JP5308237B2

JP5308237B2 - 旋回燃焼装置

Info

Publication number: JP5308237B2
Application number: JP2009128634A
Authority: JP
Inventors: 重雄金子; 正幸土門; 逸平藤原
Original assignee: KANEKONOKI CO., LTD.
Current assignee: KANEKONOKI CO., LTD.
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: JP2010276261A

Description

本発明は、籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置に関するものである。

木質バイオマス等の固形燃料を燃焼させる燃焼装置であって炉筒内に燃焼空気の旋回流を生じさせて完全燃焼を企図したものは、特開２００５−３０００２２公報に記載されている。また、バイオマス燃料と燃焼空気を炉内に供給し、補助バーナとの混焼によるバイオマス燃焼装置は、特開２００７−２１２１１９号公報および実用新案登録第３１４２５４８号公報にそれぞれ記載されている。

特開２００５−３０００２２公報特開２００７−２１２１１９号公報実用新案登録第３１４２５４８号公報

籾殻や稲藁は稲作農業の副産物として大量に発生するが、これらは大鋸屑とともにバイオマス燃料として利用可能である。しかし、籾殻や稲藁などは着火時から安定燃焼状態となるまでの間、および消火時に多量の煙が発生する。また、燃焼開始時の着火に相当の熱量と時間を要するなど、決して利便性にすぐれた燃料とはいえず、このことが原因となってバイオマス燃料を熱源とする暖房装置や給湯器の普及が進まないのが実情である。

一方、稲作農業における調製工程においては、籾の乾燥と籾摺とが並行的に行われるのが一般的であるところから、籾摺工程で発生する籾殻を順次そのまま籾の乾燥のための燃料として利用できれば、灯油やガスなどの化石燃料の節減効果と併せて調製工程で発生する副産物の自己完結型有効活用のうえでも甚だ有用である。

ところが籾殻や稲藁などのバイオマス燃焼機器の普及を図るには、現在使用されている灯油やガス等の燃焼機器が自動制御化されているので、通常のニーズに対応するにはバイオマス燃料を利用するものにあっても自動制御化された稼働が可能であって面倒な操作を必要としないなどの利便性をそなえていることが肝要である。

そこで本発明は、燃焼筒の内周面に沿って吹き込まれる燃焼空気による一次旋回気流層と、この一次旋回気流層に包囲されて旋回する二次旋回気流層を形成して、二次旋回気流層のバイオマス燃料を流体燃料バーナの燃焼火炎をともなって燃焼させることをもって、籾殻や稲藁などのバイオマス燃料を簡便かつ効果的に利用することができる旋回燃焼装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の旋回燃焼装置は、籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置であって、先端を開口し基端を閉じた燃焼筒と、この燃焼筒の開口端側から燃焼筒の内周面に沿って基端方向に旋回する燃焼空気とともにバイオマス燃料を接線方向に吹き込む燃焼空気吹込手段と、灯油、ガス等の流体燃料バーナの燃焼火炎を燃焼筒内に放射する手段とにより構成し、前記流体燃料バーナは流体燃料の燃焼を常にバイオマス燃料の燃焼と併存させるものであって燃焼筒の閉じている基端から燃焼筒内の軸心位置において燃焼火炎を放射するように設けてあり、前記燃焼筒の内周面に沿って吹き込まれる燃焼空気による一次旋回気流層と、この一次旋回気流層が燃焼筒の内周面に沿って旋回しながら基端側に移動して反転し一次旋回気流層に包囲されて開口端方向に旋回する二次旋回気流層を形成して、二次旋回気流層のバイオマス燃料を流体燃料バーナの燃焼火炎をともなって燃焼させ、旋回燃焼装置における所要の燃焼量を、バイオマス燃料の燃焼と流体燃料の燃焼とを常に維持しながらバイオマス燃料の燃焼量と流体燃料の燃焼量との相関関係によって安定した燃焼期にはバイオマス燃料の燃焼を優先させ、燃焼量の頻繁な制御を要する場合や燃焼量の微細な制御を要する状態では流体燃料の燃焼を優先させるように制御することを特徴とするものである。

そして、本発明においては、燃焼空気吹込手段として、燃焼筒の開口端側に、燃焼空気とともにバイオマス燃料を接線方向に吹き込む燃焼空気吹込口と、この吹込口に対応して燃焼筒と同心状に旋回案内筒を設けてあることが好適である。

本発明の旋回燃焼装置によれば、燃焼筒内で旋回気流にのって撹拌されるバイオマス燃料を灯油やガス等の流体燃料バーナの燃焼火炎をともなわせることにより安定的に完全燃焼させることができ、しかもバイオマス燃料の燃焼に流体燃料バーナの燃焼が加わった態様を持続させるところから、バイオマス燃料と流体燃料を併せた所要燃焼量を保持させるための操作が容易で精度が高く応答性にすぐれた流体燃料の燃焼を制御することによってその目的を的確に達成することができる。そのうえ本発明の旋回燃焼装置にあっては、燃焼筒内における旋回気流の多層化により燃焼筒の小型化を可能とするとともに、燃焼筒の内周面に沿った旋回気流層の形成により燃焼筒の温度上昇の抑制により、灯油バーナによる既存の籾乾燥機の交換機器またはオプション機器として用いて既存の籾乾燥機を籾殻や稲藁を燃料として有効活用できる籾乾燥機に改善して長期にわたる継続使用を図ることができるものである。

本発明の一実施の形態に係る旋回燃焼装置の断面図である。本発明の一実施の形態に係る旋回燃焼装置の斜視図である。本発明の一実施の形態に係る旋回燃焼装置の作用説明図である。本発明の一実施の形態に係る旋回燃焼装置を既存の籾乾燥機に交換用品として装備した例を示す説明図である。同上既存の籾乾燥機装備されていた灯油バーナを再利用する例を示す説明図である。本発明の他の実施の形態を示す断面図である。

本発明に係る旋回燃焼装置１は、先端を開口し基端を閉じた円筒状の燃焼筒２を主体として構成される。すなわち、燃焼筒２の開口端側には燃焼空気吹口３が設けられており、燃焼空気吹口３には燃焼空気送風機４がダクト５により接続されていて、燃焼空気送風機４により燃焼筒２の開口端側から燃焼筒２の内周面に沿って基端方向に旋回する燃焼空気が接線方向に吹き込まれるようになっている。そして前記ダクト５には籾殻供給ダクト６が接続されていて、燃焼筒２には燃焼空気にバイオマス燃料である籾殻をともなわせるものである。燃焼筒２の開口端側には、燃焼空気とともにバイオマス燃料を接線方向に吹き込む燃焼空気吹込口３と対応して旋回案内筒７が燃焼筒２と同心状に設けられており、図示の実施の形態においては旋回案内筒７の一部により燃焼筒２の開口部を構成していて、その先端が他のものに取り付けるためのフランジ部８をなしている。

一方、前記燃焼筒２の基端には、流体燃料バーナとして灯油バーナ９が設けられており、燃焼筒２の閉じている基端から燃焼筒２内の軸心位置において燃焼火炎を放射するように構成されている。すなわち、燃焼筒２の基端にはその端壁１０を貫通して基端側旋回案内筒１１が備えられており、灯油バーナ９はそのフランジ部１２を基端側旋回案内筒１１のフランジ部１３に取り付けてあって、灯油バーナ９の燃焼火炎が基端側旋回案内筒１１を通して燃焼筒２内に放射されるようになっている。１４は燃焼火炎放射口、１５は放射案内板、１６はバーナファンである。灯油バーナ９は燃焼筒２に対してフランジ部１２，１３によるフランジ構造により着脱可能となっている。

図２に示すように、燃焼筒２の内周面に沿って吹き込まれる燃焼空気による一次旋回気流層ａは燃焼筒２の内周面に沿って旋回しながら基端側に移動して反転し、開口端方向に旋回する二次旋回気流層ｂを形成するが、この二次旋回気流層ｂは一次旋回気流層ａに包囲されて開口端方向に旋回しながら移動する。そして、二次旋回気流層ｂには灯油バーナ９による火炎ｃが放射され、二次旋回気流層ｂに混合している籾殻に着火して安定的かつ完全燃焼状態を保持してその燃焼が持続される。そのうえ、前記のように一次旋回気流層ａおよび二次旋回気流層ｂによる旋回現象により開口端側からの空気吸入流ｄが生じて、二次旋回気流層ｂが軸心に沿うように収斂作用を受けるので、軸心に位置する灯油バーナ９による火炎と二次旋回気流ｂとの相互接触密度が高く安定した燃焼状態が持続される。また、燃焼筒２内においてはその内周面に沿って形成される一次旋回気流層ａに包囲されて籾殻の燃焼をともなう二次旋回気流層ｂが形成されるので、燃焼筒２は一次旋回気流層ａにより燃焼熱が遮断されて保護され、燃焼筒２の温度上昇が抑制される。このため、本発明の旋回燃焼装置１は、籾乾燥機の熱源装置はもとより、農業栽培施設の暖房熱源装置その他の施設用暖房装置として広く用いることが可能である。

図４は既存の籾乾燥機１７の灯油バーナを本発明の旋回燃焼装置１に交換した態様を例示している。この既存の籾乾燥機１７は遠赤外線放射体１８を備え、その一端に灯油バーナを装備したものであるが、その灯油バーナを取り外して本発明の旋回燃焼装置１を装着して籾殻を燃料として利用するものに変更している。図５に示す態様では、既存の籾乾燥機１７に装備されていた灯油バーナ１９を本発明の旋回燃焼装置１に移し替えて再利用する例を示している。２０は乾燥部、２１は吸引排風ファンである。

本発明の旋回燃焼装置１は、図６に示すように燃焼筒２を垂直姿勢のものとしたり、あるいは適宜の傾斜角をもって立ち姿勢のものとすることができる。そして、このように垂直姿勢や立ち姿勢にすれば燃焼筒２を上方に長く延びる態様であっても支障が無いところから、バイオマス燃料の種類や燃焼量などに応じて最も適した旋回燃焼装置１を構成することができる。なお、図１ないし図３に示すものと同構成部分には同符号を付してその説明を省略する。

本発明の旋回燃焼装置１においては、燃焼筒２内で籾殻や稲藁などのバイオマス燃料と灯油等の流体燃料の燃焼を常に併存させるので、バイオマス燃料であっても安定した燃焼状態を保持できる。そして燃焼筒２内における全体の燃焼量はバイオマス燃料の燃焼量と流体燃料の燃焼量を併せたものであるから、旋回燃焼装置１における所要の燃焼量はバイオマス燃料の燃焼量と流体燃料との燃焼量の相関関係により制御する。すなわち、バイオマス燃料の燃焼量を優先させて流体燃料の燃焼量を補助的とすることも、またその逆の態様も可能である。しかしバイオマス燃料の燃焼量制御はその応答性や精度が低いのに対して流体燃焼の燃焼量制御は応答性も精度も高いところから、安定した燃焼期にはバイオマス燃料の燃焼を優先させ、燃焼量の頻繁な制御を要する場合や燃焼量の微細な制御を要する状態では流体燃料の燃焼を優先させる対応が好適である。

１旋回燃焼装置
２燃焼筒
３燃焼空気吹口
４燃焼空気送風機
５ダクト
６籾殻供給ダクト
７旋回案内筒
８フランジ部
９灯油バーナ（流体燃料バーナ）
１０端壁
１１基端側旋回案内筒
１２フランジ部
１３フランジ部
１４燃焼火炎放射口
１５放射案内板
１６バーナファン
１７既存の籾乾燥機
１８遠赤外線放射体
１９灯油バーナ
２０乾燥部
２１吸引排風ファン
ａ一次旋回気流層
ｂ二次旋回気流層
ｃ灯油バーナによる火炎
ｄ空気吸入流

Claims

籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置であって、
先端を開口し基端を閉じた燃焼筒と、
この燃焼筒の開口端側から燃焼筒の内周面に沿って基端方向に旋回する燃焼空気とともにバイオマス燃料を接線方向に吹き込む燃焼空気吹込手段と、
灯油、ガス等の流体燃料バーナの燃焼火炎を燃焼筒内に放射する手段とにより構成し、
前記流体燃料バーナは流体燃料の燃焼を常にバイオマス燃料の燃焼と併存させるものであって燃焼筒の閉じている基端から燃焼筒内の軸心位置において燃焼火炎を放射するように設けてあり、
前記燃焼筒の内周面に沿って吹き込まれる燃焼空気による一次旋回気流層と、この一次旋回気流層が燃焼筒の内周面に沿って旋回しながら基端側に移動して反転し一次旋回気流層に包囲されて開口端方向に旋回する二次旋回気流層を形成して、二次旋回気流層のバイオマス燃料を流体燃料バーナの燃焼火炎をともなって燃焼させ、
旋回燃焼装置における所要の燃焼量を、バイオマス燃料の燃焼と流体燃料の燃焼とを常に維持しながらバイオマス燃料の燃焼量と流体燃料の燃焼量との相関関係によって安定した燃焼期にはバイオマス燃料の燃焼を優先させ、燃焼量の頻繁な制御を要する場合や燃焼量の微細な制御を要する状態では流体燃料の燃焼を優先させるように制御することを特徴とする旋回燃焼装置。
燃焼空気吹込手段は、燃焼筒の開口端側に、燃焼空気とともにバイオマス燃料を接線方向に吹き込む燃焼空気吹込口と、この吹込口に対応して燃焼筒と同心状に旋回案内筒を設けてあることを特徴とする請求項１記載の旋回燃焼装置。