JP2010185631A - バイオ燃料の燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃焼室S内に空気輸送が可能なバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを吹き込んでサイクロン燃焼させる燃焼部2と、燃焼室S出口側に配置され、燃焼室Sに連通する2次燃焼室S′を形成する環状の内側の水冷壁3と、内側の水冷壁3の外方位置に配置され、内側の水冷壁3との間で2次燃焼室S′及び煙道12に連通する環状の燃焼ガス通路15を形成する環状の外側の水冷壁4と、両水冷壁3,4に接続された上部ヘッダー6及び下部ヘッダー7とを具備したバイオ燃料の燃焼装置1であって、吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込んだバイオ燃料f及び燃焼用空気aを燃焼室S内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスGと共に流動させて燃焼室Sから2次燃焼室S′及び燃焼ガス通路5を通して煙道12へ排出する。
【選択図】 図1
Description
然も、この燃焼炉は、炉内全域が耐火物で覆われているため、熱が耐火物に蓄熱されて炉内温度が高温になり、灰の一部が溶融して炉内にクリンカーが発生すると云う問題がある。
(1)即ち、本発明の請求項1乃至請求項5に係るバイオ燃料の燃焼装置は、断面円形の燃焼室内に吹き込みノズルから空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料をサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から排出する構成としているため、灰が燃焼室内に滞留すると云うことがなく、クリンカーの生成を防止することができる。
(2)本発明の請求項1乃至請求項5に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内に燃焼用空気と共に吹き込まれたバイオ燃料がサイクロン運動しながら燃焼するため、燃焼達成の重要な要素であるバイオ燃料と燃焼用空気との撹拌・混合が促進されると共に、燃焼室内でのバイオ燃料の滞留時間が長くなってバイオ燃料を安定して効率良く燃焼させることができる。
(3)本発明の請求項1乃至請求項5に係るバイオ燃料の燃焼装置は、バイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させているため、燃焼室の軸線方向の長さを短くしても燃焼を完結することができ、燃焼室のコンパクト化を図れる。
特に、本発明の請求項4に係るバイオ燃料の燃焼装置は、燃焼室の出口側開口にオリフィス壁を設け、吹き込みノズルを燃焼部本体のオリフィス壁寄りの周壁に設けているため、燃焼室内に発生したサイクロン流れが燃焼室内を端壁側へ下がった後、燃焼室内を上昇するので、燃焼室の軸線方向の長さをより短くすることができ、燃焼室をより一層コンパクト化することができる。
(4)本発明の請求項1乃至請求項5に係るバイオ燃料の燃焼装置は、バイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させているため、燃焼ガスのサイクロン流れによって燃焼室の中心部に於いて燃焼ガスによる再循環領域が形成されることになり、NOxの生成を抑制することができる。
(5)本発明の請求項1乃至請求項5に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内に空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を吹き込んで燃焼させるようにしているため、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ等のように比較的小さい形状のものを燃料として有効に利用することができる。
(6)本発明の請求項6に係るバイオ燃料の燃焼装置は、燃焼部本体の少なくとも吹き込みノズルを設けた周壁部分を鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁又は空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室内を冷却し、当該燃焼室の伝熱面積と燃焼室内に吹き込む燃焼用空気の空気比を、燃焼室内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定しているため、燃焼室内の灰が溶融されて燃焼室内に付着すると云うことがなく、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
又、本発明の請求項7に係るバイオ燃料の燃焼装置は、燃焼部本体の少なくとも吹き込みノズルを設けた周壁部分を熱媒水に接触する鋼板製の伝熱壁に構成して燃焼室内を冷却し、当該燃焼室の伝熱面積と燃焼室内に吹き込む燃焼用空気の空気比を、燃焼室内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定しているため、燃焼室内の灰が溶融されて燃焼室内に付着すると云うことがなく、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
(7)本発明の請求項6及び請求項7に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルを設けた燃焼部本体の周壁部分を鋼板により形成しているため、吹き込みノズルから高速で吹き込まれたバイオ燃料による周壁部分の摩耗を防止することができる。
(8)本発明の請求項8に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内にバイオ燃料を混入した燃焼用空気を10m/s以上の速度で吹き込むようにしているため、燃焼室内に於いてサイクロン燃焼が良好且つ確実に行われる。
(9)本発明の請求項9に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルを燃焼部本体の周壁に燃焼室の周方向に並列して配設し、各吹き込みノズルからバイオ燃料を混入した燃焼空気を燃焼室内にその内周面の接線方向へ吹き込むようにしているため、燃焼室内により強いサイクロン流れが形成されることになり、バイオ燃料と燃焼用空気との撹拌・混合がより一層促進されると共に、火炎の短炎化を図ることができる。
図1乃至図4は本発明の第1の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置1を示し、当該バイオ燃料の燃焼装置1は、断面円形の燃焼室S(1次燃焼室S)内に吹き込みノズル9から空気輸送が可能なバイオ燃料f(例えば、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス、細かく砕いたコーン滓等)を混入した燃焼用空気aを燃焼室S内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料fを燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスGと共に流動させて燃焼室Sから排出する燃焼部2と、燃焼部2の燃焼室S出口側に配置され、内方に燃焼部2の燃焼室Sへ連通する断面円形の2次燃焼室S′を形成する環状の内側の水冷壁3と、内側の水冷壁3の外方位置に配置された環状の外側の水冷壁4と、内側の水冷壁3と外側の水冷壁4との間に形成され、2次燃焼室S′及び煙道12に連通する環状の燃焼ガス通路5と、両水冷壁3,4に夫々連通状に接続された上部ヘッダー6及び下部ヘッダー7とを具備する小容量の蒸気ボイラ(貫流ボイラ)に構成されており、吹き込みノズル9から燃焼用空気aに混入して吹き込んだバイオ燃料fを燃焼部2の燃焼室S内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスGと共に流動させて燃焼室Sから2次燃焼室S′及び燃焼ガス通路5を通して煙道12へ排出するようにしたものである。
又、燃焼部本体8の端壁8bは、図1に示す如く、キャスタブル耐火物や耐火レンガ等の耐火物により断面形状が凹状の耐火壁に構成されており、その外側面には、耐熱性に優れた鋼板により冷却水wが流れる水冷ジャケット8eが形成されている。この端壁8bの水冷ジャケット8eは、周壁8aの水冷ジャケット8dと連通状態になっている。
更に、燃焼部本体8の端壁8bの立ち上がり部分には、図4に示す如く、点検・掃除用の開口8fが形成されており、当該開口8fには、点検・掃除用のカバー8gが取り付けられている。
又、オリフィス穴8c′の開口面積(横断面の面積)は、吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込まれたバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aが燃焼室Sから直ぐにオリフィス穴8c′を経て2次燃焼室S′内へ流入しないように設定されている。この実施形態に於いては、オリフィス穴8c′の開口面積は、燃焼室Sの横断面積の1/2以上に設定されている。
即ち、吹き込みノズル9は、オガ粉やもみ殻等のように空気輸送が可能な小さい形状のバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを遅速部分や淀み部分を生じさせることなく円滑に流動させ得る断面形状が円形の金属製パイプにより構成されており、燃焼部本体8の周壁8aに燃焼室Sの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つオリフィス壁8cから端壁8b側へ所定距離だけ離間した位置に貫通状に設けられている。
この吹き込みノズル9には、オガ粉やもみ殻等の小さい形状のバイオ燃料fを空気輸送によって輸送し、空気輸送に用いた空気を燃焼用空気aとしてバイオ燃料fと一緒に吹き込みノズル9に供給する燃料・空気供給管11が接続されている。
又、吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの噴出速度は、サイクロン燃焼を効果的に行わしめるために10m/s以上に設定しておくことが好ましい。
例えば、図1乃至図4に示すバイオ燃料の燃焼装置1に於いて、その燃焼制御を蒸気圧力による三位置制御(停止、低燃焼、高燃焼)とすると、定格時(高燃焼時)に於ける吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの噴出速度は、好ましくは20m/s〜40m/sになるように設定し、低燃焼時に於ける吹き込みノズル9からの燃焼用空気aの噴出速度は、低燃焼時の燃焼量が高燃焼時の燃焼量の1/2になるで、10m/s〜20m/sになるように設定している。
更に、吹き込みノズル9から燃焼室S内へ吹き込む燃焼用空気aの空気比は、燃焼室Sの伝熱面積とにより、燃焼室S内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込む燃焼用空気aの供給量は、空気比で1.40〜1.90に設定しておくことが好ましい。
又、吹き込みノズル9の内径dは、サイクロン燃焼を効果的に行わしめるために燃焼室Sの内径Dに応じて設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル9の内径dと燃焼室Sの内径Dは、D/d>5〜8に設定しておくことが好ましい。
即ち、点火用バーナ10は、断面形状が凹状の端壁8bの立ち上がり部分に燃焼室Sの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つ吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの流れに燃焼ガスG′を混合できる位置に貫通状に設けた断面形状が円形の金属製の点火ノズル10aと、点火ノズル10a内の軸線位置に配置された燃料噴射ノズル10bと、燃料噴射ノズル10bの先端部に配置した保炎板10cとから構成されており、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスG′を点火ノズル10aのノズル口10a′から吹き込みノズル9の吹き込み方向と同じ方向で且つ燃焼室Sの内周面に沿ってその接線方向へ噴出させることができるようになっている。
この点火用バーナ10には、図示してないが点火用バーナ10の火炎とバイオ燃料fの燃焼による燃焼火炎とを検知できる位置に火炎検知が設けられており、燃焼中の火炎の有無を検知している。
又、内側の水冷壁3の上部には、複数のヒレ3bの上端部を切り欠くことにより2次燃焼室S′内の燃焼ガスGを環状の燃焼ガス通路5内へ流入させる複数の燃焼ガス通過口3cが形成されている。
又、外側の水冷壁4には、内側の水冷壁3に形成した燃焼ガス通過口3cの位置から円周方向に少しずれた個所の水管4a及びヒレ4bを取り除くことにより燃焼ガス通路5内の燃焼ガスGを流出させるための燃焼ガス出口4cが形成されており、燃焼ガス通路5内を流れて来た燃焼ガスGが燃焼ガス出口4cから煙道12へ排出されるようになっている。
更に、外側の水冷壁4には、一部の水管4a及びヒレ4bを取り外すことにより点検口4dが形成されており、当該点検口4dには、耐火物を内張りした点検扉13が開閉可能に取り付けられている。
尚、燃焼ガス通路5内を通過する燃焼ガスGの流速は、燃焼ガスG中の灰による両水冷壁3,4の水管等の摩耗を防止できる程度の流速となるように設定されていることは勿論である。
又、上部ヘッダー6には、2次燃焼室S′の上面側を閉塞する耐火物製の天井壁14が設けられている。
更に、上部ヘッダー6には、蒸気を気水分離器へ導く連絡管が接続されていると共に、下部ヘッダー7には、給水管、缶水ブロー取出し管及び気水分離器からの戻り配管等が夫々接続されている(何れも図示省略)。又、上部ヘッダー6及び下部ヘッダー7間には、水位制御筒(図示省略)が取り付けられている。
先ず、点火用バーナ10が点火し、燃焼ガスG′を燃焼室S内に噴出する。点火用バーナ10からの燃焼ガスG′は、燃焼室Sの内周面に沿ってその接線方向へ噴出され、サイクロン運動により燃焼室Sの内周面に沿って旋回しながら燃焼室S内を上昇して燃焼室Sの出口側へ達し、オリフィス穴8c′を経て2次燃焼室S′に至り、その間に燃焼室Sを高温にする。
又、吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込まれたバイオ燃料f及び燃焼用空気aは、燃焼室Sの出口側開口に設けたオリフィス壁8cにより直ぐには2次燃焼室S′に流入せずに燃焼室S内をサイクロン運動しながら端壁8b側へ下降し、燃焼する。
又、点火用バーナ10は、一定時間経過後に停止されるようになっている。何故なら、点火用バーナ10を停止しても、燃焼室S内は自己発熱で継続燃焼が可能になっているからである。
又、バイオ燃料fの燃焼により発生した灰は、極めて軽量で且つ小さいために燃焼ガスGと一緒に流動し、燃焼室S内に滞留することなく、2次燃焼室S′に排出されることになる。その結果、燃焼室Sに於けるクリンカーの生成を防止することができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9から燃焼室S内に燃焼用空気aと共に吹き込まれたバイオ燃料fがサイクロン運動をしながら燃焼するため、燃焼達成の重要な要素であるバイオ燃料fと燃焼用空気aとの撹拌・混合が促進されると共に、燃焼室S内でのバイオ燃料fの滞留時間が長くなってバイオ燃料fを安定して効率良く燃焼させることができる。
更に、このバイオ燃料の燃焼装置1は、バイオ燃料fを燃焼室S内でサイクロン燃焼させているため、燃焼室Sの軸心方向の長さを短くしても燃焼を完結することができ、燃焼室Sのコンパクト化を図ることができる。特に、このバイオ燃料の燃焼装置1は、燃焼室Sの出口側開口にオリフィス壁8cを設けているため、燃焼室S内に発生したサイクロン流れが燃焼室S内を端壁8b側へ下がった後、燃焼室S内を上昇するので、燃焼室Sの軸線方向の長さをより短くすることができ、燃焼室Sをより一層コンパクト化することができる。
そのうえ、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9が設けられる燃焼部本体8の周壁8aを鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁としているため、吹き込みノズル9から高速で吹き込まれたバイオ燃料fによる周壁8a部分の摩耗を防止することができる。然も、燃焼部本体8の端壁8bを耐火物により構成しているため、熱が耐火物に蓄熱されて燃焼の安定化を図れる。
加えて、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9から燃焼室S内に空気輸送が可能なバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを吹き込んで燃焼させるようにしているため、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス等のように比較的小さい形状のものを燃料として利用することができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置1は、内側の水冷壁3で囲まれた空間を燃焼部本体8の燃焼室Sに連通する2次燃焼室S′とすると共に、内側の水冷壁3と外側の水冷壁4との間の空間を接触熱伝達を行う燃焼ガス通路5とした蒸気ボイラの構造に構成されており、2次燃焼室S′内を流れ燃焼ガスG及び燃焼ガス通路5内を流れる燃焼ガスGによる接触伝熱によって両水冷壁3,4に熱を与えるため、効率の良い小容量の蒸気ボイラとすることができる。
又、吹き込みノズル9は、図5及び図7に示す如く、燃焼部本体8の周壁8aに燃焼室Sの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つ燃焼部本体8の耐火物製の端壁8bから所定距離だけ離間した位置に貫通状に設けられており、バイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを燃焼室Sに開口するノズル口9aから燃焼室Sの内周面に沿ってその接線方向へ吹き込めるようになっている。
更に、点火用バーナ10は、図5及び図7に示す如く、吹き込みノズル9の位置から燃焼室Sの周方向に90°間隔を隔てた位置で且つ燃焼部本体8の周壁8aに貫通状に設けられており、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスG′を点火ノズル10aのノズル口10a′から吹き込みノズル9の吹き込み方向と同じ方向で且つ燃焼室Sの内周面に沿ってその接線方向へ噴出させることができるようになっている。
又、吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの噴出速度は、10m/s以上に、吹き込みノズル9から燃焼室S内へ吹き込む燃焼用空気aの空気比は、1.40〜1.90に、吹き込みノズル9の内径dと燃焼室Sの内径Dは、D/d>5〜8に夫々設定しおくことが好ましい。
従って、このバイオ燃料の燃焼装置1も、良好なサイクロン燃焼を達成することができ、第1の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置1と同様の作用効果を奏することができる。
この燃焼部本体8は、その軸線を縦向きとした状態で且つ端壁8bを本体ケース16の底壁に接する状態で本体ケース16内の熱媒水の貯留領域15に浸漬配置されており、周壁8a全体が熱媒水に接触する伝熱壁に構成され、燃焼室S周囲の熱媒水に熱を与えるようになっている。
又、吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの噴出速度は、10m/s以上に、吹き込みノズル9から燃焼室S内へ吹き込む燃焼用空気aの空気比は、1.40〜1.90に、吹き込みノズル9の内径dと燃焼室Sの内径Dは、D/d>5〜8に夫々設定しおくことが好ましい。
又、点火用バーナ10には、図示してないが点火用バーナ10の火炎とバイオ燃料fの燃焼による燃焼火炎とを検知できる位置に火炎検知が設けられており、燃焼中の火炎の有無を検知している。
尚、図示していないが、各煙管17aの外周面には、適宜の形状のフィンを一定のピッチで取り付けるようにしても良い。
従って、このバイオ燃料の燃焼装置1も、第2の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置1と同様に良好なサイクロン燃焼を達成することができ、バイオ燃料fを安定して効率良く燃焼させることができると共に、燃焼室Sのコンパクト化を図ることができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置1は、燃焼室S内で発生した灰を燃焼ガスGと共に流動させて燃焼室Sから熱交換器17の各煙管17aを通して煙道12へ排出するようにしているため、クリンカーの生成を防止することができる。然も、燃焼部本体8の周壁8aを熱媒水に接触する鋼板製の伝熱壁に構成して燃焼室S内の温度を調整できるようにし、燃焼室Sの伝熱面積(周壁8aの冷却面積を含む)と吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込む燃焼用空気aの空気比とを、燃焼室S内の燃焼温度が灰の融点以下になるように設定しているため、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
更に、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9が設けられる燃焼部本体8の周壁8aを鋼板から成る周壁8aとしているため、吹き込みノズル9から高速で吹き込まれたバイオ燃料fによる周壁8a部分の摩耗を防止することができる。然も、燃焼部本体8の端壁8bを耐火物により構成しているため、熱が耐火物に蓄熱されて燃焼の安定化を図れる。
又、燃焼部本体8の周壁8aには、図12に示す如く、冷却用ファン(図示省略)から送られて来た冷却用空気a′を空冷ジャケット8d′内にその接線方向へ吹き込んで燃焼室S内を冷却する空気ノズル19が設けられている。この冷却用空気a′は、空冷ジャケット8d′内を旋回しつつ燃焼室S内の燃焼温度が灰の溶融点以下になるように冷却した後、2次燃焼室S′の上流側部分に於いて環状の熱風炉壁18の内側の鋼板に形成したノズル孔(図示省略)から2次燃焼室S′内に投入されて燃焼ガスGの温度を下げている。
又、吹き込みノズル9からのバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aの噴出速度は、10m/s以上に、吹き込みノズル9から燃焼室S内へ吹き込む燃焼用空気aの空気比は、1.40〜1.90に、吹き込みノズル9の内径dと燃焼室Sの内径Dは、D/d>5〜8に夫々設定しおくことが好ましい。
又、点火用バーナ10には、図示してないが点火用バーナ10の火炎とバイオ燃料fの燃焼による燃焼火炎とを検知できる位置に火炎検知が設けられており、燃焼中の火炎の有無を検知している。
更に、点火用バーナ10には、点火ノズル10a内に燃焼用空気aを供給する燃焼用空気供給部20が設けられている。この燃焼用空気供給部20は、燃焼部本体8の端壁8bの下面側に設けた風箱20aと、点火ノズル10aの下端部周囲に配置され、風箱20a内の燃焼用空気aを旋回させて点火ノズル10a内へ供給する旋回羽根20bとから成り、燃焼用空気送風機(図示省略)からの燃焼用空気aを風箱20a内に吹き込み、風箱20a内の燃焼用空気aを旋回羽根20bにより旋回させて点火ノズル10a内へ供給するようになっている。
又、環状の熱風炉壁18の上流側端部(図10に示す熱風炉壁18の下端部)には、図13に示す如く、冷却用ファン(図示省略)から送られて来た冷却用空気a′を空冷ジャケット18a内にその接線方向へ吹き込んで燃焼室S内及び炉壁を冷却する空気ノズル19が設けられている。この冷却用空気a′は、空冷ジャケット18a内を旋回しつつ2次燃焼室S′内を冷却した後、2次燃焼室S′の下流側部分に於いて熱風炉壁18の内側の鋼板に形成したノズル孔(図示省略)から2次燃焼室S′内に投入されて燃焼ガスGの温度を下げている。
更に、環状の熱風炉壁18の下流側端部(図10に示す熱風炉壁18の上端部)には、2次燃焼室S′の出口側へ希釈用空気a″を投入して2次燃焼室S′から排出されるガス温度を調整する希釈空気供給機構21が設けられている。この希釈空気供給機構21は、図10に示す如く、環状の熱風炉壁18の下流側端部に接続された希釈空気供給管21aと、希釈空気供給管21aに介設したダンパー21bと、希釈空気供給管21aに接続した希釈用ファン21cとから成り、希釈用ファン21cからの希釈用空気a″を下流側の2次燃焼室S′の出口側へ投入して所定の温度の温風を得るようになっている。
従って、このバイオ燃料の燃焼装置1も、第2の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置1と同様に良好なサイクロン燃焼を達成することができ、バイオ燃料fを安定して効率良く燃焼させることができると共に、燃焼室Sのコンパクト化を図ることができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置1は、燃焼室S内で発生した灰を燃焼ガスGと共に流動させて燃焼室Sから2次燃焼室S′を通して煙道12へ排出するようにしているため、クリンカーの生成を防止することができる。然も、燃焼部本体8の周壁8aを鋼板から成る空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室S内の温度を調整できるようにし、燃焼室Sの伝熱面積(周壁8aの冷却面積を含む)と吹き込みノズル9から燃焼室S内に吹き込む燃焼用空気aの空気比とを、燃焼室S内の燃焼温度が灰の融点以下になるように設定しているため、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
更に、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9が設けられる燃焼部本体8の周壁8aを鋼板から成る周壁8aとしているため、吹き込みノズル9から高速で吹き込まれたバイオ燃料fによる周壁8a部分の摩耗を防止することができる。然も、燃焼部本体8の端壁8bを耐火物により構成しているため、熱が耐火物に蓄熱されて燃焼の安定化を図れる。
即ち、このバイオ燃料の燃焼装置1は、吹き込みノズル9を燃焼室Sの軸線方向へ齟齬することなく燃焼室Sの周方向に180°間隔を隔てて配置しており、各吹き込みノズル9から同一方向で且つ燃焼室Sの内周面に沿う接線方向にバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを吹き込むようにしたものである。
このように、複数の吹き込みノズル9からバイオ燃料fを混入した燃焼用空気aを燃焼室S内に吹き込むと、燃焼室S内により強いサイクロン流れが形成されることになり、バイオ燃料fと燃焼用空気aとの撹拌・混合がより一層促進されると共に、火炎の短炎化を図ることができる。
Claims (9)
- 断面円形の燃焼室(S)内に吹き込みノズル(9)から空気輸送が可能なバイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)を燃焼室(S)内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料(f)を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から排出する燃焼部(2)と、燃焼部(2)の燃焼室(S)出口側に配置され、内方に燃焼室(S)へ連通する断面円形の2次燃焼室(S′)を形成する環状の内側の水冷壁(3)と、内側の水冷壁(3)の外方位置に配置された環状の外側の水冷壁(4)と、内側の水冷壁(3)と外側の水冷壁(4)との間に形成され、2次燃焼室(S′)及び煙道(12)に連通する環状の燃焼ガス通路(5)と、両水冷壁(3),(4)に夫々連通状に接続された上部ヘッダー(6)及び下部ヘッダー(7)とを具備したバイオ燃料の燃焼装置(1)であって、吹き込みノズル(9)から燃焼用空気(a)に混入して吹き込んだバイオ燃料(f)を燃焼室(S)内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から2次燃焼室(S′)及び燃焼ガス通路(5)を通して煙道(12)へ排出する構成としたことを特徴とするバイオ燃料の燃焼装置。
- 断面円形の燃焼室(S)内に吹き込みノズル(9)から空気輸送が可能なバイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)を燃焼室(S)内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料(f)を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から排出する燃焼部(2)と、熱媒水を貯留し、燃焼部(2)が熱媒水の貯留領域(15)に浸漬配置される本体ケース(16)と、本体ケース(16)内の熱媒水の貯留領域(15)に浸漬配置され、一端部が燃焼部(2)の燃焼室(S)出口側に連通状に接続されると共に、他端部が煙道(12)に連通状に接続された複数の煙管(17a)から成る熱交換器(17)とを具備したバイオ燃料の燃焼装置1であって、吹き込みノズル(9)から燃焼用空気(a)に混入して吹き込んだバイオ燃料(f)を燃焼室(S)内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から熱交換器(17)を通して煙道(12)へ排出する構成としたことを特徴とするバイオ燃料の燃焼装置。
- 断面円形の燃焼室(S)内に吹き込みノズル(9)から空気輸送が可能なバイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)を燃焼室(S)内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料(f)を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から排出する燃焼部(2)と、燃焼部(2)の燃焼室(S)出口側に配置され、内方に燃焼室(S)及び煙道(12)へ連通する断面円形の2次燃焼室(S′)を形成する環状の熱風炉壁(18)とを具備したバイオ燃料の燃焼装置1であって、吹き込みノズル(9)から燃焼用空気(a)に混入して吹き込んだバイオ燃料(f)を燃焼室(S)内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス(G)と共に流動させて燃焼室(S)から2次燃焼室(S′)を通して煙道(12)へ排出する構成としたことを特徴とするバイオ燃料の燃焼装置。
- 燃焼部(2)は、円筒状の周壁(8a)、周壁(8a)の一端部開口を閉塞する端壁(8b)及び周壁(8a)の他端部開口に設けたオリフィス壁(8c)から成り、内方にオリフィス壁(8c)により出口側が絞られた断面円形の燃焼室(S)を形成した燃焼部本体(8)と、燃焼部本体(8)のオリフィス壁(8c)寄りの周壁(8a)に貫通状に設けられ、燃焼室(S)内に空気輸送が可能なバイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)を燃焼室(S)内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル(9)と、燃焼部本体(8)に設けられ、吹き込みノズル(9)から燃焼室(S)内に燃焼用空気(a)と一緒に吹き込まれたバイオ燃料(f)に着火する点火用バーナ(10)とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
- 燃焼部(2)は、円筒状の周壁(8a)及び周壁(8a)の一端部開口を閉塞する端壁(8b)から成る内方に断面円形の燃焼室(S)を形成した燃焼部本体(8)と、燃焼部本体(8)の端壁(8b)寄りの周壁(8a)に貫通状に設けられ、燃焼室(S)内に空気輸送が可能なバイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)を燃焼室(S)内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル(9)と、燃焼部本体(8)に設けられ、吹き込みノズル(9)から燃焼室(S)内に燃焼用空気(a)と一緒に吹き込まれたバイオ燃料(f)に着火する点火用バーナ(10)とを備えていることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
- 燃焼部本体(8)の少なくとも吹き込みノズル(9)を設けた周壁(8a)部分を鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁又は空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室内(S)を冷却し、当該燃焼室(S)の伝熱面積と燃焼室(S)内に吹き込む燃焼用空気(a)の空気比を、燃焼室(S)内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定したことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
- 燃焼部本体(8)の少なくとも吹き込みノズル(9)を設けた周壁(8a)部分を熱媒水に接触する鋼板製の伝熱壁に構成して燃焼室(S)内を冷却し、当該燃焼室(S)の伝熱面積と燃焼室(S)内に吹き込む燃焼用空気(a)の空気比を、燃焼室(S)内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定したことを特徴とする請求項5に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
- バイオ燃料(f)を混入した燃焼用空気(a)が、吹き込みノズル(9)から10m/s以上の流速で燃焼室(S)内に吹き込まれることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
- 吹き込みノズル(9)を燃焼部本体(8)の周壁(8a)に燃焼室(S)の周方向に並列して配設し、各吹き込みノズル(9)からバイオ燃料(f)を混入した燃焼空気を燃焼室(S)内にその内周面の接線方向へ吹き込むようにしたことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
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