CN111558433A - 固体燃料粉碎装置及方法、具备其的发电设备 - Google Patents
固体燃料粉碎装置及方法、具备其的发电设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111558433A CN111558433A CN202010087619.6A CN202010087619A CN111558433A CN 111558433 A CN111558433 A CN 111558433A CN 202010087619 A CN202010087619 A CN 202010087619A CN 111558433 A CN111558433 A CN 111558433A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel
- biomass fuel
- supply amount
- coal
- solid fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B7/00—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents
- B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
- B07B7/083—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by rotating vanes, discs, drums, or brushes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
- B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
- B02C15/007—Mills with rollers pressed against a rotary horizontal disc
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
- B07B11/04—Control arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/22—Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion under pressure substantially exceeding atmospheric pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
- F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
- F23L5/02—Arrangements of fans or blowers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N3/00—Regulating air supply or draught
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
- B02C2015/002—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs combined with a classifier
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
- F23K2201/10—Pulverizing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2203/00—Feeding arrangements
- F23K2203/20—Feeding/conveying devices
- F23K2203/201—Feeding/conveying devices using pneumatic means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Crushing And Grinding (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
一种固体燃料粉碎装置及方法、具备其的发电设备。该固体燃料粉碎装置即使在使用生物质燃料的情况下也能够向锅炉供给稳定粉碎的微粉燃料。该固体燃料粉碎装置具备:旋转台;粉碎辊,在其与旋转台之间将作为固体燃料的生物质燃料粉碎;旋转式分级机,其具备沿着以旋转轴线为中心的圆周方向竖立设置的多个叶片,对由粉碎辊粉碎了的粉碎后的生物质燃料进行分级;鼓风部,其供给从旋转台侧朝向旋转式分级机的一次空气;以及控制部,其对从鼓风部供给的一次空气供给量(A)进行控制,控制部在被从旋转式分级机供给分级后的生物质燃料的锅炉的运转范围内将一次空气供给量(A1)控制为大致恒定。
Description
技术领域
本发明涉及适于粉碎生物质燃料的固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备及固体燃料粉碎方法。
背景技术
以往,将煤、生物质燃料等含碳固体燃料利用粉碎机(研磨机)粉碎成小于规定粒径的微粉状而向燃烧装置供给。研磨机通过将向旋转台投入的煤、生物质燃料等固体燃料在旋转台与辊之间碾碎而粉碎,并由分级机对被粉碎而成为微粉状的燃料筛选粒径尺寸小的燃料,通过从旋转台的外周经由管道供给的作为搬运气体(搬运用气体)的一次空气,将所筛选出的粒径尺寸小的燃料向锅炉搬运并通过燃烧装置使其燃烧。在火力发电设备中,通过与在锅炉中燃烧生成的燃烧气体的热交换而产生蒸汽,通过该蒸汽来驱动涡轮,由此进行发电。
在使用煤作为含碳固体燃料的情况下,如专利文献1及2所示,根据供煤量调整一次空气供给量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-130739号公报
专利文献2:日本特开2000-140680号公报
但是,作为含碳的固体燃料,与煤相比,木质系粒料等生物质燃料难以粉碎地较细且燃烧性高,具有即使是较大的粒径也能够适当地燃烧的性质。因此,在使用生物质燃料作为固体燃料的情况下,以与煤的微粉燃料相比约大5~10倍程度的粒径的状态从研磨机向设置于锅炉的燃烧装置供给。
这样,在煤和生物质燃料中,由于向燃烧装置供给的粒径不同,因此进行固体燃料的粉碎及分级的研磨机在生物质燃料粉碎用途和煤粉碎用途中设为不同的设计(例如外壳形状、旋转台的转速、分级机的转速等),本来优选进行单独设计。但是,从设备成本、设置空间等观点出发,期望能够利用同一研磨机来应对生物质燃料和煤这两者的固体燃料,使用能够共用该煤和生物质燃料的研磨机,从而能够使用生物质燃料。
供给到研磨机的搬运气体(一次空气)具有搬运粉碎后的固体燃料、并且使粉碎后的固体燃料干燥的作用。煤与生物质燃料相比含水率高,例如从作为高水分的次烟煤(含水率约30w%)到作为低水分的烟煤(含水率约10w%)是各种各样的。因此,期望在煤粉碎时重视干燥性,并根据煤的种类设定、控制搬运气体(一次空气)的供给量、温度。
与此相对,生物质燃料的含水率、粒径等性状与煤大不相同。将木质系粒料等生物质燃料粉碎而得到的粉碎后的生物质燃料与煤相比比重小且为轻量,但粒径大。因此,粉碎后的生物质燃料与煤的微粉燃料相比,难以通过旋转式分级机的叶片从研磨机出口搬出,具有难以向设置在下游侧的锅炉的燃烧装置即燃烧器搬运、供给的特性。另外,生物质燃料的粉碎燃料容易在研磨机内部的间隙、气流的停滞区域堆积,而且,由于比重小,旋转式分级机的转速也被设定得较慢,因此,例如即使在旋转式分级机的内部产生气流的停滞而生物质燃料的粉碎燃料堆积于旋转式分级机内,也难以通过离心力去除并排出堆积。另一方面,木质系粒料等生物质燃料的含水率通常被管理得比煤低,因此期望在生物质燃料的粉碎时,对于搬运气体(一次空气),与干燥性相比更重视搬运性。
发明内容
本发明人等发现,在粉碎生物质燃料的情况下,以与煤不同的考虑方法来控制搬运气体的供给量、温度是有效的。
本发明是鉴于这样的情况而完成的,其目的在于提供即使在使用生物质燃料的情况下,也能够向锅炉供给稳定粉碎了的微粉燃料的固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备及固体燃料粉碎方法。
本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置具备:旋转台;粉碎辊,在该粉碎辊与所述旋转台之间将生物质燃料粉碎;旋转式分级机,其对由所述粉碎辊粉碎所述生物质燃料而得到的粉碎后的生物质燃料进行分级,以筛选微粉生物质燃料;搬运气体供给部,其供给从所述旋转台侧朝向所述旋转式分级机的搬运气体;以及控制部,其对从所述搬运气体供给部供给的搬运气体供给量进行控制,所述控制部在被从所述旋转式分级机供给分级后的所述微粉生物质燃料的锅炉的运转范围内将所述搬运气体供给量控制为大致恒定。
粉碎后的生物质燃料与来自煤的微粉燃料即微粉煤燃料相比粒径大且比重小,因此难以通过旋转式分级机向下游的锅炉搬运及供给。因此,即使锅炉为低负载,为了确保被粉碎的生物质燃料的搬运所需的搬运力,需要规定值以上的搬运气体(搬运用气体)的供给量。另一方面,在粉碎后得到由旋转式分级机分级出的微粉生物质燃料时,生物质燃料在作为燃料的制造过程中伴随干燥,因此与微粉煤燃料相比含水率低,因此利用搬运气体进行干燥的必要性较少。因此,即使锅炉为高负载,也不需要为了使燃料中的水分干燥而增加搬运气体供给量。因此,在锅炉的运转范围内将搬运气体供给量控制为大致恒定。由此,能够维持在锅炉的运转范围内被粉碎的生物质燃料的搬运力,并且能够简便地控制搬运气体供给量。
锅炉的运转范围是指运用时所使用的运转范围,例如是指从锅炉的最低负载运转到过载(例如最高负载)运转的范围。
进而,在本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置中,所述控制部以使所述搬运气体供给量的增减量相对于所述锅炉的负载的增减量的比例为±10%以下的方式将所述搬运气体供给量控制为大致恒定。
在锅炉的负载的增减变化时,以增减变化的前后的搬运气体供给量的增减变化的比例为±10%以下的方式,将搬运气体供给量控制为大致恒定。例如,即使与锅炉负载对应的生物质燃料增减,搬运气体供给量也被抑制在最初供给量的10%以内的增减范围内。通过使搬运气体供给量为大致恒定,相对于由锅炉的运转范围的负载的增减引起的燃料供给量的增减,增减变化的前后的搬运气体供给量的变化的比例为±10%以下,成为搬运气体供给量的变化少的状况。
进而,在本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置中,由所述控制部控制的所述搬运气体供给量的目标值由所述锅炉的燃烧装置所需的所述微粉生物质燃料的粒径决定。
在锅炉的燃烧装置(燃烧器)中,存在为了得到所期望的燃烧性所能够容许的微粉生物质燃料的粒径。例如,若粒径大于规定值,则不能使微粉生物质燃料在锅炉内完全燃烧而产生未燃部分。另一方面,即使粒径过于小于上述规定值,也会增加研磨机的压差、消耗动力,是不经济的。因此,根据燃烧器所需的微粉生物质燃料的粒径来决定搬运气体的目标值。具体而言,使用如下特性来决定搬运气体供给量,即,若搬运气体供给量大,则向燃烧装置供给粒径较大的微粉生物质燃料,若搬运气体供给量较小,则向燃烧器供给粒径较小的微粉生物质燃料。由此,基于燃烧装置的燃烧性能,能够容易地决定可使微粉生物质燃料在锅炉内良好燃烧的搬运气体供给量的目标值。
另外,搬运气体供给量的目标值也可以决定为避免由空气过剩引起的燃烧装置中的不稳定的燃烧。例如,在将搬运气体供给量设为A(t/h),将微粉生物质燃料的供给量设为F(t/h)的情况下,以A/F不超过2以上且5以下的上限值的方式来决定搬运气体供给量的目标值。
进而,在本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置中,所述固体燃料粉碎装置除了具有粉碎所述生物质燃料以供给所述微粉生物质燃料的生物质燃料粉碎模式之外,还具有粉碎煤以供给微粉煤的煤粉碎模式,所述控制部对用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体供给量和用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体供给量进行切换。
在具有将煤粉碎而制成微粉煤的煤粉碎模式的所述固体燃料粉碎装置中,在将煤粉碎而制成微粉煤时使用煤用的搬运气体供给量,在将生物质燃料粉碎而制成微粉生物质燃料时使用生物质燃料用的搬运气体供给量。由此,能够提供可以切换使用煤和生物质燃料的固体燃料粉碎装置。
进而,在本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置中,所述控制部使用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体的温度比用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体的温度低。
生物质燃料与煤相比含水率小,因此不需要为了干燥而提高搬运气体的温度。因此,在生物质燃料粉碎模式时,使搬运气体的温度比煤粉碎模式时低来进行运用。由此,能够减少对搬运气体进行加热的能量,并且还能够降低对研磨机内的生物质燃料的点火的风险。
并且,在本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎装置中,所述控制部在所述锅炉的最低负载运转时,使用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体供给量比用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体供给量多。
即使在锅炉的低负载时,生物质燃料为了得到在研磨机内粉碎的生物质燃料的搬运力,需要规定值以上的搬运气体供给量。因此,在锅炉的最低负载时,使用于生物质燃料粉碎模式时的搬运气体供给量比用于煤粉碎模式时的搬运气体供给量多。由此,能够抑制比重小且轻量的粉碎后的生物质燃料在旋转式分级机的内部等的搬运气体的气流滞留的区域等蓄积而不被排出,从而能够更可靠地向下游的燃烧装置供给。
需要说明的是,也可以在从最低负载到额定运转的运转范围内、或者从最低负载到过载运转的整个运转范围内,使用于生物质燃料粉碎模式时的搬运气体供给量比用于煤粉碎模式时的搬运气体供给量多。
另外,本发明的一个实施方式的发电设备具备:上述任一项所述的固体燃料粉碎装置;所述锅炉,其利用所述燃烧装置对由所述固体燃料粉碎装置粉碎了的固体燃料进行燃烧而生成蒸汽;以及发电部,其使用由所述锅炉生成的所述蒸汽进行发电。
另外,本发明的一个实施方式的固体燃料粉碎方法是使用了如下机构的固体燃料粉碎方法:旋转台;粉碎辊,在该粉碎辊与所述旋转台之间将作为固体燃料的生物质燃料粉碎;旋转式分级机,其对由所述粉碎辊粉碎所述生物质燃料而得到的粉碎后的生物质燃料进行分级,以筛选微粉生物质燃料;以及搬运气体供给部,其供给从所述旋转台侧朝向所述旋转式分级机的搬运气体,在所述固体燃料粉碎方法中,在被从所述旋转式分级机供给所述微粉生物质燃料的锅炉的运转范围内将搬运气体供给量控制为大致恒定。
发明效果
在锅炉的运转范围内将搬运气体供给量控制为大致恒定,因此即使在使用生物质燃料的情况下,也能够向锅炉供给稳定地粉碎的微粉燃料。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的发电设备的概要结构图。
图2是示出一次空气供给量相对于燃料供给量的曲线图。
图3是示出微粉生物质燃料的粒径相对于一次空气供给量的曲线图。
图4是示出A/F相对于燃料供给量的曲线图。
图5是示出旋转式分级机的转速相对于煤粉碎模式下的燃料供给量的曲线图。
图6是示出旋转式分级机的转速相对于生物质燃料粉碎模式下的燃料供给量的曲线图。
图7是示出微粉生物质燃料的粒径相对于旋转式分级机的转速的曲线图。
附图标记说明:
1…发电设备;
10…研磨机;
11…外壳;
12…旋转台;
13…辊(粉碎辊);
14…驱动部;
16…旋转式分级机;
16a…叶片;
17…燃料供给部;
18…马达;
19…出口;
20…供煤机;
21…料仓;
22…搬运部;
23…马达;
24…落料管(down…spout)部;
30…鼓风部(搬运气体供给部);
30a…热气鼓风机;
30b…冷气鼓风机;
30c…热气风门;
30d…冷气风门;
40…状态检测部;
41…底面部;
42…顶部;
45…轴颈头;
47…支承臂;
48…支承轴;
49…按压装置;
50…控制部;
100…固体燃料粉碎装置;
100a…一次空气流路;
100b…供给流路;
200…锅炉;
210…炉膛;
220…燃烧器(燃烧装置);
A…一次空气供给量;
A1…(生物质燃料粉碎模式时的)一次空气供给量;
A2…(煤粉碎模式时的)一次空气供给量;
d1…(生物质燃料的)目标最大粒径;
F…燃料供给量。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
本实施方式的发电设备1具备固体燃料粉碎装置100和锅炉200。
作为一例,固体燃料粉碎装置100是将煤、生物质燃料等固体燃料粉碎而生成微粉燃料并向锅炉200的燃烧器(燃烧装置)220供给该微粉燃料的装置。发电设备1具备一台固体燃料粉碎装置100,但也可以为具备与一台锅炉200的多个燃烧器220分别对应的多台固体燃料粉碎装置100的系统。
固体燃料粉碎装置100具备研磨机(粉碎部)10、供煤机20、鼓风部(搬运气体供给部)30、状态检测部40、以及控制部50。
需要说明的是,在本实施方式中,上方表示铅垂上侧的方向,上部、上表面等的“上”表示铅垂上侧的部分。另外,同样地,“下”表示铅垂下侧的部分。
将供给到锅炉200的煤、生物质燃料等固体燃料粉碎成微粉状的固体燃料即微粉燃料的研磨机10粉碎煤,另外粉碎生物质燃料。
在此,生物质燃料是能够再生的源自生物的有机资源,例如是间伐材、废料木、漂流木、草类、废弃物、污泥、轮胎及将它们作为原料的再利用燃料(粒料、碎屑)等,且并不限定于此处所示出的物质。生物质燃料在生物质的生长过程中引入二氧化碳,成为不排出作为全球变暖气体的二氧化碳的碳中和,因此对其利用进行了各种研究。
研磨机10具备外壳11、旋转台12、辊13(粉碎辊)、驱动部14、旋转式分级机16、燃料供给部17、以及驱动旋转式分级机16旋转的马达18。
外壳11形成为沿铅垂方向延伸的筒状,并且是收容旋转台12、辊13、旋转式分级机16、以及燃料供给部17的框体。
在外壳11的项部42的中央部安装有燃料供给部17。该燃料供给部17将从料仓21导入的固体燃料供给至外壳11内,在外壳11的中心位置沿上下方向配置,下端部延伸设置至外壳11的内部。
在外壳11的底面部41附近设置有驱动部14,在从该驱动部14传递的驱动力的作用下旋转的旋转台12以旋转自如的方式配置。
旋转台12是俯视下呈圆形的构件,以与燃料供给部17的下端部对置的方式配置。旋转台12的上表面例如呈中心部低、朝向外侧而变高的倾斜形状,也可以呈外周部向上方弯折的形状。燃料供给部17从上方朝向下方的旋转台12供给固体燃料(在本实施方式中例如为煤、生物质燃料),旋转台12将供给来的固体燃料在其与辊13之间粉碎,因此也称为粉碎台。
在从燃料供给部17朝向旋转台12的中央投入固体燃料时,通过由旋转台12的旋转产生的离心力,固体燃料被导向旋转台12的外周侧并夹入与辊13之间而被粉碎。粉碎了的固体燃料在从搬运气体流路(以下称为“一次空气流路”。)100a导入的搬运气体(以下称为“一次空气”。)的作用下被向上方卷扬,并被导向旋转式分级机16。即,在旋转台12的外周侧的多个部位设置有使从一次空气流路100a流入的一次空气向外壳11内的旋转台12的上方的空间流出的吹出口(省略图示)。在吹出口的上方设置有桨叶(省略图示),对从吹出口吹出的一次空气施加回旋力。由桨叶施加了回旋力的一次空气成为具有回旋的速度成分的气流,将在旋转台12上粉碎了的固体燃料向外壳11内的上方的旋转式分级机16引导。需要说明的是,与一次空气混合后的固体燃料的粉碎物中的比规定粒径大的粉碎物被旋转式分级机16分级、或者未到达旋转式分级机16而落下返回至旋转台12,再次被粉碎。
辊13是将从燃料供给部17供给到旋转台12的固体燃料粉碎的旋转体。辊13按压于旋转台12的上表面,与旋转台12协同配合而粉碎固体燃料。
在图1中,代表性地仅示出一个辊13,但可以以按压旋转台12的上表面的方式,在周向上隔开一定间隔地对置配置多个辊13。例如,在外周部上隔开120°的角度间隔,使三个辊13在周向上以均等的间隔配置。在该情况下,三个辊13与旋转台12的上表面接触的部分(按压的部分)距旋转台12的旋转中心轴的距离为等距离。
辊13被轴颈头(journal head)45支承为能够上下摆动,相对于旋转台12的上表面自如地接近或分离。辊13在外周面与旋转台12的上表面接触的状态下,当旋转台12旋转时,从旋转台12受到旋转力而连动旋转。在从燃料供给部17供给固体燃料时,固体燃料被按压在辊13与旋转台12之间而被粉碎,成为微粉燃料。
轴颈头45的支承臂47的中间部由沿水平方向延伸的支承轴48支承。即,支承臂47被外壳11的侧面部支承为能够以支承轴48为中心在辊上下方向上摆动。另外,在位于支承臂47的铅垂上侧的上端部设置有按压装置49。按压装置49固定于外壳11,并以将辊13按压于旋转台12的方式经由支承臂47等对辊13施加载荷。
驱动部14是向旋转台12传递驱动力并使旋转台12绕中心轴线旋转的装置。驱动部14产生使旋转台12旋转的驱动力。
旋转式分级机16设置于外壳11的上部,具有中空状的大致倒圆锥形状的外形。旋转式分级机16在其外周位置具备沿上下方向延伸的多个叶片16a。各叶片16a在旋转式分级机16的中心轴线周围隔开规定的间隔(均等间隔)并列设置。另外,旋转式分级机16是将被辊13粉碎的固体燃料分级为比规定粒径(例如,煤为70~100μm,生物质燃料为0.6~1.0mm)大的固体燃料(以下,将超过规定粒径的粉碎后的固体燃料称为“粗粉燃料”。)和规定粒径以下的固体燃料(以下,将粉碎至规定粒径以下的固体燃料称为“微粉燃料”。)的装置。旋转式分级机16通过由控制部50控制的马达18被施加旋转驱动力。
在到达旋转式分级机16的固体燃料的粉碎后燃料中,由于由叶片16a的旋转产生的离心力与由一次空气的气流产生的向心力的相对平衡,大径的粗粉燃料被叶片16a打落,返回到旋转台12再次被粉碎,微粉燃料被导入位于外壳11的顶部42的出口19。
由旋转式分级机16分级后的微粉燃料从出口19向供给流路100b排出,与一次空气一起向后工序搬运。流出到供给流路100b的微粉燃料向锅炉200的燃烧器220供给。
燃料供给部17安装为下端部以将外壳11的上端贯通的方式沿着上下方向延伸设置至外壳11内部。从燃料供给部17的上部投入的固体燃料被供给至旋转台12的大致中央区域。从供煤机20向燃料供给部17供给固体燃料。
供煤机20具备料仓21、搬运部22、以及马达23。搬运部22通过从马达23施加的驱动力来搬运从位于料仓21的正下方的落料管部24的下端部排出的固体燃料。由搬运部22搬运的固体燃料被导入研磨机10的燃料供给部17。
通常,在研磨机10的内部,由于被供给用于搬运粉碎了的固体燃料即微粉燃料的一次空气,因此压力比大气压高。在位于料仓21的正下方的沿上下方向延伸的管即落料管部24中,燃料以层叠状态保持于内部,通过层叠于落料管部24内的固体燃料层来确保研磨机10侧的一次空气和粉碎后燃料不会逆流那样的密封性。向研磨机10供给的固体燃料的供给量也可以通过由控制部50控制的马达23调整搬运部22的带式输送机的带速度来进行。
粉碎前的生物质燃料的碎屑、粒料与煤燃料(即粉碎前的煤的粒径,例如粒径为2~50mm程度)相比,粒径恒定(粒料的尺寸例如直径为6~8mm程度、长度为40mm以下程度)且轻量。因此,在生物质燃料贮存于落料管部24内的情况下,与煤燃料的情况相比,在各生物质燃料间形成的间隙变大。
因此,在落料管部24内的生物质燃料的碎屑、粒料之间存在间隙,因此有可能从研磨机10内部吹起的一次空气和微粉燃料通过在各生物质燃料间形成的间隙而使研磨机10内部的压力降低。另外,在向料仓21的贮存部吹送一次空气时,若生物质燃料的搬运性的变差、产生粉尘,落料管部24被点火、或研磨机10内部的压力降低,则有可能在研磨机10的运转中产生微粉燃料的搬运量降低等各种问题。因此,也可以在从供煤机20到燃料供给部17的中途设置回转阀(省略图示),抑制由一次空气和微粉燃料的吹起引起的逆流。
鼓风部30是将一次空气吹送至外壳11的内部的装置,该一次空气用于使由辊13粉碎了的固体燃料干燥并向旋转式分级机16供给。
鼓风部30为了将向外壳11吹送的一次空气调整至适当的温度,而具备热气鼓风机30a、冷气鼓风机30b、热气风门30c、以及冷气风门30d。
热气鼓风机30a是吹送从空气预热器等热交换器供给的被加热了的一次空气的鼓风机。在热气鼓风机30a的下游侧设置有热气风门30c。热气风门30c的开度由控制部50控制。根据热气风门30c的开度来决定热气鼓风机30a吹送的一次空气的流量。
冷气鼓风机30b是吹送作为常温的外部气体的一次空气的鼓风机。在冷气鼓风机30b的下游侧设置有冷气风门30d。冷气风门30d的开度由控制部50控制。根据冷气风门30d的开度来决定冷气鼓风机30b吹送的一次空气的流量。
一次空气的流量为热气鼓风机30a吹送的一次空气的流量与冷气鼓风机30b吹送的一次空气的流量的合计流量,一次空气的温度由热气鼓风机30a吹送的一次空气与冷气鼓风机30b吹送的一次空气的混合比率来决定,由控制部50控制。
另外,也可以向热气鼓风机30a吹送的一次空气导入经由气体再循环通风机而通过了电集尘机等环境装置的从锅炉200排出的燃烧气体的一部分,形成混合气体,由此对从一次空气流路100a流入的一次空气的氧浓度进行调整。
在本实施方式中,通过外壳11的状态检测部40向控制部50发送测量或检测出的数据。本实施方式的状态检测部40例如为压差测量单元,将从一次空气流路100a向研磨机10内部流入一次空气的部分与从研磨机10内部向供给流路100b排出一次空气及微粉燃料的出口19的压差作为研磨机10内的压差来测量。例如根据旋转式分级机16的分级性能,使在研磨机10内部在旋转式分级机16附近与旋转台12附近之间循环的粉碎后的固体燃料的循环量的增减和相对于此的研磨机10内的压差的上升降低发生变化。即,能够针对向研磨机10的内部供给的固体燃料,调整并管理从出口19排出的微粉燃料,因此能够在微粉燃料的粒度不影响燃烧器220的燃烧性的范围内,向设置于锅炉200的燃烧器220供给较多的微粉燃料。
另外,本实施方式的状态检测部40例如为温度测量单元,对通过鼓风部30而温度调整过的一次空气在外壳11的温度进行检测,以不超过上限温度的方式对鼓风部30进行控制,该鼓风部30向外壳11的内部吹送用于向旋转式分级机16供给由辊13粉碎了的固体燃料的一次空气。需要说明的是,一次空气在外壳11内干燥并搬运粉碎物,由此被冷却,因此外壳11的上部空间的温度例如约为60~80℃程度。
控制部50是对固体燃料粉碎装置100的各部分进行控制的装置。控制部50例如能够通过向驱动部14传递驱动指示来控制旋转台12相对于研磨机10的运转的转速。控制部50例如能够通过向旋转式分级机16的马达18传递驱动指示并控制转速来调整分级性能,由此使研磨机10内的压差合理化并使微粉燃料的供给稳定化。另外,控制部50例如能够通过向供煤机20的马达23传递驱动指示,来调整搬运部22搬运固体燃料而向燃料供给部17供给的固体燃料的供给量。另外,控制部50能够通过向鼓风部30传递开度指示,来控制热气风门30c及冷气风门30d的开度以控制一次空气的流量和温度。
控制部50例如由CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、以及计算机可读取的存储介质等构成。并且,用于实现各种功能的一系列的处理作为一例而以程序的形式存储于存储介质等,CPU在RAM等中读取该程序,并执行信息的加工、运算处理,由此实现各种功能。需要说明的是,程序也可以应用预先安装于ROM、其他存储介质的方式、以存储于计算机可读取的存储介质的状态提供的方式、经由基于有线或无线的通信单元而分配的方式等。计算机可读取的存储介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
接着,对使用从固体燃料粉碎装置100供给的微粉燃料进行燃烧而产生蒸汽的锅炉200进行说明。
锅炉200具备炉膛210和燃烧器220。
燃烧器220是使用包含从供给流路100b供给的微粉燃料(在本实施方式中为微粉煤或微粉生物质燃料)的一次空气和从热交换器(省略图示)供给的二次空气使微粉燃料燃烧来形成火焰的装置。微粉燃料的燃烧在炉膛210内进行,高温的燃烧气体在通过蒸发器、过热器、节能器等热交换器(省略图示)后向锅炉200的外部排出。
从锅炉200排出的燃烧气体在环境装置(脱硝装置、电集尘机等省略图示)中进行规定的处理,并且在空气预热器等热交换器(省略图示)中进行与外部气体的热交换,并经由诱导通风机(省略图示)导向烟囱(省略图示)而向大气释放。在热交换器中,通过与燃烧气体的热交换而被加热的外部气体被输送至前述的热气鼓风机30a。
向锅炉200的各热交换器供给的供水在节能器(省略图示)中被加热之后,通过蒸发器(省略图示)及过热器(省略图示)进一步加热而生成高温高压的蒸汽,被向作为发电部的蒸汽轮机(省略图示)输送依驱动发电机(省略图示)旋转而进行发电。
[一次空气供给量的控制]
接着,对从鼓风部30供给到研磨机10内的一次空气供给量(搬运气体供给量)A的控制进行说明。一次空气供给量A的控制由控制部50基于图2来进行。控制部50在研磨机10的运用时,切换并控制为作为向研磨机10供给的固体燃料而主要粉碎煤并向燃烧器220供给微粉煤的煤粉碎模式、以及作为向研磨机10供给的固体燃料而主要粉碎生物质燃料并向燃烧器220供给微粉生物质燃料的生物质燃料粉碎模式。
图2示出了煤粉碎模式及生物质燃料粉碎模式各自的一次空气供给量A。在该图中,横轴表示燃料供给量F(重量流量),纵轴表示一次空气供给量A(重量流量)。
在横轴上,将1.0作为锅炉200的额定运转时而将燃料供给量F标准化。而且,作为一例,将锅炉200的最低负载运转时的燃料供给量F设为0.4,将锅炉200的过载运转时的燃料供给量F设为1.25。因此,锅炉200的运转范围为0.4以上且1.25以下。需要说明的是,锅炉200的最低负载运转时和过载运转时的数值只不过为例示,可根据锅炉200进行各种设定。
在纵轴上,将生物质燃料粉碎模式时的最低负载运转时的一次空气供给量A1设为1.0,从而将一次空气供给量A标准化。
<煤粉碎模式>
关于煤粉碎模式下的一次空气供给量A2,如图2中虚线所示,例如在燃料供给量F比作为最低负载运转时的0.4小的区域中,以0.65恒定。需要说明的是,一次空气供给量A2的0.65这一值只不过为例示,是指小于生物质燃料粉碎模式时的一次空气供给量A1(即1.0)。需要说明的是,在从最低负载运转时到额定运转时的运转范围内、或者在从最低负载时到过载运转时的整个运转范围内,也可以将用于生物质燃料粉碎模式时的一次空气供给量A1设为比用于煤粉碎模式时的一次空气供给量A2多。
若最低负载运转时的燃料供给量F为0.4以上,则煤粉碎模式时的一次空气供给量A2增加到过载运转时的1.25,例如如图2所示那样单调地增加。这考虑了干燥煤的干燥性和搬运煤的搬运性。即,由于煤的含水率比木质系粒料等生物质燃料高,因此当燃料供给量F增加时,为了使气化热增大而得到干燥性,需要增加一次空气量。另外,当燃料供给量F增加时,为了得到搬运性,需要增大一次空气量。
通过由控制部50对热气风门30c及冷气风门30d(参照图1)进行控制,从而将煤粉碎模式时的例如一次空气流路100a出口附近的一次空气的温度调整为150℃以上且350℃以下。
<生物质燃料粉碎模式>
关于生物质燃料粉碎模式下的一次空气供给量A1,如图2中实线所示,在锅炉200的整个运转范围内,即从作为最低负载运转的0.4到作为过载运转的1.25的范围,以1.0大致恒定。其理由如下。
粉碎了的生物质燃料与来自煤的微粉燃料即微粉煤燃料相比,粒径大,难以通过旋转式分级机16的叶片16a之间,因此难以通过旋转式分级机16从出口19排出并向燃烧器220搬运。另外,生物质燃料的粉碎燃料容易在研磨机10内部的间隙、气流的停滞区域堆积,并且,比重小,旋转式分级机16的转速也被设定得慢,因此例如在旋转式分级机16内产生一次空气的气流滞留的区域,即使生物质燃料的粉碎燃料堆积在旋转式分级机16内,也难以通过旋转式分级机16的离心力去除、排出。因此,需要不形成一次空气的气流滞留的区域,即需要充分确保一次空气的流量也就是搬运力,即使锅炉200为最低负载运转等低负载运转,为了确保搬运粉碎后的生物质燃料所需的搬运力,也需要规定值以上的一次空气供给量A1。另一方面,生物质燃料与微粉煤燃料相比含水率低,因此利用一次空气进行干燥这样的必要性较少。因此,即使锅炉200成为额定运转等的高负载运转,也不需要为了使燃料中的水分干燥而增加一次空气供给量A1。
需要说明的是,一次空气供给量A1只要大致恒定即可,也可以不严格地恒定。在此,大致恒定例如是指,相对于与锅炉200的负载的增加减少对应的燃料供给量F的增加减少的变化的前后,一次空气供给量A1的增加减少的变化量的比例只要在±10%以下的范围内即可。
通过由控制部50对热气风门30c及冷气风门30d(参照图1)进行控制,生物质燃料粉碎模式时的一次空气的温度被设定为比煤粉碎模式时低,例如调整为100℃以上且150℃以下。上限温度设定为不超过200℃。这是因为,若超过200℃,则有可能生物质燃料起火。需要说明的是,例如对于木质系粒料的生物质燃料的含水率,在制造时为了防止发酵等而进行干燥,约为15w%以下。
生物质燃料粉碎模式时的一次空气供给量A1如图3所示那样通过试运转时的静态特性试验来决定。具体而言,由锅炉200的燃烧器220所需的微粉生物质燃料的粒径来决定。微粉生物质燃料的目标粒径d1例如考虑以下的条件来决定。若由于燃烧器220的燃烧性使微粉生物质燃料的粒径变大,则有时在燃烧器220中未燃尽而未燃部分增加。另一方面,为了提高微粉生物质燃料的燃烧性而减小微粉生物质燃料的粒径,例如需要增加辊13与旋转台12之间的对生物质燃料的按压力等,粉碎所需的旋转台12的旋转动力增加而效率降低。因此,微粉生物质燃料的目标粒径d1例如被设定为0.6mm至1mm左右。
在图3中,横轴表示一次空气供给量A1,纵轴表示从研磨机10朝向燃烧器220搬运的微粉生物质燃料的粒径。
如图3所示,目标粒径d1由燃烧器220的燃烧性和粉碎所需的旋转台12的旋转动力等决定。另外,对于被搬运的微粉生物质燃料的粒径,随着使一次空气供给量A1增大而搬运力增大,因此被搬运的粒径增大。另一方面,随着使一次空气供给量A1减少而搬运力减少,因此被搬运的粒径减少。因此,通过增减一次空气供给量A1,能够得到与目标粒径d1对应地搬运的一次空气供给量A1。
在试运转时的静态特性试验中,如图4所示,对A/F(一次空气供给量/燃料供给量)也进行研究。
图4示出了A/F与燃料供给量F的关系。在该图中,实线表示生物质燃料粉碎模式,单点划线表示煤粉碎模式。
如该图所示,在煤粉碎模式时及生物质燃料粉碎模式时中的任一情况下,均随着燃料供给量F增加,A/F减少。但是,如图2所示,生物质燃料粉碎模式时的一次空气供给量A比煤粉碎模式时多,因此以相同的燃料供给量F进行比较时,生物质燃料粉碎模式时的A/F比煤粉碎模式时大。
当A/F变大时,在燃烧器220中空气过剩,有可能无法维持稳定的燃烧。因此,以成为稀薄燃烧的锅炉200的最低负载运转时的燃料供给量F(=0.4)时的A/F不超过上限值的方式,设定生物质燃料粉碎模式的一次空气供给量A1。燃料供给量F(=0.4)时的A/F的上限值由燃烧器220的燃烧性决定,例如为2以上且5以下。另外,一次空气供给量A1设定为即使在过载运转时生物质燃料的供给量为最大时也不会使粉碎后的生物质燃料滞留在研磨机10内,而能够从研磨机10搬出微粉生物质燃料并向燃烧器220搬运的流量。例如,如图2所示,在煤粉碎模式时的额定运转时以下的生物质燃料粉碎模式的一次空气供给量A1设定为比煤粉碎模式的一次空气供给量A2多,在煤粉碎模式时的过载运转时,生物质燃料粉碎模式的一次空气供给量A1设定为与煤粉碎模式的一次空气供给量A2相同程度。
[旋转式分级机16的转速的控制]
接着,对旋转式分级机16的转速的控制进行说明。旋转式分级机16的转速的控制由控制部50进行。控制部50在研磨机10的运用时,对煤粉碎模式和生物质燃料粉碎模式进行切换并控制。
旋转式分级机16的转速的控制是在通过上述的一次空气供给量A的控制进行了第一次调整之后,进行第二次调整的控制。将一次空气供给量A的控制设为优先于旋转式分级机16的转速控制,是因为一次空气供给量A直接影响锅炉200的燃烧器220的燃烧性能。
<煤粉碎模式>
图5示出了煤粉碎模式下的旋转式分级机16的转速控制。横轴表示燃料(煤)供给量F,纵轴表示旋转式分级机16的转速。
在横轴上,将1.0作为锅炉200的额定运转时而将燃料供给量F标准化。而且,作为一例,将锅炉200的最低负载运转时的燃料供给量F设为0.4,将锅炉200的过载运转的燃料供给量F设为1.25。因此,锅炉200的运转范围为0.4以上且1.25以下。需要说明的是,锅炉200的最低负载运转时和过载运转时的数值只不过为例示,可根据锅炉200进行各种设定。
在纵轴上,将后述的生物质燃料粉碎模式下的锅炉200的最低负载运转时的旋转式分级机16的转速设为1.0而标准化。
煤粉碎模式下的旋转式分级机16的转速设定为能够供给粒度小的微粉煤,以促进微粉和粗粉的分级而确保燃烧器220的燃烧性。因此,煤粉碎模式下的旋转式分级机16的转速被设定为高于生物质燃料粉碎模式下的旋转式分级机16的转速(1.0)。在燃料供给量F比作为最低负载运转时的0.4小时,使旋转式分级机16的转速为5.0左右,随着增大到作为最低负载运转时的0.4,使转速上升到8.0。使旋转式分级机16的转速从这样低负载侧增加到最低负载的理由如下。
即,在比最低负载运转小的负载运转的情况下,若使用与比最低负载运转时大的负载运转时的旋转式分级机16的转速(8.0)相同的转速粉碎煤,则被粉碎成能够通过旋转式分级机16的研磨机10内的煤变得过细,煤所包含的碳发挥个体润滑剂的作用,摩擦力降低,这是因为有可能辊13相对于旋转台12滑动而产生振动等无法进行所期望的粉碎。因此,在煤粉碎模式时,在比最低负载运转小的情况下降低旋转式分级机16的转速,在本实施方式中,使转速为5.0左右。
在燃料供给量F从0.4到超过作为额定运转的1.0的1.1左右的范围内,旋转式分级机16的转速以8.0大致恒定。
另外,如图2所示,当燃料供给量F增大时,通过增加一次空气供给量A2,粉碎后的煤的搬运性变高,因此向燃烧器220供给的微粉煤燃料成为规定粒径(能够分级),在燃料供给量F从0.4到超过作为额定运转的1.0的1.1的范围内,与一次空气供给量A2的增加相应地,使旋转式分级机16的转速一点一点地增加,也可以抑制向燃烧器220供给的微粉煤燃料中的粗粉的增加。
使燃料供给量F的上限为超过额定运转的1.1,但也可以是作为额定运转的1.0,可根据运用适当设定。
对于旋转式分级机16的转速,在试运转时的静态特性试验中,根据从研磨机10出口向燃烧器220供给的微粉煤的粒径和微粉煤流量,通过选定能够在锅炉200的燃烧器220中得到稳定的燃烧性的适当的转速来决定。旋转式分级机16的转速例如为90rpm以上且180rpm以下。需要说明的是,也可以进行根据燃料供给量F的增加使旋转式分级机16的转速逐渐增加的控制。
在燃料供给量F从超过额定运转的1.1到1.25为止的过载运转时,不是如虚线所示的一定转速,而是如实线所示,旋转式分级机16的转速根据燃料供给量F的增大而减少。这是因为,当燃料供给量F增加时,研磨机10的旋转台12的旋转动力增大,不超过研磨机10的动力规格限制。即,当燃料供给量F增加时,由旋转式分级机16分级的粗粒燃料的量增加,粗粒燃料向旋转台12的落下量增加。于是,旋转台12的动力增大,接近进行研磨机10的运用管理的动力限制,因此,降低旋转式分级机16的转速。由此,粗粒燃料也通过旋转式分级机16向下游侧的燃烧器220搬运,抑制粗粒燃料向旋转台12的落下量的增加。另一方面,由于超过能够维持燃烧器220的燃烧性的粗粒燃料的容许水平,因此燃烧性降低。通过在燃烧器220中粗粒燃料增加而进行燃烧,有时燃烧器220中的燃烧性稍微降低,但由于燃料供给量F从超过额定运转的1.1至1.25为止的过载运转时的频率较少且为短时间,因此几乎不影响发电设备1,能够优先地管理研磨机10的动力限制。
<生物质燃料粉碎模式>
图6示出了生物质燃料粉碎模式下的旋转式分级机16的转速控制。横轴和纵轴与图5相同。
如图6所示,在生物质燃料粉碎模式下,旋转式分级机16的转速在燃料供给量F从作为最低负载的0.4到作为过载的1.25的范围内,以1.0大致恒定。这是因为,粉碎后的生物质燃料与来自煤的微粉煤燃料相比粒径大,难以通过旋转式分级机16的叶片16a之间。因此,将旋转式分级机16的转速设定得较小。另外,由于比重小,因此在气流的停滞区域堆积的燃料即使通过旋转式分级机16施加离心力,离心力也小,无法从旋转式分级机16去除、排出,因此容易滞留并蓄积于旋转式分级机内,难以从研磨机10通过旋转式分级机16而从出口19排出。因此,在随着锅炉200的负载运转增大而使生物质燃料的投入量增大的情况下,若增大旋转式分级机16的转速而促进粗粒的分级,则从旋转式分级机16向锅炉200侧供给的微粉生物质燃料的供给量不会与负载相应地增大,反而有可能在研磨机10内部被旋转式分级机16打落的粗粒生物质燃料的密度增加,仅研磨机10的负载上升。另外,生物质燃料粉碎模式下的旋转式分级机16的转速小,因此旋转式分级机16的转速的控制所需的单位从0.1rpm变小至1rpm等级,难以进行实质的控制。因此,即使锅炉200的负载增大,一边以大致一定的转速运用旋转式分级机16,一边供给与锅炉200的负载的增大相应的微粉生物质燃料。
图6中,在纵轴上,生物质燃料粉碎模式下的锅炉200的最低负载运转时的旋转式分级机16的转速被选定为最少的转速,因此将最低负载运转时的旋转式分级机16的转速设为1.0而标准化。
在此,大致恒定例如是指相对于与锅炉200的负载的增加减少对应的燃料供给量F的增加减少的变化的前后,只要在旋转式分级机16的转速的增加减少的变化量的比例为±10%以下的范围内即可。根据转速的控制精度,成为大致恒定的转速也可以在从最低负载运转时的旋转式分级机16的转速±1rpm的范围内。即,生物质燃料粉碎模式下的旋转式分级机16的转速在±1rpm的范围内大致恒定,中央值例如为10rpm以上且30rpm以下。另外,生物质燃料粉碎模式时的旋转式分级机16的转速小于煤粉碎模式时的转速。这是因为,粉碎后的生物质燃料与粉碎煤的情况相比粒径大,难以通过旋转式分级机16的叶片16a之间。另外,粉碎后的生物质燃料比粉碎后的煤轻,因此粉碎后的生物质燃料对因旋转式分级机16的叶片16a的旋转而产生的粉碎后的生物质燃料的离心力较小。因此,由一次空气的气流产生的向心力的作用变大,包含粉碎后的生物质燃料的粗粉在内的微粉通过叶片16a之间,容易进入旋转式分级机16内。此时,若在旋转式分级机16内存在一次空气的气流的停滞,则包含粉碎后的生物质燃料的粗粉在内的微粉滞留,但作用于粉碎后的包含生物质燃料的粗粉在内的微粉的离心力较小,因此蓄积在旋转式分级机16内而难以被排出,难以从研磨机10内部通过旋转式分级机16并从出口19向燃烧器220供给。因此,使旋转式分级机16的转速变小,以不妨碍一次空气的流动的方式,消除一次空气的气流的停滞,促进基于一次空气的搬运。
在生物质燃料粉碎模式下,与煤粉碎模式(参照图5)不同,在负载比最低负载小的情况下,不降低旋转式分级机16的转速而使用大致相同的转速。这是因为,在生物质燃料的情况下,不会像煤那样被过细地粉碎,而是如煤那样辊13相对于旋转台12滑动的可能性小。
图7示出了决定生物质燃料粉碎模式下的旋转式分级机16的恒定的转速的考虑方法。在该图中,横轴表示旋转式分级机16的转速,纵轴表示通过旋转式分级机16而被搬运的微粉燃料的粒径。
旋转式分级机16的转速由锅炉200的燃烧器220所需的微粉生物质燃料的目标粒径决定。关于微粉生物质燃料的目标粒径,若出于燃烧器220的燃烧性使微粉生物质燃料的粒径变大,则在燃烧器220中未燃尽而未燃部分增加,若所述粒径变小,则研磨机10的压差、消耗动力增大,因此考虑这些而决定。若决定微粉燃料的目标粒径(1.0),则以满足该目标粒径的方式调整旋转式分级机16的转速。具体而言,如图7所示,若增加旋转式分级机16的转速,则与一次空气一起向后工序搬运的微粉生物质燃料的粒径变小,若减小旋转式分级机16的转速,则与一次空气一起向后工序搬运的微粉生物质燃料的粒径变大,使用这样的特性,将旋转式分级机16的转速决定为适当值(1.0)。在本实施方式中,例如微粉生物质燃料的目标粒径被设定为例如0.6mm至1mm左右。
根据本实施方式,起到以下的作用效果。
粉碎后的生物质燃料与来自煤的微粉燃料即微粉煤燃料相比粒径大,难以通过旋转式分级机16的叶片16a之间。另外,比重小且为轻量,因此在暂时进入旋转式分级机16内而搬运气体的气流滞留的区域中,由于对粉碎后的生物质燃料的离心力小,因此难以蓄积并排出。因此,难以通过旋转式分级机16向下游的燃烧器220搬运并供给。因此,即使锅炉200为低负载,为了使粉碎后的生物质燃料确保所期望的搬运力,需要规定值以上的一次空气供给量A1。另一方面,在粉碎后得到由旋转式分级机16分级的微粉生物质燃料时,生物质燃料在作为燃料的制造过程中伴随干燥,因此与微粉煤燃料相比含水率低,因此利用一次空气进行干燥的必要性较少。因此,即使锅炉200为高负载,也不需要为了使燃料中的水分干燥而增加一次空气供给量A1。因此,在锅炉200的运转范围内,将一次空气供给量A1控制为大致恒定。由此,能够维持在锅炉200的运转范围内被粉碎的生物质燃料的搬运力,并且能够简便地控制一次空气供给量A1。
在锅炉200的燃烧器220中存在为了得到所期望的燃烧性而能够容许的微粉生物质燃料的粒径。例如,若粒径比规定值大,则不能使微粉生物质燃料在锅炉200内完全燃烧而产生未燃部分。因此,如图3所示,根据燃烧器220所需的微粉生物质燃料的粒径来决定一次空气供给量A1的目标值。由此,能够以燃烧器220的燃烧性能为基础,容易地决定能够使微粉生物质燃料在锅炉200内良好地燃烧的一次空气供给量A1的目标值。
在将煤粉碎而制成微粉煤时使用煤用的一次空气供给量A2,将生物质燃料粉碎而制成微粉生物质燃料时使用生物质燃料用的一次空气供给量A1。由此,能够提供可切换使用煤和生物质燃料的固体燃料粉碎装置100。
生物质燃料与煤相比含水率小,因此不需要为了干燥而提高一次空气的温度。因此,在生物质燃料粉碎模式时,与煤粉碎模式时相比降低一次空气温度来进行运用。由此,能够减少加热一次空气的能量,并且能够降低对研磨机10内的生物质燃料的点火的风险。
即使在锅炉200的低负载时,为了得到在研磨机10内粉碎的生物质燃料的搬运力,生物质燃料也需要规定值以上的一次空气供给量A1。因此,在锅炉200的最低负载时,使用于生物质燃料粉碎模式时的一次空气供给量A1比用于煤粉碎模式时的一次空气供给量A2多。由此,可抑制比重小且轻量的粉碎后的生物质燃料在旋转式分级机16的内部等的一次空气的气流滞留的区域等蓄积而不被排出,从而更可靠地供给到下游的燃烧器220。
Claims (8)
1.一种固体燃料粉碎装置,其中,
所述固体燃料粉碎装置具备:
旋转台;
粉碎辊,在该粉碎辊与所述旋转台之间将生物质燃料粉碎;
旋转式分级机,其对由所述粉碎辊粉碎所述生物质燃料而得到的粉碎后的生物质燃料进行分级,以筛选微粉生物质燃料;
搬运气体供给部,其供给从所述旋转台侧朝向所述旋转式分级机的搬运气体;以及
控制部,其对从所述搬运气体供给部供给的搬运气体供给量进行控制,
所述控制部在被从所述旋转式分级机供给分级后的所述微粉生物质燃料的锅炉的运转范围内将所述搬运气体供给量控制为大致恒定。
2.根据权利要求1所述的固体燃料粉碎装置,其中,
所述控制部以使所述搬运气体供给量的增减量相对于所述锅炉的负载的增减量的比例为±10%以下的方式将所述搬运气体供给量控制为大致恒定。
3.根据权利要求1或2所述的固体燃料粉碎装置,其中,
由所述控制部控制的所述搬运气体供给量的目标值由所述锅炉的燃烧装置所需的所述微粉生物质燃料的粒径决定。
4.根据权利要求1或2所述的固体燃料粉碎装置,其中,
所述固体燃料粉碎装置除了具有粉碎所述生物质燃料以供给所述微粉生物质燃料的生物质燃料粉碎模式之外,还具有粉碎煤以供给微粉煤的煤粉碎模式,
所述控制部对用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体供给量和用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体供给量进行切换。
5.根据权利要求4所述的固体燃料粉碎装置,其中,
所述控制部使用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体的温度比用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体的温度低。
6.根据权利要求4所述的固体燃料粉碎装置,其中,
所述控制部在所述锅炉的最低负载运转时,使用于所述生物质燃料粉碎模式时的所述搬运气体供给量比用于所述煤粉碎模式时的所述搬运气体供给量多。
7.一种发电设备,其中,
所述发电设备具备:
权利要求1至6中任一项所述的固体燃料粉碎装置;
所述锅炉,其利用所述燃烧装置对由所述固体燃料粉碎装置粉碎了的固体燃料进行燃烧而生成蒸汽;以及
发电部,其使用由所述锅炉生成的所述蒸汽进行发电。
8.一种固体燃料粉碎方法,其是使用了如下机构的固体燃料粉碎方法:
旋转台;
粉碎辊,在该粉碎辊与所述旋转台之间将作为固体燃料的生物质燃料粉碎;
旋转式分级机,其对由所述粉碎辊粉碎所述生物质燃料而得到的粉碎后的生物质燃料进行分级,以筛选微粉生物质燃料;以及
搬运气体供给部,其供给从所述旋转台侧朝向所述旋转式分级机的搬运气体,
在所述固体燃料粉碎方法中,
在被从所述旋转式分级机供给所述微粉生物质燃料的锅炉的运转范围内将搬运气体供给量控制为大致恒定。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-023850 | 2019-02-13 | ||
JP2019023850A JP7341669B2 (ja) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | 固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111558433A true CN111558433A (zh) | 2020-08-21 |
Family
ID=72070354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010087619.6A Pending CN111558433A (zh) | 2019-02-13 | 2020-02-11 | 固体燃料粉碎装置及方法、具备其的发电设备 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7341669B2 (zh) |
KR (2) | KR20200099079A (zh) |
CN (1) | CN111558433A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114534861A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-27 | 中印恒盛(北京)贸易有限公司 | 一种生物质原料的精细研磨及破碎装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103537339A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-01-29 | 章礼道 | 智能中速磨煤机 |
CN103596692A (zh) * | 2011-09-30 | 2014-02-19 | 三菱重工业株式会社 | 生物质粉碎装置及生物质/煤混烧系统 |
CN103608127A (zh) * | 2010-07-16 | 2014-02-26 | 萨维工程有限公司 | 粉碎机分选器 |
JP2015025582A (ja) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | バブコック日立株式会社 | 固体燃料燃焼装置 |
CN107002995A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-08-01 | 三菱日立电力系统株式会社 | 固体燃料粉碎装置及其控制方法 |
JP6218448B2 (ja) * | 2013-06-17 | 2017-10-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 竪型粉砕分級装置 |
JP2018039009A (ja) * | 2017-10-06 | 2018-03-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 石炭粉砕装置及びその制御装置及び制御方法、並びに石炭焚き火力発電プラント |
CN108602094A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 三菱日立电力系统株式会社 | 分级机、粉碎分级装置以及粉煤燃烧锅炉 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000130739A (ja) | 1998-10-21 | 2000-05-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 微粉炭ミルの一次空気流量制御装置 |
JP2000140680A (ja) | 1998-11-13 | 2000-05-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 微粉炭ミルの一次空気流量制御装置 |
JP2010242999A (ja) | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Babcock Hitachi Kk | 木質バイオマス直接粉砕燃焼方法と装置とボイラシステム |
JP2012083016A (ja) | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バイオマス粉砕装置及びバイオマス・石炭混焼システム |
JP5917156B2 (ja) | 2012-01-12 | 2016-05-11 | 株式会社モリタホールディングス | 爆発抑制装置 |
JP6570273B2 (ja) | 2015-03-11 | 2019-09-04 | 株式会社栗本鐵工所 | 分級機能付粉砕装置 |
-
2019
- 2019-02-13 JP JP2019023850A patent/JP7341669B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-31 KR KR1020200011637A patent/KR20200099079A/ko active Application Filing
- 2020-02-11 CN CN202010087619.6A patent/CN111558433A/zh active Pending
-
2022
- 2022-07-14 KR KR1020220086664A patent/KR102533816B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103608127A (zh) * | 2010-07-16 | 2014-02-26 | 萨维工程有限公司 | 粉碎机分选器 |
CN103596692A (zh) * | 2011-09-30 | 2014-02-19 | 三菱重工业株式会社 | 生物质粉碎装置及生物质/煤混烧系统 |
JP6218448B2 (ja) * | 2013-06-17 | 2017-10-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 竪型粉砕分級装置 |
JP2015025582A (ja) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | バブコック日立株式会社 | 固体燃料燃焼装置 |
CN103537339A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-01-29 | 章礼道 | 智能中速磨煤机 |
CN107002995A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-08-01 | 三菱日立电力系统株式会社 | 固体燃料粉碎装置及其控制方法 |
CN108602094A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 三菱日立电力系统株式会社 | 分级机、粉碎分级装置以及粉煤燃烧锅炉 |
JP2018039009A (ja) * | 2017-10-06 | 2018-03-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 石炭粉砕装置及びその制御装置及び制御方法、並びに石炭焚き火力発電プラント |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
贝凯: "《磷矿和磷酸 湿法磷酸的原料、工艺和经济》", 31 December 1988 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114534861A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-27 | 中印恒盛(北京)贸易有限公司 | 一种生物质原料的精细研磨及破碎装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7341669B2 (ja) | 2023-09-11 |
KR102533816B1 (ko) | 2023-05-17 |
KR20220103684A (ko) | 2022-07-22 |
JP2020133930A (ja) | 2020-08-31 |
KR20200099079A (ko) | 2020-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6180218B2 (ja) | 固体燃料燃焼装置 | |
JP5594941B2 (ja) | バイオマス粉砕装置、及び該装置の制御方法 | |
JP7325948B2 (ja) | 微粉炭機の微粉炭乾燥システム及びその微粉炭乾燥方法並びに微粉炭乾燥プログラム、微粉炭機、ガス化複合発電設備 | |
CN111482242B (zh) | 固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备、以及其控制方法 | |
JP5566867B2 (ja) | バイオマス・石炭混焼システムおよびバイオマス・石炭混焼方法 | |
JP2019086181A (ja) | 固体燃料供給装置及び燃焼設備並びに固体燃料供給装置の運転方法 | |
JP2008080206A (ja) | 石炭−バイオマス混合粉砕装置及びそれを装備したボイラ装置 | |
KR102533816B1 (ko) | 고체 연료 분쇄 장치 및 이것을 구비한 발전 플랜트 및 고체 연료 분쇄 방법 | |
CN112387368B (zh) | 固体燃料粉碎装置及其控制方法以及发电设备 | |
KR102588781B1 (ko) | 고체연료 분쇄 장치 및 이를 구비한 발전 플랜트 및 고체연료 분쇄 방법 | |
CN111482243B (zh) | 固体燃料粉碎装置、具备其的发电设备、以及其控制方法 | |
WO2022080218A1 (ja) | 固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法 | |
WO2020045276A1 (ja) | 固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕方法 | |
JP2021067408A (ja) | 安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラム | |
CN212092538U (zh) | 粉碎机及具备该粉碎机的固体燃料粉碎装置以及锅炉系统 | |
WO2022045345A1 (ja) | 装置、発電プラント、装置の制御方法、プログラム、発電プラントシステム、及び発電プラントシステムの制御方法 | |
JP2022041973A (ja) | 装置、発電プラント、装置の制御方法、プログラム、発電プラントシステム、及び発電プラントシステムの制御方法 | |
JP2023107454A (ja) | 固体燃料粉砕装置および固体燃料粉砕装置の制御方法 | |
JP2022130856A (ja) | ロータリバルブ及び発電プラント並びにロータリバルブの運転方法 | |
JP2721375B2 (ja) | 粉砕機 | |
Basu et al. | Coal Preparation Systems for Boilers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: Kanagawa Prefecture, Japan Applicant after: Mitsubishi Power Co.,Ltd. Address before: Kanagawa Prefecture, Japan Applicant before: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd. |
|
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220713 Address after: Tokyo Applicant after: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd. Address before: Kanagawa County, Japan Applicant before: Mitsubishi Power Co.,Ltd. |