特許 6681752 ボイラ装置

(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】6681752

(24)【登録日】2020年3月26日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】ボイラ装置

(51)【国際特許分類】

   F22B 9/02 20060101AFI20200406BHJP

   F22B 1/18 20060101ALI20200406BHJP

   F22D 1/16 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   F22B9/02

   F22B1/18 Z

   F22D1/16

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-45301(P2016-45301)

(22)【出願日】2016年3月9日

(65)【公開番号】特開2017-161139(P2017-161139A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2018年9月18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

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５９−０２９５３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−１２８１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００４８３４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭６１−０１８３４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−１９９１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６６６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８５５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６７１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０１２５３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−２３７２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｂ １／１８

Ｆ２２Ｂ ９／００

Ｆ２２Ｂ ９／０２

Ｆ２２Ｄ １／００

Ｆ２２Ｄ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラと、
前記ボイラより燃焼ガスを外部へ導く排出ダクトと、
前記排出ダクトに接続されたサイクロンと、
前記サイクロンの外筒の外側に設けられたボイラ水流通手段と、
前記ボイラと前記ボイラ水流通手段との間でボイラ水を循環させる循環手段と、
を有してなり、
前記ボイラは、
ボイラ水が貯留された缶体と、
前記缶体内の下部に配置された燃焼部と、
前記燃焼部に装着されると共に、前記燃焼部の内部空間に粉体バイオマス燃料と燃焼用空気とを供給して、前記燃焼部の内部空間で前記粉体バイオマス燃料を燃焼させるバーナと、
前記缶体内の上部に配置されて、前記排出ダクトと連通する燃焼ガス集合部と、
前記缶体内における前記燃焼部と前記燃焼ガス集合部との間に上下方向に延びる姿勢で配置されて、前記燃焼部の内部空間と前記燃焼ガス集合部の内部空間とを連通し、前記バーナから吹き込まれた燃焼ガスを前記缶体内に流通させる煙管と、
を備え、
前記循環手段は、前記缶体内から前記ボイラ水を取り出して、前記ボイラ水流通手段を流通した前記ボイラ水を、前記缶体内に戻す、
ことを特徴とするボイラ装置。

【請求項2】

前記サイクロンの煤塵の排出側に設けられたダストボックスと、
前記ダストボックスの外側に設けられたボイラ水流通手段と、を備え、
前記循環手段は、
前記ボイラと、
前記ダストボックスのボイラ水流通手段および前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段と、の間でボイラ水を循環させる機能を備える
請求項１記載のボイラ装置。

【請求項3】

前記排出ダクトの外側に、ボイラ水流通手段を設け、
前記循環手段は、
前記ボイラと、
前記ダストボックスのボイラ水流通手段および前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段および前記排ガスダクトのボイラ水流通手段と、
の間でボイラ水を循環させる機能を備える
請求項２記載のボイラ装置。

【請求項4】

前記サイクロンは、前記外筒の中心部に同心状に配置された内筒を備え、
前記内筒の外側に、前記ボイラ水流通手段を設け、
前記循環手段は、
前記ボイラと、
前記ダストボックスのボイラ水流通手段と前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段と前記サイクロンの内筒のボイラ水流通手段と前記排ガスダクトのボイラ水流通手段と、
の間でボイラ水を循環させる機能を備える
請求項３記載のボイラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、煙管構造のボイラを備えるボイラ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ボイラとしては、たとえば、水（ボイラ水）を貯留する缶体の内部に、炉筒のような中空の燃焼部と、この燃焼部に接続された複数の煙管とを備え、更に、燃焼部にバーナが装着された形式のボイラが知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる形式のボイラでは、バーナで燃料を燃焼させることで生じる火炎が燃焼部に導入され、更に、この火炎に伴って生じる燃焼ガスが燃焼部から各煙管内に導かれて排出される。この間に、ボイラでは、燃焼ガスと缶体内に貯留された水とが、燃焼部の壁面や、各煙管の管壁を介して熱交換され、缶体内の水が加熱されることで燃焼ガスの有する熱の熱回収が行われている。

【0003】

ところで、近年では、地球温暖化問題におけるＣＯ_２を低減させるために、再生可能エネルギーの利用を促進することが提案されている。このような再生可能エネルギーの利用促進を図る１つの手段としては、木材等による所謂木質バイオマスの粉体を、バイオマス燃料としてバーナの燃料に利用することが進められている。

【0004】

ところで、バイオマス燃料をバーナの燃料として用いる場合は、化石燃料を用いる場合に比して、燃焼ガス中に含まれる煤塵（灰分）の量が多くなる。そのため、バイオマス燃料を使用するバーナをボイラに適用する場合は、燃焼ガスの流通路にフィンなどがない煙管構造のボイラが適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−１８５１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、煙管構造のボイラは、長期の運転継続により煙管の内壁面に煤塵が付着すると、該付着した煤塵により熱回収が妨げられることがある。

【0007】

そのため、煙管構造のボイラを使用する場合は、運転継続に伴う熱回収効率の低下に対する対策が望まれている。特に、煙管構造のボイラでバイオマス燃料をバーナの燃料として使用する場合は、運転継続に伴う熱回収効率の低下に対する対策が重要となる。

【0008】

そこで、本発明は、煙管構造のボイラを備えた構成において運転継続に伴う熱回収効率の低下を抑制することができるボイラ装置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】

【0009】

本発明は、前記課題を解決するために、ボイラと、前記ボイラより燃焼ガスを外部へ導く排出ダクトと、前記排出ダクトに接続されたサイクロンと、前記サイクロンの外筒の外側に設けられたボイラ水流通手段と、前記ボイラと前記ボイラ水流通手段との間でボイラ水を循環させる循環手段と、を有してなり、前記ボイラは、ボイラ水が貯留された缶体と、前記缶体内の下部に配置された燃焼部と、前記燃焼部に装着されると共に、前記燃焼部の内部空間に粉体バイオマス燃料と燃焼用空気とを供給して、前記燃焼部の内部空間で前記粉体バイオマス燃料を燃焼させるバーナと、前記缶体内の上部に配置されて、前記排出ダクトと連通する燃焼ガス集合部と、前記缶体内における前記燃焼部と前記燃焼ガス集合部との間に上下方向に延びる姿勢で配置されて、前記燃焼部の内部空間と前記燃焼ガス集合部の内部空間とを連通して、前記バーナから吹き込まれた燃焼ガスを前記缶体内に流通させる煙管と、を備え、前記循環手段は、前記缶体内から前記ボイラ水を取り出して、前記ボイラ水流通手段を流通した前記ボイラ水を、前記缶体内に戻す、ボイラ装置とする。

【0010】

前記構成において、前記サイクロンの煤塵の排出側に設けられたダストボックスと、前記ダストボックスの外側に設けられたボイラ水流通手段とを備え、前記循環手段は、前記ボイラと、前記ダストボックスのボイラ水流通手段および前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段と、の間でボイラ水を循環させる機能を備える構成とする。

【0011】

更に、前記構成において、前記排出ダクトの外側に、ボイラ水流通手段を設け、前記循環手段は、前記ボイラと、前記ダストボックスのボイラ水流通手段および前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段および前記排ガスダクトのボイラ水流通手段との間でボイラ水を循環させる機能を備える構成とする。
さらにまた、前記構成において、前記サイクロンは、前記外筒の中心部に同心状に配置された内筒を備え、前記内筒の外側に、前記ボイラ水流通手段を設け、前記循環手段は、前記ボイラと、前記ダストボックスのボイラ水流通手段と前記サイクロンの外筒のボイラ水流通手段と前記サイクロンの内筒のボイラ水流通手段と前記排ガスダクトのボイラ水流通手段と、の間でボイラ水を循環させる機能を備える構成とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明のボイラ装置によれば、煙管構造のボイラを備えた構成において運転継続に伴う熱回収効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態のボイラ装置の概略切断側面図である。

【図2】第２実施形態のボイラ装置の概略切断側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明について、図面を参照して説明する。

【0015】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のボイラ装置を示す概略切断側面図である。

【0016】

本実施形態のボイラ装置は、図１に示すように、煙管構造のボイラ１と、ボイラ１の燃焼ガス１３の出口側に接続された燃焼ガス排出ダクト１７と、燃焼ガス排出ダクト１７の下流側に接続されたサイクロン１８と、サイクロン１８の外側に設けられたボイラ水流通手段としてのジャケット２１と、ボイラ１のボイラ水をジャケット２１に循環供給する循環手段とを備えた構成とされている。なお、本実施形態では、ボイラ１が温水ボイラである場合の例について説明する。

【0017】

ボイラ１は、ボイラ水３が貯留される缶体２と、缶体２内に配置された燃焼部４、複数の煙管６、燃焼ガス集合部７とを備え、更に、燃焼部４に装着されたバーナ５を備えた構成とされている。缶体２内のボイラ水３は、燃焼部４、煙管６及び燃焼ガス集合部７の各外側に充填されている。図１では、図示する便宜上、缶体２内のボイラ水３にはドットのハッチングが付してある。

【0018】

本実施形態における缶体２は、上下に延びる円筒形状とされている。燃焼部４は、缶体２の下部に配置され、燃焼ガス集合部７は、缶体２の上部に配置されている。各煙管６は、燃焼部４と燃焼ガス集合部７との間に配置されて、下端側と上端側が燃焼部４と燃焼ガス集合部７に接続されている。

【0019】

燃焼部４は、天井壁部４ａと底壁部４ｂと側壁部４ｃとを備えて、内部に空間が形成された構成とされている。

【0020】

燃焼部４は、缶体２の円筒部の内径寸法よりも小径の円筒形状とされている。燃焼部４の天井壁部４ａは、側壁部４ｃの外周面より外方へ張り出していて、天井壁部４ａの外周面が缶体２の側壁の内面と接続されている。天井壁部４ａの張り出している外周縁部には、円周方向の複数個所に上下方向に貫通する孔４ｄが設けられており、孔４ｄを通して天井壁部４ａの上下方向にボイラ水３が通過可能となっている。

【0021】

側壁部４ｃの周方向の１個所と、その外周側に位置する缶体２の側壁との間には、横向きの筒状部材８が設けられている。缶体２の中心寄りに位置する筒状部材８の一端側（図１では右端側）は、側壁部４ｃに、燃焼部４の内部空間と連通するように取り付けられている。筒状部材８の他端側（図１では左端側）は、缶体２の側壁に貫通するように取り付けられている。

【0022】

バーナ５は、筒状部材８の内側を通して燃焼部４に装着されている。なお、バーナ５は、必要に応じて筒状部材８の内側から取り外し可能であることが好ましい。

【0023】

バーナ５は、内部に円筒状の燃焼室５ａを有している。燃焼室５ａの軸心方向の一端側（図１では左端側）は端壁５ｂで閉塞され、軸心方向の他端側（図１では右端側）は開放されて火炎噴出口５ｃとされている。バーナ５は、火炎噴出口５ｃ側が筒状部材８に挿入されていて、火炎噴出口５ｃが燃焼部４の内部空間に向けて開口（連通）している。

【0024】

更に、バーナ５は、燃焼室５ａに燃焼用空気１０を供給するための空気供給管１１と、燃焼室５ａにバイオマス燃料としての粉体バイオマス燃料９を供給するための粉体燃料供給管１２と、図示しない点火手段とを備えた構成とされている。

【0025】

本実施形態では、粉体バイオマス燃料９として、たとえば、木質バイオマスを平均粒径が１００μｍ程度となるように粉砕処理した粉体バイオマス燃料９を用いるようにしてある。なお、粉体燃料供給管１２における粉体バイオマス燃料９の搬送は、空気などの搬送気体を用いた空気輸送により行うようにすればよい。

【0026】

空気供給管１１の上流側には、送風機１４が燃焼用空気ライン１５を介して接続されている。燃焼用空気ライン１５には、燃焼用空気１０の流量を調整する流量調整弁１６が設けられている。

【0027】

粉体燃料供給管１２から燃焼室５ａに供給される粉体バイオマス燃料９は、空気供給管１１から燃焼室５ａに供給される燃焼用空気１０により燃焼し、火炎を形成する。

【0028】

したがって、バーナ５は、粉体バイオマス燃料９の燃焼により形成される火炎を、火炎噴出口５ｃより噴出することができる。

【0029】

これにより、ボイラ１では、バーナ５の火炎噴出口５ｃから噴出する火炎が、燃焼ガス１３と共に燃焼部４内に吹き込まれる。

【0030】

燃焼ガス集合部７は、缶体２の円筒部の内径寸法よりも小径で中空の円筒形状とされている。燃焼ガス集合部７は、底壁部７ａと側壁部７ｂと天井壁部７ｃとを備えている。

【0031】

底壁部７ａは、側壁部７ｂの外周面より外方へ張り出していて、底壁部７ａの外周面が缶体２の側壁の内面と接続されている。底壁部７ａの張り出している外周縁部には、円周方向の複数個所に、上下方向に貫通する孔７ｄが設けられており、孔７ｄを通して底壁部７ａの上下方向にボイラ水３が流通可能となっている。

【0032】

側壁部７ｂの周方向の１個所には、その外周側で缶体２の側壁に内外方向に貫通するように取り付けられた燃焼ガス排出ダクト１７の一端側（図１では左端側）が、燃焼ガス集合部７の内部空間と連通するように取り付けられている。

【0033】

複数の煙管６は、燃焼部４と燃焼ガス集合部７との間に、上下方向に延びる姿勢で平行に配置されている。各煙管６の下端側は、燃焼部４の天井壁部４ａに取り付けられて、燃焼部４の内部空間に連通接続されている。これにより、天井壁部４ａは、各煙管６の下端側の管寄せとなり、燃焼部４内の燃焼ガス１３は、各煙管６内に分散して流入する。

【0034】

一方、煙管６の上端側は、燃焼ガス集合部７の底壁部７ａに取り付けられて、燃焼ガス集合部７の内部空間に連通接続されている。これにより、底壁部７ａは、各煙管６の上端側の管寄せとなり、各煙管６内を流通した燃焼ガス１３は、燃焼ガス集合部７内に入って集合し、その後、燃焼ガス排出ダクト１７に導かれる。

【0035】

したがって、ボイラ１では、燃焼ガス１３と、缶体２内のボイラ水３とを、燃焼部４の各壁面や、各煙管６の管壁や、燃焼ガス集合部７の各壁面を介して熱交換させて、燃焼ガス１３が保有する熱をボイラ水３に回収して、ボイラ水３の加熱を行うことができる。

【0036】

なお、ボイラ１は温水ボイラであるため、缶体２内で加熱されるボイラ水３の設定温度は、沸騰しない９０℃程度に設定されている。

【0037】

また、ボイラ１は、図示してないが、運転時における各部の温度変化に伴う寸法の変化を吸収して過大な応力集中が生じないようにするための手段を適宜備えている。図中、２５は缶体２内への給水手段である。

【0038】

燃焼ガス排出ダクト１７の下流側となる他端側（図１では右端側）には、サイクロン１８が接続されている。

【0039】

サイクロン１８は、上部が円筒形状とされ、下部が下方へ向けて縮径する円錐筒形状とされた外筒１８ａと、外筒１８ａの上端側を閉塞する天井壁１８ｂと、天井壁１８ｂの中央部を貫通させて上方から外筒１８ａの中心部に同心状に挿入配置された内筒１８ｃとを備えた構成とされている。

【0040】

外筒１８ａは、上端側の周方向の一個所に開口を備え、この開口に、燃焼ガス排出ダクト１７の他端側が、外筒１８ａの接線に沿う方向から連通接続されている。図１では、図示する便宜上、外筒１８ａに対する燃焼ガス排出ダクト１７の接続部分を簡略化して示してある。これにより、サイクロン１８では、ボイラ１より燃焼ガス排出ダクト１７を通して導かれて外筒１８ａ内に流入する燃焼ガス１３が、外筒１８ａと内筒１８ｃとの間の空間２６で旋回流を形成する。

【0041】

この旋回流により、空間２６では、燃焼ガス１３に含まれている煤塵２０が、気体との密度差に基づいて遠心分離処理される。この遠心分離処理により、煤塵２０は、空間２６の外周部となる外筒１８ａの内面付近に集められ、外筒１８ａの内面に沿って落下して、外筒１８ａの下端側より排出される。一方、燃焼ガス１３に含まれていた煤塵２０が遠心分離処理により除去されてクリーンとなった排ガス１９は、空間２６の内周側に移動し、内筒１８ｃの下端側から内筒１８ｃ内に流入し、内筒１８ｃを通って上方へ排出される。

【0042】

なお、燃焼ガス排出ダクト１７は、一端側の流路断面積よりも他端側の流路断面積が絞られた構成を備えることが好ましい。この構成によれば、サイクロン１８では、空間２６に形成される燃焼ガス１３の旋回流の流速をより高めることができ、よって、サイクロン１８における煤塵２０の分離性能をより向上させることができる。

【0043】

サイクロン１８の外筒１８ａおよび天井壁１８ｂの外側には、外筒１８ａにおける燃焼ガス排出ダクト１７の接続部と下端側の煤塵２０の排出部を除く領域に、ジャケット２１が設けられている。ジャケット２１は、下端側に入口２１ａが設けられ、上端側に出口２１ｂが設けられている。

【0044】

次に、前記循環手段について説明する。

【0045】

ボイラ１は、缶体２の上端寄りとなる、たとえば、煙管６の上端側と対応する高さ位置に、ボイラ水取出口２ａを備え、缶体２の下端寄りとなる、たとえば、煙管６の下端側と対応する高さ位置にボイラ水戻し口２ｂが設けられた構成とされている。

【0046】

ボイラ水取出口２ａには、循環ポンプ２３を備えた循環ライン２２の上流側端部となる一端側が接続されている。循環ライン２２の下流側端部となる他端側は、ジャケット２１の入口２１ａに接続されている。また、ジャケット２１の出口２１ｂには、別の循環ライン２４の上流側端部となる一端側が接続されている。循環ライン２４の下流側端部となる他端側は、ボイラ１のボイラ水戻し口２ｂに接続されている。

【0047】

これにより、循環ポンプ２３を運転すると、ボイラ１の缶体２内のボイラ水３が、ボイラ水取出口２ａから取り出され、このボイラ水３が、循環ライン２２を通してジャケット２１の入口２１ａに供給される。ジャケット２１内に入口２１ａから供給されたボイラ水３は、出口２１ｂに向いた略上向きの流れとなってジャケット２１内を流通する。その後、出口２１ｂに達したボイラ水３は、出口２１ｂから循環ライン２４を経た後、ボイラ水戻し口２ｂを通して缶体２内へ戻される。

【0048】

したがって、循環ポンプ２３の運転中は、ジャケット２１に、ボイラ１から取り出されるボイラ水３が連続的に循環供給される。このため、サイクロン１８では、燃焼ガス排出ダクト１７から外筒１８ａ内に流入して旋回流を形成する燃焼ガス１３および燃焼ガス１３に含まれている煤塵２０と、ジャケット２１内を流通するボイラ水３との間で、外筒１８ａの壁面を介した熱交換を行わせることができる。

【0049】

本実施形態のボイラ装置を使用する場合は、バーナ５で粉体バイオマス燃料９を燃焼させてボイラ１を運転する。また、循環ポンプ２３を運転して、ボイラ１から取り出したボイラ水３をサイクロン１８に付設されたジャケット２１に循環流通させる。

【0050】

これにより、ボイラ１では、バーナ５から燃焼部４へ火炎と共に吹き込まれた燃焼ガス１３が、各煙管６内を通過して燃焼ガス集合部７まで流通する間に、この燃焼ガス１３と缶体２内のボイラ水３との熱交換を行わせることができて、ボイラ水３の加熱を行うことができる。

【0051】

缶体２内に貯留されているボイラ水３との熱交換を終えて、燃焼ガス集合部７から排出された燃焼ガス１３は、燃焼ガス排出ダクト１７を通してサイクロン１８へ供給される。

【0052】

サイクロン１８では、燃焼ガス１３に含まれている煤塵２０が遠心分離処理されて、サイクロン１８の下端側より回収される。煤塵２０が分離されてクリーンとなった排ガス１９は、内筒１８ｃを通して上方に排出される。

【0053】

更に、サイクロン１８内を流通する燃焼ガス１３は、ジャケット２１を循環流通しているボイラ水３と熱交換される。

【0054】

この際、前述したように、ボイラ１では、缶体２内のボイラ水３の温度が９０℃程度に設定されている。このため、缶体２内のボイラ水３に、対流などに起因して上下方向の温度勾配が生じているとしても、缶体２のボイラ水取出口２ａから取り出されてジャケット２１に供給されるボイラ水３の温度は、最も高い場合でも９０℃程度となる。

【0055】

これに対し、ボイラ１から燃焼ガス排出ダクト１７を経てサイクロン１８に導かれる燃焼ガス１３は、ボイラ１においてボイラ水３と熱交換に供された後であっても、２００℃〜３００℃の温度を有している。

【0056】

そのため、ジャケット２１内を流通するボイラ水３は、サイクロン１８内を流通する燃焼ガス１３の保有する熱を回収して加熱される。

【0057】

なお、ボイラ１の起動時には、缶体２内のボイラ水３の温度が低いために、ボイラ１では、燃焼ガス１３の保有する熱がより多くボイラ水３に回収されるようになるが、この場合であっても、ボイラ１から燃焼ガス排出ダクト１７を経てサイクロン１８へ導かれる燃焼ガス１３の温度は、１００℃以上まで速やかに上昇する。一方、ボイラ１から取り出されてジャケット２１へ供給されるのは、設定温度である９０℃程度まで加熱される過程のボイラ水３となる。したがって、この場合もジャケット２１内を流通するボイラ水３は、サイクロン１８内を流通する燃焼ガス１３の保有する熱を回収して加熱される。

【0058】

更に、サイクロン１８では、外筒１８ａの上端側から燃焼ガス１３を流入させているため、燃焼ガス１３により空間２６に形成される旋回流は徐々に下へ向かう流れとなるが、ジャケット２１内では、ボイラ水３の流れる向きが略上向きとなっている。これにより、燃焼ガス１３とボイラ水３との上下方向に関する流れの向きを対向させることができて、燃焼ガス１３とボイラ水３との熱交換の効率を向上させることができる。

【0059】

しかも、サイクロン１８では、燃焼ガス１３の流れる速度が各煙管６内における流速よりも高速となっている。そのために、サイクロン１８内では、外筒１８ａの壁面を介したボイラ水３との熱交換によって温度低下した燃焼ガス１３が、外筒１８ａの壁面の内側に滞留することはない。そのため、サイクロン１８では、燃焼ガス１３から外筒１８ａの壁面への熱の移動の多くを対流伝熱によって行わせることができる。

【0060】

したがって、サイクロン１８を流通する燃焼ガス１３の温度が、たとえ２００〜３００℃程度であって、ボイラ１で煙管６を流通する燃焼ガス１３の温度に比して低温となっているとしても、ボイラ水３との熱交換が促進されて、燃焼ガス１３からボイラ水３への熱回収を効率よく行うことができる。本発明者等の実施した試験によれば、サイクロン１８に流入する燃焼ガス１３の温度を、たとえば、２７０℃程度から２００℃以下の温度に低下させるような熱回収を行うことができるという結果が得られている。

【0061】

ジャケット２１内で燃焼ガス１３から熱回収して加熱されたボイラ水３は、ジャケット２１の出口２１ｂから循環ライン２４を経た後、ボイラ水戻し口２ｂを通して缶体２内へ戻される。

【0062】

したがって、本実施形態のボイラ装置によれば、燃焼ガス１３の保有する熱を、ボイラ１の缶体２内のボイラ水３により効率よく回収することができて、ボイラ水３を設定温度までより速やかに加熱することができる。

【0063】

更に、前述したように、サイクロン１８内では、燃焼ガス１３の流速が高められているため、燃焼ガス１３に含まれている煤塵２０などが外筒１８ａの内面に付着しても、燃焼ガス１３の流れによって直ちに吹き飛ばされて除去される。そのため、本実施形態のボイラ装置を長期に亘り運転継続しても、サイクロン１８の外筒１８ａの内面に煤塵２０が付着して成長することは防止される。また、燃焼ガス１３が外筒１８ａの壁面を介してボイラ水３と熱交換されるときに、外筒１８ａの内面で結露を生じたとしても、その結露は燃焼ガス１３の速い流れによって吹き飛ばして除去することができる。したがって、このことによっても、サイクロン１８の外筒１８ａの内面に煤塵２０が付着して成長することは防止される。

【0064】

よって、本実施形態のボイラ装置では、サイクロン１８内を流通する燃焼ガス１３と、ジャケット２１内を流通するボイラ水３との熱交換効率の低下を長期に亘り抑制できるため、長期の運転継続によりたとえボイラ１における煙管６の内壁面に煤塵が付着するとしても、ボイラ装置全体では、運転継続に伴う燃焼ガス１３からの熱回収効率の低下を抑制することができる。

【0065】

しかも、本実施形態では、循環ポンプ２３の運転に伴い、缶体２の上端寄りのボイラ水取出口２ａから取り出したボイラ水３を、ジャケット２１で加熱してから缶体２の下端寄りのボイラ水戻し口２ｂへ強制的に戻すようにしてあるため、缶体２内のボイラ水３を撹拌することができて、缶体２内のボイラ水３に上下方向の温度勾配が形成されることを抑制することができる。

【0066】

［第２実施形態］
図２は第２実施形態のボイラ装置を示すものである。なお、図２において、第１実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。

【0067】

本実施形態のボイラ装置は、第１実施形態と同様の構成において、サイクロン１８の下端側に、煤塵２０を補集するダストボックス２７が設けられている。更に、サイクロン１８の内筒１８ｃと、ダストボックス２７と、燃焼ガス排出ダクト１７における缶体２の外方に突出している部分の外側に、ボイラ水流通手段としてのジャケット２８と２９と３０が取り付けられている。

【0068】

ダストボックス２７の外側のジャケット２９は、サイクロン１８の外筒１８ａに備えたジャケット２１に直接連通させる構成としてもよく、ジャケット２９とジャケット２１とを独立させて、図示しない循環ラインで連通させる構成としてもよい。図２では、ジャケット２９はジャケット２１に直接連通させた構成を示している。

【0069】

本実施形態では、循環ポンプ２３を備えた循環ライン２２は、ジャケット２９の底面部に設けた入口２９ａに接続されている。

【0070】

ジャケット２１の出口２１ｂは、内筒１８ｃのジャケット２８の入口２８ａに、循環ライン３１を介して接続されている。ジャケット２８の出口２８ｂは、燃焼ガス排出ダクト１７のジャケット３０の入口３０ａに循環ライン３２を介して接続されている。ジャケット３０の出口３０ｂは、循環ライン２４によりボイラ１のボイラ水戻し口２ｂに接続されている。これにより、循環ポンプ２３を運転すると、ボイラ１のボイラ水取出口２ａから取り出されるボイラ水３は、循環ライン２２、ダストボックス２７のジャケット２９、サイクロン１８の外筒１８ａのジャケット２１と内筒１８ｃのジャケット２８、燃焼ガス排出ダクト１７のジャケット３０の順に流れた後、ボイラ水戻し口２ｂへ戻るように循環する。

【0071】

このため、本実施形態のボイラ装置では、サイクロン１８の外筒１８ａの外側のジャケット２１での熱回収に加えて、ボイラ水３がジャケット２９を流通するときには、サイクロン１８からダストボックス２７へ排出される高温の煤塵２０が保有する熱を回収することができる。また、ボイラ水３がジャケット２８を流通するときには、サイクロン１８の内筒１８ｃ内を流通する排ガス１９に残存する熱を回収することができる。更に、ボイラ水３がジャケット３０を流通するときには、燃焼ガス排出ダクト１７を流通する燃焼ガス１３から熱回収することができる。

【0072】

したがって、本実施形態のボイラ装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、ボイラ水３への熱回収効率をより向上させることができる。

【0073】

なお、本発明は、前記した各実施形態のものに限定されるものではなく、ボイラ１は、煙管構造を備えていて、バーナ５での燃料の燃焼により煤塵２０を含む燃焼ガス１３を生じるものであればよい。たとえば、ボイラ１は、粉体バイオマス燃料９以外の燃料を用いるバーナを備えていてもよい。

【0074】

また、ボイラ１における缶体２、燃焼部４、燃焼ガス集合部７、煙管６、バーナ５等の各構成機器のサイズや、それらの寸法や、煙管６の数は、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するものではない。

【0075】

ボイラ１は、缶体２、燃焼部４、燃焼ガス集合部７は、耐圧構造とするには円筒形状としてあることが好ましいが、それぞれ円筒形状以外の任意の形状としてよい。

【0076】

また、ボイラ１は、煙管構造を備えていれば、缶体２内における燃焼部４や燃焼ガス集合部７の配置、煙管６の形状や煙管６が配置される向きは、図示した以外の任意の構成を採用してもよい。

【0077】

第２実施形態では、サイクロン１８の外筒１８ａの外側に備えたジャケット２１のほかに、サイクロン１８の内筒１８ｃ、ダストボックス２７、燃焼ガス排出ダクト１７にもジャケット２８，２９，３０を備えてボイラ水３を循環させる場合を示したが、ジャケット２１のほかに、ジャケット２８，２９，３０のうちのいずれか一つまたは二つを備える構成としてもよい。このようにしても、第１実施形態に比して、ダストボックス２７内の煤塵２０、内筒１８ｃを流通する排ガス１９、燃焼ガス排出ダクト１７を流通する燃焼ガス１３のいずれかからの熱回収の効果を加えることができるため、第１実施形態に比して熱回収効率を向上させることができる。

【0078】

また、第２実施形態では、すべてのジャケット２９，２１，２８，３０を一連に接続した構成を示したが、各ジャケット２９，２１，２８，３０を、いくつかのグループに分けた状態、あるいは、個別に、循環ラインを介してボイラ１のボイラ水取出口２ａとボイラ水戻し口２ｂに接続した構成としてもよい。

【0079】

循環ポンプ２３は、ボイラ１とジャケット２１，２８，２９，３０との間でボイラ水３を循環させる経路上であれば、任意の位置に配置してよい。

【0080】

各実施形態では、ボイラ水流通手段として各ジャケット２１，２８，２９，３０を例示したが、ボイラ水流通手段は、ボイラ水３を流通させる管を螺旋状に巻いた構成としてもよい。この場合は、ボイラ水流通手段を取り付ける対象物の外面に沿って螺旋状に巻いた管を配置すると共に、対象物の外面と、らせん状に巻かれた管の隣接配置された部分同士に囲まれて形成される隙間に、熱伝導性の良好な充填物を充填した構成とすればよい。この場合、管が耐圧構造としてあれば、ボイラ１を蒸気ボイラとしてもよい。

【0081】

ボイラ水流通手段の外側を断熱材で覆うようにしてもよい。

【0082】

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0083】

１ ボイラ
２ 缶体
３ ボイラ水
６ 煙管
７ 燃焼ガス集合部
９ 粉体バイオマス燃料
１１ 空気供給管
１２ 粉体燃料供給管
１３ 燃焼ガス
１７ 燃焼ガス排出ダクト（排出ダクト）
１８ サイクロン
１８ａ 外筒
２１ ジャケット（ボイラ水流通手段）
２２ 循環ライン（循環手段）
２３ 循環ポンプ（循環手段）
２４ 循環ライン（循環手段）
２７ ダストボックス
２９ ジャケット（ボイラ水流通手段）
３０ ジャケット（ボイラ水流通手段）
３１ 循環ライン（循環手段）
３２ 循環ライン（循環手段）

【図1】

【図2】