(57)【要約】【課題】灰を冷却した後のハンドリング性を向上させつつ、防火、防爆対策に優れた灰冷却装置を提供する。【解決手段】バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体２から燃焼灰を取り出す灰排出部３と、該灰排出部３から排出される燃焼灰を堆積し収容するコンテナ容器６と、該コンテナ容器６をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器６内の燃焼灰の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽７と、を備えた灰冷却装置１とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体から燃焼灰を取り出す灰排出部と、
該灰排出部から排出される燃焼灰を堆積し収容するコンテナ容器と、
該コンテナ容器をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器内の燃焼灰の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽と、を備えたことを特徴とする灰冷却装置。
【請求項２】
前記灰排出部と前記冷却水槽との間に、前記燃焼炉本体から排出される高温の灰の粗熱を除去するための予備冷却部を設けてなる請求項１記載の灰冷却装置。
【請求項３】
前記冷却水槽には、該冷却水槽内に貯水された冷却水を熱交換器を介して循環させる循環路を配設してなる請求項１又は２のいずれかに記載の灰冷却装置。
【請求項４】
前記冷却水槽は、該冷却水槽にコンテナ容器を収容した後、水密状又は気密状に閉鎖できるよう、シール構造を施した開閉扉と、該開閉扉と筐体とを繋ぐヒンジ部と、前記開閉扉で筐体を閉鎖したときの複数のロック機構とを備えてなる請求項１乃至３のいずれかに記載の灰冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスガス燃焼炉などの燃焼設備から大量に排出される高温の灰を冷却し、防火や防爆に寄与するための灰冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木くず、ウッドチップ、もみ殻ブリケットなど植物系の残渣物をバイオマス原料とし、これを燃焼させてバイオマスガスを発生させ、このバイオマスガスを工業的なエンジン、ボイラー又は発電機などの燃料用の混合気等となるように活用するバイオマス燃焼炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、燃焼炉本体と、空気供給手段と、ガス排出部と、灰排出部とを有するバイオマスガス燃焼炉において、灰排出部が、多孔状筒と、繰出バルブと、該繰出バルブの正転・逆転を切り換える回転指示部とを有し、前記ガス排出部を多孔状筒の周囲に設けたことを特徴とするものである。これにより、燃焼灰が繰出バルブから順次繰り出されて機外に排出できるようになり、生成されたバイオマスガスに粉状の灰が混入することがなく、清浄度の高いバイオマスガスを生成できるといった作用・効果がある。一方、繰出バルブから繰り出された灰は、管路を介して水槽にそのまま排出され、灰は水に浸漬されることで冷却処理され、防火や防爆に寄与することになる。
【０００４】
しかし、上記特許文献１のバイオマス燃焼炉にあっては、繰出バルブから繰り出された灰が水にそのまま浸漬されるものであるから、冷却後の灰は水を多量に含んだ高水分の汚泥状となり、ハンドリングが悪く、灰の搬送及び灰の再処理にコストがかかる問題があった。
【０００５】
上記問題を解決するため灰を水にそのまま浸漬するのではなく、灰を間接的に冷却する装置もある。例えば、特許文献２の灰冷却装置は、冷却胴（ホッパー）の中に灰を堆積させて、当該灰が排出される間に冷却媒体と熱交換させて燃焼設備から排出される灰を冷却する灰冷却装置において、胴内部に灰冷却用伝熱管を配管すると共に複数個の空気ノズルを配置し、当該灰のレベル位置（堆積高さ）を一定の高さに自動制御する制御手段を設けたものである。
【０００６】
上記構成により、灰の冷却効果が向上するとともに、空気ノズルからパルスエアー等のエアーを噴出させているので、胴内での灰のブリッジや滞留を防ぐことができる。また、大容量で排出されるサイクロン灰、ベッド灰及びその他の灰を簡単で確実に冷却することができ、しかも設備コストの低減を飛躍的に図ることができるという作用・効果がある。
【０００７】
一方、特許文献３の灰輸送管は、二重管により形成され、内管内を高温のガスと灰が流れ、外管と内管の間に冷却水が流れる外部冷却方式の灰輸送管において、上記内管の内側に配設され内管の内面を覆うように連接された複数個の耐摩耗材短管、および同短管と上記内管の間に充填された充填材を備えたものである。
【０００８】
上記構成により、内管の内面には短管が連接されて配設され、この短管は耐摩耗材により形成されているため、内管の高温灰による摩耗は防止され、従来の灰輸送管に比べて耐久性の大幅向上が可能となるという作用・効果がある。
【０００９】
上記特許文献２及び特許文献３の灰の冷却構造は、高温の灰が通過する通路と冷却用の冷却水が通過する通路とが隔離されていて、灰と水とが接触しないようなドライ仕様となっているから、灰を冷却した後のハンドリング性は向上するものの、燃焼炉の火災や爆発を防ぐために、さらなる防火、防爆対策が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５９−１３３５３４号公報
【特許文献２】特開平７−２６９８３９号公報
【特許文献３】特開平１０−３１８４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題点にかんがみ、灰を冷却した後のハンドリング性を向上させつつ、防火、防爆対策に優れた灰冷却装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明は、バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体から燃焼灰を取り出す灰排出部と、該灰排出部から排出される燃焼灰を堆積し収容するコンテナ容器と、該コンテナ容器をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器内の燃焼灰の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽とを備える、という技術的手段を講じた。
【００１３】
また、請求項２記載の発明では、前記灰排出部と前記冷却水槽との間に、前記燃焼炉本体から排出される高温の灰の粗熱を除去するための予備冷却部を設けるとよい。
【００１４】
そして、請求項３記載の発明では、前記冷却水槽に、該冷却水槽内に貯水された冷却水を熱交換器を介して循環させる循環路を配設するものとした。
【００１５】
請求項４記載の発明では、前記冷却水槽が、該冷却水槽にコンテナ容器を収容した後、水密状又は気密状に閉鎖できるよう、シール構造を施した開閉扉と、該開閉扉と筐体とを繋ぐヒンジ部と、前記開閉扉で筐体を閉鎖したときの複数のロック機構とを備える構成とした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体から燃焼灰を取り出す灰排出部と、該灰排出部から排出される燃焼灰を堆積し収容するコンテナ容器と、該コンテナ容器をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器内の燃焼灰の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽と、を備えたので、
灰と水とが接触しないようなドライ仕様となっていて、灰を冷却した後のハンドリング性が向上するとともに、不活性ガスによるガス置換により防火、防爆対策に優れた灰冷却装置を提供することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の灰冷却装置の全体を示す概略縦断面図である。
【図２】灰冷却装置の別の実施例を示す概略縦断面図である。
【図３】灰冷却装置の循環系統を示す図である。
【図４】コンテナを水槽へ搬入・搬出する際の工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の灰冷却装置の全体を示す概略縦断面図であり、図２は別の実施例を示す概略縦断面図であり、図３は循環系統を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、灰冷却装置１は、バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体２から燃焼灰（以下、単に「灰」という。）を取り出す排出部となるスクリューコンベア３と、該スクリューコンベア３からの灰を一時貯留するために二重のロックバルブ４ａ，４ｂ間に介在させた一時貯留ホッパ５と、該一時貯留ホッパ５から排出される灰を堆積し収容するコンテナ容器６と、該コンテナ容器６をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器６の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽７とから主要部が構成される。
【００２０】
前記スクリューコンベア３は、駆動軸３ａに螺旋羽根３ｂを軸装して構成され、前記回転軸３ｂに直結したギアモータ３ｃを駆動することにより灰を移送することができる構成である。前記一時貯留ホッパ５と前記コンテナ容器６を収容する冷却水槽７との間は連通管８が接続されており、該連通管８によって前記スクリューコンベア３、一時貯留ホッパ５及び冷却水槽７間の経路が気密に保たれており、燃焼炉本体２から排出された灰が空気に全く触れることなく、前記冷却水槽７内のコンテナ容器６に収容することができる。
【００２１】
前記コンテナ容器６は、上面が灰の入口部６ａとして開口される一方、四方と底面６ｂとが閉鎖されて灰を収容することができる（図１参照）。そして、側壁には、灰のレベル位置（堆積高さ）を検知するレベルセンサ９を設けて、堆積高さを一定高さとなるよう制御することができる。また、コンテナ容器６内壁には、不活性ガス（例えば、窒素（Ｎ２））を噴射することのできるガスノズル１０が設けられ、コンテナ容器６内の灰に窒素ガスを噴霧することで、ガス置換により酸素が排除されて、防火及び防爆が効果的に行われるようになる。
【００２２】
コンテナ容器６の底面６ｂには、該容器６を冷却水槽７に搬入又は搬出することができるように、フォークリフトの爪を差し込むことのできるフォーク差し込み口６ｃ，６ｃを設けるとよい。この他の変形例として、例えば、底面６ｂにキャスター又は車輪を設け、容器６を自走させて人力により容器６を冷却水槽７に搬入又は搬出することも可能である。該容器６の大きさであるが、特に限定されることはないが、例えば、高さ１．５ｍ×幅１．５ｍ×奥行１．５ｍ程度の１トン容量のコンテナ容器６が採用され得る（フォークリフトで持ち上げ可能なもの。）。
【００２３】
前記冷却水槽７は、前記コンテナ容器６をすっぽり覆うよう、例えば、高さ１．８ｍ×幅１．８ｍ×奥行１．８ｍ程度の大きさに形成された６面体となし、該６面体の各面の接続部は気密性及び水密性に形成されていて密閉構造となっている（図１参照）。そして、冷却水槽４は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、シール構造７ａを施した気密性及び水密性の高い開閉扉７ｂと、該開閉扉７ａと筐体７ｃとを繋（つな）ぐヒンジ部７ｄと、前記開閉扉７ａで筐体７ｃを閉鎖したときの気密性及び水密性を強固に保持するための複数のロック機構７ｅとを備え、冷却水槽４にコンテナ容器６を収容した後、閉鎖できる構成となっている。このような開閉扉構造に限定することなく、冷却水槽７の上面部７ｆ（図１参照）を開放できる構造にし、該冷却水槽７の上面部７ｆからコンテナ容器を収容した後に上面部７ｆを閉鎖してもよい。
【００２４】
冷却水槽７には、冷却水を給水するための給水ノズル１１と、開閉弁１２と、冷却水を排水するための排水ドレン１３と、給水のレベル位置（水位高さ）を検知するレベルセンサ１４とを設けて、冷却水槽７内の水位高さを一定高さとなるよう制御することができる。
【００２５】
図２は別の実施例を示す概略縦断面図であり、前記一時貯留ホッパ５と、前記コンテナ容器６を冷却する冷却水槽７との間に、さらに、予備冷却装置を備えた実施例であり、その余の構成は図１と同様である。
【００２６】
図２を参照すると、前記一時貯留ホッパ５と冷却水槽７との間には、予備冷却部１５が設けられている。この予備冷却部１５は、一時貯留ホッパ５から排出される灰を傾斜上方に移送するスクリューコンベア１６と、該スクリューコンベア１６のコンベア樋１６ａを水循環路で覆った水循環ジャケット１７とを備えて構成され、一時貯留ホッパから排出された灰をスクリューコンベア１６により搬送する間に冷却が行われるものである。
【００２７】
前記スクリューコンベア１６は、コンベア樋１６ａ内に螺旋羽根１６ｂを軸装した駆動軸１６ｃを回転可能に収容し、該駆動軸１６ｃに直結したギアモータ１６ｄを駆動することにより、灰を移送することができる。水循環ジャケット１７は、コンベア樋１６ａの周面全てを覆うように形成されていて、冷却水入口１７ａから冷却水を供給し、冷却水出口１７ｂから排水することで、スクリューコンベア１６により搬送する間に灰の冷却が行われることになる。
【００２８】
図３は灰冷却装置の冷却水などの循環系統を示す図である。図３を参照して循環系統の配管について説明する。
【００２９】
前記冷却水槽７への給水系統は、水タンク１８と、ポンプ１９と、主給水管路２０と、操作弁２１とにより形成され、前記水タンク１８に貯水された水を吸い上げて前記給水ノズル１１から冷却水槽７へ給水できるようになっている。また、冷却水槽７の上面部７ｆには、霧状の水滴を噴霧する噴霧ノズル２４が設けられ、連通管８からコンテナ容器６に灰を収容する際の塵埃の飛散を防止することができる。そして、この噴霧ノズルには、主給水管路２０から分岐した副給水管路２２及び操作弁２３を介して水タンク１８から給水されることになる。
【００３０】
前記コンテナ容器６のガスノズル１０へのガスの供給系統は、ガスタンク２５と、操作弁２６と、供給管２７と、圧力計２８とにより形成され、前記ガスタンク２５に貯留されたガスをガスノズル１０からコンテナ容器６内に噴射できるようになっている。ガスノズル１０からコンテナ容器６内に噴射されたガスは、コンテナ容器６の入口部６ａから流出し、冷却水槽７の空間部７ｇに充満することとなる。そして、連通管８に設けたエア流出口８ａから機外に排出されるようになる。
【００３１】
さらに、図３を参照して冷却水槽７に貯留された冷却水の循環系統について説明する。冷却水槽７内の冷却水は、コンテナ容器６を冷却した後は昇温するため、冷却水槽７内の冷却水を循環する循環路２９を設けるとともに、該循環路２９に熱交換器３０を配設して冷却するのが好ましい。熱交換器３０の前段の循環路２９には循環ポンプ３１、フィルタ３２を順次配設するとともに、熱交換器３０の後段には復水路３３を配設して冷却水を返還するとよい。
【００３２】
次に、以上のように構成された灰冷却装置１の作用を説明する。
【００３３】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、まず、作業者は冷却水槽７のロック機構７ｅを解錠するとともに、開閉扉７ｂの把手７ｈを手で持って入口部７ｉを開口する。そして、フォークリフト３４により空のコンテナ容器６を冷却水槽７の入口部７ｉから搬入して冷却水槽７内に収容する。このコンテナ容器６の搬入の際には、フォークリフト３４に限定されることはなく、例えば、図４（ｃ）に示すように、ローラコンベア３５を利用して手作業にてコンテナ容器６を冷却水槽７に収容してもよい。冷却水槽７にコンテナ容器６を収容した後は、開閉扉７ｂを閉じるとともに開閉扉ロック機構７ｅを施錠して気密性及び水密性を保持する。
【００３４】
そして、図３に示すように、ポンプ１９，操作弁２１，開閉弁１２を作動して、水位がレベルセンサ１４に達するまで冷却水槽７に貯水を行う。同時に、操作弁２６を作動して、ガスタンク２５に貯留された不活性ガスをガスノズル１０から噴射してコンテナ容器６内に充満させておく。
【００３５】
次に、図１に示すように、スクリューコンベア３のギアモータ３ｃを駆動して燃焼炉本体２から排出される高温の灰を一時貯留ホッパ５に移送するとともに、ロックバルブ４を開弁して連通管８から灰をコンテナ容器６に徐徐に投入していく。コンテナ容器６に投入される灰は高温ではあるが、冷却水槽７の水によって冷却されるとともに、コンテナ容器６への不活性ガスの封入により酸素の排除が行われていて、防爆や防火の危険性はなくなる。しかも、コンテナ容器６を介しての冷却であるから、灰と水とが接触しないようなドライ仕様となっていて、灰を冷却した後のハンドリング性が向上する。
【００３６】
灰のレベル位置（堆積高さ）がレベルセンサ９に達すると、ロックバルブ４を閉弁させるとともに、スクリューコンベア３のギアモータ３ｃを停止させて灰のコンテナ容器６への投入を停止する。同時に、操作弁２６を作動して、不活性ガスの噴射も停止し、排水ドレン１３からは、冷却水槽７の水の排水を行う。
【００３７】
冷却水槽７内の水の排水が完了したら、図４の（ｂ），（ｃ）に示すように、各種の搬送機械により冷却水槽７からコンテナ容器６ごと灰を取出し、灰は再利用に供される。灰の再利用先としては、例えば、水浄化施設用の活性炭フィルターの原料とすることが考えられる。
【００３８】
さらに、図２に示すように、灰冷却装置1として、一時貯留ホッパ５と冷却水槽７との間に、予備冷却部１５を設けると、燃焼炉本体２から排出される高温の灰の粗熱を除去する効果があり、コンテナ容器６での冷却効果がより向上することとなる。
【００３９】
図１又は図２のいずれの構成であっても、前記連通管８から灰をコンテナ容器６に投入する際には、操作弁２３を作動して、噴霧ノズル２４から霧状の水滴を噴霧するのがよい。これにより、冷却水槽７の空間部７ｇへの塵埃の飛散を防止し、衛生的な作業が可能となる。
【００４０】
そして、図３に示すように、冷却水槽７内の水を、熱交換器３０を介して循環させると、昇温した冷却水を一定温度に冷却することができる。
【００４１】
以上のように本発明の灰冷却装置１は、バイオマスガス燃焼炉の燃焼炉本体２から燃焼灰を取り出す灰排出部３と、該灰排出部３から排出される燃焼灰を堆積し収容するコンテナ容器６と、該コンテナ容器６をすっぽり覆うように気密に収容してコンテナ容器６内の燃焼灰の冷却と不活性ガスによるガス置換とを行う冷却水槽７と、を備えたので、灰と水とが接触しないようなドライ仕様となっていて、灰を冷却した後のハンドリング性が向上するとともに、不活性ガスによるガス置換により防火、防爆対策に優れた灰冷却装置を提供することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
バイオマスガス燃焼炉などの燃焼設備から大量に排出される高温の灰を冷却するための灰冷却装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    灰冷却装置
２    燃焼炉本体
３    スクリューコンベア
４    ロックバルブ
５    一時貯留ホッパ
６    コンテナ容器
７    冷却水槽
８    連通管
９    レベルセンサ
１０    ガスノズル
１１    給水ノズル
１２    開閉弁
１３    排水ドレン
１４    レベルセンサ
１５    予備冷却部
１６    スクリューコンベア
１７    水循環ジャケット
１８    水タンク
１９    ポンプ
２０    主給水管
２１    操作弁
２２    副給水管
２３    操作弁
２４    噴霧ノズル
２５    ガスタンク
２６    操作弁
２７    供給管
２８    圧力計
２９    循環路
３０    熱交換器
３１    循環ポンプ
３２    フィルタ
３３    復水路
３４    フォークリフト
３５    ローラコンベア
【図１】
2017155949.tif 000003
【図２】
2017155949.tif 000004
【図３】
2017155949.tif 000005
【図４】
2017155949.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月24日(2016.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２９１１５５号公報
【特許文献２】特開平７−２６９８３９号公報
【特許文献３】特開平１０−３１８４８３号公報