(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が閉塞された筒状の燃焼室と、
前記燃焼室の他端側に設けられた火炎噴出口と、
前記燃焼室の一端側位置の周壁の周方向３個所以上の複数個所に設けられ、前記燃焼室内に燃焼用空気を供給すると共に、前記燃焼室内に該燃焼室の内径よりも小さい直径で想定される仮想円の接線方向に沿う配置とされた空気供給ノズルと、
前記燃焼室の一端側に、前記仮想円の内側に向けて設けられ、粉体バイオマス燃料を供給する燃料供給ノズルと、
前記燃焼室に設けられた点火手段と、を備え、
前記空気供給ノズルから供給された前記燃焼用空気が前記仮想円の外周側に当たることで、前記燃焼用空気の進行方向は前記燃焼室の軸心寄りに転向されると共に、前記燃焼室内に前記燃焼用空気による旋回流が形成され、
前記燃料供給ノズルは前記燃焼室の軸心方向に沿う姿勢で設けられて、前記燃料供給ノズルから供給された前記粉体バイオマス燃料は前記旋回流の内側に引き込まれ、
前記点火手段は、前記燃焼室の軸心方向に対して傾けた姿勢で設けられて、前記粉体バイオマス燃料が前記旋回流の内側に引き込まれる領域に前記粉体バイオマス燃料を着火できる高温領域を形成すること
を特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記空気供給ノズルは、前記燃焼室の内径の２５％〜７５％の直径を有する仮想円の接線方向に向けて設けられた
請求項１記載のバーナ。
【請求項３】
前記燃料供給ノズルは、前記燃焼室に開口する向きが前記燃焼室の軸心方向に平行な方向とされた
請求項１または２記載のバーナ。
【請求項４】
前記空気供給ノズルによる前記燃焼室への燃焼用空気の噴出速度を７ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓとした
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバーナ。
【請求項５】
前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に噴出する燃焼用空気により、前記燃焼室の前記周壁の内面から離れた円筒状の領域を主として流れる旋回流を形成するためのものである
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバーナ。
【請求項６】
前記燃料供給ノズルによる前記燃焼室への前記粉体バイオマス燃料の噴出速度を２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓとした
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体のバイオマス燃料の燃焼に用いられるバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化問題におけるＣＯ２の低減策の１つとしては、再生可能エネルギーの利用を促進することが考えられている。また、再生可能エネルギーについては、カーボンニュートラルの観点から、木材等、植物由来のバイオマスの燃料としての利用が注目されている。
【０００３】
バイオマス燃料の１つとしては、木材などの木質バイオマスを粉体化して製造される粉体バイオマス燃料（バイオマス粉体燃料）が知られている。
【０００４】
この種の粉体バイオマス燃料を主燃料として使用するバーナは、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このバーナは、一端部側が開口した有底の円筒状のバーナ管と、バーナ管の底部近傍の周壁に設けられた粉体燃料供給管路と、バーナ管の底部近傍の周壁に開口している一次空気供給口とを備えた構成とされている。前記粉体燃料供給管路は、バーナ管の中心よりも側方にずれた位置に開口した構成とされている。
【０００５】
更に、このバーナでは、前記粉体燃料供給管路からバーナ管の円周方向に沿う方向に供給されるバイオマス粉体燃料と、前記一次空気供給口からバーナ管の円周方向に送出される一次空気とにより、バーナ管内に、バイオマス粉体燃料と一次空気との混合物による旋回流が形成されるようになっている。
【０００６】
また、このバーナは、使用可能なバイオマス粉体燃料が、平均粒径が３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とされ、更に好適な平均粒径は３０〜４０μｍとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−７４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、木質バイオマスは水分を含んでいるものであるため、木質バイオマスから製造される粉体バイオマス燃料にも水分が含まれている。
【０００９】
粉体バイオマス燃料は、粒径が大きいほど、単位体積当たりの比表面積は小さくなるので、燃焼時には、含まれている水分の蒸発や、可燃物の熱分解ガス化とその燃焼に時間を要するようになる。したがって、一般に、粉体バイオマス燃料は、粒径が１００μｍ以下の粉体であれば速やかに燃焼するが、平均粒径が３００μｍ程度となる粉体は、燃え尽きるまでにより多くの時間を要するようになる。
【００１０】
また、粒径が大きい粉体（粒子）は、重量が大きくなる。
【００１１】
特許文献１に示されたバーナでは、一次空気供給口からバーナ管の円周方向に送出される一次空気により旋回流を形成するようになっており、粉体燃料供給管路からは、旋回流の旋回方向に沿う方向にバイオマス粉体燃料が供給されている。そのため、バイオマス粉体燃料は、粉体燃料供給管路から供給された直後に、ほぼすべてが旋回流に乗って搬送される。この際、バイオマス粉体燃料に含まれている粉体（粒子）は、粒径が大きい粉体ほど前記旋回流中で受ける遠心力が大きくなる。
【００１２】
したがって、バイオマス粉体燃料に粒径が３００μｍあるいはそれ以上となる粉体（粒子）が含まれていると、その粉体は、前記旋回流中で受ける遠心力によってバーナ管の周壁内面に沿う位置まで容易に移動する。しかも、粒径が大きな粉体ほど燃焼に時間を要する。
【００１３】
このため、特許文献１に示されたバーナでは、バーナ管の周壁の内面に沿う位置で、バイオマス粉体燃料に含まれている粒径の大きな粉体の濃度が高くなる。したがって、バーナ管の周壁内面に、粒径の大きな粉体の未燃状態のものや燃焼途中のものが触れやすく、その一部が付着しやすいというのが実状である。更に、このような付着物が生じた場合は、その付着物の周辺で周壁内面に沿って形成されている旋回流の流れが乱れるため、付着物に未燃や燃焼途中のバイオマス粉体燃料が更に付着しやすくなる。また、付着物は、その性状によっては部分的に溶融したクリンカ状態になり、流れを更に阻害することがある。そのため、付着物は、火炎を遮り局部的な高温場をバーナ管の内部に形成し、クリンカの成長を助長するだけでなく、バーナ管の内壁を損傷することもある。
【００１４】
したがって、特許文献１に示されたバーナは、平均粒径が３００μｍ程度となる粒径のバイオマス粉体燃料を使用すると、バーナ管の内部に堆積物が生じやすい。
【００１５】
そこで、本発明は、燃焼室の周壁内面における堆積物の形成を抑制した状態で粉体バイオマス燃料の燃焼を行うことができるバーナを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前記課題を解決するために、一端側が閉塞された筒状の燃焼室と、前記燃焼室の他端側に設けられた火炎噴出口と、前記燃焼室の一端側位置の周壁の周方向３個所以上の複数個所に設けられ、前記燃焼室内に燃焼用空気を供給すると共に、前記燃焼室内に該燃焼室の内径よりも小さい直径で想定される仮想円の接線方向に沿う配置とされた空気供給ノズルと、前記燃焼室の一端側に、前記仮想円の内側に向けて設けられ、粉体バイオマス燃料を供給する燃料供給ノズルと、前記燃焼室に設けられた点火手段と、を備え、前記空気供給ノズルから供給された前記燃焼用空気が前記仮想円の外周側に当たることで、前記燃焼用空気の進行方向は前記燃焼室の軸心寄りに転向されると共に、前記燃焼室内に前記燃焼用空気による旋回流が形成され、前記燃料供給ノズルは前記燃焼室の軸心方向に沿う姿勢で設けられて、前記燃料供給ノズルから供給された前記粉体バイオマス燃料は前記旋回流の内側に引き込まれ、前記点火手段は、前記燃焼室の軸心方向に対して傾けた姿勢で設けられて、前記粉体バイオマス燃料が前記旋回流の内側に引き込まれる領域に前記粉体バイオマス燃料を着火できる高温領域を形成するバーナとする。
【００１７】
前記空気供給ノズルは、前記燃焼室の内径の２５％〜７５％の直径を有する仮想円の接線方向に向けて設けられた構成としてある。
【００１８】
前記燃料供給ノズルは、前記燃焼室に開口する向きが前記燃焼室の軸心方向に平行な方向とされた構成としてある。
【００１９】
前記空気供給ノズルによる前記燃焼室への燃焼用空気の噴出速度を７ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓとした構成としてある。
【００２０】
前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に噴出する燃焼用空気により、前記燃焼室の前記周壁の内面から離れた円筒状の領域を主として流れる旋回流を形成するためのものとした構成としてある。
【００２１】
前記燃料供給ノズルによる前記燃焼室への前記粉体バイオマス燃料の噴出速度を２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓとした構成としてある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のバーナによれば、燃焼室の周壁内面における堆積物の形成を抑制した状態で粉体バイオマス燃料の燃焼を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バーナの実施形態を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のバーナについて、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、バーナの実施形態を示す概略切断側面図、図２は、図１のＡ−Ａ方向矢視図である。
【００２６】
本実施形態のバーナは、図１、図２に符号１で示すもので、円筒状の燃焼室２を備えている。燃焼室２は、軸心方向の一端側が端壁３で閉塞されている。燃焼室２の周壁４および端壁３は、少なくとも内側となる面に耐火材を備えた構成とされている。なお、周壁４や端壁３では、事前試験で燃焼状態を確認することにより、耐火材の代わりに耐熱金属を用いることも可能である。
【００２７】
燃焼室２の軸心方向他端側は、外部に連通する開口とされ、この開口が本実施形態のバーナ１の火炎噴出口５とされている。
【００２８】
燃焼室２の軸心方向一端側位置の周壁４には、空気供給ノズル６が設けられている。燃焼室２における空気供給ノズル６の設置位置よりも軸心方向一端側の軸心位置または軸心位置付近には、燃焼室２に粉体バイオマス燃料８を供給する燃料供給ノズル７が設けられている。更に、燃焼室２には、燃料供給ノズル７から供給される粉体バイオマス燃料８に点火する点火手段としての点火バーナ９が備えられている。
【００２９】
空気供給ノズル６は、周壁４の周方向にほぼ等間隔で配列される３個所以上の複数個所に設けられている。なお、周方向に隣接する空気供給ノズル６同士の間隔は、すべて同一でなくてもよい。この際、周方向に隣接する空気供給ノズル６同士の間隔は、中心角で規定するときの最大値が１４０度となるようにしてある。このようにすれば、各空気供給ノズル６から燃焼室２内に燃焼用空気１０を供給するときに、燃焼室２の周方向に関して燃焼用空気１０の供給量の偏りが生じることを抑制することができる。したがって、後述するように各空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給する燃焼用空気１０によって燃焼室２内に旋回流１１を形成するときに、この旋回流１１が、燃焼室２の軸心位置から偏心した配置となることを抑制することができる。
【００３０】
図２は、一例として、周方向１２０度間隔の３個所に空気供給ノズル６が設けられた構成を示している。
【００３１】
更に、燃焼室２の内部には、図２に一点鎖線で示すような燃焼室２の内径Ｄの２５％〜７５％（５０％±２５％）、より好ましくは４０％〜６５％、更に好ましくは４５％〜６０％の直径ｄを有する仮想円１２を同心配置で想定し、各空気供給ノズル６は、この仮想円１２の接線に沿うように配置されている。なお、各空気供給ノズル６の仮想円１２の接線に沿う配置には、角度の誤差をそれぞれ含んでいてもよいことは勿論である。図示しないが、各空気供給ノズル６の上流側には、燃焼用空気１０の供給部が空気供給ラインを介して接続されている。
【００３２】
これにより、１つの空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０の流れ（噴流）には、空気供給方向の下流側に隣接配置されている他の空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０の流れが、仮想円１２の外周側から当たるようになる。このため、燃焼用空気１０の進行方向は、燃焼室２の軸心寄りに転向される。この現象は、各空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０について、各空気供給ノズル６が配置されている周方向の複数個所で繰り返し行われる。したがって、燃焼室２内では、旋回流１１が形成され、この旋回流１１は、図１に示すように、図２に示した仮想円１２の直径ｄに対応した直径で燃焼室２の軸心方向に沿って延びる円筒状の領域、すなわち、燃焼室２の周壁４の内面から離れた円筒状の領域を主として流れるようになる。
【００３３】
なお、前記のように各空気供給ノズル６の配置の設定に用いる仮想円１２の直径ｄが燃焼室２の内径Ｄの２５％未満の場合は、空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０の流れが、燃焼室２の軸心位置の近くを集中して通ることになる。このため、燃焼室２内では、軸心方向の流れが強くなり、燃焼用空気１０の旋回方向の流れ自体が形成されにくくなったり、旋回方向の流れが形成されるとしても旋回方向の流速が遅くなったりするので、あまり好ましくない。
【００３４】
一方、仮想円１２の直径ｄが燃焼室２の内径Ｄの７５％を超過する場合は、各空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０の流れが、他の空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０の流れの影響を受ける前に周壁４の内面に到達しやすくなる。この場合、燃焼室２では、周壁４の内面に沿う燃焼用空気１０の流れが形成されやすいため、燃焼室２の周壁４の内面から離れた円筒状の領域を主として流れる燃焼用空気１０の旋回流１１を形成することが難しくなるため、あまり好ましくない。
【００３５】
また、燃焼室２の周壁４の内面から離れた位置に旋回流１１を良好に形成させるという観点から考えると、各空気供給ノズル６からは燃焼室２内に燃焼用空気１０を噴出するが、そのときの噴出速度ｖｊは、遅すぎれば旋回流１１の旋回方向の流速が遅くなってしまい、一方、速すぎれば、旋回流１１が形成される位置が周壁４の内面に接近してしまう。そこで、各空気供給ノズル６による燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊは、７ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓに設定することが好ましく、１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓに設定することがより好ましく、１０ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓに設定することが更に好ましい。
【００３６】
なお、燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊは前記のように設定されることが好ましいが、本実施形態のバーナ１では、空気供給ノズル６の数や燃焼室２の内径Ｄや仮想円１２の直径ｄ、更には製品製造時の誤差等に応じて、燃焼室２内に旋回流１１を形成するために必要とされる燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊが変化することがある。
【００３７】
このような場合は、本実施形態のバーナ１を使用する前に運転試験などを行って、燃焼室２内に旋回流１１が形成されるように、各空気供給ノズル６から噴出させる燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊを適宜調整するようにしてもよい。更に、この際、各空気供給ノズル６では、燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊを個別に調整するようにしてもよい。したがって、空気供給ノズル６から噴出させる燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊは、前記した範囲以外の値に設定してもよいことは勿論であり、また、各空気供給ノズル６による燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊは、個別に異なっていてもよいことは勿論である。
【００３８】
また、燃焼室２内に旋回流１１を効率よく発生させるという観点から考えると、各空気供給ノズル６は、図１、図２に示すように、燃焼室２の軸心方向と垂直な平面に沿って配置されることが好ましい。しかし、各空気供給ノズル６から供給する燃焼用空気１０の流れ同士が干渉するようにしてあれば、各空気供給ノズル６は、燃焼室２の軸心方向に位置ずれした配置とされていてもよい。この場合、空気供給ノズル６の内径の寸法がｄｎであれば、空気供給ノズル６同士の燃焼室２の軸心方向に関する位置ずれの量は、ｄｎ以内であることが好ましく、（１／２）・ｄｎ以内であることがより好ましい。また、燃焼室２内に旋回流１１を形成することができれば、各空気供給ノズル６は、図１、図２に示す姿勢から燃焼室２の軸心方向の他端側や一端側へ傾いた姿勢としてもよいことは勿論である。この場合、各空気供給ノズル６が燃焼室２の軸心方向と垂直な平面から傾く角度は、２０度以内とすることが好ましく、１０度以内とすることがより好ましく、５度以内とすることが更に好ましい。なお、この際、各空気供給ノズル６の傾斜角度は、それぞれ誤差を含んでいてもよい。
【００３９】
各空気供給ノズル６から燃焼室２内へ供給する燃焼用空気１０の合計量は、燃料供給ノズル７から燃焼室２内へ供給される粉体バイオマス燃料の完全燃焼に必要とされる空気量（理論空気量）に対して、０．７〜１．２倍となるように設定することが好ましい。これは、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が前記範囲の下限値を下回ると、燃焼室２内で粉体バイオマス燃料８の燃焼を良好に開始させるために必要とされる酸素に不足が生じるためである。一方、粉体バイオマス燃料８は、燃焼用空気１０の供給量が前記範囲の上限値を上回ると、燃焼が安定しないという知見が得られている。そのため、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が前記範囲の上限値を超えないようにすることが、粉体バイオマス燃料８の安定した燃焼に有効となる。なお、前記範囲のうち、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が理論空気量に対し１．０倍未満となる場合は、燃焼室２の周壁４における火炎噴出口５の近傍となる個所や、火炎噴出口５の下流側近傍位置に、空気供給ノズルのような燃焼用空気１０の供給手段（図示せず）を追加した構成として、粉体バイオマス燃料８の完全燃焼を図るようにすればよい。なお、この追加の燃焼用空気１０の供給手段は、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が理論空気量に対し１．０倍以上となる場合に装備してもよい。
【００４０】
燃料供給ノズル７は、仮想円１２の内側となる配置で設けられている。更に、燃料供給ノズル７は、燃焼室２に開口する先端側の向きが、燃焼室２の軸心方向に平行な方向に向くように形成されている。なお、前記における平行な方向とは、厳密な平行に限定されるものではなく、誤差を含んでいてもよいことは勿論である。図１、図２では、燃料供給ノズル７が、端壁３の中央部に、燃焼室２の軸心方向に沿う姿勢で設けられた状態の構成例が示してある。
【００４１】
なお、図示してないが、燃料供給ノズル７の上流側には、燃料供給部より粉体バイオマス燃料８を空気搬送する燃料供給ラインが接続されている。これにより、燃料供給ノズル７では、粉体バイオマス燃料８を、搬送用空気の流れに乗せて燃焼室２内に噴出することで、粉体バイオマス燃料８を、燃焼用空気１０の旋回流１１の内側に、旋回流１１の軸心方向に沿って吹き込むことができる。
【００４２】
この際、燃料供給ノズル７による粉体バイオマス燃料８の噴出速度ｖｊｓは、たとえば、２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓに設定されていることが好ましく、３ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓに設定されていることがより好ましい。
この構成によれば、後述するように、粒度分布を有する粉体バイオマス燃料８について、質量が小さくて慣性の小さい粉体から順に旋回流１１に引き込ませて燃焼させることができる。
【００４３】
前記燃料供給部は、粒度分布を有し、たとえば、平均粒径が３００μｍとなる粉体バイオマス燃料８を供給する機能を備えている。
【００４４】
これにより、燃料供給ノズル７から燃焼室２内へ粉体バイオマス燃料８が供給されると、粉体バイオマス燃料８は、燃焼室２内に形成されている燃焼用空気１０の旋回流１１の内側に吹き込まれる。
【００４５】
この際、平均粒径が３００μｍとしてある粉体バイオマス燃料８には粒径がおおよそ１００μｍ以下となる微粒径の粉体が含まれている。この微粒径の粉体や、粉体バイオマス燃料８から生じた可燃性の揮発分は、質量が小さくて慣性が小さいため、燃焼室２の軸心方向一端寄り位置で燃焼用空気１０の旋回流１１に容易に引き込まれて、燃焼用空気１０に速やかに分散、混合されて燃焼される。この燃焼に伴い、燃焼室２では、軸心方向一端寄り位置から、燃焼用空気１０の旋回流１１に沿って火炎１３が形成される。
【００４６】
粉体バイオマス燃料８に含まれる粉体のうち、前記微粒径の粉体よりも粒径の大きい粉体は、より大きな質量に基づいてより大きな慣性を有しているため、燃料供給ノズル７から噴射された勢いにより、旋回流１１の内側を燃焼室２の火炎噴出口５側（軸心方向他端側）へ向けて浮遊しながら移動する。この旋回流１１の内側を浮遊する粉体は、前記した微粒径の粉体等の燃焼に伴って旋回流１１に沿って既に形成されている火炎１３により加熱されて、熱分解ガス化される。この熱分解ガス化を受けた粉体は、質量が減少して慣性が小さくなるため、熱分解ガス化で生じた可燃性の揮発分と一緒に旋回流１１に引き込まれやすくなる。このようにして旋回流１１に引き込まれる粉体や可燃性の揮発分は、旋回流１１を形成している燃焼用空気１０に分散、混合されると共に、旋回流１１に沿って形成されている火炎１３により着火されて、燃焼する。この燃焼により、旋回流１１に沿う火炎１３が更に発生する。
【００４７】
したがって、燃焼室２では、粉体バイオマス燃料８に含まれている粉体について、粒径が小さくて質量が小さい粉体から燃焼用空気１０の旋回流１１に引き込まれ、この旋回流１１に引き込まれた粉体が、より小さい粉体の燃焼によって旋回流１１に沿って既に形成されている火炎１３により着火されて燃焼する現象が順次生じるようになる。このため、燃焼室２では、平均粒径が３００μｍの粉体バイオマス燃料８に含まれている３００μｍよりも大きな粒径を有する粉体についても、旋回流１１の内側で熱分解ガス化して質量を低減させてから旋回流１１に引き込んで順次燃焼させることができる。
【００４８】
このため、本実施形態のバーナ１では、粉体バイオマス燃料８の燃焼が行われて、旋回流１１に沿って円筒状の火炎１３が形成され、この火炎１３と高温の燃焼ガスが、旋回しながら火炎噴出口５より外部へ噴出されるようになる。
【００４９】
点火バーナ９は、燃焼室２にて、燃料供給ノズル７から燃焼室２内に向けて噴出される粉体バイオマス燃料８のうちの微粒径の粉体や可燃性の揮発分が旋回流１１に引き込まれる領域に種火を点火して、その領域に粉体バイオマス燃料８を着火できる高温領域を形成するためのものである。
【００５０】
本実施形態では、点火バーナ９は、たとえば、端壁３の外周部に、燃焼室２の軸心側へ傾けた姿勢で設けられている。
【００５１】
点火バーナ９は、ＬＰＧやＬＮＧや灯油などを燃料として用いるものを採用すればよい。点火バーナ９は、ランニングコストの観点から考えると、本実施形態のバーナ１の熱量の数％程度の熱量のものを使用することが好ましい。たとえば、本実施形態のバーナ１の熱量が１０万ｋｃａｌ／ｈの場合、点火バーナ９は、５０００ｋｃａｌ／ｈ程度の熱量のものを用いるようにすればよい。
【００５２】
これにより、点火バーナ９は、本実施形態のバーナ１の起動時等に燃料を燃焼させることにより、燃焼室２内に粉体バイオマス燃料８を着火できる高温領域を形成する。なお、燃焼室２にて旋回流１１中で粉体バイオマス燃料８の微粒径の粉体や可燃性の揮発分が燃焼するときの火炎１３を、燃焼室２の軸心方向一端寄りで種火として保持できる場合は、その後の本実施形態のバーナ１の運転中、点火バーナ９は消すようにしてもよい。
【００５３】
また、点火バーナ９は、本実施形態のバーナ１の運転中に常時種火を保炎するように使用してもよい。この場合は、燃料供給ノズル７より燃焼室２内に順次供給される粉体バイオマス燃料８に対し、点火バーナ９で保炎する種火を用いて積極的に着火することができるため、使用する粉体バイオマス燃料８に粒径の変化や水分量の変化等に起因する燃焼性の変化が生じても、本実施形態のバーナ１の運転を安定して継続させることが可能になる。
【００５４】
なお、点火バーナ９は、燃焼室２内で燃焼用空気１０の旋回流１１に混合された粉体バイオマス燃料８の微粒径の粉体や可燃性の揮発分を着火させることができれば、図示した以外の配置としてもよいことは勿論である。また、点火手段は、燃焼用空気１０と混合された粉体バイオマス燃料８を着火させることができれば、化石燃料以外の任意の燃料を燃焼させる形式の点火バーナ９を用いるようにしてもよく、更には、プラズマやスパークのような電気的な現象を利用して着火させる形式等、燃料を使用する以外の形式の点火手段を用いるようにしてもよい。
【００５５】
なお、前記においては、粉体バイオマス燃料８に含まれている粉体のうち、粒径がおおよそ１００μｍ以下となるものを微粒径の粉体と表現したが、これは粉体の挙動を説明するための便宜的な表現である。したがって、燃焼室２の軸心方向一端寄り位置で燃焼用空気１０の旋回流１１に容易に引き込まれる粉体の粒径が１００μｍを超えていてもよく、また、粒径が１００μｍ以下であっても、含まれている水分量等に起因して燃焼室２の軸心方向一端寄り位置で燃焼用空気１０の旋回流１１に容易に引き込まれない粉体が存在していてもよいことは勿論である。
【００５６】
以上の構成としてある本実施形態のバーナ１を使用する場合は、燃焼室２では、空気供給ノズル６からの燃焼用空気１０の供給を開始して、燃焼室２内に、燃焼用空気１０の旋回流１１を形成する。
【００５７】
続いて、点火バーナ９を点火して、燃焼室２内に、粉体バイオマス燃料８を着火する高温領域を形成する。
【００５８】
この状態で、燃料供給ノズル７から燃焼室２内への粉体バイオマス燃料８の供給を開始して、粉体バイオマス燃料８を旋回流１１の内側に軸心方向に沿って吹き込む。
【００５９】
燃焼室２内では、この旋回流１１の内側に吹き込まれた粉体バイオマス燃料８が、軸心方向の他端側へ進行する間に、粒径の小さい粉体から周囲の旋回流１１に引き込まれて燃焼する。この際、粉体バイオマス燃料８のうち、質量が小さくて慣性の小さい微粒径の粉体は、燃焼室２の軸心方向一端寄り位置で旋回流１１に容易に引き込まれて速やかに燃焼するため、燃え尽きるようになる。粒径がより大きな粉体は、旋回流１１の内側を浮遊しながら軸心方向他端側へ進行する間に、旋回流１１に沿って形成される火炎１３により熱分解ガス化され、質量が小さくなってから旋回流１１に引き込まれて燃焼するため、燃え尽きるようになる。
【００６０】
このため、燃焼室２では、供給される粉体バイオマス燃料８を、その粒径ごとに適した挙動ですべて燃焼させることができる。その燃焼により生じる火炎１３は、旋回流１１に沿って円筒状の火炎１３として火炎噴出口５から外部へ噴出させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態のバーナ１の運転を停止する場合は、燃焼室２への粉体バイオマス燃料８の供給を停止した後、燃焼用空気１０の供給をしばらく継続すれば、燃焼室２内に供給された粉体バイオマス燃料８を燃やし尽くすことができる。
【００６２】
このように、本実施形態のバーナ１では、燃料として平均粒径が３００μｍ程度の粉体バイオマス燃料８を使用する場合であっても、燃焼室２の周壁４の内面に沿う位置で、粉体バイオマス燃料８に含まれている粒径の大きな粉体の濃度が高くなることはない。
【００６３】
よって、本実施形態のバーナ１は、燃焼室２の周壁４の内面における堆積物の形成を抑制した状態で粉体バイオマス燃料８の燃焼を行うことができる。
【００６４】
なお、燃焼室内に堆積物が生じる虞のある従来のバーナは、火炎噴出口からの堆積物の落下の心配があるため、火炎噴出口を下方に向けた姿勢で使用することは難しい。これに対し、本実施形態のバーナ１は、燃焼室２内に堆積物が生じないため、火炎噴出口５を下方に向けた姿勢でも使用することができる。よって、本実施形態のバーナ１は、様々な姿勢でのバーナ設置の要求に対応することができる。
【００６５】
また、本実施形態のバーナ１は、平均粒径が３００μｍ程度となる粉体バイオマス燃料８を、通常使用することができる。
【００６６】
一般に、粉体バイオマス燃料８では、平均粒径が大きいものは平均粒径が小さいものに比して単位時間当たりの製造量を増加させることができるため、平均粒径の大きい粉体バイオマス燃料８ほど、製造コストは低くなる傾向にある。
【００６７】
このため、本実施形態のバーナ１は、平均粒径１００μｍ以下とされることが好まれる従来のバーナに比して、より安価なバイオマス燃料を常用することが可能になり、運転時の燃料コストの低減化を図ることができる。
【００６８】
よって、本実施形態のバーナ１は、粉体バイオマス燃料の燃焼に使用される従来のバーナに比して、ランニングコストの低減化を図ることができる。
【００６９】
これにより、本実施形態のバーナ１は、木質バイオマスから製造される粉体バイオマス燃料８の利用拡大を促すのに有効であり、更には、化石燃料のバイオマス燃料への代替を促すことができて、ＣＯ２の低減化に有効となる。
【００７０】
なお、本発明のバーナ１は、前記実施形態にのみ限定されるものではなく、燃焼室２の径と軸心方向の寸法、燃焼室２の壁厚、各構成機器のサイズや、それらの寸法比は、図示するための便宜上のものであり、実際の装置構成を反映したものではない。
【００７１】
また、燃焼室２内に形成させる旋回流１１の旋回方向は、図示した旋回方向と逆の方向であってもよい。この場合は、燃焼室２に取り付ける空気供給ノズル６の角度姿勢を変更すればよい。
【００７２】
燃焼室２内に旋回流１１を形成できるようにしてあれば、空気供給ノズル６は、燃焼室２の軸心方向の複数個所に備えるようにしてもよい。
【００７３】
粉体バイオマス燃料８としては、木質バイオマス由来のものを例示したが、バイオマス由来の燃料であって、且つ所定の粒径に粉体化された燃料であれば、木質以外の植物由来や微生物由来の粉体バイオマス燃料８を使用してもよい。
【００７４】
更に、本発明のバーナ１は、火炎１３と高温の燃焼ガスのいずれか一方または双方が要求される任意の需要先（利用先）に適用してよい。
【００７５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７６】
１  バーナ
２  燃焼室
３  端壁
４  周壁
５  火炎噴出口
６  空気供給ノズル
７  燃料供給ノズル
８  粉体バイオマス燃料
９  点火バーナ（点火手段）
１０  燃焼用空気
１１  旋回流
１２  仮想円
１３  火炎
【図１】
0006570969.tif 000002
【図２】
0006570969.tif 000003