CN107543146B - 燃烧装置以及锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制燃烧灰的飞散的燃烧装置以及锅炉。提供使木质颗粒燃烧的燃烧装置。该燃烧装置具有：炉篦，其支承上述木质颗粒；燃烧室，其位于上述炉篦的上方；灰罐，其接收上述木质颗粒的灰分，且设置于上述炉篦的下方；以及加热装置，其对上述木质颗粒进行加热。上述炉篦包括沿水平方向排列的多个棒状体。上述多个棒状体分别具有第一锥台形部，该第一锥台形部从上述燃烧室侧朝向上述灰罐侧扩径。在上述多个棒状体之间形成有间隙。

Description

燃烧装置以及锅炉

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置以及锅炉。

背景技术

近年来，从地球环境保护的观点出发，使用生物质燃料来作为锅炉的燃料。特别是，作为生物质燃料，已知使用锯屑、木屑等加工得到的木质颗粒(pellet)。锯屑、木屑等与石油、天然气等高品质的化石燃料相比每单位质量的发热量小，但是当将这些锯屑、木屑加工成木质颗粒时品质会稳定。因此，木质颗粒作为热水或蒸汽锅炉的燃料还使用于工业。作为使生物质燃料燃烧的装置，例如已知专利文献1至专利文献5所记载的装置。

在专利文献1中公开了生物质燃料的燃烧装置。在该燃烧装置中，生物质燃料以粉粒状态向燃烧室中心部供给。该生物质燃料与形成旋转流的燃烧空气混合而燃烧。作为其结果产生的燃烧废气与燃烧灰一起被向燃烧室外排出。

另外，在专利文献2中公开了生物质燃料的燃烧装置。在该燃烧装置中，将微细地粉碎后的生物质燃料与燃烧空气混合，将该燃烧空气向燃烧室内周面的切线方向吹入而形成旋流。由此，燃烧生物质燃料，燃烧灰与燃烧废气一起被向燃烧炉外排出。

在专利文献3中公开了木质颗粒燃烧蒸汽锅炉。在该蒸汽锅炉中，向炉床(其是在对燃烧室内均匀地分配一次燃烧空气的多孔板之上配置陶瓷颗粒层而形成的)供给木质颗粒。通过从陶瓷颗粒层的下方供给一次燃烧空气，木质颗粒一边流动一边燃烧。作为其结果产生的燃烧灰与燃烧废气一起被向燃烧炉外排出。

在专利文献4中公开了燃烧木片等固态燃料的燃烧装置。在该燃烧装置中，通过配置在燃烧室中央部的垂直管内的螺旋式输送器(screw conveyer)，固态燃料从燃烧室的下方上升而向燃烧室供给。供给到燃烧室的固态燃料沿设置于燃烧室中央的圆台状的倾斜面滚落，堆积在炉篦(炉排)上。将燃烧空气从炉篦下方向燃烧室供给。固态燃料一边从燃烧室中央部向周围移动一边燃烧。

在专利文献5中公开了木质颗粒燃烧器。在该木质颗粒燃烧器中，通过向由多个板状的炉篦部件构成的炉篦供给颗粒，而使颗粒燃烧。在炉篦部件之间配置有用于去除炉篦上的灰的刮灰部件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-286451号公报

专利文献2：日本专利第5336876号

专利文献3：日本专利第4766562号

专利文献4：日本特开2015-014376号公报

专利文献5：日本专利第5517738号

发明内容

通常，木质颗粒的挥发性成分多，固定碳部分少。另外，该挥发性成分的燃烧较快，但是固定碳部分的燃烧较慢。木质颗粒在将锯屑、木屑等加工成颗粒时被压缩，因此要燃烧到颗粒中心部而烧尽则费时。专利文献3所记载的蒸汽锅炉中，颗粒一边与陶瓷颗粒成为流态化一边被干燥和点燃，燃烧后的表面部分通过陶瓷颗粒而立即从颗粒剥离，因此在能够较短时间内将颗粒燃烧。另外，在专利文献1和专利文献2所公开的装置中，将粉粒状态或粉粹后的燃料向燃烧室供给，因此能够使燃料较快地燃烧。

然而，在专利文献1至专利文献3所记载的装置中，将燃烧灰通过燃烧废气向燃烧室外排出，因此燃烧灰有可能附着于配置在燃烧废气所通过的流路上的传热面(热回收部)，从而导致传热性变差。另外，在燃烧灰中包含未燃烧的燃料颗粒的情况下，燃烧颗粒有可能被卷入至燃烧废气而在未燃烧的状态下被从燃烧室排出，因此不仅飞灰量增加，也有可能导致燃烧效率下降。

另外，在专利文献4所记载的燃烧装置中，颗粒从垂直管出口向燃烧室内供给，其一边通过炉内的高温和周围的正在燃烧的颗粒被点燃并燃烧，一边通过连续供给的颗粒的推力向炉篦外周侧移动。此时，在炉篦上，燃烧灰与颗粒混合而堆积。因此，炉篦上的燃料层变厚，一次燃烧空气难以通过，从而容易发生燃烧不良。为了消除燃烧不良，需要从炉篦的下方大量供给一次燃烧空气。在该情况下，燃烧废气的氧分浓度变高从而废气损失增加，除此之外，由于大量的燃烧空气而使得堆积在燃料层中的燃烧灰飞散，并附着于传热面(热回收部)，从而有可能导致传热性变差。另外，含有未燃部分的颗粒屑随着燃料层的移动而从处于炉篦孔或炉篦周边的灰落下口落下，从而燃烧效率变差。

在专利文献5所记载的燃烧器中，从位于燃烧室侧壁的空气孔供给燃烧空气。因此，燃烧空气有可能无法与颗粒充分接触，从而存在以下隐患，即在颗粒完成燃烧前，颗粒就通过刮灰机构而从炉篦落下。因而，在专利文献5的燃烧器中，落下灰中的未燃部分增加，从而燃烧效率有可能变差。

另外，在专利文献1至专利文献5所记载的装置中，当每单位炉床面积的燃烧量增加时，需要增加向炉床部供给的燃烧空气量。在该情况下，炉床截面的气体流速加快，大量的燃烧灰被燃烧废气吹飞而移动至传热部。传热部的温度低，因此未燃部分不继续燃烧，大量的燃烧灰被向装置外排出。另外，若燃烧灰附着于燃烧室部和传热部，则必须进行清扫。炉篦上表面的主燃烧区为局部的高温区，因此当向炉床部供给的燃烧空气量增加时，该主燃烧区的温度变得更高。在该情况下，在主燃烧区内，产生很多NOx，根据情况的不同，堆积在炉床部的燃烧灰会熔融而产生熔块(clinker)。当在炉床部产生熔块时，空气从炉床部的供给变得不均匀，其结果，燃烧变得不充分从而CO(一氧化碳)量变多。为了减少该CO量，需要将大量的空气供给燃烧室，使其与燃烧废气充分混合。这样，废气量增加，废气损失变大，燃料的热效率降低。

本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题点的至少一个而完成的。本发明的目的之一是，提供一种抑制燃烧灰的飞散的燃烧装置以及锅炉。

根据本发明的一个方式，提供使木质颗粒燃烧的燃烧装置。该燃烧装置具有：炉篦，其支承上述木质颗粒；燃烧室，其位于上述炉篦的上方；灰罐，其接收上述木质颗粒的灰分，且设置于上述炉篦的下方；以及点火装置，其点燃上述木质颗粒。上述炉篦包括沿水平方向排列的多个棒状体。多个上述棒状体分别具有第一锥台形部，该第一锥台形部从上述燃烧室侧朝向上述灰罐侧扩径。在多个上述棒状体之间形成有间隙。

根据该一个方式，炉篦包括多个棒状体。在多个棒状体之间形成有间隙。棒状体具有第一锥台形部，该第一锥台形部从燃烧室侧朝向灰罐侧扩径，因此该间隙以从燃烧室侧朝向灰罐侧变小的方式形成。当将木质颗粒向燃烧室供给时，木质颗粒堆积在构成炉篦的多个棒状体之上和上述间隙中。当点燃木质颗粒时，木质颗粒首先气化，接着燃烧，最后灰化。当木质颗粒燃烧而其表面开始变为灰时，木质颗粒的表面剥离而其尺寸逐渐变小。因而，刚供给到燃烧室内的尺寸大的木质颗粒位于上述间隙的上方(燃烧室侧)，随着燃烧的进行而尺寸逐渐变小，朝向上述间隙的下方(灰罐侧)移动。燃烧完成而产生的灰从上述间隙通过而向灰罐落下。新的木质颗粒向燃料层的上层供给，因此暴露于燃烧室的高温气体，并且通过从燃烧层的下层上升的高温气体而被热分解。从木质颗粒产生的可燃物一边与燃烧室内的空气混合一边燃烧。热分解大致完成的木质颗粒的形状尚未发生变化，就在其上新投入木质颗粒，燃烧层的上层由新的木质颗粒P1覆盖。热分解大致完成的木质颗粒，一边使剩余的灰分继续燃烧一边逐渐变小，向上述间隙的下方沉降。成为灰的木质颗粒向下方的灰罐落下。这样，根据该一个方式，新的木质颗粒位于燃烧层的上层，随着燃烧的进行，向上述间隙的下方沉降，因此能够使燃烧灰位于间隙的下方。换言之，燃烧灰由燃烧未完成的木质颗粒覆盖，因此能够抑制燃烧灰飞散。另外，燃烧灰由燃烧未完成的木质颗粒覆盖，燃烧灰不易暴露于燃烧室内的高温火焰，因此能够防止燃烧灰熔融而产生熔块。另外，棒状体的间隙形成上方侧大且下方侧小的空间，因此能够通过少量的木质颗粒形成更厚的燃烧层，从而其燃烧是稳定的。另外，被供给到炉篦上的木质颗粒被夹在具有相当热量的下方的燃烧层与上方的燃烧室的高温气体之间，因此即使减少向炉篦14供给的燃烧空气量(一次燃烧空气量)，也能够维持稳定的燃烧。因此，能够将一次燃烧空气的流速设定得较小，从而能够进一步抑制燃烧灰的飞散。并且，能够减少一次燃烧空气量，从而相应地，能够增加向燃烧室供给的燃烧空气量，能够在燃烧室内充分地混合燃烧废气。

在本发明的一个方式中，具有第一燃烧空气供给装置，该第一燃烧空气供给装置从上述炉篦的下方通过上述间隙而朝向上述燃烧室侧供给燃烧空气，上述棒状体具有第二锥台形部，该第二锥台形部与上述第一锥台形部的底部相连接，且从上述燃烧室侧朝向上述灰罐侧缩径。

根据该一个方式，从第一燃烧空气供给装置供给的燃烧空气由第二锥台形部引导，被高效率地供给到上述间隙。由此，能够稳定地燃烧由炉篦支承的木质颗粒。

在本发明的一个方式中，上述棒状体具有最大直径部分，并以使上述最大直径部分与相邻的上述棒状体的上述最大直径部分接触的方式排列。

根据该一个方式，由于以使棒状体的最大直径部分彼此接触的方式排列，因此棒状体之间的距离保持为固定，能够使上述间隙的大小均等。

在本发明的一个方式中，上述第一锥台形部和上述第二锥台形部为圆台形状，上述棒状体整体具有纺锤形状。

根据该一个方式，棒状体的上表面具有圆形截面。因而，供给至炉篦上的木质颗粒被分散至上述间隙中。另外，从炉篦的下方供给至燃烧室侧的空气被分散至上述间隙中。进而，能够比以往更均匀地使木质颗粒燃烧。

在本发明的一个方式中，上述加热装置设置于多个上述棒状体的至少一部分棒状体。

根据该一个方式，能够通过多个棒状体的一部分棒状体来点燃供给到炉篦上的木质颗粒。因而，不需要另行设置点火用燃烧器等点火装置，从而能够有效使用燃烧室内的空间。

在本发明的一个方式中，具有第二燃烧空气供给装置，该第二燃烧空气供给装置与上述燃烧室的上下方向中央部相比设在下方，上述燃烧室具有圆筒状的外壁部，上述第二燃烧空气供给装置具有至少两个第二供给喷嘴，该至少两个第二供给喷嘴在具有比上述燃烧室的外壁部小的直径、且与上述燃烧室的外壁部同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气，上述至少两个第二供给喷嘴沿上述虚拟圆的周向以等间隔配置，并以使燃烧空气旋转的方式供给上述燃烧空气。

根据该一个方式，通过第二供给喷嘴，能够在炉篦的上方且燃烧室的较下方，将燃烧废气一边与二次空气混合一边进行搅拌。此时，燃烧废气沿燃烧室的壁面旋转，因此在燃烧室内设置热交换部的情况下，能够使燃烧废气与热交换部高效率地接触，能够使燃烧室内部的温度均匀，能够降低NOx的产生量。

在本发明的一个方式中，具有第三燃烧空气供给装置，该第三燃烧空气供给装置与上述燃烧室的上下方向中央部相比设在上方，上述燃烧室具有圆筒状的外壁部，上述第三燃烧空气供给装置具有至少两个第三供给喷嘴，该至少两个第三供给喷嘴在具有比上述燃烧室的外壁部小的直径、且与上述燃烧室的外壁部同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气，上述至少两个第三供给喷嘴沿上述虚拟圆的周向以等间隔配置，并以使燃烧空气旋转的方式供给上述燃烧空气。

根据该一个方式，通过第三供给喷嘴，能够在燃烧室的较上方，将燃烧废气一边与三次空气混合一边进行搅拌。此时，燃烧废气沿燃烧室的壁面旋转，因此在燃烧室内设置热交换部的情况下，能够使燃烧废气与热交换部高效率地接触，能够使燃烧室内部的温度均匀，能够降低NOx的产生量。

在本发明的一个方式中，具有颗粒投入管，该颗粒投入管用于将上述木质颗粒向上述燃烧室投入，上述颗粒投入管以将用于使上述木质颗粒分散至上述燃烧室的分散空气向上述燃烧室供给的方式构成。

根据该一个方式，从颗粒投入管投入的颗粒高效率地分散至燃烧室内。另外，由于从颗粒投入管供给分散空气，因此能够抑制燃烧室内的高温气体进入到颗粒投入管。另外，在通过二次空气或三次空气在燃烧室内产生燃烧废气的旋转流的情况下，在燃烧室的中心部，燃烧废气的流速变慢，燃烧废气与二次空气或三次空气的混合变得不充分。在此，如果将分散空气供给至燃烧室的中心部，则燃烧室的中心部的燃烧废气与分散空气混合，即使在燃烧室的中心部中也能促进燃烧。另外，颗粒的微细粒子通过分散空气向炉床落下，因此能够抑制该微细粒子与燃烧废气一起以未燃的状态被向炉外排出。

根据本发明的一个方式，提供一种锅炉。该锅炉具有：上述方式中任一个的燃烧装置；以及热交换部，其以使流体在内部流动的方式构成，并以吸收上述燃烧室内的热量来对上述流体进行加热，从而生成蒸汽或热水的方式构成。

根据该一个方式，能够通过热交换部吸收由在上述燃烧装置中燃烧的木质颗粒产生的热量。

附图说明

图1是第一实施方式的燃烧装置的概要侧剖视图。

图2是构成炉篦的多个棒状体的俯视图。

图3是多个棒状体的侧视图。

图4表示燃烧废气出口的高度处的燃烧装置的横剖视图。

图5表示二次空气喷嘴的高度处的燃烧装置的横剖视图。

图6表示三次空气喷嘴的高度处的燃烧装置的横剖视图。

图7是第二实施方式的燃烧装置的概要侧剖视图。

图8是流体供给喷嘴的高度处的燃烧装置的横剖视图。

图9是三次空气喷嘴的高度处的燃烧装置的横剖视图。

图10是燃烧废气出口的高度处的燃烧装置的横剖视图。

附图标记说明

10：燃烧装置

12：燃烧室

14：炉篦

16：灰罐

18：一次空气喷嘴

20：二次空气喷嘴

24：三次空气喷嘴

26：颗粒投入管

32：外周水管

34：内周水管

46：外壁部

50：棒状体

52：第一锥台形部

54：第二锥台形部

58：加热装置

60：间隙

P1：木质颗粒

具体实施方式

<第一实施方式>

以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。图1是第一实施方式的燃烧装置的概要侧剖视图。第一实施方式的燃烧装置主要是用于使木质颗粒燃烧的燃烧装置。如图所示，燃烧装置10具有：炉篦14，其支承木质颗粒P1；燃烧室12，其位于炉篦14的上方；灰罐16，其接收木质颗粒P1的灰分；以及颗粒投入管26，其用于将木质颗粒P1向燃烧室12投入。燃烧室12形成为大致圆筒状。颗粒投入管26位于燃烧室12的大致中心部，将从螺旋式输送器等输送设备经由颗粒投入口26A所供给的木质颗粒P1向燃烧室12投入。另外，颗粒投入管26构成为，将向燃烧室供给的燃烧空气量整体中的大约占20～30％的燃烧空气作为分散空气而供给至燃烧室12的大致中心部。

另外，燃烧装置10具有一次空气喷嘴18(相当于第一燃烧空气供给装置的一例)、二次空气喷嘴20(相当于第二燃烧空气供给装置的一例)以及三次空气喷嘴24。一次空气喷嘴18将向燃烧室供给的燃烧空气量整体中的大约占20～30％的燃烧空气从炉篦14的下方朝向燃烧室12侧供给，其燃烧空气的量占木质颗粒P1燃烧所需的空气量的大约三成。来自一次空气喷嘴18的燃烧空气与包含木质颗粒P1的燃料层的下部接触，优先地使构成燃料层下部的固定碳部分燃烧。由此产生的高温燃烧废气使构成燃料层上部的木质颗粒P1气化。二次空气喷嘴20与燃烧室12的上下方向中央部相比设在下方，将向燃烧室供给的燃烧空气量整体中的大约占20～30％的燃烧空气高速地喷入到燃烧室12的下部空间。由此，将燃烧反应所需的氧分供给至燃烧室12，并且使燃烧废气旋转而使从炉床部(炉篦14)产生的可燃气体燃烧。三次空气喷嘴24与燃烧室12的上下方向中央部相比设在上方，位于与颗粒投入管26的排出口大致相同程度的高度。三次空气喷嘴24将向燃烧室供给的燃烧空气量整体中的大约占20～30％的燃烧空气高速地喷入到燃烧室12的上部空间。由此，搅拌燃烧室12内部的燃烧废气，使燃烧废气内包含的木质颗粒P1的未燃部分燃烧。

在燃烧室12的内部，具有用于吸收由木质颗粒P1的燃烧产生的热量的、多个内周水管34和多个外周水管32。内周水管34和外周水管32以使流体(包括液体和气体)在内部流动的方式构成，吸收燃烧室12内的热量而将流体加热，生成蒸汽或热水。即，内周水管34和外周水管32作为热交换部而发挥功能，第一实施方式的燃烧装置10具有作为锅炉的功能。内周水管34和外周水管32的一部分分别通过翅片48而与相邻的内周水管34和外周水管32固定。将内周水管34彼此固定的一部分翅片48的上端部被切缺，燃烧室12内的高温燃烧废气从该部分进入到形成于内周水管34与外周水管32之间的气体通路。进入到该气体通路的高温燃烧废气从燃烧废气出口30被向燃烧室12外排出。在燃烧装置10上设置有用于监视燃烧室12内的观察窗28。

燃烧装置10具有：环状的下部管集箱38，其使在内周水管34和外周水管32内流动的流体聚集，并将流体向各水管分配；以及上部管集箱36，其使在内周水管34和外周水管32内流动的流体聚集，并向未图示的流体排出口排出所产生的蒸汽或热水。

在下部管集箱38的内周面，通过任意的固定机构而设置有炉篦支承件15。炉篦支承件15对构成炉篦14的多个棒状体进行支承和固定。炉篦支承件15能够与炉篦14一起从燃烧室12的下部开口搬出和搬入。

在下部管集箱38的内周面，通过锚固(anchor)等固定有下部耐火材料40。下部耐火材料40是遮蔽燃烧室12内的高温气体并防止下部管集箱38暴露于高温气体的铸造件(caster)的耐火材料。另外，下部耐火材料40填充内周水管34与炉篦14之间的间隙，形成燃烧室12的下部开口。炉篦14以封闭该下部开口的方式配置。

在上部管集箱36的内周面，通过锚固等固定有上部耐火材料44。上部耐火材料44是遮蔽燃烧室12内的高温气体并防止上部管集箱36暴露于高温气体的铸造件或砖的耐火材料。另外，上部耐火材料44形成燃烧室12的上部开口。该上部开口由燃烧室盖42封闭。燃烧室盖42是将形成于上部耐火材料44的内周面的燃烧室12的上部开口与大气之间隔断的由轻量的绝热材料和铁板构成的圆形盖。该燃烧室盖42装拆自由地构成，通过取下燃烧室盖42，作业人员能够从燃烧室12的上部开口进入到炉内，在炉内进行检查等。在燃烧室盖42的大致中心部处设置有供颗粒投入管26贯穿的开口。

灰罐16与下部管集箱38连接，暂时存积从炉篦14落下的灰。另外，灰罐16包围炉篦14的下部空间，形成燃烧空气室。当从下部管集箱38取下灰罐16时，能够将炉篦14从燃烧室12的下部开口搬出和搬入。

接着，详细说明图1示出的炉篦14。图2是构成炉篦14的多个棒状体的俯视图。另外，图3是多个棒状体的侧视图。如图2和图3所示，炉篦14是将多个棒状体50沿水平方向排列而形成的，在多个棒状体50之间具有间隙60。在第一实施方式中，三个相邻的棒状体50相互接触而形成间隙60，但是并不限定于此，能够任意地排列棒状体50。如图3所示，棒状体50分别具有从燃烧室12侧朝向灰罐16侧扩径的第一锥台形部52(相当于第一锥台形部的一例)以及从燃烧室12侧朝向灰罐16侧缩径的第二锥台形部54(相当于第二锥台形部的一例)，整体具有纺锤形状。此外，在第一实施方式中，作为一例，第一锥台形部52和第二锥台形部54分别呈圆台形状，但是并不限定于此，例如也可以是四棱锥台形状、六棱锥台形状、接近圆形的多棱锥台形状等任意的锥台形状。在四棱锥台形状和六棱锥台形状等顶点的数量较少的多棱锥台形状的情况下，也可以以在棒状体50之间形成间隙60的方式对角部进行倒角。

在第一实施方式中，一体地形成第一锥台形部52与第二锥台形部54，但是并不限定于此，也可以分别独立地形成第一锥台形部52与第二锥台形部54并通过任意的方法将其接合。在图3中示出第一锥台形部52与第二锥台形部54的边界部、换言之第一锥台形部52与第二锥台形部54的虚拟的连接部56。该连接部56为棒状体50的最大直径部分。以使棒状体50的连接部56与其它棒状体50的连接部56接触的方式，沿水平方向排列多个棒状体50。由此，能够固定地保持棒状体50之间的距离，能够使间隙60的大小均等。

棒状体50分别具有面向燃烧室12侧的上表面部50A以及面向灰罐16侧的底面部50B。另外，如图3所示，多个棒状体50的至少一部分在其内部具有电加热器等加热装置58(相当于点火装置的一例)。加热装置58构成为，对与具有加热装置58的棒状体50接触的木质颗粒P1进行加热，来点燃木质颗粒P1。这样，在将加热装置58设置于棒状体50的情况下，不需要另行设置点火用燃烧器等点火装置，因此能够有效地使用燃烧室12内的空间。此外，也可以将加热装置58设置于燃烧装置10内的其它部分，而并非设置于棒状体50。

棒状体50从上表面部50A起至底面部50B为止的长度例如为大约100mm以上且大约150mm以下。另外，连接部56的直径例如为大约30mm以上且大约60mm以下，上表面部50A和底面部50B的直径例如为连接部56的直径的大约1/2。

接着，说明图2和图3示出的棒状体50的作用。如图2和图3所示，在多个棒状体50之间形成有间隙60。棒状体50具有从燃烧室12侧朝向灰罐16侧扩径的第一锥台形部52，因此该间隙60以从燃烧室12侧朝向灰罐16侧变小的方式形成。当将木质颗粒P1向燃烧室12供给时，木质颗粒P1堆积在构成炉篦14的多个棒状体50的上表面部50A和间隙60中。

当通过加热装置58点燃木质颗粒P1时，木质颗粒P1首先气化，接着燃烧，最后灰化。当木质颗粒P1燃烧而其表面开始变为灰时，木质颗粒P1的表面被剥离，其尺寸逐渐变小。因而，刚供给至燃烧室12的尺寸大的木质颗粒P1位于间隙60的上方(燃烧室12侧)，随着燃烧的进行而尺寸逐渐变小，朝向间隙60的下方(灰罐16侧)移动。燃烧完成而产生的灰通过间隙60而向灰罐16落下。

新的木质颗粒P1向燃料层的上层供给，因此暴露于燃烧室12的高温气体，并且通过从燃烧层的下层上升的高温气体而被热分解。从木质颗粒P1产生的可燃物一边与燃烧室12内的空气混合一边燃烧。热分解大致完成的木质颗粒P1的形状不会立即发生变化，在其上新投入木质颗粒P1，燃烧层的上层由新的木质颗粒P1覆盖。热分解大致完成的木质颗粒P1，一边继续使剩余部分燃烧一边逐渐变小，向间隙60的下方沉降。成为灰的木质颗粒P1向下方的灰罐16落下。

这样，在第一实施方式中，新的木质颗粒P1位于燃烧层的上层，随着燃烧的进行，向间隙60的下方沉降，因此能够使燃烧灰位于间隙60的下方。换言之，燃烧灰由燃烧未完成的木质颗粒P1覆盖，因此能够抑制燃烧灰飞散。另外，燃烧灰由燃烧未完成的木质颗粒P1覆盖，燃烧灰不易暴露于燃烧室内的高温火焰，因此能够防止燃烧灰熔融而产生熔块。另外，棒状体50的间隙60形成上方侧大且下方侧小的空间，因此能够通过少量的木质颗粒P1形成更厚的燃烧层，从而其燃烧是稳定的。另外，被供给到炉篦14上的木质颗粒P1被夹在具有相当热量的下方的燃烧层与上方的燃烧室12的高温气体之间，因此即使减少从图1示出的一次空气喷嘴18向炉篦14供给的燃烧空气量(一次燃烧空气量)，也能够维持稳定的燃烧。因此，能够将一次燃烧空气的流速设定得较小，从而能够进一步抑制燃烧灰的飞散。并且，能够减少一次燃烧空气量，从而相应地，能够增加从二次空气喷嘴20和三次空气喷嘴24向燃烧室12供给的燃烧空气量，能够在燃烧室12内充分地混合燃烧废气。

另外，第一实施方式中的棒状体50具有从燃烧室12侧朝向灰罐16侧缩径的第二锥台形部54，因此从图1示出的一次空气喷嘴18供给的燃烧空气由第二锥台形部54的锥面引导，高效率地向间隙60供给。由此，能够使由炉篦14支承的木质颗粒P1稳定地燃烧。

另外，关于第一实施方式中的棒状体50，第一锥台形部52和第二锥台形部54呈圆台形状，因此供给至炉篦14上的木质颗粒P1分散至间隙60。另外，从炉篦14的下方供给至燃烧室12侧的空气被均等地分散至间隙60。进而，能够使木质颗粒P1均匀地燃烧。

接着，进一步说明图1示出的燃烧装置10的结构。图4示出燃烧废气出口30的高度处的燃烧装置10的横剖视图。如图4所示，燃烧装置10具有大致圆筒状的外壁部46。沿该外壁部46配置有多个外周水管32，在外周水管32的内侧配置有多个内周水管34。

内周水管34为裸管(bare tube)，在圆筒状的外壁部46的大约180°的整个范围内配置。燃烧废气出口30附近的内周水管34较接近地配置，远离燃烧废气出口30的内周水管34以比较来说具有间隔的方式配置。内周水管34通过翅片48相互连接。

外周水管32具有裸管32B以及配置在燃烧废气出口30附近的翅片管(fin tube)32A。裸管32B以通过翅片48相互连接，且包围燃烧室12的方式构成。如图4所示，裸管32B的一部分经由翅片48与内周水管34翅片连接。通过内周水管34、裸管32B以及将它们连接的翅片48，在内周水管34与外周水管32之间划定供燃烧废气通过的气体通路。此外，翅片管32A没有相互连接。翅片管32A在燃烧废气出口30附近能够将燃烧废气急剧冷却到大约350℃左右。由此，能够在直到燃烧废气出口30附近为止，将燃烧废气的温度保持为规定的温度，从而抑制燃烧废气中包含的灰沉降在内周水管34与外周水管32之间的气体通路。

另外，在燃烧废气出口30附近的外壁部46上设置有密封壳体(seal casing)35。密封壳体35是将接近燃烧废气出口30的翅片管32A的外壁部46侧包围的壳体，在翅片管32A与内周水管34之间以及翅片管32A与密封壳体35之间形成供燃烧废气通过的气体通路。由此，燃烧废气与翅片管32A的整个周面接触，因此能够高效率地利用翅片管32A的传热面。

图5示出二次空气喷嘴20的高度处的燃烧装置10的横剖视图。此外，在图5中，省略图示炉篦14。如图5所示，第一实施方式的燃烧装置10作为一例而具有两个二次空气喷嘴20。并不限定于此，燃烧装置10能够具有一个以上、优选多个二次空气喷嘴20。

如图所示，二次空气喷嘴20贯穿外壁部46，其前端从内周水管34的间隙向燃烧室12的内部突出。二次空气喷嘴20以在具有比燃烧室12的外壁部46小的直径、且与燃烧室12的外壁部46同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气(二次空气)的方式构成。在燃烧装置10具有多个二次空气喷嘴20的情况下，多个二次空气喷嘴20以使燃烧空气在燃烧室12内旋转的方式，将燃烧空气向燃烧室12供给。期望使多个二次空气喷嘴20在上述虚拟圆的周向、换言之外壁部46的周向上以等间隔配置。

在第一实施方式中，通过二次空气喷嘴20，能够在炉篦14的上方且燃烧室12的较下方，将燃烧废气一边与二次空气混合一边进行搅拌。此时，燃烧废气沿燃烧室12的壁面旋转，因此能够使燃烧废气与内周水管34和外周水管32高效率地接触，使能够燃烧室12内部的温度均匀，从而能够减少NOx的产生量。另外，在将多个二次空气喷嘴20沿外壁部46的周向以等间隔配置的情况下，能够使二次空气和燃烧空气保持平衡地旋转。

图6示出三次空气喷嘴24的高度处的燃烧装置10的横剖视图。此外，在图6中，省略图示炉篦14。如图6所示，第一实施方式的燃烧装置10作为一例而具有两个三次空气喷嘴24。并不限定于此，燃烧装置10能够具有一个以上、优选多个三次空气喷嘴24。

如图所示，三次空气喷嘴24贯穿外壁部46，其前端从内周水管34的间隙向燃烧室12的内部突出。三次空气喷嘴24以在具有比燃烧室12的外壁部46小的直径、且与燃烧室12的外壁部46同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气(三次空气)的方式构成。在燃烧装置10具有多个三次空气喷嘴24的情况下，多个三次空气喷嘴24以使燃烧空气在燃烧室12内旋转的方式，将燃烧空气向燃烧室12供给。期望使多个三次空气喷嘴24沿上述虚拟圆的周向、换言之外壁部46的周向以等间隔配置。

如图所示，将远离燃烧废气出口30(参照图4)的内周水管34彼此连接的翅片48和将内周水管34与裸管32B连接的翅片48(参照图4和图5)没有延伸至三次空气喷嘴24的高度。因而，在三次空气喷嘴24的高度处，燃烧空气从内周水管34与裸管32B的间隙、和内周水管34彼此的间隙进入到内周水管34与外周水管32之间的气体通路。由此，燃烧空气一边从气体通路通过并由内周水管34和外周水管32冷却，一边被从燃烧废气出口30(参照图4)向炉外排出。

根据该一个方式，通过三次空气喷嘴24，能够在燃烧室的较上方，将燃烧废气一边与三次空气混合一边进行搅拌。此时，燃烧废气沿燃烧室12的壁面旋转，因此能够使燃烧废气与内周水管34和外周水管32高效率地接触，能够使燃烧室12内部温度均匀，从而能够减少NOx的产生量。另外，在将多个三次空气喷嘴24沿外壁部46的周向以等间隔配置的情况下，能够使三次空气和燃烧空气保持平衡地旋转。

<第二实施方式>

接着，参照附图说明本发明的第二实施方式。对与第一实施方式相同或相当的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。图7是第二实施方式的燃烧装置的概要侧剖视图。第二实施方式的燃烧装置10’与第一实施方式的燃烧装置10相比，主要是吸收燃烧室12内的热量的热交换部的结构不同。

如图7所示，燃烧装置10’具有：大致圆顶型的内筒62，其构成燃烧室12的内壁；以及大致圆顶型的外筒64，其以包围内筒62的方式设置于内筒62的外侧。在内筒62与外筒64之间形成有收纳流体的流体室66。颗粒投入管26贯穿流体室66，将燃烧室12内与炉外连通。在从内筒62的顶面至外筒64的顶面的范围内形成有供燃烧室12内的燃烧废气通过的多个传热管68。另外，在外筒64的顶面侧设置有燃烧废气出口30，该燃烧废气出口30用于将从传热管68通过后的燃烧废气向炉外排出。

在外筒64的下方连接有流体供给喷嘴70。流体供给喷嘴70以向流体室66供给水等温度低的流体的方式构成。另外，在比外筒64的燃烧室12高的位置处设置有流体出口72。从流体供给喷嘴70供给到流体室66内的温度低的流体经由内筒62和传热管68一边与燃烧室12内的燃烧废气进行热交换一边在流体室66内上升，被从流体出口72排出。

图8是流体供给喷嘴70的高度处的燃烧装置10’的横剖视图。如图所示，内筒62和外筒64具有大致圆筒状的截面。炉篦14具有与第一实施方式相同的结构。

图9是三次空气喷嘴24的高度处的燃烧装置10’的横剖视图。燃烧装置10’与第一实施方式的燃烧装置10同样地，具有以使燃烧空气在燃烧室12内旋转的方式将燃烧空气向燃烧室12供给的两个三次空气喷嘴24。此外，二次空气喷嘴20的高度处的燃烧装置10’的横截面除了颗粒投入管26以外与图9示出的横截面相同。

图10是燃烧废气出口30的高度处的燃烧装置10’的横剖视图。如图所示，颗粒投入管26配置在内筒62和外筒64的大致中心部，以由多个传热管68包围颗粒投入管26的周围的方式配置。

第二实施方式所涉及的燃烧装置10’具有与第一实施方式的燃烧装置10相同的优点。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式，在权利要求书以及说明书和附图所记载的技术思想的范围内能够进行各种变形。此外，即使是没有直接记载于说明书和附图的任意形状、材质，只要起到本申请发明的作用和效果，则也在本申请发明的技术思想的范围内。

Claims (8)

1.一种燃烧装置，使木质颗粒燃烧，其特征在于，具有：

炉篦，其支承所述木质颗粒；

燃烧室，其位于所述炉篦的上方；

灰罐，其接收所述木质颗粒的灰分，且设置于所述炉篦的下方；以及

点火装置，其点燃所述木质颗粒，

所述炉篦包括沿水平方向排列的多个棒状体，

多个所述棒状体分别具有：第一锥台形部，该第一锥台形部从所述燃烧室侧朝向所述灰罐侧扩径；和第二锥台形部，该第二锥台形部与所述第一锥台形部的底部相连接，且从所述燃烧室侧朝向所述灰罐侧缩径，

在多个所述棒状体之间形成有间隙，

所述棒状体具有最大直径部分，并以使所述最大直径部分与相邻的所述棒状体的所述最大直径部分接触的方式排列。

2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

具有第一燃烧空气供给装置，该第一燃烧空气供给装置从所述炉篦的下方通过所述间隙而朝向所述燃烧室侧供给燃烧空气。

3.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

所述第一锥台形部和所述第二锥台形部呈圆台形状，

所述棒状体整体具有纺锤形状。

4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

所述加热装置设置于多个所述棒状体的至少一部分棒状体。

5.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

具有第二燃烧空气供给装置，该第二燃烧空气供给装置与所述燃烧室的上下方向中央部相比设在下方，

所述燃烧室具有圆筒状的外壁部，

所述第二燃烧空气供给装置具有至少两个第二供给喷嘴，该至少两个第二供给喷嘴在具有比所述燃烧室的外壁部小的直径、且与所述燃烧室的外壁部同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气，

所述至少两个第二供给喷嘴沿所述虚拟圆的周向以等间隔配置，并以使燃烧空气旋转的方式供给所述燃烧空气。

6.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

具有第三燃烧空气供给装置，该第三燃烧空气供给装置与所述燃烧室的上下方向中央部相比设在上方，

所述燃烧室具有圆筒状的外壁部，

所述第三燃烧空气供给装置具有至少两个第三供给喷嘴，该至少两个第三供给喷嘴在具有比所述燃烧室的外壁部小的直径、且与所述燃烧室的外壁部同心的虚拟圆的切线方向上供给燃烧空气，

所述至少两个第三供给喷嘴沿所述虚拟圆的周向以等间隔配置，并以使燃烧空气旋转的方式供给所述燃烧空气。

7.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

具有颗粒投入管，该颗粒投入管用于将所述木质颗粒向所述燃烧室投入，

所述颗粒投入管以将用于使所述木质颗粒分散至所述燃烧室的分散空气向所述燃烧室供给的方式构成。

8.一种锅炉，其特征在于，具有：

权利要求1～7中任一项所述的燃烧装置；以及

热交换部，其以使流体在内部流动的方式构成，并以吸收所述燃烧室内的热量来对所述流体进行加热，从而生成蒸汽或热水的方式构成。

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