JP5630849B1

JP5630849B1 - バイオマス炭化炉を備える加熱装置

Info

Publication number: JP5630849B1
Application number: JP2013102988A
Authority: JP
Inventors: 亀夫岩津
Original assignee: 高砂機器株式会社
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: JP2014224168A

Abstract

【課題】バイオマス原料を連続的に炭化処理して炭を生成すると共に、炭化処理の際の発熱を利用して温水又は蒸気を生成できるようにしたバイオマス炭化炉を備える加熱装置を提供すること。【解決手段】籾殻、木屑等の粉粒状のバイオマス原料を炭化して肥料用の炭化体を生成する炭化炉１０と、炭化炉の上部に設置され、炭化炉の発熱により加熱される加熱器２０と、を備える。炭化炉は、一端側上部にバイオマス原料の供給部３１を有し、他端側下部に炭化体の排出部３２を有する室３０と、供給部から供給されたバイオマス原料を排出部へ移動しつつ平坦化する傾斜可動火格子４０と、傾斜可動火格子に供給されたバイオマス原料を着火する着火バーナー５０と、少なくとも傾斜可動火格子の下方側から該傾斜可動火格子上のバイオマス原料に空気を供給する空気供給手段６０と、バイオマス原料の完全燃焼を抑制すべく傾斜可動火格子を冷却する冷却手段７０と、を具備する。【選択図】図１

Description

この発明は、バイオマス炭化炉を備える加熱装置に関するもので、更に詳細には、例えば籾殻や木屑等の粉粒状のバイオマス原料を炭化して肥料用の炭化体を生成する炭化炉を備える加熱装置に関するものである。ここで、肥料とは作物の生長を促進させる物質であり、土壌改良資材も含む意味である。

近年、地球温暖化防止や資源の有効利用を図る観点から、再生可能な、生物由来の有機性資源であるバイオマス原料の活用が推進されている。

従来では、固形バイオマス又は石炭を燃料にして、高温で燃焼発熱して蒸気を生成する蒸気ボイラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、木質，草木，繊維質及びこれらの加工物等を加熱炭化して得られた炭をボイラの燃料にして、ボイラにより得られた蒸気や温水の発熱を農業や養殖用に利用した熱利用システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、籾摺り作業にて生じた籾殻を、筒状に形成された籾殻炭化容体に投入して、炭化処理した後、籾殻炭の導出を連続的に行う籾殻炭化装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１２−５７９２６号公報（特許請求の範囲、図１）特開２００８−２１４５０４号公報（特許請求の範囲、図１）特開２００３−２０１４８２号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、特許文献１に記載のものは、バイオマス燃料をいかに高温で燃焼発熱させ、その熱を高率の交換熱に転換させる技術であり、バイオマス原料は完全燃焼されて、炭化されることがなく、肥料に寄与することができない。

また、特許文献２に記載のものは、炭化炉にて生成された炭をボイラの燃料に利用する技術であり、特許文献１に記載のものと同様に、バイオマス原料は完全燃焼されて、肥料に寄与することができない。

一方、特許文献３に記載のものは、籾殻を炭化するため、肥料に供することができる。しかし、特許文献３に記載のものは、筒状に形成された籾殻炭化容体が自転回動することで籾殻は籾殻炭化容体内で回動されて炭化処理される構造であり、籾殻を炭化処理する際の発熱の利用については言及されていない。

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、バイオマス原料を完全燃焼させずに連続的に炭化処理して肥料用の炭化体（炭）を生成すると共に、炭化処理の際の発熱を利用して温水又は蒸気を生成できるようにしたバイオマス炭化炉を備える加熱装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明のバイオマス炭化炉を備える加熱装置は、籾殻、木屑等の粉粒状のバイオマス原料を炭化して肥料用の炭化体を生成する炭化炉と、上記炭化炉の上部に設置され、炭化炉の発熱により加熱される、被加熱水の流入口と流出口を有する熱交換管を備える加熱器と、を備え、上記炭化炉は、一端側上部に上記バイオマス原料の供給部を有し、他端側下部に上記炭化体の排出部を有する室と、上記供給部から供給された上記バイオマス原料を上記排出部へ移動しつつ平坦化する傾斜可動火格子と、上記傾斜可動火格子に供給された上記バイオマス原料を着火する着火バーナーと、少なくとも上記傾斜可動火格子の下方側から該傾斜可動火格子上の上記バイオマス原料に空気を供給する空気供給手段と、上記バイオマス原料の完全燃焼を抑制すべく上記傾斜可動火格子を冷却する冷却手段と、を具備し、上記傾斜可動火格子は、傾斜方向に沿って配列され、隣接同士が移動可能に重なる複数のストーカ板からなる複数のストーカ板群を互いに平行に配列してなり、上記ストーカ板群の隣接するストーカ板は、往復移動機構によって相反方向に往復移動可能に形成され、かつ、ストーカ板は、傾斜下方側の先端部に、隣接するストーカ板と協働して上記空気供給手段から供給される空気の流通口を形成する凹凸部を設けてなり、上記往復移動機構は、上記ストーカ板の傾斜上方側の下面に設けられた拡開テーパ状の下向き凹部を枢支する揺動板と、該揺動板の下端に一体に設けられる回動軸と、上記ストーカ板群の偶数列の上記ストーカ板を枢支する上記揺動板と一体の上記回動軸同士を連結する第１のリンクプレートと、上記ストーカ板群の傾斜最下端を除く奇数列の上記ストーカ板を枢支する上記揺動板と一体の上記回動軸同士を連結する第２のリンクプレートと、上記第１のリンクプレートを進退移動する第１の駆動シリンダと、上記第２のリンクプレートを進退移動する第２の駆動シリンダと、を具備してなり、上記回動軸を中空パイプにて形成すると共に、中空部内に冷却手段から供給される冷媒の流通路を形成してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、粉粒状のバイオマス原料を供給部から炭化炉の室内に配設された傾斜可動火格子の上端部に供給し、着火バーナーによって着火して火種を作った状態で、傾斜可動火格子の可動によってバイオマス原料が下方の排出部側に向かって移動しつつ平坦化される。この際、空気供給手段から少なくとも傾斜可動火格子の下方側から該傾斜可動火格子上のバイオマス原料に空気が供給され、また、冷却手段によって傾斜可動火格子がバイオマス原料の完全燃焼を抑制する温度に冷却されることにより、バイオマス原料が連続的に炭化処理されて炭を生成することができる。また、バイオマス原料の炭化処理の際に発生した発熱によって上部の加熱器を加熱することができる。

この場合、上記凹凸部は、上記ストーカ板の幅方向に沿って互いに平行に複数設けられるのが好ましい（請求項２）。

また、請求項１に記載の発明によれば、複数配列されて傾斜可動火格子を構成する各ストーカ板群の隣接するストーカ板同士が相反方向に往復移動することで、バイオマス原料に振動を与えて均一に平坦化することができると共に、バイオマス原料を円滑に移動することができる。また、ストーカ板の傾斜下方側の先端部に、隣接するストーカ板と協働して空気供給手段から供給される空気の流通口を形成する凹凸部を設けることにより、傾斜可動火格子上のバイオマス原料に均一に空気を供給することができる。この場合、凹凸部を、ストーカ板の幅方向に沿って互いに平行に複数設けることにより、傾斜可動火格子上のバイオマス原料に供給される空気の流れを整流化することができ、更に均一に供給することができる。

また、この発明において、上記ストーカ板群は互いに隙間をおいて配列されている方が好ましい（請求項３）。

このように構成することにより、隣接するストーカ板群の隙間を介して傾斜可動火格子上のバイオマス原料に空気を均一に流すことができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、第１の駆動シリンダ及び第２の駆動シリンダの駆動によって、複数配列された複数のストーカ板群における隣接するストーカ板を相反方向に同時に往復移動することができる。また、ストーカ板の往復移動機構を構成する揺動板と一体の回動軸を中空パイプにて形成すると共に、中空部内に冷却手段から供給される冷媒の流通路を形成することにより、傾斜可動火格子の冷却すなわちバイオマス原料の完全燃焼を抑制する温度の維持を確実に行うことができる。更に、ストーカ板の傾斜上方側の下面に設けられた拡開テーパ状の下向き凹部を揺動板によって枢支する構造とすることによって、ストーカ板の取り付け、取り外しが可能となり、破損したストーカ板の交換を容易にすることができる。

また、この発明において、上記ストーカ板は、傾斜上方側に平坦部が形成され、該平坦部の傾斜下方側に下り勾配の傾斜部が形成され、かつ、上記平坦部及び傾斜部の両側辺に起立壁が形成されるのが好ましい（請求項４）。

このように構成することにより、各ストーカ板上のバイオマス原料の移動速度を遅い状態から速い状態に変化させて移動することで、バイオマス原料が密集するのを防止して、平均化させることができる。また、平坦部及び傾斜部の両側辺に起立壁を形成することにより、バイオマス原料の燃え殻や付着水が隙間から落下するのを防止することができ、また、バイオマス原料を起立壁に沿って移動させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオマス炭化炉を備える加熱装置において、上記室の天井部に、上記傾斜可動火格子の上方領域を上記バイオマス原料の供給部側の昇温領域と、上記炭化体の排出部側の炭化領域とに区画する区画壁が設けられると共に、上記炭化体の排出部側の上記天井部に、排気ガスを上記加熱器側へ流通する通気口が設けられ、上記空気供給手段は、送風機と、該送風機に接続され、少なくとも上記昇温領域及び炭化領域における上記傾斜可動火格子の下方側に空気を送風する複数の送風管路と、上記各送風管路に介設される風量調整用ダンパと、を具備し、上記風量調整用ダンパは、上記炭化領域における上記炭化体の温度を検出する温度センサの測定値に基づいて調整可能に形成されている、ことを特徴とする。

このように構成することにより、送風機から傾斜可動火格子の昇温領域側と炭化領域側に送風される空気量を調整して、バイオマス原料の炭化温度を最適な温度例えば６００℃±２０℃に制御することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、炭化炉での発熱によって熱交換管内を流れる被加熱水を効率よく加熱することができ、加熱水又は蒸気を流出口から排出することができる。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。

バイオマス原料を完全燃焼させずに連続的に炭化処理して炭を生成すると共に、炭化処理の際の発熱を利用して温水又は蒸気を生成することができる。したがって、バイオマス原料から肥料（土壌改良物質を含む）を生成することができると共に、炭化処理の際の発熱によって加熱器を加熱して生成された温水又は蒸気を温室や施設等の暖房システムに利用することができる。

この発明に係る炭化炉を備える加熱装置の要部を断面で示す側面図である。上記炭化炉を備える加熱装置の平面図である。この発明における傾斜可動火格子の要部を示す断面図である。上記傾斜可動火格子の要部拡大断面図（ａ）及び（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図（ｂ）である。上記傾斜可動火格子の正面断面図（ａ）及び（ａ）のII部拡大図（ｂ）である。この発明におけるストーカ板の往復移動機構の第１の駆動シリンダによる揺動動作を示す概略側面図である。この発明におけるストーカ板の往復移動機構の第２の駆動シリンダによる揺動動作を示す概略側面図である。隣接するストーカ板の往復移動状態を示す概略側面図である。この発明におけるストーカ板の動作状態及び空気の流通状態を示す要部斜視図である。この発明におけるストーカ板の上方斜視図（ａ）及び下方斜視図（ｂ）である。この発明における冷却手段の冷却状態の一例を示す概略平面図である。この発明における冷媒供給管路と回動軸の流通路とを接続するスイベルジョイントの一例を示す断面図である。

次に、この発明に係る炭化炉を備える加熱装置について、添付図面を参照して詳細に説明する。

上記炭化炉を備える加熱装置は、籾殻、木屑等の粉粒状のバイオマス原料Ｂを炭化して肥料を生成する炭化炉１０と、炭化炉１０の上部に設置され、炭化炉１０の発熱により加熱される加熱器２０と、を備えている。

この場合、加熱器２０は、被加熱水の流入口２１と流出口２２を有する熱交換管２３を具備している。流入口２１は、図示しない供給管路を介して被加熱水供給源（図示せず）に接続され、流出口２２には、図示しない排出管路を介して例えば温室の暖房用配管（図示せず）が接続される。また、加熱器２０には、熱交換管２３部に対して左右に対峙する位置に、第１の排気通路部２４と第２の排気通路部２５が連通されており、第１の排気通路部２４は、後述する炭化炉１０の室３０の天井部３０ｃに設けられた通気口３５と連通し、その略中間部に、排気流入部２７ａと排気流出部２７ｂを仕切る仕切板２６が設けられている。また、排気流出部２７ｂには連通管路２８を介してサイクロン６４が接続されている。

このように構成される加熱器２０において、炭化炉１０の室３０から排出される排気ガスが第１の排気通路部２４の排気流入部２７ａ内に流入して熱交換管２３間の空間を介して第２の排気通路部２５に流れた後、第２の排気通路部２５から熱交換管２３間の空間を介して第１の排気通路部２４の排気流出部２７ｂに流れる。これにより、排気ガスと熱交換管２３内を流れる被加熱水が熱交換される。なお、排気流出部２７ｂに流れた排気ガスは連通管路２８を介してサイクロン６４に流れて外部に排出される。

炭化炉１０は、一端側上部にバイオマス原料の供給部３１を有し、他端側下部に炭化体の排出部３２を有する室３０と、供給部３１から供給されたバイオマス原料Ｂを排出部３２へ移動しつつ平坦化する傾斜可動火格子４０と、傾斜可動火格子４０に供給されたバイオマス原料Ｂを着火する着火バーナー５０と、少なくとも傾斜可動火格子４０の下方側から該傾斜可動火格子４０上のバイオマス原料に空気を供給する空気供給手段６０と、バイオマス原料の完全燃焼を抑制すべく傾斜可動火格子４０を冷却する冷却手段７０と、を具備する。

上記室３０は、断熱材で形成される床部３０ａ、側壁部３０ｂ及び天井部３０ｃで構成されており、天井部３０ｃには、図１に示すように、傾斜可動火格子４０の上方領域をバイオマス原料Ｂの供給部３１側の昇温領域１１と、炭化体の排出部３２側の炭化領域１２とに区画する区画壁３０ｄが設けられると共に、炭化体の排出部３２側の天井部３０ｃに、排気ガスを加熱器２０側へ流通する通気口３５が設けられている。

供給部３１は、炭化炉１０（室３０）の一端側（図１において右側）上部に設けられた供給口３１ａに接続する矩形状のホッパにて構成されている。供給部３１には、２基の投入スクリュウコンベア３１ｂを介して図示しないバイオマス原料貯留部に接続されており、２基の投入スクリュウコンベア３１ｂによってバイオマス原料Ｂの定量が供給部３１に供給されるようになっている。

排出部３２は、傾斜可動火格子４０の傾斜最下端の下方位置に配設されて炭化炉１０の側壁部３４に設けられた開口３２ａを介して炭化炉１０の外部に突出する排出用スクリュウコンベアにて形成されている。

傾斜可動火格子４０は、図１，図３ないし図９に示すように、傾斜方向に沿って配列され、隣接同士が移動可能に重なる複数（図面では８個の場合を示す）のストーカ板４１からなる複数のストーカ板群４２を互いに平行に配列してなる。

ストーカ板群４２の隣接するストーカ板４１は、往復移動機構８０によって相反方向に往復移動可能に形成され、かつ、ストーカ板４１は、傾斜下方側の先端部に、隣接するストーカ板４１と協働して空気供給手段６０から供給される空気の流通口４３を形成する凹凸部４４が設けられている。凹凸部４４は、図４（ｂ）に示すように、ストーカ板４１の幅方向に沿って互いに平行に複数設けられている。また、ストーカ板群４２は互いに隙間４５をおいて配列されている。

この場合、ストーカ板４１は例えばステンレス鋼製鋳物にて形成されており、図１０に示すように、傾斜上方側に平坦部４１ａが形成され、該平坦部４１ａの傾斜下方側に下り勾配の傾斜部４１ｂが形成されている。また、平坦部４１ａ及び傾斜部４１ｂの両側辺に起立壁４１ｃが形成されている。なお、平坦部４１ａの端部下面における両側部には、後述する拡開テーパ状の下向き凹部４１ｄが設けられている。また、傾斜部４１ｂの先端に上記凹凸部４４が形成されている。

一方、往復移動機構８０は、ストーカ板４１の傾斜上方側の下面に設けられた拡開テーパ状の下向き凹部４１ｄを枢支する揺動板８１と、該揺動板８１の下端に一体に設けられる中空パイプからなる回動軸８２と、ストーカ板群４２の偶数列のストーカ板４１（４１₂，４１₄，４１₆，４１₈）を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２の長手方向端部に延在する回動部８２ａ同士を、連結リンク８３を介して連結する第１のリンクプレート８４ａと、ストーカ板群４２の傾斜最下端を除く奇数列のストーカ板４１（４１₃，４１₅，４１₇）を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２の回動部８２ａ同士を、連結リンク８３を介して連結する第２のリンクプレート８４ｂと、第１のリンクプレート８４ａに第１の駆動リンク８５ａを介して連結され、第１のリンクプレート８４ａを長手方向に進退移動する第１の駆動シリンダ８６ａと、第２のリンクプレート８４ｂに第２の駆動リンク８５ｂを介して連結され、第２のリンクプレート８４ｂを長手方向に進退移動する第２の駆動シリンダ８６ｂと、を具備している。なお、回動部８２ａは軸受け８８によって回転自在に支承されている。また、第１及び第２の駆動シリンダ８６ａ，８６ｂは、例えば油圧式シリンダにて形成されている。なお、傾斜最下端の第１列のストーカ板４１₁の先端部は固定ブロック４６によって固定支持されている。

上記のように構成される往復移動機構８０の動作態様について図６，図７及び図８を参照して説明する。

＜停止状態＞
図６（ａ），図７（ａ）に示すように、第１の駆動シリンダ８６ａのピストンロッド８６ｃと第２の駆動シリンダ８６ｂのピストンロッド８６ｄは中立の状態となっており、揺動板８１及び連結リンク８３は第１及び第２のリンクプレート８４ａ，８４ｂに対してそれぞれ直交状に位置している。

＜作動状態＞
作動時には、第１の駆動シリンダ８６ａは、ピストンロッド８６ｃの収縮・伸張動作を繰り返す一方、第２の駆動シリンダ８６ｂは、第１の駆動シリンダ８６ａとは逆に、ピストンロッド８６ｄの伸張・収縮動作を繰り返す。

すなわち、第１の駆動シリンダ８６ａのピストンロッド８６ｃが収縮して第１のリンクプレート８４ａを後退すると、これに伴って連結リンク８３を介して回動軸８２及び揺動板８１が図６において時計方向に回動し、ストーカ板４１₂，４１₄，４１₆，４１₈を図６，図８において右方向に移動する（図６（ｂ），図８（ａ）参照）。また、第１の駆動シリンダ８６ａのピストンロッド８６ｃが伸張して第１のリンクプレート８４ａを前進すると、これに伴って連結リンク８３を介して回動軸８２及び揺動板８１が図６において反時計方向に回動し、ストーカ板４１₂，４１₄，４１₆，４１₈を図６，図８において左方向に移動する（図６（ｃ），図８（ｂ）参照）。

一方、第２の駆動シリンダ８６ｂのピストンロッド８６ｄが伸張して第２のリンクプレート８４ｂを前進すると、これに伴って連結リンク８３を介して回動軸８２及び揺動板８１が図７において時計方向（図６において反時計方向）に回動し、ストーカ板４１₃，４１₅，４１₇を図７において右方向（図６，図８において左方向）に移動する（図７（ｂ），図８（ａ）参照）。また、第２の駆動シリンダ８６ｂのピストンロッド８６ｄが収縮して第２のリンクプレート８４ｂを後退すると、これに伴って連結リンク８３を介して回動軸８２及び揺動板８１が図７において反時計方向（図６において時計方向）に回動し、ストーカ板４１₃，４１₅，４１₇を図７において左方向（図６，図８において右方向）に移動する（図７（ｃ），図８（ｂ）参照）。

上記のように作動時には、偶数列のストーカ板４１₂，４１₄，４１₆，４１₈と奇数列のストーカ板４１₃，４１₅，４１₇は相反方向に移動するので、これらストーカ板４１₂〜４１₈からなるストーカ板群４２上のバイオマス原料Ｂは傾斜方向に沿って移動しつつ振動が与えられて表面が均一に平坦化されると共に、バイオマス原料Ｂの移動が円滑になる。

上記空気供給手段６０は、図１に示すように、炭化炉１０の室３０におけるバイオマス原料Ｂの供給部３１が位置する側壁部３４の下部に設置される送風機６２と、該送風機６２と上記昇温領域１１及び炭化領域１２における傾斜可動火格子４０の下方側にそれぞれ設けられた第１の供給チャンバ６１ａ及び第２の供給チャンバ６１ｂにそれぞれ接続する第１の送風管路６１ｃ及び第２の送風管路６１ｄと、第１の送風管路６１ｃ及び第２の送風管路６１ｄにそれぞれ介設される風量調整用ダンパ６１ｅ，６１ｆと、を具備している。この場合、風量調整用ダンパ６１ｅ，６１ｆは、炭化領域１２における炭化体の温度を検出する温度センサＳの測定値に基づいて調整可能に形成されている。これにより、作業者は、温度センサＳによって検出された炭化領域１２における炭化体の温度を監視して、風量調整用ダンパ６１ｅ，６１ｆを操作して、バイオマス原料Ｂの炭化温度が最適な温度になるように空気量を調整することができる。

このように構成することにより、送風機６２から傾斜可動火格子４０の昇温領域１１側と炭化領域１２側に送風される空気量を調整、つまり、昇温領域１１側に送風される空気量を多くして昇温領域１１側の温度を高温にし、炭化領域１２側に送風される空気量を、昇温領域１１側に送風される空気量より少なくして低温にすることで、バイオマス原料Ｂの炭化温度を最適な温度例えば６００℃±２０℃に制御することができる。

また、送風機６２の送風側には一対の送風管路６３が分岐され、室３０の正面及び裏面側の側壁部３０ｂの上部すなわち傾斜可動火格子４０の傾斜上端側の上方位置に設けられた給気口６１Ａに接続されている。これにより、送風機６２から供給される空気が給気口６１Ａをして傾斜可動火格子４０の傾斜上端側に供給（流通）される。

次に、冷却手段７０について説明する。冷却手段７０は、冷媒である水（以下に冷媒水という）を、各ストーカ板４１を枢支する揺動板と一体の中空パイプからなる回動軸８２及び回動部８２ａの流通路８７に流通させて、傾斜可動火格子４０の温度をバイオマス原料Ｂが完全燃焼しない温度例えば６００℃±２０℃に抑制するように構成されている。

例えば、図１及び図１１に示すように、冷却手段７０は、冷媒水の供給源９０と傾斜可動火格子４０の傾斜最下端のストーカ板４１を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２及び回動部８２ａに設けられた流通路８７を接続する冷媒供給管路９１と、隣接するストーカ板４１を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２及び回動部８２ａに設けられた流通路８７の端部同士をそれぞれ接続する連結管路９２と、傾斜可動火格子４０の傾斜最上端のストーカ板４１を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２及び回動部８２ａに設けられた流通路８７と冷媒供給管路９１とを切換バルブＶａを介して接続する戻り管路９３とを具備する。この場合、冷媒供給管路９１にはポンプＰと開閉バルブＶｂが介設され、戻り管路９３にはトラップタンク９４が介設されている。なお、トラップタンク９４にはドレインバルブＶｃを介設したドレイン管路９５が接続されている。

上記のように構成される冷却手段７０において、冷媒供給管路９１，連結管路９２及び戻り管路９３と流通路８７の接続部には、それぞれスイベルジョイント１００が介設されている。ここでは、冷媒供給管路９１と回動軸８２の回動部８２ａに設けられた流通路８７との接続部を代表してスイベルジョイント１００の構造について説明する。スイベルジョイント１００は、図１２に示すように、エルボ状の本体１０１の一方の端部に、冷媒供給管路９１と接続する第１の連通口１０２を設け、他方の端部に、回動軸８２及び回動部８２ａの流通路８７と接続する第２の連通口１０３を設けてなる。第１の連通口１０２には、冷媒供給管路９１に設けられた雄ねじ部９１ａとねじ結合する雌ねじ部１０４が設けられている。この構造に代えて、第１の連通口１０２の外周部に雄ねじを設け、冷媒供給管路９１に連結されるカプラ（図示せず）に設けられた雌ねじ部をねじ結合させるようにしてもよい。また、第２の連通口１０３には回動軸８２回動部８２ａを嵌挿する連通路１０５が延在し、連通路１０５内に嵌挿される回動軸８２の回動部８２ａとの間には２条の鋼球列を有するベアリング１０６が介在されてスイベルジョイント１００と回動軸８２とが相対的に回動自在に形成されている。また、連通路１０５内に嵌挿される回動部８２ａの先端部と基端部にはそれぞれ周溝１０７が設けられており、これら周溝１０７内にパッキン１０８が介在されて、冷媒供給管路９１と回動軸８２の接続部の気水密が維持されている。なお、ベアリング１０６の２条の鋼球列間には図示しないグリース供給口から供給されるグリースが充填されている。

なお、上記スイベルジョイント１００は一例であって、回動軸８２が回動自在であって、気水密に接続されていればその他の構造であってもよい。

上記のように構成される冷却手段７０によれば、ポンプＰの駆動によって、冷媒水供給源９０から供給される冷媒水を、傾斜可動火格子４０を構成する各ストーカ板群４２のストーカ板４１を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２に設けられた流通路８７に蛇行させて流通することによって、傾斜可動火格子４０の温度をバイオマス原料Ｂが完全燃焼しない温度例えば６００℃±２０℃に抑制することができる。

また、傾斜可動火格子４０の冷却に供された冷媒水はトラップタンク９４に貯留された後、ドレイン管路９５から外部に排出されるか、冷媒供給管路９１に戻されて再度、傾斜可動火格子４０の冷却に供される。

上記実施形態のバイオマス炭化炉を備える加熱装置によれば、粉粒状のバイオマス原料Ｂを供給部３１から炭化炉１０の室３０内に配設された傾斜可動火格子４０の上端部に供給し、着火バーナー５０によって着火して火種を作った状態で、傾斜可動火格子４０の可動、すなわちストーカ板群４２を構成する隣接するストーカ板４１同士が相反方向に移動してバイオマス原料Ｂに振動を与えることによって、バイオマス原料Ｂが下方の排出部側に向かって移動しつつ平坦化される。この際、空気供給手段６０から少なくとも傾斜可動火格子４０の下方側から該傾斜可動火格子４０上のバイオマス原料Ｂに空気が供給され、また、冷却手段７０によって傾斜可動火格子４０がバイオマス原料Ｂの完全燃焼を抑制する温度に冷却されることにより、バイオマス原料Ｂが連続的に炭化処理されて肥料用の炭化体（炭）を生成することができる。

また、ストーカ板４１の傾斜下方側の先端部に、隣接するストーカ板４１と協働して空気供給手段６０から供給される空気の流通口を形成する凹凸部４４を設けることにより、傾斜可動火格子４０上のバイオマス原料に均一に空気を供給することができる。この場合、凹凸部４４を、ストーカ板４１の幅方向に沿って互いに平行に複数設けることにより、傾斜可動火格子４０上のバイオマス原料Ｂに供給される空気の流れを整流化することができ、更に均一に供給することができる。

また、ストーカ板群４２は互いに隙間４５をおいて配列されているので、隣接するストーカ板群４２の隙間４５を介して傾斜可動火格子４０上のバイオマス原料Ｂに空気を均一に流すことができる。

また、室３０の天井部３０ｃに、傾斜可動火格子４０の上方領域をバイオマス原料Ｂの供給部３１側の昇温領域１１と、炭化体の排出部３２側の炭化領域１２とに区画する区画壁３０ｄを設けると共に、炭化体の排出部３２側の天井部３０ｃに、排気ガスを加熱器２０側へ流通する通気口３５を設け、空気供給手段６０は、送風機６２と、該送風機６２に接続され、少なくとも昇温領域１１及び炭化領域１２における傾斜可動火格子４０の下方側に空気を送風する第１及び第２の送風管路６１ｃ，６１ｄと、各送風管路６１ｃ，６１ｄに介設される風量調整用ダンパ６１ｅ，６１ｆと、を具備し、風量調整用ダンパ６１ｅ，６１ｆを、炭化領域１２における炭化体の温度を検出する温度センサＳの測定値に基づいて調整可能に形成することにより、送風機６２から傾斜可動火格子４０の昇温領域１１側と炭化領域１２側に送風される空気量を調整して、バイオマス原料Ｂの炭化温度を最適な温度例えば６００℃±２０℃に制御することができる。

また、ストーカ板の往復移動機構を構成する揺動板８１と一体の回動軸８２を中空パイプにて形成すると共に、中空部内に冷却手段７０から供給される冷媒である水の流通路８７を形成することにより、傾斜可動火格子４０の冷却すなわちバイオマス原料Ｂの完全燃焼を抑制する温度の維持を確実に行うことができる。更に、ストーカ板４１の傾斜上方側の下面に設けられた拡開テーパ状の下向き凹部４１ｄを揺動板８１によって枢支する構造とすることによって、ストーカ板４１の取り付け、取り外しが可能となり、破損したストーカ板４１の交換を容易にすることができる。

また、ストーカ板４１は、傾斜上方側に平坦部４１ａが形成され、該平坦部４１ａの傾斜下方側に下り勾配の傾斜部４１ｂが形成され、かつ、平坦部４１ａ及び傾斜部４１ｂの両側辺に起立壁４１ｃが形成されることにより、各ストーカ板４１上のバイオマス原料Ｂの移動速度を遅い状態から速い状態に変化させて移動することができ、バイオマス原料Ｂが密集するのを防止して、平均化させることができる。また、平坦部４１ａ及び傾斜部４１ｂの両側辺に起立壁４１ｃを形成することにより、バイオマス原料Ｂの燃え殻や付着水が隙間４５から落下するのを防止することができ、また、バイオマス原料Ｂを起立壁４１ｃに沿って移動させることができる。

なお、上記実施形態では、送風機６２から昇温領域１１と炭化領域１２における傾斜可動火格子４０の下方側にそれぞれ設けられた第１の供給チャンバ６１ａと第２の供給チャンバ６１ｂの２系統に空気を送風する場合について説明したが、少なくとも昇温領域１１と炭化領域１２における傾斜可動火格子４０の下方側に空気を送風できれば、２以外の複数例えば傾斜可動火格子４０の下方側に設けられる３つの供給チャンバに送風機６２から空気を送風し、各送風管路に介設された風量調整用ダンパを調整するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、冷却手段７０が水冷媒供給管路９１，連結管路及び戻り管路９３と全ての回動軸８２に設けられた連通路１０５とを接続して、傾斜可動火格子４０を冷却する場合について説明したが、必ずしもこのような構造とする必要はない。例えば、傾斜可動火格子４０を構成する任意のストーカ板４１を枢支する揺動板８１と一体の回動軸８２に設けられた流通路８７に冷媒である水を供給して傾斜可動火格子４０を冷却するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、冷却手段７０に用いられた冷媒水を循環供給又は外部に排出していたが、冷却に供した冷媒水を加熱器２０の被加熱水に利用してもよい。

Ｂバイオマス原料
１０炭化炉
２０加熱器
２１流入口
２２流出口
２３熱交換管
３０室
３０ｄ区画壁
３１供給部
３２排出部
３５通気口
４０傾斜可動火格子
４１ストーカ板
４１ａ平坦部
４１ｂ傾斜部
４１ｃ起立壁
４１ｄ下向き凹部
４２ストーカ板群
４３流通口
４４凹凸部
４５隙間
５０着火バーナー
６０空気供給手段
６１ｃ，６１ｄ送風管路
６１ｅ，６１ｆ風量調整用ダンパ
Ｓ温度センサ
６２送風機
７０冷却手段
８０往復移動機構
８１揺動板
８２回動軸
８３連結リンク
８４ａ第１のリンクプレート
８４ｂ第２のリンクプレート
８５ａ第１の駆動リンク
８５ｂ第２の駆動リンク
８６ａ第１の駆動シリンダ
８６ｂ第２の駆動シリンダ
９０冷媒水供給源
９１冷媒供給管路
９２連結管路
９３戻り管路

Claims

籾殻、木屑等の粉粒状のバイオマス原料を炭化して肥料用の炭化体を生成する炭化炉と、
上記炭化炉の上部に設置され、炭化炉の発熱により加熱される、被加熱水の流入口と流出口を有する熱交換管を備える加熱器と、を備え、
上記炭化炉は、
一端側上部に上記バイオマス原料の供給部を有し、他端側下部に上記炭化体の排出部を有する室と、
上記供給部から供給された上記バイオマス原料を上記排出部へ移動しつつ平坦化する傾斜可動火格子と、
上記傾斜可動火格子に供給された上記バイオマス原料を着火する着火バーナーと、
少なくとも上記傾斜可動火格子の下方側から該傾斜可動火格子上の上記バイオマス原料に空気を供給する空気供給手段と、
上記バイオマス原料の完全燃焼を抑制すべく上記傾斜可動火格子を冷却する冷却手段と、を具備し、
上記傾斜可動火格子は、傾斜方向に沿って配列され、隣接同士が移動可能に重なる複数のストーカ板からなる複数のストーカ板群を互いに平行に配列してなり、
上記ストーカ板群の隣接するストーカ板は、往復移動機構によって相反方向に往復移動可能に形成され、かつ、ストーカ板は、傾斜下方側の先端部に、隣接するストーカ板と協働して上記空気供給手段から供給される空気の流通口を形成する凹凸部を設けてなり、
上記往復移動機構は、上記ストーカ板の傾斜上方側の下面に設けられた拡開テーパ状の下向き凹部を枢支する揺動板と、該揺動板の下端に一体に設けられる回動軸と、上記ストーカ板群の偶数列の上記ストーカ板を枢支する上記揺動板と一体の上記回動軸同士を連結する第１のリンクプレートと、上記ストーカ板群の傾斜最下端を除く奇数列の上記ストーカ板を枢支する上記揺動板と一体の上記回動軸同士を連結する第２のリンクプレートと、上記第１のリンクプレートを進退移動する第１の駆動シリンダと、上記第２のリンクプレートを進退移動する第２の駆動シリンダと、を具備してなり、上記回動軸を中空パイプにて形成すると共に、中空部内に冷却手段から供給される冷媒の流通路を形成してなる、ことを特徴とするバイオマス炭化炉を備える加熱装置。
請求項１に記載のバイオマス炭化炉を備える加熱装置において、
上記凹凸部は、上記ストーカ板の幅方向に沿って互いに平行に複数設けられている、ことを特徴とするバイオマス炭化炉を備える加熱装置。
請求項１又は２に記載のバイオマス炭化炉を備える加熱装置において、
上記ストーカ板群は互いに隙間をおいて配列されている、ことを特徴とするバイオマス炭化炉を備える加熱装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載のバイオマス炭化炉を備える加熱装置において、
上記ストーカ板は、傾斜上方側に平坦部が形成され、該平坦部の傾斜下方側に下り勾配の傾斜部が形成され、かつ、上記平坦部及び傾斜部の両側辺に起立壁が形成される、ことを特徴とするバイオマス炭化炉を備える加熱装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオマス炭化炉を備える加熱装置において、
上記室の天井部に、上記傾斜可動火格子の上方領域を上記バイオマス原料の供給部側の昇温領域と、上記炭化体の排出部側の炭化領域とに区画する区画壁が設けられると共に、上記炭化体の排出部側の上記天井部に、排気ガスを上記加熱器側へ流通する通気口が設けられ、
上記空気供給手段は、送風機と、該送風機に接続され、少なくとも上記昇温領域及び炭化領域における上記傾斜可動火格子の下方側に空気を送風する複数の送風管路と、上記各送風管路に介設される風量調整用ダンパと、を具備し、
上記風量調整用ダンパは、上記炭化領域における上記炭化体の温度を検出する温度センサの測定値に基づいて調整可能に形成されている、ことを特徴とするバイオマス炭化炉を備える加熱装置。