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高効率ボイラー

TBM型・TBM-H型 バイオマスボイラー ターボマックス

私たちは新世代のバイオエネルギープラントを製造、販売、据付まで一貫してお客様へ提供いたします。

私たちの提供するバイオマス蒸気ボイラー(水管ボイラー、炉筒煙管ボイラー)から排出される煙は非常に清浄であり、バイオマスボイラーターボマックスは環境生態系にやさしく環境保護に特化しています。


私たちはモジュール形式でユニークな「バイオT-バーナー」を特別設計した熱回収プラントに結び付けました。


このバイオT-バーナーは2つの燃焼室を持ち様々な特徴があります。第一燃焼室下部から横送りと縦送りの計測スクリューで燃料が投入され、下部から投入された燃料は第一燃焼室の地表から盛り上がり堆積した山となります。堆積した燃料量、高さは最新テクノロジーを用いた電子機器により管理されます。各燃焼室にはふんだんに耐火煉瓦が使用され、壁体には高い燃焼を起こすための狙いを定めた空気配分が設計されています。このバーナーシステムはコンピューターをベースに制御されています。

高効率ボイラー

バイオマスボイラー ターボマックスとは・・・

環境生態系にやさしくバイオマスをエネルギーへと換える信頼のおける方法を提供します。バイオマスから変換されたエネルギーは発電・木材乾燥・ベニヤ板乾燥・農業や商業などに役立つ熱エネルギーとして活躍します。

 

バイオマスボイラー ターボマックスシステムは、25年以上前にニュージーランドで開発されました。この燃料システムは時間・温度・制御された空気回転気流に重点を置き、完全燃焼を達成するために考案されました。

 

このプラントの一部であるユニークな"バイオT-バーナー"は自動燃料投入スクリューと最新テクノロジーの電子機器を装備し、狙いを定めた空気分配機能と大量の耐火煉瓦を使用した2室の燃焼室を持つパイルベッドバーナーです。(オプションとしてコンピュータースクリーン・ビジュアルグラフィックディスプレイが付きます。)

 

私たちは、バイオT-バーナーを一体型エネルギーシステムの主要コンポーネントとして設定しました。

この一体型エネルギーシステムから様々な熱エネルギーが生み出されます。これらの熱エネルギーは暖房や発電に利用される蒸気であり、乾燥工程の為の必要な飽和蒸気≪高圧水≫、高い温度を必要とする工程で利用される還流温水・工業用乾燥工程に利用される熱い空気などにあたります。最終的にエネルギーは乾燥木材・ベニヤ乾燥・農業商業目的の乾燥・暖房・発電に使用する事が出来ます。

 

バイオT-バーナーでは、含水率130%を含む木屑・バーク・木材チップ等幅広い範囲を燃焼させることができます。

特徴

・煙の出ない燃焼

・燃焼における3要素 ①時間 ②温度 ③制御された回転気流に重点を置いた燃焼プラント

・低排気量のバーナー(特に極度に低い排気を望めば集塵装置をオプションでつけることが可能)

・ボイラーの寿命を延ばす制御された燃焼温度

・スランバーモード(低電力管理テクニック導入)を使った高いターンダウン率

・完全燃焼

・たった一台の押し込みファンの低電力消費

・炉内移動式火格子の使用不要

・含水率130%までの燃料を燃焼(高い含水率の燃焼に対し乾燥手間が省ける)

・コンテナで船積みが可能であるように設計された燃焼プラント(フラットトラックタイプの使用なし)

ターボマックスの優位性・先端性

1) 下部燃料供給機構により、比類なき高い燃焼効率と耐久性を実現しました。

2)ユニークな空気供給システムにより、完全クリーンな燃焼を実現しました。

3)燃焼炉に大量の耐火煉瓦を使用し、高含水率燃料の燃焼を実現しました。

■■下部燃料供給機構が燃焼効率と耐久性で優れる理由■■

【◆機構の比較◆】

ターボマックス:下部からスクリューで燃料が炉内に押し上げられ、燃料の山を形成します。

従来タイプ   :上部から燃料を下にある火格子に落とすスタイルが一般的です。

 

 

 

1.1ターボマックス

        

従来タイプ

 

【◆機構の違いによる利点◆】

ターボマックス:燃料は下から押し上げられるので、炎を覆う事がなく燃焼効率に優れます。

従来タイプ  :上部から燃料を投下し炎を覆うために、未燃物が下層部に残る可能性があります。

※灰を検査した結果、ターボマックスは燃料の約98%を完全に燃焼した結果がでています。

【◆下部燃料供給機構による燃焼面積の増大◆】

燃焼面積はボイラーの燃焼効率に大きな影響を及ぼします。

燃料が燃える表面積が広ければ広いほど、燃焼効率も上がり出力(蒸気)も増加します。 

ターボマックス:   

ターボマックスの燃焼面積は炉のサイズで決定されません。炉内に作られる燃料の山のサイズで燃焼面積を変えることができます。燃焼の山(円錐型)が高ければ燃焼面積は広くなり低ければ燃焼面積は小さくなります。この原理を利用することで燃焼量(発生蒸気量)を調整することができます。そのため、その時々に応じて、必要とされる蒸気量をコントロールすることができます。例えば6能力のあるボイラーでも、効率よく2㌧の蒸気のみを発生させることが可能となります。

 

※ターボマックスの燃料の山の高さは、オペレーターによる温度管理あるいは特殊なセンサー(ガンマレーダーセンサー)で調整できます。

  ※ターンダウン率(蒸気絞り比・負荷調整範囲)→15と非常に大きい


従来タイプ:         

燃焼面積は炉のサイズで決定されます。厳密にいえば燃料が落ちる場所が燃焼面積となります。燃焼面積を調整できるターボマックスに比べ従来タイプは燃焼面積が限定されることになります。

※ターンダウン率(蒸気絞り比・負荷調整範囲)→12弱程度しかありません

 

■■ユニークな燃焼空気供給システム■■ 

【◆空気衣◆】

ターボマックス:

空気は従来タイプのように燃料の下から入ってくることはありません。全ての燃焼空気は一台の押し込みファン(FDファン)からシステム全体へ送り込まれます。燃焼炉にはユニークな設計が施されているために、空気を事前に温める機器も不要です。炉壁には空気衣がデザインされています(1.2参照)。全ての燃焼用空気はこの空気衣を通過する際に温められる仕組みです。空気衣は断熱の役割も果たしており、コスト軽減にも役立っています。


従来タイプ:         

火格子(固定火格子あるいは移動式火格子)の下方から空気が入り、燃焼は火格子上で起こります。そのため、火格子は摩耗しやすく火格子交換のためにコストが嵩みます。火格子は下からの冷たい空気により火格子そのものが高温になりすぎることを抑えることはできますが、時間が経過するにつれ燃えカスで火格子が詰まり空気の通りが悪くなることが起きます。そのなると、高温に晒され摩耗するスピードが速まり、交換を頻繁に行う必要がでてきます。

 

  

 

図1.2炉壁の空気衣と第二燃焼炉出口付近のバッフル

 

 

 

 図1.3炉壁に放射状にデザインされたノズル

  

       

【◆長い燃焼距離◆】

ターボマックス:

  炉壁には空気衣からの燃焼空気を炉内へ送り込むノズルが、燃料の山の斜面に向くように多数設置されています。炉内で燃える燃料に、計算されたらせん気流を発生させるためです。らせん気流により燃焼距離が長くなり、効率的な燃焼を可能としています(図1.3を参照)。そして、らせん気流は第二次燃焼室へ到達し、ここでも空気が注入され燃焼を更に完全なものにします。また、ボイラー缶体へ燃焼ガスが流れ込む直前、第二次燃焼室出口付近にバッフルが設置されています(1.2を参照)。ここで、燃えきれていない未燃分が捉えられ、付近にある穴から空気が注入され、未燃分がここで完全に燃えるシステムになっています。(完全に燃えきった燃焼ガスのみが、ボイラー缶体部へ送りこまれる仕組です。)


煤塵濃度検査例:(純粋な木質燃料を燃焼した場合の計測結果)

サイクロン・マルチサイクロンのみの使用:煤塵濃度100-150mg/Nm3 

サイクロン・マルチサイクロンが無い場合:煤塵濃度200mg/Nm3 


もう一つの利点は誘引ファンを使用せず、押し込みファン一台で済むことです。そのため、電力消費を抑えることができます。(但し電気集塵などを設備した場合には、誘引ファンも必要となります)

標準的設備の場合のファンモーター馬力:  8㌧ボイラー = 37kW.     10㌧ボイラー = 45kW.

 

 

従来タイプ:

下方からの空気のみでは、燃料が燃えて飛翔する燃焼距離が非常に短かく、完全燃焼する割合が低くなります。つまりバグフィルターや電気集塵で回収される灰が多くなることを意味します。理想的で効率的なシステムを望むのであれば炉内で、できるだけ完全燃焼させ未燃分を最小限にする必要があります。

 

 

   

     ニュージーランドからの煤塵測定結果:サイクロン付ターボマックス

 

   

 

■■燃焼炉の大量の耐火煉瓦により、高含水率燃料の燃焼を可能に■■

従来タイプ:

従来タイプの殆どは、燃焼炉が1つのみです。その上、炉上部には水壁プレボイラーが設置されていることがあります。この水壁プレボイラーは、ボイラー缶体部へ水が給水される前に予め輻射熱を吸収し、水を温めるためのものです。これは水を温める目的では、非常に優れた機能ですが、一つの燃焼炉と水壁プレボイラーのために炉内に使われている耐火煉瓦の量は多くはありません。

耐火煉瓦の量は含水率の高い燃料を燃やす際、燃焼に非常に効果的な成果を上げます。熱を吸収した耐火煉瓦は湿った燃料を燃やす場合に熱エネルギーを高含水の燃料の燃焼へと戻ことができるのです。従来タイプでは高含水率燃料を燃やすことに非常に困難を伴います。

 

  ターボマックス:

高含水率燃料を燃やす目的で設計しているため、第一燃焼室、第二燃焼室には熱を奪う水壁はなく大量の耐火煉瓦が使用されています。このおかげで含水率が100-130(乾量基準)までの燃料の燃焼を実現しました(2.1:据付中に耐火煉瓦の様子を写した写真を参照)。大量の耐火煉瓦を使用した燃焼炉とすることにより、高い含水率の燃料まで選択して頂けます。これは、従来タイプでは実現できなかった大きな利点です。

  

 

図2.1耐火煉瓦を使用した燃焼炉

   

■■ターボマックス利点のまとめ■■

1)   水壁に代わり耐火煉瓦を大量に使用した2つの燃焼炉は、制御されたらせん気流を発生させる燃焼空気システムを持ち、クリーンで完全な燃焼を実現できます。

 

温度

水壁と異なり耐火煉瓦が使用された燃焼炉は、輻射熱を吸収し、燃料の山へ放射させることができ、燃焼温度を高温に維持することに役立ちます。

 

燃焼距離(燃焼時間)

燃焼炉へ空気を注入するノズルは絶妙な角度を持っています(図1.3を参照)。このノズルのおかげで燃焼空気に、制御されたらせん気流を起こさせ、浮遊する燃料の燃焼距離を伸ばすことができ、クリーンな燃焼を実現することができます。浮遊した燃焼物はらせん気流にのり、第二燃焼室に入り、そこで更なる空気を受けて飛翔距離をさらに伸ばしています。

 

制御されたらせん気流

第一燃焼室の空気ノズルは制御されたらせん気流を作り出し、完全燃焼を実現させ、ボイラー缶体部へ未燃分がほとんどない燃焼ガスを送ることができます。

 

2)高価な排ガス除去装置(電気集塵機、バグフィルターなど)を使用しなくてもクリーンな燃焼が可能です。

煤塵濃度基準値が150mg/Nm3であればサイクロンまたはマルチサイクロンのみでOKです。

そのため、消費電力と水の使用量も節約できます。またバグフィルターなどを使わずに済み、メンテ維持費用も軽減できます。

 

)2つの燃焼炉に大量の耐火煉瓦を使用することにより、高含水率の燃料(乾量基準で100-130)の燃焼を実現しました。特に生木から出る燃料の大半は高含水率です。従来タイプでは高含水率燃料を完全に燃焼させることは不可能で、発生蒸気量にも悪影響を及ぼしていましたが、ターボマックスでは完全燃焼を難なく実現することが可能となっています。

 

)標準的なターボマックスには、たった一台のFDファンのみが必要で、IDファンは不要です。そのため、消費電力を非常に少なく抑えることができます。8㌧標準装備ターボマックスにおいてはFDファンの消費電力は37KWのみです。従来タイプの8㌧級ボイラーの大部分がIDファンを装備しており、それと比べると非常に低いものです。

 

)炉内にはほとんど可動部品がありません。縦スクリュー、水平スクリューは燃料の山の下に設置されています。縦スクリューの先端は燃料の山に覆われ高温炉内に直接晒されることはありません。従来タイプのように高温に晒される移動式火格子もなく、第一燃焼室内にはメンテナンスに関わる部品が非常に少ない特徴があります。

 

)ターボマックスボイラーの絞り比(負荷調整範囲)は15と、非常に広い範囲の燃焼制御(蒸気出力制御)が可能です。今回のプロジェクトの15㌧ボイラーの場合は燃焼炉が2セットあるので、1セットの燃焼炉を使用しない場合には、その絞り比は110とさらに広い範囲となります。

 

 

) 完全自動PLC制御システムは、安全対策機能を備えており、プラント全体を制御し、管理します。また、様々なデーターが記録され過去の履歴などの確認も可能です。

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