燃烧烧嘴、烧嘴装置及原料粉体加热方法_3

文档序号:8908973阅读:来源:国知局
嘴11的前端21A朝下地加热原料粉体时,角度0小于10度,则燃烧 烧嘴11被长条化。
[0113] 另外,当使燃烧烧嘴11的前端21A朝下地加热原料粉体时,角度0为60度以上, 则可能原料粉体导入管27内被原料粉体堵塞。
[0114] 另外,更优选地,使原料粉体导入管27的中心轴B与第三环状部件33的外表面所 成的角度9为10度以上且小于45度即可。
[0115] 若角度0为45度以上,则可能原料粉体导入管27颤动,因此可能原料粉体的分 散性下降。
[0116] 此外,从易于进行燃烧烧嘴11的设计和燃烧烧嘴11的制造的观点或原料粉体导 入管27的堵塞的观点来看,角度0最优选为30度。
[0117] 原料粉体导入管27的形状可以是圆筒形状,也可以为方形筒形状。
[0118] 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。
[0119] 图4是用于说明在图3所示的原料粉体导入管与烧嘴主体的中心轴的位置关系 时,使原料粉体的分散性均匀化的燃烧烧嘴的示意性剖视图。
[0120] 图5是用于说明在使用从原料粉体导入管的中心轴延伸的轴与烧嘴主体的中心 轴相交的结构的燃烧烧嘴时,使原料粉体的分散性恶化的燃烧烧嘴的示意性剖视图。
[0121] 即,图3和图4为适用本发明的结构的燃烧烧嘴,图5为未适用本发明的结构的燃 烧烧嘴。
[0122] 在图3~图5中,仅图示说明中所需的结构要素。另外,在图3~图5中,对与图1 和图2所不的燃烧烧嘴11相同的结构部分使用相同的附图标记。图3和图4所不的x表 示从原料粉体导入管27的中心轴B延长的轴B1与烧嘴主体21的中心轴A的距离(以下, 称为"距离X")。
[0123] 本发明者们研宄的结果,以原料粉体导入管27的内径d(当原料粉体导入管27的 形状为圆筒形状时为内径,当原料粉体导入管27的形状为方形筒形状时为相对的内壁间 的宽度)与第二环状部件32的外径巾的关系满足下述(2)式的方式,构成原料粉体导入 管27和第二环状部件32即可。
[0124] <i> > 2d(2)
[0125] 通过使原料粉体导入管27的内径d与第二环状部件32的外径巾的关系满足上 述(2)式,从而能够使原料粉体与第二环状部件32的外壁32A切实地碰撞。
[0126] 另外,发明者们进一步研宄的结果,以原料粉体导入管27的内径d与第二环状部 件32的外径巾的关系满足下述(3)式,并且如图3所示,原料粉体导入管27的内壁面27a 的延长全部通过从烧嘴主体21的中心轴A至<i>的2^分之一的距离的范围内的方式配置 原料粉体导入管27即可。
[0127] (|> > 2V2xd ( 3 )
[0128] 通过以原料粉体导入管27的内壁面27a的延长全部通过从烧嘴主体21的中心轴 A至巾的2^分之一的距离的范围内的方式配置原料粉体导入管27,从而能够抑制原料粉 体沿第二环状部件32的外壁32A流动,因此能够使原料粉体充分分散。由此,能够在火焰 区域中,充分加热原料粉体。
[0129] 原料粉体导入管27以相对于烧嘴主体21的中心轴A旋转对称的方式,在第三环 状部件33上设置多个即可(具体而言,为两个以上且为偶数个)(参照图2)。
[0130] 如此,通过以旋转对称的方式在第三环状部件33上设置两个以上的原料粉体导 入管27,从而能够减小残留的原料粉体的不均匀,使其旋转对称地平均化。
[0131]由此,能够将原料粉体以进一步分散的状态投入到火焰区域,从而能够进一步高 效地加热粉体。
[0132]另外,多个原料粉体导入管27被配置为从原料粉体导入管27的中心轴B延伸的 轴B1与烧嘴主体21的中心轴A不相交,从而如图4所示,第二环状部件32的外壁32A中 的原料粉体的碰撞位置被固定化为右旋方向或左旋方向,因此能够通过旋转对称消除在原 料粉体的碰撞后残留的原料粉体的不均匀,能够从原料粉体喷出口 53 (参照图1和图2)喷 出充分分散的原料粉体。
[0133] 如图5所示,当将原料粉体导入管27配置为烧嘴主体21的中心轴A与从原料粉 体导入管27的中心轴B延伸的轴B1相交时,因受到原料粉体的碰撞位置的微小的变化的 影响而未确定原料粉体沿右旋方向或左旋方向的哪个方向分散。
[0134]因此,即使旋转对称地配置多个原料粉体导入管27,也因相邻的原料粉体导入管 27的不均匀相互重叠而原料粉体的分散性下降。
[0135] 原料粉体导入口 28被设置在原料粉体导入管27的外壁上。原料粉体导入口 28 与原料粉体供给源18连接。原料粉体导入口 28使从原料粉体供给源18供给的原料粉体 导入到原料粉体导入管27中。
[0136] 第一助燃性流体供给源12以能够向第一环状部件31内供给第一助燃性流体的状 态与第一环状部件31连接。作为第一助燃性流体,例如可使用助燃性气体。作为该助燃性 气体,例如可使用氧气、空气或将这些混合的气体。
[0137] 燃料流体供给源14以能够向燃料流体导入口 23供给燃料流体的状态与燃料流体 导入口 23连接。作为燃料流体,例如可使用沼气、液化煤气、民用煤气、液化石油气(LPG, Liquefiedpetroleumgas)等气体燃料、灯油和原油等液体燃料或被气体运送的微煤粉等 固体燃料以及组合这些中的多个的组合物。
[0138] 第二助燃性流体供给源16以能够向助燃性流体导入口 25内供给第二助燃性流体 的状态与助燃性流体导入口 25连接。作为第二助燃性流体,例如可使用助燃性气体。作为 该助燃性气体,例如可使用氧气、空气或将这些混合的气体。
[0139] 原料粉体供给源18以能够向原料粉体导入口 28供给原料粉体的状态与原料粉体 导入口 28连接。
[0140] 在此,对本发明中的"原料粉体"进行说明。所谓本发明中的原料粉体为需要加热 的粉体,是指粒径为l〇mm以下的固体或没有布朗运动的粒径为lOnm以上的固体。
[0141]另外,本发明中的原料粉体还包含凝胶状的物质、液体或气体固化的物质或组合 这些的物质、被称为粉尘、粉粒体、微粉、超微粉的物质、接合这些中的两种以上的物质以及 这些成为块状的物质。
[0142]进一步,本发明中的原料粉体还包含例如金属或金属化合物、陶瓷、垃圾、玻璃、微 煤粉、固体燃料、小麦粉等食料粉、水、水溶液、有机溶剂、液体燃料等物质固化的物质、这些 原料粉或原料液滴固化的物质、这些生成物或组合这些中的多个的组合物。
[0143]另外,还包含通过燃烧烧嘴11所形成的火焰的加热而燃烧、氧化、还原、化学反 应、熔融、蒸发和升华的任一现象导致的形态变化的物质。
[0144] 载气供给源19经由设置于原料粉体导入管27的未图示的导入口,向原料粉体导 入管27内根据需要供给用于输送原料粉体的载气。作为载气,例如可使用氧气或空气等助 燃性气体、民用煤气、沼气以及LPG等燃性气体、氮气等惰性气体或组合这些的气体等。
[0145]当铅直向下地使用燃烧烧嘴11时(当使烧嘴主体21的中心轴A的方向与铅直 方向一致地使用时),能够自由下落地喷出原料粉体,因此不需要载气供给源19,在该情况 下,也可以根据需要,设置载气供给源19,并通过载气喷出原料粉体。
[0146]此外,在原料粉体的供给中使用载气的情况下,优选载气的供给量(流量)设定为 从燃烧烧嘴11喷射出的载气的喷出速度为5m/sec以下,更优选为2m/sec以下即可。
[0147] 如此,通过以与以往高速喷出原料粉体时的载气的喷出速度(lOm/sec以上)相比 慢的5m/sec以下或更慢的2m/sec以下的喷出速度,与载气一起从原料粉体喷出口 53喷出 原料粉体,从而能够抑制原料粉体的喷出速度,因此能够充分加热从原料粉体喷出口 53喷 出的原料粉体。
[0148]根据第一实施方式的烧嘴装置,通过以使原料粉体导入管27的中心轴B与第二环 状部件32的外表面32a所成的角度0为大于0度且小于90度,并且从原料粉体导入管27 的中心轴B延伸的轴B1与烧嘴主体21的中心轴A不相交的方式配置原料粉体导入管27, 从而能够使原料粉体与第二环状部件32的外壁32A碰撞,以在原料粉体供给路径43内沿 原料粉体供给路径43的周向(左右方向)均匀地分散原料粉体。
[0149] 由此,能够从原料粉体喷出口53喷出经分散的原料粉体,因此能够通过火焰区域 高效地加热原料粉体。
[0150]另外,由于原料粉体的分散中无需使用高速的气流(运送用气体),因此燃烧烧嘴 11的结构不会复杂。
[0151]即,通过简单的结构提高从原料粉体喷出口 53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。
[0152] 接下来,参照图1和图2,对第一实施方式的原料粉体加热方法进行说明。
[0153] 首先,通过从第一和第二助燃性流体喷出口 51、54喷出第一和第二助燃性气体, 并且从燃料流体喷出口 52喷出燃料流体,从而在烧嘴主体21的前端21A形成火焰。
[0154]接着,经由原料粉体导入口28,向原料粉体导入管27内导入原料粉体。
[0155] 接着,从以大于0度且小于90度的角度0倾斜的方向且与烧嘴主体21的中心轴 A不相交的方向,对原料粉体供给路径43导入被导入到原料粉体导入管27中的原料粉体 (原料粉体导入工序)。
[0156] 之后,使被导入到原料粉体供给路径43中的原料粉体与第二环状部件32的外壁 32A碰撞。由此,能够在原料粉体供给路径43内均匀地分散原料粉体。
[0157] 接着,将由原料粉体供给路径43供给的原料粉体从原料粉体喷出口 53喷出,并通 过火焰(火焰区域)对原料粉体进行加热(加热工序)。
[0158] 根据第一实施方式的原料粉体加热方法,具有原料粉体导入工序和加热工序,从 而能够使原料粉体与第二环状部件32的外壁32A碰撞,以在原料粉体供给路径43内沿原 料粉体供给路径43的周向(左右方向)均匀地分散原料粉体,其中,所述原料粉体导入工 序从相对于呈圆筒状的原料粉体供给路径43以大于0度且小于90度的角度0倾斜的方 向且与烧嘴主体21的中心轴A不相交的方向,向原料粉体供给路径43导入原料粉体,所述 加热工序将由原料粉体供给路径43供给的原料粉体从原料粉体喷出口 53喷出,并通过火 焰(火焰区域)加热原料粉体。
[0159] 由此,能够从原料粉体喷出口 53喷出经分散的原料粉体,从而能够通过火焰区域 高效地加热原料粉体。
[0160]另外,由于原料粉体的分散中无需使用高速的气流(运送用气体),因此燃烧烧嘴 11的结构不会复杂。
[0161] 即,通过简单的结构提高从原料粉体喷出口 53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。
[0162](第二实施方式)
[0163] 图6是示意性地表示本发明第二实施方式所涉及的烧嘴装置的大致结构的剖视 图。在图6中,对与图1所示的第一实施方式的烧嘴装置10相同的结构部分使用相同的附 图标记。
[0164] 参照图6,代替构成第一实施方式的烧嘴装置10的燃烧烧嘴11,第二实施方式的 烧嘴装置 60具有燃烧烧嘴61,并且具有原料粉体分配器62,除此以外,构成为与烧嘴装置 10相同。
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