JPH0145522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は木質系粉粒状物類を燃料とする熱風発
生装置に関するものである。

石油資源の枯渇に伴う高油価対策として、代替
エネルギーへの転換がさかんになりつつあり、そ
の代替エネルギーのひとつとして未利用木質資源
が注目を集めている。この未利用木質資源には樹
皮（バーク）、チツプ、製材屑、おが屑、モミ殻、
麦わら、間伐材、廃船、建設廃材や木製廃家具等
の廃木材などがあり、有効発熱量が4500〜
5000Kcalとからなり高く、資源が豊富で入手が
容易かつ安価であり、かつ硫黄分などが少なく公
害を起しにくいことなどのメリツトがあるため、
燃料化の機運が高まつている。

しかし、この種木質資源は、一般に吸湿性から
表面および組織中に水分を多量に含んだ状態のも
のが多いこと、形状が粉粒状および小片状である
ため、目詰りによる自己消火が生じやすく従つ
て、一括投入による処理が難いこと、さらに残灰
による目詰りによつて自己消火が生じやすいこと
などから、この種木質系廃棄物を簡単にしかも効
率よく燃焼してエネルギーを取出すことのできる
機器がないという問題があつた。

この対策として、空気の流れをよくするためお
よび灰の目詰りを防止するため、樹皮や製材屑、
間伐材などをいつたん完全乾燥し粉砕した上で所
定形状のペレツトに加工し、燃料とする方法も検
討されているが、乾燥、高圧高温成形などの煩雑
な工程とかなり大掛りの設備を要するためコスト
が高くなり、実用性に乏しいという不具合があつ
た。

本発明は前記のような事情から研究を重ねて創
案されたもので、その基本的な目的は、水分を多
量に含む各種木質系廃棄物類をことさらペレツト
化処理する要なく単に一括投入するだけでこれを
安定して連続的に燃焼させ、クリーンエネルギー
として供給することのできる構造簡単な熱風発生
装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、原料中
の水分を蒸気として直接取出し、これを利用して
燃焼効率を高めると共に一括投入された資料量の
低減時に一時的に発生する大量の未燃ガスを外部
に放出することなく円滑に完全燃焼させることの
できる上記熱風発生装置を提供することにある。

この目的を達成するため本発明は基本的に内熱
乾留によるガス化−ガス燃焼方式を採用し、しか
も粉粒状形態という燃料特性に基因する炭化物や
灰分の機器への目詰りおよび燃焼エア供給の不十
分さによる黒煙や未燃ガスの臭気などの不安定現
象の発生を内燃部の特殊構造により解決し、さら
に、この構造と貯槽内の特殊構造との組合せによ
り、含水資料から生ずる水分の有効利用と、作業
終了時における未燃ガスによる黒煙発生防止を図
るようにしたものである。

すなわち、本発明は灰取出口を有する下槽に資
料投入口を有する貯槽を重設し、この貯槽と下槽
との境界域に、全周にわたり斜板を間隔的に張設
してなる円筒形ロストルを回転可能に配すと共
に、この円筒形ロストル側方にエア供給部を設
け、木質系粉粒状物を静止状態の円筒形ロストル
の斜板を介して堆積させつつ円筒形ロストルおよ
びその周辺からの輻射熱で順次乾燥、ガス化さ
せ、乾留ガスをエア供給部からの供給エアと共に
斜板を介して蓄熱高温化した円筒形ロストル内に
流入させることにより完全なガス燃焼を行つて熱
分解せしめ、かつ適宜円筒形ロストルを回転させ
ることにより灰分の除去と未燃分の撹拌移動を行
うようにしたことを特徴とするものである。

また本発明は上記構成に加え、貯槽内に下端開
孔が円筒形ロストルに指向する気送パイプを設
け、この気送パイプの上半部ことに貯槽の乾燥ゾ
ーンに対応する部分に蒸気吸引孔を形成し、乾燥
ゾーンで資料から発生した蒸気を蒸気吸引孔から
送気パイプに集めつつ下降中に昇温させ、円筒形
ロストル内で残留ガスと混合燃焼せしめるように
し、さらに貯槽内の資料源少時には、未燃ガスを
集気してグウンドラフト方式にて円筒形ロストル
内に送り込み完全燃焼させるようにしたことをも
特徴とする。

以下本発明を添付図面に示すものについて説明
する。

第１図ないし第５図は本発明に係る木質系粉粒
状物を燃料とする熱風発生装置の一例を示すもの
で、１は外面を水冷ジヤケツト６により囲続した
下槽であり、ベース７により地上に設置されるよ
うになつていると共に、一側には熱風取出し管８
が連設され、栽培、養魚、室内暖房などの必要部
位へと接続されるようになつている。また下槽１
の他側には灰取出口９が形成され、この灰取出口
９にはのぞき窓１１を有する開閉扉１０が取付け
られている。

２は前記下槽１に対して重設された筒状の貯槽
であり、上部には投入口１３を有する蓋体１２が
取付けられており、底部は下槽１の天井部に形成
した開口１４を介して下槽内部１５と連通してい
る。この貯槽２は資料の収容と乾燥および乾留の
ための部材である。

３は本発明で特徴とする円筒形ロストルであ
り、対向する一対の端板１６，１６とそれら端板
１６，１６の間に長手方向両端を連結した多数の
斜板１７と、端板１６，１６を介して中心を貫通
する支軸１８とからなつている。前記各斜板１６
は図示のごとく垂直方向又は水平方向の中心線に
対し所定の傾斜角α（一般に30〜50゜）を持たされ
ており、全体として第５図のごとく羽根車状をな
し、垂直から見た状態において常に前方の斜板に
後方の斜板が重合するように板幅と間隔を設定し
ている。

このような円筒形ロストル３は前記貯槽２と下
槽１の境界域に内装されると共に当該部分に外設
した軸受１９，１９に支軸１８を挿通することに
より、中空状に支承され、支軸１８の端部に設け
たハンドル２０又は図示しないモータやシリンダ
の如き駆動源により適宜回転自在となつており、
斜板１７，１７の間は気体成分の流路２１が、ま
た斜板１７で囲まれた中空部分は蓄熱ガス燃焼室
２２が構成される。

前記の支軸１８は中実に構成してもよいが、好
ましくは中空状に構成しエアや水などの流体を導
通させるようにすべきであり、さらにより好まし
くは第４図および第５図のように、端板１６，１
６間の軸部分に噴孔３３を形成すると共に、支軸
１８の一端をエア供給源に接続し、操業中この噴
孔からエア類を噴出させて燃焼室内のガス燃焼を
促進させるようにするものである。こうすれば支
軸１８の空冷もあわせて達成される。

４は内熱部分のエア供給部で、軸線方向が前記
円筒形ロストル３に指向するごとくこれの近傍位
置、すなわち円筒形ロストル３の上半部側の貯槽
部分に挿設固定されており、その供給口２３は水
平に対し約30のごとき所要の角度βをもつて形成
され、背部の取入口２４には供給量調整用の可動
シヤツタ２５が取付けられている。

５は下槽１の上面又は下槽１の外方に設置され
た熱交換手段であり、一部をもつて下槽１又は熱
風取出管８と接続され、内部に水管２６が間隔的
に形成されると共に、上側には排気筒２７が設け
られている。そして前記水管２６の一部に水冷ジ
ヤケツト６が接続管をもつて連結されている。

第６図と第７図は本発明の別の実施例を示すも
ので、下槽１と貯槽２との境界域に前述のごとく
円筒形ロストル３を回転可能に内設すると共に、
この円筒形ロストル３の半径方向好ましくは貯槽
２の中心部に、下端開孔２９が円筒形ロストル３
の外周に指向する数本の気送パイプ２８を設け、
この気送パイプ２８の上半部とりわけ貯槽内乾燥
ゾーンに対応する部分に蒸気吸引孔３０を配設し
たものである。気送パイプ２８の貯槽２への取付
けは任意であり、たとえば蓋体１２の下面に支持
材を介して垂下せしめてもよいし、図示のように
気送パイプの半径方向にステーを形成して貯槽内
面に連結せしめてよい。その他の構造は第１図な
いし第５図の実施例と同様であるため同符号をも
つて示すに止める。

なお、装置全体は溶融亜鉛メツキが施され、円
筒形ロストルは耐熱合金で構成することが好まし
く、円筒形ロストルは場合によつては複数個を並
列又は直列状に取付けるようにしてもよいのは勿
論である。

本発明は上記のような構成からなるので、使用
にあたつては投入口１３から貯槽内へ任意の木質
系粉粒状物たとえば、チツプ、樹皮、木屑、おが
屑、もみ殻あるいはさらに家庭生活から生ずる一
般ゴミや石炭粉を一括投入する。このとき貯蔵の
底には斜板１７を周面に張設した円筒形ロストル
３が位置しているため、斜板１７を介してのブリ
ツジ現象によつて下槽１への落下が止められ、投
入資料は円筒形ロストル３を底として収容堆積さ
れる。始業にあたつて円筒形ロストル３の近傍に
着火材を装入しておき、エア供給部４を通して所
要量の内燃用エアを送りつつ着火バーナーなどに
より着火材を点火燃焼させ円筒形ロストル３を予
熱しておくことが好ましい。

上記のようにすれば、円筒形ロストル３の加熱
された斜板１７を通して輻射熱が分散状に供給さ
れ、これにより周辺の資料がガス化を開始し、発
生したCHガスやCOなどの有機ガスは上側からの
エアと共に斜板１７，１７の間の流路２１を通つ
て円筒形ロストル内の蓄熱高温ガス燃焼室２２に
流入する。そして、これと共に支軸１８にエアを
供給すれば、このエアは高温化して噴孔３３から
上記ガス燃焼室２２に吹込まれ、さきの有機ガス
と混合して旺盛なガス燃焼を起し、円筒形ロスト
ル内は蓄熱高温雰囲気となる。そのため円筒形ロ
ストル３のまわりの資料はこれの輻射熱で急速に
ガス化し、ガス化残部の固形分が主としてエア供
給部４の前方ゾーンでオキ燃焼（内燃）する。そ
して発生有機ガスは上部が湿つた資料層により閉
止されているため、各斜板１７，１７を介して円
筒形ロストル３に旋回状に流入し、一部のエアは
円筒形ロストル３の斜め上方から斜板１７，１７
の表裏に反射しジグザグ状に円筒形ロストル内に
流入し、これらが噴孔３３からのエアと混合す
る。そのため有機ガスとエアとの混合がきわめて
良好となり、円筒形ロストルを通過する短い時間
のあいだで効率よく熱分解される。

かくして操業中においては第８図のごとく円筒
形ロストル３のまわりに内燃ゾーンＣが形成さ
れ、この内燃ゾーンＣの輻射熱が順次上方に作用
するため上層にはガス化ゾーンＢが形成され、さ
らにその上には乾燥ゾーンＡが形成され、これら
が内燃によるボリユームの減少に伴い次第に下降
していく。このことから水分を40〜50％含むよう
な資料も円滑に処理できることになり、乾燥ガス
化によりさらさらとなつた資料は円筒形ロストル
３の斜板１７，１７で落下が防止され、その位置
でオキ燃焼する。なお、斜板１７，１７間の流路
２１を通つて落下したものは、円筒形ロストル内
又は下槽１において輻射熱により分解燃焼される
ため問題ない。

上記のようにして湿分の多い粉粒状の資料は貯
槽２に投入されることにより、順次乾燥、ガス化
およびガス燃焼されるため無煙無臭の完全燃焼が
連続し、熱風管８又は排気筒２７のドラフトによ
りクリーンな高温熱風となつて暖房機器および裁
培用、養魚用、養蚕用などの各必要設備に供給さ
れる。また、図示の場合には熱交換手段５に装入
され、ここで熱交換により温水又は蒸気を生成さ
せる。

しかして、燃焼物が粉体や粒体の場合、火格子
の目が荒いと燃焼物が燃焼されぬまま落下し、目
を細くすると炭化物や灰分が格子に詰りやすく、
これにより通気性が阻害され、不完全燃焼を生じ
させるのが問題であつたが、本発明では所定角度
で斜板１７，１７を張つた円筒形ロストル３を用
いるため、前後のラツプしあつた斜板１７，１７
による受け作用により未燃のままストレートに落
下することが効果的に防止される。また資料の水
分含有量や粒度などに応じ適当な時間ごと（たと
えば１分ごとあるいは10分ごとのごとし）手動に
より又はタイマーなどを介して自動的に円筒形ロ
ストル３を回転することができるため、回転によ
り内燃ゾーンＣに生成された炭化物や灰分に振動
が与えられ、強制的に斜板１７，１７の間から除
去させられる。従つて目詰りが完全に防止され、
しかも同時に上層の乾燥ゾーンで水分の除去され
た資料を棚吊りを生じさせることなくガス化ゾー
ンに逐次所定の速度と量で下降させることができ
る。さらに円筒形ロストル３の回転のたびにエア
供給部４と反対側に位置するガス化資料が斜板１
７，１７に伴われてエア供給部方向に移動し落下
したオキ燃焼物に代わつてここでオキ燃焼するこ
とになり、資料が長時間にわたり定位置で同じ状
態に置かれない。そのため本発明では燃焼障害原
因となる灰分の残留、圧密化および上層資料の沈
降不全が生じず、一括投入方式でありながら可燃
性有機ガスを均一な条件で円形ロストル内の燃焼
室２２に連続供給でき、きわめて良好なガス燃焼
および熱風生成を継続して行うことができる。な
お、円筒形ロストル３の回転は毎分あたり0.25〜
0.5回転というように低速で連続化してもよいし、
間欠的であつてもよい。

また、第６図および第７図の実施例のように貯
槽２に気送パイプ２８を挿設しておくときには、
操業中において該気送パイプ２８から円筒形ロス
トル内の燃焼室２２へ燃焼用２次エアを効果的に
供給できるだけでなく、内燃乾留方式により乾燥
ゾーンＡで除去され蒸気となつた資料中の水分が
蒸気吸引孔３０を通して気送パイプ２８に連続的
に集気され、さらに、この気送パイプ２８がガス
化ゾーンＢに到つていることからこのゾーンを通
る間に加熱されて高温蒸気となり、気送パイプ２
８の下端開孔２９から斜板１７，１７を通り円筒
形ロストル内の燃焼室２２に送入され、乾留可燃
性ガスと混合する。これにより円筒形ロストル３
の高温雰囲気内で水性ガス反応が生ずるため燃焼
効率が著しく助長され、良質の熱風を生成供給す
ることが可能になる。

さらに、貯槽２に投入された資料が下層から順
次熱風に変換され槽内の資料量が減少した場合に
は一時的に多量の未燃ガスが生じ、これが貯槽に
留つたり外部に黒煙として放散されるおそれがあ
るが、本発明では貯槽内に円筒形ロストル３を指
向する気送パイプ２８が中空状に縦設されている
ため、ダウンドラフト方式による吸引作用で発生
未燃ガスを効果的に集気しかつこれを円筒形ロス
トル内の燃焼室２２に送り込んで完全燃焼させる
ことができ、従つて貯槽内の資料全部を無公害
で、効率よく熱風化することができる。

なお、本発明を燃焼器として使用し、熱風を取
出さずに燃焼ガスをそのまま放出させることも可
能であり、また、ペレツト化された資料の使用が
不可というものでないことはもとよりである。さ
らに、本発明は木質系粉粒状物に好適であるが、
厳密に粉又は粒である必要はなくやさいくずやチ
ツプなどの片状のものも使用可能であり、また石
炭粉などが含まれていても十分使用できる。

以上説明した本発明によるときには、灰取出口
９を有する下槽１に投入口１３を有する貯槽２を
立設し、この貯槽２と下槽１とのほぼ境界域にエ
ア供給部４を設けると共に、これの軸線方向に多
数の斜板１７を間隔的に張設した円筒形ロストル
３を回転可能に内装し、貯槽に投入された木質系
粉粒状物を円筒形ロストル３と底として堆積させ
つつ円筒形ロストルからの輻射熱で順次乾燥ガス
化させ、乾留ガスを斜板１７を通して円筒形ロス
トル内で燃焼させ、かつ円筒形ロストル３の回転
により残灰に振動を与え、下槽にふるい落すよう
にしたので、静止時の円筒形ロストル３による資
料落下防止作用、乾燥ガス化のための輻射熱分散
供給作用、高温蓄熱燃焼作用および回転時の円筒
形ロストル３による残灰除去作用とにより木質系
粉粒状物類を円滑に燃焼させ熱風生成を行うこと
ができる。

また、本発明は貯槽２内に気送パイプ２８を設
け、これの上半部に蒸気吸引孔３０を形成すると
共にパイプ下端を円筒形ロストル３に臨ませ、こ
の気送パイプ２８により円筒形ロストル内の燃焼
室への２次燃焼エア供給と資料から蒸発した水分
の高温化および前記燃焼室への供給を行うように
したので、資料中に吸湿されている水分を効果的
に利用して燃焼効率を著しく助長することができ
ると共に、貯槽内の資料減少時にも未燃ガスをう
まく完全燃焼させることができる。

そのため本発明によればいちいちペレツト化な
どの前処理をせず湿分を多く含むままの各種木質
系粉粒状物類をうまく燃料化し、連続安定的に熱
風として供給することができ、しかも構造が簡単
でコンパクトかつ安価な装置とすることができる
などのすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る木質系粉粒状物を燃料と
する熱風発生装置の一実施例を示す一部切欠側面
図、第２図は同じくその背面図、第３図は同じく
その平面図、第４図は本発明における円筒形ロス
トルの横断面図、第５図は同じくその縦断面図、
第６図は本発明の他の実施例を示す一部切欠側面
図、第７図は同じくその平面図、第８図は本発明
装置の作用を示す説明図である。 １……下槽、２……貯槽、３……円筒形ロスト
ル、４……エア供給部、５……熱交換手段、９…
…灰取出口、１７……斜板、１８……支軸、２８
……気送パイプ、３０……蒸気吸収孔、３３……
噴孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 灰取出口９を有する下槽１の上に投入口１３
   を有する貯槽２を連設し、この貯槽２と下槽１の
   ほぼ境界付近にエア供給部４を挿設すると共に、
   エア供給部４の軸線方向には、外周に多数の斜板
   １７を間隔的に張設した円筒形ロストル３を回転
   可能に取付け、投入された木質系粉粒状物を円筒
   形ロストル３の斜板１７を介して堆積させつつこ
   れからの熱で順次乾燥、ガス化させ、ガス化部で
   生じた乾留ガスを斜板間のすき間を通して円筒形
   ロストル内の燃焼室２２で燃焼させるようにし、
   さらに高度ロストル周囲の内燃部で生成された残
   灰を円筒形ロストル３の回転により斜板１７間か
   ら下槽１に落下せしめるようにしたことを特徴と
   する木質系粉粒状物類を燃料とする熱風供給装
   置。 ２ 灰取出口９を有する下槽１の上に、投入口１
   ３を有する貯槽２を連設し、この貯槽２を下槽１
   のほぼ境界付近にエア供給部４を挿設すると共
   に、エア供給部４の軸線方向には、外周に多数の
   斜板１７を間隔的に張設した円筒形ロストル３を
   回転可能に取付け、しかも前記貯槽内には、上半
   部分に蒸気吸引孔３０を有し下端開孔２９が円筒
   形ロストル３に指向した気送パイプ２８を設け、
   投入された木質系粉粒状物類を円筒形ロストル３
   の斜板１７を介して堆積させつつこれからの熱で
   順次乾燥、ガス化させ、ガス化部で生じた乾留ガ
   スを斜板１７，１７間のすき間通して円筒形ロス
   トル内に供給すると共に、乾燥過程の木質系粉粒
   状物類から生じた水蒸気を気送パイプ２８を通し
   て円筒形ロストル内に供給し、それらをエア供給
   部４からのエアと共に混合燃焼させるようにし、
   ロストル周囲の内燃部で生成された残灰を円筒形
   ロストル３の回転により斜板１７間から下槽１に
   落下せしめるようにしたことを特徴とする木質系
   粉粒状物類を燃料とする熱風供給装置。 ３ 斜板１７，１７がロストル内の中心線に対し
   30〜50゜の傾きをもつている特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の木質系粉粒状物類を燃料と
   する熱風供給装置。 ４ 円筒形ロストル３が中心に支軸１８を有し、
   この支軸１８を介して円筒形ロストル３が回転さ
   れるようになつている特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の木質系粉粒状物類を燃料とする熱
   風発生装置。 ５ 支軸１８が中空状をなすと共に円筒形ロスト
   ル内部に位置するゾーンに噴出孔３３を有し、支
   軸１８の外端から導入したエア類を燃焼室２２に
   供給するようになつている特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の木質系粉粒状物類を燃料とする
   熱風発生装置。