JP2018112391A - Combustor for solid fuel and boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、竹等の固体燃料を燃焼させる固体燃料の燃焼装置、及びこの燃焼装置を備えたボイラー装置に関する。 The present invention relates to a solid fuel combustion apparatus for burning solid fuel such as bamboo, and a boiler apparatus equipped with the combustion apparatus.
竹は、我国に豊富にあり、燃焼時の発熱量も多いため、将来有望な燃料と考えられている。しかし、竹にはシリカ成分が多く含まれるため、炉内で竹チップ等を燃焼させると、多量のクリンカ(溶融灰)が発生し、長時間連続して燃焼させることが困難となる。 Bamboo is considered a promising fuel in the future because it is abundant in Japan and generates a large amount of heat during combustion. However, since bamboo contains a lot of silica components, when bamboo chips and the like are burned in a furnace, a large amount of clinker (molten ash) is generated, making it difficult to burn continuously.
例えば、炉内の火格子上で竹チップを燃焼させる場合、クリンカによって火格子が目詰まりを起こし、燃焼空気の供給を遮断してしまう。また、炉内の耐火壁にクリンカが融着することにより、耐火壁を劣化させ、継続的な燃焼炉の使用が困難になる。レンガ等の耐火壁に融着したクリンカを除去しようとすると、クリンカとともに耐火壁が炉から剥がれ落ちてしまうこともある。 For example, when bamboo chips are burned on a grate in a furnace, the clinker clogs the grate and shuts off the supply of combustion air. Further, the clinker is fused to the refractory wall in the furnace, so that the refractory wall is deteriorated and it is difficult to continuously use the combustion furnace. When the clinker fused to the fire wall such as brick is to be removed, the fire wall may be peeled off from the furnace together with the clinker.
ところで、特許文献1には、粒状の固体燃料をスクリューによって燃焼炉内に送り込んで燃焼させる燃焼装置が開示されている。この燃焼装置は、火格子を使用せずに、燃焼ポットの壁面から燃焼空気を供給することで固体燃料を燃焼させる方式を採用している。よって、この燃焼装置によれば、火格子の目詰まりという問題は発生しない。 By the way, Patent Document 1 discloses a combustion apparatus in which granular solid fuel is fed into a combustion furnace by a screw and burned. This combustion apparatus employs a method of burning solid fuel by supplying combustion air from the wall surface of the combustion pot without using a grate. Therefore, according to this combustion apparatus, the problem of clogging of the grate does not occur.
しかしながら、特許文献1の燃焼装置でも、多量のクリンカが燃焼炉の耐火壁(同文献のポット内周面34、外円筒部10の内周面11等)に付着する問題は発生する。
However, even in the combustion apparatus of Patent Document 1, a problem that a large amount of clinker adheres to the refractory wall of the combustion furnace (the pot inner peripheral surface 34, the inner
本発明は上記課題に鑑みて創案されたものであり、燃焼炉内で竹等の固体燃料を燃焼させる際に、燃焼炉内の耐火壁(壁面)にクリンカが付着し難い燃焼装置およびボイラー装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above problems, and when burning solid fuel such as bamboo in a combustion furnace, a combustion apparatus and a boiler apparatus in which clinker hardly adheres to a refractory wall (wall surface) in the combustion furnace. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係る固体燃料の燃焼装置は、底部に燃料供給口が形成され上部に燃焼ガス排出口が形成された燃焼炉と、前記燃焼炉の前記燃料供給口から炉内へ固体燃料を送給する燃料送給部と、前記燃焼炉内の下部に旋回流を生じるように空気を供給する空気供給部と、を備え、前記燃焼炉内の上下方向途中位置に、くびれ部が形成されている。 In order to solve the above problems, a solid fuel combustion apparatus according to the present invention includes a combustion furnace having a fuel supply port formed at the bottom and a combustion gas discharge port formed at the top, and the fuel supply port of the combustion furnace. A fuel supply unit for supplying solid fuel into the furnace, and an air supply unit for supplying air so as to generate a swirling flow in the lower part of the combustion furnace, and at a position in the vertical direction in the combustion furnace. A constricted portion is formed.
好ましくは、前記固体燃料の燃焼装置において、前記くびれ部を通過する空気の旋回流を促すように当該くびれ部の内周面から空気を供給する補助空気供給部が設けられたものとする。 Preferably, in the solid fuel combustion apparatus, an auxiliary air supply unit that supplies air from an inner peripheral surface of the constricted portion is provided so as to promote a swirling flow of the air passing through the constricted portion.
好ましくは、前記固体燃料の燃焼装置において、前記燃焼炉内の前記くびれ部より下位置の壁面近傍の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部により検出された炉内温度が所定温度を超えないように、前記燃料送給部による炉内への固体燃料の送給速度を制御する炉内温度制御部と、をさらに備え、前記所定温度を800℃〜850℃の範囲の何れかの温度とする。 Preferably, in the solid fuel combustion apparatus, a temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the wall surface below the constriction in the combustion furnace, and the furnace temperature detected by the temperature detection unit has a predetermined temperature. An in-furnace temperature control unit that controls a feeding speed of the solid fuel into the furnace by the fuel feeding unit so as not to exceed, and the predetermined temperature is in the range of 800 ° C. to 850 ° C. Let it be temperature.
例えば、前記燃料送給部は、先端部が前記燃焼炉の前記燃料供給口に接続された固体燃料供給筒と、前記固体燃料供給筒内に配設されたスクリューと、前記スクリューを回転駆動させる駆動装置と、を有するものであり、前記スクリューは、前記固体燃料供給筒との間に所定の間隙を介して設けられ、先端側が揺動可能に片持ち支持されている、ものとすることができる。 For example, the fuel supply unit includes a solid fuel supply cylinder having a tip connected to the fuel supply port of the combustion furnace, a screw disposed in the solid fuel supply cylinder, and the screw is driven to rotate. The screw is provided with a predetermined gap between the screw and the solid fuel supply cylinder, and the tip side is cantilevered so as to be swingable. it can.
また、本発明のボイラー装置は、前記固体燃料の燃焼装置と、前記燃焼炉の燃焼ガス排出口から排出される燃焼ガスを導入し、当該燃焼ガスと液体とを熱交換させる熱交換装置と、を備えるものである。 Further, the boiler device of the present invention is a solid fuel combustion device, a heat exchange device that introduces combustion gas discharged from a combustion gas discharge port of the combustion furnace, and exchanges heat between the combustion gas and liquid, Is provided.
本発明によれば、燃焼炉内で竹等の固体燃料を燃焼させる際に、燃焼炉内の耐火壁(炉底、壁面)等にクリンカが融着し難くなる。 According to the present invention, when a solid fuel such as bamboo is burned in a combustion furnace, the clinker is hardly fused to a refractory wall (furnace bottom, wall surface) or the like in the combustion furnace.
以下、本発明の実施の形態に係る固体燃料の燃焼装置を備えたボイラー装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では固体燃料が竹チップである場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, a boiler apparatus provided with a solid fuel combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the case where the solid fuel is bamboo chips will be described as an example.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係るボイラー装置1は、燃焼装置2と熱交換器3とで主に構成されている。
As shown in FIG. 1, a boiler device 1 according to an embodiment of the present invention mainly includes a
燃焼装置2は、燃焼炉5、燃料送給部6、空気供給回路7、制御部8などで構成されている。
The
燃焼炉5は、上下方向途中位置にくびれ部9を有する略円筒状の胴部5aと、燃料供給口11が形成された平板状の底部5bと、燃焼ガス排出口12が形成された上部5cとで主に構成されている。この燃焼炉5の内部では、竹チップ13等の固体燃料を連続的に燃焼させることができる。なお、燃焼炉5には、外部より燃料供給できる開口47、開口47を開閉する扉48、自動着火用のバーナー50等も設けられている。
The
燃焼炉5の胴部5aは、金属外殻の内面を耐火断熱材(例えばレンガ)で被覆したものからなり、底部5bはキャスターからなる。
The
燃焼炉5の胴部5aに形成されたくびれ部9は、図1に示すように、燃焼炉5の胴部5aの上下方向中間位置に形成されており、くびれ部9の内径は、胴部5dの一般部(くびれ部以外の部分)の内径の約1/3となっている。なお、くびれ部9の内径と一般部の内径との比率は上記に限定されず、くびれ部9の内径が一般部の内径の1/2以下となっていることが望ましい。
As shown in FIG. 1, the
燃焼炉5内のくびれ部9より上部には、螺旋状の熱交換管14が配設されている。この熱交換管14内には空気が供給され、その空気は炉内で昇温された後、竹チップを乾燥させるために、後述する第2の固体燃料供給筒17内の燃焼炉5近傍に供給される。
A spiral
また、燃焼炉5のくびれ部9より高位置の外周部には、ウォータジャケット18が設けられている。このウォータジャケット18より高位置に設置された水貯留タンク19から導入される常温水がウォータジャケット18で昇温され後述する熱交換器3に供給される。
A
燃料送給部6は、燃焼炉5の燃料供給口11から燃焼炉5内へ竹チップを送給するものである。図1に示す燃料送給部6は、第1および第2の固体燃料供給筒16,17、これら固体燃料供給筒16,17内にそれぞれ設けられた第1および第2のスクリュー21,22、これらのスクリュー21,22を回転駆動させる第1および第2の駆動装置23,24等で構成されている。第1の固体燃料供給筒16は、図示省略している燃料貯留ホッパーの底部と連通しており、燃料貯留ホッパーから竹チップ13が流れ込むように設けられている。第1および第2の駆動装置23,24を駆動させると、第1および第2のスクリュー21,22が回転し、第1の固体燃料供給筒16内の竹チップ13は、軸方向に流動して連通筒26を介して第2の固体燃料供給筒17側へ供給される。さらに、第2の固体燃料供給筒17に供給された竹チップ13は、燃焼炉5側へ移動し燃焼炉の底部5bに形成された燃料供給口11から燃焼炉5内へ供給される。
The fuel feeding unit 6 feeds bamboo chips from the
第2の固体燃料供給筒17は、水平方向に向かって配置され、燃焼炉5の燃料供給口11の近傍で上方へ屈曲している。この屈曲部17aの外径部は、図1に示すように、断面円弧状に形成されている。竹チップには、ある程度乾燥したものを使用することが望ましいものの、比較的多くの水分を多く含んだ竹チップを燃料として使用させる場合もある。そのような竹チップは、屈曲した管内を流動する際に、屈曲部で詰まってしまうことがある。しかし、上記第2の固体燃料供給筒17によれば、屈曲部17aの外径部が断面円弧状に形成されていることから当該屈曲部17aにおいて竹チップが詰まってしまうことを防止することができる。
The second solid
第2のスクリュー22は、先端側が揺動可能なように、第2の固体燃料供給筒17との間に所定の間隙(先端側が十分に揺動できるサイズの間隙)を介して設置され、基端側が回転自在に片持ち支持されている。このため、第2のスクリュー22の先端側が竹チップ13の流動状態に応じて柔軟に揺動し、第2の固体燃料供給筒17の屈曲部17aで竹チップが詰まってしまうことを防止する。
The
空気供給回路7は、ブロワ27、誘引用配管28、熱交換用配管29、旋回流空気供給用配管30、乾燥空気供給用配管31、バルブ32〜34等で構成されている。
The
ブロワ27の吐出側には、誘引用配管28および旋回流空気供給用配管30の一端部が接続されている。誘引用配管28は、他端部が煙突36に接続されており、煙突36に誘引空気を供給する。旋回流空気供給用配管30は、途中で2手に分岐しており、一方が燃焼炉5の外周に形成された空気箱37に接続され、他方が燃焼炉5のくびれ部9内に形成された空気箱38に接続されている。旋回流空気供給用配管30によって空気箱37,38に供給された空気は図3、図4に示すように、それぞれ、燃焼炉5の壁に設けられた空気吹き出し孔39,40から燃焼炉5内に吹き出すようになっている。しかも、空気吹き出し孔39,40が、燃焼炉5の中心方向から傾斜した方向に向かって形成されていることにより、燃焼炉5内で旋回流が生じるようになっている。なお、空気吹き出し孔39は上下2段に3カ所ずつ設けられている。
One end of a
熱交換用配管29は、誘引用配管28から分岐して螺旋状の熱交換管14の一端部に接続されている。また、熱交換管14の他端部と第2の固体燃料供給筒17の燃焼炉5近傍との間には、乾燥空気供給用配管31が接続されている。これにより、熱交換管14内で昇温され乾燥した空気が第2の固体燃料供給筒17内の燃焼炉5近傍に供給され、その場所にある竹チップ13を乾燥させる。これにより、燃焼炉5内に供給される竹チップの燃焼効率を向上させることができる。
The
バルブ32〜34は各配管内の流路を開閉し、或いは、流量を調整するために設けられている。
The
制御部8は、燃焼炉5内のくびれ部9より下位置の壁面5d近傍の温度が設定温度を超えないように、燃料送給部6による燃焼炉5内への竹チップ13の送給速度を制御する。具体的には、制御部8は、温度センサ42により検出される上記温度計測位置の温度がT1℃(例えば800℃〜850℃の範囲の何れかの温度)まで上昇すると、所定時間、竹チップの燃焼炉5内への供給(第1および第2のスクリュー21,22の回転駆動)を停止又は減速し、その後、竹チップの燃焼炉5内への供給を再開する。その後は上記動作を繰り返す。出願人が試作した装置では、前記T1℃を820℃とし、竹チップの燃焼炉5内への供給停止時間を15分とすることにより、上記温度計測一の温度が850℃を超えないようにした。なお、850℃以下ではクリンカが発生し難いといわれている。
The control unit 8 feeds the
制御部8が上記の制御を実施することで、燃焼炉5内の温度上昇を所定温度を超えないように抑制でき、燃焼炉5内の壁面近傍の温度が所定温度(例えば850℃)を超えないようにして、炉内壁面近傍でクリンカが発生しにくいようにすることができる。
When the control unit 8 performs the above control, the temperature rise in the
熱交換器3は、燃焼炉5の燃焼ガス排出口12から排出される燃焼ガスを導入し、当該燃焼ガスと液体(水)とを熱交換させる。図1に示す熱交換器3には、上部導入ポート43、下部導入ポート44、排出ポート45が設けられている。上部導入ポート43には、ウォータジャケット18から導出される温水が導入される。下部導入ポート44には、熱交換器3より高位置に設置され、自動的に水位が保たれる水貯留タンク19から常温水が導入される。熱交換器3に導入された温水及び常温水は、燃焼炉5から排出された燃焼ガスで昇温されて排出ポート45から導出される。導出された温水は、熱エネルギー源として各種の設備に利用される。なお、上記水の循環は、高位置に水貯留タンク19を設置し、水頭差により行っているが、ポンプを設置して強制的に上記水の循環を行ってもよい。
The heat exchanger 3 introduces the combustion gas discharged from the combustion
以上に説明したボイラー装置1を使用する場合、先ず、スクリュー21,22を回転駆動させて、竹チップ13を燃焼炉5内に供給し、炉底(燃焼炉5の底部5bの上面)より竹チップ13が持ち上がる程度でバーナー50にて所定時間(例えば3分間)だけ自動着火する。温度センサ42(この温度センサ42は、温度情報を制御部8に送信するとともに、炉内温度を表示する表示部を備えるものである。)にて着火を確認した後、バーナー50の燃焼を停止し、バーナー50には送風のみを行わせる。このとき、竹チップが燃焼炉5の壁面5dに到達しないように竹チップ13の供給量を抑える。なお、竹チップは上記のようにスクリュー21,22にて燃焼炉5内に供給されるが、扉48を開いて開口47より竹チップを供給することも可能である。
When using the boiler apparatus 1 demonstrated above, first, the
続いて、時間当たり一定量の竹チップを燃焼炉5内に供給するとともに、ブロワ27を駆動してバルブ32〜34を適宜開放する。
Subsequently, a certain amount of bamboo chips per hour is supplied into the
このようにして、燃焼炉5内に連続供給される竹チップ13は燃焼を開始するが、燃焼炉5内では、図3および図4に示すように、空気吹き出し孔39,40から炉の中心方向に対して傾斜した方向に炉内に燃焼空気が噴出するので、燃焼炉5内で旋回流(上昇旋回流)が発生する。そして、くびれ部9が設けられているため、図2に示すように、炉内の竹チップ13からくびれ部9に至るまでは、燃焼炉5内の壁面5dから離れた位置で火柱49が形成され、くびれ部9を通過した後は当該火柱49は燃焼炉5内で拡散する。また、灰も火柱49と同様に、壁面5dから離れた位置で流動する。このため、壁面5dに溶融灰(クリンカ)が付着することは殆どない。
In this way, the
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態に係る固体燃料の燃焼装置2によれば、燃焼炉5内の壁面5dにクリンカが付着することを防止することができる。
As is apparent from the above description, the solid
なお、くびれ部9より上方では炎が壁面5d近傍まで拡散するが、この位置では、燃焼空気中における灰の含有量が少ないため、壁面5dに対するクリンカの融着は殆ど発生しない。
Although the flame diffuses to the vicinity of the
本発明は、例えば竹チップの燃焼装置、及びこの燃焼装置を備えたボイラー装置に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, a bamboo chip combustion apparatus and a boiler apparatus equipped with this combustion apparatus.
1 ボイラー装置
2 燃焼装置
3 熱交換器(熱交換装置)
5 燃焼炉
5b 底部
5c 上部
5d 壁面
6 燃料送給部
7 空気供給回路(空気供給部、補助空気供給部)
8 制御部(炉内温度制御部)
9 くびれ部
11 燃料供給口
12 燃焼ガス排出口
13 竹チップ(固体燃料)
17 第2の固体燃料供給筒
22 第2のスクリュー
24 第2の駆動装置
39 空気吹き出し孔(空気供給部)
40 空気吹き出し孔(補助空気供給部)
42 温度センサ(温度検出部)
1
DESCRIPTION OF
8 Control part (In-furnace temperature control part)
9
17 2nd solid
40 Air outlet (auxiliary air supply part)
42 Temperature sensor (temperature detector)
Claims (5)
前記燃焼炉の前記燃料供給口から炉内へ固体燃料を送給する燃料送給部と、
前記燃焼炉内の下部に旋回流を生じるように空気を供給する空気供給部と、
を備える固体燃料の燃焼装置において、
前記燃焼炉内の上下方向途中位置に、くびれ部が形成されていることを特徴とする固体燃料の燃焼装置。 A combustion furnace having a fuel supply port formed at the bottom and a combustion gas discharge port formed at the top;
A fuel supply section for supplying solid fuel from the fuel supply port of the combustion furnace into the furnace;
An air supply unit for supplying air so as to generate a swirling flow in a lower part in the combustion furnace;
In a solid fuel combustion apparatus comprising:
A solid fuel combustion apparatus, characterized in that a constriction is formed at an intermediate position in the vertical direction in the combustion furnace.
前記くびれ部を通過する空気の旋回流を促すように当該くびれ部の内周面から空気を供給する補助空気供給部が設けられたことを特徴とする固体燃料の燃焼装置。 The solid fuel combustion apparatus according to claim 1,
A combustion apparatus for solid fuel, characterized in that an auxiliary air supply unit for supplying air from an inner peripheral surface of the constricted portion is provided so as to promote a swirling flow of air passing through the constricted portion.
前記燃焼炉内の前記くびれ部より下位置の壁面近傍の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された炉内温度が所定温度を超えないように、前記燃料送給部による炉内への固体燃料の送給速度を制御する炉内温度制御部と、
をさらに備え、
前記所定温度を800℃〜850℃の範囲の何れかの温度としたことを特徴とする固体燃料の燃焼装置。 The solid fuel combustion apparatus according to claim 1 or 2,
A temperature detection unit for detecting the temperature in the vicinity of the wall surface below the constriction in the combustion furnace;
An in-furnace temperature control unit for controlling the feed rate of the solid fuel into the furnace by the fuel feed unit so that the in-furnace temperature detected by the temperature detection unit does not exceed a predetermined temperature;
Further comprising
The solid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the predetermined temperature is any temperature within a range of 800C to 850C.
前記燃料送給部は、
先端部が前記燃焼炉の前記燃料供給口に接続された固体燃料供給筒と、
前記固体燃料供給筒内に配設されたスクリューと、
前記スクリューを回転駆動させる駆動装置と、
を有するものであり、
前記スクリューは、前記固体燃料供給筒との間に所定の間隙を介して設けられ、先端側が揺動可能に片持ち支持されている、
ことを特徴とする固体燃料の燃焼装置。 The solid fuel combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The fuel supply unit is
A solid fuel supply cylinder having a tip connected to the fuel supply port of the combustion furnace;
A screw disposed in the solid fuel supply cylinder;
A drive for rotating the screw;
Having
The screw is provided between the solid fuel supply cylinder via a predetermined gap, and the tip side is cantilevered so as to be swingable.
A solid fuel combustion apparatus.
前記燃焼炉の燃焼ガス排出口から排出される燃焼ガスを導入し、当該燃焼ガスと液体とを熱交換させる熱交換装置と、
を備えることを特徴とするボイラー装置。
A solid fuel combustion device according to any one of claims 1 to 4,
A heat exchange device that introduces combustion gas discharged from the combustion gas discharge port of the combustion furnace and heat-exchanges the combustion gas and the liquid;
A boiler device comprising:
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JP2018029207A JP2018112391A (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Combustor for solid fuel and boiler |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111102560A (en) * | 2019-12-11 | 2020-05-05 | 北京新立机械有限责任公司 | Heating furnace |
-
2018
- 2018-02-21 JP JP2018029207A patent/JP2018112391A/en active Pending
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