CN102905790A

CN102905790A - 生物质粉碎装置及生物质与煤混烧系统

Info

Publication number: CN102905790A
Application number: CN2011800250711A
Authority: CN
Inventors: 饭田丰; 山本次男; 山口启树; 木下正昭; 植松良茂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2013-01-30
Also published as: WO2011145575A1; US20130061787A1; JP2011245357A

Abstract

一种粉碎装置，该粉碎装置（13）具备：原料供给管（12），其从垂直轴方向上方供给生物质原料（11）；粉碎台（14），其载置所供给的生物质原料（11）；粉碎辊（16），其与粉碎台（14）的旋转连动地动作，并利用按压力将生物质原料（11）粉碎；鼓风单元，其形成上升流；及分级器（19），其对粉碎了的生物质粉体（17）进行分级，其中，所述粉碎装置具有在粉碎台（14）的周围沿周向设置的立设堰（14a），且具有第一延设堰（31），该第一延设堰（31）从粉碎辊（16）的下部的粉碎装置（13）侧延伸设置且形成有与立设堰（14a）的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝（32）。

Description

生物质粉碎装置及生物质与煤混烧系统

技术领域

本发明涉及将生物质固态物粉碎而进行微粉化的生物质粉碎装置及生物质与煤混烧系统。

背景技术

近年来，从地球温室化的观点出发，CO₂排出的削减不断得到推进。尤其是在发电用锅炉等燃烧设备中，多使用煤、重油等化石燃料作为燃料，但该化石燃料从CO₂排出的问题出发而成为地球温室化的原因，从地球环境保护的见解出发而其使用不断受到限制。而且从化石燃料的枯竭化的观点出发，也要求将其取代的能量资源的开发、实用化。因此，作为化石燃料的代替而实现使用生物质的燃料的利用促进。生物质是光合成所产生的有机物，存在有木质类、草木类、农作物类、厨余类等生物质。通过对该生物质进行燃料化处理，能够有效地利用生物质作为能量源或工业原料。

从作为可再生能量的生物质的高效率利用的观点出发，而使用生物质作为燃料。作为燃料而使用的方法之一包括将生物质固态物粉碎而进行微粉化并向微粉烧煤锅炉供给而作为燃料使用的方法。已知有将煤和生物质分别单独粉碎的单独粉碎方式及在将煤与生物质混合之后进行粉碎的混合粉碎方式。无论是哪一方式，都需要用于将生物质固态物粉碎的生物质粉碎装置，但要使用在以往的烧煤锅炉中使用的现有磨机时，由于现有磨机的能力制约，对于两者的混烧率最大也就停留在3cal%左右。

以往为了将生物质粉碎成烧煤锅炉用的粒径，而使用沿用了煤粉碎机的装置，例如将生物质原料向粉碎装置内的粉碎台投入，利用与粉碎台连动而旋转的粉碎辊进行粉碎、干燥，并进行分级。然后，将微粉碎后的生物质向燃烧器侧进行气流搬运（参照专利文献1、专利文献2）。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004-347241号公报

【专利文献2】日本特开2009-291692号公报

发明内容

然而，使用现有技术的煤粉碎装置将木质系生物质原料粉碎时，存在以下的问题。

1）木质系生物质原料与煤不同而具有压缩性，因此在由粉碎辊和粉碎台啮入而进行粉碎时，对于生物质原料未充分地传递压力而存在难以粉碎的问题。

另外，生物质原料由于其水分含有量高且为纤维质，因此在由粉碎辊和粉碎台夹持、压扁时，粉碎了的生物质粉体（微粉）相互缠绕，具有难以分离的性质。

因此，即使利用现有技术的煤粉碎装置进行粉碎，粉碎后的生物质粉体的粗粒与微粉也会凝结，难以移动，其结果是会发生过粉碎，相对于煤粉碎的情况，存在生物质原料的粉碎处理量大幅下降而粉碎装置的消耗动力增加的问题。

此外，即使在与煤混合粉碎的情况下，通常以5~10%将混合粉碎率提升至木质系生物质原料的混合限度时，微粉粒度下降，存在燃烧器的燃烧效率恶化的问题。

另外，由于粉碎装置的动力增加，因此需要降低粉碎装置的容量而进行运转。

2）另外，为了使木质系生物质原料在以往类型烧煤锅炉中漂浮燃烧，而需要将平均粒径粉碎成0.5mm~1mm左右，但例如利用捶击式粉碎机或切割式粉碎机大量粉碎成该尺寸的话，存在效率差的问题。

3）此外，未充分粉碎的木质系生物质粉体（粗粒）的形状为不定形，相互容易缠绕，因此即使从粉碎辊外周部排出且借助在粉碎台周边设置的喷出空气流而上升，粗粒与微粉的分离也不容易，存在过粉碎成燃尽所需的粒径以上的比率增加，粉碎效力增加的问题。

因此，迫切希望一种与仅沿用以往的煤粉碎装置的粉碎装置不同，能够有效且稳定地粉碎木质系生物质原料的生物质粉碎装置的出现。

本发明鉴于上述问题，其课题在于提供一种能够有效且稳定地粉碎生物质原料的生物质粉碎装置及生物质与煤混烧系统。

用于解决上述的课题的本发明的第一发明的特征在于，具备：粉碎装置主体，其具有从垂直轴方向上方供给生物质原料的原料供给管；粉碎台，其载置所供给的生物质原料；驱动部，其驱动该粉碎台旋转；粉碎辊，其与所述粉碎台的旋转连动地动作，并利用按压力将所述生物质原料粉碎；及鼓风单元，其从所述粉碎台的外周侧下方朝向上方形成上升流，并喷出对粉碎后的生物质粉体进行气流搬运的搬运气体，所述生物质粉碎装置具有在所述粉碎台的周围周向设置的立设堰，并且具有第一延设堰，该第一延设堰从所述粉碎辊的下部的粉碎装置主体侧延伸设置且形成有与所述立设堰的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝。

第二发明以第一发明为基础，其特征在于，具有第二延设堰，该第二延设堰从所述第一延设堰向粉碎辊的旋转方向下游侧的辊底部侧延伸设置且形成有与所述粉碎台的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝。

第三发明以第一或第二发明为基础，其特征在于，所述粉碎辊的粉碎台中心侧的小径端部的形状形成为锥状。

第四发明的生物质与煤混烧系统的特征在于，具备：第一至第三发明中任一发明的生物质粉碎装置；煤粉碎装置，其将煤原料粉碎；及锅炉炉膛，其被供给有由生物质粉碎装置粉碎后的生物质粉体和由煤粉碎装置粉碎后的煤粉体。

【发明效果】

根据本发明，通过设置加入了多个狭缝的第一延设堰，利用通过狭缝之间时的剪切作用，粉碎成规定的粒径，从而能够附加性地粉碎生物质原料。

附图说明

图1是实施例1的生物质粉碎装置的简图。

图2是实施例1的生物质粉碎装置的剖视简图。

图3是实施例1的粉碎台和粉碎辊的简图。

图4是实施例2的粉碎台和粉碎辊的简图。

图5是实施例3的具备锅炉炉膛的生物质与煤混烧系统的简图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明。需要说明的是，并非通过本实施例来限定本发明。而且，下述实施例中的结构要素中包括本领域技术人员能够容易想到的要素或实质上相同的要素。

实施例1

参照附图，说明本发明的实施例1的生物质粉碎装置。图1是本实施例的生物质粉碎装置的简图。图2是实施例1的生物质粉碎装置的剖视简图。

如图1及图2所示，本实施例的生物质粉碎装置10包括：粉碎装置主体13，具有从垂直轴方向上方供给生物质原料11的原料供给管12；粉碎台14，对所供给的生物质原料11进行载置；驱动部15，驱动该粉碎台14旋转；粉碎辊16，与所述粉碎台14的旋转连动地动作，并利用按压力将所述生物质原料11粉碎；及鼓风单元（未图示），从所述粉碎台14的外周侧下方朝向上方形成上升流，喷出对粉碎后的生物质粉体17进行气流搬运的搬运气体18，其中，具有在所述粉碎台14的周围周向设置的立设堰14a，且具有第一延设堰31，该第一延设堰31从所述粉碎辊16的下部的粉碎装置主体13侧延伸设置并且形成有与所述立设堰14a的上表面侧具有规定间隙33的多个狭缝32。

所述粉碎台14形成为大致圆形台状，该粉碎台14的上表面形成为凹状以使载置在该粉碎台上的生物质固态物不会落下，并且在所述粉碎台的外周侧设有堰14a。而且，为了预防粉碎台14的磨损，而设有更换自如的台衬垫14b。需要说明的是，粉碎台14在从粉碎台下侧延伸设置的驱动轴（未图示）上连接有电动机（未图示），利用该电动机来驱动粉碎台14旋转。

所述粉碎辊16设置在从粉碎台14的中心向外侧偏离的位置的上方。该粉碎辊16与粉碎台14的旋转连动而旋转，并使按压力作用于在粉碎台14的台衬垫14b上载置的生物质原料11上而将其粉碎。此时，在所述电动机上连接有减速机，在所述粉碎辊16上连接有使粉碎载荷变化的可变液压源或弹簧，无级或分等级地使粉碎辊16的粉碎载荷增减，能够利用控制装置（未图示）进行控制以使粉碎动力处于额定范围内。

所述原料供给管12沿着垂直轴方向向粉碎装置主体13的顶板13a贯插，以使生物质原料11落下到粉碎台14上。

分级器19对借助搬运气体（一次空气）18而通过了风力分级（一次分级）之后的稍细的粉粒体进行二次分级，使用固定式分级器（旋风分离器）或旋转式分级器（旋转式分离器）等。在本实施例中，由旋转式分级器19与漏斗状整流构件（粗粉回收器）23的组合而构成，利用旋转式分级器对粗粒与微粒进行分级。分级后的粗粒经由漏斗状整流构件向粉碎台14侧落下，再次进行粉碎。

供给所述搬运气体（一次空气）18的鼓风单元将规定流量且规定温度的一次空气从粉碎台14的周围供给到装置主体13内，在空气流量的调整中使用阻尼器等。而且，根据需要而具备温度调整单元。空气流量或温度由未图示的控制装置适当控制。

在所述粉碎台14的外周缘与装置主体13的内周面之间设有间隙D，从所述鼓风单元供给的搬运气体（一次空气）18经由该间隙D而吹到粉碎台14的上方侧。需要说明的是，在所述间隙D也可以设置偏流叶轮（未图示）。该偏流叶轮调整一次空气的吹出方向，进而优选，也可以任意控制偏流叶轮的角度。

与所述分级器19为大致相同形状的漏斗状整流构件23在装置主体13的上部侧，与分级器19隔开规定间隔而固定，并朝向下方延伸设置。该漏斗状整流构件23使由分级器19分级后的生物质粉体（粗粒）再次向粉碎台14落下。漏斗状整流构件23包括从其上部朝向下部渐缩的接受分级后的生物质粉体（粗粒）的漏斗部23a、及与原料供给管12隔开规定间隔而使生物质粉体（粗粒）落下的筒部23b。

需要说明的是，该漏斗状整流构件23的筒部23b的下端部的直径缩小，防止分级而落下的生物质粉体（粗粒）的扩散。

图3是实施例1的粉碎台和粉碎辊的图2的A箭头方向简图。

在本实施例中，如图3所示，对粉碎辊16的粉碎台14中心侧的小径端部进行倒角16a而使粉碎辊16的形状为锥形状。其结果是，在粉碎辊16与粉碎台14之间形成比以往大的间隙26，从而形成中心侧的粗粒粉碎区域24A和外周侧的微粉碎区域24B。

粉碎台14的中心侧混杂有最大尺寸为25mm左右的木屑片和由分级器19分级、落下而再循环的粗粒（3~10mm程度）的木质生物质。

这种粗粒径不适合于由粉碎辊16和粉碎台14进行的压缩粉碎，因此需要利用剪切作用而细切断为中间尺寸。

因此，对粉碎台14的中心侧的小径端部进行倒角16a而形成为锥状，粉碎台14与粉碎辊16的周速度差在内周部侧成为最大，向生物质原料11施加剪切力，从而分割木质生物质的组织。

即，通过进行倒角16a而形成为锥状，粉碎辊16的小径侧的速度极慢，与粉碎台14侧的速度不同，因此能够增大剪切力。

另外，在本实施例中，如图3所示，具有在所述粉碎台14的周围周向设置的立设堰14a，并且具有第一延设堰31，该第一延设堰31从所述粉碎辊16的下部的装置主体13侧延伸设置且形成有与所述立设堰14a的上表面侧具有规定间隙33的多个狭缝。

将生物质原料11向粉碎台14供给且由粉碎辊16粉碎时，在粉碎台14的外周侧，被粉碎/压密为某种程度的生物质原料11从粉碎辊16的背面向上方、且从粉碎辊16的下表面沿着圆周方向移动。此时，通过设置加入了与必要粒径对应的多个狭缝32的第一延设堰31，而利用通过多个狭缝32之间时的剪切作用，从而粉碎成规定的粒径。

需要说明的是，为了避免原料的过粉碎，与以往的煤粉碎装置相比，优选减小向粉碎辊16施加的载荷而确保层厚。

其结果是，通过设置具有多个狭缝32的第一延设堰31，对于粉碎辊16与台衬垫14b之间的粉碎产生附加的剪切作用，从而有助于粉碎效率的提高。

在使用粉碎辊16对生物质原料11进行粉碎时，除了本来的粉碎辊16与台衬垫14b之间的粉碎之外，还利用与粉碎台14的旋转相伴的来自辊背面的粉碎后的生物质粉碎物的移动，通过设置具有规定间隔的狭缝32的第一延设堰31，附加性地进行剪切粉碎，从而能够提高整体的粉碎效率。

实施例2

参照附图，说明本发明的实施例2的生物质粉碎装置。图4是实施例2的粉碎台和粉碎辊的简图。需要说明的是，对于与实施例1的生物质粉碎装置的结构相同的构件，标注同一标号而省略其说明。

如图4所示，本实施例的生物质粉碎装置在实施例1的生物质粉碎装置中，还具有第二延设堰34，该第二延设堰34从所述第一延设堰31向粉碎辊16的旋转方向下游侧的辊底部侧延伸设置且形成有与所述粉碎台14的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝32。

在粉碎台14的外周侧，被粉碎/压密为某种程度的原料从粉碎辊16的背面向上方、且从粉碎辊16的下表面沿着圆周方向移动，但通过在该处设置加入了与希望的粒径对应的狭缝32的第一延设堰31及第二延设堰34，而利用通过狭缝32之间时的剪切作用，从而粉碎成规定的粒径。

为了避免原料的过粉碎，与以往的煤粉碎装置相比，优选减小向粉碎辊16施加的载荷而确保层厚。

其结果是，通过设置具有狭缝32的第一延设堰31及第二延设堰34，对于粉碎辊16与台衬垫14b之间的粉碎进一步产生附加的剪切作用，从而有助于粉碎效率的提高。

实施例3

参照附图，说明本发明的实施例3的具备锅炉炉膛的生物质与煤混烧系统。图5是本实施例的具备锅炉炉膛的生物质与煤混烧系统的简图。

如图5所示，在本实施例的具备锅炉炉膛的生物质与煤混烧系统中适用上述的生物质粉碎装置10。

如图5所示，本实施例的生物质与煤混烧系统包括：对作为根据需要而一次破碎（粗破碎）至规定粒径以下并进行了干燥的生物质固态物的生物质原料11进行贮存的生物质贮存设备40；具备供给生物质原料11的生物质料斗41的生物质粉碎装置10；具备接纳煤50的料斗51a、51b的煤粉碎装置52a、52b；及被供给有由生物质粉碎装置10得到的生物质粉体17及由煤粉碎装置52a、52b得到的煤粉体53的锅炉炉膛60。木屑等生物质原料11聚集某程度大小并作为生物质片而贮存在生物质贮存设备40中，然后，向生物质料斗41供给。生物质片从生物质料斗41向生物质粉碎装置10供给，由粉碎台14和粉碎辊16粉碎。粉碎后的生物质粉碎物及煤粉碎物向锅炉炉膛60供给，在锅炉炉膛60内生物质粉体与煤粉体混合而进行燃烧。

在锅炉炉膛60的炉主体设置有燃料供给喷嘴和与之协作的燃烧器。因燃烧而产生的燃烧废气将设置在炉内的传热管61加热而向烟道传送。在炉主体的炉出口设置的烟道的中途配置有空气加热器（AH）62，通过了空气加热器62的燃烧废气经由灰捕集装置等的废气处理设备（未图示）而向大气排出。

由空气加热器62将外部气体63加热而生成的高温空气64向煤粉碎装置52a、52b供给，用于煤的干燥。而且，燃烧废气的一部分65由吸引风扇66向生物质粉碎装置10供给，用于生物质的分级、干燥。

如此，通过形成为具备本发明的生物质粉碎装置的系统，生物质粉碎变得良好，因此在将该粉碎物向燃烧装置直接导入而使其燃烧的情况下，也不会使燃烧性能下降而能够进行稳定燃烧。

另外，由于压入气体的整体量与以往相比没有变化，因此一次空气没有变动，在燃烧设备所需的空气量的范围内，能够使生物质粉碎装置稳定地运转。

标号说明

10 生物质粉碎装置

11 生物质原料

12 原料供给管

13 粉碎装置主体

14 粉碎台

15 驱动部

16 粉碎辊

17 生物质粉体

18 搬运气体

19 分级器

31 第一延设堰

32 狭缝

33 间隙

34 第二延设堰

Claims

1.一种生物质粉碎装置，其特征在于，具备：

粉碎装置主体，其具有从垂直轴方向上方供给生物质原料的原料供给管；

粉碎台，其载置所供给的生物质原料；

驱动部，其驱动该粉碎台旋转；

粉碎辊，其与所述粉碎台的旋转连动地动作，并利用按压力将所述生物质原料粉碎；及

鼓风单元，其从所述粉碎台的外周侧下方朝向上方形成上升流，并喷出对粉碎后的生物质粉体进行气流搬运的搬运气体，

所述生物质粉碎装置具有在所述粉碎台的周围沿周向设置的立设堰，并且具有第一延设堰，该第一延设堰从所述粉碎辊的下部的粉碎装置主体侧延伸设置且形成有与所述立设堰的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝。

2.根据权利要求1所述的生物质粉碎装置，其特征在于，

具有第二延设堰，该第二延设堰从所述第一延设堰向粉碎辊的旋转方向下游侧的辊底部侧延伸设置且形成有与所述粉碎台的上表面侧具有规定间隙的多个狭缝。

3.根据权利要求1或2所述的生物质粉碎装置，其特征在于，

所述粉碎辊的粉碎台中心侧的小径端部的形状形成为锥状。

4.一种生物质与煤混烧系统，其特征在于，具备：

权利要求1~3中任一项所述的生物质粉碎装置；

煤粉碎装置，其将煤原料粉碎；及

锅炉炉膛，其被供给有由生物质粉碎装置粉碎后的生物质粉体和由煤粉碎装置粉碎后的煤粉体。