JP7161460B2 - 無機質球状化粒子製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法に関する。
従来から、無機質の粉体原料を火炎中に通すことにより、無機質球状化粒子（以下、単に「球状化粒子」ということがある）を製造する方法が知られている（特許文献１～３）。
例えば、特許文献２に開示されている無機質球状化粒子製造装置においては、図１０に示すように、原料粉体が原料供給機（フィーダ）Ａから供給され、キャリアガス供給装置Ａ’から供給されるキャリアガスに同伴されてバーナＢに搬送される。このバーナＢには、酸素供給設備Ｃからの酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄからの燃料ガス（液化石油ガス：ＬＰＧ）とが供給される。そして、竪型炉Ｅ内の火炎中で球状化された粒子を含む排ガスは、経路Ｆから竪型炉Ｅの底部に導入された空気により冷却（温度希釈）され、後段のサイクロンＧ、バグフィルターＨで球状化粒子が捕集される。
ここで、原料粉体をバーナで形成した火炎中で球状化する為には、高温の火炎が必要であることから、図１０中に示すバーナＢとして、通常は、燃料ガスと純酸素とを用いた酸素燃焼バーナ（以下、単に「酸素バーナ」ということがある）が用いられている。
このような酸素バーナとして、例えば、特許文献１には、同心円状の二重管であって、その内管と外管との間に多数の小管を設けた構造の拡散型バーナが開示されている。
また、特許文献２，３には、同心の四重管構造を有する拡散型の酸素バーナが開示されている。具体的には、特許文献２，３に開示された拡散型バーナは、中心から酸素ガス又は酸素富化ガスをキャリアガスとして原料粉体を燃焼室に供給し、その外周から燃料ガスを、更にその外周から１次酸素と２次酸素を供給するように形成されており、最外周には、バーナを冷却する冷却水通路が設けられている。
このように、特許文献１～３に開示された酸素バーナでは、燃料ガスと支燃性ガス（酸素ガス）とを燃焼室で混合、燃焼させるため、高温の酸素燃焼火炎を得る事が出来る。
特開昭５８－１４５６１３号公報 特許第３３３１４９１号公報 特許第３３１２２２８号公報
しかしながら、上述した特許文献１～３に開示された、従来の酸素バーナでは、一般的に都市ガスやＬＰＧ等の炭素源を含む燃料ガスを用いるため、燃焼時に温暖化ガスである二酸化炭素が多く発生してしまう。
また、不完全燃焼が生じた際には、固体炭素である煤が発生するため、製品となる無機質球状化粒子中に微量の炭素が混入するおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、温暖化ガスの発生量を大幅に削減し、燃焼中の煤の発生を抑制することが可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法を提供することを課題とする。
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］ アンモニアを含む燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いる無機質球状化粒子製造用バーナと、
前記無機質球状化粒子製造用バーナを、炉頂部に垂直下向きに接続する竪型の球状化炉と、
アンモニア供給源と、
酸素供給源と、
前記アンモニア供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置するアンモニア供給ラインと、
前記酸素供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置する酸素供給ラインと、を備える、無機質球状化粒子製造装置。
［２］ 助燃用燃料供給源と、
前記助燃用燃料供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置する助燃用燃料供給ラインと、をさらに備える、前項［１］に記載の無機質球状化粒子製造装置。
［３］ 前記球状化炉の下流に位置するサイクロン及びバグフィルターをさらに備える前項［１］又は［２］に記載の無機質球状化粒子製造装置。
［４］ 前記無機質球状化粒子製造用バーナが、
原料粉体として無機質粉体を供給する原料粉体供給路と、
第１燃料ガスを供給する第１燃料供給路と、
第１支燃性ガスを供給する第１支燃性ガス供給路と、有し、
前記アンモニア供給ラインと前記第１燃料供給路とが連通され、
前記酸素供給ラインと前記第１支燃性ガス供給路とが連通される、前項［１］乃至［３］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造装置。
［５］ 前記助燃用燃料供給ラインと前記第１燃料供給路とが連通される、前項［４］に記載の無機質球状化粒子製造装置。
［６］ 前記無機質球状化粒子製造用バーナが、
第２燃料ガスを供給する第２燃料供給路と、
第２支燃性ガスを供給する第２支燃性ガス供給路と、をさらに有し、
前記アンモニア供給ライン及び前記助燃用燃料供給ラインの一方又は両方と、前記第２燃料供給路と、が連通され、
前記酸素供給ラインと前記第２支燃性ガス供給路とが連通される、前項［４］又は［５］に記載の無機質球状化粒子製造装置。
［７］ 前記無機質球状化粒子製造用バーナが、水冷ジャケットを有し、
前記水冷ジャケットの冷却水の導出口と導入口との間に位置する冷却水循環ラインをさらに備える、前項［１］乃至［６］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造装置。
［８］ 前記アンモニア供給ラインと前記冷却水循環ラインとに位置する熱交換器を備える、前項［７］に記載の無機質球状化粒子製造装置。
［９］ 燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する無機質球状化粒子の製造方法であって、
前記燃料ガスとしてアンモニアを用いる、無機質球状化粒子の製造方法。
本発明の無機質球状化粒子製造装置は、炭素源を含まないアンモニアを燃料ガスとして用いるため、温暖化ガスの発生量を大幅に削減し、燃焼中の煤の発生を抑制できる。
本発明の無機質球状化粒子の製造方法は、温暖化ガスの発生量を大幅に削減し、燃焼中の煤の発生を抑制できる。
本発明を適用した第１実施形態の無機質球状化粒子の製造装置の構成を示す系統図である。 第１実施形態に適用可能な無機質球状化粒子製造用バーナを示す平面図である。 図２中に示すＡ－Ａ’線に沿った断面図である。 図３に示すバーナの拡大断面図である。 本発明を適用した第２実施形態の無機質球状化粒子の製造装置の構成を示す系統図である。 本発明を適用した第３実施形態の無機質球状化粒子の製造装置の構成を示す系統図である。 第３実施形態に適用可能な無機質球状化粒子製造用バーナを示す平面図である。 図７中に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。 図８に示すバーナの拡大断面図である。 従来の無機質球状化粒子の製造装置の構成を示す系統図である。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明を適用した第１の実施形態である無機質球状化粒子製造装置について、これを用いた無機質球状化粒子の製造方法とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
（無機質球状化粒子の製造装置）
先ず、本発明を適用した第１実施形態の無機質球状化粒子製造装置の構成について、説明する。図１は、本発明を適用した第１実施形態の無機質球状化粒子製造装置の構成の一例を示す系統図である。
図１に示すように、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置（以下、単に「装置」という場合がある）１０は、無機質球状化粒子製造用バーナ１１、アンモニア供給源１２、酸素供給源１３、原料粉体供給源１４、球状化炉１５、サイクロン１６、バグフィルター１７、アンモニア供給ラインＬ１、酸素供給ラインＬ２及び冷却水循環ラインＬ３を備える。
（無機質球状化粒子製造用バーナ）
次に、本実施形態の装置１０に適用可能な無機質球状化粒子製造用バーナ１１の構成について説明する。
図２～図４は、本実施形態の装置１０に適用可能な無機質球状化粒子製造用バーナ（以下、単にバーナと呼ぶことがある）を示しており、図２はバーナをその先端側から眺めた平面図であり、図３は図２中に示すバーナの中心軸Ｃを通るＡ－Ａ’に沿って切断した断面図であり、図４はバーナの先端側の拡大断面図である。
図２～図４に示すように、バーナ１１は、当該バーナ１１の中心軸Ｃから周方向外側に向けて、原料粉体供給管２、第１燃料供給管３、第１支燃性ガス供給管４、及び水冷ジャケット５から構成される、同心の多重管構造を有している。また、バーナ１１は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナである。
原料粉体供給管２は、図３に示すように、バーナ１１の同心多重管構造の最内側に、当該バーナ１１の軸方向に沿って延在している。この原料粉体供給管２の内側の空間は、原料粉体供給路２Ａとなっており、原料粉体として無機質粉体をキャリアガス（搬送ガス）との混合物として供給可能となっている。
原料粉体供給路２Ａは、バーナ１１の軸方向の先端寄りの部分において、バーナ１の中心軸から半径方向へ放射状に延びる複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する。
また、原料粉体供給支流路２Ｂは、図３及び図４に示すように、バーナ１１の軸方向の先端に開口を有する原料粉体噴出孔２ａとそれぞれ連通する。
これにより、バーナ１１は、原料粉体供給路２Ａ、複数の原料粉体供給支流路２Ｂ、及び複数の原料粉体噴出孔２ａを介して、バーナ中心軸Ｃに対して平行な方向に原料粉体を噴出するようになっている。
具体的には、図２に示すように、バーナ１１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａの開口は、バーナ１の中心軸を中心とする円環状となるように、等間隔に配設される。これにより、原料粉体供給孔２ａの内側あるいは外側に形成される火炎による熱を、効率よく原料粉体に受熱させることができる。
また、原料粉体供給路２Ａは、バーナ１１の軸方向の先端寄りの部分には、図３及び図４に示すように、原料粉体を複数の原料粉体供給支流路２Ｂに均一に分散させるための分散板２ｂが設けられている。
さらに、原料粉体供給路２Ａは、基端側において原料粉体供給源１４と、後述する酸素ガス供給ラインＬ２及びＬ２Ｂを介して接続されている。
キャリアガス（搬送ガス）は、原料粉体を搬送可能な気体であれば、特に限定されるものではない。キャリアガスとしては、具体的には、例えば、安全性を考慮する場合には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。一方、キャリアガスとして酸素もしくは酸素富化空気等を用いた場合には、原料粉体の支燃剤として用いることができる。これにより、後述する火炎を形成する際、より高温な火炎を形成できる。
第１燃料供給管３は、図３に示すように、原料粉体供給管２の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管３の中心軸と原料粉体供給管２中心軸とは一致しており、第１燃料供給管３は、原料粉体供給管２と同軸に設けられている。
第１燃料供給管３と原料粉体供給管２との間に設けられた環状の空間は、第１燃料ガスを供給するための第１燃料供給路３Ａである。換言すると、第１燃料供給路３Ａは、第１粉体供給路２Ａの外周を覆うように設けられている。
第１燃料供給路３Ａの基端側は、第１燃料ガスであるアンモニア供給源１２と、アンモニア供給ラインＬ１を介して接続されている。
第１燃料ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）を用いる。第１燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。
第１燃料供給路３Ａの先端の位置は、バーナ１１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも基端側となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第１燃料供給路３Ａは設けられていない。
第１燃料供給路３Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が大きくなっている。第１燃料供給路３Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図２に示すように、バーナ１１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側の位置に、火炎を形成するための第１燃料ガスを供給することができる。
図３及び図４に示すように、バーナ１１の中心軸Ｃから半径方向に向かって拡径された第１燃料供給路３Ａの先端部分には、バーナ１１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）３ａが接続されている。第１燃料供給路３Ａと複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１燃料供給路３Ａから複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに、燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１燃料供給路３Ａは、バーナ１１の先端寄りの部分において複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに分岐している。
第１支燃性ガス供給管４は、図３に示すように、第１燃料供給管３の外側を覆うように設けられている。第１支燃性ガス供給管４の中心軸と第１燃料供給管３中心軸とは一致しており、第１支燃性ガス供給管４は、第１燃料供給管３及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。
第１支燃性ガス供給管４と第１燃料供給管３との間に設けられた環状の空間は、第１支燃性ガスを供給するための第１支燃性ガス供給路４Ａである。換言すると、第１支燃性ガス供給路４Ａは、第１燃料供給路３Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
第１支燃性ガス供給路４Ａの基端側は、第１支燃性ガスである酸素供給源１３と、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ａを介して接続されている。
第１支燃性ガスは、第１燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第１支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。
第１支燃性ガス供給路４Ａの先端の位置は、バーナ１１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第１支燃性ガス供給路４Ａは、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。
第１支燃性ガス供給路４Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第１支燃性ガス供給路４Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図２に示すように、バーナ１１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側の位置に、火炎を形成するための第１支燃性ガスを供給することができる。
図３及び図４に示すように、バーナ１１の周方向の外側から中心軸Ｃに向かって拡径された第１支燃性ガス供給路４Ａの先端部分には、バーナ１１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）４ａが接続されている。第１支燃性ガス供給路４Ａと複数の第１支燃性ガス供給孔４ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１支燃性ガス供給路４Ａから複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに、第１支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１支燃性ガス供給路４Ａは、バーナ１１の先端寄りの部分において複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに分岐している。
水冷ジャケット５は、図３に示すように、第１支燃性ガス供給管４の外側を覆うように設けられている。水冷ジャケット５には、冷却水の導入口５Ａと導出口５Ｂとが設けられている。これにより、導入口５Ａから水冷ジャケット５内の流路に供給された冷却水は、バーナ１の特に先端寄りの部分を冷却した後、導出口５Ｂから排出される。
本実施形態のバーナ１１は、図４に示すように、第１燃料ガス噴射ノズル３ａが第１支燃性ガス供給孔４ａの内側にそれぞれ位置する。また、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂは、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側にそれぞれ位置する。すなわち、第１燃料ガス噴射ノズル３ａは、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側で開口する。
ここで、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから第１支燃性ガス供給孔４ａの内側に第１燃料ガスを噴射すると、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側に向けて第１支燃性ガス供給路４Ａから支燃性ガスが供給される。そして、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂよりも前方の、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側において、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとが混合される。
このように、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂまでの空間は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを混合する第１予混合室６となる。また、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂの開口が、第１予混合室６の開口６ａとなる。
換言すると、バーナ１１は、複数の第１予混合室６を備える。これらの第１予混合室６は、バーナ１１の軸方向の先端寄りに位置する。第１予混合室６は、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの一つ、及び支燃性ガス供給孔４ａの一つとそれぞれ連通する。第１予混合室６は、バーナ１の軸方向の先端にそれぞれ開口する。
第１予混合室６の容積ｖ１は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合することができ、且つ逆火の恐れがなければ、特に限定されない。
このような容積ｖ１［ｍ３］としては、例えば、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの合計流量Ｑ１を２５～５０［Ｎｍ３／ｈ］とする場合には、３．０×１０－５～１．０×１０－３［ｍ３］とすればよく、１．０×１０－４～１．０×１０－３［ｍ３］がより好ましい。容積ｖ１を１．０×１０－４～１．０×１０－３［ｍ３］の範囲とすれば、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合できる。
また、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂまでのオフセット距離Ｌ１としては、１．０×１０－３～１．０×１０－１［ｍ］とすればよく、２×１０－３～５×１０－２［ｍ］がより好ましい。
また、第１予混合室６の数量は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスの供給量や、原料粉体噴出孔２ａの数量やレイアウト（配置）に応じて適宜選択することができる。
第１予混合室６では、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合し、混合ガスとして開口６ａからバーナ１の軸方向と平行な方向に向けて噴射する。
バーナ１１は、第１燃料ガスとして炭素源を含まないアンモニアを用いるため、小さな容積の第１予混合室６を複数備え、これらの第１予混合室６において第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合する構成となっている。これにより、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分に混合して燃焼効率をあげることができ、逆火のおそれもない。
複数の第１予混合室６の開口６ａは、図２に示すように、バーナ１１の先端を平面視した際に、バーナ１１の中心軸Ｃを中心とする円環状に配設された原料粉体噴出孔２ａの内側及び外側に、同心円となるように等間隔にそれぞれ配設される。すなわち、原料粉体噴出孔２ａは、第１予混合室６の開口６ａによって内側および外側を囲まれる。
バーナ１１は、バーナ１１の中心部（中央部）に、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第１火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置し、第１火炎の外周を囲むように複数の原料粉体噴出孔２ａを円環状に配置する。さらに、複数の原料粉体噴出孔２ａの外側に、これらの原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第２火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置する。これにより、原料粉体噴出孔２ａから噴出された原料粉体に対して火炎の熱を効率よく伝達でき、原料粉体を効率よく溶融できる。
また、原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２火炎を形成することで、バーナ１１の周囲からの巻き込み空気もしくは炉内燃焼排ガスを遮断できるため、無機質粉体の溶融・球状化の効率を高めることができる。
アンモニア供給源１２は、燃料ガスとして用いるアンモニアを貯蔵する設備である。アンモニアは、通常、液化ガスとして貯蔵される。
アンモニア供給ラインＬ１は、アンモニア供給源１２とバーナ１１との間に位置する。具体的には、アンモニア供給ラインＬ１は、バーナ１１の第１燃料供給路３Ａの基端側と連通している。換言すると、アンモニア供給源１２と第１燃料供給路３Ａとは、アンモニア供給ラインＬ１を介して接続されている。これにより、アンモニア供給源１２からアンモニアガスを第１燃料ガスとしてバーナ１１に供給できる。
アンモニア供給ラインＬ１には、後述する熱交換器Ｈ２と、流量調節バルブＶ１とが設けられている。また、アンモニア供給ラインＬ１には、液体のアンモニアを気化する気化器（図示略）が設けられていてもよい。
酸素供給源１３は、支燃性ガスあるいはキャリアガスとして用いる酸素を貯蔵する設備である。酸素の貯蔵方法は、特に限定されないが、大容量を貯蔵可能な態様としては、液化酸素として貯蔵することが好ましい。
酸素供給ラインＬ２は、酸素供給源１３とバーナ１１との間に位置する。
また、酸素供給ラインＬ２は、Ｑ１地点でＬ２Ａ及びＬ２Ｂに分岐する。
酸素供給ラインＬ２には、後述する熱交換器Ｈ１が設けられている。また、酸素供給ラインＬ２には、液体の酸素を気化する気化器（図示略）が設けられていてもよい。
分岐した酸素供給ラインＬ２Ａ及びＬ２Ｂには、流量調節バルブＶ２，Ｖ３がそれぞれ設けられている。
分岐した酸素供給ラインＬ２Ａは、バーナ１１の第１支燃性ガス供給路４Ａの基端側と連通している。換言すると、酸素供給源１３と第１支燃性ガス供給路４Ａとは、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ａを介して接続されている。これにより、酸素供給源１３から酸素ガスを第１支燃性ガスとしてバーナ１１に供給できる。
一方、分岐した酸素供給ラインＬ２Ｂは、バーナ１１の原料粉体供給路２Ａの基端側と連通している。換言すると、酸素供給源１３と原料粉体供給路２Ａとは、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ｂを介して接続されている。これにより、酸素ガスをキャリアガスとしてバーナ１１に供給できる。
原料粉体供給源１４は、原料粉体を貯蔵する設備であり、分岐した酸素供給ラインＬ２Ｂに設けられている。原料粉体供給源１４と原料粉体供給路２Ａとは、酸素供給ラインＬ２Ｂを介して接続されている。これにより、原料粉体である無機質粉体をキャリアガス（酸素ガス）とともにバーナ１１に供給できる。
原料粉体供給源１４の形態は、特に限定されない。例えば、原料タンク及び原料切り出し機構等を有していてもよい。
原料粉体は、球状粒子を得たい化合物（無機質粉体）であれば、特に限定されるものではない。このような化合物としては、具体的には、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ又はＦｅ２Ｏ３等の無機酸化物が挙げられる。
また、原料粉体の粒子形態は、特に限定されるものではなく、角を有する非球形の粒子であってもよいし、角を有さない球形の粒子であってもよい。
また、原料粉体の粒子径としては、１～５００μｍの範囲であることが好ましく、１～１００μｍの範囲であることが好ましい。ここで、原料粉体の粒子径が１μｍ未満であると、粒子同士が静電気で凝集し、５００μｍを超えると、バーナ火炎中で十分に加熱する事が出来なくなるために好ましくない。これに対して、上記範囲内であると、火炎中で適切に分散されつつ、十分に加熱・球状化する事が可能となる為に好ましい。
冷却水循環ラインＬ３は、バーナ１１における水冷ジャケット５の冷却水の導出口５Ｂと導入口５Ａとの間に位置する。冷却水循環ラインＬ３には、冷却水を貯留する冷却塔ＣＴ、ポンプＰ１、熱交換器Ｈ１及び熱交換器Ｈ２が設けられている。
冷却水循環ラインＬ３では、冷却塔ＣＴの冷却水がポンプＰ１によって導入口５Ａから水冷ジャケット５内へ供給され、バーナ１１の冷却を終えた後に導出口５Ｂから排出される。次に、ジャケット５から排出された高温の冷却水は、冷却水循環ラインＬ３と酸素供給ラインＬ２とにわたって設けられた熱交換器Ｈ１において、低温の液化酸素あるいは酸素ガスとの熱交換によって冷却される。さらに、冷却水は、冷却水循環ラインＬ３とアンモニア供給ラインＬ１とにわたって設けられた熱交換器Ｈ２において、低温の液化アンモニアあるいはアンモニアガスとの熱交換によって冷却された後、冷却塔ＣＴへ供給される。
本実施形態の装置１０によれば、バーナ１１の水冷ジャケット５に用いた冷却水を、液化酸素や液化アンモニアを気化あるいは加温する際の熱源として利用できる。
球状化炉１５は、円筒形の竪型炉であって、その天井部（炉頂部）には上述のバーナ１１が、その先端側を炉内に臨ませるようにして垂直下向きに取り付けられている。
球状化炉１５の底部付近には、送風ブロワＰ２が設けられた空気導入ラインＬ４が接続されており、ここから冷却用空気を内部に導入し、排出される燃焼ガスの温度を下げることができるようになっている。
球状化炉１５の底部付近には、排気ブロワＰ３が設けられた燃焼ガス排出ラインＬ５が接続されている。これにより、生成した球状化粒子は、燃焼ガスによって搬送され、サイクロン１６の入口に送られるようになっている。
また、サイクロン１６の出口にはダクトが設けられており、このダクトはバグフィルター１７の入口に接続されている。
（無機質球状化粒子の製造方法）
次に、上述した装置１０を用いた球状化粒子の製造方法について説明する。本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法は、アンモニアを含む燃料ガスと、酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する。
図１～図４に示すように、先ず、原料粉体供給源１４から原料粉体を、酸素供給源１３から酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ｂを介して供給されるキャリアガス（酸素ガス）を用いてバーナ１１の原料粉体供給路２Ａにおくり、複数の原料粉体噴出孔２ａから球状化炉１５に向けて噴出する。
同時に、アンモニア供給源１２からアンモニア供給ラインＬ１を介して所定量のアンモニアガス（第１燃料ガス）をバーナ１１の第１燃料供給路３Ａに送り込み、酸素供給源１３から酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ａを介して所定量の酸素ガス（第１支燃性ガス）をバーナ１１の第１支燃性ガス供給路４Ａに送り込む。そして、バーナ１１の複数の第１予混合室６の開口６ａからアンモニアガス（第１燃料ガス）と酸素ガス（第１支燃性ガス）との混合ガスを球状化炉１５に向けて噴出する。
この際、第１予混合室６の開口６ａから噴出される混合ガスの燃焼によって形成される第１火炎及び第２火炎によって、原料粉体を包囲する。これにより、原料粉体である無機質粉体を溶融・球状化する。
球状化した粒子は、バーナ１１から生成した燃焼ガスと空気導入ラインＬ４から導入される空気とのガスに浮遊して球状化炉１５の燃焼ガス排出ラインＬ５からサイクロン１６に送られる。燃焼ガスに空気を混合することでサイクロン１６に導入されるガスの温度が低下し、サイクロン１６での粒子捕集に適した温度となる。
サイクロン１６では、ガス中に浮遊している球状化粒子のうち、粗粒の球状化粒子が捕集される。サイクロン１６から導出されたガスはバグフィルター１７に送られ、ここで球状化粒子のうち、細粒の球状化粒子が捕集される。
ところで、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、第１燃料ガスとして、炭素源を含まない、アンモニアガスを用いる。これらの炭素源を含まない物質を効率よく燃焼させるために、バーナ１１の複数の第１予混合室６に第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを供給して予め混合した後に燃焼させて火炎を形成し、この火炎中に無機質粉体を投入する。このように、第１予混合室６に第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを供給することで、第１燃料ガスとして炭素源を含まない物質を用いた場合であっても、燃焼効率を高めることができる。また、バーナ１１の燃焼の際、逆火が生じるおそれを低減できる。
以上説明したように、本実施形態の装置（無機質球状化粒子製造装置）１０は、バーナ１１に対し、燃料ガスとして炭素源を含まないアンモニア（ＮＨ３）を用いるため、二酸化炭素（ＣＯ２）等の温暖化ガスの発生量を大幅に削減できる。また、燃料中の炭素源が原因となる煤の発生を抑制し、製品である無機質球状化粒子中への混入を避ける事ができる。
また、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、上述の製造装置１０を用いるため、温暖化ガスの発生量を大幅に削減し、燃焼中の煤の発生を抑制できる。
本実施形態の装置１０によれば、バーナ１１の水冷ジャケット５に用いた冷却水を、液化酸素や液化アンモニアを気化あるいは加温する際の熱源として利用できる。したがって、アンモニア供給源１２、アンモニア供給経路Ｌ１、酸素供給源１３及び酸素供給ラインＬ２に、大型の気化器や加熱器を設ける必要がないため、設備の小型化や省エネルギー化を図ることができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明を適用した第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態である装置２０の構成を示す系統図である。
図２に示すように、本実施形態の装置２０は、助燃用燃料供給源１８と、助燃用燃料供給ラインＬ６とをさらに備える点で、第１の実施形態の装置１０とは異なる構成となっている。したがって、本実施形態の装置２０については、第１の実施形態と同一の構成部分については同じ符号を付すると共に説明を省略する。
（無機質球状化粒子の製造装置）
図５に示すように、本実施形態の装置（以下、単に「装置」という場合がある）１０は、無機質球状化粒子製造用バーナ１１、アンモニア供給源１２、酸素供給源１３、原料粉体供給源１４、球状化炉１５、サイクロン１６、バグフィルター１７、アンモニア供給ラインＬ１、酸素供給ラインＬ２、冷却水循環ラインＬ３、助燃用燃料供給源１８、及び助燃用燃料供給ラインＬ６を備える。
助燃用燃料供給源１８は、燃料ガスの一部として用いる助燃用燃料を貯蔵する設備である。本実施形態の装置２０において、燃料ガスとして用いるアンモニアガスは、従来の炭素源を含む気体燃料や水素と比較して燃焼性が低いため、バーナ１１の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに助燃用燃料を供給する事で、燃焼時に発生する二酸化炭素を削減しつつ、バーナの火炎温度を高く維持できるため、原料粉体を効率よく溶融できる。
助燃用燃料としては、例えば、メタン（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の気体燃料を用いることができる。また、液体霧化機構を有する場合であれば、灯油、アルコール等の液体燃料を用いることもできる。
助燃用燃料供給ラインＬ６は、アンモニア供給ラインＬ１のバーナ１１寄りの位置Ｑ２においてアンモニア供給ラインＬ１と接続されている。具体的には、助燃用燃料供給ラインＬ６は、助燃用燃料供給源１８とバーナ１１との間に位置し、アンモニア供給ラインＬ１を介してバーナ１１の第１燃料供給路３Ａの基端側と連通している。換言すると、助燃用燃料供給源１８と第１燃料供給路３Ａとは、助燃用燃料供給ラインＬ６及びアンモニア供給ラインＬ１を介して接続されている。これにより、助燃用燃料供給源１８から助燃用燃料を第１燃料ガスの一部としてバーナ１１に供給できる。
助燃用燃料供給ラインＬ６には、熱交換器Ｈ３と流量調節弁Ｖ４とが設けられている。これにより、バーナ１１へ供給する助燃用燃料の温度や供給量を適宜調整できる。
（無機質球状化粒子の製造方法）
次に、上述した装置２０を用いた球状化粒子の製造方法について説明する。本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法は、アンモニア及び助燃用燃料を含む燃料ガスと、酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する。
また、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、助燃用燃料供給源１８及び助燃用燃料供給ラインＬ６を用い、バーナ１１の着火時に第１燃料ガス噴射ノズル３ａに助燃用燃料を供給する事で、燃焼時に発生する二酸化炭素を削減しつつ、バーナの火炎温度を高く維持できるため、原料粉体を効率よく溶融できる。また、助燃用燃料の使用は、着火時のみとし、バーナ１１の燃焼が安定した後に助燃用燃料の供給を停止してもよいし、流量調節弁Ｖ４で流量を調整しながら供給を継続してもよい。
以上説明したように、本実施形態の装置１０及びその製造方法によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、バーナ１１の燃焼状態を容易に安定させることができる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明を適用した第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態である装置３０の構成を示す系統図である。
図６に示すように、本実施形態の装置３０は、バーナの構成およびバーナへの各供給ラインの接続位置が異なる点で、第２の実施形態の装置２０とは異なる構成となっている。したがって、本実施形態の装置３０については、第１及び第２の実施形態と同一の構成部分については同じ符号を付すると共に説明を省略する。
（無機質球状化粒子製造用バーナ）
図７～図９は、第３実施形態の装置３０に適用可能なバーナ２１を示しており、図７はバーナ２１をその先端側から眺めた平面図であり、図８は図７中に示すバーナ２１の中心軸Ｃを通るＢ－Ｂ’に沿って切断した断面図であり、図９はバーナ２１の先端側の拡大断面図である。
図７～図９に示すように、バーナ２１は、当該バーナ２１の中心軸Ｃから周方向外側に向けて、原料粉体供給管２、第１燃料供給管２３、第１支燃性ガス供給管２４、第２燃料供給管７、第２支燃性ガス供給管８、及び水冷ジャケット５から構成される、同心の多重管構造を有している。また、本実施形態のバーナ２１は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナである。
第１燃料供給管２３は、図７に示すように、原料粉体供給管２の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管２３の中心軸と原料粉体供給管２中心軸とは一致しており、第１燃料供給管２３は、原料粉体供給管２と同軸に設けられている。
第１燃料供給管２３と原料粉体供給管２との間に設けられた環状の空間は、第１燃料ガスを供給するための第１燃料供給路２３Ａである。換言すると、第１燃料供給路２３Ａは、第１粉体供給路２Ａの外周を覆うように設けられている。
第１燃料供給路２３Ａの基端側は、上述した助燃用燃料供給ラインＬ６を介して助燃用燃料供給源１８と接続されている。
第１燃料ガスとしては、助燃用燃料を用いることができるが、これに限定されない。第１燃料ガスとしては、第１及び第２実施形態と同様に、炭素源を含まない物質であるアンモニア（ＮＨ３）を用いてもよい。
第１燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。
第１燃料供給路２３Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも基端側となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第１燃料供給路２３Ａは設けられていない。
第１燃料供給路２３Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が同じか僅かに大きくなっている。第１燃料供給路２３Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図７に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側に、火炎（第１火炎）を形成するための第１燃料ガスを供給することができる。
図８及び図９に示すように、第１燃料供給路２３Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）３ａが接続されている。第１燃料供給路２３Ａと複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１燃料供給路２３Ａから複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに、燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１燃料供給路２３Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに分岐している。
第１支燃性ガス供給管２４は、図８に示すように、第１燃料供給管２３の外側を覆うように設けられている。第１支燃性ガス供給管２４の中心軸と第１燃料供給管２３の中心軸とは一致しており、第１支燃性ガス供給管２４は、第１燃料供給管２３及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。
第１支燃性ガス供給管２４と第１燃料供給管２３との間に設けられた環状の空間は、第１支燃性ガスを供給するための第１支燃性ガス供給路２４Ａである。換言すると、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、第１燃料供給路２３Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
第１支燃性ガス供給路２４Ａの基端側は、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ａを介して酸素供給源１３と接続されている。
第１支燃性ガスは、第１実施形態と同様に、第１燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第１支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。
第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。
第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図７に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側の位置に、第１火炎を形成するための第１支燃性ガスを供給することができる。
図８及び図９に示すように、バーナ２１の周方向の外側から中心軸Ｃに向かって拡径された第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）４ａが接続されている。第１支燃性ガス供給路２４Ａと複数の第１支燃性ガス供給孔４ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１支燃性ガス供給路２４Ａから複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに、第１支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに分岐している。
第２燃料供給管７は、図７に示すように、第１支燃性ガス供給管２４の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管２３の中心軸と第１支燃性ガス供給管２４の中心軸とは一致しており、第２燃料供給管７は、第１支燃性ガス供給管２４と同軸に設けられている。
第２燃料供給管７と第１支燃性ガス供給管２４との間に設けられた環状の空間は、第２燃料ガスを供給するための第２燃料供給路７Ａである。換言すると、第２燃料供給路７Ａは、第１支燃性ガス供給路２４Ａの外周を覆うように設けられている。
第２燃料供給路７Ａの基端側は、アンモニア供給ラインＬ１を介してアンモニア供給源１２と接続されている。
本実施形態では、第２燃料ガスとしてアンモニアガスを用いる態様を一例として説明するが、本発明はこれに限定されない。第２燃料ガスとしては、第１燃料ガスと同様に助燃用燃料を含むものを用いてもよい。
第２燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。
第２燃料供給路７Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、第１燃料供給路２３Ａと同程度の位置となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第２燃料供給路７Ａは設けられていない。
第２燃料供給路７Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が同じか僅かに大きくなっている。第２燃料供給路７Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図７に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側に、火炎（第２火炎）を形成するための第２燃料ガスを供給することができる。
図８及び図９に示すように、第２燃料供給路７Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第２燃料ガス噴射ノズル（第２燃料供給支流路）７ａが接続されている。第２燃料供給路７Ａと複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第２燃料供給路７Ａから複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａに、第２燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第２燃料供給路７Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａに分岐している。
第２支燃性ガス供給管８は、図８に示すように、第２燃料供給管７の外側を覆うように設けられている。第２支燃性ガス供給管８の中心軸と第２燃料供給管７の中心軸とは一致しており、第２支燃性ガス供給管８は、第２燃料供給管７及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。
第２支燃性ガス供給管８と第２燃料供給管７との間に設けられた環状の空間は、第２支燃性ガスを供給するための第２支燃性ガス供給路８Ａである。換言すると、第２支燃性ガス供給路８Ａは、第２燃料供給路７Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
第２支燃性ガス供給路８Ａの基端側は、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ｃを介して酸素供給源１３と接続されている。
第２支燃性ガスは、第１支燃性ガスと同様に、第２燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第２支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。第２支燃性ガスとしては、第１支燃性ガスと同一の成分であってもよいし、異なる成分であってもよい。
第２支燃性ガス供給路８Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第２支燃性ガス供給路８Ａは、第１支燃性ガス供給路２４の先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。
第２支燃性ガス供給路８Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第２支燃性ガス供給路８Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図７に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側の位置に、火炎（第２火炎）を形成するための第２支燃性ガスを供給することができる。
図８及び図９に示すように、バーナ２１の周方向の外側から中心軸Ｃに向かって拡径された第２支燃性ガス供給路８Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第２支燃性ガス供給孔（第２支燃性ガス供給支流路）８ａが接続されている。第２支燃性ガス供給路８Ａと複数の第２支燃性ガス供給孔８ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第２支燃性ガス供給路８Ａから複数の第２支燃性ガス供給孔８ａに、第２支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第２支燃性ガス供給路８Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第２支燃性ガス供給孔８ａに分岐している。
本実施形態のバーナ２１は、図９に示すように、第２燃料ガス噴射ノズル７ａが第２支燃性ガス供給孔８ａの内側にそれぞれ位置する。また、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂは、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側にそれぞれ位置する。すなわち、第２燃料ガス噴射ノズル７ａは、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側で開口する。
ここで、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから第２支燃性ガス供給孔８ａの内側に第２燃料ガスを噴射すると、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側に向けて第２支燃性ガス供給路８Ａから第２支燃性ガスが供給される。そして、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂよりも前方の、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側において、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとが混合される。
このように、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂまでの空間は、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとを混合する第２予混合室９となる。また、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂの開口が、第２予混合室９の開口９ａとなる。
換言すると、本実施形態のバーナ２１は、複数の第２予混合室９を備える。これらの第２予混合室９は、バーナ２１の軸方向の先端寄りに位置する。第２予混合室９は、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの一つ、及び第２支燃性ガス供給孔８ａの一つとそれぞれ連通する。第２予混合室９は、バーナ２１の軸方向の先端にそれぞれ開口する。
第２予混合室９の容積ｖ２は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合することができ、逆火の恐れがなければ、特に限定されない。
このような容積ｖ２［ｍ３］としては、上述した第１予混合室６の容積ｖ１と同様とすることができる。すなわち、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの合計流量Ｑ１を２５～５０［Ｎｍ３／ｈ］とする場合には、３．０×１０－５～１．０×１０－３［ｍ３］とすればよく、１．０×１０－４～１．０×１０－３［ｍ３］がより好ましい。容積ｖ２を１．０×１０－４～１．０×１０－３［ｍ３］の範囲とすれば、第２予混合室９内で第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合できる。
また、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂまでのオフセット距離Ｌ２としては、上述したオフセット距離Ｌ１と同様に、１．０×１０－３～１．０×１０－４［ｍ］とすればよく、２．０×１０－３～５．０×１０－２［ｍ］がより好ましい。
また、第２予混合室９の数量は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスの供給量や、原料粉体噴出孔２ａの数量やレイアウト（配置）に応じて適宜選択することができる。
第２予混合室９では、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとをあらかじめ混合し、混合ガスとして開口９ａからバーナ２１の軸方向と平行な方向に向けて噴射する。
バーナ２１は、小さな容積の第１予混合室６及び第２予混合室９を複数備え、第１予混合室６において第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合し、第２予混合室９において第２燃料ガスと第２支燃性ガスとをあらかじめ混合する構成となっている。これにより、燃料ガスと支燃性ガスとを充分に混合して燃焼効率をあげることができ、逆火のおそれもない。
本実施形態のバーナ２１によれば、図７に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、バーナ２１の中心軸Ｃを中心とする円環状に配設された原料粉体噴出孔２ａの内側に、同心円となるように、複数の第１予混合室６の開口６ａが等間隔に配設され、原料粉体噴出孔２ａの外側に、同心円となるように、複数の第２予混合室９の開口９ａが等間隔に配設される。すなわち、原料粉体噴出孔２ａは、第１予混合室６の開口６ａによって内側を、第２予混合室９の開口９ａによって外側をそれぞれ囲まれる。
換言すると、本実施形態のバーナ２１は、バーナ２１の中心部（中央部）に、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第１火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置し、第１火炎の外周を囲むように複数の原料粉体噴出孔２ａを円環状に配置する。さらに、複数の原料粉体噴出孔２ａの外側に、これらの原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２燃料ガスと第２支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第２火炎」ともいう）を形成するために、複数の第２予混合室９の開口９ａを円環状に配置する。これにより、原料粉体噴出孔２ａから噴出された原料粉体に対して火炎の熱を効率よく伝達でき、原料粉体を効率よく溶融できる。
また、原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２火炎を形成することで、バーナ２１の周囲からの巻き込み空気もしくは炉内燃焼排ガスを遮断できるため、無機質粉体の溶融・球状化の効率を高めることができる。
また、本実施形態のバーナ２１によれば、第１火炎を形成するための第１燃料ガスの流量と、第２火炎を形成するための第２燃料ガスの流量を各々独立に制御し、第１火炎を形成するための第１支燃性ガス流量と、第２火炎を形成するための第２支燃性ガスの流量を各々独立に制御することができる。これにより、バーナ２１の先端から噴射される原料粉体に対して、適切な燃焼状態を作り出す事が可能となる。
アンモニア供給ラインＬ１は、アンモニア供給源１２とバーナ２１との間に位置する。具体的には、アンモニア供給ラインＬ１は、バーナ２１の第２燃料供給路７Ａの基端側と連通している。換言すると、アンモニア供給源１２と第２燃料供給路７Ａとは、アンモニア供給ラインＬ１を介して接続されている。これにより、アンモニア供給源１２からアンモニアガスを第２燃料ガスとしてバーナ２１に供給できる。
酸素供給ラインＬ２は、酸素供給源１３とバーナ２１との間に位置する。
また、酸素供給ラインＬ２は、Ｑ１地点でＬ２Ａ、Ｌ２Ｂ及びＬ２Ｃに分岐する。
酸素供給ラインＬ２には、後述する熱交換器Ｈ１が設けられている。また、酸素供給ラインＬ２には、液体の酸素を気化する気化器（図示略）が設けられていてもよい。
分岐した酸素供給ラインＬ２Ｃには、流量調節バルブＶ５が設けられている。
分岐した酸素供給ラインＬ２Ａは、バーナ２１の第１支燃性ガス供給路２４Ａの基端側と連通している。換言すると、酸素供給源１３と第１支燃性ガス供給路２４Ａとは、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ａを介して接続されている。これにより、酸素供給源１３から酸素ガスを第１支燃性ガスとしてバーナ２１に供給できる。
また、分岐した酸素供給ラインＬ２Ｂは、バーナ２１の原料粉体供給路２Ａの基端側と連通している。換言すると、酸素供給源１３と原料粉体供給路２Ａとは、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ｂを介して接続されている。これにより、酸素ガスをキャリアガスとしてバーナ２１に供給できる。
また、分岐した酸素供給ラインＬ２Ｃは、バーナ２１の第２支燃性ガス供給路８Ａの基端側と連通している。換言すると、酸素供給源１３と第２支燃性ガス供給路８Ａとは、酸素供給ラインＬ２及びＬ２Ｃを介して接続されている。これにより、酸素供給源１３から酸素ガスを第２支燃性ガスとしてバーナ２１に供給できる。
原料粉体供給源１４は、原料粉体を貯蔵する設備であり、分岐した酸素供給ラインＬ２Ｂに設けられている。原料粉体供給源１４と原料粉体供給路２Ａとは、酸素供給ラインＬ２Ｂを介して接続されている。これにより、原料粉体である無機質粉体をキャリアガス（酸素ガス）とともにバーナ１１に供給できる。
原料粉体供給源１４の形態は、特に限定されない。例えば、原料タンク及び原料切り出し機構等を有していてもよい。
冷却水循環ラインＬ３は、バーナ２１における水冷ジャケット５の冷却水の導出口５Ｂと導入口５Ａとの間に位置する。冷却水循環ラインＬ３には、冷却水を貯留する冷却塔ＣＴ、ポンプＰ１、熱交換器Ｈ１、熱交換器Ｈ３及び熱交換器Ｈ２が設けられている。
冷却水循環ラインＬ３では、冷却塔ＣＴの冷却水がポンプＰ１によって導入口５Ａから水冷ジャケット５内へ供給され、バーナ１１の冷却を終えた後に導出口５Ｂから排出される。次に、ジャケット５から排出された高温の冷却水は、冷却水循環ラインＬ３と酸素供給ラインＬ２とにわたって設けられた熱交換器Ｈ１において、低温の液化酸素あるいは酸素ガスとの熱交換によって冷却される。次いで、冷却水は、冷却水循環ラインＬ３と助燃用燃料供給経路Ｌ６とにわたって設けられた熱交換器Ｈ３において、低温の助燃用燃料との熱交換によって冷却される。さらに、冷却水は、冷却水循環ラインＬ３とアンモニア供給ラインＬ１とにわたって設けられた熱交換器Ｈ２において、低温の液化アンモニアあるいはアンモニアガスとの熱交換によって冷却された後、冷却塔ＣＴへ供給される。
助燃用燃料供給ラインＬ６は、助燃用燃料供給源１８とバーナ２１との間に位置する。具体的には、助燃用燃料供給ラインＬ６は、バーナ２１の第１燃料供給路２３Ａの基端側と連通している。換言すると、助燃用燃料供給源１８と第１燃料供給路２３Ａとは、助燃用燃料供給ラインＬ６を介して接続されている。これにより、助燃用燃料供給源１８から助燃用燃料を第１燃料ガスとしてバーナ２１に供給できる。
（無機質球状化粒子の製造方法）
次に、上述したバーナ２１を備えた装置３０を用いた球状化粒子の製造方法について説明する。
本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する。
本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、第１及び第２燃料ガスの少なくとも一方に、炭素源を含まない、アンモニアガスを用いる。アンモニアガスを効率よく燃焼させるために、バーナ２１の複数の第１予混合室６及び複数の第２の予混合室９に、それぞれ燃料ガスと支燃性ガスとを供給して予め混合した後に燃焼させて火炎を形成し、この火炎中に無機質粉体を投入する。
また、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、バーナ２１の第１及び第２燃料ガス噴射ノズルへの燃料ガス及び支燃性ガスの供給が各々独立しているため、第１燃料ガス噴射ノズルに炭素源を含む物質を助燃用燃料として供給し、第２燃料ガス噴射ノズルにアンモニア（ＮＨ３）を燃料ガスとして供給する事が出来る。
特に、アンモニアは、従来の炭素源を含む気体燃料や水素と比較して燃焼性が低いため、燃料ガスとしてアンモニアを用いる場合は、第１燃料ガス噴射ノズル３ａに助燃用燃料を供給する事で、燃焼時に発生する二酸化炭素を削減しつつ、バーナの火炎温度を高く維持できるため、原料粉体を効率よく溶融できる。また、助燃用燃料の使用は、着火時のみとし、バーナ２１の燃焼が安定した後、助燃用燃料の供給を停止してもよい。
以上説明したように、本実施形態の装置３０およびその製造方法によれば、第１及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態の装置３０によれば、バーナ２１の第１燃料ガス噴射ノズル３ａへの燃料ガスの供給と、第２燃料ガス噴射ノズル７ａへの燃料ガスの供給とが各々独立しているため、第１火炎を形成するための第１燃料ガス及び第１支燃性ガスの流量と、第２火炎を形成するための第２燃料ガス及び第２支燃性ガスの流量とを各々独立に制御することができる。これにより、原料ガスとしてアンモニアガスを用いる場合であっても、バーナ２１の先端から噴射される原料粉体に対して、適切な燃焼状態を作り出す事が可能となる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した第２実施形態の装置２０では、燃料ガスとしてアンモニアを用い、バーナ１１の着火時に助燃用燃料を使用する場合、アンモニア供給ラインＬ１と助燃用燃料供給ラインＬ６とが合流する構成を例示したが、第３実施形態に適用してもよい。
第２実施形態のバーナ１１及び第３実施形態のバーナ２１に助燃用燃料を供給するための態様は、特に限定されない。
例えば、第１燃料供給路３Ａ又は第２燃料供給路７Ａが、助燃用燃料供給源１８と接続されており、第１燃料ガス噴射ノズル３ａあるいは第２燃料ガス噴射ノズル７ａに対して助燃用燃料を供給可能であればよい。
また、助燃用燃料が供給される第１予混合室６または第２予混合室９において、アンモニアと助燃用燃料との混合燃焼から、アンモニア１００％燃焼に切り替え可能とされていてもよい。
また、第３実施形態の装置３０及び無機質球状化粒子の製造方法では、バーナ２１の第１燃料ガス噴射ノズルに炭素源を含む物質を助燃用燃料として供給し、第２燃料ガス噴射ノズルにアンモニア（ＮＨ３）を燃料ガスとして供給する態様を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、バーナ２１の第１燃料ガス噴射ノズルにアンモニア（ＮＨ３）を燃料ガスとして供給し、第２燃料ガス噴射ノズルに炭素源を含む物質を助燃用燃料として供給する態様であってもよい。
１０，２０，３０・・・無機質球状化粒子製造装置（装置）
１１，２１・・・バーナ（無機質球状化粒子製造用バーナ）
２Ａ・・・原料粉体供給路
２Ｂ・・・原料粉体供給支流路
２ａ・・・原料粉体噴出孔
３Ａ，２３Ａ・・・第１燃料供給路
３ａ・・・第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）
３ｂ・・・第１燃料供給支流路の先端
４Ａ，２４Ａ・・・第１支燃性ガス供給路
４ａ・・・第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）
４ｂ・・・第１支燃性ガス供給支流路の先端
６・・・第１予混合室
６ａ・・・第１予混合室の開口
７・・・第２燃料供給路
７ａ・・・第２燃料ガス噴射ノズル（第２燃料供給支流路）
７ｂ・・・第２燃料供給支流路の先端
８・・・第２支燃性ガス供給路
８ａ・・・第２支燃性ガス供給孔（第２支燃性ガス供給支流路）
８ｂ・・・第２支燃性ガス供給支流路の先端
９・・・第２予混合室
９ａ・・・第２予混合室の開口
１２・・・アンモニア供給源
１３・・・酸素供給源
１４・・・原料粉体供給源
１５・・・球状化炉
１６・・・サイクロン
１７・・・バグフィルター
１８・・・助燃用燃料供給源
Ｌ１・・・アンモニア供給ライン
Ｌ２・・・酸素供給ライン
Ｌ３・・・冷却水循環ライン
Ｌ６・・・助燃用燃料供給ライン
Ｃ・・・バーナの中心軸
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３・・・熱交換器

Claims (8)

  1. アンモニアを含む燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いる無機質球状化粒子製造用バーナと、
    前記無機質球状化粒子製造用バーナを、炉頂部に垂直下向きに接続する竪型の球状化炉と、
    アンモニア供給源と、
    酸素供給源と、
    前記アンモニア供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置するアンモニア供給ラインと、
    前記酸素供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置する酸素供給ラインと、を備え、
    前記無機質球状化粒子製造用バーナが、
    原料粉体として無機質粉体を供給する原料粉体供給路と、
    前記アンモニア供給ラインと連通し、第１燃料ガスとしてアンモニアを供給するとともに、当該無機質球状化粒子製造用バーナの先端寄りの部分において複数の第１燃料ガス噴射ノズルに分岐する第１燃料供給路と、
    前記酸素供給ラインと連通し、第１支燃性ガスとして酸素を供給するとともに、当該無機質球状化粒子製造用バーナの先端寄りの部分において複数の第１支燃性ガス供給孔に分岐する第１支燃性ガス供給路と、
    当該無機質球状化粒子製造用バーナの軸方向の先端寄りに位置し、当該無機質球状化粒子製造用バーナの軸方向の先端にそれぞれ開口する、複数の第１予混合室を有し、
    第１燃料ガス噴射ノズルは、第１支燃性ガス供給孔の内側にそれぞれ位置し、前記第１燃料ガス噴射ノズルが前記第１支燃性ガス供給孔の内側でそれぞれ開口し、
    前記第１予混合室は、前記第１燃料ガス噴射ノズルの先端から、前記第１支燃性ガス供給孔の先端までの空間である、無機質球状化粒子製造装置。
  2. 複数の前記第１予混合室の開口は、前記無機質球状化粒子製造用バーナの先端を平面視した際に、当該無機質球状化粒子製造用バーナの中心軸と同心円となるようにそれぞれ配設される、請求項１に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  3. 助燃用燃料供給源と、
    前記助燃用燃料供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置する助燃用燃料供給ラインと、をさらに備え、
    前記助燃用燃料供給ラインと前記第１燃料供給路とが連通される、請求項１又は２に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  4. 助燃用燃料供給源と、
    前記助燃用燃料供給源と前記無機質球状化粒子製造用バーナとの間に位置する助燃用燃料供給ラインと、をさらに備え、
    前記無機質球状化粒子製造用バーナが、
    前記アンモニア供給ライン及び前記助燃用燃料供給ラインの一方又は両方と連通し、第２燃料ガスとしてアンモニア及び助燃用燃料の一方又は両方を供給するとともに、当該無機質球状化粒子製造用バーナの先端寄りの部分において複数の第２燃料ガス噴射ノズルに分岐する第２燃料供給路と、
    前記酸素供給ラインと連通し、第２支燃性ガスとして酸素を供給するとともに、当該無機質球状化粒子製造用バーナの先端寄りの部分において複数の第２支燃性ガス供給孔に分岐する第２支燃性ガス供給路と、
    当該無機質球状化粒子製造用バーナの軸方向の先端寄りに位置し、当該無機質球状化粒子製造用バーナの軸方向の先端にそれぞれ開口する、複数の第２予混合室を有し、
    第２燃料ガス噴射ノズルは、第２支燃性ガス供給孔の内側にそれぞれ位置し、前記第２燃料ガス噴射ノズルが前記第２支燃性ガス供給孔の内側でそれぞれ開口し、
    前記第２予混合室は、前記第２燃料ガス噴射ノズルの先端から、前記第２支燃性ガス供給孔の先端までの空間である、請求項１又は２に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  5. 複数の前記第２予混合室の開口は、前記無機質球状化粒子製造用バーナの先端を平面視した際に、当該無機質球状化粒子製造用バーナの中心軸と同心円となるようにそれぞれ配設される、請求項４に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  6. 前記無機質球状化粒子製造用バーナが、水冷ジャケットを有し、
    前記水冷ジャケットの冷却水の導出口と導入口との間に位置する冷却水循環ラインをさらに備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  7. 前記アンモニア供給ラインと前記冷却水循環ラインとに位置する熱交換器を備える、請求項６に記載の無機質球状化粒子製造装置。
  8. 前記球状化炉の下流に位置するサイクロン及びバグフィルターをさらに備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7256778B2 (ja) * 2020-09-09 2023-04-12 大陽日酸株式会社 無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012007785A (ja) 2010-06-23 2012-01-12 Taiyo Nippon Sanso Corp 無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法
JP2012206077A (ja) 2011-03-30 2012-10-25 Taiyo Nippon Sanso Corp 無機質球状化粒子の製造方法、無機質球状化粒子製造用バーナ及び無機質球状化粒子製造装置
JP2016130619A (ja) 2015-01-15 2016-07-21 国立大学法人東北大学 低燃焼性燃料燃焼装置
JP2016169933A (ja) 2015-03-16 2016-09-23 株式会社ティラド 気体燃料用バーナー
JP2019138565A (ja) 2018-02-13 2019-08-22 株式会社セイブ・ザ・プラネット 燃料の燃焼装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58145613A (ja) 1982-02-15 1983-08-30 Denki Kagaku Kogyo Kk 溶融シリカ球状体、その製造法およびその装置
JP3312228B2 (ja) 1993-06-02 2002-08-05 日本酸素株式会社 無機質球状化粒子製造用バーナー
US5876683A (en) * 1995-11-02 1999-03-02 Glumac; Nicholas Combustion flame synthesis of nanophase materials
JP3331491B2 (ja) 1996-09-18 2002-10-07 日本酸素株式会社 無機質球状化粒子の製造装置
US6244854B1 (en) * 1999-05-13 2001-06-12 The Boc Group, Inc. Burner and combustion method for the production of flame jet sheets in industrial furnaces
JP3991098B2 (ja) * 2000-10-23 2007-10-17 独立行政法人産業技術総合研究所 火炎で合成した窒化アルミニウム製フィラー粉体
CN100369803C (zh) * 2005-05-31 2008-02-20 昆明理工大学 一种制备气相法纳米氧化物的方法和装置
DE102006034007A1 (de) * 2006-07-22 2008-02-07 Messer Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen eines Mediums in einen thermischen Behandlungsraum
JP4769276B2 (ja) * 2008-08-04 2011-09-07 大陽日酸株式会社 無機質球状化粒子製造用バーナ
JP5287265B2 (ja) * 2009-01-08 2013-09-11 トヨタ自動車株式会社 アンモニア燃焼内燃機関
US8904994B2 (en) * 2010-04-26 2014-12-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ammonia burning internal combustion engine
US8561578B2 (en) * 2010-12-30 2013-10-22 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Hydrogen generator and internal combustion engine provided with hydrogen generator
CN207716413U (zh) * 2017-11-15 2018-08-10 厦门大学 氨燃料燃烧咀及具有该燃烧咀的燃烧器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012007785A (ja) 2010-06-23 2012-01-12 Taiyo Nippon Sanso Corp 無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法
JP2012206077A (ja) 2011-03-30 2012-10-25 Taiyo Nippon Sanso Corp 無機質球状化粒子の製造方法、無機質球状化粒子製造用バーナ及び無機質球状化粒子製造装置
JP2016130619A (ja) 2015-01-15 2016-07-21 国立大学法人東北大学 低燃焼性燃料燃焼装置
JP2016169933A (ja) 2015-03-16 2016-09-23 株式会社ティラド 気体燃料用バーナー
JP2019138565A (ja) 2018-02-13 2019-08-22 株式会社セイブ・ザ・プラネット 燃料の燃焼装置

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