JP5774879B2 - 炉床構造及び燃焼炉 - Google Patents

Description

本発明は、例えば木質チップ及び木質ペレットのような有機可燃物の燃焼に好適な炉床構造及びそれを備えた燃焼炉に関する。

従来より、ボイラ等の熱源として、木質チップや木質ペレット等のバイオマス燃料を燃焼する燃焼炉が用いられている。このような燃焼炉として、下段の円筒状の１次燃焼室と、上段の円筒状の２次燃焼室とを連通し、各燃焼室に外周の接線方向から燃焼空気を供給し、第１及び第２燃焼室内に燃焼空気の旋回流を形成するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

この燃焼炉は、第１燃焼室の側面から投入されたバイオマス燃料を第１燃焼室の底部に支持し、バイオマス燃料の燃焼に伴って生成された燃焼ガスを、燃焼空気の旋回流で１次燃焼室から２次燃焼室に送る過程で酸化させて完全燃焼させるように構成されている。１次燃焼室の底部には、バイオマス燃料を支持する受け網が設けられており、バイオマス燃料の燃焼に伴って生成される灰を、受け網を透過させて下方に集めることができる。

特許第３０８１６１２号明細書

バイオマス燃料は、種々の不燃物が含まれるので、燃焼に伴って生成される灰の量が多い。したがって、上記従来の燃焼炉は、第１燃焼室の底部に設けられた受け網が灰で目詰まりしやすく、灰が第１燃焼室の底部に蓄積されやすいという問題がある。すなわち、上記従来の燃焼炉は、バイオマス燃料の燃焼に伴って生成される灰を定期的に除去する必要があり、灰の除去作業のために燃焼を中断する必要がある。よって、上記従来の燃焼炉は、バイオマス燃料を継続して燃焼させることが困難であるという問題がある。

そこで、本発明の課題は、バイオマス燃料等の有機可燃物を含む燃料を燃焼させるに伴って生じる灰を、燃焼を継続しながら効果的に排出できて、連続運転が可能な炉床構造及び燃焼炉を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の炉床構造は、
有機可燃物を含む燃料を供給する供給手段と
上記供給手段を取り囲んで配置され、上記供給手段から供給された燃料と、この燃料の燃焼に伴って生成された固形物を受けると共に、燃焼空気の吹出口を有する受容手段と、
上記受容手段に駆動力を伝達して受容手段を回転駆動する駆動力伝達手段と、
上記駆動力伝達手段の外縁部に連結され、上記受容手段と共通の回転軸回りに駆動され、上記固形物を集める収集手段と、
上記収集手段の駆動経路に形成され、上記固形物を排出する排出口と
を備える。

上記構成によれば、有機可燃物を含む燃料が供給手段で供給され、この供給手段から供給された燃料と、この燃料の燃焼に伴って生成された固形物が、供給手段を取り囲んで配置された受容手段で受けられる。この受容手段の吹出口から吹き出された燃焼空気により、受容手段に受けられた燃料が燃焼する。また、受容手段が駆動力伝達手段で回転駆動されると共に、吹出口から吹き出される燃焼空気の風力により、固形物が受容手段の外側に導かれる。この固形物は、上記駆動力伝達手段の外縁部に連結されて受容手段と共通の回転軸回りに駆動される収集手段により集められる。この収集手段で集められた固形物は、収集手段の駆動経路に形成された排出口から排出される。このように、有機可燃物を含んで燃焼に伴って灰や不燃物が多く生じる燃料を、燃焼空気の効果的な供給により効率的に燃焼させることができると共に、灰や不燃物を含む固形物を、燃料の燃焼を継続しながら効果的に集めて排出することができる。したがって、この炉床構造を備えた燃焼炉は、有機可燃物を含んだ燃料を継続して燃焼させる連続運転が可能となる。

一実施形態の炉床構造は、上記受容手段は、上記供給手段に挿通される円筒部と、この円筒部に向かって傾斜した擂鉢状の受容面を有し、この受容面の少なくとも外径部に上記吹出口が形成されている。

上記実施形態によれば、受容手段の円筒部を挿通する供給手段から供給された燃料が、受容面に受け取られ、この受容面に受け取られた燃料が、吹出口から吹き出された燃焼空気によって効率的に燃焼する。また、燃料の燃焼に伴って生成された固形物が、上記受容面の外径部に形成された吹出口から吹き出された燃焼空気の風力により、効果的に外径側に移動させられる。したがって、燃料を効率的に燃焼できると共に、灰や不燃物等の固形物を、燃焼を継続しながら効果的に排出することができる。

一実施形態の炉床構造は、上記供給手段と上記受容手段の円筒部との間に、燃焼空気を供給する第２の吹出口が形成されている。

上記実施形態によれば、供給手段から供給された燃料に燃焼空気を効果的に供給できて、燃料を効率的に燃焼させることができる。

一実施形態の炉床構造は、上記駆動力伝達手段は、上記受容手段が載置される環状部材と、この環状部材の上記受容手段が載置される側と反対側に設けられたラックとを有する。

上記実施形態によれば、環状部材に受容手段が載置された状態で、この環状部材のラックにピニオンを介して駆動力が入力されることにより、環状部材が中心軸周りに回転駆動され、これにより、受容手段を回転駆動することができる。

一実施形態の炉床構造は、上記駆動力伝達手段の環状部材は、上記受容手段が載置される側の面が、上記燃料及び／又は固形物を受容する第２の受容面として機能する。

上記実施形態によれば、駆動力伝達手段の環状部材の受容手段が載置される面が、この受容手段や供給手段から燃料及び／又は固形物を受け取ることにより、燃料の燃焼を促進できると共に、燃料の燃焼に伴って生じる灰や不燃物等の固形物を、排出口から排出されるまでの間に保持して固形物の排出負荷を緩衝することができる。

一実施形態の炉床構造は、上記受容手段の吹出口に燃焼空気を供給する空気室を備え、
上記空気室を区画する壁部材の上端に、上記駆動力伝達手段が回動自在に支持されている。

上記実施形態によれば、受容手段の吹出口に燃焼空気を供給する空気室の壁部材の上端に、駆動動力伝達手段が回動自在に支持されるので、この駆動動力伝達手段の上に受容手段を載置することにより、この受容手段の下方に空気室を配置でき、したがって、炉床構造の小型化を図ることができる。

一実施形態の炉床構造は、上記収集手段は、上記駆動力伝達手段の外縁部に径方向外側に延出して固定された揺動軸と、この揺動軸に揺動自在に取り付けられた板状体とを含む。

上記実施形態によれば、駆動力伝達手段に固定された揺動軸に取り付けられた板状体が、上記揺動軸回りに揺動自在の状態で、上記駆動力伝達手段の中心軸回りに回転駆動される。これにより、板状体と、板状体が固形物を収集する面との間に固形物の噛み込みが生じることを防止できる。

一実施形態の炉床構造は、平面視において受容手段の外径側に位置すると共に底面に上記排出口が設けられた環状の溝を備え、
上記溝内に上記収集手段が嵌合した状態で、上記溝に沿って上記収集手段が駆動されるように形成されている。

上記実施形態によれば、受容手段の外径側の溝内に、燃料の燃焼に伴って生成された固形物が集まる。この溝内に嵌合した収集手段が溝に沿って駆動されることにより、上記固形物を溝の底面の排出口から効率的に排出することができる。

本発明の燃焼炉は、上記炉床構造が設けられた燃焼室を備える。

上記構成によれば、燃焼室に、有機可燃物を含む燃料が供給手段で供給され、この供給手段から供給された燃料と、この燃料の燃焼に伴って生成された固形物が受容手段に受けられ、この受容手段の吹出口から吹き出された燃焼空気で燃料が効率的に燃焼する。また、駆動力伝達手段で回転駆動される受容手段の動作と、吹出口から吹き出される燃焼空気の風力により、固形物が受容手段の外側に導かれ、収集手段で集められて、排出口から排出される。こうして、この燃焼炉は、有機可燃物を含んで燃焼に伴って灰や不燃物が多く生じる燃料を、効率的に燃焼させることができると共に、灰や不燃物を含む固形物を、燃料の燃焼を継続しながら効果的に集めて排出することができる。したがって、例えばバイオマス燃料等の有機可燃物を含む燃料を、継続して燃焼させる連続運転が可能な燃焼炉が得られる。

一実施形態の燃焼炉は、上記燃料は、農業系材料、水産系材料、畜産系材料、食品系材料、木質系材料、及び、樹脂系材料のうちの少なくとも１つを含む。

上記実施形態によれば、農業系材料、水産系材料、畜産系材料、食品系材料、木質系材料、樹脂系材料、及び、有機汚泥のうちの少なくとも１つを含む燃料は、燃焼に伴って灰や不燃物等の固形物が残留しやすいが、本実施形態の燃焼炉の炉床構造により、燃料の燃焼を継続しながら効果的に固形物を外部に排出できる。したがって、燃料を継続して燃焼させる連続運転が可能な燃焼炉が得られる。ここで、農業系材料には、例えば、農産物の余剰作物、伐採された雑草又は雑木、籾殻等の各種穀物殻、やしがら、バカス、ジャトロバ、綿茎等の作物茎葉、収穫残渣、及び、ビニールハウスや畦シート等の農業用廃材等が該当する。また、水産系材料には、ホタテウロ、イカゴロ、ヒトデ、水産加工残渣、付着物、及び、魚網やフロート等の水産業用廃材が該当する。また、畜産系材料には、例えば、畜産糞、獣肉残渣、獣骨、及び、蹄角等が該当する。また、食品系材料には、おから、酒粕、ビール粕、みかん皮等の果物の搾りかす、食品加工残渣、調理屑、食べ残し、及び、賞味期限切れ食品等が該当する。また、木質系材料には、材木端材、剪定屑、間伐材、及び、建築廃材等が該当する。また、樹脂系材料には、プラスチック屑やゴム屑等が該当する。

一実施形態の燃焼炉は、上記燃料は、木質チップ、木質ペレット、石炭、ＲＰＦ、ＲＤＦ、プラスチック屑、ゴム屑、及び、有機汚泥のうちの少なくとも１つを含む。

上記実施形態によれば、木質チップ、木質ペレット、石炭、ＲＰＦ（Refuse
Paper ＆ Plastic Fuel；廃紙及び廃プラスチック燃料）、ＲＤＦ（Refuse Derived Fuel；廃棄物固形燃料）、プラスチック屑、ゴム屑、及び、有機汚泥のうちの少なくとも１つを含む燃料を、効率的に燃焼させることができると共に、これらを燃焼させるに伴って生じた灰や不燃物を、燃焼を継続させながら効果的に収集して排出することができる。したがって、上記燃料を効率的に燃焼させ、かつ、継続運転が可能な燃焼炉が得られる。なお、有機汚泥には、下水汚泥、製紙スラッジ、及び、ビルピット汚泥等が該当する。

本発明の第１実施形態の燃焼炉を模式的に示す断面図である。 第１実施形態の燃焼炉の炉床構造を示す断面図である。 第１実施形態の燃焼炉に接続された燃料ホッパを模式的に示す断面図である。 第１実施形態の燃焼炉の炉床構造を示す平面図である。 第１実施形態の炉床構造の一部を拡大して示す部分断面図である。 第２実施形態の燃焼炉の炉床構造を示す断面図である。 第２実施形態の炉床構造の一部を拡大して示す部分断面図である。 第３実施形態の燃焼炉の炉床構造を示す断面図である。 第３実施形態の炉床構造の一部を拡大して示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の燃焼炉を模式的に示す断面図である。この燃焼炉１は、有機可燃物である木質チップを燃料とし、ボイラ等の熱機器の熱源として使用される。この燃焼炉１は、円筒形状の上部ケーシング２内に、断熱材を用いて形成された円筒形状の内壁３を有し、この内壁３内に円筒形状の燃焼室４を形成すると共に、上部ケーシング２と内壁３の間に円筒環状の上部空気室５を形成している。円筒形状の燃焼室４の底部には、燃焼室４に燃料を供給すると共に、燃料の燃焼に伴って生成される固形物としての灰と不燃物を外部に排出する炉床構造Ｈ１が設けられている。

上部ケーシング２は、側面の上部に、平面視において側面の接線方向に延在する燃焼空気の導入口２ａを有し、この導入口２ａに図示しないブロワで燃焼空気が矢印Ａ１で示すように導かれ、円筒環状の上部空気室５に燃焼空気が旋回状に流れるように構成されている。内壁３には、燃焼室４の下部に燃焼空気を供給する第１側面給気孔３ａが設けられている。この第１側面給気孔３ａは、内壁３の周方向に等間隔をおいて形成されており、後述する炉床構造Ｈ１の受皿７の受容面吹出口７３と第２の底部吹出口７６との協働により、燃焼室４の下部に燃焼空気の旋回流を形成する。また、内壁の高さ方向の中央から上方寄りの位置に、燃焼室４に燃焼空気を供給する第２の側面吸気孔３ｂが設けられている。この第２側面給気孔３ｂは、内壁３の周方向に等間隔をおいて形成されており、燃焼室４の下部で形成されて上昇する燃焼空気に、さらに旋回状の燃焼空気を追加する。これにより、燃焼室４の高さ方向の中央部から上部にわたって燃焼空気の旋回流を安定して形成する。燃焼室４の上部には、紙面の奥側に延在して燃焼室４の燃焼ガスを導出する熱風ダクト４１が連なっている。この熱風ダクト４１は、図示しない熱交換器に連なって燃焼ガスと熱交換を行うように構成してもよく、あるいは、さらに燃焼空気が供給される第２の燃焼室に連なるように構成することができる。

燃焼室４の底部に設けられた炉床構造Ｈ１は、供給手段としてのスクリューコンベヤ６と、受容手段としての受皿７と、駆動力伝達手段としての環状受皿８と、収集手段としてのスクレーパ９と、環状溝１０と、排出管１１と、空気室１４，１５で大略構成されている。

図２は、炉床構造Ｈ１を拡大して示す断面図であり、炉床構造Ｈ１は、上部ケーシング２の下端に固定された下部ケーシング１３内に構成部品が収容されている。下部ケーシング１３は、有底円筒形状のケーシング本体１３ａと、このケーシング本体１３ａの上端に連なるフランジ１３ｂと、ケーシング本体１３ａの底面に設けられて燃焼空気が供給される空気供給口１３ｃを有する。ケーシング１３内に、空気供給口１３ｃを通して供給された燃焼空気が流入する第１下部空気室１４と、第１下部空気室１４から燃焼空気が流入して受皿７の受容面吹出口７３と底部中央吹出口７６に燃焼空気を供給する第２下部空気室１５を有する。第１下部空気室１４は、ケーシング本体１３ａの底面に立設された筒状の第１側壁２８と、第１側壁２８の上端に固定された円盤状の仕切板２７とで画定されている。第２下部空気室１５は、上記仕切板２７と、この仕切板２７上に立設された筒状の第２側壁２５と、この第２側壁２５の上に転動体２６を介して載置された環状受皿８及び受皿７とで画定されている。仕切板２７には、第１下部空気室１４から第２下部空気室１５へ燃焼空気を供給する流通孔２７ａが、円盤状の仕切板２７と同心の円上に配列されている。第１及び第２下部空気室１４，１５は、中心にスクリューコンベヤ６の供給コンベヤ６２が貫通している。上記受皿７と、環状受皿８と、供給コンベヤ６２と、第１及び第２下部空気室１４，１５と、第１及び第２側壁２８，２５は、中心軸が一致するように配設されている。下部ケーシング１３内には、第２側壁２５の上端縁と略同じ高さに、ケーシング本体１３ａの側壁部分の内周面に沿って樋状部材が固定されており、この樋状部材の内側に環状溝１０が形成されている。環状溝１０には、ケーシング１３の外部に延出された排出管１１が連通しており、環状溝１０の底面に、排出管１１に連なる排出口としての開口１１ａが形成されている。排出管１１には、ロータリバルブ１２が介設されている。

スクリューコンベヤ６は、燃料ホッパ２１側から燃料を運搬する運搬コンベヤ６１と、運搬コンベヤ６１に連なって燃焼室４の底部に燃料を供給する供給コンベヤ６２とで構成されている。運搬コンベヤ６１は、筒状のケーシング６１ａと、ケーシング６１ａと同軸に配置された駆動軸６１ｂと、駆動軸６１ｂの外周に固定されたスクリュー６１ｃと、駆動軸６１ｂに連結された駆動モータ６３で構成されている。また、供給コンベヤ６２は、筒状のケーシング６２ａと、ケーシング６２ａと同軸に配置された駆動軸６２ｂと、駆動軸６２ｂの外周に固定されたスクリュー６２ｃと、駆動軸６２ｂに連結された駆動モータ６４で構成されている。

図３は、燃焼炉１に接続された燃料ホッパ２１を模式的に示す断面図である。燃料ホッパ２１は、燃料の木質チップ２０を貯留し、燃焼状態に応じた量の木質チップ２０を燃焼炉１に供給するものであり、木質チップ２０の集塊化を防止するために木質チップ２０を攪拌する攪拌羽根２２が内蔵されている。燃料ホッパ２１の下端には、木質チップを切り出して燃焼炉１に向けて排出する切り出しスクリュー２３が設けられている。切り出しスクリュー２３は、燃料ホッパ２１の下端に設けられ、上部が燃料ホッパ２１の内側に開放して水平方向に延在する筒状のケーシング２３ａと、ケーシング２３ａと同心軸上に配置された駆動軸２３ｂと、駆動軸２３ｂの外周に固定されたスクリュー２３ｃを有する。切り出しスクリュー２３は、駆動軸２３ｂに連結された駆動モータ２５で回転駆動され、燃料ホッパ２１からの燃料の切り出し動作を行う。切り出しスクリュー２３の切り出し方向の先端は、鉛直に延在してロータリバルブ２６が介設された接続管２７の上端に接続され、この接続管２７の下端は、運搬コンベヤ６１に接続されている。攪拌羽根２２は、燃料ホッパ２１の高さ方向の中央より下方側に、切り出しスクリュー２３と平行に回転自在に取り付けられている。攪拌羽根２２は、燃料ホッパ２１の側壁に回動可能に支持された駆動軸２２ａと、駆動軸２２ａに固定された羽根本体２２ｂとを有する。攪拌羽根２２の駆動軸２２ｂの一端にはプーリ２２ｃが固定されており、切り出しスクリュー２３の駆動軸２３ｂに固定されたプーリ２３ｄとの間に巻回されたベルト２４を介して、攪拌羽根２２の駆動軸２２ａに回転力が伝達される。すなわち、切り出しスクリュー２３に連結された駆動モータ２５により、切り出しスクリュー２３と攪拌羽根２２とを駆動するように構成されている。

図４は、炉床構造Ｈ１を示す平面図であり、図５は、炉床構造Ｈ１の上部の半径部分を詳細に示す部分断面図である。

図４及び５に示すように、受皿７は、供給コンベヤ６２に挿通される円筒部７２と、この円筒部７２に向かって傾斜した擂鉢状の受容面７１で形成される。受皿７の受容面７１には、貫通孔で形成され、第２下部空気室１５から供給された燃焼空気を吹き出す受容面吹出口７３が概ね全面に形成されている。なお、本実施例の燃焼炉１は、木質チップを燃料とするため、受容面吹出口７３を受容面７１の略全面に形成したが、燃料がＲＰＦ等のようにプラスチック等の可融物を含む場合は、受容面吹出口７３を受容面７１の外径部のみに形成し、受容面７１の内径部は無孔にするのが好ましい。これにより、燃料に含まれる可融物を、受容面７１の内径部に溜めて効果的に燃焼を促進することができる。受皿７の円筒部７２の内周面と、供給コンベヤ６２のケーシング６２ａの外周面との間には、第２下部空気室１５に連通する隙間が設けられており、この隙間が底部中央吹出口７６を構成している。底部中央吹出口７６は、第２下部空気室１５から導かれた燃焼空気を、燃焼室４の底面の中央に供給することにより、空気燃料比を増大させて燃料の燃焼を促進する。また、供給コンベヤ６２から吐出された直後の燃料に燃焼空気を供給して、燃料の燃焼を促進する。なお、受皿７の下側面には、環状受皿８と嵌合する環状の突起を設けてもよい。

環状受皿８は、上側面で受皿７を支持すると共に外縁部でスクレーパ９を支持した状態で、下側面に回転駆動力が入力される。環状受皿８は、平面視において供給コンベヤ６２及び受皿８と同心の環状をなし、上側面が平坦に形成された環状受皿本体８１と、環状受皿本体８１の下側面に環状に配列されたラック８２と、環状受皿本体８１の上側面の外縁に沿って形成されて上側面の平坦部分よりも上方に突出した外縁突起８４を有する。環状受皿本体８１の外周面には、スクレーパ９の揺動軸９１が螺着されるネジ孔が周方向に等間隔をおいて設けられている。環状受皿本体８１の下側面には、転動体２６を保持する保持器８３が固定されている。転動体２６は、鋼製の玉で形成されており、第２側壁２５の上端部に形成された軌道面と、保持器８３の軌道面との間に収容されている。これら保持器８３と転動体２６と第２側壁２５の上端部でベアリングを構成している。環状受皿本体８１の下側面に設けられたラック８２は、下部ケーシング１３の外部に配置された駆動モータ３１で回転駆動されるピニオン３０に噛合している。上記駆動モータ３１の回転力がピニオン３０を介してラック８２に伝達され、環状受皿８が回転駆動されるようになっている。

スクレーパ９は、上記環状受皿８の環状受皿本体８１の外周面に螺着されて環状受皿本体８１の径方向に延出する揺動軸９１と、この揺動軸９１に揺動自在に取り付けられた板状のスクレーパ本体９２を有する。スクレーパ９は、平面視において環状受皿８の外径側に位置する環状溝１０内に嵌合した状態で、環状受皿８が回転駆動されるに伴い、環状溝１０に沿って駆動される。これにより、環状溝１０内に存在する灰や不燃物等の固形物がスクレーパ９で移動させられて、環状溝１０の底面の開口１１ａから排出管１１に導かれるようになっている。なお、収集手段としてのスクレーパ９は、スクレーパ本体９２を揺動軸９１に揺動自在に取り付けて形成したが、環状受皿本体８１に板状体を固定して収集手段を形成してもよい。

上記構成の燃焼炉１は、次のように動作する。

まず、燃料ホッパ２１を起動し、燃料としての木質チップを攪拌羽根２２で攪拌しながら排出管のロータリバルブ２３を作動させ、燃料ホッパ２１から所定量の木質チップを運搬コンベヤ６１に供給する。燃料ホッパ２１の起動と共にスクリューコンベヤ６を起動し、ロータリバルブ２３から供給された木質チップを、運搬コンベヤ６１と供給コンベヤ６２で搬送する。供給コンベヤ２で搬送された木質チップは、燃焼室４の底部の中心に位置する供給コンベヤ２の先端の開口から排出され、燃焼室４内に供給される。供給コンベヤ２から排出された木質チップは、受皿７の受容面７１に受け取られる。燃焼室４への木質チップの供給を開始すると共に、図示しない着火装置を作動させ、木質チップに着火する。なお、着火装置は、受皿７の受容面７１に向けて灯油等の液体燃料を噴射する噴霧器と、噴霧器から噴射された液体燃料に着火するスパークプラグを有するものを用いることができる。

着火装置で木質チップに着火すると、燃焼室４への燃焼空気の供給を開始すると共に、炉床構造Ｈ１を起動する。すなわち、図示しないブロワを起動し、矢印Ａ１で示すように導入口２ａから上部空気室５に燃焼空気を供給すると共に、矢印Ａ１１で示すように空気供給口１３ｃから第１下部空気室１４に燃焼空気を供給する。また、駆動モータ３１を起動して環状受皿８を回転駆動し、これにより、受皿７を回転駆動すると共に、スクレーパ９を環状溝１０に沿って駆動する。

ブロワの動作により上部空気室５に供給された燃焼空気は、空気室５内を旋回状に流れ、第１側面給気孔３ａと第２側面給気孔３ｂから燃焼室４内に旋回状に吹き出されて燃焼室４内に燃焼空気の旋回流を形成する。また、空気供給口１３ｃを通して第１下部空気室１４に供給された燃焼空気は、矢印Ａ１２で示すように仕切板２７の流通孔２７ａを通して第２下部空気室１５に流入する。第２下部空気室１５に流入した燃焼空気は、受皿７の受容面吹出口７３を通って、矢印Ａ１３で示すように燃焼室４の受容面７１上に供給される。また、第２下部空気室１５の燃焼空気は、底部中央吹出口７６を通って、矢印Ａ１４で示すように燃焼室４の底部の中央に供給される。このように、受容面７１に存在する燃料に向かって、受容面吹出口７３及び底部中央吹出口７６から燃焼空気が吹き出されることにより、木質チップの燃料が効果的に燃焼する。

木質チップの燃料が燃焼室４の底部で燃焼すると、燃焼ガスが生成されると共に灰が生成され、灰と、木質チップに混入していた不燃物が、受皿７の受容面７１上に残留する。燃焼ガスは、第１側面給気孔３ａから吹き出した燃焼空気と混合され、矢印Ｆ１で示すように旋回状に流れて上昇し、さらに、第２側面給気孔３ｂから吹き出した燃焼空気と混合され、矢印Ｆ２で示すように旋回状に流れて上昇する。上記第１，第２側面給気孔３ａ，３ｂから供給された燃焼空気により、燃焼ガスに含まれる未燃成分が燃焼する。燃焼室４の上部に達した燃焼ガスは、熱風ダクト４１に流入し、熱交換器や第２の燃焼室等で所望の用途に用いられる。

受皿７の受容面７１上に残留した灰と不燃物を含む固形物と、燃焼途中の燃料が、受容面吹出口７３からの燃焼空気の風力と、受皿７の回転動作により、外径側に移動して環状受皿本体８１の上側面に受け取られる。燃焼途中の燃料は、環状受皿本体８１の上側面で燃焼し、灰等の固形物が残留する。受皿７から送られた固形物と、環状受皿本体８１上で燃料の燃焼により生成された固形物が、環状受皿本体８１の回転力と燃焼空気の風力により、さらに外径側に移動して環状溝１０に落下する。環状溝１０に落下した固形物は、環状溝１０に沿って駆動されるスクレーパ９により環状溝１０内を移動させられ、開口１１ａから排出管１１に導かれる。排出管１１に導かれた固形物は、ロータリバルブ１２を通して燃焼炉１の外部に排出される。

一方、受皿７の受容面７１上には、着火して燃焼が続いている燃料が、円筒部７２の周囲の凹部に保持される。したがって、供給コンベヤ６２による燃料の供給が停止されて燃焼炉１の燃焼動作を中断しても、受皿７に種火を残留させることができ、これにより、燃焼炉１の燃焼動作を迅速に再開することができる。

このようにして、木質チップの燃焼に伴って生成される固形物が、炉床構造Ｈ１により、燃焼を中断することなく燃焼炉１の外部に排出される。したがって、本実施形態の燃焼炉１は、灰や不燃物等の固形物が燃焼炉４の下部に蓄積することがなく、その結果、木質チップを継続して燃焼させる連続運転が可能となる。

第１実施形態の燃焼炉は、受皿７の受容面７１が擂鉢状の形状を有するので、例えば間伐材を破砕してなる木質チップや、木質材料を成型してなる木質ペレットのように、不燃物の含有量が比較的少ない燃料を用いるのが好ましい。

図６は、第２実施形態の燃焼炉が備える炉床構造Ｈ２を示す断面図であり、図７は、第２実施形態の炉床構造Ｈ２の部分断面図である。

第２実施形態の燃焼炉は、炉床構造Ｈ２以外の構成部分は第１実施形態と略同一である。第２実施形態の炉床構造Ｈ２は、受皿１０７の形状が、第１実施形態の炉床構造Ｈ１と異なる。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態の炉床構造Ｈ２は、受皿１０７が、平坦な断面を有する円盤状の受容面１７１と、受容面１７１と同心軸を有して受容面１７１の平面と直交する方向に延在する円筒部１７２で形成される。受皿１０７の受容面１７１には、燃焼空気を吹き出す複数の受容面吹出口１７３が設けられている。

第２実施形態の燃焼炉が動作すると、供給コンベヤ６２の先端から吐出された燃料が炉床構造Ｈ２の回転する受皿１０７上に受け取られ、この受皿１０７上の燃料は、底部中央吹出口７６及び受容面吹出口１７３から吹き出される燃焼空気により燃焼が促進される。受皿１０７の回転と燃焼空気の風力により、燃料の燃焼に伴って生じた灰等の固形物と燃焼中の燃料が外径側に送られ、環状受皿８の環状受皿本体８１の上側面に受け取られる。受皿１０７から送られた固形物と、環状受皿本体８１上で燃料の燃焼により生成された固形物が、環状受皿本体８１の回転力と燃焼空気の風力により、環状受皿本体８１の上側面から環状溝１０に落下し、スクレーパ９で移動させられて排出管１１を通して排出される。

第２実施形態の燃焼炉によれば、円盤状の受容面１７１を有する受皿１０７を備えた炉床構造Ｈ２により、燃料の燃焼を継続させながら、燃料に伴って生じる灰等の固形物を迅速に排出することができる。本実施形態の燃料としては、不燃物の含有量の少ない木質チップ及び木質ペレットや、不燃物の含有量が比較的少ないＲＰＦを燃料に用いるのが好ましい。

図８は、第３実施形態の燃焼炉が備える炉床構造Ｈ３を示す断面図であり、図９は、第３実施形態の炉床構造Ｈ３の部分断面図である。

第３実施形態の燃焼炉は、炉床構造Ｈ３以外の構成部分は第１実施形態と略同一である。第３実施形態の炉床構造Ｈ３は、受皿２０７の形状が、第１実施形態の炉床構造Ｈ１と異なる。第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、第３実施形態の炉床構造Ｈ３は、受皿２０７が、ハの字断面を有する円錐台形状の受容面２７１と、受容面２７１と同心軸を有して受容面２７１の内側に延在する円筒部２７２で形成される。受皿２０７の受容面２７１には、燃焼空気を吹き出す複数の受容面吹出口２７３が設けられている。

第３実施形態の燃焼炉が動作すると、供給コンベヤ６２の先端から吐出された燃料が炉床構造Ｈ３の回転する受皿２０７上に受け取られ、この受皿２０７上の燃料は、底部中央吹出口７６及び受容面吹出口２７３から吹き出される燃焼空気により燃焼が促進される。受皿２０７が回転駆動されていると共に、受皿２０７の受容面２７１が円錐台形状をなして下方に傾斜していること、及び、底部中央吹出口７６と受容面吹出口２７３から吹き出される燃焼空気の風力により、燃料の燃焼に伴って生じた灰や不燃物等の固形物と、燃焼中の燃料が外径側に送られ、環状受皿８の環状受皿本体８１の上側面に受け取られる。受皿２０７から送られた固形物と、環状受皿本体８１上で燃料の燃焼により生成された固形物が、環状受皿本体８１の回転力と燃焼空気の風力により、環状受皿本体８１の上側面から環状溝１０に落下し、スクレーパ９で移動させられて排出管１１を通して排出される。

第３実施形態の燃焼炉によれば、円錐台形状の受容面２７１を有する受皿２０７を備えた炉床構造Ｈ３により、燃料の燃焼を継続させながら、燃料に伴って生じる灰や不燃物等の固形物を迅速に排出することができる。本実施形態の燃料としては、不燃物の含有量が比較的多い農業廃棄物の破砕物や、建築廃材の破砕物が好ましい。また、ＲＰＦや、不燃物の含有量が比較的多いＲＤＦを燃料に用いるのが好ましい。特に、燃料が、比重が２以上の不燃物を含む場合、例えば、金属や砂等の不燃物を含む場合に、円錐台形状の受容面２７１によって不燃物を効果的に環状溝１０に落下させ、燃焼室４から迅速に排出することができる。

上記各実施形態において、下側面のラック８２がピニオン３０で駆動される環状受皿８は、上側面で固形物を支持するように形成されたが、固形物を支持することなく受皿７及びスクレーパ９を駆動する機能のみを有してもよい。

また、本実施形態の燃焼炉１は、燃料として木質チップを燃焼させたが、木質チップ以外の木質ペレットや、紙や建築廃材等の木質系材料、プラスチック屑やゴム屑等の樹脂系材料、及び、木質系材料と樹脂系材料を混合成型してなるＲＰＦ等の有機可燃物を含む燃料を燃焼させてもよい。また、本発明の燃焼炉は、やしがら、防除雑草、バカス、ジャトロバ、綿茎、ホタテウロ、イカゴロ、ヒトデ、畜産糞、獣肉残渣、果物の搾りかす、食品加工残渣等の農水産系材料や畜産系材料や食品系材料を含む燃料を燃焼させてもよい。また、下水汚泥等の有機汚泥や、有機汚泥と木質系材料及び／又は樹脂系材料を混合成型してなるＲＤＦ等の有機可燃物を含む燃料を燃焼させてもよい。また、系材料を含む燃料に限らず、バイオマス燃料や、石炭等のように灰を生じる燃料の単体又は混合物であってもよい。これらの燃料は、燃焼に伴って比較的多くの灰や不燃物が生じるが、本発明の炉床構造を適用することにより、燃料の燃焼を継続しながら灰や不燃物等の固形物を収集して排出することができ、したがって、燃焼炉の連続運転が可能となる。

また、本実施形態の燃焼炉は、炉床構造Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を円筒形状の燃焼室４に適用したが、本発明の炉床機構は他の形態の燃焼室にも適用できる。

１ 燃焼炉
４ 燃焼室
６ スクリューコンベヤ
７ 受皿
８ 環状受皿
９ スクレーパ
１１ａ 排出口
８２ 環状受皿のラック
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 炉床構造

Claims (11)

1. 燃焼空気の旋回流が形成される燃焼室の底部に設けられる炉床構造であって、
   有機可燃物を含む燃料を供給する供給手段と
   上記供給手段を取り囲んで配置され、上記供給手段から供給された燃料と、この燃料の燃焼に伴って生成された固形物を受けると共に、燃焼空気の吹出口を有する受容手段と、
   上記受容手段に駆動力を伝達して受容手段を回転駆動する駆動力伝達手段と、
   上記駆動力伝達手段の外縁部に連結され、上記受容手段と共通の回転軸回りに駆動され、上記固形物を集める収集手段と、
   上記収集手段の駆動経路に形成され、上記固形物を排出する排出口と
   を備える炉床構造。
2. 請求項１に記載の炉床構造において、
   上記受容手段は、上記供給手段に挿通される円筒部と、この円筒部に向かって傾斜した擂鉢状の受容面を有し、この受容面の少なくとも外径部に上記吹出口が形成されていることを特徴とする炉床構造。
3. 請求項２に記載の炉床構造において、
   上記供給手段と上記受容手段の円筒部との間に、燃焼空気を供給する第２の吹出口が形成されていることを特徴とする炉床構造。
4. 請求項１に記載の炉床構造において、
   上記駆動力伝達手段は、上記受容手段が載置される環状部材と、この環状部材の上記受容手段が載置される側と反対側に設けられたラックとを有することを特徴とする炉床構造。
5. 請求項４に記載の炉床構造において、
   上記駆動力伝達手段の環状部材は、上記受容手段が載置される側の面が、上記燃料及び／又は固形物を受容する第２の受容面として機能することを特徴とする炉床構造。
6. 請求項１に記載の炉床構造において、
   上記受容手段の吹出口に燃焼空気を供給する空気室を備え、
   上記空気室を区画する壁部材の上端に、上記駆動力伝達手段が回動自在に支持されていることを特徴とする炉床構造。
7. 請求項１に記載の炉床構造において、
   上記収集手段は、上記駆動力伝達手段の外縁部に径方向外側に延出して固定された揺動軸と、この揺動軸に揺動自在に取り付けられた板状体とを含むことを特徴とする炉床構造。
8. 請求項１に記載の炉床構造において、
   平面視において受容手段の外径側に位置すると共に底面に上記排出口が設けられた環状の溝を備え、
   上記溝内に上記収集手段が嵌合した状態で、上記溝に沿って上記収集手段が駆動されるように形成されていることを特徴とする炉床構造。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の炉床構造が設けられた燃焼室を備える燃焼炉。
10. 請求項９に記載の燃焼炉において、
    上記燃料は、農業系材料、水産系材料、畜産系材料、食品系材料、木質系材料、及び、樹脂系材料のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする燃焼炉。
11. 請求項９に記載の燃焼炉において、
    上記燃料は、木質チップ、木質ペレット、石炭、ＲＰＦ、ＲＤＦ、プラスチック屑、ゴム屑、及び、有機汚泥のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする燃焼炉。

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