(57)【要約】【課題】バイオマスである木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給することができるボイラ機能付き製炭窯、それに係る製炭窯用ボイラ、および製造された蒸気により運転される発電システムを提供すること。【解決手段】製炭窯（１）に、木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源（Ｈ）として蒸気を製造供給できるボイラ機能を設け、該ボイラ機能のうち、ボイラ水が該加熱源（Ｈ）から熱を受けるためのボイラ水受熱部（５）が該製炭窯（１）の内部に設けられた、ボイラ機能付き製炭窯（１０）とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給できるボイラ機能を具有する製炭窯であって、該ボイラ機能のうち、ボイラ水が該加熱源から熱を受けるためのボイラ水受熱部が該製炭窯の内部に設けられていることを特徴とする、ボイラ機能付き製炭窯。
【請求項２】
前記ボイラ水受熱部は、ボイラ室により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【請求項３】
前記ボイラ水受熱部は、水管ボイラを構成し得る水管により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【請求項４】
前記ボイラ水受熱部は、製炭窯の外郭構造と製炭原料収容部との間に位置し、該製炭窯の焚口側から見た断面形状が略アーチ状に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【請求項５】
製炭窯に設置され、木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給できる製炭窯用ボイラであって、該製炭窯の内部に、該ボイラのボイラ水が該加熱源から熱を受けるためのボイラ水受熱部が設けられていることを特徴とする、製炭窯用ボイラ。
【請求項６】
前記ボイラ水受熱部が、水管ボイラを構成し得る水管により構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の製炭窯用ボイラ。
【請求項７】
前記ボイラ水受熱部が、該製炭窯の焚口側から見た断面形状が略アーチ状に屈曲したボイラ室により構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の製炭窯用ボイラ。
【請求項８】
一または複数の請求項１ないし４のいずれかに記載のボイラ機能付き製炭窯と、該ボイラ機能付き製炭窯により製造された蒸気により運転されるタービンと、該タービンの回転により運転される発電機と、を備えてなる、発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボイラ機能付き製炭窯、製炭窯用ボイラ、および発電システムに関し、特に、バイオマスである木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給することができるボイラ機能付き製炭窯、それに係る製炭窯用ボイラ、および製造された蒸気により運転される発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、様々な産業分野におけるバイオマスを原料として発電システムを構成する提案が、種々なされている。このうち、バイオマスを原料として物質（マテリアル）あるいはエネルギーを製造すると同時に、電気エネルギーを製造する方法としては、まず後掲の特許文献１に開示された発明がある。この発明は、一つのシステム中において二つの方法で電気エネルギーを製造するものであり、各種バイオマス等の固体燃料を苛性ソーダにより溶解させ、得られた物質の有機分をガス化または燃焼させ、ガスタービンを駆動させて発電するとともに、ガスタービンからの排ガスを排熱ボイラに導入して蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンに導入して発電させるというものである。固体燃料の機械的破砕を不要とし、二種のタービンを用いて排熱を有効利用し、低コスト化を図れるとする。
【０００３】
また、後掲の特許文献２に開示された発明は、木質系バイオマスから物質と電気エネルギーを同時に製造するものであり、木質系バイオマスの炭化、活性炭化工程で生じる乾留ガスおよび賦活炉ガスを燃料として廃熱ボイラーで発生させた水蒸気によりタービンを回転させて発電を行うものである。そしてかかる構成により、廃棄物から活性炭と電力を同時に製造できるとする。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１５１７１号公報、「固体燃料の苛性ソーダ溶解を伴う発電方法及び装置」。明細書、特許請求の範囲請求項１〜６。要約書。
【特許文献２】
特開２００１−２４１６２４号公報、「廃棄物焼却プラント」。明細書、特許請求の範囲請求項１〜５。要約書。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記提案のうち特許文献１に開示された方法は、バイオマス自体は燃料として消費され、特別に何らかの有用な物質を同時に製造するものではない。また特許文献２に開示された方法は、活性炭製造過程で発生するガスを燃焼させるものであり、炭化炉や賦活炉において発生する熱エネルギーを有効利用するものではない上、ガス燃焼のためのボイラも必要となる。有用な物質を製造できる上、その製造過程で発生する熱エネルギーを有効利用して電気エネルギーに変換することができれば便利であり、エネルギー変換効率面、木質系バイオマス利用拡大面、また地球環境保護の面でもメリットがある。
【０００６】
本発明の課題はこれら従来技術の現状を踏まえ、特に、バイオマスである木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給することができるボイラ機能付き製炭窯、それに係る製炭窯用ボイラ、および製造された蒸気により運転される発電システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は上記課題について鋭意検討した結果、木炭等の製炭に用いる製炭窯に、製炭過程で発生する熱を利用するボイラ機能を備える構成によりこれを解決できることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明は、以下のとおりである。
【０００８】
（１）    木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給できるボイラ機能を具有する製炭窯であって、該ボイラ機能のうち、ボイラ水が該加熱源から熱を受けるためのボイラ水受熱部が該製炭窯の内部に設けられていることを特徴とする、ボイラ機能付き製炭窯。
【０００９】
（２）  前記ボイラ水受熱部は、ボイラ室により構成されていることを特徴とする、（１）に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【００１０】
（３）  前記ボイラ水受熱部は、水管ボイラを構成し得る水管により構成されていることを特徴とする、（１）に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【００１１】
（４）  前記ボイラ水受熱部は、製炭窯の外郭構造と製炭原料収容部との間に位置し、該製炭窯の焚口側から見た断面形状が略アーチ状に構成されていることを特徴とする、（１）に記載のボイラ機能付き製炭窯。
【００１２】
（５）  製炭窯に設置され、木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給できる製炭窯用ボイラであって、該製炭窯の内部に、該ボイラのボイラ水が該加熱源から熱を受けるためのボイラ水受熱部が設けられていることを特徴とする、製炭窯用ボイラ。
【００１３】
（６）  前記ボイラ水受熱部が、水管ボイラを構成し得る水管により構成されていることを特徴とする、（５）に記載の製炭窯用ボイラ。
【００１４】
（７）  前記ボイラ水受熱部が、該製炭窯の焚口側から見た断面形状が略アーチ状に屈曲したボイラ室により構成されていることを特徴とする、（５）に記載の製炭窯用ボイラ。
【００１５】
（８）  一または複数の（１）ないし（４）のいずれかに記載のボイラ機能付き製炭窯と、該ボイラ機能付き製炭窯により製造された蒸気により運転されるタービンと、該タービンの回転により運転される発電機と、を備えてなる、発電システム。
【００１６】
本発明においてボイラ水受熱部とは、ボイラ中においてボイラ水が伝熱面を介して加熱源により熱せられる機能を有する部位をいう。本発明におけるボイラは、木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気を製造供給できるボイラである。また、製炭窯の外郭構造とは、窯を構成する壁部分や天井部分等、窯の内外を画する外郭部の構造をいう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明のボイラ機能付き製炭窯の焚口方向からの断面構成を示す概念図である。図において本製炭窯１０は、木炭等の製炭過程で生成する熱を加熱源Ｈとして蒸気を製造供給できるボイラ機能を具有し、該ボイラ機能のうち、ボイラ水が該加熱源Ｈから熱を受けるためのボイラ水受熱部５が該製炭窯１の内部に設けられていることを、主たる構成とする（請求項１）。給水部や蒸気出口などボイラ構成に当然必要な機能（図示せず。以下も同じ。）については、公知の適宜のものが用いられる。
【００１８】
【作用】
図において本ボイラ機能付き製炭窯１０は上述のように構成されているため、該窯１０中における木炭等の製炭過程で生成する熱が、該製炭窯１の内部に設けられボイラ水受熱部５中のボイラ水の加熱源Ｈとなってボイラ水に対して必要な加熱がなされ、それに基づき蒸気が製造、供給され、ボイラ機能が発揮される。
【００１９】
図において前記ボイラ水受熱部５は、ボイラ室により構成することができる（請求項２）。ボイラ室はたとえば、一般的なドラム型の形状のものを、窯１０内の適宜の位置に配置して用いることができる。図におけるボイラ水受熱部（ボイラ室）５の位置は、あくまで概念的なものであり、本発明のボイラ室がこれに限定されるわけではない。また、ボイラ室５の形状はドラム型のものに限定されず、本発明のボイラ機能付き製炭窯において、製炭機能とともにボイラ機能を果たすのに充分な仕様であれば、いかなるものも用いることができる。
【００２０】
図２は、本発明のボイラ機能付き製炭窯の別の構成について窯の側面方向からの断面構成を示す概念図である。図において本製炭窯２０は、前記ボイラ水受熱部が水管ボイラを構成し得る水管２５により構成されていることを特徴とする（請求項３）。水管２５としては、公知の適宜の水管ボイラを構成し得るものを用いることができる。水管ボイラとしては、たとえば水の流動方式は、自然循環式、強制循環式、貫流式などを用いることができる。図において、ボイラ水受熱部を構成する水管２５は、窯外郭構造２１の内部２３に、加熱源Ｈからの熱を充分に受けられるように配設されるため、該ボイラ機能付き製炭窯２０中における木炭等の製炭過程で生成する熱が、該水管２５中のボイラ水の加熱源Ｈとなってボイラ水に対して必要な加熱がなされ、それに基づき蒸気が製造、供給され、ボイラ機能が発揮される。
【００２１】
図において、該水管２５とともに水管ボイラを構成するために必要なあるいは望ましい要素、たとえば給水ポンプや水の流動の自動制御装置などは、公知のものを適宜用いることができる。
【００２２】
図３は、本発明のボイラ機能付き製炭窯のまた別の構成について焚口方向からの断面構成を示す概念図である。図において本製炭窯３０は、前記ボイラ水受熱部３５が、製炭窯の外郭構造３１と製炭原料収容部３３との間に位置し、該製炭窯の焚口側から見た断面形状が略アーチ状に構成されていることを特徴とする（請求項４）。かかる構成により一層、製炭原料収容部３３における製炭原料の載置空間を充分に確保しつつ、余剰空間を利用して該ボイラ水受熱部３５を設置することができ、ボイラ機能を充分に発揮することができる。この場合、該ボイラ水受熱部３５として、具体的にはボイラ室を用いることができる。
【００２３】
前記略アーチ状の形状は、図のように上部が湾曲したアーチ状のみに限定されず、製炭窯の外郭構造の形状と製炭原料収容部の形状（すなわち、製炭原料が載置される際の、その載置状態の形状）に応じ、その間の空間を利用して形成し得る形状を指す。
【００２４】
図４は、本発明の水管ボイラ機能付き製炭窯の構成例について焚口方向からの断面構成を示す概念図である。図において、前記略アーチ状に構成するボイラ水受熱部４５は、具体的には水管ボイラを構成するための水管群とすることができる。
【００２５】
上述の各図に示したボイラ機能付き製炭窯は、これに適した構成、すなわち窯内部にボイラ水受熱部を設置できかつ給水・蒸気取り出しラインを設けることのできる構成の製炭窯と、該製炭窯に適用できる仕様・形状・設置方法を有する上述各種の製炭窯用ボイラ（請求項５、６、７）とを組み合わせることにより、構成することができる。
【００２６】
図５は、本発明の発電システムの構成を示す概念図である。図において本システムは、上述したいずれかのボイラ機能付き製炭窯５１０、５２０等と、該ボイラ機能付き製炭窯５１０等により製造された蒸気により運転されるタービン５８と、該タービン５８の回転により運転される発電機５６と、を備えて構成される（請求項８）。図において該ボイラ機能付き製炭窯は３基記されているが、これは一例であり、本発明の発電システムには、蒸気発生・供給源として適当な数であれば、一または複数のボイラ機能付き製炭窯を用いることができる。
【００２７】
図において本発電システムは上述のように構成されるため、ボイラ機能付き製炭窯５１０、５２０等において製炭原料から木炭等の製炭がなされるとともに、その際に各窯５１０等で発生する熱を加熱源として設置された各ボイラ機能により蒸気が製造され、製造された蒸気を該タービン５８方向に供給するための蒸気ライン５９により蒸気は該タービン５８に送られ、それにより該タービン５８が回転して、その回転により発電機５６が運転されて、発電がなされる。すなわち、製炭窯においてバイオマスである木炭等の製炭がなされるとともに、製炭過程で生成する熱を加熱源として蒸気が製造供給され、その蒸気により発電システムが運転されて、発電がなされる。
【００２８】
本発電システムの構成に必要な要素、好適な運転のための条件等は、公知技術を適宜用いて構成・設定することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のボイラ機能付き製炭窯、およびそれに係る製炭窯用ボイラは上述のように構成されているため、バイオマスである木炭等の有用な物質を製造できる上、その製炭過程で生成する熱を加熱源とし、別途ガス燃焼のためのボイラなど専用ボイラを設ける必要なく、発電に用いることの可能な蒸気を製造供給することができる。
【００３０】
また、本発明の発電システムは上述のように構成されているため、木炭等の有用な物質を製造できる上、その製造過程で発生する熱エネルギーを有効利用して電気エネルギーに変換することができ、エネルギー変換効率面、木質系バイオマス利用拡大面、また地球環境保護の面でも大きなメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボイラ機能付き製炭窯の焚口方向からの断面構成を示す概念図である。
【図２】本発明のボイラ機能付き製炭窯の別の構成について窯の側面方向からの断面構成を示す概念図である。
【図３】本発明のボイラ機能付き製炭窯のまた別の構成について焚口方向からの断面構成を示す概念図である。
【図４】本発明の水管ボイラ機能付き製炭窯の構成例について焚口方向からの断面構成を示す概念図である。
【図５】本発明の発電システムの構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１…製炭窯
１０、２０、３０、４０…ボイラ機能付き製炭窯
Ｈ…加熱源
５…ボイラ水受熱部（ボイラ室）
２１、３１、４１…窯外郭構造
２３…窯内部
２５…水管
３３、４３…製炭原料収容部
３５…ボイラ水受熱部
４５…ボイラ水受熱部（水管）
５６…発電機
５８…タービン
５９…蒸気ライン
５１０、５２０、５３０…ボイラ機能付き製炭窯
【図１】
2005008820.tif 000003
【図２】
2005008820.tif 000004
【図３】
2005008820.tif 000005
【図４】
2005008820.tif 000006
【図５】
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