JP6865429B2 - 燃焼装置および当該燃焼装置を備えた燃料乾燥プラント - Google Patents
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Description
この技術は、バイオマスや廃棄物等の固形燃料を燃焼する固形燃料燃焼装置であり、固定火格子上に供給される固形燃料を燃焼する燃焼炉と、この燃焼炉の下層に形成され燃焼炉に燃焼空気を供給する燃焼空気供給室とを備えている。
このように、旋回流を利用した従来の燃焼装置では、燃料の燃焼効率を高めるにも限界があり、構成が簡単でありながら燃焼効率に優れた燃焼装置が求められていた。
本発明に係る燃焼装置の特徴構成は、
固形あるいは粉末の燃料を燃やす燃焼室を内包する筒状の本体と、
前記燃焼室の底部に設けられ、燃焼用の空気を下方から供給する複数の空気孔および燃焼灰を下方に排出する少なくとも一つの排出孔を有するロストルと、
前記燃焼室の周囲に沿って複数設けられた燃料供給口と、
前記燃料が前記複数の燃料供給口を塞ぎつつ貯留されるよう前記本体の周囲に設けられた環状の燃料貯留部と、
前記燃料貯留部から前記燃焼室に投入された前記燃料に初期点火を行う点火装置と、
前記ロストルの下方にあり、前記燃焼室に前記燃焼用の空気を供給する空気供給室と、
前記空気孔から前記燃焼室の内部に噴出された空気を前記燃焼室の内部で旋回させるよう前記空気孔に対向配置された整流板と、を備え、
前記燃料貯留部に配されて、前記燃料を前記燃料供給口から前記燃焼室の内部に移動させる掻込部材と、を備えて燃料供給機構が構成されている点にある。
燃焼室の周囲に環状の燃料貯留部が設けられているから、燃料を燃焼室に対して均等に分散させて投入することができる。これにより、燃焼室の部位によって燃焼状態の異なりが生じず燃焼効率を高めることができる。
また、燃焼室の周囲に環状の燃料貯留部が設けられていることで、本体の外部に逃げようとする熱を利用して燃料を予熱することができる。その結果、燃料が燃焼室に投入された際の燃料の加熱時間が短縮され、燃焼効率が高まる。
さらに、燃焼用の空気が燃焼室の内部で旋回するが、旋回流の流速は外周側程大きい。よって、燃焼室の周囲から燃料を供給することで、燃料に供給される空気量が増大して燃焼速度が高まる。特に、燃料が粉末など軽い場合には、流速の早い空気によって燃料が燃焼室の内部で容易に移動する。この結果、燃料の全周から燃焼が進行しさらに燃焼速度が高まって時間当たりの発熱量の大きな燃焼装置を得ることができる。
本発明に係る燃焼装置にあっては、前記燃料供給機構が、前記燃料貯留部を前記本体の周囲に回転させる駆動部を備え、前記掻込部材を、前記燃料貯留部の回転軌跡上にあって前記燃料貯留部の回転方向下手側ほど内周側に位置する状態で前記本体に固設された板状部材とすることができる。
本構成のように、掻込部材を固定しておくと共に燃料貯留部を回転させるといった簡単な構成にすることで、燃焼室に対して均等に燃料供給を行うことができる。
また、本構成であれば、燃料貯留部の回転速度を変化させるだけで燃料供給速度を調節することができ、燃焼室の内部において燃焼状態を最適に維持することができる。
本発明に係る燃焼装置にあっては、前記燃焼室が、前記空気孔よりも開口面積の大きな第2空気孔を複数有する第2ロストルによって下方の第1燃焼室と上方の第2燃焼室とに仕切られ、前記第2燃焼室に、固形あるいは粉末の第2燃料を供給する第2燃料供給機構が設けられていてもよい。
上下二つに燃焼室を設けることで、形状や燃焼特性の異なる二種類の燃料を同時に個別に燃焼させることができる。特に第2燃焼室の燃料にあっては、第1燃焼室で生じた高温の排熱を下方から供給されることになるため、例えば外形寸法の大きな燃料であっても速やかに加熱し燃焼させることができる。
本発明に係る燃料乾燥プラントとしては、前記燃焼装置に供給される前記燃料と同じ燃料を乾燥させて乾燥燃料を得る乾燥機を備えると共に、前記燃料貯留部および前記乾燥機に前記燃料を供給する第3燃料供給機構を備え、前記燃焼室の排気ダクトを前記乾燥機に接続して構成することができる。
本構成であれば、燃料乾燥プラントで乾燥させる燃料の一部を、当該燃料乾燥プラントに供給する高温ガスを生成する燃焼装置の燃料として用いることができる。よって、燃焼装置の熱源として別途のものを準備する必要がなく、燃料乾燥プラント全体で必要な燃料コストを削減することができる。
特に、燃焼装置で利用する燃料は固形あるいは粉末のものであるから、一般の可燃性ガスなどと比べて燃料の貯留・管理や、燃焼装置や乾燥機への搬送が容易である。よって、燃料乾燥プラントの装置構成も極めて簡単なものとなる。
本発明に係る燃焼装置Sの一例を図1乃至図3に示す。本実施形態に係る装置は、主に固形あるいは粉末の燃料を燃やすものである。当該燃焼装置Sは、例えば、筒状の燃焼室1と、この燃焼室1の底部に設けられ、燃料が載置されるロストル2を備えている。ロストル2には、燃焼用の空気を下方から供給する複数の空気孔21と、燃焼灰を下方に排出する少なくとも一つの排出孔22とが設けられている。
本実施形態の燃焼装置Sは縦長の本体Cを備え、下方から順に、燃焼灰を貯留する灰ピット5、燃焼用の空気を供給する空気供給室4、燃料を燃やす燃焼室1、排気を外部に逃がす排気口12が設けられている。本体Cの外側部位は例えば一般の鋼板やステンレス鋼板によって構成する。一方、内表面のうち特に燃焼室1を形成する部位には耐火レンガなどの耐熱材13が配置される。この耐熱材13によって、本体Cを燃焼熱から保護すると共に、燃焼室1の内部を高温状態に維持することができる。
燃焼室1の底部には、燃料が載置されるロストル2が設けられる。ロストル2には多数の空気孔21が設けられている。当該空気孔21は、例えば、ロストル2を板部材で構成すると共に、当該板部材に多数の孔を設けて形成する。その他の構成として、複数の棒状部材を格子状に重ね合わせたものでも良い。要するに、例えば、おが屑等の比較的小さなサイズの燃料であっても下方に落下しないように載置でき、下方から燃焼用の空気が流通可能であれば何れの構成であっても良い。また、図1には中央が下がった円錐状の形状を例示したが、平板状のものや、中央が上方に位置する逆円錐状のものであっても良い。
図1に示す如く、ロストル2の上面には長尺状の板部材を傾斜させた整流板23を周方向に沿って複数配置している。整流板23はロストル2の内周側と外周側とに亘って延出し、かつ、空気孔21から上方に離間するほど旋回方向下流に変位した状態でロストル2に設けられている。具体的な形状として、図1には、板面を蒲鉾状に曲げ形成したものを8枚設けた例を示す。この整流板23は、ロストル2とは別体で形成しておき、ボルトなどでロストル2に固定しても良いし、鋳物成形などによって当初よりロストル2と一体成形されるものであっても良い。
本実施形態の燃料供給機構Fは、燃料貯留部3と、当該燃料貯留部3に燃料を搬送する燃料フィーダー31と、燃料貯留部3にある燃料を本体Cの周囲に設けた燃料供給口C2から燃焼室1の内部に供給するべく燃料貯留部3を回転させる駆動部32と、燃料貯留部3の内部において燃料を燃料供給口C2に案内する押え部材33および掻込部材34とで構成される。
図1に示す如く、ロストル2の下方から燃焼用の空気を燃焼室1に供給するよう、ロストル2の下方に空気供給室4を設け、当該空気供給室4にブロワ41から空気を供給する。空気供給室4は受け入れた空気を一定圧に安定させ、ロストル2に形成された夫々の空気孔21から均等な速度の空気が吹き出される。
燃焼室1の壁部C1には燃料の初期点火を行う点火装置11を備えている。この点火装置11は、各種の可燃性ガスに空気を混入し、着火形成した火炎を燃料に向けて投射する。火炎の投射方向を、例えば燃焼室1の径方向に対して角度を持たせることで、火炎は流動気流を伴うから燃焼室1の内部に旋回流を形成する補助とすることができる。尚、燃料が持続燃焼を開始した後は点火装置11の運転を停止する。当該点火装置11は操作盤7の操作によって運転される。
図4および図5に示す如く、燃焼室1を2段に構成することもできる。即ち、上記ロストル2(以下、「第1ロストル2a」と称する)の上に別の第2ロストル2bを設ける。第2ロストル2bの下の燃焼室を第1燃焼室1aと称し、上の燃焼室を第2燃焼室1bと称する。第2ロストル2bに設ける第2空気孔21bは、第1ロストル2aの第1空気孔21aよりも開口面積を大きく設定する。第2燃焼室1bに供給される第2燃料も固形あるいは粉末のものである。例えば第1燃焼室1aに投入される第1燃料がおが屑等である場合、第2燃料はそれよりも粒径の大きな木質チップなどである。
上記実施形態に係る燃焼装置Sは、別の乾燥機と組み合わせて例えば燃料乾燥プラントPを構成することができる。図6に示す如く、第1乾燥機81と第2乾燥機82を燃焼装置Sに隣接して設け、燃焼装置Sで得られた高温の排気を各乾燥機に振り分ける。第1燃料として用いるおが屑等はそのまま乾燥して、別途、粉末の燃料としても利用可能である。また、木質チップのような第2燃料も乾燥して燃料とすることができる。このような燃料乾燥プラントPであれば、乾燥処理に利用する高温の排気は同じ第1燃料および第2燃料を利用できるから、極めて効率的な燃料乾燥プラントPが得られる。
1a 第1燃焼室
1b 第2燃焼室
11 点火装置
2 ロストル
2b 第2ロストル
21 空気孔
21b 第2空気孔
22 排出孔
23 整流板
3 燃料貯留部
32 駆動部
34 掻込部材
4 空気供給室
81,82 乾燥機
93,94 排気ダクト
C 本体
C2 燃料供給口
F 燃料供給機構
F2 第2燃料供給機構
S 燃焼装置
Claims (4)
- 固形あるいは粉末の燃料を燃やす燃焼室を内包する筒状の本体と、
前記燃焼室の底部に設けられ、燃焼用の空気を下方から供給する複数の空気孔および燃焼灰を下方に排出する少なくとも一つの排出孔を有するロストルと、
前記燃焼室の周囲に沿って複数設けられた燃料供給口と、
前記燃料が前記複数の燃料供給口を塞ぎつつ貯留されるよう前記本体の周囲に設けられた環状の燃料貯留部と、
前記燃料貯留部から前記燃焼室に投入された前記燃料に初期点火を行う点火装置と、
前記ロストルの下方にあり、前記燃焼室に前記燃焼用の空気を供給する空気供給室と、
前記空気孔から前記燃焼室の内部に噴出された空気を前記燃焼室の内部で旋回させるよう前記空気孔に対向配置された整流板と、を備え、
前記燃料貯留部に配されて、前記燃料を前記燃料供給口から前記燃焼室の内部に移動させる掻込部材と、を備えて燃料供給機構が構成されている燃焼装置。 - 前記燃料供給機構が、前記燃料貯留部を前記本体の周囲に回転させる駆動部を備え、
前記掻込部材が、前記燃料貯留部の回転軌跡上にあって前記燃料貯留部の回転方向下手側ほど内周側に位置する状態で前記本体に固設された板状部材である請求項1に記載の燃焼装置。 - 前記燃焼室が、前記空気孔よりも開口面積の大きな第2空気孔を複数有する第2ロストルによって下方の第1燃焼室と上方の第2燃焼室とに仕切られ、前記第2燃焼室に、固形あるいは粉末の第2燃料を供給する第2燃料供給機構が設けられている請求項1または2に記載の燃焼装置。
- 前記燃焼装置に供給される前記燃料と同じ燃料を乾燥させて乾燥燃料を得る乾燥機を備えると共に、
前記燃料貯留部および前記乾燥機に前記燃料を供給する第3燃料供給機構を備え、
前記燃焼室の排気ダクトを前記乾燥機に接続してある請求項1から3の何れか一項に記載の燃焼装置を備えた燃料乾燥プラント。
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