JP4958084B2

JP4958084B2 - Woody biomass heating system

Info

Publication number: JP4958084B2
Application number: JP2007031387A
Authority: JP
Inventors: 武道鶴見; 清利尾上
Original assignee: Ehime University NUC
Current assignee: Ehime University NUC
Priority date: 2007-02-10
Filing date: 2007-02-10
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: JP2008196757A

Description

この発明は、薪や木材チップなど木質バイオマスを熱分解・燃焼させる暖房装置に関する。 The present invention relates to a heating apparatus for pyrolyzing and burning woody biomass such as firewood and wood chips.

古来より、暖炉で薪を燃やして屋内を加温することは行われてきた。しかし、灯油など化石燃料を使用する暖房装置の普及とともに、薪など木質バイオマスを燃料とする暖房は使用されなくなった。 Since ancient times, it has been heated indoors by burning firewood in the fireplace. However, with the widespread use of heating devices that use fossil fuels such as kerosene, heating using wood biomass such as firewood is no longer used.

特許文献２には、下部炉体に薪を収容することが記載されている。下部炉体を加熱することにより発生する可燃性ガスなどは暖房に使用されるが、薪の大部分は木炭として残る。また、特許文献１には、木質バイオマスを無煙で燃焼させる熱発生装置が記載されている。
特開昭６０−１８５００３号公開特許公報特開２００４−２４５５６３号公開特許公報 Patent Document 2 describes that the soot is stored in the lower furnace body. Although combustible gas generated by heating the lower furnace body is used for heating, most of the firewood remains as charcoal. Patent Document 1 describes a heat generator that burns woody biomass without smoke.
Japanese Patent Laid-Open No. 60-185003 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-245563

特許文献１に記載された発明においては、薪から発生する可燃性ガスなどが暖房に使用されるが、それ以外の薪の成分のほとんどは木炭として残り、この木炭は次回の暖房時に加熱燃料として使用される。したがって、特許文献１に記載された暖房装置は木炭を加熱燃料として使用するものである。また、下部炉体より上昇する可燃性木ガスを完全に無煙で燃焼させることはできない。また、加熱燃料より大量の一酸化炭素が発生する。 In the invention described in Patent Document 1, flammable gas generated from firewood is used for heating, but most of the other firewood components remain as charcoal, and this charcoal is used as heating fuel during the next heating. used. Therefore, the heating apparatus described in Patent Document 1 uses charcoal as a heating fuel. Further, the combustible wood gas rising from the lower furnace body cannot be burned completely without smoke. Also, a larger amount of carbon monoxide is generated than the heated fuel.

一方、特許文献２に記載された熱発生装置は、木質バイオマスの上部に着火材および点火材を設け、木質バイオマスを上から下に向けてゆっくりと燃焼させることによって、無煙で発熱させることができる。しかし、ビニールハウスなどの加温に使用する場合、気温の低い夜間においては昼間よりも強く加熱できることが好ましい。ところが、薪などの木質バイオマス燃料を使用する暖房装置は、灯油やガスのように簡単に火力を調整できなかった。さらに、一酸化炭素の発生をより効果的に防止できることが好ましい。 On the other hand, the heat generating device described in Patent Document 2 can generate heat without smoke by providing an ignition material and an ignition material on the upper part of the woody biomass and slowly burning the woody biomass from the top to the bottom. . However, when it is used for heating a greenhouse or the like, it is preferable that it can be heated more strongly than the daytime at night when the temperature is low. However, heating devices that use woody biomass fuel such as firewood cannot adjust the thermal power as easily as kerosene and gas. Furthermore, it is preferable that generation of carbon monoxide can be more effectively prevented.

この発明は、火力を調整することができ、一酸化炭素の発生の防止能力を向上させた木質バイオマス燃料暖房装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a woody biomass fuel heating device that can adjust the thermal power and has an improved ability to prevent the generation of carbon monoxide.

上記の目的を解決するために、本発明の木質バイオマス燃料暖房装置は、木質バイオマス燃料を燃焼させる燃焼室を有する下部容器と、下部容器の内面に設けられた不燃性綿状部材と、部容器の上方に設けられた上部容器と、下部容器の下部から上部容器に設けられた通風管と、下部容器の下部から上部容器に空気を流すためのファンと、上部から下部容器へ空気を供給する空気取り入れ口と、上部容器から空気を排出する排出口と、上部容器５内に設けられた触媒を有するものである。 In order to solve the above-mentioned object, the woody biomass fuel heating device of the present invention includes a lower container having a combustion chamber for burning woody biomass fuel, an incombustible cotton-like member provided on the inner surface of the lower container, and a part container. An upper container provided above, a ventilation pipe provided in the upper container from the lower part of the lower container, a fan for flowing air from the lower part of the lower container to the upper container, and supplying air from the upper part to the lower container It has an air intake port, a discharge port for discharging air from the upper container, and a catalyst provided in the upper container 5.

以上、この発明は、部容器の下部から上部容器に設けられた通風管と、下部容器の下部から上部容器に空気を流すためのファンとによって、火力を調整することができ、しかも、無煙で一酸化炭素を発生させずに室内を加温できるという効果を有する。
As mentioned above, this invention can adjust a thermal power by the ventilation pipe provided in the upper container from the lower part of the part container, and the fan for flowing air from the lower part of the lower container to the upper container, and is smokeless. It has the effect of heating the room without generating carbon monoxide.

この発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明を適用した木質バイオマス暖房装置の例を示す断面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an example of a woody biomass heating apparatus to which the present invention is applied.

この木質バイオマス暖房装置１は、木質バイオマス燃料を燃焼させる燃焼室２を有する下部容器３と、下部容器３の内面に設けられた不燃性綿状部材４と、下部容器３の上方に設けられた上部容器５と、下部容器３の下部にあるロストル部空間１４から上部容器５に設けられた通風管６と、下部容器の下部から上部容器に空気を流すためのファン７と、上部から下部容器３へ空気を供給する空気取り入れ口８と、上部容器５から空気を排出する排出口９と、上部容器５内に設けられた触媒１０を有する。 This woody biomass heating device 1 is provided above a lower container 3 having a combustion chamber 2 for burning woody biomass fuel, an incombustible cotton-like member 4 provided on the inner surface of the lower container 3, and the lower container 3. The upper container 5, the ventilation pipe 6 provided in the upper container 5 from the rooster space 14 in the lower part of the lower container 3, the fan 7 for flowing air from the lower part of the lower container to the upper container, and the lower container from the upper part 3 has an air intake 8 for supplying air to 3, a discharge port 9 for discharging air from the upper container 5, and a catalyst 10 provided in the upper container 5.

下部容器３は薪や木材チップなどの木質バイオマス燃料を必要量収容できるものであればよい。ここでは、使用済みのドラム缶をリサイクルで使用する。この下部容器３の内面には、不燃性綿状部材４が設けられている。ここで、不燃性綿状部材４は木質バイオマスの燃焼による熱に耐えるものであり、たとえば、セラミックウールやグラスウールなどの市販の材料を使用できる。ここでは、下部容器３の内部側面に沿って、グラスウールを５０ｍｍ程度の厚さで設けている。また、底面付近にも同様に設けている。 The lower container 3 may be any container that can accommodate a required amount of woody biomass fuel such as firewood and wood chips. Here, used drums are recycled. An incombustible cotton-like member 4 is provided on the inner surface of the lower container 3. Here, the non-combustible cotton-like member 4 can withstand the heat generated by burning woody biomass. For example, commercially available materials such as ceramic wool and glass wool can be used. Here, glass wool is provided with a thickness of about 50 mm along the inner side surface of the lower container 3. Moreover, it is provided similarly in the vicinity of the bottom surface.

不燃性綿状部材４の内側には、パンチングメタルや金網などで形成された内部容器１１が設けられている。この内部容器１１は、下部容器３に対して着脱可能になっている。この内部容器１１の内部が燃焼室２となる。 Inside the nonflammable cotton-like member 4, an internal container 11 formed of a punching metal or a wire mesh is provided. The inner container 11 can be attached to and detached from the lower container 3. The inside of the inner container 11 becomes the combustion chamber 2.

下部容器３の底部にはロストル支持部材１２が置かれ、その上にロストル１３が置かれている。このロストル１３と下部容器３の底面の間にロストル部空間１４が形成されている。ロストル１３と内部容器１１の底面の間には不燃性綿状部材４が充填されている。 A rooster support member 12 is placed on the bottom of the lower container 3, and a rooster 13 is placed thereon. A rooster space 14 is formed between the rooster 13 and the bottom surface of the lower container 3. A nonflammable cotton-like member 4 is filled between the rooster 13 and the bottom surface of the inner container 11.

上部容器５は、内部に円錐状の仕切板１５を備えており、上部空間１７と下部空間１６に仕切られている。上部容器５は、下部容器３の上部を覆うように取り付けられるが、完全には密閉されておらず、空気取り入れ口８が形成されている。この空気取り入れ口８より入った空気は、下部空間１６を通って下部容器３の上部より燃焼室２へ供給される。 The upper container 5 includes a conical partition plate 15 inside and is partitioned into an upper space 17 and a lower space 16. The upper container 5 is attached so as to cover the upper part of the lower container 3, but is not completely sealed, and an air intake port 8 is formed. The air that has entered from the air intake 8 passes through the lower space 16 and is supplied to the combustion chamber 2 from the upper part of the lower container 3.

上部容器５および仕切板１５の中心部には穴が設けられており、ここに円筒状の触媒支持部材１８がはめ込まれている。触媒支持部材１８は金網やパンチングメタルなど多数の孔を有する素材で形成されており、側面および底面を空気が通過できるようになっている。触媒支持部材１８の内部には触媒１０が入れられる。触媒は、一酸化炭素を二酸化炭素に変える反応を促進するものであり、白金（Ｐｔ）などの貴金属やゼオライトなどが使用できる。この触媒の半分は上部容器５の上部空間１７内にある。 A hole is provided in the central portion of the upper container 5 and the partition plate 15, and a cylindrical catalyst support member 18 is fitted therein. The catalyst support member 18 is formed of a material having a large number of holes, such as a metal mesh or punching metal, so that air can pass through the side surface and the bottom surface. The catalyst 10 is placed inside the catalyst support member 18. The catalyst promotes a reaction for converting carbon monoxide to carbon dioxide, and a noble metal such as platinum (Pt), zeolite, or the like can be used. Half of this catalyst is in the upper space 17 of the upper vessel 5.

触媒支持部材１８の下方には、前処理材層２０が設けられており、下部空間１６の空気は、触媒１０に入る前にこの前処理材層２０を通過するようになっている。この前処理材層２０は燃焼によって生じたガスよりタール分や水分などを除去するものであり、触媒１０を保護する。たとえば、グラスウールなどが使用できる。触媒支持部材１８の上方には、ファン２１と排出口９が設けられており、触媒１０を通過した空気は木質バイオマス暖房装置１の外に排出される。 A pretreatment material layer 20 is provided below the catalyst support member 18, and the air in the lower space 16 passes through the pretreatment material layer 20 before entering the catalyst 10. The pretreatment material layer 20 removes tar and moisture from the gas generated by combustion, and protects the catalyst 10. For example, glass wool can be used. A fan 21 and a discharge port 9 are provided above the catalyst support member 18, and the air that has passed through the catalyst 10 is discharged out of the woody biomass heating apparatus 1.

通風管６は、下部容器３の下部から上部容器５にかけて設けられている。ここでは、通風管６の下端部はロストル部空間１４の位置に設けられており、上端部は上部容器５の上部空間１７に接続されている。通風管６の上端部付近には、風量調整弁２２とファン７が設けられている。 The ventilation pipe 6 is provided from the lower part of the lower container 3 to the upper container 5. Here, the lower end portion of the ventilation pipe 6 is provided at the position of the rooster space 14, and the upper end portion is connected to the upper space 17 of the upper container 5. An air volume adjusting valve 22 and a fan 7 are provided near the upper end of the ventilation pipe 6.

また、車輪２３を付けることによって、移動可能にすることもできる。さらに、設置する室内にレール２４を設け、車輪２３によってこのレール２４上を移動するようにすれば、夏場など暖房を必要としない時期には、室内の隅に移動させることができる。 Moreover, it can also be made movable by attaching the wheel 23. Further, if the rail 24 is provided in the room to be installed and moved on the rail 24 by the wheel 23, it can be moved to the corner of the room at the time when heating is not required such as in summer.

つぎに、木質バイオマス暖房装置１の作用および木質バイオマス暖房装置を使用した暖房方法について説明する。木質バイオマス暖房装置１をビニールハウスなど暖房が必要な室内に設置する。内部容器１１の中に、木質バイオマス燃料２５を入れる。木質バイオマス燃料として間伐材などを利用した薪、木材チップ、木の皮などが使用できる。また、これらと籾殻を混合しても良い。 Below, the effect | action of the woody biomass heating apparatus 1 and the heating method using a woody biomass heating apparatus are demonstrated. The woody biomass heating device 1 is installed in a room such as a greenhouse that needs heating. The woody biomass fuel 25 is put into the inner container 11. Firewood, wood chips, and bark using thinned wood can be used as woody biomass fuel. Further, these and rice husk may be mixed.

ついで、木質バイオマス燃料２５の上に木炭などの点火材２６をのせる。この点火材に点火したら、上部容器５を下部容器３の上にのせる。また、通風管６を取り付ける。本例においては、通風管６は、上部容器５に固定された上部管６ａ、下部容器３に固定された下部管６ｂ、および上部管６ａと下部管６ｂをつなぐ中間管６ｃに分かれており、接続・切り離しが容易になっている。 Next, an ignition material 26 such as charcoal is placed on the woody biomass fuel 25. When the ignition material is ignited, the upper container 5 is placed on the lower container 3. A ventilation pipe 6 is attached. In this example, the ventilation pipe 6 is divided into an upper pipe 6a fixed to the upper container 5, a lower pipe 6b fixed to the lower container 3, and an intermediate pipe 6c connecting the upper pipe 6a and the lower pipe 6b. Easy to connect / disconnect.

点火材２６に点火すれば暖房が開始される。燃焼は上部から下部へ向かってゆっくりと進行する。したがって、燃焼している場所の上部には、すでに燃焼によって生じた灰がのっている。燃焼によって発生した煙やガスはこの灰の層を通って上昇するので、煙成分は高温灰の層で再燃焼され、無煙での燃焼が実現される。ここで、下部容器５の内部側面に設けられた不燃性綿状部材４は通気を通すことができるので、燃焼点が下に進行しても、酸素を十分に供給でき、ほとんど全ての木質バイオマス燃料２５を最後まで燃焼させることができる。また、不燃性綿状部材４は断熱材としても作用し、下部容器３の側面を比較的低温に保ち接触による火傷を防止する。 When the ignition material 26 is ignited, heating is started. Combustion proceeds slowly from top to bottom. Therefore, the ash already generated by the combustion is on the upper part of the burning place. Smoke and gas generated by combustion rise through this ash layer, so that the smoke component is reburned in the high-temperature ash layer, and smokeless combustion is realized. Here, since the incombustible cotton-like member 4 provided on the inner side surface of the lower container 5 can be ventilated, even if the combustion point proceeds downward, oxygen can be sufficiently supplied, and almost all woody biomass can be supplied. The fuel 25 can be burned to the end. Moreover, the nonflammable cotton-like member 4 also acts as a heat insulating material, keeping the side surface of the lower container 3 at a relatively low temperature and preventing burns due to contact.

ファン７を作動させない場合には、燃焼はゆっくりと進む。したがって、火力は弱いが、長期間の加温が可能となる。下部容器３としてドラム缶を使用した本例においては、ファンを作動させない場合、広葉樹など硬い木材においては４２日程度の燃焼が持続する。この間、燃料の継ぎ足しなど行うことなく暖房を継続することができる。 When the fan 7 is not operated, the combustion proceeds slowly. Therefore, although the heating power is weak, long-term heating is possible. In the present example in which a drum can is used as the lower container 3, when hard fans are not operated, burning of hard wood such as hardwood continues for about 42 days. During this time, heating can be continued without adding fuel.

火力を上げる場合には、ファン７を作動させる。これによって、下部容器３の下部から上部容器５に空気が流れる。このように、下部容器３の下部にあるロストル部空間１４から空気を吸い出すことによって、より多くの空気が空気取り入れ口８より燃焼室２に供給され、火力が強くなる。ファンを作動させた状態では、２０日程度の燃焼が持続した。このように、ファン７の作動・停止を切り替えることによって、暖房の強さを調整することができる。たとえば、気温の高い昼間ではファン７を停止させ、夜間にはファン７を作動させることができる。さらに、風量調整弁２２によって風量を調整することによって、火力をきめ細かく調整することも可能である。 In order to increase the thermal power, the fan 7 is operated. Thereby, air flows from the lower part of the lower container 3 to the upper container 5. Thus, by sucking out air from the rooster space 14 at the lower part of the lower container 3, more air is supplied from the air intake 8 to the combustion chamber 2, and the thermal power becomes stronger. In the state where the fan was operated, the combustion continued for about 20 days. Thus, the intensity of heating can be adjusted by switching the operation / stop of the fan 7. For example, the fan 7 can be stopped during daytime when the temperature is high, and the fan 7 can be operated at night. Furthermore, it is also possible to finely adjust the thermal power by adjusting the air volume with the air volume adjusting valve 22.

触媒１０の上部に設けられたファン２１によって木質バイオマス暖房装置１の空気は外部へ排出される。燃焼室２より上部容器５の下部空間１６へ上昇した空気は、前処理材２０へ流入する。この空気は燃焼室２内の灰の層を通過しているのでほとんど無煙状態であるが、残存している水分や煙などが前処理材２０によって除去される。前処理材２０を通過した後は、触媒１０の中を通り、一酸化炭素が含まれていても二酸化炭素に変換され、外部に一酸化炭素が排出されることを防止する。 The air of the woody biomass heating device 1 is discharged to the outside by the fan 21 provided on the upper part of the catalyst 10. The air rising from the combustion chamber 2 to the lower space 16 of the upper container 5 flows into the pretreatment material 20. Since this air passes through the ash layer in the combustion chamber 2, it is almost smokeless, but the remaining moisture and smoke are removed by the pretreatment material 20. After passing through the pretreatment material 20, it passes through the catalyst 10, and even if carbon monoxide is contained, it is converted into carbon dioxide, and carbon monoxide is prevented from being discharged to the outside.

通風管６より上部容器５の上部空間１７に流入した空気も触媒１０を通って一酸化炭素を除去されてから排出される。ここで、触媒１０は上部容器５の内部に入っているので、高温に加熱される。したがって、触媒作用が向上する。 The air flowing into the upper space 17 of the upper container 5 from the ventilation pipe 6 is also discharged after the carbon monoxide is removed through the catalyst 10. Here, since the catalyst 10 is inside the upper container 5, it is heated to a high temperature. Therefore, the catalytic action is improved.

この木質バイオマス暖房装置１においては、内部容器１１に入れられた木質バイオマス燃料２５のほとんどが燃えつくすまで燃焼が継続する。したがって、資源の利用効率が高い。燃焼が終了したときには、内部容器１１には少量の灰が残る。内部容器１１は下部容器３から取り外すことができるので、残った灰は簡単に排出することができる。次回分の木質バイオマス燃料２５を再充填して点火すれば、再度暖房を開始できる。 In this woody biomass heating device 1, the combustion continues until most of the woody biomass fuel 25 put in the inner container 11 burns out. Therefore, resource utilization efficiency is high. When combustion is finished, a small amount of ash remains in the inner container 11. Since the inner container 11 can be removed from the lower container 3, the remaining ash can be easily discharged. If the wood biomass fuel 25 for the next time is refilled and ignited, heating can be started again.

この発明は、さまざまな場所の暖房に使用できるが、特にビニールハウス、畜舎など農業施設用の暖房装置として利用するのに適している。 The present invention can be used for heating in various places, but is particularly suitable for use as a heating device for agricultural facilities such as a plastic house and a livestock barn.

木質バイオマス暖房装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a woody biomass heating apparatus.

Explanation of symbols

１．木質バイオマス暖房装置
２．燃焼室
３．下部容器
４．不燃性綿状部材
５．上部容器
６．通風管
７．ファン
８．空気取り入れ口
９．排出口
１０．触媒
１１．内部容器
１２．ロストル支持部材
１３．ロストル
１４．ロストル部空間
１５．仕切り板
１６．下部空間
１７．上部空間
１８．触媒支持部材
２０．前処理材
２１．ファン
２２．風量調整弁
２３．車輪
２４．レール
２５．バイオマス燃料
２６．点火材 1. 1. Woody biomass heating device 2. Combustion chamber Lower container 4. 4. Nonflammable cotton-like member Upper container 6. Ventilation pipe 7. Fan 8. Air intake 9 Discharge port 10. Catalyst 11. Inner container 12. Rooster support member 13. Rooster 14. Rooster space 15 Partition plate 16. Lower space 17. Upper space 18. Catalyst support member 20. Pretreatment material 21. Fan 22. Air volume adjustment valve 23. Wheels 24. Rail 25. Biomass fuel 26. Ignition material

Claims

A lower container having a combustion chamber for burning woody biomass fuel, an incombustible cotton-like member provided on the inner surface of the lower container, an upper container provided above the lower container, and an upper container provided from the lower part of the lower container a ventilation tube which is a fan for flowing air in the upper container from the lower portion of the lower container, an air inlet for supplying air to the lower chamber from the upper, and an outlet for discharging air from the upper chamber, the upper vessel A woody biomass heating device having a catalyst provided in the interior.