JP5336876B2 - バイオ燃料の燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、バイオ燃料を燃料として燃焼させる燃焼装置に係り、特に、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス等のように空気輸送が可能な比較的小さい形状のバイオ燃料を燃料として燃焼させるようにしたバイオ燃料の燃焼装置に関するものである。

一般に、製材工場から排出されたオガ粉や精米工場から排出されたもみ殻等は、ごみ焼却施設に於いて都市ごみ等の廃棄物と一緒に大型ごみ焼却炉の燃焼室内に投入されて焼却処理されたり、或いは廃棄物と一緒に埋立て処理されていた。

ところで、近年、産業界ではエネルギー供給源の多様化と脱石油を図ると云う観点から、バイオマスを燃料として活用することが積極的に進められている。例えば、木材の廃材や残材等の木質バイオマスから作った木質ペレットを燃料として燃焼させる蒸気ボイラ（特許文献１参照）や燃焼炉（特許文献２参照）が本件出願人によって開発されている。

しかし、木質ペレットを燃料とする蒸気ボイラや燃焼炉は、形状や含水率等の品質が安定している木質ペレットのような比較的大きな固形燃料を燃焼させるために開発されたものであるため、オガ粉やもみ殻等のように軽量で小さい形状のバイオ燃料はそのままの状態で燃焼室内に投入しても、良好に燃焼させることができないと云う問題があった。

一方、オガ粉やもみ殻等の小さい形状のバイオ燃料をペレット状に加工せずにそのままの状態で燃焼させるものとしては、例えば、特開２００４−１３２５６７号公報（特許文献３参照）に開示された燃焼炉や特開２００８−２８６４５１号公報（特許文献４参照）に開示されたバイオマス燃料の燃焼装置が知られている。

しかし、前者の燃焼炉は、炉本体内に形成した断面円形の燃焼室の内周面に沿って気流を螺旋状に旋回させ、この状態でオガ粉やもみ殻を燃焼室内に供給して燃焼させるようにしているが、オガ粉やもみ殻を炉本体の前壁の中心部に設けた粉粒バーナから空気噴射によって燃焼室の中心部にその軸線方向へ向かって供給するようにしているため、一部のオガ粉やもみ殻が旋回流に巻き込まれずに未燃焼のまま燃焼室から排出されることがあり、オガ粉やもみ殻の燃焼を確実且つ良好に行えないと云う問題がある。
然も、この燃焼炉は、炉内全域が耐火物で覆われているため、熱が耐火物に蓄熱されて炉内温度が高温になり、灰の一部が溶融して炉内にクリンカーが発生すると云う問題がある。

又、後者のバイオマス燃料の燃焼装置は、燃焼室の内周壁から燃焼用空気を旋回流となるように供給し、この状態でもみ殻等のバイオマス燃料を燃焼室内に粉粒状態で供給して燃焼させるようにしているが、バイオマス燃料を燃焼炉の側壁部に設けた燃料供給管から燃料投入ファンの風力によって燃焼室内にその半径方向へ供給するようにしているため、燃焼室内に形成された旋回流が乱されることになり、良好なサイクロン燃焼を行えないと云う問題がある。

特開２００８−０６４３７０号公報 登録実用新案第３０９９２２４号公報 特開２００４−１３２５６７号公報 特開２００８−２８６４５１号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、オガ粉やもみ殻等のように空気輸送が可能な小さい形状のバイオ燃料を、クリンカーを生成させることなく安定して効率良く燃焼させることができると共に、燃焼により発生した熱エネルギーを蒸気や温水、熱風として回収できるようにしたバイオ燃料の燃焼装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、断面円形の燃焼室内に吹き込みノズルからオガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガスのように空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から排出する燃焼部と、燃焼部の燃焼室出口側に配置され、内方に燃焼室へ連通する断面円形の２次燃焼室を形成する環状の内側の水冷壁と、内側の水冷壁の外方位置に配置された環状の外側の水冷壁と、内側の水冷壁と外側の水冷壁との間に形成され、２次燃焼室及び煙道に連通する環状の燃焼ガス通路と、両水冷壁に夫々連通状に接続された上部ヘッダー及び下部ヘッダーとを具備し、前記吹き込みノズルから燃焼用空気に混入して吹き込んだバイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から２次燃焼室及び燃焼ガス通路を通して煙道へ排出するようにしたバイオ燃料の燃焼装置であって、前記燃焼部は、円筒状の周壁、周壁の一端部開口を閉塞する端壁及び周壁の他端部開口に設けられてオリフィス穴を形成する環状のオリフィス壁から成り、内方にオリフィス壁により出口側が絞られた断面円形の燃焼室を形成した燃焼部本体と、燃焼部本体のオリフィス壁寄りの周壁に貫通状に設けられ、燃焼室内に空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズルと、燃焼部本体に設けられ、吹き込みノズルから燃焼室内に燃焼用空気と一緒に吹き込まれたバイオ燃料に着火する点火用バーナとを備えており、前記オリフィス穴の開口面積を、吹き込みノズルから燃焼室内に吹き込まれたバイオ燃料を混入した燃焼用空気が燃焼室から直ぐにオリフィス穴を経て２次燃焼室内へ流入しないように燃焼室の横断面積の１／２以上に設定すると共に、吹き込みノズルとオリフィス壁との距離を、吹き込みノズルから燃焼室内に吹き込まれたバイオ燃料を混入した燃焼用空気が燃焼室から直ぐにオリフィス穴を経て２次燃焼室内へ流入しないように、吹き込みノズルの内径の２倍〜３倍となるように設定したことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、断面円形の燃焼室内に吹き込みノズルからオガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガスのように空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から排出する燃焼部と、燃焼部の燃焼室出口側に配置され、内方に燃焼室及び煙道へ連通する断面円形の２次燃焼室を形成する内側の鋼板及び外側の鋼板から成る空冷ジャケット構造の環状の熱風炉壁とを具備し、前記吹き込みノズルから燃焼用空気に混入して吹き込んだバイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から２次燃焼室を通して煙道へ排出するようにしたバイオ燃料の燃焼装置であって、前記燃焼部は、円筒状の周壁及び周壁の一端部開口を閉塞する端壁から成る内方に断面円形の燃焼室を形成した燃焼部本体と、燃焼部本体の端壁寄りの周壁に貫通状に設けられ、燃焼室内に空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズルと、燃焼部本体に設けられ、吹き込みノズルから燃焼室内に燃焼用空気と一緒に吹き込まれたバイオ燃料に着火する点火用バーナとを備え、また、前記環状の熱風炉壁を形成する内側の鋼板に、２次燃焼室に冷却用空気を投入するノズル孔を形成すると共に、前記環状の熱風炉壁の下流側端部に、２次燃焼室の出口側へ希釈用空気を投入して２次燃焼室から排出されるガス温度を調整する希釈空気供給機構を設けたことに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、燃焼部本体の周壁とオリフィス壁を鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁に構成して燃焼室内を冷却し、当該燃焼室の伝熱面積と燃焼室内に吹き込む燃焼用空気の空気比を、燃焼室内の燃焼温度が灰の融点以下となる１．４０〜１．９０に設定したことに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、燃焼部本体の周壁を鋼板から成る空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室内を冷却し、当該燃焼室の伝熱面積と燃焼室内に吹き込む燃焼用空気の空気比を、燃焼室内の燃焼温度が灰の融点以下となる１．４０〜１．９０に設定したことに特徴がある。

本発明の請求項５の発明は、バイオ燃料を混入した燃焼用空気が、吹き込みノズルから１０ｍ／ｓ以上の流速で燃焼室内に吹き込まれることに特徴がある。

本発明の請求項６の発明は、吹き込みノズルを燃焼部本体の周壁に燃焼室の周方向に並列して配設し、各吹き込みノズルからバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内にその内周面の接線方向へ吹き込むようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項１乃至請求項６に係るバイオ燃料の燃焼装置は、次のような優れた効果を発揮することができる。
（１）即ち、本発明の請求項１及び請求項２に係るバイオ燃料の燃焼装置は、断面円形の燃焼室内に吹き込みノズルから空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を燃焼室内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料をサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスと共に流動させて燃焼室から排出する構成としているため、灰が燃焼室内に滞留すると云うことがなく、クリンカーの生成を防止することができる。
（２）本発明の請求項１及び請求項２に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内に燃焼用空気と共に吹き込まれたバイオ燃料がサイクロン運動しながら燃焼するため、燃焼達成の重要な要素であるバイオ燃料と燃焼用空気との撹拌・混合が促進されると共に、燃焼室内でのバイオ燃料の滞留時間が長くなってバイオ燃料を安定して効率良く燃焼させることができる。
（３）本発明の請求項１及び請求項２に係るバイオ燃料の燃焼装置は、バイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させているため、燃焼室の軸線方向の長さを短くしても燃焼を完結することができ、燃焼室のコンパクト化を図れる。
特に、本発明の請求項１に係るバイオ燃料の燃焼装置は、燃焼室の出口側開口にオリフィス壁を設け、吹き込みノズルを燃焼部本体のオリフィス壁寄りの周壁に設けているため、燃焼室内に発生したサイクロン流れが燃焼室内を端壁側へ下がった後、燃焼室内を上昇するので、燃焼室の軸線方向の長さをより短くすることができ、燃焼室をより一層コンパクト化することができる。
（４）本発明の請求項１及び請求項２に係るバイオ燃料の燃焼装置は、バイオ燃料を燃焼室内でサイクロン燃焼させているため、燃焼ガスのサイクロン流れによって燃焼室の中心部に於いて燃焼ガスによる再循環領域が形成されることになり、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
（５）本発明の請求項１及び請求項２に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内に空気輸送が可能なバイオ燃料を混入した燃焼用空気を吹き込んで燃焼させるようにしているため、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ等のように比較的小さい形状のものを燃料として有効に利用することができる。
（６）本発明の請求項３及び請求項４に係るバイオ燃料の燃焼装置は、燃焼部本体の少なくとも吹き込みノズルを設けた周壁部分を鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁又は空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室内を冷却し、当該燃焼室の伝熱面積と燃焼室内に吹き込む燃焼用空気の空気比を、燃焼室内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定しているため、燃焼室内の灰が溶融されて燃焼室内に付着すると云うことがなく、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
（７）本発明の請求項３及び請求項４に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルを設けた燃焼部本体の周壁部分を鋼板により形成しているため、吹き込みノズルから高速で吹き込まれたバイオ燃料による周壁部分の摩耗を防止することができる。
（８）本発明の請求項５に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルから燃焼室内にバイオ燃料を混入した燃焼用空気を１０ｍ／ｓ以上の速度で吹き込むようにしているため、燃焼室内に於いてサイクロン燃焼が良好且つ確実に行われる。
（９）本発明の請求項６に係るバイオ燃料の燃焼装置は、吹き込みノズルを燃焼部本体の周壁に燃焼室の周方向に並列して配設し、各吹き込みノズルからバイオ燃料を混入した燃焼空気を燃焼室内にその内周面の接線方向へ吹き込むようにしているため、燃焼室内により強いサイクロン流れが形成されることになり、バイオ燃料と燃焼用空気との撹拌・混合がより一層促進されると共に、火炎の短炎化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置の縦断面図である。 図１に示すバイオ燃料の燃焼装置の横断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置の縦断面図である。 図５のＥ−Ｅ線断面図である。 図５のＦ−Ｆ線断面図である。 図５のＧ−Ｇ線断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置の要部を示す横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図４は本発明の第１の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１を示し、当該バイオ燃料の燃焼装置１は、断面円形の燃焼室Ｓ（１次燃焼室Ｓ）内に吹き込みノズル９から空気輸送が可能なバイオ燃料ｆ（例えば、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス、細かく砕いたコーン滓等）を混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓ内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料ｆを燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓから排出する燃焼部２と、燃焼部２の燃焼室Ｓ出口側に配置され、内方に燃焼部２の燃焼室Ｓへ連通する断面円形の２次燃焼室Ｓ′を形成する環状の内側の水冷壁３と、内側の水冷壁３の外方位置に配置された環状の外側の水冷壁４と、内側の水冷壁３と外側の水冷壁４との間に形成され、２次燃焼室Ｓ′及び煙道１２に連通する環状の燃焼ガス通路５と、両水冷壁３，４に夫々連通状に接続された上部ヘッダー６及び下部ヘッダー７とを具備する小容量の蒸気ボイラ（貫流ボイラ）に構成されており、吹き込みノズル９から燃焼用空気ａに混入して吹き込んだバイオ燃料ｆを燃焼部２の燃焼室Ｓ内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓから２次燃焼室Ｓ′及び燃焼ガス通路５を通して煙道１２へ排出するようにしたものである。

尚、この蒸気ボイラ構造のバイオ燃料の燃焼装置１に於いては、内側の水冷壁３内を流れるボイラ水への熱吸収は、主として発生した燃焼ガスＧによる放射伝熱と、２次燃焼室Ｓ′内を流れる燃焼ガスＧによる接触伝熱（対流伝熱）と、燃焼ガス通路５内を流れる燃焼ガスＧによる接触伝熱とによって行われ、又、外側の水冷壁４内を流れるボイラ水への熱吸収は、燃焼ガス通路５内を流れる燃焼ガスＧによる接触伝熱のみによって行われている。

前記燃焼部２は、図１、図３及び図４に示す如く、円筒状の周壁８ａ、周壁８ａの一端部開口（下端部開口）を閉塞する端壁８ｂ及び周壁８ａの他端部開口（上端部開口）に設けられてオリフィス穴８ｃ′を形成する環状のオリフィス壁８ｃから成り、内方にオリフィス壁８ｃによって出口側が絞られた断面円形の燃焼室Ｓ（１次燃焼室Ｓ）を形成した燃焼部本体８と、燃焼部本体８のオリフィス壁８ｃ寄りの周壁８ａに貫通状に設けられ、燃焼室Ｓ内に空気輸送が可能なバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓ内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル９と、燃焼部本体８の周壁８ａに設けられ、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に燃焼用空気ａと一緒に吹き込まれたバイオ燃料ｆに着火する点火用バーナ１０とを備えている。

燃焼部本体８の周壁８ａとオリフィス壁８ｃは、図１及び図３に示す如く、耐熱性に優れた鋼板により水冷ジャケット構造の水冷壁に構成されており、水冷ジャケット８ｄ内を流れる冷却水ｗによって燃焼室Ｓ内を冷却するようになっている。水冷ジャケット８ｄ内を流れて予熱された冷却水ｗは、ボイラの給水として利用されている。
又、燃焼部本体８の端壁８ｂは、図１に示す如く、キャスタブル耐火物や耐火レンガ等の耐火物により断面形状が凹状の耐火壁に構成されており、その外側面には、耐熱性に優れた鋼板により冷却水ｗが流れる水冷ジャケット８ｅが形成されている。この端壁８ｂの水冷ジャケット８ｅは、周壁８ａの水冷ジャケット８ｄと連通状態になっている。
更に、燃焼部本体８の端壁８ｂの立ち上がり部分には、図４に示す如く、点検・掃除用の開口８ｆが形成されており、当該開口８ｆには、点検・掃除用のカバー８ｇが取り付けられている。

尚、燃焼室Ｓの伝熱面積（水冷壁構造の周壁８ａ等の冷却面積を含む）は、後述する吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込む燃焼用空気ａの空気比とにより、燃焼室Ｓ内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定されている。
又、オリフィス穴８ｃ′の開口面積（横断面の面積）は、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込まれたバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａが燃焼室Ｓから直ぐにオリフィス穴８ｃ′を経て２次燃焼室Ｓ′内へ流入しないように設定されている。この実施形態に於いては、オリフィス穴８ｃ′の開口面積は、燃焼室Ｓの横断面積の１／２以上に設定されている。

吹き込みノズル９は、図１及び図３に示す如く、燃焼部本体８のオリフィス壁８ｃ寄りの周壁８ａに貫通状に設けられており、燃焼室Ｓ内に空気輸送が可能な軽量で小さい形状のバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓに開口するノズル口９ａから燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向へ吹き込むものである。
即ち、吹き込みノズル９は、オガ粉やもみ殻等のように空気輸送が可能な小さい形状のバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを遅速部分や淀み部分を生じさせることなく円滑に流動させ得る断面形状が円形の金属製パイプにより構成されており、燃焼部本体８の周壁８ａに燃焼室Ｓの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つオリフィス壁８ｃから端壁８ｂ側へ所定距離だけ離間した位置に貫通状に設けられている。
この吹き込みノズル９には、オガ粉やもみ殻等の小さい形状のバイオ燃料ｆを空気輸送によって輸送し、空気輸送に用いた空気を燃焼用空気ａとしてバイオ燃料ｆと一緒に吹き込みノズル９に供給する燃料・空気供給管１１が接続されている。

尚、吹き込みノズル９とオリフィス壁８ｃとの距離（吹き込みノズル９の軸心とオリフィス壁８ｃの下端面との距離）は、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込まれたバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａが燃焼室Ｓから直ぐにオリフィス穴８ｃ′を経て２次燃焼室Ｓ′内へ流入しないように、吹き込みノズル９の内径ｄに応じて設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル９とオリフィス壁８ｃとの距離は、吹き込みノズル９の内径ｄの２倍〜３倍となるように設定しておくことが好ましい。
又、吹き込みノズル９からのバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａの噴出速度は、サイクロン燃焼を効果的に行わしめるために１０ｍ／ｓ以上に設定しておくことが好ましい。
例えば、図１乃至図４に示すバイオ燃料の燃焼装置１に於いて、その燃焼制御を蒸気圧力による三位置制御（停止、低燃焼、高燃焼）とすると、定格時（高燃焼時）に於ける吹き込みノズル９からのバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａの噴出速度は、好ましくは２０ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓになるように設定し、低燃焼時に於ける吹き込みノズル９からの燃焼用空気ａの噴出速度は、低燃焼時の燃焼量が高燃焼時の燃焼量の１／２になるで、１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓになるように設定している。
更に、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内へ吹き込む燃焼用空気ａの空気比は、燃焼室Ｓの伝熱面積とにより、燃焼室Ｓ内の燃焼温度が灰の融点以下となるように設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込む燃焼用空気ａの供給量は、空気比で１．４０〜１．９０に設定しておくことが好ましい。
又、吹き込みノズル９の内径ｄは、サイクロン燃焼を効果的に行わしめるために燃焼室Ｓの内径Ｄに応じて設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル９の内径ｄと燃焼室Ｓの内径Ｄは、Ｄ／ｄ＞５〜８に設定しておくことが好ましい。

点火用バーナ１０は、図１及び図４に示す如く、吹き込みノズル９の噴出方向の下流側位置で且つ燃焼部本体８の周壁８ａに貫通状に設けられており、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に燃焼用空気ａと一緒に吹き込まれたバイオ燃料ｆに着火するものである。
即ち、点火用バーナ１０は、断面形状が凹状の端壁８ｂの立ち上がり部分に燃焼室Ｓの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つ吹き込みノズル９からのバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａの流れに燃焼ガスＧ′を混合できる位置に貫通状に設けた断面形状が円形の金属製の点火ノズル１０ａと、点火ノズル１０ａ内の軸線位置に配置された燃料噴射ノズル１０ｂと、燃料噴射ノズル１０ｂの先端部に配置した保炎板１０ｃとから構成されており、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスＧ′を点火ノズル１０ａのノズル口１０ａ′から吹き込みノズル９の吹き込み方向と同じ方向で且つ燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向へ噴出させることができるようになっている。
この点火用バーナ１０には、図示してないが点火用バーナ１０の火炎とバイオ燃料ｆの燃焼による燃焼火炎とを検知できる位置に火炎検知器が設けられており、燃焼中の火炎の有無を検知している。

前記内側の水冷壁３は、図１及び図２に示す如く、複数本の鋼板製の水管３ａ（厚肉の裸管）を環状に並列配置して隣接する水管３ａを上下方向へ延びる帯板状のヒレ３ｂで連結することにより形成されており、横断面形状が円形の気密構造に形成されている。この内側の水冷壁３は、燃焼部本体８の上方位置で且つ燃焼部本体８の軸線上に配置されており、水冷壁３で囲まれた空間が燃焼部本体８の燃焼室Ｓへ連通する断面円形の２次燃焼室Ｓ′となっている。
又、内側の水冷壁３の上部には、複数のヒレ３ｂの上端部を切り欠くことにより２次燃焼室Ｓ′内の燃焼ガスＧを環状の燃焼ガス通路５内へ流入させる複数の燃焼ガス通過口３ｃが形成されている。

前記外側の水冷壁４は、図１及び図２に示す如く、内側の水冷壁３と同様に複数本の鋼板製の水管４ａ（厚肉の裸管）を環状に並列配置して隣接する水管４ａを上下方向へ延びる帯板状のヒレ４ｂで連結することにより形成されており、横断面形状が円形の気密構造に形成されている。この外側の水冷壁４は、内側の水冷壁３の外方位置に内側の水冷壁３と同心円状に配置されており、内側の水冷壁３との間で燃焼ガスＧが通過する環状の燃焼ガス通路５を形成するようになっている。
又、外側の水冷壁４には、内側の水冷壁３に形成した燃焼ガス通過口３ｃの位置から円周方向に少しずれた個所の水管４ａ及びヒレ４ｂを取り除くことにより燃焼ガス通路５内の燃焼ガスＧを流出させるための燃焼ガス出口４ｃが形成されており、燃焼ガス通路５内を流れて来た燃焼ガスＧが燃焼ガス出口４ｃから煙道１２へ排出されるようになっている。
更に、外側の水冷壁４には、一部の水管４ａ及びヒレ４ｂを取り外すことにより点検口４ｄが形成されており、当該点検口４ｄには、耐火物を内張りした点検扉１３が開閉可能に取り付けられている。

内側の水冷壁３と外側の水冷壁４との間に形成した環状の燃焼ガス通路５は、図２に示す如く、外側の水冷壁４の燃焼ガス出口４ｃ近傍の水管４ａと内側の水冷壁３の燃焼ガス通過口３ｃ近傍の水管３ａとを上下方向へ延びる帯板状のヒレ４ｂ′で連結することによりその一箇所が閉塞されており、燃焼ガス通過口３ｃを出た燃焼ガスＧが環状の燃焼ガス通路５内を一方向へ流れ、当該燃焼ガス通路５を略一周してから燃焼ガス出口４ｃから煙道１２へ排出されるようになっている。この環状の燃焼ガス通路５の上部空間及び下部空間には、上部ヘッダー６及び下部ヘッダー７等を高温の燃焼ガスＧから保護するための耐火物が充填されている。
尚、燃焼ガス通路５内を通過する燃焼ガスＧの流速は、燃焼ガスＧ中の灰による両水冷壁３，４の水管等の摩耗を防止できる程度の流速となるように設定されていることは勿論である。

前記上部ヘッダー６及び下部ヘッダー７は、図１に示す如く、鋼板により断面形状が矩形の中空構造の環状に形成されており、両ヘッダー６，７には内側の水冷壁３及び外側の水冷壁４の各水管３ａ，４ａの上下端部が夫々連通状に接続されている。
又、上部ヘッダー６には、２次燃焼室Ｓ′の上面側を閉塞する耐火物製の天井壁１４が設けられている。
更に、上部ヘッダー６には、蒸気を気水分離器へ導く連絡管が接続されていると共に、下部ヘッダー７には、給水管、缶水ブロー取出し管及び気水分離器からの戻り配管等が夫々接続されている（何れも図示省略）。又、上部ヘッダー６及び下部ヘッダー７間には、水位制御筒（図示省略）が取り付けられている。

次に、上述した第１の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１の作動について説明する。
先ず、点火用バーナ１０が点火し、燃焼ガスＧ′を燃焼室Ｓ内に噴出する。点火用バーナ１０からの燃焼ガスＧ′は、燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向へ噴出され、サイクロン運動により燃焼室Ｓの内周面に沿って旋回しながら燃焼室Ｓ内を上昇して燃焼室Ｓの出口側へ達し、オリフィス穴８ｃ′を経て２次燃焼室Ｓ′に至り、その間に燃焼室Ｓを高温にする。

点火用バーナ１０の火炎が安定すれば、オガ粉やもみ殻等の小さい形状のバイオ燃料ｆを混入した適正な量の燃焼用空気ａが燃料・空気供給管１１を通して吹き込みノズル９へ送られ、当該吹き込みノズル９からバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａが燃焼室Ｓ内に１０ｍ／ｓ以上の噴出速度で吹き込まれる。

吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込まれたバイオ燃料ｆ及び燃焼用空気ａは、燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向へ高速で噴出されるため、サイクロン運動により燃焼室Ｓの内周面に沿って旋回しながら点火用バーナ１０の高温の燃焼ガスＧ′で先ず水分が蒸発し、揮発分が蒸発しながら燃焼する。
又、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込まれたバイオ燃料ｆ及び燃焼用空気ａは、燃焼室Ｓの出口側開口に設けたオリフィス壁８ｃにより直ぐには２次燃焼室Ｓ′に流入せずに燃焼室Ｓ内をサイクロン運動しながら端壁８ｂ側へ下降し、燃焼する。

このとき、バイオ燃料ｆを燃焼させる燃焼室Ｓ内の燃焼温度は、高い方が望ましいが、バイオ燃料ｆの燃焼により発生した灰の融点以下にする必要がある。そのため、燃焼室Ｓ内の燃焼温度は、吹き込みノズル９を設けた燃焼部本体８の周壁８ａを水冷壁に構成して燃焼室Ｓ内を冷却し、その冷却面積を含む燃焼室Ｓの伝熱面積と燃焼室Ｓに吹き込む燃焼用空気ａの空気比とによって、灰が溶融しない可能な限り高い燃焼温度に調整されている。
又、点火用バーナ１０は、一定時間経過後に停止されるようになっている。何故なら、点火用バーナ１０を停止しても、燃焼室Ｓ内は自己発熱で継続燃焼が可能になっているからである。

燃焼室Ｓ内で発生した燃焼ガスＧ及びバイオ燃料ｆの燃焼により発生した灰は、サイクロン運動をしながら燃焼用空気ａのサイクロン流れの中心部を上昇し、旋回しながらオリフィス穴８ｃ′を通過して２次燃焼室Ｓ′に流入する。

このとき、サイクロン運動している燃焼ガスＧの中心部に負圧部が形成され、燃焼ガスＧの中心部分に於いて燃焼ガスＧによる再循環領域が形成される。このような燃焼ガスＧによる再循環作用により火炎の安定とＮＯｘの生成が抑制される。然も、燃焼部本体８の周壁８ａが水冷ジャケット構造の水冷壁に構成されているため、燃焼室Ｓ内の火炎が冷却されることになり、火炎の冷却、低温化によりサーマルＮＯｘの生成が抑制される。
又、バイオ燃料ｆの燃焼により発生した灰は、極めて軽量で且つ小さいために燃焼ガスＧと一緒に流動し、燃焼室Ｓ内に滞留することなく、２次燃焼室Ｓ′に排出されることになる。その結果、燃焼室Ｓに於けるクリンカーの生成を防止することができる。

燃焼室Ｓから２次燃焼室Ｓ′に流入した灰を含む燃焼ガスＧは、２次燃焼室Ｓ′内で完全燃焼し、放射伝熱及び接触伝熱により内側の水冷壁３に熱を与えた後、内側の水冷壁３の上部に形成した燃焼ガス通過口３ｃから灰と一緒に環状の燃焼ガス通路５内に流入する。

このとき、燃焼ガスＧ中の灰は、オガ粉やもみ殻等のように小さい形状のバイオ燃料ｆの燃焼により生成されているため、２次燃焼室Ｓ′内に滞留することなく、燃焼ガスＧと一緒に燃焼ガス通過口３ｃから確実且つ良好に排出される。その結果、２次燃焼室Ｓ′に於けるクリンカーの生成を防止することができる。

そして、燃焼ガス通路５内に流入した灰を含む燃焼ガスＧは、燃焼ガス通路５内を略一周する間に接触伝熱により内側の水冷壁３及び外側の水冷壁４へ熱を与えた後、外側の水冷壁４に形成した燃焼ガス出口４ｃから煙道１２へ排出され、煙道１２を通ってサイクロン集塵器（図示省略）に至り、ここで灰が分離されてから大気中へ放出される。

このように、上述した第１の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に空気輸送が可能なバイオ燃焼を混入した燃焼用空気ａを吹き込んで燃焼室Ｓ内にサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料ｆを燃焼させ、燃焼により発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓ及び２次燃焼室Ｓ′から排出するようにしているため、灰が燃焼室Ｓ及び２次燃焼室Ｓ′に滞留することがなく、クリンカーの生成を防止することができる。特に、このバイオ燃料の燃焼装置１は、燃焼部本体８の周壁８ａを水冷壁に構成して燃焼室Ｓ内の温度を調整できるようにし、燃焼室Ｓの伝熱面積と吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込む燃焼用空気ａの空気比とを、燃焼室Ｓ内の燃焼温度が灰の融点以下になるように設定しているため、灰が溶融して燃焼室Ｓ内に付着すると云うことがなく、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に燃焼用空気ａと共に吹き込まれたバイオ燃料ｆがサイクロン運動をしながら燃焼するため、燃焼達成の重要な要素であるバイオ燃料ｆと燃焼用空気ａとの撹拌・混合が促進されると共に、燃焼室Ｓ内でのバイオ燃料ｆの滞留時間が長くなってバイオ燃料ｆを安定して効率良く燃焼させることができる。
更に、このバイオ燃料の燃焼装置１は、バイオ燃料ｆを燃焼室Ｓ内でサイクロン燃焼させているため、燃焼室Ｓの軸心方向の長さを短くしても燃焼を完結することができ、燃焼室Ｓのコンパクト化を図ることができる。特に、このバイオ燃料の燃焼装置１は、燃焼室Ｓの出口側開口にオリフィス壁８ｃを設けているため、燃焼室Ｓ内に発生したサイクロン流れが燃焼室Ｓ内を端壁８ｂ側へ下がった後、燃焼室Ｓ内を上昇するので、燃焼室Ｓの軸線方向の長さをより短くすることができ、燃焼室Ｓをより一層コンパクト化することができる。
そのうえ、このバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９が設けられる燃焼部本体８の周壁８ａを鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁としているため、吹き込みノズル９から高速で吹き込まれたバイオ燃料ｆによる周壁８ａ部分の摩耗を防止することができる。然も、燃焼部本体８の端壁８ｂを耐火物により構成しているため、熱が耐火物に蓄熱されて燃焼の安定化を図れる。
加えて、このバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に空気輸送が可能なバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを吹き込んで燃焼させるようにしているため、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス等のように比較的小さい形状のものを燃料として利用することができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置１は、内側の水冷壁３で囲まれた空間を燃焼部本体８の燃焼室Ｓに連通する２次燃焼室Ｓ′とすると共に、内側の水冷壁３と外側の水冷壁４との間の空間を接触熱伝達を行う燃焼ガス通路５とした蒸気ボイラの構造に構成されており、２次燃焼室Ｓ′内を流れ燃焼ガスＧ及び燃焼ガス通路５内を流れる燃焼ガスＧによる接触伝熱によって両水冷壁３，４に熱を与えるため、効率の良い小容量の蒸気ボイラとすることができる。

図５乃至図８は本発明の第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１を示し、当該バイオ燃料の燃焼装置１は、断面円形の燃焼室Ｓ（１次燃焼室Ｓ）内に吹き込みノズル９から空気輸送が可能なバイオ燃料ｆ（例えば、オガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガス、細かく砕いたコーン滓等）を混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓ内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料ｆを燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓから排出する燃焼部２と、燃焼部２の燃焼室Ｓ出口側に配置され、内方に燃焼部２の燃焼室Ｓ及び煙道１２へ連通する断面円形の２次燃焼室Ｓ′を形成する環状の熱風炉壁１８とを具備する横型の熱風炉に構成されており、吹き込みノズル９から燃焼用空気ａに混入して吹き込んだバイオ燃料ｆを燃焼部２の燃焼室Ｓ内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓから２次燃焼室Ｓ′を通して煙道１２へ排出するようにしたものである。又、このバイオ燃料の燃焼装置１は、所定の温度に調整された温風を、必要に応じてサイクロン集塵器（図示省略）で灰を除去してから熱分解熱炉や流動層炉等へ供給できるようになっている。

前記燃焼部２は、図５及び図６に示す如く、円筒状の周壁８ａ及び周壁８ａの一端部開口（下端部開口）を閉塞する端壁８ｂから成る内方に断面円形の燃焼室Ｓ（１次燃焼室Ｓ）を形成した燃焼部本体８と、燃焼部本体８の端壁８ｂ寄りの周壁８ａに貫通状に設けられ、燃焼室Ｓ内に空気輸送が可能なバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓ内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル９と、燃焼部本体８の端壁８ｂに設けられ、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に燃焼用空気ａと一緒に吹き込まれたバイオ燃料ｆに着火する点火用バーナ１０とを備えている。

具体的には、燃焼部本体８は、図５及び図６に示す如く、耐熱性に優れた鋼板により空冷ジャケット構造に形成した空冷壁から成る円筒状の周壁８ａと、周壁８ａの一端部開口（下端部開口）を閉塞する耐火物から成る断面形状が厚肉の平板形状に形成された端壁８ｂとから構成されており、その内方には、断面円形の燃焼室Ｓが形成されている。
又、燃焼部本体８の周壁８ａには、図７に示す如く、冷却用ファン（図示省略）から送られて来た冷却用空気ａ′を空冷ジャケット８ｄ′内にその接線方向へ吹き込んで燃焼室Ｓ内を冷却する空気ノズル１９が設けられている。この冷却用空気ａ′は、空冷ジャケット８ｄ′内を旋回しつつ燃焼室Ｓ内の燃焼温度が灰の溶融点以下になるように冷却した後、２次燃焼室Ｓ′の上流側部分に於いて環状の熱風炉壁１８の内側の鋼板に形成したノズル孔（図示省略）から２次燃焼室Ｓ′内に投入されて燃焼ガスＧの温度を下げている。

吹き込みノズル９は、図５及び図６に示す如く、燃焼部本体８の周壁８ａに燃焼室Ｓの内周面の接線方向に沿う姿勢で且つ燃焼部本体８の耐火物製の端壁８ｂから所定距離だけ離間した位置に貫通状に設けられており、バイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓに開口するノズル口９ａから燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向へ吹き込めるようになっている。

尚、吹き込みノズル９と端壁８ｂとの距離（吹き込みノズル９の軸心と端壁８ｂの上端面との距離）は、吹き込みノズル９と端壁８ｂとの間に於ける領域で燃焼ガスＧの再循環が行われるように、吹き込みノズル９の内径ｄに応じて設定しておくことが好ましい。具体的には、吹き込みノズル９と端壁８ｂとの距離は、吹き込みノズル９の内径ｄの２倍〜３倍となるように設定しておくことが好ましい。
又、吹き込みノズル９からのバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａの噴出速度は、１０ｍ／ｓ以上に、吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内へ吹き込む燃焼用空気ａの空気比は、１．４０〜１．９０に、吹き込みノズル９の内径ｄと燃焼室Ｓの内径Ｄは、Ｄ／ｄ＞５〜８に夫々設定しおくことが好ましい。

点火用バーナ１０は、図５に示す如く、燃焼部本体８の端壁８ｂの中心部に設けられて燃焼室Ｓに開口する断面形状が円形の金属製の点火ノズル１０ａと、点火ノズル１０ａ内の軸線位置に配置された燃料噴射ノズル１０ｂと、燃料噴射ノズル１０ｂの先端部に配置した保炎板１０ｃとから構成されており、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスＧ′を点火ノズル１０ａのノズル口１０ａ′から燃焼室Ｓ内へ噴出させることができるようになっている。
又、点火用バーナ１０には、図示してないが点火用バーナ１０の火炎とバイオ燃料ｆの燃焼による燃焼火炎とを検知できる位置に火炎検知器が設けられており、燃焼中の火炎の有無を検知している。
更に、点火用バーナ１０には、点火ノズル１０ａ内に燃焼用空気ａを供給する燃焼用空気供給部２０が設けられている。この燃焼用空気供給部２０は、燃焼部本体８の端壁８ｂの下面側に設けた風箱２０ａと、点火ノズル１０ａの下端部周囲に配置され、風箱２０ａ内の燃焼用空気ａを旋回させて点火ノズル１０ａ内へ供給する旋回羽根２０ｂとから成り、燃焼用空気送風機（図示省略）からの燃焼用空気ａを風箱２０ａ内に吹き込み、風箱２０ａ内の燃焼用空気ａを旋回羽根２０ｂにより旋回させて点火ノズル１０ａ内へ供給するようになっている。

前記環状の熱風炉壁１８は、鋼板（内側の鋼板は耐熱性に優れた鋼板、外側の鋼板は通常の鋼板）から成る空冷ジャケット構造に構成されており、その内方には、燃焼室Ｓに連通して燃焼室Ｓの内径よりも大きい断面円形の２次燃焼室Ｓ′が形成されている。
又、環状の熱風炉壁１８の上流側端部（図５に示す熱風炉壁１８の下端部）には、図８に示す如く、冷却用ファン（図示省略）から送られて来た冷却用空気ａ′を空冷ジャケット１８ａ内にその接線方向へ吹き込んで燃焼室Ｓ内及び炉壁を冷却する空気ノズル１９が設けられている。この冷却用空気ａ′は、空冷ジャケット１８ａ内を旋回しつつ２次燃焼室Ｓ′内を冷却した後、２次燃焼室Ｓ′の下流側部分に於いて熱風炉壁１８の内側の鋼板に形成したノズル孔（図示省略）から２次燃焼室Ｓ′内に投入されて燃焼ガスＧの温度を下げている。
更に、環状の熱風炉壁１８の下流側端部（図５に示す熱風炉壁１８の上端部）には、２次燃焼室Ｓ′の出口側へ希釈用空気ａ″を投入して２次燃焼室Ｓ′から排出されるガス温度を調整する希釈空気供給機構２１が設けられている。この希釈空気供給機構２１は、図５に示す如く、環状の熱風炉壁１８の下流側端部に接続された希釈空気供給管２１ａと、希釈空気供給管２１ａに介設したダンパー２１ｂと、希釈空気供給管２１ａに接続した希釈用ファン２１ｃとから成り、希釈用ファン２１ｃからの希釈用空気ａ″を下流側の２次燃焼室Ｓ′の出口側へ投入して所定の温度の温風を得るようになっている。

上述した第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９を燃焼部本体８の端壁８ｂ寄りの周壁８ａに貫通状に設けているため、サイクロン流れが吹き込みノズル９から上側の燃焼室Ｓ内に形成され、又、燃焼室Ｓの中心部に於いて再循環領域が形成されて燃焼に寄与する。更に、吹き込みノズル９から下側の燃焼室Ｓ内にも再循環領域が形成されて火炎の安定に寄与する。
従って、このバイオ燃料の燃焼装置１も、第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１と同様に良好なサイクロン燃焼を達成することができ、バイオ燃料ｆを安定して効率良く燃焼させることができると共に、燃焼室Ｓのコンパクト化を図ることができる。
又、このバイオ燃料の燃焼装置１は、燃焼室Ｓ内で発生した灰を燃焼ガスＧと共に流動させて燃焼室Ｓから２次燃焼室Ｓ′を通して煙道１２へ排出するようにしているため、クリンカーの生成を防止することができる。然も、燃焼部本体８の周壁８ａを鋼板から成る空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室Ｓ内の温度を調整できるようにし、燃焼室Ｓの伝熱面積（周壁８ａの冷却面積を含む）と吹き込みノズル９から燃焼室Ｓ内に吹き込む燃焼用空気ａの空気比とを、燃焼室Ｓ内の燃焼温度が灰の融点以下になるように設定しているため、クリンカーの生成をより確実に防止することができる。
更に、このバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９が設けられる燃焼部本体８の周壁８ａを鋼板から成る周壁８ａとしているため、吹き込みノズル９から高速で吹き込まれたバイオ燃料ｆによる周壁８ａ部分の摩耗を防止することができる。然も、燃焼部本体８の端壁８ｂを耐火物により構成しているため、熱が耐火物に蓄熱されて燃焼の安定化を図れる。

尚、上述した第１及び第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１に於いては、燃焼部本体８の周壁８ａに吹き込みノズル９を一つだけ設けるようにしたが、他の実施形態に於いては、図９に示す如く、吹き込みノズル９を燃焼部本体８の周壁８ａに燃焼室Ｓの周方向に並列して配設し、各吹き込みノズル９から燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向にバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを吹き込むようにしても良い。
即ち、このバイオ燃料の燃焼装置１は、吹き込みノズル９を燃焼室Ｓの軸線方向へ齟齬することなく燃焼室Ｓの周方向に１８０°間隔を隔てて配置しており、各吹き込みノズル９から同一方向で且つ燃焼室Ｓの内周面に沿う接線方向にバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを吹き込むようにしたものである。
このように、複数の吹き込みノズル９からバイオ燃料ｆを混入した燃焼用空気ａを燃焼室Ｓ内に吹き込むと、燃焼室Ｓ内により強いサイクロン流れが形成されることになり、バイオ燃料ｆと燃焼用空気ａとの撹拌・混合がより一層促進されると共に、火炎の短炎化を図ることができる。

又、図９に示すバイオ燃料の燃焼装置１に於いては、吹き込みノズル９を燃焼部本体８の周壁８ａに燃焼室Ｓの周方向に並列して配設したが、吹き込みノズル９を燃焼部本体８の周壁８ａに燃焼室Ｓの軸線方向に並列して配設し、各吹き込みノズル９から燃焼室Ｓの内周面に沿ってその接線方向にバイオ燃焼を混入した燃焼用空気ａを吹き込むようにしても良い。

更に、上述した第１及び第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１に於いては、燃焼部本体８の周壁８ａに貫通状に設けた吹き込みノズル９が水平姿勢となっているが、他の実施の形態に於いては、吹き込みノズル９を燃焼部本体８の周壁８ａに下向きの傾斜姿勢で貫通状に設けるようにしても良い。

加えて、上述した第１及び第２の実施形態に係るバイオ燃料の燃焼装置１に於いては、燃焼ガス通過口３ｃを出た燃焼ガスＧが図２に示すように燃焼ガス通路５内を一方向へ流れるようにしたが、他の実施形態に於いては、燃焼ガス通過口３ｃと１８０度反対側の位置で且つ外側の水冷壁４に燃焼ガス出口４ｃを形成し、燃焼ガス通過口３ｃを出た燃焼ガスＧが燃焼ガス通路５内を左右方向へ流れ、燃焼ガス通路５を略半周してから燃焼ガス出口４ｃから煙道１２へ排出されるようにしても良い（図示省略）。

１はバイオ燃料の燃焼装置、２は燃焼部、３は内側の水冷壁、４は外側の水冷壁、５は燃焼ガス通路、６は上部ヘッダー、７は下部ヘッダー、８は燃焼部本体、８ａは周壁、８ｂは端壁、８ｃはオリフィス壁、９は吹き込みノズル、１０は点火用バーナ、１２は煙道、１７は熱交換器、１８は熱風炉壁、ａは燃焼用空気、ｆはバイオ燃料、Ｇは燃焼ガス、Ｓは燃焼室、Ｓ′は２次燃焼室。

Claims (6)

1. 断面円形の燃焼室（Ｓ）内に吹き込みノズル（９）からオガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガスのように空気輸送が可能なバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）を燃焼室（Ｓ）内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料（ｆ）を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス（Ｇ）と共に流動させて燃焼室（Ｓ）から排出する燃焼部（２）と、燃焼部（２）の燃焼室（Ｓ）出口側に配置され、内方に燃焼室（Ｓ）へ連通する断面円形の２次燃焼室（Ｓ′）を形成する環状の内側の水冷壁（３）と、内側の水冷壁（３）の外方位置に配置された環状の外側の水冷壁（４）と、内側の水冷壁（３）と外側の水冷壁（４）との間に形成され、２次燃焼室（Ｓ′）及び煙道（１２）に連通する環状の燃焼ガス通路（５）と、両水冷壁（３），（４）に夫々連通状に接続された上部ヘッダー（６）及び下部ヘッダー（７）とを具備し、前記吹き込みノズル（９）から燃焼用空気（ａ）に混入して吹き込んだバイオ燃料（ｆ）を燃焼室（Ｓ）内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス（Ｇ）と共に流動させて燃焼室（Ｓ）から２次燃焼室（Ｓ′）及び燃焼ガス通路（５）を通して煙道（１２）へ排出するようにしたバイオ燃料の燃焼装置（１）であって、前記燃焼部（２）は、円筒状の周壁（８ａ）、周壁（８ａ）の一端部開口を閉塞する端壁（８ｂ）及び周壁（８ａ）の他端部開口に設けられてオリフィス穴（８ｃ′）を形成する環状のオリフィス壁（８ｃ）から成り、内方にオリフィス壁（８ｃ）により出口側が絞られた断面円形の燃焼室（Ｓ）を形成した燃焼部本体（８）と、燃焼部本体（８）のオリフィス壁（８ｃ）寄りの周壁（８ａ）に貫通状に設けられ、燃焼室（Ｓ）内に空気輸送が可能なバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）を燃焼室（Ｓ）内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル（９）と、燃焼部本体（８）に設けられ、吹き込みノズル（９）から燃焼室（Ｓ）内に燃焼用空気（ａ）と一緒に吹き込まれたバイオ燃料（ｆ）に着火する点火用バーナ（１０）とを備えており、前記オリフィス穴（８ｃ′）の開口面積を、吹き込みノズル（９）から燃焼室（Ｓ）内に吹き込まれたバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）が燃焼室（Ｓ）から直ぐにオリフィス穴（８ｃ′）を経て２次燃焼室（Ｓ′）内へ流入しないように燃焼室（Ｓ）の横断面積の１／２以上に設定すると共に、吹き込みノズル（９）とオリフィス壁（８ｃ）との距離を、吹き込みノズル（９）から燃焼室（Ｓ）内に吹き込まれたバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）が燃焼室（Ｓ）から直ぐにオリフィス穴（８ｃ′）を経て２次燃焼室（Ｓ′）内へ流入しないように、吹き込みノズル（９）の内径（ｄ）の２倍〜３倍となるように設定したことを特徴とするバイオ燃料の燃焼装置。
2. 断面円形の燃焼室（Ｓ）内に吹き込みノズル（９）からオガ粉やもみ殻、細かく砕いたウッドチップ、細かく砕いたバガスのように空気輸送が可能なバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）を燃焼室（Ｓ）内周面の接線方向へ吹き込んでサイクロン流れを形成し、このサイクロン流れの中でバイオ燃料（ｆ）を燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス（Ｇ）と共に流動させて燃焼室（Ｓ）から排出する燃焼部（２）と、燃焼部（２）の燃焼室（Ｓ）出口側に配置され、内方に燃焼室（Ｓ）及び煙道（１２）へ連通する断面円形の２次燃焼室（Ｓ′）を形成する内側の鋼板及び外側の鋼板から成る空冷ジャケット構造の環状の熱風炉壁（１８）とを具備し、前記吹き込みノズル（９）から燃焼用空気（ａ）に混入して吹き込んだバイオ燃料（ｆ）を燃焼室（Ｓ）内でサイクロン燃焼させ、発生した灰を燃焼ガス（Ｇ）と共に流動させて燃焼室（Ｓ）から２次燃焼室（Ｓ′）を通して煙道（１２）へ排出するようにしたバイオ燃料の燃焼装置（１）であって、前記燃焼部（２）は、円筒状の周壁（８ａ）及び周壁（８ａ）の一端部開口を閉塞する端壁（８ｂ）から成る内方に断面円形の燃焼室（Ｓ）を形成した燃焼部本体（８）と、燃焼部本体（８）の端壁（８ｂ）寄りの周壁（８ａ）に貫通状に設けられ、燃焼室（Ｓ）内に空気輸送が可能なバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）を燃焼室（Ｓ）内周面の接線方向へ吹き込む吹き込みノズル（９）と、燃焼部本体（８）に設けられ、吹き込みノズル（９）から燃焼室（Ｓ）内に燃焼用空気（ａ）と一緒に吹き込まれたバイオ燃料（ｆ）に着火する点火用バーナ（１０）とを備え、また、前記環状の熱風炉壁（１８）の内側の鋼板に、２次燃焼室（Ｓ′）に冷却用空気（ａ′）を投入するノズル孔を形成すると共に、前記環状の熱風炉壁（１８）の下流側端部に、２次燃焼室（Ｓ′）の出口側へ希釈用空気（ａ″）を投入して２次燃焼室（Ｓ′）から排出されるガス温度を調整する希釈空気供給機構（２１）を設けたことを特徴とするバイオ燃料の燃焼装置。
3. 燃焼部本体（８）の周壁（８ａ）とオリフィス壁（８ｃ）を鋼板から成る水冷ジャケット構造の水冷壁に構成して燃焼室（Ｓ）内を冷却し、当該燃焼室（Ｓ）の伝熱面積と燃焼室（Ｓ）内に吹き込む燃焼用空気（ａ）の空気比を、燃焼室（Ｓ）内の燃焼温度が灰の融点以下となる１．４０〜１．９０に設定したことを特徴とする請求項１に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
4. 燃焼部本体（８）の周壁（８ａ）を鋼板から成る空冷ジャケット構造の空冷壁に構成して燃焼室（Ｓ）内を冷却し、当該燃焼室（Ｓ）の伝熱面積と燃焼室（Ｓ）内に吹き込む燃焼用空気（ａ）の空気比を、燃焼室（Ｓ）内の燃焼温度が灰の融点以下となる１．４０〜１．９０に設定したことを特徴とする請求項２に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
5. バイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）が、吹き込みノズル（９）から１０ｍ／ｓ以上の流速で燃焼室（Ｓ）内に吹き込まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバイオ燃料の燃焼装置。
6. 吹き込みノズル（９）を燃焼部本体（８）の周壁（８ａ）に燃焼室（Ｓ）の周方向に並列して配設し、各吹き込みノズル（９）からバイオ燃料（ｆ）を混入した燃焼用空気（ａ）を燃焼室（Ｓ）内にその内周面の接線方向へ吹き込むようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバイオ燃料の燃焼装置。

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