JP5379602B2 - 撹拌燃焼方法およびその装置 - Google Patents

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撹拌しながら燃焼させる撹拌燃焼方法およびその装置に関するものである。

籾殻を円筒状の炉体内に堆積させてその堆積層の下部から燃焼させる燃焼装置（ストーブ）は、特開２０００−１８６８１７号公報（特許文献１）に記載されている。また、籾殻を供給しながら燃焼させる籾殻焼却機は、特開２００１−３３０２０号公報（特許文献２）に記載されている。

特開２０００−１８６８１７号公報 特開２００１−３３０２０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な有用資源となり得るものである。しかし、籾殻や稲藁などは安定燃焼状態を維持することが難しく、また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、現在普及し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ことの対比からも、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、燃焼筒内にバイオマス燃料を堆積させて少なくともその下層部分を撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼による火床を形成するとともに、火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させることにより、籾殻や稲藁などのバイオマス燃料を安定的かつ効果的に利用することができる撹拌燃焼方法およびその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撹拌燃焼方法は、
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撹拌しながら燃焼させる撹拌燃焼方法であって、
下端部に火床を形成する燃焼皿を設けた上端を開口した円筒状の燃焼筒内にバイオマス燃料を堆積させ、
前記堆積させたバイオマス燃料の少なくとも前記燃焼皿に対応する下層部分を燃焼筒内に同軸状に設けられている撹拌手段により撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼皿上に一次燃焼による火床を形成し、かつ前記燃焼筒の周囲を同軸状に囲んで下方に延びるように設けた二次燃焼室内に向けて燃焼皿から下方に火炎を生じさせる二次燃焼による下方燃焼させるとともに、前記二次燃焼室内にはその下端軸心部分の燃え殻落とし口を経て外気に放出する吸引空気流を生じさせ、
前記燃焼皿から火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させる
ことを特徴とするものである。

また、本発明の撹拌燃焼装置は、
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撹拌しながら燃焼させる撹拌燃焼装置であって、
下端部に火床を形成する燃焼皿を設けて内部にバイオマス燃料を堆積させる上端を開口した円筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の少なくとも前記燃焼皿に対応する下層部分を燃焼筒内に同軸状に設けられている撹拌手段により撹拌する撹拌手段と、
前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿に対応する下層部分に燃焼用空気を供給する空気供給手段と、
前記燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給する燃料供給手段とを備えてなり、
前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿に対応する下層部分を撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼皿上に一次燃焼による火床を形成し、かつ前記燃焼筒の周囲を同軸状に囲んで下方に延びるように二次燃焼室を設けて燃焼皿から二次燃焼室内に向けて下方に火炎を生じさせる二次燃焼による下方燃焼させるとともに、前記二次燃焼室内にはその下端軸心部分の燃え殻落とし口を経て外気に放出する吸引空気流を生じさせる手段を有し、前記燃焼皿から火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させる燃料供給手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。

本発明に係る撹拌燃焼装置においては、前掲の構成に加えて、燃焼皿は燃焼筒に対して着脱交換可能であること、内部にバイオマス燃料を堆積させて燃焼させる燃焼筒を一次燃焼部として、その周囲を囲むように二次燃焼室を設け、二次燃焼室を囲むように貯湯室を設けること、貯湯室の高温水との間で熱交換する熱交換手段を備えてあって熱交換により適温の温水または温風を得ること、さらには、一次燃焼部を構成する燃焼筒、撹拌手段および空気供給手段は一体構造として二次燃焼室に対して着脱可能としてあることが好適である。

本発明の撹拌燃焼方法およびその装置によれば、燃焼筒内にバイオマス燃料を堆積させて少なくともその下層部分を撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼による火床を形成するとともに、火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させることにより、籾殻や稲藁などのバイオマス燃料を安定的に完全燃焼させてかつ効果的に利用することができる効果が得られる。

本発明に係る撹拌燃焼装置の断面図である。 同上要部の詳細断面図である。 図２の一部詳細斜視図である。

本発明に係る撹拌燃焼方法にあっては、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燃焼させるが、バイオマス燃料は、下端部に火床を形成する燃焼皿を設けた燃焼筒内に堆積させ、堆積させたバイオマス燃料の少なくとも燃焼皿に対応する下層部分を撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼させることにより火床を形成する。そして、燃焼に伴って燃焼皿から火床の燃え殻が排出されるが、それに見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼を継続させる。このため、燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを一定ないしは所定の範囲に保持して燃焼を継続させることになる。このように、燃焼筒内でバイオマス燃料を一定ないし所定の堆積高さに堆積させた状態でその下層部を燃焼させるので、堆積されたバイオマス燃料は燃焼に至る前に上昇する熱気によって乾燥作用を受ける。このためバイオマス燃料が水分を相当含んだものであっても良好に完全燃焼させることができ、効率よく安定燃焼状態を維持することができる。

本発明に係る撹拌燃焼装置は、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撹拌しながら燃焼させるが、図示するように、撹拌燃焼装置１は、下端部に火床を形成する燃焼皿２を設けて内部にバイオマス燃料を堆積させる燃焼筒３と、燃焼筒３内に堆積させたバイオマス燃料の下層部分、すなわち燃焼皿３に対応する部分を撹拌する撹拌手段４と、燃焼筒２内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿２に対応する下層部分に燃焼用空気を供給する空気供給手段５と、燃焼筒３の上端側からバイオマス燃料を供給する燃料供給手段６とを備えて構成されている。そして、燃焼筒３内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿２に対応する下層部分を撹拌手段４により撹拌しながら空気供給手段５により燃焼用空気を供給して燃焼による火床を形成するとともに、燃焼皿２から火床の燃え殻が撹拌手段４による撹拌にともなって順次排出される分に見合って、燃焼筒３の上端側から燃料供給手段６によりバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒３内のバイオマス燃料の堆積層高さを一定ないしは所定の範囲に保持して燃焼を継続させるものである。燃焼皿２はその略全体が多孔状または細格子状であって耐熱性および耐焼損性の材質のものである。燃焼皿２は燃焼筒３の下端に対して着脱交換可能となっている。

燃焼筒３は上端を開口した円筒状であって、その上端には漏斗状の案内体７が一体に設けられており、燃焼筒３内には撹拌手段４が同軸状に設けられている。すなわち、撹拌手段４は燃焼筒３と同軸状の円筒体８の下端部とそれより上部にそれぞれ撹拌翼９，１０を有していて回転駆動されるものであり、１１はその駆動モータである。また、空気供給手段５は、撹拌手段４の円筒体８を通じてその下端から燃焼皿２に形成される火床部分に吸引空気を供給する構成をなしているものである。１２は着火手段であって燃焼筒３の軸心に位置する火炎放射細管１３でなり、火炎放射細管１３の下端は燃焼皿２に近接する位置に達している。燃焼筒３、撹拌手段４、空気供給手段５および着火手段１２はそれらを一体とするユニット構成となっており、１４はその上部カバー、１５は天面壁である。燃焼筒３の上端側からバイオマス燃料を供給する燃料供給手段６は、ホッパ１６およびスクリューコンベア１７で構成され、ホッパ１６に投入したバイオマス燃料をスクリューコンベア１７により燃焼筒２の上端より供給するものである。

図示の実施態様では、内部にバイオマス燃料を堆積させて下端部の燃焼皿２において燃焼させる燃焼筒３を一次燃焼部として、その周囲を囲むように二次燃焼室１８を設け、二次燃焼室１８を囲むように貯湯室１９を設けてある。二次燃焼室１８の下端は灰などの燃え殻落とし口２０となっており、二次燃焼室１８は燃え殻落とし口２０から貯湯室１９内を通って吸引ファン２１につながる吸気経路を構成していて、吸引ファン２１からの塵埃を含んだ排気はサイクロン吸塵器２２を経て吸塵のうえ外気に放出するようになっている。したがって、前記空気供給手段５の吸引空気はこの吸気経路を構成する吸引ファン２１によって生じさせるものである。２３は燃え殻排出スクリューコンベアであって二次燃焼室１８の燃え殻落とし口２０に対応して設けられている。燃焼筒３による一次燃焼部の燃焼形態は、その下端の燃焼皿２において二次燃焼室１８に向けて火炎を生じさせる下方燃焼となる。

一次燃焼部を構成する燃焼筒３、撹拌手段４、空気供給手段５および着火手段１２はこれらが一体のユニット構成となっていて、二次燃焼室１８に対して上下方向に着脱可能となっており、その着脱操作は上部カバー１４の天面壁１５に設けた把手２４を掴んで簡便に行うことができる。

２５は熱交換手段であり、この熱交換手段２５の熱交換蛇行管２６の両端は貯湯室１９に接続されて高温水を循環させて給水経路の水を熱交換作用により適温の温湯として給湯する構成となっており、２７は給湯器、２８は給水系である。貯湯室１９の容量は単位時間当たりの給湯量に対して十分大容量としているので、温湯の所要給湯量に対する籾殻の燃焼により発生する熱量の変動の影響をほとんど無くして給湯の安定化を図っている。

２９は制御装置である。撹拌手段４、空気供給手段５、燃料供給手段６、燃え殻排出スクリューコンベア２３、熱交換手段２５その他の制御系は制御手段２９により、燃焼筒３内のバイオマス燃料の堆積層高さを一定ないしは所定の範囲に保持して燃焼を継続させるなど、所要の制御が集中的に制御される。

１ 撹拌燃焼装置
２ 燃焼皿
３ 燃焼筒
４ 撹拌手段
５ 空気供給手段
６ 燃料供給手段
７ 案内体
８ 円筒体
９，１０ 撹拌翼
１１ 駆動モータ
１２ 着火手段
１３ 火炎放射細管
１４ 上部カバー
１５ 天面壁
１６ ホッパ
１７ スクリューコンベア
１８ 二次燃焼室
１９ 貯湯室
２０ 燃え殻落とし口
２１ 吸引ファン
２２ サイクロン吸塵器
２３ 燃え殻排出スクリューコンベア
２４ 天面把手
２５ 熱交換手段
２６ 熱交換蛇行管
２７ 給湯器
２８ 給水系
２９ 制御装置

Claims (6)

1. 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撹拌しながら燃焼させる撹拌燃焼方法であって、
   下端部に火床を形成する燃焼皿を設けた上端を開口した円筒状の燃焼筒内にバイオマス燃料を堆積させ、
   前記堆積させたバイオマス燃料の少なくとも前記燃焼皿に対応する下層部分を燃焼筒内に同軸状に設けられている撹拌手段により撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼皿上に一次燃焼による火床を形成し、かつ前記燃焼筒の周囲を同軸状に囲んで下方に延びるように設けた二次燃焼室内に向けて燃焼皿から下方に火炎を生じさせる二次燃焼による下方燃焼させるとともに、前記二次燃焼室内にはその下端軸心部分の燃え殻落とし口を経て外気に放出する吸引空気流を生じさせ、
   前記燃焼皿から火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させる
   ことを特徴とする撹拌燃焼方法。
2. 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撹拌しながら燃焼させる撹拌燃焼装置であって、
   下端部に火床を形成する燃焼皿を設けて内部にバイオマス燃料を堆積させる上端を開口した円筒状の燃焼筒と、
   前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の少なくとも前記燃焼皿に対応する下層部分を燃焼筒内に同軸状に設けられている撹拌手段により撹拌する撹拌手段と、
   前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿に対応する下層部分に燃焼用空気を供給する空気供給手段と、
   前記燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給する燃料供給手段とを備えてなり、
   前記燃焼筒内に堆積させたバイオマス燃料の燃焼皿に対応する下層部分を撹拌しながら燃焼用空気を供給して燃焼皿上に一次燃焼による火床を形成し、かつ前記燃焼筒の周囲を同軸状に囲んで下方に延びるように二次燃焼室を設けて燃焼皿から二次燃焼室内に向けて下方に火炎を生じさせる二次燃焼による下方燃焼させるとともに、前記二次燃焼室内にはその下端軸心部分の燃え殻落とし口を経て外気に放出する吸引空気流を生じさせる手段を有し、前記燃焼皿から火床の燃え殻が排出される分に見合って燃焼筒の上端側からバイオマス燃料を供給しながら燃焼筒内のバイオマス燃料の堆積層高さを所定範囲に保持して燃焼を継続させる燃料供給手段を備えてなる
   ことを特徴とする撹拌燃焼装置。
3. 燃焼皿は燃焼筒に対して着脱交換可能であることを特徴とする請求項２記載の撹拌燃焼装置。
4. 二次燃焼室を囲むように貯湯室を設けたことを特徴とする請求項２記載の撹拌燃焼装置。
5. 貯湯室の高温水との間で熱交換する熱交換手段を備えてあって熱交換により適温の温水または温風を得ることを特徴とする請求項４記載の撹拌燃焼装置。
6. 一次燃焼部を構成する燃焼筒、撹拌手段および空気供給手段は一体構造として二次燃焼室に対して着脱可能としてあることを特徴とする請求項４記載の撹拌燃焼装置。

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