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JP2017036883A - Woody biomass boiler - Google Patents

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JP2017036883A JP2015158329A JP2015158329A JP2017036883A JP 2017036883 A JP2017036883 A JP 2017036883A JP 2015158329 A JP2015158329 A JP 2015158329A JP 2015158329 A JP2015158329 A JP 2015158329A JP 2017036883 A JP2017036883 A JP 2017036883A
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利光 加来野
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Abstract

【課題】燃焼炉方式に比べて二酸化炭素の発生が格段に少ない熱分解方式の木質バイオマスボイラーの提供。【解決手段】木質材燃料を熱分解する熱分解炉2と、熱分解炉2内に吸入する空気を通過させることにより酸素欠乏状態とする磁化装置3と、熱分解炉2を囲むように設けられ、熱分解炉2により発生した熱により貯留水を加熱するボイラータンク部4と、熱分解炉2内を通過する配管により構成され、熱分解炉2により発生した熱により配管内の流水を加熱する熱交換器部5と、熱分解炉2内で発生した加熱空気を排出する排気管30と、排気管30に熱分解炉2内から加熱空気を吸引するファン31とを備えた温風発生装置6とを有する。【選択図】図1[Problem] To provide a pyrolysis-type woody biomass boiler that generates significantly less carbon dioxide than a combustion furnace type. SOLUTION: A pyrolysis furnace 2 for pyrolyzing a wood material fuel, a magnetizing device 3 that makes oxygen deficient by passing air sucked into the pyrolysis furnace 2, and a pyrolysis furnace 2 are provided. The boiler tank unit 4 that heats the stored water by the heat generated by the pyrolysis furnace 2 and a pipe that passes through the pyrolysis furnace 2, and the flowing water in the pipe is heated by the heat generated by the pyrolysis furnace 2. Generating hot air, comprising an exhaust pipe 30 for discharging heated air generated in the pyrolysis furnace 2, and a fan 31 for sucking the heated air from the pyrolysis furnace 2 in the exhaust pipe 30 Device 6. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、廃木材や廃竹材等の木質材を燃料とした熱分解方式の木質バイオマスボイラーに関する。   The present invention relates to a thermal biomass wood biomass boiler using wood materials such as waste wood and waste bamboo as fuel.

従来、ボイラーの燃料は、主にA重油、軽油、灯油やLPG等の化石燃料が使用されている。しかしながら、化石燃料ボイラーは、原料費の高騰や二酸化炭素排出量等が問題となっており、エネルギーコスト低減と環境負荷の低減が求められている。そこで、木質ペレットやチップ等のバイオマス燃料を使用するバイオマスボイラーが注目されている。   Conventionally, as fuel for boilers, fossil fuels such as A heavy oil, light oil, kerosene and LPG are mainly used. However, the fossil fuel boiler has problems such as rising raw material costs and carbon dioxide emissions, and is required to reduce energy costs and environmental burdens. Therefore, a biomass boiler that uses biomass fuel such as wood pellets and chips has attracted attention.

例えば、特許文献1には、バイオマスを燃焼させる燃焼炉の燃焼室の周囲を囲む形で、温水タンクを形成し、上縁が燃焼室の高さの1/2以下の位置になるように燃焼室の背壁に排煙口を設け、温水タンクの湯沸室を貫通して設けられた煙筒体に排煙させる構成としたバイオマスボイラーが開示されている。   For example, in Patent Document 1, a hot water tank is formed so as to surround the combustion chamber of a combustion furnace for burning biomass, and combustion is performed so that the upper edge is at a position equal to or less than ½ of the height of the combustion chamber. A biomass boiler is disclosed in which a smoke exhaust port is provided on the back wall of the chamber, and smoke is exhausted to a smoke cylinder provided through the hot water chamber of the hot water tank.

特開2014−199174号公報JP 2014-199174 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されているような燃焼炉方式のバイオマスボイラーでは、二酸化炭素の排出量が多いという問題がある。
そこで、本発明においては、燃焼炉方式に比べて二酸化炭素の発生が格段に少ない熱分解方式の木質バイオマスボイラーを提供することを目的とする。
However, the combustion boiler type biomass boiler as disclosed in Patent Document 1 has a problem that the amount of carbon dioxide emission is large.
Therefore, an object of the present invention is to provide a pyrolysis-type woody biomass boiler that generates significantly less carbon dioxide than a combustion furnace system.

本発明の木質バイオマスボイラーは、木質材燃料を熱分解する熱分解炉と、熱分解炉内に吸入する空気を通過させることにより酸素欠乏状態とする磁化装置と、熱分解炉を囲むように設けられ、熱分解炉により発生した熱により貯留水を加熱するボイラータンク部と、熱分解炉内を通過する配管により構成され、熱分解炉により発生した熱により配管内の流水を加熱する熱交換器部と、熱分解炉内で発生した加熱空気を排出する排気管、および、排気管に熱分解炉内から加熱空気を吸引するファンを備えた温風発生装置とを有するものである。   The woody biomass boiler of the present invention is provided so as to surround a pyrolysis furnace for pyrolyzing wood fuel, a magnetizing device that makes oxygen deficient by passing air sucked into the pyrolysis furnace, and a pyrolysis furnace. A heat exchanger that heats the running water in the pipe with heat generated by the pyrolysis furnace, and a boiler tank that heats the stored water with heat generated by the pyrolysis furnace and a pipe that passes through the pyrolysis furnace And an exhaust pipe for discharging heated air generated in the pyrolysis furnace, and a hot air generator provided with a fan for sucking the heated air from the pyrolysis furnace in the exhaust pipe.

本発明の木質バイオマスボイラーでは、熱分解炉内に吸入する空気を磁化装置に通過させることにより、酸素欠乏状態、すなわち低酸素状態(窒素リッチ状態)となり、この空気中の酸素分子は凝縮された結合体を形成する。そして、この凝縮された低酸素の結合体が木質材燃料に衝突すると、木質材燃料は熱分解反応を起こし、火炎燃焼することなく、乾留反応により熱分解し、磁性を帯びた灰となる。この磁性灰が隣接する次の燃料の熱源となることによって、乾留反応が継続する。このような木質材燃料の熱分解により熱分解炉で発生した熱によって、ボイラータンク部の貯留水が加熱された温水または蒸気となり、熱交換器部の流水が加熱されて温水となり、また、熱分解炉内で発生した加熱空気が温風発生装置のファンにより排気管を通じて吸引されて温風となる。   In the woody biomass boiler of the present invention, the air sucked into the pyrolysis furnace is passed through the magnetizing device, so that the oxygen deficient state, that is, the low oxygen state (nitrogen rich state), and oxygen molecules in the air are condensed. Form a conjugate. When the condensed low-oxygen conjugate collides with the wood material fuel, the wood material fuel undergoes a pyrolysis reaction, and is pyrolyzed by a dry distillation reaction without being flame-combusted to become magnetic ash. This magnetic ash serves as a heat source for the next adjacent fuel, whereby the dry distillation reaction continues. The heat generated in the pyrolysis furnace due to such pyrolysis of the wood fuel becomes the heated water or steam that is stored in the boiler tank, and the running water in the heat exchanger is heated to become hot water. The heated air generated in the cracking furnace is sucked through the exhaust pipe by the fan of the hot air generator and becomes hot air.

また、本発明の木質バイオマスボイラーは、熱分解炉内に、鉛直方向に延びる筒状体であり、その内面に斜め下方へ向かって突出する環状の整流板を鉛直方向に複数段備えた筒状体を有し、熱交換器部の配管は、筒状体の周りを巻回するように配設されたものであることが望ましい。熱分解炉内で木質系材料の熱分解によって生じる対流は、ばらつきがあり、乱れているが、この乱れた対流を筒状体の内面に斜め下方へ向かって突出する環状の整流板によって受け止めて調整し、筒状体の周りへの輻射熱を均一化することが可能となる。また、この環状の整流板自体に吸熱された熱によっても、熱分解炉内の熱分解が継続されるようになる。   Further, the woody biomass boiler of the present invention is a cylindrical body that extends in the vertical direction in the pyrolysis furnace, and has a plurality of vertical rectifying plates that protrude obliquely downward on the inner surface thereof in the vertical direction. It is desirable that the pipe of the heat exchanger section is disposed so as to wind around the cylindrical body. The convection generated by the pyrolysis of the wood-based material in the pyrolysis furnace varies and is turbulent, but this turbulent convection is received by an annular rectifying plate that projects obliquely downward on the inner surface of the cylindrical body. It becomes possible to adjust and to make uniform the radiant heat around the cylindrical body. Further, the thermal decomposition in the pyrolysis furnace is continued by the heat absorbed by the annular rectifying plate itself.

また、本発明の木質バイオマスボイラーは、熱分解炉の炉頂部に木質材燃料を質量含水率30%以下、より好ましくは20%以下まで乾燥する乾燥室を有することが望ましい。これにより、熱分解炉の炉頂部からの排熱を利用して木質材燃料を乾燥することができ、木質材燃料として生の廃木材や廃竹材等を用いる場合には、これらの木質材燃料の質量含水率を30%以下とすることで、熱分解炉で発生する分解熱を常時一定にすることが可能となる。特に、木質材燃料の質量含水率を20%以下まで乾燥すれば、熱分解が容易となり、有害ガスが発生しないという利点がある。   In addition, the woody biomass boiler of the present invention desirably has a drying chamber for drying the wood material fuel to a moisture content of 30% or less, more preferably 20% or less at the top of the pyrolysis furnace. As a result, the wood material fuel can be dried by utilizing the exhaust heat from the top of the pyrolysis furnace. When using raw waste wood or waste bamboo material as the wood material fuel, these wood material fuels can be used. By making the mass moisture content of the water 30% or less, it becomes possible to always keep the heat of decomposition generated in the pyrolysis furnace constant. In particular, if the moisture content of the wood material fuel is dried to 20% or less, there is an advantage that thermal decomposition becomes easy and no harmful gas is generated.

また、温風発生装置は、排気管内を通過する加熱空気に対して水を噴霧する噴霧装置を備えたものであることが望ましい。これにより、加熱空気中の有害物質、白煙および不純物を水の噴霧粒子により捕捉して浄化することが可能となる。   The hot air generator is preferably provided with a spraying device for spraying water against the heated air passing through the exhaust pipe. Thereby, harmful substances, white smoke and impurities in the heated air can be captured and purified by the water spray particles.

(1)木質材燃料を熱分解する熱分解炉と、熱分解炉内に吸入する空気を通過させることにより酸素欠乏状態とする磁化装置と、熱分解炉を囲むように設けられ、熱分解炉により発生した熱により貯留水を加熱するボイラータンク部と、熱分解炉内を通過する配管により構成され、熱分解炉により発生した熱により配管内の流水を加熱する熱交換器部と、熱分解炉内で発生した加熱空気を排出する排気管、および、排気管に熱分解炉内から加熱空気を吸引するファンを備えた温風発生装置とを有する構成により、燃焼炉方式に比べて二酸化炭素の発生が格段に少ない熱分解方式により木質材燃料を熱分解し、その分解熱により、温水(蒸気)および温風を得ることが可能となる。 (1) A pyrolysis furnace that pyrolyzes wood fuel, a magnetizing device that is oxygen-deficient by allowing air to be sucked into the pyrolysis furnace, and a pyrolysis furnace provided to surround the pyrolysis furnace A boiler tank that heats the stored water with the heat generated by the pipe, a pipe that passes through the pyrolysis furnace, and a heat exchanger that heats the flowing water in the pipe with the heat generated by the pyrolysis furnace, and pyrolysis Compared to the combustion furnace system, the exhaust pipe that discharges the heated air generated in the furnace and the hot air generator that includes a fan that sucks the heated air from the pyrolysis furnace in the exhaust pipe has carbon dioxide compared to the combustion furnace method. It is possible to pyrolyze the wood material fuel by a pyrolysis method with significantly less generation of hot water and to obtain hot water (steam) and hot air by the heat of decomposition.

(2)熱分解炉内に、鉛直方向に延びる筒状体であり、その内面に斜め下方へ向かって突出する環状の整流板を鉛直方向に複数段備えた筒状体を有し、熱交換器部の配管は、筒状体の周りを巻回するように配設されたものであることにより、筒状体の周りへの輻射熱を均一化し、所望の温度の温水(蒸気)および温風を安定的に得ることが可能となる。 (2) Inside the pyrolysis furnace is a cylindrical body extending in the vertical direction, and has a cylindrical body with a plurality of vertical rectifying plates in the vertical direction projecting obliquely downward on the inner surface thereof, for heat exchange The piping of the vessel part is arranged so as to be wound around the cylindrical body, so that the radiant heat around the cylindrical body is made uniform, hot water (steam) and hot air at a desired temperature Can be stably obtained.

(3)熱分解炉の炉頂部に木質材燃料を質量含水率30%以下まで乾燥する乾燥室を有する構成により、熱分解炉の炉頂部からの排熱を利用して木質材燃料を乾燥し、熱分解炉で発生する分解熱を常時一定にして木質バイオマスボイラーの安定的な運転が可能となる。 (3) The wood material fuel is dried by utilizing the exhaust heat from the top of the pyrolysis furnace by using a drying chamber for drying the wood fuel to a moisture content of 30% or less at the top of the pyrolysis furnace. The woody biomass boiler can be stably operated by always keeping the heat of decomposition generated in the pyrolysis furnace constant.

(4)温風発生装置が排気管内を通過する加熱空気に対して水を噴霧する噴霧装置を備えたものであることにより、加熱空気中の有害物質、白煙および不純物を水の噴霧粒子により捕捉して浄化することが可能となり、無害な温風を利用することが可能となる。 (4) Since the warm air generator is equipped with a spray device that sprays water against the heated air passing through the exhaust pipe, harmful substances, white smoke and impurities in the heated air are sprayed with water spray particles. It becomes possible to capture and purify, and it is possible to use harmless warm air.

本発明の実施の形態における木質バイオマスボイラーの概要を示す正面図である。It is a front view which shows the outline | summary of the woody biomass boiler in embodiment of this invention. 図1の木質バイオマスボイラーの概要を示す平面図である。It is a top view which shows the outline | summary of the woody biomass boiler of FIG. 整流板による対流の調整効果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the adjustment effect of the convection by a baffle plate.

図1は本発明の実施の形態における木質バイオマスボイラーの概要を示す正面図、図2は図1の木質バイオマスボイラーの概要を示す平面図である。   FIG. 1 is a front view showing an outline of a woody biomass boiler in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an outline of the woody biomass boiler in FIG.

図1および図2に示すように、本発明の実施の形態における木質バイオマスボイラー1は、廃木材や廃竹材等の木質材燃料を熱分解する熱分解炉2と、熱分解炉2内に吸入する空気を通過させることにより酸素欠乏状態とする磁化装置3と、熱分解炉2を囲むように設けられたボイラータンク部4と、熱分解炉2内を通過する配管により構成される熱交換器部5と、熱分解炉2内で発生した加熱空気から温風を得る温風発生装置6とを有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, a wood biomass boiler 1 according to an embodiment of the present invention includes a pyrolysis furnace 2 that thermally decomposes a wood material fuel such as waste wood and waste bamboo material, and is sucked into the pyrolysis furnace 2. Heat exchanger composed of a magnetizing device 3 that is in an oxygen-deficient state by allowing air to pass through, a boiler tank unit 4 provided so as to surround the pyrolysis furnace 2, and piping passing through the pyrolysis furnace 2 And a hot air generator 6 for obtaining hot air from heated air generated in the pyrolysis furnace 2.

熱分解炉2は、鉛直方向に延びる円筒状の内部炉殻10と、炉頂板11とによって形成されている。内部炉殻10はボイラー鋼板(ボイラー用炭素鋼鋼板)、炉頂板11は普通鋼鋼板(炭素鋼鋼板)である。また、熱分解炉2の下部には、中間炉床12が設けられている。中間炉床12は、木質材燃料を受ける火格子(ロストル)である。また、熱分解炉2の正面には、熱分解炉2の中間炉床12上に木質材燃料を投入するための燃料投入口13が設けられている。燃料投入口13の下方には、中間炉床12下の灰を掻き出すための灰掻出口14が設けられている。   The pyrolysis furnace 2 is formed by a cylindrical inner furnace shell 10 extending in the vertical direction and a furnace top plate 11. The inner furnace shell 10 is a boiler steel plate (carbon steel plate for boiler), and the furnace top plate 11 is a normal steel plate (carbon steel plate). An intermediate hearth 12 is provided in the lower part of the pyrolysis furnace 2. The intermediate hearth 12 is a grate (rooster) that receives the wood material fuel. In addition, a fuel input port 13 is provided on the front surface of the pyrolysis furnace 2 for supplying wood material fuel onto the intermediate hearth 12 of the pyrolysis furnace 2. Below the fuel inlet 13, an ash scraper outlet 14 is provided for scraping the ash under the intermediate hearth 12.

熱分解炉2の中間炉床12の上方および下方の側面には、それぞれ3つの空気吸込管15A,15B,15Cおよび空気吸込管16A,16B,16Cが設けられている。図2に示すように、空気吸込管15A,15B,15Cは平面視で120°間隔で設けられている。空気吸込管16A,16B,16Cも同様である。また、空気吸込管15A,15B,15Cと空気吸込管16A,16B,16Cとは互いに40°間隔となるように配置されている。磁化装置3は、空気吸込管15A,15B,15C,16A,16B,16Cにそれぞれ設けられている。   Three air suction pipes 15A, 15B, and 15C and air suction pipes 16A, 16B, and 16C are provided on the upper and lower side surfaces of the intermediate hearth 12 of the pyrolysis furnace 2, respectively. As shown in FIG. 2, the air suction pipes 15A, 15B, and 15C are provided at intervals of 120 ° in plan view. The same applies to the air suction pipes 16A, 16B, and 16C. Further, the air suction pipes 15A, 15B, 15C and the air suction pipes 16A, 16B, 16C are arranged so as to be spaced from each other by 40 °. The magnetizing device 3 is provided in each of the air suction pipes 15A, 15B, 15C, 16A, 16B, and 16C.

また、熱分解炉2内には、鉛直方向に延びる円筒状の筒状体17が設けられている。筒状体17の内面には、斜め下方へ向かって突出する環状(逆円錐台状)の整流板18が鉛直方向に複数段設けられている。図3は整流板18による対流の調整効果を説明する説明図である。図3に示すように、熱分解炉2内で木質系材料の熱分解によって生じる対流C1は、ばらつきがあり、乱れているが、この乱れた対流C1を筒状体17の内面の整流板18によって受け止めて調整し、筒状体17の周りへの輻射熱C2を均一化する。   In the pyrolysis furnace 2, a cylindrical tubular body 17 extending in the vertical direction is provided. On the inner surface of the cylindrical body 17, an annular (inverted truncated cone) rectifying plate 18 projecting obliquely downward is provided in a plurality of stages in the vertical direction. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the effect of adjusting the convection by the rectifying plate 18. As shown in FIG. 3, the convection C1 generated by the pyrolysis of the wood-based material in the pyrolysis furnace 2 has variations and is distorted. Is received and adjusted to make the radiant heat C2 around the cylindrical body 17 uniform.

磁化装置3は、管内に強磁石を向かい合わせに配置したものである。熱分解用の空気がこの磁化装置3の中を通過する際、空気中の酸素が強磁石に引き寄せられ、流入空気は酸素欠乏状態、すなわち低酸素状態(窒素リッチ状態)となり、空気中の酸素分子は凝縮された結合体を形成する。そして、この凝縮された低酸素の結合体が木質材燃料に衝突すると、木質材燃料は熱分解反応を起こし、火炎燃焼することなく、乾留により熱分解し、磁性を帯びた灰となる。この磁性灰が隣接する次の燃料の熱源となることによって、乾留が継続する。   The magnetizing device 3 is a magnet in which strong magnets are arranged facing each other. When the thermal decomposition air passes through the magnetizing device 3, oxygen in the air is attracted to the strong magnet, and the inflowing air is in an oxygen-deficient state, that is, a low oxygen state (nitrogen-rich state). The molecules form a condensed conjugate. When the condensed low-oxygen conjugate collides with the wood material fuel, the wood material fuel undergoes a pyrolysis reaction, and is pyrolyzed by dry distillation without burning with flame to become magnetic ash. This magnetic ash serves as a heat source for the next adjacent fuel, so that dry distillation continues.

ボイラータンク部4は、前述の内部炉殻10と、この内部炉殻10を囲むように設けられた鉛直方向に延びる円筒状の外部炉殻20とによって形成された空間である。ボイラータンク部4の上方には、水を給水するヘッドタンク7が設けられている。ヘッドタンク7の水は水の自重によりボイラータンク部4の上部に給水され、ボイラータンク部4内に貯留され、熱分解炉2により発生した熱により加熱される。また、ボイラータンク部4の下部にはボイラータンク部4内の温水または蒸気を吐出する吐出管21が設けられている。   The boiler tank unit 4 is a space formed by the aforementioned inner furnace shell 10 and a cylindrical outer furnace shell 20 that extends in the vertical direction and is provided so as to surround the inner furnace shell 10. A head tank 7 for supplying water is provided above the boiler tank unit 4. The water in the head tank 7 is supplied to the upper part of the boiler tank unit 4 by its own weight, stored in the boiler tank unit 4, and heated by the heat generated by the pyrolysis furnace 2. In addition, a discharge pipe 21 for discharging hot water or steam in the boiler tank unit 4 is provided below the boiler tank unit 4.

熱交換器部5は、筒状体17の周りを巻回するように配設された熱交換器用鋼管5Aにより形成された配管である。熱交換器用鋼管5Aは、一端が熱分解炉2の上部の注水口19Aに接続され、注水口19Aから筒状体17の周りを螺旋状に下降するように筒状体17の周りに配設され、他端が熱分解炉2の下部の吐出口19Bに接続されている。この熱交換器用鋼管5A内の流水は、熱分解炉2により発生した熱により加熱される。   The heat exchanger section 5 is a pipe formed by a heat exchanger steel pipe 5 </ b> A arranged so as to be wound around the cylindrical body 17. One end of the heat exchanger steel pipe 5 </ b> A is connected to the water injection port 19 </ b> A at the top of the pyrolysis furnace 2, and is disposed around the cylindrical body 17 so as to descend spirally around the cylindrical body 17 from the water injection port 19 </ b> A. The other end of the pyrolysis furnace 2 is connected to the lower discharge port 19B. The running water in the heat exchanger steel pipe 5 </ b> A is heated by the heat generated by the pyrolysis furnace 2.

温風発生装置6は、熱分解炉2内で発生した加熱空気を排出する排気管30と、排気管30に熱分解炉2内から加熱空気を吸引するファン31とを備える。排気管30は熱分解炉2の炉頂部に接続されている。ファン31は、空気中の不純物を除去する不純物除去フィルターを備えている。排気管30とファン31との間には、シーズヒーター32が設けられている。また、排気管30の途中には、排気管30内を通過する加熱空気に対して水を噴霧する噴霧装置33を備えている。   The hot air generator 6 includes an exhaust pipe 30 that discharges heated air generated in the pyrolysis furnace 2, and a fan 31 that sucks heated air from the pyrolysis furnace 2 in the exhaust pipe 30. The exhaust pipe 30 is connected to the top of the pyrolysis furnace 2. The fan 31 includes an impurity removal filter that removes impurities in the air. A sheathed heater 32 is provided between the exhaust pipe 30 and the fan 31. Further, in the middle of the exhaust pipe 30, a spray device 33 that sprays water on the heated air passing through the exhaust pipe 30 is provided.

噴霧装置33は、水としての温水を排気管30内に噴霧することで、熱分解炉2内で発生した加熱空気中の有害物質、白煙および不純物を温水の噴霧粒子によって捕捉して浄化する。温水の噴霧粒子に捕捉された有害物質、白煙および不純物は、ドレン34より排出される。シーズヒーター32は、噴霧装置33から温水が噴霧されることにより湿度が上昇した加熱空気を加熱することによって湿度を下げるとともに、加熱空気中の水分の中の雑菌を殺菌するためのものである。   The spraying device 33 sprays warm water as water into the exhaust pipe 30 to capture and purify harmful substances, white smoke and impurities in the heated air generated in the pyrolysis furnace 2 by spray particles of warm water. . The harmful substances, white smoke and impurities trapped in the spray particles of the hot water are discharged from the drain 34. The sheathed heater 32 is for heating the heated air whose humidity has been increased by spraying warm water from the spraying device 33 to lower the humidity and to sterilize various germs in the moisture in the heated air.

なお、本実施形態における木質バイオマスボイラー1では、熱分解炉2およびボイラータンク部4の全体と、排気管30の周りとを断熱材40,41により覆っている。また、本実施形態における木質バイオマスボイラー1は、熱分解炉2の炉頂部に木質材燃料を質量含水率30%以下まで乾燥する乾燥室8を有する。   In the woody biomass boiler 1 in the present embodiment, the entire pyrolysis furnace 2 and boiler tank unit 4 and the periphery of the exhaust pipe 30 are covered with heat insulating materials 40 and 41. Moreover, the wood biomass boiler 1 in this embodiment has the drying chamber 8 which dries a wood material fuel to 30% or less of a mass moisture content at the top of the pyrolysis furnace 2.

上記構成の木質バイオマスボイラー1では、燃料投入口13から廃木材や廃竹材等の木質材燃料を熱分解炉2内に投入する。このとき、木質材燃料は熱分解炉2の半分以下の高さまで投入する。そして、ファン31を駆動することにより、磁化装置3を通して熱分解用の空気を熱分解炉2内に引き入れ、おき火により着火する。このとき、熱分解用の空気は前述のように酸素欠乏状態となり、凝縮された低酸素の結合体が木質材燃料に衝突することにより、木質材燃料は火炎燃焼することなく熱分解反応を継続する。   In the woody biomass boiler 1 having the above-described configuration, woody material fuel such as waste wood and waste bamboo is introduced into the pyrolysis furnace 2 from the fuel inlet 13. At this time, the wood material fuel is charged to a height that is less than half that of the pyrolysis furnace 2. Then, by driving the fan 31, the air for pyrolysis is drawn into the pyrolysis furnace 2 through the magnetizing device 3 and ignited by fire. At this time, the pyrolysis air is in an oxygen-deficient state as described above, and the condensed low-oxygen conjugate collides with the wood fuel, so that the wood fuel continues the pyrolysis reaction without flame burning. To do.

また、熱分解後の木質材燃料は磁性を帯びた灰となり、この磁性灰は隣接する次の燃料の熱源となることによって、乾留が継続する。他方、熱分解炉2内に引き込まれた低酸素の結合体は加熱空気となり、熱分解炉2の筒状体17内で整流板18により調整されて熱分解炉2内を循環し、整流板18自体に吸熱される。この整流板18に吸熱された熱によっても熱分解が継続される。そして、熱分解後の木質材燃料は最終的に約1/300に減容されて中間炉床12から落下し、灰掻出口14から掻き出される。   Further, the wood fuel after pyrolysis becomes magnetic ash, and this magnetic ash becomes a heat source for the next adjacent fuel, so that dry distillation continues. On the other hand, the low oxygen combined body drawn into the pyrolysis furnace 2 becomes heated air, which is adjusted by the rectifying plate 18 in the cylindrical body 17 of the pyrolysis furnace 2 and circulates in the pyrolysis furnace 2. 18 itself absorbs heat. Thermal decomposition is also continued by the heat absorbed by the current plate 18. The pyrolyzed wood material fuel is finally reduced in volume to about 1/300, falls from the intermediate hearth 12 and is scraped out from the ash scraper 14.

熱分解炉2内の温度分布は、乾留部の温度が350〜400℃の低温乾留温度に維持される。炉内下部から中間部は、400〜900℃(時間の経過とともに上昇)に制御し、上部温度は300〜480℃の低温に維持される。   The temperature distribution in the pyrolysis furnace 2 is maintained at a low temperature dry distillation temperature in which the temperature of the dry distillation part is 350 to 400 ° C. The middle part from the lower part in the furnace is controlled to 400 to 900 ° C. (rise with time), and the upper part temperature is maintained at a low temperature of 300 to 480 ° C.

この分解熱によりボイラータンク部4内の水が加熱され、90〜100℃の温水または蒸気となる。ボイラータンク部4にはヘッドタンク7の水が自重により給水され、温水がボイラータンク部4の下部の吐出管21から吐出される。なお、一般的なボイラーの給水は、下部からポンプにより給水し、ボイラー内部の水は加熱されて密度差が生じ、熱対流による自然対流が発生し、温水は上部への浮力を受けるが、本実施形態における木質バイオマスボイラー1では、加熱された温水を連続的に吐出させることで、上部から下部への自然対流が起こる。   The water in the boiler tank unit 4 is heated by this decomposition heat, and becomes hot water or steam at 90 to 100 ° C. The water in the head tank 7 is supplied to the boiler tank unit 4 by its own weight, and the hot water is discharged from the discharge pipe 21 below the boiler tank unit 4. In general, boiler water is supplied from the bottom by a pump, and the water inside the boiler is heated, resulting in a density difference, natural convection due to thermal convection, and hot water receiving buoyancy to the top. In the woody biomass boiler 1 in the embodiment, natural convection from the upper part to the lower part occurs by continuously discharging heated hot water.

また、これと同時に、熱分解炉2内では熱交換器部5の配管内の流水が分解熱により加熱され、90〜95℃の温水となる。熱交換器部5への注水は、既設の水道水配管から行われる。上水は熱分解炉2の上部の注水口19Aから注水され、熱分解炉2内の筒状体17の周りを螺旋状に下降する間に分解熱により加熱され、温水が熱分解炉2の下部の吐出口19Bに接続された配管22から吐出される。   At the same time, the flowing water in the pipe of the heat exchanger section 5 is heated by the decomposition heat in the pyrolysis furnace 2 to become hot water of 90 to 95 ° C. Water injection into the heat exchanger unit 5 is performed from existing tap water piping. Water is poured from a water injection port 19 </ b> A at the top of the pyrolysis furnace 2, heated by the decomposition heat while descending spirally around the cylindrical body 17 in the pyrolysis furnace 2, and hot water is heated in the pyrolysis furnace 2. It is discharged from the pipe 22 connected to the lower discharge port 19B.

また、熱分解炉2の内部で発生する加熱空気は、ファン31により吸引されて90〜100℃の温風となる。熱分解炉2内の加熱空気は排気管30の途中に備えられた噴霧装置33から温水が噴霧されることにより浄化される。なお、木質材燃料の着火直後は黒煙が発生するが、熱分解状態ではほとんど煙は発生しないため、噴霧装置33からは必要に応じて温水を噴霧する。また、必要に応じてシーズヒーター32を駆動し、加熱空気の湿度を下げるとともに水分中の雑菌を殺菌する。   The heated air generated inside the pyrolysis furnace 2 is sucked by the fan 31 and becomes hot air of 90 to 100 ° C. The heated air in the pyrolysis furnace 2 is purified by spraying hot water from a spray device 33 provided in the middle of the exhaust pipe 30. Although black smoke is generated immediately after the ignition of the wood material fuel, almost no smoke is generated in the pyrolyzed state, so that hot water is sprayed from the spray device 33 as necessary. Further, the sheathed heater 32 is driven as necessary to lower the humidity of the heated air and sterilize germs in the moisture.

上述のようにボイラータンク部4により得られる温水または蒸気は、給湯用(農業ハウス、旅館・ホテル・病院等の風呂用、再加熱用等)、暖房用(農業ハウス、温水、旅館、ホテル・オフィス、学校、病院、業務用等)、大気との温度差による発電機用、工業用、温風用(温水を既設熱交換器で温風へ変換)、その他に利用できる。また、熱交換器部5により得られる温水は、上記ボイラータンク部4の温水の再加熱用、床暖房用、上記ボイラータンク部4との組み合わせ利用(給湯用・暖房用との組み合わせ)、大気との温度差による発電機用、温風用(温水を既設熱交換器で温水へ変換)等に利用できる。さらに、温風発生装置6により得られる温風は、農業用ハウス、各種温室、暖房用、温水用(温風を既設熱交換器で温水へ変換)等に利用できる。   As described above, the hot water or steam obtained from the boiler tank unit 4 is used for hot water supply (for farmhouses, inns / hotels / hospitals, for reheating, etc.) and for heating (agricultural houses, hot water, inns, hotels, hotels, (Office, school, hospital, business use, etc.), generator for the temperature difference from the atmosphere, industrial, hot air (convert hot water into hot air with an existing heat exchanger), etc. The hot water obtained by the heat exchanger unit 5 is used for reheating the hot water in the boiler tank unit 4, for floor heating, in combination with the boiler tank unit 4 (in combination with hot water supply and heating), the atmosphere It can be used for generators due to temperature difference between the two and warm air (converting hot water into hot water using an existing heat exchanger). Furthermore, the warm air obtained by the warm air generator 6 can be used for agricultural houses, various greenhouses, for heating, for warm water (converting warm air into warm water with an existing heat exchanger), and the like.

なお、本実施形態における木質バイオマスボイラー1に使用する木質材燃料としては、林地残材(間伐材等)、製材残材、建設廃材・残材、薪、木質チップ等の廃木材や、放置竹林の廃木材等を使用することができる。また、丸太状や薪状の木質材燃料の場合、長さ50〜60cm×径(10cm以下)のものを使用する。また、木質材燃料の質量含水率が30%超の場合には、乾燥室8内で質量含水率30%以下まで乾燥した後に使用する。   In addition, as wood material fuel used for the wood biomass boiler 1 in this embodiment, forest land residual materials (thinned wood, etc.), residual lumber, construction waste materials / remaining materials, waste wood such as firewood, wood chips, and abandoned bamboo forest Waste wood, etc. can be used. Further, in the case of a log-like or rod-like woody material fuel, one having a length of 50 to 60 cm × diameter (10 cm or less) is used. Further, when the mass moisture content of the wood material fuel exceeds 30%, it is used after being dried to a mass moisture content of 30% or less in the drying chamber 8.

また、本実施形態においては、木質材燃料を燃料投入口13から手動により投入する構成であるが、自動的に投入する構成とすることも可能である。この場合、スクリューコンベア等により木質材燃料を貯蔵ホッパーから乾燥室8へ運搬し、熱分解炉2の炉頂板11を自動化開閉式として熱分解炉2内へ投入する構成とすれば良い。   Further, in the present embodiment, the wood material fuel is manually input from the fuel input port 13, but may be configured to automatically input. In this case, the wood material fuel may be transported from the storage hopper to the drying chamber 8 by a screw conveyor or the like, and the furnace top plate 11 of the pyrolysis furnace 2 may be put into the pyrolysis furnace 2 as an automatic opening / closing type.

本発明の木質バイオマスボイラーは、廃木材や廃竹材等の木質材を燃料として、温水(蒸気)および温風を得ることのできるボイラーとして有用である。   The woody biomass boiler of the present invention is useful as a boiler capable of obtaining warm water (steam) and warm air using woody materials such as waste wood and waste bamboo as fuel.

1 木質バイオマスボイラー
2 熱分解炉
3 磁化装置
4 ボイラータンク部
5 熱交換器部
6 温風発生装置
10 内部炉殻
11 炉頂板
12 中間炉床
13 燃料投入口
14 灰掻出口
15A,15B,15C,16A,16B,16C 空気吸込管
17 筒状体
18 整流板
19A 注水口
19B 吐出口
20 外部炉殻
30 排気管
31 ファン
32 シーズヒーター
33 噴霧装置
34 ドレン
40,41 断熱材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wood biomass boiler 2 Pyrolysis furnace 3 Magnetizer 4 Boiler tank part 5 Heat exchanger part 6 Hot air generator 10 Internal furnace shell 11 Furnace top plate 12 Intermediate hearth 13 Fuel inlet 14 Ash scraper outlet 15A, 15B, 15C, 16A, 16B, 16C Air suction pipe 17 Cylindrical body 18 Current plate 19A Water injection port 19B Discharge port 20 External furnace shell 30 Exhaust pipe 31 Fan 32 Seeds heater 33 Spraying device 34 Drain 40, 41 Heat insulating material

Claims (4)

木質材燃料を熱分解する熱分解炉と、
前記熱分解炉内に吸入する空気を通過させることにより酸素欠乏状態とする磁化装置と、
前記熱分解炉を囲むように設けられ、前記熱分解炉により発生した熱により貯留水を加熱するボイラータンク部と、
前記熱分解炉内を通過する配管により構成され、前記熱分解炉により発生した熱により前記配管内の流水を加熱する熱交換器部と、
前記熱分解炉内で発生した加熱空気を排出する排気管、および、前記排気管に前記熱分解炉内から前記加熱空気を吸引するファンを備えた温風発生装置と
を有する木質バイオマスボイラー。
A pyrolysis furnace for pyrolyzing wood fuel;
A magnetizing device that is in an oxygen-deficient state by passing air sucked into the pyrolysis furnace;
A boiler tank section that is provided so as to surround the pyrolysis furnace, and that heats the stored water by heat generated by the pyrolysis furnace;
A heat exchanger part configured by piping passing through the inside of the pyrolysis furnace, and heating the running water in the pipe by heat generated by the pyrolysis furnace;
A woody biomass boiler having an exhaust pipe for discharging heated air generated in the pyrolysis furnace, and a hot air generator having a fan for sucking the heated air from the pyrolysis furnace in the exhaust pipe.
前記熱分解炉内に、鉛直方向に延びる筒状体であり、その内面に斜め下方へ向かって突出する環状の整流板を鉛直方向に複数段備えた筒状体を有し、
前記熱交換器部の配管は、前記筒状体の周りを巻回するように配設されたものである請求項1記載の木質バイオマスボイラー。
In the pyrolysis furnace, it is a cylindrical body extending in the vertical direction, and has a cylindrical body provided with a plurality of steps in the vertical direction on the inner surface of the annular rectifying plate protruding obliquely downward,
The woody biomass boiler according to claim 1, wherein the pipe of the heat exchanger section is disposed so as to wind around the cylindrical body.
前記熱分解炉の炉頂部に前記木質材燃料を質量含水率30%以下まで乾燥する乾燥室を有する請求項1または2に記載の木質バイオマスボイラー。   The woody biomass boiler according to claim 1 or 2, further comprising a drying chamber for drying the woody fuel to a moisture content of 30% or less at a top of the pyrolysis furnace. 前記温風発生装置は、前記排気管内を通過する前記加熱空気に対して水を噴霧する噴霧装置を備えたものである請求項1から3のいずれか1項に記載の木質バイオマスボイラー。   The woody biomass boiler according to any one of claims 1 to 3, wherein the warm air generating device includes a spraying device that sprays water on the heated air passing through the exhaust pipe.
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