/秒であり、
前記第四の空気流路からの風量が、10m3N/分〜40m3N/分であることを特徴とする、請求項6又は7に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。
The wind speed at the burner tip in the fourth air flow path is 80 m / sec to 160 m / sec,
The air volume from the fourth air flow path, 10 m 3 N / min ~40M 3, characterized in that a N / min, operating method of the cement kiln burner device according to claim 6 or 7.
前記固体粉末燃料用流路のバーナ先端における固体粉末燃料流の風速、及び、前記可燃性固形廃棄物流路のバーナ先端における固体粉末燃料流の風速が、共に30m/秒〜70m/秒であることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。   The wind speed of the solid powder fuel flow at the burner tip of the solid powder fuel flow path and the wind speed of the solid powder fuel flow at the burner tip of the combustible solid waste flow path are both 30 m / sec to 70 m / sec. The operation method of the burner device for a cement kiln according to any one of claims 6 to 8, wherein 前記第三の空気流路の、バーナ先端における空気流のバーナ先端風速(m/秒)と一次空気量(m3N/分))の積が、その他の空気流路の、バーナ先端における空気流のバーナ先端風速(m/秒)と一次空気量(m3N/分))の積よりも大きいことを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。 The product of the burner tip wind velocity (m / sec) and the primary air amount (m 3 N / min) of the air flow at the burner tip of the third air channel is the air at the burner tip of the other air channel. It is larger than the product of the burner tip velocity of flow (m / s) and the primary air quantity (m 3 N / min)), cement kiln burner according to any one of claims 6-9 How to operate the device. 前記可燃性固形廃棄物用流路から噴出される可燃性固形廃棄物の粒径が、30mm以下であることを特徴とする、請求項6〜10のいずれか1項に記載のセメントキルン用バーナ装置の運転方法。   The burner for a cement kiln according to any one of claims 6 to 10, wherein a particle size of the combustible solid waste ejected from the combustible solid waste flow path is 30 mm or less. How to operate the device.
JP2018051125A 2018-03-19 2018-03-19 Burner device for cement kiln Active JP6917328B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018051125A JP6917328B2 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Burner device for cement kiln

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018051125A JP6917328B2 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Burner device for cement kiln

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019163880A true JP2019163880A (en) 2019-09-26
JP6917328B2 JP6917328B2 (en) 2021-08-11

Family

ID=68066029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018051125A Active JP6917328B2 (en) 2018-03-19 2018-03-19 Burner device for cement kiln

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6917328B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020004241T5 (en) 2019-09-09 2022-06-15 Kyb Corporation SOLENOID, SOLENOID VALVE AND SHOCK ABSORBER
WO2022180735A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 太平洋セメント株式会社 Cement kiln burner and method for operating same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020004241T5 (en) 2019-09-09 2022-06-15 Kyb Corporation SOLENOID, SOLENOID VALVE AND SHOCK ABSORBER
WO2022180735A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 太平洋セメント株式会社 Cement kiln burner and method for operating same
JP7488953B2 (en) 2021-02-25 2024-05-22 太平洋セメント株式会社 Burner for cement kiln and its operating method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6917328B2 (en) 2021-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2249081A1 (en) Biomass center air jet burner
JP6704541B1 (en) Combustible waste blowing device and its operating method
JP2019163880A (en) Burner device for cement kiln and operation method of the same
JP6799686B2 (en) Burner device for cement kiln and its operation method
JP2015190731A (en) Fuel combustion device for cement rotary kiln
WO2020065786A1 (en) Burner apparatus for cement kiln and method for operating same
JP6674073B1 (en) Combustible waste blowing apparatus and operating method thereof
JP6799687B1 (en) Burner device for cement kiln and its operation method
CN106196044A (en) Low NO is put at a kind of end being applicable to significantly load adjustment
JP2002061823A (en) Combustion method for plastic

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210607

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210719

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6917328

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250