JPS591908A - 固体燃料の表面燃焼火炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 火炉において使用される燃料の内で石油や気体燃料は空
気とよく混合し少量の過剰空気で完全燃焼をするが、薪
村などの固体燃料は空気との接触が表面だけであって空
気はすべての部分に行き渡らないから燃焼の完全度を増
すにつれて大量の過剰空気を要し、廃気損失大きく燃料
の浪費になる。

従って少量の過剰空気で燃焼を完全にし熱効率をよくす
るためには固体燃料自体の改作、または火炉改善や燃料
予熱など効果的対策が必要である力蒐従来の固体燃料、
とくに薪だぎ法は低効率のまま放置されて煙公害と共に
酸部分は全然燃えずに捨てられているのがその現状であ
る。

ここにおいて本発明は、火炉における給気方法改善のた
め、まず二次空気供給路として仮型空気予熱器を利用し
、これに表面燃焼法を適用した。

すなわち仮型空気予熱器におけるガス路と空気路とを夫
々燃焼路と給気路とする仮型表面燃焼器を作るために板
面に多くの細孔を設け、これを二次空気供給路となすも
ので、次に該表面燃焼器を火炉火格子の真上に設置し、
その結果火炉の有効容積を狭めて通風阻害を来たすこと
のないように予め燃焼ガス発生星を勘案し、かつ流れの
連続的な燃焼を完結させるために乾留式火だき法併用の
燃して少ない過剰空気による燃焼の完全を図った。

なお該燃焼器の下面部と火格子と間を燃焼室としその高
さ・は燃料の種類によっても多少異なるが、小型ではＺ
ｏｏ−ＩＩを目安とし、鋼板に耐火材内張りと目張りを
施し、燃焼はできるだけ上記の表面燃失により燃焼進行
につれて予熱された燃料を順次押し上げて表面燃焼器の
直下で燃焼するようにした。以下図面を参照して説明す
る。第１図、Ａ図に示すように長方形平鋼板の４隅を切
りとり、長辺と短辺とを反対方向に曲げ（下面丸味っけ
）、Ｂ図に示す平鋼板を間隔片として６図の様に合せ内
外面にも同じ平鋼板をあてて接着端をスポットに１．３
龍φ孔を１０龍ピツチ、耐熱９００°Ｃの仮型表面燃焼
器とした。第２図においでのは上記燃焼の設置箇所を示
し、■燃焼室、■予熱室（前開き戸つける）、■石油コ
ンロ、■炉口戸、■火格子（床板をつける）、■は火格
子■床板ガイド棒、■はガイドリングで、これは火格子
■の床が予熱室０の内壁に沿って昇降するためのガイド
となり■■Ｏｏは火格子床板シフト装置、■突起部に把
手を入れて回すと、ラチェット装置によって火格子床板
をつき上げて安定させる。該床板一部には灰取口と口蓋
を設ける。Ｏは石油コンロ（補助燃焼機）の燃焼熱ガス
の受口と扇形スライド式ダンパーを示し、これを開閉し
て補助燃焼機の閉止時における一次空気の取入れが調節
される。０は燃焼室■の口蓋を示し、耐火内張りと断熱
外張りを施しである。

火炉の使用法について略記すると、炉口戸■を開いて燃
焼室■の口蓋０を外し、餅材を火格子■の上に供給、口
蓋０をしめ（薪は通風の許す限りぎっしり詰めこんでよ
い）、コンロ■を点火し燃焼全開して熱ガス受口０のと
ころに合せて置き、炉口戸■を閉じ、コンロ燃焼の熱と
熱ガスによって燃焼室■内の餅材の揮発分を蒸発し乾留
して着火燃焼させ、仮型表面燃焼器を赤熱させてコンロ
燃焼を全閉し、ダンパー■を小さくあけて自然通風を火
炉格子上の餅材に送り薪”材燃焼を表面燃焼器の燃焼路
に流入させて燃焼完結をなさせる。従ってタンパ０以外
がら燃焼室への空気流入を防止し、餅材焚きつけ乾留時
の煙発生の外は煙公害を大巾に防止し、負荷の変動に応
じて燃焼率を大きくする場合においても煙公害と熱効率
をダンパー０の開度と燃焼室■内の餅材量とによって実
用上支障ないよう調節ができる。

以上の説明により明らかであるが、本発明の火炉は手だ
きであって薪わり、寸法切りの手数を要するが、家庭用
においては少量の餅材に補助燃焼桟用として石油燃料な
どの高熱量燃料を併用して（υ、燃焼室と予熱室に供給
する定量（加熱所要量に見合う）餅材に対して点火、調
節取扱いが容易で火を枯らすことなく自動式のように手
数が省け（２）、家庭用石油燃料の節減のために薪主燃
、石油従燃としてその節減化を図り、補助燃焼装置とし
て燻炭コンロの使用にも適しでいるだけでなく、（３）
餅材完全燃焼による煙公害の解消と燃費節約は湯沸し、
暖房機器の火炉改善、焼却炉、または同兼用火炉（焼却
炉兼用湯沸器など）製糖場におけるバガス燃焼にも適用
され、固体燃料燃焼法としての表面燃焼法として在来の
薪たき法を一新するもので、上記（１）　（２１（３１
は本発明の火炉の実施例についての列記である。

【図面の簡単な説明】

第１図は仮型表面燃焼器の構造説明°図である。 第２図は本発明の固体燃料の表面燃焼火炉の実施例とし
ての薪たき火炉を示すための線図で、第３図は同正面図
である。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 手続補正書（自発） 昭和５７年７月２７日 １、事件の表示 特許　５７−０５４０３９ ２、発明の名称 固体燃料の表面燃焼火炉 ３、補正する者　特許出願人 特許請求の範囲、発明の詳細な説明、図面の簡単な説明
の欄及び図面添付 ５、補正の内容 して下記の文を挿入します。 「ボイラにおける仮型空気予熱器と同じような構造に結
合した平板に多くの細孔を五カ、これを火炉燃焼室に設
置し、該細孔から供給される空気と（ロ）仝上明細書中
、第３、発明の詳細な説明、第６頁、第３行目以下、第
７頁、第４、図面の簡単な説明までの全文を削除して下
記の文を挿入し、第４．５及び６図を追加します。 ［さらに本発明の表面燃焼火炉はすべての燃料にまたは
第４．５図に示す表面燃焼器を重油だき火炉の真」二に
設置すれば噴油バーナーと空気調節装置とによって炉内
に送り込まる噴霧ガス空気混合に表面燃焼器の給気路を
通してその完全燃焼に必要な空気が表面燃焼の現象を利
用して二次空気として供給されることになり、燃焼は著
しく速かに過剰空気の爪少なく従って産気による熱損失
の小さい完全燃焼によって火炉の熱効率を改善する。 すなわち燃料油とその燃焼に必要な空気とがなるべくよ
く混合し、過剰空気量を少なくして完全燃焼をなさしめ
るためには、適当な空気調節装置との外側表面に限られ
内側表面は燃焼に必要な二次空気と接触して発熱による
焼損が防止される。第１図Ｃを参照して第４．５図を説
明すると、第１連結されていることを断面Ａ−Ａ第６図
に示す。 以上の説明により明らかであるが、本発明の火炉は蓄材
に補助燃焼桟用として灯油燃料を併用し、け）調節取扱
いが容易で火を枯らすことなく、（２１薪炉に表面燃焼
器を設置してこれを直接加熱し、この表面燃焼器によっ
て該火炉を間接加熱式火炉となし火炉における燃焼効率
を促進するものである。 ４、図面の簡単な説明 第１図は仮型表面燃焼器の構造説明図、第２図は本発明
の固体燃料の表面燃焼火炉の実施例としての薪たき火炉
を示すための線図で、第３図は同正面図である。第４．
５図は重油だき火炉に設置される表面燃焼器を示すため
の線図で、その断面を第６図に示す（矢印は燃焼の流れ
方向を示す）。」第４図 手続補正書・（自発） 昭和５７年９月２７日 １、事件の表示 特　　願　　　５７−０５４０３９ ２発明の名称 ３補正をする者　　特許出願人 ４補正の対称 明細書 ５、補正の内容 （イ）昭和５７年４月１日付、明細書中、第３、発明の
詳細な説明、第６頁、第３行目以降を全文削除し挿入し
た補正文（同年７月２７日付、手続補正書による補正の
内容、（ロ）の項）中、第４頁、第１１行目の「・・・
促進するものである。」と第１２行目、「４、図面の簡
単な説明」との間に下記の文を挿にし、さらにこれを固
体燃料だけの炉に限定せず前説すると次のように要約さ
れる。燃焼の完全度は或程度これを犠牲にしても過剰空
気の供給量を制限し、排気による熱損失を防ぐのが得策
と考えてきた在来型火炉の直接加熱燃焼方式に対して、
炉内燃焼に必要な二次空気と可燃ガスとの混合気をつく
るために、既述のように炉内に仮型表面燃焼器を設置し
、これを二次空気通風器となす前述の全域に亘って平均
的に分布し行きわたると共に表面燃焼効果も加わって非
常に高温度が得られること、ふく射熱を大量に出すから
伝熱も極めて速かに行われるなどの利点が在来直接加熱
式火炉に比して大きく、適当の大きさの燃焼室内で燃焼
完結がなされる場合、燃料の炉内完全燃焼がなされる。 従って本発明の表面燃焼火炉は、従来ただ完全燃焼の見
地のみから考えるときは炉に供給する空気量は多いほど
よいが、逆にそのため反って熱効率の低下をきたした在
来火炉における不利を少なくし、また燃焼完全度の増加
は効率だけでな（、例えば石油に代わる石炭など代替エ
ネルギー開発面での公害規制に対する役割も大きい。な
お表面燃焼器自体の耐熱度については既述の別法として
空気予熱器により２００〜３００°Ｃの予熱空気を給気
手続補正書（自発） 昭和５８年５月２４−日 特許庁長官　殿 ■、事件の表示 特許　５７−０５４０３９ ４、補正の対称 明細書及び図面 充します。 補　　正　　明　　細　　書 １、発明の名称 固体燃料の表面燃焼火炉 ２、特許請求の範囲 ボイラにおける仮型空気予熱器と同じような構造に結合
した平板に多くの細孔を設け、該器にお３、発明の詳細
な説明 餅材、石炭などの固体燃料は空気との接触がすべての部
分に行き渡らないから燃焼の完全度を増すにつれて大量
の過剰空気を要し、熱損失が太き（なる。従って少量の
過剰空気で燃焼を完全にし炉の効率をよ（するためには
固体燃料自体の改造（液化、燻炭化）、または火炉改善
や燃料予熱などが必要であるが、従来の薪だき炉は低効
率で煙公害と共に酸部分は全然燃えずに捨てられている
のが現状で、と（に石炭燃焼炉においては排気処理が至
難であった。 ここにおいて本発明は、固体燃料燃焼炉における給気方
法改善のため、まず二次空気供給路として仮型空気予熱
器を利用し、これに表面燃焼法を適用した。すなわち仮
型空気予熱器におけるカス路と空気路を夫々燃焼路と給
気路とする表面燃焼器を作るために板面に多くの細孔を
設け、これを二次空気供給路となすもので、該表面燃焼
器を直接炉の火格子真上に設置して火床との間を一次燃
焼室とし、その壁熱によって二次空気を予熱し、−次燃
焼室における固体燃料の直接燃焼に加えて表面燃焼器に
おける固体燃料の間接燃焼を利用するたゐに揮発分の多
い燃料でも通風が阻害されることなく十分炉内燃焼がな
されるように炉の大きさを定め、これを固体燃料の表面
燃焼火炉となすもので、燃焼法は自然通風による乾留式
火だき法を原則とし、輻射熱は炉内燻材の予熱と保温を
兼ね、表面燃焼器は水平面に対して傾斜角θ（ｔａｎθ
は燃焼路の背高と小中との比）をつけて取りつける。従
って一次燃焼室から流入し排気の混入する可燃カスは燃
焼路片面（該面には前述の細孔をっけない）に接してこ
れを加熱後、相対面（細孔がつけである）に接触し、か
つ板面の細孔をとおして予熱二次空気との混合気をつく
り表面燃焼をなし燃焼が促進される。 以下図面を参照して説明する。第１図、Ａ図に示すよう
に長方形平鋼板の４隅を切りとり、長辺と短辺とを反対
方向に曲げ（下面丸味っけ）、Ｂ図に示す平鋼板を間隔
片としてＣ図の様に合せ、両外面にも同じ平鋼板をあて
て接着端をスポット熔接し図示するように箱型にする。 補強用には両外面に厚鋼板をあてて中販ボルトで締めっ
ける。 本実施例においては、鋼板５ＵＳ３１０．０．８ｍ１１
厚×２００　Ｘ　１２５．１０枚合せに１．８鴫φ孔を
８鴫ピッチ千鳥配列を標準とし、耐熱６００℃（給気路
２００℃燃焼路１０００℃を仮定、空気を媒体とする伝
熱面によって焼損を防ぐ）の表面燃焼器とした。第２図
において■は表面燃焼器、■は一次燃焼室で、これとす
。表面燃焼器と該内壁間は耐火材の目張りをして密封と
し、■灰だめ戸、■は空気予熱室である。これは表面燃
焼器の頂部と炉の外壁間を■鉄板で蓋をし前端部を■鉄
板で閉じた集気フード型のもので、空気は火格子■の下
面からスカート周辺に沿ってフード■内に入り、−次燃
焼室■の壁熱で予熱され、表面燃焼器■の給気路を経て
その燃焼路に入り、ガス混合気となって表面燃焼をなし
、残部の空気は頂部の［相］細孔から流出する。■給気
孔は孔の絞り板により開閉度を加減し燃焼率られ、送風
は火格子■の下面中央の＠下向きの樋によっ゛て火床の
両側に分流される。■炉の底板、［相］炉口戸、〇−一
次燃焼室戸は炉口戸０と一体である。■は炉の外壁を示
し、本実施例においては燃料を蓄材、たきつけ燃料には
灯油を浸透させた蓄材を使用したが石炭燃焼に対しては
たきつけ用に点火側配合の燻炭を使用する。また、送風
機を強制通風装置とし、下込め式給炭機を使用する機械
だき大容量の炉においても表面燃焼利用の間接燃焼によ
りて炉の効率が改善されることは上述の手たき炉の場合
と同口であって、手たき炉の使用法について略記すると
、炉口戸＠を開いて燃料を火格子■の上に供給、たきつ
け用に灯油浸透の蓄材、ま、たけ点火材を配合した豆炭
を混入してこれに点火し、炉口戸０をしめて送風機■を
始動する。 燃料のつぎたしは、できるだけ火格子の前部に供給し炉
熱によって揮発分の蒸発後に奥へ押し込み全面に散布、
燃焼させ）こと乾留式石炭だきと同じで、送風機■は着
火後十分に時間（蓄材の場合１０分）がたって定常的に
燃えているところで自然通風に切り換える。 焼路に燃料を供給し、これを燃焼室とする固体燃料の燃
焼炉においても前例と同様に給気方法の改善による燃焼
の効率化を火だきの手数の少ない安定な燃焼状態によっ
て確かめることができる。 以上の説明により既に明かであるが、本発明の火炉は、
気体燃料燃焼法における表面燃焼を原理とし、石油コン
ロを実施例として、これを固体燃料燃焼法に適用するも
ので、固体燃料の熱分解反応、燃焼条件などに伴なって
発生する可燃ガスを慢な燃焼においても安定した燃焼が
できるので火だきの手数が省け、煙の発生が少なく環境
汚染対策上有利である。（２）、取り付は角θ（前述）
、給気孔径によって風量を定め下込式自動給炭機と併用
する中・小規模の燃焼炉に適用される。（３）、本発明
の表面燃焼器は、流動層ボイラーの層上部の空間にこれ
を設置して通風装置を兼用させると、。 流動層ボイラーの二段燃焼に必要な空気は該給気路を通
して燃焼路に供給され極めて少ない過剰空気で高温度が
得られるから給気による燃焼温度の低下を防ぎ、ボイラ
ー内部の高温領域（８００〜９００’ｃ）と同じふん囲
気をつくりＮＯｘの還元にも有利である。また該給気路
（焼結灰掃除用として給気路毎に必要に応じて圧縮空気
噴射）の下面に沿って石炭粒子（０１〜５−）を供給し
、さらにその下側に石灰微粉と空気（理論空気量の４０
％）との混合体を噴射すると、高温炉壁からの輻射熱な
どによって急速に加熱され、石炭粒子は乾留炭と揮発成
分に熱分解され、揮発成分は空気と混合して直ちに燃焼
し、乾留炭は沈落して下段流動層において低ＮＯｘ化燃
焼をする。上記の石炭粒子と石灰混合体燃焼を仮りに上
段流動層燃焼と見做すならば、脱硫は主として上段にお
いて行われるもので、上、下流水層で発生するＳ０２と
熱分解された石灰石とは反応して石こうとなり、層外に
飛び出してい（石こう粉じんは飛散灰再注入口、集じん
器において処理され、下段流動層分散板からの給気過剰
率を１以下（８０％）にして乾留炭燃焼をなさせるため
に発生するＣＯなどを含む、流動層の組合せにおける二
段目の燃焼が前記の燃焼路において行われる（給気率１
５％）。したがってこれは二段の流動層の組合せによっ
て石灰石による脱硫を高い水準に保ちつつ、低ＮＯ，化
をなすもので流動層ボイラーにおける燃焼法を改善し排
気処理を著しく容易する。 ４、図面の簡単な説明 第１図は表面燃焼器の構造説明図で、第２図は本発明の
固体燃料の表面燃焼火炉の実施例としての手だき炉を示
、すための線図である。 メ　　／　　（２） 第　　　２　　　図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特許　５７−０５４０３９ ４、補正の対称 明細書 （イ）昭和５８年５月２４日付手続補正書（自発）補正
明細書中、第２項特請求の範囲、第１頁第９行目と第１
０行目との間に下記の文を挿入します。 「燃焼法は自然通風を原則とするが、着火時においては
強制通風を併用し」。 回　同上補正明細書中、第３、発明の詳細な説明、第６
頁第６行目「燃焼炉」の次に下記の文を挿入します。 「（この場合、多くの細孔をあけた平鋼板を単に連続Ｕ
字型にまげただけで燃焼路と給気路とが容易に構成され
るように簡易な構造の表面燃焼器からなるものもある）
」。 （ハ）同上補正明細書中、第３、発明の詳細な説明、第
７頁第１行目「表面燃焼器」゛の次に下記の文を挿入し
ます。 以　　上 手　　続　　補　　正　　書 １、事件の表示 特許　５７−０５４０３９ ４、補正命令の日付 昭和５８年７月１５日 別紙のとおり（内容に変更なし） ■、特許請求の範囲 この予熱空気を上記の細孔から供給して上記燃焼なして
これを直接燃焼室とする固体燃料の燃焼炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 仮型空気予熱器と同じような構造に結合した平板に多く
   の細孔を設け、これを火炉燃焼室に設置し、該細孔から
   吸入供給される空気と火炉において発生する燃焼ガスと
   の混合気をつくす、表面燃焼の現象を利用してこれを仮
   型表面燃焼器となしさらに該火炉において燃焼させる固
   体燃料を、まず石油コンロなどの補助燃焼装置によって
   揮発分を蒸発し乾留した後、発火燃焼させて上記の仮型
   表面燃焼器中に流入させ、完全燃焼による燃焼完結をな
   させる表面燃焼法と上述するような乾留式火たき法との
   併用からなる燃焼方式の火炉。