JP7554136B2 - Spray Pyrolysis Equipment - Google Patents
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Description
本発明は、噴霧熱分解装置に関する。 The present invention relates to a spray pyrolysis device.
中空粒子の製造装置として噴霧熱分解法を活用した製造装置が使用されている。この製法に用いる内燃式の噴霧熱分解装置は、垂直管からなる炉本体を有する。炉本体の外周面のいずれかの部位に燃焼管が接続され、その燃焼管に、燃焼ガスを生成するための燃焼バーナーが設置される。炉本体には、水溶液を噴霧するための噴霧装置(噴霧ノズル)が設置される。ここで用いるノズルは2流体、3流体ないし4流体ノズルと呼ばれるものであり、水溶液を圧縮空気と同時に先端から噴出してミスト化し、微小粒子を形成する。この微小粒子が炉本体内で乾燥され、製品となる。目標の比重や粒度を得るため、処理条件として、一定以上の処理時間と処理温度が必要である。 A manufacturing device that utilizes the spray pyrolysis method is used to manufacture hollow particles. The internal combustion spray pyrolysis device used in this manufacturing method has a furnace body consisting of a vertical tube. A combustion tube is connected to one part of the outer periphery of the furnace body, and a combustion burner for generating combustion gas is installed in the combustion tube. A spray device (spray nozzle) for spraying an aqueous solution is installed in the furnace body. The nozzle used here is called a two-fluid, three-fluid, or four-fluid nozzle, and the aqueous solution is sprayed from the tip simultaneously with compressed air to form a mist and fine particles. These fine particles are dried inside the furnace body and become the product. In order to obtain the target specific gravity and particle size, a certain level of processing time and processing temperature are required as processing conditions.
一般的に、内燃式の噴霧熱分解装置は、外熱式の噴霧熱分解装置に比べ、ミスト起因のガスの他、燃焼バーナーで生成された燃焼ガスも炉本体に流れ込むため、炉本体内のトータルガス量が多くなる。よって炉本体内のガス流速が速まり、粒子の目標とする処理時間(炉内滞留時間)を確保できなくなるという問題がある。それに伴い、溶融が不十分で強度の低い粒子が生じてしまう。これに対しては、装置を大型化する、又は特許文献1~3のように、複数の燃焼バーナーを配置し、炉本体内に旋回流を発生させ、粒子を炉本体内に長く滞留させることで解決できる。これにより、同時に炉本体内での温度ムラも抑制できる。 In general, compared to externally heated spray pyrolysis devices, internal combustion spray pyrolysis devices have a larger total gas volume in the furnace body because not only gas caused by mist but also combustion gas generated by the combustion burner flows into the furnace body. This causes a problem that the gas flow rate in the furnace body increases and the target processing time (residence time in the furnace) of the particles cannot be secured. As a result, particles are generated that are not sufficiently melted and have low strength. This can be solved by making the device larger, or by arranging multiple combustion burners as in Patent Documents 1 to 3, generating a swirling flow in the furnace body and allowing the particles to remain in the furnace body for a long time. This also makes it possible to suppress temperature unevenness in the furnace body.
しかしながら、燃焼バーナーで炉本体内に旋回流を発生させる場合にも、燃焼バーナーと噴霧装置の位置関係によっては燃焼ガスと粒子の熱交換が十分行われず、粒子密度が高く且つ強度の低い中空粒子となることがあった。 However, even when a swirling flow is generated inside the furnace body using a combustion burner, depending on the relative positions of the combustion burner and the spray device, heat exchange between the combustion gas and the particles may not be sufficient, resulting in hollow particles with high particle density and low strength.
よって、本発明の目的は、粒子密度が低く且つ強度の高い中空粒子を製造できる噴霧熱分解装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a spray pyrolysis device capable of producing hollow particles with low particle density and high strength.
本発明の噴霧熱分解装置は、垂直管からなる炉本体と、
前記炉本体の外周面に接続された少なくとも一つの燃焼管と、
前記燃焼管の前記炉本体とは反対側の端部に配置され、前記炉本体に向かって火炎を生じさせる燃焼バーナーと、
前記炉本体の底部の管軸上に配置され、上向きに水溶液を噴霧する噴霧ノズルと、を備え、
前記燃焼管は、前記燃焼管からの燃焼ガスの吐出方向が前記炉本体の管軸と交差しないように配置されており、
前記燃焼管は、前記炉本体との接続部に絞りを有し、
前記吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、前記吐出方向と前記炉本体の管軸との交点Bが、前記噴霧ノズルの先端Aに対して、前記炉本体の内径の1/2倍下方を下限とし、且つ前記炉本体の内径の3倍上方を上限として位置する。
The spray pyrolysis apparatus of the present invention comprises a furnace body consisting of a vertical tube,
At least one combustion tube connected to the outer circumferential surface of the furnace body;
A combustion burner is disposed at an end of the combustion tube opposite to the furnace body and generates a flame toward the furnace body;
A spray nozzle is disposed on the tube axis at the bottom of the furnace body and sprays the aqueous solution upward;
The combustion tube is arranged so that the discharge direction of the combustion gas from the combustion tube does not intersect with the tube axis of the furnace body,
The combustion tube has a throttle at a connection portion with the furnace body,
When viewed from a direction perpendicular to the discharge direction and horizontally, the intersection B between the discharge direction and the tube axis of the furnace body is located with a lower limit of 1/2 times the inner diameter of the furnace body below the tip A of the spray nozzle and an upper limit of 3 times the inner diameter of the furnace body above the tip A of the spray nozzle.
この構成によれば、燃焼ガスの吐出方向と炉本体の管軸をずらすことで、燃焼管から吐出された燃焼ガスが炉本体を通過する際、真上に上昇するのではなく、旋回流を生じて上昇することとなる。炉本体に噴霧されたミストや粒子は、この旋回流に乗って炉本体内を上昇し、十分な反応時間(処理時間)を確保できる。また、燃焼ガスの吐出方向と炉本体の管軸との交点Bが、噴霧ノズルの先端Aに対して上記の範囲に位置するように、燃焼管を配置することで、噴霧ノズルから噴霧されたミストや粒子を旋回流によって十分に分散させることができる。その結果、燃焼ガスと粒子の熱交換が十分に行われ、粒子密度が低く且つ強度の高い中空粒子を製造できる。 According to this configuration, by misaligning the direction of combustion gas discharge and the tube axis of the furnace body, when the combustion gas discharged from the combustion tube passes through the furnace body, it does not rise straight up, but rather creates a swirling flow and rises. The mist and particles sprayed into the furnace body rise inside the furnace body on this swirling flow, ensuring sufficient reaction time (processing time). In addition, by positioning the combustion tube so that the intersection B between the direction of combustion gas discharge and the tube axis of the furnace body is located within the above range relative to the tip A of the spray nozzle, the mist and particles sprayed from the spray nozzle can be sufficiently dispersed by the swirling flow. As a result, sufficient heat exchange is performed between the combustion gas and the particles, and hollow particles with low particle density and high strength can be produced.
また、本発明の噴霧熱分解装置において、前記燃焼管は、鉛直方向において互いに異なる位置に複数群備えられており、
前記複数の燃焼管群は、前記噴霧ノズルに鉛直方向において最も近接する第1の燃焼管群を含み、
前記第1の燃焼管群に属する燃焼管からの第1の吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、前記第1の吐出方向と前記炉本体の管軸との交点B1が、前記噴霧ノズルの先端Aに対して、前記炉本体の内径の1/2倍下方を下限とし、且つ前記炉本体の内径の1/2倍上方を上限として位置し、
前記第1の燃焼管群以外の燃焼管群は、前記第1の燃焼管群よりも上方に位置する、という構成でもよい。
In the spray pyrolysis apparatus of the present invention, the combustion tubes are provided in a plurality of groups at different positions in the vertical direction,
the plurality of combustion tube groups includes a first combustion tube group that is closest to the spray nozzle in a vertical direction,
When viewed from a direction perpendicular to a first discharge direction from the combustion tubes belonging to the first combustion tube group and from a horizontal direction, an intersection B1 between the first discharge direction and a tube axis of the furnace body is located at a lower limit of 1/2 times the inner diameter of the furnace body and an upper limit of 1/2 times the inner diameter of the furnace body with respect to a tip A of the spray nozzle,
The combustion tube groups other than the first combustion tube group may be positioned above the first combustion tube group.
この構成によれば、複数の燃焼管から吐出される燃焼ガスを互いに連動させることで、炉本体内に十分な旋回流を生じさせることができる。また、複数の燃焼管を設けることで、炉本体の放散熱分の熱量を付与することができ、中空粒子の合成に必要な温度と保持時間を再現性よく、安定して確保できる。 With this configuration, the combustion gas discharged from the multiple combustion tubes can be linked together to generate a sufficient swirling flow within the furnace body. In addition, by providing multiple combustion tubes, it is possible to provide heat equivalent to the heat dissipated by the furnace body, and the temperature and retention time required for the synthesis of hollow particles can be reproducibly and stably ensured.
また、本発明の噴霧熱分解装置において、前記絞りの吐出口の内径は、前記炉本体の内径の1/2以下である、という構成でもよい。 In addition, in the spray pyrolysis apparatus of the present invention, the inner diameter of the outlet of the throttle may be 1/2 or less of the inner diameter of the furnace body.
絞りを設けることで、燃焼管から吐出される燃焼ガスの流速を上げることができる。例えば、組成を変えて焼成温度を下げた際には、燃焼バーナーの焚き量が下がるため、燃焼ガス量の低下に伴って燃焼管から吐出される燃焼ガスの流速が下がり、旋回流が不十分となる。そのため、絞りを設けることで、焼成温度を下げた際において燃焼ガス量が減少した場合でも、燃焼管から吐出される燃焼ガスの流速が維持され、十分な旋回流を生じさせることができる。 By providing a throttle, the flow rate of the combustion gas discharged from the combustion tube can be increased. For example, when the composition is changed and the firing temperature is lowered, the amount of fuel fired by the combustion burner is reduced, and the flow rate of the combustion gas discharged from the combustion tube decreases as the amount of combustion gas decreases, resulting in insufficient swirling flow. Therefore, by providing a throttle, the flow rate of the combustion gas discharged from the combustion tube can be maintained and sufficient swirling flow can be generated, even if the amount of combustion gas decreases when the firing temperature is lowered.
以下、噴霧熱分解装置における一実施形態について、図1~図5を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。 Below, one embodiment of the spray pyrolysis apparatus will be described with reference to Figures 1 to 5. Note that in each figure, the dimensional ratios in the drawing do not necessarily match the actual dimensional ratios, and the dimensional ratios between the drawings do not necessarily match either.
図1は、本発明に係る噴霧熱分解装置の一例を示す断面概略図である。図2は、本発明に係る噴霧熱分解装置の一例を示す平面図である。本実施形態の噴霧熱分解装置100は、内燃式であり、垂直管からなる炉本体1と、炉本体1の外周面に接続された少なくとも一つの燃焼管2と、を備える。 Figure 1 is a cross-sectional schematic diagram showing an example of a spray pyrolysis apparatus according to the present invention. Figure 2 is a plan view showing an example of a spray pyrolysis apparatus according to the present invention. The spray pyrolysis apparatus 100 of this embodiment is an internal combustion type, and is equipped with a furnace body 1 consisting of a vertical tube, and at least one combustion tube 2 connected to the outer circumferential surface of the furnace body 1.
炉本体1及び燃焼管2の外壁の材質は、耐熱性のある金属、例えば鉄、ステンレス、インコネル、ハステロイ、チタン等であるのが好ましい。炉本体1及び燃焼管2は、略円筒形であるのが、フランジによる連結が行える点、炉本体1内の断面方向の温度ムラ、炉本体1及び燃焼管2からの、断面方向の放散熱ムラが抑えられる点で好ましい。 The material of the outer walls of the furnace body 1 and the combustion tube 2 is preferably a heat-resistant metal, such as iron, stainless steel, Inconel, Hastelloy, titanium, etc. The furnace body 1 and the combustion tube 2 are preferably substantially cylindrical in shape, since they can be connected by flanges, and they suppress temperature unevenness in the cross-sectional direction within the furnace body 1 and unevenness in heat dissipation in the cross-sectional direction from the furnace body 1 and the combustion tube 2.
また、炉本体1及び燃焼管2の内壁の材質は、必要な耐熱性を有する材質であれば良く、セラミックス、金属、レンガ、不定形耐火物などを用いることができる。 The material for the furnace body 1 and the inner wall of the combustion tube 2 may be any material that has the necessary heat resistance, such as ceramics, metal, bricks, and castable refractories.
炉本体1は、鉛直方向に延びる垂直管からなる。燃焼管2は、鉛直下向きを0°とし、炉本体1に対し、5~90°の角度で接続されるのが好ましい。この角度が5°以上であると、旋回流の速度が十分に高くなり、炉本体1内に不均一な乱流の発生が防止でき、得られる粒子特性のばらつきを抑制することができる。前記角度が90°以下であると、熱風の排出が促進され熱のこもりを抑制できる。 The furnace body 1 consists of a vertical tube extending in the vertical direction. The combustion tube 2 is preferably connected to the furnace body 1 at an angle of 5 to 90 degrees, with the vertical downward angle being 0 degrees. If this angle is 5 degrees or more, the speed of the swirling flow is sufficiently high, preventing the occurrence of non-uniform turbulence within the furnace body 1 and suppressing the variation in the resulting particle characteristics. If the angle is 90 degrees or less, the exhaust of hot air is promoted and heat build-up can be suppressed.
燃焼管2の炉本体1とは反対側の端部2aには、炉本体1に向かって火炎を生じさせる燃焼バーナー3が配置されている。燃焼バーナー3に用いる燃料としては、液体燃料及び気体燃料のいずれも用いることができる。具体的には、LPG、都市ガス、気化した有機物などの気体燃料や灯油、軽油、重油、再生油などの液体燃料を用いることができる。 At the end 2a of the combustion tube 2 opposite the furnace body 1, a combustion burner 3 is disposed, which generates a flame toward the furnace body 1. Either liquid fuel or gaseous fuel can be used as fuel for the combustion burner 3. Specifically, gaseous fuels such as LPG, city gas, and vaporized organic matter, and liquid fuels such as kerosene, light oil, heavy oil, and recycled oil can be used.
燃焼管2の長さは、燃焼バーナー3から生じた火炎が直接噴霧ミストに接触しない長さとするのが好ましい。ただし、燃焼バーナー3から生じた火炎と噴霧ミストとの距離が長すぎると熱効率が十分でなくなる。 The length of the combustion tube 2 is preferably such that the flame generated by the combustion burner 3 does not come into direct contact with the spray mist. However, if the distance between the flame generated by the combustion burner 3 and the spray mist is too long, the thermal efficiency will be insufficient.
炉本体1の底部には、上向きに水溶液を噴霧する噴霧ノズル4が配置されている。噴霧ノズル4は、炉本体1の管軸1c上に配置される。噴霧ノズル4は2~4流体ノズルであるのが好ましく、また、キャリアーエアとして、圧縮空気を用いて、噴霧ミストの周辺に空気のシールドが形成されるように噴霧ノズル4を二重にして、水溶液を噴霧しても良い。また、噴霧ノズル4は、耐熱性を考慮し、必要に応じて断熱材等で保護しても良い。 At the bottom of the furnace body 1, a spray nozzle 4 is disposed, which sprays the aqueous solution upward. The spray nozzle 4 is disposed on the tube axis 1c of the furnace body 1. The spray nozzle 4 is preferably a 2-4 fluid nozzle, and the aqueous solution may be sprayed using compressed air as carrier air, with the spray nozzle 4 being doubled so that an air shield is formed around the spray mist. In addition, the spray nozzle 4 may be protected with insulation, etc., as necessary, taking heat resistance into consideration.
燃焼管2は、端部2bで炉本体1に接続されている。この燃焼管2の炉本体1との接続部には、絞り21が設けられている。絞り21はテーパ状となっており、内径が炉本体1へ向かって徐々に小さくなっている。絞り21を設けることで、燃焼管2から吐出される燃焼ガスの流速を上げることができる。絞り21の吐出口21aの内径d21(図2を参照)は、炉本体1の内径d1(図1を参照)の1/2以下とするのが好ましい。 The combustion tube 2 is connected to the furnace body 1 at the end 2b. A constriction 21 is provided at the connection of the combustion tube 2 with the furnace body 1. The constriction 21 is tapered, and the inner diameter gradually decreases toward the furnace body 1. By providing the constriction 21, the flow rate of the combustion gas discharged from the combustion tube 2 can be increased. The inner diameter d21 (see Figure 2) of the discharge port 21a of the constriction 21 is preferably 1/2 or less of the inner diameter d1 (see Figure 1) of the furnace body 1.
なお、本願明細書における「絞り」は、燃焼管2の吐出口近傍の流速を上げることができる構造であればよく、本実施形態のようなテーパ状の絞り21に限定されない。「絞り」は、例えば、燃焼管2の断面積を局所的に小さくすることで、燃焼管2の吐出口近傍の流速を上げる絞り状構造でもよい。 The "throttle" in this specification may be any structure capable of increasing the flow rate near the discharge port of the combustion tube 2, and is not limited to the tapered throttle 21 as in this embodiment. The "throttle" may be, for example, a throttle-like structure that increases the flow rate near the discharge port of the combustion tube 2 by locally reducing the cross-sectional area of the combustion tube 2.
絞り21は、燃焼管2の端部2b側に設けられればよく、絞り21の吐出口21aの位置は、燃焼管2の吐出口(図3を参照)、燃焼管2の内部(図4を参照)、及び炉本体1の内部(図2を参照)の何れでもよい。絞り21の材質は、耐熱煉瓦、耐火煉瓦や不定形耐火物、セラミックス、金属等が使用でき、使用温度や使用環境等から適宜選定される。 The orifice 21 may be provided on the end 2b side of the combustion tube 2, and the position of the outlet 21a of the orifice 21 may be any of the outlet of the combustion tube 2 (see FIG. 3), the inside of the combustion tube 2 (see FIG. 4), and the inside of the furnace body 1 (see FIG. 2). The material of the orifice 21 may be heat-resistant bricks, fire-resistant bricks, amorphous refractories, ceramics, metals, etc., and is appropriately selected based on the operating temperature, operating environment, etc.
絞り21の勾配θは、特に限定されないが、燃焼バーナー3から発生した燃焼ガスの流れ易さ(絞り21による抵抗)や燃焼管2内の蓄熱(勾配θが大きいと、燃焼ガスの抵抗が大きくなり燃焼管2内に熱が籠る)を考慮し、5~75°が好ましい。 The gradient θ of the orifice 21 is not particularly limited, but taking into consideration the ease of flow of the combustion gas generated by the combustion burner 3 (resistance due to the orifice 21) and the heat storage in the combustion tube 2 (if the gradient θ is large, the resistance of the combustion gas increases and heat is trapped inside the combustion tube 2), a gradient θ between 5 and 75° is preferable.
燃焼管2は、図2の平面図に示すように、燃焼管2からの燃焼ガスの吐出方向20が炉本体1の管軸1cと交差しないように配置されている。本実施形態では、燃焼ガスの吐出方向20は、燃焼管2の管軸方向であり、また絞り21の軸心方向でもある。 As shown in the plan view of FIG. 2, the combustion tube 2 is arranged so that the discharge direction 20 of the combustion gas from the combustion tube 2 does not intersect with the tube axis 1c of the furnace body 1. In this embodiment, the discharge direction 20 of the combustion gas is the tube axis direction of the combustion tube 2 and also the axial direction of the throttle 21.
このように燃焼ガスの吐出方向20と炉本体1の管軸1cをずらすことで、燃焼管2から吐出された燃焼ガスが炉本体1を通過する際、真上に上昇するのではなく、旋回流を生じて上昇することとなる。炉本体1に噴霧されたミストや粒子は、この旋回流に乗って炉本体1内を上昇し、十分な反応時間(処理時間)を確保できる。 By misaligning the combustion gas discharge direction 20 and the tube axis 1c of the furnace body 1 in this way, when the combustion gas discharged from the combustion tube 2 passes through the furnace body 1, it does not rise straight up, but rather creates a swirling flow and rises. The mist and particles sprayed into the furnace body 1 ride this swirling flow and rise within the furnace body 1, ensuring sufficient reaction time (treatment time).
なお、燃焼ガスの吐出方向20は、炉本体1の内周面の接線方向と平行であるのが好ましい。これにより、燃焼ガスによって旋回流を効率的に発生させることができる。 The discharge direction 20 of the combustion gas is preferably parallel to the tangent direction of the inner circumferential surface of the furnace body 1. This allows the combustion gas to efficiently generate a swirling flow.
図5は、燃焼管2と噴霧ノズル4の位置関係を説明するための概略図である。なお、図5では、説明の便宜のため絞り21を省略している。燃焼ガスの吐出方向20に垂直な方向且つ水平方向、具体的には図5の紙面に垂直な方向から見たとき、吐出方向20と炉本体1の管軸1cとの交点Bが、噴霧ノズル4の先端Aに対して、炉本体1の内径d1の1/2倍下方を下限とし、且つ炉本体1の内径d1の3倍上方を上限として位置する。交点Bを先端Aに対して内径d1の1/2倍下方よりも下に配置すると、ノズル先端部(ミスト吐出後の周囲部)の温度が低くなり、ミストの乾燥速度が遅くなるため、ミストの炉壁への衝突やミスト同士が干渉し、粒子の品質が低下する。ノズル先端部の温度を上げるため、燃焼バーナー3の出力を増加させると、炉本体1の内部の温度(炉内温度)が高くなり過ぎて、粒子の品質が低下する。
また、交点Bを先端Aに対して内径d1の3倍上方よりも上に配置すると、噴霧ノズル4から噴霧されたミストや粒子を旋回流によって十分に分散させることができない。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the combustion tube 2 and the spray nozzle 4. In FIG. 5, the throttle 21 is omitted for convenience of explanation. When viewed in a direction perpendicular to the discharge direction 20 of the combustion gas and in a horizontal direction, specifically, in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5, the intersection B between the discharge direction 20 and the tube axis 1c of the furnace body 1 is located at a lower limit of 1/2 times the inner diameter d1 of the furnace body 1 and an upper limit of 3 times the inner diameter d1 of the furnace body 1 with respect to the tip A of the spray nozzle 4. If the intersection B is located below the lower limit of 1/2 times the inner diameter d1 of the tip A, the temperature of the nozzle tip (the surrounding area after the mist is discharged) will be lowered, and the drying speed of the mist will be slowed, so that the mist will collide with the furnace wall or the mist will interfere with each other, resulting in a deterioration in the quality of the particles. If the output of the combustion burner 3 is increased in order to raise the temperature of the nozzle tip, the temperature inside the furnace body 1 (furnace temperature) will become too high, resulting in a deterioration in the quality of the particles.
Furthermore, if the intersection point B is located above the tip A by more than three times the inner diameter d1, the mist or particles sprayed from the spray nozzle 4 cannot be sufficiently dispersed by the swirling flow.
噴霧熱分解装置100の上部には、生成した中空粒子を回収するためのバグフィルターを設置することができる。また、このバグフィルターの前段に、バグフィルターの負荷低減、粗粒や異物回収のため、サイクロンを配置しても良く、この他に、熱交換器を配置すると余熱利用や排ガス量の低減ができるため好ましい。また、バグフィルターの後段に、必要に応じて、スクラバーなどの除塵、浄化設備を配置しても良い。 A bag filter can be installed on top of the spray pyrolysis device 100 to collect the hollow particles produced. A cyclone can be installed in front of the bag filter to reduce the load on the bag filter and collect coarse particles and foreign matter. In addition, it is preferable to install a heat exchanger, as this allows for the use of residual heat and the reduction of exhaust gas volume. A dust removal and purification device such as a scrubber can be installed after the bag filter as necessary.
本実施形態の噴霧熱分解装置100を用いれば、噴霧されたミストや粒子が旋回流に乗って長時間反応炉中で反応するので、安定して微小中空粒子を効率良く得ることができる。無機酸化物の原料となる原料液を用いて噴霧熱分解する場合、原料液滴が直接火炎に接触しなければ、まず乾燥反応が進行し、ミストは中空粒子状になる。続いて熱分解反応が進行すれば、無機酸化物中空粒子が得られる。ここで、無機酸化物としては、例えば金属酸化物、アルミナ、シリカ、カルシア、マグネシア、アルミニウムおよびケイ素からなる酸化物等が挙げられ、より具体的には、アルミナ、シリカ、アルミニウムおよびケイ素からなる酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、カルシウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、リチウム酸化物、ホウ素酸化物、リン酸化物、ジルコニウム酸化物、バリウム酸化物、セリウム酸化物、イットリウム酸化物等が挙げられ、これら酸化物を組みあわせた複合酸化物も挙げられる。 By using the spray pyrolysis device 100 of this embodiment, the sprayed mist and particles are carried by the swirling flow and react in the reactor for a long time, so that it is possible to stably and efficiently obtain fine hollow particles. When spray pyrolysis is performed using a raw material liquid that is a raw material for inorganic oxides, if the raw material droplets do not directly contact the flame, a drying reaction will proceed first, and the mist will become hollow particles. If the pyrolysis reaction proceeds next, inorganic oxide hollow particles will be obtained. Here, examples of inorganic oxides include metal oxides, alumina, silica, calcia, magnesia, oxides made of aluminum and silicon, and more specifically, oxides made of alumina, silica, aluminum and silicon, titanium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, sodium oxide, potassium oxide, lithium oxide, boron oxide, phosphorus oxide, zirconium oxide, barium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, and the like, and also include composite oxides that combine these oxides.
これらの酸化物を構成する元素の原料を溶解あるいは分散する溶媒としては、水及び有機溶媒が挙げられるが、環境への影響、製造コストの点から水が好ましく、溶液のpH調整剤として、酸やアルカリを添加しても良い。酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、有機酸などを用いることができ、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸
化カリウムなどを用いても良い。
Examples of solvents for dissolving or dispersing the raw materials of the elements constituting these oxides include water and organic solvents, but water is preferred from the viewpoints of environmental impact and production costs, and an acid or alkali may be added as a pH adjuster for the solution. Examples of acids that can be used include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and organic acids, and examples of alkalis that can be used include sodium hydroxide, calcium hydroxide, and potassium hydroxide.
なお、図1~図5に示す例では、燃焼管2は一つのみであるが、燃焼管2は同じ高さに複数設けられてもよく、さらに、鉛直方向において互いに異なる位置に複数群設けられてもよい(以後、同じ高さに設けられた複数の燃焼管は第〇の燃焼管群と表記する。)。なお、同じ高さに燃焼管を一つのみ設けた場合にも「群」と称する。複数の燃焼管2から吐出される燃焼ガスを互いに連動させることで、炉本体1内に十分な旋回流を生じさせることができる。また、複数の燃焼管2を設けることで、炉本体1の放散熱分の熱量を付与することができ、中空粒子の合成に必要な温度と保持時間を再現性よく、安定して確保できる。 In the example shown in Figures 1 to 5, there is only one combustion tube 2, but multiple combustion tubes 2 may be provided at the same height, and multiple groups may be provided at different positions in the vertical direction (hereinafter, multiple combustion tubes provided at the same height will be referred to as the 0th combustion tube group). Note that even when only one combustion tube is provided at the same height, it is still referred to as a "group." By linking the combustion gas discharged from the multiple combustion tubes 2 with each other, a sufficient swirling flow can be generated within the furnace body 1. In addition, by providing multiple combustion tubes 2, it is possible to provide heat equivalent to the heat dissipated by the furnace body 1, and the temperature and holding time required for the synthesis of hollow particles can be reproducibly and stably ensured.
図6は、第1の燃焼管2Aと第2の燃焼管2Bの二つの燃焼管を設けた例を示す。なお、図6では、説明の便宜のため絞り21を省略している。第1の燃焼管群に属する第1の燃焼管2Aは、第2の燃焼管群に属する第2の燃焼管2Bよりも噴霧ノズル4の近くに配置され、すなわち第1の燃焼管群は噴霧ノズル4に鉛直方向において最も近接して配置される。第1の燃焼管2Aからの燃焼ガスの吐出方向を第1の吐出方向20Aとする。このとき、第1の吐出方向20Aに垂直な方向且つ水平方向から見たとき、第1の吐出方向20Aと炉本体1の管軸1cとの交点B1が、噴霧ノズル4の先端Aに対して、炉本体1の内径d1の1/2倍下方を下限とし、且つ炉本体1の内径d1の1/2倍上方を上限として位置する。 Figure 6 shows an example in which two combustion tubes, a first combustion tube 2A and a second combustion tube 2B, are provided. For convenience of explanation, the orifice 21 is omitted in Figure 6. The first combustion tube 2A belonging to the first combustion tube group is disposed closer to the spray nozzle 4 than the second combustion tube 2B belonging to the second combustion tube group, that is, the first combustion tube group is disposed closest to the spray nozzle 4 in the vertical direction. The direction of discharge of the combustion gas from the first combustion tube 2A is the first discharge direction 20A. At this time, when viewed from a direction perpendicular to the first discharge direction 20A and from a horizontal direction, the intersection B1 of the first discharge direction 20A and the tube axis 1c of the furnace body 1 is located at a lower limit 1/2 times lower than the inner diameter d1 of the furnace body 1 and at an upper limit 1/2 times higher than the inner diameter d1 of the furnace body 1 with respect to the tip A of the spray nozzle 4.
また、第2の燃焼管2Bは、第1の燃焼管2Aよりも上方に配置される。第2の燃焼管2Bからの燃焼ガスの吐出方向を第2の吐出方向20Bとする。このとき、第2の吐出方向20Bに垂直な方向且つ水平方向から見たとき、第2の吐出方向20Bと炉本体1の管軸1cとの交点B2が、噴霧ノズル4の先端Aに対して、炉本体1の内径d1の3倍上方を上限として位置する。 The second combustion tube 2B is disposed above the first combustion tube 2A. The direction in which the combustion gas is discharged from the second combustion tube 2B is the second discharge direction 20B. When viewed from a direction perpendicular to the second discharge direction 20B and from a horizontal direction, the intersection B2 between the second discharge direction 20B and the tube axis 1c of the furnace body 1 is located above the tip A of the spray nozzle 4 by an upper limit of three times the inner diameter d1 of the furnace body 1.
なお、三つ以上の燃焼管群を設ける場合、第3以降の燃焼管群は、第2の燃焼管群よりも上方に配置される。また、例えば、第3の燃焼管群に属する燃焼管からの燃焼ガスの吐出方向を第3の吐出方向とすると、第3の吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、第3の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点は、交点B2に対して、炉本体1の内径d1の3倍上方を上限として位置する。第4以降の燃焼管群についても第3の燃焼管群と同様である。すなわち、nを3以上の整数とすると、第(n)の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点B(n)は、第(n-1)の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点B(n-1)に対して、炉本体1の内径d1の3倍上方を上限として位置する。 When three or more combustion tube groups are provided, the third and subsequent combustion tube groups are positioned above the second combustion tube group. For example, if the direction of combustion gas discharged from the combustion tubes belonging to the third combustion tube group is the third discharge direction, when viewed from a direction perpendicular to the third discharge direction and from a horizontal direction, the intersection point between the third discharge direction and the tube axis 1c of the furnace body 1 is located at an upper limit three times the inner diameter d1 of the furnace body 1 relative to the intersection point B2. The fourth and subsequent combustion tube groups are similar to the third combustion tube group. In other words, if n is an integer of 3 or more, the intersection point B(n) between the (n)th discharge direction and the tube axis 1c of the furnace body 1 is located at an upper limit three times the inner diameter d1 of the furnace body 1 relative to the intersection point B(n-1) between the (n-1)th discharge direction and the tube axis 1c of the furnace body 1.
以下、本発明についてさらに詳細に説明するために具体的な実施例等を示すが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 Specific examples are presented below to explain the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1~4
図7に示す炉本体1と燃焼管2を有する噴霧熱分解装置を設置した。炉本体1の内径は500mmとした。燃焼管2の内径は500mmとし、絞り構造(絞り部長さ400mm、勾配17°)により燃焼管2の出口近傍の内径を250mmとした。燃焼管2の材質は母材に鋼材、内張の耐火材として不定形耐火物を用いた。
Examples 1 to 4
A spray pyrolysis apparatus having a furnace body 1 and a combustion tube 2 as shown in Fig. 7 was installed. The inner diameter of the furnace body 1 was 500 mm. The inner diameter of the combustion tube 2 was 500 mm, and the inner diameter near the outlet of the combustion tube 2 was 250 mm due to a tapered structure (throttled portion length 400 mm, gradient 17°). The material of the combustion tube 2 was steel as the base material and monolithic refractory as the lining fireproof material.
比較例1~4
図8及び図9に示す炉本体1と燃焼管2を有する噴霧熱分解装置を設置した。炉本体1の内径は500mmとした。燃焼管2の内径は500mm又は250mmとし、絞り構造は設けなかった。
Comparative Examples 1 to 4
A spray pyrolysis apparatus having a furnace body 1 and a combustion tube 2 shown in Figures 8 and 9 was installed. The inner diameter of the furnace body 1 was 500 mm. The inner diameter of the combustion tube 2 was 500 mm or 250 mm, and no throttle structure was provided.
次いで、イオン交換水100Lに、オルトケイ酸テトラエチル1992g、硝酸アルミニウム九水和物131g、硝酸マグネシウム六水和物455g、硝酸カルシウム四水和物516g、四ホウ酸ナトリウム十水和物1666g、濃硝酸1Lを混合したものを溶液タンクに投入し攪拌した。投入された原料溶液は、送液ポンプにより、噴霧ノズル4を介してミスト状に噴霧され、炉本体1を通過させた。 Next, 100 L of ion-exchanged water was mixed with 1992 g of tetraethyl orthosilicate, 131 g of aluminum nitrate nonahydrate, 455 g of magnesium nitrate hexahydrate, 516 g of calcium nitrate tetrahydrate, 1666 g of sodium tetraborate decahydrate, and 1 L of concentrated nitric acid, which was then poured into the solution tank and stirred. The raw material solution was sprayed in the form of a mist through the spray nozzle 4 by the liquid delivery pump and passed through the furnace body 1.
燃焼管2は、少なくとも一つの燃焼管(第1の燃焼管)を設け、最大で3つの燃焼管(第1~第3の燃焼管)を設けた。噴霧ノズル4の先端に対する各燃焼管2の設置位置、すなわち、噴霧ノズル4の先端Aの位置を「0」としたときの、第1の燃焼管の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点(図6のB1)の位置、第2の燃焼管の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点(図6のB2)の位置、第3の燃焼管の吐出方向と炉本体1の管軸1cとの交点(図6に示していない)の位置は、表1のようにした。表1において、「+」は上方、「-」は下方であることを示す。なお、実施例4及び比較例4では第3の燃焼管を設けているが、第3の燃焼管は第2の燃焼管と同じ高さに設けられており、第3の燃焼管と第2の燃焼管は、前述の第2の燃焼管群に属するものである。 At least one combustion tube (first combustion tube) was provided as the combustion tube 2, and up to three combustion tubes (first to third combustion tubes) were provided. The installation positions of each combustion tube 2 relative to the tip of the spray nozzle 4, that is, the position of the intersection (B1 in FIG. 6) between the discharge direction of the first combustion tube and the tube axis 1c of the furnace body 1, the position of the intersection (B2 in FIG. 6) between the discharge direction of the second combustion tube and the tube axis 1c of the furnace body 1, and the position of the intersection (not shown in FIG. 6) between the discharge direction of the third combustion tube and the tube axis 1c of the furnace body 1, when the position of the tip A of the spray nozzle 4 is set to "0", were as shown in Table 1. In Table 1, "+" indicates upward and "-" indicates downward. In Example 4 and Comparative Example 4, a third combustion tube was provided, but the third combustion tube was provided at the same height as the second combustion tube, and the third combustion tube and the second combustion tube belong to the second combustion tube group described above.
燃焼バーナー3は、LPGバーナーとし、LPGバーナーの焚き量で炉内温度が900℃となるように制御した。原料溶液は噴霧ノズル4から30L/hで噴霧し、炉本体1の出口で冷却エアーにより粒子を300℃に急冷し、後段のバグフィルターで中空粒子を回収した。 The combustion burner 3 was an LPG burner, and the temperature inside the furnace was controlled to 900°C by the amount of LPG burner fired. The raw material solution was sprayed from the spray nozzle 4 at 30 L/h, and the particles were rapidly cooled to 300°C at the outlet of the furnace body 1 with cooling air, and the hollow particles were collected in a bag filter at the downstream stage.
回収した中空粒子について、下記の評価を行った。評価結果を表2に示す。
・平均粒子径の測定
無機酸化物中空粒子の平均粒子径は、粒子径分布測定装置としてマイクロトラック(日機装株式会社製)を使用し、JIS R 1629に準拠して体積基準の粒度分布を作成し、積算分布曲線の50%に相当する粒子径(d50)を求めた。
The recovered hollow particles were evaluated as follows. The evaluation results are shown in Table 2.
Measurement of Average Particle Size The average particle size of the inorganic oxide hollow particles was determined by creating a volumetric particle size distribution in accordance with JIS R 1629 using a Microtrac (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as a particle size distribution measuring device, and determining the particle size (d50) corresponding to 50% of the cumulative distribution curve.
・粒子密度の測定
無機酸化物中空粒子の粒子密度は、JIS R 1620に準拠して乾式自動密度計「アキュピック(株式会社島津製作所製)」により測定した。
Measurement of Particle Density The particle density of the inorganic oxide hollow particles was measured in accordance with JIS R 1620 using a dry automatic density meter "AccuPic (manufactured by Shimadzu Corporation)."
・粒子強度の測定
粒子強度は、次の粉体加圧法により測定した。
(1)無機酸化物中空粒子とエタノールとを重量比4:1で混合し、試料を調製した。
(2)試料を圧力成形器に入れ、油圧プレス機で所定の圧力(10MPa,20MPa,30MPa)を印加した。
(3)所定の圧力を印加した状態で1分間静置した。
(4)圧力成形器から試料を取り出し、80℃で2時間乾燥した。
(5)密度測定機(アキュピック,株式会社島津製作所製)で、加圧後の無機酸化物中空粒子の密度を測定した。
そして、加圧前後の無機酸化物中空粒子の密度から、下記式により、所定圧力ごとの残存率を算出し、残存率と印加圧力のグラフより、50%残存時の圧力を読み取った。
残存率P[%]=(1-ρ/y)/ρ×(1/x-1/y)×100
(式中、ρは、加圧後の密度を示し、yは、中空殻の真密度を示し、xは、加圧前の密度を示す。)
なお、中空殻の真密度は、空隙部分を取り除くために、箱型電気炉にて融点以上で6時間加熱、冷却した後、密度測定機で測定した。
Measurement of Particle Strength Particle strength was measured by the following powder pressing method.
(1) A sample was prepared by mixing inorganic oxide hollow particles and ethanol in a weight ratio of 4:1.
(2) The sample was placed in a pressure molding machine, and a predetermined pressure (10 MPa, 20 MPa, 30 MPa) was applied using a hydraulic press.
(3) The sample was left to stand for one minute while a predetermined pressure was applied.
(4) The sample was removed from the pressure molder and dried at 80° C. for 2 hours.
(5) The density of the inorganic oxide hollow particles after pressure application was measured using a density measuring device (Accupic, manufactured by Shimadzu Corporation).
The remaining rate for each predetermined pressure was calculated from the density of the inorganic oxide hollow particles before and after pressure application using the following formula, and the pressure at which 50% remained was read from a graph of the remaining rate versus applied pressure.
Survival rate P [%] = (1-ρ/y)/ρ×(1/x-1/y)×100
(In the formula, ρ represents the density after compression, y represents the true density of the hollow shell, and x represents the density before compression.)
The true density of the hollow shell was measured by heating at or above the melting point in a box-type electric furnace for 6 hours in order to remove voids, and then cooling and measuring the true density with a density measuring device.
表1、2より実施例1~4では絞り構造、適切な位置での第1の燃焼管(燃焼バーナー)の設置により、燃焼ガスの流速が適切な値となったため、炉本体内に旋回流が発生し滞留時間が確保された。その結果、粒子密度が低くかつ粒子強度が高い中空粒子が製造できた。 As can be seen from Tables 1 and 2, in Examples 1 to 4, the flow rate of the combustion gas was at an appropriate value due to the throttle structure and the installation of the first combustion tube (combustion burner) at an appropriate position, which resulted in a swirling flow within the furnace body and ensured retention time. As a result, hollow particles with low particle density and high particle strength were produced.
なお、噴霧熱分解装置100は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、噴霧熱分解装置100は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく、さらに、下記する各種の変形例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。 The spray pyrolysis apparatus 100 is not limited to the configuration of the above-mentioned embodiment, nor is it limited to the above-mentioned action and effect. Of course, various modifications can be made to the spray pyrolysis apparatus 100 without departing from the spirit of the present invention. For example, the configurations and methods of the above-mentioned embodiments may be arbitrarily adopted and combined, and further, one or more of the configurations and methods of the various modified examples described below may be arbitrarily selected and adopted in the configurations and methods of the above-mentioned embodiment.
前述の実施形態では、燃焼管2は、炉本体1に対し90°の角度で接続され、絞り21は、図10(a)に示すような絞り21の軸心が燃焼管2の管軸と一致するテーパ状であるが、これに限定されない。例えば、絞り21の吐出口21aは、図10(b)に示すような四角形状でもよく、その他六角形等の多角形状でもよい。また、例えば、図10(c)に示すように、燃焼管2は、炉本体1に対し、90°未満の角度で接続されてもよい。また、例えば、図10(d)に示すように、絞り21は、絞り21の軸心が燃焼管2の管軸とずれた形状でもよい。 In the above embodiment, the combustion tube 2 is connected to the furnace body 1 at an angle of 90°, and the orifice 21 is tapered such that the axis of the orifice 21 coincides with the axis of the combustion tube 2 as shown in FIG. 10(a), but is not limited thereto. For example, the outlet 21a of the orifice 21 may be a square shape as shown in FIG. 10(b), or may be a polygonal shape such as a hexagon. Also, for example, as shown in FIG. 10(c), the combustion tube 2 may be connected to the furnace body 1 at an angle of less than 90°. Also, for example, as shown in FIG. 10(d), the orifice 21 may be shaped such that the axis of the orifice 21 is offset from the axis of the combustion tube 2.
複数の燃焼管を設ける場合、異なる高さに設けてもよく、同じ高さに設けてもよい。同じ高さに複数の燃焼管を設ける場合には、複数の燃焼管は炉本体1の周方向に間隔を空けて設けられる。図11に示す例では、三つの燃焼管2は、異なる高さに設けられ、且つ炉本体1の周方向に等間隔に設けられている。 When multiple combustion tubes are provided, they may be provided at different heights or at the same height. When multiple combustion tubes are provided at the same height, the multiple combustion tubes are provided at intervals in the circumferential direction of the furnace body 1. In the example shown in Figure 11, three combustion tubes 2 are provided at different heights and are provided at equal intervals in the circumferential direction of the furnace body 1.
前述の実施形態では、燃焼管2、第1の燃焼管2A、第2の燃焼管2Bは、それぞれ一つずつ設けられているが、これに限定されない。例えば、燃焼管2は、同じ高さに複数設けられてもよい。同様に、第1の燃焼管2Aは、同じ高さに複数設けられてもよい。 In the above embodiment, one each of the combustion tube 2, the first combustion tube 2A, and the second combustion tube 2B is provided, but this is not limited to this. For example, multiple combustion tubes 2 may be provided at the same height. Similarly, multiple first combustion tubes 2A may be provided at the same height.
また、例えば、図12に示すように、複数の燃焼管2は、炉本体1に対し、90°未満の角度でそれぞれ接続されてもよい。 Also, for example, as shown in FIG. 12, multiple combustion tubes 2 may each be connected to the furnace body 1 at an angle of less than 90°.
100 :噴霧熱分解装置
1 :炉本体
1c :炉本体の管軸
2 :燃焼管
2A :第1の燃焼管
2B :第2の燃焼管
2a :燃焼管の端部
2b :燃焼管の端部
3 :燃焼バーナー
4 :噴霧ノズル
20 :燃焼ガスの吐出方向
20A :第1の吐出方向
20B :第2の吐出方向
21 :絞り
21a :絞りの吐出口
A :噴霧ノズルの先端
B :燃焼ガスの吐出方向と炉本体の管軸との交点
B1 :第1の吐出方向と炉本体の管軸との交点
B2 :第2の吐出方向と炉本体の管軸との交点
d1 :炉本体の内径
d21 :絞りの吐出口の内径
100: spray pyrolysis apparatus 1: furnace body 1c: tube axis of furnace body 2: combustion tube 2A: first combustion tube 2B: second combustion tube 2a: end of combustion tube 2b: end of combustion tube 3: combustion burner 4: spray nozzle 20: discharge direction of combustion gas 20A: first discharge direction 20B: second discharge direction 21: orifice 21a: orifice outlet A: tip of spray nozzle B: intersection of combustion gas discharge direction and tube axis of furnace body B1: intersection of first discharge direction and tube axis of furnace body B2: intersection of second discharge direction and tube axis of furnace body d1: inner diameter of furnace body d21: inner diameter of orifice outlet
Claims (3)
前記炉本体の外周面に接続された少なくとも一つの燃焼管と、
前記燃焼管の前記炉本体とは反対側の端部に配置され、前記炉本体に向かって火炎を生じさせる燃焼バーナーと、
前記炉本体の底部の管軸上に配置され、上向きに水溶液を噴霧する噴霧ノズルと、を備え、
前記燃焼管は、前記燃焼管からの燃焼ガスの吐出方向が前記炉本体の管軸と交差しないように配置されており、
前記燃焼管は、前記炉本体との接続部に絞りを有し、
前記燃焼管は、鉛直方向において互いに異なる位置に複数群備えられており、
前記複数の燃焼管群は、前記噴霧ノズルに鉛直方向において最も近接する第1の燃焼管群を含み、
前記第1の燃焼管群に属する燃焼管からの第1の吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、前記第1の吐出方向と前記炉本体の管軸との交点B1が、前記噴霧ノズルの先端Aに対して、前記炉本体の内径の1/2倍下方を下限とし、且つ前記炉本体の内径の1/2倍上方を上限として位置し、
第2の燃焼管群は、前記第1の燃焼管群よりも上方に配置され、
前記第2の燃焼管群に属する燃焼管からの第2の吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、前記第2の吐出方向と前記炉本体の管軸との交点B2が、前記噴霧ノズルの先端Aに対して、前記炉本体1の内径の3倍上方を上限として位置し、
第3以降の燃焼管群は、前記第2の燃焼管群よりも上方に配置され、
nを3以上の整数とすると、第(n)の燃焼管群に属する燃焼管からの第(n)の吐出方向に垂直な方向且つ水平方向から見たとき、第(n)の吐出方向と前記炉本体の管軸との交点B(n)は、第(n-1)の吐出方向と前記炉本体の管軸との交点B(n-1)に対して、前記炉本体の内径の3倍上方を上限として位置する、噴霧熱分解装置。 A furnace body consisting of a vertical tube;
At least one combustion tube connected to the outer circumferential surface of the furnace body;
A combustion burner is disposed at an end of the combustion tube opposite to the furnace body and generates a flame toward the furnace body;
A spray nozzle is disposed on the tube axis at the bottom of the furnace body and sprays the aqueous solution upward;
The combustion tube is arranged so that the discharge direction of the combustion gas from the combustion tube does not intersect with the tube axis of the furnace body,
The combustion tube has a throttle at a connection portion with the furnace body,
The combustion tubes are provided in a plurality of groups at different positions in the vertical direction,
the plurality of combustion tube groups includes a first combustion tube group that is closest to the spray nozzle in a vertical direction,
When viewed from a direction perpendicular to a first discharge direction from the combustion tubes belonging to the first combustion tube group and from a horizontal direction, an intersection B1 between the first discharge direction and a tube axis of the furnace body is located at a lower limit of 1/2 times the inner diameter of the furnace body and an upper limit of 1/2 times the inner diameter of the furnace body with respect to a tip A of the spray nozzle,
the second combustion tube group is disposed above the first combustion tube group,
When viewed from a direction perpendicular to a second discharge direction from the combustion tubes belonging to the second combustion tube group and from a horizontal direction, an intersection B2 between the second discharge direction and a tube axis of the furnace body is located at an upper limit three times the inner diameter of the furnace body 1 with respect to a tip A of the spray nozzle,
The third and subsequent combustion tube groups are disposed above the second combustion tube group ,
A spray pyrolysis apparatus in which, when viewed from a direction perpendicular to the (n)th discharge direction from a combustion tube belonging to the (n)th combustion tube group and a horizontal direction, an intersection B(n) of the (n)th discharge direction and a tube axis of the furnace body is located up to three times the inner diameter of the furnace body relative to an intersection B(n-1) of the (n-1)th discharge direction and a tube axis of the furnace body, where n is an integer of 3 or more .
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