TWI638963B - 燃燒器、燃燒器裝置以及原料粉體加熱方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的之一在於提供一種燃燒器，其係藉由簡便的構造，使自原料粉體噴出口噴出的原料粉體之分散性提高，藉此可使原料粉體之加熱效率良好地進行者；將原料粉體導入至原料粉體供給路徑內之原料粉體導入管，係以下述方式配置：使原料粉體導入管的中心軸延伸而成之軸不會與燃燒器本體的中心軸相交，而且原料粉體導入管的中心軸與第2環狀構件的外表面所成角度θ為大於0度且小於90度。

Description

燃燒器、燃燒器裝置以及原料粉體加熱方法
本發明係關於加熱粉體(原料粉體)之燃燒器、燃燒器裝置、及原料粉體加熱方法。
燃燒器係用於鐵等金屬的熔融、玻璃的製造、垃圾的焚化等。使用燃燒器加熱金屬、玻璃、垃圾等標的物之方法，係有將火焰直接對著標的物加熱之方法、藉由火焰的輻射熱而間接加熱標的物之方法。
將火焰直接對著標的物加熱之方法與藉由火焰的輻射熱而間接加熱標的物之方法相比，係有所謂能量的利用效率高之優點。
專利文獻1中揭示一種燃燒器，係使用將火焰直接對著標的物加熱，以溶解冷鐵源(cold-iron source)。
然而，欲加熱之標的物為粉體(原料粉體)時，每單位體積的標的物之表面積大，故可藉由使標的物通過火焰及/或火焰附近之高溫區域(以下稱為「火焰區域」)，而以高效率進行加熱。
於專利文獻2至4中，揭示有一種將噴出粉體之粉體噴出口設置於燃燒器或燃燒器附近，而於噴出粉體的同時將粉 體直接投入火焰區域並進行加熱之燃燒器或燃燒方法。
專利文獻2至5所揭示之燃燒器，係於燃燒器的中心或其附近(以下稱為「燃燒器的中心部」)配置粉體噴出口。
然而，由於粉體未進行布朗運動(Brownian motion)，故有不易分散、容易分布不均之特性。
通過燃燒器的火焰區域之粉體係分布不均時，粉體密度高的部分之粉體會未受到充分加熱，相反地，粉體密度低的部分會發生未將火焰的熱充分應用於加熱粉體之情形，而導致燃燒器的能量利用效率降低。
於是，在使用燃燒器加熱粉體時，需使粉體分散並通過火焰區域。
然而，就專利文獻2至4所揭示之燃燒器而言，粉體的噴出口係配置於燃燒器的中心部，故會導致粉體以分布不均之狀態通過火焰區域。因此不易加熱粉體而效率不彰。
就可解決此種問題之習知技術而言，係有一種多重管結構之燃燒器，其係構成為：粉體噴出口並非位於燃燒器的中心部，而是將複數個粉體噴出口配置在位於較燃燒器的中心部更外側的位置，且在以燃燒器的中心為中心之圓周上配置複數個，而以配置有噴出助燃性氣體之複數個助燃性氣體噴出口的圓周、及配置有噴出燃料之複數個燃料氣體噴出口的圓周，來包夾配置有複數個粉體噴出口的圓周(例如參照專利文獻5及6)。
藉由使用上述多重管結構的燃燒器，能使粉體擴散噴出，故可大幅地提高通過火焰區域之粉體的分散性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-39362號公報
[專利文獻2]日本特開2010-37134號公報
[專利文獻3]日本特開2010-196117號公報
[專利文獻4]日本特開2009-92254號公報
[專利文獻5]日本專利第3688944號公報
[專利文獻6]日本特開2009-198083號公報
然而，即使是專利文獻5及6所揭示之多重管結構的燃燒器，在粉體噴出口的各區域，仍有粉體非均勻地分散噴出，而是粉體從粉體噴出口以分布不均的條狀流動噴出之情形。
在此種情況下，即使將粉體噴出口配置於圓周上，也無法充分地加熱粉體。
因此，為了即使在使用將粉體噴出口配置於圓周上之多重管燃燒器的情形下，仍能發揮其效果，需使粉體以均勻地分散在圓周上之狀態噴出。
另一方面，就可提高粉體的分散性之方法而言，係有應用氣流之方法。具體而言，係有例如：以氣流運送粉體，藉由高速噴出粉體以使粉體分散之方法，或產生均勻地混合有氣體與粉體之混合氣流的方法等。
但是，應用上述氣流之方法中，需供給較多量(流量)之用於分散或運送粉體的氣體。因此，在火焰區域中，會消耗 對粉體加熱以外之加熱氣體所需的龐大能量，故粉體的加熱效率會變差。
而且，因運送用氣體的供給量增大，故從粉體噴出口噴出之粉體的噴出速度會增大。因此，粉體滯留於火焰區域的時間會變短，故會導致粉體的加熱效率驟降。
由於上述理由，在加熱粉體時加大氣體的供給量，以使粉體分散的方法，可謂是效率不彰的方法。
而且，使用氣流以高速噴出粉體一事係與粉體的散逸有關，也會引起所謂良率惡化的問題。
此外，會因為需對氣流施加較高的壓力，而需加長途中的配管、機器、及燃燒器。因此，會有配管堵塞之虞。
由於上述之理由，使用多量運送用氣體來分散粉體之方法是不切實際的。
而且，即使是在對燃燒器供給粉體之前便提高了粉體的分散性，在將粉體輸送至燃燒器之管內、或在導入至燃燒器時，仍有粉體再次分布不均勻之疑慮。在此情況下，並無法使粉體以分散的狀態由粉體噴出口噴出。
然而，由於具有高大的機構或複雜纖細的結構之燃燒器在經濟上、操作上會大幅地惡化，而成為粉體阻塞的原因，因此是不切實際的。
因此，本發明之目的在於提供一種燃燒器、燃燒器裝置、及原料粉體加熱方法，該燃燒器係藉由簡便的構造使自原料粉體噴出口噴出的原料粉體之分散性提高，藉此可使原料粉體之加熱效率良好地進行。
上述目的係藉由下述(1)至(12)來達成。
(1)一種燃燒器，其係至少具備形成火焰之燃燒器本體、2個以上之原料粉體導入管；上述燃燒器本體係具有：供給原料粉體之原料粉體供給路徑，及包含設於該原料粉體供給路徑的內側之1個以上的路徑，且由配置成同心圓狀之複數個環狀構件所形成之複數個路徑；以及用以噴出由上述原料粉體供給路徑所供給之上述原料粉體的原料粉體噴出口，及位於原料粉體噴出口的內側之複數個噴出口；上述原料粉體供給路徑係由下述構件所形成：區隔出該路徑的外側之第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件、及區隔出該路徑的內側之第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件；上述2個以上的原料粉體導入管係設於上述第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件，且設成使延伸該原料粉體導入管的中心軸而成之軸不會與上述燃燒器本體的中心軸相交，並且設置成使上述原料粉體導入管的中心軸與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件的外表面所成之角度大於0度且小於90度，並且配置成相對於上述燃燒器本體之中心軸呈旋轉對稱。
(2)如(1)所述之燃燒器，其中，前述原料粉體導入管的中心軸與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件的外表面所成之角度係10度以上且未達45度。
(3)如(1)或(2)所述之燃燒器，其中，前述原料粉體導入管之內徑d與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件之外徑φ的關係滿足下述式(1)； φ>2d...(1)。
(4)如(1)至(3)中任一項所述之燃燒器，其中，前述複數個噴出口之中，除了配置於最內側之噴出口以外，噴出口的形狀是環狀。
(5)如(1)至(4)中任一項所述之燃燒器，其中，具有設於前述原料粉體導入管，用以將前述原料粉體投入該原料粉體導入管之原料粉體投入口。
(6)如(5)所述之燃燒器，其中，對於1個前述原料粉體導入管，係配置偶數個前述原料粉體投入口。
(7)如(1)至(6)中任一項所述之燃燒器，其中，前述複數個路徑係包括：供給助燃性流體之助燃性流體供給路徑、及供給燃燒流體之燃燒流體供給路徑。
(8)如(7)所述之燃燒器，其係配置於前述助燃性流體供給路徑與前述燃燒流體供給路徑之間。
(9)一種燃燒器裝置，其係具有：上述(6)至(8)中任一項所述之燃燒器與原料粉體分配器；該原料粉體分配器包括：呈筒狀之原料粉體導入部；複數個原料粉體導出部，其係將前述原料粉體導出至前述原料粉體投入口；及原料粉體分配部，其係配置於前述原料粉體導入部與複數個前述原料粉體導出部之間，且形成隨著從前述原料粉體導入部往前述複數個原料粉體導出部變寬之形狀，而具有將前述原料粉體分配至前述複數個原料粉體導出部的空間；前述複數個原料粉體導出部係配置成相對於前述原料粉體導入部的中心呈點對稱； 配置於同一個前述原料粉體導入管之偶數個前述原料粉體投入口，係與以點對稱方式配置的前述原料粉體導出部相連接。
(10)如(9)所述之燃燒器裝置，其中，前述複數個原料粉體導出部係以從與前述原料粉體分配部連接的位置朝外側變寬之方式配置。
(11)一種原料粉體加熱方法，其係利用助燃性流體及燃燒流體，藉由形成於構成燃燒器裝置之燃燒器本體前端的火焰加熱原料粉體之原料粉體加熱方法，係具有：原料粉體導入步驟，其係從相對於呈圓筒狀之原料粉體供給路徑以大於0度且小於90度之角度傾斜的方向、且為不與燃燒器本體的中心軸相交之方向，將前述原料粉體導入至前述原料粉體供給路徑；以及加熱步驟，其係使由前述原料粉體供給路徑所供給之前述原料粉體自原料粉體噴出口噴出，並藉由前述火焰加熱前述原料粉體。
(12)如(11)所述之原料粉體加熱方法，其中，在前述原料粉體導入步驟之前，係具有藉由原料粉體分配器將前述原料粉體分配為複數份之步驟，而在前述原料粉體導入步驟中，係將前述藉由原料粉體分配器所分配的前述原料粉體導入至前述原料粉體供給路徑。
依據本發明之燃燒器，係於區隔原料粉體供給路徑的外側之第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件，設置將原料粉體導入至原料粉體供給路徑之2個以上的原料粉體導入管，而以 原料粉體導入管的中心軸與第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件的外表面所成角度為大於0度且小於90度的角度傾斜之方式配置原料粉體導入管，藉此，使原料粉體撞擊第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件之外壁，而可使原料粉體於原料粉體供給路徑內在原料粉體供給路徑的周圍方向(左右方向)分散。
此外，藉由以延伸原料粉體導入管的中心軸而成之軸不會與燃燒器本體的中心軸相交、且相對於燃燒器中心軸呈旋轉對稱之方式配置2個以上的原料粉體導入管，即可使原料粉體撞擊第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件之外壁，故可使原料粉體供給路徑內之原料粉體在原料粉體供給路徑的周圍方向均勻地分散。
藉此，可使分散的原料粉體自原料粉體噴出口噴出，故可藉由火焰及/或火焰附近的高溫區域(以下稱為「火焰區域」)以良好效率加熱原料粉體。
而且，由於無須為了分散原料粉而特地使用高速氣流(運送原料粉體用的氣體)，因此燃燒器的構造不會複雜化，亦不易引起堵塞。
因此，依據本發明之燃燒器係以簡便的構造提高自原料粉體噴出口噴出的原料粉體之分散性，藉此可以良好的效率進行原料粉體的加熱。
10、60‧‧‧燃燒器裝置
11、61‧‧‧燃燒器
12‧‧‧第1助燃性流體供給源
14‧‧‧燃料流體供給源
16‧‧‧第2助燃性流體供給源
18‧‧‧原料粉體供給源
19‧‧‧載體氣體供給源
21‧‧‧燃燒器本體
21A‧‧‧前端面
23‧‧‧燃料流體導入口
25‧‧‧助燃性流體導入口
27‧‧‧原料粉體導入管
27a‧‧‧內壁面
28、28-1、28-2‧‧‧原料粉體導入口
31‧‧‧第1環狀構件
32‧‧‧第2環狀構件
32a‧‧‧外表面
32A‧‧‧外壁
33‧‧‧第3環狀構件
34‧‧‧第4環狀構件
41‧‧‧第1助燃性流體供給路徑
42‧‧‧燃料流體供給路徑
43‧‧‧原料粉體供給路徑
44‧‧‧第2助燃性流體供給路徑
51‧‧‧第1助燃性流體噴出口
52‧‧‧燃料流體噴出口
53‧‧‧原料粉體噴出口
54‧‧‧第2助燃性流體噴出口
62‧‧‧原料粉體分配器
63‧‧‧原料粉體導入部
64‧‧‧原料粉體分配部
64A‧‧‧空間
64B‧‧‧底板
71至78‧‧‧原料粉體導出部
81‧‧‧原料粉體接收器
AB‧‧‧中心軸
B1‧‧‧軸
d‧‧‧內徑
E‧‧‧中心
x‧‧‧距離
θ‧‧‧角度
φ‧‧‧外徑
第1圖係表示本發明之第1實施形態之燃燒器裝置的簡略構造之示意剖面圖。
第2圖係表示從C觀察第1圖所示之第1實施形態的燃燒器之圖。
第3圖係用以說明原料粉體導入管與燃燒器本體的中心軸之位置關係的燃燒器之示意剖面圖。
第4圖係第3圖所示之原料粉體導入管與燃燒器本體的中心軸之位置關係時，用以說明將原料粉體的分散性均勻化之燃燒器的示意剖面圖。
第5圖係使用使原料粉體導入管的中心軸延伸後之軸與燃燒器本體的中心軸相交的構造之燃燒器時，用以說明原料粉體之分散性惡化之燃燒器之示意剖面圖。
第6圖係表示本發明第2實施形態之燃燒器裝置的簡略構造之示意剖面圖。
第7圖係原料粉體分配器的俯視圖(由原料粉體分配器的上端側俯視觀察之圖)。
第8圖係第7圖所示之原料粉體分配器於D-D線方向之剖面圖。
第9圖係原料粉體接收器之俯視圖。
第10圖係表示使用第9圖所示之原料粉體接收器來測定從燃燒器噴出之原料粉體的噴出量時之燃燒器與原料粉體接收器的位置關係之示意圖。
第11圖係表示使用實驗例1的燃燒器裝置(具有燃燒器M1至M7中任一種燃燒器之燃燒器裝置)，以自由落下方式及氣流運送方式供給原料粉體時之(原料粉體的噴出量之最小值)/(原料粉體的噴出量之最大值)與(距離x)/(第2環狀構件之外徑φ)的關係 之圖(曲線圖)。
第12圖係表示使用實驗例2之燃燒器裝置(具有燃燒器N1至N7之中任一種燃燒器之燃燒器裝置)，以自由落下方式及氣流運送方式供給原料粉體時之(原料粉體的噴出量的最大值)/(原料粉體的噴出量的最小值)與(距離x)/(第2環狀構件之外徑φ)之關係之圖(曲線圖)。
第13圖係表示使用實驗例2、4、5、6的燃燒器裝置時之(原料粉體的噴出量的最大值)/(原料粉體的噴出量的最小值)之圖(曲線圖)。
以下，參照圖式詳細說明運用本發明之實施形態。又，以下說明所用之圖式，係用以說明本發明之實施形態的構成者，圖中所示之各部位的大小、厚度、尺寸等會因燃燒器裝置之實際尺寸關係而異。
(第1實施形態)
第1圖係表示本發明之第1實施形態之燃燒器裝置的簡略構造之示意剖面圖。
參照第1圖，第1實施形態之燃燒器裝置10具有：燃燒器11、第1助燃性流體供給源12、燃料流體供給源14、第2助燃性流體供給源16、原料粉體供給源18、及載體氣體供給源19。
燃燒器11具有：燃燒器本體21、燃料流體導入口23、助燃性流體導入口25、原料粉體導入管27、原料粉體導入口28。
燃燒器本體21係具備第1至第4之環狀構件31至34(複數個 環狀構件)，因此具有第1助燃性流體供給路徑41、燃料流體供給路徑42、原料粉體供給路徑43、第2助燃性流體供給路徑44、第1助燃性流體噴出口51、燃料流體噴出口52、原料粉體噴出口53、及第2助燃性流體噴出口54。
第1環狀構件31係第1至第4環狀構件31至34之中、外徑最小之環狀構件。第1環狀構件31係配置於第1至第4環狀構件31至34之中的最內側。
第2環狀構件32係配置於第1環狀構件31的外側，而以於第1環狀構件31之間形成筒狀空間之方式配置。第2環狀構件32係區隔原料粉體供給路徑43的內側之第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件。
第2環狀構件32係構成為使其長度較第1環狀構件31更短。第2環狀構件32的後端係彎折成L字形，且連接至第1環狀構件31的外壁。
從原料粉體導入管27導入之原料粉體，係與第2環狀構件32的外壁32A撞擊。
其中，在第2環狀構件32中，原料粉體所撞擊的部分之外徑亦可較原料粉體未撞擊的部分之外徑更大。藉此，可使原料粉體更易於分散。
而且，於第2環狀構件32的外壁32A中，亦可在原料粉體所撞擊的部分之面設置未具圖示之其他構件(例如，不易磨耗之SUS(不鏽鋼)等金屬環狀管，或與要撞擊之原料粉體為相同材料之環狀管等)。藉此，可使原料粉體撞擊於前述其他構件，以使原料粉體容易分散。而且，藉由設計成可只替換撞擊部分的 構件，即可將因摩耗造成的損傷之影響抑制於最小限度。
第3環狀構件33係配置於第2環狀構件32的外側，而以於第2環狀構件32之間形成筒狀空間之方式配置。第3環狀構件33係區隔原料粉體供給路徑43的外側之第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件。
第3環狀構件33係長度較第2環狀構件32更短之構造。第3環狀構件33的後端係彎折成L字形，且連接至第2環狀構件32的外壁。
第4環狀構件34係於第3環狀構件33的外側，而以於第2環狀構件33之間形成筒狀空間之方式配置。第4環狀構件34係構成為使其長度更短於第3環狀構件33。第4環狀構件34的後端係彎折成L字形，且連接至第3環狀構件33的外壁。
第1至第4環狀構件31至34(複數個環狀構件)係以相對於燃燒器本體21的中心軸A成同心圓狀之方式配置。而且，第1至第4環狀構件31至34之前端面係設為齊平。燃燒器本體21的前端21A，係由第1至第4環狀構件31至34之前端所構成。在燃燒器本體21之前端21A，係形成有火焰(未圖示)。
第1助燃性流體供給路徑41係形成於第1環狀構件31內之圓柱狀的路徑。第1助燃性流體供給路徑41係連接供給助燃性流體之助燃性流體供給源12。
燃料流體供給路徑42係形成於第1環狀構件31與第2環狀構件32之間的筒狀空間。燃料流體供給路徑42係經由燃料流體導入口23連接至供給燃料流體之燃料流體供給源14。
原料粉體供給路徑43，係形成於第2環狀構件32 與第3環狀構件33之間的筒狀空間。原料粉體供給路徑43係配置於燃燒流體供給路徑42與第2助燃性流體供給路徑44之間。
於原料粉體供給路徑43，係經由原料粉體導入管27導入原料粉體。原料粉體供給路徑43係將原料粉體供給至原料粉體噴出口53之路徑。
第2助燃性流體供給路徑44，係形成於第3環狀構件33與第4環狀構件34之間的筒狀空間。第2助燃性流體供給路徑44係經由助燃性流體導入口25，連接至供給第2助燃性流體之第2助燃性流體供給源16。
上述說明之第1助燃性流體供給路徑41、燃料流體供給路徑42、原料粉體供給路徑43、及第2助燃性流體供給路徑44(複數個路徑)，係配置在相對於燃燒器本體21的中心軸A之同心圓上。
第2圖係從C觀察第1圖所示之第1實施形態的燃燒器之圖。第2圖中，係於與第1圖所示之燃燒器11為相同構造的部分加註相同符號。
參照第1圖及第2圖，第1助燃性流體噴出口51係由第1環狀構件31之前端所構成。第1助燃性流體噴出口51係配置於第1助燃性流體供給路徑41之前端。因此，第1助燃性流體噴出口51與第1助燃性流體供給路徑41是為一體。
第1助燃性流體噴出口51的形狀例如可為圓柱。第1助燃性流體噴出口51係噴出由第1助燃性流體供給路徑41所供給之第1助燃性流體。
燃料流體噴出口52係由第1及第2環狀構件31、 32之前端所構成。
燃料流體噴出口52係配置於燃料流體供給路徑42之前端。因此，燃料流體噴出口52與燃料流體供給路徑42是為一體。燃料流體噴出口52係噴出由燃料流體供給路徑42所供給之燃料流體。
原料粉體噴出口53係由第2及第3環狀構件32、33之前端所構成。
原料粉體噴出口53係配置於原料粉體供給路徑43之前端。因此，原料粉體噴出口53與原料粉體供給路徑43是為一體。原料粉體噴出口53係噴出由原料粉體供給路徑53所供給之原料粉體。
第2助燃性流體噴出口54係由第3及第4環狀構件33、34之前端所構成。第2助燃性流體噴出口54係配置於第2助燃性流體供給路徑44之前端。因此，第2助燃性流體噴出口54與第2助燃性流體供給路徑44是為一體。第2助燃性流體噴出口54係噴出由第2助燃性流體供給路徑44所供給之第2助燃性流體。
上述說明之燃料流體噴出口52、原料粉體噴出口53、及第2助燃性流體噴出口54的形狀係設為環狀(參照第2圖)。
尤其，藉由使原料粉體噴出口53成為單純的環狀時，原料粉體噴出口53的面積為最大，故可提高原料粉體的分散性。
又，第2圖係列舉作為燃料流體噴出口52、原料粉體噴出口53、及第2助燃性流體噴出口54的形狀之一例之環狀者的圖示，而燃料流體噴出口52、原料粉體噴出口53、及第2助 燃性流體噴出口54的形狀並不限定於此。
亦可例如使用非環狀的形狀而為將複數個圓形、楕圓形、多角形等的孔配置為同心圓狀者，來作為燃料流體噴出口52、原料粉體噴出口53、及第2助燃性流體噴出口54。
燃料流體導入口23係設於第2環狀構件32的外壁，且由第2環狀構件32朝遠離第2環狀構件32的外側之方向突出。燃料流體導入口23係連接至供給燃料流體之燃料流體供給源14。
助燃性流體導入口25係設於第4環狀構件34的外壁，且由第4環狀構件34朝遠離第4環狀構件34外側之方向突出。助燃性流體導入口25係連接至供給第2助燃性流體之第2助燃性流體供給源16。
原料粉體導入管27係以可將原料粉體導入原料粉體供給路徑43之狀態設於第3環狀構件33的外壁。原料粉體導入管27係由第3環狀構件33朝第3環狀構件33的外側突出。
原料粉體導入管27係以原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ為大於0度且小於90度的角度傾斜之方式配置。
而且，原料粉體導入管27係以使延伸原料粉體導入管27的中心軸B而成之軸B1不與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式配置。又，關於此點，係詳細說明如下。
如前所述，藉由以使原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ大於0度且小於90度，而且使延伸原料粉體導入管27的中心軸B而成之軸B1不會與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式，來配置原料粉體導入 管27，即可使原料粉體撞擊於第2環狀構件32的外壁32A，而使原料粉體在原料粉體供給路徑43內於原料粉體供給路徑43的周圍方向(左右方向)均勻地分散。
因此，因為可以從原料粉體噴出口5噴出經分散的原料粉體，故可藉由火焰及/或火焰附近的高溫區域(以下稱為「火焰區域」)以良好之效率加熱原料粉體。
而且，由於無須為了分散原料粉體而使用大量的氣流(運送原料粉體用的氣體)，故燃燒器11的構成並不複雜。
換言之，係可藉由簡便的構造，提高從原料粉體噴出口53噴出之原料粉體的分散性，藉此以良好的效率進行原料粉體的加熱。
就較佳者而言，只要原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ係10度以上且未達60度即可。
角度θ若小於10度，則撞擊於第2環狀構件32的外壁32A之原料粉體的比例會變少。而且，以使燃燒器11之前端21A朝下之方式加熱原料粉體時，角度θ若小於10度，則燃燒器11會長形化。
而且，以使燃燒器11之前端21A朝下之方式加熱原料粉體時，角度若為60度以上，則會有原料粉體導入管27內因原料粉體而堵塞之虞。
而且，就更佳者而言，只要原料粉體導入管27的中心軸B與第3環狀構件33的外表面所成之角度θ為10度以上且未達45度即可。
角度θ若為45度以上，則原料粉體導入管27脈動之虞，故 原料粉體的分散性有降低之虞。
又，由燃燒器11的設計、及容易進行製造燃燒器11之觀點，或由原料粉體導入管27的堵塞之觀點來看，角度θ最佳為30度。
原料粉體導入管27的形狀可為圓筒形，亦可為四角柱的筒形。
第3圖係用以說明原料粉體導入管與燃燒器本體的中心軸之位置關係的燃燒器之示意剖面圖。
第4圖係為第3圖所示之原料粉體導入管與燃燒器本體的中心軸之位置關係時，用以說明將原料粉體的分散性均勻化的燃燒器之示意剖面圖。
第5圖係使用使原料粉體導入管的中心軸延伸後之軸與燃燒器本體的中心軸相交的構造之燃燒器時，用以說明原料粉體的分散性惡化之燃燒器的示意剖面圖。
換言之，第3圖及第4圖係運用本發明的構造之燃燒器，第5圖係未運用本發明的構造之燃燒器。
第3圖至第5圖中，僅圖示說明所需之構造要件。而且，在第3圖至第5圖中，係於與第1圖及第2圖所示之燃燒器11為相同構造的部分加註相同符號。第3圖及第4圖所示之x，係表示原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離(以下稱為「距離x」)。
經本發明者等檢討可知：原料粉體導入管27之內徑d(原料粉體導入管27的形狀為圓筒形時為內徑，原料粉體導入管27的形狀為四角柱的筒形時為相對向的內壁之間的寬度)與第 2環狀構件32之外徑φ的關係係以滿足下述式(2)之方式構成原料粉體導入管27及第2環狀構件32。
φ>2d...(2)
藉由使原料粉體導入管27的內徑d與第2環狀構件32的外徑φ的關係滿足上述式(2)，可使原料粉體確實地撞擊於第2環狀構件32的外壁32A。
而且，經發明者等進一步檢討可知：原料粉體導入管27的內徑d與第2環狀構件32的外徑φ之關係係滿足下述式(3)，且如第3圖所示，可配置原料粉體導入管27，俾使原料粉體導入管27之內壁面27a的延長皆通過距離燃燒器本體21的中心軸A為φ的2√ 2分之1的距離之範圍內即可。
φ>2√ 2×d...(3)
藉由以使原料粉體導入管27的內壁面27a的延長皆通過距離燃燒器本體21的中心軸A為φ的2√ 2分之1的距離之範圍內之方式配置原料粉體導入管27，即可抑制原料粉體沿著第2環狀構件32的外壁32A流動，故可使原料粉體充分地分散。因此，可於火焰區域中充分地加熱原料粉體。
原料粉體導入管27，係以相對於燃燒器本體21的中心軸A呈旋轉對稱之方式，於第3環狀構件33設置複數個(具體而言為2個以上，且為偶數個)(參照第2圖)。
如前所述，藉由以呈旋轉對稱之方式於第3環狀構件33設置2個以上原料粉體導入管27，可使殘留之原料粉體的偏倚變小，而旋轉對稱地平均化。
藉此，可以更為分散的狀態將原料粉體投入火焰區域，故可 以更良好的效率加熱粉體。
而且，由於複數個原料粉體導入管27係以使原料粉體導入管27的中心軸B延伸後之軸B1不會與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式配置，因此，如第4圖所示，於第2環狀構件32的外壁32A之原料粉體的撞擊位置固定為順時針方向或逆時針方向，故可藉由旋轉對稱排除在原料粉體撞擊後所殘留之原料粉體的偏倚，而可由原料粉體噴出口53(參照第1圖及第2圖)噴出經充分分散的原料粉體。
如第5圖所示，於以使燃燒器本體21的中心軸A與原料粉體導入管27的中心軸B延伸後之軸B1相交之方式配置原料粉體導入管27之情形時，受到原料粉體撞擊位置的微小變化之影響，原料粉體會變得不一定是分散在順時針方向、逆時針方向中的何一方向。
因此，即使將複數個原料粉體導入管27配置為旋轉對稱，仍會因隣接之原料粉體導入管27之偏倚相疊合，而使原料粉體的分散性降低。
原料粉體導入口28係設於原料粉體導入管27的外壁。原料粉體導入口28係連接於原料粉體供給源18。原料粉體導入口28係將由原料粉體供給源18所供給之原料粉體導入至原料粉體導入管27。
第1助燃性流體供給源12係以可將第1助燃性流體供給至第1環狀構件31內之狀態連接至第1環狀構件31就第1助燃性流體而言，例如可使用助燃性氣體。就該助燃性氣體而言，例如可使用氧氣、空氣、或氧氣與空氣混合而成之氣體。
燃料流體供給源14，係以可將燃料流體供給至燃料流體導入口23之狀態連接至燃料流體導入口23。就燃料流體而言，例如有甲烷氣體、丙烷氣體、城鎮氣體燃料、稱作LPG(液化石油氣，Liquefied Petroleum Gas)之氣體燃料、煤油或原油等液體燃料、或以氣體運送之粉煤等固體燃料，此外，可使用將該等複數組合而成者。
第2助燃性流體供給源16，係以可將第2助燃性流體供給至助燃性流體導入口25內之狀態連接至助燃性流體導入口25。第2助燃性流體例如可使用助燃性氣體。就該助燃性氣體而言，例如可使用氧氣、空氣、或氧氣與空氣混合而成之氣體。
原料粉體供給源18係以可將原料粉體供給至原料粉體導入口28之狀態連接至原料粉體導入口28。
在此，說明本發明之「原料粉體」。本發明之原料粉體係指需加熱之粉體，粒徑為10mm以下之固體、或未進行布朗運動之10nm以上的固體。
而且，本發明之原料粉體亦包括：凝膠狀者、液體或氣體固化而成者、或該等組合而成者；被稱為粉塵、粉粒體、微粉、超微粉者；將該等之2者以上接合而成者，再進一步使該等呈塊狀者。
此外，本發明之原料粉體亦包括例如：金屬或金屬化合物、陶瓷、廢料、玻璃、粉煤、固體燃料、小麥粉等食料粉、水、水溶液、有機溶劑、由所謂液體燃料固化而成者、由該等原料粉或原料液滴固化而成者、該等的生成物、或將該等複數個組合而成者。
而且，亦包括藉由燃燒器11所形成的火焰之加熱而燃燒、氧化、還原、化學反應、熔融、蒸發、昇華之任一現象而產生態樣變化者。
載體氣體供給源19係經由設於原料粉體導入管27且未圖示的導入口，而視需要將輸送原料粉體的載體氣體供給至原料粉體導入管27內。載體氣體可使用例如：氧氣或空氣等助燃性氣體；城鎮氣體燃料、甲烷及LPG等可燃性氣體；氮氣等惰性氣體、或該等組合而成之氣體等。
將燃燒器11鉛直向下使用時(使燃燒器本體21的中心軸A的方向與鉛直方向一致而進行使用時)，因為可自由落下地噴出原料粉體，故不需載體氣體供給源19，而即使在此情況下，亦可視需要而設置載體氣體供給源19，藉由載體氣體噴出原料粉體。
又，使用載體氣體供給原料粉體時，載體氣體的供給量(流量)，較佳係將由燃燒器11噴射之載體氣體的噴出速度設定成5m/秒鐘以下為較佳，以設定成2m/秒鐘以下為更佳。
如上所述，以比傳統用高速噴出原料粉體時之載體氣體的噴出速度(10m/秒鐘以上)慢之5m/秒鐘以下、或更慢之2m/秒鐘以下的噴出速度，使原料粉體與載體氣體一同從原料粉體噴出口53噴出，藉此可抑制原料粉體的噴出速度，故可將從原料粉體噴出口53噴出之原料粉體充分地進行加熱。
依據第1實施形態之燃燒器裝置，係以原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ大於0度且小於90度，而且延伸於原料粉體導入管27的中心 軸B之軸B1不會與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式配置原料粉體導入管27，藉此使原料粉體撞擊於第2環狀構件32的外壁32A，而可使原料粉體於供給路徑43內朝原料粉體供給路徑43的周圍方向(左右方向)均勻地分散。
藉此，因為可以從原料粉體噴出口53噴出經分散的原料粉體，故可藉由火焰區域以良好之效率加熱原料粉體。
而且，因為無須使用高速氣流(運送用氣體)來分散原料粉體，故燃燒器11的構成並不複雜。
換言之，可藉由簡便的構成提高從原料粉體噴出口53噴出之原料粉體的分散性，而藉此以良好的效率進行原料粉體的加熱。
其次，參照第1圖及第2圖。說明第1實施形態之原料粉體的加熱方法。
首先，係從第1及第2助燃性流體噴出口51，54噴出第1及第2助燃性氣體，同時從燃料流體噴出口52噴出燃料流體，藉此於燃燒器本體21之前端21A形成火焰。
其次，經由原料粉體導入口28將原料粉體導入至原料粉體導入管27內。
其次，從以大於0度且小於90度的角度θ所傾斜的方向且為不會與燃燒器本體21的中心軸A相交的方向，對原料粉體供給路徑43導入已導入至原料粉體導入管27之原料粉體(原料粉體導入步驟)。
之後，導入至原料粉體供給路徑43之原料粉體係撞擊於第2環狀構件32的外壁32A。因此，可使原料粉體均勻地分散於原料粉體供給路徑43內。
其次，使由原料粉體供給路徑43所供給之原料粉體從原料粉體噴出口53噴出，藉由火焰(火焰區域)加熱原料粉體(加熱步驟)。
依據第1實施形態之原料粉體加熱方法，係具有：對於呈圓筒狀之原料粉體供給路徑43，從以大於0度且小於90度之角度所傾斜的方向且為不會與燃燒器本體21的中心軸A相交的方向，將原料粉體導入至原料粉體供給路徑43之原料粉體導入步驟；及使由原料粉體供給路徑43所供給之原料粉體從原料粉體噴出口53噴出，並藉由火焰(火焰區域)加熱原料粉體之加熱步驟；藉此，可使原料粉體撞擊於第2環狀構件32的外壁32A，而使原料粉體在原料粉體供給路徑43內於原料粉體供給路徑43的周圍方向(左右方向)均勻地分散。
藉此，因為可以從原料粉體噴出口53噴出經分散的原料粉體，故可藉由火焰區域以良好之效率加熱原料粉體。
而且，因為無須使用高速氣流(運送用氣體)分散原料粉體，故燃燒器11的構成並不複雜。
換言之，係可藉由簡便的構成提高從原料粉體噴出口53噴出之原料粉體的分散性，藉此以良好的效率進行原料粉體的加熱。
(第2實施形態)
第6圖表示本發明第2實施形態之燃燒器裝置的簡略構造之示意剖面圖。第6圖中，係於與第1圖所示之第1實施形態的燃燒器裝置10為相同構造的部分加註相同符號。
參照第6圖，第2實施形態之燃燒器裝置60係除了具有燃燒器61以取代構成第1實施形態的燃燒器裝置10之燃燒器11，並且具有原料粉體分配器62以外，與燃燒器裝置10為 相同構成。
燃燒器61係除了具有原料粉體導入口28-1、28-2以取代原料粉體導入口28以外，係與第1實施形態之燃燒器11為相同構成。
原料粉體導入口28-1、28-2係與第1實施形態所說明之原料粉體導入口28為相同構成。原料粉體導入口28-1、28-2係設置於1個原料粉體導入管27。換言之，係於1個原料粉體導入管27設置2個原料粉體導入口(原料粉體導入口28-1、28-2)。
第6圖係圖示於1個原料粉體導入管27設置2個原料粉體導入口(於第6圖之情形下，為原料粉體導入口28-1、28-2)的一例，只要是在1個原料粉體導入管27配置偶數個原料粉體導入口28-1、28-2即可。
第7圖係原料粉體分配器的俯視圖(由原料粉體分配器的上端側俯視觀察之圖)。第8圖係第7圖所示之原料粉體分配器於D-D線方向之剖面圖。
參照第7圖及第8圖，原料粉體分配器62具有原料粉體導入部63、原料粉體分配部64、原料粉體導出部71至78(複數個原料粉體導出部)。
原料粉體導入部63為筒狀。原料粉體導入部63的形狀例如可為圓筒，但不限定於此。例如原料粉體導入部63的形狀亦可為四角柱狀的筒。
原料粉體導入部63係連接至第6圖所示之原料粉體供給源18。原料粉體導入部63係由原料粉體供給源18供給原料粉體。
原料粉體分配部64係配置於原料粉體導入部63與 原料粉體導出部71至78之間。原料粉體分配部64係形成為從由原料粉體導入部63往原料粉體導出部71至78漸寬之形狀。
原料粉體分配部64係具有將原料粉體分配至原料粉體導出部71至78之空間64A(係形成從原料粉體導入部63往原料粉體導出部71至78漸寬的形狀之空間)。而且，原料粉體分配部64具有底板64B。
原料粉體導出部71至78係設於原料粉體分配部64之底板64B。原料粉體導出部71至78係以相對於原料粉體導入部63的中心E呈點對稱之方式配置(參照第7圖)。
原料粉體導出部71至78係以從與原料粉體分配部64連接的位置朝外側延展之方式配置。
而且，配置於同一原料粉體導入管27之原料粉體投入口28-1、28-2(偶數個原料粉體投入口)，係連接至相對於原料粉體導入部63的中心E呈點對稱地配置的原料粉體導出部71、72。
具體而言，原料粉體投入口28-1係連接至原料粉體導出部71，原料粉體投入口28-2係連接至原料粉體導出部72。
又，雖然未圖示，但原料粉體導出部73至78係連接至第6圖中未圖示之設於其他原料粉體導入管27之原料粉體投入口(未圖示)。
藉由使用上述構成之原料粉體分配器62，可將放射狀導出之原料粉體經由原料粉體投入口28-1、28-2而導入至複數個原料粉體導入管27。
而且，可以原料粉體分配器62將原料粉體分配於原料粉體導 出部71至78的對面彼此(例如原料粉體導出部71與原料粉體導出部72之組合)、或在每N週期(N為2以上的整數，例如N=2時，原料粉體導出部71、78、72、77之組合)連接至同一原料粉體導入管27之投入口、並進行運送，藉此解決原料粉體分配器62造成的點對稱之偏倚，故即使在原料粉體供給源18為1個之情形下，也可將原料粉體均勻地供給至各原料粉體導入管27。
依據第2實施形態之燃燒器裝置，藉由於1個原料粉體導入管27設置複數個(第3圖之情形為2個)原料粉體投入口28-1、28-2，可容易地減低使用複數個原料粉體供給源18時所造成之原料粉體之供給量多寡的偏倚。
例如，對於具有原料粉體投入口28-1、28-2之n條原料粉體導入管27，準備2×n個原料粉體供給源18，將其中原料粉體供給量為第k多之來自原料粉體供給源18的路徑、與原料粉體供給量為第k少之來自原料粉體供給源18的路徑連接至相同的原料粉體導入管27之原料粉體投入口28-1、28-2，並進行運送(例如，將原料粉體供給量最多的原料粉體供給源18、與原料粉體供給量最少的原料粉體供給源18，以運送至相同的原料粉體導入管27之方式連接至原料粉體投入口28-1、28-2，將原料粉體供給量第二多的原料粉體供給源18、與原料粉體供給量第二少的原料粉體供給源18以運送至相同的原料粉體導入管27之方式連接至原料粉體投入口28-1、28-2)，藉此，可大幅地排除原料粉體供給量的偏倚。
如上所述，藉由使用複數個原料粉體供給源18而排除原料粉體的供給量的偏倚之發生，可使原料粉體更分散地於 火焰區域中噴出，故可以良好的效率加熱原料粉體。
而且，設為上述構成之燃燒器裝置60亦可得到與第1實施形態之燃燒器裝置10相同的效果。
其次，說明使用第6圖所示之燃燒器裝置60之第2實施形態的原料粉體加熱方法。
第2實施形態的原料粉體加熱方法係除了於第1實施形態所說明之原料粉體導入步驟之前，具有藉由原料粉體分配器62而將由原料粉體供給源18所供給之原料粉體分配為複數份之步驟以外，係可藉由與第1實施形態之原料粉體加熱方法相同的手法進行。
而且，依據第2實施形態之原料粉體加熱方法，可以較第1實施形態之原料粉體加熱方法更好的效率分散原料粉體，故可以更好的效率加熱原料粉體。
以上詳述本發明之較佳實施形態，惟本發明並不限定於該等特定實施形態，而可在申請專利範圍內所述之本發明要旨的範圍內作各種變形、變更。
(實施例) (實驗例1)
實驗例1中，係使用下述燃燒器M1至M7進行實驗。
在此，參照第1圖，說明各燃燒器M1至M7的構成。
燃燒器M1係以使原料粉體導入管27的中心軸B延伸後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式設計。
燃燒器M2係以使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x(參照第3圖)為第2環狀 構件32的外徑φ的8分之1的距離之方式設計。
燃燒器M3係以使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的4分之1的距離之方式設計。
燃燒器M4係以使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的8分之3的距離之方式設計。
燃燒器M5係以使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的2分之1的距離之方式設計。
燃燒器M6中，係使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x與第2環狀構件32的外徑φ相等。
燃燒器M7中，使原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ之1.5倍。
燃燒器M1至M7中，將原料粉體導入管27的個數設為1個，將原料粉體導入管27的外徑設為第2環狀構件32的外徑φ之4分之1。
而且，燃燒器M1至M7中，將原料粉體導入管27的厚度設為相對於原料粉體導入管27的外徑幾乎可忽視之厚度。
而且，燃燒器M1至M7中，原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ為30度。
而且，燃燒器M1至M7中，係於原料粉體導入管27設置2 個原料粉體導入口28-1。
而且，燃燒器M1至M7中，係使用開口呈環狀之噴出口作為原料粉體噴出口53。
燃燒器M1至M7，係以燃燒器本體21之前端21A朝下之方式(換言之，係以燃燒器本體21的中心軸A成為鉛直方向之方式)配置。
就原料粉體的供給方法而言，係以自由落下方式與氣流運送方式這兩種方式進行實驗。
就載體氣體而言，氣流運送方式係以由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為4m/秒鐘之方式供給氧氣，就自由落下方式而言，為了防止堵塞，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為1.5m/秒鐘之方式供給氧氣。
原料粉體係使用粒徑1μm至5mm(D50至300μm)之玻璃屑(glass cullet)。
除了上述所說明者以外，係使用與第1圖所示之燃燒器裝置10相同的構造。
第9圖係原料粉體接收器的俯視圖。第10圖係表示使用第9圖所示之原料粉體接收器來測定從燃燒器噴出之原料粉體的噴出量時，燃燒器與原料粉體接收器的位置關係之示意圖。
第10圖係燃燒器的一例之燃燒器M1的圖示，惟在燃燒器M1之原料粉體噴出量的測定結束後，係依序以燃燒器M2至M7來取代燃燒器M1，以進行原料粉體的噴出量之測定。
實驗例1中，係使用第9圖所示之原料粉體接收器81，而如第10圖所示，於原料粉體接收器81的上方配置燃燒器 M1至M7中之任一燃燒器，以評估各燃燒器M1至M7的原料粉體之分散性。
如第9圖所示，原料粉體接收器81係具有於圓周分割為等分之區域(如第9圖時，係具有12個區域)，為可分別測定各區域所投下之原料粉體的量之構成。
實驗例1中，在使用各燃燒器M1至M7後，測定於原料粉體接收器81的各區域所噴出的原料粉體的噴出量，以求出使用各燃燒器M1至M7時之原料粉體噴出量的最小值與原料粉體噴出量的最大值。
而且，上述燃燒器M1至M7之從各原料粉體噴出口53所噴出的原料粉體噴出量的最小值相對於最大值之比例((原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值))，為原料粉體分散性的指標。
又，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)越接近1，意指原料粉體的分散性越良好。
第11圖係表示使用實驗例1的燃燒器裝置(具有燃燒器M1至M7中之任一個燃燒器之燃燒器裝置)，而以自由落下方式及氣流運送方式供給原料粉體時，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)與(距離x)/(第2環狀構件之外徑φ)的關係之圖(曲線圖)。
(實驗例1的結果歸納)
參照第11圖，燃燒器M1至M3之分散性為幾乎同等之結果。比較燃燒器M4與燃燒器M1至M3的分散性，可確認到分散性會急遽地降低。
燃燒器M5至M7之分散性與其他燃燒器M1至M4之分散性相比，可知燃燒器M5至M7之分散性極低。
而且，可以目視確認到燃燒器M6、M7為原料粉體分布不均之條狀流動由噴出口噴出之狀態。確認到燃燒器M5有微弱之條狀的原料粉體流動。而於燃燒器M1至M4中並未確認到此種原料粉體之流動。
由上述結果來看，確認到：若考慮到原料粉體導入管27的內徑d，則如先前所述，重要的是以原料粉體導入管27的內徑d與第2環狀構件32的外徑φ之關係滿足下述(4)式，且係以原料粉體導入管27的內壁面27a的延長皆通過距離燃燒器本體21的中心軸A為φ的2√ 2分之1的距離之範圍內(參照第3圖)之方式，來配置原料粉體導入管27。
φ>2√ 2×d...(4)
而且，燃燒器M2至M7中，表現原料粉體之噴出量的最大值之區域的位置已固定。但是，燃燒器M1中，每次施行時表現原料粉體之噴出量的最大值之區域皆不一定，係以燃燒器本體21的中心軸A作為中心，而大致對稱地表現原料粉體的噴出量的最大值之區域的位置會變動。
(實驗例2)
實驗例2中，係使用下述燃燒器N1至N7進行實驗。
在此，參照第3圖及第6圖，說明各燃燒器N1至N7的構造。
燃燒器N1係以原料粉體導入管27的中心軸B延伸後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A相交之方式設計。
燃燒器N2係以原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1 與燃燒器本體21的中心軸A之距離x(參照第3圖)為第2環狀構件32的外徑φ的8分之1的距離之方式設計。
燃燒器N3係以原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的4分之1的距離之方式設計。
燃燒器N4係以原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的8分之3的距離之方式設計。
燃燒器N5係以原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ的2分之1的距離之方式設計。
燃燒器N6中，原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x係與第2環狀構件32的外徑φ相等。
燃燒器N7中，原料粉體導入管27的中心軸B延長後之軸B1與燃燒器本體21的中心軸A之距離x為第2環狀構件32的外徑φ之1.5倍。
燃燒器N1至N7中，將原料粉體導入管27的個數設為8個，8個原料粉體導入管27係以與燃燒器本體21的中心軸A旋轉對稱之方式配置。
燃燒器N1至N7中，8個原料粉體導入管27雖係以與燃燒器本體21的中心軸A旋轉對稱之方式配置，但與實驗例1所說明之燃燒器M1至M7(僅具有1個原料粉體導入管27之燃燒器)不同。
燃燒器N1至N7中，關於原料粉體導入管27的外徑或原料 粉體導入管27的厚度，係使用與燃燒器M1至M7相同的條件。
燃燒器N1至N7中，原料粉體導入管27的中心軸B與第2環狀構件32的外表面32a所成之角度θ係與燃燒器M1至M7同樣為30度。
實驗例1所使用之燃燒器M1至M7，係對1個原料粉體導入管27設置2個原料粉體導入口28，惟在燃燒器N1至N7中，對於1個原料粉體導入管27僅設置1個原料粉體導入口28-1。
而且，燃燒器N1至N7係與燃燒器M1至M7同樣地使用開口成環狀之噴出口作為原料粉體噴出口53。
燃燒器N1至N7係以燃燒器本體21之前端21A朝下之方式(換言之，係以燃燒器本體21的中心軸A與鉛直方向一致之方式)配置。
就原料粉體的供給方法而言，係以自由落下方式與氣流運送方式兩種方式進行實驗。
原料粉體係使用粒徑1μm至5mm(D50至300μm)之玻璃屑。
除了上述所說明者以外，係使用與第6圖所示之燃燒器裝置10相同的構成。換言之，實驗例2中，藉由第7圖及第8圖所示之原料粉體分配器62分配由原料粉體供給源18所供給之原料粉體之後，將原料粉體導入8個原料粉體導入口28-1。
8個原料粉體導入口28-1與原料粉體分配器62之原料粉體導出部71至78，係以圓周方向的排列順序連接。
實驗例2中，係使用實驗例1所使用的裝置，測定由燃燒器N1至N7的各噴出口所噴出的噴出量之最大值及最小值。
之後，藉由相對於由燃燒器N1至N7的各噴出口所噴出的噴出量的最小值相對於最大值的比例，評估各燃燒器N1至N7之分散性。
第12圖係表示使用實驗例2的燃燒器裝置(具有燃燒器N1至N7中之任一個燃燒器之燃燒器裝置)，以自由落下方式及氣流運送方式供給原料粉體時，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)與(距離x)/(第2環狀構件之外徑φ)之關係的圖(曲線圖)。
參照第12圖，使用x/φ值設為8分之3以上之燃燒器N4至N6時，可知分散性會降為極低。而且，可確認到使用燃燒器N4至N6時，從原料粉體噴出口53噴出的原料粉體之條狀流動。
而且，可知x/φ之值設為0之燃燒器N1與燃燒器N2、N3相比，分散性會降低。
此被認為係因為殘留的原料粉體之偏倚會使流動位置以燃燒器本體21的中心軸A為中心對稱地變動，故會發生配置於位於相鄰位置之原料粉體導入管28-1的原料粉體重複偏倚之狀況。
為了比較各實驗的設定條件、因燃燒器裝置不同所造成的粉體分散性，係於第13圖表示各實驗例之原料粉體噴出量的最小值與最大值之比((原料粉體噴出量的最小值)/(原料粉體噴出量的最大值))。如前所述，該值越接近1，表示分散性越良好。
又，第13圖中，係一併紀錄自由落下方式與氣流運送方式之實驗結果。第13圖中，實驗例2所示者係使用燃燒器N2之結果。
(實驗例3)
使用實驗例2中分散性最高之具有燃燒器N2的燃燒器裝置(參照第6圖)，以與實驗例2相同的條件進行燃燒試驗，於火焰區域進行原料粉體的加熱試驗。此時，原料粉體係以自由落下方式、氣流運送方式供給。
原料粉體係使用粒徑1μm至5mm(D50至300μm)之玻璃屑。
而且，對於第1助燃性流體供給路徑41，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給氧氣，對於燃料流體供給路徑42，係以由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給城鎮氣體燃料。
原料粉體供給路徑43中，流運送方式係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為4m/秒鐘之方式供給，自由落下方式係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為1.5m/秒鐘之方式供給氧氣。而且，對於第2助燃性流體供給路徑44，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給城鎮氣體燃料。
分別就自由落下方式與氣流運送方式而言，表示對原料粉體的導熱能量Q相對於城鎮氣體燃料的燃燒量I的比例之導熱效率η，係使用下述(5)式求出。
η=Q/I×100(%)...(5)
結果為實驗例3中，自由落下方式之導熱效率係54%，氣流運送方式之導熱效率係51%。
而且，使用實驗例1中分散性最高之燃燒器M1而實施燃燒試驗時，就導熱效率η而言，使用自由落下方式係46%，使用氣流運送方式係42%。在實驗例3中，燃燒器N2係相較於 燃燒器M1具有較高之導熱效率η。
(實驗例4)
使用實驗例2中具有分散性最高的燃燒器N2之燃燒器裝置(參照第6圖)，由8個原料粉體導入管27中以相對於燃燒器本體21的中心軸A呈旋轉對稱之方式配置的4個原料粉體導入管27來導入原料粉體。
而且，對於1個原料粉體導入管27，係設置2個原料粉體導入口(原料粉體導入口28-1、28-2)。
原料粉體分配器62，係將以相對於原料粉體導入部63的中心E(參照第7圖)呈點對稱之方式配置的2個原料粉體導出部(原料粉體導出部71至78之中的2個)連接至配置於同一原料粉體導入管27之原料粉體導入口28-1、28-2。
未使用之4個原料粉體導入管27，係使其休止。
實驗例3中，係使用設為上述構成之燃燒器裝置，以與實驗例2相同的條件進行燃燒試驗，且進行火焰區域之原料粉體的加熱試驗。此時，原料粉體係以自由落下方式、氣流運送方式供給。
原料粉體係使用粒徑1μm至5mm(D50至300μm)之玻璃屑。
而且，對於第1助燃性流體供給路徑41，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給氧氣，對於燃料流體供給路徑42，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給城鎮氣體燃料。
對於原料粉體供給路徑43，為流運送方式時係由燃燒器本體 21之前端面21A以噴出速度為4m/秒鐘之方式、為自由落下方式時係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為1.5m/秒鐘之方式供給氧氣。而且，對於第2助燃性流體供給路徑44，係由燃燒器本體21之前端面21A以噴出速度為10m/秒鐘之方式供給氧氣。
分別就自由落下方式與氣流運送方式而言，求出對原料粉體的導熱能量相對於城鎮氣體燃料之燃燒量的比例所表示之導熱效率。
其結果為在實驗例4中，自由落下方式之導熱效率為65%，氣流運送方式之導熱效率為62%。
由此結果可知，實施例4的燃燒器裝置之分散性、導熱效率皆較實驗例3大幅提高。
而且，確認到使用實驗例4的條件時之原料粉體的分散性。將其結果顯示於第13圖。
(實驗例5)
使用具有燃燒器N2之燃燒器裝置(參照第6圖)，以使原料粉體導出部71至78之中為相對向的原料粉體導出部相鄰接之方式，連接至原料粉體導入口28-1、28-2。就此點而言，係與實驗例4相異。
實驗例5係使用與實驗例4相同的實驗條件，進行相同的實驗。
其結果為在實驗例5中，自由落下方式之導熱效率為63%，氣流運送方式之導熱效率為60%。
而且，確認到使用實驗例5之條件時原料粉體的分散性。將其結果顯示於第13圖。
參照第13圖，實驗例5與實驗例2的結果相比，原料粉體的分散性雖提高，但若與實驗例4的結果相比，則未能確認到顯著的差異。而且，可確認到與實驗例4相比，實驗例5會有若干導熱效率的降低。
而且，若原料粉體導入管27的個數增加，則燃燒器的設計或作成之難度、利用之繁瑣度會變大，故可知將複數個原料粉體導入口28-1、28-2配置於原料粉體導入管27之燃燒器，係比單純地將原料粉體導入管27的根數增加同樣數目之燃燒器更為理想。
(實驗例6)
實驗例6中，係使用於實驗例4所使用之燃燒器N2的4個原料粉體導入管27分別設置有3個原料粉體導入口(形成與原料粉體導入口28-1、28-2為相同構成之3個原料粉體導入口)之燃燒器。
此時，原料粉體分配器62係使用12個原料粉體導出部(形成與原料粉體導出部71至78為相同構成之原料粉體導出部)。而且，係於原料粉體分配部64的周圍方向，將以每隔四個之方式配置的原料粉體導出部連接至配置於同一原料粉體導入管27之3個原料粉體導入口。
實驗例6係使用與實驗例4相同的實驗條件進行相同的實驗。
其結果為實驗例6之自由落下方式之導熱效率為65%，氣流運送方式之導熱效率為62%。
而且，確認到使用實驗例6的條件時之原料粉體的分散性。將其結果顯示於第13圖。
其結果為與實驗例4相比，實驗例6幾乎未能確認到對於原料粉體的分散性之差。由此可知，就原料粉體導入口28的個數而言，2個即能充分地發揮效果。
(實驗例7)
確認到實驗例2至5所使用之原料粉體分配器62的原料粉體之分散性。
其結果為，在具有8個原料粉體導出部71至78之原料粉體分配器62中，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)的值為0.6。
實驗例2、3中，可認為是受到原料粉體之分散性低之影響。
但是，以實驗例4所說明之連接方法使用原料粉體分配器62時，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)之值為0.94，可確認到原料粉體的噴出量的最小值與原料粉體的噴出量的最大值的差變得相當小。
而且，以與實驗例4相同的連接方法使用原料粉體分配器62之實驗例5的(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)之值，以自由落下方式為0.88，以氣流運送方式為0.8，實驗例2之(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)之值，以自由落下方式為0.60，以氣流運送方式為0.54。
因此，藉由使用與實驗例4相同的連接方法，而與以實驗例2的連接方法使用原料粉體分配器62時相比，可確認到原料粉體的分散性提高。
(實驗例8)
確認使用實驗例6的連接方法之原料粉體分配器62(具有12個原料粉體導出部之原料粉體分配器)之原料粉體的分散性。
於實驗例6之原料粉體分配器62，將由12個原料粉體導出部噴出之原料粉體合併計算時，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)之值為0.55。
另一方面，在實驗例6之原料粉體分配器62的構造中，當如實驗例6於原料粉體分配部64的周圍方向以每隔4個之方式配置3個原料粉體導出部，而將由3個原料粉體導出部所噴出之原料粉體的噴出量合併計算時，(原料粉體的噴出量的最小值)/(原料粉體的噴出量的最大值)之值為0.98。
由上述結果可確認到，使用實驗例6的連接方法之原料粉體分配器62之原料粉體的分散性，並未較實驗例7所說明之原料粉體分配器62的分散性更為提高。
其結果被認為是因為在實驗例4與實驗例6中，原料粉體的分散性及導熱效率並未產生較大差異之故。
(實驗例9)
實驗例9中，在實驗例4所說明之燃燒器N2中，係使用改變原料粉體導入管27的傾斜角度(第6圖所示之角度θ)之燃燒器P1至P10、及燃燒器N2(角度θ為30度)，進行與實驗例4相同的實驗。
在燃燒器P1中，將角度θ設為90度，在燃燒器P2中，將角度θ設為80度。在燃燒器P3中，將角度θ設為70度，在燃燒器P4中，將角度θ設為60度。
在燃燒器P5中，將角度θ設為50度，在燃燒器P6中，將角 度θ設為40度。在燃燒器P7中，將角度θ設為20度，在燃燒器P8中，將角度θ設為10度。在燃燒器P9中，將角度θ設為5度。
此外，準備燃燒器P10，其係角度θ為0度，亦即平行於燃燒器本體21的中心軸A，於燃燒器上部設置有原料粉體導入管27。
使用具有上述燃燒器P1至P10之燃燒器裝置，分別就氣流運送方式及自由落下方式進行原料粉體的分散性、及導熱效率之測定。將結果係顯示於表1。
由上述結果可知，由於以氣流運送方式，燃燒器P1至P8、以及N2之原料粉體的分散性為同等，導熱效率亦於61 ±1%之範圍內，故未看到顯著差異。但是，在燃燒器P9、P10中，分散性、導熱效率皆降低。而且，在燃燒器P9、P10之燃燒試驗中，可由原料粉體噴出口確認到4道條狀的粉體流動。
但是，以自由落下方式，燃燒器P1係於試驗開始隨後即於原料粉體導入管27內發生堵塞，燃燒器P2、P3亦會在長時間連續利用、增加供給量之情形下發生堵塞。
在燃燒器P4中，可確認到從原料粉體噴出口53噴出之原料粉體係有時間性密度偏倚(以下稱為「脈動」)，導熱效率會降低至52%。
此被認為可能是因為原料粉體導入管內之粉體運送會反覆暫時性地堵塞之故。
燃燒器P5至P8、以及N2中，並無堵塞亦無脈動，而未能確認到原料粉體分散性之顯著差異。而且，就導熱效率而言，亦未能確認到於64±1%的範圍之差異。但是，在燃燒器P9、P10中，分散性、導熱效率皆降低。而且，在燃燒器P9、P10的燃燒試驗中，可確認到由原料粉體噴出口有4道條狀的粉體流。
(產業上之可利用性)
本發明可運用於加熱粉體(原料粉體)之燃燒器、燃燒器裝置、及原料粉體加熱方法。

Claims (10)

  1. 一種燃燒器，係至少具備形成火焰之燃燒器本體、2個以上的原料粉體導入管；上述燃燒器本體具有：供給原料粉體之原料粉體供給路徑，及包含設於該原料粉體供給路徑的內側之1個以上的路徑，且由配置成同心圓狀之複數個環狀構件所形成之複數個路徑；以及用以噴出由上述原料粉體供給路徑所供給之上述原料粉體的原料粉體噴出口，及位於原料粉體噴出口的內側之複數個噴出口；上述原料粉體供給路徑係由下述構件所形成：區隔出該路徑的外側之第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件；及區隔出該路徑的內側之第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件；並具有原料粉體投入口，係設於前述原料粉體導入管，用以將前述原料粉體投入該原料粉體導入管；對於1個前述原料粉體導入管係配置偶數個前述原料粉體投入口；上述2個以上的原料粉體導入管係設於上述第1原料粉體供給路徑區隔用環狀構件，且設成使延伸該原料粉體導入管的中心軸而成之軸不會與上述燃燒器本體的中心軸相交，並且設置成使上述原料粉體導入管的中心軸與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件的外表面所成之角度大於0度且小於90度，並且配置成相對於上述燃燒器本體之中心軸呈旋轉對稱。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒器，其中，前述原料粉體導入管的中心軸與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件 的外表面所成角度係10度以上且未達45度。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之燃燒器，其中，前述原料粉體導入管之內徑d與前述第2原料粉體供給路徑區隔用環狀構件之外徑φ的關係為滿足下述式(1)：φ>2d...(1)。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之燃燒器，其中，前述複數個噴出口之中，除了配置於最內側之噴出口以外的噴出口的形狀是環狀。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之燃燒器，其中，前述複數個路徑包含：供給助燃性流體之助燃性流體供給路徑、及供給燃燒流體之燃燒流體供給路徑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之燃燒器，其中，前述原料粉體供給路徑係配置於前述助燃性流體供給路徑與前述燃燒流體供給路徑之間。
  7. 一種燃燒器裝置，係具有申請專利範圍第1項所述之燃燒器與原料粉體分配器；該原料粉體分配器包括：呈筒狀之原料粉體導入部；複數個原料粉體導出部，其係將前述原料粉體導出至前述原料粉體投入口；及原料粉體分配部，其係配置於前述原料粉體導入部與複數個前述原料粉體導出部之間，且形成隨著從前述原料粉體導入部往前述複數個原料粉體導出部變寬之形狀，而具有將前述原料粉體分配至前述複數個原料粉體導出部的空間；前述複數個原料粉體導出部係配置成相對於前述原料粉體導入部的中心呈點對稱； 配置於同一個前述原料粉體導入管之偶數個前述原料粉體投入口，係與以點對稱之方式配置的前述原料粉體導出部相連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之燃燒器裝置，其中，前述複數個原料粉體導出部係以從與前述原料粉體分配部連接的位置朝外側延展之方式配置。
  9. 一種原料粉體加熱方法，係利用助燃性流體及燃燒流體，藉由形成於構成燃燒器裝置之燃燒器本體的前端之火焰來加熱原料粉體之原料粉體加熱方法，係具有：藉由對於2個以上之原料粉體導入管之各者配置有偶數個之原料粉體投入口來對前述原料粉體導入管投入原料粉體之步驟；原料粉體導入步驟，其係從相對於呈圓筒狀之原料粉體供給路徑以大於0度且小於90度之角度傾斜的方向、且為不與燃燒器本體的中心軸相交之方向，藉由前述原料粉體導入管將上述原料粉體導入至上述原料粉體供給路徑；與加熱步驟，其係使由上述原料粉體供給路徑所供給之上述原料粉體自原料粉體噴出口噴出，並藉由前述火焰加熱前述原料粉體。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之原料粉體加熱方法，其中，在前述原料粉體導入步驟之前，具有藉由原料粉體分配器將前述原料粉體分配為複數份之步驟，而在前述原料粉體導入步驟中，係將藉由前述原料粉體分配器所分配的前述原料粉體導入至前述原料粉體供給路徑。
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