JP2011099595A - Combustion device of solid fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば木製チップ、木屑またはRTFなどの固形燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus that generates high-temperature combustion gas by burning solid fuel such as wood chips, wood chips, or RTF.
従来、固形燃料を燃焼させる燃焼装置として、燃焼炉内で高速で旋回する高圧空気の遠心力による気流により燃焼炉内の空間を多数の燃焼領域に分割することで、燃焼炉内に供給した可燃性物質を高効率で燃焼させる遠心燃焼方法を採用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この燃焼装置は、燃料タンクの上部に設けられた燃焼室とこれの外周面に対し間隔を存して配置された外糟との間に環状空間が設けられ、この環状空間に対し下部から燃焼室の外面の接線方向に向け送風機から空気を供給することにより、空気を環状空間内で旋回させながら上昇させ、この空気の旋回流を、燃焼室の上端開口から燃焼室内に流入して燃焼室の内壁面に沿って下降させて、燃焼室内の燃焼領域に燃焼用空気として供給する構成になっている。この燃焼装置は、不完全燃焼した可燃性物質を、その重量と高速で旋回する空気の旋回気流による遠心力により燃焼室の内壁に沿って流動する空気の旋回流に混合させることにより、燃焼効率の向上を図っている。 Conventionally, as a combustion apparatus that burns solid fuel, combustible gas supplied into the combustion furnace is divided into a number of combustion regions by dividing the space in the combustion furnace into a large number of combustion regions by the air current generated by the centrifugal force of high-pressure air swirling at high speed in the combustion furnace. The thing which employ | adopted the centrifugal combustion method which burns an active substance with high efficiency is known (for example, refer patent document 1). In this combustion apparatus, an annular space is provided between a combustion chamber provided in an upper portion of a fuel tank and an outer casing disposed with a space from an outer peripheral surface thereof, and combustion is performed from the lower portion with respect to the annular space. By supplying air from the blower toward the tangential direction of the outer surface of the chamber, the air is raised while swirling in the annular space, and this swirling flow of air flows into the combustion chamber from the upper end opening of the combustion chamber. It is made to descend | fall along the inner wall surface of this, and is supplied to the combustion area | region in a combustion chamber as combustion air. This combustion device mixes incompletely combustible combustible material with the swirling flow of air flowing along the inner wall of the combustion chamber by the centrifugal force of the swirling airflow of its weight and high-speed swirling air, thereby improving the combustion efficiency. We are trying to improve.
しかしながら、上記燃焼装置では、燃焼室内で完全燃焼していない残留物を、上昇気流によって燃焼室の上方の補助燃焼室に供給して完全燃焼するように図ったのち、燃焼ガスを補助燃焼室の上方の排気糟から放出するようになっており、燃焼ガスに含まれる灰の処理について何ら考慮されていないので、高い燃焼効率を維持しながら長期間にわたり連続的に燃焼を継続するのが困難である。すなわち、固形燃料を燃焼する場合には比較的多くの灰が発生し、特に重量の大きい物質や無機質の物質が不完全燃焼したことにより生じる灰は、燃焼室内の燃焼領域から火炎により吹き上げられても飛散することがなく、空気の旋回流による遠心力を受けて燃焼室の内壁に突き当たり、運動エネルギを減じて下方に落ちてしまい、排気糟から排出されることがなく、排気糟からは主に煤煙のみが放出されるだけである。落下した灰は、燃焼室の下方の燃料タンク内の未燃焼の固形燃料の表面に堆積していくので、燃焼室内の燃焼効率が低下していく。したがって、この燃焼装置では、高い燃焼効率を維持しようとすれば、例えば、燃焼運転を停止した状態で、油圧ジャッキで燃焼室の下端のフランジに圧接されている燃料タンクを油圧ジャッキの作動で下降させたのちに、燃料タンク内の固形燃料の表面に堆積している灰を除去する煩雑な作業を頻繁に行う必要がある。 However, in the above combustion apparatus, the residue that has not been completely combusted in the combustion chamber is supplied to the auxiliary combustion chamber above the combustion chamber by the updraft so as to be completely combusted, and then the combustion gas is supplied to the auxiliary combustion chamber. Since it is discharged from the upper exhaust soot, and no consideration is given to the treatment of ash contained in the combustion gas, it is difficult to continue combustion continuously over a long period of time while maintaining high combustion efficiency. is there. In other words, when burning solid fuel, a relatively large amount of ash is generated, and the ash produced by incomplete combustion of particularly heavy or inorganic substances is blown up by a flame from the combustion region in the combustion chamber. However, it does not scatter, receives centrifugal force due to the swirling flow of air, hits the inner wall of the combustion chamber, decreases kinetic energy, falls downward, and is not discharged from the exhaust soot. Only smoke is released. The fallen ash accumulates on the surface of the unburned solid fuel in the fuel tank below the combustion chamber, so that the combustion efficiency in the combustion chamber decreases. Therefore, in this combustion apparatus, if high combustion efficiency is to be maintained, for example, with the combustion operation stopped, the fuel tank that is pressed against the flange at the lower end of the combustion chamber by the hydraulic jack is lowered by the operation of the hydraulic jack. After that, it is necessary to frequently perform a complicated operation of removing ash deposited on the surface of the solid fuel in the fuel tank.
また、前記燃焼装置は、上述のように燃料タンクが油圧ジャッキの上下動により燃焼室に対し圧接および離間する構成になっており、燃料タンク内の固形燃料の全ての燃焼が完了する毎に燃料タンクを下降させて、燃料タンク内に堆積した灰を取り出したのちに新たな固形燃料を燃料タンクに供給する工程を繰り返すものと思われる。したがって、この燃焼装置は、灰の除去および固形燃料の供給を周期的に行う必要があることから、長時間もしくは長期間にわたる連続運転ができないから、固形燃料の燃焼に生成された高温の燃焼ガスの熱エネルギを有効利用することができない。換言すると、この燃焼装置は、廃ビニル、廃プラスチックおよび廃タイヤなどの廃棄物を遠心燃焼方式により効率的に焼却する
用途などにしか適用できないものと思われる。
Further, as described above, the combustion device is configured such that the fuel tank is pressed against and separated from the combustion chamber by the vertical movement of the hydraulic jack, and the fuel is burned every time the solid fuel in the fuel tank is completely combusted. It is considered that the process of lowering the tank and taking out the ash accumulated in the fuel tank and supplying new solid fuel to the fuel tank is repeated. Therefore, since this combustion apparatus needs to periodically remove ash and supply solid fuel, it cannot be operated continuously for a long time or for a long period of time, so the high-temperature combustion gas generated in the combustion of solid fuel It is not possible to effectively use the heat energy. In other words, it seems that this combustion apparatus can only be applied to uses such as waste vinyl, waste plastic, and waste tires that are efficiently incinerated by centrifugal combustion.
本発明は、液体燃料や気体燃料に代えて、例えば木製チップ、木屑またはRTFなどの固形燃料を、高い燃焼効率を維持しながら長期にわたり連続的に燃焼させて、高温の燃焼ガスを長期間にわたり安定に生成することができる燃焼装置を提供することを目的とする。 In the present invention, instead of liquid fuel or gaseous fuel, solid fuel such as wood chips, wood chips or RTF is continuously burned over a long period of time while maintaining high combustion efficiency. It aims at providing the combustion apparatus which can be produced | generated stably.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、円筒状の外装筒体と当該外装筒体よりも径の小さい中間筒体が同心状に配置されて、前記外装筒体と前記中間筒体との間に環状空間の空気流路が設けられ、送風機が、前記空気流路に対し前記外装筒体の内接方向および前記中間筒体の外接方向の範囲内に向け空気を送給する配置で設けられ、前記空気流路の上端部に、空気を前記中間筒体の内周壁に向け導く流動ガイド部が設けられ、前記中間筒体の内部に、当該中間筒体に対し径および筒高さが共に小さい燃焼筒体が、同心状で、且つ当該中間筒体の下方位置に配置されて、前記中間筒体と前記燃焼筒体との間に環状空間の灰排出路が設けられ、前記燃焼筒体の下端開口に、固形燃料の燃料供給筒が連通して連結され、前記灰排出路の下方に、灰を回収するための灰収集箱が着脱自在に設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the solid fuel combustion apparatus according to the first aspect of the present invention includes a cylindrical outer cylinder and an intermediate cylinder having a diameter smaller than that of the outer cylinder, arranged concentrically, An air flow path in an annular space is provided between the outer cylinder and the intermediate cylinder, and the blower is within a range in an inscribed direction of the outer cylinder and an outer direction of the intermediate cylinder with respect to the air channel. A flow guide portion is provided at the upper end of the air flow path to guide the air toward the inner peripheral wall of the intermediate cylinder, and the intermediate cylinder A combustion cylinder having a small diameter and cylinder height with respect to the cylinder is concentrically arranged at a position below the intermediate cylinder, and an annular space is formed between the intermediate cylinder and the combustion cylinder. An ash discharge path is provided, and a solid fuel supply tube is connected to the lower end opening of the combustion cylinder. Is, below the ash discharge channel, ash collection box for collecting the ash is characterized in that detachably provided.
請求項2に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項1に係る固形燃料の燃焼装置において、水平断面が矩形状の支持台の上端面に前記外装筒体および中間筒体が支持され、前記支持台に貫通状態で設けられて固形燃料を連続的または間欠的に搬送する燃料搬送筒が、前記燃料供給筒の下端開口に連通状態で連結され、前記灰収集箱が、前記燃料供給筒および燃料搬送筒を出入可能に嵌入できる切欠状部を有して、前記支持台の内部に出入自在に収納して支持されている。 A solid fuel combustion apparatus according to a second aspect of the present invention is the solid fuel combustion apparatus according to the first aspect, wherein the outer cylindrical body and the intermediate cylindrical body are supported on an upper end surface of a support base having a rectangular horizontal section, A fuel transfer cylinder, which is provided in the support base in a penetrating state and conveys solid fuel continuously or intermittently, is connected in communication with a lower end opening of the fuel supply cylinder, and the ash collection box is connected to the fuel supply cylinder And a notch-like portion into which the fuel transfer cylinder can be inserted and retracted, and is housed and supported in the support base so as to be freely accessible.
請求項3に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項1または2に係る固形燃料の燃焼装置において、前記外装筒体と同径を有する補助外装筒体と当該外装筒体の上端の放出口に対応する内径を有する補助中間筒体とが同心状に配置されて、前記補助外装筒体と前記補助中間筒体との間の環状空間の補助空気流路が設けられ、この補助空気流路に対し前記補助外装筒体の内接方向および前記補助中間筒体の外接方向の範囲内に向け空気を送給する配置で送風機が設けられ、前記補助外装筒体の上端部に、前記補助空気流路からの空気を前記補助中間筒体の内周壁に向け導く流動ガイド部が設けられてなる遠心燃焼機構を有し、前記外装筒体の上端部に、一つまたは複数の前記遠心燃焼機構が連通状態に連結されている。 A solid fuel combustion apparatus according to a third aspect of the present invention is the solid fuel combustion apparatus according to the first or second aspect, wherein the auxiliary outer cylinder having the same diameter as the outer cylinder and the upper end of the outer cylinder are released. An auxiliary intermediate cylinder having an inner diameter corresponding to the outlet is disposed concentrically, and an auxiliary air flow path in an annular space between the auxiliary outer cylinder and the auxiliary intermediate cylinder is provided. A blower is provided in such an arrangement that air is supplied to a path in a range of an inscribed direction of the auxiliary outer cylinder and an outer circumscribed direction of the auxiliary intermediate cylinder, and the auxiliary A centrifugal combustion mechanism provided with a flow guide portion that guides air from an air flow path toward an inner peripheral wall of the auxiliary intermediate cylinder, and one or more centrifugal combustions are provided at an upper end portion of the outer cylinder The mechanism is connected in communication.
請求項4に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項1から3のいずれかに係る固形燃料の燃焼装置において、前記外装筒体または補助外装筒体の放出口から放出される燃焼ガスが導かれる熱交換器と、前記熱交換器で熱交換された後の排ガスを塵埃と清浄ガスとに分離する集塵機と、前記集塵機内の清浄ガスを吸引して排気管から放出する誘引ブロアとをさらに備えている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the solid fuel combustion apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the combustion gas discharged from the discharge port of the outer cylinder or the auxiliary outer cylinder is the same. A heat exchanger to be guided; a dust collector that separates the exhaust gas after heat exchange in the heat exchanger into dust and clean gas; and an induction blower that sucks the clean gas in the dust collector and discharges it from the exhaust pipe It has more.
請求項1に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、送風機から空気流路内に流入した空気は、環状空間の空気流路に沿って高速で旋回しながら上昇していき、その旋回流を維持したまま流動ガイド部により内方へ向け流動方向を変更したのち、中間筒体の内周壁に沿って旋回しながら下降していき、燃焼筒体の内部に生じる負圧により吸引されて、旋回を維持したまま燃焼筒体内の燃焼領域に燃焼用空気として供給されることにより、固形燃料の燃焼を促進する。燃焼筒体内の固形燃料が空気の旋回流の供給による遠心燃焼方式で燃焼することにより、燃焼ガスが渦巻状に旋回しながら逆トルネード状に巻き上がり、こ
のときの燃焼ガスの遠心力によって径方向外方へ吹き飛ばされる灰が、中間筒体の内周壁に突き当たることにより運動エネルギが減じて灰排出路から灰収集箱に回収される。そのため、燃焼筒体内では、常に灰を除外した状態に維持されて固形燃料が長期間にわたり連続的に高効率で燃焼されるから、高温の燃焼ガスが長期間にわたり常に安定に生成され続ける。
According to the solid fuel combustion apparatus of the first aspect of the invention, the air flowing into the air flow path from the blower rises while swirling at high speed along the air flow path of the annular space, and the swirl flow After changing the flow direction toward the inside by the flow guide part while maintaining the above, it descends while turning along the inner peripheral wall of the intermediate cylinder, and is sucked by the negative pressure generated inside the combustion cylinder, Combustion of the solid fuel is promoted by being supplied as combustion air to the combustion region in the combustion cylinder while maintaining the turning. When the solid fuel in the combustion cylinder burns in a centrifugal combustion system by supplying a swirling flow of air, the combustion gas swirls in a spiral shape and rolls up in a reverse tornado shape. The ash blown away to the outside hits the inner peripheral wall of the intermediate cylinder, so that the kinetic energy is reduced and recovered from the ash discharge path to the ash collection box. For this reason, the combustion cylinder is always maintained in a state in which ash is excluded, and the solid fuel is continuously burned with high efficiency over a long period of time, so that a high-temperature combustion gas is always stably generated over a long period of time.
請求項2に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、燃焼ガスに含まれる灰が灰排出路を通って灰収集箱に回収されるから、燃焼運転を停止して灰を除去する作業が不要となるので、燃料搬送筒により燃料供給筒を介して燃焼筒体に固形燃料を供給して長期間にわたり燃焼運転を継続することができる。また、灰収集箱に堆積して回収された灰は、支持台から灰収集箱を周期的に取り出して容易に廃棄することができる。灰収集箱は、燃料供給筒および燃料搬送筒を出入可能に嵌入できる切欠状部を有しているので、灰排出路から落下してくる灰を確実に回収できる状態に支持台の内部に取り付けることができる。 According to the solid fuel combustion apparatus of the second aspect of the present invention, the ash contained in the combustion gas is collected in the ash collection box through the ash discharge path, so that the operation of stopping the combustion operation and removing the ash is performed. Since it becomes unnecessary, solid fuel can be supplied to the combustion cylinder via the fuel supply cylinder by the fuel transfer cylinder and the combustion operation can be continued for a long period of time. Further, the ash collected and collected in the ash collection box can be easily discarded by periodically removing the ash collection box from the support base. The ash collection box has a notch that allows the fuel supply cylinder and the fuel transfer cylinder to be inserted and removed, so that the ash falling from the ash discharge path can be reliably collected inside the support stand. be able to.
請求項3に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、外装筒体の上端部に連結した遠心燃焼機構により、外装筒体の放出口から上昇して流入する燃焼ガス中に含まれる不燃ガス部分が完全燃焼されて、一層高温の燃焼ガスとなって補助外装筒体の放出口からら放出される。また、重量の大きい物質や無機質の物質の燃焼による灰は、灰収集箱に回収されることから、外装筒体の放出口から吹き上げられることはないので、遠心燃焼機構は、灰の収集機構を設けない簡単な構造とすることができる。 According to the solid fuel combustion apparatus of the third aspect of the present invention, the non-combustible gas contained in the combustion gas rising from the discharge port of the outer cylinder and flowing in by the centrifugal combustion mechanism connected to the upper end of the outer cylinder. The portion is completely burned and becomes a higher-temperature combustion gas, which is discharged from the discharge port of the auxiliary exterior cylinder. In addition, since the ash from the combustion of heavy and inorganic substances is collected in the ash collection box and is not blown up from the discharge port of the outer cylinder, the centrifugal combustion mechanism is equipped with an ash collection mechanism. A simple structure that is not provided can be obtained.
請求項4に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、安定に連続的に生成される所要高温の燃焼ガスが、熱交換器に供給されて、この熱交換器内を流動する流体に自体の熱エネルギを与えるように熱交換を行うことにより、高温水、蒸気または温風が効率的に生成され、空気調和システムなどの種々の工業用途に好適に活用することができる。また、送風機から供給される空気の装置内への押し込み方向と誘引ブロアによる排ガスの吸引方向とにより、空気圧が常に排気管に向けた正圧となるので、燃焼筒体から燃料供給手段への逆煙が効果的に防止される。 According to the solid fuel combustion apparatus of the fourth aspect of the present invention, the required high-temperature combustion gas generated stably and continuously is supplied to the heat exchanger, and the fluid flowing in the heat exchanger itself By exchanging heat so as to give the heat energy, high-temperature water, steam or hot air is efficiently generated and can be suitably used for various industrial applications such as an air conditioning system. In addition, the air pressure is always positive toward the exhaust pipe due to the pushing direction of the air supplied from the blower into the device and the suction direction of the exhaust gas by the induction blower, so the reverse from the combustion cylinder to the fuel supply means Smoke is effectively prevented.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図である。同図において、この燃焼装置は、支持台1の上端面に台板2が載置して固定され、その台板2上に、共に円筒状の外装筒体3およびこの外装筒体3の内側に間隔を存して配置された中間筒体4が複数のボルト7により固定されている。外装筒体3および中間筒体4は、後述するように共に円筒状であり、中間筒体4は外装筒体3よりも径が小さい。支持台1の内部には、例えば木製チップや木屑などからなる固形燃料Fを搬送するスクリュー8が内装された円筒状の燃料搬送筒9が、床面に載置された配置で支持台1に対しこれの一側面を貫通して内部に挿入されており、燃料搬送筒9の供給下流端(図の左端)の近傍からは円筒状の燃料供給筒10が中間筒体4の中心部に向け上方に延出されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this figure, this combustion apparatus has a
したがって、燃料搬送筒9には、燃料供給筒の連結部分から図の左方に突出した膨出筒部9aが設けられている。燃料供給筒10は、これの上端開口部が円筒状の燃焼筒体11が連通状態で連結されて、燃焼筒対11を下方から支持している。前記スクリュー8の一端部(図の左端部)は、軸受15を介して燃料供給筒10の膨出筒部9aに回転自在に支持されている。また、スクリュー8は、固形燃料Fを図の左方へ搬送するよう機能する正搬送部8が供給下流側における燃料供給筒10のほぼ中心付近の下方位置まで形成され、この正搬送部8に間隔を存した供給下流側の箇所に、固形燃料Fを図の右方へ搬送するよう機能する逆搬送部8bが形成されている。逆搬送部8bの一部は、膨出筒部9aの内部に収容されている。
Therefore, the
この燃焼装置では、スクリュー8により燃料搬送筒9から燃料供給筒10を介して燃焼筒体11内に供給された固形燃料Fをバーナなどの着火装置(図示せず)により着火して、スクリュー8の回転駆動により燃料搬送筒9内を通って燃焼筒体9に供給される固形燃料Fを燃焼筒体11内で連続的に燃焼させるようになっている。燃料搬送筒体9内の固形燃料Fは、スクリュー8の正搬送部8aにより燃料供給筒10の下方位置に向け搬送され、この搬送力により固形燃料Fの一部が燃料供給筒10の下方を通り過ぎて膨出筒部9a内に入り込み、この膨出筒部9a内の固形燃料Fがスクリュー8の逆搬送部8bにより燃料供給筒10の下方位置に戻される。このように、固形燃料Fは、燃料搬送筒9における燃料供給筒10の下方箇所において相対向する方向に向け搬送されて互いに突き当たることにより上方へ押し上げられて、燃料供給筒10に円滑に供給される。なお、外装筒体3は鉄を素材として製作するのが好ましく、中間筒体4および燃焼筒体11はステンレスまたは鋳物で製作するのが好ましい。
In this combustion apparatus, the solid fuel F supplied into the
共に円筒状である外装筒体3と中間筒体4とは同心状に配置されて、外装筒体3と中間筒体4との間には、平面視で環状空間の空気流路12が形成されている。この空気流路12に空気Aを高圧で供給する送風機13が送風管22を介在して外装筒体3の下部に取り付けられている。外装筒体3の上端部には、空気流路12内を上昇してきた空気A1を中間筒体4の上端開口から内部に導入する流動ガイド部3aが一体形成されている。この流動ガイド部3aは、外装筒体3における中間筒体4の上端よりも上方位置から内方へ延びる環状の内鍔状に形成されて、空気流路12内から旋回しながら送出された空気A1が、環状の流動ガイド部3aによって上動を阻止されて、流動ガイド部3aの下面に沿って旋回を維持しながら、中間筒体4の上端開口部付近に発生する真空に近い圧力領域からの吸引力を受けて中間筒体4の内周壁に沿った方向に向け導入される。燃焼筒体11は、中間筒体4に対し小さな径とほぼ半分程度の筒長を有し、中間筒体4に対し同心状に配置されて、複数本のステー14を介在して中間筒体4に側方から支持されている。中間筒体4と燃焼筒体11との間には、平面視で環状空間の灰排出路17が形成されている。
The outer
前記台板2には、灰排出路17を通って落下してくる灰Bの灰通路2aが円形に開口されており、この灰通路2aの入口には、メッシュ状または格子状の大形灰阻止板16が設けられている。この灰通路2aの下方位置には、灰収集箱18が支持台1のスライドガイドレール1aにより水平方向にスライド自在に支持された状態で配置されている。さらに、支持台1の対向側壁に架け渡す配置で固定された取付板20には、灰収集箱18の下面に接して転動するガイドローラ21が複数個設けられている。支持台1には、灰収集箱18の取出口1bが一側壁に開口されているとともに、この取出口1bを開閉するための蓋体19が開閉自在に取り付けられている。灰収集箱18には、取り出し作業を容易に行うための取っ手18aが設けられている。
An
図1のII−II線に沿った断面図である図2において、送風機13からの高圧の空気Aを空気流路12に供給する送風管22は、外装筒体3の内接方向および中間筒体4の外接方
向の範囲内に空気Aを供給する配置で外装筒体3に固定されている。したがって、送風管22から空気流路12内に流入した空気Aは、環状空間の空気流路12に沿って高速で旋回する一次旋回空気流A1となって、旋回しながら図1に矢印で示すように上昇していく。空気流路12の上端に達した一次旋回空気流A1は、外装筒体3の上端部の流動ガイド部3aにより上動を阻止されて旋回を維持しながら、図1に矢印で示すように、後述するように渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る燃焼ガスGにより中間筒体4の開口部近傍付近に発生する真空に近い圧力領域からの吸引力を受けて中間筒体4の内周壁に沿った方向に向け導入される。このようにして、旋回を維持したまま2点鎖線で示すように中間筒体4内に流入した一次旋回空気流A1は、中間筒体4の内周壁に沿って旋回する二次旋回空気流A2となり、この二次旋回空気流A2が、図1に矢印で示すように中間筒体4の内周壁に沿って下降していく。
In FIG. 2, which is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, the
前記二次旋回空気流A2は、燃焼筒体11の上端開口の近傍まで下降したときに、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る燃焼ガスGにより燃焼筒体4の内部に生じる負圧により吸引されて、旋回を維持したまま燃焼筒体11内に流入して、燃焼筒体11の内周壁に沿って旋回する三次旋回空気流A3となり、燃焼筒体11内の燃焼領域に燃焼用空気として供給されて、固形燃料Fの燃焼を促進する。したがって、燃焼筒体11内で固形燃料Fが燃焼して生成される高温の燃焼ガスG(図1)は、三次旋回空気流A3および二次旋回空気流A2による気流により、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る。すなわち、固形燃料Fは、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスGを効率的に生成する。
When the secondary swirling air flow A2 descends to the vicinity of the upper end opening of the
燃焼筒体11内での固形燃料Fの燃焼による火炎によって燃焼筒体11の上方に吹き上げられた、重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰Bは、渦巻状で、且つ逆トルネード状に燃焼ガスGを立ち昇らせる気流の遠心力によって燃焼筒体11の開口部の上方から径方向外方へ向け吹き飛ばされて、中間筒体4の内周壁面に突き当たって運動エネルギを減じ、自重および二次旋回空気流A2の一部の流れにより灰排出路17および灰通路2aを通って灰収集箱18内に落下する。このとき、完全燃焼していない大形の灰Bは、大形灰阻止板16に落下を阻止されて、大形灰阻止板16上に一旦堆積したのち、燃焼筒体11内の燃焼ガスGからの伝熱により高温の雰囲気となっている灰排出路17内で完全燃焼する。したがって、未燃焼の大形の灰Bが灰収集箱18内に落下して灰収集箱18内で燃焼するのを確実に防止できる。
The ash B, which is blown up by the flame of the solid fuel F in the
図1のIII-III 線に沿った断面図を示す図3において、支持台1は、外装筒体3、中間筒体4および燃焼筒体11がいずれも円筒状であるのに対し、これら筒体2,4,11を包含できる正方形の水平断面を有する四角筒状である。灰収集箱18は、支持台1内の内周壁に対応する外周壁を有する正方形の水平断面を有する四角筒状であって、上端が開口している。また、灰収集箱18には、膨出筒部9aを含む燃料搬送筒9および燃料供給筒11の水平断面の外形に対応した水平断面細長いU字形状の切欠状部18bが形成されている。これにより、灰収集箱18は、燃料搬送筒9および燃料供給筒11を切欠状部18b内に出入自在に嵌入させる状態で支持台1の内部に支障無く収容されて、上方の灰排出路17に対向させることができ、灰排出路17を通って落下してくる灰Bの全てを確実に回収することができる。また、蓋体19は、兆番23により取出口1bを開閉可能な状態で支持台1に取り付けられている。
In FIG. 3 which shows a cross-sectional view along the line III-III in FIG. 1, the
図3のIV−IV線に沿った断面図を示す図4において、灰収集箱18は、支持台1の対向側面から一体に突設された一対のスライドガイドレール1aにより下面の対向両縁部をスライド自在に支持されているとともに、図3に示すように、4個のガイドローラ21が下面に転動自在に当接されて、支持台1に対し容易に取り出しおよび収納を行えるようになっている。灰Bが灰収集箱18にほぼ満杯になったときには、図5に示すように、蓋体1
9を開いたのちに、取っ手18aを引っ張り操作することにより灰収集箱18を支持台1の外部に取り出して、灰収集箱18内の灰Bを除去することができる。この灰収集箱18内の灰Bの除去作業は、固形燃料Fの燃焼運転を継続した状態において極めて短時間で容易に行えるので、長期間にわたり常に高い燃焼効率を維持したまま連続的に燃焼運転を継続することができる結果、固形燃料Fの燃焼により生成した燃焼ガスGの熱エネルギを種々の用途に利用することができる。
In FIG. 4 showing a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, the
After opening 9, the
図6は、本発明の第2実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図であり、同図において、図1と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この燃焼装置は、第1実施形態の外装筒体3の上端面に遠心燃焼機構を連結した構造になっている。遠心燃焼機構は、外装筒体3と同一の円筒形状の補助外装筒体24と、外装筒体3の放出口3bの内径とほぼ同じ内径を有する円筒状の補助中間筒体28とが同心状に配置されて、補助外装筒体24と補助中間筒体との間に、第1実施形態の空気流路12よりも流路幅の広い環状空間の補助空気流路28が設けられ、さらに、補助空気流路28に高圧の空気Aを供給する送風機13が補助外装筒体24に取り付けられた構造になっている。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a second embodiment of the present invention, in which the same or corresponding parts as those in FIG. Is omitted. This combustion apparatus has a structure in which a centrifugal combustion mechanism is connected to the upper end surface of the
遠心燃焼機構では、送風機13から高圧で供給された空気Aが、補助空気流路28内において高速の一次旋回空気流A1となって上昇したのち、補助外装筒体24の上端の流動ガイド部24aにより補助中間筒体27内に導入されて、補助中間筒体27の内周壁に沿った二次旋回空気流A2となって下降し、外装筒体3の放出口3bら吹き上がってきた燃焼ガスGに燃焼用空気として供給される。これにより、補助中間筒体27内に上昇してきた燃焼ガスG中に含まれる不燃ガス部分がさらに完全燃焼されて、一層高温の燃焼ガスGとなって補助外装筒体24の上端の放出口24bから放出される。なお、重量の大きい物質や無機質の物質の燃焼による灰Bは、補助中間筒体27まで吹き上げられることはないので、遠心燃焼機構に灰Bの収集機能を設ける必要がない。
In the centrifugal combustion mechanism, the air A supplied at a high pressure from the
図7は、本発明の第3実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す正面図である。この燃焼装置は、図6に示した本発明の第2実施形態に係る燃焼装置と同じ構造を備え、この燃焼装置における遠心燃焼機構の補助外装筒体24の上端部に、第2実施形態で示したと同様の遠心燃焼機構、つまり補助外装筒体24および補助中間筒体27とほぼ同一構造の第2補助外装筒体29および第2補助中間筒体(図示せず)による遠心燃焼機構が連結されている。第2補助外装筒体29の放出口(図示せず)から放出された高温の燃焼ガスGは、連結ダクト30を介して熱交換器31に送られ、熱交換器31内を流動する流体に自身の熱エネルギを与える熱交換を行って排ガスとなる。この排ガスは、サイクロン集塵機32に送給されて遠心力により清浄ガスと塵埃(ダスト)とに分離され、塵埃が取出部33から落下して排出されるともに、清浄ガスが誘引ブロア34に吸引されたのちに排気管37から大気に放出される。
FIG. 7 is a front view showing a solid fuel combustion apparatus according to a third embodiment of the present invention. This combustion apparatus has the same structure as that of the combustion apparatus according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6, and the upper end portion of the auxiliary
また、燃料搬送筒9の供給側端部(図の右端)は、燃料ホッパ38の下端部の燃料供給部38aに連通して連結され、燃料搬送筒9に内装されたスクリュー8の他端部(図の右端部)は、駆動モータ39に連結されている。駆動モータ39は、予め実験的に求められた固形燃料Fの必要供給量に応じて回転駆動される。すなわち、燃焼筒体11の容量および供給される固形燃料Fの種別毎の燃焼効率などに基づいて固形燃料Fの種別毎の単位時間当たりに必要な供給量を予め実験的に求めて、その必要供給量だけの固形燃料Fをスクリュー8の回転作動により供給できるように駆動モータ39が回転制御される。このとき、駆動モータ39は、所要の回転速度による連続回転または所定の時間間隔による断続的回転のいずれかで回転するように設定された運転条件に基づいて回転制御される。
Further, the supply side end portion (the right end in the figure) of the
この第3実施形態の燃焼装置は、以下のようにして高温の燃焼ガスGを連続的に生成す
ることができるのに伴って、その燃焼ガスGの熱エネルギの熱交換により種々の工業用の用途に活用できるように図ったものである。すなわち、第1実施形態で説明したように、燃焼筒体11内の固形燃料Fが三次旋回空気流A3の供給による遠心燃焼方式で燃焼することによって燃焼ガスGが渦巻状に旋回しながら逆トルネード状に巻き上がり、このときの燃焼ガスGの遠心力によって径方向外方へ吹き飛ばされる灰Bが、中間筒体4の内周壁に突き当たることにより運動エネルギが減じて灰排出路17から灰収集箱18に回収されるため、燃焼筒体11内では、常に灰Bを除外した状態に維持されて固形燃料Fが長期間にわたり連続的に高効率で燃焼されて、高温の燃焼ガスGが安定に生成され続ける。しかも、外装筒体3の上端開口から上方に放出された燃焼ガスGが、第1段の外装筒体4の上方に連結された補助外装筒体24および補助中間筒体27による第2段の遠心燃焼構造および第2補助外装筒体29および第2補助中間筒体(図示せず)による第3段の遠心燃焼構造を通過するときに、燃焼ガスG中に含まれる不燃物または不燃ガスが完全燃焼されて、所要の高温となった燃焼ガスGを安定に連続的に生成することができる。
The combustion apparatus according to the third embodiment can continuously generate a high-temperature combustion gas G as described below, and various industrial products can be obtained by heat exchange of the thermal energy of the combustion gas G. It is intended to be used for applications. That is, as described in the first embodiment, the solid fuel F in the
上述の高温の燃焼ガスGは、熱交換器31に供給されて、この熱交換器31に通される流体に自体の熱エネルギを与えるように熱交換を行う。熱交換器31では、例えば、供給される水を燃焼ガスGの熱エネルギの伝熱で加熱することにより、高温水または蒸気を生成されたり、或いは、供給される空気を燃焼ガスGの熱エネルギの伝熱で加熱することにより温風を生成したりすることができる。熱交換器31で生成された高温水、蒸気または温風は、空気調和などの種々の工業用途に好適に活用することができる。また、この燃焼装置では、3段の遠心燃焼機構にそれぞれ設けられた送風機13から供給される空気Aの装置内への押し込み方向と誘引ブロア34による排ガスの吸引方向とにより、空気圧が排気管37に向けた正圧になっているので、燃焼筒体11から燃料搬送筒9への逆煙が効果的に防止されている。
The above-described high-temperature combustion gas G is supplied to the
なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the contents shown in the above embodiment, and various additions, modifications, or deletions are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. Included within the scope of the book.
本発明の固形燃料の燃焼装置は、安価な木製チップや木屑などの固形燃料を長期間にわたり常に高効率で燃焼させて高温の燃焼ガスを生成することができるので、石油や重油などの液体燃料または天然ガスなどの気体燃料を用いることなく、空気調和などの種々の工業用途に必要とされる高温の燃焼ガスを供給することができる。 The solid fuel combustion apparatus of the present invention can always produce a high-temperature combustion gas by burning a solid fuel such as an inexpensive wooden chip or wood chip with a high efficiency over a long period of time. Therefore, a liquid fuel such as petroleum or heavy oil is used. Alternatively, high-temperature combustion gas required for various industrial uses such as air conditioning can be supplied without using a gaseous fuel such as natural gas.
1 支持台
3 外装筒体
3a 流動ガイド部
4 中間筒体
9 燃料搬送筒
10 燃料供給筒
11 燃焼筒体
12 空気流路
13 送風機
17 灰排出路
18 灰収集箱
18a 切欠状部
24 補助外装筒体
24a 流動ガイド部
24b 放出口
27 補助中間筒体
28 補助空気流路
31 熱交換器
32 集塵機
37 排気管
34 誘引ブロア
F 固形燃料
DESCRIPTION OF
Claims (4)
送風機が、前記空気流路に対し前記外装筒体の内接方向および前記中間筒体の外接方向の範囲内に向け空気を送給する配置で設けられ、
前記空気流路の上端部に、空気を前記中間筒体の内周壁に向け導く流動ガイド部が設けられ、
前記中間筒体の内部に、当該中間筒体に対し径および筒高さが共に小さい燃焼筒体が、同心状で、且つ当該中間筒体の下方位置に配置されて、前記中間筒体と前記燃焼筒体との間に環状空間の灰排出路が設けられ、
前記燃焼筒体の下端開口に、固形燃料の燃料供給筒が連通して連結され、
前記灰排出路の下方に、灰を回収するための灰収集箱が着脱自在に設けられていることを特徴とする固形燃料の燃焼装置。 A cylindrical outer cylinder and an intermediate cylinder smaller in diameter than the outer cylinder are arranged concentrically, and an air flow path in an annular space is provided between the outer cylinder and the intermediate cylinder,
A blower is provided in an arrangement for supplying air toward a range in an inscribed direction of the exterior cylinder and an circumscribed direction of the intermediate cylinder with respect to the air flow path,
A flow guide portion that guides air toward the inner peripheral wall of the intermediate cylinder is provided at the upper end of the air flow path,
Inside the intermediate cylinder, a combustion cylinder having a small diameter and cylinder height with respect to the intermediate cylinder is concentrically arranged at a position below the intermediate cylinder, and the intermediate cylinder and the intermediate cylinder An ash discharge path in the annular space is provided between the combustion cylinder,
A solid fuel supply cylinder is connected to and communicated with the lower end opening of the combustion cylinder,
A solid fuel combustion apparatus, wherein an ash collection box for collecting ash is detachably provided below the ash discharge path.
前記支持台に貫通状態で設けられて固形燃料を連続的または間欠的に搬送する燃料搬送筒が、前記燃料供給筒の下端開口に連通状態で連結され、
前記灰収集箱が、前記燃料供給筒および燃料搬送筒を出入可能に嵌入できる切欠状部を有して、前記支持台の内部に出入自在に収納して支持されている請求項1に記載の固形燃料の燃焼装置。 The outer cylindrical body and the intermediate cylindrical body are supported on the upper end surface of a support base having a rectangular horizontal section,
A fuel transfer cylinder that is provided in a penetrating state on the support base and transfers solid fuel continuously or intermittently is connected in communication with the lower end opening of the fuel supply cylinder,
2. The ash collection box according to claim 1, wherein the ash collection box has a notch-like portion into which the fuel supply cylinder and the fuel conveyance cylinder can be inserted and retracted, and is housed and supported in the support base so as to be able to enter and exit. Solid fuel combustion equipment.
前記外装筒体の上端部に、一つまたは複数の前記遠心燃焼機構が連通状態に連結されている請求項1または2に記載の固形燃料の燃焼装置。 An auxiliary outer cylinder having the same diameter as the outer cylinder and an auxiliary intermediate cylinder having an inner diameter corresponding to the discharge port at the upper end of the outer cylinder are arranged concentrically, and the auxiliary outer cylinder and the auxiliary An auxiliary air flow path in an annular space between the intermediate cylinder is provided, and air is directed to the auxiliary air flow path in a range in an inscribed direction of the auxiliary outer cylinder and an outer circumscribed direction of the auxiliary intermediate cylinder. Centrifugal combustion in which a blower is provided in an arrangement for feeding, and a flow guide portion is provided at the upper end portion of the auxiliary exterior cylinder to guide the air from the auxiliary air flow path toward the inner peripheral wall of the auxiliary intermediate cylinder. Has a mechanism,
3. The solid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein one or a plurality of the centrifugal combustion mechanisms are connected to an upper end portion of the outer cylinder in a communicating state.
前記熱交換器で熱交換された後の排ガスを塵埃と清浄ガスとに分離する集塵機と、
前記集塵機内の清浄ガスを吸引して排気管から放出する誘引ブロアとをさらに備えている請求項1から3のいずれかに記載の固形燃料の燃焼装置。 A heat exchanger to which the combustion gas discharged from the discharge port of the outer tube or the auxiliary tube is guided,
A dust collector for separating the exhaust gas after heat exchange in the heat exchanger into dust and clean gas;
The solid fuel combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an induction blower that sucks clean gas in the dust collector and discharges it from an exhaust pipe.
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