JP2018179336A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイオマス燃料の使用に伴うクリンカの形成を抑制する。【解決手段】 燃焼装置１は、上端側にガス出口３を有する燃焼室２と、燃焼室２の底部の粒体堆積層４と、燃焼室２の下端側に設けた一次空気ノズル５と、粒体堆積層４よりも上方に設けた燃料供給手段６と、燃料供給手段６よりも上方に設けた二次空気ノズル７とを備えている。粒体堆積層４には、一次空気ノズル５からの一次空気８の吹き込みにより、一次空気ノズル５の近傍から離れるにつれて高さが高くなる傾斜面９を形成して、その表層に、粒体が順次崩れて移動する移動層を形成する。燃料供給手段６から供給されるバイオマス燃料１２のうち、浮遊状態での部分燃焼と熱分解ガス化が進行しきれずに粒体堆積層４まで落下するものは、移動層で支持すると共に、粒体と共に移動させて撹拌しながら燃焼させる。【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスを燃料として用いる燃焼装置に関するものである。

近年、バイオマスの有効利用を図る手法の一つとして、バイオマスを燃焼装置で燃焼させ、その燃焼熱を熱源として利用することが行われている。

また、小規模なバイオマスの燃焼熱利用としては、バイオマスの燃焼熱を植物栽培ハウスなどの暖房に用いるものなどが提案されている。

このように、バイオマスを燃焼させる小型の燃焼装置としては、石炭やその他の固形燃料の燃焼装置として用いられている火格子方式の燃焼装置で燃焼させることが一般的である。

ところで、バイオマスは、石炭などに比して、灰分を多く含むことが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５２９６２号公報

ところが、連続灰出し機能のない小型の燃焼装置の場合は、灰分が多いバイオマスを燃焼させると、クリンカが形成されやすく、形成されたクリンカは、燃焼室内に付着して長時間滞留しやすい。そのため、この種の燃焼装置では、定期的なメンテナンスとして、燃焼室内に付着したクリンカを剥がして除去する作業が必要とされるというのが実情である。

ところで、灰分が多く含まれるバイオマスの１つとしては、籾殻が知られている。

籾殻は、反応性の高い二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含んでおり、籾殻を燃焼させるときに、この二酸化ケイ素が８００℃を超えるような高温に曝される時間が長くなると、前記二酸化ケイ素のクリストバライトへの結晶化が進行する。

クリストバライトは、発がん性が示唆されている物質である。そのため、籾殻を燃焼させて処理する場合には、クリストバライトの生成はできるだけ抑制することが望まれる。

したがって、籾殻をバイオマス燃料として有効利用を図るためには、燃焼装置が、燃焼室内に滞留しやすいクリンカの形成を抑制できるものであることが望まれる。

そこで、本発明は、バイオマスを燃料として燃焼させることができると共に、クリンカの形成を抑制することができる燃焼装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、燃焼室と、前記燃焼室の底部に設けられた粒体堆積層と、前記燃焼室の下端側に前記粒体堆積層に向く姿勢で設けられた一次空気ノズルと、前記燃焼室にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃焼室に設けられた二次空気ノズルと、を備え、前記粒体堆積層には、前記一次空気ノズルからの一次空気の吹き込み時に、前記一次空気ノズルの近傍から離反するにつれて高さが高くなる傾斜面が形成され、該傾斜面の表層に前記一次空気ノズルの近傍に向けて粒体を移動する移動層が形成されるようにした燃焼装置とする。

前記燃焼室は、上下に延びる円筒状の下部の内側に前記粒体堆積層を備え、前記一次空気ノズルは、前記燃焼室の下部の周壁に、該周壁の接線方向に沿う角度姿勢で備えた構成としてもよい。

前記バイオマス燃料は、籾殻に由来するバイオマス燃料とした構成としてもよい。

本発明の燃焼装置によれば、バイオマスを燃料として燃焼させることができると共に、クリンカの形成を抑制することができる。

燃焼装置の第１実施形態を示す概略図である。 粒体堆積層における粒体の挙動を説明するための図である。 燃焼装置の第２実施形態を示す概略図である。 燃焼装置の第３実施形態を示す概略図である。

以下、本発明の燃焼装置について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、燃焼装置の第１実施形態を示すもので、図１（ａ）は概略切断側面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。図２は、燃焼室に備えた粒体堆積層における粒体の挙動を説明するための図で、図２（ａ）は、粒体堆積層に傾斜面が形成された状態を示す概要図、図２（ｂ）は傾斜面の下端側に位置している粒体が一次空気の流れにより吹き飛ばされた状態を示す概要図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の状態の後、傾斜面の表層に存在している粒体が滑り落ちた状態を示す概要図である。

本実施形態の燃焼装置は、図１（ａ）（ｂ）に符号１で示すもので、上下に延びる筒状として、上端側にガス出口３を有する燃焼室２を備え、更に、燃焼室２の内底部に備えた粒体堆積層４と、燃焼室２の下端側に設けられた一次空気ノズル５と、燃焼室２における粒体堆積層４よりも上方となる位置に設けられた燃料供給手段６と、燃焼室２における燃料供給手段６よりも上方となる位置に設けられた二次空気ノズル７とを備えた構成とされている。

燃焼室２は、本実施形態では、たとえば、粒体堆積層４が収容される円筒状の下部２ａと、下部２ａに比して大径の円筒状の上部２ｂとが、下方から上方に向けて拡径する筒状の接続部２ｃで接続された構成とされている。

燃焼室２の下部２ａには、熱媒体となる粒体の充填による粒体堆積層４が形成されている。

粒体は、たとえば、砂（けい砂）やアルミナボールなど、耐熱性を備えた不活性粒子が用いられる。また、粒体は、流動層燃焼で用いられる流動媒体と同様の粒体を用いるようにしてもよい。

また、粒体は、一次空気ノズル５から燃焼室２に吹き込まれた直後の一次空気８の流れが当たるときには、その空気流れに乗って吹き飛ばされ、その後、空気流れの速度が低下すると、燃焼室２内で落下する挙動を生じるように、質量や粒径などが調整されている。

更に、粒体は、後述するように、粒体堆積層４が粒体の安息角に対応する勾配の傾斜面９を備えた形状となるときに、燃焼室２の内底面を全面に亘り覆うか、あるいは、一次空気ノズル５の近傍となる一部の領域を除いてほぼ全面に亘り覆うことが可能な量で充填されている。

一次空気ノズル５は、燃焼室２に一次空気８を吹き込んで供給するためのものである。

本実施形態では、一次空気ノズル５は、燃焼室２の下部２ａの周壁における周方向に１８０度対向する２個所に、接線方向に沿う角度姿勢で設けられている。

各一次空気ノズル５には、一次空気ライン１０が接続され、各一次空気ライン１０の上流側が図示しない送風機に接続されている。これにより、本実施形態の燃焼装置１では、送風機の運転により各一次空気ライン１０を通して供給される一次空気８を、各一次空気ノズル５から燃焼室２の下端側に吹き込んで供給することができる。

本実施形態では、各一次空気ノズル５が燃焼室２の周壁の接線方向に沿う姿勢で設けられているので、各一次空気ノズル５から燃焼室２に吹き込まれた一次空気８は、図１（ｃ）に示すように、燃焼室２内では周壁に沿う流れとなり、その後、ガス出口３が設けられている燃焼室２の上端側に向かう螺旋状の流れとなる。

ここで、各一次空気ノズル５からの一次空気８の吹き込みに起因して粒体堆積層４で生じる粒体の挙動について説明する。

前記したように、粒体堆積層４を形成している粒体は、各一次空気ノズル５から燃焼室２に吹き込まれた直後の一次空気８の流れが当たると、その空気流れにより吹き飛ばされる。吹き飛ばされた粒体は、一旦空中に浮遊するが、その後、空気流れの速度が低下すると、粒体堆積層４に向けて落下する。このため、浮遊した粒体の粒体堆積層４への落下は、各一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８の空気流れが直接当たらない領域に集中して生じる。

前記したように、本実施形態では、各一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８は、燃焼室２内で周壁に沿い上端側に向かう螺旋状の流れとなっている。そのため、粒体堆積層４では、燃焼室２の中央付近となる位置に、粒体が集中して降り積もるようになる。これにより、粒体堆積層４は、相対的に燃焼室２の中央付近が高く、外周側が低い山状になる。

更に、粒体堆積層４では、図２（ａ）に示すように、山状になった粒体堆積層４の裾の部分で、且つ、一次空気ノズル５からの一次空気８の吹き込み位置となる領域Ｘ（図２（ａ）にてクロスのハッチングを付して示す）に存在している粒体は、一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８により吹き飛ばされて、図２（ｂ）に示すように除去される。

このように、山状の粒体堆積層４の裾に粒体が除去された部分が生じると、表面の傾斜角が粒体の安息角よりも大になる個所では、該個所の下端側を起点として図２（ｂ）に二点鎖線で示す如き粒体の安息角で規定される位置よりも表層の粒体は、安定を保つことができなくなり、崩れるようになる。

なお、図２（ａ）（ｂ）では、便宜上、粒体堆積層４における粒体が除去される部分を強調して示したが、実際には、山状の粒体堆積層４の裾の部分に、傾斜角が粒体の安息角よりも大となる部分が生じると、粒体堆積層４の表層では、直ちにその部分に向けて粒体の崩れが生じるようになる。

このように、粒体堆積層４の表層で粒体の崩れが生じた後は、図２（ｃ）に示すように、粒体堆積層４が粒体の安息角に対応する勾配の傾斜面９を備えた形状になると、崩れが止まる。

図２（ｃ）に示す状態のときには、図２（ｂ）で一次空気８によって吹き飛ばされた粒体が、前記したように粒体堆積層４の上に降り積もるようになる。このため、粒体堆積層４では、図２（ｃ）で崩れた部分の厚みが回復する。

粒体堆積層４では、各一次空気ノズル５からの一次空気８の吹き込みが行われている間、前記図２（ａ）から図２（ｃ）で説明した粒体の挙動が繰り返しあるいは連続的に行われる。

したがって、各一次空気ノズル５からの一次空気８の吹き込みが行われている間、粒体堆積層４は、全体が粒体の安息角に対応する勾配の傾斜面９を備えた山状になる。

粒体堆積層４に形成される傾斜面９は、各一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８によって粒体が吹き飛ばされる位置で、高さが最も低くなる。このため、粒体堆積層４では、傾斜面９の表層に、傾斜面９の上端側から下端側まで粒体が崩れ落ちながら移動する移動層１１が形成される。この移動層１１の下端側となる傾斜面９の下端側に達した粒体は、一次空気８に吹き飛ばされて前記したように粒体堆積層４の上に降り積もることで、移動層１１の上端側へ循環供給される。

なお、粒体堆積層４は、表面に、粒体が降り積もるときの衝撃や、一次空気８の流れを含む燃焼室２内における空気の流れの影響を受ける。また、粒体堆積層４は、送風機などに起因して本実施形態の燃焼装置１自体に生じる振動や、本実施形態の燃焼装置１に外部から作用する振動や衝撃の影響を受ける。そのため、粒体堆積層４に実際に形成される傾斜面９は、粒体の安息角よりも勾配が小さくなる傾向にある。更に、粒体堆積層４は、部分ごとに勾配が異なることもある。このような場合であっても、粒体堆積層４は、傾斜面９を備えた形状となり、且つ傾斜面９の表層に移動層１１が形成された構成となることに変わりはない。

以上の構成としてある粒体堆積層４は、後述するように燃料供給手段６より燃焼室２に供給されて粒体堆積層４まで落下するバイオマス燃料１２を、傾斜面９の表層で移動層１１を形成している粒体で支持し、且つ移動層１１における粒体の移動と共に移動させて撹拌しながら、一次空気８を用いて燃焼させることができる。

この際、燃焼室２では、一次空気８の供給量と、燃料供給手段６より移動層１１に落下供給されるバイオマス燃料１２の供給量とが、バイオマス燃料１２の部分燃焼が生じるように（バイオマス燃料１２の完全燃焼には酸素不足となるように）調整されている。このため、移動層１１では、バイオマス燃料１２の部分燃焼が行われると共に、この部分燃焼で生じた燃焼熱を利用して、バイオマス燃料１２の残部の熱分解ガス化が行われる。

なお、移動層１１に落下供給されたバイオマス燃料１２では、部分燃焼や熱分解ガス化が進行していない固形分が残った状態で移動層１１の下端側まで粒体と共に到達するものが生じることがある。このように、移動層１１の下端側まで到達したバイオマス燃料１２の固形分は、各一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８により、粒体と一緒に吹き飛ばされ、その後、粒体堆積層４における傾斜面９の表層に降り積もることで、移動層１１の上端側へ再供給される。よって、移動層１１では、落下供給されたバイオマス燃料１２について、燃焼室２内で落下する固形分がなくなるまで、部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができる。

移動層１１におけるバイオマス燃料１２の熱分解ガス化によって生じる可燃性ガスは、バイオマス燃料１２の部分燃焼によって生じる燃焼ガスや、粒体堆積層４での粒体の移動に使用され、バイオマス燃料１２の部分燃焼により酸素が消費された後の一次空気８と一緒に、ガス出口３に向けて燃焼室２を上昇する。

なお、各一次空気ノズル５は、一次空気８を燃焼室２に吹き込んでいる状態で、粒体の吹き飛ばしにより粒体堆積層４から完全に露出するようにしてもよいが、山状の粒体堆積層４の裾の部分に直径の１／３程度までが埋もれるような状態であってもよい。

また、図１（ａ）では、粒体堆積層４を一個所にピークを有する山状として示しているが、これは図示するための便宜上のものであり、２つの一次空気ノズル５からそれぞれ吹き込まれる一次空気８の流れの影響を受けて形成される実際の粒体堆積層４の形状を反映したものではない。

ところで、本実施形態の燃焼装置１の運転を停止しているときには、各一次空気ノズル５から燃焼室２への一次空気８の吹き込みも停止される。そのため、この状態では、各一次空気ノズル５には、粒体堆積層４を形成している粒体の一部が、燃焼室２側から進入する可能性がある。

この点に鑑みて、各一次空気ノズル５は、燃焼室２への開口部分に、粒体堆積層４の粒体が進入することを防ぐための網やバーによるスクリーンのような図示しない進入防止手段を備えるようにしてもよいが、備えなくてもよい。

すなわち、各一次空気ノズル５に燃焼室２側から進入する粒体の量は、燃焼室２に備える粒体堆積層４の規模や、粒体の安息角、各一次空気ノズル５の開口部分の径などに依存して変化する。また、一次空気ノズル５に進入した粒体の燃焼室２への払い出しの効率は、燃焼室２へ一次空気８を吹き込むときの一次空気ノズル５における一次空気８の流速や流量に依存して変化する。

よって、各一次空気ノズル５に燃焼室２側から進入する粒体の量が少ないほど、また、一次空気ノズル５における一次空気８の流速や流量が大きいほど、一次空気ノズル５から燃焼室２への一次空気８の供給開始に伴い、一次空気ノズル５に進入していた粒体は、一次空気８の流れにより燃焼室２へ払い出すことが容易になると考えられる。

一方、各一次空気ノズル５に燃焼室２側から進入する粒体の量が多いほど、また、一次空気ノズル５における一次空気８の流量や流速が小さいほど、一次空気ノズル５から燃焼室２への一次空気８の供給を開始しても、一次空気ノズル５に進入していた粒体は、一次空気８の流れにより燃焼室２へ払い出すことが難しくなると考えられる。

したがって、前記のような点に鑑みて、一次空気ノズル５に燃焼室２側から進入すると想定される粒体の量が、一次空気ノズル５から燃焼室２へ供給する一次空気８の流れによる払い出しが難しくなると考えられる量であるか、あるいは、払い出しが容易になると考えられる量であるかに応じて、各一次空気ノズル５に前記進入防止手段を備えるか、否かを決めるようにすればよい。

なお、本実施形態の燃焼装置１は、運転開始時に、粒体堆積層４に傾斜面９を備えた前記山状の形状を速やかに形成することを目的として、更には、前記のような進入防止手段を備えない場合に各一次空気ノズル５に進入した粒子の燃焼室２への払い出しを目的として、一次空気ノズル５から燃焼室２へ吹き込む一次空気８の流量や流速を、設定された期間、通常運転時に比して高める処理を行う機能を備えるようにしてもよい。

燃焼室２は、燃焼室２の下部２ａの内側で、粒体堆積層４における移動層１１の直上となる領域が、前記のように移動層１１に支持されたバイオマス燃料１２が部分燃焼と熱分解ガス化される燃焼部１３となっている。燃焼室２における燃焼部１３よりも上方の領域は、ガス化燃焼空間１４とされている。

燃料供給手段６は、燃焼室２へバイオマス燃料１２を供給する機能を備えるもので、たとえば、バイオマス燃料１２を燃焼用空気を兼ねる搬送用空気により気流搬送（空気搬送）して、燃焼室へ吹き込む構成とされている。

燃料供給手段６は、燃焼室２の上部２ｂの周壁に、たとえば、ガス化燃焼空間１４の下部寄りとなる個所に向く姿勢で設けられている。

なお、燃料供給手段６は、バイオマス燃料１２を燃焼室２内へ押し出し供給するスクリューフィーダのような供給機であってもよい。

バイオマス燃料１２は、たとえば、籾殻に由来する燃料として、籾殻を設定された平均粒径を備えるように粉砕処理したものである。

二次空気ノズル７は、燃焼室２に二次空気１５を吹き込んで供給するためのものである。

本実施形態では、二次空気ノズル７は、燃焼室２の上部２ｂの周壁における周方向に１８０度対向する２個所に、接線方向に沿う角度姿勢で設けられている。

各二次空気ノズル７には、二次空気ライン１６が接続され、各二次空気ライン１６の上流側が図示しない送風機に接続されている。これにより、本実施形態の燃焼装置１では、送風機の運転により各二次空気ライン１６を通して供給される二次空気１５を、各二次空気ノズル７から燃焼室２のガス化燃焼空間１４に吹き込んで供給することができる。

本実施形態では、各二次空気ノズル７が燃焼室２の周壁の接線方向に沿う姿勢で設けられているので、図１（ｂ）に示すように、ガス化燃焼空間１４では、各二次空気ノズル７から吹き込まれた二次空気１５が周壁に沿う流れとなり、その後、ガス出口３が設けられている燃焼室２の上端側に向かう螺旋状の上昇流を形成することができる。

各二次空気ノズル７からの二次空気１５の供給量は、一次空気ノズル５からの一次空気８の供給量との合計、更に、燃料供給手段６からバイオマス燃料１２の搬送用空気が供給される場合は搬送用空気の供給量も含めた合計が、燃料供給手段６から燃焼室２に供給されるバイオマス燃料１２の完全燃焼に必要とされる量になるよう設定されている。

これにより、ガス化燃焼空間１４では、燃焼部１３におけるバイオマス燃料１２の熱分解ガス化によって生じた可燃性ガスが燃焼部１３から上昇してガス化燃焼空間１４に到達すると、該可燃性ガスに二次空気１５を撹拌混合して燃焼させることができる。

燃焼室２の下部２ａの周壁には、図１（ａ）（ｃ）に示すように、パイロットバーナのような点火手段１７が、粒体堆積層４に向く姿勢で設けられている。

点火手段１７は、図示しない燃料供給部より供給されるＬＰＧ、都市ガス、灯油等の化石燃料の燃焼により、燃焼室２内で、燃料供給手段６から供給されるバイオマス燃料１２が落下投入される領域や、粒体堆積層４を、バイオマス燃料１２が着火する温度まで加熱する機能を備えている。

燃焼室２のガス出口３の下流側は、図示しない熱交換器に接続して、燃焼室２からガス出口３を通して排出される燃焼ガス１８が有する熱の熱回収を行って、熱の有効利用を図るようにすることが好ましい。しかし、燃焼室２の輻射熱により熱の有効利用を図る場合などには、ガス出口３から排出される燃焼ガス１８は、熱交換器を経ずに排ガス処理を行う装置や設備へ送るようにしてもよいことは勿論である。

以上の構成としてある本実施形態の燃焼装置を使用する場合は、一次空気ノズル５から燃焼室２への一次空気８の吹き込みを開始して、粒体堆積層４に、傾斜面９と、傾斜面９の表層における粒体の移動層１１とを形成する。

また、二次空気ノズル７から燃焼室２への二次空気１５の吹き込みを開始し、更に、点火手段１７を使用して、燃焼室２内の前記所定の領域や、粒体堆積層４を、バイオマス燃料１２が着火する温度まで加熱する。

この状態で、本実施形態の燃焼装置１では、燃料供給手段６から燃焼室２へのバイオマス燃料１２の供給を開始する。これにより、燃焼室２では、バイオマス燃料１２に含まれている小さい粒径の粉体がまず着火して燃焼し、その燃焼熱により、燃焼室２内全体、粒体堆積層４の更なる加熱が行われる。

このように燃焼室２内が加熱された状態では、燃料供給手段６からバイオマス燃料１２を供給すると、このバイオマス燃料１２のうちの小粒径のものは、燃焼室２内に一次空気８などにより形成されている上昇流によって浮遊させた状態で、部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができる。また、バイオマス燃料１２のうちのより大きな粒径のものは、上昇流中を徐々に下降させながら、前述したと同様の部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができる。更に、バイオマス燃料１２のうち、上昇流中で部分燃焼と熱分解ガス化が完全には進行しなかった大きな粒径のものは、粒体堆積層４まで落下するので、前述したように移動層１１により支持した状態で部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができる。

したがって、本実施形態の燃焼装置１では、燃焼室２内に供給されたすべてのバイオマス燃料１２について、部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができる。

本実施形態の燃焼装置１では、燃焼室２内でバイオマス燃料１２の熱分解ガス化によって生じた可燃性ガスは、ガス化燃焼空間１４にて、二次空気ノズル７から吹き込まれる二次空気１５と混合して燃焼させることができる。

なお、燃焼室２でのバイオマス燃料１２の燃焼に伴い発生する灰は、燃焼ガス１８の流れに乗ってガス出口３より排出されるので、ガス出口３の下流側にバグフィルタのような灰の回収手段を適宜備えて回収するようにすればよい。

このように、本実施形態の燃焼装置１によれば、バイオマス燃料１２を燃焼させることができる。更に、燃焼室２では、バイオマス燃料１２のうち、粒体堆積層４まで落下する大きな粒径のものは、粒体堆積層４の傾斜面９に形成した移動層１１で支持すると共に、移動層１１で移動する粒体と共に常に移動、撹拌させながら部分燃焼と熱分解ガス化を行うことができるため、クリンカの形成を抑制することができる

したがって、本実施形態の燃焼装置１によれば、燃焼室２内に付着したクリンカを剥がして除去する作業のためのメンテナンスの頻度を大幅に低減させることが可能になる。

更に、本実施形態の燃焼装置１は、燃焼室２内に滞留しやすいクリンカの形成を抑制できるので、バイオマス燃料１２として籾殻の粉砕物を燃焼させる場合に、クリストバライトの生成を抑制することができる。したがって、本実施形態の燃焼装置１は、籾殻の粉砕物をバイオマス燃料１２として有効利用する場合に好適な燃焼装置とすることができる。

更に、本実施形態の燃焼装置１では、粒体堆積層４を形成している粒体は、一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８により吹き飛ばされて浮遊している状態の粒体を除いて、基本的には燃焼室２の内底部に支持されている。

したがって、本実施形態の燃焼装置１では、一次空気ノズル５から燃焼室２に吹き込む一次空気８の流量や流速は、流動層燃焼の場合に粒体を浮遊状態とさせる流動化空気に要求される流量や流速に比して、大幅に低減させることができる。そのため、流動層燃焼の場合は、流動化空気を供給するための専用の送風機を、二次空気供給用の送風機とは別に用意する必要があるが、本実施形態の燃焼装置１では、一次空気８の供給用の送風機と、二次空気１５の供給用の送風機とを共用することが可能になる。

なお、本実施形態の燃焼装置１は、バイオマス燃料１２を燃焼させるものであるため、基本的には、一次空気８の流れによって搬送できない不燃物が粒体堆積層４に溜まる虞は少ない。したがって、粒体堆積層４を形成する粒体のメンテナンスとしては、定期的あるいは使用時間に応じて、粒体堆積層４を形成する粒体を全量交換するようにすればよい。

［第２実施形態］
前記第１実施形態では、燃焼室２の内底部に備える粒体堆積層４を、燃焼室２の中央部で高く、外周部に向けて低くなる傾斜面９を備えた山状のものとして示したが、粒体堆積層４は、以下の第２実施形態のようなものとしてもよい。

図３は、燃焼装置の第２実施形態を示すもので、図３（ａ）は燃焼室下部の概略切断側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ方向矢視図である。

なお、図３（ａ）（ｂ）において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の燃焼装置１は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様の構成において、燃焼室２の下部２ａの底面の中央部に、一次空気ノズル５を上向きに備えた構成としてある。

これにより、本実施形態では、燃焼室２の内底部に備えた粒体堆積層４に対し、一次空気ノズル５から一次空気８を吹き込むことにより、粒体堆積層４が、相対的に一次空気ノズル５の近傍である燃焼室２の中央側が低く、外周側が高い傾斜面９を備えるものとしてある。

かかる形状の粒体堆積層４においても、傾斜面９の表層には、傾斜面９の上端側から下端側まで粒体が崩れ落ちながら移動する移動層１１（図２（ｂ）参照）が形成される点、および、移動層１１の下端側となる傾斜面９の下端側に達した粒体は、一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８に吹き飛ばされて移動層１１の上端側へ循環供給される点は、第１実施形態の粒体堆積層４と同様である。なお、図３（ｂ）では、傾斜面９における粒体の移動方向を破線の矢印で示してある。

本実施形態では、一次空気ノズル５は、燃焼室２の底面に、上向きに開口する構成とされている。そのため、一次空気ノズル５では、粒体堆積層４を形成する粒体が燃焼室２側から一旦進入してしまうと、一次空気８の流れによる粒体の払い出しは困難になる。

よって、本実施形態における一次空気ノズル５は、燃焼室２への開口部分に、網やバーによるスクリーンの如き進入防止手段１９を備えて、粒体の進入を防止する構成としてある。

また、本実施形態の燃焼装置１では、運転開始時に、粒体堆積層４に前記した形状の傾斜面９を形成するためには、運転停止中にある厚みを持って一次空気ノズル５の真上に堆積した粒体を、一次空気８の吹き込みにより吹き飛ばす必要が生じる。そのため、本実施形態の燃焼装置１では、運転開始時に、設定された期間、一次空気ノズル５から燃焼室２へ吹き込む一次空気８の流量や流速を、通常運転時に比して高める処理を行うようにしてある。

以上の構成としてある本実施形態の燃焼装置１は、第１実施形態の燃焼装置１と同様に使用して同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
前記各実施形態では、燃焼室２は、円筒状の下部２ａを備えて、そこに粒体堆積層４が収容された構成を示したが、燃焼室２は、以下の第３実施形態に示すように、水平断面が方形のものとしてもよい。

図４は燃焼装置の第３実施形態を示すもので、燃焼室下部の一部切断概略斜視図である。

なお、図４において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の燃焼装置１は、図４に示すように、水平断面が方形（正方形または長方形）の燃焼室２を備えた構成とされ、燃焼室２の下部には、粒体堆積層４が設けられている。

本実施形態では、一次空気ノズル５は、燃焼室２の下端側の側壁に、燃焼室２の中央部に向く姿勢で横向きに設けられている。

これにより、本実施形態では、燃焼室２の内底部に備えた粒体堆積層４に対し、一次空気ノズル５から一次空気８を吹き込むことにより、粒体堆積層４には、図４に示すように、一次空気ノズル５の近傍で低く、一次空気ノズル５から離れるにしたがって高くなる傾斜面９が形成されている。

かかる形状の粒体堆積層４においても、傾斜面９の表層には、傾斜面９の上端側から下端側まで粒体が崩れ落ちながら移動する移動層１１（図２（ｂ）参照）が形成される点、および、移動層１１の下端側となる傾斜面９の下端側に達した粒体は、一次空気ノズル５から吹き込まれる一次空気８に吹き飛ばされて移動層１１の上端側へ循環供給される点は、第１実施形態の粒体堆積層４と同様である。なお、図４では、傾斜面９における粒体の移動方向を破線の矢印で示してある。

本実施形態では、一次空気ノズル５に、粒体堆積層４の粒体が進入することを防ぐための網やバーによるスクリーンのような図示しない進入防止手段を備えるようにしてもよい点、および、運転開始時に、一次空気ノズル５から燃焼室２へ吹き込む一次空気８の流量や流速を、通常運転時に比して高める処理を行うようにしてもよい点は、第１実施形態と同様である。

以上の構成としてある本実施形態の燃焼装置１は、第１実施形態の燃焼装置１と同様に使用して同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではない。

燃焼室２は、第１、第２実施形態では水平断面が円形の例を示し、第３実施形態では水平断面が方形の例を示したが、燃焼室２は、円形や方形以外の水平断面を備えていてもよい。

燃焼室２は、上下方向の各部で、図示した以外の水平断面形状の変化を備えるものであってもよいし、上下方向に一様な水平断面形状を備えるものであってもよい。

一次空気ノズル５は、粒体堆積層４に向けて一次空気８を吹き込むことにより、粒体堆積層４の全体に、一次空気ノズル５の近傍から離反するにつれて高さが高くなる傾斜面９を形成し、傾斜面９の表層に一次空気ノズル５の近傍に向けて粒体が順次移動する移動層１１を形成することができれば、一次空気ノズル５の数や配置は、燃焼室２の形状やサイズに応じて、図示した以外の任意の数や配置としてもよい。

また、複数の一次空気ノズル５を備える構成の場合は、一次空気ノズル５を、燃焼室２の下端側の側壁に設ける構成と、燃焼室２の底面に設ける構成と、燃焼室２の下端部の側壁および底面に設ける構成のいずれを採用してもよいことは勿論である。

粒体堆積層４で粒体の移動が生じるのは傾斜面９の表層の移動層１１であることから、燃焼室２の底面には、傾斜面９が形成されるときの粒体堆積層４に完全に埋まる位置に、傾斜面９の表層に形成される移動層１１に影響を与えない形状およびサイズで、底面から上向きに突出するスペーサを備えた構成として、粒体の使用量の削減化を図るようにしてもよい。

二次空気ノズル７の数や配置は、燃焼室２の形状やサイズに応じて、図示した以外の任意の数や配置としてもよい。

燃料供給手段６の数や配置は、燃焼室２の形状やサイズに応じて、図示した以外の任意の数や配置としてもよい。

燃焼室２は、上端側にガス出口３を備えていれば、上端部の全面ではなく一部に上向きのガス出口３を備える構成としてもよいし、上端側の側部に横向きのガス出口３を備える構成としてもよい。

各実施形態では、バイオマス燃料１２として籾殻の粉砕物を用いる例を示した。これに対し、バイオマス燃料１２は、たとえば、間伐材、製材端材、剪定枝等の木質バイオマスを原料として破砕機で破砕処理して製造した破砕物（チップ）や、おが粉、木質バイオマスより製造したペレットなどを用いるようにしてもよい。更に、バイオマス燃料１２としては、籾殻と木質由来以外のバイオマスや、微生物由来のバイオマスを用いるようにしてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

２ 燃焼室
２ａ 下部
４ 粒体堆積層
５ 一次空気ノズル
６ 燃料供給手段
７ 二次空気ノズル
９ 傾斜面
１１ 移動層
１２ バイオマス燃料

Claims (3)

1. 燃焼室と、
   前記燃焼室の底部に設けられた粒体堆積層と、
   前記燃焼室の下端側に前記粒体堆積層に向く姿勢で設けられた一次空気ノズルと、
   前記燃焼室にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記燃焼室に設けられた二次空気ノズルと、を備え、
   前記粒体堆積層には、前記一次空気ノズルからの一次空気の吹き込み時に、前記一次空気ノズルの近傍から離反するにつれて高さが高くなる傾斜面が形成され、該傾斜面の表層に前記一次空気ノズルの近傍に向けて粒体を移動する移動層が形成されること
   を特徴とする燃焼装置。
2. 前記燃焼室は、上下に延びる円筒状の下部の内側に前記粒体堆積層を備え、
   前記一次空気ノズルは、前記燃焼室の下部の周壁に、該周壁の接線方向に沿う角度姿勢で備えた
   請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記バイオマス燃料は、籾殻に由来するバイオマス燃料とした
   請求項１または２記載の燃焼装置。

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