JPS6245443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は植物性炭素質物粉粒体、なかんずく農
産物の生産工程で生ずる副次産物の未利用資源、
例えば精米工程で生ずるもみがらの燃焼方法に関
するものである。 農産物の生産工程で生ずる副次産物、例えば精
米工程で生ずるもみがらは農産廃棄物として処理
するのに困窮しているのが実情である。 斯様な農産物を活用する可能性について農業関
係者はこれ迄積極的に模索して来ており、その有
効利用の一般化こそ多年にわたる技術課題であつ
た。 これ迄、もみがらの様な副次的に産出される
（原料もみ1M／Ｔから約200Kgのもみがらが発生
する。）農産物を有効に利用する方法の一つとし
て、之を燃料として、利用する方法が研究され、
いくつかの実施例がある。その代表的なものとし
て国内では、もみがら燃焼機、海外では東南アジ
ア、印度等の米作地帯で数多く使われている精米
工場の動力蒸気エンジン用煙胴ボイラーをあげる
事が出来る。 前者の燃焼炉は発生する熱量を温風に熱交換
し、乾燥機等の熱源に使用し、燃焼で発生する残
物のくん炭（活性材、温材、苗代の被覆材に利
用）を回収する事を目的とするタイプのものが開
発されており、どの機種も性能面で満足する迄に
は達しておらず、未だ一般化するに至つていな
い。 又、後者の煙胴ボイラーの燃焼装置は独乙のブ
ツクフオー・アル・ウオルフ社、英国のコーシロ
ン社等から市販されているものが多く普及してい
る。この燃焼装置は、燃料のもみがらを先づホツ
パーから階段状に重ねた火格子の上に投入し、火
格子の下から吹込まれる自然通気で燃焼させるタ
イプが一般的である。 これらの燃焼装置はいづれも、その燃焼の過程
で、もみがらのもつ灰分が多く（15〜20％）場合
によつては水分も高く火付きがわるい事、反面燃
焼すると千数百度という予想以上の高温となり、
このため灰分（熔融温度約1300℃）が焼結現象を
起しブロツク状のクリンカーを生成する、高温度
域で乾留した時、発生する難揮発性ガスが凝固し
タール化する等の燃料として使用する場合の問題
点が多く、どの機種も、これらの問題点を技術的
に解決する迄には到つておらず、連続燃焼を行う
と、燃料層内の通風が不約一となり、通風流量の
低下を生じ、次第に不完全燃焼となる欠点をもつ
ている。 以上述べた様に不完全燃焼に起因する損失と排
ガスの顕熱損失の和が高いので、これらの燃焼装
置は何ずれも全体の燃焼効率が著しく低く、大凡
40％以下というのが実情である。 本発明者は燃焼装置がもつ、前記した未解決の
問題点について、技術検討を加えて、改善し、従
来達成しえなかつた高い燃焼効率の成果をあげる
事が出来た。 すなわち本発明者は、本発明を構成するにあた
り既存の燃焼方式において燃焼効率低下を引起す
最大の原因は不完全燃焼にある事に着目し、起因
するいくつかの要因をパラメーターとし、影響力
の大きいものより技術検討を行う手法をとつた。 既存装置の主な熱損失は以下の通りである。

【表】 そして本発明の開発の重点を不完全燃焼を誘引
するもみがらの如き植物性炭素質物粉粒体の燃料
としての問題点の克服におき、本発明を完成する
に至つたものである。 すなわち、本発明は植物性炭素質物粉粒体を、
一次燃焼帯に吹込み、該一次燃焼帯の高温雰囲気
中で浮遊状態で着火、燃焼せしめて乾留し、かく
して得られた乾留物を、前記一次燃焼帯に隔壁を
介して底部側で連通された二次燃焼帯へと移動せ
しめ、該二次燃焼帯において流動床燃焼方式によ
り該乾留物を空気による流動状態保持下に燃焼せ
しめつつ排出端へと移送し、その際二次燃焼帯か
ら発生する可燃性ガスを、該二次燃焼帯に連通す
る三次燃焼帯において空気を供給して燃焼せしめ
ることからなる植物性炭素質物粉粒体の燃焼方法
を要旨とするものである。 先づ本発明を実施する燃焼装置について説明す
ると、燃焼室は複数に区画され連続しており、装
入された植物性炭素質物粉粒体（以下単に燃料と
いう）は着火し順次各燃焼室を経て効率よく燃焼
灰化するように構成する。このため各燃焼室は
夫々以下に説明するような独自の燃焼方式をとる
ようにする。 第１図は本発明を実施する装置の一実施例を示
す説明図である。 図において１は炉本体、２は燃料を供給するた
めの燃料ホツパー、２５はホツパー２に取付けた
ロータリーバルブ、４はホツパー２に連通しかつ
第一次燃焼室５の側壁を貫通して該燃焼室に臨ま
せた開口部を有する燃料供給導管、２６は燃料供
給導管５内に設けたスクリユーコンベヤ、１９は
ブロワ３に連通しかつ燃料給導管４を包囲する空
気供給管、１６はスクリユーコンベヤ２６の主軸
プーリである。 ７は第二次燃焼室で、炉床８は第一次燃焼室５
と連続しており、燃焼により生じた灰の排出端１
０に向つて下向きの勾配を有している。６は第一
次燃焼室５と第二次燃焼室７との間に設けられ
た、炉天井より垂下する仕切壁で、その下端と炉
床８との間に連通開口２０を有する。炉床８には
第二次燃焼室７の区域において、流動層を形成す
るための空気噴出ノズル１５を設けた複数の空気
導管１４が炉床８のほぼ全面に亘つて配設され
る。１３は空気導管１４の供給側に設けられた風
量制御バルブである。また、第二次燃焼室７の両
側壁２１には多数の空気噴出ノズル１６が設けら
れ、空気噴出ノズル１５と共同して流動層形成を
補助する。 １１は第二次燃焼室７に連通する第三次燃焼
室、９は第三次燃焼室１１用の三次空気取入口、
１７は第三次燃焼室１１に連通する煙道２２に設
けられたボイラー、１２は煙突２３内に設けられ
た熱交換器で、該熱交換器１２に図示せざるブロ
ワにより供給された外気は煙道ガスの顕熱により
加熱された後、導管２４を通つて、ブロワ３およ
び空気供給管１４に導入される。 次に本発明の燃焼方式について詳細に説明す
る。 (1) 粉粒体の浮遊旋回燃焼方式（第一次燃焼） 燃料はホツパー２から燃料導管４を通つてスク
リユーコンベヤ２６により第一次燃焼室に供給さ
れ、その際熱交換器１２により予熱された空気が
ブロワ３により空気供給管１９を通つて炉内へ噴
出せしめられ、このため燃料と予熱空気は混合し
て炉内に噴出せしめられる。炉の始動に際して
は、この噴出せしめられた燃料は、着火バーナ１
８の火焔により着火せしめられ、仕切壁６に区画
された第一次燃焼室５内で旋回しつつ燃焼せしめ
られる。燃料の着火後はバーナ１８は閉とされ、
事後の装入燃料は第一次燃焼室５内の高温雰囲気
に接触して、加熱されて乾留されその際発生した
乾留ガスは直ちに着火して火炎が伝播し急速に燃
焼する。 この第一次燃焼室５は火炎の安定を計るため室
内の一部（例えばアーチ壁面部分）において流速
の遅い高温雰囲気を作るように構成している。 第一次燃焼室５においては、主として燃料の揮
発成分を着火燃焼させる事を目的としている。 (2) 流動床燃焼方法（第二次燃焼） 前段の第一次燃焼室５において着火した燃料は
燃焼し乍ら乾留され燃焼室内の気流によつて移行
し、第二次燃焼室７に層状で装入される。第二次
燃焼室７はさきにのべた如く流動床燃焼を行なえ
る様な構成となつている。 第二次燃焼室７の炉床８は灰排出端１０に向つ
て下向きの傾斜勾配になつており、燃料の連続流
動化現象から生ずる摺動、衝撃、摩耗に強く、か
つ耐熱性の材料より構成される。炉床８にはさき
にのべた如く連続流動化燃焼用空気噴出ノズル１
５を設けた複数の空気導管１４が配設されてい
る。この噴出ノズル１５の間隔は燃料粒子が約一
な流動化状態になる様に適切な間隔をとる。しか
してこの噴出ノズル１５の間隔は、燃料層を均一
な流動化状態に保持し効率よく燃焼させるために
必要なパラメーター（使用燃料に対する空気吐出
量及び温度、ノズル孔径、ノズルに噴出方向等）
を組合せて、流動層全体に連続流動化作用、すな
わち押出流れ作用と撹拌混合作用とを効果的に付
与出来る様に決定する。 又噴出ノズル１５のほかに炉の両側壁２１にも
噴出ノズル１６を配設し、燃料を動的懸垂の状態
に保ち乍ら均一に撹拌混合しかつ燃料に連続流動
化作用を与えるに必要な空気量を、之等の噴出ノ
ズルから第二次燃焼室７内の燃焼反応にあわせて
コントロールバルブ１３で調整しつつ供給するよ
うにする。 かくして各噴出ノズルの適切な間隔と噴出空気
量の制御により、燃料と燃焼ガスとを効率よく撹
拌混合させることができるので、伝熱効果は著し
く高くなり、燃焼時における熱量補給が容易にな
る。又燃料の流動層内における熱移動が円滑にな
るので、流動層内の温度の不均一な部分も直ちに
均一化される。かくして流動層における燃焼反応
の均一化がはかれる。 なお、未反応の燃料粒子が排出され、反応が終
つて灰化したものがなおも流動層内に残留する場
合には、燃焼効率が低下するおそれがある。 この対策としては第二次燃焼室における燃料の
平均滞留時間を制御する事によつて比較的容易に
解決する事が出来る。 現在多く使われている火格子燃焼方式では、も
みがらの様に灰分が15％〜20％も含まれている劣
性燃料を使用する場合、不完全燃焼による損失を
生じやすいが、本発明によればこれら従来の燃焼
装置による場合とは全く異なり、もみがらの様な
劣性燃料に含まれる発熱量の高い固定炭素分を溶
融点の低い灰分の焼結化と難揮発性ガスのタール
化を抑え乍ら効率よく燃焼させる事が出来る。 (3) 三次空気による燃焼方式（第三次燃焼） 前記の如く第二次燃焼室７から発生する可燃ガ
スに対しこれを燃焼させて燃焼効率をあげるため
に三次空気を供給する。本発明を実施する装置に
おける第三次燃焼室１１はその入口においてガス
流通路が絞られかつ上昇する形状となつており第
二次燃焼室７より発生する可燃ガスの流速を低下
せしめる様になつている。それに第三次燃焼室１
１の入口に設けられた三次空気取入口９から吹き
込まれた三次空気により可燃ガスを高温雰囲気中
で燃焼せしめる構成となつている。 かくして完全燃焼せしめられた燃焼排ガスは第
三次燃焼室１７に連通する煙道２２を通つて炉外
へ排出される。煙道２２内には廃熱ボイラー１７
が設けられており、燃焼排ガスの顕熱が廃熱ボイ
ラー１７へと伝熱される。炉外へ排出された燃焼
排ガスは炉外に設けられた熱交換器１２により、
第一次および第二次燃焼室に導管２４通つて供給
されるべき空気を予熱する。 本発明の具体例を、燃料としてもみがらを使用
した場合の実験例により説明する。 実験条件 使用ボイラー 炉筒缶式 最大使用圧力 ７Kg／cm² 常用圧力 ５Kg／cm² 伝熱面積 20.2m² 最大蒸発量 500Kg／Ｈ 経済蒸発量 400Kg／Ｈ 使用燃料 モミガラ 低位発熱量 3000kcal／Kg

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一例を示す説
明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 植物性炭素質物粉粒体を、一次燃焼帯に吹込
   み、該一次燃焼帯の高温雰囲気中で浮遊状態で着
   火、燃焼せしめて乾留し、かくして得られた乾留
   物を、前記一次燃焼帯に隔壁を介して底部側で連
   通された二次燃焼帯へと移動せしめ、該二次燃焼
   帯において流動床燃焼方式により該乾留物を空気
   による流動状態保持下に燃焼せしめつつ排出端へ
   と移送し、その際二次燃焼帯から発生する可燃性
   ガスを、該二次燃焼帯に連通する三次燃焼帯にお
   いて空気を供給して燃焼せしめることからなる植
   物性炭素質物粉粒体の燃焼方法。