燃焼炉
【課題】比較的多い量の木質チップや木質ペレット等の燃料を、安定して燃焼させることができる燃焼炉を提供すること。
【解決手段】燃焼炉１は、円筒形状の燃焼室２と、燃焼室２の外側を取り囲むように形成された水ジャケット３と、水ジャケット３の外周側に配置された円筒環形状の上部空気室４を備える。燃焼室壁２１と上部ケーシング３１には、上部空気室４の燃焼空気を燃焼室２に導く複数の空気供給管７１，７２，７３が貫通して固定されている。燃焼室２の底面には、燃焼空気を吹き出す複数の貫通孔６１，６１，・・・と、燃料Ｆの受容部６２を有する円盤状の底面板６が配置されている。空気供給管７１，７２，７３から、燃焼空気の時計回りの旋回流と、下降流と、反時計回りの旋回流が吹き出して、乱流を形成する。
【解決手段】燃焼炉１は、円筒形状の燃焼室２と、燃焼室２の外側を取り囲むように形成された水ジャケット３と、水ジャケット３の外周側に配置された円筒環形状の上部空気室４を備える。燃焼室壁２１と上部ケーシング３１には、上部空気室４の燃焼空気を燃焼室２に導く複数の空気供給管７１，７２，７３が貫通して固定されている。燃焼室２の底面には、燃焼空気を吹き出す複数の貫通孔６１，６１，・・・と、燃料Ｆの受容部６２を有する円盤状の底面板６が配置されている。空気供給管７１，７２，７３から、燃焼空気の時計回りの旋回流と、下降流と、反時計回りの旋回流が吹き出して、乱流を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質チップや木質ペレットを燃焼する燃焼炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木質チップや木質ペレットを燃焼してボイラ等に熱を供給する燃焼炉として、円筒形状の燃焼室に、燃焼空気の旋回流を形成するように構成されたものがある。
【０００３】
この種の燃焼炉としては、図１１に示すように、内部に円筒形状の燃焼室２０２を形成する筒状の内壁２２１と、内壁２２１の外周側に配置されて内壁２２１との間に空気室２０４を形成する外壁２４１と、内壁２２１に周方向に配列して形成され、空気室２０４から燃焼室２０２へ燃焼空気を供給する複数の空気通路２０７を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、上記燃焼炉２０１の空気通路２０７を形成した位置における燃焼室２０２の軸直角方向の横断面図である。図１２に示すように、空気通路２０７に燃焼空気を供給する空気室２０４は円筒環状を有し、空気室２０４の外壁２４１の接線方向に延びる給気管２４１ａから燃焼空気が供給され、矢印Ｆ１１で示されるように空気室２０４内に燃焼空気が均一に流れる。この空気室２０４内の燃焼空気が、空気通路２０７によって燃焼室２０２に吹き出される。
【０００５】
図１３は、燃焼室２０２の軸直角方向断面における空気通路２０７の近傍部分を示す拡大横断面図であり、図１４は、空気通路２０７を、燃焼室２０２の軸を含む径方向断面に投影した様子を示す拡大縦断面図である。図１３及び１４に示すように、内壁２２１に形成された空気通路２０７は、燃焼室２０２の径方向に対して水平面内と鉛直面内で傾斜して形成されている。これにより、空気室２０４内の燃焼空気を、矢印Ｆ１２で示すように、燃焼室２０２の中心軸に対して偏心し、かつ、燃焼室２０２の天面側に向いた方向に吹き出して、燃焼室２０２内に燃焼空気の上昇旋回流を形成する。
【０００６】
また、上記燃焼室２０２の底面の中央には、燃焼室２０２の軸方向に延在するスクリューコンベヤ２０９が配置されており、スクリューコンベヤ２０９の先端の燃料供給口２９１には、回転駆動される燃料拡散棒２９３が設けられている。図示しない燃料ホッパからスクリューコンベヤ２０９で導かれた燃料２１０が、スクリューコンベヤ２０９の燃料供給口２９１から吐出されると共に、回転する燃料拡散棒２９３で燃焼室２０２の底面に分散する。
【０００７】
このように、燃焼室２０２に燃焼空気の上昇旋回流を形成すると共に、燃焼室２０２の底面の中心に燃料２１０を供給することにより、化石燃料よりも燃焼し難い木質チップ等で形成された燃料２１０を、安定に燃焼させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３４１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の燃焼炉２０１は、燃料の供給量が比較的多い場合、所定の空燃費となるように燃焼空気の流量を増大させると、燃焼空気の燃焼室２０２内の滞在時間が少なくなり、燃料の未燃成分が燃焼を完了する前に排出される不都合がある。このような不都合を防止するため、燃焼空気の流量を減少させると、燃料に対する空気の量が不足し、不完全燃焼が生じる場合がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、比較的多い量の木質チップや木質ペレット等の燃料を、安定して燃焼させることができる燃焼炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の燃焼炉は、植物系再生燃料を燃焼するための燃焼炉であって、
円筒形状の燃焼室と、
上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給部と、
上記燃焼室の側面に設けられ、上記燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気を吹き出す複数の側部空気通路と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、複数の側部空気通路により、燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気が吹き出され、燃焼室内に燃焼空気の乱流が形成される。これにより、燃焼室内に旋回流が形成されるよりも、安定して燃料を完全燃焼させることができる。
【００１３】
ここで、植物系再生燃料としては、例えば木質チップのように植物系の材料を破砕したものや、木質ペレットのように植物系の材料を成型したものがある。植物系の材料としては、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料や、古紙や廃パルプ等の紙系材料がある。また、植物系再生燃料は、例えばＲＰＦ（Refuse Paper and Plastic Fuel）のように、一部に植物系の材料を用いた燃料であってもよい。
【００１４】
一実施形態の燃焼炉は、上記側部空気通路は、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つを含む。
【００１５】
上記実施形態によれば、燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つから燃焼空気が吹き出すことにより、燃焼室内に効果的に乱流が形成される。
【００１６】
一実施形態の燃焼炉は、上記側部空気通路は、上記燃焼室を区画する壁を貫通して配置された複数の空気供給管で形成されている。
【００１７】
上記実施形態によれば、空気供給管を、燃焼室を区画する壁を貫通して配置することにより、所定の方向に燃焼空気を吹き出す側部空気通路を容易に設置することができる。
【００１８】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の外周側に設けられると共に上記側部空気通路に連通し、この側部空気通路を通して上記燃焼室に吹き出す燃焼空気が供給される空気室を備える。
【００１９】
上記実施形態によれば、燃焼室の外周側に設けられた空気室に燃焼空気が供給され、この空気室に供給された燃焼空気が側部空気通路を通して燃焼室に吹き出される。これにより、複数の側部空気通路から均一の流速及び流量の燃焼空気を燃焼室に吹き出すことができる。また、燃焼室から伝わる熱により、燃焼室に吹き出す前の燃焼空気を空気室で加熱することができるので、燃焼空気による燃焼室内の温度の低下を防止できる。
【００２０】
一実施形態の燃焼炉は、上記空気室は、円筒環形状を有し、この円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給される。
【００２１】
上記実施形態によれば、円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることにより、空気室内の燃焼空気の流れが均一になるので、この空気室から側部空気通路を通って燃焼室に吹き出す燃焼空気の流速や流量を均一にできる。
【００２２】
一実施形態の燃焼炉は、上記空気室は、複数の上記側部空気通路に対応して複数個設けられている。
【００２３】
上記実施形態によれば、複数の空気室毎に燃焼空気を供給することにより、各空気室に連なる側部空気通路から燃焼室に吹き出す燃焼空気の流量を、側部空気通路毎に調節することができる。したがって、燃焼室内に形成する乱流を精度よく調整することができる。
【００２４】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃焼空気を吹き出す底部空気通路を備える。
【００２５】
上記実施形態によれば、底部空気通路を通して燃焼室内に燃焼空気を吹き出すことにより、燃料に燃焼空気を直接供給し、燃料の完全燃焼を促進できる。
【００２６】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の上記側部空気通路が設置された位置よりも底面側に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備える。
【００２７】
上記実施形態によれば、燃料供給口を通して燃焼室の側面から供給され、燃焼室の底面の近傍に落下した燃料が、複数の側部空気通路を通して供給された燃焼空気の乱流により、効果的に燃焼して十分な熱量を得ることができる。
【００２８】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備える。
【００２９】
上記実施形態によれば、燃料供給口を通して燃焼室の底面の近傍に供給された燃料が、複数の側部空気通路を通して供給された燃焼空気の乱流により、効果的に燃焼して十分な熱量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。
【図２】上部空気室及び下部空気室を示す平面図である。
【図３】底面板を示す斜視図である。
【図４Ａ】側部空気通路を形成する空気供給管の配置を示す縦断面図である。
【図４Ｂ】空気供給管のうちの第１旋回流管の配置を示す平断面図である。
【図４Ｃ】空気供給管のうちの下降流管の配置を示す平断面図である。
【図４Ｄ】空気供給管のうちの第２旋回流管の配置を示す平断面図である。
【図５】他の空気供給管の配置を示す縦断面図である。
【図６】実施形態の燃焼炉を用いたボイラ装置を示す模式図である。
【図７】水熱交換器を示す模式断面図である。
【図８】第２実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。
【図９】空気供給管及び上部空気室を示す縦断面図である。
【図１０】燃料供給部を示す縦断面図である。
【図１１】従来の燃焼炉を示す断面図である。
【図１２】従来の燃焼炉の空気通路の形成位置における横断面図である。
【図１３】従来の燃焼炉の空気通路を示す拡大横断面図である。
【図１４】従来の燃焼炉の空気通路を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態の燃焼炉を示す断面図である。本実施形態の燃焼炉１は、植物系再生燃料である木質チップを燃料とし、ボイラ装置の熱源に用いられる。
【００３３】
第１実施形態の燃焼炉１は、円筒形状の燃焼室２と、燃焼室２の外側を取り囲むように形成された大略円筒環形状の水ジャケット３と、水ジャケット３の外周側に高さ方向の略中央に配置された円筒環形状の上部空気室４を備える。燃焼室２は、キャスタブル耐火物を用いて形成された円筒形状の燃焼室壁２１で取り囲まれている。なお、燃焼室壁２１は、耐火レンガ等の他の耐火性を有する材料を用いて形成されてもよい。燃焼室２の外側の水ジャケット３は、燃焼室壁２１と上部ケーシング３１との間に形成されている。
【００３４】
燃焼室壁２１と上部ケーシング３１の側面には、上部空気室４の燃焼空気を燃焼室２に導く複数の空気供給管７１，７２，７３が貫通して固定されている。空気供給管７１，７２，７３は、内部に側部空気通路が形成され、後に詳述するように、燃焼室２の径方向又は軸方向に対して傾斜して固定されている。上部空気室４は、上部ケーシング３１の周面を取り囲むように設置された空気室壁４１の内側に形成され、この空気室壁４１に接続された上部給気管４２を通して、矢印Ａ５で示すように燃焼空気が供給される。上部空気室４に供給された燃焼空気は、空気供給管７１，７２，７３を通って燃焼室２に供給され、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域に、燃焼空気の乱流を形成する。燃焼室２内で燃料Ｆが燃焼して生成された高温の燃焼ガスは、上記燃焼空気の乱流が形成される領域の上方で旋回状に流れ、燃焼室壁２１の上部に接続された排気管２２を通り、後述する水熱交換器１４に供給される。
【００３５】
燃焼室２の底面には、燃焼室壁２１の下端に嵌合する円盤状の底面板６が配置され、この底面板６の下方に下部空気室５が配置されている。下部空気室５は、円筒形状の下部ケーシング５１内に形成されている。底面板６には、燃焼空気を下部空気室５から燃焼室２に導く複数の底部空気通路としての貫通孔６１，６１，・・・が、外径部分に形成されている。底面板６の内径部分の燃焼室２に臨む面には、燃料Ｆを受け取る受容部６２が形成されている。下部空気室５には、下部ケーシング５１に設けられた下部給気管５２を通して、矢印Ａ６で示すように燃焼空気が供給される。
【００３６】
図２は、平面視における上部空気室４と下部空気室５の形状を重ねて示した模式図である。図２に示すように、上部空気室４の側面に設けられた上部給気管４２は、空気室４の側面の接線方向に延在している。上部給気管４２を通して上部空気室４に接線方向に空気を供給することにより、円筒環形状の上部空気室４内に、周方向における偏りの少ない空気の流れを形成することができる。一方、下部空気室５の側面に設けられた下部給気管５２は、平面視において下部空気室５の径方向に延在している。下部給気管５２を通して下部空気室５に径方向に空気を供給することにより、円筒形状の下部空気室５に、偏りの少ない空気の流れが形成される。上部空気室４と下部給気管５２には、上部給気管４２と下部給気管５２の上流側に接続された送風機２０により、燃焼空気が供給される、
【００３７】
図３は、底面板６を示す斜視図である。底面板６は、キャスタブル耐火物を円盤状に成型してなり、平面視において外径部分の環状の領域に、複数の貫通孔６１，６１，・・・が形成されている。この貫通孔６１，６１，・・・が形成された領域の径方向の内側である内径部分に、受容部６２が設けられている。受容部６２は、燃焼室２に臨む面に形成された円形の浅い凹部で構成されている。この受容部６２に、燃料供給部としてのスクリューコンベヤ９から供給された燃料Ｆが受け取られる。受容部６２は、燃焼炉１が水熱交換器１４に熱を供給する燃焼運転を行う場合に、燃焼する燃料Ｆを保持する。一方、燃焼炉１が水熱交換器１４に熱を供給しない待機運転を行う場合に、着火した状態の燃料Ｆを種火として保持する。待機運転時に受容部６２が種火を保持することにより、燃焼室２への燃料Ｆと燃焼空気の供給量が増大すれば、迅速に燃焼運転に移行することができる。なお、燃料Ｆは、受容部６２のみでなく、底面板６の受容部６２の外径側に位置する部分で支持してもよい。
【００３８】
燃焼室２の側面には、燃料Ｆを供給する燃料供給部としてのスクリューコンベヤ９が設置されている。スクリューコンベヤ９は、筒状のケーシング９１と、ケーシング９１内に配置された回転駆動軸９２及び搬送スクリュー９３で形成され、燃料Ｆを投入する投入管９４に一端が接続されている。投入管９４は、燃料Ｆの貯留及び供給を行う定量供給機１１の供給コンベヤ１２に、遮断弁１３を介して接続されている。スクリューコンベヤ９の他端には、燃焼室２の側面に開口する燃料供給口９１ａが設けられている。燃料供給口９１ａの高さ方向の中心は、複数の空気供給管７１，７２，７３が配列された領域よりも低い位置に設置されている。なお、燃料供給口９１ａの高さ方向の中心は、複数の空気供給管７１，７２，７３が配列された領域の高さ方向の中心よりも低い位置に設置されていればよい。ここで、高さ方向とは、燃焼室２の中心軸の延在方向と実質的に同じであり、高さの低い側は下部ケーシング５１の底面に近い側であり、また、高さの高い側は上部ケーシング３１の天面に近い側である。上記スクリューコンベヤ９は、一端から他端に向かうにつれて位置が高くなるように傾斜しており、これにより、高温の燃焼空気がスクリューコンベヤ９の内部を逆流し難くなっている。
【００３９】
燃焼室２の外側に配置された水ジャケット３は、貯湯タンク１５から供給された水を加熱するものであり、上部ケーシング３１の下部に接続された加熱送り管３３に、矢印Ｗ１で示すように、貯湯タンク１５からの水が導入される。水ジャケット３で燃焼室２からの熱を受けて加熱された水は、上部ケーシング３１の上部に接続された排水管３２から、矢印Ｗ２で示すように水熱交換器１４に向けて排出される。
【００４０】
図４Ａは、燃焼室２の側面に設置された空気供給管７１，７２，７３の配置状態を示す縦断面図である。図４Ａは、空気供給管７１，７２，７３の設置位置において、燃焼室壁２１と上部ケーシング３１を、燃焼室２の中心軸を含む面内で切断した様子を示す断面図である。なお、図４Ａでは、空気供給管７１，７３の径方向に対する傾斜は表現していない。
【００４１】
図４Ａに示すように、本実施形態の燃焼炉１には、燃焼室２の中心軸の延在方向に３段の空気供給管７１，７２，７３が配列されている。これらの空気供給管７１，７２，７３のうち、燃焼室２の最も天面側に位置する第１の空気供給管７１は、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行の第１旋回流管である。この第１旋回流管は、図４Ｂの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において、径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置されている。これにより、上部空気室４から第１旋回流管を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に中心軸の偏心方向に吹き出される。
【００４２】
上記第１の空気供給管７１に対して燃焼室２の底面側に位置する第２の空気供給管７２は、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この下降流管は、図４Ａの縦断面図に示すように、燃焼室２の軸直角方向に対して傾斜角θを成して配置されていると共に、図４Ｃの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に配置されている。これにより、上部空気室４から第２の空気供給管７２を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に底面方向に吹き出される。
【００４３】
上記第２の空気供給管７２に対して燃焼室２の底面側に位置する第３の空気供給管７３は、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行の第２旋回流管である。この第２旋回流管は、図４Ｄの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において、径方向に対して反時計回りに傾斜角βを成して配置されている。第２旋回流管の径方向に対する傾斜角βは、第１旋回流管の径方向に対する傾斜角αと、径方向に関して逆向きの角度を成している。これにより、上部空気室４から第３の空気供給管７３を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に、中心軸に関して第１の空気供給管７１と逆向きの偏心方向に吹き出される。
【００４４】
上記第１の空気供給管７１により偏心方向に吹き出される燃焼空気と、上記第２の空気供給管７２により底面方向に吹き出される燃焼空気と、上記第３の空気供給管７３により偏心方向に吹き出される燃焼空気とが衝突して、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域とその周辺に、燃焼空気の乱流が形成される。燃焼室２内に燃焼空気の乱流を形成することにより、燃焼室２内に旋回流のみを形成するよりも、燃料Ｆを完全燃焼させることができ、一酸化炭素や煤の発生を少なくできる。したがって、一酸化炭素が漏洩する危険や、煤が水熱交換器１４に蓄積して熱交換能力が低下する不都合を防止できる。
【００４５】
ここで、第１の空気供給管７１を構成する第１旋回流管の径方向に対する傾斜角αは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。また、第２の空気供給管７２を構成する下降流管の軸直角方向に対する傾斜角θは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。また、第３の空気供給管７３を構成する第２旋回流管の径方向に対する傾斜角βは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。
【００４６】
なお、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３は、図４Ａの縦断面図のように、燃焼室２の天面側を第１旋回流管とし、中央の一段を下降流管とすると共に燃焼室２の底面側を第２旋回流管とするほか、図５の縦断面図のように、燃焼室２の天面側の第１の空気供給管７１を下降流管とし、中央の第２の空気供給管７２を旋回流管とすると共に燃焼室２の底面側の第３の空気供給管７３を上昇流管としてもよい。上昇流管は、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の天面に向かって傾斜すると共に、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に配置される。この上昇流管で形成された第３の空気供給管７３により、上部空気室４から導かれた燃焼空気が燃焼室２内に天面方向に吹き出され、下降流管で形成された第１の空気供給管７１から吹き出された底面方向の燃焼空気の流れと、旋回流管で形成された第２の空気供給管７２から吹き出された偏心方向の燃焼空気の流れに衝突して乱流が生成される。また、空気供給管の設置段数は、燃焼室２内に形成すべき流れに応じて適宜設定できる。また、全体の空気供給管の段数は３段以外の何段でもよい。
【００４７】
また、側部空気通路は、空気供給管を用いて形成するほか、厚みのある壁体に貫通孔を設けて形成してもよい。この場合、貫通孔の延在方向を、燃焼室２の中心軸と直角の面や、中心軸を通る面に対して傾斜させ、あるいは、径方向に向けて、傾斜通路や旋回通路を形成することができる。
【００４８】
図６は、実施形態の燃焼炉を用いて構成されたボイラ装置を示す模式図である。このボイラ装置１０は、図６に示すように、上記燃焼炉１と、燃焼炉１から燃焼ガスが供給される熱機器としての水熱交換器１４と、水熱交換器１４及び燃焼炉１で加熱された高温水を貯留する貯湯タンク１５と、水熱交換器１４から導かれた排気の集塵を行うサイクロン集塵装置１７と、サイクロン集塵装置１７の排気口に連なる誘引ファン１８を備える。
【００４９】
燃焼炉１には、燃料としての木質チップが定量供給機１１の供給コンベヤ１２から巻き出され、燃焼室２内の気圧を保持するための遮断弁１３を介してスクリューコンベヤ９に供給される。定量供給機１１のサイロ部内には、径方向に延びる複数の攪拌棒が回転軸に固定されて成る攪拌装置１１４が設けられている。この攪拌装置１１４は、定量供給機１１の側部に設置された駆動手段１１５で回転駆動され、定量供給機１１のサイロ部に貯留された燃料Ｆを攪拌する。定量供給機１１のサイロ部には、貯留する燃料Ｆの表面位置を検出して残量を検知するレベルセンサが設けられている。スクリューコンベヤ９には温度センサが設けられており、温度センサの検出温度に基づいて、スクリューコンベヤ９の搬送する燃料Ｆが燃焼室２からの高温空気によって着火していないかを監視している。温度センサが異常温度を検出して燃料Ｆの着火を検知すると、スクリューコンベヤ９に接続された給水管の開閉バルブを開いて消火を行うようになっている。
【００５０】
燃焼炉１の燃焼室２から燃焼ガスを導く排気管２２は、水熱交換器１４に接続され、水熱交換器１４の燃焼ガス通路の始端に連通している。燃焼室２から水熱交換器１４に送られる燃焼ガスの温度は、燃焼室２のガス温度センサで検出され、このガス温度センサの検出値に基づいて、燃焼空気及び燃料Ｆの供給量が制御される。
【００５１】
図７は、上記水熱交換器１４を詳細に示す模式断面図である。この水熱交換器１４は、縦長のケーシング１４１内の上部が、管板を兼ねる上部仕切板１４２と、隔壁１４４とで仕切られて、前煙室１４５と後煙室１４６が形成されている。また、ケーシング１４１内の下部が、管板を兼ねる下部仕切板１４３で仕切られて、中間煙室１４７が形成されている。上記ケーシング１４１の上部仕切板１４２と下部仕切板１４３の間が、水缶１４９となっており、上部仕切板１４２と下部仕切板１４３とに端部が溶接された複数の煙管１４８，１４８，・・・が、水缶１４９の内部に配置されている。この水熱交換機１４では、燃焼炉１から前煙室１４５に流入した燃焼ガスが、矢印Ｇで示すように煙管１４８に流入し、水缶１４９内の水と熱交換をした後、中間煙室１４７に流れる。燃焼ガスは、中間煙室１４７で折り返し、矢印Ｈで示すように煙管１４８に流入し、水缶１４９内の水と更に熱交換をした後、後煙室１４６に流れる。後煙室１４６の燃焼ガスは、矢印Ｉで示すように排気管１６４を通って排出され、下流側のサイクロン集塵装置１７に受け取られる。水缶１４９には、ケーシング１４１の下部に設けられた給水口１６０を通して、燃焼炉１の水ジャケット３からの水が矢印Ｗ２で示すように流入する。水缶１４９内で煙管１４８，１４９内を通る燃焼ガスと熱交換をして温度が上昇した水は、水缶１４９の上部に連通する連通管１６１と、この連通管１６１の上部に設けられた排水口１６２を通して、矢印Ｗ３で示すように排出される。連通管１６１の上端には、水缶１４９内の水蒸気が所定の圧力に達したときに水蒸気を大気に放出する大気開放弁１６３が設けられている。
【００５２】
水熱交換器１４は、燃焼炉１の水ジャケット３で加熱された水を更に加熱し、貯湯タンク１５に供給する。水熱交換器１４の水缶１４９には、内部の水量を検出する水位センサが設けられている。水ジャケット３の排水管３２には、水の温度を検出する温度センサが設けられている。貯湯タンク１５には、貯留される水の温度を検出する温度センサと、内部の水量を検出する水位センサが設けられている。
【００５３】
貯湯タンク１５は、水熱交換器１４から延びる加熱戻り管８１と、循環ポンプ１６に介設されて燃焼炉１の水ジャケット３に延びる加熱送り管３３に接続されている。水熱交換器１４と水ジャケット３と貯湯タンク１５とで循環経路を構成している。更に、貯湯タンク１５は、貯湯タンク１５と水熱交換器１４と水ジャケット３内の水位に応じて水を供給する給水管１５１と、矢印Ｄで示すように、温水を利用する利用設備に温水を供給する給湯管１５２と、矢印Ｅで示すように、利用設備から温水が戻る給湯戻り管１５３に接続されている。
【００５４】
サイクロン集塵装置１７は、側面に燃焼ガスの吸入口が設けられた円筒部１７１と、円筒部１７１の下方に連なって内部に旋回流が形成される逆円錐形の分離部１７２と、円筒部１７１内から上方に突出して配置された排気筒１７５を有する。分離部１７２の下端にはロータリーバルブ１７３が接続され、このロータリーバルブ１７３を介して塵収容器１７４が設けられている。このサイクロン集塵装置１７は、水熱交換器１４で熱交換を終えた燃焼ガスを円筒部１７１の吸入口から吸入し、円筒部１７１と分離部１７２で、矢印Ｙ１で示すように燃焼ガスの旋回流を形成し、この旋回流の遠心力により燃焼ガスに含まれる粉塵を分離する。燃焼ガスから分離した粉塵はロータリーバルブ１７３から塵収容器１７４に排出する一方、粉塵が分離された燃焼ガスを、矢印Ｙ２で示すように排気筒１７５から排出する。排気筒１７５に排出された燃焼ガスは、排気筒１７５に連なる排気管１７６を通して誘引ファン１８に吸引される。
【００５５】
誘引ファン１８は、遠心式送風機で形成され、サイクロン集塵装置１７から連なる排気管１７６に接続された吸気管１８１と、吸気管１８１の中心軸と同心に配置された回転翼を収容したファンケーシング１８２と、ファンケーシング１８２内の回転翼を駆動する駆動部１８３を有する。ファンケーシング１８２の側部に設けられた排気口に、鉛直方向に延びる煙突１９が接続されている。
【００５６】
このボイラ装置１０は、定量供給機１１のサイロ部のレベルセンサＬ１、スクリューコンベヤ９の温度センサＴ１と、燃焼室２のガス温度センサＴ２と、貯湯タンク１５の温度センサＴ４及び水位センサＬ２と、水ジャケット３の温度センサＴ３及び水位センサＬ３の検出情報に基づいて、供給コンベヤ１２、遮断弁１３、スクリューコンベヤ９、開閉バルブＶ１、誘引ファン１８、送風機２０及び循環ポンプ１６の動作を制御する制御部２５を備える。この制御部２５により、貯湯タンク１５の温度が所定温度となり、また、貯湯タンク１５の水位が所定水位となるように、燃焼室２で生成される熱量と、水ジャケット３と水熱交換器１４と貯湯タンク１５の水の循環量が制御される。
【００５７】
上記構成の燃焼炉１及びボイラ装置１０は、次のように動作する。まず、水熱交換器１４及び貯湯タンク１５の水位センサの検出情報により、これらの水位を確認する。水熱交換器１４及び貯湯タンク１５内の水位が基準値よりも少ない場合は、矢印Ｃで示すように給水管１５１を通して貯湯タンク１５に水を供給する。なお、給水管１５１を通した貯湯タンク１５への給水は、浮き球を有するボールタップで給水量を調節してもよい。水熱交換器１４及び貯湯タンク１５内の水位が基準値を満たす場合は、誘引ファン１８と送風機２０を起動すると共に、遮断弁１３を開いて供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９を起動する。送風機２０を起動して、上部給気管４２を通して上部空気室４に燃焼空気を供給すると共に、下部給気管５２を通して下部空気室５に燃焼空気を供給する。遮断弁１３を開いて供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９を起動して、定量供給機１１から供給コンベヤ１２で燃料Ｆの木質チップを巻き出し、遮断弁１３を通ってスクリューコンベヤ９で燃焼室２に燃料Ｆを投入する。
【００５８】
燃焼炉１では、上部空気室４に供給された燃焼空気が、空気供給管７１，７２，７３を通って燃焼室に供給される。このとき、第１旋回流管である第１の空気供給管７１から燃焼室２の中心軸の偏心方向に吹き出す燃焼空気と、下降流管である第２の空気供給管７２から底面側に吹き出す燃焼空気と、第２旋回流管である第３の空気供給管７３から燃焼室２の中心軸の偏心方向に、第１の空気供給管７１と反対側の偏心方向に吹き出す燃焼空気とが混合する。これにより、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域の近傍に、矢印Ａ２で示すように燃焼空気の乱流が形成される。この乱流が形成される領域の下部に位置する燃料供給口９１ａから、矢印Ｆ１で示すように、スクリューコンベヤ９で供給された燃料Ｆが燃焼室２内に投入され、投入された燃料Ｆは燃焼室２の底面板６の上に保持される。
【００５９】
底面板６の上に保持された燃料Ｆは、石油燃料で作動する図示しないバーナで着火され、下部空気室５から底面板６の貫通孔６１，６１，・・・を通して矢印Ａ１で示されるように供給される１次燃焼空気を受けて燃焼を開始する。１次燃焼空気を受けて燃焼を開始した燃料Ｆは、空気供給管７１，７２，７３から供給された２次燃焼空気の乱流によって燃焼成分が効率的に燃焼する。燃料Ｆの燃焼に伴って生成された燃焼ガスは、燃焼室２内の乱流が生成される領域の上方を矢印Ａ３で示すように旋回状に流れる。このように、本実施形態の燃焼炉１によれば、燃料Ｆが、燃焼空気の乱流が形成される領域の下方である底面板６の上に保持され、この底面板６の貫通孔６１，６１，・・・を通して１次燃焼空気が供給されるので、燃料Ｆが効果的に燃焼を開始する。さらに、１次燃焼空気が供給される領域の上方に、２次燃焼空気の乱流を形成するので、燃焼に伴って燃料Ｆから生じた燃焼成分が、高温の乱流領域で十分に燃焼空気と混合され、完全燃焼する。したがって、一酸化炭素や煤の発生を効果的に削減でき、植物系再生燃料である燃料Ｆを用いながら、安定した熱量が得られる。その結果、一酸化炭素がボイラ装置１０の周辺に漏洩する危険や、煤が水熱交換器１４に蓄積して熱交換能力が低下する不都合を防止できる。燃焼室２で燃焼が燃焼して生成された燃焼ガスは、排気管２２を通って水熱交換器１４に送られる。
【００６０】
水熱交換機１４に送られた燃焼ガスは、排気管２２を通って水熱交換機１４の前煙室１４５に導入され、煙管１４８，１４９を通る間に水缶１４９内の水と熱交換を行う。後煙室１４６に達した燃焼ガスは、サイクロン集塵装置１７に導かれる。サイクロン集塵装置１７では、円筒部１７１の吸入口から流入した燃焼ガスが分離部１７２に導かれ、分離部１７２内を旋回状に流れる際の遠心力で塵が分離する。燃焼ガスから分離した塵は、サイクロン集塵装置１７の下部の塵収容器１７４に集められる。塵が分離された燃焼ガスは排気筒１７５を通り、排気塔１７５に連なる排気管１７６を通して誘引ファン１８に吸引され、煙突１９を通って排気される。なお、誘引ファン１８の下流側に、燃焼ガスに含まれる微細な粒子を除去するバグフィルタを接続してもよい。
【００６１】
貯湯タンク１５内の水は、循環ポンプ１６によって加熱送り管３３を通して燃焼炉１の水ジャケット３に送られる。水ジャケット３で燃焼室２から伝わる熱を受けて加熱された水は、排水管３２を通って水熱交換器１４の水缶１４９に導かれ、水熱交換器１４で燃焼ガスと熱交換を行って更に加熱される。水熱交換器１４で加熱された水は、加熱戻り管８１を通って貯湯タンク１５に戻される。
【００６２】
制御部２５は、温度センサＴ４で検出された貯湯タンク１５の水の温度に基づいて、供給コンベヤ１２、遮断弁１３及びスクリューコンベヤ９の動作を制御し、燃焼室２に供給する燃料Ｆの量を制御すると共に、誘引ファン１８と送風機２０の動作を制御し、燃焼室２に供給する燃焼空気の量を制御する。貯湯タンク１５の水が利用設備で消費されるに伴い、給水管１５１からの低温の水の追加によって貯湯タンク１５の水温が低下すると、制御部２５は、貯湯タンク１５の水の温度を上昇させる燃焼モードの制御を行う。すなわち、遮断弁１３を開き、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給量を増大すると共に、送風機２０の送風量を増大して燃焼室２への燃焼空気の供給量を増大する。また、誘引ファン１８の吸引量を増大してサイクロン集塵装置１７の水熱交換器１４から吸引する燃焼ガス量を増大する。更に、循環ポンプ１６の送水量を増大し、水ジャケット３及び水熱交換機１４に送る水の量を増大する。これにより、燃焼室２内で燃料Ｆが燃焼して生成される熱量が増大し、水ジャケット３及び水熱交換機１４で加熱される水の量が増大し、貯湯タンク１５の水温が上昇する。貯湯タンク１５の水が所定温度に達すると、制御部２５は、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給量を減少させると共に、送風機２０の送風量を減少させて燃焼室２への燃焼空気の供給量を減少させ、誘引ファン１８の吸引量を減少させて水熱交換器１４から吸引する燃焼ガス量を減少させ、循環ポンプ１６の送水量を減少させる。供給コンベヤ１２からスクリューコンベヤ９への燃料Ｆの供給を停止する場合は、遮断弁１３を閉じて燃焼室２からの燃焼ガスや燃焼空気の逆流を防止する。
【００６３】
温水の利用が停止したこと等により、水熱交換器１４による水の加熱動作を停止する場合、制御部２５は、燃焼モードの制御を停止して待機モードの制御を行う。すなわち、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料供給量を、燃焼モードにおけるよりも少なくすると共に、誘引ファン１８の吸引量と送風機２０の送風量を燃焼モードにおけるよりも少なくする。また、循環ポンプ１６による水熱交換器１４への送水を停止する。こにより、水熱交換器１４への熱の供給を実質的に停止した状態で、燃焼室２に種火を保持する。このように、燃焼室２に臨む底面板６の受容部６２に最小限の燃料Ｆを保持し、この燃料Ｆに種火を残すことにより、温水の使用が再開して水熱交換器１４の動作が求められた場合に、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料供給量と、送風機２０の送風量を増大すれば、燃料Ｆを迅速に着火させて燃焼室２で生成する熱量を迅速に回復することができる。すなわち、待機モードから燃焼モードに迅速に移ることができ、温水の需要に迅速に対応することができる。なお、待機モードでは、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給は、連続的に行ってもよく、あるいは、断続的に行ってもよい。要は、種火を保持できる程度の燃料Ｆを供給できればよい。
【００６４】
第１実施形態において、燃焼炉１は、熱機器としての水熱交換器１４に熱を供給したが、他の熱機器に熱を供給してもよい。また、燃焼炉１は、燃焼室２の外周側に水ジャケット３を備えたが、水ジャケット３は無くてもよい。
【００６５】
図８は、第２実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。本実施形態の燃焼炉１００は、第１実施形態と同様に、植物系再生燃料である木質チップを燃料とする。
【００６６】
第２実施形態の燃焼炉１００は、円筒形状の燃焼室２と、キャスタブル耐火物で形成されて燃焼室２を取り囲む円筒形状の燃焼室壁２１と、燃焼室壁２１の外側面を取り囲む円筒形状の上部ケーシング３１と、本体ケーシング３１の外周側に高さ方向の略中央に配置された円筒環形状の上部空気室４００を備える。
【００６７】
燃焼室壁２１と上部ケーシング３１の側面には、燃焼室２内に燃焼空気を吹き出す複数の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が貫通して固定されている。第２実施形態の燃焼炉１００は、燃焼室２の軸方向に、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が配列されている。これらの空気供給管７１，７２，７３，７４，７５は、内部に側部空気通路が形成され、燃焼室２の径方向又は軸方向に対して傾斜して固定されている。
【００６８】
図９は、空気供給管７１，・・・，７５と、これらの空気供給管７１，・・・，７５に燃焼空気を供給する上部空気室４００を示す縦断面図である。図９に示すように、上部空気室４００は、互いに隔てられて上部ケーシング３１を取り囲む環状の第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を有する。これらの第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１により各々形成されている。上記第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に各々連通している。第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１の円筒環形状の側面に、接線方向に延在する第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２が各々接続されている。これらの第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２を通して、矢印Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ１５で示すように、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に、燃焼空気が各々供給される。第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることにより、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５の周方向において燃焼空気の均一の流れが得られる。これにより、各空気供給管７１，・・・，７５から燃焼室２に供給する燃焼空気の流量が、周方向に均一となるように形成されている。
【００６９】
第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に供給する燃焼空気の流量は、第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２の間で独立して調整可能になっている。これにより、各空気供給管７１，・・・，７５から燃焼室２に吹き出す燃焼空気の流量が、互いに独立して調整可能になっている。
【００７０】
上記第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を通して燃焼空気が供給される空気供給管７１，７２，７３，７４，７５のうち、燃焼室２の天面に最も近い第１の空気供給管７１は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置された第１旋回流管である。この第１の空気供給管７１の燃焼室２の底面側に隣接する第２の空気供給管７２は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この第２の空気供給管７２の燃焼室２の底面側に隣接する第３の空気供給管７３は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して反時計回りに傾斜角βを成して配置された第２旋回流管である。この第３の空気供給管７３の燃焼室２の底面側に隣接する第４の空気供給管７４は、上記第２の空気供給管７２と同様に、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この第４の空気供給管７４の燃焼室２の底面側に隣接する第５の空気供給管７５は、上記第１の空気供給管７１と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置された第１旋回流管である。
【００７１】
このように、上記空気供給管７１，７２，７３，７４，７５により、燃焼室２の天面側から順に、時計回りの旋回流と、下降流と、反時計回りの旋回流と、下降流と、時計回りの旋回流を、燃焼室２内に吹き出す。これらの燃焼空気の流れが燃焼室２内で混合することにより、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５の配置領域及びその周辺に、燃焼空気の乱流を安定して形成するように形成されている。燃焼室２の乱流の形成領域よりも天面側には、燃料が燃焼してなる燃焼ガスの旋回流が形成され、この燃焼ガスは、排気管２２を通して図示しない水熱交換器等に供給される。
【００７２】
図１０は、第２実施形態の燃焼炉１００が有する燃焼室２の底面近傍の断面図である。本実施形態の燃焼炉１００の燃焼室２底面には、燃料供給部としてのスクリューコンベヤ１０９と、スクリューコンベヤ１０９で供給された燃料を保持して回転駆動される回転受皿１０６が設けられている。スクリューコンベヤ１０９は、鉛直方向に延在し、燃焼室２の中心軸と同心位置に配置される。スクリューコンベヤ１０９は、筒状のケーシング９１と、ケーシング９１内に配置された回転駆動軸９２及び搬送スクリュー９３で形成され、図示しない定量供給機の供給コンベヤから供給された燃料Ｆを、燃焼室２の下方から底面の中心に供給するように構成されている。
【００７３】
燃焼室２の底面には、スクリューコンベヤ１０９の先端部の周りを取り囲むように、円錐台形の回転受皿１０６が配置されている。回転受皿１０６は、径方向に延びるスリット状の複数の給気孔１０７，１０７，・・・と、周縁から径方向に延びる複数のスクレーパ１０８，１０８，・・・と、裏面に設けられた環状のラック１１１を有する。回転受皿１０６は、ベアリング１１０を介して下部空気室５００内の支持壁５０３上に回動可能に支持されている。
【００７４】
下部空気室５００は、円筒形状の下部ケーシング５０１内の下側部分に形成され、底面に設けられた下部給気管５０２を通して、矢印Ａ２１で示すように燃焼空気が供給される。下部空気室５００を区画する支持壁５０３の上に、回転受皿１０６を回転自在に支持するベアリング１１０が設置されている。下部空気室５００の天面に設けられた通気孔５０５を通して、矢印Ａ２２で示すように燃焼空気が回転受皿１０６の下側に供給される。この燃焼空気が、矢印Ａ２３で示すように給気孔１０７を通り、回転受皿１０６の上側に吹き出し、この回転受皿１０６上の燃料に燃焼空気を供給するようになっている。
【００７５】
下部ケーシング５０１内には、回転受皿１０６の裏面に設けられたラック１１１に噛合するピニオン１１２が配置されている。このピニオン１１２は、下部ケーシング５０１の外側に配置されたモータ１１３の出力軸に接続されている。こおモータ１１３の回転力がピニオン１１２を介してラック１１１に伝達され、回転受皿１０６が回転駆動されるようになっている。
【００７６】
回転受皿１０６の周縁に設けられたスクレーパ１０８は、回転受皿１０６の径方向に延びる支持回転軸と、この支持回転軸回りに回動可能に形成された矩形のスクレーパ本体で形成されている。スクレーパ１０８は、下部ケーシング５０１の内側面から内径側に張り出して形成された環状樋５０６の内側に嵌合しており、回転受皿１０６が回転駆動されるに伴い、環状樋５０６の内側を摺動するように形成されている。環状樋５０６の底面には、図示しない灰出し孔が設けられている。環状樋５０６内には、円錐台形の回転受皿１０６の上側面から外径側に移動した燃料の灰等が落下する。この灰等を、回転受皿１０６と共に回動するスクレーパ１０８が収集し、灰出し孔から外部へ排出するようになっている。
【００７７】
第２実施形態の燃焼炉１００は、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が、燃焼室２の軸方向に隣接する空気供給管７１，７２，７３，７４，７５から吹き出す燃焼空気の流れの方向が互いに異なると共に、燃焼室２の軸方向の天面側と底面側の空気供給管７１，７５からの燃焼空気の流れが互いに同じ方向であり、かつ、燃焼室２の軸方向の中央の空気供給管７３からの燃焼空気の流れが、天面側及び底面側の空気供給管７１，７５からの燃焼空気の流れと反対側である。さらに、これらの燃焼室２の軸方向における天面側、中央及び底面側の空気供給管７１，７３，７５の間の空気供給管７２，７４による燃焼空気の流れは、燃焼室２の底面側である。これにより、燃焼室２内に、安定した燃焼空気の乱流を形成することができ、燃料を安定して完全燃焼することができる。
【００７８】
本実施形態において、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を介して燃焼空気を個別に供給したが、単一の空気供給管から単一又は複数の空気室を介して空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に燃焼空気を供給してもよい。また、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が吹き出す燃焼空気の量を適宜変更し、燃焼室２内に形成する燃焼空気の乱流の形態を変更してもよい。また、燃焼室２内には、乱流に限らず、第１旋回流管による第１の空気供給管７１のみから燃焼空気を吹き出して旋回流のみを形成したり、下降流管による第２の空気供給管７２のみから燃焼空気を吹き出して下降流のみを形成したり、第２旋回流管による第３の空気供給管７３のみから燃焼空気を吹き出して旋回流のみを形成してもよい。
【００７９】
また、空気供給管として、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に対して傾斜し、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して傾斜して配置され、上昇かつ旋回方向や、下降かつ旋回方向に燃焼空気を吹き出す管を用いてもよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、燃焼室２の中心軸に対して傾斜して配置され、燃焼室２の側面から燃料を供給するスクリューコンベヤ９を燃料供給部として設置し、上記第２実施形態では、燃焼室２の中心軸と同心に配置され、燃焼室２の底面から燃料を供給するスクリューコンベヤ１０９を燃料供給部として設置したが、燃料供給部の形態はこれらに限定されない。
【００８１】
また、上記第１実施形態では３段の空気供給管７１，７２，７３を配置し、第２実施形態では５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５を配置したが、空気供給管の段数はこれらに限定されず、２段以上の何段であってもよい。また、各段に設置する空気供給管の種類は、燃焼室２内に形成すべき乱流の程度に応じて適宜設定することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、植物系再生燃料として、木質チップからなる燃料を用いたが、木質ペレット等のように、植物系の材料を成型した再生燃料を用いてもよい。植物系の材料としては、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料や、古紙や廃パルプ等の紙系材料がある。また、植物系再生燃料は、例えばＲＰＦのように、一部に植物系の材料を用いた燃料であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 燃焼炉
２ 燃焼室
４ 上部空気室
６ 底面板
９ スクリューコンベヤ
６１ 底面板の貫通孔
７１，７２，７３ 空気供給管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質チップや木質ペレットを燃焼する燃焼炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木質チップや木質ペレットを燃焼してボイラ等に熱を供給する燃焼炉として、円筒形状の燃焼室に、燃焼空気の旋回流を形成するように構成されたものがある。
【０００３】
この種の燃焼炉としては、図１１に示すように、内部に円筒形状の燃焼室２０２を形成する筒状の内壁２２１と、内壁２２１の外周側に配置されて内壁２２１との間に空気室２０４を形成する外壁２４１と、内壁２２１に周方向に配列して形成され、空気室２０４から燃焼室２０２へ燃焼空気を供給する複数の空気通路２０７を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、上記燃焼炉２０１の空気通路２０７を形成した位置における燃焼室２０２の軸直角方向の横断面図である。図１２に示すように、空気通路２０７に燃焼空気を供給する空気室２０４は円筒環状を有し、空気室２０４の外壁２４１の接線方向に延びる給気管２４１ａから燃焼空気が供給され、矢印Ｆ１１で示されるように空気室２０４内に燃焼空気が均一に流れる。この空気室２０４内の燃焼空気が、空気通路２０７によって燃焼室２０２に吹き出される。
【０００５】
図１３は、燃焼室２０２の軸直角方向断面における空気通路２０７の近傍部分を示す拡大横断面図であり、図１４は、空気通路２０７を、燃焼室２０２の軸を含む径方向断面に投影した様子を示す拡大縦断面図である。図１３及び１４に示すように、内壁２２１に形成された空気通路２０７は、燃焼室２０２の径方向に対して水平面内と鉛直面内で傾斜して形成されている。これにより、空気室２０４内の燃焼空気を、矢印Ｆ１２で示すように、燃焼室２０２の中心軸に対して偏心し、かつ、燃焼室２０２の天面側に向いた方向に吹き出して、燃焼室２０２内に燃焼空気の上昇旋回流を形成する。
【０００６】
また、上記燃焼室２０２の底面の中央には、燃焼室２０２の軸方向に延在するスクリューコンベヤ２０９が配置されており、スクリューコンベヤ２０９の先端の燃料供給口２９１には、回転駆動される燃料拡散棒２９３が設けられている。図示しない燃料ホッパからスクリューコンベヤ２０９で導かれた燃料２１０が、スクリューコンベヤ２０９の燃料供給口２９１から吐出されると共に、回転する燃料拡散棒２９３で燃焼室２０２の底面に分散する。
【０００７】
このように、燃焼室２０２に燃焼空気の上昇旋回流を形成すると共に、燃焼室２０２の底面の中心に燃料２１０を供給することにより、化石燃料よりも燃焼し難い木質チップ等で形成された燃料２１０を、安定に燃焼させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３４１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の燃焼炉２０１は、燃料の供給量が比較的多い場合、所定の空燃費となるように燃焼空気の流量を増大させると、燃焼空気の燃焼室２０２内の滞在時間が少なくなり、燃料の未燃成分が燃焼を完了する前に排出される不都合がある。このような不都合を防止するため、燃焼空気の流量を減少させると、燃料に対する空気の量が不足し、不完全燃焼が生じる場合がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、比較的多い量の木質チップや木質ペレット等の燃料を、安定して燃焼させることができる燃焼炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の燃焼炉は、植物系再生燃料を燃焼するための燃焼炉であって、
円筒形状の燃焼室と、
上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給部と、
上記燃焼室の側面に設けられ、上記燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気を吹き出す複数の側部空気通路と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、複数の側部空気通路により、燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気が吹き出され、燃焼室内に燃焼空気の乱流が形成される。これにより、燃焼室内に旋回流が形成されるよりも、安定して燃料を完全燃焼させることができる。
【００１３】
ここで、植物系再生燃料としては、例えば木質チップのように植物系の材料を破砕したものや、木質ペレットのように植物系の材料を成型したものがある。植物系の材料としては、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料や、古紙や廃パルプ等の紙系材料がある。また、植物系再生燃料は、例えばＲＰＦ（Refuse Paper and Plastic Fuel）のように、一部に植物系の材料を用いた燃料であってもよい。
【００１４】
一実施形態の燃焼炉は、上記側部空気通路は、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つを含む。
【００１５】
上記実施形態によれば、燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つから燃焼空気が吹き出すことにより、燃焼室内に効果的に乱流が形成される。
【００１６】
一実施形態の燃焼炉は、上記側部空気通路は、上記燃焼室を区画する壁を貫通して配置された複数の空気供給管で形成されている。
【００１７】
上記実施形態によれば、空気供給管を、燃焼室を区画する壁を貫通して配置することにより、所定の方向に燃焼空気を吹き出す側部空気通路を容易に設置することができる。
【００１８】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の外周側に設けられると共に上記側部空気通路に連通し、この側部空気通路を通して上記燃焼室に吹き出す燃焼空気が供給される空気室を備える。
【００１９】
上記実施形態によれば、燃焼室の外周側に設けられた空気室に燃焼空気が供給され、この空気室に供給された燃焼空気が側部空気通路を通して燃焼室に吹き出される。これにより、複数の側部空気通路から均一の流速及び流量の燃焼空気を燃焼室に吹き出すことができる。また、燃焼室から伝わる熱により、燃焼室に吹き出す前の燃焼空気を空気室で加熱することができるので、燃焼空気による燃焼室内の温度の低下を防止できる。
【００２０】
一実施形態の燃焼炉は、上記空気室は、円筒環形状を有し、この円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給される。
【００２１】
上記実施形態によれば、円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることにより、空気室内の燃焼空気の流れが均一になるので、この空気室から側部空気通路を通って燃焼室に吹き出す燃焼空気の流速や流量を均一にできる。
【００２２】
一実施形態の燃焼炉は、上記空気室は、複数の上記側部空気通路に対応して複数個設けられている。
【００２３】
上記実施形態によれば、複数の空気室毎に燃焼空気を供給することにより、各空気室に連なる側部空気通路から燃焼室に吹き出す燃焼空気の流量を、側部空気通路毎に調節することができる。したがって、燃焼室内に形成する乱流を精度よく調整することができる。
【００２４】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃焼空気を吹き出す底部空気通路を備える。
【００２５】
上記実施形態によれば、底部空気通路を通して燃焼室内に燃焼空気を吹き出すことにより、燃料に燃焼空気を直接供給し、燃料の完全燃焼を促進できる。
【００２６】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の上記側部空気通路が設置された位置よりも底面側に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備える。
【００２７】
上記実施形態によれば、燃料供給口を通して燃焼室の側面から供給され、燃焼室の底面の近傍に落下した燃料が、複数の側部空気通路を通して供給された燃焼空気の乱流により、効果的に燃焼して十分な熱量を得ることができる。
【００２８】
一実施形態の燃焼炉は、上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備える。
【００２９】
上記実施形態によれば、燃料供給口を通して燃焼室の底面の近傍に供給された燃料が、複数の側部空気通路を通して供給された燃焼空気の乱流により、効果的に燃焼して十分な熱量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。
【図２】上部空気室及び下部空気室を示す平面図である。
【図３】底面板を示す斜視図である。
【図４Ａ】側部空気通路を形成する空気供給管の配置を示す縦断面図である。
【図４Ｂ】空気供給管のうちの第１旋回流管の配置を示す平断面図である。
【図４Ｃ】空気供給管のうちの下降流管の配置を示す平断面図である。
【図４Ｄ】空気供給管のうちの第２旋回流管の配置を示す平断面図である。
【図５】他の空気供給管の配置を示す縦断面図である。
【図６】実施形態の燃焼炉を用いたボイラ装置を示す模式図である。
【図７】水熱交換器を示す模式断面図である。
【図８】第２実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。
【図９】空気供給管及び上部空気室を示す縦断面図である。
【図１０】燃料供給部を示す縦断面図である。
【図１１】従来の燃焼炉を示す断面図である。
【図１２】従来の燃焼炉の空気通路の形成位置における横断面図である。
【図１３】従来の燃焼炉の空気通路を示す拡大横断面図である。
【図１４】従来の燃焼炉の空気通路を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態の燃焼炉を示す断面図である。本実施形態の燃焼炉１は、植物系再生燃料である木質チップを燃料とし、ボイラ装置の熱源に用いられる。
【００３３】
第１実施形態の燃焼炉１は、円筒形状の燃焼室２と、燃焼室２の外側を取り囲むように形成された大略円筒環形状の水ジャケット３と、水ジャケット３の外周側に高さ方向の略中央に配置された円筒環形状の上部空気室４を備える。燃焼室２は、キャスタブル耐火物を用いて形成された円筒形状の燃焼室壁２１で取り囲まれている。なお、燃焼室壁２１は、耐火レンガ等の他の耐火性を有する材料を用いて形成されてもよい。燃焼室２の外側の水ジャケット３は、燃焼室壁２１と上部ケーシング３１との間に形成されている。
【００３４】
燃焼室壁２１と上部ケーシング３１の側面には、上部空気室４の燃焼空気を燃焼室２に導く複数の空気供給管７１，７２，７３が貫通して固定されている。空気供給管７１，７２，７３は、内部に側部空気通路が形成され、後に詳述するように、燃焼室２の径方向又は軸方向に対して傾斜して固定されている。上部空気室４は、上部ケーシング３１の周面を取り囲むように設置された空気室壁４１の内側に形成され、この空気室壁４１に接続された上部給気管４２を通して、矢印Ａ５で示すように燃焼空気が供給される。上部空気室４に供給された燃焼空気は、空気供給管７１，７２，７３を通って燃焼室２に供給され、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域に、燃焼空気の乱流を形成する。燃焼室２内で燃料Ｆが燃焼して生成された高温の燃焼ガスは、上記燃焼空気の乱流が形成される領域の上方で旋回状に流れ、燃焼室壁２１の上部に接続された排気管２２を通り、後述する水熱交換器１４に供給される。
【００３５】
燃焼室２の底面には、燃焼室壁２１の下端に嵌合する円盤状の底面板６が配置され、この底面板６の下方に下部空気室５が配置されている。下部空気室５は、円筒形状の下部ケーシング５１内に形成されている。底面板６には、燃焼空気を下部空気室５から燃焼室２に導く複数の底部空気通路としての貫通孔６１，６１，・・・が、外径部分に形成されている。底面板６の内径部分の燃焼室２に臨む面には、燃料Ｆを受け取る受容部６２が形成されている。下部空気室５には、下部ケーシング５１に設けられた下部給気管５２を通して、矢印Ａ６で示すように燃焼空気が供給される。
【００３６】
図２は、平面視における上部空気室４と下部空気室５の形状を重ねて示した模式図である。図２に示すように、上部空気室４の側面に設けられた上部給気管４２は、空気室４の側面の接線方向に延在している。上部給気管４２を通して上部空気室４に接線方向に空気を供給することにより、円筒環形状の上部空気室４内に、周方向における偏りの少ない空気の流れを形成することができる。一方、下部空気室５の側面に設けられた下部給気管５２は、平面視において下部空気室５の径方向に延在している。下部給気管５２を通して下部空気室５に径方向に空気を供給することにより、円筒形状の下部空気室５に、偏りの少ない空気の流れが形成される。上部空気室４と下部給気管５２には、上部給気管４２と下部給気管５２の上流側に接続された送風機２０により、燃焼空気が供給される、
【００３７】
図３は、底面板６を示す斜視図である。底面板６は、キャスタブル耐火物を円盤状に成型してなり、平面視において外径部分の環状の領域に、複数の貫通孔６１，６１，・・・が形成されている。この貫通孔６１，６１，・・・が形成された領域の径方向の内側である内径部分に、受容部６２が設けられている。受容部６２は、燃焼室２に臨む面に形成された円形の浅い凹部で構成されている。この受容部６２に、燃料供給部としてのスクリューコンベヤ９から供給された燃料Ｆが受け取られる。受容部６２は、燃焼炉１が水熱交換器１４に熱を供給する燃焼運転を行う場合に、燃焼する燃料Ｆを保持する。一方、燃焼炉１が水熱交換器１４に熱を供給しない待機運転を行う場合に、着火した状態の燃料Ｆを種火として保持する。待機運転時に受容部６２が種火を保持することにより、燃焼室２への燃料Ｆと燃焼空気の供給量が増大すれば、迅速に燃焼運転に移行することができる。なお、燃料Ｆは、受容部６２のみでなく、底面板６の受容部６２の外径側に位置する部分で支持してもよい。
【００３８】
燃焼室２の側面には、燃料Ｆを供給する燃料供給部としてのスクリューコンベヤ９が設置されている。スクリューコンベヤ９は、筒状のケーシング９１と、ケーシング９１内に配置された回転駆動軸９２及び搬送スクリュー９３で形成され、燃料Ｆを投入する投入管９４に一端が接続されている。投入管９４は、燃料Ｆの貯留及び供給を行う定量供給機１１の供給コンベヤ１２に、遮断弁１３を介して接続されている。スクリューコンベヤ９の他端には、燃焼室２の側面に開口する燃料供給口９１ａが設けられている。燃料供給口９１ａの高さ方向の中心は、複数の空気供給管７１，７２，７３が配列された領域よりも低い位置に設置されている。なお、燃料供給口９１ａの高さ方向の中心は、複数の空気供給管７１，７２，７３が配列された領域の高さ方向の中心よりも低い位置に設置されていればよい。ここで、高さ方向とは、燃焼室２の中心軸の延在方向と実質的に同じであり、高さの低い側は下部ケーシング５１の底面に近い側であり、また、高さの高い側は上部ケーシング３１の天面に近い側である。上記スクリューコンベヤ９は、一端から他端に向かうにつれて位置が高くなるように傾斜しており、これにより、高温の燃焼空気がスクリューコンベヤ９の内部を逆流し難くなっている。
【００３９】
燃焼室２の外側に配置された水ジャケット３は、貯湯タンク１５から供給された水を加熱するものであり、上部ケーシング３１の下部に接続された加熱送り管３３に、矢印Ｗ１で示すように、貯湯タンク１５からの水が導入される。水ジャケット３で燃焼室２からの熱を受けて加熱された水は、上部ケーシング３１の上部に接続された排水管３２から、矢印Ｗ２で示すように水熱交換器１４に向けて排出される。
【００４０】
図４Ａは、燃焼室２の側面に設置された空気供給管７１，７２，７３の配置状態を示す縦断面図である。図４Ａは、空気供給管７１，７２，７３の設置位置において、燃焼室壁２１と上部ケーシング３１を、燃焼室２の中心軸を含む面内で切断した様子を示す断面図である。なお、図４Ａでは、空気供給管７１，７３の径方向に対する傾斜は表現していない。
【００４１】
図４Ａに示すように、本実施形態の燃焼炉１には、燃焼室２の中心軸の延在方向に３段の空気供給管７１，７２，７３が配列されている。これらの空気供給管７１，７２，７３のうち、燃焼室２の最も天面側に位置する第１の空気供給管７１は、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行の第１旋回流管である。この第１旋回流管は、図４Ｂの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において、径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置されている。これにより、上部空気室４から第１旋回流管を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に中心軸の偏心方向に吹き出される。
【００４２】
上記第１の空気供給管７１に対して燃焼室２の底面側に位置する第２の空気供給管７２は、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この下降流管は、図４Ａの縦断面図に示すように、燃焼室２の軸直角方向に対して傾斜角θを成して配置されていると共に、図４Ｃの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に配置されている。これにより、上部空気室４から第２の空気供給管７２を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に底面方向に吹き出される。
【００４３】
上記第２の空気供給管７２に対して燃焼室２の底面側に位置する第３の空気供給管７３は、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行の第２旋回流管である。この第２旋回流管は、図４Ｄの平断面図に示すように、燃焼室２の中心軸方向視において、径方向に対して反時計回りに傾斜角βを成して配置されている。第２旋回流管の径方向に対する傾斜角βは、第１旋回流管の径方向に対する傾斜角αと、径方向に関して逆向きの角度を成している。これにより、上部空気室４から第３の空気供給管７３を通って導かれた燃焼空気は、燃焼室２内に、中心軸に関して第１の空気供給管７１と逆向きの偏心方向に吹き出される。
【００４４】
上記第１の空気供給管７１により偏心方向に吹き出される燃焼空気と、上記第２の空気供給管７２により底面方向に吹き出される燃焼空気と、上記第３の空気供給管７３により偏心方向に吹き出される燃焼空気とが衝突して、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域とその周辺に、燃焼空気の乱流が形成される。燃焼室２内に燃焼空気の乱流を形成することにより、燃焼室２内に旋回流のみを形成するよりも、燃料Ｆを完全燃焼させることができ、一酸化炭素や煤の発生を少なくできる。したがって、一酸化炭素が漏洩する危険や、煤が水熱交換器１４に蓄積して熱交換能力が低下する不都合を防止できる。
【００４５】
ここで、第１の空気供給管７１を構成する第１旋回流管の径方向に対する傾斜角αは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。また、第２の空気供給管７２を構成する下降流管の軸直角方向に対する傾斜角θは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。また、第３の空気供給管７３を構成する第２旋回流管の径方向に対する傾斜角βは、０°よりも大きく５０°以下であり、好ましくは、１°以上３０°以下である。
【００４６】
なお、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３は、図４Ａの縦断面図のように、燃焼室２の天面側を第１旋回流管とし、中央の一段を下降流管とすると共に燃焼室２の底面側を第２旋回流管とするほか、図５の縦断面図のように、燃焼室２の天面側の第１の空気供給管７１を下降流管とし、中央の第２の空気供給管７２を旋回流管とすると共に燃焼室２の底面側の第３の空気供給管７３を上昇流管としてもよい。上昇流管は、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の天面に向かって傾斜すると共に、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に配置される。この上昇流管で形成された第３の空気供給管７３により、上部空気室４から導かれた燃焼空気が燃焼室２内に天面方向に吹き出され、下降流管で形成された第１の空気供給管７１から吹き出された底面方向の燃焼空気の流れと、旋回流管で形成された第２の空気供給管７２から吹き出された偏心方向の燃焼空気の流れに衝突して乱流が生成される。また、空気供給管の設置段数は、燃焼室２内に形成すべき流れに応じて適宜設定できる。また、全体の空気供給管の段数は３段以外の何段でもよい。
【００４７】
また、側部空気通路は、空気供給管を用いて形成するほか、厚みのある壁体に貫通孔を設けて形成してもよい。この場合、貫通孔の延在方向を、燃焼室２の中心軸と直角の面や、中心軸を通る面に対して傾斜させ、あるいは、径方向に向けて、傾斜通路や旋回通路を形成することができる。
【００４８】
図６は、実施形態の燃焼炉を用いて構成されたボイラ装置を示す模式図である。このボイラ装置１０は、図６に示すように、上記燃焼炉１と、燃焼炉１から燃焼ガスが供給される熱機器としての水熱交換器１４と、水熱交換器１４及び燃焼炉１で加熱された高温水を貯留する貯湯タンク１５と、水熱交換器１４から導かれた排気の集塵を行うサイクロン集塵装置１７と、サイクロン集塵装置１７の排気口に連なる誘引ファン１８を備える。
【００４９】
燃焼炉１には、燃料としての木質チップが定量供給機１１の供給コンベヤ１２から巻き出され、燃焼室２内の気圧を保持するための遮断弁１３を介してスクリューコンベヤ９に供給される。定量供給機１１のサイロ部内には、径方向に延びる複数の攪拌棒が回転軸に固定されて成る攪拌装置１１４が設けられている。この攪拌装置１１４は、定量供給機１１の側部に設置された駆動手段１１５で回転駆動され、定量供給機１１のサイロ部に貯留された燃料Ｆを攪拌する。定量供給機１１のサイロ部には、貯留する燃料Ｆの表面位置を検出して残量を検知するレベルセンサが設けられている。スクリューコンベヤ９には温度センサが設けられており、温度センサの検出温度に基づいて、スクリューコンベヤ９の搬送する燃料Ｆが燃焼室２からの高温空気によって着火していないかを監視している。温度センサが異常温度を検出して燃料Ｆの着火を検知すると、スクリューコンベヤ９に接続された給水管の開閉バルブを開いて消火を行うようになっている。
【００５０】
燃焼炉１の燃焼室２から燃焼ガスを導く排気管２２は、水熱交換器１４に接続され、水熱交換器１４の燃焼ガス通路の始端に連通している。燃焼室２から水熱交換器１４に送られる燃焼ガスの温度は、燃焼室２のガス温度センサで検出され、このガス温度センサの検出値に基づいて、燃焼空気及び燃料Ｆの供給量が制御される。
【００５１】
図７は、上記水熱交換器１４を詳細に示す模式断面図である。この水熱交換器１４は、縦長のケーシング１４１内の上部が、管板を兼ねる上部仕切板１４２と、隔壁１４４とで仕切られて、前煙室１４５と後煙室１４６が形成されている。また、ケーシング１４１内の下部が、管板を兼ねる下部仕切板１４３で仕切られて、中間煙室１４７が形成されている。上記ケーシング１４１の上部仕切板１４２と下部仕切板１４３の間が、水缶１４９となっており、上部仕切板１４２と下部仕切板１４３とに端部が溶接された複数の煙管１４８，１４８，・・・が、水缶１４９の内部に配置されている。この水熱交換機１４では、燃焼炉１から前煙室１４５に流入した燃焼ガスが、矢印Ｇで示すように煙管１４８に流入し、水缶１４９内の水と熱交換をした後、中間煙室１４７に流れる。燃焼ガスは、中間煙室１４７で折り返し、矢印Ｈで示すように煙管１４８に流入し、水缶１４９内の水と更に熱交換をした後、後煙室１４６に流れる。後煙室１４６の燃焼ガスは、矢印Ｉで示すように排気管１６４を通って排出され、下流側のサイクロン集塵装置１７に受け取られる。水缶１４９には、ケーシング１４１の下部に設けられた給水口１６０を通して、燃焼炉１の水ジャケット３からの水が矢印Ｗ２で示すように流入する。水缶１４９内で煙管１４８，１４９内を通る燃焼ガスと熱交換をして温度が上昇した水は、水缶１４９の上部に連通する連通管１６１と、この連通管１６１の上部に設けられた排水口１６２を通して、矢印Ｗ３で示すように排出される。連通管１６１の上端には、水缶１４９内の水蒸気が所定の圧力に達したときに水蒸気を大気に放出する大気開放弁１６３が設けられている。
【００５２】
水熱交換器１４は、燃焼炉１の水ジャケット３で加熱された水を更に加熱し、貯湯タンク１５に供給する。水熱交換器１４の水缶１４９には、内部の水量を検出する水位センサが設けられている。水ジャケット３の排水管３２には、水の温度を検出する温度センサが設けられている。貯湯タンク１５には、貯留される水の温度を検出する温度センサと、内部の水量を検出する水位センサが設けられている。
【００５３】
貯湯タンク１５は、水熱交換器１４から延びる加熱戻り管８１と、循環ポンプ１６に介設されて燃焼炉１の水ジャケット３に延びる加熱送り管３３に接続されている。水熱交換器１４と水ジャケット３と貯湯タンク１５とで循環経路を構成している。更に、貯湯タンク１５は、貯湯タンク１５と水熱交換器１４と水ジャケット３内の水位に応じて水を供給する給水管１５１と、矢印Ｄで示すように、温水を利用する利用設備に温水を供給する給湯管１５２と、矢印Ｅで示すように、利用設備から温水が戻る給湯戻り管１５３に接続されている。
【００５４】
サイクロン集塵装置１７は、側面に燃焼ガスの吸入口が設けられた円筒部１７１と、円筒部１７１の下方に連なって内部に旋回流が形成される逆円錐形の分離部１７２と、円筒部１７１内から上方に突出して配置された排気筒１７５を有する。分離部１７２の下端にはロータリーバルブ１７３が接続され、このロータリーバルブ１７３を介して塵収容器１７４が設けられている。このサイクロン集塵装置１７は、水熱交換器１４で熱交換を終えた燃焼ガスを円筒部１７１の吸入口から吸入し、円筒部１７１と分離部１７２で、矢印Ｙ１で示すように燃焼ガスの旋回流を形成し、この旋回流の遠心力により燃焼ガスに含まれる粉塵を分離する。燃焼ガスから分離した粉塵はロータリーバルブ１７３から塵収容器１７４に排出する一方、粉塵が分離された燃焼ガスを、矢印Ｙ２で示すように排気筒１７５から排出する。排気筒１７５に排出された燃焼ガスは、排気筒１７５に連なる排気管１７６を通して誘引ファン１８に吸引される。
【００５５】
誘引ファン１８は、遠心式送風機で形成され、サイクロン集塵装置１７から連なる排気管１７６に接続された吸気管１８１と、吸気管１８１の中心軸と同心に配置された回転翼を収容したファンケーシング１８２と、ファンケーシング１８２内の回転翼を駆動する駆動部１８３を有する。ファンケーシング１８２の側部に設けられた排気口に、鉛直方向に延びる煙突１９が接続されている。
【００５６】
このボイラ装置１０は、定量供給機１１のサイロ部のレベルセンサＬ１、スクリューコンベヤ９の温度センサＴ１と、燃焼室２のガス温度センサＴ２と、貯湯タンク１５の温度センサＴ４及び水位センサＬ２と、水ジャケット３の温度センサＴ３及び水位センサＬ３の検出情報に基づいて、供給コンベヤ１２、遮断弁１３、スクリューコンベヤ９、開閉バルブＶ１、誘引ファン１８、送風機２０及び循環ポンプ１６の動作を制御する制御部２５を備える。この制御部２５により、貯湯タンク１５の温度が所定温度となり、また、貯湯タンク１５の水位が所定水位となるように、燃焼室２で生成される熱量と、水ジャケット３と水熱交換器１４と貯湯タンク１５の水の循環量が制御される。
【００５７】
上記構成の燃焼炉１及びボイラ装置１０は、次のように動作する。まず、水熱交換器１４及び貯湯タンク１５の水位センサの検出情報により、これらの水位を確認する。水熱交換器１４及び貯湯タンク１５内の水位が基準値よりも少ない場合は、矢印Ｃで示すように給水管１５１を通して貯湯タンク１５に水を供給する。なお、給水管１５１を通した貯湯タンク１５への給水は、浮き球を有するボールタップで給水量を調節してもよい。水熱交換器１４及び貯湯タンク１５内の水位が基準値を満たす場合は、誘引ファン１８と送風機２０を起動すると共に、遮断弁１３を開いて供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９を起動する。送風機２０を起動して、上部給気管４２を通して上部空気室４に燃焼空気を供給すると共に、下部給気管５２を通して下部空気室５に燃焼空気を供給する。遮断弁１３を開いて供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９を起動して、定量供給機１１から供給コンベヤ１２で燃料Ｆの木質チップを巻き出し、遮断弁１３を通ってスクリューコンベヤ９で燃焼室２に燃料Ｆを投入する。
【００５８】
燃焼炉１では、上部空気室４に供給された燃焼空気が、空気供給管７１，７２，７３を通って燃焼室に供給される。このとき、第１旋回流管である第１の空気供給管７１から燃焼室２の中心軸の偏心方向に吹き出す燃焼空気と、下降流管である第２の空気供給管７２から底面側に吹き出す燃焼空気と、第２旋回流管である第３の空気供給管７３から燃焼室２の中心軸の偏心方向に、第１の空気供給管７１と反対側の偏心方向に吹き出す燃焼空気とが混合する。これにより、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３で取り囲まれた領域の近傍に、矢印Ａ２で示すように燃焼空気の乱流が形成される。この乱流が形成される領域の下部に位置する燃料供給口９１ａから、矢印Ｆ１で示すように、スクリューコンベヤ９で供給された燃料Ｆが燃焼室２内に投入され、投入された燃料Ｆは燃焼室２の底面板６の上に保持される。
【００５９】
底面板６の上に保持された燃料Ｆは、石油燃料で作動する図示しないバーナで着火され、下部空気室５から底面板６の貫通孔６１，６１，・・・を通して矢印Ａ１で示されるように供給される１次燃焼空気を受けて燃焼を開始する。１次燃焼空気を受けて燃焼を開始した燃料Ｆは、空気供給管７１，７２，７３から供給された２次燃焼空気の乱流によって燃焼成分が効率的に燃焼する。燃料Ｆの燃焼に伴って生成された燃焼ガスは、燃焼室２内の乱流が生成される領域の上方を矢印Ａ３で示すように旋回状に流れる。このように、本実施形態の燃焼炉１によれば、燃料Ｆが、燃焼空気の乱流が形成される領域の下方である底面板６の上に保持され、この底面板６の貫通孔６１，６１，・・・を通して１次燃焼空気が供給されるので、燃料Ｆが効果的に燃焼を開始する。さらに、１次燃焼空気が供給される領域の上方に、２次燃焼空気の乱流を形成するので、燃焼に伴って燃料Ｆから生じた燃焼成分が、高温の乱流領域で十分に燃焼空気と混合され、完全燃焼する。したがって、一酸化炭素や煤の発生を効果的に削減でき、植物系再生燃料である燃料Ｆを用いながら、安定した熱量が得られる。その結果、一酸化炭素がボイラ装置１０の周辺に漏洩する危険や、煤が水熱交換器１４に蓄積して熱交換能力が低下する不都合を防止できる。燃焼室２で燃焼が燃焼して生成された燃焼ガスは、排気管２２を通って水熱交換器１４に送られる。
【００６０】
水熱交換機１４に送られた燃焼ガスは、排気管２２を通って水熱交換機１４の前煙室１４５に導入され、煙管１４８，１４９を通る間に水缶１４９内の水と熱交換を行う。後煙室１４６に達した燃焼ガスは、サイクロン集塵装置１７に導かれる。サイクロン集塵装置１７では、円筒部１７１の吸入口から流入した燃焼ガスが分離部１７２に導かれ、分離部１７２内を旋回状に流れる際の遠心力で塵が分離する。燃焼ガスから分離した塵は、サイクロン集塵装置１７の下部の塵収容器１７４に集められる。塵が分離された燃焼ガスは排気筒１７５を通り、排気塔１７５に連なる排気管１７６を通して誘引ファン１８に吸引され、煙突１９を通って排気される。なお、誘引ファン１８の下流側に、燃焼ガスに含まれる微細な粒子を除去するバグフィルタを接続してもよい。
【００６１】
貯湯タンク１５内の水は、循環ポンプ１６によって加熱送り管３３を通して燃焼炉１の水ジャケット３に送られる。水ジャケット３で燃焼室２から伝わる熱を受けて加熱された水は、排水管３２を通って水熱交換器１４の水缶１４９に導かれ、水熱交換器１４で燃焼ガスと熱交換を行って更に加熱される。水熱交換器１４で加熱された水は、加熱戻り管８１を通って貯湯タンク１５に戻される。
【００６２】
制御部２５は、温度センサＴ４で検出された貯湯タンク１５の水の温度に基づいて、供給コンベヤ１２、遮断弁１３及びスクリューコンベヤ９の動作を制御し、燃焼室２に供給する燃料Ｆの量を制御すると共に、誘引ファン１８と送風機２０の動作を制御し、燃焼室２に供給する燃焼空気の量を制御する。貯湯タンク１５の水が利用設備で消費されるに伴い、給水管１５１からの低温の水の追加によって貯湯タンク１５の水温が低下すると、制御部２５は、貯湯タンク１５の水の温度を上昇させる燃焼モードの制御を行う。すなわち、遮断弁１３を開き、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給量を増大すると共に、送風機２０の送風量を増大して燃焼室２への燃焼空気の供給量を増大する。また、誘引ファン１８の吸引量を増大してサイクロン集塵装置１７の水熱交換器１４から吸引する燃焼ガス量を増大する。更に、循環ポンプ１６の送水量を増大し、水ジャケット３及び水熱交換機１４に送る水の量を増大する。これにより、燃焼室２内で燃料Ｆが燃焼して生成される熱量が増大し、水ジャケット３及び水熱交換機１４で加熱される水の量が増大し、貯湯タンク１５の水温が上昇する。貯湯タンク１５の水が所定温度に達すると、制御部２５は、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給量を減少させると共に、送風機２０の送風量を減少させて燃焼室２への燃焼空気の供給量を減少させ、誘引ファン１８の吸引量を減少させて水熱交換器１４から吸引する燃焼ガス量を減少させ、循環ポンプ１６の送水量を減少させる。供給コンベヤ１２からスクリューコンベヤ９への燃料Ｆの供給を停止する場合は、遮断弁１３を閉じて燃焼室２からの燃焼ガスや燃焼空気の逆流を防止する。
【００６３】
温水の利用が停止したこと等により、水熱交換器１４による水の加熱動作を停止する場合、制御部２５は、燃焼モードの制御を停止して待機モードの制御を行う。すなわち、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料供給量を、燃焼モードにおけるよりも少なくすると共に、誘引ファン１８の吸引量と送風機２０の送風量を燃焼モードにおけるよりも少なくする。また、循環ポンプ１６による水熱交換器１４への送水を停止する。こにより、水熱交換器１４への熱の供給を実質的に停止した状態で、燃焼室２に種火を保持する。このように、燃焼室２に臨む底面板６の受容部６２に最小限の燃料Ｆを保持し、この燃料Ｆに種火を残すことにより、温水の使用が再開して水熱交換器１４の動作が求められた場合に、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料供給量と、送風機２０の送風量を増大すれば、燃料Ｆを迅速に着火させて燃焼室２で生成する熱量を迅速に回復することができる。すなわち、待機モードから燃焼モードに迅速に移ることができ、温水の需要に迅速に対応することができる。なお、待機モードでは、供給コンベヤ１２及びスクリューコンベヤ９による燃料Ｆの供給は、連続的に行ってもよく、あるいは、断続的に行ってもよい。要は、種火を保持できる程度の燃料Ｆを供給できればよい。
【００６４】
第１実施形態において、燃焼炉１は、熱機器としての水熱交換器１４に熱を供給したが、他の熱機器に熱を供給してもよい。また、燃焼炉１は、燃焼室２の外周側に水ジャケット３を備えたが、水ジャケット３は無くてもよい。
【００６５】
図８は、第２実施形態の燃焼炉を示す縦断面図である。本実施形態の燃焼炉１００は、第１実施形態と同様に、植物系再生燃料である木質チップを燃料とする。
【００６６】
第２実施形態の燃焼炉１００は、円筒形状の燃焼室２と、キャスタブル耐火物で形成されて燃焼室２を取り囲む円筒形状の燃焼室壁２１と、燃焼室壁２１の外側面を取り囲む円筒形状の上部ケーシング３１と、本体ケーシング３１の外周側に高さ方向の略中央に配置された円筒環形状の上部空気室４００を備える。
【００６７】
燃焼室壁２１と上部ケーシング３１の側面には、燃焼室２内に燃焼空気を吹き出す複数の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が貫通して固定されている。第２実施形態の燃焼炉１００は、燃焼室２の軸方向に、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が配列されている。これらの空気供給管７１，７２，７３，７４，７５は、内部に側部空気通路が形成され、燃焼室２の径方向又は軸方向に対して傾斜して固定されている。
【００６８】
図９は、空気供給管７１，・・・，７５と、これらの空気供給管７１，・・・，７５に燃焼空気を供給する上部空気室４００を示す縦断面図である。図９に示すように、上部空気室４００は、互いに隔てられて上部ケーシング３１を取り囲む環状の第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を有する。これらの第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１により各々形成されている。上記第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に各々連通している。第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１の円筒環形状の側面に、接線方向に延在する第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２が各々接続されている。これらの第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２を通して、矢印Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ１５で示すように、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に、燃焼空気が各々供給される。第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に、第１乃至第５空気室壁４１１，４２１，４３１，４４１，４５１の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることにより、第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５の周方向において燃焼空気の均一の流れが得られる。これにより、各空気供給管７１，・・・，７５から燃焼室２に供給する燃焼空気の流量が、周方向に均一となるように形成されている。
【００６９】
第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に供給する燃焼空気の流量は、第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２の間で独立して調整可能になっている。これにより、各空気供給管７１，・・・，７５から燃焼室２に吹き出す燃焼空気の流量が、互いに独立して調整可能になっている。
【００７０】
上記第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を通して燃焼空気が供給される空気供給管７１，７２，７３，７４，７５のうち、燃焼室２の天面に最も近い第１の空気供給管７１は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置された第１旋回流管である。この第１の空気供給管７１の燃焼室２の底面側に隣接する第２の空気供給管７２は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この第２の空気供給管７２の燃焼室２の底面側に隣接する第３の空気供給管７３は、第１実施形態と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して反時計回りに傾斜角βを成して配置された第２旋回流管である。この第３の空気供給管７３の燃焼室２の底面側に隣接する第４の空気供給管７４は、上記第２の空気供給管７２と同様に、燃焼室２の中心軸の直角面に対して、燃焼室２に臨む側が燃焼室２の底面に向かって傾斜した下降流管である。この第４の空気供給管７４の燃焼室２の底面側に隣接する第５の空気供給管７５は、上記第１の空気供給管７１と同様に、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に平行であり、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して時計回りに傾斜角αを成して配置された第１旋回流管である。
【００７１】
このように、上記空気供給管７１，７２，７３，７４，７５により、燃焼室２の天面側から順に、時計回りの旋回流と、下降流と、反時計回りの旋回流と、下降流と、時計回りの旋回流を、燃焼室２内に吹き出す。これらの燃焼空気の流れが燃焼室２内で混合することにより、燃焼室２の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５の配置領域及びその周辺に、燃焼空気の乱流を安定して形成するように形成されている。燃焼室２の乱流の形成領域よりも天面側には、燃料が燃焼してなる燃焼ガスの旋回流が形成され、この燃焼ガスは、排気管２２を通して図示しない水熱交換器等に供給される。
【００７２】
図１０は、第２実施形態の燃焼炉１００が有する燃焼室２の底面近傍の断面図である。本実施形態の燃焼炉１００の燃焼室２底面には、燃料供給部としてのスクリューコンベヤ１０９と、スクリューコンベヤ１０９で供給された燃料を保持して回転駆動される回転受皿１０６が設けられている。スクリューコンベヤ１０９は、鉛直方向に延在し、燃焼室２の中心軸と同心位置に配置される。スクリューコンベヤ１０９は、筒状のケーシング９１と、ケーシング９１内に配置された回転駆動軸９２及び搬送スクリュー９３で形成され、図示しない定量供給機の供給コンベヤから供給された燃料Ｆを、燃焼室２の下方から底面の中心に供給するように構成されている。
【００７３】
燃焼室２の底面には、スクリューコンベヤ１０９の先端部の周りを取り囲むように、円錐台形の回転受皿１０６が配置されている。回転受皿１０６は、径方向に延びるスリット状の複数の給気孔１０７，１０７，・・・と、周縁から径方向に延びる複数のスクレーパ１０８，１０８，・・・と、裏面に設けられた環状のラック１１１を有する。回転受皿１０６は、ベアリング１１０を介して下部空気室５００内の支持壁５０３上に回動可能に支持されている。
【００７４】
下部空気室５００は、円筒形状の下部ケーシング５０１内の下側部分に形成され、底面に設けられた下部給気管５０２を通して、矢印Ａ２１で示すように燃焼空気が供給される。下部空気室５００を区画する支持壁５０３の上に、回転受皿１０６を回転自在に支持するベアリング１１０が設置されている。下部空気室５００の天面に設けられた通気孔５０５を通して、矢印Ａ２２で示すように燃焼空気が回転受皿１０６の下側に供給される。この燃焼空気が、矢印Ａ２３で示すように給気孔１０７を通り、回転受皿１０６の上側に吹き出し、この回転受皿１０６上の燃料に燃焼空気を供給するようになっている。
【００７５】
下部ケーシング５０１内には、回転受皿１０６の裏面に設けられたラック１１１に噛合するピニオン１１２が配置されている。このピニオン１１２は、下部ケーシング５０１の外側に配置されたモータ１１３の出力軸に接続されている。こおモータ１１３の回転力がピニオン１１２を介してラック１１１に伝達され、回転受皿１０６が回転駆動されるようになっている。
【００７６】
回転受皿１０６の周縁に設けられたスクレーパ１０８は、回転受皿１０６の径方向に延びる支持回転軸と、この支持回転軸回りに回動可能に形成された矩形のスクレーパ本体で形成されている。スクレーパ１０８は、下部ケーシング５０１の内側面から内径側に張り出して形成された環状樋５０６の内側に嵌合しており、回転受皿１０６が回転駆動されるに伴い、環状樋５０６の内側を摺動するように形成されている。環状樋５０６の底面には、図示しない灰出し孔が設けられている。環状樋５０６内には、円錐台形の回転受皿１０６の上側面から外径側に移動した燃料の灰等が落下する。この灰等を、回転受皿１０６と共に回動するスクレーパ１０８が収集し、灰出し孔から外部へ排出するようになっている。
【００７７】
第２実施形態の燃焼炉１００は、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が、燃焼室２の軸方向に隣接する空気供給管７１，７２，７３，７４，７５から吹き出す燃焼空気の流れの方向が互いに異なると共に、燃焼室２の軸方向の天面側と底面側の空気供給管７１，７５からの燃焼空気の流れが互いに同じ方向であり、かつ、燃焼室２の軸方向の中央の空気供給管７３からの燃焼空気の流れが、天面側及び底面側の空気供給管７１，７５からの燃焼空気の流れと反対側である。さらに、これらの燃焼室２の軸方向における天面側、中央及び底面側の空気供給管７１，７３，７５の間の空気供給管７２，７４による燃焼空気の流れは、燃焼室２の底面側である。これにより、燃焼室２内に、安定した燃焼空気の乱流を形成することができ、燃料を安定して完全燃焼することができる。
【００７８】
本実施形態において、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に第１乃至第５給気管４１２，４２２，４３２，４４２，４５２から第１乃至第５空気室４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を介して燃焼空気を個別に供給したが、単一の空気供給管から単一又は複数の空気室を介して空気供給管７１，７２，７３，７４，７５に燃焼空気を供給してもよい。また、５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５が吹き出す燃焼空気の量を適宜変更し、燃焼室２内に形成する燃焼空気の乱流の形態を変更してもよい。また、燃焼室２内には、乱流に限らず、第１旋回流管による第１の空気供給管７１のみから燃焼空気を吹き出して旋回流のみを形成したり、下降流管による第２の空気供給管７２のみから燃焼空気を吹き出して下降流のみを形成したり、第２旋回流管による第３の空気供給管７３のみから燃焼空気を吹き出して旋回流のみを形成してもよい。
【００７９】
また、空気供給管として、燃焼室２の中心軸と直角をなす面に対して傾斜し、かつ、燃焼室２の中心軸方向視において径方向に対して傾斜して配置され、上昇かつ旋回方向や、下降かつ旋回方向に燃焼空気を吹き出す管を用いてもよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、燃焼室２の中心軸に対して傾斜して配置され、燃焼室２の側面から燃料を供給するスクリューコンベヤ９を燃料供給部として設置し、上記第２実施形態では、燃焼室２の中心軸と同心に配置され、燃焼室２の底面から燃料を供給するスクリューコンベヤ１０９を燃料供給部として設置したが、燃料供給部の形態はこれらに限定されない。
【００８１】
また、上記第１実施形態では３段の空気供給管７１，７２，７３を配置し、第２実施形態では５段の空気供給管７１，７２，７３，７４，７５を配置したが、空気供給管の段数はこれらに限定されず、２段以上の何段であってもよい。また、各段に設置する空気供給管の種類は、燃焼室２内に形成すべき乱流の程度に応じて適宜設定することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、植物系再生燃料として、木質チップからなる燃料を用いたが、木質ペレット等のように、植物系の材料を成型した再生燃料を用いてもよい。植物系の材料としては、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料や、古紙や廃パルプ等の紙系材料がある。また、植物系再生燃料は、例えばＲＰＦのように、一部に植物系の材料を用いた燃料であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 燃焼炉
２ 燃焼室
４ 上部空気室
６ 底面板
９ スクリューコンベヤ
６１ 底面板の貫通孔
７１，７２，７３ 空気供給管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物系再生燃料を燃焼するための燃焼炉であって、
円筒形状の燃焼室と、
上記燃焼室の側面に設けられ、上記燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気を吹き出す複数の側部空気通路と
を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記側部空気通路は、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つを含むことを特徴とする燃焼炉。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記側部空気通路は、上記燃焼室を区画する壁を貫通して配置された複数の空気供給管で形成されていることを特徴とする燃焼炉。
【請求項４】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の外周側に設けられると共に上記側部空気通路に連通し、この側部空気通路を通して上記燃焼室に吹き出す燃焼空気が供給される空気室を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項５】
請求項４に記載の燃焼炉において、
上記空気室は、円筒環形状を有し、この円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることを特徴とする燃焼炉。
【請求項６】
請求項４に記載の燃焼炉において、
上記空気室は、複数の上記側部空気通路に対応して複数個設けられていることを特徴とする燃焼炉。
【請求項７】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃焼空気を吹き出す底部空気通路を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項８】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の上記側部空気通路が設置された位置よりも底面側に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項９】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項１】
植物系再生燃料を燃焼するための燃焼炉であって、
円筒形状の燃焼室と、
上記燃焼室の側面に設けられ、上記燃焼室の径方向に関して互いに異なる方向に燃焼空気を吹き出す複数の側部空気通路と
を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記側部空気通路は、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の一方側に傾斜した第１空気通路と、上記燃焼室の軸直角面内で径方向の他方側に傾斜した第２空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の底面側に傾斜した第３空気通路と、上記燃焼室の軸包含面内で燃焼室の天面側に傾斜した第４空気通路のうちの少なくとも２つを含むことを特徴とする燃焼炉。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記側部空気通路は、上記燃焼室を区画する壁を貫通して配置された複数の空気供給管で形成されていることを特徴とする燃焼炉。
【請求項４】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の外周側に設けられると共に上記側部空気通路に連通し、この側部空気通路を通して上記燃焼室に吹き出す燃焼空気が供給される空気室を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項５】
請求項４に記載の燃焼炉において、
上記空気室は、円筒環形状を有し、この円筒環形状の空気室の側面の接線方向に燃焼空気が供給されることを特徴とする燃焼炉。
【請求項６】
請求項４に記載の燃焼炉において、
上記空気室は、複数の上記側部空気通路に対応して複数個設けられていることを特徴とする燃焼炉。
【請求項７】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃焼空気を吹き出す底部空気通路を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項８】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の上記側部空気通路が設置された位置よりも底面側に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備えることを特徴とする燃焼炉。
【請求項９】
請求項１に記載の燃焼炉において、
上記燃焼室の底面に、上記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給口を備えることを特徴とする燃焼炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−７９７３３（Ｐ２０１３−７９７３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８４３９（Ｐ２０１１−２１８４３９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
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