KR20100061472A - 시멘트 킬른용 버너 장치 및 이 버너 장치의 운전 방법 - Google Patents

시멘트 킬른용 버너 장치 및 이 버너 장치의 운전 방법 Download PDF

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KR20100061472A
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키요시 이노우에
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다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
다이헤이요 엔지니어링 가부시키가이샤
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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Abstract

4채널식의 시멘트 킬른용 버너 장치의 많은 제어 인자를 각 시멘트 킬른에 있어서 단기간에 최적화한다.
복수의 동심원통 형상 부재에 구분된 복수의 유로를 구비하고, 고체 분말 연료류의 선회 수단(2a)을 구비하는 고체 분말 연료용 유로(2)와, 상기 유로에 인접하여 외측에 배치되고, 공기류의 선회 수단(3a)을 구비하는 제1 공기 유로(3)와, 이 유로에 인접하여 외측에 배치되는 제2 공기 유로(4)와, 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 내측에 배치되고, 공기류의 선회 수단(5a)을 구비하는 제3 공기 유로(5)를 구비하는 시멘트 킬른용 버너 장치(1)로서, 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 선회 각도가 제1 공기 유로 및 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 각 공기류의 선회 각도의 2분의 1 이하인 버너 장치. 고체 분말 연료류의 선회 각도를 3°이상 15°이하, 제1 공기 유로 및 제2 공기류의 선회 각도를 30°이상 50°이하로 할 수 있다.

Description

시멘트 킬른용 버너 장치 및 이 버너 장치의 운전 방법{CEMENT KILN BURNER APPARATUS, AND METHOD FOR RUNNING THE BURNER APPARATUS}
본 발명은 미분탄 등의 고체 연료를 주연료로 하고, 화염의 조정 기능을 강화하며, 연료종의 변경, 노의 조업 환경에 대한 적응성을 높인 시멘트 킬른용 버너 장치 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
종래, 시멘트 소성용 킬른(이하 「시멘트 킬른」이라고 함)에 있어서는, 동심원 형상으로 연료 유로와 공기 유로를 배치한 버너 장치를 사용하고, 복수의 공기 유로에 대해서 공기량과 선회 강도를 배분하여 시멘트 킬른 내의 연소 상태를 조정하고 있었다.
예를 들어 특허문헌 1에 기재된 미분탄 버너 장치는 보염 기능을 향상시켜 질소 산화물의 발생을 억제하기 위한 완만한 연소를 행하는 것 등을 목적으로 하여, 동심원 형상으로 복수의 유로를 구비하고, 미분탄 유로와, 이 미분탄 유로에 인접하여 내외에 2개의 공기 유로가 배치되며, 내측의 공기 유로에 공기류를 선회시키는 수단을 구비한다.
한편, 특허문헌 2에는 1차 공기량을 저감시키고, 화염의 조정 범위를 확대함으로써 에너지 절약에 공헌하고, 질소 산화물의 발생을 억제하는 것을 목적으로 하여, 동심원 형상으로 복수의 유로를 구비하고, 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 외측에 배치되고, 공기류의 선회 수단을 구비하는 제1 공기 유로와, 이 제1 공기 유로에 인접하여 외측에 배치된 제2 공기 유로와, 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 내측에 배치된 제3 공기 유로를 구비하는 로터리 킬른용 버너 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래의 시멘트 킬른용 버너 장치(이하, 적당히 「버너 장치」라고 함)에 의해서도, 다양한 연료를 사용하며, 다품종의 클링커의 품질 확보와, 발생되는 질소 산화물의 저감을 양립시키는 것은 곤란하여, 만족할 수 있는 성능을 발휘하는 버너 장치를 얻는 것이 곤란했다.
그래서, 본 출원인은 소성되는 클링커의 품질을 유지하면서 질소 산화물의 발생량을 저감시킬 수 있는 버너 장치를 개발하고, 이 장치에 대해서 특허를 취득했다(특허문헌 3 참조). 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 이 버너 장치(1)는 고체 분말 연료류의 선회 날개(2a)를 구비하는 고체 분말 연료용 유로(2)와, 고체 분말 연료용 유로(2)에 인접하여 외측에 배치되고, 공기류의 선회 날개(3a)를 구비하는 제1 공기 유로(3)와, 제1 공기 유로(3)에 인접하여 외측에 배치된 제2 공기 유로(4)와, 고체 분말 연료용 유로(2)에 인접하여 내측에 배치되고, 공기류의 선회 날개(5a)를 구비하는 제3 공기 유로(5)를 구비한다.
이 버너 장치(1)를 사용함으로써 고체 분말 연료의 연소성이 개선되고, 시멘트 킬른에서 소성되는 클링커의 품질을 저하시키지 않고 질소 산화물의 발생량을 저감시키는 것이 가능해짐과 아울러, 각각의 유로(2~5)를 흐르는 공기량을 독립적으로 변화시킴으로써 사용하는 고체 분말 연료의 종류 등에 따라 최적의 화염을 얻기 위한 조정을 용이하게 행하는 것도 가능해진다.
[특허문헌1]:일본특허공고평4-74603호공보 [특허문헌2]:유럽특허제421903호공보 [특허문헌3]:일본특허제3914448호공보
상기 서술한 바와 같이, 특허문헌 3에 기재된 버너 장치(1)는 고체 분말 연료용 유로(2) 이외에 3개의 공기 유로(3~5)를 구비하는 4채널식의 버너 장치이며, 각 유로(2~5)를 흐르는 공기량을 각각 독립적으로 제어할 수 있고, 게다가 고체 분말 연료류의 선회 날개(2a), 및 제1 공기 유로(3) 및 제3 공기 유로(5)에는 각각 선회 날개(2a, 3a, 5a)도 부착 설치되어 있기 때문에, 이들 선회 날개의 선회 각도도 조정할 수 있는 등 제어 인자가 많다. 그 때문에 사용하는 고체 분말 연료의 종류 등에 따라 제어 인자를 최적화할 수 있으면, 상기 효과를 충분히 누릴 수 있지만, 최적화에 이르기까지 장기간을 필요로 하는 경우도 있었다.
상기 제어 인자의 최적화에 있어서, 어느 정도의 정보는 시뮬레이션에 의해 얻을 수도 있지만, 최종적으로는 실제로 가동하고 있는 시멘트 킬른의 분위기에서의 버너 프레임의 형상, NOx 발생량 등의 시멘트 킬른의 운전 상황, 소성된 클링커 품질 등을 확인함으로써 최적화가 행해졌는지 여부를 판단하지 않을 수 없다.
그래서, 본 발명자들은 상기 시뮬레이션 결과, 실기에서의 확인 결과 등에 기초하여, 특허문헌 3에 기재된 시멘트 킬른용 버너 장치의 제어 인자를 최적화하기 위한 기본적인 한정 영역을 찾아내어, 각 시멘트 킬른에 있어서 단기간에 제어 인자를 최적화하는 것을 가능하게 했다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 동심원통 형상 부재에 구분된 복수의 유로를 구비하는 시멘트 킬른용 버너 장치로서, 고체 분말 연료류의 선회 수단을 구비하는 고체 분말 연료용 유로와, 이 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 외측에 배치되고, 공기류의 선회 수단을 구비하는 제1 공기 유로와, 이 제1 공기 유로에 인접하여 외측에 배치되는 제2 공기 유로와, 상기 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 내측에 배치되고, 공기류의 선회 수단을 구비하는 제3 공기 유로를 구비하고, 상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 선회 각도가 상기 제1 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도 및 상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도의 2분의 1 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의하면, 고체 분말 연료용 유로로부터 분출되는 고체 분말 연료류의 선회 각도를 제1 공기 유로 및 제2 공기 유로로부터 분출되는 공기류의 선회 각도의 2분의 1 이하로 했기 때문에, 고체 분말 연료와, 각 유로로부터 분출되는 1차 공기의 혼합을 충분히 행할 수 있음과 아울러, 소성대를 고온으로 유지하면서 프레임 형상의 제어를 용이하게 행할 수 있고, NOx 발생량도 낮게 억제할 수 있다.
상기 시멘트 킬른용 버너 장치에 있어서, 상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 선회 각도를 3° 이상 15° 이하로 할 수 있다.
또 상기 시멘트 킬른용 버너 장치에 있어서, 상기 제1 공기 유로 및 상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도를 30°이상 50°이하로 할 수 있다.
또한 상기 시멘트 킬른용 버너 장치에 있어서, 상기 제3 공기 유로의 내측에 가연성 폐기물용 유로를 구비할 수 있다.
또 본 발명은 상기 어느 하나의 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서, 상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 풍속을 30m/s 이상 60m/s 이하, 및 이 고체 분말 연료용 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 3% 이상 6% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서, 상기 제1 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 60m/s 이상 180m/s 이하, 및 이 제1 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 1% 이상 3% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 어느 하나의 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서, 상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 120m/s 이상 180m/s 이하, 및 이 제2 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 3% 이상 7% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서, 상기 제3 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 60m/s 이상 160m/s 이하, 및 이 제3 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 1% 이상 3% 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 시멘트 킬른용 버너 장치의 제어 인자를 최적화하기 위한 기본적인 한정 영역을 제공함으로써 각 시멘트 킬른에 있어서 단기간에 제어 인자를 최적화하는 것이 가능해진다.
도 1은 종래 및 본 발명에 따른 버너 장치의 일례를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 버너 장치의 종단면도이다(단면 구조를 명확화하기 위해서 도 1에 도시한 버너 부재의 두께 및 내화물을 생략).
도 3은 도 1의 버너 장치를 포함하는 연소 시스템의 일례를 도시한 플로우도이다.
도 4는 버너 장치의 선회 날개의 선회 각도를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 도 1의 버너 장치를 포함하는 연소 시스템의 다른 예를 도시한 플로우도이다.
다음에 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
상기 서술한 바와 같이, 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시한 시멘트 킬른용 버너 장치의 제어 인자를 최적화하기 위한 기본적인 한정 영역을 찾아낸 것인데, 이하의 설명에서는 우선 도 1 및 도 2에 도시한 버너 장치(1) 및 도 3에 도시한 버너 장치(1)를 포함하는 연소 시스템(11)의 구성을 확인한다.
이 버너 장치(1)는 동심원 형상으로 복수의 유로를 구비하고, 고체 분말 연료용 유로(2)와, 고체 분말 연료용 유로(2)에 인접하여 외측에 배치된 제1 공기 유로(3)와, 제1 공기 유로(3)에 인접하여 외측에 배치된 제2 공기 유로(4)와, 고체 분말 연료용 유로(2)에 인접하여 내측에 배치된 제3 공기 유로(5)의 합계 4개의 유로를 구비한다. 또한, 제3 공기 유로(5)의 내측에는 오일건(6), 가연성 폐기물용 유로(7) 등이 배치된다. 이들 4개의 유로(2~5) 중 고체 분말 연료용 유로(2)와, 제1 공기 유로(3)와, 제3 공기 유로(5)에는 각각 선회 수단으로서의 선회 날개(2a, 3a, 5a)가 고정되어 있다.
도 3은 상기 버너 장치(1)를 포함하는 연소 시스템의 일례를 도시하고, 이 연소 시스템(11)은 제어의 용이성을 중시하여 구성한 것이며, 제1~제3의 3기의 팬(12~14)을 구비한다. 미분탄 반송 배관(15)에 공급된 미분탄(C)은 제1 팬(12)에 의해 고체 분말 연료용 유로(2)에 공급된다. 제2 팬(13)으로부터의 공기는 공기 배관(16, 17, 18)을 통하여 버너 장치(1)의 제1 공기 유로(3) 및 제3 공기 유로(5)에 공급된다. 제3 팬(14)으로부터의 공기는 공기 배관(19)을 통하여 버너 장치(1)의 제2 공기 유로(4)에 공급된다.
또 공기 배관(18)에는 공기량을 제어하기 위한 댐퍼(22)가, 공기 배관(17)에는 댐퍼(23)가 각각 설치되어 있기 때문에, 유로(2~5)의 각 유로를 흐르는 공기량을 독립적으로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 미분탄, 석유코크스 그 밖의 대체 연료 등의 고체 분말 연료의 종류, 및 다양한 노의 조업 환경에 대응하여 최적의 화염을 얻기 위한 조정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 오일건(6)으로부터 중유 등을 공급하여 버너 장치(1)의 착화시에 이용하거나, 미분탄과 중유 및 그 밖의 액체 연료를 통상 운전으로 혼소할 수도 있으며, 가연성 폐기물용 유로(7)로부터 오일 슬러지, 폐플라스틱, 육골분 등을 공급하여 처리할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 버너 장치(1)는 고체 분말 연료용 유로(2) 외에 3개의 공기 유로(3~5)를 구비한 4채널식의 버너 장치(1)이며, 버너 장치(1)의 사용시에는 3기의 팬(12~14)을 운전하고, 2기의 댐퍼(22, 23)를 제어하여 각 유로(2~5)를 흐르는 공기량을 제어 가능하게 구성되며, 이것에 더해 버너 장치(1)의 사용전에는 고체 분말 연료용 유로(2)와, 제1 공기 유로(3)와, 제3 공기 유로(5)의 선회 날개(2a, 3a, 5a)의 선회 각도도 조정 가능하기 때문에, 각종의 제어 인자가 존재한다.
그래서, 본 발명자들은 버너 장치(1)의 연소 시뮬레이션에 의한 NOx 발생량, 프레임 형상, 시멘트 킬른 내의 온도 분포 등의 해석, 및 실기에서의 버너 프레임 형상의 관찰, 또한, 버너 장치(1)를 사용한 경우의 시멘트 킬른 운전 데이터(가마 후미에 있어서의 NOx, O2, CO 농도, 가마 후미 온도 등), 및 소성된 클링커 품질 해석 등을 행함으로써 제어 인자를 최적화하기 위한 기본적인 한정 영역을 알아냈다. 표 1은 이렇게 하여 알아낸 기본적 한정 영역을 일람표로 정리한 것이다.
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동 표에는, 기본적 한정 영역으로서, 상기 고체 분말 연료용 유로(2), 제1 공기 유로(3) 및 제3 공기 유로(5)의 선회 날개(2a, 3a, 5a)의 선회 각도(°), 선단 풍속(m/s), 1차 공기 비율(%)이 열거되어 있다. 이들 중에서도 상기 선회 각도(°)가 특히 중요한 기본적 한정 영역이다. 그 이유의 하나는 선회 날개(2a, 3a, 5a)에 의해 발생하는 선회류에 의해 버너 장치(1)의 착화의 안정성, 보염 기능을 갖게 하는 내부 순환이 형성되기 때문이다. 또 하나의 이유는 선회 날개(2a, 3a, 5a)는 통상 버너 장치(1)에 고정되어 버너 장치(1)의 사용중에는 조정할 수 없기 때문이다. 선회 날개(2a, 3a, 5a)의 선회 각도를 가변으로 구성하는 것도 가능하지만, 선회 날개(2a, 3a, 5a)는 고온에 노출되기 때문에 기계적 가동 부분의 신뢰성에 문제가 있다. 또한, 상기 선회 각도는 예를 들어 도 1에 도시한 선회 날개(2a)가 고정되어 있는 원통 형상 부재(8)를 도 4에 도시한 바와 같이 평면 형상으로 전개했을 경우에, 버너 장치(1)의 축선 방향(9)과 선회 날개(2a)의 중심선(10)이 이루는 각(θ)이며, 고체 분말 연료용 유로(2)의 선단(2b)에 있어서의 고체 분말 연료류(F)의 선회 각도에 일치한다.
고체 분말 연료용 유로(2)의 선회 날개(2a)의 선회 각도는 3° 이상 15° 이하로 설정된다. 이 선회 각도가 3°미만인 경우에는 고체 분말 연료용 유로(2)로부터 분출되는 고체 분말 연료와, 고체 분말 연료용 유로(2) 및 공기 유로(3~5)로부터 분출되는 1차 공기의 혼합이 불충분해지기 때문에, 버너 장치(1)에 의해 형성되는 프레임이 약해지고, 장염화하는 경향이 있어 바람직하지 못하다. 통상의 포틀랜드 시멘트의 클링커는 에이라이트(C3S)를 생성하기 위해서 소성대를 고온으로 유지할 필요가 있기 때문에, 선회 각도를 3°미만으로 하는 것은 부적합하다. 한편, 소성 온도가 낮은 조성의 클링커를 소성하는 경우에는 연료류를 직진(선회 각도 0°)으로 하는 것이 바람직한 경우도 있다.
한편, 선회 날개(2a)의 선회 각도가 15°를 넘으면, 고체 분말 연료용 유로(2)로부터 분출되는 고체 분말 연료와, 고체 분말 연료용 유로(2) 및 제1 공기 유로(3~5)로부터 분출되는 1차 공기의 혼합이 지나치게 심해져, 프레임이 과도하게 발산하는 경향이 있기 때문에, 내외류의 공기 유량을 조정해도 프레임 형상의 제어가 불가능해지기 때문에 부적합하다.
또 공기 유로(3, 5)의 선회 날개(3a, 5a)의 선회 각도에 대해서는 30°이상 50°이하로 설정된다. 이들 선회 각도가 30°미만인 경우에는 고체 분말 연료용 유로(2)로부터 분출되는 고체 분말 연료와, 공기 유로(3, 5)로부터 분출되는 공기류의 혼합이 불충분해지고, 저NOx성도 발휘할 수 없기 때문에 부적합하다. 한편, 선회 날개(3a, 5a)의 선회 각도가 50°를 넘으면, 고체 분말 연료용 유로(2)의 경우와 마찬가지로, 프레임 형상의 제어성이 악화되기 때문에 부적합하다.
유로(2~5)의 선단 풍속에 대해서는, 제2 공기 유로(4)로부터의 고속의 직진류에 의해, 클링커 쿨러로부터의 고온의 2차 공기의 취입이 행해지고, 휘발분의 연소 촉진과 내부 순환의 고온화, Volatile NOx의 생성 등 주된 연소 성능을 확보하기 때문에 중요하며, 더욱 고속으로 하면 고온의 연소 가스를 화염 내에 취입하는 재순환이 생겨, 내부 순환과 교차하는 형태로 NOx 순환 영역이 형성된다. 이 재순환이 Char의 연소를 촉진함으로써 Char NOx, Thermal NOx가 생성되기 때문에, 제2 공기 유로(4)의 선단 풍속은 동 표에 나타내는 범위에 한정된다. 또 고체 분말 연료용 유로(2), 제1 공기 유로(3), 제3 공기 유로(5)의 선단 풍속에 대해서는 고체 분말 연료 연소의 안정성의 확보와, 연소 프레임 형상의 안정성을 확보한다는 이유로 동 표에 나타내는 범위에 한정된다.
유로(2~5)를 흐르는 공기의 1차 공기 비율에 대해서는, 버너 장치(1)에 의해 형성되는 프레임의 중심부에 공급되는 1차 공기를 가능한 한 저감시키는 것이, 환원 물질을 프레임 내에 안정적으로 발생시켜, 환원 영역을 계속해서 형성시킬 수 있기 때문에 바람직하지만, 1차 공기량을 지나치게 저하시키면 연소 영역이 가마 후미측으로 이행하여, 프레임 후방의 온도 상승을 초래할 우려도 있기 때문에, 동 표에 나타내는 범위에 한정된다. 또한, 고체 분말 연료용 유로(2)와 제2 공기 유로(4)를 흐르는 공기의 1차 공기 비율이 제1 공기 유로(3)와 제3 공기 유로(5)를 흐르는 공기의 1차 공기 비율보다 높은 것은, 고온의 2차 공기를 화염 내에 원활하게 취입시켜, 연료를 급속히 고온화함으로써 휘발분의 방출을 촉진시켜, 환원 물질의 생성을 촉진시킨다는 이유 때문이다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 버너 장치(1)의 사용전, 즉, 버너 장치(1)의 제조시에 고체 분말 연료용 유로(2)와, 제1 공기 유로(3)와, 제3 공기 유로(5)의 선회 날개(2a, 3a, 5a)의 선회 각도를 표 1에 나타낸 범위로 설정하고, 버너 장치(1)의 사용시에 3기의 팬(12~14)을 운전하여 풍량을 조정하고, 또한, 2기의 댐퍼(22, 23)의 댐퍼 개도를 조정하여 각 유로(2~5)를 흐르는 공기량을 제어함으로써, 각 유로(2~5)의 선단 풍속 및 1차 공기 비율을 표 1에 나타낸 범위로 조정하여 버너 장치(1)를 설치한 시멘트 킬른에 있어서 단기간에 제어 인자를 최적화하는 것이 가능해진다.
다음에 상기 버너 장치(1)를 포함하는 연소 시스템의 다른 예에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 3에 도시한 연소 시스템(11)은 제어의 용이성을 중시한 것이었지만, 이 연소 시스템(31)은 설비비를 저감하는 것을 중시한 것이며, 연료류 루트 블로워(32)와, 1차 공기 팬(33)을 구비한다. 미분탄 반송 배관(34)에 공급된 미분탄(C)은 연료류 루트 블로워(32)에 의해 고체 분말 연료용 유로(2)에 공급되고, 1차 공기 팬(33)으로부터의 공기는 공기 배관(35~38)을 통하여 버너 장치(1)의 제1 공기 유로(3), 제2 공기 유로(4) 및 제3 공기 유로(5)에 공급된다. 그리고, 공기 배관(35)에는 공기량을 제어하기 위한 댐퍼(39)가, 공기 배관(37)에는 댐퍼(40)가, 공기 배관(38)에는 댐퍼(41)가, 공기 배관(36)에는 댐퍼(42)가 각각 설치되어 있기 때문에, 유로(2~5)의 각 유로를 흐르는 공기량을 독립적으로 제어할 수 있다. 이 구성에 의하면, 도 3의 장치 구성에 비해 풍차가 1기 적게 구성되어 있기 때문에 설비비를 저감시킬 수 있다.
상기 연소 시스템(31)에 있어서도, 표 1에 나타낸 제어 인자를 최적화하기 위한 기본적인 한정 영역에 기초하여 선회 날개(2a, 3a, 5a)의 선회 각도를 결정하고, 연료류 루트 블로워(32)와, 1차 공기 팬(33)을 운전하여 풍량을 조정하고, 또한, 4기의 댐퍼(39~42)의 댐퍼 개도를 조정하여 각 유로(2~5)를 흐르는 공기량을 제어함으로써, 각 유로(2~5)의 선단 풍속 및 1차 공기 비율을 표 1에 나타낸 범위로 조정하여 버너 장치(1)를 설치한 시멘트 킬른에 있어서 단기간에 제어 인자를 최적화하는 것이 가능해진다.
또한, 도시를 생략하지만, 상기 4채널식의 버너 장치(1)(도 1 및 도 2 참조)의 고체 분말 연료용 유로(2)와 제3 공기 유로(5) 사이에 공기량을 독립적으로 조정할 수 있는 제4 공기 유로를 또 1개 추가하고, 이 제4 공기 유로를 흐르는 공기의 유량을 독립적으로 제어함으로써, 고체 분말 연료용 유로의 외측 뿐만 아니라 내측에 대해서도 공기류의 선회를 주체로 한 제3 공기 유로(5)와, 공기류의 직진을 주체로 한 제4 공기 유로를 흐르는 전체의 공기 유량을 변화시키지 않고 선회 강도를 조정하는 것이 가능해지고, 고체 분말 연료의 종류 등에 따라 최적의 화염을 얻기 위한 조정을 보다 용이하게 행할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이 경우에도 제3 공기 유로(5)의 선단 풍속과 1차 공기 비율, 및 제4 공기 유로의 선단 풍속과 1차 공기 비율을 제외하고, 표 1에 나타낸 기본적 한정 영역을 사용하여 각 제어 인자를 최적화할 수 있다.
1…시멘트 킬른용 버너 장치
2…고체 분말 연료용 유로
2a…선회 날개
3…제1 공기 유로
3a…선회 날개
4…제2 공기 유로
5…제3 공기 유로
5a…선회 날개
6…오일건
7…가연성 폐기물용 유로
8…원통 형상 부재
9…(버너 장치(1)의) 축선 방향
10… (선회 날개(2a)의) 중심선
11…연소 시스템
12~14…팬
15…미분탄 반송 배관
16~19…공기 배관
22…댐퍼
23…댐퍼
31…연소 시스템
32…연료류 루트 블로워
33…1차 공기 팬
34…미분탄 반송 배관
35~38…공기 배관
39~42…댐퍼

Claims (8)

  1. 복수의 동심원통 형상 부재에 구분된 복수의 유로를 구비하는 시멘트 킬른용 버너 장치로서,
    고체 분말 연료류의 선회 수단을 구비하는 고체 분말 연료용 유로와,
    이 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 외측에 배치되고, 공기류의 선회 수단을 구비하는 제1 공기 유로와,
    이 제1 공기 유로에 인접하여 외측에 배치되는 제2 공기 유로와,
    상기 고체 분말 연료용 유로에 인접하여 내측에 배치되고, 공기류의 선회 수단을 구비하는 제3 공기 유로를 구비하고,
    상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 선회 각도가 상기 제1 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도 및 상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도의 2분의 1 이하인 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 선회 각도가 3°이상 15°이하인 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 공기 유로 및 상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 선회 각도가 30°이상 50°이하인 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제3 공기 유로의 내측에 가연성 폐기물용 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서,
    상기 고체 분말 연료용 유로의 선단에 있어서의 고체 분말 연료류의 풍속을 30m/s 이상 60m/s 이하, 및 이 고체 분말 연료용 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 3% 이상 6% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서,
    상기 제1 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 60m/s 이상 180m/s 이하, 및 이 제1 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 1% 이상 3% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서,
    상기 제2 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 120m/s 이상 180m/s 이하, 및 이 제2 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 3% 이상 7% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법으로서,
    이 제3 공기 유로의 선단에 있어서의 공기류의 풍속을 60m/s 이상 160m/s 이하, 및 이 제3 공기 유로를 흐르는 공기의 1차 공기 비율을 1% 이상 3% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 시멘트 킬른용 버너 장치의 운전 방법.
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