特許 7178696 竹バイオマス燃料化プロセス及びそのバイオマスボイラー

(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】

(24)【登録日】2022-11-17

(45)【発行日】2022-11-28

(54)【発明の名称】竹バイオマス燃料化プロセス及びそのバイオマスボイラー

(51)【国際特許分類】

   C10L 5/44 20060101AFI20221118BHJP

   F23B 40/00 20060101ALI20221118BHJP

【ＦＩ】

C10L5/44

F23B40/00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018198897

(22)【出願日】2018-10-23

(65)【公開番号】P2020066659

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】518375546

【氏名又は名称】小山 雄正

(74)【代理人】

【識別番号】100142941

【弁理士】

【氏名又は名称】京和 尚

(72)【発明者】

【氏名】小山 雄正

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２３９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４３２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５７９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０１８２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１３８６０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｌ ５／４４

Ｆ２３Ｂ ４０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

竹を伐採する伐採工程と、伐採した竹を所定の長さに玉切りする玉切り工程と、玉切りされた竹を繊維に沿って竹割りする竹割り工程と、割り竹を束ね所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程と、前記束状竹燃料を乾燥させる乾燥工程と、からなる竹バイオマス燃料化プロセスの各工程を経て生成される前記束状竹燃料を燃焼させる火炉を備えたバイオマスボイラーであって、
前記火炉に前記束状竹燃料を供給する燃料供給装置を備え、
前記燃料供給装置は、前記火炉内部に向け前記束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備え、
前記火炉では、前記燃料供給装置に支持された状態の前記束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくことを特徴とするバイオマスボイラー。

【請求項2】

前記結束工程は、前記割り竹に加えて伐採された竹の枝葉を束ね、所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程であることを特徴とする、
請求項１に記載されたバイオマスボイラー。

【請求項3】

前記燃料供給装置は、さらに前記燃料押し込み機構の前段に燃料ホッパーを備え、
前記燃料ホッパーは、その投入口に投入された前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給することを特徴とする、
請求項１又は２に記載されたバイオマスボイラー。

【請求項4】

前記燃料供給装置は、前記燃料押し込み機構を複数個備え、
前記燃料供給装置は、運転する前記燃料押し込み機構の個数を変更することにより、前記火炉における発生熱量を変更することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載されたバイオマスボイラー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、竹の新しいバイオマス燃料化プロセス、及びその竹バイオマス燃料化プロセスにより生成した竹バイオマス燃料を燃焼するバイオマスボイラーの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、木質バイオマスを主とする再生可能エネルギーの導入が積極的に進められている。ところが、製紙用やバイオマス発電の燃料としての需要が近年急増したことから、木質チップの価格高騰や慢性的な品薄状態が続いている。

【0003】

一方、深刻な問題となっている竹林は、放置又は未整備の状態が長く続き里山の荒廃、局地的な豪雨の際の地滑りの原因となり甚大な災害被害を各地でもたらしている。

【0004】

驚異的なスピード（約３年で成竹になる。）で増殖を続ける竹林を、効果的に管理するためには、竹を燃料（木材より２０～３０％ほど熱量が高い。）とした熱利用が最善策である。

【0005】

ところが、現在までの竹バイオマス燃料化プロセスでは、伐採された竹は、現地で玉切りしたものをそのままの状態で乾燥場所まで搬送するので、かさの割には重量が軽く無駄が多かった。また、乾燥に広い場所と長い時間を要していた。

【0006】

そして、乾燥状態で竹をチップ加工する必要があるが、竹の直径は最大２０ｃｍ程度と太く、これをチップ化するには大型のチッパーが必要である。チップ化の工程は、騒音、粉塵、振動がひどく作業環境が劣悪という問題もあった。大型のチッパーが高額で電力消費量も多く機械維持費も高いため、竹チップの高コスト要因となっていた。

【0007】

さらに、伐採された竹の枝葉部分は、現在のチップ化燃焼には対応できないため、現地で廃棄処分されていた。廃棄時にそのままの形状ではかさ張るので、廃棄目的だけに自走式大型チッパーを持ち込んで粉砕処理したうえで廃棄していた。このため、２重のムダが発生しそのまま竹バイオマス燃料（竹燃料チップ）の価格に反映されていた。

【0008】

一般的なバイオマスボイラー１００の構造を図５に示す。バイオマスボイラー１００は、燃料供給装置１０４を備えている。チップ化されたバイオマス燃料チップ１０１は、燃料供給装置１０４の燃料ホッパー１０２に投入される。燃料撹拌装置１０３によって撹拌された燃料チップ１０１は、燃料供給装置１０４のスクリューコンベア１０５まで落下する。そして、燃料チップ１０１はスクリューコンベア１０５によって火炉１０６内の火格子１０７上に投入される。

【0009】

送風器１０８から送られた空気が火格子１０７の孔１１３を下から上に通過することによって、燃料チップ１０１が燃焼する。燃料チップ１０１が燃焼して生成した灰１１４は、火格子１０７の孔１１３から落下し、灰排出装置１１０のスクリューコンベア１１１によって、灰回収箱１１２の中に回収される。

【0010】

しかし、竹を原料とする燃料チップ１０１を図５に示すバイオマスボイラー１００で燃焼させると、以下の問題が発生する。

【0011】

竹には、ケイ素（Ｓｉ）成分とカリウム（Ｋ）成分が含まれており、バイオマス燃料として竹を燃焼させると、竹の灰中の酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の共晶反応が生じる。この共晶反応により生じた物質の融点は８００℃以下と低い。竹の燃焼中に、火炉１０６内は１０００℃程度の温度になり、この共晶により生じた物質が溶融し、溶岩状のクリンカ（溶融灰）が発生する。特に竹は他のバイオマス燃料に比べて、カリウムが多くクリンカの発生が多い。

【0012】

発生したクリンカは火格子１０７の上に拡がり、火格子１０７の孔１１３を塞ぎ、火炉１０６内の空気の流入や排気を阻害して燃焼を継続させることができなくなる。また、クリンカは非常に硬くてハンマーで叩いてもなかなか取り除くことが困難である。さらに、落下物は灰排出装置１１０に詰まり、バイオマスボイラー１００の失火を含め致命的な不具合の原因にもなっていた。

【0013】

火格子を用いた燃焼方式には、火格子（固定床）の他、振動火格子、階段式火格子の方式が存在する。しかし、燃焼物がすべて火格子に接している為、これらの燃焼方式では、構造上クリンカの問題を解決するのは不可能である。火格子１０７はバイオマスボイラー１００の基本的な構造であり、クリンカの問題の解決が望まれていた。

【0014】

ほとんどのバイオマスボイラー１００が、火格子１０７による燃焼方法を採用しているために、竹バイオマス燃料そのものに対する対策も提案されている。特許文献１には、竹を改質して、竹からカリウムを除去したものを燃料として用いることによるクリンカ発生の防止が提案されている。この特許文献１には、竹を粒径６ｍｍ以下まで微粒化し、微粒化した竹を常圧の水に浸して、カリウムや塩素を溶出させて除去する。そして、脱水した竹を燃料として用いるものである。

【0015】

また、特許文献２には、竹材料に樹皮を混合したバイオマス燃料を燃焼させ、クリンカの発生を防止する燃焼装置が提案されている。この特許文献２には、燃焼した灰中の酸化カルシウムの重量パーセントが酸化カリウムの重量パーセントより多くなるように、前記バイオマス燃料の竹材料と樹皮との混合比率を設定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】特開２０１６―１２５０３０号公報

【文献】特開２０１８―１０５６１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

竹を原料とする燃料チップは、大きさが不均一となるため、スクリューコンベア等の燃料供給装置内で詰まりなどの不具合を生じやすい。この対応のために燃料供給装置から燃料チップを全て排出しなければならず、多くの時間と労力が無駄となる。

【0018】

特許文献１に記載のものでは、竹の改質のために、水に浸す工程、脱水する工程を必要とし、燃料とするまでの作業工程が増加し、コストが増加する。

【0019】

特許文献２に記載のものでは、バイオマス燃料として竹の他に樹皮が必要であり、竹材料に樹皮を混合する工程が必要となる。そのため、燃料とするまでの作業工程が増加し、コストが増加する。

【0020】

そこで、本発明は、上記の課題を解決するため、竹の新しいバイオマス燃料化プロセスを提案すると共に、そのプロセスにより生成した竹バイオマス燃料を燃焼することで火格子を用いない新しい燃焼方式を採用するバイオマスボイラーを提案する。

【課題を解決するための手段】

【0021】

第１の発明のバイオマスボイラーは、竹を伐採する伐採工程と、伐採した竹を所定の長さに玉切りする玉切り工程と、玉切りされた竹を繊維に沿って竹割りする竹割り工程と、割り竹を束ね所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程と、前記束状竹燃料を乾燥させる乾燥工程と、からなる竹バイオマス燃料化プロセスの各工程を経て生成される前記束状竹燃料を燃焼させる火炉を備えたバイオマスボイラーであって、前記火炉に前記束状竹燃料を供給する燃料供給装置を備え、前記燃料供給装置は、前記火炉内部に向け前記束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備え、前記火炉では、前記燃料供給装置に支持された状態の前記束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくことを特徴とする。

【0022】

第１発明のバイオマスボイラーは、竹バイオマス燃料化プロセスにより生成された束状竹燃料を燃焼させる火炉を備え、火格子を必要としないためクリンカの問題が生じない。また、束状竹燃料は、燃料供給装置内での詰まりの不具合を生じない。束状竹燃料は、竹を割って結束された状態で搬出するので、かさが減量され搬送時の積載ロスが生じない。束状竹燃料の生成に使用する、自走式竹割り機、自走式結束機は共に自走式なので、伐採現場が竹バイオマス燃料化工場となる。束状竹燃料は、割り竹の状態で乾燥するので、乾燥期間が従来方法より約１／２以下に短縮できる。
また、第１発明のバイオマスボイラーは、従来の竹を原料とする燃料チップに代えて束状竹燃料を火炉で燃焼させ火格子を必要としないため、灰を留めることなく燃焼させクリンカの生成を防ぎ同時に竹炭を生成することができる。
さらに、第１発明のバイオマスボイラーは、燃料供給装置が、火炉内部に向け束状竹燃料をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構を備えており、火炉では、燃料供給装置に支持された状態の束状竹燃料の燃焼個所がその長手方向の一端から他端まで順次変位しながら燃焼していくようにしたので、束状竹燃料を連続して燃焼させることができる。

【0023】

第２発明の竹バイオマス燃料化プロセスは、前記結束工程は、前記割り竹に加えて伐採された竹の枝葉を束ね、所定の直径の束状竹燃料となるよう結束する結束工程であることを特徴とする。

【0024】

第２発明の竹バイオマス燃料化プロセスによれば、従来廃棄されていた竹の枝葉をも束状竹燃料に束ね燃料化するので、省資源化により燃料コストを下げることができる。

【0029】

第３発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置は、さらに前記燃料押し込み機構の前段に燃料ホッパーを備え、前記燃料ホッパーは、その投入口に投入された前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給することを特徴とする。

【0030】

第３発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置の燃料ホッパーが前記束状竹燃料を前記燃料押し込み機構に供給するので、大量の束状竹燃料を連続して火炉で燃焼することができる。

【0031】

第４発明のバイオマスボイラーは、前記燃料供給装置が前記燃料押し込み機構を複数個備え、前記燃料供給装置は、運転する前記燃料押し込み機構の個数を変更することにより、前記火炉における発生熱量を変更することを特徴とする。

【0032】

第４発明のバイオマスボイラーは、従来のバイオマスボイラーでは不可能とされてきた急な熱需要の変化に対応する追従が可能になり幅広い運用を実現できる。

【発明の効果】

【0033】

本発明の竹バイオマス燃料化プロセスは、燃料チップ化が不要となるので、詰まりなどの不具合を生じなくなると共に、大型のチッパーが不要になるなど経済性に優れる。また、本発明のバイオマスボイラーは、火格子を用いない燃焼方式を採用することができ、クリンカの問題が解決される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の竹バイオマス燃料化プロセスの要部説明図である。

【図2】本発明のバイオマスボイラーである。

【図3】本発明の竹バイオマス燃料化プロセスの具体的な実行を説明する図である。

【図4】本発明のバイオマスボイラーにおける火力調節の一例を説明する図である。

【図5】一般的なバイオマスボイラーの構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

（燃料化プロセス）
図１に、本発明の竹バイオマス燃料化プロセスの要部説明図を示す。図１（ａ）は、林地にて伐採後、長さＬ＝２００～３００ｃｍとなるよう玉切りにされた竹１である。

【0036】

図１（ｂ）は、玉切りされた竹１の竹割りの説明図である。図１（ｂ）に示すように、玉切りされた竹１の一端を竹割り金具２に押し付けた状態で、竹１の他端を力Ｆで竹１の長手方向に移動させる。竹割り金具２には、円環部６の直径に該当する長さの複数の切刃４が放射状に設けられている。円環部６内を６つの部屋に分割するよう切刃４が配置されている。図１（ｂ）に示されるように、竹１が竹割り金具２を通過すると、複数の割り竹３に竹割りされる。

【0037】

図１（ｃ）は、割り竹３を結束バンド４で結束した束状竹燃料５を示している。束状竹燃料５は、長さＬ＝２００～３００ｃｍ、直径φＤ＝３０～６０ｃｍに形成される。束状竹燃料５は、割り竹３のみを束ねてもよいし、割り竹３に加えて枝葉部分も含め結束してもよい。結束バンド４は、束状竹燃料５を移動、保管等するのに十分な強度を有している。さらに、結束バンド４の素材は、可燃性で燃やしても無害なものが用いられる。

【0038】

（バイオマスボイラー）
図２は、上述した竹バイオマス燃料化プロセスにより生成した竹バイオマス燃料（束状竹燃料５）を用いる、本発明のバイオマスボイラー１０である。

【0039】

バイオマスボイラー１０は、立設された筒状の胴体９を有している。胴体９の内部下方の火炉１１に束状竹燃料５を供給する燃料供給装置１２を備えている。燃料供給装置１２は、火炉１１内部に向け差し込まれる束状竹燃料５をその燃焼に従って長手方向に押し込む燃料押し込み機構１３を備えている。また、燃料供給装置１２は、燃料押し込み機構１３の前段に燃料ホッパー１４を備えている。

【0040】

燃料押し込み機構１３は、水平に設置されたガイド部１５と押し込みシリンダ１６とから構成されている。ガイド部１５の内側の寸法は、束状竹燃料５が長手方向に移動可能となるよう、束状竹燃料５の外径よりもやや大きい寸法となっている。ガイド部１５は、火炉１１内部に向け胴体９の側面に配置されている。ガイド部１５の先端部１７によって、燃焼中の束状竹燃料５が支持されるようになっている。

【0041】

ガイド部１５の後端部１８には、押し込みシリンダ１６が配置されている。押し込みシリンダ１６のロッド２０の先端には、束状竹燃料５とほぼ同じ直径の押し込みプレート２１が設けられている。押し込みシリンダ１６は、複動型の油圧シリンダであって、油圧ユニット２２からの油圧供給によって伸縮動作するようになっている。

【0042】

ガイド部１５の中間部２３は上方に向け開口しており、燃料ホッパー１４の燃料収納部２４の下部と一体となって形成されている。中間部２３の開口部分には、開閉可能なフラップ２６が設置されている。中間部２３はフラップ２６によって常時閉じられており、束状竹燃料５が通過する時のみフラップ２６が開くようになっている。燃料収納部２４は、束状竹燃料５が余裕を持って収まる寸法を有する、内部が長方形断面の空洞の容器である。燃料収納部２４は、束状竹燃料５が積み重ねられるよう、上下に長い構造となっている。燃料収納部２４の上端は開口しており、燃料ホッパー１４への束状竹燃料２４の投入口２５となっている。

【0043】

燃料供給装置１２の下方には、送風器３０が配置されている。送風器３０からの空気は、送風ダクト３１によって胴体９内部に送られる。送風ダクト３１先端の送風口３２から束状竹燃料５の燃焼個所３３に向け空気を吹き付けるようになっている。

【0044】

胴体９の下部には点火用バーナー３４が配置されている。点火用バーナー３４の火口３５は、燃料押し込み機構１３の束状竹燃料５に向けられている。点火用バーナー３４には、液体又は気体の点火用燃料が供給される。

【0045】

胴体９には耐熱ガラス３８が嵌められたのぞき窓３７が設けられている。のぞき窓３７の外側には監視カメラ３６が配置されている。監視カメラ３６は、耐熱ガラス３８を通して火炉１１における束状竹燃料５の燃焼状態を撮影するようになっている。

【0046】

胴体９上部の内部には螺旋状に形成された水管４０が配置されている。水管４０の上端４１には給水管４２を通って水が供給される。水管４０の下端４３からは温水管４４を通って温水が取り出される。なお、バイオマスボイラー１０で発生した熱エネルギーは、温水に限らず蒸気、温風等によっても取出し可能であることは勿論である。

【0047】

水管４０内部の水を加熱した燃焼ガスは、胴体９上部の排気口４５を通って図示しない煙突に導かれる。矢印４６は燃焼ガスが排気される方向を示している。

【0048】

胴体９の下部は灰受け部５０が形成されている。灰受け部５０は、下方に向け先細りとなる円錐台の形状に形成されている。灰受け部５０の下端は排出口５１が設けられている。排出口５１は、スクリューコンベア５３の投入口５２に連続している。スクリューコンベア５３のスクリュー５４は、モーター５５によって回転駆動される。スクリューコンベア５３の排出口５６の下方には、灰回収箱５７が載置されている。灰回収箱５７の中には、灰５８と竹炭５９が回収される。

【0049】

上述したバイオマスボイラー１０を制御する、制御部６０の構成は以下の通りである。監視カメラ３６が撮影した束状竹燃料５の画像信号はコントローラ６１に送られる。コントローラ６１は、送られてきた束状竹燃料５の画像を画像処理し、画像処理結果を分析することにより、束状竹燃料５の燃焼状態を判断する。すなわち、着火状態、燃焼温度、燃焼範囲、束状竹燃料５のどの部分が燃焼しているか等を把握する。

【0050】

コントローラ６０は、束状竹燃料５の燃焼状態の判断に応じた駆動信号を各アクチュエータに出力する。すなわち、束状竹燃料５の点火が必要な時は、コントローラ６０から点火用バーナー３４に駆動信号が出力される。束状竹燃料５へ送風の開始・停止、あるいは送風する空気量の増減が必要な時は、送風器３０に駆動信号が出力される。燃料押し込み機構１３による束状竹燃料５の押し込みが必要な時は、油圧ユニット２２に駆動信号が出力される。スクリューコンベア５３による灰と竹炭の排出が必要な時は、モーター５５に駆動信号が出力される。

【0051】

（燃料化プロセスの実行）
図３に基づき、上述した竹バイオマス燃料化プロセスの具体的な実行を説明する。

【0052】

図３（ａ）は、竹林６９（現地）の竹７０を示す。伐採工程では、竹７０を伐採する。次の玉切り工程では、伐採した竹７０及び枝葉６８を所定の長さになるように玉切りする。玉切りされた竹１は、図１（ａ）で示された状態となる。

【0053】

図３（ｂ）は、玉切りされた竹１を小型の自走式竹割機７１を使用して竹１の繊維に沿って竹割りする竹割り工程を示している。自走式竹割機７１は、フレーム７５先端に竹割り金具２（図１（ｂ）参照）を備え、フレーム７５後端に油圧式竹押し装置７４を備えている。図３（ｂ）は、竹割り金具２と油圧式竹押し装置７４の押し金７６との間に竹１をセットして、竹１を竹割り金具２の方向に押して竹１を竹割りする作業を示している。油圧式竹押し装置７４は、自走式竹割機７１に搭載されたエンジン（図示しない。）により油圧ポンプ（図示しない。）が駆動され、発生した油圧により駆動される。

【0054】

自走式竹割機７１は、クローラ７３を備えておりエンジン（図示しない。）で駆動され、走行できるようになっている。そのため、自走式竹割機７１は、竹７０が生えている竹林６９まで自走することができる。そして、竹林６９で伐採及び玉切りした竹１をそのまま現地で竹割りすることができる。

【0055】

図３（ｃ）は、竹割りされた割り竹３を小型の自走式結束機７７を使用して、所定の直径の束状竹燃料５となるように結束する結束工程を示している。図３（ｃ）は、自走式結束機７７の支え部７８と圧縮部８０との間に割り竹３をセットして、圧縮部８０により割竹３を圧縮する作業を示している。圧縮すると同時に、結束バンド４（図１（ｃ）参照）により束状竹燃料５を結束する。自走式結束機７７は、自走式結束機７７に搭載されたエンジン（図示しない。）により油圧ポンプ（図示しない。）が駆動され、発生した油圧により圧縮機８０が駆動される。

【0056】

自走式結束機７７は、クローラ７９を備えておりエンジン（図示しない。）で駆動され、走行できるようになっている。そのため、自走式結束機７７も、竹７０が生えている竹林６９まで自走することができる。そして、竹林６９で伐採、玉切り、竹割りした割り竹３を、そのまま現地で束状竹燃料５の状態に結束することができる。この時に、竹割りされた割り竹３に加えて伐採された竹の枝葉を一緒に束ねるようする。これにより、従来利用することなく現地で廃棄されていた枝葉も燃料化することができる。そのため、省資源化により燃料コストを下げることができる。

【0057】

図３（ｄ）に示すように、現地で生成された束状竹燃料５は、軽トラック８１に積み込まれ、バイオマスボイラー１０の近くの束状竹燃料５の集積地（乾燥地）に運ばれる。この時、玉切りされた竹１を竹割り及び結束した状態で搬出するので、かさが減容され積載ロスを生じることが無い。集積地では、束状竹燃料５は燃焼に適した所定の含水率となるまで乾燥させる。

【0058】

以上説明したように、本発明の竹バイオマス燃料化プロセスによれば、新しい竹バイオマス燃料である束状竹燃料５を現地で生産することができる。そのため、従来の燃料チップ作成に必要とされたような大型で高額なチッパーが不要となる。また、小型の自走式竹割機にて竹１を分割し、小型の自走式結束機にて割り竹３と枝葉を結束するので、竹１を伐採する現地で竹バイオマス燃料化プロセスを全て完了できる。そのため、竹バイオマス燃料化プロセスにおける省エネルギー化・高効率化を図ることができる。

【0059】

（バイオマスボイラーの運転）
上述した本発明のバイオマスボイラー１０は、以下のように運転される。

【0060】

図２に示したバイオマスボイラー１０の燃料ホッパー１４の投入口２５に複数の乾燥した束状竹燃料５が投入される。すると、燃料ホッパー１４から燃料押し込み機構１３に束状竹燃料５が供給される。燃料押し込み機構１３のガイド部１５の束状竹燃料５は、押し込みシリンダ１６の押し込みプレート２１によってガイド部１５の先端部１７からその一部が突出するまで押し出される。このとき、監視カメラ３６からの画像を認識することで、制御部６０のコントローラ６１は束状竹燃料５の点火準備が完了したことを認識する。

【0061】

コントローラ６１から点火用バーナー３４に駆動信号が出され、火口３５から束状竹燃料５の先端部に向け炎が噴出される。同時に、コントローラ６１から送風機３０に駆動信号が出され、送風口３２から束状竹燃料５の先端部に向け空気が噴出される。これにより、束状竹燃料５の先端部が着火され、着火された先端部（燃焼部３３）は勢いよく燃焼を開始する。

【0062】

コントローラ６１は、燃焼部３３の燃焼状態の画像を常時監視している。燃焼部３３の燃焼が進むと、コントローラ６１は、燃料押し込み機構１３の油圧ユニット２２に駆動信号を出力する。すると、油圧ユニット２２から押し込みシリンダ１６に油圧が供給され、押し込みシリンダ１６が伸長する。押し込みプレート２１に押された束状竹燃料５は、ガイド部１５にガイドされ最適な距離だけ火炉１１の中心に向け移動する。束状竹燃料５の残量が少なくなると、燃え尽きる前に燃料押し込み機構１３により次の束状竹燃料５が送り込まれ連続燃焼する。このように、バイオマスボイラー１０の火炉１１における束状竹燃料５の最適な燃焼状態が、制御部６０によって自動的に継続される。

【0063】

バイオマスボイラー１０の胴体９の上部の水管４０の上端４１には、給水路４２から水が供給される。水管４０の下端４３から蒸気管４４に向けて、水管４０内で発生した蒸気が排出される。排出された蒸気は、バイオマスボイラー１０に隣接して設置されている各種装置の動力源あるいは熱源として利用される。

【0064】

燃焼部３３で発生した、灰と竹炭は、胴体９の灰受け部５０に向け落下する。本発明のバイオマスボイラー１０には、従来のバイオマスボイラー１００の火格子１０７（図５参照）が無いので、火格子１０７にクリンカが付着することが無い。そのため、灰と竹炭は、スクリューコンベア５３の投入口５２に落下し、スクリュー５４によって、灰回収箱５７内にまで運ばれる。燃焼の副産物として同時生成される竹炭は、農業用土壌改良材として非常に有用である。なお、竹炭の回収量も、燃料供給及び燃焼空気などの調整により制御が可能である。

【0065】

このように、図２に示す本発明のバイオマスボイラー１０は火格子１０７（図５参照）が全く存在しないので、クリンカによる不具合が発生することなく、竹バイオマス燃料を燃焼させることができる。本発明のバイオマスボイラー１０は、燃料供給装置１２の開口部がφ３０ｃｍ以上ありバイオマス燃料が詰まる不具合の発生もない。また、竹の改質あるいは他の燃焼材も必要とすることなく、竹バイオマス燃料を燃焼させることができる。

【0066】

本発明のバイオマスボイラー１０は、特殊部品なども使用せず構造自体を見直すことにより部品点数が少ないシンプルな構造なので、年間メンテナンス費及び消費電力を大幅に削減することができる。また、新しい燃焼方式の採用でクリンカの生成を防ぎ、高効率な燃焼を達成できるので、熱エネルギーの生産を低コストで効率的に行うことができる。さらに、本発明の竹バイオマス燃料化プロセス及び燃料供給方式の採用することで、燃料供給を不具合なく行い、バイオマスボイラー１０の連続運転を実現し運用でのロスを排除することができる。

【0067】

図４は、本発明のバイオマスボイラー１０に好適な火力調節の一例を説明する図である。図４（ａ）は、図２に示したバイオマスボイラー１０の燃焼個所３３を上方から見た断面図である。胴体９内部の火炉１１に向けて３つの燃料押し込み機構１３が設けられている。図４（ａ）では、３つの燃料押し込み機構１３全てが束状竹燃料５を火炉１１内に突出させており、３つの束状竹燃料５が同時に燃焼している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー１０は、最大の火力で運転されている。

【0068】

次に、図４（ｂ）では、３つの燃料押し込み機構１３のうちの２つが束状竹燃料５を火炉１１内に突出させており、２つの束状竹燃料５が同時に燃焼している。一方、１つの燃料押し込み機構１３は、束状竹燃料５を火炉１１内に突出させておらず束状竹燃料５の燃焼を中止している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー１０は、中間の火力で運転されている。

【0069】

さらに、図４（ｃ）では、３つの燃料押し込み機構１３のうちの１つが束状竹燃料５を火炉１１内に突出させており、１つの束状竹燃料５のみが燃焼している。残り２つの燃料押し込み機構１３は、束状竹燃料５を火炉１１内に突出させておらず束状竹燃料５の燃焼を中止している。すなわち、この状態でバイオマスボイラー１０は、最小の火力で運転されている。

【0070】

このように、複数の燃料押し込み機構１３を設け、運転する燃料押し込み機構１３の個数を変更することにより、バイオマスボイラー１０の火力調節することができる。

【符号の説明】

【0071】

１：竹
３：割り竹
５：束状竹燃料
１０：バイオマスボイラー
１１：火炉
１２：燃料供給装置
１３：燃料押し込み機構
１４：燃料ホッパー
２５：投入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】