(57)【要約】【課題】  固形燃料の水分含有率が高くても、燃焼が円滑に行なわれるようにし、装置の性能の向上を図る。【解決手段】  固形燃料Ｗを燃焼する燃焼室２を有した燃焼炉１と、固形燃料Ｗを一方向に移動可能に載置する火格子台１０と、火格子台１０の下流側に至った固形燃料Ｗに対して着火を行なう着火バーナ２０と、火格子台１０の上流側に固形燃料Ｗを供給する燃料供給部３０と、火格子台１０の上流側に供給された固形燃料Ｗを下流側へ向けて移動させる移動機構４０と、燃焼室２内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部５０と、火格子台１０の上方に設けられ固形燃料Ｗの燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部としてのボイラ６０とを備え、燃焼室２内に、火格子台１０とボイラ６０との間を仕切るとともに上流側に燃焼ガスの通過口９を形成する仕切壁８を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁で囲繞され固形燃料を燃焼する燃焼室を有し上側に排気口を有した燃焼炉と、上記燃焼室内に設けられ燃焼する固形燃料を一方向に移動可能に載置する載置面を有した火格子台と、該火格子台上の固形燃料に着火させる着火バーナと、上記火格子台の上流側に固形燃料を供給する燃料供給部と、上記火格子台の上流側に供給された固形燃料を下流側へ向けて移動させる移動機構と、上記火格子台の上方に設けられ固形燃料の燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部とを備えた固形燃料燃焼装置において、
上記着火バーナを、上記火格子台の下流側に至った固形燃料に対して着火可能に配置し、上記燃焼室内に、上記火格子台と熱交換部との間を仕切るとともに上流側に燃焼ガスの熱交換部側への通過口を形成する仕切壁を設けたことを特徴とする固形燃料燃焼装置。
【請求項２】
上記燃料供給部を、上記燃焼炉の上流側かつ上記火格子台の上位であって炉壁に開口する固形燃料の供給口と、上記燃焼炉の外部から上記供給口へ向けて固形燃料を搬送し該供給口から固形燃料を燃焼室内に供給する搬送機構と、該供給口から供給された固形燃料を上記火格子台の上流側へスライドさせて落下させる傾斜面を有した傾斜台とを備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項３】
上記傾斜台の傾斜面を、上流側から下流側に向かう方向に沿う中央の稜線から両側に向けても傾斜形成したことを特徴とする請求項２記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項４】
上記固形燃料の供給口を開閉するシャッタを設け、上記着火バーナを上記シャッタの閉時に連続運転して上記熱交換部に燃焼ガスを供給可能にしたことを特徴とする請求項２または３記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項５】
上記搬送機構を、固形燃料を貯留するホッパと、該ホッパから上記供給口まで搬送される固形燃料をガイドするガイド管と、該ガイド管の軸線に平行な回転軸及び該回転軸に設けられる螺旋状の羽根を有し回転させられて上記ホッパからの固形燃料を搬送するスクリューと、該スクリューの回転軸を回転させるスクリュー駆動部とを備えて構成し、上記スクリューを、その回転軸の軸線を上記ガイド管の軸線に対して偏心させて該ガイド管に回転可能に設けたことを特徴とする請求項２，３または４記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項６】
上記移動機構を、上記火格子台の載置面に沿って進退動可能に設けられ進出時に固形燃料を押して移動させるプッシャと、該プッシャを進退動させるプッシャ駆動部とを備えて構成したことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項７】
上記プッシャの進出方向前面を、中央が突出し両側に傾斜面を有した山形に形成したことを特徴とする請求項６記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項８】
上記燃焼室内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部を設け、該燃焼空気供給部を、上記火格子台の載置面に設けた多数の吹出口から燃焼空気を吹出す一次空気供給部と、上記燃焼炉の炉壁に設けた噴出口から燃焼空気を噴出する二次空気供給部とを備えて構成したことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または７記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項９】
上記一次空気供給部を、上記火格子台の上流側の吹出口群から燃焼空気を吹出供給する上流側一次空気供給部と、下流側の吹出口群から燃焼空気を吹出供給する下流側一次空気供給部とを備えて構成したことを特徴とする請求項８記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１０】
上記二次空気供給部の噴出口を、上記燃焼炉の炉壁であって固形燃料の移動方向両側に、夫々互いに相対向するように固形燃料の移動方向に沿って列設したことを特徴とする請求項８または９記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１１】
炉壁で囲繞され固形燃料を燃焼する燃焼室を有し上側に排気口を有した燃焼炉と、上記燃焼室内に設けられ燃焼する固形燃料を一方向に移動可能に載置する載置面を有した火格子台と、該火格子台上の固形燃料に着火する着火バーナと、上記火格子台の上流側に固形燃料を供給する燃料供給部と、上記火格子台の上流側に供給された固形燃料を下流側へ向けて移動させる移動機構と、上記燃焼室内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部と、上記火格子台の上方に設けられ固形燃料の燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部とを備えた固形燃料燃焼装置において、
上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御を、固形燃料の含水率に基づいて行なう制御部を備えたことを特徴とする固形燃料燃焼装置。
【請求項１２】
上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御の制御条件であって、含水率に対応して予め定められた制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、含水率を入力する含水率入力手段と、該含水率入力手段に入力された含水率に対応し上記制御条件記憶手段に記憶された制御条件に従って制御を実行する制御実行手段とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１３】
上記炉壁の炉壁温度を検知する炉壁温度検知センサと、上記熱交換部に至る燃焼ガス温度を検知する燃焼ガス温度検知センサと、上記熱交換部の流体の温度を検知する流体温度検知センサとを備え、上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御を、上記各温度検知センサの少なくともいずれかの検知温度に基づいて行なう機能を備えたことを特徴とする請求項１１または１２記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１４】
上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御の制御条件であって、上記炉壁の炉壁温度，上記熱交換部に至る燃焼ガス温度及び上記熱交換部の流体温度の少なくともいずれかの温度に対応して予め定められた制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、上記各温度検知センサの検知温度に対応し上記制御条件記憶手段に記憶された制御条件に従って制御を実行する制御実行手段とを備えたことを特徴とする請求項１３記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１５】
固形燃料に着火バーナで着火する着火モード，着火後に予備燃焼を行なう予備燃焼モード、予備燃焼後に本燃焼を行なう本燃焼モード，消火の際の消火モードの少なくとも４つのモードを設け、各モード毎に、上記制御条件を予め定めて上記制御条件記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１４記載の固形燃料燃焼装置。
【請求項１６】
上記着火モードの制御条件に、着火バーナのオン，オフの後、所定時間経過後に、燃焼ガス温度検知センサが検知した燃焼ガス温度が所定の温度以上か否かを判断し、否のとき着火バーナを再度オン，オフする制御条件を備えたことを特徴とする請求項１５記載の固形燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質チップ（木材チップ），木屑，石炭，ゴミ等の固形燃料を連続的に燃焼させる固形燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の固形燃料燃焼装置としては、例えば、特開平１１−０５１３５９号（特許文献１）に記載された技術が知られている。
これは、図２１に示すように、固形燃料Ｗを燃焼する燃焼室１００を有し上側に排気口１０１を有した燃焼炉１０２と、燃焼室１００内に設けられ燃焼する固形燃料Ｗを一方向に移動可能を載置する火格子台１０３と、火格子台１０３の上流側に固形燃料Ｗを供給する燃料供給部１０４と、火格子台１０３に供給された固形燃料Ｗを下流側へ向けて移動させる移動機構１０５と、火格子台１０３の上方に設けられ固形燃料Ｗの燃焼ガスとの熱交換を行なって温水を得るボイラ１０６とを備えて構成されている。
移動機構１０５は、火格子台１０３の下側に沿わせて移動可能な支持体１０７に火格子台１０３の格子間から突出する複数の突部１０８を設け、この支持体１０８をエアシリンダ装置１０９の作動により往復駆動させて、突部１０８により固形燃料Ｗを下流側へ向けて移動させるようにしている。ボイラ１０６は、温水が循環させられる水槽１１０に燃焼ガスが通過する複数の煙管１１１を燃焼炉１０２の長手方向に沿って行列状に所定間隔で配置したもので、燃焼室１００の上側で隔壁１１２，１１３に支持されている。煙管１１１群は燃焼炉１００の下流側に設けられた隔壁１１２よって上下２群に分けられており、下半部の煙管１１１群を貫通した燃焼ガスは上流側の隔壁１１３により形成された煙室１１４内で反転して上半部の煙管１１１群を貫通した後、排気口１０１へと排出されるようになっている。
【０００３】
そして、この固形燃料燃焼装置により固形燃料Ｗを燃焼させるときは、燃料供給部１０４から固形燃料Ｗを火格子台１０３上に供給し、図示外の着火バーナで着火して燃焼させる。その後、移動機構１０５のシリンダ装置１０９により突部１０８を適宜に往復動させることによって固形燃料Ｗやその燃えがらを奥の方へ移動させ火格子台１０３上に適当に散らして固形燃料Ｗを燃焼させる。固形燃料Ｗの燃焼ガスは、ボイラ１０６の下部を熱し、ついで多数の煙管１１１内に入ってボイラ１０６の水槽１１０内の水（缶水）と熱交換をする。下半部の煙管１１１群を貫通した燃焼ガスは煙室１１４内で反転して上半部の煙管１１１群を貫通した後、排気口１０１へと排出される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０５１３５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の固形燃料燃焼装置にあっては、移動機構１０５により固形燃料Ｗを火格子台１０３上に適当に散らして燃焼させているが、固形燃料Ｗが例えば木質チップ（木材チップ）のような場合には、樹種，季節，保管状況などの違いにより、含水率が大きく変動し、そのため、含水率の高いロットにあっては、着火しても十分に燃焼できずに燻ったり、失火してしまうなど、燃焼が円滑に行なわれないことがあるという問題があった。
また、移動機構１０５は、火格子台１０３の下側で支持体１０７を駆動して突部１０８を往復動させ、固形燃料Ｗ全体を散らすように動かすので、移動量の制御が大雑把になって精度に劣り、この点でも、固形燃料Ｗの含水率の違いに対応できにくく、また、火格子台１０３の下側に駆動機構があることから、構造が複雑であり、耐久性に劣るという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、固形燃料の水分含有率が高くても、燃焼が円滑に行なわれるようにし、性能の向上を図った固形燃料燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の固形燃料燃焼装置は、炉壁で囲繞され固形燃料を燃焼する燃焼室を有し上側に排気口を有した燃焼炉と、上記燃焼室内に設けられ燃焼する固形燃料を一方向に移動可能に載置する載置面を有した火格子台と、該火格子台上の固形燃料に着火させる着火バーナと、上記火格子台の上流側に固形燃料を供給する燃料供給部と、上記火格子台の上流側に供給された固形燃料を下流側へ向けて移動させる移動機構と、上記火格子台の上方に設けられ固形燃料の燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部とを備えた固形燃料燃焼装置において、上記着火バーナを、上記火格子台の下流側に至った固形燃料に対して着火可能に配置し、上記燃焼室内に、上記火格子台と熱交換部との間を仕切るとともに上流側に燃焼ガスの熱交換部側への通過口を形成する仕切壁を設けた構成としている。
【０００８】
この装置により、固形燃料を燃焼させるときは、燃料供給部から火格子台の上流側に固形燃料を供給し、移動機構により下流へ向けて固形燃料を移動させ、火格子台の下流側に至った固形燃料に対して着火バーナで着火する。これにより、固形燃料が燃焼し始め、固形燃料は移動機構により下流側に移動させられる順に燃焼していく。そして、燃焼ガスは上昇して排気口へ至るが、その過程で、熱交換部において燃焼ガスと水や空気などの流体と熱交換される。この際、上流側に通過口が形成された仕切壁が火格子台と熱交換部との間を仕切っているので、燃焼ガスは、火格子台と仕切壁との間であって下流側から上流側へ向けて流れ通過口を通過して熱交換部に至る。そのため、通過口に至るまでは、上流側から下流側へ向けて移動させられる固形燃料に接触することから、固形燃料が燃焼ガスの熱により加熱され、これにより水分蒸発が行なわれ、固形燃料が少なからず乾燥させられ、固形燃料の水分含有率が高くても、それだけ、下流側での燃焼が円滑に行なわれ、燃焼性能の向上が図られる。また、燃焼ガスは、火格子台と仕切壁との間であって下流側から上流側へ向けて流れるので、燃焼ガスの燃焼炉内での滞留時間が増加し、それだけ、熱分解が十分に行なわれ、排ガス中の未燃分が減少させられる。
【０００９】
そして、必要に応じ、上記燃料供給部を、上記燃焼炉の上流側かつ上記火格子台の上位であって炉壁に開口する固形燃料の供給口と、上記燃焼炉の外部から上記供給口へ向けて固形燃料を搬送し該供給口から固形燃料を燃焼室内に供給する搬送機構と、該供給口から供給された固形燃料を上記火格子台の上流側へスライドさせて落下させる傾斜面を有した傾斜台とを備えて構成している。
これにより、固形燃料が搬送機構により搬送させられて供給口から燃焼炉内に入れられると、固形燃料は傾斜台の傾斜面をスライドしながら落下して火格子台の上流に至る。そのため、傾斜面をスライドする固形燃料と下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進され、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００１０】
また、必要に応じ、上記傾斜台の傾斜面を、上流側から下流側に向かう方向に沿う中央の稜線から両側に向けても傾斜形成した構成としている。これにより、傾斜台をスライドして落下する固形燃料が両側へ向けてもスライドすることから、末広がりに広がって落下するようになり、それだけ固形燃料が分散するので、下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が益々増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進され、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００１１】
更に、必要に応じ、上記固形燃料の供給口を開閉するシャッタを設け、上記着火バーナを上記シャッタの閉時に連続運転して上記熱交換部に燃焼ガスを供給可能にした構成としている。固形燃料によらず、着火バーナによっても燃焼ガス生成できるので、固形燃料が一時的になくなったような場合に対応でき、装置の運転を円滑にすることができる。
【００１２】
更にまた、必要に応じ、上記搬送機構を、固形燃料を貯留するホッパと、該ホッパから上記供給口まで搬送される固形燃料をガイドするガイド管と、該ガイド管の軸線に平行な回転軸及び該回転軸に設けられる螺旋状の羽根を有し回転させられて上記ホッパからの固形燃料を搬送するスクリューと、該スクリューの回転軸を回転させるスクリュー駆動部とを備えて構成し、上記スクリューを、その回転軸の軸線を上記ガイド管の軸線に対して偏心させて該ガイド管に回転可能に設けた構成としている。スクリューの回転軸がガイド管の軸線に対して偏心しているので、スクリューの羽根とガイド管との間の間隙に、広狭ができ、そのため、固形燃料が羽根とガイド管との間に挟まって移動に支障を生じる事態が防止され、固形燃料の供給を円滑にすることができる。
【００１３】
また、必要に応じ、上記移動機構を、上記火格子台の載置面に沿って進退動可能に設けられ進出時に固形燃料を押して移動させるプッシャと、該プッシャを進退動させるプッシャ駆動部とを備えて構成している。火格子台の上流に供給された固形燃料は、プッシャによって押されることにより下流側へ移動する。そのため、プッシャ駆動部の進退動のサイクルを適宜に変更することで、移動程度を精度良くコントロールすることができるようになり、そのため、固形燃料の含水率の違いに確実に対応して、固形燃料を移動させて燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。また、プッシャを進退動させるので、シリンダ装置などの簡易な構造でプッシャ駆動部を構成でき、それだけ、構造を簡単にすることができ、耐久性も向上させることができる。
【００１４】
この場合、上記プッシャの進出方向前面を、中央が突出し両側に傾斜面を有した山形に形成したことが有効である。プッシャには左右へ傾斜する傾斜面があるので、プッシャが進出した際に、固形燃料が左右に広がるように押されることになり、それだけ、固形燃料を分散させて移動させることができるので、下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が益々増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進されるとともに、火格子全体に燃料が分散されることにより一層燃焼性能の向上が図られる。
【００１５】
また、必要に応じ、上記燃焼室内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部を設け、該燃焼空気供給部を、上記火格子台の載置面に設けた多数の吹出口から燃焼空気を吹出す一次空気供給部と、上記燃焼炉の炉壁に設けた噴出口から燃焼空気を噴出する二次空気供給部とを備えて構成している。一次空気供給部により火格子台の載置面から燃焼空気を吹出させるとともに、二次空気供給部により燃焼炉の炉壁から燃焼空気を噴出させるので、一次空気供給部と二次空気供給部とのいずれかを有効にし、あるいは、両方を有効にする等、燃焼空気の供給制御の自由度が増すことから、固形燃料の含水率の違いに確実に対応して、固形燃料を燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００１６】
この場合、上記一次空気供給部を、上記火格子台の上流側の吹出口群から燃焼空気を吹出供給する上流側一次空気供給部と、下流側の吹出口群から燃焼空気を吹出供給する下流側一次空気供給部とを備えて構成したことが有効である。上流側一次空気供給部と下流側一次空気供給部とのいずれかを有効にし、あるいは、両方を有効にする等、一次空気供給部による燃焼空気の供給制御の自由度が増すことから、固形燃料の含水率の違いに確実に対応して、固形燃料を燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
即ち、火格子台は固定なので、固形燃料の燃焼出力，含水率の違いにより火格子台上での燃焼位置が変化する。例えば、低出力または低含水率の固形燃料が供給された場合、火格子台の上流側まで燃焼反応が見られ、高出力または高含水率の固形燃料が供給された場合、火格子台の下流側で燃焼が見られるが、この燃焼状態に応じて、一次燃焼空気の供給を制御することができるので、固形燃料の含水率の違いに確実に対応して、固形燃料を燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られるのである。
【００１７】
また、この場合、上記二次空気供給部の噴出口を、上記燃焼炉の炉壁であって固形燃料の移動方向両側に、夫々互いに相対向するように固形燃料の移動方向に沿って列設したことが有効である。炉壁から噴出される燃焼空気は、火格子台から吹出される燃焼空気によって吹き上げられた燃焼ガスを二次燃焼させる役割を持つが、炉壁の両サイドから、燃焼空気を供給するので、火格子台の上部で左右からの燃焼空気が衝突し合い、燃焼ガスが旋回流となる。そのため、この燃焼ガスはドラフトにより排気口の方へ流れるので、燃焼炉内にスワールが発生し、燃焼ガスの炉内滞留時間を増やし、また、固形燃料の含水率の違いに確実に対応して、固形燃料を燃焼させることができ、より一層燃焼効率を向上させることができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明の固形燃料燃焼装置は、炉壁で囲繞され固形燃料を燃焼する燃焼室を有し上側に排気口を有した燃焼炉と、上記燃焼室内に設けられ燃焼する固形燃料を一方向に移動可能に載置する載置面を有した火格子台と、該火格子台上の固形燃料に着火する着火バーナと、上記火格子台の上流側に固形燃料を供給する燃料供給部と、上記火格子台の上流側に供給された固形燃料を下流側へ向けて移動させる移動機構と、上記燃焼室内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部と、上記火格子台の上方に設けられ固形燃料の燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部とを備えた固形燃料燃焼装置において、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御を、固形燃料の含水率に基づいて行なう制御部を備えた構成としている。
【００１９】
この装置により、固形燃料を燃焼させるときは、燃料供給部から火格子台の上流側に固形燃料を供給し、移動機構により下流へ向けて固形燃料を移動させ、火格子台の下流側に至った固形燃料に対して着火バーナで着火する。これにより、固形燃料が燃焼し始め、固形燃料は移動機構により下流側に移動させられる順に燃焼していく。そして、燃焼ガスは上昇して排気口へ至るが、その過程で、熱交換部において燃焼ガスと水や空気などの流体と熱交換される。この際、制御部により、固形燃料の含水率に基づいて着火バーナの着火制御，燃料供給部の燃料供給量制御，移動機構の燃料移動量制御，燃焼空気供給部の空気量制御の必要な制御を行なうことができるので、固形燃料の水分含有率が高くても、また、水分含有率にバラツキがあっても、それだけ、固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、燃焼性能の向上が図られる。
【００２０】
そして、必要に応じ、上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御の制御条件であって、含水率に対応して予め定められた制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、含水率を入力する含水率入力手段と、該含水率入力手段に入力された含水率に対応し上記制御条件記憶手段に記憶された制御条件に従って制御を実行する制御実行手段とを備えた構成としている。
ここで、含水率の入力は、予め、含水率を測定し手動で行ない、あるいは、装置内に例えば重量計などを用いた含水率計測手段を設けて、供給される固形燃料の含水率を自動計測して入力を行なうようにしても良い。
これにより、制御実行手段により、制御条件記憶手段に記憶しておいた含水率に対応して予め定められた制御条件に従って制御が実行されるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、燃焼性能の向上が図られる。
【００２１】
また、必要に応じ、上記炉壁の炉壁温度を検知する炉壁温度検知センサと、上記熱交換部に至る燃焼ガス温度を検知する燃焼ガス温度検知センサと、上記熱交換部の流体の温度を検知する流体温度検知センサとを備え、上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御を、上記各温度検知センサの少なくともいずれかの検知温度に基づいて行なう機能を備えて構成している。含水率のみならず、各温度検知センサの各所の温度検知により、種々変わる燃焼状況によっても、燃焼制御できるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００２２】
この場合、上記制御部は、上記着火バーナの着火制御，上記燃料供給部の燃料供給量制御，上記移動機構の燃料移動量制御，上記燃焼空気供給部の空気量制御の少なくともいずれかの制御の制御条件であって、上記炉壁の炉壁温度，上記熱交換部に至る燃焼ガス温度及び上記熱交換部の流体温度の少なくともいずれかの温度に対応して予め定められた制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、上記各温度検知センサの検知温度に対応し上記制御条件記憶手段に記憶された制御条件に従って制御を実行する制御実行手段とを備えた構成としている。これにより、制御実行手段により、制御条件記憶手段に記憶しておいた各所の温度に対応して予め定められた制御条件に従って制御が実行されるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００２３】
そして、必要に応じ、固形燃料に着火バーナで着火する着火モード，着火後に予備燃焼を行なう予備燃焼モード、予備燃焼後に本燃焼を行なう本燃焼モード，消火の際の消火モードの少なくとも４つのモードを設け、各モード毎に、上記制御条件を予め定めて上記制御条件記憶手段に記憶する構成としている。着火から消火まで、段階的に燃焼制御できるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００２４】
そしてまた、必要に応じ、上記着火モードの制御条件に、着火バーナのオン，オフの後、所定時間経過後に、燃焼ガス温度検知センサが検知した燃焼ガス温度が所定の温度以上か否かを判断し、否のとき着火バーナを再度オン，オフする制御条件を備えた構成としている。万一、最初に設定した制御条件で着火が行なわれなくても、燃焼ガス温度検知により、再度着火バーナを作動させ、場合によっては繰り返し作動させるので、確実に着火を行なうことができ、これによっても含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を円滑に行なわせることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の固形燃料燃焼装置によれば、固形燃料の水分含有率が高くても、燃焼が円滑に行なわれるようになり、性能の向上を図ることができる。特に、固形燃料が例えば木質チップ（木材チップ）のような場合には、樹種，季節，保管状況などの違いにより、含水率が大きく変動するが、含水率に左右されずに確実に固形燃料の燃焼を行なわせることができるので、着火しても十分に燃焼できずに燻ったり、失火してしまうなどの事態を防止でき、燃焼を円滑に行なわせることができ、極めて有用になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置について詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置は、図１に示すように、木質チップ（木材チップ）を固形燃料Ｗとしている。木質チップは、周知のチッパー（加工機）で木材を切削若しくは粉砕することにより数センチ角程度の大きさに製造される。
【００２７】
詳しくは、固形燃料燃焼装置Ｓは、図１乃至図７に示すように、その基本的構成は、炉壁３で囲繞され固形燃料Ｗを燃焼する燃焼室２を有した燃焼炉１と、燃焼室２内に設けられ燃焼する固形燃料Ｗを燃焼炉１の前端側から後端側への一方向に移動可能に載置する載置面１１を有した火格子台１０と、火格子台１０上の固形燃料Ｗに着火させる着火バーナ２０と、火格子台１０の上流側に固形燃料Ｗを供給する燃料供給部３０と、火格子台１０の上流側に供給された固形燃料Ｗを下流側へ向けて移動させる移動機構４０と、燃焼室２内に燃焼空気を供給する燃焼空気供給部５０と、火格子台１０の上方に設けられ固形燃料Ｗの燃焼ガスと流体との熱交換を行なう熱交換部としてのボイラ６０とを備えてなる。
【００２８】
燃焼炉１において、図１，図３乃至図５に示すように、炉壁３は、耐火材料で形成され、床壁３ａ，上壁３ｂ，前壁３ｃ，後壁３ｄ，一対の側壁３ｅを有して矩形状に形成されており、例えば、長手方向長さが１５００ｍｍ，横幅が９００ｍｍ，高さが２３００ｍｍ程度の大きさに形成されている。燃焼炉１の上壁３ｂの後端側端には、熱交換部としてのボイラ６０を通過後の燃焼排ガスが排気される排気口４が形成されている。図２に示すように、燃焼炉１から適宜離間した場所には、煙突５を有した煙突装置Ｔが設置されており、排気口４には煙突装置Ｔの煙突５に連通するダクト６が接続されている。煙突５には、排気口４から燃焼排ガスを煙突５に誘引する排風機７（図２）が設けられている。排風機７はインバータ制御される。
そして、燃焼室２内には、図１，図３及び図４に示すように、火格子台１０と熱交換部としてのボイラ６０との間を仕切るとともに上流側に燃焼ガスのボイラ６０側への通過口９を形成するアーチ状の仕切壁８が設けられている。
【００２９】
火格子台１０は、図１，図３乃至図５に示すように、燃焼炉１の床壁３ａの中央に設けられ、上流側に上流側載置面１１ａを有し下流側に２つに区画され上開放の凹所１２を有した台本体１３と、凹所１２を覆って台本体１３に設けられ下流側載置面１１ｂを構成する台板１４とを備えて構成されている。上流側載置面１１ａと下流側載置面１１ｂとは連続する平面を形成している。
火格子台１０の後端外側には、固形燃料Ｗの燃焼後の灰が落ち込む灰収容部１５が設けられている。灰収容部１５には、図示外のアクチュエータで駆動されて回転する蓋１６（図３）が設けられ、この蓋１６は適時に開閉されてして灰を灰収容部１５に落とし込む。後壁３ｄには開閉する図示外の灰取出口が設けられている。
【００３０】
着火バーナ２０は、図１乃至図３，図５に示すように、オン，オフされるガスバーナ等で構成され、火格子台１０の下流側に至った固形燃料Ｗに対して着火可能に配置されている。具体的には、燃焼炉１の後壁３ｄに設けられている。また、着火バーナ２０は、後述のシャッタ３５の閉時に連続運転させられて、ボイラ６０に燃焼ガスを供給可能な能力を有している。
【００３１】
燃料供給部３０は、図１乃至図３，図５乃至図６に示すように、燃焼炉１の上流側かつ火格子台１０の上位であって前壁３ｃに開口する固形燃料Ｗの供給口３１と、燃焼炉１の外部から供給口３１へ向けて固形燃料Ｗを搬送しこの供給口３１から固形燃料Ｗを燃焼室２内に供給する搬送機構３２と、この供給口３１から供給された固形燃料Ｗを火格子台１０の上流側へスライドさせて落下させる傾斜面３３を有した傾斜台３４とを備えて構成されている。
図８に示すように、傾斜台３４の傾斜面３３は、上流側から下流側に向かう方向に沿う中央の稜線から両側に向けても傾斜形成され、断面山形に形成されている。
また、固形燃料Ｗの供給口３１を開閉する手動のシャッタ３５が設けられている。そして、着火バーナ２０をシャッタ３５の閉時に連続運転してボイラ６０に燃焼ガスを供給可能にしている。
【００３２】
また、搬送機構３２は、図３，図５乃至図７に示すように、固形燃料Ｗを貯留するホッパ３６と、ホッパ３６から供給口３１まで搬送される固形燃料Ｗをガイドするガイド管３７と、ガイド管３７の軸線に平行な回転軸３８ａ及び回転軸３８ａに設けられる螺旋状の羽根３８ｂを有し回転させられてホッパ３６からの固形燃料Ｗを搬送するスクリュー３８と、スクリュー３８の回転軸３８ａを回転させるモータ３９ａ及びチェーン伝動機構３９ｂからなるスクリュー駆動部３９とを備えて構成されている。
スクリュー３８は、図７に示すように、その回転軸３８ａの軸線をガイド管３７の軸線に対して寸法ｅだけ偏心させてガイド管３７に回転可能に設けられている。また、図３に示すように、スクリュー３８は、その先端３８ｃが供給口３１の開口縁に対して所定間隔離間して奥に位置するように設けられている。また、ホッパ３６には、攪拌羽根（図示せず）が設けられており、ホッパ３６内で固形燃料Ｗの厚密により発生するブリッジを防止できるようにしている。また、ホッパ３６上部には固形燃料Ｗの収容量を検知するレベルセンサ（図示せず）が取り付けられており、このレベルセンサのオン，オフに基づいて、ホッパ３６へは例えば図示外のスクリューコンベアにより適時に固形燃料Ｗが供給される。
【００３３】
移動機構４０は、図１，図３乃至図５，図９に示すように火格子台１０の載置面１１に沿って進退動可能に設けられ進出時に固形燃料Ｗを押して移動させるプッシャ４１と、プッシャ４１を進退動させるプッシャ駆動部４２とを備えて構成されている。プッシャ４１は、板状に形成され、上記の傾斜台３４の下端に形成した開口４５を摺動して進退動させられる。また、プッシャ４１の進出方向前面４３は、図９に示すように、中央が突出し両側に傾斜面を有した山形に形成されている。プッシャ駆動部４２は、ピストン４４ａ及びシリンダ４４ｂからなり、ピストン４４ａのストロークが例えば３００ｍｍに設定されたエア若しくは油圧駆動のシリンダ装置４４で構成されている。このプッシャ駆動部４２の駆動間隔を制御することで、プッシャ４１の動作間隔が制御され、火格子台１０での固形燃料Ｗの層厚さや押出し量が制御される。この移動機構４０においては、シリンダ装置４４などの簡易な構造でプッシャ駆動部４２を構成でき、それだけ、構造を簡単にすることができ、耐久性も向上させることができる。
【００３４】
燃焼空気供給部５０は、図３乃至図６に示すように、火格子台１０の載置面１１に設けた吹出口５１から燃焼空気を吹出す一次空気供給部５０Ａと、燃焼炉１の炉壁３に設けた噴出口５５から燃焼空気を噴出する二次空気供給部５０Ｂとを備えて構成されている。
一次空気供給部５０Ａにおいては、火格子台１０を構成する台板１４には、載置面１１から燃焼空気を固形燃料Ｗに対して吹出させる多数の小孔からなる吹出口５１が形成されている。そして、この一次空気供給部５０Ａは、火格子台１０の上流側の吹出口５１群から燃焼空気を吹出供給する上流側一次空気供給部５０Ａａと、下流側の吹出口５１群から燃焼空気を吹出供給する下流側一次空気供給部５０Ａｂとを備えて構成されている。上流側一次空気供給部５０Ａａは、送風機５２（図６）から上流側の凹所１２内に燃焼空気を送給して上流側の凹所１２を覆う台板１４の吹出口５１から空気を噴出させる空気供給管５３を備えて構成されている。この空気供給管５３には、これを開閉して、燃焼空気の供給を停止または実行する図示外のダンパ（図１１乃至図１３のテーブルでは「ダンパ１」と表記）が設けられている。一方、下流側一次空気供給部５０Ａｂも、送風機５２から下流側の凹所１２内に燃焼空気を送給して下流側の凹所１２を覆う台板１４の吹出口５１から空気を噴出させる空気供給管５３を備えて構成されている。この空気供給管５３には、これを開閉して、燃焼空気の供給を停止または実行する図示外のダンパ（図１１乃至図１３のテーブルでは「ダンパ２」と表記）が設けられている。
【００３５】
また、二次空気供給部５０Ｂにおいては、燃焼空気の噴出口５５は、燃焼炉１の炉壁３であって固形燃料Ｗの移動方向両側の側壁３ｅに、夫々互いに相対向するように固形燃料Ｗの移動方向に沿って列設されている。噴出口５５は、その直径が例えば１０ｍｍに形成され、噴出口５５の列は、図２乃至図４に示すように、上下に２列設けられている。また、二次空気供給部５０Ｂは、側壁３ｅの外側に、送風機５２から噴出口５５に空気を送給して空気を噴出させる空気送給管５６を備えて構成されている。空気送給管５６は、上下の空気噴出口５５の列毎に、配管されている。この空気送給管５６には、これを開閉して、燃焼空気の供給を停止または実行する図示外のダンパ（図１１乃至図１３のテーブルでは「サイドエアダンパ」と表記）が設けられている。送風機５２はインバータ制御される。
【００３６】
熱交換部としてのボイラ６０は、図３及び図４に示すように、流体としての温水が循環させられる水槽６１に燃焼ガスが通過する複数の煙管６２を燃焼炉１の長手方向に沿って行列状に所定間隔で配置したもので、燃焼室２の上側で炉壁３の前壁３ｃから延び後壁３ｄ側に燃焼ガスの通口６３を形成する隔壁６４に支持されている。水槽６１の上側は断熱材で覆われている。水槽６１の上部には給水用のタンク６５が設けられている。煙管６２群の後側は後壁３ｄに設けられた隔壁６６よって上下２群に分けられており、下半部の煙管６２群を通過した燃焼ガスは炉壁３の上壁３ｂ，前壁３ｃ及び隔壁６４により形成された前煙室６７内で反転して上半部の煙管６２群を通過した後、上壁３ｂ，後壁３ｄ及び隔壁６６により形成された後煙室６８内に至り、ここから排気口４へと排出されるようになっている。
【００３７】
更にまた、本装置においては、図１，図２及び図１０に示すように、制御部７０を備えている。制御部７０はＣＰＵなどを備えて構成され、着火バーナ２０をオン，オフする着火制御，燃料供給部３０の搬送機構３２を駆動するスクリュー駆動部３９を制御して燃料の供給量を制御する燃料供給量制御，移動機構４０のプッシャ駆動部４２を制御して燃料の移動量を制御する燃料移動量制御を行なう。また、排風機７の駆動制御，送風機５２の駆動制御，上流側一次空気供給部５０Ａａの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，下流側一次空気供給部５０Ａｂの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，二次空気供給部５０Ｂの空気送給管５６に設けたダンパの開閉制御を行なって空気量制御を行なう。
【００３８】
詳しくは、制御部７０は、上記の着火バーナ２０の着火制御，燃料供給部３０の燃料供給量制御，移動機構４０の燃料移動量制御，燃焼空気供給部５０等の空気量制御の少なくともいずれかの制御（実施の形態ではすべての制御）を固形燃料Ｗの「含水率」に基づいて行なう機能を備えている。なお、ここでの含水率は、乾燥量基準であり、水分の質量を木質チップの乾燥質量で除した値を％表示したものであり、予め求められる。
【００３９】
また、本装置においては、図に示すように、炉壁３の炉壁温度を検知する熱電対からなる炉壁温度検知センサ７１（図４）と、熱交換部としてのボイラ６０に至る燃焼ガス温度（熱交換部の入口の温度であり、図１１乃至図１６では「熱交換入口温度」と表記）を検知する熱電対からなる燃焼ガス温度検知センサ７２（図３）と、熱交換部としてのボイラ６０の流体としての温水の温度（図１１乃至図１６では「缶水温度」と表記）を検知する熱電対からなる流体温度検知センサ７３（図３）とを備えている。そして、制御部７０は、上記の着火バーナ２０の着火制御，燃料供給部３０の燃料供給量制御に係るスクリュー駆動部３９の制御，移動機構４０の燃料移動量制御に係るプッシャ駆動部４２の制御，排風機７の駆動制御，送風機５２の駆動制御，上流側一次空気供給部５０Ａａの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，下流側一次空気供給部５０Ａｂの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，二次空気供給部５０Ｂの空気送給管５６に設けたダンパの開閉制御の少なくともいずれかの制御を、上記の各温度検知センサ７１，７２，７３の少なくともいずれかの検知温度に基づいて行なう機能を備えている。実施の形態では各温度検知センサ７１，７２，７３の検知温度に関連する必要のある制御を行なう。
【００４０】
より詳しくは、図１１乃至図１３に示すように、固形燃料Ｗの含水率を、低含水率（８０％未満），標準含水率（８０％以上１００％未満），高含水率（１００％以上）の３段階に分け、炉壁３の炉壁温度，燃焼ガス温度及びボイラ６０の流体温度条件との相関も考慮して、実験値などに基づいて、夫々の段階において、制御条件を予め定めておく。
そして、図１０に示すように、制御部７０は、上記の着火バーナ２０の着火制御，燃料供給部３０の燃料供給量制御に係るスクリュー駆動部３９の制御，移動機構４０の燃料移動量制御に係るプッシャ駆動部４２の制御，排風機７の駆動制御，送風機５２の駆動制御，上流側一次空気供給部５０Ａａの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，下流側一次空気供給部５０Ａｂの空気供給管５３に設けたダンパの開閉制御，二次空気供給部５０Ｂの空気送給管５６に設けたダンパの開閉制御の制御条件であって、含水率に対応して予め定められるとともに、炉壁温度，燃焼ガス温度及び流体温度に対応して予め定められた制御条件を記憶する制御条件記憶手段７４と、含水率を入力する含水率入力手段７５と、含水率入力手段７５に入力された含水率に対応するとともに、各温度検知センサ７１，７２，７３の検知温度に対応して制御条件記憶手段７４に記憶された制御条件に従って制御を実行する制御実行手段７６とを備えている。また、制御部７０は、各種条件を入力する制御条件入力手段７７を備えている。
【００４１】
また、実施の形態では、図１１乃至図１３に示すように、固形燃料Ｗに着火バーナ２０で着火する着火モード，着火後に予備燃焼を行なう予備燃焼モード，予備燃焼後に本燃焼を行なう本燃焼モード，消火の際の消火モードの４つのモードを設け、各モード毎に、夫々、３段階の含水率に対応させた制御条件を予め定めている。図１１乃至図１３には、実際の数値は各機器の能力等によっても異なるので記入されていないが、制御条件入力手段７７によって入力され制御条件記憶手段７４が記憶する予め定められた制御条件が書き込まれるテーブルを示す。
制御条件は、例えば、図１１乃至図１３に示すように、着火バーナ２０では点火時間（オンしてオフするまでの作動時間），燃料供給部３０の燃料供給量制御に係るスクリュー駆動部３９の回転数（Ｈｚ），移動機構４０の燃料移動量制御に係るプッシャ駆動部４２の運転時間，排風機７の回転数（Ｈｚ），送風機５２の回転数（Ｈｚ），燃焼空気供給部５０の各ダンパの開閉度（％），炉壁温度，燃焼ガス温度及び流体温度の設定温度などである。着火モードでは、着火バーナ２０を繰り返し作動させる場合、回数（リトライ回数）も条件としている。
【００４２】
着火モードは、着火バーナ２０により、固形燃料Ｗに着火する工程である。この着火モードの制御条件には、着火バーナ２０のオン，オフの後、所定時間経過後に、燃焼ガス温度検知センサ７２が検知した燃焼ガス温度が所定の温度以上か否かを判断し、否のとき着火バーナ２０を再度オン，オフする制御条件（リトライ回数）が備えられている。燃焼ガス温度検知センサ７２が検知した燃焼ガス温度が所定の温度以下となった場合、失火と判断し、制御部７０からの指令により、着火用バーナを再点火する。所定の温度以上の場合、着火モードから予備燃焼モードに移行する。
【００４３】
予備燃焼モードは、着火モード終了後、急激に燃料を増加させた場合、特に含水率の高い燃料においては、失火を引き起こす可能性があることから、炉壁温度検知センサ７１の情報及びボイラ６０の入口に設けた燃焼ガス温度検知センサ７２の情報を制御部７０で読み取り、その情報に応じて、燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を段階的に上げ、効率的に炉内温度を立ち上げるモードである。予備燃焼モードは、着火後の第１予備燃焼モード，その後の第２予備燃焼モードの２段階になっている。所定の炉壁温度に達すると、予備燃焼モードから本燃焼モードへ移行する。
【００４４】
本燃焼モードでは、炉壁温度検知センサ７１の情報及び燃焼ガス温度検知センサ７２の情報に加えて熱交換部内に設置された流体温度検知センサ７３の缶水温度情報を制御部７０で検出し、その温度に基づいて燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を制御する。本燃焼モードでは、高燃焼，中燃焼，低燃焼，種火の状態にする燃焼維持、流体温度が上昇しすぎたときに抑制した燃焼にするオーバー燃焼抑制の５種類の固形燃料Ｗの燃焼状態に応じた条件を予め定めておく。
【００４５】
消火モードは、燃焼炉１内に残っている燃料を完全に燃焼させるモードである。制御部７０において消火ボタン（図示せず）が押されると消火モードに移行する。消火モード中は、燃焼ガス温度検知センサ７２の情報を制御部７０で読み取り、所定の温度以下になると、自動的に運転停止状態となる。
【００４６】
そして、制御部７０において、上記の制御条件入力手段７７は、各モード毎に制御条件を入力する項目欄を備えた入力画面（図示せず）をモニターなどの表示手段７８に表示し、図示外のタッチパネルやキーボードから入力できるように構成されている。また、含水率入力手段７５も、含水率を入力する入力画面（図示せず）をモニターなどの表示手段７８に表示し、図示外のタッチパネルやキーボードから入力できるように構成されている。
【００４７】
従って、本実施の形態に係る固形燃料燃焼装置Ｓにより、固形燃料Ｗを燃焼させるときは、図１４乃至図１６に示すフローチャートに従って説明すると、以下のようになる。
制御部７０において、予め測定しておいた固形燃料Ｗの含水率を入力する（１−１）。この際、入力する含水率は、例えば、所定の基準容器を用いて対象木質チップの重量を測定し、その測定値を基に、換算表から得られた数値を用いる。これにより、制御部７０は、入力された含水率により低含水率（８０％未満），中含水率（８０％以上１００％未満），高含水率（１００％以上）のいずれかであるかを判断し（１−２）、制御実行手段７６により、制御条件記憶手段７４に記憶しておいた含水率に対応して予め定められた制御条件に従って制御を実行する。
【００４８】
先ず、運転の指示入力があると（１−３）、着火モードに入り、着火バーナ２０をオンさせて、固形燃料Ｗへの着火を行なう（１−４）。
この場合、先ず、燃料供給部３０から火格子台１０の上流側に固形燃料Ｗを供給し、移動機構４０により下流へ向けて固形燃料Ｗを移動させ停止する。そして、火格子台１０の下流側に至った固形燃料Ｗに対して着火バーナ２０で着火する。これにより、固形燃料Ｗが燃焼し始める。
【００４９】
着火バーナ２０停止後は、一定時間が経過した後、燃焼ガス温度検知センサ７２の情報を制御部７０で読み取り（１−５）、所定の温度以下となった場合（１−５ＮＯ）、失火異常と判断し、制御部７０からの指令により、着火用バーナを再点火する（１−６）。この場合、制御部７０は、失火異常警報を発する（１−７）。このため、万一、最初に設定した制御条件で着火が行なわれなくても、燃焼ガス温度により、再度着火バーナ２０を繰り返し作動させるので、確実に着火を行なうことができる。
そして、所定の温度以上の場合（１−５ＹＥＳ）、着火モードから予備燃焼モード１（１−８）に移行する。
【００５０】
予備燃焼モード１においては、燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を本燃焼よりも少なくして徐々に炉内温度を立ち上げるようにする（１−８）。
即ち、火格子台１０の下流側で、固形燃料Ｗが燃焼し始めると、燃料供給部３０から火格子台１０の上流側に固形燃料Ｗが供給され、移動機構４０により下流へ向けて固形燃料Ｗが移動させられ、これにより、固形燃料Ｗは下流側に移動させられる順に燃焼していく。この場合、着火モード終了後、もし、急激に燃料を増加させた場合には、特に含水率の高い燃料においては、失火を引き起こす可能性があるが、燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を本燃焼よりも少なくして、徐々に燃焼を立ち上げるようにしているので、含水率の高い燃料においても、確実に燃焼を行なわせることができるようになる。
【００５１】
一定時間が経過した後、炉壁温度検知センサ７１の情報及び燃焼ガス温度検知センサ７２の情報を制御部７０で読み取り（１−９）、所定の温度以下となった場合（１−９ＮＯ）、失火異常と判断し、制御部７０からの指令により、着火用バーナを再点火する（１−１０）。この場合、制御部７０は、失火異常警報を発する（１−７）。このため、万一、最初に設定した制御条件でも失火した場合には、再度着火バーナ２０を繰り返し作動させるので、確実に燃焼させることができるようになる。所定の温度以上の場合（１−９ＹＥＳ）、予備燃焼モード２（１−１１）に移行する。
【００５２】
予備燃焼モード２においては、燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を予備燃焼モード１よりも更に段階的に上げ、効率的に炉内温度を立ち上げる（１−１１）。そのため、徐々に燃焼を立ち上げるようにしているので、含水率の高い燃料においても、より一層確実に燃焼を行なわせることができるようになる。
一定時間が経過した後、炉壁温度検知センサ７１の情報及び燃焼ガス温度検知センサ７２の情報を制御部７０で読み取り（１−１２）、所定の温度以下となった場合（１−１２NO）、失火異常と判断し、制御部７０からの指令により、着火用バーナを再点火する（１−１３）。また、制御部７０は、失火異常警報を発する（１−７）。この場合も、万一、最初に設定した制御条件でも失火した場合には、再度着火バーナ２０を繰り返し作動させるので、確実に燃焼させることができるようになる。所定の温度以上の場合（１−１２ＹＥＳ）、本燃焼モード（２−１）に移行する。
【００５３】
本燃焼モード（２−１）では、炉壁温度検知センサ７１の情報，燃焼ガス温度検知センサ７２の情報，流体温度検知センサ７３の缶水温度情報を制御部７０で読み取り（２−２）、その温度条件により、高燃焼，中燃焼，低燃焼，種火の状態にする燃焼維持、燃焼ガス温度が上昇しすぎたときに抑制した燃焼にするオーバー燃焼抑制の５種類の固形燃料Ｗの燃焼条件を選択し、選択された条件に従って燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量を制御する（２−３）。この場合、検知された炉壁温度，燃焼ガス温度，流体温度に基づいて燃料供給量，燃料移動量，燃焼空気量が制御された、高燃焼，中燃焼，低燃焼，燃焼維持、オーバー燃焼抑制の５種類の固形燃料Ｗの燃焼状態を選択的に行なうことができるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料Ｗの燃焼を円滑に行なわせることができる。
【００５４】
次に、固形燃料Ｗの燃焼の際の作用について詳しく説明する。燃焼においては、燃料供給部３０から火格子台１０の上流側に固形燃料Ｗが供給される。この場合、燃料供給部３０の搬送機構３２のホッパ３６には、攪拌羽根（図示せず）が設けられており、ホッパ３６内で固形燃料Ｗの厚密により発生するブリッジが防止される。また、搬送機構３２のスクリュー３８が回転してホッパ３６からの固形燃料Ｗを搬送するが、スクリュー３８の回転軸３８ａがガイド管３７の軸線に対して偏心しているので、スクリュー３８の羽根とガイド管３７との間の間隙に、広狭ができ、そのため、固形燃料Ｗが羽根とガイド管３７との間に挟まって移動に支障を生じる事態が防止され、固形燃料Ｗの供給が円滑に行なわれる。更に、スクリュー３８は、その先端が供給口３１の開口縁に対して所定間隔離間して位置するように設けられているので、高温ガスが直接スクリュー３８と接触することが無く、スクリュー３８の先端の熱影響による変形、劣化を防止することができる。また、固形燃料Ｗはスクリュー３８の先端で開放されてから供給口３１へ、押し出されていくので、傾斜台３４に急にではなく比較的静かに移行させられることから、それだけ固形燃料Ｗの供給が円滑に行なわれる。
【００５５】
そして、火格子台１０に落下した固形燃料Ｗは、移動機構４０により下流へ向けて移動させられ、火格子台１０の下流側に至った固形燃料Ｗから順に燃焼していく。燃焼灰は移動機構４０により押される固形燃料Ｗに押し出されて灰収容部１５へ落下させられる。
そして、燃焼ガスは上昇して排気口４へ至るが、その過程で、熱交換部としてのボイラ６０において燃焼ガスと水や空気などの流体と熱交換される。この際、図１及び図３に示すように、上流側に通過口９が形成された仕切壁８が火格子台１０とボイラ６０との間を仕切っているので、燃焼ガスは、火格子台１０と仕切壁８との間であって下流側から上流側へ向けて流れ、通過口９を通過してボイラ６０に至る。そのため、通過口９に至るまでは、上流側から下流側へ向けて移動させられる固形燃料Ｗに接触することから、固形燃料Ｗが燃焼ガスの熱により加熱され、これにより水分蒸発が行なわれ、固形燃料Ｗが少なからず乾燥させられ、固形燃料Ｗの水分含有率が高くても、それだけ、下流側での燃焼が円滑に行なわれ、燃焼性能の向上が図られる。また、燃焼ガスは、火格子台１０と仕切壁８との間であって下流側から上流側へ向けて流れるので、燃焼ガスの燃焼炉１内での滞留時間が増加し、それだけ、熱分解が十分に行なわれ、排ガス中の未燃分が減少させられる。
【００５６】
また、燃料供給部３０においては、供給口３１から供給された固形燃料Ｗが傾斜台３４の傾斜面をスライドして落下させられる。そのため、スライド落下する固形燃料Ｗと下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進され、より一層燃焼性能の向上が図られる。また、図８に示すように、傾斜台３４の傾斜面は、上流側から下流側に向かう方向に沿う中央の稜線から両側に向けても傾斜形成されているので、固形燃料Ｗが両側へ向けてもスライドすることから、末広がりに広がって落下するようになり、それだけ固形燃料Ｗが分散するので、下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が益々増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進され、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００５７】
更にまた、移動機構４０においては、火格子台１０の上流に供給された固形燃料Ｗは、プッシャ４１によって押されることにより下流側へ移動する。そのため、プッシャ駆動部４２の進退動のサイクルを適宜に変更することで、容易に移動量コントロールでき、移動量の制御の精度が向上させられる。そのため、固形燃料Ｗの含水率の違いに確実に対応して、固形燃料Ｗを移動させて燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
更に、図９に示すように、プッシャ４１の進出方向前面は、中央が突出し両側に傾斜面を有した山形に形成されているので、プッシャ４１が進出した際に、固形燃料Ｗが左右に広がるように押されることになり、それだけ、固形燃料Ｗを分散させて移動させることができる、そのため、下流側から上流側に向けて流れる燃焼ガスとの接触の機会が益々増加し、燃焼ガスによる乾燥が促進され、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００５８】
また、固形燃料Ｗの燃焼に際しては、燃焼空気供給部５０の一次空気供給部５０Ａにより火格子台１０の載置面１１から燃焼空気を吹出させるとともに、二次空気供給部５０Ｂにより燃焼炉１の炉壁３から燃焼空気を噴出させるが、一次空気供給部５０Ａと二次空気供給部５０Ｂとのいずれかを有効にし、あるいは、両方を有効にする等、燃焼空気の供給制御の自由度が増しており、そのため、固形燃料Ｗの含水率の違いに確実に対応して、固形燃料Ｗを燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００５９】
更に、一次空気供給部５０Ａにおいては、上流側一次空気供給部５０Ａａと下流側一次空気供給部５０Ａｂとを備えているので、上流側一次空気供給部５０Ａａと下流側一次空気供給部５０Ａｂとのいずれかを有効にし、あるいは、両方を有効にする等、一次空気供給部５０Ａによる燃焼空気の供給制御の自由度が増すことから、固形燃料Ｗの含水率の違いに確実に対応して、固形燃料Ｗを燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
即ち、火格子台１０は固定なので、固形燃料Ｗの燃焼出力，含水率の違いにより火格子台１０上での燃焼位置が変化する。例えば、低出力または低含水率の固形燃料Ｗが供給された場合、火格子台１０の上流側まで燃焼反応が見られ、高出力または高含水率の固形燃料Ｗが供給された場合、火格子台１０の下流側で燃焼が見られるが、この燃焼状態に応じて、一次燃焼空気の供給を制御することができるので、固形燃料Ｗの含水率の違いに確実に対応して、固形燃料Ｗを燃焼させることができ、より一層燃焼性能の向上が図られるのである。
【００６０】
更にまた、二次空気供給部５０Ｂにおいては、噴出口５５が夫々互いに相対向するように固形燃料Ｗの移動方向に沿って側壁３ｅに列設され、この噴出口５５から噴出供給される。この噴出口５５から噴出される燃焼空気は、火格子台１０から吹出される燃焼空気によって吹き上げられた燃焼ガスを二次燃焼させる役割を持つが、両側壁３ｅから、燃焼空気を供給するので、火格子台１０の上部で左右からの燃焼空気が衝突し合い、燃焼ガスが旋回流となる。そのため、この燃焼ガスはドラフトにより排気口４の方へ流れるので、燃焼炉１内にスワールが発生し、燃焼ガスの炉内滞留時間を増やし、また、固形燃料Ｗの含水率の違いに確実に対応して、固形燃料Ｗを燃焼させることができ、より一層燃焼効率を向上させることができる。
【００６１】
そして、本装置においては、制御部７０により、固形燃料Ｗの含水率に基づいて着火バーナ２０の着火制御，燃料供給部３０の燃料供給量制御，移動機構４０の燃料移動量制御，燃焼空気供給部５０の空気量制御の必要な制御を行なうことができるので、固形燃料Ｗの水分含有率が高くても、また、水分含有率にバラツキがあっても、それだけ、固形燃料Ｗの燃焼を円滑に行なわせることができ、燃焼性能の向上が図られる。また、制御部７０においては、上述したように、含水率のみならず、各温度検知センサ７１，７２，７３の各所の温度検知により、種々変わる燃焼状況によっても、燃焼制御できるので、含水率に左右されずに確実に固形燃料Ｗの燃焼を円滑に行なわせることができ、より一層燃焼性能の向上が図られる。
【００６２】
そして、消火を行なうときは、制御部７０において消火ボタン（図示せず）を押す。これにより、消火モードに移行する。図１６に示すように、消火モード（３−１）では、送風機５２及び排風機７のみを運転して燃焼炉１を冷却させるポストパージモードに入る（３−２）。そして、消火モード中は、炉壁温度検知センサ７１の情報，燃焼ガス温度検知センサ７２の情報，流体温度検知センサ７３の缶水温度情報を制御部７０で読み取り（３−３）、所定の温度以下になると、全ての機器の運転を停止する（３−４）。
【００６３】
また、本装置においては、固形燃料Ｗの供給口３１のシャッタ３５を閉じ、着火バーナ２０を連続運転してボイラ６０に燃焼ガスを供給して運転することもできる。固形燃料Ｗによらず、着火バーナ２０によっても燃焼ガス生成できるので、固形燃料Ｗが一時的になくなったような場合に対応でき、装置の運転を円滑にすることができる。
【実験例】
【００６４】
（実験例１）
本固形燃料燃焼装置Ｓにおける燃料Ｗとしての木質チップの、熱出力に応じた燃料定量供給性能について測定した。本固形燃料燃焼装置Ｓの定格出力は１００ｋｗである為、基準含水率を１００％とし、１００ｋｗの熱出力を得る為に必要なチップ重量をチップ有効熱量より算出し、求めた重量を１００％出力時の目標搬送重量とした。有効熱量とは含水率を考慮した木質チップ１ｋｇにおける発熱量である。ここでは１００％含水率におけるチップ有効熱量を２．２６ｋｗ／ｋｇとする。ボイラ効率を８０％とした場合１００％出力時の必要供給熱量は１２５ｋｗ／ｈとなるため、チップの有効熱量より目標搬送重量を５５．３ｋｇ／ｈと設定した。実際の試験では含水率１１１．９％のチップを使用したため、目標搬送重量は６１．９ｋｇ／ｈとなる。
【００６５】
結果を図１７及び図１８に示す。測定結果より得られた搬送重量は、燃焼出力に対しほぼ直線的に増加していることがわかり、定量安定供給性が立証された。また１００％出力時の搬送重量を、最小二乗近似直線から求めると５７．７ｋｇ／ｈとなり、目標値と比較した約７％搬送量が不足することが分かった。
この結果から、１００%出力時におけるインバータ周波数設定値を４８に設定する。そして、上記の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置Ｓにおいては、この数値を利用して、例えば、５０%出力時のインバータ設定値は２４となり、同様に各出力におけるインバータ設定値を決定する。
【００６６】
（実験例２）
固形燃料Ｗとしての木質チップにおいて、含水率（乾燥量基準）の違いによる１００％出力時の供給熱量について試算した。ここでの供給熱量とは、チップの有効熱量より求めた単位時間あたりに投入される熱量のことである。含水率は乾燥量基準で表し、ここでは木部重量２７．６５ｋｇに対する水分重量の割合とした。
【００６７】
結果を図１９及び図２０に示す。そして、上記の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置Ｓにおいては、例えばこの数値を利用して含水率に応じた燃料供給量を設定することができる。測定した含水率が１３０％のとき、供給熱量が１１９．７１ｋｗ／ｈなので、上記必要熱量に対し約４％供給熱量が不足するため、前述した１００％出力時におけるインバータ周波数設定値を４９．９と設定する等である。
【００６８】
尚、上記の実施の形態において、含水率の入力は、予め、含水率を測定し手動で行なって入力しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、装置内に例えば重量計などを用いた含水率計測手段を設けて、供給される固形燃料Ｗの含水率を自動計測して入力を行なうようにしても良い。
また、上記実施の形態では、熱交換部として、温水ボイラ６０を備えているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、空気などの別の流体との熱交換をするものなど、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態では、固形燃料Ｗとして木質チップを用いた例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、木屑，石炭，ゴミ等別の固形燃料Ｗであっても良いことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
近年、環境問題が重要視され、循環型社会の形成に対する認識や、二酸化炭素削減という世界的な課題を抱える中、化石燃料に変わる有望なエネルギーとしてカーボンニュートラルの特性を持つ、木質バイオマスエネルギーが注目を浴びている。また、これまで利用用途が少なく、廃棄もしくは放置されていた低質木材を燃料として利用することで、木材の有効利用と国内の林業振興への貢献が期待されることからも、有効利用が求められている。
木質バイオマスエネルギーをストーブやボイラなどの燃焼機器へ利用する際の代表的な利用形態として、木質ペレットと木質チップ（木材チップ）がある。木質ペレットは、ストーブ等小規模な燃焼機器に用いるには、ハンドリング性、品質の安定性から非常に優れた燃料であるが、ボイラなどの規模の大きい燃焼機器に対しては、燃料コスト面で優位性の高い木質チップの利用が効果的である。また、国内には製紙用チップ製造工場が数多く存在することから、木質チップの供給体制の課題も少ないという実情ある。
本発明は、このような実情から、木質チップを利用した自動制御を行なうボイラ等の木質燃料燃焼装置に適用した普及が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の全体を煙突装置とともに示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置を示す正面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置を示す側面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置を示す平面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置において搬送機構の一部を外側から見た側面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置において搬送機構の一部を内側から見た側面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置において、燃料供給部の傾斜台の構造を示す図５中Ａ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置において、移動機構のプッシャを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部において、制御条件記憶手段が記憶する予め定められた制御条件が書き込まれるテーブルを示す図であり、（ａ）は着火モードの設定テーブル、（ｂ）は予備燃焼モード１の設定テーブル、（ｃ）は予備燃焼モード２の設定テーブルを示す。
【図１２】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部において、制御条件記憶手段が記憶する予め定められた制御条件が書き込まれるテーブルを示す図であり、本燃焼モードの設定テーブルを示す。
【図１３】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部において、制御条件記憶手段が記憶する予め定められた制御条件が書き込まれるテーブルを示す図であり、消火モードの設定テーブルを示す。
【図１４】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部における着火モード，予備燃焼モード１及び予備燃焼モード２での制御手順を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部における本燃焼モードでの制御手順を示すフローチャート図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る固形燃料燃焼装置の制御部における消火モードでの制御手順を示すフローチャート図である。
【図１７】実験例に係り、固形燃料としての木質チップにおいて、所定の含水率の場合における、燃焼出力と搬送重量との関係について測定した結果を示す表図である。
【図１８】実験例に係り、固形燃料としての木質チップにおいて、所定の含水率の場合における、燃焼出力と搬送重量との関係を示すグラフ図である。
【図１９】実験例に係り、固形燃料としての木質チップにおいて、含水率（乾燥量基準）の違いによる１００％出力時の供給熱量を測定した結果を示す表図である。
【図２０】実験例に係り、固形燃料としての木質チップにおいて、含水率（乾燥量基準）と１００％出力時の供給熱量との関係を示すグラフ図である。
【図２１】従来の固形燃料燃焼装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｓ  固形燃料燃焼装置
Ｔ  煙突装置
Ｗ  固形燃料（木質チップ）
１  燃焼炉
２  燃焼室
４  排気口
５  煙突
７  排風機
８  仕切壁
９  通過口
１０  火格子台
１１  載置面
１２  凹所
１３  台本体
１４  台板
１５  灰収容部
２０  着火バーナ
３０  燃料供給部
３１  供給口
３２  搬送機構
３３  傾斜面
３４  傾斜台
３５  シャッタ
３６  ホッパ
３７  ガイド管
３８  スクリュー
３９  スクリュー駆動部
４０  移動機構
４１  プッシャ
４２  プッシャ駆動部
５０  燃焼空気供給部
５０Ａ  一次空気供給部
５０Ａａ  上流側一次空気供給部
５０Ａｂ  下流側一次空気供給部
５０Ｂ  二次空気供給部
５１  吹出口
５２  送風機
５３  空気供給管
５５  噴出口
５６  空気送給管
６０  ボイラ（熱交換部）
６１  水槽
６２  煙管
６３  通口
７０  制御部
７１  炉壁温度検知センサ
７２  燃焼ガス温度検知センサ
７３  流体温度検知センサ
７４  制御条件記憶手段
７５  含水率入力手段
７６  制御実行手段
７７  制御条件入力手段
７８  表示手段
【図１】
2006207865.tif 000003
【図２】
2006207865.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006207865.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006207865.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2006207865.tif 000017
【図１６】
2006207865.tif 000018
【図１７】
2006207865.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2006207865.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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