(57)【要約】      （修正有）【課題】火格子に還流する排気ガスを十分に確保することにより、火格子の燃焼温度が高くなることによるクリンカの生成を抑制できるボイラを提供する。【解決手段】バイオマス燃料２が不完全燃焼される火格子３と、火格子から可燃性ガスが供給される燃焼室４と、燃焼室に空気を旋回状態で供給する空気送入器５と、燃焼室内に設けられる熱交換器６と、燃焼室に接続されて燃焼室の排気ガスを排出させる排気パイプ７と、排気パイプに設けられて排気ガスの一部を火格子に還流させる構成の還流パイプ１０を有する旋回流燃焼室ボイラにおいて、排気パイプ７の還流パイプ１０との分岐点の下流側にオリフィス１２を設けることにより、排気パイプ７を流通する排気ガスの抵抗を大きくして、還流パイプ１０に流入する排気ガスを十分に確保できるようにした。【選択図】図１
2017090010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス燃料が不完全燃焼される火格子と、
前記火格子から可燃性ガスが供給される燃焼室と、
前記燃焼室に空気を旋回状態で供給する空気送入器と、
前記燃焼室内に設けられる熱交換器と、
前記燃焼室に接続されて前記燃焼室の排気ガスを排出させる排気パイプと、
前記排気パイプに設けられて前記排気ガスの一部を前記火格子に還流させる構成の還流パイプと、
前記排気パイプの前記還流パイプとの分岐点より下流に設けられるオリフィスと
を有し、前記排気ガスが前記火格子に供給されることにより前記火格子にて前記バイオマス燃料が不完全燃焼することを特徴とするバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラ。
【請求項２】
前記還流パイプに設けられるダンパをさらに有することを特徴とする請求項１記載のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラ。
【請求項３】
前記排気パイプがフランジを備え、前記フランジに前記オリフィスが設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラ。
【請求項４】
前記排気パイプの前記還流パイプより下流に設けられるレギュレータをさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
排気ガスを火格子に還流させるバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラは、バイオマス燃料を火格子で不完全燃焼させて可燃性ガスであるＣＯを排出させ、空気中の酸素が旋回されながら供給される燃焼室に可燃性ガスであるＣＯを供給することによりＣＯを完全燃焼させてその熱により缶水を加熱する構造である。また、燃焼室から排出されるＣＯ２を多く含んだ排気ガス（以下ＣＯ２ガスと称す）を火格子に還流させて火格子の燃焼温度を抑制し、クリンカの生成を抑制している。ＣＯ２ガスの還流は、燃焼室に排気パイプを設け、誘引ファンにより燃焼室からＣＯ２ガスを排気パイプに導入し、排気パイプの途中からＣＯ２ガスを火格子に導く還流パイプを設け、還流パイプを介してＣＯ２ガスを火格子に還流させることにより行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラでは、排気ガスが十分に還流パイプに流入しない場合があり、火格子に還流する排気ガス量が不足することにより、火格子の燃焼温度が高くなり、クリンカの生成を抑制できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、火格子に還流する排気ガスを十分に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラは、バイオマス燃料が不完全燃焼される火格子と、前記火格子から可燃性ガスが供給される燃焼室と、前記燃焼室に空気を旋回状態で供給する空気送入器と、前記燃焼室内に設けられる熱交換器と、前記燃焼室に接続されて前記燃焼室の排気ガスを排出させる排気パイプと、前記排気パイプに設けられて前記排気ガスの一部を前記火格子に還流させる構成の還流パイプと、前記排気パイプの前記還流パイプとの分岐点より下流に設けられるオリフィスとを有し、前記排気ガスが前記火格子に供給されることにより前記火格子にて前記バイオマス燃料が不完全燃焼することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、排気パイプの還流パイプとの分岐点の下流側にオリフィスを設けることにより、排気パイプを流通する排気ガスの抵抗が大きくなり、還流パイプに流入する排気ガスを十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】バイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラの構成の概略を例示する断面図
【図２】バイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラの構成の概略を透視的に例示する斜視図
【図３】オリフィスの構成を例示する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラについて、図１〜図３を用いて説明する。
図１はバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラの構成の概略を例示する断面図、図２はバイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラの構成の概略を透視的に例示する斜視図、図３はオリフィスの構成を例示する図である。
【００１０】
バイオマス燃料を用いる旋回流燃焼室ボイラ１は、例えば木質のバイオマス燃料２を火格子３で電気ヒータによる熱風で加熱することにより燃焼させる。燃焼ガスは火格子３の上部に設けられる燃焼室４に導入される。火格子３でのバイオマス燃料２の燃焼は、不完全燃焼するように調整されており、燃焼ガスは主に可燃性ガスであるＣＯガスである。燃焼室４には空気送入器５が設けられており、空気送入器５は燃焼室４に空気を流入させる。流入される空気は旋回されるように流入され、燃焼室４内には空気の旋回流が発生される。燃焼室４に導入された燃焼ガスは、燃焼室４に流入する空気の旋回流と混ざり合い、酸素が供給されることによって完全燃焼する。燃焼室４の上部には熱交換器６が配置され、熱交換器６を流通する高温の排気ガスを介して缶水が加熱される。燃焼室４には排気パイプ７が接続されており、燃焼室４で発生した排気ガスが誘引ファン８を用いて吸引され、排気パイプ７に導入される。排気ガスは排気パイプ７内を矢印９の方向に流通する。燃焼室４は十分に空気が供給されて完全燃焼するため、排気パイプ７に導入される排気ガスはＣＯ２ガスである。さらに、排気パイプ７には還流パイプ１０が接続される。還流パイプ１０は、排気パイプ７が分岐する形で設けられる。排気パイプ７中を流通するＣＯ２ガスは、排気パイプ７内を矢印９方向の下流側に流通するものと、還流パイプ１０内に流通するものに分かれる。還流パイプ１０は火格子３に接続される。還流パイプ１０内を流通するＣＯ２ガスは矢印１１の方向に流通して火格子３に還流する。火格子３では、ＣＯ２が導入されてＯ２濃度が低下することにより、バイオマス燃料２が完全燃焼することが抑制されてバイオマス燃料２を不完全燃焼させ、ＣＯ２ガスの送風による空冷効果と相まって燃焼温度を抑制させる構成である。火格子３でのバイオマス燃料２の燃焼温度は燃焼灰の溶融温度以下に抑制し、例えば８００℃以下に抑制される。
【００１１】
燃焼温度が高くなると、完全燃焼が促進され、燃焼室４にＣＯが導入されなくなり、旋回流燃焼室ボイラの燃焼効率が低下する。さらに、燃焼温度が高くなると火格子３上にバイオマス燃料２に含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属に起因するクリンカが残留しやすくなる。そのため、火格子３にＣＯ２ガスを還流させて燃焼温度を低減させ、不完全燃焼を促進すると共に、クリンカの生成を抑制する必要がある。従って、排気パイプ７中を流通するＣＯ２ガスを十分に還流パイプ１０に導入する必要がある。
【００１２】
本発明の旋回流燃焼室ボイラは、排気パイプ７中を流通するＣＯ２ガスを十分に還流パイプ１０に導入するため、排気パイプ７にオリフィス１２を設けることを特徴とする。オリフィス１２は、排気パイプ７の還流パイプ１０との分岐点より下流側に設ける。つまり、排気パイプ７のＣＯ２ガスの流通方向である矢印９の方向において、誘引ファン８、還流パイプ１０との分岐点、オリフィス１２の順で並ぶ構成である。オリフィス１２は排気パイプ７を設置するフランジ１４に設けても良い。さらに、還流パイプ１０内にダンパ１３を設けても良い。ダンパ１３は還流パイプ１０内を流通するＣＯ２ガスの流通量を自動的に調整することができ、ＣＯ２ガスの流通量が少ないとダンパ１３が開いてＣＯ２ガスの流通を促進し、ＣＯ２ガスの流通量が多すぎると還流パイプ１０の開口面積を縮小する方向に閉じてＣＯ２ガスの流通を抑制する。
【００１３】
図３に示すように、オリフィス１２は、板状の形状で、排気パイプ７を塞ぐように配置される。オリフィス１２には穴１５が形成されており、ＣＯ２ガスは穴１５を通って下流側に流通する。つまり、排気パイプ７を流通するＣＯ２ガスはオリフィス１２によって流通が妨げられ、一部のＣＯ２ガスが穴１５を通って下流側に流通すると共に、還流パイプ１０へＣＯ２ガスが流入することが促進される。なお、還流パイプ１０との分岐点以降の排気パイプ７の径を小さくしても還流パイプ１０へＣＯ２ガスが流入することが促進されるが、排気パイプ７の径を小さくすると排気パイプ７での通風力が低減し、排気パイプ７内ＣＯ２ガスの流通が阻害され燃焼室４方向へ最悪逆流することになり、結果的に還流パイプ１０へ流入するＣＯ２ガスの流通量を大きくすることができないことになる。これに対して、排気パイプ７の還流パイプ１０との分岐点の下流にオリフィス１２を設けることにより、ＣＯ２ガスが排気パイプ７の下流へ流通することに対する抵抗が増大し、還流パイプ１０へ流入するＣＯ２ガスの流通量を大きくすることができ、還流パイプに流入するＣＯ２ガスを十分に確保できる。そのため、火格子３に十分にＣＯ２が供給され、火格子３でのバイオマス燃料２の燃焼温度を抑制でき、クリンカの発生を抑制すると共に、完全燃焼することが抑制されて燃焼室４へのＣＯの供給を十分に確保することができる。還流パイプに流入するＣＯ２ガスの流通量は、排気パイプ７の内径や還流パイプ１０の内径，誘引ファン８の吸引力，火格子３に供給する必要のあるＣＯ２の量等を考慮して、オリフィス１２の配置位置と穴１５の面積によって調整することができる。また、ダンパ１３を備える場合は、ダンパ１３での調整能力も考慮してオリフィス１２の配置位置と穴１５の面積とを決定する。
【００１４】
例えば、排気パイプ７の内径は３５４ｍｍであり、オリフィス１２は排気パイプ７の内径に沿うように配置され、穴１５の直径は１７５ｍｍである。また、オリフィス１２は排気パイプ７を貫通するように設置しても良く、その場合オリフィス１２の直径は排気パイプ７の内径より大きくし３８０ｍｍとすることができる。排気パイプ７の内径からはみ出すオリフィス１２の周囲を排気パイプ７で挟み込むように配置できる。この時、排気パイプ７にフランジ１４を設け、オリフィス１２に突出部１６を設け、突出部１６とフランジ１４とをネジ留め固定することにより、オリフィス１２を排気パイプ７に固定することもできる。
【００１５】
穴１５はオリフィス１２の中心に設けられても良いが、偏芯して設けられても良い。また、穴１５は円形でも良いが、楕円形でも矩形でも良く、形状は任意である。また、穴１５は１つでも良いが、複数の穴で構成されても良い。この場合、複数の穴の面積の合計によりＣＯ２ガスの流通を制御する。また、オリフィス１２は排気パイプ７に直交するように設けられても良いし、傾斜をつけて設けても良い。さらに、穴１５は直径を変更可能な構成であっても良い。この場合、穴１５の直径は手動で調整されても良いが、還流パイプ１０に流量計やＣＯ２濃度の測定器を設け、還流パイプ１０を流通するＣＯ２ガスの流量やＣＯ２濃度に応じて、コンピュータ処理等を行うことにより自動的に調整されても良い。また、排気パイプ７のオリフィス１２より下流にレギュレータをさらに設け、レギュレータの開閉により排気パイプ７を流動するＣＯ２ガスの流量を最適化しても良い。
【符号の説明】
【００１６】
１    旋回流燃焼室ボイラ
２    バイオマス燃料
３    火格子
４    燃焼室
５    空気送入器
６    熱交換器
７    排気パイプ
８    誘引ファン
９    矢印
１０    還流パイプ
１１    矢印
１２    オリフィス
１３    ダンパ
１４    フランジ
１５    穴
１６    突出部
【図１】
2017090010.tif 000003
【図２】
2017090010.tif 000004
【図３】
2017090010.tif 000005