JP5261467B2

JP5261467B2 - 熱効率が向上された燃焼装置

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Publication number: JP5261467B2
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Description

本発明は熱回収用の燃焼装置に係り、さらに詳しくは燃焼室内で固体燃料などを燃焼させたときに発生する燃焼熱を回収しエネルギーとして使用するための熱効率が向上した燃焼装置に関する。

一般に、産業用温水、スチームまたは高温のガスを必要とする産業施設では、熱エネルギーを得るために燃焼筒内部で燃料を点火、燃焼させて熱エネルギーを発生させる燃焼装置が利用されており、またこのような燃焼装置に使われる燃料として、生活廃棄物を燃料化したＲＤＦ、または廃プラスチックを燃料化したＲＰＦなどの固形燃料が経済性及び資源リサイクルの側面で多用されている。

ところが、このような従来の燃焼装置は、燃焼筒の下部に固形燃料などを多量投入し燃焼する方式であり、燃料の不完全燃焼、未燃焼により材料の浪費を起こすことは勿論、熱効率に劣る問題点があり、１回に多量の灰分(灰)が発生して残る灰分処理の自動化が不可能になって残灰の処理が煩わしく、また１回の燃焼が完了すれば、再び燃料を一定量投入した後に点火すべきなど連続的な燃焼が難しく、発熱量が不均一になる問題点があった。

また、このような固形燃料は燃焼時ダスト、一酸化炭素、煤煙、ガス相ＨＣｌ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ダイオキシンなど環境を汚染させるガスまたは粒子が多量排出されるという問題点があった。

このような問題点を解消するため、図１の燃焼装置１０００が開発されている。従来の技術による熱回収用燃焼装置１０００は、燃焼筒１内で燃料ホッパ３１０から供給された固体燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させるようになるが、燃料の燃焼に必要な空気は外部から空冷室１５０、中壁１４０の通路１４０ａ、旋回流供給室１３０及び内壁１２０の通路１２０ａを経て燃焼室１１０に供給される。

また、このように燃焼室１１０で燃料を燃焼させて発生された高温の燃焼ガスはエルボー状の燃焼ガス排出管４００を介してボイラなどの熱回収手段に供給され熱を回収するようになる。

ところが、このような従来の燃焼装置では、燃焼室内に積載された固形燃料の表層の表面にだけ燃焼空気が供給されて固形燃料の表面はよく燃焼されるが、その内部に存する固形燃料は燃焼空気との接触が難しくて不完全燃焼される問題点があった。また、燃焼室の内壁が高温の燃焼ガスに曝され続けることによって、長期間使用する際変形や亀列が生じて耐久性に劣る短所があった。

本発明は前述した従来の技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は燃焼室内に積載された固形燃料の完全燃焼を図り、熱損失を減らして熱効率を向上させるとともに、高温の燃焼ガスに引き続き曝される燃焼室内壁の温度を下げることによって、耐久性を向上させる燃焼装置を提供するところにある。

本発明に係る燃焼装置は、外部から燃焼空気を供給されて燃料供給部によって供給された燃料を燃焼させる燃焼筒を備える燃焼装置において、前記燃焼筒内に内壁で取り囲まれて燃料を燃焼させる円筒状の燃焼室と、前記燃焼室の内壁外側に離隔して形成され、上下側にそれぞれ冷却水が流出/流入される冷却水流出口と冷却水流入口が形成される中壁が備えられていて、冷却水流入口を介して内壁と中壁との間の空間に流入された冷却水によって内壁を冷却させるように前記燃焼室の周縁部の外側に形成される冷却室と、該冷却室の中壁外側に離隔して形成され、上側に外部から燃焼空気が供給される燃焼空気供給口が形成される外壁が備えられて円筒状の外壁の接線方向に形成された燃焼空気供給口を介して供給された燃焼空気が中壁と外壁との間の空間を旋回しつつ下降した後、開放された下側の前記燃焼室内に燃焼空気が供給されるように前記冷却室の周縁部の外側に形成される側面燃焼空気供給室と、前記燃焼筒の下部に垂直に設けられ、燃料を前記燃焼室内に案内する燃料供給管と、を備え、前記燃料供給部は、前記燃料供給管より直径が大きく同心円状に形成される下部燃焼空気供給管を備えていて、空気供給手段を介して前記燃焼室の下部から燃料内に燃焼空気を供給すること、及び前記燃焼室内に突出する前記燃料供給管の上端部には、上側に行くほど直径が次第に大きくなる拡径部と、該拡径部の端部から下方に折り曲げられて下向き傾斜して形成される傾斜案内部を備えたことを特徴とする。

また、本発明は前記燃焼室内の燃料を燃焼させて発生される燃焼ガスが供給され燃焼ガスから熱を回収するための水管を備えたボイラを含み、前記冷却室の冷却水流出口から流出された冷却水が前記燃焼装置によって発生された燃焼ガスから熱を回収するのに使用されるように連結管を介して前記ボイラの水管に連結されることを特徴とする。
望ましくは、前記連結管は第１、第２連結管よりなり、第１、第２連結管の間にはボイラ給水タンクが備えられて、前記冷却室の冷却水流出口から流出された冷却水がボイラ給水タンクを経由してボイラの水管に流入される。

また、本発明の燃焼装置は、前記冷却室内に冷却水流入口から流入された冷却水が旋回しつつ上昇するように螺旋状の冷却水ガイド板が備えられる。

本発明の燃焼装置は、前記燃料供給部が、前記燃料供給管内に設けられた、スクリュー軸とスクリュー軸に形成されたスクリューブレードの回転により燃料を前記燃焼室内に供給する、燃料供給管内に設置された移送スクリューを備え、前記移送スクリューのスクリュー軸の上部は前記燃料供給管の外側に延長されて前記燃焼室内に突出形成され、前記スクリュー軸の上部にはスクリュー軸の軸方向から垂直に突出形成された、移送スクリューと共に回転して燃料供給管を介して上昇する燃料を前記燃焼室内に放射状に供給する放射状燃料供給部材を備えることが好ましい。

本発明の燃焼装置にあっては、燃焼室内に突出形成される前記スクリュー軸の上部の端部には、軸方向と垂直に突出形成された、前記移送スクリューで移送された燃料を上部に移送せずに外側に押し出す燃料高さ調整ブラケットを設けることが好ましい。

また、本発明は望ましくは、前記下部燃焼空気供給管は、前記燃焼室内に突出形成される上端部に、前記燃料供給管の拡径部の下側に位置し、上側に行くほど直径が次第に大きくなる給気拡径部が備えられており、前記拡径部には前記下部燃焼空気供給管から供給された燃焼空気が前記燃焼室内に流入されるように多数の給気ノズルが形成される。

また、本発明の燃焼装置は、前記下部燃焼空気供給管の給気拡径部の上端が前記燃料供給管の傾斜案内部によって閉鎖されることが望ましい。

また、本発明の燃焼装置は燃焼室の上部に燃焼空気を供給する上部燃焼空気供給室をさらに備え、前記上部燃焼空気供給室は、燃焼室の上部内側を取り囲む上部内壁の外側に離隔して形成され、上端に空気通路が形成された上部中壁を備えて前記燃焼室の上部に燃焼空気を供給する旋回流供給室と、前記上部中壁の外側に離隔して形成され、下部に外部から燃焼空気が供給される上部空気供給口が接線方向に形成される円筒の上部外壁を備えて前記旋回流供給室の外側縁に形成される予熱室を備え、前記上部外壁の上部空気供給口を介して前記予熱室に流入された燃焼空気が予熱室の上部に旋回上昇しつつ移動した後、上部中壁の上端の空気通路を介して前記旋回流供給室の上部から下部に移動して前記上部内壁の下端に形成された燃焼空気供給通路を介して燃焼室に供給される。

また、本発明の燃焼装置は前記燃焼室内の底部に前記燃料供給管を介して供給される燃料が上面に供給される回転可能な回転型火格子が備えられ、前記回転型火格子の両側断面（縦断面において中央を挟んだ両側）はＶ字形に形成されることが望ましい。

以上説明した本発明によれば、燃焼室内に積載された燃料の完全燃焼を図り、外部への熱損失を減らして熱効率を向上し、耐久性に優れた燃焼装置が提供される。

従来の技術による燃焼装置を示した図である。本発明の実施形態による燃焼装置を示した図である。燃焼筒の一側の縦断面を示した図である。流出された冷却水がボイラに流入される過程を示した図である。燃料供給部の断面を示す図である。

以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施形態を詳述する。
図２は本発明の実施形態による燃焼装置の縦断面図であり、図３は燃焼筒の一側断面を示した図であり、図４は燃焼筒の冷却室から流出された冷却水がボイラに流入される過程を示した図であり、図５は燃料供給部の断面を示す図である。

本発明の望ましい実施形態による燃焼装置は、燃焼筒１００を備えて内部で燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させ、この高温の燃焼ガスの熱をボイラなどを用いて回収するための燃焼装置である。

まず、前記燃焼筒１００は円筒状よりなって内部に固形燃料を収容して燃焼させるためのもので、燃焼筒１００内に内壁１２で取り囲まれて燃料を燃焼させる燃焼室１１と、燃焼室１１の内壁１２を冷却させるための冷却室１３と、燃焼室１１に外部からの燃焼空気を供給するために燃焼室１１の側面に形成された側面燃焼空気供給室１５と、を備えている。なお、側面燃焼空気供給室１５は、冷却室１３を取り囲むように形成するのが好ましい。

冷却室１３は、高温の燃焼ガスに接触し続ける内壁１２の温度を下げるためのもので、図３に示したように、上部に行くほど内径が狭くなる円筒の内壁１２の外側に離隔して形成される中壁１４と内壁１２との間の空間に形成され、中壁１４の上下側に冷却水が流出/流入される冷却水流出口（冷却水流出管）１４ｂと冷却水流入口（冷却水流入管）１４ａが形成されている。冷却水流入口１４ａは円筒中壁１４の接線方向に形成される。そして、冷却室１３の中壁１４の内側には図３に示したように、螺旋状に巻かれて形成される冷却水ガイド板１３ａが備えられて、冷却水流入口１４ａを介して流入された冷却水が冷却水ガイド板１３ａに沿って回転しつつ上昇して、中壁１４の上側に形成された冷却水流出口１４ｂを介して流出される。冷却水流出口１４ｂを介して流出された冷却水は、図４に示したように連結管６２、６３を介して燃焼室１１で発生した高温の燃焼ガスから熱を回収するのに使用するためにボイラ６０に流入される。冷却水は、本実施形態では第１連結管６２を介してボイラ給水タンク６１に流入された後、再び第２連結管６３を介してボイラ６０の水管６０ａに流入される。

側面燃焼空気供給室１５は中壁１４の外側に離隔して形成される外壁１６と中壁１４との間の空間に形成され、外壁１６の上側に外部から燃焼空気を供給するための空気供給口（空気供給管）１６ａが形成され、下部１２ａは（燃焼室１１内に）開放されている。空気供給口１６ａは円筒状の外壁１６の接線方向に形成され、供給された燃焼空気が側面燃焼空気供給室１５の内部を旋回下降した後、開放された下部１２ａを介して燃焼室１１内に供給される。

また、燃焼室１１の上部周縁には上部側面から燃焼空気を供給するための上部燃焼空気供給室２０が形成されている。上部燃焼空気供給室２０はフランジ１８によって冷却室１３及び側面燃焼空気供給室１５の上側に結合されるもので、燃焼室１１の上部内側を取り囲む円筒の上部内壁２２の外側周縁（外周）に形成され、燃焼室１１の上部内側に燃焼空気を供給する旋回流供給室２３と、旋回流供給室２３の外側周縁に形成されて外部から供給された燃焼空気を前記旋回流供給室２３に供給するための予熱室２５とからなる。

旋回流供給室２３は上部内壁２２の外側に離隔して形成される上部中壁２４と上部内壁２２との間の空間に形成されていて、予熱室２５は上部中壁２４の外側に離隔して形成され上部外壁２６と上部中壁２４との間の空間に形成される。上部外壁２６の下側には外部から燃焼空気が旋回しつつ予熱室２５に供給されるように上部空気供給口（上部空気供給管）２６ａが上部外壁２６の接線方向に形成され、上部中壁２４の上端には空気通路２４ａが形成され、予熱室２５に流入された燃焼空気が予熱室２５の上部に旋回上昇した後、上部中壁２４の上端の空気通路２４ａを介して前記旋回流供給室２３の上部から下部に移動され、上部内壁２２の下端に形成された燃焼空気供給通路２２ａを介して燃焼室１１の上部に燃焼空気が供給される。

燃焼筒１００の上部は燃焼された高温の燃焼ガスを排出するために開放されており、排出された高温の燃焼ガスは熱を回収するために燃焼ガス排出管(図示せず)を介してボイラ６０に流入される。ボイラ６０は流入された高温の燃焼ガスから熱を回収して高温のスチームなどを得るようになるが、この際冷却水流出口１４ｂから流入された冷却水がボイラ給水タンク６１を介してボイラ６０に流入され、燃焼ガスの熱を用いてスチームなどに変換される。
一方、燃焼筒１００の下部縁には燃焼された固形燃料の灰が排出できるように灰排出口１９が形成されている。

また、燃焼室１１の下部には回転自在に設けられる回転型火格子１７が備えられる。回転型火格子１７は円板状でその上面に供給された固形燃料を燃焼させるためのもので、中央から外側方向に下向き傾斜した後、再び上向き傾斜して形成され、両側断面がＶ字形に形成されている。つまり回転型火格子１７は、縦断面において中央を挟んだ両側がＶ字形に形成されている。回転型火格子１７の中央には固形燃料を供給するための燃料供給部４０が形成される。

燃料供給部４０は、下部一側に燃料供給口４４が形成され、内部に移送スクリュー４２によって固形燃料を燃焼室１１内に供給する燃料供給管４１が備えられ、燃料供給管４１の外側には燃料供給管４１より直径が大きく、同心円状に形成され、リングブロワなどの空気供給手段４５によって燃焼空気を燃焼室１１の下部から燃焼室１１内に供給するための下部燃焼空気供給管４３が形成される。

燃料供給管４１から燃焼室１１内に突出形成される上端部は、上側に行くほど直径が次第に大きくなる拡径部４１ａと、拡径部４１ａの端部から下方に折り曲げられて下向き傾斜して形成される傾斜案内部４１ｂが形成される。本実施形態はこれによって固形燃料が、燃焼室１１内に突出形成される拡径部４１ａと傾斜案内部４１ｂを経て、より安定的に回転型火格子１７へ供給される。そして、拡径部４１ａには、下部燃焼空気供給管４３から供給された燃焼空気が流入される給気ノズル４１ｃが周縁方向に多数形成されている。

また、下部燃焼空気供給管４３から燃焼室１１内に突出形成される上端部には上側に行くほど直径が次第に大きくなる給気拡径部４３ａが備えられて、燃料供給管４１の拡径部４１ａの下側に位置し、給気拡径部４３ａの上端は燃料供給管４１の傾斜案内部４１ｂによって閉鎖されている。従って、下部燃焼空気供給管４３を介して供給された燃焼空気が給気拡径部４３ａによって案内されて、上側に形成された燃料供給管４１の拡径部４１ａに形成された給気ノズル４１ｃを介して燃料の底面に供給される。

一方、燃焼室１１内で燃焼される固形燃料から燃料供給管４１内に存在する固形燃料に逆火（点火）することを防止するために、燃料供給管４１を介して燃焼空気を供給するように燃料供給管４１の下部の他側にはリングブロワなどの空気供給手段４５が備えられる。

前述したような構成によって、燃料供給管４１により固形燃料が回転型火格子１７の上面中央に供給され、燃料供給管４１の拡径部４１ａに形成された給気ノズル４１ｃを介して固形燃料の底面に直接に燃焼空気が供給される。

前記燃料供給管４１内に設置され、固形燃料を燃焼室内に移送するための移送スクリュー４２は、スクリュー軸４２ｄとスクリュー軸４２ｄ上に形成された螺旋状のスクリューブレード４２ｅからなる。また、スクリュー軸４２ｄの上部４２ａは燃料供給管４１の外側に延長され、燃焼室１１内に突出形成され、突出されたスクリュー軸４２ｄの上部４２ａには、燃料供給管４１を介して供給される固形燃料を燃焼室１１内に放射状に供給するための放射状燃料供給部材４２ｂが、スクリュー軸４２ｄの長さ方向に所定長さだけ形成されている。

放射状燃料供給部材４２ｂはスクリュー軸４２ｄの軸方向から垂直に突出形成されていて、スクリュー４２と共に回転することによって燃料供給管４１を介して上昇する燃料を燃焼室１１内に放射状に供給することになるが、このように燃料供給管４１から供給される固形燃料が放射状燃料供給部材４２ｂにより燃焼室１１内に放射状に一定に供給されるようにしたので、給気ノズル４１ｃにクリンカー（ｃｌｉｎｋｅｒ）が挟み込まれることを防止することができる。

また、燃焼室１１内に突出形成されるスクリュー軸４２ｄの上部４２ａの端部には、軸方向と垂直に形成される燃料高さ調整ブラケット４２ｃが設置される。燃料高さ調整ブラケット４２ｃは図５に図示されたように上部は円錐状であり、下部は軸方向と垂直になるように挟まれる構造（逆すり鉢状）をなしていて、燃料が上部４２ａに続いて移送されず、外側（放射方向）に押し出されるようになり、拡径部４１ａ及び燃焼室１１の回転型火格子１７上部に積載される燃料の高さを適切にすることで燃料に完全燃焼を図る。

以下、前述したように構成された本発明の実施形態による燃焼装置の作動方法を説明する。
まず、燃料ホッパ(図示せず)から供給される固形燃料が燃料供給管４１内に設置された移送スクリュー４２により燃焼室１１内に供給されるが、移送スクリュー４２から燃焼室１１内に突出形成されたスクリュー軸４２ｄの上部４２ａに形成された放射状燃料供給部材４２ｂがスクリュー軸４２ｄと共に回転することで上昇する燃料を燃焼室１１内に放射状に一定に供給する。燃料供給部４０はこのような構成を有することで、粒子が小さく軽い燃料は給気ノズル４１ｃから出る燃焼空気により上昇しながら燃焼され、比較的に重い燃料は放射状燃料供給部材４２ｂにより燃料供給管４１の周りに燃焼室１１内に放射状に一定に供給することで給気ノズル２１ｃにクリンカー（ｃｌｉｎｋｅｒ）が挟むことを防止することができる。これによって本実施形態では、従来は燃料供給管の上部に燃料が続いて積もることで、燃料と燃焼空気との接触面積が少なくなり燃料が不完全燃焼され、続いて上に積もった後、流れて外側にすり抜けられなかった燃料がクリンカーになり燃焼を妨害していた問題点を解決できるようになった。

このように燃焼室１１内部に供給された固形燃料は、予熱バーナー及び点火バーナー（図示せず）によって予熱及び点火され燃焼されるようになる。そして、回転型火格子１７の上側に供給された固形燃料は燃焼されながら燃料の継続的な供給により経時的に回転型火格子１７の縁部に移動するようになるが、固形燃料が燃焼されながら一部液相に変わった燃料は回転型火格子１７の断面であるＶ字形の凹部に留まりながら燃焼される。これにより、回転型火格子の断面が一方に傾斜して形成される場合、燃焼過程で生成される液相の燃料が一方に流れ出てしまう問題点が解消される。そして、回転型火格子１７の縁部では、燃料が燃焼されて生成される灰を、回転型火格子１７が回転しつつ灰排出口１９を介して排出する。

一方、燃焼室１１内で固形燃料を燃焼させると同時に、内壁１２の外側縁（外周）に形成された冷却室１３の冷却水流入口１４ａを介して冷却水が流入され、流入された冷却水は冷却水ガイド板１３ａによって回転上昇しつつ内壁１２を冷却させた後冷却水流出口１４ｂを介して流出される。それから冷却室１３から流れ出た冷却水は連結管６２を介してボイラ給水タンク６１に貯留された後ボイラ６０に流入され、高温の燃焼ガスから熱交換によって熱を回収するようになる。このように本実施形態は、内壁１２の外側周縁（外周）に冷却室１３を備えて、燃焼室１１の内壁１２の過度な温度上昇による耐久性の低下を防止すると共に、内壁１２との熱交換によって冷却水が予熱された後再びボイラ６０に流入されて、燃焼装置により発生された高温の燃焼ガスから熱を回収することによって、燃焼室１１の内壁１２が高温の燃焼ガスに継続的に曝されることによって生じる変形、劣化または亀裂などによる耐久性低下を防止すると共に、無駄な熱損失を防いで熱効率が一層向上される。

そして、固形燃料が燃焼されるのに必要な燃焼空気は、外部から側面燃焼空気供給室１５、上部燃焼空気供給室２０及び下部燃焼空気供給管４３を介して燃焼室１１に供給されるが、まず側面燃焼空気供給室１５では円形外壁１６の上部に接線方向に形成された空気供給口１６ａを介して供給された燃焼空気が側面燃焼空気供給室１５の内部を旋回下降した後、開放された下部１２ａを介して燃焼室１１内に供給される。従って、側面燃焼空気供給室１５で燃焼室１１の側面で燃焼空気が回転しつつ供給されることによって、単に燃焼空気が燃料に直線方向に供給される時に比べて燃焼室１１のサイズが小さくても殆どの燃料に燃焼空気が直接に接触するようになって、製造コストはダウンしつつ熱効率をアップするようになる。

上部燃焼空気供給室２０では、円形の上部外壁２６に接線方向に形成された上部空気供給口２６ａを介して予熱室２５に供給され、予熱室２５に供給された燃焼空気は予熱室２５の上部に移動して、上部中壁２４の空気通路２４ａを介して再び旋回流供給室２３に供給される。旋回流供給室２３に供給された燃焼空気は上部から下部に移動した後、上部内壁２２に形成された燃焼空気供給通路２２ａを介して燃焼室１１の上部側面から内部に回転しながら供給される。従って、上部燃焼空気供給室２０で外気が予熱室２５の上部に移動した後再び旋回流供給室２３の下部に移動しつつ移動距離が延びて、旋回流供給室２３で一層確実な予熱効果を奏することができると共に、予熱室２５が旋回流供給室２３から外部への熱遮断機能も行えるようになる。また、側面燃焼空気供給室１５によって供給される燃焼空気は回転型火格子１７に積載された固形燃料を直接に燃焼させ、上部燃焼空気供給室２０によって供給される燃焼空気は、完全燃焼できずに上昇する不完全燃焼物を燃焼させる役割を果たして、燃料の完全燃焼を図るようになる。

次に、下部燃焼空気供給管４３によって燃焼空気が注入される方式を説明すれば、燃料供給管４１の外側に形成された下部燃焼空気供給管４３によって供給される燃焼空気が燃料供給管４１の拡径部４１ａに形成された給気ノズル４１ｃを介して供給され、燃焼室１１内に積載された固形燃料の下部にも燃焼空気が供給されることによって、積載された固形燃料の表面だけではなく下部及び内部に存する固形燃料も円滑に燃焼されて熱効率が向上される。

一方、燃焼室１１で固形燃料を燃焼して発生する高温の燃焼ガスは、燃焼室１１の開放された上部を介してボイラ６０に流入され、ボイラ６０に供給された高温の燃焼ガスは熱交換によって産業用温水またはスチームを発生させるのに使用される。

前述したように本実施形態に係る燃焼装置は、燃焼室１１及び火格子のサイズが小さくても、燃焼室の内部に回転する旋回流が発生することによって、殆どの燃料に燃焼空気が直接に接触するようになって製造コストをダウンすることができ、また固形燃料に直接に燃焼空気が供給し続けられて完全燃焼を図ることができると同時に、燃料の燃焼時発生する燃焼ガスの温度を一層上げることができて燃焼効率をアップすることができる。また、本発明の実施形態の燃焼装置はＲＰＦなどの高熱量の燃料を使用して燃焼室の内部温度が従来の焼却炉に比べて遥かに上昇するようになる。従来の焼却炉においてこのようなＲＰＦなどの高熱量の燃料を燃焼させると、燃焼室の内部温度が遥かに上昇して燃焼室の内壁がこれを耐えられなくなって溶けてしまうようになるが、本発明では燃焼室の内壁を冷却させる冷却室を採用することによって、このような問題点を解決する効果を奏する。

以上、本発明の望ましい実施形態として燃焼装置は固形燃料を使う例を参照して説明してきたが、本発明の燃焼装置は固形燃料に限定されず、ガス燃料、液体燃料に応用可能であることは当然のことであり、当該技術分野の当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能であることを容易に理解できよう。

本発明は燃焼室内に固体燃料などを燃焼させて発生する燃焼熱を回収してエネルギーとして使用するための熱回収用燃焼装置に適用可能である。

１００燃焼筒
１１燃焼室
１２内壁
１３冷却室
１４中壁
１５側面燃焼空気供給室
１６外壁
１７回転型火格子
２０上部燃焼空気供給室
４０燃料供給部
４１燃料供給管
４３下部燃焼空気供給管

Claims

外部から燃焼空気を供給され、燃料供給部によって供給された燃料を燃焼させる燃焼筒を備える燃焼装置において、
前記燃焼筒内に内壁で取り囲まれて燃料を燃焼させる円筒状の燃焼室と、
前記燃焼室の内壁外側に離隔して形成され、上下側にそれぞれ冷却水が流出/流入される冷却水流出口と冷却水流入口が形成される中壁が備えられていて、冷却水流入口を介して内壁と中壁との間の空間に流入された冷却水により内壁を冷却させるように前記燃焼室の周縁部の外側に形成される冷却室と、
前記冷却室の中壁の外側に離隔して形成され、上側に外部から燃焼空気が供給される燃焼空気供給口の形成される外壁が備えられていて、円筒状の外壁の接線方向に形成された燃焼空気供給口を介して供給された燃焼空気が中壁と外壁との間の空間を旋回しつつ下降した後、開放された下部の前記燃焼室内に燃焼空気が供給されるように前記冷却室の周縁部の外側に形成される側面燃焼空気供給室と、
前記燃焼筒の下部に垂直に設けられ、燃料を前記燃焼室内に案内する燃料供給管と、を備え、
前記燃料供給部は、前記燃料供給管より直径が大きく同心円状に形成される下部燃焼空気供給管を備えていて、空気供給手段を介して前記燃焼室の下部から燃料内に燃焼空気を供給すること、及び
前記燃焼室内に突出する前記燃料供給管の上端部には、上側に行くほど直径が次第に大きくなる拡径部と、該拡径部の端部から下方に折り曲げられて下向き傾斜して形成される傾斜案内部を備えたこと、
を特徴とする熱効率が向上された燃焼装置。
前記燃焼室内の燃料を燃焼させて発生される燃焼ガスが供給され燃焼ガスから熱を回収するための水管を備えたボイラを含み、
前記冷却室の冷却水流出口から流出された冷却水が前記燃焼筒によって発生された燃焼ガスから熱を回収するのに使用されるように連結管を介して前記ボイラの水管に連結されることを特徴とする請求項１に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記冷却室内には冷却水流入口から流入された冷却水が旋回しつつ上昇するようにらせん状の冷却水ガイド板が備えられることを特徴とする請求項２に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記連結管は第１、第２連結管よりなり、第１、第２連結管の間にはボイラ給水タンクが備えられて、前記冷却室の冷却水流出口から流出された冷却水がボイラ給水タンクを経由してボイラの水管に流入されることを特徴とする請求項２または３に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記燃料供給部は、前記燃料供給管内に設けられた、スクリュー軸とスクリュー軸に形成されるスクリューブレードを回転することで、燃料を前記燃焼室内に供給するために燃料供給管内に設置される移送スクリューを備え、
前記移送スクリューのスクリュー軸の上部は前記燃料供給管の外側に延長されて前記燃焼室内に突出形成され、
前記突出されたスクリュー軸の上部にはスクリュー軸の軸方向から垂直に突出形成され、移送スクリューと共に回転することで燃料供給管を介して上昇する燃料を前記燃焼室内に放射状に供給する放射状燃料供給部材が形成されることを特徴とする請求項３に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記燃焼室内に突出形成される前記スクリュー軸の上部の端部には、軸方向と垂直に突出形成され、燃料が上部に移送されず外側に押し出されるようにする燃料高さ調整ブラケットが設けられる請求項５に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記下部燃焼空気供給管は、前記燃焼室内に突出形成される上端部に、前記燃料供給管の拡径部の下側に位置し、上側に行くほど直径が次第に大きくなる給気拡径部が備えられており、
前記拡径部には前記下部燃焼空気供給管から供給された燃焼空気が前記燃焼室内に流入されるように多数の給気ノズルが形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記下部燃焼空気供給管の給気拡径部の上端は前記燃料供給管の傾斜案内部により閉鎖されることを特徴とする請求項７に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記燃焼室の上部周縁に形成された該燃焼室の上部へ燃焼空気を供給する上部燃焼空気供給室をさらに備え、前記上部燃焼空気供給室は、
前記燃焼室の上部内側を取り囲む上部内壁の外側に離隔して形成され、上端に空気通路が形成された上部中壁を備えて、前記燃焼室の上部に燃焼空気を供給する旋回流供給室と、前記上部中壁の外側に離隔して形成され、下部に外部から燃焼空気が供給される上部空気供給口が接線方向に形成される円筒の上部外壁を備えて、前記旋回流供給室の外側周縁に形成される予熱室を備え、
前記上部外壁の上部空気供給口を介して前記予熱室に流入された燃焼空気が予熱室の上部に旋回上昇しつつ移動した後、上部中壁の上端の空気通路を介して前記旋回流供給室の上部から下部に移動されて、前記上部内壁の下端に形成された燃焼空気供給通路を介して前記燃焼室に供給されることを特徴とする請求項７に記載の熱効率が向上された燃焼装置。
前記燃焼室内の底部には前記燃料供給管を介して供給される燃料が上面に供給される回転自在な回転型火格子が備えられ、前記回転型火格子の両側断面はＶ字形に形成されることを特徴とする請求項９に記載の熱効率が向上された燃焼装置。