JPH0477203B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、固体燃料を燃焼室、特に回転管炉
（ロータリーキルン）に入れるための案内管を有
するバーナーに関する。

この種の回転炉バーナーでは燃焼に必要な空気
が、一方では固体燃料を空気式に供給する一次空
気とも称される固体燃料搬送用空気から、他方で
は、回転管炉に接続されたクーラーの、二次空気
とも称される加熱排気から採られる。この二次空
気は、たとえばセメント回転炉に接続されたクー
ラーで約950℃のセメントクリンカーを冷却して、
800℃以上の温度になつており、安全性の理由か
ら固体燃料、特に微粉炭の空気式供給には使えな
い。一次空気は熱経済上の理由からできる限り少
なくすべきである。

ツエメント・カルク・ギプス（Zement−Kalk
−Gips）誌（1979年32巻第８号386〜389頁）か
ら微粉炭用回転炉バーナーが知られている。これ
は、同心に相互に入り込んだ何本かの管から構成
されており、一次空気と微粉炭から成り、軸方向
又は緩やかに拡散する方向にバーナーから出て行
く混合物は、半径方向で両側から純粋な空気流に
よつて囲まれている。その場合半径方向で内側の
空気は回転し乍ら、そして外側の空気は軸方向体
を介してか或いは僅かに拡散してバーナーから出
て行く。このように、空気式供給によつて可成り
きまる混合物の流出速度に無関係に、外側及び／
或いは内側の空気流の調整によつて焔の形は影響
を受ける。

完全且つ急速な燃焼を達成する場合には、それ
でも一方ではバーナーから出てくる、一次空気と
固体燃料から成る混合物の流れと、他方では加熱
二次空気のできる限り強力な混合が問題となる。
この混合は出てくる混合物の流れの充分な渦巻の
調節によつて原理的には達成されるが、しかし困
難を伴う。何となれば混合物の流出速度の増大に
は限りがあるからである。というのは回転管炉中
の非常に長い焔は熱工学的過程、特に焼結帯域と
仮焼帯域の状態を敏感に妨げるのである。流出速
度の下限は空気式供給を特徴づける装置の大きさ
によつて定まる。他方回転管炉に入れられた燃料
と、従つてまた熱の量の変更の緊急な必要性が存
在する。何となれば、流体及び気体の燃料とは反
対に、固体燃料を使用する場合には、加熱値と、
燃焼過程に影響する他のパラメータが著しく変動
することが見込まれるからである。従つて、回転
管炉中の燃料の量を変更することが可能で且つ同
時に混合物と二次空気の充分な混合に必要な条件
を、発生焔が短く集中して高温のまゝでいるよう
に維持することが大切である。

燃料をより良く二次空気と回転管炉中で混合さ
せられるように、流出する微粉炭・空気混合物に
旋回を通用することが考えられる。しかし満足で
きるものではない。何となれば粗大な微粉炭粒子
の飛行行程は余りに短く、不完全燃焼して燃焼材
又は炉壁に当るからである。従つてこの発明の課
題は、固体燃料搬送用一次空気と固体燃料から成
る混合物の流れと加熱二次空気の混合を改善し
て、加熱二次空気をできる限りバーナーの流出口
の直ぐ前で、即ち流出直後に燃料・空気混合物の
核心に入れることにある。この課題は特許請求の
範囲に示した本発明によつて次のようにして達成
される。即ち、固体燃料と固体燃料搬送用一次空
気との混合物を投入するための案内管と、該案内
管の長手軸線から末広がり状に拡大する流動方向
をもつたリング状間隙型の流出口とを有し、前記
案内管は燃焼室側に旋風を生じさせる組込み体を
備えた空気導入作用をする一本の内側管を同軸状
に取囲み、この内側管の内部には半径方向に間隔
をおいて且つ軸線を平行に、流体燃料のバーナー
を収容するためのもう一本の内側管を配設してあ
り、更に別に少なくとも一本の外側管を有し、こ
の外側管は案内管に対してほぼ平行に空気を導
き、かつ燃焼室側に該空気を高速で噴出させる複
数のノズル状流出口をもつており、このノズル状
流出口の流動方向は案内管の長手軸線に対して末
広がり状に拡大する角度をなす、回転管炉用の、
微粉炭などの固体燃料を燃焼室に投入するための
固体燃料用バーナーによつて達成される。このよ
うな構成の結果バーナーから出る混合物の流れが
拡散される結果となり、その結果加熱二次空気の
吸収のために用いられるその表面が、混合物のみ
が長手軸線方向に平行に直進的に流出する構成の
態様に比べて決定的に拡大される。同時に外側管
のノズル状流出口の部分の横断面縮小によつて、
著しい高速度の空気の噴出が起り、その結果良好
な混合を行うための条件が決定的に改善される。
回転管炉に接続されたクーラーで高温に加熱され
て回転管炉の中に送り込まれ、バーナーの周囲に
多量に存在している加熱二次空気との混合と、従
つてまた燃焼過程もが著しく加速され、従つて燃
焼過程にその都度必要な短く且つ高温の焔が調製
できる。その上有利なことには、加熱二次空気が
焔の心部に達することである。案内管を囲んでい
て空気を供給する外側管の流体横断面の燃焼室側
が縮小されていくつものノズル状流出口となつて
おり、また混合物はリング状間隙型ノズルから流
出する。混合物はこのように流出口の領域でいく
つものノズル状流出口から流出する多数の個々の
高速空気流から成る吸引帯に囲まれている。この
吸引帯はバーナーの周囲に存在する加熱二次空気
に対して噴流ポンプ（エゼクタポンプ）のように
働く。こうして外側管のノズル状流出口から噴出
する高速空気流の強力な吸引作用のために加熱二
次空気は個々の高速空気流の間の中間空間に引き
込まれて、、その内側の混合物の流れと強力に混
合される。案内管とこれを囲む外側管の流動体横
断面が燃焼室側にこのような複数のノズル状流出
口を有し、その結果最良の混合比を得ることがで
きる。

この発明の構成では、案内管が２本の内側管を
同軸に囲む。この態様では最内側の内側管はたと
えば別のバーナーシステム、たとえばオイル又は
ガスのバーナーを収容するのに用いられる。しか
しまたこの内側管に点火バーナーの配設も考慮さ
れる。もう一方の内側管は、できた焔の形に影響
を加えられるように、旋回空気を燃焼室に入れる
のに用いられる。即ち、このもう一方の内側管か
ら流出する空気は、外側管から流出する空気に比
べて量は少ないが、組込み体によつて旋風を発生
し、燃料の点火を良好にし、点火面の後退を妨
げ、焔の分裂を阻止し、総体的に焔の安定化に役
立つ。

燃料・一次空気混合物を案内する管の区分と旋
風が生じるような内側管の組込み体との相乗作用
による効果は、このように焔の形に影響を与える
ことができるようになる点にある。その際、加熱
二次空気との充分な混合も著しく促進され、した
がつてまた燃焼工程も大いに促進されるので燃焼
のためにその都度必要な短くてかつ高温の焔を形
成することができる。これは、前述のように加熱
二次空気を焔の心部に入れることによつても有利
に達成される。この発明の構成では、外側管の流
出口をノズルとして構成してあり、その結果空気
は高速でこれらのノズルから流出することができ
る。そして、この高速空気流によつてそこに噴流
ポンプのようなインゼクタ作用を発生し、それに
よつて生じた負圧により、リンク状間隙型の流出
口から出る燃料・一次空気混合物の心部領域へま
で達する加熱二次空気の吸収が行われる。こうし
て混合物と大量の加熱二次空気との混合が充分に
行われ、急速な燃焼に必要な条件がすべて整う。
この効果を更によくするために、この発明の態様
では、外側管のノズルの流動方向は案内管と外側
管との間の環状空間で案内管の長手軸線に対して
最大限20゜の末広がりに拡大されており、これに
より流出する空気の流動方向が広がり、加熱二次
空気が焔の心部により強く吸い込まれて燃焼が一
層早まる。更にこの場合、案内管と内側管の間の
燃料・一次空気混合物を導くリング状間隙型の流
出口もその流動方向を末広がり状に拡大するよう
にしたので、望ましい短く且つ高温の焔をきわめ
て有効に達成することができる。

前記リング状間隙型の流出口には貫流調整のた
めに、相互に独立した機構がそなえられる。この
機構によれば貫流量にも影響を及ぼすことができ
るので、焔の形の調節も更にし易くなる。この機
構は軸方向に摺動可能なピストン構造とするのが
好都合で、その位置に従つて混合物用の流出口を
大小の流動横断面に開放または閉塞することがで
きる。

実施例を示した図をもとに更に詳しく説明す
る。

第１図と第２図は案内管１の中に、これと同軸
に二重に組込まれた二本の内側管１８及び１９を
併設した。この発明の一実施態様を示す。この態
様では内側管１９はガス又は液体の燃料の発火の
ためのバーナーを収容する。燃焼室の方に向けら
れた、内側管１８の終端領域には、内側管１８の
内壁部と内側管１９の外壁部の間に、燃焼室側に
旋風を生じさせる組込み体２０を配設してある。
この組込み体は図では概略を示してあり、内側管
１９の外壁部と内側管１８の内壁部の間には多数
の流出口１８′が境を接している。この実施態様
では案内管１の軸線に対して僅かに末広がりに拡
大している流動方向のあるリング状間隙型の流出
口２１を有する案内管１が外側管２２に囲まれて
いる。この外側管２２は燃焼室の方に向けられた
端部領域に、特に第２図から明らかな、多数のノ
ズル状流出口２３を有する。この流出口の流体流
動方向も案内管１の軸線に対して僅かに末広がり
に、特に20゜以下、好ましくは15゜の角度をなして
拡大している。

この実施態様では、内側管１８を案内管１の長
手軸方向に摺動可能に配設してあり、このことに
よつて、リング状間隙型流出口２１から流出する
混合物の速度調整が簡単に行なえる。

内側管１８と外側管２２からそれぞれ空気が供
給され、その空気の量は、回転管炉中に生じる焔
形及び熱工学的過程にも影響を及ぼせるように調
節することができる。この場合、中細ノズルとし
て構成された流出口２３から流出する空気の速度
がきわめて大きいために、そこに噴流ポンプのよ
うなインゼクタ作用を発生し、その吸引力によつ
て加熱二次空気は矢印２４が示す方向に吸引さ
れ、その結果流出口２１から流出する燃料・空気
混合物と加熱二次空気との強力な混合と、従つて
また急速な燃焼とが行なわれる。

この実施態様の場合、加熱二次空気に関する混
合と吸引能力を更に改善するために、リング状間
隙型流出口２１の代りに、燃料・空気混合物のた
めによどみはり或いはその他の態様で単一横断面
中に分割された流出横断面を設けることもでき
る。また、案内管１は外側管２２に加えてなお別
の図示してない、外側管で同軸に囲むか或いは軸
線が平行して設けられる管によつて囲むこともで
きる。そのような管によつてたとえば追加燃料を
燃焼室に入れることができる。その結果複合バー
ナーを成立させることになる。しかしまたこれら
の管は冷媒を案内するために究めて有利に機能さ
せることもできる。

なお、通常、図示の実施例においては、ノズル
状流出口２３、流出口２１及び流出口１８′より
流出する空気と、加熱二次空気のそれぞれの温度
は、前者が外気温（例えば20℃）とほぼ同温であ
り、後者が800℃位であり、またそれぞれの量は、
前者が空気全体の約５容量パーセントであり、後
者が約95容量パーセントである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるバーナーの縦断面
図、第２図は、第１図の−線に沿う側面図で
ある。 図中符号 １…案内管、１８，１９…内側管、
１８′，２１，２３…流出口、２０…組込み体、
２２…外側管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体燃料と固体燃料搬送用一次空気との混合
   物を投入するための案内管１と、該案内管の長手
   軸線から末広がり状に拡大する流動方向をもつた
   リング状間隙型の流出口２１とを有し、前記案内
   管１は燃焼室側に旋風を生じさせる組込み体２０
   を備えた空気導入作用をする一本の内側管１８を
   同軸状に取囲み、この内側管１８の内部には半径
   方向に間隔をおいて且つ軸線を平行に、流体燃料
   のバーナーを収容するためのもう一本の内側管１
   ９を配設してあり、更に別に少なくとも一本の外
   側管２２を有し、この外側管２２は案内管１に対
   してほぼ平行に空気を導き、かつ燃焼室側に該空
   気を高速で噴出させる複数のノズル状流出口２３
   をもつており、このノズル状流出口２３の流動方
   向は案内管１の長手軸線に対して末広がり状に拡
   大する角度をなす、回転管炉用の、微粉炭などの
   固体燃料を燃焼室に投入するための固体燃料用バ
   ーナー。 ２ 外側管２２のノズル状流出口２３の流動方向
   が案内管１の長手軸線に対して20゜以下の角度で
   末広がり状に拡大している、特許請求の範囲１に
   記載のバーナー。 ３ 外側管２２のノズル状流出口２３の流動方向
   が案内管１の長手軸線に対して15゜の角度で末広
   がり状に拡大している、特許請求の範囲２に記載
   のバーナー。 ４ ノズル状流出口２３を中細ノズルとして構成
   してある、特許請求の範囲２または３に記載のバ
   ーナー。