JP5274985B2 - 廃油燃焼装置及び廃油燃焼方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンオイル等の潤滑油の廃油、油槽船の油槽洗浄によるグリセリン等の廃油、天麩羅油等種々の廃油を煙や煤の出ない状態にまで燃焼し、また廃油をボイラー等の熱源に利用できるので燃料コストを節減できる廃油燃焼装置及び廃油燃焼方法に関する。

各種の廃油、灯油等の液体燃料を燃焼する従来のボイラーやストーブは、燃焼室内の片側に配設した燃料吐出孔から燃焼室に燃料を供給し、燃焼空気は環状内向きに配設した空気噴出孔から噴出し、燃焼ガスは燃焼筒の上部側に設けてある排気筒から外部に排出する構成になっている。

しかし、上述した従来技術の構成では、燃料が燃焼室の片側位置から供給され、そこで燃焼されるために燃焼室内での熱バランスが崩れて廃油が不完全燃焼し、排煙や煤が排出されるという欠点がある。また、燃焼空気は単に環状内向きに噴出されていることから、燃料の気化ガスと十分に混合されず、このため一部が未燃焼ガスの状態で排出されるという欠点、燃焼温度が十分に上がらないために有害物質の燃焼無害化ができないという問題もある。

そこで、本件出願人は先に、バーナー内で燃料の気化ガスと燃焼空気を均等に混合し、燃焼ガスは燃焼筒内で上昇及び下降させることにより、発火温度の高い廃油燃料でも完全に燃焼させることができる廃油燃焼装置を提案した（特許文献１）。
特許第４０３２１４８号特許公報

上述した先行技術は廃油の燃焼装置として多くの優れた効果を発揮するが、熱効率の向上と時代の要請に基く環境浄化の面からは、廃油をより完全に燃焼することで煙や煤の排出が無く、有害物質を燃焼して無害化することが可能な廃油燃焼装置が求められている。

本発明は上述した従来技術の未解決の問題点に鑑みなされたもので、廃油を高温で、かつ多段的に燃焼することにより、煙も煤も出ないしダイオキシン等の有害物質の発生も無いので環境の浄化にも有効であると共に、熱効率に優れており、またボイラーその他の熱源にも廃油を燃料として利用することができるので燃料コストを大幅に節減することができる廃油燃焼装置及び廃油燃焼方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本願の請求項１に係る発明を構成する手段は、廃油を燃焼する廃油燃焼機構と、該廃油燃焼機構に燃焼空気を供給する燃焼空気供給機構と、前記廃油燃焼機構から放出される燃焼ガスを更に燃焼するガス再燃焼筒とからなり、前記廃油燃焼機構は、上方が開口した有底の円筒からなり、周面に多数の空気噴出孔を有する廃油燃焼筒と、該廃油燃焼筒の下部側に設けた点火ヒータと、該点火ヒータの近傍に廃油燃料を供給する燃料供給装置と、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状をなし、周面に多数の燃焼ガス吹出し穴を有して前記廃油燃焼筒の上部に配設したノズル状燃焼筒と、上下が開口し、該ノズル状燃焼筒の上方に空隙を存して配設したガス誘導筒とから構成し、前記燃焼空気供給機構は、前記ノズル状燃焼筒を囲繞して設けられる上部環状ダクトと、前記廃油燃焼筒を囲繞して設けられ、該上部環状ダクトに連通して供給される燃焼空気を該廃油燃焼筒及び前記ノズル状燃焼筒に供給する下部給気ダクトと、前記上部環状ダクトに接続され、該上部環状ダクトから該下部給気ダクトを介して前記廃油燃焼筒及びノズル状燃焼筒に燃焼空気を供給する空気供給ファンとから構成し、前記ガス再燃焼筒は、前記ガス誘導筒の排出口と略同じ高さの外気吸入穴を周面に有する筒体からなり、該ガス誘導筒の上部側に配設するようにしたものからなる。

そして、前記廃油燃焼筒は、底板上面を凹湾曲面状の廃油溜りに形成するとよい。

また、前記廃油燃焼筒は、前記空気吹込み孔を接線方向に沿って周面に形成し、燃焼空気が旋回流となって流動するように構成するとよい。

また、前記ガス誘導筒は、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成するとよい。

更にまた、前記ノズル状燃焼筒は、環状誘導板で外周を囲繞した構成にするとよい。

更に、前記空気供給装置は、送風管を前記上部環状ダクトに対して接線方向に沿って接続するとよい。

また、請求項７に係る発明を構成する手段は、廃油燃焼筒内に外気を加熱して供給することにより廃油を燃焼し、上昇する燃焼ガスを複数の燃焼ガス噴出孔を有するノズル状燃焼筒内で再燃焼させ、該ノズル状燃焼筒から噴出する燃焼ガスはガス誘導筒によりガス再燃焼筒内に誘導し、該ガス再燃焼筒内では外気を混合して燃焼ガスを再度燃焼させることからなる。

そして、前記廃油燃焼筒に吹き込んだ燃焼空気は、旋回流となって流動するようにするとよい。

また、前記ノズル状燃焼筒に加熱した燃焼空気を供給し、燃焼ガスと混合するようにするとよい。

更に、前記燃焼ガス噴出孔から噴出する燃焼ガスは、前記ノズル状燃焼筒の外周に設けた環状誘導板で上方に誘導するようにするとよい。

また、前記燃焼ガス噴出孔から噴出する燃焼ガスは、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成したガス誘導筒によって上方に誘導するようにするとよい。

本発明は上述の如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）廃油は、廃油燃焼筒による一次燃焼、ノズル状燃焼筒による二次燃焼、ガス再燃焼筒による三次燃焼の三段階で燃焼することにより、煙も煤も出ない完全な状態に燃焼して排出するので大気を汚染することがないし、熱効率にも優れており、また業務用廃油を産業廃棄物として処理する手間、費用などの問題を解消することができる。
（２）廃油燃焼筒の上方にノズル状燃焼筒を配設して燃焼ガスを更に高温で燃焼するようにしたから、未燃焼ガスを煙や煤が無い状態にまで可及的に燃焼することができるし、ダイオキシン等の有害物質も高熱で除去することができる。
（３）ノズル状燃焼筒の上方にガス再燃焼筒を配設し、外気を混合して燃焼ガスを更に燃焼するようにしたから、残留する未燃焼ガスや煤までも完全に燃焼することができ、排煙や煤の無いクリーンな状態で排出できる。また、排煙設備も不要であるから工場等での設置の自由度が高い。
（４）廃油燃焼筒は底板上面を凹湾曲面の油溜りに形成して廃油を燃焼するようにしたから、燃焼する廃油が分散して未燃焼状態になるのを防止できる。
（５）廃油燃焼筒は空気吹込み孔を周面に対して接線方向に沿って形成し、廃油燃焼筒内で燃焼空気が旋回流の状態で流動するようにしたから、燃焼空気は燃焼ガスと均一に混合することでより完全な燃焼状態にすることができる。
（６）ノズル状燃焼筒の外周を環状誘導板で囲繞し、ノズル状燃焼筒の燃焼ガス噴出孔から四方に噴出する燃焼ガスをガス再燃焼筒に向けて誘導することで燃焼ガスを集約するようにしたから、燃焼温度の低下を防止し、未燃焼ガスの燃焼を促進させることができる。
（７）ノズル状燃焼筒に加熱した燃焼空気を供給し、燃焼ガスと混合することにより、燃焼効率をより高めることができる。
（８）燃焼ガス噴出孔から噴出する燃焼ガスは、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成したガス誘導筒によって上方に誘導することで、燃焼ガスを集約して温度の上昇を図り、未燃焼ガスの燃焼を促進することができる。
（９）燃焼空気供給機構は、ノズル状燃焼筒の外周に上部環状ダクトを配設することにより、外気を加熱しながら廃油燃焼筒に供給するようにしたから、燃焼温度の低下による未燃焼ガスの発生を可及的に防止し、燃焼効率の低下を防止することができる。
（１０）空気供給ファンは、送風管を上部環状ダクトに対して接線方向に接続し、燃焼空気を上部環状ダクト内で旋回させながら廃油燃焼筒内に旋回流として流入させることで、廃油燃焼筒内で廃油の気化ガスに燃焼空気を均一に混合することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。図において、１は廃油燃焼装置を構成する廃油燃焼機構、２は該廃油燃焼機構１を構成する廃油燃焼筒を示す。該廃油燃焼筒２は上面が凹湾曲面の油溜り２Ａ_１になった円板状の底部２Ａと、該底部２Ａの外縁から起立し、上方が開放した円筒部２Ｂと、該円筒部２Ｂの周面に形成した複数の空気吹込み孔２Ｃとから構成してあり、該各空気吹込み孔２Ｃは円筒部２Ｂの接線方向に沿って形成することで、周面に対して傾斜させてある。

３は前記廃油燃焼筒２の底部２Ａの近傍に配設した点火ヒータで、該点火ヒータ３には公知の構成からなる電熱式ヒータを用いている。４は該点火ヒータ３の近傍に廃油燃料を供給する燃料供給装置で、該燃料供給装置４は加圧供給式の廃油タンク４Ａと、灯油タンク４Ｂと、一端が点火ヒータ３の近傍に配設され、途中が分岐して廃油タンク４Ａと灯油タンク４Ｂに接続した給油管４Ｃと、該給油管４Ｃに設けられ、廃油燃焼筒２に廃油と灯油の供給を切替える方向切換弁４Ｄとから構成してあり、該方向切換弁４Ｄにより油量の調節も可能になっている。

また、５は廃油燃焼筒２の上方に配設したノズル状燃焼筒を示す。該ノズル状燃焼筒５は内側が廃油燃焼筒２と同径に開口したドーナツ状平板からなる取付板５Ａと、該取付板５Ａ上に設けられ、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成したノズル状筒５Ｂと、該ノズル状筒５Ｂの周面に分散させて設けた多数の燃焼ガス噴出孔５Ｃ、５Ｃ、・・・とから構成してあり、燃焼ガス噴出孔５Ｃの全開口面積はノズル状燃焼筒１３の表面積の２５〜３５％にすることで、炎を均一に安定性よく噴出するようにしてある。

６は前記ノズル状燃焼筒５の上方に配設したガス誘導筒で、該ガス誘導筒６は上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成した筒本体６Ａと、該筒本体６Ａの上端に設けた円筒状の排出筒部６Ｂとからなり、該排出筒部６Ｂの上端開口はガス排出口６Ｃになっている。そして、ガス誘導筒６は前記ノズル状燃焼筒５の上方に離間して後述する上部環状ダクト１２に搭載した状態で支持されている。

かくして、廃油燃焼機構１は、廃油燃焼筒２、点火ヒータ３、燃料供給装置４、ノズル状燃焼筒５及びガス誘導筒６とから構成してあり、廃油燃焼筒２、ノズル状燃焼筒５及びガス誘導筒６は鋳物、セラミックス等の耐熱性材料によって成形してある。

次に、廃油燃焼機構１に燃焼空気を供給する燃焼空気供給機構１１について説明する。１２は該燃焼空気供給機構１１を構成する上部環状ダクトで、該上部環状ダクト１２は断面略四角形の環状筒体からなっている。１３は前記上部環状ダクト１２の下側に位置して廃油燃焼筒２を囲繞するように配設した下部給気ダクトで、該下部給気ダクト１３は下端側を略Ｌ字状に屈曲した成形板１３Ａを環状に成形したものからなっている。そして、該下部給気ダクト１３は、上部環状ダクト１２の底板１２Ａに周方向に離間して形成した複数の空気流入孔１４、１４、・・・を介して上部環状ダクト１２と連通し、ノズル状燃焼筒５とは取付板５Ａに周方向に離間して形成した複数の空気供給孔１５、１５、・・・を介して連通している。なお、各空気流入孔１４は加熱空気の旋回方向に沿って斜め下向に傾斜させて形成してあり、加熱空気が廃油燃焼筒２に旋回流の状態で円滑に流入するようにしてある。

１６は上部環状ダクト１２に接続した空気供給ファンで、該空気供給ファン１６はファン本体１６Ａと、該ファン本体１６Ａから上部環状ダクト１２に伸長するエア送出管１６Ｂとから構成してある。そして、該エア送出管１６Ｂは、上部環状ダクト１２の環状側板１２Ｂに対して接線方向に接続することにより、燃焼空気が該ダクト１２内で旋回流となって流動するようにしてある。

また、１７はノズル状燃焼筒５の略下半分を囲繞するように設けた環状誘導板で、該環状誘導板１７はノズル状燃焼筒５の横向きに開口する燃焼ガス噴出孔５Ｃ、５Ｃ、・・・から燃焼ガスが四方に噴出して拡散するのを上方に誘導して集約するためのものである。

本実施の形態に係る廃油燃焼機構１と燃焼空気供給機構１１は上述の構成からなっており、架台１８によって支持してある。

更に、２１はガス誘導筒６の上部側に嵌合して設けたガス再燃焼筒を示す。該ガス再燃焼筒２１は、下方が開放した大径の再燃焼筒部２１Ａと、該再燃焼筒部２１Ａの上端に設けられ、上端開口が排気口になった小径の排気筒部２１Ｂと、再燃焼筒部２１Ａに周方向に離間して設けた外気吸入穴２１Ｃ、２１Ｃ、・・とから構成してある。そして、該各外気吸入穴２１Ｃはガス誘導筒６のガス排出口６Ｃと略同じ高さに設定することにより、ガス再燃焼筒２１内に外気を吸入して燃焼ガスと混合し、燃焼ガスの燃焼を促進するようにしてある。

本実施の形態は上述の構成からなるが、次にその作用について説明する。先ず、燃料供給装置４から点火用の灯油を廃油燃焼筒２内に供給し、点火ヒータ３で燃焼すると共に、空気供給ファン１６を始動して上部環状ダクト１２を介して下部給気ダクト１３に外気を供給する。上部環状ダクト１２には周方向に複数の空気流入孔１４が形成してあり、空気供給ファン１６から供給された空気は該ダクト１２内を旋回しながら各空気流入孔１４から下部給気ダクト１３内に均等に送り込まれることで、廃油燃焼筒２内での燃焼を均一化できる。灯油の燃焼により廃油燃焼筒２が十分に加熱されたら、方向切換弁４Ｄを操作し、灯油に替えて廃油を廃油燃焼筒２に供給して燃焼させる。

ノズル状燃焼筒５の外周に配設した上部環状ダクト１２に供給される外気は、ノズル状燃焼筒５が加熱されることにより、上部環状ダクト１２内を流動する間に約３００℃に加熱されて各空気流入孔１４から下部給気ダクト１３に流入する。燃焼空気は下部給気ダクト１３内で旋回流となりながら流動し、廃油燃焼筒２に接線方向に形成してある空気吹込み孔２Ｃから流入し、旋回しながら廃油の気化ガスに均一に混合することで燃焼を促進する。このように、廃油燃焼筒２内の燃焼ガスがより完全に燃焼することで、内部温度は６００度程度にまで上昇する。また、外気を加熱して廃油燃焼筒２に供給するから、廃油燃焼筒２の温度低下や燃焼温度の低下を防止することができ、不完全な燃焼状態で未燃焼ガスが発生するのを防止する。

他方、加熱された燃焼空気の一部は、上部環状ダクト１２から空気供給孔１５を介してノズル状燃焼筒５内に流入し、未燃焼ガスに混合してその燃焼を促進する。

廃油燃焼筒２内から燃焼ガスが勢いよく上昇してノズル状燃焼筒５内に流入することでノズル状燃焼筒５は焼玉の状態になる。また、ノズル状燃焼筒５は上窄まりの截頭円錐状をなしているから流入した燃焼ガスは一旦滞留する状態になり、これに空気供給孔１５を介して流入する加熱状態の燃焼空気が混合することで燃焼ガスは更に燃焼され、ノズル状燃焼筒５内は約１，０００〜１，２００度にまで上昇することで、ノズル状燃焼筒５内の未燃焼ガスの燃焼が促進され、煤、有害物質の燃焼も図ることができる。

ノズル状燃焼筒５内の燃焼ガスは上方開口及び各燃焼ガス噴出孔５Ｃから四方に噴出するが、環状誘導板１７によって上方に誘導されつつ集約してガス誘導筒６に流入する。ガス誘導筒６に流入した燃焼ガスは更に集約されてガス再燃焼筒２１に排出され、各外気吸入穴２１Ｃから吸引される外気が混合することで、残留する未燃焼ガスも完全に燃焼し、排煙や煤の無いクリーンな状態で大気中に放出される。

なお、ガス再燃焼筒２１からの排熱は６００℃以上の高温であるから、上方に水管を配設することで、廃油燃焼装置は温水用ボイラーとして機能させることができる。

本発明の実施の形態に係る廃油燃焼装置の平面図である。 一部を断面にして示す廃油燃焼装置の全体構成図である。 廃油燃焼装置の縦断面図である。 廃油燃焼機構の一部を破断にして示す分解斜視図である。 図３中のＶ−Ｖ矢示方向断面図である。 廃油燃焼装置の燃焼空気及び燃焼ガスの流動状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 廃油燃焼機構
２ 廃油燃焼筒
２Ａ_１ 油溜り
２Ｃ 空気吹込み孔
３ 点火ヒータ
４ 燃料供給装置
５ ノズル状燃焼筒
５Ｃ 燃焼ガス噴出孔
６ ガス誘導筒
１１ 燃焼空気供給機構
１２ 上部環状ダクト
１３ 下部給気ダクト
１４ 空気流入孔
１５ 空気供給孔
１６ 空気供給ファン
１７ 環状誘導板
２１ ガス再燃焼筒
２１Ｃ 外気吸入穴

Claims (11)

1. 廃油を燃焼する廃油燃焼機構と、該廃油燃焼機構に燃焼空気を供給する燃焼空気供給機構と、前記廃油燃焼機構から放出される燃焼ガスを更に燃焼するガス再燃焼筒とからなり、
   前記廃油燃焼機構は、上方が開口した有底の円筒からなり、周面に多数の空気吹込み孔を有する廃油燃焼筒と、該廃油燃焼筒の下部側に設けた点火ヒータと、該点火ヒータの近傍に廃油燃料を供給する燃料供給装置と、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状をなし、周面に多数の燃焼ガス噴出孔を有して前記廃油燃焼筒の上部に配設したノズル状燃焼筒と、上下が開口し、該ノズル状燃焼筒の上方に空隙を存して配設したガス誘導筒とから構成し、
   前記燃焼空気供給機構は、前記ノズル状燃焼筒を囲繞して設けられる上部環状ダクトと、前記廃油燃焼筒を囲繞して設けられ、該上部環状ダクトから供給される燃焼空気を該廃油燃焼筒及び前記ノズル状燃焼筒に供給する下部給気ダクトと、前記上部環状ダクトに接続され、該上部環状ダクトから該下部給気ダクトを介して前記廃油燃焼筒及びノズル状燃焼筒に燃焼空気を供給する空気供給ファンとから構成し、
   前記ガス再燃焼筒は、前記ガス誘導筒の排出口と略同じ高さの外気吸入穴を周面に有する筒体からなり、該ガス誘導筒の上部側に配設するものである廃油燃焼装置。
2. 前記廃油燃焼筒は、底板上面を凹湾曲面状の廃油溜りに形成してあることを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。
3. 前記廃油燃焼筒は、前記空気吹込み孔を周面に対して接線方向に形成し、燃焼空気が旋回流となって流動するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。
4. 前記ノズル状燃焼筒は、環状誘導板で外周を囲繞してあることを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。
5. 前記ガス誘導筒は、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成したものであることを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。
6. 前記空気供給装置は、送風管を前記上部環状ダクトに対して接線方向に沿って接続してあることを特徴とする請求項１記載の廃油燃焼装置。
7. 廃油を燃焼する廃油燃焼筒内に外気を加熱して供給し、上昇する燃焼ガスを複数の燃焼ガス噴出孔を有するノズル状燃焼筒内で再燃焼させ、該ノズル状燃焼筒から噴出する燃焼ガスはガス誘導筒によりガス再燃焼筒内に誘導し、該ガス再燃焼筒内では外気を混合して燃焼ガスを再度燃焼させるようにしてなる廃油燃焼方法。
8. 前記廃油燃焼筒に吹き込んだ燃焼空気は、旋回流となって流動するようにしてあることを特徴とする請求項７記載の廃油燃焼方法。
9. 前記ノズル状燃焼筒に加熱した燃焼空気を供給し、燃焼ガスと混合するようにしたことを特徴とする請求項７記載の廃油燃焼方法。
10. 前記燃焼ガス噴出孔から噴出する燃焼ガスは、前記ノズル状燃焼筒の外周に設けた環状誘導板で上方に誘導することを特徴とする請求項７記載の廃油燃焼方法。
11. 前記燃焼ガス噴出孔から噴出する燃焼ガスは、上下が開口した上窄まりの截頭円錐状に形成したガス誘導筒によって上方に誘導するようにしたことを特徴とする請求項７記載の廃油燃焼方法。

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