JP2003222314A

JP2003222314A - バーナー

Info

Publication number: JP2003222314A
Application number: JP2002022237A
Authority: JP
Inventors: Shigekatsu Mori; 滋勝森; Munenori Takahashi; 宗則高橋
Original assignee: TAKAHASHI KIKAN KK
Current assignee: TAKAHASHI KIKAN KK
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料を安定燃焼させるのに適しており、高温の
ガスを供給できるバーナーを提供する。【解決手段】燃焼炉２の内壁６から燃焼ガス排出方向に
一定角度傾いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉の炉
軸線周りの一方向に一定角度傾いた方向を指向して燃焼
用ガスを供給する燃焼用ガス供給経路２２を有する燃焼
炉２と、燃焼炉２に供給される燃料に着火する手段２０
と、燃焼炉において生成される燃焼ガスの排出口３２、
とを備えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種燃料、特
に、リグノセルロース系燃料、例えば、木屑、端材、廃
材、刈り枝、刈り草等や各種廃棄物を原料とする固形燃
料を適用するのに適したバーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】リグノセルロース系の廃棄物、例えば、
木屑、端材、廃材、刈り枝等は、現在焼却等により処分
されているのが現状であり、実用的な燃料としては使用
されていないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらのリグノセルロ
ース系廃棄物は、水分含量、形状、大きさが様々である
ために、燃焼の安定性が低いこと、及び燃焼時に生成す
る灰分や火の粉の処理に問題があった。また、リグノセ
ルロース系廃棄物に限らず、他の可燃性廃棄物にして
も、同様の問題があった。各種廃棄物を、そのまま、あ
るいは乾燥後、一定比重で一定形状のペレットに成形す
れば、燃焼炉内に安定的に供給できる点で、燃焼の安定
性が改善されることが期待されるが、火焔が得られるほ
どの安定燃焼は得られない。また、依然として、燃焼時
に発生する火の粉や灰分を効率的に除去することが解決
されない。すなわち、本発明は、燃料を安定燃焼させる
のに適しており、高温のガスを供給できるバーナーを提
供することを目的とする。また、本発明は、さらに、燃
料を安定燃焼させるのに適した燃焼炉を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を解決するために鋭意検討したところ、燃焼炉内壁
から、燃焼炉の燃焼ガス排出方向に一定角度傾き、か
つ、前記排出方向に沿う燃焼炉の軸心周りの一方向に一
定角度傾いた方向に燃焼用ガスを供給しつつ固形燃料を
燃焼させることにより、火の粉及び灰分等の粉塵の生成
を抑制し、あるいはこれらの粉塵を分離しつつ、高温の
ガス（炎）を供給できることを見出し、本発明を完成し
た。本願発明によれば、燃焼炉内壁から燃焼ガス排出方
向に一定角度傾いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉
の炉軸線周りの一方向に一定角度傾いた方向を指向して
燃焼用ガスを供給する燃焼用ガス供給経路を有する燃焼
炉と、燃焼炉に供給される燃料に着火する手段と、燃焼
炉において生成される燃焼ガスの排出口、とを備えるバ
ーナーが提供される。このバーナーによると、燃焼炉内
に供給される燃焼用ガスによって、燃焼炉内壁に沿って
回転しながら燃焼ガス排出方向に向かうガス流が形成さ
れる。これにより、軽いガス成分が炉軸線の周囲に集ま
りやすくなり、重いガス成分が炉内壁側に集まり易くな
る。これにより、安定した燃焼が達成される。また、粉
塵の生成を抑制したりあるいは粉塵を分離しやすくな
る。

【０００５】さらに、前記燃焼炉内壁には、含塵ガス排
出用孔部を有する、バーナーも提供され、前記燃焼炉
は、燃焼ガス排出方向に連なって少なくとも2個備えら
れ、燃焼炉間には、隣接する燃焼炉の内径よりも小さい
内径を有する連絡部、を有するバーナーも提供される。
また、バーナーには、前記排出用孔部から含塵ガスを吸
引可能な吸引手段と、前記排出口から吸引手段までの間
を連絡する経路と、この経路に備えられる粉塵除去手
段、とを有することも好ましく、前記吸引手段により吸
引されたガスを燃焼炉に供給するための経路を備えるこ
とも好ましい。

【０００６】さらに、本発明によれば、燃焼炉内壁から
燃焼ガス排出方向に一定角度傾いた方向及び当該排出方
向に沿う燃焼炉の軸線周りの一方向に一定角度傾いた方
向を指向して燃焼用ガスを供給する燃焼用ガス供給経路
を有する燃焼炉も提供される。また、本発明によれば、
燃焼炉内壁から燃焼炉内の燃焼ガス排出方向に一定角度
傾いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉の軸線周りの
一方向に一定角度傾いた方向を指向して燃焼用ガスを供
給しながら、燃料を燃焼させる工程と、得られた燃焼ガ
スを燃焼炉から取り出す工程、とを備える、高温ガスの
製造方法も提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明の燃焼炉は、炉内壁から燃焼
ガス排出方向に一定角度傾いた方向及び当該排出方向に
燃焼炉の軸心周りの一方向に一定角度傾いた方向を指向
して燃焼用ガスを供給する燃焼用ガス供給経路を有して
いる。また、本発明のバーナーは、かかる燃焼炉を備え
ている。かかる燃焼用ガス供給路から燃焼用ガスが供給
されることにより、燃焼炉内には、炉の内周に添って回
転しながら、燃焼ガス排出方向に進むガス流が形成され
る。このガス流によって、燃焼炉に供給された燃料は粉
砕および／または拡散され、また、燃焼用ガスと混合さ
れる。着火手段等により燃料が着火すると、かかるガス
流に乗ってガス化し、燃焼する。かかるガス流による
と、軽いガス成分（完全燃焼により近いガス）は、中心
側に集まりやすくなり、焼炉内で生成する火の子や灰分
等の粉塵やこれらを含むガス成分（不完全燃焼により近
いガス）は、燃焼炉内壁に蓄積されやすい状態となる。
このため、燃料は、炉内でよく燃焼され、かつよく燃焼
されて得られる軽いガスから排出されることになる。こ
のため、高温の燃焼ガスを安定して供給できるバーナー
となっている。また、かかるガス流によると、炉内壁に
含塵ガス排出用孔部を設けることにより、効果的に粉塵
を排除することができるようになる。特に、前記燃焼用
ガス供給経路から一定以上の流速で燃焼用ガスを供給す
ることにより、火焔状の燃焼ガスを噴出させることので
きるバーナーが提供される。このバーナーにおいて、上
記した排出用孔部を備えることにより粉塵が排除されて
いれば、さらに好ましいものとなる。

【０００８】本発明の詳細を、図１に示す本発明の一形
態の概略図を参照して説明する。本発明の燃焼炉２は、
燃焼用ガスを供給しながら内部で燃料を燃焼し、一定方
向（図１においては右から左方向）に燃焼ガスを排出で
きるように形成されている。燃焼炉２は耐火（耐熱）性
の内壁６を有している。燃焼炉の形態は特に限定しない
で、縦型、横型等を使用できるが、好ましくは横型であ
る。また、炉２の内壁６によって規定される内部形状
は、筒状であることが好ましく、特に円筒状であること
が好ましい。円筒状であると、前記ガス流が形成されや
すいとともに、好ましい燃焼ガスの移動と粉塵除去が達
成される。燃焼炉２は、1個でもよいが、安定的な燃焼
のためには２個以上とすることが好ましい。複数個の燃
焼炉２ａ、２ｂは、燃焼ガス排出方向に直列状に連結し
てもよいし、燃焼ガス排出方向に対して並列状となる複
数列となるように連結してもよい。直列状に連結する場
合には、大型固形燃焼を使用に適しているの点で好都合
であり、並列状に連結する場合には、それぞれの燃焼炉
からの燃焼ガスの供給の有無、供給量の調節より、最終
的な排出燃焼ガス量の調節が容易である。

【０００９】燃焼ガス排出方向に直列状に２個またはそ
れ以上の個数の燃焼炉２を連結する場合には、隣接する
燃焼炉２は、それらの燃焼炉２の内径よりも小さい内径
を有する連絡部１０により連結されていることが好まし
い。かかる場合には、上流側の燃焼炉２ａにおいて高圧
状態が形成され、十分な燃焼が可能となるとともに、高
圧の燃焼ガス流が下流側の燃焼炉２ｂに供給される。

【００１０】燃焼炉２の内径とは、隣接される燃焼炉２
ａ，２ｂの実質上の主構成部分の内径を意味する。内部
が実質的に直円筒状の燃焼炉２ａ、２ｂが２個連結され
ている場合には、当該直円筒部分の内径である。連絡部
１０は、隣接される燃焼炉２ａ、２ｂの内径より小さい
内径を備えていればよく、内部形状を特に限定するもの
ではないが、例えば、円筒状等とすることができる。連
絡部１０は、通常は、燃焼用ガスの供給経路は備えてお
らず、当該部位で積極的に燃焼させることを意図しない
部位となっている。

【００１１】燃焼炉２ａには、内部に燃料が供給される
ための燃料供給部１２を備える。供給部１２は、燃焼炉
２ａの燃焼ガス排出側の反対側の端部に備えられている
ことが好ましい。また、燃焼炉２ａに着火手段や助燃手
段を備える場合には、その直前に燃料を供給できる位置
に備えられていることが好ましい。さらに、燃焼炉２ａ
の周面の内壁に備えられていることが好ましい。燃料供
給部１２は、炉２ａ内に開口されている。燃料供給部１
２は、好ましくは、連続的に燃料を燃焼炉２ａに供給で
きるように、燃料供給装置１４に連結されている。燃料
供給装置１４は、燃料投入部１６と、燃料搬送部１８と
を有している。燃料投入部１６は、燃料搬送部１８に燃
料を容易に供給できる形態であればよい。燃料の種類や
燃料搬送部形態によっては、必要としない場合もある。
例えば、上方に大きく開口する筒状体等のホッパー、あ
るいはバスケット等とすることができる。燃料搬送部１
８は、燃料を搬送して燃焼炉２内にまで導入することが
できるように構成されている。特に限定しないで、コン
ベアベルト、オーガ等の各種公知の搬送手段を用いるこ
とができる。リグノセルロース系廃材等の不定形燃料、
あるいはペレット状等の粒状燃料を使用する場合には、
オーガ等により搬送することが好ましい。なお、オーガ
等を用いる場合には、搬送の他、粉砕混合機能を備える
ようにしてもよい。この場合、着火／発火しやすく、安
定燃焼が容易に得られる形態で燃料を燃焼炉に供給でき
る。また、燃料投入量は、搬送部１８を駆動するモータ
ーのインバータ回転制御によって達成させるようにする
ことができる。

【００１２】本燃焼炉２ａには、炉内に供給された燃料
の着火手段２０および／または助燃装置を備えるように
することができる。比較的容易な条件で自然着火する燃
料を使用する燃焼炉以外は、着火装置２０を備えている
ことが好ましい。着火装置２０としては各種公知の着火
装置を用いることができるが、本燃焼炉２に適している
のは、火焔を噴出する着火バーナー等である。また、助
燃装置としては、特に限定しないが、着火材や燃焼促進
材などを供給したりできるような装置を使用できる。

【００１３】本燃焼炉２には、外部から燃焼用ガスが供
給されるようになっている。この燃焼用ガスは、炉内壁
６から燃焼用ガス排出方向に一定角度傾いた方向及び当
該排出方向に沿う燃焼炉２の軸心周りの一方向に一定角
度傾いた方向に供給されるようになっている。より具体
的には、図２（ａ）に示すように、炉内壁６から燃焼ガ
ス排出方向に沿う炉軸線に対する垂線Ａから燃焼ガス排
出方向側に所定角度θ傾いた方向を指向するように供給
されるようになっている。また、図２（ｂ）に示すよう
に、燃焼用ガスは、同時に、燃焼炉２の燃焼ガス排出方
向に直交する断面において、炉内壁６から炉軸線に対す
る垂線Ｂから一方の周方向に所定角度σ傾いた方向を指
向するように供給されるようになっている。かかる燃焼
用ガス供給形態により、燃焼炉２の内周面に沿って回転
するとともに、燃焼ガス排出方向に向かうガス流が形成
される（図１参照）。

【００１４】燃焼用ガスの供給方向の排出方向側への傾
きは、燃焼炉２の形態、大きさ等によっても異なるが、
５°以上１５°以下の角度で傾いていることが好まし
い。５°未満であると排出方向への指向性が悪く、１５
°を超えると中心が燃焼しないからである。より好まし
くは、８°以上１２°以下であり、特に好ましくは、約
１０°である。また、燃焼用ガスの炉軸線の周方向への
傾きは、燃焼炉の形態、大きさ等によっても異なるが、
５°以上１５°以下の角度であることが好ましい。５°
未満であるとガスが前進せず、１５°を超えるとガスが
反射してしまうからである。より好ましくは、８°以上
１２°以下であり、特に好ましくは約１０°である。

【００１５】かかる燃焼用ガス供給形態は、燃焼炉２の
内壁６の全体にわたって形成されることが好ましい。こ
のような燃焼用ガス供給形態は、このような角度設計で
内壁に形成した燃焼用ガス供給経路２２によって形成さ
れることが好ましい。ガス供給経路２２の形態自体は特
に限定せず、上記したガス供給形態が得られればよい
が、上記したような燃焼用ガスの指向方向に沿う管状体
とすることができる。例えば、ガス供給経路２２を、燃
焼用ガス供給方向に沿う直線状あるいは拡散状のガス流
を供給できるような孔部を備える管とし、かかる管を、
炉内壁６の周面に沿って複数個配列して備えることによ
り、本発明の燃焼用ガス供給形態を得ることができる。
特に、図１に示すように、同一周断面に沿ってこのよう
なガスの供給経路２２が複数個形成され、このように円
周周りに沿って配列されたガス供給経路２２をガス排出
方向に沿って一定間隔で有するようにすることもでき
る。また、図示はしないが、内壁６の内周に沿ってらせ
ん状にこのようなガス供給経路を形成することもでき
る。また、各ガス供給経路２２の開口は、燃焼用ガスを
噴出できるような開口形態に形成されることが好まし
い。例えば、先端部が狭窄されたノズル状とすることも
できる。好ましくは、約１０ｍｍＡｇ以上の圧力で噴出
できるようになっている。

【００１６】このような燃焼用ガス供給経路２２に燃焼
用ガスを供給するには、燃焼用ガス供給経路を設けた内
壁６の部分の外側に、燃焼用ガスを一括して供給する燃
焼用ガス供給槽２４を備えるようにすることが好まし
い。このようにすると、簡易な構造で多数個の供給経路
２２に燃焼用ガスを供給できる。例えば、内壁６のガス
供給経路２２の形成領域の外周部分に中空部を備える燃
焼用ガス供給槽２４を備えるようにする。かかる供給槽
２４の中空部には、外部から燃焼用ガスが導入されるよ
うにし、また、当該中空部は、供給経路２２と連通状と
なっている。このように、内壁６に接して供給槽２４が
設けられていると、当該供給槽２４は、燃焼炉２で発生
する熱によって加熱されるため、一定温度以上に加熱さ
れた燃焼用ガスを燃焼炉２に容易に供給できるようにな
る。なお、供給槽２４は、燃焼炉内壁６に形成される全
てのガス供給経路２２に対して備えられていることが好
ましいが、より好ましくは、適数個のガス供給経路２２
に対して個別のガス供給槽２４が備えられて、全体とし
て複数個の供給槽２４が備えられている。この場合、単
一の供給槽の中空部を１個の以上の区画部２５で分割し
て複数個の供給槽を有するようにすることもできる。

【００１７】燃焼炉２の内壁６には、燃焼炉２内の粉塵
をガスとともに排出できる含塵ガス排出用孔部２６を有
していることが好ましい。燃焼炉３内の粉塵は、ガス流
による遠心力により内壁６に沿って回転しながら進むた
め、内壁６の含塵ガス排出用孔部２６により効率的に除
塵される。排出用孔部２６は、好ましくは、燃焼炉２の
下流側に設けられ、より好ましくは、最下流部に設けら
れる。また、好ましくは、燃焼炉２の周面の内壁６に設
けられる。2個以上の燃焼炉２ａ、２ｂを供える場合に
は、好ましくは、各燃焼炉２ａ、２ｂに備えられてい
る。

【００１８】排出用孔部２６の形態は特に限定しない。
スリット状でも、方形状や円形状であってもよい。ま
た、かかる孔部２６には、適当なスクリーン等を供え
て、一定以上の大きさの粉塵を予め当該スクリーン等で
捕捉できるようにしてもよい。

【００１９】排出用孔部２６は、燃焼炉２内の粉塵とと
もに燃焼ガスを吸引可能に形成されていることが好まし
い。具体的には、図１に示すように、ファン等による吸
引手段２８により排気経路を介して誘引あるいは吸引さ
れるようになっている。なお、排出用孔部２６と排気経
路とは、吸引ガス量を調節できるようなダンパーあるい
はバルブを備えるようにすることができる。吸引される
含塵ガス量は、燃焼ガスの１０〜２０％であることが好
ましい。１０％未満であると、十分に除塵効果が得られ
ず、２０％を超えるとガス流に影響を及ぼし、燃焼効率
が低下するからである。さらに、かかる排出用孔部２６
からファン２８までの排気経路には、外部からの冷却ガ
スが導入されるようになっていることが好ましい。冷却
ガスは、好ましくは、排出用孔部２６付近の排気経路か
ら導入されて、効率的に排出用孔部２６から吸引される
含塵ガスを冷却できるようになっている。冷却ガスは、
集塵用の吸引手段２８により同時に吸引されるようにな
っていることが好ましい。なお、冷却ガスは、圧縮空気
あるいは外気（空気）等を用いることができる。

【００２０】なお、含塵ガス排出用孔部２６は、粉塵等
を燃焼ガスとともに燃焼炉から排出するものであるが、
燃焼炉内壁６に集積する粉塵のみを捕捉できる凹部（粉
塵捕捉凹部）とすることもできる。かかる凹部を燃焼炉
の末端側等に設けることによっても、粉塵除去が可能で
ある。特に、内周壁の一部に凹状部として設けることに
より、効果的に粉塵を捕捉できる。

【００２１】吸引手段２８により吸引された塵含ガス
は、排気経路において冷却用ガスにより冷却されるが、
吸引手段２８に至るまでの間に、除塵装置３０を備え
て、集塵するようにすることが好ましい。これにより、
除塵されたガスが吸引手段２８に到達されることにな
る。除塵装置３０は、含塵ガスと液体とを接触させる洗
浄集塵を行う各種スクラバー、バグフィルター、電気集
塵器、サイクロン等各種公知の集塵装置を採用できる
が、好ましくは、サイクロンである。ファンによって吸
引した含塵ガスに対して効率的に除塵できる。サイクロ
ンであれば、特に限定しないで、各種接線流入型、軸流
案内羽根型、強制回転型などを使用できる。好ましく
は、接線流入型である。集塵効率がよいからである。

【００２２】除塵されたガスは、吸引手段２８に導入さ
れるようになっている。吸引手段２８への導入時には、
燃焼ガスは十分に冷却されてファンの耐熱温度以下とな
るようにすることが好ましい。具体的には、３５０℃以
下、より好ましくは２５０℃以下とする。除塵された燃
焼ガスは、そのまま排出されてもよいが、再び、燃焼用
ガスとして燃焼炉２に供給するようにすることが好まし
い。ファン吸引ガスを燃焼炉に供給して循環させるに
は、この吸引ガスを、例えば、前記した燃焼用ガス供給
槽２４に供給するようにする。空気等と混合され、除塵
されたガスは、燃焼用に十分適切であるばかりでなく、
特別に加熱しなくても、別個に導入される外気等より高
い温度を保持しているので、燃焼用ガスとして好ましく
使用できる。燃焼用ガスは、例えば、１５０℃以上２５
０℃以下であることが好ましい。

【００２３】燃焼炉の燃焼ガス排出口３２は、適度な噴
出圧が得られるように燃焼炉２の内径よりも小さい内径
とすることができる。燃焼ガス排出口３２は、通常、燃
焼炉２の末端に設けられているが、さらに、集塵装置に
より除塵されるように構成されていてもよい。また、ガ
ス精製装置に連結するようにすることもできる。

【００２４】本燃焼炉２は、各種可燃性ごみ、リグノセ
ルロース系廃棄物、リグノセルロース系ペレットなどの
リグノセルロース系燃料、原炭、石炭、石油、天然ガス
等の化石燃料、天然樹脂及び合成樹脂の廃材、ならびに
これらの混合物を燃料として使用できる。燃料の形態
は、固形物、紛体、液体、スラリー、ガス等各種用いる
ことができる。好ましくは、本燃焼炉２には、固形燃料
を用いる。また、本燃焼炉２には、リグノセルロース系
燃料を使用することが好ましく、より好ましくはリグノ
セルロース系固形燃料（ペレット）を使用する。最も好
ましくは、リグノセルロース系ＲＤＦ（Refuse Derived
Fuel）である。この燃焼炉によれば、リグノセルロー
ス系燃料の材料の不均一性に係わらず、安定した燃焼ガ
スを発生でき、高温ガスを発生できるからである。ま
た、灰分などの問題を容易に取り除くことができる。特
に、取り扱い性や燃料としての均一性を増したペレット
にあっては、燃焼炉２内で十分に粉砕混合されつつ、ま
た、十分に除塵されるため、安定した燃焼を得ることが
できる。

【００２５】本燃焼炉２によって得られる高温のガス
（火焔を含む）は、各種産業分野における熱源として使
用できる。具体的には、ボイラー、ガスタービンエンジ
ン、乾燥炉、熱処理炉、加熱炉、溶解炉、食品加工等の
熱源として使用できる。また、本燃焼炉では、８００〜
１０００℃付近に到達する高温ガスを安定して供給でき
るため、直接熱源として十分使用できる。

【００２６】（具体的な実施形態）以下に、具体的な実
施形態を例示して本発明を説明する。なお、本形態は、
本発明の一実施形態の例示であり、本発明は、当該形態
に限定されるものではない。

【００２７】本実施形態を図３〜図１０に基づいて説明
する。図３に、本形態の燃焼炉１０２を示す。燃焼炉１
０２は、燃焼ガスの排出方向に沿って直列状に一次燃焼
炉１０４，二次燃焼炉２０４が水平状に連結されて構成
されている。一次燃焼炉１０４と二次燃焼炉２０４と
は、ほぼ同一の内径を有する円筒状の内部形状を有して
いる。両燃焼炉１０４，２０４を連結する連絡部３００
は、両燃焼炉１０４，２０４を通して一致する軸線上に
設けられており、これらの内径よりも小さい内径を有し
ている。本実施形態では、連絡部３００は、炉１０４，
２０４の半分の内径を有している。かかる内径の連絡部
３００とすることにより、効率よく軽い中心ガスを通過
させる一方、火の粉や灰分を滞留させ、吸引排出しやす
くなる。炉内で発生するガス成分は、一次燃焼炉１０
４、二次燃焼炉２０４の順で移動するようになってい
る。

【００２８】一次燃焼炉１０４及び二次燃焼炉２０４
は、所定厚みの耐火性材で形成された内壁１０６、２０
６を備えている。一次燃焼炉１０４にの端部には、着火
バーナー１０８を備えるとともに、このバーナー１０８
に近接する内周面の内壁１０６には、燃料供給口１１０
を介して燃料供給部を備えている。燃料供給部は、図示
しないが、本形態では、固形の燃料の投入に適したテー
パー状に開口するホッパーとホッパーに投入された燃料
を搬送するオーガとを備えている。二次燃焼炉２０４
は、その端部に、燃焼ガス排出口２１０を備えている。
燃焼ガス排出口２１０の開口中心は、燃焼炉２０４の軸
線にほぼ一致するように形成されている。開口中心が軸
線におおよそ一致していると、中心側の軽いガスの移行
や含塵ガスの吸引がスムーズに行われる。なお、一次燃
焼炉１０４では、少なくとも燃料が可燃性ガス化される
ように構成されていることが好ましいが、燃焼ガスが生
成することを妨げない。また、二次燃焼炉２０４では、
ガス化された燃料が燃焼するように構成されていること
が好ましい。

【００２９】図４、図８〜図１０に示すように、一次燃
焼炉１０４及び二次燃焼炉２０４は、それぞれ、ガス循
環系４００を備えており、ガス循環系４００から燃焼用
ガスが燃焼炉１０４、２０４に供給され、また、燃焼炉
１０４、２０４からガス循環系４００へ含塵ガスを排出
するようになっている。ガス循環系４００は、吸引手段
４１０としてファンを備えており、ファン４１０から燃
焼炉１０４、２０４に燃焼用ガスを供給するように構成
される燃焼用ガス供給系４２０と、燃焼炉１０４，２０
４からファン４１０まで燃焼ガスを供給する含塵ガス排
出系４４０とを有している。

【００３０】燃焼用ガス供給系４２０は、ファン４１０
に近い部位から、配管４２１、４２２、４２３と、燃焼
用ガス供給槽４２４、４２５と、燃焼用ガス供給経路４
２８、４２９とを備えている。配管４２１は、ファン４
１０から供給される燃焼用ガスを、各燃焼炉２０４、１
０４の各３箇所に供給できるように、一側に枝分かれ状
に計６本の配管４２２、４２３を有している。燃焼用ガ
ス供給槽４２４、４２５は、いずれも、燃焼炉２０４、
１０４における燃焼用ガス供給経路４２８、４２９の形
成領域の外側に隣接してこれを被うように備えられてい
る。また、この供給槽４２４、４２５は、それぞれ中空
部を有しており、配管４２２、４２３により当該中空部
に燃焼用ガスが供給されるように、これらに連結されて
いる。各連結部位には、流量を調整手段としてバルブ等
を備えている。また、供給槽４２４の内部は、仕切り材
４２６によって３区画に区画され、３本の配管４２２に
よって区画部位に独立に燃焼用ガスが供給されるようさ
れている。同様に、供給槽４２５は、３本の配管４２３
のそれぞれによって独立に燃焼用ガスが供給されるよう
に仕切り材４２７によって３区画に区画されている。こ
のように、配管毎に供給槽４２４、４２５が区画されて
いることにより、各区画内に配設された燃焼用ガス供給
経路におおよそ均等に燃焼用ガスが供給されるようにな
る。これにより安定的なガス流が形成され安定な燃焼が
確保される。

【００３１】燃焼用ガス供給経路４２８、４２９は、多
数個備えられており、図３及び４に示すように、各燃焼
炉２０４、１０４の円周断面に沿って一定間隔で１６〜
２０個備えられているとともに、かかる配列が、炉の軸
線に沿って一次燃焼炉１０４には９列、二次燃焼炉２０
４には８列備えられている。図５に示すように、本実施
形態では、各経路４２８、４２９は、それぞれ、燃焼ガ
ス排出方向に１０°傾斜し、かつ、図６及び図７に示す
ように、炉軸線の周方向に１０°傾斜する方向性を持っ
て形成されている。図５には、耐火性内壁材における経
路４２８、４２９の配設状態が示されている。本実施形
態では、耐熱性金属であるステンレス製のパイプ材が使
用されている。かかるパイプ材は、供給槽４２４、４２
５を構成する板状材に形成した孔部に溶接等により固定
されるとともに内壁材中に配置されて、供給槽４２４、
４２５内部と経路４２８、４２９とが連通するように接
続されている。

【００３２】次に、含塵ガス排出系４４０は、ファン４
１０から遠い部位から、燃焼炉１０４，２０４の内壁に
おいて開口する含塵ガス排出用孔部４４２、４４３と、
配管４４４、４４５、４４６と、徐塵装置４４８、とを
備えている。燃焼炉１０４、２０４の各下流側端部の内
周の内壁に開口する含塵ガス排出用孔部４４２、４４３
は、それぞれ配管４４４、４４５に連結されている。連
結部には、吸引量の調節手段として、ダンパー等を備え
るようにすることができる。配管４４６は、これらの配
管４４４、４４５からの含塵ガスを併せて徐塵装置４４
８に供給するようになっている。同時に、配管４４６に
は、外部からの空気が冷却用ガスとして導入され、ファ
ン４１０により吸引されるようになっている。ファン４
１０によってこの空気が吸引されることにより、配管４
４４、４４５からの含塵ガスは、冷却され、また、再
度、燃焼用ガスとして利用可能となっている。

【００３３】本実施形態では、徐塵装置４４８として、
サイクロン型集塵装置を備えている。この徐塵装置４４
８は、特に、接線流入型（ステンレス製）であって、本
形態における含塵ガスからの徐塵に都合がよい。徐塵装
置４４８によって採集された粉塵は、徐塵装置４４８の
下方に集積されるようになっており、徐塵装置４４８の
上方から除塵され冷却された燃焼ガスがファンに到達さ
れるようになっている。

【００３４】次に、このように形成した燃焼炉１０２を
用いて、リグノセルロース系固形燃料、具体的には、リ
グノセルロース系ペレットを燃焼させる工程について説
明する。まず、配管４４６の外気導入用バルブを開放
し、ファン４１０を駆動させて、一次燃焼炉１０４、２
０４内に、燃焼用ガスを供給する。これにより燃焼炉１
０４，２０４内には、ガス流が形成される。また、含塵
ガス排出用孔部４４２、４４３からの吸引も開始する。
次いで、燃料供給部のホッパーに燃料を投入し、オーガ
により連続的に一次燃焼炉１０４にペレットを導入する
ようにする。同時に、着火バーナーを点火する。

【００３５】一次燃焼炉１０４に、燃料が供給される
と、燃料は着火バーナー１０８により着火し、燃焼用ガ
ス供給経路４２９によって供給される燃焼用ガスのガス
流に乗って回転しながら粉砕混合され、ガス化され、燃
焼される。かかるガス流の存在する一次燃焼炉１０４内
では、火の粉や灰分が遠心力により内壁側に集積されつ
つ、連絡部３００側へと燃焼炉１０４内を内壁に沿って
移動する。このため、粉塵等は、内壁側に設けた排出用
孔部４４２から吸引・排出されやすい状態となる。一
方、軽い可燃性ガス及び燃焼ガスは、ガス流の中央、す
なわち、燃焼炉１０４の軸線におおよそ沿う中央部分に
集まるようになる。

【００３６】可燃性ガス及び燃焼ガスを含むガス成分
は、おおよそ燃焼炉１０４の内径よりも小さい内径の連
絡部３００を通過しようとする。連絡部３００の内径が
燃焼炉２０４の内径よりも小さく、燃焼炉１０４内では
燃焼ガス滞留状態が形成されるため、より一層、軽いガ
ス成分のみが二次燃焼炉２０４に移動しやすくなり、重
いガス成分は、燃焼度が高くなると二次燃焼炉２０４に
移動しやすくなる。すなわち、よく燃焼されたガスから
二次燃焼炉２０４に移動するようになる。軽いガス成分
はより軽い可燃性ガス及び燃焼ガスを含んでいる。この
ことは、高い温度の燃焼ガスを得るのに有利であり、ま
た、安定した燃焼を得る点においても有利である。一
方、内壁側の火の粉や灰分は、かかる滞留状態により十
分に加熱され可燃化されやすくなる。可燃化されて生成
したガスは、炉中心側に移動しやすくなり、連絡部３０
０から二次燃焼炉２０４へ移動するようになる。また、
可燃化されずに残留する粉塵は、内壁側に滞留された重
いガスとともに、内壁に開口された排出用孔部４４２に
よる含塵ガス吸引が効果的に実施される。吸引されるの
は、軽いガスではなく、重いガス成分と粉塵であること
は、軽いガス成分を燃焼炉から流出させない点、及び、
後に、当該吸引成分が再び燃焼炉１０４に導入されて再
燃焼される点で有利である。

【００３７】二次燃焼炉２０４では、一次燃焼炉１０４
からのガス成分に、再度、経路４２８より燃焼用ガスが
供給され、ガス成分中の可燃性ガスはガス流に乗ってさ
らに燃焼される。一次燃焼炉１０４で十分に燃料がガス
化されていると、二次燃焼炉２０４では高温のガス化が
可能となっている。また、既に燃焼された軽いガスは、
噴出口２１０から排出される。また、一次燃焼炉１０４
からのガスに粉塵が含まれていても、二次燃焼炉２０４
で、再び、分別、さらに可燃化あるいは吸引されるの
で、高い燃焼効率が得られるとともに、噴出される燃焼
ガスからは粉塵が効果的に除去される。二次燃焼炉２０
４のガス噴出口２１０も、燃焼炉２０４の内径よりも小
さいため、二次燃焼炉２０４でも燃焼ガスの滞留状態が
形成されるとともに、より軽いガスから噴出口２１０を
経て噴出される。また、当該滞留状態により、二次燃焼
炉２０４でも、一次燃焼炉１０４と同様に、粉塵の可燃
化と排出用孔部４４３からの含塵ガスの排出が良好に達
成される。

【００３８】一次燃焼炉１０４及び二次燃焼炉１０４か
ら排出された含塵ガスは、ファン４１０の吸引力によ
り、配管４４４、４４５、４４６を介して徐塵装置４４
８へと導かれる。含塵ガスの移送媒体は、外部からの外
気（空気）であり、これにより冷却されるとともに燃焼
用の酸素が供給されることになる。徐塵装置４４８で
は、含塵ガス中の火の粉や灰分等の粉塵が重力と遠心力
とにより分離され、下方に集積され、除塵されたガス
が、ファン４１０に導入される。ファン４１０は、この
ガスを、配管４２１、４２２、４２３、供給槽４２４、
４２５、及び供給用経路４２８，４２９を通じて、再び
燃焼炉１０４、２０４に供給する。

【００３９】本発明の燃焼炉では、燃焼炉内へのガス供
給経路が、燃焼ガス排出方向へ一定角度傾斜し、かつ燃
焼炉の軸中心から一定方向に一定角度傾斜する方向に燃
焼用ガスが供給されるように形成されることにより、燃
焼炉内壁に沿って回転し、かつ燃焼ガス排出方向を指向
するガス流が形成される。かかるガス流によれば、燃焼
炉内で生成する燃焼ガス中の、軽いガス成分と、粉塵を
含み、あるいは燃焼が相対的に不充分な重いガス成分と
を燃焼炉内で分別させることができる。燃焼炉中央側に
より集まり易くなる軽いガス成分（一次炉では可燃性ガ
ス及び燃焼ガス、二次炉では燃焼ガスが主体である）
が、連絡部あるいはガス噴出口により、次の燃焼炉ある
いは燃焼炉外部へと供給されやすくなっている。特に、
燃焼ガス滞留状態が形成されていれば、ガス分別がより
効果的に行われて完全燃焼させやすくなり、高温のガス
を供給しやすくなる。

【００４０】また、本実施形態によれば、安定かつ効率
的な燃焼が達成され、高温の熱風（ガス）を供給できる
ようになっている。特に、複数の燃焼炉を燃焼ガス排出
方向に直列状に備えているために、より安定で効率的な
燃焼が達成されている。また、連結部が隣接する燃焼炉
内径よりも小さいために、上流側燃焼炉での燃焼ガス滞
留状態が形成され、よい安定かつ効率的な燃焼が達成さ
れるようになっている。また、下流側のガス排出口が燃
焼炉内径よりも小さいために、末端燃焼炉においても燃
焼ガス滞留状態が形成され、安定かつ効率的な燃焼が達
成されるようになっている。

【００４１】また、燃焼炉がファンを中心とした燃焼ガ
ス供給系と含塵ガス排出系とを備えていることにより、
省エネルギー的及び省スペース的に燃焼用ガス供給と含
塵ガス排出とが達成されている。特に、含塵ガスの冷却
に外気を利用し、これを除塵後に、再び燃焼用ガスとし
て供給できるため、燃焼炉内の温度は、直接外部から導
入される外気が供給される場合よりも、低くならず、安
定した温度に維持できる。これにより、燃焼用ガスの加
熱エネルギーを抑制でき、また、燃焼炉内での安定燃焼
及び高温ガスの供給に寄与している。また、廃棄ガスの
生成量を抑制できる。

【００４２】なお、本発明の装置及び燃焼炉には、本実
施形態の燃焼炉における構成に限定されないで、他の実
施形態をも当然に包含する。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、燃料を安定燃焼させる
のに適した燃焼炉やバーナーが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼炉の概略を示す平面図である。

【図２】図２（ａ）は、燃焼炉の内壁の燃焼ガス排出方
向に沿う断面を示す図であり、燃焼用ガス供給経路の燃
焼ガス排出方向に対する方向性を示す図である。図２
（ｂ）は、燃焼炉の燃焼ガス排出方向に直交する断面を
示す図であり、燃焼用ガス供給経路の炉軸線周りに対す
る方向性を示す図である。

【図３】具体的実施形態における燃焼炉の構造を示す図
である。

【図４】図３の燃焼炉に備えられるガス循環系を示す図
である。

【図５】図５は、燃焼炉の内壁の燃焼ガス排出方向に沿
う断面を示す図であり、燃焼用ガス供給経路が燃焼ガス
排出方向に１０°傾いた方向を指向していることを示す
図である。

【図６】図６は、一次燃焼炉の燃焼ガス排出方向に直交
する断面を示す図であり、燃焼用ガス供給経路が、着火
バーナー側からみて燃焼炉の軸線周り右方向に１０°傾
いた方向を指向しているこを示す図である。

【図７】図７は、二次燃焼炉の燃焼ガス排出方向に直交
する断面を示す図であり、燃焼用ガス供給経路が、着火
バーナー側からみて燃焼炉の軸線周り右方向に１０°傾
いた方向を指向しているこを示す図である。

【図８】燃焼炉の全体を示す平面図である。

【図９】燃焼炉の全体を、ガス循環系側から見た側面図
である。

【図１０】燃焼炉の着火バーナー側から見た側面図であ
る。

【符号の説明】

２，１０２、１０４、２０４燃焼炉６、１０６、２０６内壁１０、３００連絡部２０、１０８着火手段２２、４２８，４２９燃焼用ガス供給経路２４、１０４，２０４燃焼用ガス供給槽２８、４１０吸引手段３２、２１０燃焼ガス排出口

フロントページの続きＦターム(参考） 3K023 KA01 KB07 KC01 KC05 KD01 3K061 GA04 LA02 LA08 LA11 3K078 AA04 AA05 BA03 CA02 CA06 CA09 CA18 CA22 CA25 3K091 AA01 AA03 BB06 BB25 CC12 CC22 DD03 DD06 FB03 FB12 FB35 FB43 FB62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼炉内壁から燃焼ガス排出方向に一定角
度傾いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉の軸線周り
の一方向に一定角度傾いた方向を指向して燃焼用ガスを
供給する燃焼用ガス供給経路を有する燃焼炉と、燃焼炉に供給される燃料に着火する手段と、燃焼炉において生成される燃焼ガスの排出口、とを備え
るバーナー。
【請求項２】燃焼炉内壁には、含塵ガス排出用孔部を有
する、請求項１又は２記載のバーナー。
【請求項３】前記燃焼炉は、燃焼ガス排出方向に連なっ
て少なくとも2個備えられ、燃焼炉間には、隣接する燃
焼炉の内径よりも小さい内径を有する連絡部、を有する
請求項１又は２記載のバーナー。
【請求項４】前記排出用孔部から含塵ガスを吸引可能な
吸引手段と、前記排出用孔部から吸引手段までの間を連
絡する経路と、この経路に備えられる粉塵除去手段、と
を有する、請求項３記載のバーナー。
【請求項５】前記吸引手段により吸引されたガスを燃焼
炉に供給する経路を備える、請求項４記載のバーナー。
【請求項６】燃焼炉内壁から燃焼ガス排出方向に一定角
度傾いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉の軸心周り
の一方向に一定角度傾いた方向を指向して燃焼ガスを供
給する燃焼用ガス供給経路を有する燃焼炉。
【請求項７】燃焼炉内壁に開口する含塵ガス排出用孔部
を有する、請求項６記載の燃焼炉。
【請求項８】燃焼炉内の燃焼ガス排出方向に一定角度傾
いた方向及び当該排出方向に沿う燃焼炉の軸心周りの一
方向に一定角度傾いた方向を指向して燃焼用ガスを供給
しながら、燃料を燃焼させる工程と、得られた燃焼ガスを燃焼炉から取り出す工程、とを備え
る、高温ガスの製造方法。