6616152 バーナ

(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】6616152

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】バーナ

(51)【国際特許分類】

   F23D 1/02 20060101AFI20191125BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20191125BHJP

   F23K 3/02 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   F23D1/02 A

   F23L1/00 E

   F23K3/02 Z

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-205172(P2015-205172)

(22)【出願日】2015年10月19日

(65)【公開番号】特開2017-78516(P2017-78516A)

(43)【公開日】2017年4月27日

【審査請求日】2018年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】100141173

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 啓一

(72)【発明者】

【氏名】成澤 道則

(72)【発明者】

【氏名】岩本 典之

(72)【発明者】

【氏名】市川 広大

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２１２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０１７６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０２８９１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−１７５９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９０５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０７９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４７２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５７５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３２５６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １／０２

Ｆ２３Ｋ ３／０２

Ｆ２３Ｌ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸心方向の一端側が閉塞され、横方向に延びる筒状の燃焼室と、
前記燃焼室の軸心方向他端側に設けられた火炎噴出口と、
前記燃焼室の軸心方向一端寄り位置の周壁に前記燃焼室の軸心位置からずれた方向に向けて設けられた空気供給ノズルと、
前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置に、前記燃焼室内に粉体バイオマス燃料を供給する向きが前記燃焼室の軸心位置からずれた方向で且つ軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢で設けられた燃料供給ノズルと、
前記燃焼室に設けられた点火手段と、を備え、
前記点火手段は、前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置で、かつ、前記燃焼室における前記燃料供給ノズルよりも下流側となる位置に配置されること
を特徴とするバーナ。

【請求項2】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に、前記燃焼室の軸心方向に対して直交する平面に沿う配置で設けられた
請求項１記載のバーナ。

【請求項3】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に同心配置として想定される仮想円の接線方向に向けて設けられ、且つ該仮想円の直径は前記燃焼室の内径の２５％〜７５％とした
請求項２記載のバーナ。

【請求項4】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室の周壁の周方向の３個所以上に設けられた
請求項２または３記載のバーナ。

【請求項5】

前記点火手段は、前記燃焼室に、前記燃焼室の軸心方向に対して直交する平面に沿う配置で設けられた
請求項１記載のバーナ。

【請求項6】

前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置に、前記燃焼室内に粉体バイオマス燃料を供給する向きが前記燃焼室の軸心位置からずれた方向で且つ軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢で設けられた前記燃料供給ノズルは、前記空気供給ノズルから供給される燃焼用空気により前記燃焼室内に形成される旋回流の旋回方向に沿う向きで且つ前記燃焼室の軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢とされた
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバーナ。

【請求項7】

前記燃焼室は、軸心方向の他端寄りの領域に、軸心方向一端寄り部分の径よりも小さい径の縮径部を備えた
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のバーナ。

【請求項8】

前記縮径部の流路断面積と、前記燃焼室の軸心方向一端側寄り部分の流路断面積と、の比は、１：１．２から１：１．５の範囲である、
請求項７記載のバーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体のバイオマス燃料の燃焼に用いられるバーナに関するものである。

【背景技術】

【0002】

地球温暖化問題におけるＣＯ_２の低減策の１つとしては、再生可能エネルギーの利用を促進することが考えられている。また、再生可能エネルギーについては、カーボンニュートラルの観点から、木材等、植物由来のバイオマスの燃料としての利用が注目されている。

【0003】

バイオマス燃料の１つとしては、木材などの木質バイオマスを粉体化して製造される粉体バイオマス燃料（バイオマス粉体燃料）が知られている。

【0004】

この種の粉体バイオマス燃料を主燃料として使用するバーナは、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このバーナは、使用可能な粉体バイオマス燃料の平均粒径が、３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とされている。更に、このバーナは、平均粒径が３０〜４０μｍのバイオマス微細粉燃料を用いるのが好適とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−７４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、木質バイオマスは、繊維を含んでいるため、粉砕処理に要する時間とエネルギーが嵩む。そのため、粉体バイオマス燃料は、粒径が小さくなるほど製造コストが嵩む。

【0007】

そのため、特許文献１に示されたバーナのように、平均粒径が１００μｍ以下というような小さい粒径の粉体バイオマス燃料の使用が望まれるバーナは、運転する際の燃料コストが嵩むというのが実状である。

【0008】

なお、木質バイオマスは水分を含んでいるものであるため、木質バイオマスから製造される粉体バイオマス燃料は、粒径が大きくなると燃焼に時間を要するようになる。また、粉体バイオマス燃料は、粒径が大きくなって粉体（粒子）の重量が大きくなると、気流中で浮遊させることが難しくなる。

【0009】

したがって、１０００μｍを超えるような粒径の粉体バイオマス燃料は、空間に浮遊させた状態で燃焼させることが困難とされている。

【0010】

したがって、粉体バイオマス燃料を燃料として使用する従来のバーナは、使用可能な粉体バイオマス燃料の粒径に、１００μｍ〜数百μｍ以下というような上限が設定されているというのが実状である。

【0011】

そこで、本発明は、使用可能な粉体バイオマス燃料の粒径の上限を緩和することができるバーナを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、前記課題を解決するために、軸心方向の一端側が閉塞され、横方向に延びる筒状の燃焼室と、前記燃焼室の軸心方向他端側に設けられた火炎噴出口と、前記燃焼室の軸心方向一端寄り位置の周壁に前記燃焼室の軸心位置からずれた方向に向けて設けられた空気供給ノズルと、前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置に、前記燃焼室の軸心位置からずれた方向で且つ軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢で設けられた燃料供給ノズルと、前記燃焼室に設けられた点火手段と、を備え、前記点火手段は、前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置で、かつ、前記燃焼室における前記燃料供給ノズルよりも下流側となる位置に配置されるバーナとする。

【0013】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に、前記燃焼室の軸心方向に対して直交する平面に沿う配置で設けられた構成としてある。

【0014】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室に同心配置として想定される仮想円の接線方向に向けて設けられ、且つ該仮想円の直径は前記燃焼室の内径の２５％〜７５％とした構成としてある。

【0015】

前記空気供給ノズルは、前記燃焼室の周壁の周方向の３個所以上に設けられた構成としてある。
前記点火手段は、前記燃焼室に、前記燃焼室の軸心方向に対して直交する平面に沿う配置で設けられた構成としてある。

【0016】

前記燃焼室における前記空気供給ノズルよりも軸心方向一端側位置に、前記燃焼室内に粉体バイオマス燃料を供給する向きが前記燃焼室の軸心位置からずれた方向で且つ軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢で設けられた前記燃料供給ノズルは、前記空気供給ノズルから供給される燃焼用空気により前記燃焼室内に形成される旋回流の旋回方向に沿う向きで且つ前記燃焼室の軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢とされた構成としてある。

【0017】

前記燃焼室は、軸心方向の他端寄りの領域に、軸心方向一端寄り部分の径よりも小さい
径の縮径部を備えた構成としてある。
前記縮径部の流路断面積と、前記燃焼室の軸心方向一端側寄り部分の流路断面積と、の比は、１：１．２から１：１．５の範囲の構成としてある。

【発明の効果】

【0018】

本発明のバーナによれば、使用可能な粉体バイオマス燃料の粒径の上限を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（ａ）（ｂ）はバーナの実施形態を示す図である。

【図2】図１（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。

【図3】図１（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明のバーナについて、図面を参照して説明する。

【0021】

図１は、バーナの実施形態を示すもので、図１（ａ）は概略切断側面図、図１（ｂ）は概略切断平面図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。図３は、図１（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。

【0022】

本実施形態のバーナは、図１（ａ）（ｂ）乃至図３に符号１で示すもので、横向きの円筒状の燃焼室２を備えている。燃焼室２は、軸心方向の一端側が端壁３で閉塞されている。燃焼室２の周壁４および端壁３は、少なくとも内側となる面に耐火材を備えた構成とされている。

【0023】

燃焼室２の軸心方向他端側は、外部に連通する開口とされ、この開口が本実施形態のバーナ１の火炎噴出口５とされている。

【0024】

燃焼室２の軸心方向一端寄り位置の周壁４には、空気供給ノズル６が設けられている。燃焼室２における空気供給ノズル６の設置位置よりも軸心方向一端側となる位置には、粉体バイオマス燃料８の燃料供給ノズル７と、点火手段としての点火バーナ９が備えられている。

【0025】

空気供給ノズル６は、燃焼室２の軸心方向一端寄りで且つ端壁３より設定された寸法離れた位置の周壁４に、燃焼室２の軸心方向に対して交差する平面、より好ましくは直交する平面に沿い且つ燃焼室２の軸心位置からずれた方向に向く配置で設けられている。図示しないが、空気供給ノズル６の上流側には、燃焼用空気１０の供給部が空気供給ラインを介して接続されている。

【0026】

これにより、空気供給ノズル６から燃焼室２内に燃焼用空気１０を供給すると、燃焼室２内に燃焼用空気１０の旋回流１１ａ，１１ｂが形成される。この際、主流の旋回流１１ａは、燃焼室２における空気供給ノズル６の設置位置から軸心方向他端側の火炎噴出口５に向かう流れになるが、燃焼室２における空気供給ノズル６の設置位置よりも軸心方向一端側となる領域にも、燃焼用空気１０の旋回流１１ｂは形成される。この旋回流１１ｂの流速が、旋回流１１ａの流速と異なっていてもよいことは勿論である。

【0027】

更に、燃焼室２内に、図２に一点鎖線で示すような燃焼室２の内径Ｄの２５％〜７５％（５０％±２５％）、より好ましくは４０％〜６５％、更に好ましくは４５％〜６０％の直径ｄを有する仮想円１２を同心配置で想定し、空気供給ノズル６は、この仮想円１２の接線に沿う配置とされることが好ましい。

【0028】

また、空気供給ノズル６は、燃焼室２の周壁４に対し、周方向にほぼ等間隔で３個所以上の複数個所に設定されていることが好ましい。図１（ａ）（ｂ）乃至図３は、周壁４の周方向等間隔の３個所に空気供給ノズル６が設けられた構成例を示している。

【0029】

かかる構成によれば、１つの空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０には、空気供給方向の下流側に隣接配置されている他の空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０が、仮想円１２の外周側から当たるようになる。このため、燃焼用空気１０の進行方向は、燃焼室２の軸心寄りに転向される。この現象は、各空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０について、各空気供給ノズル６が配置されている周方向の複数個所で繰り返し行われる。これにより、燃焼室２内では、旋回流１１ａ，１１ｂは、図１（ａ）（ｂ）に示すように、図２に示した仮想円１２の直径ｄに対応した直径で燃焼室２の軸心方向に沿って延びる円筒状の領域を主として流れるようになる。

【0030】

このような旋回流１１ａ，１１ｂを良好に形成させるという観点から考えると、各空気供給ノズル６からは燃焼用空気１０を噴出するようにし、そのときの噴出速度ｖｊは、７ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓに設定することが好ましく、１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓに設定することがより好ましく、１０ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓに設定することが更に好ましい。なお、燃焼室２内に燃焼用空気１０の旋回流１１ａ，１１ｂを形成することができるようにしてあれば、空気供給ノズル６の数や燃焼室２の内径Ｄや仮想円１２の直径ｄ等に応じて、空気供給ノズル６から噴出させる燃焼用空気１０の噴出速度ｖｊを前記した範囲以外の値に設定してもよいことは勿論である。

【0031】

なお、前記のように各空気供給ノズル６の配置の設定に用いる仮想円１２の直径ｄが燃焼室２の内径Ｄの２５％未満の場合は、空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０の流れが、燃焼室２の軸心位置の近くを集中して通ることになる。このため、燃焼室２内では、軸心方向の流れが強くなり、燃焼用空気１０の旋回流が形成されにくくなったり、旋回流が形成されるとしても旋回方向の流速が遅くなったりするので、あまり好ましくない。

【0032】

一方、前記仮想円１２の直径ｄが燃焼室２の内径Ｄの７５％を超過する構成があまり好ましくないのは以下の理由による。この構成では、各空気供給ノズル６から燃焼室２内に供給される燃焼用空気１０の流れが、他の空気供給ノズル６から供給される燃焼用空気１０の流れの影響を受ける前に周壁４の内面に到達しやすい。この場合は、燃焼室２に、周壁４の内面に沿う旋回流が形成されるので、後述するように粉体バイオマス燃料８の燃焼によって発生する火炎も旋回流と共に周壁４の内面に沿うようになる。そのため、燃焼室２の内底部に対しては、火炎による熱の供給は行えるとしても、供給されるガスは火炎の発生によって酸素が消費されたガスとなってしまう。よって、燃焼室２の内底部に落下する未燃の粉体バイオマス燃料８に対して酸素を多く含んだ燃焼用空気１０を供給し難くなるため、未燃の粉体バイオマス燃料８の燃焼を促す効果が低下してしまう。

【0033】

なお、空気供給ノズル６から供給する燃焼用空気１０により燃焼室２内に旋回流を形成させることができるようになっていれば、空気供給ノズル６の数は２または１であってもよく、燃焼室２の軸心方向一端寄り位置に設ける空気供給ノズル６の向きは、前述した以外の向きに設定してもよいことは勿論である。

【0034】

空気供給ノズル６から燃焼室２内へ供給する燃焼用空気１０の量は、燃料供給ノズル７から燃焼室２内へ供給される粉体バイオマス燃料８の完全燃焼に必要とされる空気量（理論空気量）に対して、０．７〜１．２倍となるように設定することが好ましい。これは、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が前記範囲の下限値を下回ると、燃焼室２内で粉体バイオマス燃料８の燃焼を良好に開始させるために必要とされる酸素に不足が生じるためである。一方、粉体バイオマス燃料８は、燃焼用空気１０の供給量が前記範囲の上限値を上回ると、燃焼が安定しないという知見が得られている。そのため、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が前記範囲の上限値を超えないようにすることが、粉体バイオマス燃料８の安定した燃焼に有効となる。なお、前記範囲のうち、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が理論空気量に対し１．０倍未満となる場合は、燃焼室２の周壁における火炎噴出口５の近傍となる個所や、火炎噴出口５の下流側近傍位置に、空気供給ノズルのような燃焼用空気１０の供給手段（図示せず）を追加した構成として、粉体バイオマス燃料８の完全燃焼を図るようにすればよい。なお、この追加の燃焼用空気１０の供給手段は、燃焼室２に供給される燃焼用空気１０の量が理論空気量に対し１．０倍以上となる場合に装備してもよい。

【0035】

燃料供給ノズル７は、たとえば、図１（ａ）（ｂ）および図３に示すように、燃焼室２における端壁３の近傍となる位置に、旋回流１１ａ，１１ｂの旋回方向に沿う方向から燃焼室２の軸心方向他端側に斜めに傾斜した方向に向く姿勢で設けられている。なお、燃料供給ノズル７内での粉体バイオマス燃料８の流通を良好に行わせるという観点からは、燃料供給ノズル７は、図３に示すように、斜め下向きに傾斜した姿勢で設けることが好ましい。

【0036】

なお、図示してないが、燃料供給ノズル７の上流側には、燃料供給部より粉体バイオマス燃料８を空気搬送する燃料供給ラインが接続されている。

【0037】

前記燃料供給部は、粒度分布を有し、粒径の上限がおよそ１５００μｍであり、更に、水分の上限がおよそ３０％となる粉体バイオマス燃料８を供給する機能を備えている。

【0038】

これにより、燃料供給ノズル７から燃焼室２内へ粉体バイオマス燃料８が供給されると、粉体バイオマス燃料８に含まれている粒度分布を有する粉体のうち、５００μｍ程度までの比較的粒径が小さい小粒径粉体は、燃焼室２内に形成されている燃焼用空気１０の旋回流１１ａや旋回流１１ｂに乗って旋回し、燃焼用空気１０に対して速やかに分散して混合される。よって、燃焼室２内の温度が粉体バイオマス燃料８の着火温度以上となっているか、あるいは、燃焼室２内の軸心方向一端側の小粒径粉体が通過する領域に種火が存在していれば、小粒径粉体は、燃焼用空気１０の旋回流１１ａ，１１ｂ中で空間に浮遊した状態で速やかに燃焼される。このように燃料が空間に浮遊した状態で燃焼されることを、以下、空間燃焼という。

【0039】

このように小粒径粉体が旋回流１１ｂに乗って旋回しながら速やかに燃焼されるときの火炎は、燃料供給ノズル７から小粒径粉体を含んだ粉体バイオマス燃料８が供給されている間、継続して生じるようになる。よって、この旋回流１１ｂに乗って燃焼室２内の軸心方向一端側の領域に保持される火炎は、その後に燃料供給ノズル７から燃焼室２内に供給される粉体バイオマス燃料８に着火するための種火として利用することが可能になる。

【0040】

粉体バイオマス燃料８に含まれている粒径が前記小粒径粉体よりも大きく且つ１０００μｍ程度までとなる中粒径粉体は、燃料供給ノズル７から燃焼室２内に供給されると、燃焼用空気１０の旋回流１１ａ，１１ｂに乗って旋回する。このため中粒径粉体も、小粒径粉体と同様に燃焼用空気１０と速やかに混合されて燃焼が開始されるが、完全に燃焼するまでには小粒径粉体よりも時間がかかる。よって、中粒径粉体は、燃焼用空気１０の旋回流１１ａや旋回流１１ｂに乗って旋回しながら、次第に空間燃焼される。

【0041】

したがって、燃焼室２では、旋回流１１ａ，１１ｂに沿って小粒径粉体や中粒径粉体の燃焼による火炎が発生し、このうち旋回流１１ａに沿って生じる火炎が、旋回流１１ａと共に火炎噴出口５より外部へ噴出されるようになる。

【0042】

粉体バイオマス燃料８に含まれている粒径が中粒径粉体よりも大きく且つ１５００μｍ程度までの粒径を有する大粒径粉体は、燃料供給ノズル７から燃焼室２内に供給されると、旋回流１１ａ，１１ｂの流れに一旦取り込まれるが、自重により旋回流１１ａ，１１ｂ中で落下するため、旋回流１１ａには同伴されずに、図３に二点鎖線で示すように、燃焼室２の内底部に落下する。図１（ｂ）および図２では、燃焼室２の内底部に落下した大粒径粉体を、符号８ａを付して示している。

【0043】

このように燃焼室２の内底部に落下した大粒径粉体８ａは、その落下領域を通過する旋回流１１ａ，１１ｂから燃焼に必要な酸素の供給を受けると共に、前記したように旋回流１１ａ，１１ｂに沿って生じる火炎から熱分解や燃焼に必要な熱の供給を受ける。このため、大粒径粉体８ａは、燃焼室２の内底部に落下した状態で、熱分解と燃焼が進行する。よって、この大粒径粉体８ａによって生じる火炎も、旋回流１１ａと共に火炎噴出口５より外部へ噴出されるようになる。

【0044】

なお、前記した小粒径粉体、中粒径粉体、大粒径粉体８ａは、粉体の挙動を説明するための便宜的な分類であり、前記した粒径の範囲は厳密なものではない。たとえば、小粒径粉体に対応する粒径の粉体であっても、含まれる水分量などに起因して旋回流１１ａ，１１ｂ中で速やかに燃焼しないものは、前述した中粒径粉体と同様の挙動で燃焼されることがある。一方、中粒径粉体に対応する粒径の粉体であっても、含まれる水分量が少ない場合や、燃焼性が良好な性状を有している場合は、前述した小粒径粉体と同様の挙動で燃焼されることがある。

【0045】

また、小粒径粉体や中粒径粉体に対応する粒径の粉体であっても、含まれる水分量などに起因して、旋回流１１ａ，１１ｂに同伴されないものは、前述した大粒径粉体８ａと同様に、燃焼室２の内底部に落下した状態で燃焼されることがある。一方、大粒径粉体８ａに対応する粒径の粉体であっても、含まれる水分量が少ない場合や、燃焼性が良好な性状を有している場合は、前述した中粒径粉体と同様の挙動で燃焼されることがある。

【0046】

点火バーナ９は、本実施形態では、燃焼室２における空気供給ノズル６の設置位置よりも軸心方向一端側となる位置で、且つ旋回流１１ｂの旋回方向に沿って燃料供給ノズル７よりも下流側となる位置に設けられている。

【0047】

点火バーナ９は、ＬＰＧやＬＮＧや灯油などを燃料として用いるものを採用すればよい。点火バーナ９は、ランニングコストの観点から考えると、本実施形態のバーナ１の熱量の数％程度の熱量のものを使用することが好ましい。たとえば、本実施形態のバーナ１の熱量が１０万ｋｃａｌ／ｈの場合、点火バーナ９は、５０００ｋｃａｌ／ｈ程度の熱量のものを用いるようにすればよい。

【0048】

これにより、点火バーナ９は、本実施形態のバーナ１の起動時等に燃料を燃焼させることにより、燃焼室２内に粉体バイオマス燃料８を着火できる高温領域を形成する。なお、前述したように、燃焼室２にて旋回流１１ｂ中で小粒径粉体が順次燃焼するときの火炎を種火として保持できる場合は、その後の本実施形態のバーナ１の運転中、点火バーナ９は消すようにしてもよい。

【0049】

また、点火バーナ９は、本実施形態のバーナ１の運転中に常時種火を保炎するように使用してもよい。この場合は、燃料供給ノズル７より燃焼室２内に順次供給される粉体バイオマス燃料８に対し、点火バーナ９で保炎する種火を用いて積極的に着火することができるため、使用する粉体バイオマス燃料８に粒径の変化や水分量の変化等に起因する燃焼性の変化が生じても、本実施形態のバーナ１の運転を安定して継続させることが可能になる。

【0050】

なお、点火バーナ９は、燃焼室２内で燃焼用空気１０と混合された粉体バイオマス燃料８を着火させることができれば、図示した以外の配置としてもよい。また、点火手段は、燃焼用空気１０と混合された粉体バイオマス燃料８を着火させることができれば、化石燃料以外の任意の燃料を燃焼させる形式の点火バーナ９を用いるようにしてもよく、更には、プラズマやスパークのような電気的な現象を利用して着火させる形式等、燃料を使用する以外の形式の点火手段を用いるようにしてもよい。

【0051】

燃焼室２は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、軸心方向他端寄りの領域に、軸心方向一端寄り部分の径よりも小さい径の縮径部１３を備えた構成とされることが好ましい。この場合、縮径部１３の流路断面積と、燃焼室２の軸心方向一端寄り部分の流路断面積との比が、１：１．２から１：１．５の範囲となることが好ましい。また、軸心方向一端寄りの部分の内周面と縮径部１３の内周面との間は、軸心方向の一端側から他端側に向けて徐々に縮径するテーパ部１４で繋がれた構成とすることが好ましい。

【0052】

このように燃焼室２の軸心方向他端寄りに縮径部１３を備える構成とすれば、前述したように燃焼室２の内底部に落下した状態で燃焼される大粒径粉体８ａの火炎噴出口５への吹き抜けを防ぐことができる。よって、この縮径部１３を備えた構成によれば、燃焼室２の内底部に落下した粉体バイオマス燃料８の大粒径粉体８ａを、より確実に燃焼させることができる。更に、本実施形態のバーナ１を火炎噴出口５がやや下向きとなる傾斜姿勢で使用する場合に、大粒径粉体８ａの火炎噴出口５への吹き抜けを防ぐためにも有効となる。

【0053】

また、前記のような流路断面積の比とする構成や、テーパ部１４を備える構成によれば、燃焼室２の軸心方向に形成させる旋回流１１ａの乱れを抑制することができる。

【0054】

なお、燃焼室２は、縮径部１３やテーパ部１４を備えない構成としてもよいことは勿論である。

【0055】

以上の構成としてある本実施形態のバーナを使用する場合は、燃焼室２では、空気供給ノズル６からの燃焼用空気１０の供給を開始して、燃焼室２内に、燃焼用空気１０の旋回流１１ａ，１１ｂを形成する。

【0056】

続いて、点火バーナ９を点火して燃焼室２内に粉体バイオマス燃料８を着火する高温領域を形成する。

【0057】

この状態で、燃料供給ノズル７から燃焼室２内への粉体バイオマス燃料８の供給を開始する。

【0058】

燃焼室２内では、粉体バイオマス燃料８に含まれる小粒径粉体および中粒径粉体は、旋回流１１ａ，１１ｂ中で空間燃焼し、旋回流１１ａ，１１ｂに同伴されない大粒径粉体８ａは、燃焼室２の内底部に落下した状態で燃焼する。

【0059】

このため、燃焼室２では、供給される粉体バイオマス燃料８を、その粒径ごとに適した挙動ですべて燃焼させることができる。その燃焼により生じる火炎は、旋回流１１ａに沿って円筒状の火炎として火炎噴出口５から外部へ噴出させることができる。

【0060】

なお、本実施形態のバーナ１の運転を停止する場合は、燃焼室２への粉体バイオマス燃料８の供給を停止し、その後、燃焼用空気１０の供給をしばらく継続すれば、燃焼室２の内底部に落下した大粒径粉体８ａは燃焼させることができる。このため、本実施形態のバーナ１は、燃焼室２の内部で未燃の粉体バイオマス燃料の堆積物が成長したり、燃焼室２内にクリンカの塊が形成したりする虞を抑制することができる。

【0061】

このように、本実施形態のバーナ１によれば、１５００μｍ程度となる大粒径粉体８ａや、更には、水分が３０％程度となる粉体を含んだ粉体バイオマス燃料８も、燃料として使用することができる。

【0062】

したがって、本実施形態のバーナ１は、使用可能な粉体バイオマス燃料８の粒径の上限、更には、水分の上限を、従来、粉体バイオマス燃料の燃焼に使用されていたバーナに比して緩和することができる。

【0063】

更に、粉体バイオマス燃料の粒径が５００μｍであっても、水分が２０％程度になると、従来のバーナでは着火させること自体が難しかったが、本実施形態のバーナ１では、前記したような粒径が１５００μｍ、水分３０％という条件の大粒径粉体８ａを含んだ粉体バイオマス燃料８であっても着火させることができて、燃料として使用することができる。

【0064】

また、粒径１５００μｍ、水分３０％の大粒径粉体８ａを含んでいる粉体バイオマス燃料８は、粒径１００μｍ、水分１０％以下というような条件が求められる粉体バイオマス燃料に比して、単位時間当たりの製造量を１．５倍から２倍にすることができ、その分、製造コストが低くなる。このため、本実施形態のバーナ１は、より品位が低く、より安価なバイオマス燃料を使用することが可能になり、運転時の燃料コストの低減化を図ることができる。

【0065】

よって、本実施形態のバーナ１は、粉体バイオマス燃料の燃焼に使用される従来のバーナに比して、ランニングコストの低減化を図ることができる。

【0066】

これにより、本実施形態のバーナ１は、木質バイオマスから製造される粉体バイオマス燃料の利用拡大を促すのに有効であり、更には、化石燃料のバイオマス燃料への代替を促すことができて、ＣＯ_２の低減化に有効となる。

【0067】

なお、本発明のバーナは、前記実施形態にのみ限定されるものではなく、燃焼室２の径と軸心方向の寸法、燃焼室２の壁厚、各構成機器のサイズや、それらの寸法比は、図示するための便宜上のものであり、実際の装置構成を反映したものではない。

【0068】

又、燃焼室２における燃料供給ノズル７の配置は、図示した以外の配置としてもよい。このことに関連して、燃焼室２内に形成させる旋回流１１ａ，１１ｂの旋回方向は、図示した旋回方向と逆の方向であってもよい。

【0069】

燃焼室２における空気供給ノズル６の配置と設置数は、図示した以外の配置と設置数としてもよい。また、空気供給ノズル６は、燃焼室２内に旋回流１１ａ，１１ｂを形成できるようにしてあれば、燃焼室２の軸心方向の複数個所に備えるようにしてもよい。

【0070】

粉体バイオマス燃料８としては、木質バイオマス由来のものを例示したが、バイオマス由来の燃料であって、且つ所定の粒径に粉体化された燃料であれば、木質以外の植物由来や微生物由来の粉体バイオマス燃料８を使用してもよい。

【0071】

更に、本発明のバーナ１は、火炎と高温の燃焼ガスのいずれか一方または双方が要求される任意の需要先（利用先）に適用してよい。

【0072】

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0073】

１ バーナ
２ 燃焼室
４ 周壁
５ 火炎噴出口
６ 空気供給ノズル
７ 燃料供給ノズル
９ 点火バーナ（点火手段）
１０ 燃焼用空気
１１ａ，１１ｂ 旋回流
１２ 仮想円
１３ 縮径部
１４ テーパ部

【図1】

【図2】

【図3】