JP2010276201A - Swirl-type combustion furnace and method of combustion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家畜排泄物や産業廃棄物等を効率よく燃焼させることのできる旋回式燃焼炉と燃焼方法に関するものである。 The present invention relates to a swirling combustion furnace and a combustion method capable of efficiently burning livestock excrement, industrial waste, and the like.
近年の畜産経営の大規模化等により、牛・豚・鶏等の家畜から排泄される家畜排泄物の管理が地域の大きな課題となっている。また、家畜排泄物は従来から農作物や飼料作物を生産する際の貴重な資源としてたい肥づくりに利用されてきたが、その需要量を超えて過剰に発生している地域等においては、たい肥以外の方法、例えば炭化・焼却処理、メタン発酵等によるエネルギーとしての利用の促進が重要視されている。 Due to the large scale of livestock management in recent years, management of livestock excretion excreted from livestock such as cattle, pigs and chickens has become a major issue in the region. In addition, livestock excrement has been used for composting as a valuable resource for producing agricultural and forage crops. Emphasis is placed on the promotion of use as energy by methods such as carbonization and incineration, methane fermentation, and the like.
焼却処理としては、例えば特開2004−53141号公報に、家畜の糞などの廃棄物を燃焼させる廃棄物焼却装置が開示されている。当該装置は、ガス化炉でタイヤ等の第1の廃棄物を燃焼して可燃性ガスを生成し、燃焼炉でガス化炉で生成された可燃性ガスを燃焼せしめ、可燃性ガスが燃焼している燃焼炉に家畜の糞などの第2の廃棄物を投入して燃やすように構成されている。 As an incineration process, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53141 discloses a waste incinerator for burning waste such as livestock excrement. The apparatus burns first waste such as tires in a gasification furnace to produce a combustible gas, burns the combustible gas generated in the gasification furnace in the combustion furnace, and combustible gas burns. A second waste such as livestock dung is put into a burning furnace and burned.
しかしながら、上記装置は、装置全体の規模が大きく、建設費用、運転・維持費用も高くつくため、地域全体から排出される家畜排泄物を収集して焼却するには適しても、個々の畜産農家で使用する場合あるいは小規模の地域で使用する場合には適さないという問題がある。 However, the above equipment is large in scale and expensive in construction and operation / maintenance. Therefore, even if it is suitable for collecting and incinerating livestock excreta discharged from the whole area, There is a problem that it is not suitable for use in a small area or in a small area.
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、簡易堅牢な構造をもち、比較的小規模の設備で実現でき、家畜排泄物を含む廃棄物を効率よく安定して燃焼させることのできる旋回式燃焼炉を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, has a simple and robust structure, can be realized with a relatively small facility, and can efficiently and stably burn waste including livestock excrement. It aims at providing a swirl type combustion furnace.
上記課題を解決するために、本発明に係る旋回式燃焼炉は、上部に燃料供給口が形成された円筒形の炉本体を備え、炉本体の天板に燃焼ガスの排気口が設けられ、炉本体の天板から前記排気口を囲むとともに内側に燃焼室を形成する内筒が垂下され、内筒と炉本体の周面との間に燃料供給口から供給された燃料が一次空気の旋回流により前記燃焼室の下部入口まで旋回しながら案内される旋回案内路が設けられていることを第1の特徴とする。 In order to solve the above problems, a swirl type combustion furnace according to the present invention comprises a cylindrical furnace body having a fuel supply port formed at the top, and a combustion gas exhaust port is provided on the top plate of the furnace body. An inner cylinder that surrounds the exhaust port and forms an internal combustion chamber from the top plate of the furnace body is suspended, and the fuel supplied from the fuel supply port between the inner cylinder and the peripheral surface of the furnace body swirls the primary air. A first feature is that a turning guide path is provided which is guided by turning to a lower inlet of the combustion chamber.
本発明に係る旋回式燃焼炉によると、燃料供給口から炉内に供給された燃料は、内筒の外側の旋回案内路を一次空気の旋回流に伴い旋回しながら下降し、内筒下部の燃焼室入口に向かう。燃料は一次空気の旋回流により乾燥・粉砕される。また、燃焼室内で発生する高温の燃焼ガスの熱により、燃料の乾燥・粉砕が促進される。同時に、燃料供給口から供給された一次空気も昇温される。昇温された一次空気により燃料の熱分解が促進され、生成された高温の熱分解ガスが燃焼室の下部入口から燃焼室内に入り、燃焼室内で二次空気とともに完全燃焼される。そして、燃焼運転中、燃焼室内で発生する高温の燃焼ガスの熱を利用することにより、炉内に供給された燃料を安定的に燃焼させることができる。 According to the swirling combustion furnace according to the present invention, the fuel supplied into the furnace from the fuel supply port descends while swirling along the swirling guide path outside the inner cylinder with the swirling flow of the primary air, Head to the combustion chamber entrance. The fuel is dried and pulverized by the swirling flow of primary air. Further, the drying and pulverization of the fuel is promoted by the heat of the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber. At the same time, the temperature of the primary air supplied from the fuel supply port is also raised. The thermal decomposition of the fuel is promoted by the heated primary air, and the generated high-temperature pyrolysis gas enters the combustion chamber from the lower inlet of the combustion chamber and is completely burned together with the secondary air in the combustion chamber. And the fuel supplied in the furnace can be burned stably by utilizing the heat of the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber during the combustion operation.
本発明に係る旋回式燃焼炉は、燃料供給口に燃料とともに一次空気を炉本体の内周面に対し接線方向に送り込む送風管が接続されていることを第2の特徴とする。 The swirl type combustion furnace according to the present invention has a second feature that a blower pipe for sending primary air together with fuel to the inner peripheral surface of the furnace main body in a tangential direction is connected to the fuel supply port.
本発明に係る旋回式燃焼炉は、前記送風管に燃料投入口が設けられていることを第3の特徴とする。 The swirl type combustion furnace according to the present invention has a third feature that a fuel inlet is provided in the blow pipe.
本発明に係る旋回式燃焼炉は、前記内筒が熱分解空間を残して炉本体の底面近くまで垂下されていることを第4の特徴とする。 The swirl type combustion furnace according to the present invention is characterized in that the inner cylinder is suspended to the vicinity of the bottom surface of the furnace main body, leaving a pyrolysis space.
本発明に係る旋回式燃焼炉は、炉本体の下部に形成された燃焼生成物の排出口に対し、炉内の燃焼生成物を炉本体の内周面に対し接線方向に排出する排出管が接続されていることを第5の特徴とする。 The swirl type combustion furnace according to the present invention has a discharge pipe for discharging the combustion product in the furnace in a tangential direction with respect to the inner peripheral surface of the furnace body with respect to the combustion product discharge port formed in the lower part of the furnace body. The fifth feature is that they are connected.
本発明に係る旋回式燃焼炉の燃焼方法は、上部に燃料供給口を形成した円筒形の炉本体を備え、炉本体の天板に燃焼ガスの排気口を設け、炉本体の天板から前記排気口を囲むとともに内側に燃焼室を形成した円筒形の内筒を垂下し、内筒と炉本体の周面との間に燃料供給口から供給した燃料を一次空気の旋回流により前記燃焼室の下部入口まで旋回しながら案内する旋回案内路を設け、燃焼室内の燃焼ガスの熱を用いて、旋回案内路を旋回する燃料と一次空気の混合流を昇温させることを特徴とする。 A combustion method of a swirl type combustion furnace according to the present invention includes a cylindrical furnace body having a fuel supply port formed at an upper portion thereof, a combustion gas exhaust port is provided on a top plate of the furnace body, and A cylindrical inner cylinder that surrounds the exhaust port and forms a combustion chamber on the inside is suspended, and the fuel supplied from the fuel supply port between the inner cylinder and the peripheral surface of the furnace main body is swirled by the primary air to form the combustion chamber. A turning guide path is provided that guides while turning to the lower inlet of the engine, and the heat of the combustion gas in the combustion chamber is used to raise the temperature of the mixed flow of fuel and primary air turning in the turning guide path.
以上説明したように、本発明に係る旋回式燃焼炉によると、燃焼室内で発生する高温の燃焼ガスの熱を利用して、燃料供給口から炉内に供給された燃料を容易に熱分解して高温の熱分解ガスを生成し、燃焼室内で完全燃焼させることができ、しかも、安定して燃焼運転を行うことができる。かかる燃焼炉は、簡易堅牢な構造をもち、耐久性に優れ、運転および維持費用が低廉であり、家畜排泄物等の廃棄物を個々の家畜農家あるいは小規模の地域毎に焼却し、あるいはエネルギーとして利用するための小規模設備として最適である。 As described above, according to the swirl type combustion furnace according to the present invention, the fuel supplied from the fuel supply port into the furnace is easily pyrolyzed using the heat of the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber. Thus, a high-temperature pyrolysis gas can be generated and burned completely in the combustion chamber, and the combustion operation can be performed stably. Such a combustion furnace has a simple and robust structure, is excellent in durability, has low operation and maintenance costs, and incinerates waste such as livestock excrement for each livestock farmer or small area, or energy Ideal as a small-scale facility for use as
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。図1ないし図4は本発明の第1実施形態を示すもので、図中、符号1は本発明に係る旋回式燃焼炉、符号2は炉本体を示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, in which reference numeral 1 denotes a swirling combustion furnace according to the present invention, and
炉本体2は、天板3および底板4を有し、天板2および底板3に対し側周板5が全周に亘り固定されており、全体が円筒形に形成されている。側周板5の上部には天板3付近に燃料供給口6が設けられている。燃料供給口6には上流の空気ファン7(図4参照)により一次空気K1を炉内に送り込む送風管8が取り付けられている。この送風管8は、図3に示すように平面視すると、一次空気K1を炉本体2の内周面に沿って接線方向に送り込む向きに取り付けられている。送風管8の内部には図4に示すように空気ファン7により送られる一次空気K1を高速化させるエゼクタ9が配置されている。
The
上記送風管8には燃料投入口10が設けられ、燃料投入口10から投入された燃料Mは、上流の空気ファン7により送られエゼクタ9により高速化される一次空気K1によって送風管8内を燃料供給口6へ向けて吸い込まれ、高速の一次空気K1と一緒に燃料供給口6から炉内へ送られるようになっている。
The
炉本体2の天板3の中央には燃焼ガスG1を排出させる排気口11が設けられており、排気口11を囲むようにして内部に燃焼室12を形成する円筒形の内筒13が天板3から底板4までの略半分の高さまで垂下されている。この内筒13は炉本体2と同軸上に配置されるとともに、天板3の内面から所定の高さhを有する。内筒13の外周面と炉本体2の内周面の間は所定の間隔dが保持され、燃料供給口6から一次空気K1とともに吸い込まれた燃料Mが一次空気K1の旋回流に伴い前記燃焼室12の下部入口14に至るまで旋回しながら案内される旋回案内路15が形成されている。
In the center of the
炉本体2の下部には、内筒13の下端から下方にドーム状の火格子16が配置され、火格子16と底板4との間に燃焼生成物Nを溜めておく灰溜室17が設けられている。火格子16はパンチングメタルからなり、炉本体2の内周面との間に燃焼生成物Nを下部の灰溜室17へ落下させる隙間18が設けられている。内筒12の下端すなわち燃焼室11の下部入口13と火格子15との間は旋回案内路15に沿って下降される燃料Mが熱分解によりガス化される熱分解空間19とされる。火格子16の近傍には、炉の運転開始時に火格子16上に配置した燃料Mを着火するための着火装置20が設けられている。
A dome-
炉本体2の下部には、燃焼用の二次空気K2を取り入れる二次空気取入口21が設けられるとともに、灰溜室17内に溜まった燃焼生成物Nを炉外へ抜き出すための開閉弁22付きの灰排出管23が接続されている。この灰排出管23には燃焼生成物Nを分離除去するサイクロン式分離器24が接続され、分離除去された燃焼生成物Nは、収容部25に落下収容されるようになっている。
At the lower part of the
なお、符号26は、天板3の排気口11に接続され燃焼ガスG1を炉外へ導くための排気管であり、排気管26の途中には排気管26内を流れる燃焼ガスG1の排熱を回収する熱回収装置27が設けられている。
次に上記構成の旋回式燃焼炉1の作用について説明する。ここでは、燃料Mとして、家畜の糞尿が混合された固形状の家畜排泄物を用いる。 Next, the operation of the swirl type combustion furnace 1 configured as described above will be described. Here, as the fuel M, solid livestock excrement mixed with livestock manure is used.
まず、燃焼運転開始にあたり、所定量の燃料Mを火格子16の上に配置する。燃料Mは送風管8の燃料投入口10に投入し、空気ファン7を作動して一次空気K1とともに燃料Mを燃料供給口6から炉内へ高速で送り込む。炉内へ送り込まれた燃料Mは、高速の一次空気K1の旋回流に伴い、炉本体2の内周面と内筒13の外周面との間の旋回案内路15において、乾燥・粉砕されながら旋回下降し、火格子16上に溜められる。
First, a predetermined amount of fuel M is placed on the
ある程度乾燥・粉砕された所定量の燃料Mが火格子16上に溜まったら、引き続き空気ファン7により所定量の一次空気K1を送りながら火格子16上の燃料Mを着火装置20により着火させる。着火された燃料Mは、熱分解室19内で周囲の熱分解を促進してガス化させるとともに、生成された熱分解ガスG0は燃焼室12の下部入口14から燃焼室12内に入り、下部の二次空気取入口21から取り入れられた二次空気K2と一緒に完全燃焼(二次燃焼)して、燃焼ガスG1となって螺旋状に旋回しながら燃焼室12内を上昇し、天板3の排気口11、排気管26を通り、炉外へ排出される。
After some extent fuel M dry-milled predetermined amount accumulated on the
燃焼運転が初期から安定期に移ると、燃料供給口6から高速の一次空気K1とともに炉内へ送り込まれた燃料Mは、旋回案内路15を一次空気K1の旋回流に伴い旋回しながら、燃焼室12内の高温(約800度〜1000度)の燃焼ガスG1の熱により、徐々に乾燥・粉砕が促進される。また、燃料Mと一次空気K1の混合流も昇温される。そして、燃料燃焼室12の下部入口14付近に至ると、乾燥・粉砕・昇温された燃料Mと昇温された一次空気K1の相乗効果により、燃料Mの熱分解が促進され、高温(約600度〜800度)の熱分解ガスG0となる。
If combustion operation is shifted to stable period from the initial fuel M was fed into the furnace from the
高温の熱分解ガスG0は、二次空気取入口21から取り入れられた二次空気K2と一緒に燃焼室12内で完全燃焼され、燃焼ガスG1となって螺旋状に旋回しながら燃焼室12内を上昇し、天板3の排出口11を通り、炉外へ排出される。
The high-temperature pyrolysis gas G 0 is completely burned in the
火格子16上には運転初期の火種として用いた高温の燃料Mの残りが燃え尽きるまで残留しており、旋回案内路15を旋回して下降する燃料Mが、火格子16上の残りの燃料Mからの熱によっても常に加熱され、燃料Mの熱分解と熱分解ガスG0の完全燃焼に寄与する。
The remainder of the high-temperature fuel M used as the initial fire type on the
排気口11から炉外へ排出される燃焼ガスG1の熱は、排気管26の途中の熱回収装置27により回収され、回収された熱は、温水・暖房その他の用途に利用される。
Heat combustion gas G 1 to be exhausted from the
熱分解や熱分解ガスの燃焼により生成された燃焼生成物Nは、火格子16の隙間および周囲の隙間18から灰溜室17内に落下して溜められる。灰溜室17内が一杯になったら、開閉弁22を開いて、灰溜室17内の燃焼生成物Nを灰排出管23を通して炉外へ排出する。
Combustion products N generated by pyrolysis or combustion of pyrolysis gas fall into the
かくして、燃料供給口6から高速の一次空気K1とともに炉内へ送り込まれた燃料Mを、燃焼室12内で発生する高温の燃焼ガスG1の熱を利用して、容易に熱分解して高温の熱分解ガスG0を生成し、燃焼室12内で完全燃焼させることができ、安定した燃焼運転を行うことができる。
Thus, the fuel M fed into the furnace together with the high-speed primary air K 1 from the
なお、運転開始時に火格子16上に溜められた燃料Mは、運転初期に燃え残りがあったとしても、運転の安定期に移ると、燃え残りがなくなるまで完全燃焼される。
It should be noted that the fuel M stored on the
図5および図6は、本発明の第2実施形態を示すもので、図中、符号30は本発明に係る旋回式燃焼炉を示している。なお、図2と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
5 and 6 show a second embodiment of the present invention, in which
本実施形態の旋回式燃焼炉30は、図5に示すように、炉本体2の底面4との間に灰溜室17および熱分解空間19を残して、燃焼室12を形成する内筒31が炉本体2の底面4付近まで垂下されている。また、図5および図6に示すように、燃焼生成物Nを排出する排出口32が底面4付近に位置し、同排出口32には炉本体2の内周面に沿って接線方向に灰排出管33が接続されている。この灰排出管33には、図示しないが、図1における開閉弁22、分離器24および収容部25が接続されている。
As shown in FIG. 5, the swirl
本実施形態の旋回式燃焼炉30によると、内筒31を炉本体2の底板4近くまで垂下させたので、燃料Mと一次空気K1の混合流を旋回しながら燃焼室12の下部入口14まで案内する旋回案内路15’の距離を長くとることができ、冬場の低温期や雨季など、燃料Mの乾燥・粉砕・昇温および一次空気K1の昇温をより一層効果的なものとし、それらの時期における燃料Mの完全燃焼をより安定させることができる。
According
本実施形態の旋回式燃焼炉30は、まず、燃焼運転開始にあたり、着脱式の排気管26を外し、排気口11から所定量の燃料Mを燃焼室12内に投入し、底板4の上に配置する。一次空気K1をおよび二次空気K2を送りながら、排気口11から着火剤を投入して、底板4上の燃料Mに着火させ、排気管26を排気口11に接続する。
In the swirling
後は、第1実施形態と同様にして、熱分解室19内で周囲の熱分解を促進してガス化させるとともに、生成された熱分解ガスG0は燃焼室12の下部入口14から燃焼室12内に入り、二次空気K2と一緒に完全燃焼して、燃焼ガスG1となって螺旋状に旋回しながら燃焼室12内を上昇し、天板3の排気口11、排気管26を通り、炉外へ排出される。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the thermal decomposition of the surroundings is promoted and gasified in the
燃焼後に残る燃焼生成物Nは、灰溜室17内に溜まるが、図示しない開閉弁22を開くと、一次空気K1の旋回流に伴い、図6に示すように、炉本体2の内周面に沿って排出口32から灰排出管33内を接線方向へ排出される。
Combustion products N remaining after combustion is accumulated in Haitamarishitsu within 17 to open the opening and closing
本実施形態によると、一次空気の旋回流を利用して、灰溜室17内の燃焼生成物Nを炉外へ効率的に排出することができる。
According to this embodiment, the combustion product N in the
本発明に係る旋回式燃焼炉は、家畜排泄物や食品廃棄物、産業廃棄物等を粉砕・ガス化し、燃焼させる旋回式燃焼炉として様々な分野で利用可能である。 The swirling combustion furnace according to the present invention can be used in various fields as a swirling combustion furnace that crushes, gasifies, and burns livestock excrement, food waste, industrial waste, and the like.
1,30 旋回式燃焼炉
2 炉本体
3 天板
4 底板
5 側周板
6 燃料供給口
7 空気ファン
8 送風管
9 エゼクタ
10 燃料投入口
11 排出口
12 燃焼室
13,31 内筒
14 下部入口
15 旋回案内路
16 火格子
17 灰溜室
18 隙間
19 熱回収装置
20 着火装置
21 二次空気取入口
22 開閉弁
23,33 灰排出管
24 サイクロン式分離器
25 収容部
26 排気管
27 熱回収装置
32 排出口
d 炉本体の内周面と内筒の外周面との間の間隔
h,h’ 内筒の高さ
G0 熱分解ガス
G1 燃焼ガス
K1 一次空気
K2 二次空気
M 燃料
N 燃焼生成物
DESCRIPTION OF
Claims (6)
A cylindrical furnace body having a fuel supply port formed at the top, a combustion gas exhaust port provided on the top plate of the furnace body, and surrounding the exhaust port from the top plate of the furnace body and forming a combustion chamber inside A swirling guide path that hangs down the inner cylinder and guides the fuel supplied from the fuel supply port to the lower inlet of the combustion chamber by a swirling flow of primary air between the inner cylinder and the peripheral surface of the furnace body. A combustion method for a swirling combustion furnace, characterized in that the temperature of a mixed flow of fuel and primary air swirling in a swirling guide path is increased by using heat of combustion gas in a combustion chamber.
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