JPS5941704A - 固体燃料の燃焼装置 - 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】 本発明は、コークスなどの固体燃料の燃焼装置に関し、
特ｆ固体燃料を燃焼炉内における堆積層内で燃焼させる
燃焼装置に関する。

固体燃料たとえばコークスを、直立筒状の燃″暁炉内に
装填して堆積し、その堆積層の下方から上方に向けて燃
焼用空気を流通させる場合において、供給された燃焼用
空気は堆積層下部におけるコークスとの燃焼反応で消費
される。そのため、堆積層下部においてのみ燃焼反応が
行なわれて高温度となり、堆積層上部では堆積層下部か
らの燃焼排ガスによってコークスが反応して実験によれ
ば５チ〜１５係もの一酸化炭素が発生する。そのだめ未
燃分が無駄に放出されることになり、燃焼効率が劣る。

捷だ、上述のように堆積層下部でのみ燃焼が行なわれる
ことによって、堆積層下部の温度が高温度となる。たと
えば前記温度が１２’０００Ｃを超えると、コークス燃
焼後の灰分が溶融してクリンカとなる。このクリンカが
生成されると、堆積層内にいわゆる棚吊り現象が生じて
安定な燃焼が困難になるとともに、クリンカが炉壁に付
着して炉壁を損傷することがある。さらに前記棚吊り現
象やクリンカの炉壁への付着によって、コークス燃焼後
の灰分が円滑に排出されないようになシ、したがってコ
ークスを連続的に安定して燃焼させることが困難になる
。

本発明は、上述の技術的課題を解決し、固体燃料を効率
よくしかも安定して燃焼させることができるようにした
固体燃料の°燃焼装置を提供することを目的とする。

以下、図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の簡略化した系統図である。

燃焼炉１６内には固体燃料たとえばコークスが装填され
て火格子２１上に堆積層３６が形成される。この堆積層
３６には、第１空気供給管５１を介して供給される燃焼
用空気の一部が矢符５２で示すように堆積層３６の下部
から上方に向けて流通する。また第２空気供給管５３か
ら供給される残余の燃焼用空気は、燃焼炉１６の側壁か
ら堆積層３６内に矢符５４で示すごとく導入される。

堆積層３６内におけるコークスと燃焼用空気との燃焼反
応によって生じた燃焼排ガスは、誘引送風機３３によっ
て誘引されるが、その途中における熱交換器１５におい
て燃焼排ガスの顕熱が放熱される。誘引送風機３３から
排出される燃焼排ガスの一部は管路４３を介して管路５
５に導かれる。

この管路５５の一端部は大気に開放されており、その他
端部には第１および第２空気供給管５１゜５３が共通に
接続されている。したがって燃焼用空気中には燃焼排ガ
スの一部が混入し、しかも燃焼排ガスの一部を含む燃焼
用空気は、矢符５２゜５４で示すように分れて堆積層３
６内に供給される。

このようにして、燃焼排ガスの一部が燃焼用空気に混入
され、その燃焼排ガスを含む燃焼用空気が堆積層３６の
下部から上方に向けて供給されるとともに、堆積層３６
の上下にわたる側部から分散して供給される。それによ
って堆積層３６．の下部から上部にわたって全体的にコ
ークスが燃焼し、未燃ガスの発生が防止されるとともに
、堆積層３６内におけるクリンカの生成が防止される。

第２図は、第１図の系統図に従って構成された装置を示
す横断・面図であり、第３図はその右側面図である。園
芸用温室１内の扉３に近接した位置には、本発明に従っ
てコークスを燃焼して温風を得る加温装置２が設けられ
る。この加温装置２で得られた温風は、温室１の側壁内
面に沿って敷設された吹出し管４の吹出し孔（図示せず
）から吹出され、それによって温室１内が加温される。

第４図は加温装置２の縦断面図であり、第５図は第４図
の切断面線■−■から見た断面図であり、第６図は加温
装置２の一部を切欠いて内部を示す斜視図である。加温
装置２のケーシング６は、横方向に長い箱状であって、
脚部７ａ、７ｂによって地上に設置される。ケーシング
６内には、その長手方向一方端から他方端に向けて（第
４図および第５図の左方から右方に向けて）順に、加熱
室８、熱交換部９および空気導入室１ｏが形成される。

熱交換部９は、側壁１１ａ、ｌｌｂおよびケーシング６
で規定される上部ガス室１２、ならびに側壁１３　ａ　
、　１３’ｂおよびケーシング６で規定される下部ガス
室１４間に熱交換器１５を介在して成る。この熱交換器
１５１ｄ、実線矢符で示すごとく空気導入室１０から加
熱室８への空気の流通を許容するとともに、その空気の
流通方向と直交する方向に破線矢符で示すごとく上部ガ
ス室１２から下部ガス室１４への燃焼排ガスの流れを許
容し、しかも両者が相互に混ざり合うことはない。

加熱室８には、複数たとえば５個の直立した燃焼炉１６
が配置される。これらの燃焼炉１６は、図示のごとく一
直線上に配置してもよく、あるいは千鳥配置などにして
もよい。各燃焼炉１６の上部には、導出管１７がそれぞ
れ接続され、各導出管１７は、集合管１８に共通に接続
される。集合管１８の一端部は閉塞されており、他端部
は上部ガス室１２に接続される。ケーシング６の一端部
側壁６Ｃには、加熱室８に連通ずる吹出し管４が接続さ
れる。

第７図は燃焼炉１６の縦断面図である。燃焼炉１６は金
属製直立円筒状の本体５６と、その本体５６の途中を同
心に覆うカバー５７とを含む。本体５６の上端部はケー
シング６の天板６ａを気密的に貫通する。また本体５６
の下端部はケーシング６の底板６ｂを気密的に貫通して
地上に設置される。本体５６の上端部には、投入筒４２
が固着され、この投入筒４２には蓋５０が挿脱自在に挿
入される。ケーシング６の底板６ｂ付近で、本体５６の
内面には下挟まりの円錐状多孔板１９が固着される。多
孔板１９の下面から支持枠２０が垂下されており、この
支持枠２０によって、多孔板１９の下部を塞ぐ火格子２
１が水平方向に移動自在に支持される。第１空気供給管
５１は、火格子２１よりも下方で本体５６に接続される
。

カバー５７は、本体５６における前記導出管１７と多孔
板１９との間にわたって設けられており、カバー５７の
内面と本体５６の外面との間には環状の空間５８が形成
される。このカバー５７が設けられている範囲にわたっ
て、本体５６には複数の孔５９が形成される。第２空気
供給管５３は、制御弁６０を備え（第１図参照）、カバ
ー５７に接続される。各燃焼筒１６の第１および第２空
気供給管５１．５３は管路５５に共通に接続される。

第８図は第７図の切断面線■−■から見だ断面図であり
、第９図は第８図の切断面線ＪＸ−ＩＸから見た断面図
である。本体５６の下部において、火格子２１の移動方
向に対向した側部には、焼却灰排出のための開口部２２
が形成される。この開口部２２を覆って蓋２３が設けら
れ、蓋２３は本体５６の側部に固着された上下の案内部
材２４ａ。

２４ｂによって支持される。しかも、蓋２３は案内部材
２４ａ　、２４ｂによって案内され、本体５６の外周面
に沿って移動自在である。

第１０図は熱交換器１５を示す斜視図である。

この熱交換器１５には、上部ガス室１２および下部ガス
室１４を連通ずるガス通路２６、ならびに空気導入室１
０および加熱室８を連通する空気通路２７がプレート形
伝熱壁２８を介して相互に隣接しかつ交互に形成される
。しだがってガス通路２６には破線矢符で示すごとく燃
焼排ガスが上方から下方に流過し、空気通路２７には実
線矢符で示すごとく前記燃焼排ガスと交差する方向で空
気が横方向に流通する。

ガス通路２６および空気通路２７には、波形に成形され
た金網２９．３０が装入され、金網２９＋３０の間隙に
は、ラシヒリング３１などの充填物＼ が充填される。このようにラシヒリング３１を充填する
ことによって、ガス通路２６および空気通路２７を流通
する燃焼排ガスおよび空気の流れが乱されるとともに伝
熱面積が増大して熱伝達効率が向上される。

再び第４図〜第６図を参照して、下部ガス室１４には、
排出管３２の一端部が接続される。この排出管３２は、
空気導入室１０内を上方に延びてケーシング６の天板６
ａを貫通し、その他端部はケーシング６の上部に設置さ
れた誘引送風機３３の吸引口に接続される。誘引送風機
３３の吐出口は排出管４８を介して煙突５に接続される
。ケーシング６の他端部側壁６ｄには、空気導入室１０
に連通して導入管３４の一端部が接続される。導入管３
４の他端部は、温室１内の地上に設置された送風機３５
の吐出口に接続される。

排出管４８の途中から管路４３が分岐され、との管路４
３は管路５５の途中に接続される。したかって燃焼排ガ
スの一部は、管路５５を介して燃焼炉１６内に吸引され
る燃焼用空気中に混入される。

温室１内を加温するに当っては、各燃焼筒１６内に加温
すべき時間内で消費するに充分なだけのコークスを装填
しておき、各燃焼炉１６内におけるコークスの堆積層３
６の下部を着火するとともに、送風機３３．３５を駆動
する。それによってコークスの燃焼が開始される。この
コークスの燃焼にあたって、燃焼用空気の一部は火格子
２１から上方に向けて供給され、残余の燃焼用空気は本
体５６の側部の孔５９から堆積層３６に導入される。し
かもそれらの燃焼用空気中には燃焼排ガスが混入されて
いるので、酸素濃度が低い。そのだめ、コークスの燃焼
反応速度が低下し、堆積層３６の下部のみで燃焼反応が
生じることなく、堆積層３６の下部から上部にわたって
燃焼反応が進行する。それに応じて、堆積層３６の上部
からの一酸化炭素発生量が低減され、したがって未燃分
が無駄に放出するととが極力抑えられ、燃焼効率が向上
する。

本発明者等の実験によれば、燃焼排ガスの一部を循環す
ることなしに、燃焼用空気の一部（５０チ）を火格子２
１の下方から供給し、残余の燃焼用空気（５０％）を孔
５９から堆積層３６内に供給したときの、燃焼排ガスの
組成は第１表で示すようになったっ 第　　１　　表 また燃焼用空気の全量を火格子２１の下方から供給し、
その燃焼用空気中に燃焼排ガスをｌ：１の比率で混入し
たときの燃焼排ガスの組成を第２表に示す。

（以下余白） 第　　２　　表 これに対して、本件発明に従って、燃焼用空気中に燃焼
排ガスを混入し、その燃焼排ガスを含む燃焼用空気を火
格子２１の下方から供給し、残余の燃焼用空気を孔５９
から堆積層３６内に供給したときの燃焼排ガスの組成を
第３表に示す。なお、第３表において、燃焼用空気と燃
焼排ガスとの比率は２；１であり、火格子２１の下方か
ら供給される燃焼排ガスを含む燃焼用空気と、孔５９か
ら供給される燃焼排ガスを含む燃焼用空気との比率は１
；１である。

（以下余白） 第　　３　　表 一酸化炭素の発生量は、燃焼用空気を火格子２１の下部
のみから全量供給し、かつ排ガス循環を行わない場合実
験によれば５チないし１５％であり、燃焼排ガスの混入
なしで燃焼用空気を２分し玉供給した第１表の場合には
１．１％であり、燃焼排ガスを混入するが燃焼用空気を
全量火格子２１の下部から供給した第３表の場合には０
．２　％であり、本発明に従って、燃焼排ガスを混入し
た燃焼用空気の一部を火格子２１の下方から供給し、残
余の前記燃焼用空気を堆積層３６の上下にわたって分散
供給した第３表の場合、相乗効果により０゜０４％まで
減少している。さらに、燃焼排ガスの一部混入による燃
焼温度の低下の効果により、灰分の溶融が防止でき、タ
リンカの発生が防ＩＦできる。

燃焼炉１６で発生した燃焼排ガスは、導出管１７、集合
管１８、上部ガス室１２、熱交換器１５、下部ガス室１
４、排出管３２を順次経て、誘引送風機３３に至り、一
部の燃焼排ガスは管路４３を経て燃焼用空気に混入され
、残余の燃焼排ガスは煙突５から排出される。一方、空
気導入室１０に導入された空気は、熱交換器１５で燃焼
排ガスとの熱交換によって加熱され、次いで加熱室８に
おいて各燃焼炉１６の炉壁からの放熱によって加熱され
た後、吹出し管４から温室１内に吹出される。

それによって温室１内の加温が達成される。

第１１図は本発明の他の実施例の系統図であシ、前述の
実施例に対応する部分には同一の参照符を付す。この実
施例では、燃焼炉６５は単一の直立円筒から成り、管路
５５に接続された第１空気供給管６６は火格子６８の下
方で燃焼炉６５に接続される。まだ第２空気供給管６７
の一端部は、燃焼炉６５の上部から堆積層３６の下部ま
で垂下され、他端部は管路５５に接続される。第２空気
供給管６７における堆積層３６に対応する部分には、上
下方向に間隔をあけて複数の孔６９が穿設される。

この実施例によっても第１図の実施例と同様の効果を奏
することができる。

第１２図は本発明の他の実施例の系統図であり、前述の
各実施例に対応する部分には同一の参照符を付す。この
実施例では、燃焼炉７０の下部に火格子７１が固定され
、その火格子７１の下方における燃焼炉７０の側部に第
１空気供給管７２が接続される。火格子７１には、上下
に延びる第２空気供給管７３の下端部が接続される。第
２空気供給管７３は、燃焼炉７０の円周方向に間隔をあ
けて複数段けられ、堆積層３６に対応する部分には上下
に間隔をあけて複数の孔７４が穿設される。

この実施例では、燃焼排ガスの一部を含む燃焼用空気が
第１空気供給管７２から火格子７１の下方に供給される
。しかも前記燃焼用空気の一部は火格子７１を経て堆積
層３６内に供給され、残余の前記燃焼用空気は第２空気
供給管７３を経て各孔７４から堆積層３６内に導かれる
。

第１３図は本発明の他の実施例の系統図であり、前述の
各実施例に対応する部分には同一の参照符を付す。この
実施例では燃焼炉７５の堆積層３６に対応する側壁に複
数の孔７６が穿設される。したがって空気供給管７７か
ら火格子７８を経て堆積層３６内に、燃焼排ガスの一部
を含む燃焼用空気が供給されるとともに、燃焼炉７５の
外部から孔７６を介して堆積層３６内に空気が吸引され
る。

第１４図は本発明のさらに他の実施例の系統図であり、
前述の各実施例に対応する部分には同一の参照符を付す
。この実施例では、第１３図の実施例における燃焼炉７
５の側部を外囲するカバー７９が設けられ、このカバー
７９の内面と燃焼炉７５の側部外面との間には、孔７６
が連通する空間８０が形成される。カバー７９には管路
８１が接続され、この管路８１の途中には流量制御弁８
２が備えられる。この実施例によれば、堆積層３６の温
度が比較的低いときには空間８０したがつて孔７６を介
して堆積層３６に供給される空気量を増大させて、前記
温度を上昇させることができる。また堆積層３６の温度
が高くなると、前記空気量を減少させて堆積層３６内の
酸素濃度を減少させ、前記温度を低下させることができ
る。

第１５図は本発明のさらに他の実施例の系統図であり、
前述の各実施例に対応する部分には同一の参照符を付す
。この実施例は第１図の実施例に類似するが、注目すべ
きは第２空気供給管５３が省略されていることである。

こうすれば、火格子２１を上方に流過した燃焼排ガスを
含む燃焼用空気の一部が孔５９および空間５８を介して
堆積層３６の途中あるいは上部に短絡して流通する。そ
れによって前述の各実施例と同様の効果を奏することが
できる。

なお、前述の各実施例において、燃焼排ガスの一部を循
環して燃焼用空気中に混入することなく、燃焼用空気の
一部を堆積層３６の下方から上方に向けて供給し、残余
の燃焼用空気を堆積層３６の上下にわたって供給するこ
とによっても、固体燃料を効率よくかつ安定して燃焼さ
せることができる。このことは前述の第１表で示しだ燃
焼排ガスの組成において一酸化炭素が微陽であることか
ら明らかである。しかし、燃焼排ガスを循環していない
ので、燃焼温度が高温になりクリンカーが発生する場合
がある。

なｈ、第１図、第１１図、第１２図、第１３図。

第１４図および第１５図の各実施例では誘引送風機３３
を排ガス循環用の配管４３０分岐点の直・前に設けてい
る。しかし、排ガス循環をすれば本発明の目的の１コで
あるクリンカーの発生の防＋ｈができるので、誘引送風
機は、第１６図、第１７図。

第１８図に示すように配置してもよい。

第１６図示の実施例では、第１および第２空気供給管路
５１．５３に押し込み送風機３３ａが設けられている。

第１７図示の実施例では、押し込み送風機３３ａの他に
管路４３に送風機３３ｂが介在されている。第１８図示
の実施例では管路４３に押し込み送風機３３ｂが介在さ
れている。

ただし、固体燃料の堆積層内の圧力が正圧になる場合は
第１３図、第１４図の炉形式は燃焼排ガスが流出するの
で、採用できない。燃焼排ガスに含まれている一酸化炭
素の炉外への流出を防止する意味において、固体燃料の
堆積層内が負圧になる形式を採用することが望しい。燃
焼排ガス循環量の調整は配管４３．管路５５．排出管４
８に弁９１ａ、弁９１ｂ、弁９１ｃを適宜設けることに
よって、容易に実施できる。

第１図、第１１図〜第１５図の実施例においても、流！
調整用の弁を図示の排出管４８の他に配管４３に設けて
もよい。

さらに、循環する排ガスは、管路５５に混入することな
く、空間５８及び火格子２１の下部の空間、又は後者の
みに直接送入してもよい。この場合、ノズルを複数にし
たり、新鮮空気と排ガスとを分散して充分混合するだめ
の分散装置を設ける等により、排ガスがそれぞれの空間
内で塊にならず新鮮空気と均一に混合させて、均一な燃
焼を可能とする。

上述のごとく、固体燃料の堆積層内に下方からに、残余
の燃焼用空気を堆積層の上下にわたって分散して供給し
、燃焼排ガスの一部を循環して前記燃焼用空気に混入す
るようにした本発明によれば、燃焼時に発生する有毒な
一酸化炭素を大幅に軽減できると共に、燃焼効率を高め
ることができ、天分が溶融タリンカーの発生が防止でき
効率がよくかつ安定した燃焼を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は第１図の
系統図に従って構成された装置を示す横断面図、第３図
はその右側面図、第４図は加温装置２の縦断面図、第５
図は第４図の切断面線■−■から見た断面図、第６図は
加温装置２の一部を切欠いて内部を示す斜視図、第７図
は燃焼筒１６の縦断面図、第８図は第７図の切断面線■
−■から見たｉ面図、第９図は第８図の切断面線ＩＸ−
ＩＸから見た断面図、第１０図は熱交換器１５を示す斜
視図、第１１図、第１２図、第１３図、第１４図および
第１５図は本発明の他の実施例をそれぞれ示す系統図、
第１６図、第１７図および第１８図は本発明のさらに他
の各実施例の系統図である。 １６．６５，７０．７５・・・燃焼炉、２１．６８゜７
１．７８・・・火格子、３６・・・堆積層代理人　　　
弁理士　西教圭一部 第１図 第４Ｌ 第２図 第３図 １７ｒＩ！Ｊ １８゜　　　　　第９図 第１０　　図 第１１図 ＃Ｉ　１２図 ５ 第　１３ｒＩｆｉ ５ ３ 第１４図 ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）燃焼炉の火格子上に堆積した固体燃料の堆積層内
   に前記火格子の下方から上方に向は燃焼用空気の一部を
   供給するとと、もに、残余の燃焼用空気を前記堆積層内
   の上下にわたって分散して供給し、前記堆積層から排出
   される燃焼排ガスの一部を循環して前記燃焼用空気の少
   なくともいずれか一方に混入することを特徴とする固体
   燃料の燃焼装置。 （２）固体燃料がコークスであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の固体燃料の燃焼装置。 （３）燃焼用空気を堆積層内の上下にわたって分散供給
   する空気供給管に流量調整弁を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の固体燃料の燃焼装置。