(57)【要約】【課題】石油や石炭や産業廃棄物、固形バイオマス等を効率よく炭化させ、均一な二次燃焼させることで、燃焼エネルギーの最大化を図ると共に、ＮＯｘやＳＯｘの低減と環境への負荷低減に寄与する。【解決手段】燃焼装置内のバーナー炎又は固形バイオマス類・産業廃棄物等の一次燃焼炎を包み込む様に加熱された二次空気を高圧空気膜状に噴射し、より高温燃焼させる事で燃焼エネルギーの最大化を図ると共に、牡蠣殻・石灰粉末・石化粉末の添加でＮＯｘやＳＯｘの低減と環境への負荷低減とに寄与する。【選択図】図１−Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄等有機体を燃やした一次燃焼炎領域に、加熱された高圧空気を一次燃焼炎領域を包み込む様に高圧空気の噴射膜で覆い均一で高温の二次燃焼させる事で、燃焼エネルギーの最大化を図り、その輻射熱線を熱交換用水管に直照射して蒸気に替え、発電まで行うシステムにあって、
燃料投入口又はバーナーを設置された燃焼室内は、炉内を弱い負圧状態に保ちながら、燃焼炉外に設置された高圧送風機より煙突や燃焼炉の中を通り加熱されるように設置された送風管で送られた高圧の対向流空気を噴射装置から空気膜として噴射し、バーナー炎又は固形バイオマス類等の一次燃焼炎領域の長手軸線方向における対向位置から一次燃焼炎領域を包み込むように高圧空気膜が噴射され高温の二次燃焼され完全燃焼する燃焼方法で、
高温の二次燃焼時に発生する輻射熱線が熱交換壁や熱交換用水管に直照射する事で広い熱交換面積で最大限の熱交換能力を持たせる為に、多くの熱交換用水管が設置された構造とし、燃焼炉内を弱い負圧状態に保ち、その高圧空気噴射膜は一次燃焼炎領域を包み込む様に設置され、その形状はリング状管や直管、らせん状管、曲管等々様々な形を持ち、一次燃焼炎領域の形状に合わせた高圧空気膜とし、単列又は複数列に設置され、任意の角度と噴出孔の大きさと間隔と、任意の風量と風圧を持ち、一次燃焼炎外縁領域と二次空気膜との間で空間を設け二次燃焼させる。
燃焼炉は内部を遠赤外線放射機能を持つ炉壁剤を内壁に張り付け、高温燃焼やＳＯｘ・ＮＯｘからの燃焼炉炉壁の保護を兼ねる構造とし、下部に火格子とその下に焼却灰の排出スクリューを設置する構造とし、下部からカスケードポンプで給水し給水された水は給水管元菅より上部に伸びた熱交換用水管を燃焼炉炉壁に沿って設置され上部を汽水分離室と接続し、発生した蒸気は圧力弁を設置された蒸気管で煙突に取り付けたエコノマイザーで更に加熱され過熱蒸気となる。
燃焼炉外の高圧送風機より、煙突内又は燃焼炉内で加熱されるように設置された高圧空気送風管から送風・過熱された高圧空気は、燃焼炉の大きさと形状に合わせ、一次燃焼炎領域を包み込み二次燃焼する空間を設けるように噴射される様に設置され、その形状はリング状管や直管、らせん状管、曲管等々様々な形を持ち、単列又は複数列に設置された噴射装置の噴射口から噴射された加熱高圧空気で一次燃焼炎を膜状に包み込み、その高圧空気膜と一次燃焼炎との間で更に高温の二次燃焼できる空間を保つ様に任意の角度と間隔と噴出穴径を持った噴射装置・噴射口を設け、設置される場所は、煙突排気口側より中央に設置された方法と、燃焼炉の炉内壁に接して又は内寄りに配置された噴射口より高圧空気・高圧空気膜を噴射させる方法と、一次燃焼炎領域の長手軸線方向における対向位置から二次空気を一次燃焼炎領域側に向けて噴射する方法と、それぞれを組み合わせる方法とがあり、一次燃焼炎全体を包み込み均一に二次燃焼炎を高温化することで、燃焼エネルギーを最大化し効率よく熱交換能力を高められる構造とし、
ＮＯｘ低減を図る為に、一次燃焼炎を包み込むように噴射される対向流送風空気は、燃焼炉外の酸素富化装置で作られる酸素富化空気を高圧送風機から送り込まれる空気送風管が、煙突又は燃焼炉内・外で加熱できるように設置され、噴射口より噴射される構造とし、
燃焼させるときの対向流燃焼システムは、排気ファンやベンチュリスクラバ機構を作動させ燃焼炉内を弱い負圧状態にし、その後バーナー点火又は有機体の燃焼が始まり、燃焼炎が安定した後に一次燃焼炎領域への対向流送風を始まり高温の二次燃焼による高温燃焼が始まる。
燃焼炉内は、バーナー炎・有機体火災≦対向流送風空気膜≦排ガス排気量のバランスを保つ構造とシステムを持つことを特徴とする
石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼源化し、蒸気変換して発電に至る装置・システム。
【請求項２】
請求項１に記載された石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼源化し、蒸気変換し発電する装置・システムにおいて、
一方に燃料投入口を設置された炭化炉は、外側を断熱材と鉄板で囲い、炭化炉内部の炉壁材は、ライフグリーン、アルミナセメント、牡蠣殻焼成石灰を基本剤とし、前記３種にマリネックス液で混練し、炭化炉内部の炉壁として内装し乾燥した後に、徐々に温度を上げながら加熱固化させ、又は分解して熱線放射型電気炉内で窒素ガス置換加熱し、熱に反応して遠赤外線光波を発振する機能構造体となることと、
炭化炉の断面は、横長の立方体構造で、その内部は上記炉壁剤が装着され、燃料は流動床上を移動する構造で、燃焼炉からの貧酸素状排ガスが流動する煙突に取り付けたエコノマイザーにより更に加熱された蒸気は、煙突から流入された燃焼炉からの貧酸素状排ガスが流入するベンチュリスクラバ機構の中に一次蒸気を噴射孔より噴出させ、燃焼炉からの排ガスの一部を送風管より流入させ、過熱蒸気とし、炭化炉の外壁側面に密着・配管された送風管を通り炭化炉外壁を保温したのち、炉壁に開けた複数の噴出孔に接続された噴出孔より噴出させ加熱、乾燥、炭化を促進させる構造で、燃料移送時に支障がない程度に天井を低くする構造とし、加熱された炭化炉内壁からの輻射と熱風送風によりより炭化が促進される。
ＳＯｘ除去が必要な場合は、牡蠣殻石灰粉末又は石灰粉末の添加を行い、炭化することと、炭化された燃料は燃焼炉へ搬入落下し燃焼が始まる。炭化炉に発生充満した未燃ガスは発電装置へ送られる事を特徴とする
請求項１、記載を特徴とする石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼源化し、蒸気変換して発電に至る装置・システム。
【請求項３】
請求項１、請求項２記載を特徴とする石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼源化し、蒸気変換して発電に至るシステムにおいて、発電装置として、
空気圧縮高圧送風機は、空気取り入れ口と吐出部が開口されたケーシングに内蔵され、回転軸に取り付けられたフランジと吐出部先端Ｃまでの半径を持つ円盤で回転羽根翼が両側を囲われ、空気取り入れ口が開口され駆動軸に取り付けられている。その羽根翼の（＋）Ａの振幅頂部位置の円弧接点を回転軸フランジの切線と重ねて取付ける偏芯取付けとし、その羽根翼４枚を均等配置して羽根翼構成がなる。
回転軸フランジ裏側の羽根翼端面は外周端までＣ〜Ｅ半径の全面円板を装着し、対象面は吸入口管を備えた全円板を装着し、囲い込まれた羽根翼間はバケット状となり、流入工程機能を担う正弦曲線Ａから０と、吐出工程機能を担う逆向きの正弦曲線０〜Ｃは変曲点０で合体し、空気流入から吐出までをスムーズに行える構造とし、その式は下記に記載する。Ａは回転羽根による送風装置の回転軸フランジ半径との接点で，Ｅ点が回転羽根中心点、Ｃ〜Ｅまでが回転羽根半径で，Ｃ〜Ａまでは羽根翼長さ、吐出口先端Ｃは次の圧縮装置へスムーズに空気を送り出せるように先端を捻りを加た構造で、回転羽根に取り付けられた前面の円盤に開口された空気流入口の半径を持つ円筒は、強制流入を図る為に流入口の円筒に捻りを加えた羽根を装着した構造とし、吸入口直径は流入しやすくする為に円弧を描く様に吸入口側が欠けた形状で、一体化した流入口を持つ構造で、ケーシングに付随した空気取り入れ口は回転羽根による圧縮装置からの逆流を抑える為に逆流防止弁を備える。これにより吸い込んだ空気は圧縮空気として利用出来、次の圧縮装置２へは、回転羽根の半径より外側に二つのケーシングを繋ぐ吐出口を設け、整流板にて流入の減速を図り次のケーシングに接続する。次の圧縮装置２では、羽根形状は同じ羽根翼で、回転羽根の半径は少し短く羽根翼の幅（高さ）を半分程度まで抑え、回転羽根フランジが羽根翼の幅（高さ）とし、流入した圧縮空気が逆流しない構造で片側をＣ〜Ｅまでの半径の円盤で囲いケーシングの吐出口のみ開口する。更に加圧をする。回転軸に直角に見て羽根の幅（高さ）は、高圧多風量の場合は広く、高圧少量の場合は狭くする。羽根翼の曲線は，Ａ〜Ｅの高さ（回転フランジ半径）やＢの高さ、Ｃ〜０と０〜Ａの長さとその比率を変えることで様々な用途の対応できる。駆動軸両端を回転軸受けで支持された回転軸と一体の回転羽根車は、圧縮機による昇温された圧縮空気を燃焼装置へ送られ、炭化炉からの未燃ガスと一緒に燃やす。補助的に灯油等も用いて一定の燃焼状態を保つ。圧縮空気は、ライナの冷却と燃焼ガスの排出エネルギー増進に寄与させる構造と機能を持たせる
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【請求項４】
石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を流動床で燃焼する際、
石炭に牡蠣柄石灰粉末を添加し、硫黄分を吸着する手段を持ち、燃焼炉内に噴射された微粉炭バーナー炎を二次燃焼する為に、横型の円筒形で一部分上部を開放した構造で、内部を耐火キャスター又は遠赤外線放射機能の炉壁を張り付け外部を鉄板で囲い、外壁側面に排ガスを吸引流入させる為にボイラーからの一次湿り蒸気とベンチュリスクラバ機能により煙突から流入した排ガスが送空管を通って送られる過熱された二次加熱蒸気が炉壁に直角に設置された丸い環状の噴射装置の噴出孔より一次燃焼炎進行方向に逆向し一次燃焼炎外縁に沿って二次空気がバーナー側に噴射されると共に、高圧送風機より炉内を通った送風管より送られた高圧空気噴射が加熱され解放された円筒上部からと円筒末端先方より対向流送風により高圧空気噴射膜で、さらなる高温化を図る構造で、一次燃焼炎中心に、牡蠣殻石灰粉末を噴射し、二次燃焼炎外縁には、石灰微粉を散布しＳＯｘの低減化を図ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載の石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼熱源化し蒸気変換して発電に至るシステム。
【請求項５】
放射能汚染された膨大な森林、庭木、森林の腐葉土など固形バイオマスを細断チップにして、請求項１、請求項２記載の遠赤外線放射機能を盛る炉壁材を内装する炭化炉・燃焼炉で、バーナー炎又は固形バイオマス類の一次及び二次燃焼による無酸素状排ガスが流動する煙突に取り付けたベンチュリスクラバ機構の中に一次蒸気を噴出させ、加熱蒸気排ガスの一部を炭化炉の外側側面に配管された送風管を通り、炉壁に開けた複数の噴出孔より噴出させる構造で、排ガスを熱源として炭化炉に流入させ、無酸素状態で加熱炭化して炭素状燃料に改質し、その際に生ずる気化ガスをボイラーに誘引して燃焼させ、グラファイト状の炭素状燃料を１次燃焼させ、その一次燃焼炎を高圧対向流送風膜に包み込み２次燃焼させ、熱交換用水管に熱交換して供給される循環水を急速に一次湿り蒸気に変換して圧力弁より噴出させる手段と更にその蒸気圧を活用して煙突の排ガスを吸引するベンチュリスクラバ機能のハート型膨張圧力緩衝装置で二次加熱蒸気に変換させ、前記二次加熱蒸気を合成正弦曲線羽形の羽根翼の受動回転する蒸気タービン装置で受けて回転力に転換すると共に羽根翼裏側の負圧を活かして中空の回転軸を通して冷水を吸引して軸受を冷やしながら放出蒸気も冷却収縮するマフラー機能を進行させてトルクの大きい回転力に転換させる事と、そのトルクの大きな回転力で多極型発電装置を駆動して電気エネルギーを得る手段と、排ガスを冷却する水槽内のプルシアンブルー溶液又はゼオライト、放射能吸着機能を持つ（藻）に放射能を吸着させ、溶液の水温上昇を防ぐ為に、熱交換装置で冷水による温度上昇を防ぐ構造で、放射能の拡散を防ぎ、溶液の濃縮は減圧乾燥、又はジェトバーナー等で行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４に記載の石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を重複燃焼熱源化し蒸気変換して発電に至るシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石油の燃焼や固形バイオマス又は石炭を固形体〜純炭素化を経て高カロリー化された燃料にして高率の熱転換を図り、更に高い熱交換効率と共に、環境負荷を軽減する一体的機能構成の熱交換燃焼装置、及び発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  各種多様な燃料を燃やせるボイラーや焼却炉が開発されている中で、より環境に配慮し、より熱効率を上げた燃焼方法として、あらかじめ空気を混合した予混合燃焼方式と拡散燃焼方式とがあり、前者はススやＮＯｘが少ないが燃焼の廃位が比較的狭い。後者では，非常に安定した燃焼をするが、ススやＮＯｘが発生しやすく、燃焼炎の温度が部分的に高くなる不均一な燃焼になるなど、それぞれ一長一短がある。【０００２】  発明者が提案する燃焼方法は、前項のそれぞれの長所を生かしながら、より完全燃焼し生成される煤塵も低減できＣＯ２削減にも繋がる燃焼方法とその活用方法である。
特許文献１は、高能率熱交換燃焼装置に関するもので、その発明は、熱交換燃焼炉の中で、吸引されて排出口に流動する燃焼ガスに斜めに対向して、高温化した高圧の単列カーテン状空気膜を噴射して燃焼ガス流と対向衝突させると輻射熱線事象に進相する自然現象に教えられ、大幅に燃料を節減できる熱交換燃焼法の開発に到達したものである。
耐火レンガで囲った燃焼炉内で石油バーナーによる燃焼ガス温度１２００℃による伝道熱交換での交換水への伝熱は、燃料対比で２０％であったのに、同じく燃焼ガス７００℃の熱線の熱交換部への直接照射の熱交換水への伝熱が、燃料対比で４５％とあまりに大きい逆落差事象に出会い、検証の結果、前記手段が燃焼炎を輻射熱線に進相させたものとの結論を得た。出願図（燃焼室容積４５×４５×１８０ｃｍ）のボイラーで、従前技術では１０リットル／ｈ容量のバーナーが必要（熱管理士）とされているのに５リットル／ｈのバーナーで数百時間の運転・供用し効果を確認した。（特許文献１）【０００３】  非特許文献−１の「純粋の炭素であるグラファイトと分子酸素とが燃焼反応するには、それぞれが原子化することが必要で、それには吸熱反応という化学変化を経なければならない。原子炭素と原子酸素とのＣＯ２反応発熱量の４分の３が吸熱される法則があり、実際に分子状の炭素と酸素が燃焼反応した場合は４分の１しか発熱量として表に出ない」
非特許文献−２が教えるシュテファン・ボルツマンの法則によると、燃焼エネルギーは絶対温度の約４乗に比例するパワーを持ち、直進する輻射熱線は物体に当たって熱を放出する特性から水分含量の多い産業廃棄物や固形バイオマス類の炭化・燃焼に効果的であり、高能率熱交換の向上には燃焼温度の高温化であり、固形燃料を乾溜炭化から純炭素化・炭素ガス化へと進めるための手段装置の場合は、炉壁からの放射によって比較的低温域における酸欠還元乾溜を効率的に進めると、比較的小さい熱量と固定視されている固形物の本質を見直し活用分野の広がる途が拓ける。（非特許文献２）【０００４】  石炭を含む木材等固形バイオマスや産業廃棄物等の固形物を炭化して新しい燃料炭素化する事業は、資源や環境並びに経済分野から眺めても緊急を要する課題である。その炭化〜燃料化の過程で、炭化炉内に導入された高温の排ガスが充満する中で、加熱された炉壁からの遠赤外線放射の力を借りる酸欠乾溜手段による完全な炭化された燃料化を図る。（非特許文献３）【０００５】  前項非特許文献３は、本願の主題でもある固形バイオマスの固形物を高性能の炭素燃料体に大きく転換させる。
それは、バーナー燃焼炉の中に静置された、内部に遠赤外線放射塗料を厚く塗った鉄箱（３５×３５×２２ｃｍ）の中に、大小の木片を入れて窒素ガス雰囲気の中、２０℃から４００℃に昇温する約２時間余りの乾溜処理によって（５×１０×１５ｃｍ）の木片が完全に炭化し、その発熱量は岩手県工業技術センターでの測定でグラファイト８１００ｃａｌ／ｇの対比で９４％〜９８％の発熱量との結果を得た。仮にグラファイトの約９５％相当とすると約７７００ｃａｌ／ｇの熱量を持つ炭素材は石油に匹敵する程で、固形燃料の熱転換を大幅に向上させ得る実験結果を得た。【０００６】  石炭を燃焼させる際には、環境保護の観点から特有の硫黄分を固定することが求められる（国立環境研）。石灰を用いる脱硫法が主流とされることから、牡蠣殻生石灰の利用法を発案した。牡蠣殻は海中でＣＯ２を５７％固定した炭酸石灰主体のバイオマスでもある。高温炉内で遠赤外線放射のもと、酸欠乾溜によって粉体の生石灰となるが、カオリンセラミックスと呼ぶ多くの特性を持ち、その適用範囲は広く可能性が大きい。キルーン内で１２００℃の焼成では２０％しか生石灰化しなかったことから、還元雰囲気の中でこそ炭酸石灰の中の酸素を放出する性質が確かめられ、牡蠣殻の産業規模での活用の途が拓かれ、課題とされている環境改善への寄与にもなる。一次燃焼炎の中心部に微粉化された石炭を吹き込むことも同様の効果が期待できる。（特許文献４）（特許文献５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】高能率熱交換燃焼装置−特許３０３０３２１号
【非特許文献１】化学反応はなぜ起きるか−上野景平−講談社（１９９３）
【非特許文献２】二匹目の電気うなぎ−電力中央研究所一（１９９３）
【特許文献２】成熟固体物質の吸引ガス化燃焼法−特許第４２２００８３号
【非特許文献３】静置型窒素ガス置換乾溜炭化装置（平成１４年７月）
【特許文献３】機能性セラミックスの製造法−特願２００５−７３８７６
【特許文献４】カオリンセラミックスの製造法と利用−特願２００５−３１１４４９
【特許文献５】乾溜還元燃結炉−特願２００５−３８１３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  石油や石炭はともかく、固形バイオマス類、産業廃棄物等水分含量の多い有機体は、従来の燃焼方では非常に困難であり、より効率的な炭化と高温燃焼技術が求められる。
水分量の多い産業廃棄物なども、高温燃焼すればその蒸気転換と発電まで見えてくる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  石油・石炭や固形バイオマス類、産業廃棄等有機体を燃やした一次燃焼炎領域に、加熱された高圧空気を一次燃焼炎領域を包み込む様に高圧空気の噴射膜で覆い均一で高温の二次燃焼させる事で、燃焼エネルギーの最大化を図り、その輻射熱線を熱交換用水管に直照射して蒸気に替え、発電まで行うシステムにあって、
燃焼炉は内部を遠赤外線放射機能を持つ炉壁剤を内壁に張り付け、高温燃焼やＳＯｘ・ＮＯｘからの燃焼炉炉壁の保護を兼ねる構造とし、下部に火格子とその下に焼却灰の排出一方に燃料投入口又は燃焼バーナーを設置された燃焼室内は、広い熱交換面積を持ち、多くの熱交換用水管が設置された構造とし、炉内を弱い負圧状態に保ちながら、炉外に設置された高圧送風機より送風管で送られた高圧の対向流空気を噴射装置から、バーナー炎又は固形バイオマス類等の一次燃焼炎を包み込むように燃焼炎進行方向に対向して煙突排気口側から高圧空気が膜状に噴射され一次燃焼炎領域との間で高温の二次燃焼される燃焼方法で、その高圧空気噴射膜は任意の角度と噴出孔の大きさと間隔と、任意の風量と風圧を持ち、一次燃焼炎進行方向に対して反対側排気口側から噴射装置より二次空気の高圧空気膜を噴出させ、一次燃焼炎領域外縁と二次空気膜との間で二次燃焼させる空間を設け激しく高温燃焼させる方法で、二次燃焼用空気は高圧送風機から空気送風管で煙突や燃焼炉内を通り、加熱されるように設置され噴射装置へ送られる構造で、焼却炉として使用する時は内部を耐熱煉瓦又は耐熱キャスター等を装着し、下部に火格子とその下に焼却灰の排出スクリューを設置する構造とし、
炉外の高圧送風機より、煙突内又は炉内で加熱されるように設置された高圧空気送風管から送風・加熱された高圧空気は、燃焼炉の大きさと形状に合わせ一次燃焼炎を包み込むように噴射される様に設置され、その形状はリング状管や直管、らせん状管、曲管等様々な形を持ち、単列又は複数列に設置された噴射装置の噴射口から噴射された加熱高圧空気で一次燃焼炎を膜状に包み込み、その高圧空気膜と一次燃焼炎との間で更に高温の二次燃焼できる空間を保つ様に任意の角度と間隔と噴出穴径を持った噴射装置・噴射口を設け、設置される場所は、煙突排気口側より中央に設置された方法と、燃焼炉の炉内壁に接して又は少し内寄りに配置された噴射口より高圧空気・高圧空気膜を噴射させる方法と、一次燃焼炎進行方向の途中で煙突排気口側から一次燃焼炎に向けて噴射する方法と、それぞれを組み合わせる方法とがあり、一次燃焼炎全体を包み込み二次燃焼炎を高温化することで、燃焼エネルギーを最大化し効率よく熱交換能力を高められる構造とし、
ＮＯｘ低減を図る為に、一次燃焼炎を包み込むように噴射される対向流送風空気は、燃焼炉外の酸素冨化膜等を利用した酸素冨化装置で作られる酸素冨化空気を高圧送風機から送り込み、空気送風管が、煙突又は燃焼炉内・外で加熱できるように設置され、噴射口より噴射される構造とし、
燃焼させるときの対向流燃焼システムは、排気ファンやベンチュリスクラバ機講を作動させ燃焼炉内を弱い負圧状態にし、その後バーナー点火又は有機体の燃焼が始まり、燃焼火炎が安定した後に一次燃焼炎への対向流送風を始まり高温の二次燃焼による高温燃焼が始まる。燃焼炉内は、バーナー炎・有機体火炎≦対向流送風空気膜≦排ガス排気量のバランスを保つ構造とシステムを持つこと。【００１０】  一方に燃料投入口を設置された炭化炉は、外側を断熱材と鉄板で囲い、炭化炉内部の炉壁剤は、ライフグリーン、アルミナセメント、牡蠣殻焼成石灰を基本剤とし、前記３種に、マリネックス液で混練し、炭化炉内部の炉壁として内装し乾燥した後に、徐々に温度を上げながら加熱固化させ、又は分解して熱線放射型電気炉装置で窒素ガス置換加熱し、熱に反応して遠赤外線光波を発振する機能構造体となることと、
炭化炉は横長の長方立方体で、その内部は上記炉壁剤で装着され、燃料は流動床上を移動する構造で、燃焼炉からの無酸素状排ガスが流動する煙突に取り付けたベンチュリスクラバ機構の中に一次蒸気を噴出孔より噴出させ、排ガスの一部を送風管より流入させ、過熱蒸気とし、炭化炉の外壁側面に配管された送風管を通り炉壁に開けた複数の噴出孔に接続された炭化炉外壁を保温したのち、噴出孔よりより噴出させ加熱、乾燥・炭化を促進させる構造で、
ＳＯｘ除去が必要な場合は、牡蠣殻石灰粉末又は石灰の添加を行い、炭化する。【００１１】  発電装置として、空気圧縮高圧送風機は、空気取り入れ口と吐出部が開口されたケーシングに内蔵され、回転軸に取り付けられたフランジと吐出部先端Ｃまでの半径を持つ円盤で回転羽根翼が両側を囲われ、空気取り入れ口が開口され駆動軸に取り付けられている。その羽根翼の（＋）Ａの振幅頂部位置の円弧接点を回転軸フランジの切線と重ねて取付ける偏芯取付けとし、その羽根翼４枚を均等配置して羽根翼構成がなる。
回転軸フランジ裏側の羽根翼端面は外周端までＣ〜Ｅ半径の全面円板を装着し、対象面は吸入口管を備えた全円板を装着し、囲い込まれた羽根翼間はバケット状となり、流入工程機能を担う正弦曲線Ａから０と、吐出工程機能を担う逆向きの正弦曲線０〜Ｃは変曲点０で合体し、空気流入から吐出までをスムーズに行える構造とし、その式は下記に記載する。Ａは回転羽根による送風装置の回転軸フランジ半径との接点で，Ｅ点が回転羽根中心点、Ｃ〜Ｅまでが回転羽根半径で，Ｃ〜Ａまでは羽根翼長さ、吐出口先端Ｃは次の圧縮装置へスムーズに空気を送り出せるように先端を捻りを加た構造で、回転羽根に取り付けられた前面の円盤に開口された空気流入口の半径を持つ円筒は、強制流入を図る為に流入口の円筒に捻りを加えた羽根を装着した構造とし、吸入口直径は流入しやすくする為に円弧を描く様に吸入口側が欠けた形状で、一体化した流入口を持つ構造で、ケーシングに付随した空気取り入れ口は回転羽根による圧縮装置からの逆流を抑える為に逆流防止弁を備える。これにより吸い込んだ空気は圧縮空気として利用出来、次の圧縮装置２へは、回転羽根の半径より外側に二つのケーシングを繋ぐ吐出口を設け、整流板にて流入の減速を図り次のケーシングに接続する。次の圧縮装置２では、羽根形状は同じ羽根翼で、回転羽根の半径は少し短く羽根翼の幅（高さ）を半分程度まで抑え、回転羽根フランジが羽根翼の幅（高さ）とし、流入した圧縮空気が逆流しない構造で片側をＣ〜Ｅまでの半径の円盤で囲いケーシングの吐出口のみ開口する。更に加圧をする。回転軸に直角に見て羽根の幅（高さ）は、高圧多風量の場合は広く、高圧少量の場合は狭くする。羽根翼の曲線は，Ａ〜Ｅの高さ（回転フランジ半径）やＢの高さ、Ｃ〜０と０〜Ａの長さとその比率を変えることで様々な用途の対応できる。駆動軸両端を回転軸受けで支持された回転軸と一体の回転羽根車は、圧縮機による昇温された圧縮空気を燃焼装置へ送られ、炭化炉からの未燃ガスと一緒に燃やす。補助的に灯油等も用いて一定の燃焼状態を保つ。圧縮空気は、ライナの冷却と燃焼ガスの排出エネルギー増進に寄与させる構造と機能を持たせる。
2020063897.tif 000003
基調となる合成正弦曲線の一般式は、
ｙ＝Ａｓｉｎ（ＢＸ）……………（１）で示される。
（範囲は  −π／Ｂ≦Ｘ≦π／Ｂ）Ｘ単位はラジアン
本例の場合曲線の変曲点０を原点として
変曲点０より左側（ＣＢＯ）は……………Ｘ≧０で
基本振幅をａとして…………………………（１）の式は
ｙ＝ａｓｉｎＸ／ａ    （Ａ＝ａ      Ｂ＝１／ａ）
（範囲は  −πａ≦Ｘ≦Ｏ）
また、変曲点０より右側（ＯＡＤ）は………Ｏ≦Ｘで
基本振幅を２ａとして………………………（１）式は
ｙ＝２ａｓｉｎＸ／２ａ    （Ａ＝２ａ    Ｂ＝１／２ａ）
（範囲はＯ≦Ｘ≦πａ）
でそれぞれ示される。
具体的な数字を代入した図２の実線は、
ａ＝１．２５とすると
ｙ＝１．２５ｓｉｎＸ／１．２５    （−１．２５π≦Ｘ≦Ｏ）
ｙ＝２．５ｓｉｎＸ／１．２５      （Ｏ≦Ｘ≦１．２５π）
によるものである。【００１２】  高温排ガスを吸引しながら混合し、融合蒸気化する。後者は融合蒸気の噴射口を包み込む後方全周囲から形成されたハート型空気室によって爆発的（２００℃−２５０℃、１５．８ｋｐ−４０．６ｋｐ）膨張圧力を緩衝して推送圧力に変換して集束された管口から二次過熱蒸気として噴出される。その噴出口は融合蒸気口より拡大され、逆流圧を防ぎながら次につなぐ。【００１３】  蒸気タービンは入口と出口を備えたケーシングに内蔵された、合成正弦曲線を基調とした一次元形状の羽根形と有意の巾を備えた羽根翼複数を偏芯取付配置と側板を組合せた羽根車を、羽根翼外周端を有意にずらして複数並列固定した構成で所要の巾を確保した羽根車で構成され、各羽根翼間はバケット状となる。
回転軸は中空で羽根翼取付部間には羽根入射角度に近い通気孔が開けられている。２次蒸気吐出管口径より広い巾を有するタービンケーシングは、その入口で扁平末広がりとなって高圧蒸気を低圧に膨張させながら有意の角度で羽根に当てる構造で、タービン羽根車は羽根の特性から蒸気の衝動圧力Ｇ点が蒸気の流動慣性と共に移動して途切れることなく回転力価に変換し且偏芯取付配置によりトルクの大きい機能する仕事となる。ケーシングは蒸気滞留外周を有意に保持しているので、回転軸の通気孔からは羽根車の回転によって生ずる負圧に引かれて吸入される冷水によって回転軸が冷却されて軸受を保護し、羽根車の過熱も防ぎながら吐出口で蒸気温度を低下させて容積を縮小させる顕著なマフラー作用を発象して蒸気の流動が促進される。回転による流動慣性をスムーズに保持する羽根形特性は回転抵抗も少なく蒸気の放出も効率よく機能し、又偏芯取付配置による挺子機能も加わって、蒸気圧に比例する回転速度は程々でも蒸気圧力の大部分がトルクの大きい回転力に変換される中圧大容量の蒸気向きタービンである。【００１４】  発電装置蒸気タービンの回転力は中速でトルクの大きい特性からそれを生かす発電装置は直径の大きい多極型発電装置を選択する。有意の直径の相対する外輪と内輪相対応の固定子外枠は回転軸を有する回転子内枠の軸受台座に固定され、外枠には多数の固定子が装着され、内枠には多数の回転子が装着されていて、内枠が回転すると固定子群には励起電流と電圧を生じて電気エネルギーとなり、システムの完結となる。【００１５】石炭や固形バイオマス類、産業廃棄物等有機体を流動床で燃焼する際、
石炭に牡蠣柄石灰粉末を添加し、硫黄分を吸着する手段を持ち、燃焼炉内に噴射された微粉炭バーナー炎を二次燃焼する為に、横型の円筒形で一部分上部を開放した構造で、内部を耐火キャスター又は遠赤外線放射機能の炉壁を張り付け外部を鉄板で囲い、外壁側面に排ガスを吸引流入させる為にボイラーからの一次湿り蒸気とベンチュリスクラバ機能により煙突から流入した排ガスが送空管を通って送られる過熱された二次加熱蒸気が炉壁に直角に設置された丸い環状の噴射装置の噴出孔より一次燃焼炎進行方向に逆向し一次燃焼炎外縁に沿って二次空気がバーナー側に噴射されると共に、高圧送風機より炉内を通った送風管より送られた高圧空気噴射が加熱され解放された円筒上部からと円筒末端先方より対向流送風により高圧空気噴射膜で、さらなる高温化を図る構造で、一次燃焼炎中心に、牡蠣殻石灰粉末を噴射し、二次燃焼炎外縁には、石灰微粉を散布しＳＯｘの低減化を図る。【００１６】放射能汚染された膨大な森林、庭木、森林の腐葉土など固形バイオマスを細断チップにして、請求項１、請求項２記載の遠赤外線放射機能を盛る炉壁材を内装する炭化炉・燃焼炉で、バーナー炎又は固形バイオマス類の一次及び二次燃焼による無酸素状排ガスが流動する煙突に取り付けたベンチュリスクラバ機構の中に一次蒸気を噴出させ、加熱蒸気排ガスの一部を炭化炉の外側側面に配管された送風管を通り、炉壁に開けた複数の噴出孔より噴出させる構造で、排ガスを熱源として炭化炉に流入させ、無酸素状態で加熱炭化して炭素状燃料に改質し、その際に生ずる気化ガスをボイラーに誘引して燃焼させ、グラファイト状の炭素状燃料を１次燃焼させ、その一次燃焼炎を高圧対向流送風膜に包み込み２次燃焼させ、熱交換用水管に熱交換して供給される循環水を急速に一次湿り蒸気に変換して圧力弁より噴出させる手段と更にその蒸気圧を活用して煙突の排ガスを吸引するベンチュリスクラバ機能のハート型膨張圧力緩衝装置で二次加熱蒸気に変換させ、前記二次加熱蒸気を合成正弦曲線羽形の羽根翼の受動回転する蒸気タービン装置で受けて回転力に転換すると共に羽根翼裏側の負圧を活かして中空の回転軸を通して冷水を吸引して軸受を冷やしながら放出蒸気も冷却収縮するマフラー機能を進行させてトルクの大きい回転力に転換させる事と、そのトルクの大きな回転力で多極型発電装置を駆動して電気エネルギーを得る手段と、排ガスを冷却する水槽内のプルシアンブルー溶液又はゼオライト、放射能吸着機能を持つ（藻）に放射能を吸着させ、溶液の水温上昇を防ぐ為に、熱交換装置で冷水による温度上昇を防ぐ構造で、放射能の拡散を防ぎ、溶液の濃縮はゼオライトへの吸着、減圧乾燥、又はジェトバーナー等で行う。
【発明の効果】
【００１７】  鉄製のボイラーに温度計を差し込む穴を開け燃焼実験したところ、従来のバーナーでは６９０℃であったが、一次燃焼炎領域の長手軸線方向における対向位置から加熱された高圧空気膜を噴射し、該一次燃焼炎領域の長手軸線方向における先端部近傍に対向して空気層を形成する対向二次空気膜を噴射したところ９００℃であった。熱エネルギーは約９０％増の計算になる。一般のボイラーや焼却炉であっても、その簡単な改良で燃料の節約とＣＯ２排出削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１−Ａ】  対向流送風二次空気噴射装置・ノズル
【図１−Ｂ】  対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｃ】  対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｄ】  対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｅ】  対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｆ】  対向流送風二次空気噴射ノズル
【図２】  微粉石炭燃焼炉
【図３】  炭化炉と燃焼炉・ボイラ全体図（炭化燃料を燃やし一次湿り蒸気にするボイラーとその発生蒸気を二次過熱蒸気にする変換装置
【図４】  蒸気タービンと発電装置の組み合わせ図
【図５】  蒸気タービン断面図
【図６】  発電機断面図
【図７】  空気圧縮装置１
【図８】  空気圧縮装置２
【図９】  未燃ガス燃焼装置
【図１０】  発電装置
【発明を実施するための形態】
【００１９】    一次燃焼炎領域の長手軸線方向における対向位置から加熱された高圧空気膜で包み込み、二次燃焼させることで完全燃焼による熱エネルギーの最大化を図れることと共に、ＣＯ２排出削減や煤塵の発生も削減で来る。非常に簡便な装置でいつでもだれでも取り組める技術である。
【実施例】
【００２０】    鉄製のボイラーに温度計を差し込む穴を開け燃焼実験したところ、従来のバーナーでは６９０℃であったが、一次燃焼炎領域の長手軸線方向における対向位置から加熱された高圧空気膜を噴射し、該一次燃焼炎領域の長手軸線方向における先端部近傍に対向して空気層を形成する対向二次空気膜を噴射したところ９００℃であった。熱エネルギーは約９０％増の計算になる。一般のボイラーや焼却炉であっても、その簡単な改良で燃料の節約とＣＯ２排出削減につながる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】  未利用資源の活用を図り発電まで行えれば、膨大な未利用資源の有効化が図られる。
ＣＯ２排出削減や煤塵の発生も削減でき、エネルギー輸入による国富の削減も可能となる。
【符号の説明】
【００２２】１−ボイラー外殻鉄板    ２−高圧空気噴射装置    ３−環状高圧空気噴射装置    ４−貫流水管    ５−対向流送風空気噴射膜    ６−安全弁    ７−燃料供給口    ８−炭化用資材供給装置    ９−高圧送風機    １０−火格子    １１−燃焼炉本体    １２−エコノマイザー    １３−送風管    １４−ホッパー    １５−加熱蒸気＋排ガス導入管    １６−汽水分離室    １７−蒸気圧力弁    １８−カスケードポンプ    １９−灰排出スクリュウ    ２０−煙突    ２１−外周二次空気ノズル    ２２−送風管    ２３−炭化炉架台    ２４−バーナー    ２５−円周角形片連結管    ２６−炭化炉外壁    ２７−炭化炉内壁    ２８−炭化炉流動床    ２９−一次湿り蒸気管    ３０−筺体    ３１−チャッキバルブ    ３２−変換二次過熱蒸気    ３３−ライナ    ３４−点火栓    ３５−長手軸線    ３６−ハート形空気室    ３７−牡蠣殻石灰粉末吐出口    ３８−牡蠣殻石灰粉末供給装置    ３９−一次燃焼炎    ４０−石灰粉末供給装置    ４１−石灰粉末吐出口    ４２−炭化炉内壁    ４３−炭化炉外壁    ４４−円周角形下端連結管    ４５−一次湿り蒸気噴出口    ４６−拡大空気室側壁    ４７−貫流水管    ４８−炭化炉流動床    ４９−過熱蒸気噴出口    ５０−蒸気タービンケーシング    ５１−軸受け    ５２−回転軸    ５３−受動回転羽根車    ５４−羽根翼    ５５−回転軸フランジ    ５６−高圧蒸気導入口    ５７−高圧蒸気排出口    ５８−発電機ケーシング    ５９−電導コイル    ６０−圧縮空気    ６１−ハート型空気室    ６２−炭化炉からの未燃ガス    ６３−圧縮機１ケーシング    ６４−圧縮機２ケーシング    ６５−圧縮機回転羽根    ６６−圧縮空気送風管    ６７−過熱蒸気    ６８−空気吸入羽根    ６９−発電機駆動軸    ７０−モーター・発電機    ７１−圧縮機１回転羽根    ７２−圧縮機２回転羽根
【図１−Ａ】
2020063897.tif 000005
【図１−Ｂ】
2020063897.tif 000006
【図１−Ｃ】
2020063897.tif 000007
【図１−Ｄ】
2020063897.tif 000008
【図１−Ｅ】
2020063897.tif 000009
【図１−Ｆ】
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【図２】
2020063897.tif 000011
【図３】
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【図４】
2020063897.tif 000013
【図５】
2020063897.tif 000014
【図６】
2020063897.tif 000015
2020063897.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月3日(2019.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【図１−Ａ】対向流送風二次空気噴射装置・ノズル
【図１−Ｂ】対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｃ】対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｄ】対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｅ】対向流送風二次空気噴射ノズル
【図１−Ｆ】対向流送風二次空気噴射ノズル
【図２】微粉石炭燃焼炉
【図３】炭化炉と燃焼炉・ボイラ全体図（炭化燃料を燃やし一次湿り蒸気にするボイラーとその発生蒸気を二次過熱蒸気にする変換装置）
【図４】蒸気タービンと発電装置の組み合わせ図
【図５】蒸気タービン断面図
【図６】発電機断面図
【図７】空気圧縮装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2020063897.tif 000017
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】削除
【補正の内容】