JPH09137917A - 粉粒体状燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い燃焼効率で、且つクリンカの発生を防止す
ることができ、また、窒素酸化物の発生を低減させるこ
とができる粉粒体状燃料燃焼装置を提供する。 【解決手段】一端に火炎噴出口が形成された円筒型の燃
焼室本体１と、一次空気と粉粒体状燃料とを旋回させな
がら供給する燃料供給手段６と、一次空気と粉粒体状燃
料との旋回流を抑制する二次空気供給手段８と、火炎噴
出口２の断面積を絞る絞り部材１０と、燃焼室本体１の
軸芯方向に補助燃料を供給する補助燃料供給手段３と、
補助燃料と同方向に三次空気を供給する三次空気供給手
段５とを備え、一次、二次空気の合計供給量が粉粒体状
燃料を燃焼させる理論空気量よりも少なく設定されると
ともに、一次、二次、三次空気の合計供給量が粉粒体状
燃料と補助燃料とを燃焼させる理論空気量よりも多く設
定されている。燃料供給手段６は、一次空気と粉粒体状
燃料の他、排気ガスを燃焼室本体１内に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉粒体状燃料を燃焼さ
せ、これを熱源として蒸気ボイラや乾燥機などに利用す
る粉粒体状燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、予備燃焼室内において木質系の粉
体とプロパンとを旋回させながら燃焼させた後、燃焼室
において完全燃焼させる粉体燃焼装置が提供されている
（特開昭５８−３５３１０号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、粉体、プロパン、一次空気及び二次空気
の全てが同一方向に旋回するため、燃焼反応が予備燃焼
室の内壁近傍に集中した状態で起こり、このため内壁が
高温になるとともに、旋回による遠心力で灰や未燃粒子
が内壁に堆積し易く、特に高熱量の燃料を用いる場合は
クリンカの発生を助長していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
粉粒体状燃料燃焼装置は、一端に火炎噴出口が形成され
た円筒型の燃焼室本体と、該燃焼室本体の他端側から一
次空気と粉粒体状燃料とを旋回させながら供給する燃料
供給手段と、前記燃料供給手段による一次空気と粉粒体
状燃料との旋回流を抑制する二次空気供給手段と、前記
火炎噴出口に設けられ、該火炎噴出口の断面積を絞る絞
り部材と、前記燃焼室本体の他端側から該燃焼室本体の
軸芯方向に補助燃料を供給し、且つ補助燃料への着火手
段を備えた補助燃料供給手段と、前記燃焼室本体の他端
側から該燃焼室本体の軸芯方向に三次空気を供給する三
次空気供給手段とを備え、前記一次空気と二次空気との
合計供給量が前記粉粒体状燃料を燃焼させる理論空気量
よりも少なく設定されるとともに、一次空気と二次空気
と三次空気との合計供給量が粉粒体状燃料と補助燃料と
を燃焼させる理論空気量よりも多く設定されたものであ
る。

【０００５】本発明の請求項２記載の粉粒体状燃料燃焼
装置は、前記燃料供給手段は、前記一次空気、粉粒体状
燃料の他、排ガスを燃焼室本体内に供給する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【０００７】図１は本発明の粉粒体状燃料燃焼装置の構
成を示している。

【０００８】図１において、１は円筒状に形成された燃
焼室本体で、該燃焼室本体１の内壁が耐火物で内張りさ
れた耐火構造に構成されている。

【０００９】燃焼室本体１の先端には火炎噴出口２が形
成され、該火炎噴出口２と対峙する燃焼室本体１の基端
には燃焼室本体１の予熱及び補助燃料供給手段を兼ねた
バーナ３が設けられている。バーナ３は、補助燃料燃焼
量を切り換えることが可能で、本体予熱時には多く、粉
粒体状燃料との混燃時には少なく、というように２種類
の用途でそれぞれ適切な量を燃焼させることが望まし
い。

【００１０】前記火炎噴出口２は、燃焼室本体１内での
粉粒体状燃料の燃焼により生じる火炎を前方に噴出する
部位である。

【００１１】前記バーナ３は、まず、燃焼室本体１内の
壁面を粉粒体状燃料が安定して着火するよう予め所定温
度に昇温させ、その後も継続的に補助燃料の火炎を形成
して熱を供給し、後述する燃料供給管６から燃焼室本体
１内に供給される粉粒体状燃料をガス化・着火させるた
めのものである。バーナ３としては、例えばオイルバー
ナが使用される。

【００１２】また、前述のように配置されたバーナ３の
外周には、ファン４に連結された三次空気供給管（三次
空気供給手段）５が配置されており、該三次空気供給管
５の供給口５ａが前記バーナ３の噴射口３ａの周囲に配
置されている。

【００１３】さらに、前記三次空気供給管５の外周に
は、燃料供給管６が配置されており、燃料供給管６の供
給口６ａが三次空気供給管５の供給口５ａの周囲に配置
されている。つまり、前述したバーナ３、三次空気供給
管５及び燃料供給管６は３重構造に構成されている。

【００１４】そして、バーナ３及び三次空気供給管５
は、燃焼室本体１の軸芯方向にオイル（補助燃料）及び
三次空気を噴射するように構成され、特に、噴射方向へ
の直進性に優れたものが好適である。

【００１５】前記燃料供給管６の基端部には、図示しな
いブロワに接続された輸送管７が接続されており、ブロ
ワにより外気を一次空気として粉粒体状燃料とともに、
輸送管７を介して燃料供給管６に導入する。

【００１６】この輸送管７は、燃料供給管６に斜め後ろ
側から傾斜した状態で接続されており、輸送管７を経て
燃料供給管６に導入される一次空気と粉粒体状燃料との
混合気に旋回流を生じさせるように構成されている。つ
まり、燃料供給管６と輸送管７とによって一次空気と粉
粒体状燃料とを旋回させながら供給する燃料供給手段を
構成している。

【００１７】前記粉粒体状燃料としては、例えば一般家
庭等から出される可燃ごみから生成されたものなどが使
用される。

【００１８】前記燃焼室本体１の外周には、図示しない
ブロワに接続された二次空気供給管（二次空気供給手
段）８が接続されている。二次空気供給管８は、前記火
炎噴出口２寄りの位置に、且つ前記燃焼室本体１の接線
方向もしくはそれに近い方向から二次空気を該燃焼室１
内に供給するよう配置されている。

【００１９】この二次空気供給管８は、ブロワにより外
気を二次空気として燃焼室本体１内に圧送することで、
前記混合気に生じた旋回流の流れを抑制するようになさ
れている。

【００２０】なお、混合気に生じる旋回流の流れを抑制
するには、二次空気に混合気の旋回流と逆向きの旋回流
を与えるようにすればよい。

【００２１】さらに、前記燃料供給管６には、輸送管７
を介して前記一次空気、粉粒体状燃料の他、排ガスを供
給することも可能である。

【００２２】前記火炎噴出口２には絞り部材１０が配設
されている。絞り部材１０は、火炎噴出口２の開口断面
積を小さくするためのもので、開口断面積の変更やメン
テナンス等に対応できるよう着脱自在に構成されてい
る。また、前記燃焼室本体１も、メンテナンス等に対応
できるように分割可能に構成しておくと便利である。

【００２３】前記絞り部材１０の下端部と火炎噴出口２
の底部とには、灰抜き孔１１が形成されており、燃焼室
本体１の基端側に設けたブロワ１２からの噴射空気で該
燃焼室本体１の底部に堆積した灰を灰抜き孔１１から燃
焼室本体１の外に除去するように構成されている。

【００２４】図１における符号１３は、燃焼室本体１の
火炎噴出口２に接続された蒸気ボイラである。

【００２５】この蒸気ボイラ１３内には図示しない複数
本のボイラ水管が配設されており、本発明の粉粒体状燃
料燃焼装置を熱源としてボイラ水管との間で熱交換を行
い、この作用で蒸気を生成する。

【００２６】蒸気ボイラ１３内での燃焼に伴い生じる排
ガスは、前記燃料供給管６を介して燃焼室本体１内に供
給する排ガスとして利用してもよい。

【００２７】ここで、前記各管５、６、８から供給され
る空気量は、以下のように設定されている。一次空気
と二次空気との合計供給量を粉粒体状燃料を燃焼させる
理論空気量よりも少なくなるように設定している。一
次空気と二次空気と三次空気との合計供給量を粉粒体状
燃料とバーナ３の補助燃料とを燃焼させる理論空気量よ
りも多くなるように設定している。

【００２８】次に、このようにして構成された粉粒体状
燃料装置の作動について説明する。

【００２９】まず、バーナ３を作動させて燃焼室本体１
内を所定の温度に昇温させ、その後、適切な燃焼量の補
助燃料火炎を保持した状態でブロワを作動させて一次空
気とともに図示しない粉砕機で所定の大きさに粉砕した
粉粒体状燃料（以下、一次空気と粉粒体状燃料とを合わ
せて混合気という。）を燃料供給管６に導入する。この
混合気は、燃料供給管６内で旋回しながら燃焼室本体１
内に供給され、旋回による遠心力で燃焼室本体１の内周
面付近を旋回しながら火炎噴出口２側に進む。この際、
二次空気が上記混合気の旋回に対して逆向きに供給さ
れ、該混合気の旋回を抑制している。

【００３０】また、バーナ３の火炎Ｄ１とその周囲から
供給される三次空気Ｄ２は燃焼室本体１の中心部に存す
る。

【００３１】そして、燃焼室本体１の内周面付近に存す
る混合気は、図１に示す一次反応域Ａにおいてバーナ３
の火炎の熱を利用して粉粒体状燃料がガス化した後、一
次空気と反応して燃焼を開始するが、一次空気の量が粉
粒体状燃料を燃焼させる理論空気量よりも少ないため、
熱分解ガスは着火することになるが燃焼は部分的なもの
にとどまる。

【００３２】また、前記混合気と二次空気とが合流する
図１に示す二次反応域Ｂにおいても、粉粒体状燃料の理
論空気量より一次空気と二次空気との合計供給量が少な
いため、やはり燃焼は部分的なものにとどまる。つま
り、燃焼室本体１の内周面付近では燃焼が促進されず、
燃焼による温度上昇を極力抑えることができ、クリンカ
の発生を防止することができる。

【００３３】次に、上述のようにしてガス化を促進させ
た粉粒体状燃料及び燃焼ガスは、絞り部材１０により開
口断面積が絞られた火炎噴出口２を通過しようとする
が、この過程で燃焼室本体１の軸芯方向に供給された三
次空気及びバーナ３の燃焼ガスと混合する。この際、一
次空気と二次空気と三次空気との合計供給量を粉粒体状
燃料とバーナ３の補助燃料とを燃焼させる理論空気量よ
りも多くなるように設定しているため、これにより図１
に示す三次反応域Ｃで一挙に燃焼して火炎を形成し、燃
焼を完結することになる。

【００３４】この三次空気は、前述した一次反応域Ａ及
び二次反応域Ｂに部分的に混入して反応に寄与しつつ、
最終的にはよく予熱されたオーバ・ファイア・エアーと
して三次反応域Ｃで未燃分を完全燃焼させることができ
る。

【００３５】また、絞り部材１０を設けた火炎噴出口２
では、ある程度高温になること、また、通過するガスの
混合を促進することの両面で保炎効果を発揮する。

【００３６】さらに、段階的な燃焼の効果により、窒素
酸化物の発生を低減させることができる。また、燃焼室
本体１内には、燃料供給管６を介して排ガスが導入され
ており、この排ガスの導入により燃焼室本体１内を低酸
素濃度状態に保持して燃焼させることができ、よりその
効果を高めることができる。なお、排ガスの導入量は燃
焼状況に応じて適宜に設定すればよい。

【００３７】ここで、完全燃焼によって火炎を形成する
三次反応域Ｃは、蒸気ボイラ１３内に存しており、この
ように火炎が火炎噴出口２から直接蒸気ボイラ１３内に
吹き込まれることで、蒸気ボイラ１３では火炎による輻
射熱を有効に利用でき、熱交換効率の向上を促進するこ
とができる。

【００３８】また、燃焼室本体１内において燃焼により
生じた焼却灰の一部は、該燃焼室本体１内の底部に堆積
するが、運転中の時々あるいは運転を停止した際にブロ
ワ１２により空気を噴射することで、灰抜き孔１１から
燃焼室本体１の外に除去することができる。

【００３９】なお、本実施の形態においては、一本の二
次空気供給管８で二次空気供給手段を構成したが、二次
空気供給管８を複数本設けてもよく、また、二次空気を
混合気の旋回流と逆向きの旋回流を与えるようにした
が、混合気の旋回流を助長しない限りにおいて必ずしも
逆向きの旋回流を与える必要はない。

【００４０】また、本実施の形態では、横型の粉粒体状
燃料燃焼装置について説明したが、竪型としても使用す
ることも可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
記載の粉粒体状燃料燃焼装置によれば、燃料供給手段か
ら旋回させながら燃焼室本体に供給した一次空気と粉粒
体状燃料とは、旋回による遠心力で該燃焼室本体の内周
面付近に存した状態で、二次空気と合流するが、一次空
気と二次空気との合計供給量が粉粒体状燃料の理論空気
量よりも少ないため、この部分ではガス化は進むもの
の、燃焼は部分的なものにとどまる。そして、ガス化を
促進させた粉粒体状燃料は、絞り部材により開口断面積
が絞られた火炎噴出口を通過する際に、三次空気及び補
助燃料供給手段からの燃焼ガスが混合し、これにより一
次空気と二次空気と三次空気との合計供給量が粉粒体状
燃料と補助燃料とを燃焼させる理論空気量よりも多くな
り、この部位で一挙に燃焼して火炎を形成し、燃焼を完
結することになる。このように十分にガス化させた後に
火炎噴出口を通過する際に一挙に燃焼させることができ
るので、燃焼効率を高くすることができる。また、燃焼
室本体の内周面付近では主にガス化が促進されるため、
燃焼による内壁面の温度上昇を極力抑えることができ、
クリンカの発生を防止することができる。

【００４２】請求項２に記載の粉粒体状燃料燃焼装置に
よれば、燃料供給手段から一次空気、粉粒体状燃料の他
に排ガスを導入することで、燃焼室本体内を低酸素濃度
状態に保持して燃焼させることができ、窒素酸化物の発
生を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉粒体状燃料燃焼装置の構成を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室本体 ２ 火炎噴出口 ３ バーナ（補助燃料供給手段） ５ 三次空気供給管（三次空気供給手段） ６ 燃料供給管（燃料供給手段） ８ 二次空気供給管（二次空気供給手段） １０ 絞り部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立岩 甚吾 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)発明者 藤田 永治 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に火炎噴出口が形成された円筒型の
   燃焼室本体と、 該燃焼室本体の他端側から一次空気と粉粒体状燃料とを
   旋回させながら供給する燃料供給手段と、 前記燃料供給手段による一次空気と粉粒体状燃料との旋
   回流を抑制する二次空気供給手段と、 前記火炎噴出口に設けられ、該火炎噴出口の断面積を絞
   る絞り部材と、 前記燃焼室本体の他端側から該燃焼室本体の軸芯方向に
   補助燃料を供給し、且つ補助燃料への着火手段を備えた
   補助燃料供給手段と、 前記燃焼室本体の他端側から該燃焼室本体の軸芯方向に
   三次空気を供給する三次空気供給手段とを備え、 前記一次空気と二次空気との合計供給量が前記粉粒体状
   燃料を燃焼させる理論空気量よりも少なく設定されると
   ともに、一次空気と二次空気と三次空気との合計供給量
   が粉粒体状燃料と補助燃料とを燃焼させる理論空気量よ
   りも多く設定されたことを特徴とする粉粒体状燃料燃焼
   装置。
2. 【請求項２】 前記燃料供給手段は、前記一次空気、粉
   粒体状燃料の他、排ガスを燃焼室本体内に供給する請求
   項１記載の粉粒体状燃料燃焼装置。