(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の燃焼室と、前記燃焼室に設けられ多数の通気孔が形成された燃焼床と、該燃焼床の下面側に空気を供給する空気流路と、前記燃焼床に木質ペレットを供給する供給口と、燃焼排ガスを誘引する誘引送風機とを備えた木質ペレット燃焼装置において、
前記燃焼床の上面に空気を間欠的に噴出させる複数のノズルを、前記燃焼床の上面の両側に前記燃焼床に向けて設けたことを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記燃焼室は、２重筒状の１次燃焼室と、該１次燃焼室に連なる筒状の２次燃焼室とを備えてなり、前記１次燃焼室の２重筒間を前記２次燃焼室に空気を供給する空気流路とすることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記燃焼室は横形に配置され、前記燃焼室の軸方向に平行に前記燃焼床の両側に管路が設けられ、該管路は空気圧縮機に連通されてなり、前記複数のノズルは、前記管路に前記軸方向に一定の間隔で前記燃焼床に向けて設けられてなることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記管路に加えて、前記燃焼床の上流側端部に前記空気圧縮機に連通された中央ノズルを前記燃焼床に向けて設けることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記燃焼室の軸方向に平行に前記燃焼床の両側に耐火壁が設けられ、前記管路及び前記ノズルは前記耐火壁内を貫通して設けられてなることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項６】
請求項３又は４において、
前記燃焼室の軸方向に平行に前記燃焼床の両側に耐火壁が設けられ、前記管路は前記耐火壁外部に設けられてなることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１項において、
前記ノズルは、前記燃焼室の下流側方向に向いてなることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項８】
請求項３乃至６のいずれか１項において、
前記燃焼床の両側の前記ノズルは、前記軸方向に互いに位置をずらして千鳥状に配置されてなることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項において、
前記燃焼床は、多数の通気孔が形成された金属プレート、セラミックプレート、金属プレートとセラミックプレートとの組み合わせのいずれかであることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水又は蒸気ボイラ、吸収冷温水機の高温再生器等の加熱源に用いる木質ペレット燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温水又は蒸気ボイラ、吸収冷温水機の高温再生器等の加熱源には、ガスや石油等の高質の燃料が用いられていた。しかし、近年では、資源の有効利用及び地球環境保護などの観点から、バイオマス燃料が使用されるようになり、特に、木質系バイオマス燃料として、おが屑や木屑等をペレット化した木質ペレットが使用されている。木質ペレットを燃焼させる装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
ところで、木質ペレットを燃焼させると、燃焼灰が多く発生するが、特許文献１では、燃焼室を形成する火炉内に、多数のセラミック粒子を積層してなるセラミック層を設けて燃焼床とし、木質ペレットを散布して、セラミック層の下方から供給した１次空気により流動させながら燃焼させ、燃焼灰を燃焼炉外へ飛散させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―２７５３０１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、１次空気だけでは風力が足りず、多くの燃焼灰が燃焼床に残り、堆積するという問題があった。燃焼灰が堆積すると、１次空気の通りを悪くし、木質ペレットの燃焼不良や着火不良の原因となる。また、堆積した燃焼灰が、熱せられて溶融すると、強固な固形物であるクリンカが生成されるため、一層燃焼不良が発生しやすくなる。このため、例えば、手作業によって燃焼灰を掻き出したり、クリンカを除去する必要が生じてくる。また、除去作業を行う際には、燃焼装置を停止させる必要があり、運転効率が悪くなるという問題も生じる。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼装置を停止させることなく、燃焼床に燃焼灰が堆積するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の木質ペレット燃焼装置は、筒状の燃焼室と、燃焼室に設けられ多数の通気孔が形成された燃焼床と、その燃焼床の下面側に空気を供給する空気流路と、燃焼床に木質ペレットを供給する供給口と、燃焼排ガスを誘引する誘引送風機とを備えた木質ペレット燃焼装置において、燃焼床の上面に空気を間欠的に噴出させる複数のノズルを設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数のノズルから噴出する空気によって、燃焼床に堆積する燃焼灰が、間欠的に吹き飛ばされ、燃焼排ガスに同伴して燃焼室外へ排出される。その結果、燃焼床に堆積する燃焼灰の量を低減でき、木質ペレットの燃焼不良を防止できる。また、燃焼灰除去作業のために燃焼装置を停止させる頻度を低減できる。
【０００９】
また、燃焼室は、２重筒状の１次燃焼室と、その１次燃焼室に連なる筒状の２次燃焼室とを備えてなり、１次燃焼室の２重筒間を２次燃焼室に空気を供給する空気流路とすることもできる。これにより、２次燃焼室に供給される２次空気を１次燃焼室の余熱で温めることができ、２次燃焼室での燃焼を促進させることができる。
【００１０】
また、この場合において、燃焼室を横形に配置し、燃焼室の軸方向に平行に燃焼床の両側に管路を設け、その管路を空気圧縮機に連通させ、複数のノズルを、管路に軸方向に一定の間隔で燃焼床に向けて設けて構成することもできる。これによれば、空気圧縮機から出た高圧空気が、管路を経てノズルから噴出することにより、燃焼床に堆積した燃焼灰を吹き飛ばすことができる。高圧空気を出す間隔は、燃焼灰の発生量に応じて設定することが好ましい。例えば、５分間に１回１秒間と設定する。ノズルの数は、燃焼灰の量と高圧空気との圧力に応じて、増減させることが好ましい。また、管路に加えて、燃焼床の上流側端部に空気圧縮機に連通された中央ノズルを燃焼床に向けて設けることもできる。これにより、燃焼灰を上流側から下流側に吹き飛ばしやすくなる。
【００１１】
また、燃焼室の軸方向に平行に燃焼床の両側に耐火壁を設け、管路及びノズルを耐火壁内に貫通して設けて構成することもできる。これにより、管路及びノズルを燃焼熱から守ることができる。また、耐火壁内の管路周囲に空間を設け、空気流路と連通させて、空気がノズルと耐火壁との隙間を流れるようにして、ノズルを冷却するように構成することもできる。また、耐火壁外部に管路を設け、管路内に高圧空気とは別に、常時少量の空気を流すことにより冷却するように構成することもできる。
【００１２】
また、燃焼床の両側のノズルを、燃焼室の下流側方向に向けて設置することもできる。これにより、吹き飛ばした燃焼灰を、燃焼室の下流側に流れやすくすることができる。さらに、ノズルを、軸方向に互いに位置をずらして千鳥状に配置することにより、燃焼床に堆積した燃焼灰を、より効果的に吹き飛ばすことができる。
【００１３】
また、燃焼床を、多数の通気孔が形成された金属プレート、セラミックプレート、金属プレートとセラミックプレートとの組み合わせのいずれかで構成することもできる。これにより、燃焼床の耐熱性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃焼装置を停止させることなく、燃焼床に燃焼灰が堆積するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至３を参照して、本実施例の木質ペレット燃焼装置１の構成を説明する。図１は、木質ペレット燃焼装置１の側断面図であり、図２（ａ）は、木質ペレット燃焼装置１の平断面図、図２（ｂ）は、図１の線（ＡーＡ）での木質ペレット燃焼装置１の断面図である。なお、図２（ａ）の燃焼床１６とノズル４０の周りは、図２（ｂ）の線（Ｂ−Ｂ）における断面である。
【００１７】
図示のように、筒状の燃焼室２は、１次燃焼室４と２次燃焼室６とから構成されている。１次燃焼室４は、横形に配置された同軸の外円筒８と内円筒１０とからなり、下流側端は２次燃焼室６と接続されている。２次燃焼室６は、１次燃焼室４と同軸で小径の円筒１２からなり、２次燃焼室６の下流側端は、図示していないが、例えば、サイクロン等を介して、燃焼排ガスを誘引する誘引ブロワと連通されている。
【００１８】
１次燃焼室４の内円筒１０内の中央底部には、多数の通気孔が形成された金属製の平板状の燃焼床１６が、１次燃焼室４の下流側端近傍まで設けられている。燃焼床１６の下流側端には、耐火物により形成された矩形の堰１８が設けられており、木質ペレットが転がり落ちるのを防ぐようになっている。燃焼床１６の両側には、１次燃焼室４の軸方向に沿って耐火壁１９が設けられ、耐火壁１９は、耐熱コンクリートであるキャスターで形成されている。耐火壁１９は、木質ペレットが燃焼床１６に転がり落ちやすいように、燃焼床１６に向かう斜面を備える。
【００１９】
燃焼床１６の下には、燃焼床１６の下面側に１次空気を供給する空気流路２０が設けられている。空気流路２０の上流側端は、風箱２８と接続されており、風箱２８にはブロワ３０が接続されている。
【００２０】
燃焼床１６よりも上側の外円筒８と内円筒１０の間は、２次燃焼室６に２次空気を供給する２次空気流路２６とされ、燃焼床１６よりも下側の空気流路２０は、１次空気と２次空気の流路を兼用している。２次空気流路２６の上流側端は風箱２８と接続され、２次空気流路２６は、風箱２８を介して空気流路２０と連通されている。すなわち、ブロワ３０は、空気流路２０及び２次空気流路２６に、１次空気及び２次空気を供給するようになっている。
【００２１】
１次燃焼室４の上流側端の上部には、燃焼床１６に木質ペレットを供給するペレット供給口３２が設けられている。また、ペレット供給口３２の下部には、始動用バーナ収納筒３４が設けられ、中に始動用バーナ３６が収納されている。始動用バーナ収納筒３４には着火用ブロワ２４が設けられ、着火用ブロワ２４は着火時に始動用バーナ収納筒３４に空気を送るようになっている。
【００２２】
ここで、本実施例の特徴に係る灰飛ばし装置について説明する。灰飛ばし装置は、２本のステンレス製の灰吹き飛ばしパイプ３８と、灰吹き飛ばしパイプ３８に設けられた複数のノズル４０と、中央ノズル４２と、電磁弁４６と、空気圧縮機４８とを備えて構成される。
【００２３】
灰吹き飛ばしパイプ３８は、燃焼床１６の左右両側の耐火壁１９内に設けられた１次燃焼室４の軸方向に沿って下流側端まで貫通する空間５０に配置される。ノズル４０は、灰吹き飛ばしパイプ３８に軸方向に一定の間隔で設けられ、燃焼床１６方向に向いている。なお、ノズル４０は、耐火壁１８内に設けられた空間５０と直交する燃焼床１６方向への貫通孔５２に配置されている。
【００２４】
灰吹き飛ばしパイプ３８と空間５０及び、ノズル４０と貫通孔５２との間には隙間が形成されている。ノズル４０と貫通孔５２の隙間には、空気流路２０からの空気が流れ、ノズル４０を冷却することができるようになっている。なお、隙間を流れた空気は、１次燃焼室４に流入する。
【００２５】
中央ノズル４２は、始動用バーナ収納筒３４の底部の開口から挿入され、始動用バーナ収納筒３４の底部に配置されている。２本の灰吹き飛ばしパイプ３８及び中央ノズル４２は、基端部で１本のパイプに接続されており、電磁弁４６を介して空気圧縮機４８に接続されている。
【００２６】
ここで、図３を参照して、本実施例の動作について説明する。図３（ａ）は、木質ペレット燃焼装置１の平断面図、図３（ｂ）は、図３の線（ＣーＣ）での木質ペレット燃焼装置１の断面図であり、図中の矢印は、高圧空気の流れを示す。ペレット供給口３２から供給される木質ペレットは、燃焼床１６に落ちる。ここで、始動用バーナ３６を点火して木質ペレットを燃焼させるが、木質ペレットが自燃し始めると始動用バーナ３６を停止する。
【００２７】
木質ペレットは、ブロワ３０から、風箱２８及び空気流路２０を介して、燃焼床１６の下面側に供給される１次空気により、水分及び揮発分を揮散させながら燃焼する。このとき発生する燃焼灰は、一部は１次空気によって舞い上がり、燃焼排ガスと同伴して２次燃焼室６から燃焼室２外に排出されるが、残りは燃焼床１６に堆積する。また、このとき発生する燃焼ガスの未燃分は、２次燃焼室６に流れ、ブロワ３０から風箱２８、空気流路２０及び２次空気流路２６を介して２次燃焼室６に供給される２次空気によって燃焼する。このとき発生する燃焼排ガスは、図示していない誘引ブロワにより誘引される。
【００２８】
ここで、本実施例の灰吹き飛ばし装置の動作について説明する。まず、電磁弁４６を開閉する時間間隔を設定して、灰吹き飛ばし装置が高圧空気を出す時間間隔を設定する。時間間隔は、発生する燃焼灰の量に応じて設定するが、ここでは、５分間に１回１秒間に設定する。
【００２９】
空気圧縮機４８から出た高圧空気は、灰吹き飛ばしパイプ３８を流れて、ノズル４０から燃焼床１６に向けて図３中の矢印の方向に噴出する。また、中央ノズル４２からも矢印の方向に高圧空気が噴出する。高圧空気により、前述した堆積した燃焼灰は、吹き飛ばされ、１次燃焼室４中に舞い上がる。舞い上がった燃焼灰は、燃焼排ガスと同伴して２次燃焼室６に流れ、さらに、図示していない誘引ブロワにより、誘引されて燃焼室２外へ排出される。
【００３０】
以上説明したように、本実施例によれば、灰吹き飛ばしパイプ３８と、複数のノズル４０と、中央ノズル４２と、電磁弁４６と、空気圧縮機４８とからなる灰吹き飛ばし装置の高圧空気によって、燃焼床１６に堆積する燃焼灰が、間欠的に吹き飛ばされ、燃焼排ガスに同伴して燃焼室２外へ排出される。その結果、燃焼床１６に堆積する燃焼灰の量を低減でき、木質ペレットの燃焼不良を防止できる。また、燃焼灰除去作業のために木質ペレット燃焼装置１を停止させる頻度を低減できる。
【００３１】
また、１次燃焼室４の外円筒８及び内円筒１０間を、２次燃焼室６に２次空気を供給する空気流路２０及び２次空気流路２６としたことから、２次空気を１次燃焼室４の余熱で温めることができ、２次燃焼室６での燃焼を促進させることができる。
【００３２】
また、耐火壁１９内に、灰飛ばしパイプ３８及びノズル４０を配置したことから、灰飛ばしパイプ３８及びノズル４０を燃焼熱から守ることができる。また、耐火壁１９内の灰飛ばしパイプ３８及びノズル４０周囲に隙間を設け、空気流路２０と連通させて、空気がノズル４０と耐火壁１９との隙間を流れるようにしたことから、ノズル４０を冷却することができる。
【実施例２】
【００３３】
実施例２について、図４（ａ）を参照して説明する。本実施例では、灰吹き飛ばしパイプ３８を、耐火壁１９の上部に配置している。また、灰吹き飛ばしパイプ３８には、ノズル４０に替えて、高圧空気が噴出する穴が設けられている。灰吹き飛ばしパイプ３８には、高圧空気とは別に、冷却のために常時少量の空気が流れている。その他の構成については、実施例１と同様である。
【００３４】
本実施例によれば、耐火壁１９内に空間５０及び５２を設ける必要がなくなる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３について、図４（ｂ）を参照して説明する。本実施例では、ノズル４０を、１次燃焼室４の下流側方向に向けて設けている。その他の構成については、実施例１と同様である。なお、ここでは、耐火壁１９は設けていないが、設けてもよい。
【００３６】
本実施例によれば、吹き飛ばした燃焼灰を、燃焼室２の下流側に流れやすくすることができる。
【実施例４】
【００３７】
実施例４について、図５を参照して説明する。本実施例では、ノズル４０を、燃焼室２の軸方向に互いに位置をずらして、千鳥状に配置している。その他の構成については、実施例１と同様である。なお、ここでは、耐火壁１９は設けていないが、設けてもよい。
【００３８】
本実施例によれば、燃焼床１６に堆積した燃焼灰を、より効果的に吹き飛ばすことができる。
【００３９】
実施例１乃至４では、筒状の燃焼室２を横形に配置した場合について説明したが、縦形に配置してもよい。この場合、灰吹き飛ばしパイプ３８は、燃焼室２の軸方向に垂直な軸に平行に設けることが好ましいが、燃焼床１６に堆積した燃焼灰を吹き飛ばすことが可能であれば、設置方向は限定されない。
【００４０】
また、灰吹き飛ばしパイプ３８の設置場所は、燃焼床１６の両側に限定されず、燃焼室２内の燃焼灰が堆積しやすい場所に適宜設置してもよい。
【００４１】
また、１次燃焼室４及び２次燃焼室６は、円筒状に限られず、断面矩形で構成されていてもよい。さらに、燃焼床１６を金属で構成しているが、セラミック又は金属とセラミックの組み合わせで構成することもできる。灰吹き飛ばしパイプ３８についても、ステンレスに限らず、耐熱性を備えた金属で構成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】木質ペレット燃焼装置の側断面図である。
【図２】（ａ）は、木質ペレット燃焼装置の平断面図であり、（ｂ）は、線（ＡーＡ）での木質ペレット燃焼装置の断面図である。
【図３】（ａ）は、高圧空気が噴出するときの木質ペレット燃焼装置の平断面図であり、（ｂ）は、線（ＢーＢ）での木質ペレット燃焼装置の断面図である。
【図４】（ａ）は、実施例２の木質ペレット燃焼装置の断面図であり、（ｂ）は、実施例３の木質ペレット燃焼装置の平断面図である。
【図５】実施例４の木質ペレット燃焼装置の平断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  木質ペレット燃焼装置
２  燃焼室
４  １次燃焼室
６  ２次燃焼室
１６  燃焼床
２０  空気流路
２６  ２次空気流路
２８  風箱
３８  灰吹き飛ばしパイプ
４０  ノズル
４２  中央ノズル
４８  空気圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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