TW202107015A - 可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法 - Google Patents

可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法，該可燃性廢棄物吹入裝置可抑制可燃性廢棄物之著地燃燒，並且即便可燃性廢棄物之使用比率發生變動，亦可抑制來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態過度變化。 本發明之可燃性廢棄物吹入裝置具有可燃性廢棄物流路，該可燃性廢棄物流路配置於最內殼之上述空氣流路之內側，與上述水泥窯用燃燒器裝置之軸方向平行地設置，用以輸送可燃性廢棄物流，且可燃性廢棄物流路於吹入口附近以隨著靠近吹入口而鉛直方向之流路寬度變窄之方式具有朝向吹入口呈上行斜率之傾斜面。

Description

可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法
本發明係關於一種附設於水泥窯用燃燒器等之可燃性廢棄物吹入裝置、及其運轉方法。
廢塑膠、木屑、汽車粉碎殘渣（ASR：automobile shredder residue）等可燃性廢棄物具有可用作燒成用燃料之程度之熱量。因此，於水泥熟料之燒成所使用之旋轉窯中，正推進有效利用可燃性廢棄物作為主燃料即粉煤之輔助燃料。以下，將水泥熟料之燒成所使用之旋轉窯稱為「水泥窯」。
先前，正研究將水泥窯中之可燃性廢棄物之燃料循環用於對水泥熟料之品質之影響較小之設置於窯尾部之煅燒爐中。然而，由於煅燒爐中可燃性廢棄物之使用量接近飽和，故而正研究開發於設置於窯前部之主燃燒器中之利用技術。
此處，於水泥窯之主燃燒器（以下稱為「水泥窯用燃燒器」）中使用可燃性廢棄物作為輔助燃料之情形時，存在產生自水泥窯用燃燒器噴出之可燃性廢棄物即便著落於水泥窯內之水泥熟料上亦繼續燃燒之現象（以下稱為「著地燃燒」）之情形。於產生該著地燃燒之情形時，發生可燃性廢棄物之著地燃燒之周邊之水泥熟料被還原燒成，產生水泥熟料之白色化或水泥熟料生成反應之異常。
為了避免自水泥窯用燃燒器噴出之可燃性廢棄物著地燃燒，而考慮若干種方法。一個方法為使水泥窯內之可燃性廢棄物之浮游狀態長時間持續而於浮游狀態下結束該可燃性廢棄物之燃燒。另一個方法為形成可燃性廢棄物之適宜之燃燒環境而加快可燃性廢棄物之燃燒速度。進而另一方法為使可燃性廢棄物著落於水泥窯內之遠側（窯尾側），於熟料原料到達水泥熟料生成反應之主反應區域之前結束該可燃性廢棄物之燃燒。
例如，下述專利文獻1中，作為用以使可燃性廢棄物著落於水泥窯內之遠側（窯尾側）之謀求降低能量消耗量之技術，揭示有一種可燃性廢棄物之投入構造，其自由旋轉地支承旋轉窯之端部，由自窯前部之端壁之突出量為200～500 mm之複數個可燃性廢棄物燃燒器構成。又，下述專利文獻2中，作為避免產生由可燃性廢棄物之吹入引起之弊端且使可燃性廢棄物效率更好地燃燒之技術，揭示有一種水泥製造用旋轉窯，其於主燃料燃燒器之外周面且較主燃料燃燒器鉛直上方位置並設有將可燃性廢棄物以相對於主燃料燃燒器而朝上之吹入角度吹入之輔助燃燒器。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-90522號公報 [專利文獻2]日本專利特開2011-207682號公報
[發明所欲解決之問題]
通常，水泥窯用燃燒器中之主燃料即粉煤之使用量與輔助燃料即可燃性廢棄物之使用量之比率存在根據該等燃料之獲得情況及性狀等變動之情形，為了即便產生此種燃料構成之變動亦避免改變水泥熟料之品質，而要求使來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態穩定之技術。然而，於專利文獻1或2之方法中，存在來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態會因吹入水泥窯內之可燃性廢棄物之量及吹入角度而大幅變動之課題。
本發明鑒於上述課題，目的在於提供一種可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法，該可燃性廢棄物吹入裝置於水泥熟料之製造中使用可燃性廢棄物作為輔助燃料之情形時，可抑制可燃性廢棄物之著地燃燒，並且即便可燃性廢棄物之使用比率變動，亦可抑制來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態過度變化。 [解決問題之技術手段]
本發明人等對上述課題進行銳意研究，結果發現，於附設於水泥窯用燃燒器裝置且於水泥窯用燃燒器裝置之中心部附近配置有吹入口之可燃性廢棄物吹入裝置中，若於該吹入口附近之可燃性廢棄物之導管（以下稱為「可燃性廢棄物流路」）內之鉛直下方側（底部側）設置有朝向吹入口呈上行斜率之傾斜面，則可解決上述課題。
即，本發明係一種可燃性廢棄物吹入裝置，其於固體粉末燃料用流路之內側具備至少1條空氣流路，且可附設於水泥窯用燃燒器裝置，其特徵在於：其具有 可燃性廢棄物流路，其配置於最內殼之上述空氣流路之內側，與上述水泥窯用燃燒器裝置之軸方向平行地設置，用以輸送可燃性廢棄物流，且 上述可燃性廢棄物流路於吹入口附近以隨著靠近上述吹入口而鉛直方向上之流路寬度變窄之方式具有朝向上述吹入口呈上行斜率之傾斜面。再者，以下，有時將「朝向吹入口呈上行斜率之傾斜面」稱為「向上斜面」。又，「吹入口」對應於水泥窯用燃燒器裝置中之水泥窯側之端部。
本說明書內之「可燃性廢棄物」如上所述，指由廢塑膠、木屑、ASR或者以肉骨粉或生質等有機質為主體之具有燃燒性之一般廢棄物及產業廢棄物等組成之作為輔助燃料之燒成用燃料，假定將其與固體粉末燃料（主燃料）一併用作燃燒器之燃料。更具體而言，可燃性廢棄物之粒徑為30 mm以下。又，「生質」係來自可用作除化石燃料以外之燃料之生物之有機質資源，例如，廢棄榻榻米之粉碎物、建設廢木材之粉碎物、木粉及鋸屑等屬於生質。
如上所述，可燃性廢棄物流路於吹入口（水泥窯側端部）之附近具備向上斜面。該向上斜面係設置於較將可燃性廢棄物流路沿與軸心正交之面切斷時之包含軸心之水平面而位於鉛直方向之下側之可燃性廢棄物流路之底部。藉由在可燃性廢棄物流路內設置該向上斜面，可燃性廢棄物於水泥窯內沿向上方向噴出。藉此，自可燃性廢棄物吹入裝置吹入水泥窯內之可燃性廢棄物（輔助燃料）可長時間持續水泥窯內之浮游狀態，並且被移動至水泥窯內之遠側（窯尾側），可於不阻礙水泥熟料生成反應之情況下結束燃燒。
上述傾斜面可為與上述可燃性廢棄物流路之軸方向之上述吹入口相反側之端部位於與上述吹入口相距150 mm～2000 mm之部位，且仰角為1°～4°。再者，傾斜面之吹入口側之端部可設為與吹入口一致，亦可設為較吹入口沿軸方向遠數cm左右之位置，並且該傾斜面至吹入口之間係由平坦面構成。
藉由將傾斜面之設置位置及仰角設為上述數值範圍內，於內徑為150 mm～200 mm之通常大小之可燃性廢棄物流路中，可使設置有向上斜面之情形時之吹入口之面積S（cm2 ）相對於未設置向上斜面之情形時之吹入口之面積S0 （cm2 ）之比S/S0 大於0.5。藉此，可燃性廢棄物流可不經受過度之壓力損失而自可燃性廢棄物流路向水泥窯內釋出。
上述可燃性廢棄物吹入裝置可於上述可燃性廢棄物流路在形成有上述傾斜面之部位具備可使空氣流（以下稱為「輔助空氣流」）朝向上述可燃性廢棄物流路之軸心流入上述可燃性廢棄物流路內之空氣流入口（以下稱為「輔助空氣流入口」），且 上述輔助空氣流入口配置於周方向之複數個部位。
尤其是上述輔助空氣流入口較佳為配置於複數個部位，該等部位沿鉛直方向隔著沿與上述可燃性廢棄物流路之軸心正交之面切斷時之包含上述可燃性廢棄物流路之軸心之水平面。
根據上述構成，於形成有上述傾斜面（向上斜面）之部位、即可燃性廢棄物流路之吹入口附近，輔助空氣流朝向可燃性廢棄物流路之軸心流入，因此可燃性廢棄物係可燃性廢棄物流路之吹入口沿向上方向噴出，並且於水泥窯內一面沿上下方向適度擴散一面噴出。藉此，自位於包圍可燃性廢棄物吹入裝置之吹入口之位置之固體粉末燃料用流路吹入水泥窯內之主燃料與可燃性廢棄物（輔助燃料）之混合狀態變得良好，並且自水泥冷卻機向水泥窯內供給之高溫空氣（二次空氣）亦與主燃料一起良好地混合，藉由該等同時進行，可於水泥窯內形成可燃性廢棄物與主燃料可適度地混合並且高效地燃燒之環境。藉此，形成可燃性廢棄物之適宜之燃燒環境，因此如上所述，可加快水泥窯內之可燃性廢棄物之燃燒速度，於浮游狀態下結束可燃性廢棄物之燃燒。
上述可燃性廢棄物吹入裝置於上述可燃性廢棄物流路之外側之位置具備與上述可燃性廢棄物流路平行地設置之輔助空氣流路， 上述輔助空氣流路可經由上述輔助空氣流入口而與上述可燃性廢棄物流路相連，另一方面，於上述輔助空氣流入口之上游側相對於上述可燃性廢棄物流路而被遮斷。
於輔助空氣流路中通過之空氣流量較佳為以如下方式構成：可以將於可燃性廢棄物流路中通過之可燃性廢棄物流於軸心方向縮小後使其沿鉛直方向朝上噴出之方式，於運轉中獨立地控制。藉此，即便所使用之固體粉末燃料（主燃料）及可燃性廢棄物（輔助燃料）之種類或使用比率產生變更，亦可於繼續水泥窯用燃燒器之運轉之狀態下容易地調整以維持水泥窯用燃燒器之最佳之火焰狀態。
於上述構成中，可燃性廢棄物流路於與吹入口相距既定之距離處具備與輔助空氣流路相連之複數個輔助空氣流入口。此時，通過各輔助空氣流入口而流入可燃性廢棄物流路內之輔助空氣之流量較佳為以可藉由連接於各輔助空氣流路之吹風機或流量調整閥對各輔助空氣流路獨立地控制之方式構成。
進而更佳為自較沿與可燃性廢棄物流路之軸心正交之面切斷時之包含上述軸心之水平面位於鉛直方向下側之輔助空氣流入口向可燃性廢棄物流路流入之空氣流量（稱為「向上輔助空氣流量」）為自上述水平面之鉛直方向上側流入之空氣流量（稱為「向下輔助空氣流量」）以上。藉此，可燃性廢棄物自可燃性廢棄物吹入裝置之吹入口以較向上斜面之仰角更大之仰角釋出，因此如上所述，水泥窯內之可燃性廢棄物之浮游狀態長時間持續，而可於浮游狀態下結束可燃性廢棄物之燃燒。
尤其是藉由調整自輔助空氣流入口向可燃性廢棄物流路流入之空氣流量，或者進而調整向上輔助空氣流量與向下輔助空氣流量之比率，即便水泥窯用燃燒器中使用之輔助燃料之比率[（輔助燃料）/（主燃料＋輔助燃料）]、及/或用作輔助燃料之可燃性廢棄物之種類或性狀產生變化，亦可進行控制以避免來自水泥窯用燃燒器之火焰之形狀或溫度分佈產生變動。
又，藉由調整該向上輔助空氣流量與向下輔助空氣流量之比率，可實質地調整將可燃性廢棄物向水泥窯內釋出時之仰角。即，於傾斜面（向上斜面）之仰角不足之情形時，藉由提高向上輔助空氣流量之比率，而可實質地增加所釋出之可燃性廢棄物流之仰角，提高使水泥窯內之可燃性廢棄物之浮游狀態持續之效果。
進而，輔助空氣流入口亦可配置於複數個部位，該等部位沿水平方向隔著將可燃性廢棄物流路沿與軸心正交之面切斷時之包含軸心之鉛直面。藉此，可燃性廢棄物流承受來自左右方向之空氣流量相等之輔助空氣流，由此不僅鉛直方向（上下方向），左右方向上亦被縮窄，而於上下左右之全周方向上良好地產生自可燃性廢棄物吹入裝置吹出後之水泥窯內之可燃性廢棄物浮游且擴散之狀態。藉此，於全周更確實地形成上文所述之主燃料或二次空氣與可燃性廢棄物之良好之混合狀態。
上述輔助空氣流入口亦可設置於與上述可燃性廢棄物流路之上述吹入口相距10 mm～600 mm之範圍。若為該範圍，於具備內徑為150 mm～200 mm之通常大小之可燃性廢棄物流路且以通常之一次空氣流量（60 m3 /分鐘～120 m3 /分鐘）運轉之可燃性廢棄物吹入裝置中，可促進可燃性廢棄物於浮游狀態下結束燃燒。再者，輔助空氣流入口可以圓周狀繞1周配置，亦可繞2周以上、即配置複數列。
輔助空氣流入口只要使由一次空氣輸送之可燃性廢棄物之流體（可燃性廢棄物流）於軸心方向縮窄，則其形狀並無限定。再者，就容易獲得利用輔助空氣之縮窄效果之觀點而言，輔助空氣流入口較佳為直徑為5 mm～25 mm之圓形，或以周方向為長邊、以流路方向為短邊之短邊3 mm～15 mm之長方形（長條狀）。於將輔助空氣流入口設為圓形之情形時，於圓周上可等間隔地配置，亦可非等間隔地配置。於後者之情形時，較佳為設為將可燃性廢棄物流路沿與軸心正交之面切斷時之鉛直軸與可燃性廢棄物流路之內面之交叉點（頂部及底部）附近之分佈變高之非等間隔之配置。
進而，上述輔助空氣流入口亦可具備輔助空氣送入件，其可對以於上述可燃性廢棄物流路內輸送之上述可燃性廢棄物流之輸送方向為基準時流入上述可燃性廢棄物流路內之上述輔助空氣流之流入角進行調整。
又，本發明係一種上述可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其特徵在於：上述可燃性廢棄物流相較水平面沿鉛直方向自上述可燃性廢棄物流路向上噴出。
此時，較佳為藉由向上斜面賦予正常運轉時之仰角，並且將自上述水平面之鉛直方向下側流入之向上輔助空氣流量設為自上述水平面之鉛直方向上側流入之向下輔助空氣流量以上。於該情形時，上述向下輔助空氣流量相對於上述向上輔助空氣流量之比較佳為設為0.5～1.0。再者，於向下輔助空氣流量相對於向上輔助空氣流量之比為1.0之情形時，不會產生輔助空氣對上述可燃性廢棄物流之仰角賦予效果，但藉由縮窄該可燃性廢棄物流，可獲得可燃性廢棄物於水泥窯內擴散之效果。
又，自上述輔助空氣流入口向上述可燃性廢棄物流路流入之空氣流量之合計量（m3 /分鐘）可設為於上述可燃性廢棄物流路中流通之一次空氣流量（m3 /分鐘）之5體積%～65體積%。再者，於可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法中，於可燃性廢棄物流路中流通之一次空氣流量並無限制，可採用通常之運轉條件。
又，以於上述可燃性廢棄物流路內輸送之上述可燃性廢棄物流之輸送方向為基準時流入上述可燃性廢棄物流路內之上述輔助空氣流之流入角可設為大於0°且為90°以下。根據該構成，可抑制輔助空氣流相對於可燃性廢棄物流之輸送方向反向碰撞，因此不會過度妨礙可燃性廢棄物流之流動，而可使可燃性廢棄物流以於軸心方向縮小之狀態自吹入口噴出。 [發明之效果]
根據本發明之可燃性廢棄物吹入裝置、及其運轉方法，可一面將來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態維持為最佳之狀態，一面任意地變更固體粉末燃料（主燃料）與廢塑膠片等可燃性廢棄物（輔助燃料）之使用比率，並且可有效利用例如粒徑30 mm以下之可燃性廢棄物（輔助燃料）。
以下，參照圖式對本發明之可燃性廢棄物吹入裝置及其運轉方法之實施形態進行說明。再者，以下之圖式係示意性地表示者，圖式上之尺寸比與實際之尺寸比並不一致。
圖1係示意性地表示附設有本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置的一實施形態之前端部之中心部分之圖式。於圖1中，（a）係包含所附設之可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置之橫截面圖，（b）係包含所附設之可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置之縱截面圖，再者，橫截面圖係指將水泥窯用燃燒器裝置沿與同一裝置之軸方向正交之平面切斷之截面圖，縱截面圖係指將水泥窯用燃燒器裝置沿與同一裝置之軸方向平行之平面切斷之截面圖。
再者，於圖1中，將水泥窯用燃燒器裝置之軸方向（一次空氣流之方向）設為Y方向，將鉛直方向設為Z方向，將與YZ平面正交之方向設為X方向，而設定座標系。以下，適當參照該XYZ座標系進行說明。若使用該XYZ座標系進行記載，則圖1（a）對應於將水泥窯用燃燒器裝置沿XZ平面切斷時之截面圖，圖1（b）對應於將水泥窯用燃燒器裝置沿YZ平面切斷時之截面圖。更詳細而言，圖1（b）對應於將水泥窯用燃燒器裝置沿水泥窯側端部（水泥窯用燃燒器裝置之前端面）中YZ平面切斷時之截面圖。
再者，下文所述之圖2A～圖4B、圖6～圖7所圖示之XYZ座標系均為與圖1所圖示之XYZ座標系相同之軸關係。
如圖1（a）所示，附設於水泥窯用燃燒器裝置1之可燃性廢棄物吹入裝置2之可燃性廢棄物流路3係配置於水泥窯用燃燒器裝置1中以同心圓狀配置之固體粉末燃料用流路21與鄰接於固體粉末燃料用流路21而配置於內側之至少1條空氣流路22之內側。可鄰接於可燃性廢棄物吹入裝置2之可燃性廢棄物流路3而於空氣流路22之內側配置用以供給重油等之油用流路31等。
再者，於圖1中，空氣流路22於水泥窯側端部（吹入口側附近）具有作為回轉手段之回轉翼22a。即，自空氣流路22噴出之空氣流形成相對於自固體粉末燃料用流路21噴出之固體粉末燃料流而位於內側之回轉空氣流。該回轉翼22a可構成為可於水泥窯用燃燒器裝置1之運轉開始前之時點調整回轉角度。
如圖1（b）所示，於水泥窯用燃燒器裝置1之內部，鉛直方向（Z方向）上，可燃性廢棄物流路3之底面於吹入口側附近形成向上斜面8。該向上斜面8對應於「傾斜面」。進而，於本實施形態中，如圖1（b）所示，於水泥窯用燃燒器裝置1之內部，於可燃性廢棄物流路3之外側具備輔助空氣流路4，輔助空氣可經由輔助空氣流入口5流入可燃性廢棄物流路3內。下文參照圖2A及圖2B對該方面進行說明。
向上斜面8只要係可燃性廢棄物流路3之底面具有斜率而形成，則其具體之態樣方法並無限定。作為一例，可為於Y方向之既定之區域內，藉由以可燃性廢棄物流路3之底部相對應之內壁之厚度逐漸變厚之方式形成，而可燃性廢棄物流路3之內壁面本身形成向上斜面8。作為另一例，可為於Y方向之既定之區域內，藉由在可燃性廢棄物流路3之底部相對應之內壁設置沿Y方向高度逐漸變化之其他構件，而該其他構件之表面形成向上斜面8。於任一情形時，於可燃性廢棄物流路3形成向上斜面8之結果均為以可燃性廢棄物流路3之鉛直方向之流路寬度隨著靠近吹入口而變窄之方式形成。
圖2A及圖2B係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置2之一實施形態之前端部之圖式。圖2A係可燃性廢棄物吹入裝置2之縱截面圖，圖2B係圖2A內之Y座標為Y1之位置（以下僅簡稱為「Y1之位置」）下之橫截面圖（對應於（a））、及Y座標為Y2之位置（以下僅簡稱為「Y2之位置」）下之橫截面圖（對應於（b））。Y1之位置對應於可燃性廢棄物流路3之前端部附近（即吹入口附近），Y2之位置對應於Y1之位置之上游側且遠離可燃性廢棄物流路3之前端部之位置。
如圖2A所示，於可燃性廢棄物流路3之底面形成有向上斜面8。該向上斜面8相對於水平面（XY平面）之仰角φ（傾斜角）為1°～4°。又，該向上斜面8係於Y方向上，自與吹入口相距150 mm～2000 mm之部位朝向吹入口形成。
進而，於本實施形態中，如圖2B所示，於可燃性廢棄物流路3之外側配置輔助空氣流路4。更詳細而言，本實施形態中之輔助空氣流路4以同心圓狀配置於呈圓筒形狀之可燃性廢棄物流路3之外側，被分隔構件6分成鉛直上側之輔助空氣流路4-1與鉛直下側之輔助空氣流路4-2之2流路。
如圖2B（b）所示，於Y2之位置設置有將輔助空氣流路4（4-1、4-2）與可燃性廢棄物流路3相連之輔助空氣流入口5，以可使流經輔助空氣流路4之輔助空氣朝向可燃性廢棄物流路3之軸心3c流入可燃性廢棄物流路3內之方式構成。於本實施形態中，可燃性廢棄物流路3於Y2之位置具備配置於周方向之10個部位之輔助空氣流入口5（5-1～5-10）。更詳細而言，於輔助空氣流路4-1側（鉛直上側）配置有5個輔助空氣流入口（5-1～5-3、5-9、5-10），於輔助空氣流路4-2側（鉛直下側）配置有5個輔助空氣流入口（5-4～5-8）。
再者，於圖2A中，為了方便圖示，於圖式上僅出現10個輔助空氣流入口5（5-1～5-10）中之輔助空氣流入口（5-1、5-6）。
於輔助空氣流路（4-1、4-2）分別連接有專用吹風機（未圖示）或流量調整閥（未圖示），可獨立地控制送入各輔助空氣流路（4-1、4-2）之輔助空氣流量。
圖3係對於圖2A所示之本發明之可燃性廢棄物吹入裝置2之一實施形態之前端部，將輔助空氣流入口（5-1、5-6）之周邊放大而示意性地表示之圖式。
如圖3所示，於將可燃性廢棄物流路3與輔助空氣流路4相連之輔助空氣流入口（5-1、5-6）設置有輔助空氣送入件7。具備該輔助空氣送入件7係為了對相對於在可燃性廢棄物流路3內流動之可燃性廢棄物RF之方向而流入可燃性廢棄物流路3內之輔助空氣AA之方向形成之流入角θ（θ1、θ2）進行控制。再者，於圖3中示意性地圖式設流入角θ＝θ1之情形與設流入角θ＝θ2之情形時之輔助空氣送入件7之各態樣。
流入角θ可設為大於0°且為90°以下。於輔助空氣AA之流入角θ為0°之情形時，幾乎無法獲得藉由輔助空氣AA改變可燃性廢棄物RF之流動之效果，又，於流入角θ超過90°之情形時，輔助空氣AA會導致可燃性廢棄物RF之流動減速並且被過度攪拌，因此均欠佳。
圖4A及圖4B係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置2之另一實施形態之前端部的圖式。圖4A與圖2A同樣地為可燃性廢棄物吹入裝置2之縱截面圖，圖4B與圖2B同樣地為圖4A內之Y1之位置下之橫截面圖（對應於（a））、及Y2之位置下之橫截面圖（對應於（b））。再者，為了方便圖示，圖4A中未圖示輔助空氣流入口5。
於圖4B所示之實施形態中，可燃性廢棄物流路3於Y2之位置處具備配置於周方向之6個部位之輔助空氣流入口5（5-11～5-16）。並且，可燃性廢棄物流路3相對於各輔助空氣流入口（5-11～5-16）具備專用之輔助空氣流路（4-3～4-8）。藉此，對輔助空氣流路4-3～4-8分別連接專用吹風機（未圖示）或流量調整閥（未圖示），由此以可獨立地控制供給至各輔助空氣流路（4-3～4-8）之輔助空氣流量之方式構成。參照圖5對該方面進行說明。
圖5係示意性地表示圖4所示之可燃性廢棄物吹入裝置之構造之一例的圖式。圖5所圖示之可燃性廢棄物吹入裝置2係重視控制之容易性所構成者，具備3台送風機（F1～F3）與6個流量調整閥（B113、B114、B118、B135、B136、B137）。流量調整閥（B113、B114、B118、B135、B136、B137）例如由氣閥等所構成。
供給至可燃性廢棄物搬送配管12之可燃性廢棄物RF藉由送風機F1形成之空氣流被供給至可燃性廢棄物吹入裝置2之可燃性廢棄物流路3。自送風機F2供給之空氣作為輔助空氣AA經由空氣配管11被供向輔助空氣流路4（4-3、4-4、4-8）。更詳細而言，空氣配管11藉由3個分支管（113、114、118）而分支，各分支管分別與上述3條輔助空氣流路（4-3、4-4、4-8）相連。同樣地，自送風機F3供給輔助空氣AA之空氣配管13藉由3個分支管（135、136、137）而分支，與3條輔助空氣流路（4-5、4-6、4-7）相連。
於各分支管（113、114、118、135、136、137）分別設置有可變式之流量調整閥（B113、B114、B118、B135、B136、B137），藉由調整該各流量調整閥之開度，而可獨立地控制於各分支管（113、114、118、135、136、137）中流通之輔助空氣AA之流量。
即，於圖4A、圖4B及圖5所示之可燃性廢棄物吹入裝置2之情形時，對應於各輔助空氣流路4（4-3～4-8）設置有輔助空氣流入口5（5-11～5-16），因此可對每個輔助空氣流入口5（5-11～5-16）獨立地控制輔助空氣AA之流量。藉此，可將來自水泥窯用燃燒器之火焰之狀態維持為最佳之狀態，並且可容易地任意變更固體粉末燃料（主燃料）與可燃性廢棄物（輔助燃料）之使用比率。
進而，於可燃性廢棄物流路3之吹入口附近在底面形成有向上斜面8，因此可將可燃性廢棄物流相較水平面（XY平面）鉛直向上（+Z方向）地自可燃性廢棄物流路3噴出。藉此，可使水泥窯內之可燃性廢棄物之浮游狀態長期持續。
即，如圖6所示，本發明之可燃性廢棄物吹入裝置2可於可燃性廢棄物流路3之底面具備向上斜面8，且不具備輔助空氣流路4及輔助空氣流入口5。但如圖1所示之可燃性廢棄物吹入裝置2般，藉由具備輔助空氣流路4及輔助空氣流入口5，使輔助空氣AA朝向可燃性廢棄物流路3之軸心方向流入，而可調整使可燃性廢棄物流進一步鉛直向上噴出之效果，因此可進一步提高使水泥窯內之可燃性廢棄物RF之浮游狀態成為適宜之狀態之效果。
本發明人等藉由附設有可燃性廢棄物吹入裝置2之水泥窯用燃燒器裝置1之燃燒模擬（軟體：ANSYS JAPAN公司製造，FLUENT）進行來自水泥窯用燃燒器之火焰形狀、水泥窯內之氣體溫度分佈、水泥窯內之氧濃度分佈、水泥窯內之氣流之亂流程度之解析等，由此發現用以將可燃性廢棄物吹入裝置2之控制因子最佳化之基本之限定範圍。
圖7仿照圖1而示意性地圖式本模擬所使用之包含可燃性廢棄物吹入裝置2之水泥窯用燃燒器裝置1之構造。圖7所示之水泥窯用燃燒器裝置1除了圖1所示之構成以外，進而具備配置於固體粉末燃料用流路21之外側且配置有回轉翼23a之空氣流路23、及配置於空氣流路23之更外側之空氣流路24。空氣流路24係形成直進空氣流之流路。即，模擬之驗證對象之水泥窯用燃燒器裝置1如圖7（a）所示，為所謂4通道式之燃燒器裝置，其自內側起具備形成回轉空氣流之空氣流路22、形成回轉主燃料流之固體粉末燃料用流路21、形成回轉空氣流之空氣流路23、及形成直進空氣流之空氣流路24之合計4條流路。
再者，下文所述之實施例1係圖7所示之水泥窯用燃燒器裝置1不具備輔助空氣流路4及輔助空氣流入口5之構造，對應於將圖6之水泥窯用燃燒器裝置1設為4通道式而成者。
下述表1係於以下之水泥窯用燃燒器裝置1之規格及運轉條件下發現之可燃性廢棄物吹入裝置2之基本限定範圍之一例。再者，表1對應於圖2所例示之可燃性廢棄物吹入裝置2之實施形態。
＜水泥窯用燃燒器裝置1之規格＞ 通道數：4通道（自最內殼側起為回轉空氣流、回轉主燃料流、回轉空氣流、直進空氣流） 可燃性廢棄物吹入裝置2：配置於形成回轉空氣流之空氣流路22之內側，附設於水泥窯用燃燒器裝置1之軸心下側。 水泥窯用燃燒器裝置1之燃燒器前端之直徑：700 mm 可燃性廢棄物吹入裝置2之吹入口之內徑：175 mm 向上斜面8之形成區域：自可燃性廢棄物流路3之吹入口（端部）向-Y方向推進300 mm之位置至吹入口（端部）為止之區域 輔助空氣流入口5：於鉛直方向上側及下側各5個直徑16 mm之圓形孔（相對於鉛直軸於±60°之範圍內間隔30°）
＜水泥窯用燃燒器裝置1之運轉條件＞ 流經固體粉末燃料用流路21之主燃料C之燃燒量：12 t/小時 作為可燃性廢棄物RF之廢塑膠（軟質塑膠）處理量：5 t/小時 作為可燃性廢棄物RF之廢塑膠之尺寸：將厚度0.5 mm片材沖裁為直徑30 mm而成之圓形片狀 一次空氣流量（4通道之合計量）與溫度：15000 Nm3 /小時、30℃ 二次空氣流量與溫度：100000 Nm3 /小時、900℃ 來自可燃性廢棄物吹入裝置2之一次空氣流量與溫度：5000 Nm3 /小時、30℃ 來自可燃性廢棄物吹入裝置2之輔助空氣AA之吹入方法與溫度：以來自可燃性廢棄物吹入裝置2之一次空氣流量為上述值之狀態追加輔助空氣AA，30℃
[表1]
圖7之水泥窯燃燒器裝置1
向上斜面8之仰角φ 1°≦φ≦4°
輔助空氣流量 可燃性廢棄物吹入裝置2之一次空氣量之5體積%～65體積%
輔助空氣流量之上下方向之比率r （向下輔助空氣流量）/（向上輔助空氣流量）為0.5～1.0
輔助空氣流入口5之位置 與可燃性廢棄物流路3之吹入口（端部）相距10 mm～600 mm
輔助空氣之流入角θ 0°＜θ≦90°
表1中，作為基本限定範圍，列舉了向上斜面8之仰角φ（°）、輔助空氣AA之流量（全部輔助空氣流量相對於可燃性廢棄物吹入裝置2之一次空氣流量之體積%）、自包含軸心之水平面之鉛直上側流入之輔助空氣流量與自包含軸心之水平面之鉛直下側流入之各輔助空氣流量之比率r[（向下輔助空氣流量）/（向上輔助空氣流量）]、輔助空氣流入口5與可燃性廢棄物流路3之端部相距之距離（mm）、及自輔助空氣流入口5向可燃性廢棄物流路3流入之輔助空氣AA之流入角（°）。
於上述各項目中，重要的是向上斜面8之仰角φ、輔助空氣AA之流量、輔助空氣流入口5之位置、及輔助空氣AA量之上下方向之比率r。
其原因在於：如上所述，為了使用於即便水泥窯用燃燒器裝置1所使用之燃料構成發生變化亦獲得穩定之火焰之調整變得容易，必須形成可燃性廢棄物RF、主燃料C、及二次空氣之良好之混合狀態，但藉由調整輔助空氣AA之流量，可調整流經可燃性廢棄物流路3之可燃性廢棄物流之縮窄程度，藉此可於運轉中獨立地調整自可燃性廢棄物吹入裝置2噴出之可燃性廢棄物RF之擴散之程度。
鑒於該情況，單位時間內自輔助空氣流入口5向可燃性廢棄物流路3流入之輔助空氣AA之流量V（Nm3 /小時）較佳為流經可燃性廢棄物流路3之一次空氣流量V0 （Nm3 /小時）之5體積%～65體積%。於V/V0 未達5體積%之情形時，無法獲得利用輔助空氣AA之可燃性廢棄物流之縮窄效果，又，於V/V0 超過65體積%之情形時，存在可燃性廢棄物流之擴散之程度增大，而一部分可燃性廢棄物RF與水泥窯之上部內壁碰撞之情況。此外，於如上所述可燃性廢棄物擴散至可燃性廢棄物RF之一部分與窯內壁碰撞之程度之情形時，水泥窯用燃燒器之火焰形狀大幅地混亂，水泥熟料之品質變得不穩定，並且水泥窯內之耐火磚之熱損耗變大。
又，自可燃性廢棄物吹入裝置2噴出之可燃性廢棄物RF之擴散之程度於輔助空氣AA之流量恆定之情形時，可藉由改變輔助空氣流入口5之位置（更詳細而言，Y方向之位置）而進行調整。
鑒於該情況，可燃性廢棄物流路3之吹入口（端部）至輔助空氣流入口5為止之Y方向上之距離較佳為10 mm～600 mm之範圍。於該距離未達10 mm之情形時，存在可燃性廢棄物RF之流體之擴散程度變大而一部分可燃性廢棄物RF與水泥窯之上部內壁碰撞之情況。又，於可燃性廢棄物流路3之吹入口至輔助空氣流入口5為止之Y方向上之距離超過600 mm之情形時，存在利用輔助空氣AA之可燃性廢棄物RF之擴散效果消失之情形。
不論有無導入輔助空氣AA，藉由調整設置於可燃性廢棄物流路3之底面之向上斜面8之仰角φ，亦可調整自可燃性廢棄物流路3噴出之可燃性廢棄物流之噴出角度。藉由適當調整可燃性廢棄物流之噴出角度，可使水泥窯內之可燃性廢棄物RF之浮游狀態長時間持續。
鑒於該情況，向上斜面8之角度（仰角φ）較佳為1°～4°之範圍。於向上斜面8之仰角φ未達1°之情形時，必須僅藉由輔助空氣AA產生使可燃性廢棄物流向上之作用，輔助空氣AA之吹入所需之能量必須過剩。又，於向上斜面8之仰角φ大於4°之情形時，會過度施加輔助空氣AA之擴散效果，結果有一部分可燃性廢棄物RF與水泥窯之上部內壁碰撞之虞。
又，輔助空氣AA之流量之上下方向之比率重要之原因在於：藉由調整向下輔助空氣流量與向上輔助空氣流量之比率，可調整可燃性廢棄物RF噴出之方向之上下，藉此可使自可燃性廢棄物吹入裝置2噴出之可燃性廢棄物RF之朝向進一步鉛直向上。其結果為，可將藉由輔助空氣AA而以良好之擴散狀態噴出之可燃性廢棄物RF之浮游狀態調整為更佳之狀態。
鑒於該情況，自包含軸心之水平面之鉛直上側流入之向下輔助空氣流量相對於自包含軸心之水平面之鉛直下側流入之向上輔助空氣流量之比率r較佳為設為0.5～1.0之範圍。於比率r未達0.5之情形時，可燃性廢棄物流之自下側之上吹增大，而存在一部分可燃性廢棄物RF與水泥窯之上部內壁碰撞之情況。又，於比率r大於1.0之情形，即，於向下輔助空氣流量大於向上輔助空氣流量之情形時，會對可燃性廢棄物流施加向下之力，加上向上斜面之向上效果，而存在使可燃性廢棄物流產生大混亂之情形。
如以上所述，根據本發明，於可燃性廢棄物吹入裝置2之運轉前，將向上斜面8之仰角φ、輔助空氣流入口5之位置及流入角θ設定於表1所示之範圍內，進而於可燃性廢棄物吹入裝置2運轉時，藉由送風機及/或流量調整閥等調整輔助空氣流量V、及輔助空氣流量之來自上下方向之比率r，藉此可將可燃性廢棄物吹入裝置2之運轉條件最佳化，而使水泥窯用燃燒器之火焰狀態變得穩定。再者，於不具備輔助空氣流路4及輔助空氣流入口5之圖6所示態樣之可燃性廢棄物吹入裝置2之情形時，藉由調整向上斜面8之仰角φ，可使水泥窯用燃燒器之火焰狀態變得穩定。
繼而，對改變表1之各項目之情形時之可燃性廢棄物RF（此處為軟質塑膠）著地燃燒之比率（窯內掉落率）之燃燒模擬進行說明。
具體而言，於固定上文所述之水泥窯用燃燒器裝置1之規格與運轉條件之情形時，藉由模擬（軟體：ANSYS JAPAN公司製造，FLUENT）驗證改變表1之各項目之情形。將模擬中之各項目之設定值示於表2。再者，作為不具備向上斜面8、不使用輔助空氣AA之現狀之例（比較例），將可燃性廢棄物RF處理量設定2個級別（5 t/小時、2 t/小時）。
將作為該模擬之結果而獲得之可燃性廢棄物RF（直徑30 mm、厚度0.5 mm之軟質塑膠）之窯內掉落率示於表3，將實施例1～5與比較例1～2之窯內之氣體溫度分佈示於圖8。
[表2]
   向上斜面8之仰角φ （°） 輔助空氣流量 （（輔助空氣流量）/（流經可燃性廢棄物流路3之一次空氣量）） （體積%） 輔助空氣流量之上下方向之比率r （向下輔助空氣流量）/（向上輔助空氣流量） 輔助空氣流入口5之位置 （與端部相距之距離） （mm） 輔助空氣AA之流入角θ （°）
實施例1 2 - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣）
實施例2 2 25 0.80 50 90
實施例3 2 25 0.67 50 90
實施例4 4 25 0.80 50 90
實施例5 2 50 0.80 50 90
比較例1 （RF：5 t/小時） - （無向上斜面） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣）
比較例2 （RF：2 t/小時） - （無向上斜面） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣） - （無輔助空氣）
[表3]
   可燃性廢棄物RF之窯內掉落率 （質量%）
實施例1 2.1
實施例2 1.4
實施例3 0.8
實施例4 0.6
實施例5 0.0
比較例1 3.0
比較例2 0.5
根據表3之結果可確認，於各實施例1～5之級別下，與將可燃性廢棄物RF之處理量之條件設為共通為5 t/小時之比較例1之級別相比，可充分降低可燃性廢棄物RF之窯內掉落率。即可確認，於不使用輔助空氣AA之實施例1中，與現狀之運轉條件之比較例1相比，亦可降低窯內掉落率，藉由設置向上斜面8，可獲得抑制可燃性廢棄物RF之著地燃燒之效果。進而，根據除了向上斜面8以外亦導入了輔助空氣AA之實施例2～5，與實施例1相比均進一步降低了窯內掉落率。
根據實施例3～5，與比較例1相比，可將窯內掉落率之值降低至1/3以下，尤其是根據實施例5，可達成窯內掉落率0%。藉此，可確認藉由本發明之可燃性廢棄物吹入裝置、及可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，可使可燃性廢棄物RF有效地燃燒。
又，於圖8所示之水泥窯內之氣體之溫度分佈中，各實施例1～5之氣體之溫度分佈與於現狀之運轉條件下將可燃性廢棄物RF之處理量設為2 t/小時之比較例2之情形大致相同。比較例2之運轉條件係將可燃性廢棄物RF之供給量設為少於各實施例，其可燃性廢棄物RF之窯內掉落率為0.5質量%，窯燃燒器燃燒狀態良好。另一方面，於在現狀之運轉條件下可燃性廢棄物RF處理量（5 t/小時）與本實施例相同之比較例1中，水泥窯內之氣體之溫度大幅降低，同時可燃性廢棄物RF之窯內掉落率為3.0質量%，大量可燃性廢棄物RF著地燃燒。即可確認，藉由本發明，可於不大幅改變水泥窯內之氣體之溫度分佈之情況下有效使用可燃性廢棄物RF作為輔助燃料。
即可知，藉由本發明，可容易地保持水泥窯用燃燒器之最佳之燃燒狀態，並且有效利用可燃性廢棄物作為輔助燃料。
再者，可燃性廢棄物吹入裝置所具備之輔助空氣流入口之設置數及設置位置並不限定於上述實施形態之構成。
1:水泥窯用燃燒器裝置 2:可燃性廢棄物吹入裝置 3:可燃性廢棄物流路 3c:可燃性廢棄物流路之軸心 4:輔助空氣流路 4-1,4-2:輔助空氣流路 4-3,4-4,4-5,4-6,4-7,4-8:輔助空氣流路 5:輔助空氣流入口 5-1,5-2,5-3,5-4,5-5,5-6,5-7,5-8,5-9,5-10:輔助空氣流入口 5-11,5-12,5-13,5-14,5-15,5-16:輔助空氣流入口 6:分隔構件 7:輔助空氣送入件 8:向上斜面 11:空氣配管 12:可燃性廢棄物搬送配管 13:空氣配管 21:固體粉末燃料用流路 22,23,24:空氣流路 22a:回轉翼 31:油用流路 113,114,118:分支管 135,136,137:分支管 AA:輔助空氣 B113,B114,B135,B136,B137,B118:流量調整閥 F1,F2,F3:送風機 RF:可燃性廢棄物 θ:輔助空氣之流入角 φ:向上斜面之仰角
[圖1]係示意性地表示附設有本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置的一實施形態之前端部之中心部分之圖式。 [圖2A]係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之一實施形態的前端部分之縱截面圖。 [圖2B]係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之一實施形態的前端部分之橫截面圖。 [圖3]係圖2A之局部放大圖。 [圖4A]係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之另一實施形態的前端部分之縱截面圖。 [圖4B]係示意性地表示本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之另一實施形態的前端部分之橫截面圖。 [圖5]係示意性地表示圖4A及圖4B所示之可燃性廢棄物吹入裝置之構造之一例的圖式。 [圖6]係示意性地表示附設有本發明之可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置的另一實施形態之前端部之中心部分之圖式。 [圖7]係示意性地表示模擬使用之附設有可燃性廢棄物吹入裝置之水泥窯用燃燒器裝置的一實施形態之前端部之圖式。 [圖8]係表示藉由圖7所示之可燃性廢棄物吹入裝置，於表2所示之運轉條件下，相對於主燃料（粉煤）定量使用直徑30 mm之廢塑膠作為輔助燃料之情形時實施例1～5及比較例1～2相關之水泥窯內之氣體溫度分佈的模擬結果之圖。
1:水泥窯用燃燒器裝置
2:可燃性廢棄物吹入裝置
3:可燃性廢棄物流路
4:輔助空氣流路
5:輔助空氣流入口
8:向上斜面
21:固體粉末燃料用流路
22:空氣流路
22a:回轉翼
31:油用流路

Claims (11)

  1. 一種可燃性廢棄物吹入裝置，其係於固體粉末燃料用流路之內側具備至少1條空氣流路之可附設於水泥窯用燃燒器裝置者，其特徵在於具有： 可燃性廢棄物流路，其配置於最內殼之上述空氣流路之內側，與上述水泥窯用燃燒器裝置之軸方向平行地設置，用以輸送可燃性廢棄物流，且 上述可燃性廢棄物流路於吹入口附近以隨著靠近上述吹入口而鉛直方向上之流路寬度變窄之方式具有朝向上述吹入口呈上行斜率之傾斜面。
  2. 如請求項1之可燃性廢棄物吹入裝置，其中， 上述傾斜面係與上述可燃性廢棄物流路之軸方向之上述吹入口相反側之端部位於與上述吹入口相距150 mm～2000 mm之部位，仰角為1°～4°。
  3. 如請求項1或2之可燃性廢棄物吹入裝置，其 於上述可燃性廢棄物流路在形成有上述傾斜面之部位具備可使輔助空氣流朝向上述可燃性廢棄物流路之軸心流入上述可燃性廢棄物流路內之輔助空氣流入口，且 上述輔助空氣流入口配置於周方向之複數個部位。
  4. 如請求項3之可燃性廢棄物吹入裝置，其中， 上述輔助空氣流入口係配置於複數個部位，該等部位沿鉛直方向隔著沿與上述可燃性廢棄物流路之軸心正交之面切斷時之包含上述可燃性廢棄物流路之軸心之水平面。
  5. 如請求項4之可燃性廢棄物吹入裝置，其中， 上述可燃性廢棄物流路係以可藉由自上述輔助空氣流入口流入之上述輔助空氣流，將上述可燃性廢棄物流於軸心方向縮小後，使上述可燃性廢棄物流沿鉛直方向朝上噴出之方式構成。
  6. 如請求項3之可燃性廢棄物吹入裝置，其中， 上述輔助空氣流入口係設置於與上述可燃性廢棄物流路之上述吹入口相距10 mm～600 mm之範圍。
  7. 一種如請求項1或2之可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其中， 上述可燃性廢棄物流相較水平面沿鉛直方向自上述可燃性廢棄物流路向上噴出。
  8. 如請求項7之可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其中， 於上述可燃性廢棄物流路在形成有上述傾斜面之部位具備可使輔助空氣流朝向上述可燃性廢棄物流路之軸心流入上述可燃性廢棄物流路內之輔助空氣流入口，且 上述輔助空氣流入口配置於周方向之複數個部位， 自上述水平面之鉛直方向下側流入之向上輔助空氣流量為自上述水平面之鉛直方向上側流入之向下輔助空氣流量以上。
  9. 如請求項8之可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其中， 自上述輔助空氣流入口向上述可燃性廢棄物流路流入之空氣流量之合計量為於上述可燃性廢棄物流路中流通之一次空氣流量之5體積%～65體積%。
  10. 如請求項8或9之可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其中， 上述向下輔助空氣流量相對於上述向上輔助空氣流量之比為0.5～1.0。
  11. 如請求項8或9之可燃性廢棄物吹入裝置之運轉方法，其中， 以於上述可燃性廢棄物流路內輸送之上述可燃性廢棄物流之輸送方向為基準時流入上述可燃性廢棄物流路內之上述輔助空氣流之流入角大於0°且為90°以下。
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