JP2016217636A - バイオマス燃料焼却炉 - Google Patents

Abstract

【課題】生じたクリンカを確実に除去する。
【解決手段】筒状の外壁に囲まれた焼却室に設けられ、燃料を載置して焼却する焼却皿４１０と、前記焼却皿４１０の中央下方に設けられ、上方の前記焼却皿４１０へバイオマス燃料を供給する燃料供給室４１３と、前記焼却皿４１０の上方に設けられ、前記焼却皿４１０の径に沿った本体部と、該本体部から前記焼却皿方向に突出した突起部とを有するクリンカ除去部材４２６と、前記クリンカ除去部材４２６を回転させる回転軸４１７と、前記回転軸４１７を回転させる駆動手段とを具備し、前記クリンカ除去部材４２６の回転により前記焼却皿に発生するクリンカを除去する。
【選択図】図１

Description

この発明は、バイオマス燃料焼却炉に関するものであり、特に、焼却炉を稼働状態としながらクリンカの除去を行うことが可能なバイオマス燃料焼却炉に関するものである。

特許文献１には、筒状の燃焼炉本体の下端開口部に多孔状筒を介して繰り出しバルブを設け、回転駆動指示部によって、前記繰り出しバルブの回転を正回転・逆回転に切り換えることにより、バイオマス燃料の燃焼済みの炭が前記多孔状筒内を片寄って落下しないようにし、燃焼炉本体内壁にクリンカが発生しないようにすることが開示されている。

特許文献２には、焼却炉内にカーテン状の流水を発生させる流水管を配管することにより、カーテン状の流水に接触したダストが固化し、焼却炉の壁面に付着しにくくなる為、連続的にクリンカを防止するとともに、既に付着して成長したクリンカを除去する効果を有する焼却炉が開示されている。

更に、特許文献３には、焼却炉の底面に配置する空気供給管の下面に斜め向きに２列の空気吐出口を形成するとともに、空気供給間の間隔を焼却灰の掻き出し用のスクレーパを通せる間隔で配置することにより、空気吐出口が詰まったりスクレーパの掻き出しによって損傷したりすることを防止下焼却炉が開示されている。

特開２００７−２９１１５５号公報 特開２００８−８２６６０号公報 特開２００５−２７４００１号公報

しかしながら、特許文献１の焼却炉によるとクリンカが発生する部位に直接作用するものではないので、効果は限定的にならざるを得ない。

また、特許文献２の焼却炉は、廃棄物を乾燥焼却させるロータリーキルンの出口から二次焼却炉に続く部位などのようなクリンカを生じやすい部位に流水を発生させるものであり、特殊な構成のものである。従って、バイオマス燃料を単純に焼却するタイプの焼却炉に流水を適用することはできない。

更に、特許文献３の焼却炉は、灰やクリンカの掻き出しの残存物が空気吐出口の部分を覆ったり、クリンカが空気吐出口の付近に生じたりする場合には除去することができない可能性があり、適切な焼却を確保することができない可能性がある。

本発明は上記のような焼却炉の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、生じたクリンカによって燃焼が妨げられることを防止することであり、特に、高効率の焼却炉において連続してクリンカが発生し、高温燃焼中に、これらが溶解したガラス状になっても空気供給路を塞いで燃焼を停止させる事態を確実に防止することである。また、生じたクリンカを燃焼の中心から確実に除去することができるバイオマス燃料焼却炉を提供することである。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉は、筒状の外壁に囲まれた焼却室と、前記焼却室に設けられ、燃料を載置して焼却する焼却皿と、前記焼却皿の中央下方に設けられ、上方の前記焼却皿へバイオマス燃料を供給する燃料供給室と、燃料ホッパから前記燃料供給室へバイオマス燃料を搬送する燃料搬送路と、前記焼却皿の上方に設けられ、前記焼却皿の径に沿った本体部と、該本体部から前記焼却皿方向に突出した突起部とを有するクリンカ除去部材と、前記焼却室の底面の中央から前記クリンカ除去部材の本体中央へ延び、前記クリンカ除去部材を回転させる回転軸と、前記回転軸を回転させる駆動手段とを具備し、前記クリンカ除去部材の回転により前記焼却皿に発生するクリンカを除去することを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記燃料供給室の下部には第１の空気室が設けられ、前記回転軸における前記第１の空気室の部位から前記回転軸の軸方向の軸内及び前記クリンカ除去部材の本体部と突起部には空気流路が形成され、前記突起部には空気流路から外部へ通じる空気孔が形成され、前記第１の空気室には、空気を供給する第１の空気供給路が取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記焼却皿の下部には、第２の空気室が設けられ、前記焼却皿には前記第２の空気室と前記焼却皿の表面側を連通する連通穴が形成されており、前記第２の空気室には、外部から空気を供給する第２の空気供給路が取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記燃料搬送路と前記燃料供給室から前記焼却皿の中央部へ、バイオマス燃料と共に空気の供給がなされることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記焼却皿の外周部と前記焼却室の壁部との間には、間隙が設けられており、前記焼却室の底部には、焼却灰一次蓄積室が設けられ、前記焼却皿上の焼却灰及びクリンカが前記間隙から前記焼却灰一次蓄積室へ落下されることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記焼却灰一次蓄積室の床面の所定位置には、下部の焼却灰スタッカに焼却灰及びクリンカを導入する穴が形成されており、前記焼却灰一次蓄積室の床面には、床面中央の回転軸により床面に蓄積する焼却灰及びクリンカを前記穴から落下させる床掃除回転羽が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記焼却灰一次蓄積室の床面に形成された穴と、前記焼却灰スタッカとの間には、落下するクリンカを破砕する破砕手段が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉では、前記クリンカ除去部材より上方の前記焼却室における壁部には、前記焼却室へ空気を送る空気ノズルが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、燃料を載置して焼却する焼却皿の上方に、前記焼却皿の径に沿った本体部と、該本体部から前記焼却皿方向に突出した突起部とを有するクリンカ除去部材が設けられ、クリンカ除去部材の回転により前記焼却皿に発生するクリンカを除去するので、高効率の焼却炉において連続してクリンカが発生し、高温燃焼中に、これらが溶解したガラス状になっても焼却皿において一体化クリンカを焼却皿から確実の除去することができる。

また、第１の空気供給路から第１の空気室燃焼室へ空気を供給すると、上記第１の空気室の部位から回転軸の軸方向の軸内及びクリンカ除去部材の本体とクリンカ除去部材にはこれらに形成されている空気流路を介して空気が送られ、クリンカ除去部材に形成された空気孔から空気を燃焼室内に送り込むことができ、燃焼のために必要な空気を確実に送ることができ高効率の焼却炉において連続してクリンカが発生し、高温燃焼中に、これらが溶解したガラス状になっても空気供給路を塞いで燃焼を停止させる事態を確実に防止することが可能である。

本発明の実施形態に係るバイオマス燃料焼却炉の正面断面図。 本発明の実施形態に係るバイオマス燃料焼却炉の要部平面図。 図１のＩ−Ｉ断面図。 本発明の実施形態に係るバイオマス燃料焼却炉の要部正面断面図。

以下添付図面を参照して、本発明に係るバイオマス燃料焼却炉の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、実施形態に係るバイオマス燃料焼却炉の正面断面図を示す。バイオマス燃料焼却炉は、筒状の外壁４０１Ａに囲まれた焼却室４０１を有する。焼却室４０１の所要の高さの位置には、焼却皿４１０が設けられている。焼却皿４１０は、平らな円盤状の中央部４１１と、この中央部４１１の周囲に連続する中央部に穴が形成されたリング状の外周部４１２とを有する。

焼却皿４１０の中央下方には、上方の上記焼却皿４１０へバイオマス燃料を供給する燃料供給室４１３が設けられている。燃料供給室４１３は、焼却皿４１０の中央部４１１と同径の円筒状の壁により囲まれた室である。この燃料供給室４１３には、そのラジアル方向にバイオマス燃料を燃料供給室４１３へ搬送するスクリュー４１４Ａを構成要素とする燃料搬送路４１４が接続されている。スクリュー４１４Ａは、スプロケットやチェーンなどの動力伝達手段を介してモータ４１５により回転される。

燃料搬送路４１４の外端側の上方には、バイオマス燃料が入れられ、燃料搬送路４１４へ供給するためのホッパ４１６が設けられている。また、燃料供給室４１３の中央には、垂直方向に延びる回転軸４１７が設けられており、回転軸４１７にはスクリュー４１８が設けられている。回転軸４１７は、装置の土台部４２０の軸受４２１、４２２まで延びており、軸受４２１、４２２により支持されている。回転軸４１７はモータ４２３により回転される。ホッパ４１６から燃料搬送路４１４と燃料供給室４１３を介して焼却皿４１０の上部へバイオマス燃料と空気の供給が行われる。

例えば、回転軸４１７には、スプロケット４１９が設けられており、モータ４２３の軸にはスプロケット４２４が嵌合されており、スプロケット４１９とスプロケット４２４の間をチェーンにより結合して、回転軸４１７をモータ４２３により回転する。モータ４２３、スプロケット４１９、４２４は、回転軸４１７の回転駆動手段であり、回転駆動可能な手段であれば他の構成であってもよい。回転軸４１７の回転によりスクリュー４１８も回転し、燃料供給室４１３のバイオマス燃料を上方へ押し上げて、焼却皿４１０の中央の穴から焼却皿４１０へ供給する。

焼却皿４１０の上方には、クリンカ除去部材４２６が設けられている。クリンカ除去部材４２６は、図２に平面図を示すように、焼却皿４１０の径に沿って延びる略棒状の本体部４３０を備える。本体部４３０は、回転軸４１７に嵌合する軸穴４２７Ａを有する平面形状が円形の中央部４２７と、この中央部４２７から左右に延びるアーム部４２８、４２８とから構成される。本実施形態では、２本のアーム部４２８、４２８を備えるが、３本以上を備えるものであってもよい。

本体部４３０のアーム部４２８、４２８の下面からは、焼却皿４１０の外周部４１２に近接する位置まで複数本の突起部４３１が延びている。また、本体部４３０の中央部４２７の下面には、円錐台形状の連結部４３２を介して回転体４３３が結合されている。回転体４３３は、連結部４３２と逆向きの円錐台形状であり、底面の外周部から回転軸４１７に近接する位置まで下側に突出した爪体４３４を備えている。

焼却皿４１０の下部には、第２の空気室４４０が設けられている。即ち、焼却皿４１０の外周部４１２の外周縁からは下方に垂直壁４４１が延び、外周部４１２との中央部４１１との境界部の下面からはラジアル方向に平たい底板４４２が垂直壁４４１と交差する位置まで延びている。底板４４２と垂直壁４４１とは、交差する位置で結合されている。

図１の一部拡大図に示すように、焼却皿４１０には、第２の空気室４４０との焼却皿４１０表面側を連通する無数の連通穴４２９が形成されている。第２の空気室４４０には、外部から空気を供給する第２の空気供給路４４３が取り付けられている。

クリンカ除去部材４２６の本体部４３０の内部と突起部４３１の内部には、空気流路４３５が形成されている。突起部４３１には、空気流路４３５と外部を連通する無数の空気孔４３６が形成されている。

燃料供給室４１３の下部には第１の空気室４５０が設けられている。また、回転軸４１７内部には、軸方向に延びる空気流路である軸内孔４３８が形成されている。軸内孔４３８には、第１の空気室４５０と通じる孔４５１と、クリンカ除去部材４２６の空気流路４３５に通じる孔４５２と、焼却皿４１０の中央部４１１付近に通じる孔４５３とが、連絡している。第１の空気室４５０には、空気を供給する第１の空気供給路４５４が取り付けられている。第１の空気供給路４５４は、第２の空気供給路４４３と一体化して構成されてもよい。

焼却皿４１０、燃料供給室４１３、第２の空気室４４０の構造物、第１の空気室４５０の構造物は、一体化され、図１のＩ−Ｉ断面図である図３に示されるように、焼却室４０１の下部に設けられた外壁４６０から延びる２本のアーム４６１と連結部材４６２とにより支持されている。

焼却室４０１の底部は、焼却灰一次蓄積室４６３となっている。焼却皿４１０の外周部と焼却室４０１の壁部との間には、間隙Ｓが設けられており、焼却皿４１０上の焼却灰及びクリンカが上記間隙Ｓから焼却灰一次蓄積室４６３へ落下される。

焼却灰一次蓄積室４６３の床面の所定位置には、下部の焼却灰スタッカ（図示せず）に焼却灰及びクリンカを導入する穴４６４が形成されている。また、焼却灰一次蓄積室４６３の床面には、床面中央の回転軸４１７により床面に蓄積する焼却灰及びクリンカを穴４６４から落下させる３本の床掃除回転羽４６５が設けられている。３本は、一例に過ぎない。

焼却灰一次蓄積室４６３の床面に形成された穴４６４と、図示しない焼却灰スタッカとの間には、落下するクリンカを破砕する破砕手段であるラチェットロールクラッシャー４６６、４６６が設けられている。ラチェットロールクラッシャー４６６、４６６は、軸４６６Ａ、４６６Ａを中心として回転する破砕歯により、落下するクリンカを破砕するものである。軸４６６Ａ、４６６Ａは、モータ４６７によりスプロケットやチェーンを介して回転駆動される。

焼却室４０１を構成する外壁４０１Ａの部分は、図４に示されるように構成することができる。内壁４０１Ｂを設け、外壁４０１Ａと内壁４０１Ｂの間に空気室４７１を設ける。空気室４７１の外壁４０１Ａを断熱材で被覆してもよい。

４８０は着火ノズルを示し、初期時に焼却皿４１０上のバイオマス燃料に着火する。空気室４７１の下方の外壁４０１Ａには、空気供給管４８１が接続され、バルブ４８２を介して空気が供給される。また、空気室４７１の上方の外壁４０１Ａには、排出管４８３が接続される。排出管４８３には例えば図示しないファンを設けることができる。空気室４７１において焼却室４０１の熱により熱せられた空気を排出管４８３から取り込むことができる。排出管４８３から取り込んだ空気は第１の空気室４５０と第２の空気供給路４４３へ送ることができる。

更に、焼却室４０１の上方の内壁４０１Ｂには、先端が下方へ向いた複数の空気ノズル４８５が設けられる。空気ノズル４８５からは、焼却室４０１の下方へ向かって空気が排出され、不完全燃焼ガスやバイオマス燃料の気化ガスを下方の火炎中へ戻して効率の良く燃焼させることができる。

また、焼却室４０１の下方の内壁４０１Ｂは、先端が水平方向へ向いた複数の空気ノズル４８６が設けられる。空気ノズル４８６からは、焼却室４０１内の焼却皿４１０のやや上方へ向かって空気が排出され、焼却皿４１０上のバイオマス燃料の燃焼に寄与する。

燃焼排ガスは、焼却室４０１の上方に設けられた排気口から外へ排出して湯沸かしに用いたり、農業施設の暖房などに用いたりすることができる。また、排気口をロータリーキルンの側壁に向けて設け、ロータリーキルン内で乾燥させるバイオマス燃料の原料を熱するために用いても良い。

以上のように構成されたバイオマス燃料焼却炉においては、バイオマス燃料焼却が次の通りに行われる。ホッパ４１６にバイオマス燃料が投入され、モータ４１５、４２３、４６７等の駆動手段の回転を開始する。これによってバイオマス燃料は、ホッパ４１６から燃料供給室４１３へスクリュー４１４Ａによって搬送され、更に、スクリュー４１８により上方へ送られて焼却皿４１０の上へ到る。

バイオマス燃料が焼却皿４１０の上へ到着する僅か前の時刻から着火バーナ４８０が点火される。着火バーナ４８０により焼却皿４１０のバイオマス燃料が着火され燃焼が始まる。着火バーナ４８０による燃焼時間はバイオマス燃料の状態により変更されるが、概ね１５分程度とすることができる。

焼却皿４１０の上においてバイオマス燃料が燃焼するとき、第２の空気供給路４４３から第２の空気室４４０へ空気の供給が行われ、第２の空気室４４０内の空気は、焼却皿４１０表面の無数の連通穴４２９から焼却皿４１０の上方へ供給される。

また、第１の空気供給路４５４から第１の空気室４５０へ空気が供給されており、第１の空気室４５０の空気は、孔４５１を介して回転軸４１７内の軸内孔４３８を介して孔４５３から焼却皿４１０の中央部４１１付近に排出されるとともに、軸内孔４３８から空気流路４３５へ到り、突起部４３１の無数の空気孔４３６から焼却皿４１０の上方へ供給される。

バイオマス燃料の燃焼中にもクリンカ除去部材４２６や回転体４３３が回転軸４１７により回転されているため、焼却皿４１０上においてバイオマス燃料は攪拌されながら燃焼する。バイオマス燃料の燃焼が進むと、焼却皿４１０上には焼却灰やクリンカが生じるが、クリンカはクリンカ除去部材４２６や回転体４３３の回転によって掻き取られ焼却皿４１０上で固着することはない。即ち、特に、高効率の焼却炉において連続してクリンカが発生し、高温燃焼中に、これらが溶解したガラス状になっても空気供給路を塞いで燃焼を停止させる事態を確実に防止することが可能である。

クリンカ除去部材４２６や回転体４３３の回転によって掻き取られたクリンカや焼却灰は、焼却皿４１０の外周部と焼却室４０１の壁部との間の間隙Ｓから焼却灰一次蓄積室４６３の床面へ落下される。焼却灰一次蓄積室４６３の床面においては、３本の床掃除回転羽４６５が回転しており、焼却灰一次蓄積室４６３の床面に落下してきたクリンカや焼却灰を掃くようにして移動させ、穴４６４からラチェットロールクラッシャー４６６、４６６の噛合部へ落下させる。

上記のようにクリンカ除去部材４２６や回転体４３３が回転軸４１７により回転されていることによって、焼却皿から溶融状態のクリンカが除去され、焼却灰一次蓄積室４６３の床面に落下して冷却され固化し、ガラス状の固体となる。この固体のクリンカは羽４６５の回転により、ラチェットロールクラッシャー４６６、４６６の噛合部へ到来し、クリンカや焼却灰は、ここで細かく破砕されて図示しない焼却灰スタッカへ落下される。つまり、特に、高効率の焼却炉において連続して発生して溶融化したクリンカが溶融状態で空気供給の機能が集中する焼却皿の部分から大きな溶融塊のまま除去され、冷却固化されて粉砕され細かい廃棄物となり、焼却灰スタッカに蓄積されてゆく一連の過程が確保される。焼却灰スタッカに蓄積された焼却灰は、農業用肥料として用いることが可能である。

４０１ 焼却室
４０１Ａ 外壁
４０１Ｂ 内壁
４１０ 焼却皿
４１３ 燃料供給室
４１４ 燃料搬送路
４１４Ａ スクリュー
４１６ ホッパ
４１７ 回転軸
４２６ クリンカ除去部材
４２８ アーム部
４２９ 連通穴
４３０ 本体部
４３１ 突起部
４３２ 連結部
４３３ 回転体
４３４ 爪体
４３５ 空気流路
４３６ 空気孔
４３８ 軸内孔
４４０ 第２の空気室
４４３ 第２の空気供給路
４５０ 第１の空気室
４５４ 第１の空気供給路
４６３ 第１の焼却灰一次蓄積室
４６６ 第１のラチェットロールクラッシャー
４７１ 第１の空気室
４８０ 第１の着火バーナ
４８１ 第１の空気供給管

本発明に係るバイオマス燃料焼却炉は、筒状の外壁に囲まれた焼却室と、前記焼却室に設けられ、燃料を載置して焼却する焼却皿と、前記焼却皿の中央下方に設けられ、上方の前記焼却皿へバイオマス燃料を供給する燃料供給室と、燃料ホッパから前記燃料供給室へバイオマス燃料を搬送する燃料搬送路と、前記焼却皿の上方に設けられ、前記焼却皿の径に沿った本体部と、該本体部から前記焼却皿方向に突出した突起部とを有するクリンカ除去部材と、前記焼却室の底面の中央から前記クリンカ除去部材の本体中央へ延び、前記クリンカ除去部材を回転させる回転軸と、前記回転軸を回転させる駆動手段とを具備し、前記クリンカ除去部材の回転により前記焼却皿に発生するクリンカを除去するように構成され、前記焼却皿の外周部と前記焼却室の壁部との間には、間隙が設けられており、前記焼却室の底部には、焼却灰一次蓄積室が設けられ、前記焼却皿上の焼却灰及びクリンカが前記間隙から前記焼却灰一次蓄積室へ落下されるように構成され、前記焼却灰一次蓄積室の床面の所定位置には、下部の焼却灰スタッカに焼却灰及びクリンカを導入する穴が形成されており、前記焼却灰一次蓄積室の床面には、床面中央の回転軸により床面に蓄積する焼却灰及びクリンカを前記穴から落下させる床掃除回転羽が設けられていることを特徴とする。

Claims (8)

1. 筒状の外壁に囲まれた焼却室と、
   前記焼却室に設けられ、燃料を載置して焼却する焼却皿と、
   前記焼却皿の中央下方に設けられ、上方の前記焼却皿へバイオマス燃料を供給する燃料供給室と、
   燃料ホッパから前記燃料供給室へバイオマス燃料を搬送する燃料搬送路と、
   前記焼却皿の上方に設けられ、前記焼却皿の径に沿った本体部と、該本体部から前記焼却皿方向に突出した突起部とを有するクリンカ除去部材と、
   前記焼却室の底面の中央から前記クリンカ除去部材の本体中央へ延び、前記クリンカ除去部材を回転させる回転軸と、
   前記回転軸を回転させる駆動手段と
   を具備し、前記クリンカ除去部材の回転により前記焼却皿に発生するクリンカを除去することを特徴とするバイオマス燃料焼却炉。
2. 前記燃料供給室の下部には第１の空気室が設けられ、
   前記回転軸における前記第１の空気室の部位から前記回転軸の軸方向の軸内及び前記クリンカ除去部材の本体部と突起部には空気流路が形成され、
   前記突起部には空気流路から外部へ通じる空気孔が形成され、
   前記第１の空気室には、空気を供給する第１の空気供給路が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス燃料焼却炉。
3. 前記焼却皿の下部には、第２の空気室が設けられ、前記焼却皿には前記第２の空気室と前記焼却皿の表面側を連通する連通穴が形成されており、
   前記第２の空気室には、外部から空気を供給する第２の空気供給路が取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオマス燃料焼却炉。
4. 前記燃料搬送路と前記燃料供給室から前記焼却皿の中央部へ、バイオマス燃料と共に空気の供給がなされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバイオマス燃料焼却炉。
5. 前記焼却皿の外周部と前記焼却室の壁部との間には、間隙が設けられており、
   前記焼却室の底部には、焼却灰一次蓄積室が設けられ、
   前記焼却皿上の焼却灰及びクリンカが前記間隙から前記焼却灰一次蓄積室へ落下されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバイオマス燃料焼却炉。
6. 前記焼却灰一次蓄積室の床面の所定位置には、下部の焼却灰スタッカに焼却灰及びクリンカを導入する穴が形成されており、
   前記焼却灰一次蓄積室の床面には、床面中央の回転軸により床面に蓄積する焼却灰及びクリンカを前記穴から落下させる床掃除回転羽が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のバイオマス燃料焼却炉。
7. 前記焼却灰一次蓄積室の床面に形成された穴と、前記焼却灰スタッカとの間には、落下するクリンカを破砕する破砕手段が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のバイオマス燃料焼却炉。
8. 前記クリンカ除去部材より上方の前記焼却室における壁部には、前記焼却室へ空気を送る空気ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバイオマス燃料焼却炉。
   
   
   

Images