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植木鉢とペール缶で二次燃焼自作焼却炉(ウッドガスストーブ)を作った記録

私は山奥に別荘を所有していまして、そこで落ち葉や別荘の前オーナーが埋めた食品ゴミを処理するための焼却炉の作成を進めています。

構造に問題があると不完全燃焼になり、煙が多く出てしまうので、より効率的に燃焼する物を用意したいと思っています。

今回、植木鉢とペール缶を使って二次燃焼機能のあるウッドガスストーブを作成したので経緯を公開したいと思います。

※この記事で完成したものは結果的に微妙でした。

[目次]

なぜ二次燃焼を求めるのか

木が燃えるとは、ガスが燃えるということ

焼却炉を作る上では、火というものについて深く考えなければなりません。

世の中には分解燃焼という言葉があります。

[参考リンク]

燃焼の種類 - 気体・液体・固体それぞれの燃え方 | 図解でわかる危険物取扱者講座

分解燃焼は主に木材の燃焼に見られます。

皆さんはとは何か考えたことがありますか?

木を燃やした時、炎が上がりますが、あれは木そのものが燃えているわけではなく木から発生した燃焼ガスが燃えているのです。

炎は空気中で揺らめいていますよね、あれは気体である燃焼ガスが燃えているから揺らめくのです。

もし、木そのものが燃えているとしたら、木が赤く光るだけで、炎が上がることは無いのです。

例えば、燃焼ガスの発生しづらい炭は炎を上げることはあまりありません

木が燃える手順は

1 木を熱する。

2 ガスが発生して、ガスが燃える。

3 燃焼したガスの熱により、更にガスが発生する。

という流れとなっております。

これで、木の燃焼の本質はガスだと分かっていただけたでしょうか?

(記事書いてたら「ガス」がゲシュタルト崩壊してきました…)

煙の正体は燃えなかった燃焼ガス

さて次に、煙について考えていきます。

焼却炉で煙が上がると匂いが発生しますし、最悪火事かと間違われる可能性もあるので、なるべくなら煙は無くしたいものです。

では煙とは何なのでしょうか?

煙とは燃え残った燃焼ガスです。

正確に言うと、燃え残った燃焼ガスと、ガスに付着したチリと、水蒸気です。

 

つまり煙が出ているということは、木から発生したガスが燃えきっていないということになります。

ですので焼却炉は基本的に完全燃焼を目指すものと言えます。

完全燃焼を実現するウッドガスストーブ

完全燃焼を成し遂げるにはどうすれば良いのでしょうか。

今のところ実現が容易で効果の上がる方法として、ウッドガスストーブの作成を進めています。

ウッドガスストーブは、「発生した燃焼ガスを余すこと無く燃やす」という目的に焦点の合ったとても良い構造の焼却炉です。

ウッドガスストーブの構造

ウッドガスストーブは缶の中に缶を入れた2重構造になっており、外周部の隙間に空気が通り、それが缶の上部で木の燃焼ガスと反応し2次燃焼を発生させる構造となっております。

朽ち果てて湿った木を燃やして処理したい - 楽しい方の茶番

通常の筒状の焼却炉では、上部にある燃焼物は、下部からの熱で燃焼ガスを発生させますが、その燃焼ガスは酸素不足のために着火せず、結果不完全燃焼による煙が発生します。

ウッドガスストーブでは、熱せられた酸素を含む新鮮な空気が、焼却炉上部に直接届くような構造をしており、炉の上部から上がる燃焼ガスに着火し、ガスを完全燃焼させます。

イメージ的には、焼却炉の煙突の出口で火を着けているような感じですね。

このような二段構えの着火を二次燃焼と呼びます。

この構造は、物凄く理にかなっていますし、実際に効果は出ました。

ロケットストーブという存在

ウッドガスストーブと双璧をなす存在として、ロケットストーブというものがあります。

これも、燃焼業界で有名な構造です。

ロケットストーブのイラスト

ロケットストーブの肝は、断熱煙突です。

断熱煙突により、煙突内が高温に保たれ、外気との温度差により煙突内で強力な上昇気流が発生し理想的に燃えるという考え方です。

 

高温の炉内と、強力な吸気によって二次燃焼が発生して完全燃焼すると言われていますが、私は酸素不足により完全燃焼しないのでは無いかと思っております。

何だか自分的に、ウッドガスストーブより、何となく説得力が無いような気がするのです。

それに断熱煙突を作るにも手間がかかるので、私はウッドガスストーブの方に魅力を感じました。

あと、ロケットストーブで調べると、パーライトをモルタルで固めずそのままペール缶に敷き詰めるだけで断熱煙突として完成としている人を見かけたり(空気が交換されるから断熱にならない)、断熱煙突のコンセプトを完全に無視して、単なるL字の鉄製煙突をロケットストーブと称して商品として売ったり、ロケットストーブ業界は何だかカオスでレベルが低い印象があって、自分的に好きじゃないです。

ただ本当に良い焼却炉を作ろうとしたら、断熱構造という発想は必須だと思います。

断熱性最強の珪藻土レンガを使ってロケットストーブを作っている人は好感が持てますね。ロケットストーブには珪藻土レンガ | 自然農ガットポンポコ

実際にやってみた

実際にウッドガスストーブの作成を行いました。

ただ、現段階では2次燃焼とはどういうものかを見たことすら無かったので、超簡易的な構造で試作をすることにしました。

植木鉢とペール缶で作ったウッドガスストーブ

構造としてはペール缶の中に植木鉢を入れるという構造です。

なぜ中に植木鉢を入れたかというと、そっちのが熱に強くて長持ちすると思ったからです。

 

まず植木鉢をそのまま使って試してみたのですが、底の穴が小さすぎてすぐに埋まって空気が流れなくなって鎮火してしまったので、底の穴を広げることにしました。

 

鉄工用のドリルを購入し、電動ドリルで植木鉢に穴を開けようとしましたが、ドリルのほうが先にやられて穴が空きませんでした。

皆さん、鉄工用ドリルでは植木鉢に穴は開きません!

コンクリート用ドリルというものがあったのであれならいけるかも知れません。

ノコギリで植木鉢を切る様子

気を取り直して、ノコギリで植木鉢を切る作戦に変更した所上手く行きました。

皆さん、植木鉢はノコギリで切れます!

底の穴を広げた植木鉢

いろいろ試行錯誤したのですが、最終的には切れ目を入れた部分をペンチで挟んで割って穴を広げました。

形は適当ですが、実験なので良しとしました、

空気穴の空いたペール缶

ペール缶は写真の用に穴を開けました。

本来であればドリルで開ければ美しいのでしょうが、実験なので、焼きの入ったタガネで穴を叩き開けました。

ペール缶の中に入っている植木鉢

最後にペール缶の中に植木鉢を入れて完成です。

本当に適当に入れただけなので、植木鉢は動く状態です。

さて、こんな適当でも燃えるのでしょうか?

 

太い木を植木鉢の外周付近に配置し、細かい枝や木の皮を中心付近に配置し火を付けました。

勢いよく火がついたので、中に調子に乗って丸太を投入しました。

燃え上がるウッドガスストーブ

丸太が邪魔で分かりづらいかも知れませんが、勢い良く炎が上がっているのが分かると思います。

やはり、適当な焚き火とは勢いが違います。

いかにも、燃焼ガスに着火していると分かるような火の着き方をしています。

煙もほとんど発生していません。

ただ火が弱まったりすると煙は出ていました。

適当な構造でも、ウッドガスストーブの構造は絶大な効果があることが確認できました。

 

割れた植木鉢

ただ、途中で植木鉢が割れてしまいました。

植木鉢は耐火性能に保証があるわけではないので、割れてしまうんですね。

レンガと耐火レンガが別で売られている理由が分かった気がします。

ウッドガスストーブの吸気の絶大な効果

枝に火をつけて、ペール缶と植木鉢の間に近づけて、実際に酸素のある空気が来ているのか確認しましたが、枝の火の勢いがみるみる強くなりました。

逆に枝の火を、植木鉢内に入れた所、すぐに消えてしましました。

やはり、二次燃焼は機能しているし、炉内の酸素は不足しているということが確認でき、改めてウッドガスストーブの性能について信頼を感じました。

ウッドガスストーブの二次燃焼構造の効果

感想

結果的に植木鉢が割れたので、植木鉢を使ったウッドガスストーブは失敗だったと言えますが、二次燃焼の効力については知ることができました。

もっとしっかりとした構造にしたら、物凄く使える道具になると思います。

ペール缶をそのまま使うと、すぐに朽ち果ててしまいそうなので、理想としては、耐久性があって火力の調整ができて、なんなら料理もできるような物を作ってみたいですね。

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