JP7467383B2

JP7467383B2 - バイオマス燃料用燃焼炉及びボイラシステム並びにバイオマス燃料の燃焼方法

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Publication number: JP7467383B2
Application number: JP2021053685A
Authority: JP
Inventors: 由和小林; 秀匡小林; 弘希長江
Original assignee: Miike Tekkou KK
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Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: JP2023042597A; JP7346008B2; JP2022150887A

Description

本発明は、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料に好適な燃焼炉及びボイラシステムと、そのバイオマス燃料の燃焼方法に関する。

従来より、食料の調理に伴って生じる廃食用油を用いて、所謂バイオディーゼル燃料が製造されている。バイオディーゼル燃料の製造工程では、廃食用油の主成分であるトリグリセリド等の脂肪を、アルカリ触媒の存在下でメタノール等のアルコールと反応させて、脂肪酸メチルエステルとグリセリンを生成する。この脂肪酸メチルエステルが、バイオディーゼル燃料として利用される。

このようなバイオディーゼル燃料の製造工程で副生するグリセリンは、アルカリ塩や未反応の物質が混在する油由来廃液として生成されるため、有効な用途が少なく、多くは産業廃棄物として処理されていた。近年、油由来廃液である廃グリセリンを有効利用する試みがなされており、例えば、廃グリセリンに加熱可能した植物系バイオマスを混合して固体燃料を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。

この廃グリセリンを用いた固体燃料の製造方法では、植物系バイオマスである廃畳を破砕した後に乾燥させる一方、廃グリセリンを加熱し、これらの廃畳と廃グリセリンとを混合して廃油系固体燃料を製造している。この廃油系固体燃料を、ロータリーキルンに空気圧送し、バーナの燃料噴射口からロータリーキルン内に投入して燃焼している。

特開２０１３－７９３０９号公報

廃グリセリンと植物系バイオマスが混合された固体燃料は、廃グリセリンの含有割合が大きいと粘度が高く、燃焼炉への投入量を高精度に制御することが難しいので、燃焼温度を高精度に調節することが難しいという問題がある。また、上記固体燃料は、植物系バイオマスの含有割合が大きいと、粘度は比較的低いものの着火性が悪くなり、完全燃焼し難いという問題がある。

これらの問題に関して、上記特許文献１には、固体燃料の廃グリセリンと植物系バイオマスの配合割合によっては空気圧送が困難であり、この場合はロータリーキルンの窯尻部から投入し、あるいは、ロータリーキルンの上流側の仮燃焼炉から投入してもよいことが記載されている。しかしながら、この場合のロータリーキルンの構造や、ロータリーキルンに固体燃料を投入する構造は、明らかにされていない。

また、バイオディーゼル燃料の材料である廃食用油自体が廃油として焼却処理をされる場合にも、廃グリセリンと同様に、着火性の問題や、不完全燃焼の問題が存在する。

そこで、本発明の課題は、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとを混合してなるバイオマス燃料を用いて、完全燃焼が可能であり、燃焼温度を高精度に制御できるバイオマス燃料用燃焼炉及びボイラシステムと、バイオマス燃料の燃焼方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のバイオマス燃料用燃焼炉は、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼するバイオマス燃料用燃焼炉であって、
他端が一端よりも大きい径を有して開口し、一端よりも他端が低くなるように中心軸を水平方向に対して傾斜して配置された円錐台形状の第１燃焼室と、この第１燃焼室の一端側に設けられた燃料投入部及び着火部と、上記第１燃焼室の側面に設けられて第１燃焼空気を供給する第１燃焼空気供給口とを有する第１燃焼部と、
一端が上記第１燃焼部の第１燃焼室の開口に連なると共に他端に灰及び熱風の排出口が形成され、一端よりも他端が低くなるように中心軸を水平方向に対して傾斜して配置され、上記中心軸回りに回転駆動される円筒形状の第２燃焼室を有する第２燃焼部と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料が、燃料投入部により、第１燃焼部の第１燃焼室の一端側から室内に投入される。第１燃焼室に投入されたバイオマス燃料は、着火部により着火される。第１燃焼室の側面の第１燃焼空気供給口から供給された第１燃焼空気は、第１燃焼室が円錐台形状に形成されていることにより、この第１燃焼室内を一端から他端に向かって旋回状に流れる。バイオマス燃料は、旋回状の第１燃焼空気によって効果的に着火される。着火したバイオマス燃料は、第１燃焼空気の旋回流と、第１燃焼室が円錐台形状であると共に、一端よりも他端が低くなるように水平方向に対して傾斜していることにより、この第１燃焼室の底部を速やかに他端側へ移動する。第１燃焼室で着火されて燃焼しているバイオマス燃料は、第１燃焼室の他端の開口に連なる第２燃焼部の第２燃焼室に移動する。第２燃焼室に移動したバイオマス燃料は、一端よりも他端が低くなるように水平方向に対して傾斜した第２燃焼室が回転することにより、効率的に撹拌されて燃焼が促進される。第１及び第２燃焼室でバイオマス燃料が燃焼して生成された燃焼ガス及び灰は、第２燃焼室の他端の排出口から排出される。このように、バイオマス燃料を、旋回状の第１燃焼空気が形成される第１燃焼室で着火し、回転駆動される第２燃焼室に送るので、従来のロータリーキルンでは着火し難いバイオマス燃料であっても、効果的に着火して燃焼させて、完全燃焼を行うことができる。また、バイオマス燃料の粘性が比較的小さくて流動性が比較的大きくても、ストーカ炉のように火格子の隙間からバイオマス燃料が脱落することが無いので、バイオマス燃料を第１燃焼室及び第２燃焼室で十分に燃焼させて、完全燃焼を行うことができる。

ここで、本発明のバイオマス燃料用燃焼炉で燃焼するバイオマス燃料とは、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるものである。廃油は、廃棄物として発生する油であり、例えば、鉱物性油、動植物性油、潤滑油、燃料油、絶縁油、切削油、洗浄油、タールピッチ等の廃棄物が該当する。また、油由来廃液は、油の製造過程や分解過程で生じる廃液であり、例えば、バイオディーゼル燃料の製造工程で副生される廃グリセリンや、パームオイルの製造工程で生じるパームオイル廃液等がある。植物系バイオマスは、燃焼可能な植物由来の材料であり、例えば、雑草、落ち葉、稲藁、木粉、木質チップ、新聞紙、古紙等が該当する。これらの材料は、廃油又は油由来廃液との混合性を高めるため、破砕されたものを用いるのが好ましい。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第１燃焼空気供給口は、上記第１燃焼室の側面の接線方向に延在する燃焼空気供給管に連通している。

上記実施形態によれば、第１燃焼室の側面の接線方向に延在する燃焼空気供給管を通して空気を供給することにより、第１燃焼空気供給口から、第１燃焼室内に効果的に第１燃焼空気の旋回流を形成できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第１燃焼室と第２燃焼室との間に、上記第２燃焼室に向かって第２燃焼空気を供給する第２燃焼空気供給口が設けられている。

上記実施形態によれば、第１燃焼室と第２燃焼室との間に設けられた第２燃焼空気供給口から、第２燃焼室に向かって第２燃焼空気を供給することにより、第２燃焼室におけるバイオマス燃料の燃焼を更に促進できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第１燃焼部の第１燃焼室の外側を耐火材で隔てて取り囲み、外部から空気が供給される円環円筒状の空気室と、
上記空気室の他端と上記第２燃焼空気供給口の間に形成され、上記空気室からの空気を旋回状に整流して上記第２燃焼空気供給口に導く整流室と
を備える。

上記実施形態によれば、第１燃焼部の第１燃焼室の外側に配置された円環円筒状の空気室に、外部から空気が供給され、この空気室の空気が、整流室で旋回状に整流されて第２燃焼空気供給口に導かれる。こうして空気室を通って整流室で整流されてなる旋回状の第２燃焼空気を、第２燃焼空気供給口から第２燃焼室に供給することにより、第２燃焼室におけるバイオマス燃料の燃焼を、効果的に促進できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記整流室に、上記第１燃焼室の中心軸に対して傾斜方向に延在する整流羽根が設けられている。

上記実施形態によれば、整流室に設けられた整流羽根により、空気室から導かれた空気を効果的に旋回状に整流して第２燃焼空気供給口に導くことができる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記燃料投入部は、上記バイオマス燃料を第１燃焼室に圧送するポンプを含む。

上記実施形態によれば、燃料投入部のポンプにより、バイオマス燃料が第１燃焼室に圧送されて投入される。バイオマス燃料が流動性を有する場合でも、ポンプで第１燃焼室に圧送することにより、バイオマス燃料の第１燃焼室への投入量を良好な精度で調節できる。したがって、燃焼炉の燃焼温度を高精度に制御することができる。ここで、バイオマス燃料を圧送するポンプは、容積式ポンプを用いるのが好ましい。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記燃料投入部はスクリューコンベヤを含み、上記バイオマス燃料を排出する開口が上記第１燃焼室の底部に配置されている。

上記実施形態によれば、燃料投入部のスクリューコンベヤで搬送されたバイオマス燃料が、第１燃焼室の底部に配置された開口から第１燃焼室内に投入される。バイオマス燃料の流動性が比較的低い場合に、精度良くバイオマス燃料を第１燃焼室内に投入することができる。したがって、燃焼炉の燃焼温度を高精度に制御することができる。また、スクリューコンベヤで第１燃焼室の底部にバイオマス燃料を投入することにより、既に投入されたバイオマス燃料を、新たに投入するバイオマス燃料で第１燃焼室の奥に移動させることができる。したがって、バイオマス燃料の燃焼を効果的に促進できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第１燃焼室の中心軸を通る鉛直断面における底側の壁面の水平方向に対する傾斜角度が、５°以上２５°以下である。

上記実施形態によれば、第１燃焼室の中心軸を通る鉛直断面において、この第１燃焼室の底側の壁面の水平方向に対する傾斜角度を５°以上２５°以下とすることにより、燃料投入部で投入したバイオマス燃料を、速やかに他端側に移動させながら燃焼させることができる。ここで、傾斜角度が５°未満であると、第１燃焼室内にバイオマス燃料が滞留する可能性がある。また、第１燃焼室におけるバイオマス燃料の移動量が不十分になり、第２燃焼室へのバイオマス燃料の供給量が不十分になる可能性がある。一方、傾斜角度が２５°を超えると、第１燃焼室のバイオマス燃料の移動速度が高過ぎて、バイオマス燃料の着火が不十分となる可能性がある。ここで、第１燃焼室の底側の壁面の水平方向に対する傾斜角度は、１０°以上１５°以下であるのが更に好ましく、バイオマス燃料を第１燃焼室内で確実に着火させると共に、着火したバイオマス燃料を確実に第２燃焼室へ送ることができる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第２燃焼室の水平方向に対する傾斜角度が、１°以上６°以下である。

上記実施形態によれば、第２燃焼室の水平方向に対する傾斜角度を１°以上６°以下とすることにより、第１燃焼室から導かれたバイオマス燃料を効果的に下方に移動させながら燃焼させることができる。ここで、傾斜角度が１°未満であると、第２燃焼室内にバイオマス燃料が滞留する可能性がある。一方、傾斜角度が６°を超えると、第２燃焼室内のバイオマス燃料の移動速度が高過ぎて、未燃成分が増大する可能性がある。ここで、第２燃焼室の水平方向に対する傾斜角度は、１°以上３°以下であるのが更に好ましく、バイオマス燃料を第２燃焼室内で効果的かつ効率的に燃焼させることができる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第２燃焼部の第２燃焼室の他端の開口に連通する第３燃焼室と、この第３燃焼室の壁面に配置されて第３燃焼空気を吹き出す複数の第３燃焼空気供給口とを有する第３燃焼部を備える。

上記実施形態によれば、第２燃焼室の他端の開口からバイオマス燃料が第３燃焼室内に導かれ、この第３燃焼室の壁面の複数の第３燃焼空気供給口から吹き出す第３燃焼空気により、バイオマス燃料が燃焼する。これにより、第１及び第２燃焼室で燃焼しないで残留しているバイオマス燃料の未燃成分を、効果的に燃焼させることができる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第３燃焼部の第３燃焼室の外側を耐火材で隔てて取り囲み、外部から空気が供給される空気室と、
上記空気室に連通して上記耐火材を貫通し、先端が上記第３燃焼空気供給口に連なる複数の第３燃焼空気供給路と
を備える。

上記実施形態によれば、第３燃焼部の第３燃焼室の外側に耐火材で隔てられて設けられた空気室に、外部から空気が供給される。この空気室の空気が、第３燃焼空気供給路を通じて第３燃焼空気供給口へ導かれ、第３燃焼空気として第３燃焼室内に供給される。空気室を介在させて空気を導くことにより、複数の第３燃焼空気供給口から、安定して所定の流量の第３燃焼空気を第３燃焼室に供給することができる。また、空気室の空気を第３燃焼室の熱で予め加熱して第３燃焼室に供給することにより、第３燃焼室におけるバイオマス燃料の未燃成分の燃焼性を向上できる。また、第３燃焼室から外部への放熱を防止できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第３燃焼部の第３燃焼室の上端に、ガスを排出するガス排出口が形成されており、
上記第３燃焼部の第３燃焼室の下端に、上記第２燃焼室の他端の開口の鉛直下方に位置する灰排出口が形成されている。

上記実施形態によれば、バイオマス燃料の燃焼に伴って生成されたガスが、第３燃焼室の上端のガス排出口から排出される。一方、バイオマス燃料の燃焼に伴って生成された灰や固形物が、第２燃焼室の他端の開口から落下し、第３燃焼室の下端の灰排出口から排出される。こうしてバイオマス燃料から生成されたガスと、灰及び固形物を、効果的に分離することができる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記第２燃焼室の開口の上部に対向して配置され、上記第２燃焼室から第３燃焼室へ向かうガスの流れを迂回させる板体を備える。

上記実施形態によれば、第２燃焼室の開口の上部に対向する板体により、第２燃焼室から第３燃焼室へ向かうガスの流れが迂回され、第２燃焼室の上部からガスが第３燃焼室へ短絡する流れを妨げることができる。したがって、ガスの未燃成分を、第２燃焼室と第３燃焼室に十分に滞在させて燃焼させることができる。その結果、バイオマス燃料の燃焼効率を向上できる。

一実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、上記板体に、冷却水が導かれる冷却管が設けられている。

上記実施形態によれば、板体に設けられた冷却管に冷却水を導いて板体を冷却することにより、第２及び第３燃焼室の高温のガスで板体が劣化する不都合を防止できる。ここで、バイオマス燃料用燃焼炉を、例えばボイラの熱源として用いる場合、ボイラの加熱対象としての水の一部を冷却水として導くことにより、ボイラの加熱効率を向上することができる。

本発明のボイラシステムは、上記バイオマス燃料用燃焼炉と、
上記燃焼炉でバイオマス燃料を燃焼して生成されたガスと、加熱対象とを熱交換するボイラと
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、バイオマス燃料を速やかに着火して高温のガスを生成できるバイオマス燃料用燃焼炉を備えるので、ボイラを速やかに起動して加熱対象を速やかに加熱することができる。また、完全燃焼を促進可能なバイオマス燃料用燃焼炉を備えるので、ダイオキシンの発生を効果的に防止できるボイラシステムが得られる。また、完全燃焼を促進可能なバイオマス燃料用燃焼炉を備えるので、バイオマス燃料の燃焼効率を向上でき、ボイラの効率を向上できる。また、バイオマス燃料用燃焼炉は、クリンカの固着が少なく、劣化が生じ難いので、メンテナンスの手間の少ないボイラシステムが得られる。ここで、ボイラとしては、水や油等の種々の加熱対象と熱交換を行うものを採用できる。

本発明のバイオマス燃料の燃焼方法は、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼するバイオマス燃料の燃焼方法であって、
上記バイオマス燃料を第１燃焼室に投入する工程と、
上記第１燃焼室に投入されたバイオマス燃料を燃焼空気の旋回流に接触させて着火する工程と、
上記着火したバイオマス燃料を、上記第１燃焼室から第２燃焼室に移動させる工程と、
上記第２燃焼室に導かれたバイオマス燃料を、回転する第２燃焼室によって撹拌する工程と、
上記バイオマス燃料の燃焼に伴って生じた灰及び燃焼ガスを、上記第２燃焼室から排出する工程と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料が第１燃焼室に投入され、この第１燃焼室に投入されたバイオマス燃料が、燃焼空気の旋回流に接触して着火する。バイオマス燃料の着火性が比較的低くても、燃焼空気の旋回流に接触することにより、効果的に着火することができる。この着火したバイオマス燃料は、第１燃焼室から第２燃焼室に移動され、回転する第２燃焼室によって撹拌されて燃焼が促進される。第１燃焼室及び第２燃焼室でバイオマス燃料の燃焼に伴って生じた灰及び燃焼ガスが、第２燃焼室から排出される。このように、バイオマス燃料を、第１燃焼室で燃焼空気の旋回流で着火して燃焼し、さらに、第２燃焼室で撹拌されて燃焼が促進されることにより、効果的に完全燃焼を行うことができる。

ここで、本発明のバイオマス燃料の燃焼方法で燃焼するバイオマス燃料とは、廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるものである。廃油は、廃棄物として発生する油であり、例えば、鉱物性油、動植物性油、潤滑油、燃料油、絶縁油、切削油、洗浄油、タールピッチ等の廃棄物が該当する。また、油由来廃液は、油の製造過程や分解過程で生じる廃液であり、例えば、バイオディーゼル燃料の製造工程で副生される廃グリセリンや、パームオイルの製造工程で生じるパームオイル廃液等がある。植物系バイオマスは、燃焼可能な植物由来の材料であり、例えば、雑草、落ち葉、稲藁、木粉、木質チップ、新聞紙、古紙等が該当する。これらの材料は、廃油又は油由来廃液との混合性を高めるため、破砕されたものを用いるのが好ましい。

一実施形態のバイオマス燃料の燃焼方法は、上記第１燃焼室のバイオマス燃料を、上記燃焼空気の旋回流によって第１燃焼室から第２燃焼室へ移動させる。

上記実施形態によれば、バイオマス燃料の着火と燃焼を行う燃焼空気の旋回流を利用して、第１燃焼室から第２燃焼室に効率的にバイオマス燃料を移動させることができる。

一実施形態のバイオマス燃料の燃焼方法は、上記燃焼空気を、円錐台形状に形成された上記第１燃焼室の側面へ接線方向に導き、この第１燃焼室の側面に形成された燃焼空気供給口から吹き出すことにより、旋回流を形成する。

上記実施形態によれば、第１燃焼室を円錐台形状に形成し、燃焼空気を第１燃焼室の側面に接線方向に導き、この側面に形成された燃焼空気供給口から吹き出すことにより、燃焼空気の旋回流を簡易な構造で効果的に生成することができる。

本発明の実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉を示す縦断面図である。図１のＡ－Ａ’線におけるバイオマス燃料用燃焼炉の横断面図である。第２燃焼部に第２燃焼空気を供給するための空気室及び整流室を示す斜視図である。図１のＢ－Ｂ’線におけるバイオマス燃料用燃焼炉の横断面図である。本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉を用いて構成されたボイラシステムの一部を示す模式図である。ボイラシステムの他の部分を示す模式図である。ボイラシステムのボイラを示す模式断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉を示す縦断面図である。本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉は、バイオマス燃料を燃焼し、ボイラシステムの熱源として用いられるものである。

本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉で燃料として用いるバイオマス燃料は、油由来廃液としての廃グリセリンと、植物系バイオマスとが混合されてなるものである。廃グリセリンは、バイオディーゼル燃料の製造工程で副生され、グリセリンにアルカリ塩や未反応の物質が混在するものを用いることができる。なお、廃グリセリンは、グリセリンを含有するものであれば、他に含有する成分は特に限定されない。また、他の物質の製造工程等で生成される廃グリセリンを用いてもよい。また、廃グリセリンのほか、パームオイル廃液等の他の油由来廃液を用いてもよい。植物系バイオマスは、燃焼可能な植物由来の材料であり、例えば、雑草、落ち葉、稲藁、木粉、木質チップ、新聞紙、古紙等が該当する。これらの材料は、廃グリセリンとの混合性を高めるため、破砕されたものを用いるのが好ましい。植物系バイオマスを粉砕する場合、粉砕後の寸法は、１ｍｍ～１０ｍｍであるのが好ましく、１ｍｍ～５ｍｍであるのが特に好ましい。植物系バイオマスの寸法を１ｍｍ～１０ｍｍにすることで、バイオマス燃料を容積式ポンプで圧送することが可能となる。また、廃グリセリンと植物系バイオマスの配合割合は、１：３から１：１０の間が好ましい。

本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉１は、バイオマス燃料を投入及び着火して１次燃焼を行う第１燃焼部２と、第２次燃焼を行う第２燃焼部３と、第３次燃焼を行う第３燃焼部４が順に連なって構成されている。

第１燃焼部２は、中心軸を水平方向に対して傾斜して配置された円錐台形状の第１燃焼室８を有する。第１燃焼室８は、小径の一端に壁が形成されている一方、大径の他端に開口１３が形成されており、一端よりも他端が低くなるように傾斜している。第１燃焼室８の中心軸が水平方向に対して傾斜する傾斜角度は、後述する第２燃焼部３の第２燃焼室１７の傾斜角度と同一の２°に設定されている。ここで、第１燃焼室８の中心軸の傾斜角度は、１°以上６°以下の範囲で適宜設定でき、好ましくは１°以上３°以下である。第１燃焼室８の一端面の壁と側面の壁は、耐火材７で形成されている。円錐台形状の第１燃焼室８は、中心軸を通る鉛直断面において、図１に示すように、底側の壁面８１が水平方向に対して傾斜する傾斜角度θ１が、約１２．５°に形成されている。ここで、第１燃焼室の底側の壁面の傾斜角度θ１は、５°以上２５°以下の範囲内に適宜設定でき、好ましくは１０°以上１５°以下である。

この第１燃焼室８の一端側には、燃料投入部を構成する燃料投入管５が配置されている。燃料投入管５は、第１燃焼室８の一端面の壁の正面視において、幅方向の中央かつ下部を貫通するように配置されている。燃料投入管５の上流側には図示しないポンプに接続され、このポンプによってバイオマス燃料Ｆが圧送される。バイオマス燃料Ｆを圧送するポンプには、チューブポンプや、回転容積式一軸偏心ねじポンプ等を用いることができる。この燃料投入管５を通して投入されたバイオマス燃料Ｆは、第１燃焼室８の底部に排出される。バイオマス燃料Ｆをポンプで圧送して燃料投入管５で投入することにより、バイオマス燃料Ｆの投入量を良好な精度で調整することができる。したがって、バイオマス燃料用燃焼炉１の燃焼温度を良好な精度で制御することができる。なお、燃料投入管５は、第１燃焼室８の一端面の壁を貫通する以外に、第１燃焼室８の一端側の周面の壁を貫通するように配置されてもよい。

上記第１燃焼室８の一端側には、着火部として、灯油を燃料とするバーナ６が配置されている。バーナ６は、灯油や重油等の液体燃料を用いるものや、都市ガスやＬＰＧ（ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）等の気体燃料を用いるものを使用できる。バーナ６は、第１燃焼室８の一端面の壁の正面視において、燃料投入管５よりも幅方向の左右いずれか一方寄り、かつ、僅かに上方に配置されている。バーナ６の火口は、燃料投入管５のバイオマス燃料の排出口よりも第１燃焼室８の他端側を向くように、第１燃焼室８の中心軸に対して傾斜して配置されている。これにより、燃料投入管５の排出口から排出されて第１燃焼室８の底部に集積されるバイオマス燃料Ｆに、バーナ６からの火炎が直接当たるようになっている。バーナ６からの火炎によって着火されたバイオマス燃料Ｆは、燃料投入管５から新たに排出されるバイオマス燃料Ｆによって、第１燃焼室８の他端側に移動させられる。こうして、第１燃焼室８の燃料投入管５とバーナ６により、効率的にバイオマス燃料Ｆを投入して着火することができる。なお、バーナ６は、第１燃焼室８の一端面の壁を貫通する以外に、第１燃焼室８の一端側の周面の壁を貫通するように配置されてもよい。

図２は、図１のＡ－Ａ’線におけるバイオマス燃料用燃焼炉１の横断面図であり、第１燃焼部２の第１燃焼室８の一端側の内部を示す横断面図である。第１燃焼室８の側面には、第１燃焼空気を供給する複数の第１燃焼空気供給口９，９，９が設けられている。第１燃焼空気供給口９は、第１燃焼室８の中心軸方向において一端側から概ね中央までの間に配置されており、本実施形態では３個設置されている。この第１燃焼空気供給口９は、図２に示すように、第１燃焼室８の側面に対して接線方向に延びる第１燃焼空気供給管１４に連通している。この第１燃焼空気供給管１４を通って供給された空気が第１燃焼空気供給口９から吹き出して、図２の矢印Ｒ１で示すように、第１燃焼室８内に旋回状の第１燃焼空気の流れを形成する。上記第１燃焼空気供給口９は、第１燃焼空気を、１０ｍ／ｓ以上２５ｍ／ｓ以下の速度で吹き出して供給する。

第１燃焼部２には、第１燃焼室８の壁面を形成する耐火材７の外側に、第２燃焼部３に燃焼空気を供給するための空気室１０と整流室１１が配置されている。図３は、空気室１０と整流室１１を示す斜視図である。空気室１０は、第１燃焼室８と同軸の円環円筒部分と、第１燃焼室８の一端面の外側の円盤部分とを有する。この空気室１０は、図２に示すように、第１燃焼部２の最外周の有底円筒形状のケーシングと、耐火材７の外側を取り囲む有底円筒形状の耐火材ケーシング５１との間に形成された空間に設けられている。なお、空気室１０は、第１燃焼部２の外径側の円環円筒部分のみであってもよい。この空気室１０に、図２に示すように、第１燃焼部２の最外周のケーシングの接線方向に延びる第２燃焼空気供給管１５を通して空気が供給される。空気室１０に接線方向に供給された空気は、この空気室１０内を周方向に流れた後、整流室１１に流入する。

整流室１１は、第１燃焼室８と同軸の円環円筒形状を有し、一端が、空気室１０の他端に連なっている。整流室１１は、第１燃焼部２の最外周のケーシングと、耐火材７の外側を取り囲む耐火材ケーシング５１との間に形成された空間に設けられている。耐火材ケーシング５１の他端側部分が拡径していることにより、整流室１１は、空気室１０よりも径方向の寸法が小さく形成されている。整流室１１には、図３に示すように、空気室１０からの空気を整流して旋回流を形成する複数の整流羽根５２，５２，５２，・・・が設けられている。整流羽根５２は、細長の板状体で形成されており、耐火材ケーシング５１の外周面に、第１燃焼室８の中心軸に対して傾斜した方向を向いて固定されている。この整流室１１の他端は、第１燃焼室８の外径側を取り囲む円環状の第２燃焼空気供給口１２となり、第２燃焼部３の第２燃焼室１７に開口している。図４は、図１のＢ－Ｂ’線におけるバイオマス燃料用燃焼炉の横断面図であり、第１燃焼室８の他端から、第２燃焼部３の第２燃焼室１７の一端側の内部を見た様子示す横断面図である。図４に示すように、第２燃焼室１７の外径部分に対向して開口した第２燃焼空気供給口１２から、整流室１１の整流羽根５２，５２，５２，・・・によって整流された旋回状の第２燃焼空気が、矢印Ｒ２で示すように吹き出される。これにより、第２燃焼室１７内に、第２燃焼空気の旋回流が効果的に形成される。第２燃焼空気供給口１２は、第２燃焼空気を、１０ｍ/ｓ以上２０ｍ/ｓ以下の速度で吹き出して供給する。

第２燃焼部３は、中心軸Ｃを水平方向に対して傾斜して配置された円筒形状の第２燃焼室１７を有する。第２燃焼室１７は、円筒形状のケーシングの内側面の全面に設けられた耐火材１６により壁面が形成されている。第２燃焼部３の第２燃焼室１７の一端に、第１燃焼部２の他端部が挿入されて、第１燃焼部２の第１燃焼室８が第２燃焼室１７に連通している。また、第１燃焼部２の他端面の外径側に形成された第２燃焼空気供給口１２が、第２燃焼室１７内に開口して連通している。第２燃焼室１７は、図１に示すように、一端よりも他端が低くなるように、第１燃焼室８の中心軸の傾斜角度と同一の２°の角度θ２で中心軸が傾斜している。また、第２燃焼室１７の底側の壁面の中心軸を通る鉛直断面における傾斜角度は、第２燃焼室１７は円筒形状を有するので、中心軸の傾斜角度と同一の２°である。ここで、第２燃焼室１７の中心軸の傾斜角度θ２は、１°以上６°以下の範囲で適宜設定でき、好ましくは１°以上３°以下である。第２燃焼部３のケーシングの外周面には、環状のガイドレール１９，１９が軸方向の両側に固定されている。このガイドレール１９，１９は、第２燃焼部３の下方に配置された支持車輪２２，２２に周面が接して支持されると共に、２つのガイドローラ２３，２３によって一端面と他端面が挟持されて軸方向位置が保持されている。第２燃焼部３のケーシングの外周面には、ガイドレール１９，１９の間に、環状のラック２０が固定されている。環状のラック２０は、第２燃焼部３の下方に配置されたピニオン２４に歯合しており、ピニオン２４はモータ２５に連結されている。モータ２５の回転力がピニオン２４を介してラック２０に伝達されて、第２燃焼部３が中心軸Ｃの回りに回転駆動されるようになっている。

第２燃焼部３の第２燃焼室１７は、第１燃焼室８で着火されて燃焼しているバイオマス燃料Ｆが、第１燃焼室８の他端の開口から導かれる。第１燃焼室８から導かれたバイオマス燃料Ｆは、第２燃焼室１７の回転によって撹拌されると共に、傾斜した第２燃焼室１７内を他端に向かって移動する。こうしてバイオマス燃料Ｆが第２燃焼室１７内を撹拌されて移動する間に、第１燃焼室８の端面の外径側の第２燃焼空気供給口１２から旋回状の第２燃焼空気が供給されるので、バイオマス燃料Ｆは効果的に燃焼が促進される。第２燃焼室１７でバイオマス燃料Ｆが燃焼して生成されたガスや、残留した固形物は、第２燃焼室１７の他端の開口から排出され、第３燃焼室３１に導かれる。

第３燃焼部４は、概ね直方体のケーシングの内側に耐火材３０が配置されて、第３燃焼室３１が内部に形成されている。第３燃焼室３１は、一端の側面に略円形の開口が形成され、この開口に第２燃焼部３の円筒形状のケーシングの他端部が挿入されて、第２燃焼室１７に連通している。第３燃焼室３１の上端には、バイオマス燃料Ｆの燃焼に伴って生成されたガスを排出するガス排出口４２が設けられている。一方、第３燃焼室３１の下端には、挿入された第２燃焼室１７の他端の開口１８の鉛直下方に、バイオマス燃料Ｆの燃焼に伴って生成された灰や固形物等を排出する灰排出口４１が設けられている。

第３燃焼室３１の壁面には、複数の第３燃焼空気供給口３２が設けられている。複数の第３燃焼空気供給口３２は、第３燃焼室３１の壁面に格子状に配置され、例えば３ｍｍ以上５ｍｍ以下の内径のノズルによって形成される。第３燃焼空気供給口３２は、第３燃焼空気を、２０ｍ／ｓ以上４０ｍ／ｓ以下の速度で吹き出して供給する。第３燃焼部４には、第３燃焼室３１の壁面を形成する耐火材３０の外側に、空気室３３が配置されている。空気室３３は、第３燃焼部４の直方体のケーシングの側面のうち、第２燃焼部３の他端部が挿入された開口以外の部分に設けられている。空気室３３は、図示しない第３燃焼空気供給管によって空気が供給される。空気室３３の空気は、耐火材３０を貫通する第３燃焼空気供給路３４を通して第３燃焼空気供給口３２に導かれ、この第３燃焼空気供給口３２から第３燃焼空気として吹き出される。第３燃焼室３１の外側に空気室３３を配置することにより、この空気室３３の空気を第３燃焼室３１の熱で予熱して第３燃焼室３１に供給することにより、第３燃焼室３１におけるバイオマス燃料の未燃成分の燃焼性を向上できる。また、空気室３３により、第３燃焼室３１から外部への放熱を防止でき、バイオマス燃料用燃焼炉１の効率を向上できる。

第３燃焼部４には、第２燃焼室１７の他端の開口の上部に対向する板体３８が配置されている。この板体３８は、主に耐火材で形成され、第２燃焼室１７の中心軸方向から視て幅方向に延在する複数の冷却管３９が内蔵されている。板体３８は、第２燃焼室１７の開口の中心よりもやや上方から上端までの領域に対向するように配置されている。この板体３８により、第２燃焼室１７から第３燃焼室３１へ向かうガスの流れを下方に迂回することにより、第２燃焼室１７の上部から第３燃焼室３１へガスが短絡することを防止している。これにより、ガスの未燃成分を、第２燃焼室１７と第３燃焼室３１に十分に滞在させて燃焼させることができ、バイオマス燃料Ｆの燃焼効率を向上できる。この板体３８に内蔵された冷却管３９には冷却水が導かれており、板体３８の異常な温度上昇を防止して板体３８の劣化を防止している。冷却水は、後述するボイラシステムのボイラに送出されている。

第３燃焼部４の第３燃焼室３１は、第２燃焼室１７でバイオマス燃料Ｆが燃焼して生成されたガスと、残留した固形物が導かれる。第２燃焼室１７からのガスのうち、未燃成分が、第３燃焼空気供給口３２から供給された第３燃焼空気によって燃焼する。第３燃焼室３１で燃焼したガスは、第１及び第２燃焼室８，１７からの燃焼後のガスと共に、矢印Ｇで示すように、ガス排出口４２から排出される。第２燃焼室１７からの固形物のうち、未燃成分が、第３燃焼空気供給口３２から供給された第３燃焼空気によって燃焼する。第３燃焼室３１で固形物の未燃成分が燃焼してなる灰や不燃性の固形物は、第２燃焼室１７からの灰や固形物等と共に、矢印Ｓで示すように、灰排出口４１から排出される。このように、第３燃焼室３１により、第１及び第２燃焼室８，１７からの気体及び固体の未燃成分を効果的に燃焼するので、バイオマス燃料用燃焼炉１に投入されるバイオマス燃料Ｆの完全燃焼を促進することができる。

このように、本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉１によれば、第１燃焼部２の第１燃焼室８が円錐台形状を有して内部に第１燃焼空気の旋回流が形成されるので、一端側に燃料投入管５で投入されたバイオマス燃料Ｆを、バーナ６の火炎によって効果的に着火することができる。また、円錐台形状を有する第１燃焼室８の中心軸が水平方向に対して傾斜し、バイオマス燃料Ｆが投入される一端側よりも、他端の大径の開口１３が下方に位置するので、バイオマス燃料Ｆを滞留することなく他端側に移動させることができて、滞留を防止できる。また、第２燃焼室１７が、一端よりも他端が下方に位置するように中心軸が水平方向に対して傾斜した状態で回転駆動されるので、バイオマス燃料Ｆの燃焼を効果的に促進できると共に、バイオマス燃料Ｆの停滞を効果的に防止できる。さらに、第２燃焼室１７に、第１燃焼室８と第２燃焼室１７の間から旋回状の第２燃焼空気を供給するので、バイオマス燃料Ｆの燃焼を効果的に促進できる。また、バイオマス燃料Ｆにプラスチック等の溶融物が含まれていても、第２燃焼室１７に滞留することなく他端側に移動させることができるので、滞留した溶融物に不燃物が凝集してクリンカが固着する不都合を、効果的に防止できる。また、第１燃焼室８と、第２燃焼室１７と、第３燃焼室３１は、略全ての表面が耐火材７，１６，３０で覆われているので、バイオマス燃料Ｆが、塩化ビニルのように塩素を含む場合であっても、劣化が生じ難い。

図５及び６は、本実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉１を用いて構成されたボイラシステムを示す模式図である。このボイラシステムは、バイオマス燃料用燃焼炉１を熱源として、加熱対象としての水を加熱し、水蒸気を生成するものである。

このボイラシステムは、バイオマス燃料用燃焼炉１と、バイオマス燃料用燃焼炉１の上流に設けられた燃料供給部１００と、バイオマス燃料用燃焼炉１の下流に設けられたボイラ１１０と、ボイラ１１０の下流に設けられたサイクロンセパレータ１１２と、サイクロンセパレータ１１２の下流に設けられた誘引ファン１１６と、誘引ファン１１６の下流に設けられたバグフィルタ１１７と、バグフィルタ１１７の下流に設けられた排気塔１２０を備える。

燃料供給部１００は、バイオマス燃料用燃焼炉１の燃料であるバイオマス燃料Ｆの製造と供給を行うものであり、廃グリセリンを貯留する廃グリセリン容器１０３と、植物系バイオマスを貯留する植物系バイオマスサイロ１０４と、廃グリセリン容器１０３と植物系バイオマスサイロ１０４から所定量の廃グリセリンと植物系バイオマスが供給され、これらを混合してバイオマス燃料Ｆを製造するミキサー１０１と、このミキサー１０１で製造されたバイオマス燃料Ｆを加圧して下流側に排出するポンプ１０２を有する。廃グリセリン容器１０３には、バイオディーゼル燃料の製造工程で副生された廃グリセリンが投入され、図示しないバルブを介して所定量の廃グリセリンをミキサー１０１に投入するようになっている。また、植物系バイオマスサイロ１０４には、雑草や落ち葉等の粉砕物である植物系バイオマスが投入され、図示しないバルブやコンベヤを介して所定量の植物系バイオマスをミキサー１０１に投入するようになっている。ポンプ１０２はチューブポンプであり、バイオマス燃料Ｆの流動性が比較的高い場合でも、高精度に圧送量を制御することができる。ここで、ポンプ１０２は、回転容積式一軸偏心ねじポンプ等の他の形式のポンプであってもよく、主に容積式ポンプを好適に使用することができる。このポンプ１０２の下流側に、バイオマス燃料用燃焼炉１にバイオマス燃料Ｆを投入する燃料投入管５が接続されている。

バイオマス燃料用燃焼炉１には、第３燃焼部４の下端に、灰や固形物を搬送する灰排出コンベヤ１０５が接続されている。灰排出コンベヤ１０５は水封コンベヤで形成されており、第３燃焼室３１の灰排出口４１から排出された高温の灰や固形物が、水封コンベヤの水中に没して冷却され、搬送されるようになっている。灰排出コンベヤ１０５で搬送された灰や固形物は、灰回収箱１０６に排出されて回収される。

図７は、バイオマス燃料用燃焼炉１の下流に接続されたボイラ１１０を示す模式断面図である。このボイラ１１０は、多管式の蒸気ボイラであり、ケーシング１３１と、ケーシング１３１内の一端側の下部に設けられた第１煙室１３２と、ケーシング１３１内の他端側に設けられた第２煙室１３３と、ケーシング１３１内の一端側の上部に設けられた第３煙室１３４を有する。第１煙室１３２と第２煙室１３３との間と、第２煙室１３３と第３煙室１３４との間が、複数の煙管１３６，１３６，１３６，・・・によって夫々接続されている。このケーシング１３１内には、ケーシング１３１の内側面と、第１乃至第３煙室１３２，１３３，１３２の側面と、複数の煙管１３６，１３６，１３６，・・・の周面との間に、加熱される水が供給される水室１３５が形成されている。このボイラ１１０は、上記第１煙室１３２に導かれた加熱用のガスが、煙管１３６を通って第２煙室１３３に導かれ、この第２煙室１３３で流れが反転して煙管１３６を通って第３煙室１３４に向かう２パス式である。

第１煙室１３２は、バイオマス燃料用燃焼炉１の第３燃焼室３１のガス排出口４２に接続され、矢印Ｇで示すようにガス排出口４２から排出された高温のガスが導かれる。第２煙室１３３は、第１煙室１３２のガスがケーシング１３１内の下部の煙管１３６を通って流入し、流入したガスが反転して上部の煙管１３６，１３６，１３６へ流出する。第３煙室１３４は、第２煙室１３３のガスが上部の煙管１３６，１３６，１３６を通って流入し、流入したガスが矢印Ｈで示すようにボイラ１１０から排出される。このように煙室１３２，１３３，１３４及び煙管１３６，１３６，１３６，・・・を通過するガスが、水室１３５内の水と熱交換を行うことにより、水蒸気が生成される。水室１３５には、ケーシング１３１の上部に形成された給水口から、バルブを通して矢印Ｗで示すように水が供給される。また、水室１３５には、バイオマス燃料用燃焼炉１の第３燃焼部４の第３燃焼室３１に配置された板体３８に内蔵された冷却管３９で加熱された冷却水が導かれる。水室１３５内で生成された水蒸気は、ケーシングの上部に形成された蒸気排出口から、バルブを通して矢印Ｖで示すように排出される。

上記ボイラ１１０の第２煙室１３３には、図示しないスートブロワが接続されており、矢印Ｌで示すように、このボイラ１１０で生成された水蒸気の一部がスートブロワで導かれる。第２煙室１３３に導かれた水蒸気が、煙管１３６と第１及び第３煙室１３２，１３４を流れて、第２煙室１３３や煙管１３６や第１及び第３煙室１３２，１３４内に残留した煤やダストを除去するようになっている。

ボイラ１１０の下流に接続されたサイクロンセパレータ１１２は、ボイラ１１０から排出されたガスを逆円錐台形状の分離室に導き、この分離室でガスの旋回流を形成し、流体の遠心力によって固体の粒子と気体に分離する。サイクロンセパレータ１１２で分離された粒子は、ダブルダンパ１１３を通して粒子回収箱１１４に排出されて回収される。サイクロンセパレータ１１２の粒子の排出口には、ダブルダンパ１１３以外に、例えばロータリダンパ等を設けてもよい。サイクロンセパレータ１１２の粒子の排出口に設置される装置は、サイクロンセパレータ１１２とその上流側の気密性を保ちながら粒子を排出するものであれば、その機構は特に限定されない。

サイクロンセパレータ１１２の下流に接続された誘引ファン１１６は、サイクロンセパレータ１１２の排気口に大気圧よりも低い負圧を生成し、サイクロンセパレータ１１２を動作させると共に、ボイラ１１０からサイクロンセパレータ１１２へガスを導くものである。誘引ファン１１６は、軸流ファンや遠心ファン等の種々の機構のファンを用いることができる。

誘引ファン１１６の下流に設けられたバグフィルタ１１７は、サイクロンセパレータ１１２から排出された気体から、微粒子を捕集するものである。バグフィルタ１１７は、袋状の濾体が内蔵され、気体を濾体に通過させて、気体と共に導かれた微粒子を捕集する。バグフィルタ１１７で補修された微粒子は、ダブルダンパ１１８を通して微粒子回収箱１１９に排出されて回収される。バグフィルタ１１７の微粒子の排出口には、ダブルダンパ１１８以外に、例えばロータリダンパ等を設けてもよい。バグフィルタ１１７の微粒子の排出口に設置される装置は、上流側の気密性を保ちながら微粒子を排出するものであれば、その機構は特に限定されない。

バグフィルタ１１７の下流に設けられた排気塔１２０は、バグフィルタ１１７で微粒子が除去された後のガスを、矢印Ｅで示すように大気へ放出するものである。

上記実施形態のボイラシステムは、実施形態のバイオマス燃料用燃焼炉１を備え、バイオマス燃料用燃焼炉１はバイオマス燃料Ｆを速やかに着火して高温のガスを供給できるので、ボイラ１１０を速やかに起動して水蒸気の供給を速やかに開始することができる。また、バイオマス燃料用燃焼炉１は十分な燃焼空気が燃焼室内に供給されるので、バイオマス燃料Ｆの完全燃焼を促進できる。これにより、バイオマス燃料Ｆが塩素を含有する場合でも、ダイオキシンの発生を効果的に防止することができる。また、完全燃焼を促進することにより、燃焼効率を向上でき、ボイラ１１０の効率を向上できる。また、バイオマス燃料用燃焼炉１はクリンカの固着が少なく、劣化が生じ難いので、ボイラシステムのメンテナンスの手間を削減できる。

上記実施形態において、ボイラシステムのボイラ１１０は、バイオマス燃料用燃焼炉１を熱源として、加熱対象としての水を加熱して水蒸気を生成したが、水を加熱して温水を生成するものでもよい。また、加熱対象として水以外の油等を加熱するボイラを備えるボイラシステムについても、本発明を適用できる。

上記実施形態において、バイオマス燃料用燃焼炉１は、第１燃焼部２と第２燃焼部３と第３燃焼部４を備えたが、第３燃焼部４は必ずしも設けなくてもよい。例えば、第３燃焼部４に替えて、第３燃焼空気供給口３２を有さず、第３燃焼部４のケーシングと同様のケーシング内にガスの通路と灰排出口を設けたダクトを配置してもよい。

上記実施形態において、第１燃焼室８にバイオマス燃料Ｆを投入する燃料投入部は、ポンプ１０２及び燃料投入管５を含んだが、スクリューコンベヤを用いて構成されてもよい。スクリューコンベヤを用いて燃料投入部を構成することにより、バイオマス燃料の流動性が比較的低い場合に、精度良くバイオマス燃料を第１燃焼室内に投入することができ、燃焼炉の燃焼温度を高精度に制御することができる。

また、上記実施形態において、バイオマス燃料用燃焼炉１は、廃グリセリンと植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼したが、廃グリセリン以外に、例えばパームオイル廃液等の他の油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼してもよい。また、油由来廃液以外に、廃棄物として回収された鉱物性油や動植物性油等の廃油と、植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼してもよい。廃油としては、鉱物性油や動植物性油のほか、潤滑油、燃料油、絶縁油、切削油、洗浄油、タールピッチ等を含む廃棄物が該当する。

また、上記実施形態において、バイオマス燃料用燃焼炉１は、燃料を燃焼させてボイラの熱源として用いたが、廃油又は油由来廃液や植物系バイオマスを廃棄物として焼却処分するために用いてもよい。この場合、廃棄物等の被焼却物がバイオマス燃料に該当する。このように、本発明のバイオマス燃料用燃焼炉は、バイオマス燃料を燃焼させるための種々の用途に適用できる。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、多くの変形が、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１バイオマス燃料用燃焼炉
２第１燃焼部
３第２燃焼部
４第３燃焼部
５燃料投入管
６バーナ
７，１６，３０耐火材
８第１燃焼室
９第１燃焼空気供給口
１０空気室
１１整流室
１２第２燃焼空気供給口
１３第１燃焼室の他端の開口
１４第１燃焼空気供給管
１５第２燃焼空気供給管
１７第２燃焼室
１８第２燃焼室の他端の開口
１９ガイドレール
２０ラック
２２支持車輪
２３ガイドローラ
２４ピニオン
２５モータ
３１第３燃焼室
３２第３燃焼空気供給口
３３空気室
３４第３燃焼空気供給路
３８板体
３９冷却管
４１灰排出口
４２ガス排出口
８１第１燃焼室の底側の壁面
１００燃料供給部
１０１ミキサー
１０２ポンプ
１０３廃グリセリン容器
１０４植物系バイオマスサイロ
１０５灰排出コンベヤ
１１０ボイラ
１３１ケーシング
１３２第１煙室
１３３第２煙室
１３４第３煙室
１３５水室
１３６煙管
１１２サイクロンセパレータ
１１３，１１８ダブルダンパ
１１６誘引ファン
１１７バグフィルタ
１２０排気塔
θ１第１燃焼室の底側の壁面の傾斜角度
θ２第２燃焼室の中心軸の傾斜角度

Claims

廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼するバイオマス燃料用燃焼炉であって、
他端が一端よりも大きい径を有して開口し、一端よりも他端が低くなるように中心軸を水平方向に対して傾斜して配置された円錐台形状の第１燃焼室と、この第１燃焼室の一端側に設けられた燃料投入部及び着火部と、上記第１燃焼室の側面に設けられて第１燃焼空気を供給する第１燃焼空気供給口とを有する第１燃焼部と、
一端が上記第１燃焼部の第１燃焼室の開口に連なると共に他端に灰及び熱風の排出口が形成され、一端よりも他端が低くなるように中心軸を水平方向に対して傾斜して配置され、上記中心軸回りに回転駆動される円筒形状の第２燃焼室を有する第２燃焼部と
を備え、上記第１燃焼空気供給口は、上記第１燃焼室の側面の接線方向に延在する燃焼空気供給管に連通している
ことを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第１燃焼室と第２燃焼室との間に、上記第２燃焼室に向かって第２燃焼空気を供給する第２燃焼空気供給口が設けられていることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項２に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第１燃焼部の第１燃焼室の外側を耐火材で隔てて取り囲み、外部から空気が供給される円環円筒状の空気室と、
上記空気室の他端と上記第２燃焼空気供給口の間に形成され、上記空気室からの空気を旋回状に整流して上記第２燃焼空気供給口に導く整流室と
を備えることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項３に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記整流室に、上記第１燃焼室の中心軸に対して傾斜方向に延在する整流羽根が設けられていることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記燃料投入部は、バイオマス燃料を第１燃焼室に圧送するポンプを含むことを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記燃料投入部はスクリューコンベヤを含み、上記バイオマス燃料を排出する開口が上記第１燃焼室の底部に配置されていることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第１燃焼室の中心軸を通る鉛直断面における底側の壁面の水平方向に対する傾斜角度が、５°以上２５°以下であることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第２燃焼室の水平方向に対する傾斜角度が、１°以上６°以下であることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第２燃焼部の第２燃焼室の他端の開口に連通する第３燃焼室と、この第３燃焼室の壁面に配置されて第３燃焼空気を吹き出す複数の第３燃焼空気供給口とを有する第３燃焼部を備えることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項９に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第３燃焼部の第３燃焼室の外側を耐火材で隔てて取り囲み、外部から空気が供給される空気室と、
上記空気室に連通して上記耐火材を貫通し、先端が上記第３燃焼空気供給口に連なる複数の第３燃焼空気供給路と
を備えることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項９に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第３燃焼部の第３燃焼室の上端に、ガスを排出するガス排出口が形成されており、
上記第３燃焼部の第３燃焼室の下端に、上記第２燃焼室の他端の開口の鉛直下方に位置する灰排出口が形成されていることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項９に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記第２燃焼室の開口の上部に対向して配置され、上記第２燃焼室から第３燃焼室へ向かうガスの流れを迂回させる板体を備えることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１２に記載のバイオマス燃料用燃焼炉において、
上記板体に、冷却水が導かれる冷却管が設けられていることを特徴とするバイオマス燃料用燃焼炉。
請求項１乃至１３のいずれかに記載のバイオマス燃料用燃焼炉と、
上記バイオマス燃料用燃焼炉でバイオマス燃料を燃焼して生成されたガスと、加熱対象とを熱交換するボイラと
を備えることを特徴とするボイラシステム。
廃油又は油由来廃液と植物系バイオマスとが混合されてなるバイオマス燃料を燃焼するバイオマス燃料の燃焼方法であって、
上記バイオマス燃料を第１燃焼室に投入する工程と、
上記第１燃焼室に投入されたバイオマス燃料を燃焼空気の旋回流に接触させて着火する工程と、
上記着火したバイオマス燃料を、上記第１燃焼室から第２燃焼室に移動させる工程と、
上記第２燃焼室に導かれたバイオマス燃料を、回転する第２燃焼室によって撹拌する工程と、
上記バイオマス燃料の燃焼に伴って生じた灰及び燃焼ガスを、上記第２燃焼室から排出する工程と
を備え、
上記燃焼空気を、他端が一端よりも大きい径を有して開口し、一端よりも他端が低くなるように中心軸を水平方向に対して傾斜して配置された円錐台形状の上記第１燃焼室の側面へ接線方向に導き、この第１燃焼室の側面に形成された燃焼空気供給口から吹き出すことにより、旋回流を形成することを特徴とするバイオマス燃料の燃焼方法。
請求項１５に記載のバイオマス燃料の燃焼方法において、
上記第１燃焼室のバイオマス燃料を、上記燃焼空気の旋回流によって第１燃焼室から第２燃焼室へ移動させることを特徴とするバイオマス燃料の燃焼方法。