WO2013088478A1 - 固形燃料の連続燃焼装置 - Google Patents

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screw conveyor
wall
combustion
rotating shaft
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泰行 清水
良三 若宮
繁典 塚原
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株式会社 Ｍ＆Ｗ
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    • F23B40/04—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed from below through an opening in the fuel-supporting surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
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    • F23K3/10—Under-feed arrangements
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    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
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    • F23G2203/805—Furnaces with other means for moving the waste through the combustion zone using a rotating hearth

Definitions

  • the present invention relates to a combustion apparatus capable of continuously incinerating solid fuel such as organic sludge and wood chips, for example.
  • an inner cylinder is provided in a cylindrical furnace body, solid fuel is continuously supplied from below the furnace body by a screw conveyor, and combustion air is moved down the outer periphery of the inner cylinder.
  • a combustion device that is supplied as a swirling flow toward the vehicle and continuously burns at a high temperature (see, for example, Patent Document 1).
  • solid fuel is continuously transferred by a continuous feeder (screw conveyor) onto a holding portion (grate) provided in a primary combustion chamber, and swirling combustion air from above and the continuous feeder Combustion air blown upward from the surroundings is supplied and burned, and the combustion gas rises in the center of the inner cylinder and leads to the secondary combustion chamber, where further swirling combustion air is supplied and burned at a high temperature. I am doing so.
  • Patent Literature 1 supplies swirling combustion air and burns the combustion gas burned in the primary combustion chamber at a higher temperature in the secondary combustion chamber, so that it can be completely burned and is solid. It is an incinerator that can incinerate fuel continuously.
  • solid fuel such as dried organic sludge generally contains a considerable amount of non-combustible material, and there is a considerable amount of non-flammable material that accumulates on the grate and on the combustion chamber wall along with the combustion gas. . And this often forms a clinker and combustion is inhibited.
  • a maintenance opening is provided at the lower portion of the primary combustion chamber for manually taking out non-combustible materials and ash accumulated therein, but ash cannot be taken out during combustion. .
  • the supply of fuel and the supply of combustion air must be stopped to stop the combustion and wait for the furnace body to cool down. Therefore, in this incinerator, it is necessary to select a solid fuel that does not contain incombustible materials, or incineration ash is light or fine particles and is discharged to the outside of the furnace with combustion.
  • it is necessary to control the combustion so that the solid fuel is completely incinerated, and in some cases, stop the furnace to remove ash and clinker accumulated in the furnace body.
  • an object of the present invention is to provide an economical combustion apparatus that does not generate a clinker even with a solid fuel containing an incombustible material and can be operated continuously.
  • the solid fuel continuous combustion apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the above object.
  • a screw conveyor is installed in which a rotating shaft with helical screw blades fixedly inserted in a casing cylinder is placed in the center of the furnace body having a vertical cylindrical outer wall in order to sequentially transfer solid fuel.
  • the solid fuel continuous combustion apparatus provided with a cylindrical inner wall concentric with the outer wall above the screw conveyor, in order to supply the combustion air swirling spirally to the upper surface of the solid fuel, A screw-type grate that gradually descends and inclines outward toward the upper end of the casing cylinder of the screw conveyor is fixed apart from the outer wall, and the combustion air is also supplied from the inside of the solid fuel in the combustion section.
  • the rotating shaft of the conveyor is hollow and a hollow stirring blade is fixed to the upper end portion of the conveyor, and a plurality of ejection holes are provided in the upper end portion of the rotating shaft and the stirring blade.
  • the continuous combustion apparatus of the present invention transports solid fuel directly on an upright screw conveyor, supplies the combustion air to the upper end of the fuel by swirling it from above, and makes the rotating shaft of the screw conveyor hollow to have its upper end Are also ejected from a stirring blade and burned.
  • the solid fuel is burned at a time by the swirling combustion air from above and the combustion air ejected from the inside at the upper end of the screw conveyor, and is stirred by the stirring blades to promote combustion.
  • the solid fuel that is sequentially sent from the bottom slides down the burning thing along the slope, moves onto the grate at the upper end of the casing cylinder, and further burns completely while moving along the slope of the grate. ing.
  • the combustion gas rises inside the inner wall, and the incinerated ash that does not float with the combustion gas falls from the peripheral edge of the grate to the lower ash reservoir.
  • the solid fuel In order for solid fuel containing incombustibles to be burned continuously without generating clinker, the solid fuel is always moved so as not to stagnate, and the combustible part of the solid fuel is completely burned and incinerated. It is necessary to remove ash from the burning part promptly.
  • the solid fuel is made to rise directly on the screw conveyor, its upper end is formed in a conical shape, and a grate that gradually descends toward the outside is provided around the solid fuel. It is formed so that it always moves during combustion. Then, in order to completely burn the solid fuel, the combustion air is swirled from above and supplied to the combustion part, and is also sufficiently supplied from the inside of the solid fuel. Further, the solid fuel in the vicinity of the combustion part is stirred with a stirring blade While supplying combustion air.
  • Solid fuels are organic sludge such as sewage sludge, chicken dung and livestock dung, food processing sludge, etc., dried to a self-combustible water content, sludge in paper mills, mushroom medium, bamboo, wood, tires, synthetic resin It is a combustible material that excludes liquids such as oil and gaseous fuels such as natural gas, such as those made from chips. In addition, it may contain incombustible material.
  • the shape is preferably granular, pellet, or chip.
  • the screw conveyor has a hollow rotating shaft with helical screw blades fixedly fitted in a casing cylinder.
  • a hollow stirring blade is fixedly installed at the upper end of the rotating shaft, and the upper end of the casing cylinder is fixed.
  • a ring-shaped grate that is gradually inclined downward toward the outside is fixed.
  • One screw blade may be used, but if the diameter of the screw blade is large, it may be multiple. Further, when the diameter of the screw blade is large (500 mm or more), it is difficult to form the upper end portion of the solid fuel directly above in a conical shape.
  • the screw blade on the upper end side has a small diameter, and a guide member having a C-shaped cross section is provided on the outer peripheral portion thereof (Claim 4), so that the solid fuel in the central portion is sent faster than the peripheral portion. It is good to do so.
  • the stirring blades have a hollow shape having a large number of ejection holes, have two to six, and are gradually lowered toward the outside (Claim 5), and have a shape with low rotational resistance.
  • the grate is provided on the outside of the casing cylinder so as to be gradually inclined downward. Although there are no particular limitations on the combustion air ejection holes of the grate, it is desirable that a large number of small holes of 1 to 3 mm be provided as described in claim 3. In addition, the outer edge part of the grate is separated from the outer wall, and the incineration ash is dropped to the lower ash storage part. The area of the grate is determined in consideration of the size of the screw conveyor, the quality of the solid fuel, and the feed amount so that the solid fuel burns completely before falling into the ash reservoir.
  • Combustion air is swirled from above and fed from the inside of the solid fuel.
  • the combustion device is a negative pressure combustion system. In this means, it is convenient to provide a suction fan capable of adjusting the pressure on the exhaust side of the combustion gas.
  • a ring-shaped guide that gradually descends from the outer wall below the inner wall.
  • a cavity is provided in the circumference of the upper edge of the casing cylinder to supply combustion air to the grate, and an injection hole is provided in the upper end of the rotating shaft and the stirring blade.
  • this continuous combustion apparatus is not particularly limited, but when used as a boiler, a heat exchanger in which a water pipe is disposed along the inner wall of a cylindrical body concentric with the outer wall is provided directly above (Claim 6). Good. Further, in order to completely burn the solid fuel, it is necessary to accurately grasp the property of the solid fuel and supply the combustion air amount corresponding to the supply amount. It is easy to obtain the amount of solid fuel from the number of revolutions per hour of the screw conveyor, but because it is a screw conveyor, the volume of the solid fuel changes due to being crushed or deformed during transfer. A thing with good accuracy cannot be obtained.
  • a supply hopper for continuously supplying the solid fuel from the outside of the furnace is provided on the lower side surface of the screw conveyor so as to be inclined upward, and the solid hopper is spaced apart from the hopper.
  • a first sensor and a second sensor for detecting the presence or absence may be provided to measure the supply amount of solid fuel per hour.
  • a ring-shaped grate that gradually descends and inclines toward the outside is fixed to the upper end of the casing cylinder of the screw conveyor, apart from the outer wall, and combustion air is supplied to the solid fuel of the combustion section.
  • the rotating shaft of the screw conveyor is hollow and a hollow stirring blade is fixed to the upper end portion of the screw conveyor, and a plurality of jet holes are provided in the upper end portion of the rotating shaft and the stirring blade.
  • the solid fuel burns vigorously at the upper end portion of the screw conveyor, and the solid fuel sequentially sent from below moves to the sliding grate by the solid fuel. Since the solid fuel burns while moving, it can be quickly removed from the combustion section without generating clinker, so that continuous combustion is possible. Further, since no mechanical means for removing incinerated ash and incombustibles in the combustion section is required, the apparatus is simple and there is no fear of failure.
  • FIG. 1 is a front sectional view showing a combustion apparatus as an embodiment of the present invention.
  • a vertical cylindrical outer wall 1 forming a furnace body is fixed on a gantry 2, and a screw conveyor 10 is provided on a support base 2 a fixed to the gantry 2 at the lower center.
  • a cylindrical inner wall 4 concentric with the outer wall 1 is provided above the screw conveyor 10, and a guide 5 fixed to the outer wall 1 is provided near the lower portion thereof.
  • the outer diameter of the middle wall 4 is approximately the same as the outer diameter of the screw conveyor 10.
  • the screw conveyor 10 includes a casing cylinder 11 and a rotating shaft 13 in which screw blades 12 are fixed in a spiral shape.
  • the rotating shaft 13 is connected to driving means 3 that is transmitted from the outside through the central portion of the support base 2a. Yes.
  • This drive means 3 is connected to a drive shaft 3e from a motor 3a installed outside the gantry 2 via a sprocket 3b, a chain 3c, and a sprocket 3d, and the drive shaft 3e is connected to a rotating shaft 13 of the screw conveyor 10.
  • the drive shaft 3e is hollow and has an air supply port 8b at the lower end.
  • 3f is a bearing.
  • a ring-shaped grate 15 is fixed on the upper end circumference of the casing cylinder 11 of the screw conveyor 10.
  • the grate 15 is provided with a number of ejection holes 15b having a diameter of 1.5 mm, with the upper surface of the hollow outer ring material 15a inclined downward.
  • the casing cylinder 11 to which the outer ring material 15a is fixed is also provided with a number of ejection holes 15c.
  • a hollow outer ring material 11a is also provided at a middle height of the casing cylinder 11, and a large number of ejection holes 11b are also provided in the casing cylinder 11 in that portion.
  • the rotating shaft 13 of the screw conveyor 10 is hollow, and a large number of ejection holes 13a are provided at the upper end thereof. In addition, a large number of ejection holes 13b are provided in a portion of the rotating shaft 13 where the screw blades 12 are not fixed. Near the upper end of the rotating shaft 13, three stirring blades 14 are fixed horizontally. The stirring blade 14 is hollow and has a large number of ejection holes 14a on its upper surface.
  • a fuel supply hopper 17 penetrating the outer wall 1 is fixed to the lower part of the side surface of the casing cylinder 11 of the screw conveyor 10. It is connected to. Further, an ignition means 7 is provided on the outer wall 1 to ignite the propane gas (or liquid fuel) by blowing it onto the upper end of the solid fuel. A gas inlet 21 through which combustion gas flows into the heat exchanger 20 immediately above is provided at the inner upper end of the middle wall 14.
  • An air supply port 8a directed in the tangential direction is provided at the upper end portion of the outer wall 1 so that the combustion air swirls around the outer periphery of the inner wall 4. Further, an air supply port 8c communicating with the outer ring members 15a and 11a is also provided at a middle height position of the outer wall 1.
  • the air supply ports 8a, 8b, and 8c are connected to a blower (not shown) by piping.
  • the outer edge of the grate 15 at the upper end of the casing cylinder 11 is considerably spaced from the outer wall 1, and an ash storage part 6 whose periphery is closed is formed below the screw conveyor 10.
  • the ash reservoir 6 is provided with an outlet for taking out the ash.
  • a heat exchanger 20 is provided immediately above the continuous combustion apparatus.
  • water pipes 22 are vertically and continuously arranged on the inner wall of the cylindrical body 20 a concentric with the outer wall 1 of the continuous combustion apparatus.
  • the central portion of the lower end communicates with the continuous combustion apparatus, a gas inlet 21 through which combustion gas flows is provided, and a combustion gas pipe 23 connected to the ash recovery tower 25 is attached to the lower side of the furnace body 20a.
  • the ash recovery tower 25 is an inverted conical cyclone 26 provided with an ash receiver 27 at the lower part, and an exhaust cylinder 28 is provided at the upper part.
  • the solid fuel transferred by the screw conveyor 10 is sequentially transferred, so that the upper end portion thereof is formed in a substantially conical shape.
  • the ignition means 7 is activated to ignite the solid fuel. Note that this operation is only activated at the beginning of burning the solid fuel.
  • the outer periphery of the inner wall 4 is swung down from the air supply port 8a, guided by the inclined guide 5 and blown to the solid fuel at the upper end of the screw conveyor 10, and the air Combustion air is blown from the supply port 8b through the drive shaft 3e and the rotary shaft 13 through the jet hole 13a and the jet hole 14a of the stirring blade 14 from the lower side to the upper side of the solid fuel combustion section. Further, combustion air is ejected from the air supply port 8c through the ejection hole 15b of the grate 15 through the outer ring material 15a. Further, combustion air is blown into the solid fuel in the screw conveyor 10.
  • the combustion air from the air supply port 8b is blown into the solid fuel from the jet hole 13b of the cylindrical portion of the rotating shaft 13, and the combustion air from the air supply port 8c is blown into the solid fuel through the outer ring member 11a.
  • the air supply amounts to the air supply ports 8a, 8b, and 8c can be individually adjusted, and are adjusted according to the combustion state.
  • the hollow of the rotary shaft 13 is separate from the passage to the ejection hole 13a of the upper end portion and the ejection hole 14a of the stirring blade 14 and the passage to the ejection hole 13b of the cylindrical portion, and the air supply amount can be adjusted individually. It is said.
  • the solid fuel at the upper end of the screw conveyor 10 burns vigorously at a high temperature of 800 degrees or more. Then, it rises by the solid fuel sequentially transferred from below, is stirred by the stirring blade 14, slides down along the inclination, and sequentially moves onto the grate 15. And it burns completely, moving along the inclination of the grate 15 while burning. It further moves and falls from the outer edge of the grate 15 to the ash reservoir 6. Note that when the solid fuel falls into the ash reservoir 6, the combustible material is completely burned, and there is no unburned or burning fuel.
  • the combustion gas generated by the combustion blows up to the inside of the middle wall 4 and flows into the heat exchanger 20 from the upper gas inlet 21. Then, the water pipe 22 is heated to generate steam. Most of the combustion gas containing incinerated ash is sent from the combustion gas pipe 23 to the ash recovery tower 25 outside the furnace. Combustion gas from the combustion gas pipe 23 is fed from the upper part of the cyclone 26 and moves downward while swirling along the wall. The ash is separated from the gas and collected in the ash receiver 27. The combustion gas from which the ash has been removed is discharged from the exhaust tube 28.
  • a suction fan capable of adjusting the pressure is provided behind the exhaust cylinder 28 so that the inside of the combustion apparatus has a negative pressure (minus 150 to 200 Pascals).
  • the screw conveyor 10A is composed of a casing cylinder 11A and a rotary shaft 13A in which screw blades 12A and small-diameter blades 12B are fixed in a spiral shape.
  • the stirring blades 14 are fixed horizontally.
  • the small-diameter blade 12B has a diameter that is about half of the diameter of the screw blade 12A, and the length is about 1/4 of the upper side of the rotating shaft 13A.
  • a guide member 16 having a C-shaped cross section is provided so as to cover the outer periphery of the small-diameter blade 12B.
  • the guide member 16 is supported by the support member 16a from the casing cylinder 11A, is hollow, and has a large number of ejection holes 16b on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
  • the guide member 16 communicates with the outer ring material 11c provided on the casing cylinder 11A, and the support member 16a is also hollow.
  • the support member 16a is fixed at several places around the lower end of the guide member 16. Since it is configured in this way, the solid fuel transferred to the upper end of the screw conveyor 10A is forcibly sent fast by the small-diameter blades 12B at the center and is guided by the shape of the guide member 16 and rises. , Formed in a conical shape.
  • the stirring blades 14 fixed to the upper end portion of the rotating shaft 13 have three horizontal blades.
  • the diameter of the screw blades 12 increases, the amount of solid fuel to be stirred decreases. Therefore, it is necessary to eject more combustion air and to reduce the rotational resistance.
  • the agitating blade 14A shown in FIG. 4A has a substantially branched antenna shape, and has a large number of ejection holes 14c on the upper surface.
  • the stirring blade 14A the solid fuel is stirred in a wide range and the combustion air is supplied from a wide range of the combustion portion.
  • the branching shape may be appropriately determined depending on the diameter and rotation speed of the screw blades and the properties of the solid fuel.
  • a stirring blade 14B shown in FIG. 4 (b) is fixed to the rotary shaft 13 in a tangential direction as five substantially F-shapes, and has a large number of ejection holes 14c on the upper surface. Therefore, the rotation resistance of the stirring blade 14B is small and it is effective even when the rotation speed of the rotating shaft 13 is high.
  • the screw blades 12 and 12A of the screw conveyors 10 and 10A in the above-described embodiment are described as one for the rotating shaft 13, it is natural to use one that has multiple threads or one that has a larger number of turns. May be. Moreover, it is good also considering only the lower end vicinity of the screw blades 12 and 12A as a multi-thread screw blade. For example, when the screw blade 12 is spirally wound around the rotary shaft 13 using two blade materials, the supply port of the fuel supply hopper 17 to the screw conveyor 10 is engaged every 180 degrees of rotation. Therefore, the solid fuel is smoothly supplied, and the inclination according to the position of the screw blade 12 at the upper end of the screw conveyor 10 is smoothed. Therefore, the upper end is formed in a more conical shape.
  • the combustion air needs to be supplied in an appropriate amount according to the supply amount of the solid fuel.
  • the supply amount of the solid fuel can be increased or decreased by controlling the rotation speed of the screw conveyor.
  • the actual supply amount is the same as that of the motor 3a of the drive means 3. It cannot be determined from the rotational speed.
  • a fuel supply device 30 that simply and accurately measures the amount of solid fuel supplied in the continuous combustion device will be described with reference to FIG.
  • This fuel supply device 30 is provided with a meter 31 having an opening / closing member 34 at the bottom above the fuel supply hopper 17, and a first sensor 32 that detects the presence of solid fuel and a first sensor on the upper side of the fuel supply hopper 17.
  • Two sensors 33 are provided at intervals. The first sensor 32 is turned on when it detects that there is no solid fuel, and the second sensor 33 is a space that is turned on when there is solid fuel and is partitioned by the first sensor 32 and the second sensor 33. Is set smaller than the capacity of the weighing instrument 31.
  • the supply conveyor (not shown) which supplies solid fuel to the fuel supply hopper 17 is stopped in the state where the screw conveyor 10 is operating, and the measuring device 31 into which the solid fuel has been previously charged is stopped.
  • the solid fuel in the fuel supply hopper 17 sequentially moves to the screw conveyor 10 and passes the second sensor 33 at the end, the solid fuel is turned OFF, and further, when the rear end passes through the first sensor 32, the first sensor 32 is passed. Sends an ON signal.
  • the opening / closing material 34 is operated to put the solid fuel in the meter 31 into the fuel supply hopper 17. At this time, since the end of the injected solid fuel is above the position of the second sensor 33, an ON signal is sent from the second sensor.
  • the second sensor When the solid fuel is sequentially transferred to the screw conveyor 10 and the last of the solid fuel input from the meter 31 passes through the second sensor 33, the second sensor sends an OFF signal, and is further transferred to the first sensor 32. When the signal passes, the first sensor 32 sends an ON signal. By measuring the time from when the solid fuel of the meter 31 is put into the fuel supply hopper 17 until the first sensor 32 sends an ON signal, the supply amount of solid fuel per hour to the screw conveyor 10 is measured. I can know.

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Abstract

　不燃物が含まれた固形燃料でもクリンカが生成されず、連続運転が可能な経済的な燃焼装置を提供する。　この燃焼装置は、縦型円筒状の外壁１を有する炉体の内部中央に固形燃料を直上へ移送するスクリューコンベア１０が立設されている。このスクリューコンベア１０のケーシング筒１１の上端には、外側へ向かって漸次下降傾斜するリング状の火格子１５が固設され、スクリューコンベア１０の回転軸１３は中空としてその上端部に中空状の攪拌翼１４を固設している。そして、スクリューコンベア１０の上方に外壁１と同芯の中壁４を設け、外壁１と中壁４の間を上から旋回させた燃焼空気を供給するとともに、燃焼空気を燃焼部の固形燃料の内側からも供給するため、該回転軸１３の上端部および攪拌翼１４に多数の噴出孔１３ａ、１４ａを設けた。

Description

固形燃料の連続燃焼装置
　本発明は、例えば、有機汚泥や木質チップのような固形燃料を連続して焼却できる燃焼装置に関する。
　従来、木質チップ等の固形燃料の燃焼装置として、円筒状の炉体内に内筒を設け、炉体の下方からスクリューコンベアで固形燃料を連続して供給し、燃焼空気を内筒の外周を下方に向けた旋回流として供給し、連続して高温で燃焼させる燃焼装置がある（例えば、特許文献１参照）。
　この燃焼装置は、連続供給器（スクリューコンベア）で固形燃料を連続して１次燃焼室に設けた保持部（火格子）上へ移送し、上からの旋回流の燃焼空気と連続供給器の周囲から上方へ吹き付ける燃焼空気を供給して燃焼させ、燃焼ガスは内筒の中央部を上昇させて２次燃焼室へ導き、ここで、さらに旋回流の燃焼空気を供給して高温で燃焼させるようにしている。
特開２００９－１６２４１４
　特許文献１の燃焼炉は、旋回流の燃焼空気を供給し、１次燃焼室で燃焼した燃焼ガスを２次燃焼室でさらに高温で燃焼させるので、完全燃焼させることが可能で、しかも、固形燃料を連続して焼却することができる焼却炉である。
　しかし、乾燥した有機汚泥などの固形燃料には、一般に、かなりの不燃物が含まれており、燃焼ガスとともに、上昇せずに火格子上や燃焼室内壁に蓄積されるものが少なからず存在する。そして、これがクリンカを形成して燃焼が阻害されることが少なくない。
　なお、特許文献１の燃焼炉では、１次燃焼室の下部に、不燃物やここに溜まった灰を手動で取り出すためのメンテナンス開口を設けているが、燃焼中には灰を取り出すことはできない。このため、クリンカの生成によって燃焼が阻害された場合には、燃料の供給および燃焼空気の供給を停止して燃焼を停止させ、炉体が冷えるのを待たねばならない。
　したがって、この焼却炉では、不燃物が含有しないか、焼却灰が軽量または微粒子で燃焼に伴って炉外へ排出されるような固形燃料を選定する必要がある。しかも、固形燃料が完全に焼却するように燃焼を制御し、場合によっては炉を止めて、炉体に蓄積した灰やクリンカを除去する作業が必要とされる。
　そこで、本発明は、不燃物が含まれた固形燃料でもクリンカが生成されず、連続運転が可能な経済的な燃焼装置を提供することを目的としている。
　本発明の固形燃料の連続燃焼装置は、上記の目的を達成するため、次の手段を採った。すなわち、縦型円筒状の外壁を有する炉体の内部中央に、固形燃料を順次直上へ移送させるため、螺旋状のスクリュー羽根が固設された回転軸をケーシング筒に嵌挿したスクリューコンベアを立設し、螺旋状に旋回する燃焼空気を該固形燃料の上面へ供給するため、該スクリューコンベアの上方に該外壁と同芯の円筒状の中壁を設けた固形燃料の連続燃焼装置において、該スクリューコンベアのケーシング筒の上端に外側へ向かって漸次下降傾斜するリング状の火格子を該外壁から離して固設するとともに、燃焼空気を燃焼部の固形燃料の内側からも供給するため、該スクリューコンベアの回転軸を中空としてその上端部に中空状の攪拌翼を固設し、該回転軸の上端部および該攪拌翼に多数の噴出孔を設けたことを特徴としている。
　本発明の連続燃焼装置は、立設したスクリューコンベアで固形燃料を直上へ移送し、その上端部へ燃焼空気を上方から旋回させて供給するとともに、スクリューコンベアの回転軸を中空にしてその上端部と攪拌翼からも噴出させて燃焼させるようにしたものである。
　固形燃料は、スクリューコンベアの上端部で、上からの旋回する燃焼空気と内側から噴出する燃焼空気によって一気に燃焼し、攪拌翼で攪拌させられ燃焼が促進する。そして、下から順次送られる固形燃料によって燃焼中のものが傾斜に沿って滑り落ち、ケーシング筒の上端部の火格子上へ移動し、さらに、火格子の傾斜に沿って移動しつつ完全燃焼させている。一方、燃焼ガスは中壁の内側を上昇し、燃焼ガスとともに浮上しない焼却灰は、火格子の周端から下方の灰貯留部へ落下する。
　不燃物を含む固形燃料がクリンカが生成されることなく連続して燃焼されるためには、固形燃料が停滞しないように常に移動させるようにするとともに、固形燃料の可燃部分が完全燃焼し、焼却灰は燃焼部から速やかに除去されるようにする必要がある。
　本発明では、固形燃料をスクリューコンベアで直上させて、その上端部を円錐状に形成し、その周辺に外側へ向かって漸次下降傾斜した火格子を設け、順次直上移送される固形燃料によって傾斜を形成させ、燃焼中も常に移動するようにしている。そして、固形燃料を完全燃焼させるため、燃焼部へ燃焼空気を上方から旋回させて供給するとともに固形燃料の内側からも充分に供給し、さらに、燃焼部の近傍の固形燃料を攪拌翼で攪拌しつつ燃焼空気を供給している。
　固形燃料は、下水汚泥、鶏糞や家畜糞、食品加工汚泥などの有機汚泥を自己燃焼可能な含水率に乾燥したもの、製紙工場におけるスラッジ、キノコの培地、その他、竹、木、タイヤ、合成樹脂などをチップにしたものなど、石油などの液体や天然ガスなどの気体燃料を除く可燃物である。なお、不燃物を含有しているものであってもよい。また、形状は、粒状、ペレット状、チップ状が望ましい。
　スクリューコンベアは、螺旋状のスクリュー羽根が固設された中空状の回転軸をケーシング筒に嵌挿したもので、回転軸の上端部には中空状の攪拌翼が固設され、ケーシング筒の上端には、外側へ向かって漸次下降傾斜するリング状の火格子が固設されている。
　スクリュー羽根は１条のものでもよいが、スクリュー羽根の径が大きい場合には、多条にするとよい。
　また、スクリュー羽根の径が大きく（５００ｍｍ以上）なると、直上する固形燃料の上端部が円錐状に形成され難くなる。このような場合には、上端側のスクリュー羽根を小径なものとして、その外周部に断面ハ字状の案内部材を設け（請求項４）て、中央部の固形燃料が周辺部より速く送られるようにするとよい。
　攪拌翼は、多数の噴出孔を有する中空状とし、２～６本として、外側に向かって漸次下降させたもの（請求項５）とし、また、回転抵抗の少ない形状とするのが望ましい。
　火格子は、ケーシング筒の外側に漸次下降傾斜させて設ける。この火格子の燃焼空気の噴出孔は、特に限定しないが、請求項３に記載のように、１～３ｍｍの小孔を多数設けたものとするのが望ましい。
　なお、火格子の外縁部は、外壁とは離れており、焼却灰は下方の灰貯留部へ落下させる。また、火格子の面積は、固形燃料が灰貯留部へ落下するまでに完全燃焼するように、スクリューコンベアの大きさ、固形燃料の質および送り量を勘案して定める。
　燃焼空気は、上方から旋回させて送り込むとともに、固形燃料の内側からも供給する。
　なお、燃焼装置は負圧燃焼方式とする。この手段は燃焼ガスの排出側に圧力調整が可能な吸引ファンを設けるのが簡便である。
　固形燃料の上面へ供給する旋回させた燃焼空気は、スクリューコンベアの上端部の固形燃料へ適確に送り込むため、中壁の下方に外壁から漸次下降するリング状のガイドを固設するのが望ましい。また、燃焼空気を固形燃料の内側から供給する手段として、ケーシング筒の上端縁の円周に空洞を設けて火格子へ燃焼空気を供給するとともに、回転軸の上端部と攪拌翼に噴出孔を多数設けるが、さらに、回転軸の筒部およびケーシング筒の筒面にも多数の噴出孔を設ける（請求項２）のが望ましい。
　この連続燃焼装置の用途は、特に問わないが、ボイラとして使用する場合は、外壁と同芯の筒体の内壁に沿って水管が配設された熱交換器を直上へ設ける（請求項６）とよい。
　また、固形燃料を完全燃焼させるには、固形燃料の性状を適確に把握し、その供給量に応じた燃焼空気量を供給する必要がある。固形燃料の送り量はスクリューコンベアの時間当たりの回転数から求めるのが簡便であるが、スクリューコンベアであるがため、移送中に砕かれたり、変形したりして固形燃料の体積が変わるので、精度の良いものが得られない。
　そこで、請求項７に記載のように、スクリューコンベアの下部側面に炉外から固形燃料を連続して供給するための供給ホッパーを上方へ傾斜させて設け、該ホッパーに間隔をおいて固形燃料の有無を検出する第１センサと第２センサを設けて、固形燃料の時間あたりの供給量を計測するとよい。
　本発明の固形燃料の連続燃焼装置は、スクリューコンベアのケーシング筒の上端に外側へ向かって漸次下降傾斜するリング状の火格子を外壁から離して固設するとともに、燃焼空気を燃焼部の固形燃料の内側からも供給するため、スクリューコンベアの回転軸を中空としてその上端部に中空状の攪拌翼を固設し、該回転軸の上端部および該攪拌翼に多数の噴出孔を設けたので、固形燃料はスクリューコンベアの上端部で勢いよく燃焼し、順次下方から送られてくる固形燃料によって、傾斜を滑り火格子へ移動し、移動しながら完全燃焼し周縁から落下する。固形燃料は、移動しながら燃焼するのでクリンカを生成することなく、燃焼部から速やかに除去されるので、連続燃焼が可能となった。また、燃焼部の焼却灰や不燃物を除去するための機械的な手段も必要としないので、装置が簡素で故障の心配もない。
本発明の固形燃料の連続燃焼装置の実施の形態を示す正面図である。 同、スクリューコンベア部分の詳細を示す断面斜視図である。 同、スクリューコンベアの別の実施の形態を示す正面断面図である。 同、攪拌翼の平面図の実施の形態を示す正面図である。 同、ボイラとした場合の実施の形態を示す正面図である。 同、固形燃料の計量手段の実施の形態を示す斜視図である。
　以下、本発明の連続燃焼装置をボイラとして使用した実施の形態を、図１～図６に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態としての燃焼装置を示す正面断面図である。
　この燃焼装置は、炉体を形成する縦型円筒状の外壁１が架台２上に固設され、その下部中央にスクリューコンベア１０が、架台２に固設された支持台２ａに設けられている。
　そして、スクリューコンベア１０の上方には、外壁１と同芯の円筒状の中壁４が設けられ、また、その近くの下方には外壁１に固設されたガイド５が設けられている。中壁４の外径は、ここでは、スクリューコンベア１０の外径と略同じ径にしている。
　スクリューコンベア１０は、ケーシング筒１１と、スクリュー羽根１２を螺旋状に固設した回転軸１３とからなり、回転軸１３は、外部から支持台２ａの中央部を通して伝動する駆動手段３に連結されている。
　この駆動手段３は、架台２の外に設置したモータ３ａから、スプロケット３ｂ、チェン３ｃ、スプロケット３ｄを介して駆動軸３ｅへ連結され、駆動軸３ｅはスクリューコンベア１０の回転軸１３に連結されている。なお、駆動軸３ｅは中空状で、下端にエア供給口８ｂが設けられている。また、図中３ｆは軸受である。
　スクリューコンベア１０のケーシング筒１１の上端円周にはリング状の火格子１５が固設されている。この火格子１５は、中空状の外環材１５ａの上面を外側へ下降傾斜させ、径１.５ｍｍの噴出孔１５ｂが多数設けられている。なお、外環材１５ａが固設されたケーシング筒１１にも、噴出孔１５ｃが多数設けられている。
　また、ケーシング筒１１の中程の高さ位置にも中空状の外環材１１ａが設けられ、その部分のケーシング筒１１にも、噴出孔１１ｂが多数設けられている。
　スクリューコンベア１０の回転軸１３は中空状であり、その上端には多数の噴出孔１３ａが設けられている。また、回転軸１３のスクリュー羽根１２が固設されていない部分には、多数の噴出孔１３ｂが設けられている。
　回転軸１３の上端部寄りには、攪拌翼１４が水平状に３本固設されている。この攪拌翼１４は中空状であり、上面に多数の噴出孔１４ａが設けられている。
　スクリューコンベア１０のケーシング筒１１の側面下部には、固形燃料を供給するため、外壁１を貫通した燃料供給ホッパー１７が固設されており、図示してないが、ベルトコンベアなどの搬送手段がこれに連結されている。
　また、外壁１の上部には、固形燃料の上端部にプロパンガス（液体燃料でもよい）を吹き付けて点火させる着火手段７が設けられている。
　また、中壁１４の内側上端には、燃焼ガスを直上の熱交換器２０へ流入させるガス流入口２１が設けられている。
　外壁１の上端部には燃焼空気が中壁４の外周を旋回するように、接線方向へ向けたエア供給口８ａが設けられている。また、外壁１の中程の高さ位置にも、上記、外環材１５ａ、１１ａへ連通するエア供給口８ｃが設けられている。なお、エア供給口８ａ，８ｂ，８ｃは、図示してない送風機に配管によって連通されている。
　ケーシング筒１１の上端の火格子１５の外縁は、外壁１とは、かなり間隔が設けられており、スクリューコンベア１０の下方は、周囲が塞がれた灰貯留部６が形成されている。灰貯留部６には、図示してないが、灰を取り出すための取出口が設けられている。
　連続燃焼装置の直上には、図５に示すように、熱交換器２０が設けられている。
　熱交換器２０は、連続燃焼装置の外壁１と同芯の筒体２０ａ内の内壁に水管２２が縦に二重に連続して配置されている。そして、下端の中央部は、連続燃焼装置と連通し、燃焼ガスが流入するガス流入口２１が設けられ、炉体２０ａの下部側には灰回収塔２５に連結した燃焼ガス管２３が付設されている。
　この灰回収塔２５は、下部に灰受け２７を備えた逆円錐状のサイクロン２６であり、上部には排気筒２８が設けられている。
　次に、上記のように構成した連続燃焼装置の作用について説明する。
　まず、固形燃料を燃料供給ホッパー１７へ搬送するベルトコンベアを駆動させるとともに、駆動手段３のモータ３ａを駆動させる。そして、送風機（図示してない）を駆動させて、エア供給口８ａ、８ｂ，８ｃへ燃焼空気を供給する。
　モータ３ａを駆動させることによって、チェン３ｃおよび駆動軸３ｅを介してスクリューコンベア１０の回転軸１３が回転する。
　これにより、燃料供給ホッパー１７に貯留されている固形燃料は、スクリューコンベア１０の下部からスクリュー羽根１２によって順次直上へ移送される。
　そして、スクリューコンベア１０で移送される固形燃料は、順次移送されることによりその上端部は、ほぼ、円錐状に形成される。この状態になったときに、着火手段７を作動させて固形燃料に着火する。なお、この作業は、固形燃料を燃焼させる最初にのみ作動させるだけである。
　一方、燃焼空気の供給により、エア供給口８ａからは中壁４の外周を旋回して下降し、傾斜したガイド５で案内されてスクリューコンベア１０の上端部の固形燃料へ吹きつけ、また、エア供給口８ｂからは駆動軸３ｅおよび回転軸１３内を通して噴出孔１３ａと、攪拌翼１４の噴出孔１４ａとから、固形燃料の燃焼部の下側から上方へ燃焼空気が吹き込まれる。また、エア供給口８ｃからは外環材１５ａを介して火格子１５の噴出孔１５ｂから燃焼空気が噴出する。
　さらに、スクリューコンベア１０内の固形燃料に対しても燃焼空気が吹き込まれる。すなわち、エア供給口８ｂからの燃焼空気は回転軸１３の筒部の噴出孔１３ｂからも、また、エア供給口８ｃからの燃焼空気は外環材１１ａを介して噴出孔１１ｂから固形燃料へ吹き込まれる。
　なお、エア供給口８ａ、８ｂ、８ｃへのエア供給量は、それぞれ個別に調整できるようにしてあり、燃焼状況に応じて調整する。また、回転軸１３の中空は上端部の噴出孔１３ａおよび攪拌翼１４の噴出孔１４ａへの通路と、筒部の噴出孔１３ｂへの通路は別にしており、個別にエア供給量を調整可能としている。
　スクリューコンベア１０の上端部の固形燃料は、その表面が８００度以上の高温で勢いよく燃焼する。そして、順次下から移送される固形燃料によって盛り上がり、攪拌翼１４によって攪拌され、傾斜に沿って滑り落ちて火格子１５上へ順次移動する。そして、燃焼しながら火格子１５の傾斜に沿って移動しながら完全燃焼する。さらに移動して火格子１５の外縁から灰貯留部６へ落下する。
　なお、固形燃料が灰貯留部６へ落下するときには可燃物は完全燃焼しており、未燃のものや燃焼途中のものは存在しない。
　燃焼によって生じた燃焼ガスは、中壁４の内側へ吹き上がり、上部のガス流入口２１から熱交換器２０へ流入する。そして、水管２２を加熱し蒸気を生成する。
　焼却灰を含む燃焼ガスは、その大半が燃焼ガス管２３から炉外の灰回収塔２５へ送られる。燃焼ガス管２３からの燃焼ガスは、サイクロン２６の上部から送り込まれ、壁に沿って旋回しながら、下方へ移動し、灰はガスと分離して灰受け２７に回収される。灰の除去された燃焼ガスは排気筒２８から排出される。
　なお、排気筒２８の後ろには、図示してないが、圧力調整可能な吸引ファンが設けられており、燃焼装置の内部は負圧（マイナス１５０～２００パスカル）になるようにしている。
　スクリューコンベア１０のスクリュー羽根１２の径を大きく（５００ｍｍ以上）した場合は、順次送られる固形燃料のみでは上端部が円錐状には形成されず、火格子１５への傾斜が形成されない場合が生じる。
　そこで、固形燃料の上端部が山盛り（円錐状）に形成される手段について、次に、図３に基づいて説明する。なお、上記の実施の形態と同じ部材は同じ符号としている。
　図３に示すように、スクリューコンベア１０Ａは、ケーシング筒１１Ａと、スクリュー羽根１２Ａおよび小径羽根１２Ｂを螺旋状に固設した回転軸１３Ａとからなり、回転軸１３Ａの上端部寄りには、中空状の攪拌翼１４が水平状に固設されている。
　小径羽根１２Ｂは、ここでは、スクリュー羽根１２Ａの径の半分程度の径としており、長さは、回転軸１３Ａの上側１／４ほどとしている。
　そして、小径羽根１２Ｂの外周を覆うように断面ハ字状の案内部材１６が設けられている。
　案内部材１６はケーシング筒１１Ａから支持部材１６ａに支持され、中空状で、外周面および内周面には多数の噴出孔１６ｂが設けられている。
　案内部材１６は、ケーシング筒１１Ａに設けた外環材１１ｃと連通しており、支持部材１６ａも中空状である。なお、支持部材１６ａは案内部材１６の下端部とは周囲数カ所において固設されている。
　このように構成されているので、スクリューコンベア１０Ａの上端へ移送される固形燃料は、中央部のものは小径羽根１２Ｂによって、強制的に速く送られ、案内部材１６の形状に案内されて上昇し、円錐状に形成される。
　回転軸１３の上端部に固設された攪拌翼１４は、上記の実施の形態では、水平状の３本のものとしたが、スクリュー羽根１２の径が大きくなると、攪拌する固形燃料の量が多くなるので、燃焼空気をより多く噴出させる必要があることと回転抵抗の少ないものが望まれる。
　このような要望に基づいた、攪拌翼１４の別の実施の形態を図４に基づいて説明する。
　図４（ａ）に示す攪拌翼１４Ａは、枝分かれした略アンテナの形状をしており、上面には多数の噴出孔１４ｃを備えている。この攪拌翼１４Ａによれば、固形燃料を広範囲で攪拌するとともに燃焼空気が燃焼部の広い範囲から供給される。
　なお、枝分かれの形状については、スクリュー羽根の径や回転速度、また、固形燃料の性状によって適宜決めればよい。
　図４（ｂ）に示す攪拌翼１４Ｂは、５本の略Ｆ字状として接線方向に回転軸１３へ固設されており、上面には多数の噴出孔１４ｃを備えている。したがって、攪拌翼１４Ｂの回転の抵抗が少なく、回転軸１３の回転速度が大きい場合にも有効である。
　上記の実施の形態におけるスクリューコンベア１０、１０Ａのスクリュー羽根１２、１２Ａは、回転軸１３に対して１条のものとして記載したが、当然多条にしたものや、巻数を大きくしたものを使用しても良い。また、スクリュー羽根１２，１２Ａの下端付近だけを多条のスクリュー羽根としてもよい。
　例えば、このスクリュー羽根１２を、２枚の羽根材を用いて回転軸１３に螺旋状に巻付けた場合、燃料供給ホッパ１７のスクリューコンベア１０への供給口が、１８０度回転毎に係合するので、固形燃料がスムーズに供給され、スクリューコンベア１０の上端におけるスクリュー羽根１２の位置による傾斜がならされる。したがって、上端がより円錐状に形成される。
　燃焼空気は、固形燃料の供給量に応じて適量を供給する必要がある。
　ところで、固形燃料の供給量はスクリューコンベアの回転数を制御することによって増減できるが、スクリューコンベアの移送によって、固形燃料の状態は、かなり変化するので実際の供給量は駆動手段３のモータ３ａの回転数からは把握できない。
　そこで、連続燃焼装置における固形燃料の供給量を簡便に精度良く計測する燃料供給装置３０について、図６に基づいて説明する。
　この燃料供給装置３０は、底部に開閉材３４を備えた計量器３１を燃料供給ホッパー１７の上方に設け、燃料供給ホッパー１７の上部側に、固形燃料の有無を検知する第１センサ３２と第２センサ３３が間隔をあけて設けられている。
　第１センサ３２は、固形燃料がないことを検知するとＯＮになり、第２センサ３３は、固形燃料があるとＯＮになるものが使用され、第１センサ３２と第２センサ３３で仕切られる空間の容量は、計量器３１の容量より小さく設定してある。
　計量する場合は、スクリューコンベア１０を稼働している状態で、燃料供給ホッパー１７へ固形燃料を供給する供給コンベア（図示してない）を停止し、予め、固形燃料が投入された計量器３１を燃料供給ホッパー１７の上端部にセットする。
　燃料供給ホッパー１７内の固形燃料は順次スクリューコンベア１０へ移動し、最後尾が第２センサ３３を通過するとＯＦＦとなり、さらに、移送されて最後尾が第１センサ３２を通過すると、第１センサ３２がＯＮ信号を送出する。
　第１センサ３２がＯＮになると同時に、開閉材３４を作動させ計量器３１の固形燃料が燃料供給ホッパー１７へ投入される。このとき、投入された固形燃料の最後尾は、第２センサ３３の位置より上にあるので、第２センサからＯＮ信号が送出される。
　固形燃料が順次スクリューコンベア１０へ移送され、計量器３１から投入された固形燃料の最後尾が第２センサ３３を通過すると第２センサがＯＦＦ信号を送出し、さらに、移送されて第１センサ３２を通過すると第１センサ３２がＯＮの信号を送出する。
　計量器３１の固形燃料が燃料供給ホッパー１７へ投入されてから第１センサ３２がＯＮの信号を送出するまでの時間を計測することにより、固形燃料のスクリューコンベア１０への時間当たりの供給量を知ることができる。
１　外壁
２　架台
２ａ　支持台
３　駆動手段
３ａ　モータ
３ｂ　スプロケット
３ｃ　チェン
３ｄ　スプロケット
３ｅ　駆動軸
３ｆ　軸受
４　中壁
５　ガイド
６　灰貯留部
７　着火手段
８ａ　エア供給口
８ｂ　エア供給口
８ｃ　エア供給口
１０　スクリューコンベア
１０Ａ　スクリューコンベア
１１　ケーシング筒
１１Ａ　ケーシング筒
１１ａ　外環材
１１ｂ　噴出孔
１１ｃ　外環材
１２　スクリュー羽根
１２Ａ　スクリュー羽根
１２Ｂ　スクリュー羽根
１２ａ　小径羽根
１３　回転軸
１３Ａ　回転軸
１３ａ　噴出孔
１３ｂ　噴出孔
１４　攪拌翼
１４Ａ　攪拌翼
１４Ｂ　攪拌翼
１４ａ　噴出孔
１４ｃ　噴出孔
１５　火格子
１５ａ　外環材
１５ｂ　噴出孔
１５ｃ　噴出孔
１６　案内部材
１６ａ　支持部材
１６ｂ　噴出孔
１７　燃料供給ホッパー
２０　熱交換器
２０ａ　筒体
２１　ガス流入口
２２　水管
２３　燃焼ガス管
２５　灰回収塔
２６　サイクロン
２７　灰受け
２８　排気塔
３０　計量装置
３１　計量カップ
３２　第１センサ
３３　第２センサ
３４　シュート

Claims (7)

  1. 　縦型円筒状の外壁を有する炉体の内部中央に、固形燃料を順次直上へ移送させるため、螺旋状のスクリュー羽根が固設された回転軸をケーシング筒に嵌挿したスクリューコンベアを立設し、螺旋状に旋回する燃焼空気を該固形燃料の上面へ供給するため、該スクリューコンベアの上方に該外壁と同芯の円筒状の中壁を設けた固形燃料の連続燃焼装置において、該スクリューコンベアのケーシング筒の上端に外側へ向かって漸次下降傾斜するリング状の火格子を該外壁から離して固設するとともに、燃焼空気を燃焼部の固形燃料の内側からも供給するため、該スクリューコンベアの回転軸を中空としてその上端部に中空状の攪拌翼を固設し、該回転軸の上端部および該攪拌翼に多数の噴出孔を設けたことを特徴とする固形燃料の連続燃焼装置。
  2. 　螺旋状に旋回する燃焼空気を該固形燃料の上面へ案内するため、前記中壁の下方に外壁から漸次下降するリング状のガイドを固設し、前記スクリューコンベアの回転軸の筒部と前記ケーシング筒の筒面とに多数の噴出孔を設け、直上移送されるスクリューコンベア内の固形燃料へも燃焼空気を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料の連続燃焼装置。
  3. 　前記火格子は、燃焼空気の噴出孔として１～３ｍｍの小孔が多数設けられたことを特徴とする請求項１記載の固形燃料の連続燃焼装置。
  4. 　前記スクリューコンベアは、直上移送される固形燃料の上端部を円錐状に形成するため、上端側のスクリュー羽根を小径なものとして、その外周部に断面ハ字状の案内部材を設けたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の固形燃料の連続燃焼装置。
  5. 　前記スクリューコンベアの回転軸に固設した攪拌翼は、２～６本として、外側に向かって漸次下降させたことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の固形燃料の連続燃焼装置。
  6. 　前記外壁と同芯の筒体の内壁に沿って水管が配設された熱交換器を直上へ設けたことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の固形燃料の連続燃焼装置。
  7. 　前記スクリューコンベアの下部側面に炉外から固形燃料を連続して供給するための供給ホッパーを上方へ傾斜させて設け、該ホッパーに固形燃料の時間あたりの供給量を計測するため、固形燃料の有無を検出する第１センサと第２センサを、該ホッパーに間隔を開けて設けたことを特徴とする請求項６に記載の固形燃料の連続燃焼装置。
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