JPH10160131A

JPH10160131A - ロータリーキルンバーナー

Info

Publication number: JPH10160131A
Application number: JP31491196A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Saito; 哲夫斎藤; Etsuro Asakura; 悦郎朝倉; Hisamaru Yamamoto; 寿丸山本; Hiroyuki Fujisawa; 浩幸藤澤; Koichi Tanimura; 浩一谷村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JP3653716B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来より長いフレームを形成ができ、その長短
の制御性がよく、更にフレームが燃え切り性が良い形状
を得ること【解決手段】本発明のロータリーキルンバーナーは、燃
料吐出口のうち同一形態の燃料吐出口が二個以上同心円
状にあることを特徴とするもので、図１において、バー
ナー１１の中心部にオイルランス１２が取り外し可能に
設けてあり、このオイルランス１２を中心にして順に中
心一次空気吐出口１３、内側燃料吐出口１４、内筒一次
空気吐出口１５、外側燃料吐出口１６、外筒旋回空気吐
出口１７、外筒直進空気吐出口１８及びエアガイドリン
グ１９が同心円状に形成されている。このバーナー１１
は、固体、液体、気体燃料のいずれも使用でき、特に固
体燃料は、石炭、オイルコークスなど。固体燃料は、粉
末にして通常理論燃焼空気量の１〜１０％の空気に分散
させて燃料吐出口より吐出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
バーナーに関し、更に詳しくはフレームの長さと形状を
任意に制御して、所望のキルン長さ方向の熱流量分布を
得ることができるロータリーキルンバーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、ポルトランドセメントは、土木・
建設分野を中心にして大量に消費される重要な素材であ
り、このようなセメントの生産に必要な中間体であるセ
メントクリンカーの焼成技術は、湿式ロングキルンの時
代以降、種々の型式の予熱器（プレヒーター）や冷却機
等を開発し、生産効率の向上と省エネルギーを実現し、
現在に至っている。

【０００３】しかしながら、これらの進歩に比べると、
ロータリーキルンは、内部の計測が難しいことと時間遅
れが大きい難解な制御系であるため、長い歴史があるに
もかかわらず、その解明が遅れ、能力を十分活用してい
ないのが現状である。このような中で、ロータリーキル
ンのバーナーを改良したものとして、図５に示されるも
のが断面図で示されており、図５において、１はバーナ
ーであり、この中心にオイル吐出口（オイルランス）２
を有し、このオイル吐出口２を中心に冷却空気吐出口
３、粉末固体燃料吐出口４、気体燃料吐出口５、旋回空
気吐出口６、直進空気吐出口７が同心円状に形成されて
いる。このバーナーは、長い安定したフレームを形成
し、温度分布が平滑な特長を有するとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く図５に示されるロータリーキルン用バーナーは、長
い安定したフレームを形成し、温度分布が平滑な特長を
有する点で好ましいものであるが、キルン長さ方向の熱
流量の分布の制御機能を有しないという欠点があり、し
たがって、ロータリーキルンの焼成帯の形成を厳密に制
御し、クリンカー反応容器としての性能を十分に発揮さ
せることができなかった。このような状況下で、ロータ
リーキルンを解析した結果、以下のことが判った。焼成
帯を長くして、その温度分布を最適にすることにより、
生産能力を大きくすることができる上に、焼成温度を下
げることが可能で、キルン内面の耐火物の寿命が長くな
り長期連続安定操業が可能となるなどの効果を奏する。
そこで、本発明者はロータリーキルンにおいて、焼成帯
の長さを最適にし、かつその温度分布を最適に制御する
ためには、ロータリーキルンバーナーを改良し、燃料吐
出口のうち同一形態燃料の吐出口を二個以上同心円状に
設けることにより容易に成し得ることを見出した。

【０００５】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、ロータリーキルン内に従来より長いフレームを形
成することができるとともにその長短の制御性がよく、
しかもフレームからキルンの内壁および原料への熱流量
のキルン長さ方向の分布を任意に制御でき、更にフレー
ムが燃え切り性が良い形状を形成し得るロータリーキル
ンバーナーを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、燃
料吐出口及び空気吐出口をそれぞれ複数個有するロータ
リーキルンバーナーにおいて、前記燃料吐出口のうち同
一形態の燃料吐出口が二個以上同心円状にあることを特
徴とするロータリーキルンバーナーによって達成され
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のロータリーキルンバーナ
ーは、燃料吐出口のうち同一形態燃料の吐出口が二個以
上同心円状にあることを特徴とするもので、これにより
フレームを従来より格段に長くすることができ、かつキ
ルン内の熱流量分布の制御を容易にできるとともに、前
記焼成帯の温度分布を適性に低目に保持することがで
き、しかも、クリンカー生成反応が十分進行しクリンカ
ーの生成量が増大するという優れた効果を奏する。

【０００８】以下に、本発明を更に詳しく説明すると、
本発明において同一形態燃料とは、固体、液体、気体燃
料の種別を示す。固体燃料は、石炭、オイルコークスな
どを粉砕した粉末及びプラスチックや都市ゴミなどの廃
棄物またはこれらを二次加工して製造した固体燃料など
を微粉砕または粗粉砕して製造したもの及びこれらの混
合物を含めた広い意味で用いている。気体燃料とは、天
然ガス、石油ガスなどの気体の形態の燃料および気体燃
料に固体燃料を分散させた混合体を示す。液体燃料と
は、原油、重油、灯油、廃油などの液体燃料及び液体燃
料又は液体に固体燃料を分散させた混合体を示す。固体
燃料は、粉末にして通常理論燃焼空気量の１〜１０％の
空気に分散させて燃料吐出口より吐出させる。気体燃料
及び気体燃料と固体燃料の混合体は、気体燃料に固体燃
料粉末を分散させ、固体燃料と同様に吐出する。

【０００９】液体燃料及び液体燃料と固体燃料の混合燃
料は霧化する必要があるので、その吐出口の態様が異な
る。同心円上に配列した複数個の噴霧口の群より噴霧し
て吐出するが、直径が異なる噴霧口の群が複数あり、そ
の間に噴霧口の群と中心を共有する同心円形の一次空気
吐出口が一つ以上ある配列とする。

【００１０】焼成帯とは、クリンカー焼成時、ロータリ
ーキルンの中で最も高温な領域である。焼成帯において
は、セメント原料が部分的に溶融して液相を形成し、エ
ーライトの生成反応が進行し、その結果クリンカーのフ
リーＣａＯが減少する。焼成帯における主な反応は以下
の如くビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ₂)からエーライト
（３ＣａＯ・ＳｉＯ₂)の生成反応である。２ＣａＯ・ＳｉＯ₂＋ＣａＯ → ３ＣａＯ・ＳｉＯ₂

【００１１】また「所望の熱流量分布を得る」とは、望
ましい燃焼帯の長さが得られ、熱を消費する液相生成領
域において十分熱量を供給し、局部的に高過ぎない適正
な温度分布にすることである。このフレームの重要な特
性として、「燃え切り性」があるが、この「燃え切り
性」がよいということは、フレーム先端における燃焼に
勢いがありかつ燃焼終結の切れが良く、だらだらした燃
焼が継続しないことで、この「燃え切り性」のよいフレ
ームを形成することで、燃焼量を増やして生産能力を大
きくすると共に、キルン尻やプレヒーターにおけるコー
チングトラブル等を避ける上で重要である。

【００１２】以下に、本発明の実施の形態を図面を用い
て説明するが、本発明はこれらの例によって限定される
ものではない。また、多種の燃料を混焼する場合、これ
らを多重に組み合わせた構造にすることやエアーガイド
リングを省いた構造も、本特許の範囲に入ることはいう
までもない。

【００１３】図１〜図４は、本発明によるロータリーキ
ルン用バーナーの例を示したもので、何れも中心にオイ
ルランスが位置するが、これは液体燃料吐出筒で、従来
からある一般的構造を有している。

【００１４】図１は、本発明のロータリーキルン用バー
ナーを示す略正面図乃至略断面図であり、図１のＡは、
その正面図であり、図１のＢは、その断面図である。図
２は、本発明のロータリーキルン用バーナーの別の実施
態様を示す略正面図乃至略断面図であり、図２のＡは、
その正面図であり、図２のＢは、その断面図である。図
３は、本発明のロータリーキルン用バーナーの更に別の
実施態様を示す略正面図乃至略断面図であり、図３のＡ
は、その正面図であり、図３のＢは、その断面図であ
る。図４のＡはその正面図であり、図２のＢはその断面
図である。またこれらの図には明記されてないが、燃料
および燃料吐出口の内側から吐出する一次空気は直進と
旋回の場合を含む。

【００１５】図１において、バーナー１１の中心部にオ
イルを噴出するオイルランス１２を有しているが、この
オイルランス１２は、通常使用ないときには引き抜くこ
とができる構造となっている。バーナー１１は、このオ
イルランス１２を中心にして順に中心一次空気吐出口１
３、内側燃料吐出口１４、内筒一次空気吐出口１５、外
側燃料吐出口１６、外筒旋回空気吐出口１７、外筒直進
空気吐出口１８及びエアガイドリング１９が同心円状に
形成されている。このバーナー１１は、前述の図５に示
されるバーナーの有する旋回流と直進流の吐出口先端部
を円錐構造とし、円筒の出し入れにより吐出口面積を調
整する機構は、図示されていないが、本発明のバーナー
にも任意に適用し得るものであり、これを適用したもの
も本発明の範囲に入ることは言うまでもない。

【００１６】この他、本発明のバーナーとしては、図２
に示されるものが使用される。図２は、本発明の他の実
施の形態であるバーナーを示す断面図である。図２にお
いて、中心軸側からオイルランス２２、中心一次空気吐
出口２３、内側燃料吐出口２４、内筒一次空気吐出口２
５、外側燃料吐出口２６及び外筒旋回空気流吐出口２７
及びエアーガイドリング２８よりなる。これらの各吐出
口の作用は、図１に記載のバーナーと同様である。また
別の実施の形態は、図３に示されている。図３は、内筒
旋回流を有するバーナーを示す断面図である。図３にお
いて、中心軸側からオイルランス３２ａ、冷却空気吐出
口３３、内筒旋回空気吐出口３４、内側燃料吐出口３
５、内筒空気吐出口３６、外側燃料吐出口３７及び外筒
直進空気流吐出口３８よりなる。これらの各筒の作用
は、図１に記載のバーナーと同様である。更に別の実施
の形態が、図４に示されている。図４は、液体燃料を燃
焼する場合のバーナーを示す断面図である。図４におい
て、中心軸側からオイルランス４２、オイルランス４
３、中心冷却空気４４、内筒一次空気口４５、オイルラ
ンス４６、外筒旋回空気流吐出口４７、外筒直進空気流
吐出口４８、及びエアーガイドリング４９よりなる。こ
れらの各吐出口の作用は、図１に記載のバーナーと同様
である。

【００１７】

【作用】本発明のバーナーでは、内側燃料吐出口と外側
燃料吐出口とが同心円状に形成され、これら吐出口より
同一形態燃料が吐出される。このように燃料を二つの流
れにすることにより、所望のフレームを得る上で、従来
のバーナーではできなかった新規な以下の制御要素を獲
得することができる。

【００１８】（１）外側燃料の拡散が速く、早く燃焼す
るので、外側燃料の量比を増やすと短炎となり、キルン
の手前側の温度が上がり、内側燃料の拡散が遅く、遅く
燃焼するので、内側燃料の量比を増やすと長炎となりキ
ルンの奥側の温度が上昇し、温度分布が制御できるとと
もに、フレームの長短も制御できる。

【００１９】（２）燃料の円筒状の二つの流れは、隣り
合う一次空気吐出口より吐出する一次空気の量、速度、
旋回角度などを調整することにより、円筒状の流れであ
る燃料の直進性と分散を制御することができる。直進性
を優勢にすれば長炎が得られ、分散を優勢にすれば短炎
が得られる。

【００２０】（３）内側燃料と外側燃料の吐出速度によ
り、燃料の到達距離と分散の程度を制御できるのでフレ
ームの長短を制御できる。

【００２１】本発明のバーナーは、以上に述べた新規な
制御要素に加えて、従来バーナーの制御要素を組み合わ
せることが任意にでき、これにより本キルンバーナーは
制御される。したがって、本バーナーは従来にない新規
な制御方式が可能であり、画期的に「所望の熱流量分布
を得る」ことができる。本発明のバーナーの制御に付加
される従来の制御要素としては、以下のものが挙げられ
る。（１）バーナーを構成する吐出口の直径を大きくす
ると短炎にすることができ、小さくすると長炎にするこ
とができる。（２）外筒旋回流の風量、速度、旋回角度
などにより、フレームの長さと形状が制御される。
（３）外筒直進流は、フレームの形状を整え、旋回流の
旋回強さを調整する、など。

【００２２】ここで、本発明のロータリーキルン用バー
ナーの操作手順の好ましい方法について、図１のバーナ
ー１１により固体燃料である微粉炭を燃焼する場合を例
にして、以下に更に詳しく説明するが、本発明は、これ
のみに限定されるものではない。

【００２３】図１において、（１）内側微粉炭吐出口１
４から吐出される内側微粉炭流と外側微粉炭吐出口１６
から吐出される外側微粉炭流の各速度を決める。（２）
内側微粉炭流と外側微粉炭流の燃焼量を秤量器により調
整する。（３）前記内側微粉炭吐出口１４の内側の中心
一次空気吐出口１３と外側微粉炭吐出口１６の内側に位
置する内筒一次空気吐出口１５の各一次空気量１３、１
５を調整し、吐出された各微粉炭流１４および１６の形
状、即ち分散の程度を制御する。（４）外筒旋回吐出口
１７から吐き出される旋回流と外筒直進流１８から吐き
出される直進流の組み合わせ制御する。（５）前項
（４）を制御することにより、前記二つの微粉炭流１４
及び１６は影響を受けるので、これを調整するために、
前項（３）項の制御を繰り返す。（６）また、熱流量分
布を適正にするために、内側微粉炭と外側微粉炭の秤量
値を制御する。（７）必要により再度、前記（１）〜
（６）の制御を繰り返して調整する。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、ロータリーキルン用バーナー
の同一形態燃料の吐出口を二個以上同心円状に形成する
ことにより、フレームを長くすることができると共に長
短の制御が容易にでき、かつキルン内の熱流量分布も制
御性できる。したがって、フレームを長くすることによ
り焼成帯の長さを長くし、かつ最高温度を適正に低目に
制御できるので、燃料の燃焼量を増やしクリンカーの生
産能力を増大させることができるとともに、局部的な熱
負荷がなくなり熱負荷が平均化されて長期安定操業が可
能となる。また同一形態燃料吐出口を二個以上同心円状
に形成することにより、従来にない新規な制御要素によ
る新しい原理に基づくバーナーとなり、ロータリーキル
ンの生産能力を最大限引き出すことができるという優れ
た効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリーキルン用バーナーを示す図
面である。Ａはその正面図であり、Ｂはその断面図であ
る。

【図２】本発明のロータリーキルン用バーナーを示す別
の例であり、Ａはその正面図であり、Ｂはその断面図で
ある。

【図３】本発明のロータリーキルン用バーナーを示す更
に別の例であり、Ａはその正面図であり、Ｂはその断面
図である。

【図４】本発明のロータリーキルン用バーナーを示す更
に別の例であり、Ａはその正面図であり、Ｂはその断面
図である。

【図５】従来のロータリーキルン用バーナーを示す断面
図である。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１バーナー１８、２８、４９エアーガイドリング２、１２、２２、３２、４２、４３ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄ
オイルランス３、３３、４４冷却空気吐出口４粉末固体燃料吐出口５気体燃料吐出口６旋回空気吐出口７直進空気吐出口１３、２３、４５一次空気吐出口１４、２４、３５内側燃料吐出口１５、２５内筒一次空気吐出口１６、２６、３７外側燃料吐出口１７、２７、４７外筒旋回空気吐出口１８、４８外筒直進空気吐出口３４、３６内筒旋回空気吐出口３８外筒直進流吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤澤浩幸埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地三菱マテリアル株式会社セメント研究所内 (72)発明者谷村浩一埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地三菱マテリアル株式会社セメント研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料吐出口及び空気吐出口をそれぞれ複数
個有するロータリーキルンバーナーにおいて、前記燃料
吐出口のうち同一形態燃料の吐出口が二個以上同心円状
にあることを特徴とするロータリーキルンバーナー。