燃烧烧嘴、烧嘴装置及原料粉体加热方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对粉体（原料粉体）进行加热的燃烧烧嘴、烧嘴装置及原料粉体 加热方法。
【背景技术】
[0002] 燃烧烧嘴使用于铁等金属熔融、玻璃制造和垃圾焚烧等中。作为使用燃烧烧嘴来 对金属、玻璃和垃圾等对象物进行加热的方法，具有火焰直接加热对象物的方法和通过火 焰的辐射热间接加热对象物的方法。
[0003] 与通过火焰的辐射热间接加热对象物的方法相比较，火焰直接加热对象物的方法 具有能量利用效率高的优点。
[0004] 专利文献1中公开了使用火焰直接加热对象物的燃烧烧嘴，来熔解冷铁源。
[0005] 然而，当欲加热的对象物为粉体（原料粉体）时，由于每一对象物的体积的表面积 大，因此使其通过火焰和/或火焰附近的高温区域（以下，称为"火焰区域"），从而能够高 效率地加热对象物。
[0006] 专利文献2~4中公开了将喷出粉体的粉体喷出口设置于燃烧烧嘴或燃烧烧嘴附 近，在喷出粉体的同时向火焰区域直接投入粉体而进行加热的燃烧烧嘴和燃烧方法。
[0007] 专利文献2~5中公开的燃烧烧嘴在燃烧烧嘴的中心或其附近（以下，称为"燃烧 烧嘴的中心部"）配置有粉体喷出口。
[0008] 然而，由于粉体没有布朗运动，因此具有难以分散且容易不均匀等特性。
[0009] 当通过燃烧烧嘴的火焰区域的粉体不均匀时，发生如下状况：在粉体密度高的部 分粉体并未被充分加热，相反在粉体密度低的部分火焰的热并未充分利用到粉体的加热 中，从而燃烧烧嘴的能量利用效率下降。
[0010] 因此，当使用燃烧烧嘴对粉体进行加热时，需要使粉体分散并通过火焰区域。
[0011] 然而，在专利文献2~4中公开的燃烧烧嘴中，由于在燃烧烧嘴的中心部配置有粉 体喷出口，因此粉体以不均匀的状态通过火焰区域。因此，难以对粉体进行加热且没有效 率。
[0012] 作为能够解决这种问题的现有技术，具有作为如下结构的多重管结构的燃烧烧 嘴：在与燃烧烧嘴的中心部相比外侧的位置而不在燃烧烧嘴的中心部，在以燃烧烧嘴的中 心为中心的圆周上配置多个粉体喷出口，并由配置有喷出助燃性气体的多个助燃性气体喷 出口的圆周和配置有喷出燃料的多个燃料气体喷出口的圆周夹住配置有多个粉体喷出口 的圆周（例如，参照专利文献5和6)。
[0013] 通过使用上述多重管结构的燃烧烧嘴，从而扩展地喷出粉体，因此能够大幅提高 通过火焰区域的粉体的分散性。
[0014] 专利文献1 :特开2008-39362号公报
[0015] 专利文献2 :特开2010-37134号公报
[0016] 专利文献3 :特开2010-196117号公报
[0017] 专利文献4 :特开2009-92254号公报
[0018] 专利文献5 :专利第3688944号公报
[0019] 专利文献6 :特开2009-198083号公报
[0020] 然而，即使使用专利文献5和6中公开的多重管结构的燃烧烧嘴，粉体也不会均匀 地分散并喷出到粉体喷出口的各区域中，而是从粉体喷出口喷出粉体不均匀的筋状流。
[0021] 在该情况下，即使在圆周上配置有粉体喷出口，也无法充分加热粉体。
[0022] 因此，即使使用在圆周上配置有粉体喷出口的多重管的燃烧烧嘴时，为了发挥其 效果而也需要在使粉体沿圆周均匀地分散的状态下喷出粉体。
[0023] 另一方面，作为能够提高粉体的分散性的方法，具有有效利用气流的方法。具体而 言，例如具有通过将粉体气流运送来高速喷出粉体而分散粉体的方法和产生气体与粉体均 匀混合的混合气流的方法等。
[0024] 然而，上述有效利用气流的方法需要增加用于粉体的分散和运送的气体的供给量 (流量）。因此，在火焰区域中，除对粉体的加热之外，在气体的加热中也消耗非常多的能 量，因此粉体的加热效率低劣。
[0025] 另外，由于运送用气体的供给量的增大而从粉体喷出口喷出的粉体的喷出速度增 大。由此，火焰区域中的粉体的滞留时间缩短，从而粉体的加热效率骤然下降。
[0026] 从上述理由来看，可以说在对粉体进行加热时，通过增加气体的供给量来分散粉 体的方法是没有效率的方法。
[0027] 另外，通过使用气流来高速喷出粉体会牵涉到粉体的逸散，并也会引起所谓成品 率恶化的问题。
[0028] 进一步，由于需要对气流施加高压力，因此需要使中途的配管、设备及燃烧烧嘴庞 大。因此，配管有可能堵塞。
[0029] 从这种理由来看，通过使用大量的运送用气体，来分散粉体的方法是不现实的。 [0030]另外，即使在向燃烧烧嘴供给粉体之前提高粉体的分散性，在将粉体输送到燃烧 烧嘴的管内或向燃烧烧嘴的导入时，粉体也有可能再次不均匀。在这种情况下，无法从粉体 喷出口以分散的状态喷出粉体。
[0031] 因此，燃烧烧嘴具有庞大的机构或复杂微妙的结构成为经济性、操作性大幅恶化， 并粉体堵塞的原因，因此是不现实的。
【发明内容】
[0032] 因此，本发明的目的在于提供一种燃烧烧嘴、烧嘴装置及原料粉体加热方法，其通 过简单的结构提高从原料粉体喷出口喷出的原料粉体的分散性，从而能够高效地进行原料 粉体的加热。
[0033] 上述目的通过下述（1)~（12)来实现。
[0034] (1) 一种燃烧烧嘴，至少具备用于形成火焰的烧嘴主体和两个以上的原料粉体导 入管，所述燃烧烧嘴的特征在于，
[0035] 上述烧嘴主体具有：包括用于供给原料粉体的原料粉体供给路径和设置于该原料 粉体供给路径的内侧的一个以上的路径的、由被配置为同心圆状的多个环状部件形成的多 个路径；以及用于喷出由上述原料粉体供给路径供给的上述原料粉体的原料粉体喷出口和 位于原料粉体喷出口的内侧的多个喷出口，
[0036] 上述原料粉体供给路径由用于划定该路径的外侧的第一原料粉体供给路径划定 用环状部件和用于划定该路径的内侧的第二原料粉体供给路径划定用环状部件形成，
[0037] 上述两个以上的原料粉体导入管设置在上述第一原料粉体供给路径划定用环状 部件上，而且被设置为从该原料粉体导入管的中心轴延伸的轴与上述烧嘴主体的中心轴不 相交，并且上述原料粉体导入管的中心轴与所述第二原料粉体供给路径划定用环状部件的 外表面所成的角度大于0度且小于90度，上述两个以上的原料粉体导入管被配置为相对于 上述烧嘴主体的中心轴旋转对称。
[0038] (2)根据⑴所述的燃烧烧嘴，其特征在于，所述原料粉体导入管的中心轴与所述 第二原料粉体供给路径划定用环状部件的外表面所成的角度为10度以上且小于45度。
[0039] (3)根据（1)或（2)所述的燃烧烧嘴，其特征在于，所述原料粉体导入管的内径d 与所述第二原料粉体供给路径划定用环状部件的外径巾的关系满足下述（1)式：
[0040] <i> > 2d(1)。
[0041] (4)根据⑴至⑶中任一项所述的燃烧烧嘴，其特征在于，所述多个喷出口中，除 被配置在最内侧的喷出口之外的喷出口的形状为环状。
[0042] (5)根据（1)至（4)中任一项所述的燃烧烧嘴，其特征在于，具有被设置于所述原 料粉体导入管且向该原料粉体导入管投入所述原料粉体的原料粉体投入口。
[0043] (6)根据（5)所述的燃烧烧嘴，其特征在于，对一个所述原料粉体导入管配置偶数 个所述原料粉体投入口。
[0044] (7)根据（1)至（6)中任一项所述的燃烧烧嘴，其特征在于，所述多个路径包括用 于供给助燃性流体的助燃性流体供给路径和用于供给燃烧流体的燃烧流体供给路径。
[0045] (8)根据（7)所述的燃烧烧嘴，其特征在于，配置在所述助燃性流体供给路径与所 述燃烧流体供给路径之间。
[0046] (9) 一种烧嘴装置，其特征在于，具有：上述（6)至（8)中任一项所述的燃烧烧 嘴；和原料粉体分配器，所述原料粉体分配器包括：呈筒状的原料粉体导入部；多个原料粉 体导出部，向所述原料粉体投入口导出所述原料粉体；和原料粉体分配部，被配置在所述原 料粉体导入部与所述多个原料粉体导出部之间，且随着从所述原料粉体导入部朝向所述多 个原料粉体导出部呈宽幅形状，并具有向所述多个原料粉体导出部分配所述原料粉体的空 间，所述多个原料粉体导出部被配置为相对于所述原料粉体导入部的中心而点对称，被配 置在相同的所述原料粉体导入管上的偶数个所述原料粉体投入口与以点对称配置的所述 原料粉体导出部连接。
[0047] (10)根据（9)所述的烧嘴装置，其特征在于，所述多个原料粉体导出部被配置为 从与所述原料粉体分配部连接的位置向外侧扩展。
[0048] (11) 一种原料粉体加热方法，通过使用助燃性流体和燃烧流体而形成在构成烧嘴 装置的烧嘴主体的前端的火焰，来对原料粉体进行加热，其特征在于，具有：原料粉体导入 工序，从相对于呈圆筒状的原料粉体供给路径以大于0度且小于90度的角度倾斜的方向且 与烧嘴主体的中心轴不相交的方向，向所述原料粉体供给路径导入所述原料粉体；和加热 工序，将由所述原料粉体供给路径供给的所述原料粉体从原料粉体喷出口喷出，并通过所 述火焰对所述原料粉体进行加热。
[0049] (12)根据（11)所述的原料粉体加热方法，其特征在于，在所述原料粉体导入工序 之前，具有通过原料粉体分配器将所述原料粉体分配成多份的工序，在所述原料粉体导入 工序中，向所述原料粉体供给路径导入通过所述原料粉体分配器分配的所述原料粉体。
[0050] 根据本发明的燃烧烧嘴，在用于划定原料粉体供给路径的外侧的第一原料粉体供 给路径划定用环状部件上设置向原料粉体供给路径导入原料粉体的两个以上的原料粉体 导入管，并以原料粉体导入管的中心轴与第二原料粉体供给路径划定用环状部件的外表面 所成的角度大于0度且小于90度的角度倾斜的方式配置原料粉体导入管，从而能够使原料 粉体与第二原料粉体供给路径划定用环状部件的外壁碰撞，以在原料粉体供给路径内沿原 料粉体供给路径的周向（左右方向）分散原料粉体。
[0051] 进一步，通过以从原料粉体导入管的中心轴延伸的轴与烧嘴主体的中心轴不相交 且相对于烧嘴中心轴旋转对称的方式配置两个以上的原料粉体导入管，从而能够使原料粉 体与第二原料粉体供给路径划定用环状部件的外壁碰撞，因此能够在原料粉体供给路径内 使原料粉体向原料粉体供给路径的周向的分散均匀。
[0052] 由此，由于能够从原料粉体喷出口喷出经分散的原料粉体，因此能够通过火焰和/ 或火焰附近的高温区域（以下，称为"火焰区域"）高效地加热原料粉体。
[0053] 另外，由于原料粉体的分散中无需特别使用高速的气流（原料粉体运送用气体）， 因此燃烧烧嘴的结构不会复杂，也难以引起堵塞。
[0054] 因此，根据本发明的燃烧烧嘴，通过简单的结构提高从原料粉体喷出口喷出的原 料粉体的分散性，从而能够高效地进行原料粉体的加热。
【附图说明】
[0055] 图1是示意性地表示本发明第一实施方式所涉及的烧嘴装置的大致结构的剖视 图。
[0056] 图2是从C向观察图1所示的第一实施方式的燃烧烧嘴的图。
[0057] 图3是用于说明原料粉体导入管与烧嘴主体的中心轴的位置关系的燃烧烧嘴的 示意性剖视图。
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