JP6638954B2

JP6638954B2 - 植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置

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Publication number: JP6638954B2
Application number: JP2016130985A
Authority: JP
Inventors: 大橋　弘幸; 弘幸大橋; 秀明諸石; 三砂　誠一; 誠一三砂; 純樹能登
Original assignee: OHASHI INC.
Current assignee: OHASHI INC.
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: JP2017223433A

Description

本考案は、特に水分を多く含む含水植物性バイオ燃料の塊状物を破砕して、チップ状にして、混合・乾燥操作において低水分量にする乾燥した後に、燃焼装置からの燃焼ガスによって原料を乾燥処理した燃料によって温水を発生して、ビニールハウス、温室内に温風を供給できるようになっている装置に関する。

貯蔵ホッパー内に回転羽根軸を設けて、水分を多量に含有する収納物の流動性を増しているが、高い粘着性を持つ物質には適性ではなく、回転軸・羽根に張り付き、ケースとの間に物質が挟まり取出しを困難にしている。回転軸が止まる場合がある。これに対して種々提案がある。今で水分の高いバイオマス燃料体については、乾燥時に破砕、掻き出し機において十分な結果が得られていない。

木材は、加工する工程で多量の廃材が発生する。木材の廃材は、木材を削って発生するプレーナー屑、種々の廃材の混合物、ＭＤＦやパーティクルボード等の廃材を粉砕した水分を含む屑、木片や皮を破砕した屑等が多量に発生する。これ等の木質系バイオマスは、焼却して廃棄しているのが実状で、焼却して廃棄するときに発生する熱エネルギーは有効に利用されていない。

一方、天然の木材は、金属やプラスチックでは得られない自然木に独特の美しさと風合いはあるが、未乾燥な状態で使用すると、時間が経過するにしたがって、変形して狂いが発生し、あるいは収縮して隙間ができる等の欠点がある。この欠点は、木材を充分に乾燥して隙間を少なくできる。しかしながら、木材を充分に乾燥するには、長期間にわたって放置するか、あるいは加熱して水分を強制的に除去する必要がある。強制的に水分を除去する方法は、短時間で乾燥できるが、多量の熱エネルギーを消費するので、ランニングコストが高くなる欠点がある。

木材乾燥のランニングコストを低減することを目的として、水分を含有する木質系バイオマスを燃焼させるときに発生する熱エネルギーを有効利用する乾燥方法が開発されている（特許文献１参照）。

この文献では、耐火室の床部に炉、室内中央部に生木の桟積部、室内の適宜箇所に設置した対流送風装置、および室内と木材中心部に配置した温度センサーを有し、炉内に、木屑、解体材あるいは木片等の廃材を燃焼材として入れ、その表面を、プレーナー屑、カンナ屑、樹皮あるいは古紙等の廃材で着火材としてカバーし、そして炉のフタをし、着火後は、排気ダクト等の空気調整により、炉内を不完全燃焼させ、また室温を７５〜８０℃の範囲に調整し、煙および熱風を対流送風装置にて循環させて乾燥対象木材および外気温度に応じ約３〜５日間低温燻煙乾燥し、室内温度と外気温度および木材の中心部温度差が８℃以内になるまで放置する工程からなる木材の燻煙乾燥方法が記載される。

従来より、鶏糞、家畜糞、家庭ゴミなどその他の含水有機廃棄処理物を乾燥処理する外熱式の乾燥炉や焼却炉が知られている。また、乾燥炉と焼却炉を組み合わせて、焼却炉の燃焼排ガスを乾燥炭化炉の熱源として利用する提案もあった。（特許文献１、２、３参照。）

水分を５０％以上含有する植物性廃材は堆肥への利用がほとんどであったが、この高含水植物性廃材に関する乾燥については、燃料での再利用としての燃焼方法の情報は存在していない。とくに植物性廃材の再利用については燃焼として熱源発生、水蒸気発生への利用はほとんど知られていない。

含水木質系バイオマスの発生熱利用方法は、木質系バイオマスを燃焼炉で燃焼し、燃焼する熱エネルギーで水を加熱して温水とするものである。含水木屑の破砕の成形体を含湿バイオマス燃料とした、乾燥−燃焼処理による温水発生装置において、含湿のバイオマス燃料貯蔵部と前記燃料を定量的に供給できる燃料供給部と燃焼部と熱交換式温水発生部と温水貯蔵部とからなる木屑バイオマスを燃料とする連続温水製造装置が提案されている（特許文献４参照）。

温水を用いて、野菜類、穀物類等の植物を土壌栽培する方法において、温度コントロールが比較的に難しい土壌を効率よく均一に加温し、植物の成長を促進する栽培方法を提供するために、温水流通手段を植物の育成区域の下部の土壌の周囲に配置し、土壌の温度を設定範囲内に維持して植物を育成する。温水流通手段は温水循環配管または温水流通溝であり、好ましくは埋設深さが５０〜１５０ｃｍとなるように設置され、温水循環配管を用いた場合は、互いに間隙が少なくなるように設置されることが提案されている（特許文献５参照）。

ペレットストーブの燃焼熱を利用して温水を生成することができる簡易な構成の温水生成装置を提供すると共に、この温水生成装置を用いてビニールハウス内の土壌を加温することができる土壌加温システムを提供するために、温水生成装置は、ペレットストーブのペレットストーブ本体に係合可能に構成され、ペレットストーブ本体から受熱する伝熱面部を有するタンク本体と、タンク本体に設けられ、該タンク本体の内部へ水を導入する給水部と、タンク本体に設けられ、該タンク本体の外部へ温水を排出する排水部とを備えたものが提案されている（特許文献６参照）。

竹林を保有する地域において、従来は化石燃料や電力でまかなっていたビニールハウスや温室等の農業設備で消費するエネルギーを、地域の産物である竹材に転換することにより、その地域における竹林の管理と大気汚染の軽減、エネルギーコストの低減を、自給自足的に実現させるために、竹材を粉砕して竹チップにする竹チップ製造手段と、竹チップ製造手段により製造された竹チップを燃焼させる熱ガス発生燃焼炉と、熱ガス発生燃焼炉により発生した熱風を熱源として用いるビニールハウス等の農業設備とを含む竹バイオマスを使用した農園システム。竹チップは、熱ガス発生燃焼炉に連続的に供給され、ブロワーにより供給される空気を加熱してビニールハウスに温風が供給される。このビニールハウスの培地には、筍皮、若竹、親竹を堆肥化した肥料を使用することにより、竹林からの産物を利用することができるようにしている（特許文献７参照）。

しかし、水分を多量に含むバイオマス燃料での燃焼により、ビニールハウスの暖房に使用しているものは存在していない。

特開平５−１６４３１４号公報特開平６−１５９６３５号公報特開２００２−３５６３１９号公報特開２０１４−３７９５５号公報特開２０１３−１７２６９３号公報特開２０１１−２１８５５号公報特開２００９−１３６２５９号公報

水分５０％以上の高含水の植物性廃材で、粘性の高い塊状廃棄物を処理する場合において、貯蔵ホッパの下部に排出スクリューコンベヤ、押出し用の縦板付コンベヤ、パンコンベヤ、スクレーパコンベヤ等の搬送機での切り出し装置が提案されているが、廃棄物を貯蔵する貯蔵ホッパでは、ホッパ内に多量の塊状物質を堆積させると、熱処理を施す場合に破砕、撹拌・切り出し、掻き出し装置に、物質を排出するための負荷だけでなく、堆積した物質の重量が余分な負荷として加えて、十分な撹拌・排出処理ができないのが現状である。

本発明はこのような水分の多い塊状物で持って、若干の粘性を持つ植物性廃材を燃焼前途中で部分的に乾燥できる乾燥撹拌容器と熱処理装置を持つことが重要である。前記問題点を解決した装置を提供することを課題として、特に５０％以上多量の水分を含有し、塊状状態である植物性廃材を再利用する場合に、粉砕した後十分に均一に近い状態で乾燥できる排熱などの熱風で処理して、処理物が水分を均一に２０％以下にすることなどの熱処理方法によって有効な燃焼原料になる植物性廃材に仕上げることが可能な排ガスによる乾燥を確立して、適度な状態で燃焼に持って行くことができる燃焼装置に仕上げることを目的としている。

とくに、高含水の植物性廃材燃料を燃焼させる時ダイオキシン等の有害物質を発生させる物質が含まれる場合、排気ガスに含まれる有害物質を高温で焼却して消失できない欠点もある。さらにまた、高含水の植物性廃材を特定な状態で燃焼材として使用する必要があるので、水分を多く含有する高含水の植物性廃材燃料を入れることは燃焼炉内の温度を高温に上げることが極めて難しく、またその燃料投入量の制御も難しいとされている。

さらに、以上の文献に記載される方法は、小型の燃焼炉で高含水の植物性廃材を燃焼するときに発生する熱エネルギーを木材の乾燥にのみ使用するので、その他の燃焼、暖房燃料などの用途に有効利用ではできない。水分を多量に含有する高含水の植物性廃材燃料をした小型燃焼炉の提案はほとんどない。

本考案は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。５０％以上の破砕状高含水の植物性廃材燃料を燃焼して発生する熱エネルギーを有効に利用して燃焼前に、植物性廃材チップを乾燥して燃料にする、高含水の植物性廃材を極めて経済的に乾燥して燃料として利用できることに加えて、含水高含水の植物性廃材を乾燥して理想的な温度に制御しながら、燃料用チップからできる高含水の植物性廃材燃料の発生熱利用方法を提供することにある。

また、高含水の植物性廃材を燃焼するときに発生する熱エネルギーが減少して、燃料として有効利用して農業用ビニールハウス内の植物を栽培する温室の温度をコントロールして、理想的な環境に加温できる高含水の植物性廃材の発生熱利用方法、水蒸気発生装置を提供することにある。

また、従来装置は、高含水の植物性廃材燃料は水分が多くて、また粘性の高い塊状物でもあるので、処理に多大な化石燃料の費用を要している。含水している高含水の植物性廃材燃料を乾燥して、温室、ビニールハウスなどの暖房の燃料に利用を検討されているが、十分な方法、装置、および水蒸気発生システム、及び暖房システムは提供されていない。

本考案者は、高含水のキノコ廃菌床体燃料より一層の省資源化と無公害化（環境保全）に寄与するために、チップの形状の高含水の植物性廃材を系内の予熱で乾燥して、有効な高含水の植物性廃材燃料としての熱源を循環させながら農業施設の温水の燃料にするためのシステム開発をおこなうことを目的にしている。

３５重量％以下の水分を含有している含水植物性バイオ燃料を燃料とした温風・温水発生装置において、５〜５０ｍｍに整粒されたチップ状にした含水植物性バイオ燃料を投入する破砕機付原料貯蔵槽と、前記破砕機付原料貯蔵槽から供給されたチップ状含水植物性バイオ燃料を搬送する羽根付きＺ型コンベア部と、当該燃料を燃焼炉の頭頂の投入口から粉砕機を経由して投入されて、炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させる燃焼炉部と、燃焼炉の上下中間位置の炉側面から燃焼ガスを排出させて供給して、水タンク内に燃焼ガスを流通させるパイプを３区分して、水タンク内のパイプを３回通過させるようになっているマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持つ熱交換式温水発生部と、燃焼ガス処理部とからなる燃焼系と、前記熱交換式温水発生部から温水を供給された温水貯蔵部と、供給ポンプ部と配管によって温水が供給されているラジエター式熱交換送風器部と、前記ラジエター式熱交換送風器部に取り付けた樹脂系フイルムの風導管部とからなる温水・送風供給系とからなっていることを特徴とする含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置である。

燃焼系における破砕機付原料貯蔵槽は、貯蔵している含水植物性バイオ燃料を一定量供給しながら、回転ロラーによってチップ状にした含水植物性バイオ燃料の塊状物を一次的粗破砕した後、５〜５０ｍｍに整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を羽根付きＺ型コンベアによって燃焼炉上部の投入口に定量的に搬送して、さらに粉砕器によってチップのブロック状を解砕・整粒して、燃焼炉に定量的供給できるようにしている。

燃焼系における燃焼炉本体は、縦円筒状燃焼部の上部から整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を投入して、燃焼効率を高めるために含水植物性バイオ燃料と空気ノズルからの空気を調節的に供給できるようにして、粉砕して整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させるために、円筒状燃焼部の下部壁面に角度を持って空気吹き込み箇所取り付けた空気吹き込みノズル口を設置して、炉内下部で完全燃焼を行わせて、炉内中央部から上昇した燃焼ガスを燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出して、一方燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、燃焼滓を受け皿から取り出せるような構造になっている。

燃焼系における熱交換式温水発生部は、円筒状形状している前記燃焼炉の上下中間位置にある炉側面から排出された燃焼ガスから、並列して熱交換部になって、前記熱交換部に内部に水タンク内に熱風流通配管部を設置されて、燃焼ガスによって水流との熱交換するために、水タンク内にパイプを多段に設置して、前記燃焼ガスを流通させるマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能であり、５０〜１５０ｍｍφの金属パイプ付交換器を横並列にパイプを空間容積で２０〜６０％横型に取り付けて、水タンク内に燃焼ガスを流通させるパイプを３区分して、タンク内のパイプを３回通過させるようになっている交換機で、その内部に水を１０〜５０ｍ_３／分の流速で供給して、７０〜９０℃の温水を発生することができる温水発生ボイラーになっている。

温水・送風供給系における温水貯蔵部の温水発生ボイラーは、１００〜１０００ｍ_３の容積のビニールハウス、又は温室に対応して使用され、２〜１０ｍ _３温水貯蔵タンク容積にしている。

温水・送風供給系におけるラジエター式熱交換送風器部は、縦４００〜７００ｍｍ、横４００〜７００ｍｍの寸法のラジエター内に温水貯蔵部から６０〜９０℃の温水を入れて、外部から７０〜１００ｍ_３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を発生できるようになっており、前記ラジエター式熱交換送風器部を１００〜１０００ｍ_３の容積のビニールハウスにてハウス室の幅５０００〜８０００ｍｍの間隔内で２台設置するようにしている。

温水・送風供給系における樹脂系フイルムの風導管部は、直径２００〜５００ｍｍの、厚さ５０〜２００μｍの、ビニール系、及びオレフィン系の樹脂フイルムからなる風導管であって、風導管の長さをビニールハウスの長さの１／２〜２／３までにして、途中に熱風が外部に排出できるように１〜５ｍｍの穴部を５〜５０個／ｍに設けて、外部から７０〜１００ｍ_３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を室内に発生できるようにしている。

３５％含水以下の植物性廃材等の原料は、バイオマス原料を有効利用されて、乾燥処理が困難であった原料の粉砕・破砕処理によって、前記の原料を有効に利用できた。植物性バイオマス原料として燃焼装置によって温水、熱水を生成して、安価にビニールハウスの暖房として燃料に活用できる状態になった。

チップ状含水植物性バイオ燃料での温水発生方法は、植物性バイオ燃料を燃焼して発生する熱エネルギーを有効に利用して、含水植物性バイオ燃料を燃焼に適した理想的な高温に制御しながらビニールハウス内の植物を適度に成長させる効果をもっている特長がある。

温水、熱風の発生方法が、植物性バイオマス燃料を燃焼する熱エネルギーを有効利用して水と空気を加熱し、得られた熱水によって温風をビニールハウスに供給することができることである。このように、温水発生などの熱利用方法は、温風を活用しながら植物性バイオマス燃料を効率的に燃焼して、極めて理想的にビニールハウスなどの暖房として可能にしている。

植物性バイオマス燃料による温水の発生方法は、植物性バイオマス燃料を燃焼するときに発生する熱源による熱エネルギーを夜間だけに有効利用して植物を栽培する温室を理想的な環境に加温できる特長がある。とくに、この方法は、燃焼する温水による熱エネルギーの供給とともに、熱源を供給するなどによって、ビニールハウス、温室を加温することに加えて、植物の生育の熱源を供給しながら栽培できることができる。

以上の構成よりなるものであり、植物性バイオマスをチップ状に粉砕化した燃料として、これによれば熱源の発生をもたらし、燃焼機構と熱交換機構とを有しているので、より一層の省資源化と無公害化の推進が図れる。燃料として資源回収できるので産業上の利用価値が大きい。温風などを利用して発生する熱源は、農業用ビニールハウスなどの温室暖房の熱源として使用できるものである。

植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置の全体平面図。植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置の粉砕機付原料定量貯蔵槽、燃焼装置、温水発生装置系統の配置図。植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置の燃焼装置、及び熱交換装置の詳細の図。植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置における温水・送風供給系のラジエター熱交換器の図Ａ：送風機面Ｂ：送風面Ｃ：断面植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置における室内にラジエター熱交換器の設置の図Ａ：ビニールハウス内ラジエター設置Ｂ：ビニールハウス内風導管設置植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置を使用しているビニールハウス内温度変化状態図Ａ：ビニールハウス内の温度変化Ｂ：ビニールハウス内の温度の測定位置Ｃ：ビニールハウス内の測定条件

次に本発明の実施の形態について説明する。
３５重量％以下の水分を含有している含水植物性バイオ燃料を燃料とした温風・温水発生装置において、５〜５０ｍｍに整粒されたチップ状にした含水植物性バイオ燃料を投入する破砕機付原料貯蔵槽と、前記破砕機付原料貯蔵槽から供給されたチップ状含水植物性バイオ燃料を搬送する羽根付きＺ型コンベア部と、当該燃料を燃焼炉の頭頂の投入口から粉砕機を経由して投入されて、炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させる燃焼炉部と、燃焼炉の上下中間位置の炉側面から燃焼ガスを排出させて供給して、水タンク内に燃焼ガスを流通させるパイプを３区分して、水タンク内のパイプを３回通過させるようになっているマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持つ熱交換式温水発生部と、燃焼ガス処理部とからなる燃焼系と、前記熱交換式温水発生部から温水を供給された温水貯蔵部と、供給ポンプ部と配管によって温水が供給されているラジエター式熱交換送風器部と、前記ラジエター式熱交換送風器部に取り付けた樹脂系フイルムの風導管部とからなる温水・送風供給系とからなっていることを特徴とする含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置である。

図２に示すように、１〜５０ｍｍに破砕した、２５重量％の水分を含有している建築廃材チップである含水植物性バイオ燃料を燃料とした燃焼処理による温風・温水発生装置において、図１に示すようにチップ状にした前記含水植物性バイオ燃料を投入する直径１２００ｍｍ、高さ３０００ｍｍの破砕機付原料貯蔵槽に、貯蔵している含水植物性バイオ燃料であるチップ状含水植物性バイオ燃料を一定量供給しながら、回転ロラーによってチップ状にした前記含水植物性バイオ燃料の塊状物を一次的粗破砕した後、１〜３０ｍｍのチップ状破砕物を羽根付きＺ型コンベアによって燃焼炉上部の投入口に定量的に搬送して、さらにバルブロータリー付粉砕器によってチップを解砕・整粒して、燃焼炉に定量的供給した。

図３に示すように燃焼炉本体は、縦型円筒状で内寸７００ｍｍ、外寸１０００ｍｍで、高さ１５００ｍｍであり、縦円筒状燃焼部の上部から含水植物性バイオ燃料の整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を投入して、燃焼効率を高めるために含水植物性バイオ燃料と空気ノズルからの空気を調節的に供給できるようにした。チップ状含水植物性バイオ燃料を炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させて、含水植物性バイオ燃料の投入口の下位での各高さ位には７０箇所に空気吹き込みノズルを取り付けて、その空気風速を５０ｍ／秒で、ノズルの方向を中心点に対して１５°の角度にした。

円筒状燃焼部の下部の空気吹き込み口を設置して、含水植物性バイオ燃料の投入口の下位での各高さ位には７箇所に空気吹き込みノズルを取り付けて、さらに含水植物性バイオ燃料を炉の頭部の投入口の直下には含水植物性バイオ燃料の空気による攪拌のために空気吹き込み箇所取り付けており、燃焼ガスを燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出して、円筒状燃焼部の下部壁面に角度を持って空気吹き込み箇所取り付けた空気吹き込みノズル口を設置して、炉内下部で完全燃焼を行わせて、炉内中央部から上昇した燃焼ガスを燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出した。

燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、燃焼滓を受け皿から取り出せるような構造にした。燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、適宜排除できるような構造になって、空隙目幅を１０ｍｍの格子状であって、前記受け皿上に供給する植物性廃材燃料（建築廃材）に対して空気ノズルからの空気を２５０００Ｌ（空気）／ｋｇ（燃料）で供給して、燃焼滓を受け皿から落下できるようにした。

熱交換式温水発生部は、６０ｍｍφの金属パイプ付交換器を横並列にパイプを空間容積で４０％横型に取り付けて、温水発生タンク内を燃焼ガス流通のパイプを３区分して、タンク内のパイプを３回通過させるようになっている交換機で、その内部に水を１５０Ｌ／分の流速で供給して、８０℃の温水を発生する温水発生ボイラーにした。

前記円筒部の燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出された３５０℃の温度の燃焼ガスから、並列して熱交換部になって、前記熱交換部に内部に水タンク内に熱風流通配管部を設置されて、燃焼ガスによって水流との熱交換するために、水タンク内にパイプを多段に設置して、前記の燃焼ガスを流通させるマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持たせた。６０ｍｍφのパイプを縦型多管に設置して、前記の燃焼ガスを流通させることによるマルチパイプ式熱交換方式で３００℃以上の温度で加熱して、水タンクから供給された水を、熱水にした加熱ボイラー機能であり、前記熱交換された燃焼ガスを、混合乾燥容器に流通させて、燃焼ガス処理部での熱交換機付きマルチサイクロン内で集塵処理して煙突にて排出した。

温水・送風供給系における温水貯蔵部の温水発生ボイラーは、１４００ｍ_３の容積のビニールハウス、に対応して使用され、２ｍ_３温水貯蔵タンク容積にした。

ラジエター式熱交換送風器部は、縦６００ｍｍ、横７００ｍｍの寸法のラジエター内に温水貯蔵部から６５〜８０℃の温水を入れて、外部から９０ｍ_３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を発生できるようになっており、前記ラジエター式熱交換送風器を１４００ｍ_３の容積のビニールハウスにてハウス室の幅７０００ｍｍの間隔内で２台設置した。

樹脂系フイルムの風導管部は、直径４００ｍｍの、厚さ１５０μｍの、ビニール系、の樹脂フイルムからなる風導管であって、風導管の長さをビニールハウスの長さの１／２までにして、１０〜２０℃の温風を室内に発生できるようになった。図６のような温度分布になった。イチゴの栽培に使用してハウス内の温度調整に非常に効果が得られた。

図２に示すように、１〜５０ｍｍに破砕した、３０重量％の水分を含有している竹間伐材チップである含水植物性バイオ燃料を燃料とした温風・温水発生装置において、図１に示すようにチップ状にした前記含水植物性バイオ燃料を投入する直径１２００ｍｍ、高さ３０００ｍｍの破砕機付原料貯蔵槽に、貯蔵しているチップ状含水植物性バイオ燃料を一定量供給しながら、回転ロラーによって前記含水植物性バイオ燃料の塊状物を一次的粗破砕した後、１〜３０ｍｍのチップ状含水植物性バイオ燃料を羽根付きＺ型コンベアによって燃焼炉上部の投入口に定量的に搬送して、さらにバルブロータリー付粉砕器によってチップを解砕・整粒して、燃焼炉に定量的供給した。

燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、燃焼滓を受け皿から取り出せるような構造にした。燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、適宜排除できるような構造になって、空隙目幅を１０ｍｍの格子状であって、前記受け皿上に供給する植物性廃材燃料（建築廃材）に対して空気ノズルからの空気を３００００Ｌ（空気）／ｋｇ（燃料）で供給して、燃焼滓を受け皿から落下できるようにした。

熱交換式温水発生部は、６０ｍｍφの金属パイプ付交換器を横並列にパイプを空間容積で４０％横型に取り付けて、温水発生タンク内を燃焼ガス流通のパイプを３区分して、タンク内のパイプを３回通過させるようになっている交換機で、その内部に水を２００Ｌ／分の流速で供給して、７０℃の温水を発生する温水発生ボイラーにした。

前記円筒部の燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出された３００℃の温度の燃焼ガスから、並列して熱交換部になって、前記熱交換部に内部に水タンク内に熱風流通配管部を設置されて、燃焼ガスによって水流との熱交換するために、水タンク内にパイプを多段に設置して、前記の燃焼ガスを流通させるマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持たせた。６０ｍｍφのパイプを縦型多管に設置して、前記の燃焼ガスを流通させることによるマルチパイプ式熱交換方式で３００℃以上の温度で加熱して、水タンクから供給された水を、熱水にした加熱ボイラー機能であり、前記熱交換された燃焼ガスを、混合乾燥容器に流通させて、燃焼ガス処理部での熱交換機付きマルチサイクロン内で集塵処理して煙突にて排出した。

温水・送風供給系における温水貯蔵部の温水発生ボイラーは、２０００ｍ_３の容積のビニールハウス、に対応して使用され、２．５ｍ_３温水貯蔵タンク容積にした。

ラジエター式熱交換送風器部は、縦６００ｍｍ、横７００ｍｍの寸法のラジエター内に温水貯蔵部から６０〜７５℃の温水を入れて、外部から９０ｍ_３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を発生できるようになっており、前記ラジエター式熱交換送風器を２０００ｍ_３の容積のビニールハウスにてハウス室の幅７０００ｍｍの間隔内で２台設置した。

樹脂系フイルムの風導管部は、直径４００ｍｍの、厚さ１５０μｍの、ビニール系、の樹脂フイルムからなる風導管であって、風導管の長さをビニールハウスの長さの１／３までにして、１０〜２０℃の温風を室内に発生できるようになった。図６のような温度分布になった。イチゴの栽培に使用して非常に効果が得られた。

３１重量％の水分を含有している杉間伐材チップである含水植物性バイオ燃料を燃料とした燃焼処理による温風・温水発生装置において、チップ状にした前記含水植物性バイオ燃料を投入する直径１５００ｍｍ、高さ３０００ｍｍ破砕機付原料貯蔵槽に、貯蔵している含水植物性バイオ燃料であるチップ状含水植物性バイオ燃料を一定量供給しながら、回転ロラーによってチップ状にした前記含水植物性バイオ燃料の塊状物を一次的粗破砕した後、５〜５０ｍｍのチップ状破砕物を羽根付きＺ型コンベアによって燃焼炉上部の投入口に定量的に搬送して、さらにバルブロータリー付粉砕器によってチップを解砕・整粒して、燃焼炉に定量的供給した。

燃焼炉本体は、縦型円筒状で内寸１５００ｍｍ、外寸２０００ｍｍで、高さ２５００ｍｍであり、縦円筒状燃焼部の上部から含水植物性バイオ燃料の整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を投入して、燃焼効率を高めるために含水植物性バイオ燃料と空気ノズルからの空気を調節的に供給できるようにして、チップ状含水植物性バイオ燃料を炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させた。含水植物性バイオ燃料の投入口の下位での各高さ位には３００箇所に空気吹き込みノズルを取り付けて、その空気風速を４０ｍ／秒で、ノズルの方向を中心点に対して２０°の角度にした。

一方燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、燃焼滓を受け皿から取り出せるような構造にした。燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、適宜排除できるような構造になって、空隙目幅を５ｍｍ〜１０ｍｍの格子状であって、前記受け皿上に供給する含水植物性バイオ燃料に対して空気ノズルからの空気を５０００Ｌ（空気）／ｋｇ（燃料）で供給して、燃焼滓を受け皿から落下できるようにした。

熱交換式温水発生部は、６０ｍｍφの金属パイプ付交換器を横並列にパイプを空間容積で５０％横型に取り付けて、温水発生タンク内を燃焼ガス流通のパイプを３区分して、タンク内のパイプを３回通過させるようになっている交換機で、その内部に水を１０ｍ_３／分の流速で供給して、７０〜８０℃の温水を発生する温水発生ボイラーにした。

前記円筒部の燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出された３２０〜３５０℃の温度の燃焼ガスから、並列して熱交換部になって、前記熱交換部に内部に水タンク内に熱風流通配管部を設置されて、燃焼ガスによって水流との熱交換するために、水タンク内にパイプを多段に設置して、前記の燃焼ガスを流通させるマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持たせた。６０ｍｍφのパイプを縦型多管に設置して、前記の燃焼ガスを流通させることによるマルチパイプ式熱交換方式で８００℃以上の温度で加熱して、水タンクから供給された水を、熱水にした加熱ボイラー機能であり、前記熱交換された燃焼ガスを、混合乾燥容器に流通させて、燃焼ガス処理部での熱交換機付きマルチサイクロン内で集塵処理して煙突にて排出した。

温水・送風供給系における温水貯蔵部の温水発生ボイラーは、２０００ｍ_３の容積のビニールハウスに対応して使用され、２．５ｍ_３温水貯蔵タンク容積にした。

ラジエター式熱交換送風器部は、縦６００ｍｍ、横７００ｍｍの寸法のラジエター内に温水貯蔵部から６０〜７５℃の温水を入れて、外部から９０ｍ_３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を発生できるようになっており、前記ラジエター式熱交換送風器を１０００ｍ_３の容積のビニールハウスにてハウス室の幅４５００ｍｍの間隔内で３台設置した。

塩ビ系フイルムの風導管部は、直径４００ｍｍの、厚さ１５０μｍの、ビニール系、の樹脂フイルムからなる風導管であって、風導管の長さをビニールハウスの長さの１／３までにして、１５〜２０℃の温風を室内に発生できるようになった。図６のような温度分布になった。イチゴの栽培に使用して非常に効果が得られた。

１植物性廃材
２粉砕機付定量原料貯蔵槽
３羽根付き回転ローラー
４混合乾燥容器
５熱交換式温水発生部
６温水貯蔵部
７ラジエター式熱交換送風器部
８サイクロン
９貫流ボイラー
１０スパイラルスクリュー型混合撹拌羽根
１１スクリューコンベア
１２燃料送風機
１３定量供給機
１４Ｓ型ベルトコンベア部
１５風導管部
１６燃焼炉
１７多管式流通熱交換機
１８気水分離器
１９スチーム配管
２０ロータリーバルブ
２１回転モーター
２２カッター棒付き高速回転粉砕機
２３燃焼送風機
２４温水・送風供給系
２５燃焼系
２６投入口
２７排出口
２８ベルトコンベア
２９多孔式火格子
３０乾燥品取り出し容器
３１回転ロラー
３２火炎・火床
３３点検口
３４レベル計
３５排ガス・燃焼排ガス
３６ビニールハウス、又は温室
３７煙道
３８給水タンク
３９安全弁
４０煙突
４１粉末流動状態
４２完全混合撹拌
４３空気吹込みノズル
４４燃焼灰

Claims

３５重量％以下の水分を含有している含水植物性バイオ燃料を燃料とした温風・温水発生装置において、５〜５０ｍｍに整粒されたチップ状にした含水植物性バイオ燃料を投入する破砕機付原料貯蔵槽と、前記破砕機付原料貯蔵槽から供給されたチップ状含水植物性バイオ燃料を搬送する羽根付きＺ型コンベア部と、当該燃料を燃焼炉の頭頂の投入口から粉砕機を経由して投入されて、炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させる燃焼炉部と、燃焼炉の上下中間位置の炉側面から燃焼ガスを排出させて供給して、水タンク内に燃焼ガスを流通させるパイプを３区分して、水タンク内のパイプを３回通過させるようになっているマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能を持つ熱交換式温水発生部と、燃焼ガス処理部とからなる燃焼系と、前記熱交換式温水発生部から温水を供給された温水貯蔵部と、供給ポンプ部と配管によって温水が供給されているラジエター式熱交換送風器部と、前記ラジエター式熱交換送風器部に取り付けた樹脂系フィルムの風導管部とからなる温水・送風供給系とからなっていることを特徴とする含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
燃焼系における破砕機付原料貯蔵槽は、貯蔵している含水植物性バイオ燃料を一定量供給しながら、回転ロラーによってチップ状にした含水植物性バイオ燃料の塊状物を一次的粗破砕した後、５〜５０ｍｍに整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を羽根付きＺ型コンベアによって燃焼炉上部の投入口に定量的に搬送して、さらに粉砕器によってチップのブロック状を解砕・整粒して、燃焼炉に定量的供給できるようにしていることを特徴とする請求項１に記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
燃焼系における燃焼炉本体は、縦円筒状燃焼部の上部から整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を投入して、燃焼効率を高めるために含水植物性バイオ燃料と空気ノズルからの空気を調節的に供給できるようにして、粉砕して整粒されたチップ状含水植物性バイオ燃料を炉内横壁面からの空気流とともに内壁に沿ってラセン状に下降させるために、円筒状燃焼部の下部壁面に角度を持って空気吹き込み箇所取り付けた空気吹き込みノズル口を設置して、炉内下部で完全燃焼を行わせて、炉内中央部から上昇した燃焼ガスを燃焼炉の上下中間位置の炉側面から排出して、一方燃焼炉底部の格子状受け皿内で燃焼炎を起こした燃焼済の灰分の燃焼滓を自然落下して、底部に蓄積し、燃焼滓を受け皿から取り出せるような構造になっていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
燃焼系における熱交換式温水発生部は、円筒状形状している前記燃焼炉の上下中間位置にある炉側面から排出された燃焼ガスから、並列して熱交換部になって、前記熱交換部に内部に水タンク内に熱風流通配管部を設置されて、燃焼ガスによって水流との熱交換するために、水タンク内にパイプを多段に設置して、前記燃焼ガスを流通させるマルチ式温水熱交換方式で加熱して、温熱水を発生させる加熱ボイラー機能であり、５０〜１５０ｍｍφの金属パイプ付交換器を横並列にパイプを空間容積で２０〜６０％横型に取り付けて、水タンク内を燃焼ガスを流通させるパイプを３区分して、タンク内のパイプを３回通過させるようになっている交換機で、その内部に水を１０〜５０ｍ_３／分の流速で供給して、７０〜９０℃の温水を発生することができる温水発生ボイラーになっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
温水・送風供給系における温水貯蔵部の温水発生ボイラーは、１００〜１０００ｍ^３の容積のビニールハウス、又は温室に対応して使用され、２〜１０ｍ^３温水貯蔵タンク容積にしていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
温水・送風供給系におけるラジエター式熱交換送風器部は、縦４００〜７００ｍｍ、横４００〜７００ｍｍの寸法のラジエター内に温水貯蔵部から６０〜９０℃の温水を入れて、外部から７０〜１００ｍ^３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を発生できるようになっており、前記ラジエター式熱交換送風器部を１００〜１０００ｍ^３の容積のビニールハウスにてハウス室の幅５０００〜８０００ｍｍの間隔内で２台設置するようにしていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。
温水・送風供給系における樹脂系フイルムの風導管部は、直径２００〜５００ｍｍの、厚さ５０〜２００μｍの、ビニール系、及びオレフィン系の樹脂フイルムからなる風導管であって、風導管の長さをビニールハウスの長さの１／２〜２／３までにして、途中に熱風が外部に排出できるように１〜５ｍｍの穴部を５〜５０個／ｍに設けて、外部から７０〜１００ｍ^３の風量の空気を送付して、３０〜６０℃の温風を室内に発生できるようにしていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の含水植物性バイオ燃料を使用した温風・温水発生装置。