JP2009236322A - 木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器 - Google Patents

Abstract

【課題】木質系ペレット燃料を直焚きするのに好適な構造及び形状の高温再生器を実現する。
【解決手段】横形の炉筒６と、該炉筒の一端に装着される木質系ペレット燃料を燃焼する燃焼器４、前記炉筒の上方に配置された複数の煙管７と、前記炉筒の他端と前記複数の煙管の一端が開口された後部煙室８と、前記煙管の他端が開口された前部煙室９と、該第２の煙室に接続された煙道１１と、前記炉筒と前記煙管の外周側に希溶液が導入される空間を形成する容器１０とを備え、前記煙管は、内部にバッフル１７が設けられ、前記後部煙室と前部煙室の炉筒よりも下方に延在させて灰集積部を設けてなる構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸収冷温水機の高温再生器に係り、特に、ペレット化した木質系のバイオマス燃料（以下、木質系ペレット燃料という。）を燃料として用いるのに好適な木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器に関する。

吸収式冷温水機には、一般に、二重効用型の吸収冷温水機が広く用いられており、蒸気を吸収した吸収材の希溶液を加熱して蒸気を発生させる高温再生器には、ガスや石油等の高質の燃料が一般に用いられている（特許文献１、２等）。

一方、資源の有効利用及び地球環境保護などの観点から、木質系バイオマス燃料をペレット化し、ボイラなどで石炭に混ぜて副燃料として用いることが行われており（例えば、特許文献３）、吸収冷温水機の高温再生器においても、燃料として木質系ペレット燃料を用いることが要望されている。

特開２０００−５５５０２号公報 特開２００６−１６２１０４号公報 特開２００５−２９１５３４号公報

しかし、従来は、吸収冷温水機の高温再生器の直焚き燃料として木質ペレット燃料を用いることについて考慮されていないため、これまでのガスや石油を燃料とするタイプとは、構造及び形状が大きく異なるものとならざるを得ない。すなわち、木質系ペレット燃料は原料により多少の違いはあるが、燃焼により多くの灰が発生する。したがって、灰の処理及び灰による弊害を回避する対策について考慮する必要があり、例えば、次のような解決すべき課題がある。

（１）高温再生器は、熱効率の向上及び小型化のために、燃料の燃焼ガスを流通させる複数の伝熱管（煙管）を横型にして希溶液中に配列する構造が採用されている。しかし、高温再生器の煙管内の燃焼ガスの流速は一般に低いため、燃料に木質系ペレット燃料を用いると、煙管内に灰が堆積して熱交換効率が低下し易い。そのため、煙管内に灰が堆積しにくい構造にする必要がある。

（２）高温再生器内に集積した灰を少なくとも定期的に回収可能にするため、高温再生器の燃焼ガスの流路内に灰が集積し易い構造にする必要がある。

（３）燃焼ガスの流路内に集積した灰は、燃焼ガスと同程度の高温になっており、高温再生器の運転を停止したとしても、直ぐには温度が下がらないので灰回収に時間が掛かることから、灰回収を短時間で行える構造にする必要がある。

つまり、本発明が解決しようとする課題は、木質系ペレット燃料を直焚きするのに好適な構造及び形状の高温再生器を実現することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器は、横形の炉筒と、該炉筒の一端に装着される木質系ペレット燃料を燃焼する燃焼器と、前記炉筒の上方に配置された複数の煙管と、前記炉筒の他端と前記複数の煙管の一端が開口された第１の煙室と、前記煙管の他端が開口された第２の煙室と、該第２の煙室に接続された煙道と、前記炉筒と前記煙管の外周側に希溶液が導入される空間を形成する容器とを備え、前記煙管は、内部にバッフルが設けられ、前記第１の煙室と前記第２の煙室は、前記炉筒の位置よりも下方に位置する灰集積部を有してなる構成とする。

このように、燃焼ガスを流通させる複数の煙管を横型にして希溶液中に配列する構造を採用しているから、熱効率の向上及び小型化を維持できる。これに加え、煙管の内部にバッフルを設けているから、煙管内を流通する燃焼ガスに乱流を起こさせることができ、乱流効果によって伝熱が促進されるとともに、煙管内に灰が堆積するのを防ぐことができる。その結果、燃料に木質系ペレット燃料を用いても、熱交換効率の低下を抑えることができる。

また、燃焼ガスは炉筒から第１の煙室に排出され、第１の煙室において流れの向きが反転して煙管に流入されるから、その反転の過程で燃焼ガスに同伴した飛灰の一部が煙室壁に衝突して捕集される。捕集された灰は、下方の灰集積部に落下して集積される。また、第２の煙室に接続された煙道を、煙管に直交する煙室壁に接続すれば、煙管から出た燃焼ガスが向きを変えて煙道に流入することになる。この過程で燃焼ガスに同伴した飛灰の一部が第２の煙室の壁に衝突して捕集され、下方の灰集積部に落下集積される。つまり、燃焼ガスの流路内に煙室を形成して灰が集積し易い灰集積部を設けていることから、灰集積部に集積された灰を少なくとも定期的に回収可能な構造にできる。この場合、灰の回収は、用手法又は機械的な方法による回収のいずれでも実現できる。

本発明において、第１の煙室の炉筒と煙管との境部に、飛灰を捕集するエリミネータを設けることが好ましい。これによれば、煙管に侵入する飛灰の量を低減できるから、煙管内に堆積して伝熱を妨げるのを抑制できるとともに、エリミネータで捕集された飛灰を灰集積部に回収できる。

また、上記の場合において、灰集積部は、第１の煙室と第２の煙室の底部に設けられた灰箱と、第１の煙室と第２の煙室の側壁に形成された灰箱を挿入引出し可能な開口と、この開口を塞ぐカバーとを有して構成することが好ましい。これによれば、例えば、高温再生器の運転中であっても、カバーを取り外せば、灰箱を簡単に引出すことができるから、灰の回収を短時間で行うことができる。特に、用手法により灰を回収できるから、小型又は中型の高温再生器に適している。また、灰箱を設ければ、灰集積部から高温の灰をかき出す作業を回避することができる。

この場合、第１の煙室の灰集積部は、カバーが取り外された状態で、灰箱側の煙室と灰箱よりも上部側の煙室とを仕切る仕切り板が挿脱可能に設けられてなる構造とすることが好ましい。すなわち、第１の煙室の灰集積部のカバーを取り外して灰箱を引出すと、開口から周囲の空気が第１の煙室に侵入するため、燃焼器の燃焼が不安定になったり、燃焼ガスの温度が下がって高温再生器の機能が低下してしまうおそれがある。この点、第１の煙室の灰箱を引出す前に、仕切り板を挿入することにより、周囲の空気が第１の煙室に侵入するのを低減できる。

また、第１の煙室の灰集積部の上方に、多数の貫通穴を有する遮熱板を設けることが好ましい。これによれば、灰集積部に集積された灰が燃料ガスにより加熱されるのを抑制でき、灰箱等に回収される灰の温度の上昇を抑えることができ、灰の回収作業が容易になる。

以上説明した本発明の特徴構成を全て備えれば、中小型の木質系ペレット燃料直焚き二重効用吸収冷温水機の高温再生器として、主な熱交換器となる煙管（伝熱管）内に灰が堆積するのを抑制でき、長期にわたって高い熱交換効率を維持でき、耐久性に優れ、且つ灰回収性やメンテナンス性に優れた構造を実現できる。

本発明によれば、木質系ペレット燃料を直焚きするのに好適な構造及び形状の高温再生器を実現できる。

以下、本発明を適用してなる木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の高温再生器の全体の系統構成図であり、図２は、本実施形態の高温再生器の主要部の構成を半割にして示した斜視図である。また、図３に、本実施形態の高温再生器の外観斜視図を示し、図４に、本実施形態の高温再生器を適用した木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の全体の外観斜視図を示す。それらの図において、同一の符号を付したものは、同一の機能及び構成を有するものである。

図１を参照して、本実施形態の高温再生器の全体の系統構成を説明する。木質系のバイオマス燃料をペレット状に形成した木質系ペレット燃料は、屋外又は屋内に設置したサイロペレットサイロ１に貯蔵される。木質系ペレット燃料はペレットサイロ１の底部から切り出され、搬送装置２によって燃料供給装置３に搬送される。燃料供給装置３は、ホッパ、コンベア、燃料供給量調整装置、などを備えて構成され、吸収冷温水機の負荷に応じて木質系ペレット燃料の燃焼量を制御可能に形成されている。燃料供給装置３により供給される木質系ペレット燃料は、図示していない空気供給装置から供給される燃焼用空気とともにペレット燃焼器４に導かれて燃焼されるようになっている。なお、燃焼器４には、図示していないが、着火用バーナが備えられている。

高温再生器５は、横形の炉筒６と、炉筒６の上方に配置された複数の煙管７と、炉筒６と複数の煙管７の一端が開口された後部煙室８と、煙管７の他端が開口された前部煙室９とを備えて構成されている。炉筒６と煙管７の外周側に希溶液が導入される容器１０が形成され、この容器１０は炉筒６と煙管７の外周側を取り巻いて設けられた容器壁と、後部煙室８と前部煙室９のケーシングとにより形成されている。また、前部煙室９の上部には、煙道１１の一端が接続され、煙道１１の他端はサイクロン１２を介して誘引ブロワ１３に連結されている。後部煙室８と前部煙室９の底部には、炉筒６の位置よりも下方に位置させて灰集積部１４、１５が設けられている。また、サイクロン１２の底部にも灰集積部１６が設けられている。

このように構成されることから、図１の高温再生器５によれば、ペレット燃焼器４によって燃焼された木質系ペレット燃料の燃焼ガスの熱によって、炉筒６及び複数の煙管７を介して容器１０に導入される吸収液の希溶液が加熱される。これにより希溶液が濃縮されて、図示していない低温再生器に導かれる。一方、容器１０で発生した蒸気は、同じく低温再生器に導かれ、容器１０から供給される濃溶液の加熱再生に用いられる。なお、高温再生器５の炉筒６、煙管７、後部煙室８、前部煙室９内は、誘引ブロワ１３により運転時は常に大気圧以下の負圧となっており、燃焼中であっても煙室等の接続シール部から燃焼ガスが外部に漏れることはない。

図２乃至図４を参照して、具体的な高温再生器５の実施形態を説明する。図２は、本実施形態の高温再生器５を炉筒６の軸方向に沿って半割にして示し、図３は高温再生器５の外観斜視図を示している。また、図４は、本実施形態の高温再生器５を適用した木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の全体の外観斜視図であり、図において符号３０が吸収冷温水機部である。

図２において、手前側がペレット燃焼器４を装着される前部煙室９であり、奥側が後部煙室８となっている。それらの煙室は、それぞれ直方体状に形成されたケーシングを室壁として、炉筒６の両端に対向させて配置されている。炉筒６の上方には、複数の煙管７が配置され、それらの煙管８の両端はそれぞれ後部煙室８と前部煙室９に連通するように開口させて設けられている。また、煙管７の内部には、図５の拡大図に示すように、帯状の板材をらせん状に捻って形成されたバッフル１７が挿入されている。

前部煙室９には、ペレット燃焼器４を装着するための筒体２１が、炉筒６の軸と同軸に前部煙室９を貫通させて、且つ前部煙室９に対して気密に設けられている。筒体２１の先端は炉筒６の一端に連設されている。前部煙室９の底部には、上面が開口された灰箱２２が設置されている。前部煙室９の灰箱２２に対向する前壁には、灰箱２２を出し入れ可能な開口が設けられており、その開口は通常時はカバー２３によって気密に覆われている。前部煙室９の上部には、煙管７の軸方向に直交する方向の側壁に煙道１１が接続されている。また、煙管７に対向する位置の前部煙室９の前壁に開口が設けられ、その開口は通常時はカバー２４によって気密に塞がれている。

後部煙室８には、炉筒６の他端が開口されて接続され、後部煙室８には、炉筒６と煙管７との境に位置させて、エリミネータ２５が全面にわたって設けられている。エリミネータ２５は、飛灰の慣性を利用して飛灰を捕集するものであり、例えば、図６に示すように、折り曲げられた複数の板材２５aを一対の基材２５ｂに間隔を空けて配列し、燃焼ガスの主流方向に合わせて屋根型に組み上げて形成することができる。あるいは、複数枚の多孔板を間隔を空けて配置して形成することができる。また、後部煙室８の底部には、上面が開口された灰箱２６が設置されている。灰箱２６が位置する後部煙室８の室壁には、灰箱２６を出し入れ可能な開口が設けられており、その開口は通常時はカバー２７によって気密に塞がれている。また、後部煙室８内には、灰箱２６の上面の開口を塞ぐように、遮熱板２８が設けられている。この遮熱板２８は、熱を遮蔽可能な複数の帯板を斜めに並べて形成され、帯板の隙間から灰が落下可能に形成されている。

図７〜図９に、後部煙室８の灰集積部１４の詳細構成図を示す。図７（Ａ）は灰集積部１４をカバー２７側から見た図であり、同図（Ｂ）はカバー２７を取り外した図である。同図（Ｂ）に示すように、カバー２７を取り外すと、灰箱２６を引出すことができるようになっている。図において、符号２６ａは灰箱２６の取っ手である。また、灰集積部１４には、図８（Ｂ）に示すように、カバー２７が取り外された状態で、灰箱２６側の煙室と灰箱２６よりも上部側の煙室とを仕切る仕切り板２９が挿入可能になっている。仕切り板２９は、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、後部煙室８の両側壁に設けられたガイド３０の上をスライドさせて、カバー２７側から後部煙室８内に挿入、引出し可能に形成されている。

このように構成されることから、本実施形態の高温再生器は、次に述べるように、中小型の木質系ペレット燃料直焚き二重効用吸収冷温水機の高温再生器として、主な熱交換器となる煙管内に灰が堆積するのを抑制でき、長期にわたって高い熱交換効率を維持でき、耐久性に優れ、且つ灰回収性やメンテナンス性に優れている。

すなわち、燃焼ガスを流通させる複数の煙管７を横型にして希溶液中に配列する構造を採用しているから、熱効率の向上及び小型化を維持できる。これに加え、煙管７の内部にバッフル１７を設けているから、煙管７内を流通する燃焼ガスがバッフル１７に沿って旋回され、これにより乱流を起こさせることができる。その乱流効果によって、伝熱が促進されるとともに、煙管７内に灰が堆積するのを防ぐことができ、燃料に木質系ペレット燃料を用いても、熱交換効率の低下を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、エリミネータ２５が設けられているから、煙管７に侵入する飛灰の量を低減でき、煙管７内に堆積して伝熱を妨げるのを一層抑制できる。エリミネータ２５で捕集された飛灰は、落下して灰集積部１４に回収できる。

一方、燃焼ガスは炉筒６から後部煙室８に排出され、後部煙室８において流れの向きが反転して煙管７に流入される。この反転の過程で燃焼ガスに同伴した飛灰の一部が煙室壁に衝突して捕集される。捕集された灰は、下方の灰集積部１４の灰箱２６に落下して集積される。また、煙管７から流出される燃焼ガスは、前部煙室９において向きを変えて煙道１１に流入する。この過程で燃焼ガスに同伴した飛灰の一部が前部煙室９の壁に衝突して捕集され、下方の灰集積部１５の灰箱２２に落下集積される。このように、本実施形態によれば、燃焼ガスの流路である後部煙室８と前部煙室９の底部に灰箱２２、２６を有する灰集積部１５、１４を設けているから灰を集積しやすい。しかも、カバー２３、２７を取り外して灰箱２２、２６を引出すことにより、容易に灰を回収することができる。

灰集積部１４の灰箱２２を引出すときは、カバー２７を取り外して仕切り板２９を挿入することにより、開口から周囲空気が後部煙室８に侵入するのを防ぐことができる。その結果、周囲空気が後部煙室８に侵入することによる燃焼の不安定を起こすことなく、また、燃焼ガスの温度が下がって高温再生器の機能が低下してしまうおそれを防止できる。さらに、仕切り板２９を挿入することにより、燃焼炎が煙室外に吹き出すことはない。また、灰箱２２を取り出しても灰集積部１４に灰が落下することはない。

ここで、図９（Ａ）に示すように、仕切り板２９を挿入したとき、その取っ手３１がカバー２７の装着面よりも突き出すように仕切り板２９が形成されている。これにより、仕切り板２９を引出さなければ、カバー２７を装着できないようになっている。したがって、灰箱２２を取り出して灰を回収した後、灰箱２２を灰集積部１４に装着した後、図９（Ｂ）に示すように、仕切り板２９を引出してカバー２７をすることになる。これにより、仕切り板２９を装着したまま、高温再生器５を運転してしまう誤りを防止することができる。

このように、本実施形態によれば、例えば、高温再生器の運転中であっても、カバー２７を取り外せば、灰箱２２を簡単に引出すことができるから、灰の回収を短時間で行うことができる。特に、用手法により灰を回収できるから、小型又は中型の高温再生器に適している。また、灰箱を設ければ、灰集積部から高温の灰をかき出す作業を回避することができる。特に、遮熱板２６を設けているから、灰集積部１４に集積された灰が燃料ガスにより加熱されるのを抑制でき、灰箱２２等に回収される灰の温度の上昇を抑えることができ、灰の回収作業が容易になる。つまり、運転直後であっても灰箱２２の灰の温度は高くないから、比較的早い時間で灰回収をできる。

また、煙管７内に灰が堆積した場合は、カバー２４を取り外して清掃することができる。煙管７を通って前部煙室９に達する飛灰のうち、比較的大きな粒径の飛灰は前部煙室９において落下し、灰箱２２に集積されるから、煙道１１に飛灰が堆積するのを抑制できる。一方、微細な飛灰は煙道１１を通ってサイクロン１２により捕集され、灰集積部１６に回収される。なお、サイクロンに限らず、他の集塵機を設けることができる。

上記実施形態では、後部煙室８と前部煙室９の底部に灰箱２２、２６を設けて、用手法により灰を回収するようにしたが、これに限らず、灰箱２２、２６を設けずに、機械的な方法によって灰を回収するようにすることができる。概して大型の高温再生器の設備では、自動回収タイプが好ましく、小型又は中型の場合は、上記実施形態のように灰箱を設けて手動方式で定期的に行うのが好ましい。

本発明の一実施形態の高温再生器を適用してなる木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の全体の系統構成図である。 本発明の一実施形態の高温再生器の主要部の構成を半割りにして示した斜視図である。 図２に示した高温再生器の外観斜視図である。 図２に示した高温再生器を適用した木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の全体の外観斜視図である。 煙管内に設けられるバッフルの拡大斜視図である。 エリミネータの拡大斜視図である。 後部煙室の灰集積部の詳細構成図を示す図であり、（Ａ）は灰集積部をカバー側から見た正面図で、（Ｂ）はカバーを取り外した図である。 後部煙室の灰集積部の詳細構成図を示す図であり、（Ａ）はカバーを取り外した正面図であり、（Ｂ）は仕切板を挿入した図である。 後部煙室の灰集積部の詳細構成図を示す図であり、（Ａ）はカバーを取り外して仕切板を挿入した状態の側面断面図であり、（Ｂ）は仕切板を取り出してカバーを装着した状態の側面断面図である。

符号の説明

４ ペレット燃焼器
５ 高温再生器
６ 炉筒
７ 煙管
８ 後部煙室
９ 前部煙室
１０ 容器
１１ 煙道
１７ バッフル
２１ 筒体
２２、２６ 灰箱
２３、２４、２７ カバー
２５ エリミネータ
２８ 遮熱板
２９ 仕切り板
３０ ガイド

Claims (6)

1. 横形の炉筒と、該炉筒の一端に装着される木質系ペレット燃料を燃焼する燃焼器と、前記炉筒の上方に配置された複数の煙管と、前記炉筒の他端と前記複数の煙管の一端が開口された第１の煙室と、前記煙管の他端が開口された第２の煙室と、該第２の煙室に接続された煙道と、前記炉筒と前記煙管の外周側に希溶液が導入される空間を形成する容器とを備え、前記煙管は、内部にバッフルが設けられ、前記第１の煙室と前記第２の煙室は、前記炉筒の位置よりも下方に位置する灰集積部を有してなる木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。
2. 請求項１において、
   前記第１の煙室には、前記炉筒と前記煙管との境に、飛灰を捕集するエリミネータが設けられてなることを特徴とする木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。
3. 請求項２において、
   前記灰集積部は、前記第１の煙室と前記第２の煙室の底部に設けられた灰箱と、前記第１の煙室と前記第２の煙室の側壁に形成された前記灰箱を挿入引出し可能な開口と、該開口を塞ぐカバーとを有して構成されてなることを特徴とする木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。
4. 請求項３において、
   前記第１の煙室の灰集積部は、前記カバーが取り外された状態で、前記灰箱側の煙室と前記灰箱よりも上部側の煙室とを仕切る仕切り板が挿脱可能に設けられてなることを特徴とする木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。
5. 請求項３又は４において、
   前記第１の煙室の灰集積部の上方に、多数の貫通穴を有する遮熱板が設けられてなることを特徴とする木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項において、
   前記第２の煙室に接続された前記煙道は、サイクロン１２を介して誘引ブロワに連結されてなることを特徴とする木質系ペレット燃料直焚き吸収冷温水機の高温再生器。

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