JP4566043B2 - 木質ペレット燃焼装置 - Google Patents
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Description
バイオマス燃料の中でも、木質ペレットは、おが屑や木屑等の製材廃材や林地残材等を粉砕して圧縮成型した固形燃料であり、カーボンニュートラルと云う特性(燃焼時に発生する二酸化炭素は成長過程で光合成により吸収した二酸化炭素を発生しているものと考えられ、ライフサイクルで見ると大気中の二酸化炭素の増減に影響を与えない性質)を持つバイオマス燃料である。又、木質ペレットは、他のバイオマス燃料に比較して取り扱い易く、形状や含水率等の品質が安定している上質の燃料である。更に、木質ペレットは、石油等の燃料の大部分を海外に依存している日本では新エネルギーの一つとして利用できるものであり、実際に給湯・暖房機器等の燃料として使用されている。
即ち、前記燃焼装置40は、図8に示す如く、ペレット供給口41a及び着火用の圧力噴霧バーナ42等を設けた風箱43と、風箱43に燃焼空気Aを供給する送風機(図示省略)と、風箱43に隣接して設けられ、底部に一次燃焼空気A1を噴出する目皿穴44aを形成した水平姿勢の内筒44及び先端に絞り円錐板45を有し且つ内筒44との間に風箱43に連通して燃焼空気Aが流れる環状部46を形成する水平姿勢の外筒47から成る同心二重壁構造の一次燃焼室48等から構成されており、ペレット供給管49及びペレット供給ダクト41を経てペレット供給口41aから内筒44の底部基端側に散布した木質ペレットFを、風箱43及び環状部46を経て目皿穴44aから一次燃焼室48内へ噴出する一次燃焼空気A1により燃焼させると共に、環状部46内を流れている燃焼空気Aの一部を二次燃焼空気A2として環状部46の先端から一次燃焼室48の下流側領域へ吹き込み、一次燃焼室48から吹き出る可燃性ガスを完全燃焼させるようにしたものである。
この燃焼装置40は、比較的簡単な構造で木質ペレットFの供給、着火、燃焼等を自動的に行える等、優れた効果を発揮することができる。
しかし、前記燃焼装置40は、内筒44自体が吸熱部となっているため、環状部46内を流れる燃焼空気Aによる空冷だけでは内筒44を十分に冷却することができず、内筒44の温度が上昇して焼損してしまうと云う問題がある。
又、この燃焼装置40は、内筒44での吸熱が少ないために燃焼が行われる内筒44内(一次燃焼室48内)の温度自体も高くなる。然も、燃焼が行われる内筒44の壁温も高く、且つ局所的に高温の個所もできるため、内筒44の内壁面にクリンカが生成され易いと云う問題もある。
又、本発明の木質ペレット燃焼装置は、一次燃焼空気用風箱が、木質ペレットが散布されるセラミック層の上流側に一次燃焼空気を多く供給すると共に、セラミック層の下流側に行くに従って一次燃焼空気を漸次少なく供給し、木質ペレット層に対して一次燃焼空気を均一に供給できるように構成されているため、局部的な高温燃焼部が生じず、クリンカの生成をより抑制できると共に、木質ペレットをより安定した状態で燃焼させることができる。
更に、本発明のペレット燃焼装置は、火炉内の底部にセラミック層より下流側領域へ二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給部を設けているため、前記二次燃焼空気供給部からの二次燃焼空気によりセラミック層外へ飛散した焼却灰及び燃焼ガス中の未燃分を二次燃焼空気によりおき燃焼させることができると共に、火炉の底部に落下した焼却灰を二次燃焼空気により火炉外へ移送することができる。その結果、未燃分の発生が極めて少ない燃焼を行えると共に、クリンカの生成をより抑制することができる。
更に、本発明では、木質ペレットを流動させながら且つ燃焼部に対する均一な一次燃焼空気の供給により局所的な高温部を生じることなく燃焼させ、燃焼後に残った焼却灰をセラミック層外へ飛散させていることとも相まって、燃焼室内にクリンカを生成させることなく木質ペレットを継続的に安定して燃焼させることができると共に、燃焼装置の焼損を防止することができる。
加えて、本発明では、火炉内のセラミック層より下流側領域に二次燃焼空気を供給し、セラミック層外へ飛散した焼却灰及び燃焼ガス中の未燃分を二次燃焼空気によりおき燃焼させると共に、火炉の底部に落下した焼却灰を二次燃焼空気により火炉外へ移送するようにしているため、未燃分の発生が極めて少ない燃焼を行えると共に、クリンカの生成をより抑制することができる。
図1は本発明の方法を実施するための木質ペレット燃焼装置1を用いた真空式温水ボイラ2の系統図を示し、当該真空式温水ボイラ2は、下部に熱媒水Wを貯留すると共に、上部に所定圧に減圧された減圧室3を形成した内部が真空の缶体4と、缶体4内の下部に熱媒水W中に浸漬された状態で配置され、煙道5に連通する燃焼ガス出口6aを備えた燃焼室6を形成すると共に、内周面の略下半分を耐火物7で内張りして成る炉筒構造の火炉8と、缶体4の減圧室3内に配置され、内部に水が流れる熱交換器9と、缶体4の外方位置と燃焼室6内に設けられ、木質ペレットFを燃料とする木質ペレット燃焼装置1等から構成されており、木質ペレットFを木質ペレット燃焼装置1で燃焼させることにより、缶体4内の熱媒水Wを加熱して減圧室3内に水蒸気を発生させ、この水蒸気で熱交換器9内を流れる水を加熱して給湯や暖房のための温水を作り出すようにしたものである。
又、風箱28には、火炎の有無を検知する火炎検知器25と、風箱28内に燃焼空気Aを供給する一次燃焼空気用送風機26と、二次燃焼空気供給部32へ二次燃焼空気A2を供給する二次燃焼空気用送風機27とが夫々設けられている。
ところで、セラミック層30上に形成される木質ペレットF層は、木質ペレットFが散布されるセラミック層30の上流側(図5の左側)で厚くなり、セラミック層30の下流側(図5の右側)に行くに従って薄くなる。そのため、多孔板29aの各空気噴出孔29bは、木質ペレットFが散布されるセラミック層30の上流側に一次燃焼空気A1を多く供給すると共に、セラミック層30の下流側に行くに従い一次燃焼空気A1を漸次少なく供給し、木質ペレットF層に対して一次燃焼空気A1を均一に供給するように、一次燃焼空気用風箱29の上部に配列形成されている。この例では、多孔板29aの空気噴出孔29bは、その形成数が上流側から下流側に向うに従って少なくなるようにしている。
又、一次燃焼空気用風箱29は、セラミック層30上の木質ペレットF又は木質ペレットFとセラミック粒子30aの両方が燃焼室6の下流側へ飛散しない程度に緩く流動するように、多孔板29aからセラミック層30へ一次燃焼空気A1を供給するようにしている。
尚、セラミック層30の厚さやセラミック粒子30aの径は、燃焼条件等に応じて適宜に設定されており、木質ペレットFの流動燃焼を良好且つ確実に行えるようになっている。又、セラミック層30の両側上方位置には、デッドスペースを無くし且つ木質ペレットFがセラミック層30上へ確実に転がり落ちるようにするための耐火物壁34が設けられている。
始動時には、先ず一次燃焼空気用送風機26、二次燃焼空気用送風機27、押込み送風機15及び誘引通風機17が作動して燃焼室6内をパージする。
尚、これらの操作は、真空式温水ボイラ2の運転スイッチを押すことにより自動制御されている。
このとき、一次燃焼空気A1は、セラミック層30上で木質ペット又は木質ペレットFとセラミック粒子30aの両方が緩く流動するようにセラミック層30へ供給し、然も、木質ペレットFが散布されるセラミック層30の上流側に多く供給すると共に、セラミック層30の下流側に行くに従い漸次少なく供給し、木質ペット層に対して均一に供給するようにしている。
又、上記の実施の形態に於いては、木質ペレット燃焼装置1を真空式温水ボイラ2に用いて木質ペレットFを燃焼させるようにしたが、他の実施の形態に於いては、木質ペレット燃焼装置1を蒸気ボイラ(図示省略)に用いて木質ペレットFを燃焼させるようにしても良い。このときの蒸気ボイラの制御は、蒸気圧力を検出してON−OFF制御、三位置制御又は比例制御を行う。
更に、上記の実施の形態に於いては、木質ペレットFを木質ペレット燃焼装置1で燃焼させるようにしたが、他の実施の形態に於いては、木質ペレットFと同様の他の可燃物や固形燃料を木質ペレット燃焼装置1で燃焼させるようにしても良い。
Claims (3)
- 少なくとも始動用バーナ及びペレット供給口を備えた風箱と、風箱に隣接する状態で且つ燃焼室を形成する火炉内に設けた燃焼部とから構成した木質ペレット燃焼装置であって、前記燃焼部は、火炉内の底部に風箱に連通する状態で設けられ、少なくとも上部の一部が多数の空気噴出孔を形成した多孔板から成る一次燃焼空気用風箱と、一次燃焼空気用風箱の多孔板上に形成され、一端部側がペレット供給口の下方に位置する多数の耐熱性のセラミック粒子を点接触状態で積層して成るセラミック層と、セラミック層の他端部側に設けられ、木質ペレット及びセラミック粒子の流出を阻止し且つ焼却灰がセラミック層に残留しない高さの耐火物製の堰とを具備しており、ペレット供給口からセラミック層上に散布した木質ペレットを一次燃焼空気用風箱の多孔板から噴出させた一次燃焼空気により流動させながら燃焼させるようにしたことを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
- 一次燃焼空気用風箱の多孔板の空気噴出孔は、木質ペレットが散布されるセラミック層の上流となる一端部側に一次燃焼空気を多く供給すると共に、セラミック層の下流となる他端部側に行くに従い一次燃焼空気を漸次少なく供給し、木質ペレット層に対して一次燃焼空気を均一に供給するように、一次燃焼空気用風箱の上部に配列形成されていることを特徴とする請求項1に記載の木質ペレット燃焼装置。
- 火炉内の底部にセラミック層より下流側領域へ二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給部を設け、前記二次燃焼空気供給部からの二次燃焼空気によりセラミック層外へ飛散した焼却灰及び燃焼ガス中の未燃分をおき燃焼させると共に、火炉の底部に落下した焼却灰を火炉外へ移送するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の木質ペレット燃焼装置。
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