(57)【要約】      （修正有）【課題】化石燃料を完全排除し、ＣＯ２の削減及び燃料費が削減でき、高能力ボイラで、自然環境保護に役立ち、残渣もリサイクルでき、運転操作が簡単で、安全で安心でき、一般的に好まれて普及しやすいボイラ装置を提供する。【解決手段】バイオマス専用エコボイラ装置は、燃焼効果が低減したとき、炉内部の温度センサ−が作動し、自動制御装置の働きによりバ−ナ−による補助燃焼を受け、火吹き竹原理の強制給気口より強制的に強力な給気を受け、排気煙突により吸引し、燃焼炉全体で熱対流を起こし完全燃焼させ、燃焼による温熱の最大効果を引き起こし炉内部の温度を安定させ、スラッジ等の発生をなくし連続完全燃焼させる。これに伴い、発生した残渣をボイラの外部に自動排出できることを可能とした。【選択図】図１
2009121800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物性燃料を全く使わず、リサイクル有機物燃料を専用とした燃料並びに同炭化材等を燃料とするボイラで、同燃料を収納するタンク及びホッパ−を備え、ホッパ−からボイラに燃料を自動供給するスクリュ−コンベア−装置からなり、同炭化材燃料を同時に、若しくは個別に供給でき、エタノ−ル及び食用廃油を燃料とした燃焼補助バ−ナ−を備え自動点火及び自動制御により効果的に継続完全燃焼が出来る蒸気ボイラ及び温水ボイラであり、ＣＯ２の削減による自然環境保護及び燃料費の削減と、安全で安心のバイオマス燃料専用エコボイラ装置。
【請求項２】
角材等原形及び破砕されたバイオマス燃料及び同炭化物は、含水率３０％程度及び含水率１５％程度の燃料を自動制御により、角材等を除き燃料収納タンクからホッパ−に移動し、燃料供給センサ−により、バイオマス燃料、同炭化材をスクリュ−コンベア−で燃焼炉に直接自動供給する自動制御装置による。
バイオマス燃料が燃焼後、炉内部に極少量の灰となり、同灰残渣は自動排除装置により排除する。初期燃焼及び燃焼不備による温度低下が生じたとき、温度センサ−が感知し、エタノ−ル或いは食用廃油を燃料とした、補助点火バ−ナ−により自動点火する装置並びに火吹き竹原理の強制給気口及び排気煙突を具備する全自動燃焼制御装置で請求項１記載のボイラ装置。
【請求項３】
初期燃焼は、エタノ−ルを燃料とする燃焼補助バナ−により、燃焼炉に送り込まれた燃料に点火され燃焼が始まれば、制御を受け炉内部の床面及び壁面より、火吹き竹原理により外部から床面及び壁面から強制給気を受け、排気筒により吸引される。これにより、燃焼炉内部に熱対流を自動的に引き起こし、燃焼炉内部の熱量を最も効果的に高め継続完全燃焼させる。炉内部温度は自動制御により、７００℃〜８００℃に保つことができ、蒸気発生及び温水を発生させる熱交換器を具備し、完全燃焼により効果的に熱交換し、蒸気及び温水が発生できることを特長としたボイラ装置で、熱交換され発生した蒸気及び温水は、温熱利用の用途に応じ放熱器を通じ放熱する。水蒸気は、熱利用された後に温水となり、温水は、ポンプを用いて送られる。温度低下して戻る温水は、リタ−ン水保存タンクに貯湯し加温を繰り返し送り出す方法及び装置で、請求項１及び２のいずれか一つに記載のボイラ装置。
【請求項４】
熱交換器の内部水管及び配管管路内部の加温による水の化学変化を防ぐための軟水器に替え、市販する磁気式水処理装置により温水及び蒸気の原水が、磁気式水処理装置を通過することにより水に磁気佩びさせ、水が加温による化学変化を少なくし、酸化鉄は二酸化鉄となり、管路鉄部の錆付着及びスケ−ル防除及び防止の水処理方法、磁気式装置並びに自然放熱器及び温風器を具備し、請求項１〜３のいずれか一つに記載のボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、バイオマス燃料専用ボイラによるもので、角は、投入工より投入し、角材以外は燃料補給から補助燃焼及び残渣排除に至るまで自動制御装置からなり、ＣＯ２が削減でき燃料費削減できる、蒸気ボイラ並びに温水ボイラ及びにセンサ−付きの他、自動制御式蒸気並びに温水発生熱交換器、循環装置及び放熱器と発生蒸気直接利用の殺菌の他、排気による温風暖房器利用ボイラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のボイラの熱源は、Ａ重油並びに灯油及びガス又は電気を主体とし、蒸気並びに温水ボイラ及び温風ボイラを中心に、蒸気及び温水利用をし、暖房或いは、蒸し及び殺菌等を行なってきた。
当該発明の属する分野にある従来の技術を記載します。
【特許文献１】  特開２００７−１０７７５７号公報
【特許文献２】  特開２００５−２６５３００号公報
【特許文献３】  特開２００５−２６５２９９号公報
【特許文献４】  特開２００５−２６５２９８号公報
【特許文献５】  特開２００５−２６５２９７号公報
【特許文献６】  特開２００５−１９５２３７号公報
【特許文献７】  特開平０６−０１１１０１号公報
【０００３】  しかし、鉱物性燃料を熱源とする場合、運転操作は安全と簡便性はあるが、避けられない問題の、ＣＯ２排出による環境汚染及び燃費の高額負担が解決できないため、鉱物性燃料以外の燃料を求めた。しかしながら、加温装置で水を加温し常時蒸気化し、或いは温水若しくは温風の発生源となる燃焼炉内部温度を安定させ、継続完全燃焼させるための工夫を繰り返し試みたが困難を極め、特にオガ粉、木材、同系チップ材及び同炭化材等々は、１００％の燃焼ができず時間経過とともにその燃焼効果は激減してしまい、やがて燃焼炉内部にスケ−ルが付着し、燃焼時にスラッジが発生し燃焼が中断してしまった。【０００４】  なお、一般的に有機材料が燃焼した場合、燃料となる材の含水率及び土等の不純物の影響を受け、炉内部にスケ−ルの発生及びスラッジが発生し燃焼を妨げる。その残渣排除は連続燃焼途中では不可能で、その発生を防ぐ手段の解決が出来ず、連続運転中に燃焼炉内部の残渣処理は困難を極め解決手段もなく、有機物燃焼ボイラの完成に至らず業界では多くが中途で断念し今日に至った。燃焼炉は、酸素供給できるものの、燃焼炉内部の温度が高温のためその装置の破損も激しく、燃焼促進備品の設置も困難をきたし、燃料のオガ粉、木材、同質系チップ材及び同炭化材の炭粉材を連続完全燃焼させ、連続して最大カロリ−を引き出すための工夫が難しく、燃焼炉内にスラッジの発生ならびにスケ−ルの付着及びスラッジを含む木灰等残渣を燃焼炉から排出処理に欠点があり、これらを解決する決定的条件を見つけ出せなかった。
【発明の開示】
【課題が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、このような従来の問題点並びに鉱物性燃料によるＣＯ２の削減及び燃料費の削減を図るため特に鉱物性燃料を排除し、バイオマス燃料の完全燃焼させ、生ゴミ炭化材並びに建築廃材等及び農産物廃棄物を応用し燃料となり、煤煙、悪臭の排出をなくし、ボイラ装置の安全性の確保並びにダイオキシン及びＣＯ２の削減を図り自然環境保護に役立ち、燃料費の削減ができ、これからの農業の温室栽培等にも好まれて広く普及でき、バイオマス燃料専用エコボイラの場合、処分対象の残渣である灰も酸性土壌の中和剤及び益肥としてリサイクル使用でき、廃棄物処理の心配もなく安全で安心して使い易いボイラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  解決しようとする問題点は、燃焼効果を上げ如何なる燃料も完全燃焼させることにあり、初期燃焼は補助燃料に、エタノ−ル及び食用廃油を燃料に用いた補助バ−ナ−により、燃料に点火し高温で連続完全燃焼できる自動制御式ボイラ装置で、バイオマス燃料の木材、同質系チップ材並びに同炭化材及び有機物、同炭化材を主燃料とし、角材以外の燃料をそれぞれの保存タンクに保存し、自動制御によりホッパ−で受け、スクリュ−コンベア−により燃焼炉へ直接供給する自動制御装置からなり、火吹き竹原理により強制給気を行う完全燃焼ボイラである。このため、ＣＯ２の削減及び燃料費削減の蒸気利用ボイラ並びに温水ボイラで、センサ−付き自制御式蒸気並びに温水循環装置及び放熱器と、殺菌等の蒸気直接利用を目的とし、従来の課題が解決できた。
【発明の効果】
【０００７】  なお、燃焼効果を上げ如何なる燃料も完全燃焼させることにあり、蒸気発生及び水の加温目的を達成するために、センサ−設置によりバイオマス燃料となる角材、同系チップ材、同炭化材を角材を除き同時にスクリュ−コンベア−により燃焼炉に直接自動供給でき、スラッジの発生をなくすことにあるため、二重燃焼炉内部に設置された補助燃焼装置及び炉内部の床面、壁面に設置した火吹き竹原理による加圧式強制給気口設置により燃焼温度を一気に上昇させ、排気煙突により吸引し燃焼炉全体で完全燃焼させることで、燃焼炉内部の温度を７００℃〜８００℃に継続し保ち、スケ−ルの付着及びスラッジの発生が防止でき、蒸気及び温水を連続して発生させることを手段とし、これらに加え全てを自動制御方式にすることにより解決でき、更に、排気は有害物質が含まれないことから、排気筒にサイクロン装置を設置することにより温熱２次利用を行う温風吹き出し口が設置できる構造を具備した多種類及び多用途のバイオマス燃料専用エコボイラの製造を可能とした。
【０００８】  しかしながら、燃焼時に燃焼効果を最も上げ熱量を最大限確保するためバイオマス燃料の含水率は３０％程度を好み、同炭化材燃料の含水率は１５％程度を好み水分中の酸素を取り込んで良好な燃焼を継続し、高カロリ−エネルギ−を発生することが出来る。ところが、含水率は前記を超えることもあるが、燃焼を続けることにより燃焼炉内部の温度が高まり安定し、燃焼炉内部の温度が著しく低下することはない。混入された不良燃料の供給を受けた燃焼炉は、そのとき、燃焼炉内部の温度は一時的に３００℃〜５００℃程度に低下することもあり、燃焼炉内部温度が低下した場合、瞬時にして自動制御による補助燃焼バ−ナ−の作動及び火吹き竹原理による強制給気の働きにより高温で継続燃焼が始まり、自動的に燃焼炉の温度は上昇し７００℃〜８００℃で、連続完全燃焼させボイラの熱効率を上げることができた。
【０００９】  以上、発明したバイオマス燃料専用エコボイラによれば、請求項１記載の発明では鉱物性燃料の排除により、ＣＯ２が削減でき燃料費の削減を図ることができる自動制御による燃料供給方式により、現代社会で最も要求される条件について最大限効果をもたらし、幅広く活用でき、一般的に好まれ広く普及し易いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１０】  図１は、本発明装置によりバイオマス燃料及び同炭化材を、それぞれの保存タンクに保存される。タンクに保存された燃料は、自動制御を受けホッパ−に移動する。ホッパ−に入った燃料は、燃焼炉に直接供給するにあたり、燃焼炉内センサ−及びインバ−タ−を連結させ、スクリュ−の回転を変動させ、燃料を自動供給し熱量の増減を計ることができ、木質系チップ材、同炭化材は、自由に混合しそれぞれを補給できる。燃料供給路は、燃焼炉内部の高熱が進入しないため、サイクロン熱遮蔽板が設置され、燃料供給路上部には水冷式燃料定量供給装置により更に熱を遮断している。しかしながら、燃料供給路に高温異常が発生し燃料に点火するような場合、異常感知センサ−により警報装置器が作動し、自動で燃料供給が停止され、燃料に引火しないよう水冷式燃料定量装置による燃料供給並びに熱交換器及び温熱利用、同リタ−ン水の実施方法を示した全体図である。
【実施例２】
【００１１】  本発明の実施例２は、ボイラ燃焼炉の断面構造は、鉄部給気槽及びキャスタ−部の二重構造からなり、断面構造は二層で構成され、下部に残渣処理装置があり残渣排除用の残渣排除溝及びスクリュ−コンベア−を設置し、燃焼床面部及び燃焼炉壁面部が二重構造になり、空気層が設けられ、火吹き竹方式の強制給気口を設け、上部に熱交換器が設置され、熱交換器排気部にサイクロン熱遮蔽装置を用いた排気煙突口を備える。炉内キャスタ−部に設置された熱気流通路及び熱対流による気流発生部に分かれ、熱交換器の下部及に水溜り釜を設け、図７による下部釜及び上部釜の中間に熱交換用水管を縦に設置し、上方部に蒸気溜まり及び温水溜まり釜を設け自動制御により送りだされる。
ボイラ外部からの水導入管管路及び蒸気及び温水のリタ−ン管路に磁気式水処理装置を配備し、配管管路内部の防錆およびスケ−リング防除のため、市販の磁気式水処理装置を具備する。
【実施例３】
【００１２】  本発明の実施例１及び２を完全に満足させる。しかしながら、炉内部には自動制御により、エタノ−ル及び食用廃油を燃料とした点火バ−ナ−で捕助燃焼を行ない、火吹き竹原理の強制給気を受けることができ完全燃焼する。
循環管路内は、更に念を入れ錆処理及びスケ−ル除去処理のメンテナンス用に、管路内検査用テレビカメラ並びに高圧洗浄用ノズルの侵入口５０Ａ及び排除物排出口及びドレンコック５０Ａ以上を非常時対応用にＳＵＳ材を用いた配管を具備する。
【実施例４】
【００１３】  そこで、エネルギ−として放熱利用し温度が低下した蒸気及び温水はリタ−ンし、ボイラ側面の温水一時保存タンクに保存し、効率よく短時間に加温でき水の温度を一定化させ効率を上げる。配管系等は、修理に必用とする止水用ボ−ルバルブ及び温水を移動させるための脱着可能なラインポンプ及び放熱器からなる。
【実施例５】
【００１４】  本発明によるボイラの始動は、操作盤の作動スイッチをＯＮにすることで、自動的に点火し燃焼が開始される。そのとき燃料供給自動制御装置が作動し、ホッパ−から供給される。外部から搬入されたバイオマス燃料を保存ホッパ−から図１、図３、図４によるスクリュ−コンベア−により図２のボイラ燃焼炉に直に送り込み、図１の点火バ−ナ−により効果的に高温で燃焼させる。そこで、蒸気と加温された温水が制御装置の設定温度に到達することにより、自動的にラインポンプが作動し、蒸気利用及び暖房利用目的の温水が循環し放熱器により放熱され、放熱が終わった蒸気又は温水がリタ−ンし、図１の温水リタ−ンタンクに入り込み、また、加温され繰り返えし送り出される。
【実施例６】
【００１５】  このような、前記バイオマス燃料系チップ材燃料及び同炭化材燃料による本発明のバイオマス燃料専用エコボイラの、図示を省略したバイオマス燃料専用点火バ−ナ−及び強制給気により不完全燃焼による不備を防止し、完全燃焼による連続運転を継続させ安定した蒸気または温水を供給する。
【実施例７】
【００１６】  図３は、燃焼し木灰となった残渣を、自動制御により排除される灰が排除溝に落下する働きにより燃焼炉から排出し、更にスクリュ−コンベア−によってボイラ本体から外部に放出される。残渣木灰は、リサイクルに用いられ酸性土壌の中和剤及び益肥としても役立ち産業廃棄物は排出されない。
【実施例８】
【００１７】  炉内部の温度上昇により、図９は、上段の釜内部に設置されている蒸気及び温水溜まりの水タンク並びに縦に配置した水管５０Ａ及び最上部に設置された蒸気及び温水溜まりに、温水が蒸気となり、蒸気は加圧蒸気となり送られ、温水は循環ラインポンプで送り出され、放熱器により放熱させ温熱をそれぞれの用途の利用に供する。
【実施例９】
【００１８】  燃焼炉を休止するための消火手段は、操作盤のスイッチをＯＦにすることで、給気及び燃料の供給が止まり自動停止し鎮火する。鎮火した後の次回の点火は残渣があっても通常に点火作動でき自動運転できる。
【実施例１０】
【００１９】  本発明のバイオマス燃料専用エコボイラは、岩綿材を用いて缶体を保護及び保温し、外部化粧は焼付け塗装を施した鉄板を用いてラッキング仕上げした。容姿は四角形と丸縦型合成ボイラ若しくは化粧なしのシルバ−コ−ト塗装仕上げによる。
【実施例１１】
【００２０】  又、請求項２では、燃料供給をスクリュ−コンベア−により自動供給し、バイオマス燃料及び同炭化材燃料の含水分３０％程度は、強制的に酸素供給をすることで燃焼効果を上げ火力を増し完全燃焼させ、カロリ−を高めるメリットが生ずる。本ボイラの点火及び消火は自動制御装置によるもので、スイッチをＯＮにすることで効果的に作動し、すべて自動制御方式による人件費の削減を計ることができ、燃焼に不備が生じた場合、遠隔操作可能な状態で、警報と共に赤色灯が回転表示し警報装置が作動し自動停止する。
【実施例１２】
【００２１】  さらに、請求項２記載の発明では、バイオマス燃料系チップ材、同炭化材はそれぞれの燃料が燃焼した後に出る残渣である木灰の排除及び燃焼に不備が生じた場合の処置で、温度センサ−が感知し、補助点火バ−ナ−が自動的に点火し燃焼不備の解除を図ることができ、自動制御装置の働きにより効果的に連続燃焼させる。
【実施例１３】
【００２２】  なお、請求項３記載の発明では、供給された燃料が最大のカロリ−を放出するため火吹き竹原理の強制給気により完全燃焼燃焼を引き起こし、燃焼炉内部の温度を７００℃から８００℃に上昇させ安定、継続した燃焼を保ち、循環ポンプにより送られてくる水を効率よく加温するため、温熱利用しリタ−ンされた水は一時保存タンクに保存され、再度ボイラに送り込まれ加温水管内部で効率よく無駄なく加温された温水は、自動制御により蒸気の発生及び温水を発生し循環を繰り返えし、温熱利用に供することができる。
【実施例１４】
【００２３】  又、請求項４記載の発明では、水の成分からなるスケ−リング防除のため加温する水に磁気を佩びさせ、水に化学変化を起こし赤錆を二酸化鉄とし黒錆に変化させ、カルシウム成分等によるスケ−ルの防除にあたり、一般的な軟水器の使用を避け機器類の損傷を免れ、ランニングコスト削減の効果を上げる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本バイオマス専用エコボイラにより発生した水蒸気は、圧力容器等による殺菌消毒及び暖房設備に広く利用でき、温水は、主として農業ハウス栽培並びに公衆浴場及びロ−ドヒ−テング等大型暖房施設に格好なボイラであり、安全で安心できる設備の簡便さ並びに自然環境保護及び燃料費削減に役立たせることができ、社会貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本ボイラ装置の全体図を示す。
【図２】  燃焼炉平面詳細図で、角材等燃料投入口及び完全燃焼方法を示す。
【図３】  残渣排除槽平面詳細図で残渣排除方法を示す。
【図４】  燃料投入口を正面から見たボイラ装置立面図である。
【図５】  燃料ホッパ−から燃焼炉上部にスクリュ−コンベア−で送られる平面及び熱交換器及び煙突が配置された燃料供給方法を示す。
【図６】  燃焼炉並びに熱交換器の蒸気、温水発生及び燃料供給方法を示す。
【図７】  熱交換器の水管及び熱通過路の方法を示す。
【図８】  熱交換器の上部、下部の蒸気並びに温水釜及び下部水釜による熱交換方法を示す。
【図９】  熱交換器の熱利用方法を示す。
【図１０】  燃焼炉内部の確認方法を示す。
【符号の説明】
１・・・燃焼炉
２・・・熱交換器
３・・・燃料ホッパ−
４・・・エタノ−ル燃料タンク
５・・・食用廃油燃料タンク
６・・・スクリュ−コンベア−
７・・・燃料定量供給装置（水冷ジャケット付）
８・・・燃焼バ−ナ−
９・・・温水送水管
１０・・・ラインポンプ
１１・・・温水リタ−ンタンク
１２・・・煙突
１３・・・操作盤及び制御盤
１４・・・煙突補強アングル
１５・・・強制給気口
１６・・・耐火煉瓦・キャスタ−
１７・・・給気用空気槽
１８・・・残渣排除スクリュ−コンベア−
１９・・・架台Ｈ型鋼
２０・・・燃料投入口扉
２１・・・燃焼確認窓
２２・・・熱交換水管
２３・・・熱通過路
２４・・・給水溜まりタンク
２５・・・給気用圧力ファン
２６・・・蒸気、温水溜まりタンク
２７・・・灰（残渣）排除スリット
【図１】
2009121800.tif 000003
【図２】
2009121800.tif 000004
【図３】
2009121800.tif 000005
【図４】
2009121800.tif 000006
【図５】
2009121800.tif 000007
【図６】
2009121800.tif 000008
【図７】
2009121800.tif 000009
【図８】
2009121800.tif 000010
【図９】
2009121800.tif 000011
【図１０】
2009121800.tif 000012