JP3235507U - 炭化粉末燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能でありかつ高性能な炭化粉末燃焼装置を提供する。【解決手段】炭化粉末燃焼装置Ａは、一次燃焼室１０とこれに連通された二次燃焼室１１とで構成され、一次燃焼室と二次燃焼室との隔壁であって複数の通気孔１２ａが形成された板状のセラミック部材１２と、一次燃焼室の基部に結合されており該燃焼室内に空気を強制的に放出して旋回流又は乱流を生じさせる第一給気手段１３と、一次燃焼室の基部に結合されており旋回流又は乱流の中に炭化粉末を連続的に供給する燃料供給手段１４と、二次燃焼室の上部に設けられた燃焼ガス放出口１６と、二次燃焼室のセラミック部材よりも下方部に結合されており該燃焼室内に空気を供給する第二給気手段１７とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、石炭、木炭、竹炭等が粉砕されてなる炭化粉末を燃料とする炭化粉末燃焼装置に関する。

前記のような炭化粉末を燃料とする燃焼装置の従来例として次の特許文献には空気の旋回流内で炭化粉末を燃焼させる装置が記載されている。

特開２０１３−１３３９４４号

前記特許文献に記載の装置は、旋回流を吹き出すバーナーとして構成されているが、その旋回流の中で炭化粉末の燃焼がなされるため、旋回流すなわち炎が大きなものになると考えられる。そしてこのような装置を熱源として工場等の施設内に設置する場合、その炎を囲う隔壁が必要となるが、そのような隔壁まで含めると装置が非常に大型化してしまうという問題がある。
これに対して本考案は、小型化が可能でありかつ高性能な炭化粉末燃焼装置を提供することを目的としている。

本考案は、一次燃焼室とこれに連通された二次燃焼室とで構成された炭化粉末燃焼装置において、前記一次燃焼室と前記二次燃焼室との隔壁であって複数の通気孔が形成された板状のセラミック部材と、前記一次燃焼室の基部に結合されており該燃焼室内に空気を強制的に放出して旋回流又は乱流を生じさせる第一給気手段と、前記一次燃焼室の基部に結合されており前記旋回流又は乱流の中に炭化粉末を連続的に供給する燃料供給手段と、前記二次燃焼室の上部に設けられた燃焼ガス放出口と、前記二次燃焼室の前記セラミック部材よりも下方部に結合されており該燃焼室内に空気を供給する第二給気手段とを備えることを特徴とする。

本考案では、一次燃焼室と二次燃焼室との隔壁としてセラミック部材を用いているので、一次燃焼室を小型化でき、更にセラミック部材の輻射熱によって二次燃焼室における炭化粉末の燃焼も促進できる。つまり小型化が可能でありかつ高性能な炭化粉末燃焼装置が提供できる。

炭化粉末燃焼装置の基本構図を示す縦断面図である。 セラミック部材の斜視図である。 炭化粉末燃焼装置の作用を説明するための縦断面図である。 他の炭化粉末燃焼装置の全体斜視図である。

本考案の一実施例である炭化粉末燃焼装置は、石炭、木炭、竹炭等が粉砕されてなる炭化粉末を燃料としてその燃焼によって生じた熱ガスを例えばボイラー、発電機、暖房機、スターリングエンジン等の熱源として利用するものである。炭化粉末は、１ミリ以下の粒子であることが望ましいが最大で数ミリ程度の粒子を含ませてもよい。

図１に示すように炭化粉末燃焼装置Ａは一次燃焼室１０とこれに連通された二次燃焼室１１とで構成されている。一次燃焼室１０、二次燃焼室１１はいずれも筒型であって、ステンレスやスチール等の板材、耐熱塗装、レンガやグラスウール等の断熱材等で形成されている。
ここに一次燃焼室１０はその内部が摂氏８００〜９００度程になるのに対して、二次燃焼室１１はその内部が摂氏６００〜７００度程なので、一次燃焼室１０は二次燃焼室１１よりも高耐熱性にする必要がある。そのため一次燃焼室１０を内側にセラミック製の耐熱壁１０ａを内張りしてもよい。なおこの例では、一次燃焼室１０は水平型、二次燃焼室１１は垂直型とされており、一次燃焼室１０は、二次燃焼室１１の中間部に結合されている。

そして一次燃焼室１０と二次燃焼室１１との隔壁として、板状のセラミック部材１２を用いている。セラミック部材１２は、アルミナ、ジルコニア等が適するがこれらに限定されない。またセラミック部材１２には複数の通気孔１２ａが形成されている。

一次燃焼室１０の基部には、燃焼室１０内に空気を強制的に放出して旋回流を生じさせる第一給気手段１３が結合されている。第一給気手段１３はエアポンプや通気管等で構成されており、第一給気手段１３の空気放出口１３ａをノズルとして周壁面に沿う周方向に空気を放出すれば燃焼室１０内に旋回流（らせん流）が生じる。空気放出口１３ａは単独であっても複数であってもよい。なお第一給気手段１３は、燃焼室１０内に乱流を生じさせてもよい。

また一次燃焼室１０の基部には、前記旋回流又は乱流の中に炭化粉末を連続的に供給する燃料供給手段１４も結合されている。燃料供給手段１４は炭化粉末を貯留するホッパー１４ａとこれから時間当たり一定の炭化粉末を燃焼室１０内に輸送、供給するスクリューコンベア１４ｂとモーター１４ｃで構成されている。また燃料供給手段１４は、旋回流又は乱流の中、具体的には燃焼室１０の中心軸に当たる部分に炭化粉末を供給することで、この炭化粉末を旋回流又は乱流に混合することができる。その結果、炭化粉末は燃焼室１０の下部に落下することなく空中を輸送されながら燃焼される。

また一次燃焼室１０の基部には、炭化粉末装置Ａの運転開始時に炭化粉末の燃焼を開始させる点火手段１５を設けてもよい。点火手段１５は、例えばガスバーナーで構成してもよいし、電熱ヒーター等で構成してもよい。

一方、二次燃焼室１１の上面には、熱ガス放出口１６が形成されている。熱ガス放出口１６は、二次燃焼室１１の上面全体を開口させたものでもよい。またここに耐熱金網１８を設けて熱ガスの放出速度を抑制するようにしてもよい。また二次燃焼室１１の基部には、堆積した燃焼灰を排除するための開閉自在なメンテナンス扉１１ａが設けられている。

また二次燃焼室１１のセラミック部材１２よりも下方部には、燃焼室１１内に空気を供給する第二給気手段１７が結合されている。第二給気手段１７は第一次給気手段１３と同様にエアポンプを用いてもよいが、自然給気させてもよい。第二給気手段１７の空気放出口１７ａの放出方向は特に制限されない。また空気放出口は単独であっても複数であってもよい。

図２に示すように、一次燃焼室１０と二次燃焼室１１との隔壁とされるセラミック部材１２は一定の厚みを有した板状のものであり、複数の通気孔１２ａが厚み方向に貫通形成されている。通気孔１２ａの直径は、数ミリメートル〜１センチ程度にするとよい。

次いで図３を参照しながら炭化粉末燃焼装置Ａの基本作用を説明する。
炭化粉末燃焼装置Ａは点火前に、まず第一給気手段１３、第二給気手段を作動させる。
このとき一次燃焼室１０には旋回流が生じる。この旋回流は第一給気手段１３からの周方向の空気放出によって生じるものであるが、より詳細に云えば、燃焼室１０の周壁に近い部分において旋回しながら基部からセラミック部材１２に向かう流れと、これがセラミック部材１２で折り返され、燃焼室１０の中心軸に近い部分において旋回しながらセラミック部材１２から基部に向かう流れとが組み合わされてなる循環的な流れである。もちろん旋回流の一部は、セラミック部材１２の通気孔１２ａを通り抜けて二次燃焼室１１に放出される。

その後点火手段１５を作動させてから炭化粉末の供給を開始する。点火された炭化粉末は一次燃焼室１０において旋回流に乗って循環しながら燃焼し炎となるとともに灰を生じる。しかしこの灰も浮遊した状態が保たれる。そのため一次燃焼室１０に灰が溜まることはない。また循環的な旋回流によって一次燃焼室１０内の空気は一定時間燃焼室に残留することになるので炎はより高温になる。こうして一次燃焼室１０内が所定温度に達すれば、供給されてきた炭化粉末は自然発火するようになるので点火手段１５を止めてよい。また炎の一部は一次燃焼室１０と二次燃焼室１１との圧力差のためにセラミック部材１２の通気孔１２ａを通り抜けて二次燃焼室１１内に放出される。このように複数の通気孔１２ａを形成したセラミック部材１２を一次燃焼室１０と二次燃焼室１１との隔壁に用いれば、一次燃焼室１０が小容量であっても炎をより高温にして炭化粉末を効率的に燃焼させることが可能である。なおセラミック部材１２は、高温な旋回流を常に受け止めるため非常に高温になるが、その素材がセラミックであるため熱による損耗は非常に僅かである。

セラミック部材１２の通気穴から放出された炎は膨張するとともに二次燃焼室１１内の空気と混合するので、炎内に残留していた未燃焼の炭化粉末が更に燃焼する。この燃焼は高温なセラミック部材１２の輻射熱によって促進される。そして炎の燃焼が略収束したあとの熱ガスは軽いために上昇し熱ガス放出口１６から外部に放出される。一方、炎に含まれていた灰は重力によって降下して二次燃焼室１１の底部に堆積する。ここで熱ガス放出口１６に耐熱金網１８が設けられている場合は、熱ガスがこれを通り抜けるときに減速されるので、熱ガスに含まれていた灰が降下し易くなり、灰の飛散も抑えられる。

図４は、本考案の他の実施例を示す斜視図である。前記実施例と共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
この実施例では、燃料供給手段１４のモーター１４ｃに電力を供給する電源装置１９と、点火手段（バーナー）１５に燃料を供給する燃料タンク２０とが付加されている。また小型の二次燃焼室１１を採用したことにより、第二給気手段１７は省略している。

本考案は、以上の説明のように一次燃焼室と二次燃焼室との隔壁としてセラミック部材を用いているので、一次燃焼室を小型化でき、更にセラミック部材の輻射熱によって二次燃焼室における炭化粉末の燃焼も促進できる。つまり小型化が可能でありかつ高性能な炭化粉末燃焼装置が提供できる。

Ａ 炭化粉末燃焼装置
１０ 一次燃焼室
１１ 二次燃焼室
１１ａ メンテナンス扉
１２ セラミック部材
１３ 第一給気手段
１４ 燃料供給手段
１４ｂ スクリューコンベア
１６ 熱ガス放出手段
１７ 第二給気手段

Claims (4)

1. 一次燃焼室とこれに連通された二次燃焼室とで構成された炭化粉末燃焼装置において、
   前記一次燃焼室と前記二次燃焼室との隔壁であって複数の通気孔が形成された板状のセラミック部材と、
   前記一次燃焼室の基部に結合されており該燃焼室内に空気を強制的に放出して旋回流又は乱流を生じさせる第一給気手段と、
   前記一次燃焼室の基部に結合されており前記旋回流又は乱流の中に炭化粉末を連続的に供給する燃料供給手段と、
   前記二次燃焼室の上部に設けられた燃焼ガス放出口と、
   前記二次燃焼室の前記セラミック部材よりも下方部に結合されており該燃焼室内に空気を供給する第二給気手段とを備えることを特徴とする炭化粉末燃焼装置。
2. 請求項１において、
   前記燃料供給手段は、スクリューコンベアで構成されていることを特徴とする炭化粉末燃焼装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記二次燃焼室の基部には、堆積した灰を排除するためのメンテナンス扉が設けられていることを特徴とする炭化粉末燃焼装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記一次燃焼室は、耐熱壁で内張りされていることを特徴とする炭化粉末燃焼装置。
   

Images