特許 6053295 バイオマス専焼バーナおよびそれを具備した燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6053295

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】バイオマス専焼バーナおよびそれを具備した燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 1/00 20060101AFI20161219BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   F23D1/00 Z

   F23L1/00 B

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-37821(P2012-37821)

(22)【出願日】2012年2月23日

(65)【公開番号】特開2013-174370(P2013-174370A)

(43)【公開日】2013年9月5日

【審査請求日】2013年12月27日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100169199

【弁理士】

【氏名又は名称】石本 貴幸

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】松本 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】堂本 和宏

(72)【発明者】

【氏名】阿部 直文

【審査官】 渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特公平０３−０５５７２４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表２００６−５１６３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３８９１９５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第２７７６５７５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０８−０３５６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２６３８０４０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４０５６７５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平０３−０４３５２６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実公平０３−０３０６５０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００１８４４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００４８２９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５７６５４８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１８０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０６７４４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−２０７１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−００１７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１１３１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７０９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９１５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２８１０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １／００− １／０６

Ｆ２３Ｌ １／００− １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

数ｍｍ程度に粉砕されたバイオマス燃料を燃焼用空気とともに炉内に供給するバイオマス専焼バーナであって、
上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に小さくなるようにして形成されるとともに、内側に供給された前記バイオマス燃料を当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させる内筒と、
前記内筒の外側全体を取り囲むようにして配置される外筒と、を備え、
前記内筒は、前記内側の空間と前記外側の空間とを連通するとともに前記バイオマス燃料から前記燃焼用空気を分離して前記内側の空間から前記外側の空間へ導く複数の孔が設けられた多孔体であり、
前記孔を通過する空気が前記内筒の上流側に少し戻るように、前記孔が穿設されていることを特徴とするバイオマス専焼バーナ。

【請求項2】

前記孔の数が上流側で密、下流側で疎となり、上流側から下流側にかけて徐々に減少するようにして設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス専焼バーナ。

【請求項3】

前記孔の入口の周囲には、前記内筒の内壁面と、前記孔の内周面とを滑らかに接続するアール部が、周方向に沿って連続するようにして設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバイオマス専焼バーナ。

【請求項4】

前記内筒の出口端に、上流側から下流側に向かって流路断面積が急激に拡大するようにして形成されたディフューザの入口端が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバイオマス専焼バーナ。

【請求項5】

前記孔の直径が０．１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバイオマス専焼バーナ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のバイオマス専焼バーナを具備していることを特徴とする燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物等生物体を起源とする木質系バイオマスや廃材・廃棄物等の他種再生可能燃料等（以下、これらの燃料を「バイオマス燃料」という。）を、排ガス中の窒素酸化物濃度が低い低ＮＯｘ燃焼および高効率に混焼させるのに適したバイオマス専焼バーナに関するものである。

【背景技術】

【0002】

さて、石炭焚きボイラにおいて、バイオマス燃料を高混焼率で燃焼させる場合には、バイオマス燃料を粉砕するための専用の粉砕装置、およびバイオマス燃料を燃焼させるための専用のバーナが必要となる。バイオマス燃料は、石炭に比べて燃焼し易いものの、バイオマス燃料を石炭並み（数百μｍ以下の微粉炭並み）に粉砕するためには、粉砕装置における消費動力が多大になってしまう。そのため、バイオマス燃料の粉砕を数ｍｍ程度にとどめる必要がある。しかし、数ｍｍ程度に粉砕されたバイオマス燃料は、微粉炭よりも着火し難いといった問題がある。

【0003】

また、バイオマス燃料を粉砕する際には、バイオマス燃料を乾燥、安定した粉砕、安定した搬送させるために多大な空気量が必要となり、その結果、一次空気量が過剰となって、燃料濃度が低くなり、バイオマス燃料の着火がさらに難しいものとなっている。

【0004】

そのため、従来は、バーナを構成する微粉炭管から微粉炭を供給し、数ｍｍ程度に粉砕されたバーナを構成する搬送管からバイオマス燃料を供給して、これら微粉炭およびバイオマス燃料を燃焼させるということが行われていた（特許文献１参照）。この場合、まず、着火性のよい微粉炭に着火し、安定した火炎が形成され、ついで、この火炎の輻射熱により、着火性に劣るバイオマス燃料に着火することになる。

【0005】

また、粉砕装置により粉砕されたバイオマス燃料を、分級手段により１ｍｍ以上の（粒径の大きい）バイオマス燃料と、１ｍｍ未満の（粒径の小さい）バイオマス燃料とに分級し、１ｍｍ以上のバイオマス燃料をバーナの中心側に供給し、その周囲（外側）に１ｍｍ未満のバイオマス燃料を供給して、これらバイオマス燃料を燃焼させるということも行われていた（特許文献２参照）。この場合、まず、着火性のよい１ｍｍ未満のバイオマス燃料に着火し、安定した火炎が形成され、ついで、この火炎の輻射熱により、着火性に劣る１ｍｍ以上のバイオマス燃料に着火することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４０５６７５２号公報

【特許文献2】特許第３８９１９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に開示されたバーナでは、微粉炭（バイオマス燃料以外の燃料）が必要となり、バイオマス燃料のみを燃焼させることができないといった問題点があった。
また、上記特許文献２に開示されたバーナでは、１ｍｍ以上のバイオマス燃料と、１ｍｍ未満のバイオマス燃料とに分級する分級手段が必要となり、設備が複雑化するとともに、設備費が高騰してしまうといった問題点もあった。

【0008】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るバイオマス専焼バーナは、数ｍｍ程度に粉砕されたバイオマス燃料を燃焼用空気とともに炉内に供給するバイオマス専焼バーナであって、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に小さくなるようにして形成されるとともに、内側に供給された前記バイオマス燃料を当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させる内筒と、前記内筒の外側全体を取り囲むようにして配置される外筒と、を備え、前記内筒には、前記内側の空間と前記外側の空間とを連通するとともに前記バイオマス燃料から前記燃焼用空気を分離して前記内側の空間から前記外側の空間へ導く複数の孔が設けられている。

【0010】

本発明に係るバイオマス専焼バーナによれば、内筒内に供給されたバイオマス燃料は、内筒内を下流側に進むにしたがって、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高められることになる。また、内筒内に供給された燃焼用空気は、内筒内を下流側に進むにしたがって、バイオマス燃料の外側（周囲）を取り囲むようにして、炉内に供給されることになる。
このとき、炉内に供給されたバイオマス燃料は、炉内を下流側に進むにしたがって、炉内の輻射熱によって加熱されて、燃焼させられることになる（着火し易い状態になる）。
これにより、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができる。
また、バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高められることにより、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度が低下することになるので、ＮＯｘ等の発生を抑制することができる。

【0011】

上記バイオマス専焼バーナにおいて、前記内筒は、板厚方向に貫通して内側に形成された空間と、外側に形成された空間とを連通する孔が、周方向および軸方向に沿って多数穿設された、あるいは板厚方向に貫通して内側に形成された空間と、外側に形成された空間とを連通する多数の孔を有する多孔体である。

【0012】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、内筒内に供給された燃焼用空気の一部は、孔を介して内筒の外側（内筒と外筒との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0013】

上記バイオマス専焼バーナにおいて、前記孔の数が上流側で密、下流側で疎となり、上流側から下流側にかけて徐々に減少するようにして設けられているとさらに好適である。

【0014】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気がバイオマス燃料からより効果的に分離され、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより一層高められるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより一層低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0015】

上記バイオマス専焼バーナにおいて、前記孔を通過する空気が前記内筒の上流側に少し戻るように、前記孔が穿設されている。

【0016】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、孔を介して内筒内に供給された燃焼用空気の一部のみが内筒の外側（内筒と外筒との間）に導かれることになる。
これにより、内筒内に供給されたバイオマス燃料が、孔を介して内筒の外側（内筒と外筒との間）に導かれるのを防止することができ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度をより高めることができる。

【0017】

上記バイオマス専焼バーナにおいて、前記孔の入口の周囲には、前記内筒の内壁面と、前記孔の内周面とを滑らかに接続するアール部が、周方向に沿って連続するようにして設けられているとさらに好適である。

【0018】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、孔の入口の周囲にバイオマス燃料が衝突したとしても、バイオマス燃料は、孔の入口の周囲に引っ掛かることなく、下流側に流れていくことになる。
これにより、バイオマス燃料が孔に引っ掛かったり、孔に引っ掛かったバイオマス燃料により孔が閉塞されてしまうのを防止することができる。

【0019】

上記バイオマス専焼バーナにおいて、前記内筒の出口端に、上流側から下流側に向かって流路断面積が急激に拡大するようにして形成されたディフューザの入口端が接続されているとさらに好適である。

【0020】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、例えば、図８に破線で示すように、ディフューザの出口近傍にバイオマス燃料の循環流が形成されることになり、外筒内の輻射熱による加熱、炉内の輻射熱による加熱がより一層促進されることになるので、バイオマス燃料の着火性をより一層向上させることができる。

【0021】

本発明の参考例に係るバイオマス専焼バーナは、数ｍｍ程度に粉砕されたバイオマス燃料を燃焼用空気とともに炉内に供給するバイオマス専焼バーナであって、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に小さくなるようにして形成されるとともに、内側に供給された前記バイオマス燃料を当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させる内筒と、前記内筒の外側全体を取り囲むようにして配置される外筒と、を備え、前記内筒の先端が前記外筒の先端よりも前記長手方向の上流側に配置されており、前記内筒は、上流側から下流側に向かって先細になるようにして形成された中空で、かつ、複数個の筒体からなり、筒体と筒体とは、それぞれ軸方向に所定の距離離間し、筒体と筒体との間にはそれぞれ、周方向に沿って隙間が形成されており、前記内筒内に供給された前記燃焼用空気の一部は前記隙間を介して前記内筒の外側に導かれ、前記バイオマス燃料の濃度が高められる。

【0022】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、内筒内に供給された燃焼用空気の一部は、隙間を介して内筒の外側（内筒と外筒との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0023】

本発明の参考例に係るバイオマス専焼バーナは、数ｍｍ程度に粉砕されたバイオマス燃料を燃焼用空気とともに炉内に供給するバイオマス専焼バーナであって、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に小さくなるようにして形成されるとともに、内側に供給された前記バイオマス燃料を当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させる内筒と、前記内筒の外側全体を取り囲むようにして配置される外筒と、を備え、前記内筒の先端が前記外筒の先端よりも前記長手方向の上流側に配置されており、前記内筒は、上流側から下流側に向かって先細になるようにして形成された中空で、かつ、複数個の筒体からなり、筒体と筒体とは、それぞれ軸方向と直交する方向に所定の距離離間し、筒体と筒体との間にはそれぞれ、周方向に沿って隙間が形成されており、前記内筒内に供給された前記燃焼用空気の一部は前記隙間を介して前記内筒の外側に導かれ、前記バイオマス燃料の濃度が高められる。

【0024】

このようなバイオマス専焼バーナによれば、内筒内に供給された燃焼用空気の一部は、隙間を介して内筒の外側（内筒と外筒との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0025】

本発明に係る燃焼装置は、上記いずれかのバイオマス専焼バーナを具備している。

【0026】

本発明に係る燃焼装置によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナを具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明に係るバイオマス専焼バーナによれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明に係るバイオマス専焼バーナを備えた燃焼装置の一具体例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図２の右側から見た正面図である。

【図4】図２および図３に示す内筒の一部を拡大して示す図である。

【図5】図４に示す内筒の一部を拡大して示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図６の右側から見た正面図である。

【図8】図６および図７に示す内筒の斜視図である。

【図9】本発明の第３実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図９の右側から見た正面図である。

【図11】本発明の第４実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図12】本発明の第４実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１１の右側から見た正面図である。

【図13】本発明の第５実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図14】本発明の第５実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１３の右側から見た正面図である。

【図15】本発明の第６実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図である。

【図16】本発明の第６実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１５の右側から見た正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを備えた燃焼装置の一具体例を示す概略構成図、図２は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図３は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図２の右側から見た正面図、図４は図２および図３に示す内筒の一部を拡大して示す図、図５は図４に示す内筒の一部を拡大して示す図である。

【0030】

本発明に係るバイオマス専焼バーナは、例えば、微粉炭（固体化石燃料）とバイオマス燃料とが混焼される燃焼装置１の炉本体２に適用され得るものである。
図１に示すように、燃焼装置１の炉本体２には、微粉炭ノズル（図示せず）および空気ノズル（図示せず）と共働するバーナ３と、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４とが配設されており、炉内５には加熱器、蒸発器、節炭器等にあたる伝熱管群６が設置されている。そして、炉内５での微粉炭およびバイオマス燃料の燃焼により発生した燃焼排ガス７は、伝熱管群６を加熱して煙道８へと送られる。この煙道８の途中には、空気加熱器（ＡＨ）９が配置され、煙道８内の燃焼排ガス７は、誘引通風機（ＩＤＦ）１０により引かれて空気加熱器（ＡＨ）９、灰捕集装置１１を経て煙突１２から大気に放出される。

【0031】

そして、石炭を燃焼させるには、外部設備（図示せず）から石炭供給ライン１３を介して供給される石炭１４を石炭バンカ１５から石炭粉砕機１６へ供給し、この石炭粉砕機１６にて石炭を微粉炭に粉砕し、空気加熱器９で加熱された熱空気１７により乾燥させる。その後、粉砕された微粉炭は、熱空気１７によって石炭粉砕機１６から搬送され、微粉炭混合気１８として微粉炭供給ライン１９からバーナ３内の微粉炭ノズルへ供給され、炉内５で燃焼される。

【0032】

一方、バイオマス燃料を燃焼させるには、外部設備（図示せず）からバイオマス供給ライン（図示せず）を介して供給されるバイオマス燃料をバイオマス燃料バンカ（図示せず）からバイオマス燃料粉砕機（図示せず）へ供給し、このバイオマス燃料粉砕機にてバイオマス燃料を数ｍｍ程度に粉砕し、空気加熱器９で加熱された熱空気１７により乾燥させる。その後、粉砕されたバイオマス燃料は、熱空気１７によってバイオマス燃料粉砕機から搬送され、バイオマス燃料混合気２５としてバイオマス燃料供給ライン２６からバイオマス専焼バーナ４内へ供給され、炉内５で燃焼される。

【0033】

なお、図１中の符号３１は、煙道８の途中から分岐し、煙道８を通過する燃焼排ガス７の一部を、炉底用再循環ガス（ＧＲ）３２として炉本体５の底部に導く炉底用の再循環ガスラインであり、符号３３は、炉底用の再循環ガスライン３１の途中に設けられて、煙道８を通過する燃焼排ガス７の一部を炉底用の再循環ガスライン３１を介して吸引し、炉本体５の底部に供給（送出）する炉底用再循環ガス送風機（ＧＲＦ）である。

【0034】

また、図１中の符号３４は、押込み通風機（ＦＤＦ）３５により引かれて、燃焼用空気ライン３６から主バーナ空気ライン３７を経由し、空気加熱器（ＡＨ）９で加熱されて主バーナ燃焼用空気としてバーナ３内の空気ノズルおよびバイオマス専焼バーナ４内の空気ノズルから炉内５内へ供給される燃焼用空気である。

【0035】

さらに、図１中の符号３８は、燃焼用空気ライン３６の途中から分岐し、燃焼用空気ライン３６を通過する燃焼用空気３４の一部を、熱空気１７として石炭粉砕機１６およびバイオマス燃料粉砕機に導く熱空気ラインであり、符号３９は、熱空気ラインの途中に設けられて、燃焼用空気ライン３６を通過する燃焼用空気３４の一部を熱空気ライン３８を介して吸引し、石炭粉砕機１６およびバイオマス燃料粉砕機に供給（送出）する送風機（ＰＡＦ）である。

【0036】

さらにまた、空気加熱器（ＡＨ）９よりも下流側に位置する熱空気ライン３８を通過する熱空気１７は、温度調節用の冷空気と混合され、石炭粉砕機１６およびバイオマス燃料粉砕機へ供給される。

【0037】

さて、図２および図３に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４は、外筒４１と、内筒４２とを備えている。
外筒４１は、内筒４２の外側全体を取り囲むようにして配置された円筒形状を呈する部材である。

【0038】

内筒４２は、基端側（上流側）から先端側（下流側）に向かって先細になる（流路断面積が徐々に小さくなる）ようにして形成された中空で、かつ、円錐台形状を呈する部材である。また、本実施形態では、内筒４２の基端における半径ｄ_１が、先端における半径ｄ_２の３倍、すなわち、ｄ_１／ｄ_２＝３、π（ｄ_１）^２／π（ｄ_２）^２＝９となるように設定され、内筒４２を形成する内壁面４２ａおよび外壁面４２ｂと、内筒４２の長手方向軸線Ｃ１とのなす（小さい方の）角度θ_１が、５°〜６０°の範囲内となる（極力小さくなる）ように設定されている。

【0039】

図４および図５に示すように、内筒４２には、板厚方向に貫通して内壁面４２ａの内側に形成された空間と、外壁面４２ｂの外側に形成された空間とを連通する孔４３が、内筒４２の周方向および軸方向に沿って多数穿設されている。孔４３は、直径０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の孔であり、その数が基端側で密、先端側で疎となり、基端側から先端側にかけて徐々に減少するようにして設けられている。また、本実施形態では、孔４３の中心線Ｃ２と、外壁面４２ｂとのなす（小さい方の）角度θ_２が、５°〜９０°の範囲内となるように（図４中に符号４４で示すバイオマス燃料の粒子を、孔４３の入口４３ａに引っ掛かることなく、空気（および数百μｍ以下の微小なバイオマス燃料の粒子）のみを外壁面４２ｂの外側に形成された空間に逃がすことができるように）、すなわち、孔４３を通過する空気（および数百μｍ以下の微小なバイオマス燃料の粒子）が、内筒４２の基端側に少し戻るように設定されている。さらに、図５に示すように、孔４３の入口４３ａの周囲には、内筒４２の内壁面４２ａと、孔４３の内周面４３ｂとを滑らかに接続するアール部４５が周方向に沿って連続するようにして設けられている。

【0040】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４によれば、内筒４２内に供給されたバイオマス燃料は、内筒４２内を下流側に進むにしたがって、当該バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられ、当該バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高められることになる。また、内筒４２内に供給された燃焼用空気は、内筒４２内を下流側に進むにしたがって、バイオマス燃料の外側（周囲）を取り囲むようにして、炉内５に供給されることになる。
このとき、炉内５に供給されたバイオマス燃料は、炉内５を下流側に進むにしたがって、炉内５の輻射熱によって加熱されて、燃焼させられることになる（着火し易い状態になる）。
これにより、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができる。
また、バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高められることにより、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度が低下することになるので、ＮＯｘ等の発生を抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４によれば、内筒４２内に供給された燃焼用空気の一部は、孔４３を介して内筒４２の外側（内筒４２と外筒４１との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内５の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0042】

さらに、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４によれば、孔４３の数が基端側（上流側）で密、先端側（下流側）で疎となり、基端側から先端側にかけて徐々に減少するようにして設けられているので、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気がバイオマス燃料からより効果的に分離され、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより一層高められるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより一層低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0043】

さらにまた、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４によれば、孔４３を通過する空気が内筒４２の上流側に少し戻るように、孔４３が穿設されており、孔４３を介して内筒４２内に供給された燃焼用空気の一部のみが内筒４２の外側（内筒４２と外筒４１との間）に導かれることになる。
これにより、内筒４２内に供給されたバイオマス燃料が、孔４３を介して内筒４２の外側（内筒４２と外筒４１との間）に導かれるのを防止することができ、当該バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度をより高めることができる。

【0044】

さらにまた、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４によれば、孔４３の入口４３ａの周囲には、内筒４２の内壁面４２ａと、孔４３の内周面４３ｂとを滑らかに接続するアール部４５が、周方向に沿って連続するようにして設けられており、孔４３の入口４３ａの周囲にバイオマス燃料が衝突したとしても、バイオマス燃料は、孔４３の入口４３ａの周囲に引っ掛かることなく、下流側に流れていくことになる。
これにより、バイオマス燃料が孔４３に引っ掛かったり、孔４３に引っ掛かったバイオマス燃料により孔４３が閉塞されてしまうのを防止することができる。

【0045】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ４を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ４を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0046】

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図６から図８を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図７は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図６の右側から見た正面図、図８は図６および図７に示す内筒の斜視図である。
本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ５１は、内筒４２の代わりに内筒５２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

【0047】

図６から図８に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ５１は、外筒４１と、内筒５２とを備えている。
内筒５２は、内筒４２の先端に、基端側（上流側）から先端側（下流側）に向かって先太になる（流路断面積（内径）が急激に拡大する）ようにして形成された中空で、かつ、ラッパ形状を呈するディフューザ５３の基端が接続されたものである。

【0048】

なお、図８に示すように、ディフューザ５３には、板厚方向に貫通してその内壁面の内側に形成された空間と、その外壁面の外側に形成された空間とを連通する孔（孔４３に対応する孔）は、穿設されていない。

【0049】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ５１によれば、例えば、図８に破線で示すように、ディフューザ５３の出口近傍にバイオマス燃料の循環流が形成されることになり、外筒４１内の輻射熱による加熱、炉内５の輻射熱による加熱がより一層促進されることになるので、バイオマス燃料の着火性をより一層向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

【0050】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ５１を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ５１を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0051】

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図９および図１０を参照しながら説明する。
図９は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図１０は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図９の右側から見た正面図である。
本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ６１は、外筒４１の代わりに外筒６２を備えているとともに、外筒６２と内筒５２との間にダクト６３が設けられているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

【0052】

図９および図１０に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ６１は、内筒５２と、ダクト６３とを備えている。
ダクト６３は、基端側（上流側）から先端側（下流側）に向かって先細になるようにして形成された中空で、かつ、断面視矩形状を呈する部材であり、平面視等脚台形状を呈する二組（上下一組、左右一組）の板状部材により構成されている。また、これら二組の板状部材は、その内壁面および外壁面が内筒４２の内壁面および外壁面と平行になるようにして延びている。一方、内筒５２の上下に配置された一組の板状部材の先端（下流端）は、ディフューザ５３の先端に接続されている。

【0053】

なお、図１０に示すように、内筒５２の左右に配置された一組の板状部材の先端（下流端）は、ディフューザ５３の先端には接続されておらず、ダクト６３の先端と、ディフューザ５３の先端との間には、二つの隙間６４が形成されるようになっている。

【0054】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ６１によれば、ダクト６３により燃焼用空気の上下方向への拡散が防止されるとともに、当該バイオマス専焼バーナ６１の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高いまま維持されることになる。
これにより、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができる。
また、バイオマス専焼バーナ４の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度が高められることにより、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度が低下することになるので、ＮＯｘ等の発生を抑制することができる。
その他の作用効果は、上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

【0055】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ６１を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ６１を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0056】

〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図１１および図１２を参照しながら説明する。
図１１は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図１２は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１１の右側から見た正面図である。
本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ７１は、内筒５２およびダクト６３の代わりに内筒７２を備えているという点で上述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

【0057】

図１１および図１２に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ７１は、外筒６２と、内筒７２とを備えている。
外筒６２は、内筒７２の外側全体を取り囲むようにして配置された中空で、かつ、四角柱形状を呈する部材である。
内筒７２は、基端側（上流側）から先端側（下流側）に向かって先細になるようにして形成された中空で、かつ、断面視矩形状を呈する複数個（本実施形態では四個）の筒体７３，７４，７５，７６からなり、これら筒体７３，７４，７５，７６はそれぞれ、平面視等脚台形状を呈する二組（上下一組、左右一組）の板状部材により構成されている。また、上方に配置されて各筒体７３，７４，７５，７６を形成する板状部材、下方に配置されて各筒体７３，７４，７５，７６を形成する板状部材、左方に配置されて各筒体７３，７４，７５，７６を形成する板状部材、右方に配置されて各筒体７３，７４，７５，７６を形成する板状部材はそれぞれ、軸方向に沿って傾斜する同一平面上に配置されている。

【0058】

なお、図１１および図１２に示すように、筒体７３と筒体７４と、筒体７４と筒体７５と、および筒体７５と筒体７６とは、それぞれ軸方向に所定の距離離間し、筒体７３と筒体７４との間、筒体７４と筒体７５との間、および筒体７５と筒体７６との間にはそれぞれ、隙間７７が周方向に沿って形成されるようになっている。

【0059】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ７１によれば、内筒７２内に供給された燃焼用空気の一部は、隙間７７を介して内筒７２の外側（内筒７２と外筒６２との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナ７１の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナ７１の長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内５の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0060】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ７１を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ７１を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0061】

〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図１３および図１４を参照しながら説明する。
図１３は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図１４は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１３の右側から見た正面図である。
本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ８１は、内筒７２の代わりに内筒８２を備えているという点で上述した第４実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第４実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

【0062】

図１３および図１４に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ８１は、外筒６２と、内筒８２とを備えている。
内筒８２は、基端側（上流側）から先端側（下流側）に向かって先細になるようにして形成された中空で、かつ、断面視矩形状を呈する複数個（本実施形態では四個）の筒体８３，８４，８５，８６からなり、これら筒体８３，８４，８５，８６はそれぞれ、平面視等脚台形状を呈する二組（上下一組、左右一組）の板状部材により構成されている。また、内筒８２は、隣り合う筒体８３，８４，８５，８６同士が重なり合う（オーバーラップする）ように、すなわち、筒体８４の基端が筒体８３の先端の外側全体を取り囲むようにして配置され、筒体８５の基端が筒体８４の先端の外側全体を取り囲むようにして配置されており、筒体８６の基端が筒体８５の先端の外側全体を取り囲むようにして配置されている。

【0063】

なお、図１３に示すように、筒体８３の先端と筒体８４の基端と、筒体８４の先端と筒体８５の基端と、および筒体８５の先端と筒体８６の基端とは、それぞれ軸方向と直交する方向に所定の距離離間し、筒体８３の先端と筒体８４の基端との間、筒体８４の先端と筒体８５の基端との間、および筒体８５の先端と筒体８６の基端との間にはそれぞれ、隙間８７が周方向に沿って形成されるようになっている。
また、筒体８３，８４，８５，８６は、隙間８７を通過する空気（および数百μｍ以下の微小なバイオマス燃料の粒子）が、内筒８２の基端側に少し戻るように重なり合っている（オーバーラップしている）。

【0064】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ８１によれば、内筒８２内に供給された燃焼用空気の一部は、隙間８７を介して内筒８２の外側（内筒８２と外筒６２との間）に導かれ、当該バイオマス専焼バーナ８１の長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるとともに、当該バイオマス燃料を燃焼させる燃焼用空気の濃度がより低下することになる。
これにより、ＮＯｘ等の発生をより一層抑制することができる。
また、当該バイオマス専焼バーナ８１の長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられるバイオマス燃料の濃度がより高められることになるので、バイオマス燃料が炉内５の輻射熱をより一層受けやすくなり、より効果的に着火させることができる。

【0065】

また、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ８１によれば、隙間８７を通過する空気が内筒８２の上流側に少し戻るように、隙間８７が穿設されており、隙間８７を介して内筒８２内に供給された燃焼用空気の一部のみが内筒８２の外側（内筒８２と外筒６２との間）に導かれることになる。
これにより、内筒８２内に供給されたバイオマス燃料が、隙間８７を介して内筒８２の外側（内筒８２と外筒６２との間）に導かれるのを防止することができ、当該バイオマス専焼バーナの長手方向に沿った中心軸線の近傍におけるバイオマス燃料の濃度をより高めることができる。

【0066】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ８１を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ８１を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0067】

〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態に係るバイオマス専焼バーナについて、図１５および図１６を参照しながら説明する。
図１５は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナの断面図、図１６は本実施形態に係るバイオマス専焼バーナを、図１５の右側から見た正面図である。
本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ９１は、内筒５２，７２，８２およびダクト６３の代わりにキッカ９２を備えているという点で上述した第３実施形態から第５実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態から第５実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第３実施形態から第５実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

【0068】

図１５および図１６に示すように、本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ９１は、外筒６２と、キッカ９２とを備えている。
キッカ９２は、外筒６２内を通過するバイオマス燃料を、外筒６２の高さ方向における中心部（外筒６２の長手方向に沿った中心軸線の近傍）へ集合させるものであり、図１５に示すように、断面視ハ字形状を呈している。また、キッカ９２は、外筒６２の幅方向（図１５において紙面に垂直な方向、図１６において左右方向）に沿って、外筒６２の幅方向全体にわたって設けられており、上方に位置するキッカ９２の一端（上流端）は、外筒６２の天井面６２ａにそれぞれ接続され、下方に位置するキッカ９２の一端（上流端）は、外筒６２の底面６２ｂに接続されている。

【0069】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ９１によれば、キッカ９２内に供給されたバイオマス燃料は、キッカ９２内を下流側に進むにしたがって、当該バイオマス専焼バーナ９１の長手方向に沿った中心軸線の近傍へ集合させられ、キッカ９２内に供給された燃焼用空気は、キッカ９２内を下流側に進むにしたがって、バイオマス燃料の外側（周囲）を取り囲み、炉内５に供給されることになる。
このとき、キッカ９２を出たバイオマス燃料は、外筒６２内を下流側に進むにしたがって、外筒６２内の輻射熱によって加熱された後、炉内５に供給され、炉内５の輻射熱によってさらに加熱されて、燃焼させられることになる（着火し易い状態になる）。
これにより、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができる。
また、バイオマス燃料の外側（周囲）を取り囲む燃焼用空気は、二次空気としての役割を果たすことになるので、ＮＯｘ等の発生を抑制することができる。

【0070】

本実施形態に係るバイオマス専焼バーナ９１を備えた燃焼装置１によれば、バイオマス燃料を分級する分級手段を必要とせず、かつ、バイオマス燃料のみを燃焼させることができるバイオマス専焼バーナ９１を具備していることになるので、設備費およびランニングコストを低減させることができる。

【0071】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、上述した第１実施形態から第３実施形態では、内筒として、板厚方向に貫通して内側に形成された空間と、外側に形成された空間とを連通する孔が、周方向および軸方向に沿って多数穿設されたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明に係る内筒はこのようなものに限定されるものではなく、板厚方向に貫通して内側に形成された空間と、外側に形成された空間とを連通する多数の孔を有する多孔体（焼結金属（焼結合金）等）から作り出されたものであってもよい。

【0072】

また、内筒と外筒との位置関係は、上述した実施形態に限定されるものではなく、内筒の出口端と外筒の出口端とが同一平面上に位置するように、内筒を配置したり、内筒の出口端が外筒の出口端よりももっと奥側（例えば、図２において左側）に位置するように、内筒を配置してもよい。

【0073】

さらに、上述した実施形態において示した数値は、一具体例にすぎず、適宜必要に応じて変更され得るものである。

【符号の説明】

【0074】

１ 燃焼装置
４ バイオマス専焼バーナ
５ 炉内
４１ 外筒
４２ 内筒
４２ａ 内壁面
４３ 孔
４３ａ 入口
４３ｂ 内周面
４５ アール部
５１ バイオマス専焼バーナ
５２ 内筒
５３ ディフューザ
６１ バイオマス専焼バーナ
６２ 外筒
７１ バイオマス専焼バーナ
７２ 内筒
７３ 筒体
７４ 筒体
７５ 筒体
７６ 筒体
７７ 隙間
８１ バイオマス専焼バーナ
８２ 内筒
８３ 筒体
８４ 筒体
８５ 筒体
８６ 筒体
８７ 隙間
９１ バイオマス専焼バーナ
９２ キッカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】