JP4148471B2

JP4148471B2 - 廃油燃焼装置

Info

Publication number: JP4148471B2
Application number: JP2003433929A
Authority: JP
Inventors: 秀一郎藤田
Original assignee: 株式会社藤田製作所
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005188899A

Description

本発明は、例えば、天ぷら油やエンジンオイル等の廃油を主燃料として燃焼させる廃油燃焼装置に関する。

近年、産業廃棄物に対する規制が強化されており、牛脂などの動物性、大豆油などの植物性又は潤滑油、絶縁油、エンジンオイル等の鉱物性の廃油を処分するのに処理費用が必要になってきている。そこで、廃油をボイラやバーナなどの燃焼装置の燃料として利用することが考えられている。

しかしながら、植物性の廃油である大豆油を例にとってもその着火点は高く、その廃油中に含まれる不純物が多いために燃焼し難い問題がある。その問題を解決するために、特許文献１に示すように、廃油を補助燃料として利用する廃油燃焼装置が提案されている。しかしながら、より効率的に廃油を燃焼させることが求められている。

特開平８−３３４２２０号公報

本発明は、上述のような問題点を解消したものであり、種々の廃油を主燃料とすることで効率良く廃油を燃焼させることができ、さらに発生する熱エネルギーを有効に活用することができる廃油燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明に係る廃油燃焼装置は、底面部に火口が設けられた燃焼筒と、上記燃焼筒内に設けられる燃焼炉と、上記燃焼筒上部から導入される廃油管を通して、上記燃焼炉内に廃油燃料を滴下して供給する廃油燃料供給手段と、上記燃焼筒上部から導入される助燃燃料管を通して、上記燃焼炉内に廃油を燃焼する際の助燃燃料を滴下して供給する助燃燃料供給手段と、上記燃焼筒上部から上記火口側に空気を供給する空気供給手段と、上記燃焼炉上部からダクトを通して、上記燃焼炉内と上記廃油燃料及び上記助燃燃料とを加熱し、着火する着火手段と、上記着火手段の出力を制御し、上記廃油燃料供給手段と上記助燃燃料供給手段の供給流量を制御し、上記空気供給手段の空気供給量を制御する制御手段とを備える。そして、上記ダクトは、上記燃焼炉の上側に位置し、上記廃油管及び上記助燃燃料管が挿通され、該廃油管及び該助燃燃料管の周囲の間隙から上記空気供給手段からの空気を該燃焼炉に供給し、該燃焼炉からの炎の上記着火手段への噴出を防止する噴出返し防止管と、該噴出返し防止管の内側から間隙を設けて取り付けられ、上記廃油及び上記助燃燃料を該燃焼炉内に導く導入管とを有する。

上記制御手段は、上記廃油燃料を燃焼するとき、廃油燃料が燃焼しやすくするために、上記着火手段と上記空気供給手段とを所定時間運転した後に、上記廃油燃料を第１の流量で供給するとともに、上記助燃燃料を供給し、廃油燃料と助燃燃料とを燃焼させるための所定時間経過後に、上記着火手段を停止し、上記助燃燃料の供給を停止し、上記第１の流量より多い第２の流量で上記廃油燃料を供給し、上記空気供給手段から所定流量の空気を供給しながら運転する。

上記制御手段は、上記廃油燃料の燃焼を終了するとき、上記廃油燃料の供給を停止し不完全燃焼しないために上記着火手段を運転し、所定時間経過後に、上記着火手段を停止し、上記空気供給手段を所定時間経過するまで運転し、上記空気供給手段を停止する。

本発明によれば、廃油を燃焼させる燃焼装置であり、廃油を主燃料としているので、廃油を効率良く処理することができる。また、制御部は、着火手段、燃料供給手段、助燃燃料供給手段、空気供給手段を目的とする燃焼炉内の温度となるように制御するので、多目的、多用途の熱源として使用することが可能となる。

以下、本発明を適用した廃油燃焼装置につき図面を参照して説明する。図１に示すように、廃油燃焼装置１は、基台２と、円環状の燃焼筒３と、燃焼筒３の内部に設けられた燃焼炉４と、燃焼炉４を加熱し燃料等を着火するバーナ５と、主燃料となる廃油を供給する廃油供給部６と、助燃燃料となる灯油を供給する灯油供給部７と、燃焼筒３の内部に空気を供給するブロア８と、図２において説明する装置全体の動作を制御する制御部２０とから構成されている。

基台２は、耐熱性の鋼板等からなる部材で、燃焼筒３が設けられており、基台２には例えば、燃焼筒３からの炎や熱を有効に使うための熱交換器等が接続されている。

燃焼筒３は、耐熱性の鋼板等からなり、円筒形状をした円環部３ａと、円環部３ａの上端に燃焼筒３の天板３ｂと、円環部３ａの下端に取り付けられた底板３ｃとから構成されている。また、天板３ｂには、２つの接続孔６ａ、７ａが設けられている。接続孔６ａには、後述するポンプ６ｄから供給される廃油を燃焼筒３内に供給する廃油供給管６ｇが接続されている。また、接続孔６ａには、燃焼筒３に供給された廃油を燃焼炉４に供給する先端が廃油供給口６ｂとなっている廃油管６ｃが廃油供給管６ｇと連続するように接続されている。接続孔７ａには、後述するポンプ７ｄから供給される灯油を燃焼筒３内に供給する灯油供給管７ｆが接続されている。また、接続孔７ａには、燃焼筒３に供給された灯油を燃焼炉４に供給する先端が灯油供給口７ｂとなっている灯油管７ｃが灯油供給管７ｆと連続するように接続されている。底板３ｃには、中心付近に基台２に向かって炎を噴出す火口９が設けられている。さらに、円環部３ａには、バーナダクト５ａと、送風ダクト８ａとが接続されている。

バーナダクト５ａは、バーナ５からの炎を燃焼筒３内に導くものであり、全体がＬ字状に形成されている。Ｌ字状のバーナダクト５ａは、一端がバーナ５と接続され、他端はその開口端が燃焼筒３内の燃焼炉４の開口端に、所定の隙間５ｃをあけてわずかに入りこむように形成されている。

送風ダクト８ａは、ブロア８からの空気を燃焼筒３の上部から下部にかけて万遍なく供給できるように、円環部３ａの上端近傍でバーナダクト５ａよりも上方に接続されている。

燃焼炉４は、有底筒状の形状をしており、燃焼筒３の内部に設置され、その上部から廃油供給部６及び灯油供給部７により滴下された廃油や灯油を燃焼する。滴下された廃油及び灯油は、燃焼炉４の底部４ａにたまり、バーナ５の炎や廃油及び灯油の燃焼熱によって気化させ燃焼させている。また、燃焼炉４の上部には、バーナダクト５ａの燃焼炉４上部にあたる部分に噴出返し防止管１０が設けられている。燃焼炉４は、側面壁上部に燃焼炉４内で発生した炎が噴出す噴出孔１２が多数設けられている。

また、燃焼炉４とバーナダクト５ａと間の隙間５ｃからは、燃焼炉４内で発生する高温のガスが排出される。燃焼炉４では、火力が上がるにつれて内部で高温のガスが発生する。この高温のガスは、徐々に上昇していき、最後に隙間５ｃから噴出する。隙間５ｃから排出された高温のガスは、燃焼筒３の内側と燃焼炉４の外側との間を通り、火口９から排出される。

噴出返し防止管１０は、燃焼炉４上部のバーナダクト５ａを貫通するように、バーナダクト５ａと一体的に形成されている。噴出返し防止管１０には、廃油管６ｃと灯油管７ｃとが挿通されている。噴出返し防止管１０は、バーナ５の運転停止時においては、燃焼炉４で発生する炎がバーナダクト５ａを通りバーナ５に到達しないようにする。また、噴出返し防止管１０の下端には、噴出し返し防止管１０よりも小径の導入管１１が取り付けられている。導入管１１は、滴下された廃油及び灯油を燃焼炉４の底部４ａに導く。噴出返し防止管１０と導入管１１との間には隙間１０ａが設けられている。隙間１０ａは、バーナ５の運転時においては、燃焼炉４の上部であり、バーナダクト５ａの内側と導入管１１の外側の領域Ａに空気を供給する。また、隙間１０ａは、バーナ５の運転停止時においては、ブロア８からの空気を噴出しているので、燃焼炉４の廃油燃焼によるバーナ５への噴返しを防止する。

また、燃焼筒３は、燃焼炉４の上部近傍において、燃焼筒３の内側とバーナダクト５ａの外側とにブロア８からの空気を燃焼筒３の下端に導くための空気噴出口１３が設けられている。空気噴出口１３は、燃焼筒３の内側側面近傍で燃焼炉４の側面より外側に設けられている。このことによって、空気噴出口１３から噴出された空気は、燃焼によって噴出孔１２から噴出す炎を燃焼筒３の下端の火口９に導くことができ、その際の未燃焼の燃料を燃焼させることが可能となる。

バーナ５は、バーナダクト５ａの一端に接続されており、例えば、灯油を用いて運転される。バーナ５は、図１の矢印Ｄ１に示す方向に、バーナダクト５ａを介して燃焼炉４を加熱する。なお、バーナ５は、灯油を用いたものに限らず、ガス等を用いたものであってもよい。

廃油供給部６は、燃焼炉４に主燃料としての廃油を供給するもので、ポンプ６ｄと第１の廃油流量調整弁６ｅとそれよりも流量の大きい第２の廃油流量調整弁６ｆと、ポンプ６ｄからの廃油を燃焼筒３に導く廃油供給管６ｇと、接続孔６ａを介して廃油供給管６ｇと連続して接続され、先端が廃油供給口６ｂとなっている廃油管６ｃとから構成されている。ポンプ６ｄは、廃油を廃油供給管６ｇを通じて燃焼筒３内に供給するポンプである。廃油管６ｃは、ポンプ６ｄからの廃油を廃油供給口６ｂに供給する管であり、接続孔６ａから噴出返し防止管１０及び導入管１１に挿通されている。また、廃油管６ｃは、廃油供給口６ｂが導入管１１の開口の略中央に位置するように設けられ、導入管１１にカーボンスラッジが付着するのを防いでいる。廃油供給口６ｂが導入管１１の開口中央に確実に位置するように、例えば十字のガイドを廃油管６ｃの側部に設けてもよい。また、廃油供給口６ｂは、例えば、廃油を燃焼炉４に、重力落下式に滴下できるように、廃油管６ｃと同様の直径からなる。そのため、廃油供給口６ｂは、目詰まりすることがなく、またポンプ６ｄは高い圧力を必要としない。第１の廃油流量調整弁６ｅ及び第２の廃油流量調整弁６ｆは、例えば、流量が異なる２つのソレノイド弁によって、廃油の流量を調整する。なお、第１の廃油流量調整弁６ｅ及び第２の廃油流量調整弁６ｆは、上述に限らず、モータバルブや、電磁弁や、エアーバルブなどを用いてもよい。

灯油供給部７は、燃焼炉４に助燃燃料としての灯油を供給するもので、ポンプ７ｄと灯油流量調整弁７ｅと、ポンプ７ｄからの灯油を燃焼筒３に導く灯油供給管７ｆと、接続孔７ａを介して灯油供給管７ｆと連続して接続され、先端が灯油供給口７ｂとなっている灯油管７ｃとから構成されている。ポンプ７ｄは、灯油を灯油供給管７ｆを通じて燃焼筒３内に供給するポンプである。灯油管７ｃは、ポンプ７ｄからの灯油を灯油供給口７ｂに供給する管である。灯油管７ｃは、接続孔７ａから噴出返し防止管１０の上端近傍で、わずかに噴出返し防止管１０に入り込んだ位置に灯油供給口７ｂがくるような長さに形成されている。また、灯油供給口７ｂは、例えば、灯油を燃焼炉４に、重力落下式に滴下できるように、灯油管７ｃと同様の直径からなる。このことによって、灯油供給口７ｂは、目詰まりすることがなく、またポンプ７ｄは高い圧力を必要としない。さらに、灯油供給口７ｂは、燃焼炉４の上方より灯油を滴下するので、灯油が飛散し、バーナ５の炎に引火しやすくなる。灯油流量調整弁７ｅは、例えば、ソレノイド弁によって、灯油の流量を調整する。なお、灯油流量調整弁７ｅは、上述に限らず、モータバルブや、電磁弁や、エアーバルブなどを用いてもよい。

ブロア８は、送風ダクト８ａを介して燃焼筒３と接続されている。ブロア８によって供給される空気は、図１の矢印Ｄ２に示す方向に、燃焼筒３の上部から下部に流れる。具体的に、ブロア８によって供給される空気は、燃焼筒３上部から噴出返し防止管１０と空気噴出口１３を通り火口９から排出される。噴出し返し防止管１０を通る空気は、導入管１１との接続部に設けられた隙間１０ａ及び導入管１１を通ることによって、効率よく燃焼炉４に空気が供給される。空気噴出口１３を通る空気は、燃焼筒３の内側と燃焼炉４の外側との間を通り、火口９から排出される。空気噴出口１３を通る空気は、噴出孔１２や隙間５ｃから噴出す炎に十分な空気を供給することによって廃油の完全燃焼を可能としている。

制御部２０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０ａと、メモリ２０ｂと、タイマ２０ｃとが、バス２０ｄを介して互いに接続されている。メモリ２０ｂは、各部材の駆動タイミングのプログラム等が格納されている。また、タイマ２０ｃは、各動作の開始時間をカウントする。ＣＰＵ２０ａは、タイマ２０ｃからの時間をカウントし、メモリ２０ｂからのプログラムにより、各部材の動作を制御する。したがって、制御部２０は、バーナ５と、ポンプ６ｄ、７ｄと、第１の廃油流量調整弁６ｅと、第２の廃油流量調整弁６ｆと、灯油流量調整弁７ｅと、ブロア８と接続されており、それぞれの出力を制御する。

次に、このように構成された廃油燃焼装置１を用いて廃油を燃焼させる動作について説明する。図３に示すように、ステップＳ１において、ユーザは、廃油燃焼装置１の電源をオンにする。ステップＳ２において、制御部２０は、バーナ５と、２つのポンプ６ｄ、７ｄとブロア８とを運転する。

ステップＳ３において、制御部２０は、ステップＳ２のバーナ５と、２つのポンプ６ｄ、７ｄとブロア８の運転開始から所定の時間、例えば２分間経過したかどうかを判断する。制御部２０は、所定の時間経過していないと判断した場合は、ステップＳ３を繰り返す。また、制御部２０は、所定の時間経過したと判断した場合、ステップＳ４に進む。ステップＳ３において所定時間各部を運転させるのは、バーナ５によって、燃焼炉４内を熱し、廃油が燃焼しやすい雰囲気を作るためである。

次にステップＳ４において、制御部２０は、灯油流量調整弁７ｅを開き、第１の廃油流量調整弁６ｅを開く。

また、ステップＳ５において、制御部２０は、ステップＳ４の灯油流量調整弁７ｅと第１の廃油流量調整弁６ｅをそれぞれ開いてから所定の時間、例えば５分間経過したかどうかを判断する。制御部２０は、所定の時間経過していないと判断した場合は、ステップＳ５を繰り返す。また、制御部２０は、所定の時間経過したと判断した場合、ステップＳ６に進む。ステップＳ５において所定時間各部を運転させるのは、バーナ５によって熱せられた燃焼炉４内において灯油が発火し、廃油が燃焼するようにするためである。

ステップＳ６において、制御部２０は、バーナ５とポンプ７ｄの運転を停止し、灯油流量調整弁７ｅを閉じ、第１の廃油流量調整弁６ｅよりも流量の多い第２の廃油流量調整弁６ｆを開く。このとき、第１の廃油流量調整弁６ｅは開いたままである。このことによって、廃油燃焼装置１は、廃油を燃料として燃焼することができる。また、噴出し返し防止管１０と導入管１１との隙間１０ａから空気の供給があるので、バーナ５への噴返しを防止することができる。また、ステップＳ３、Ｓ５において制御部２０は、廃油が燃焼しやすい雰囲気を作っているので、着火しにくい廃油も効率良く燃焼することができる。

以上のようにして、廃油燃焼装置１は、廃油供給部６から供給される廃油燃料とブロア８から供給される空気のみによって、廃油燃料を燃焼することが可能となる。

続いて、廃油を燃焼中の廃油燃焼装置１の運転を停止する動作について説明する。図４に示すように、ステップＳ１１において、ユーザは、廃油燃焼装置１の電源をオフにする。ステップＳ１２において、制御部２０は、第２の廃油流量調整弁６ｆを閉じ、バーナ５を運転する。ここで、制御部２０が、バーナ５を再び運転するのは、廃油の不完全燃焼を防止するためである。

次に、ステップＳ１３において、制御部２０は、第１の廃油流量調整弁６ｅを閉じ、ポンプ６ｄの運転を停止する。

ステップＳ１４において、制御部２０は、第１の廃油流量調整弁６ｅを閉じ、ポンプ６ｄの運転の停止から所定の時間、例えば３分間経過したかどうかを判断する。制御部２０は、所定の時間経過していないと判断した場合は、ステップＳ１４を繰り返す。また、制御部２０は、所定の時間経過したと判断した場合、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１４において所定時間各部を運転させるのは、燃焼炉４内に供給された廃油を最後まで燃焼させるためである。

ステップＳ１５において、制御部２０は、バーナ５の運転を停止する。

また、ステップＳ１６において、制御部２０は、バーナ５の運転停止から所定の時間、例えば１０分間経過したどうかを判断する。制御部２０は、所定の時間経過していないと判断した場合は、ステップＳ１６を繰り返す。また、制御部２０は、所定の時間経過したと判断した場合、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１６において所定時間各部を運転させるのは、燃焼によって加熱された燃焼筒３全体をクーリングさせるためである。

ステップＳ１７において、制御部２０は、ブロア８の運転を停止する。

以上のようにして、廃油燃焼装置１は、廃油を効率よく燃焼することができる。このように廃油燃焼装置１は、廃油よりも発火点の低い灯油を助燃燃料として使用し、廃油のみで燃焼することができる状態になった時点で、灯油の供給を停止させている。従って、廃油を不完全燃焼させることなく燃焼することができる。また、ユーザは、火力を上げたいと所望するとき、制御部２０と接続された図示しない操作部を操作し、ブロア８から噴出される空気の流量を変化させることによって、温度を制御することもできる。

なお、上述のように、例えば、ステップＳ３の状態を２分間続けることを述べたが、これに限られたものではなく、燃焼炉４の容積やバーナ５やブロア８の出力によって変化することはもちろんである。しかし、ここで示した時間は、各目的、例えば上記の場合は、燃焼炉４内を熱し、廃油が燃焼しやすい状態を作ることができる十分な時間に設定する必要がある。

また、上述のように、流量の異なる２つの廃油流量調整弁６ｅ、６ｆを設けたことを述べたが、これに限らず、流量を増減できる構成の弁等を用いるのであればよい。

また、上述のように、制御部２０は、所定時間運転させることによって廃油燃焼装置１を制御しているが、これに限らず、例えば、火口９の出口近傍の所定の位置に温度センサーを設け、その温度センサーから検出される温度に応じて、廃油の供給流量を調整したり、ブロア８の供給空気量を調整することができる。

また、このように構成された廃油燃焼装置１を別の燃焼装置の二次燃焼バーナとして利用することができる。

本実施の形態として示す廃油燃焼装置の装置構成を示す図である。本実施の形態として示す廃油燃焼装置のブロック図である。本実施の形態として示す廃油燃焼装置において廃油を燃焼させるまでを説明したフローチャート図である。本実施の形態として示す廃油燃焼装置において廃油の燃焼を停止させるまでを説明したフローチャート図である。

符号の説明

１廃油燃焼装置、２基台、３燃焼筒、３ａ円環部、３ｂ天板、３ｃ底板、４燃焼炉、４ａ底部、５バーナ、５ａバーナダクト、５ｃ隙間、６廃油供給部、６ａ接続孔、６ｂ廃油供給口、６ｃ廃油管、６ｄポンプ、６ｅ第１の廃油流量調整弁、６ｆ第２の廃油流量調整弁、６ｇ廃油供給管、７灯油供給部、７ａ接続孔、７ｂ灯油供給口、７ｃ灯油管、７ｄポンプ、７ｅ灯油流量調整弁、７ｆ灯油供給管、８ブロア、８ａ送風ダクト、９火口、１０噴出返し防止管、１０ａ隙間、１１導入管、１２噴出孔、１３空気噴出口、２０制御部、２０ａＣＰＵ、２０ｂメモリ、２０ｃタイマ、２０ｄバス

Claims

底面部に火口が設けられた燃焼筒と、
上記燃焼筒内に設けられる燃焼炉と、
上記燃焼筒上部から導入される廃油管を通して、上記燃焼炉内に廃油燃料を滴下して供給する廃油燃料供給手段と、
上記燃焼筒上部から導入される助燃燃料管を通して、上記燃焼炉内に廃油を燃焼する際の助燃燃料を滴下して供給する助燃燃料供給手段と、
上記燃焼筒上部から上記火口側に空気を供給する空気供給手段と、
上記燃焼炉上部からダクトを通して、上記燃焼炉内と上記廃油燃料及び上記助燃燃料とを加熱し、着火する着火手段と、
上記着火手段の出力を制御し、上記廃油燃料供給手段と上記助燃燃料供給手段の供給流量を制御し、上記空気供給手段の空気供給量を制御する制御手段とを備え、
上記ダクトは、上記燃焼炉の上側に位置し、上記廃油管及び上記助燃燃料管が挿通され、該廃油管及び該助燃燃料管の周囲の間隙から上記空気供給手段からの空気を該燃焼炉に供給し、該燃焼炉からの炎の上記着火手段への噴出を防止する噴出返し防止管と、該噴出返し防止管の内側から間隙を設けて取り付けられ、上記廃油及び上記助燃燃料を該燃焼炉内に導く導入管とを有し、
上記制御手段は、上記廃油燃料を燃焼するとき、上記着火手段と上記空気供給手段とを所定時間運転した後に、上記廃油燃料を第１の流量で供給するとともに、上記助燃燃料を供給し、所定時間経過後に、上記着火手段を停止し、上記助燃燃料の供給を停止し、上記第１の流量より多い第２の流量で上記廃油燃料を供給し、上記空気供給手段から所定流量の空気を供給しながら運転するように制御することを特徴とする廃油燃焼装置。
上記制御手段は、上記廃油燃料の燃焼を終了するとき、上記廃油燃料の供給を停止し上記着火手段を運転し、所定時間経過後に、上記着火手段を停止し、上記空気供給手段を所定時間運転した後、上記空気供給手段を停止するように制御することを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。