JP3188203U - 焼却炉熱を利用する無圧温水ボイラー - Google Patents

Abstract

【課題】焼却炉を熱源とする無圧温水ボイラーを提供する。
【解決手段】上部開放式とする熱媒水収容缶体１と缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段２とを備える無圧温水ボイラーであって、加熱手段として熱媒水を収納する缶体１の収納容量の５分の１から２分の１を占めるロストル式焼却炉２０を用いる。焼却炉２０は缶体１の前面１０から缶体内に挿入する配置形式とし、加熱減として廃棄物焼却熱を利用できるようにする。焼却炉２０の前面を除く、焼却炉壁２２ａ、２２ｂを缶体１内の熱媒水Ｗで取り囲むとともに前面を全面開放扉形式として廃棄物を大幅投入できる形式とするとともに焼却炉２０の天井面には缶体１から蓋体１０を通して上方に突き抜ける煙突３０と廃棄物を上方からも焼却炉に小幅投入する補助燃料筒体３１を設け、焼却炉の大幅な熱管理と小幅な熱管理の双方を実施できるようにした。
【選択図】図１

Description

本考案は、大気に開放され,内部に熱媒水を貯留する缶体と、前記缶体内に設けられて、前記缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段として焼却炉を備える、無圧温水ボイラーに関する。

かかる無圧温水ボイラーは、給湯や、暖房装置（床暖房装置等）等の熱源として用いられるもので、一般に内部が大気に開放された缶体内に熱媒水を貯留して、その缶体内の熱媒水を加熱手段により加熱するものであり、缶体は圧力容器の適用を受けないので、設置並びに取扱いが容易である。

つまり、熱媒水が収納される缶体内に加熱手段が設けられ、缶体内の上部から取り出した熱媒水を熱交換器等に送り、他方、授熱対象流体として給湯用の上水や暖房装置に循環供給する暖房用熱媒等を熱交換器に通流させて、その給湯用の上水や暖房用熱媒等を加熱するようになっている無圧温水ボイラーが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、従来の無圧温水ボイラーではエネルギー効率を向上する上で改善の余地があり、運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段が、前記熱媒水温度検出手段にて検出される熱媒水の温度が加熱開始用設定温度以下になると前記加熱手段の加熱作動を開始し、前記加熱開始用設定温度よりも高い加熱停止用設定温度以上になると前記加熱手段の加熱作動を停止するように構成された無圧温水ボイラーも提案されている（特許文献２）。

特許第４４４４８６５号公報 特開２０１３−１６０４７６号公報

ところで、かかる無圧温水ボイラーは熱媒水の加熱槽内での加熱手段の占める容積を小さくするため、缶体内の加熱手段として通常、バーナー加熱手段が使用され、燃料として石油又はガスを使用するが、廃棄物の焼却施設の場合、燃料として廃木材等を使用して熱媒水を加熱できるのが好ましい。
そこで、本考案は熱源として廃材を使用する焼却炉を加熱手段として利用することができる無圧温水ボイラーを提供することを目的とする。

本考案は、ボイラーとしての有効な熱量を得る加熱源として廃棄物を熱源とする焼却炉を利用するためには、熱媒水を収納する缶体内にその収納容量の5分の１から２分の１を占めるロストル式焼却炉を採用する必要があることに鑑みてなされたもので、缶体１を上部開放式とし、蓋体１０を被せた、無圧温水ボイラーとする一方、加熱手段２としてロストル式焼却炉２０を缶体の前面から缶体内に挿入する形式で配置し、缶体の底面および両側面等の周囲と間隔をおき、熱媒水で焼却炉壁２２a〜２２eを取り囲む一方、焼却炉の前方を全面開放式として廃棄物を大幅に投入できるようにするとともに上記焼却炉の天井面には缶体から上方に突き抜ける煙突３０と廃棄物を上方から焼却炉に投入可能な筒体３１を設けたことを特徴とする無圧温水ボイラーにある。

本考案によれば、廃棄物焼却炉を熱源とする無圧温水ボイラーを提供することができるので、建設現場、廃棄物処理場に設置する焼却炉を兼用して温水を供給できる無圧温水ボイラーを提供でき、省エネ機器として好適である。本考案においては焼却炉としてロストル式焼却炉を用いるが、熱媒水を収納する缶体内にその収納容量の5分の１から２分の１を占める焼却炉容量を確保するので必要な熱量を得ることができる。また、ロストル式焼却炉は缶体の前面から缶体内に挿入する形式で缶体の底面および両側面など周囲とは間隔をおいて配置され、熱媒水で炉壁を包囲して熱効率を向上させるが、焼却炉からの受熱効率を考えると、炉側壁には垂直又は水平に延びる複数の受熱フィンを設けるのが好ましく、また、缶体内の熱媒水の熱分布を考慮すると、焼却炉の底面からの間隔を他の箇所より小さくして加熱バランスを採るのが好ましい。

本考案に係る無圧温水ボイラーの斜視図である。 図１のII‐II線断面図である。 図１のIII‐III線断面図である。 図１のIV‐IV線断面図である。 図１の正面図である。 図１の側面図である。

本考案を実施するための具体的形態は、上部蓋体１０を開放式とする熱媒水収容缶体１と缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段２とから、無圧温水ボイラーを構成し、加熱手段として熱媒水を収納する缶体１の収納容量の5分の１から２分の１を占めるロストル式焼却炉２０を用い、缶体１の前面１０から缶体内に挿入する配置形式とし、焼却炉２０の前面２１を除く、焼却炉壁２２a、２２b、２２c、２２d、２２eを熱媒水Ｗで取り囲むとともに前面２１を全面開放扉形式として廃棄物を投入できる形式とするとともに上記焼却炉の天井面には缶体１から蓋体１０を通して上方に突き抜ける煙突３０と廃棄物を上方からも焼却炉に投入する筒体３１を設けたことを特徴とし、炉側壁に複数の受熱フィン２３を設け、炉側面受熱効率を向上させるとともに、焼却炉の底面２２eから受熱する熱媒水容量を小さくしている。

次に、各部について説明を加える。
缶体１は、横断面形状が箱型で脚部Lで立設される一方、上部は開放され、およそ４立方メートルの容量を備える。そして、その缶体１の上部は開放可能で、蓋体１０が設けてある。蓋体１０には缶体１に内装された焼却炉２０の煙突３０を介挿させる外部煙突１０a及び補助筒体３１が貫通する開口１０bが形成されている。
この大気開放缶１には、後方上部に熱媒水を補給する補給水路１１が接続され、その補給水路には、缶体１への水補給を断続する電磁弁から成る図示しない水補給弁が設けられる。他方、缶体後方下部に熱媒水を送水する排水水路１２が接続され、その排水口には、缶体１からの排水を断続する電磁弁から成る図示しない排水弁が設けられる。

又、大気開放缶１内には、熱媒水の水位を検出する図示しない水位計が設けられ、水位計にて検出される水位を所定の設定範囲内に維持するように、補給水路１１及び送水水路１２を通して缶体１の熱媒水を一定量に維持すべく、水補給断続弁を開閉操作するように構成されている。つまり、缶体１内には、大気開放された状態で熱媒水が満たされ、必要に応じて完全排水のために、ドレン抜き１３が缶体の中央に向かって傾斜した底部14の側方に設けられている。

さらに、熱媒水温度センサは、缶体１内の上部の熱媒水の温度を検出するように設けられ、必要に応じて水補給又は排水することができる。

この実施形態では、加熱手段として、缶体１内に収納容量の１/２のおよそ２立方メートルのロストル式箱型焼却炉２０が内装配置される。焼却炉内部の燃焼室２０aは側壁２２a, ２２bに各４枚の受熱フィン２３が縦列して設けられる一方、底部には耐火レンガで支持されたロストル２４が設けられる。さらに、前方の全面開放式扉２５にはエア挿入口２５aが設けられ、上部には覗き窓２５bが、下方には灰取り出し口２６が設けられている。

燃焼室２１は、ほぼ中央に天井から缶体１の蓋体１０の開口１０bを通して上方に突き抜ける補助燃料筒体３１とその後方から缶体１の外部煙突１０aを通して上方に延びる煙突３０が設けられており、必要に応じて筒体３１から蓋３１ａを取って燃料を追加できるようになっている。

本考案においては、後方上部補給水口１２から缶体1内に熱媒水を注入し、満杯にする。次いで、前方炉扉を開放して廃材を投入し、火付けして燃焼させて焼却炉を加熱作動させると、焼却炉の周囲には熱媒水が接触しつつ対流するので徐々に加熱される。焼却炉の側壁には受熱フィンが設けられているので内部熱が受熱フィンを介して炉壁に伝達され、熱効率を向上させている。また、焼却炉はロストル式で底部の熱効率は側壁及び天井壁に比してやや悪くなるので、焼却炉底壁と缶体底部との間隔は焼却炉側壁と缶体側部との間隔より狭く形成し、缶体内部の熱バランスが良好となるようにしている。熱媒水は焼却炉の炉壁で加熱されながら対流により、加熱された高温の熱媒水が上方に流動して、缶体１内には、所定温度の熱媒水が貯留される。缶体内の熱倍水は必要に応じて後方下部の送水口１２から熱媒水を取り出し、所望の位置に運ばれる。缶体内の熱媒水の量がある一定値より減少すると、後方上部補給水口１１から所定量の熱媒水を注入する。

次に、本考案の無圧温水ボイラーは特に制御の必要はないが、熱媒水の貯水量、温度管理を制御することもできる。例えば、熱媒水温度センサにて検出される熱媒水の温度Ｔが加熱開始用設定温度Ｔａ以下になると加熱手段２の加熱作動を開始し、加熱開始用設定温度Ｔａよりも高い加熱停止用設定温度Ｔｂ以上になると加熱手段２の加熱作動を停止する。また、外部熱交換器での授熱対象流体の加熱の開始（即ち、熱出力）が指令されると、授熱用循環ポンプを作動させるようにすることができる。
ちなみに、加熱開始用設定温度Ｔａは、例えば８０℃に、加熱停止用設定温度Ｔｂは、例えば８５℃に、夫々設定されていると、加熱開始用設定温度Ｔａと加熱停止用設定温度Ｔｂとの間に熱媒水の温度が調整される。

本考案においては大幅な温度上昇、急激な温度上昇には焼却炉前面の投入扉２１を開放して廃材を投入するのが良いが、小幅な温度上昇では筒体３１の蓋３１ａを取って筒体上部から廃材を投入して調整するのがよい。

以上説明したように、本考案によれば、焼却炉を利用して大幅な温度管理と小幅な温度管理を兼ね備え、廃材を有効利用して運転し得る無圧温水ボイラーを提供することができる。

１ 缶体
２ 加熱手段
１０ 蓋体
２０ 焼却炉
２0 a 燃焼室
２４ ロストル
３０ 煙突
３１ 補助燃料筒体

Claims (2)

1. 上部開放式とする熱媒水収容缶体１と缶体内の熱媒水を加熱する加熱手段２とを備える無圧温水ボイラーにおいて、加熱手段として熱媒水を収納する缶体１の収納容量の5分の１から２分の１を占めるロストル式焼却炉２０を用い、缶体１の前面１０から缶体内に挿入する配置形式とし、焼却炉２０の前面２１を除く、焼却炉壁２２ａ〜２２ｅを熱媒水Ｗで取り囲むとともに前面２１を全面開放扉形式として廃棄物を大幅投入できる形式とし、上記焼却炉の天井面には缶体１から蓋体１０を通して上方に突き抜ける煙突３０と廃棄物を上方からも焼却炉に小幅投入する補助燃料筒体３１を設け、焼却炉の大幅な熱管理と小幅な熱管理の双方を実施できるようにしたことを特徴とする無圧温水ボイラー。
2. 炉側壁に受熱フィン２５を設け、炉側面受熱効率を向上させるとともに、焼却炉の底面から受熱する熱媒水容量を小さくする請求項1記載の無圧温水ボイラー。

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