JP2005291536A - Crushing method and device of biomass fuel, and combustion method and equipment of biomass fuel - Google Patents
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本発明はバイオマス燃料の粉砕方法と装置及び該バイオマス燃料を低NOxかつ高効率で燃焼させ、CO2排出削減を実現する燃焼方法と装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for pulverizing biomass fuel, and a combustion method and apparatus that realizes CO 2 emission reduction by burning the biomass fuel with low NOx and high efficiency.
本発明でいうバイオマス燃料とは化石燃料以外の植物系燃料であり、その種類を特定のものに限定するものではないが、特に森林や生活リサイクルとして出てくる全ての廃材や汚泥、さらにその二次加工製品等を含む燃料となりうる発熱量を有する植物系燃料をいうものとする。 Biomass fuel as used in the present invention is a plant-based fuel other than fossil fuels, and the type thereof is not limited to a specific one. It shall mean a plant-based fuel having a calorific value that can be a fuel containing a next processed product.
近年、化石燃料を主燃料として燃焼するボイラでのCO2排出削減策の1つとして木質系バイオマスの混焼技術が注目されている。
特に欧州、北米では木質系バイオマス燃料を既設の石炭微粉砕機に石炭と共に混合して投入して混合粉砕した後、微粉炭と共に石炭焚きボイラ火炉内に供給して燃焼することが多く行われている。木質系バイオマス燃料としてはボイラの立地場所に運搬される以前に、予め微粉砕されて、いわゆるペレット化されたものや、50mmアンダー程度に粉砕された木質チップ状のものが流通している。その他の混焼の例としては、木質系バイオマス燃料を専用の粉砕機で微粉砕した後、微粉炭の搬送ラインに供給することにより混合して火炉内で混焼する技術も多く行われている。近年、特に石炭焚きボイラでのCO2排出削減策の1つとして木質系バイオマス燃料の混焼技術が着目されている。
Particularly in Europe and North America, woody biomass fuel is often mixed with coal in an existing coal pulverizer, mixed and pulverized, and then supplied together with pulverized coal into a coal-fired boiler furnace for combustion. Yes. As woody biomass fuel, what has been pulverized in advance before being transported to the location of the boiler, so-called pelletized, and wood chips that have been pulverized to about 50 mm or less are in circulation. As another example of co-firing, many techniques have been performed in which woody biomass fuel is finely pulverized by a dedicated pulverizer and then mixed into a pulverized coal conveyance line and mixed in a furnace. In recent years, wood biomass fuel co-firing technology has attracted attention as one of the measures for reducing CO 2 emissions particularly in coal-fired boilers.
前記したように木質系バイオマス燃料をペレット化する場合、微粉砕してペレット製造する過程での粉砕動力は非常に大きい。通常の火力発電所の石炭焚きボイラで使用される石炭に要する粉砕動力と比較すると、同じ粒度を得るために10倍以上の動力が必要であることが知られている。例えば石炭では、ローラミルを粉砕機として使用した場合、10〜20kWh/tであるのに対して、バイオマス燃料をインパクトミル(バイオマス燃料の粉砕に最も多く使用されている)を粉砕機として使用した場合、通常100〜200kwh/tとなる。ただしバイオマス燃料は同じ粒径であれば石炭よりも燃えやすいため粉砕粒径を粗くできる。すなわちバイオマス燃料の粉砕では燃焼可能な限界まで粉砕粒径を粗くするのが運用上好ましい。 As described above, when pelletizing woody biomass fuel, the pulverization power in the process of pulverizing and producing pellets is very large. It is known that 10 times or more power is required to obtain the same particle size as compared with the pulverization power required for coal used in a coal-fired boiler of a normal thermal power plant. For example, in coal, when a roller mill is used as a pulverizer, it is 10 to 20 kWh / t, whereas when biomass fuel is used as an impact mill (used most for pulverizing biomass fuel) as a pulverizer Usually, it is 100 to 200 kwh / t. However, since the biomass fuel is easier to burn than coal if it has the same particle size, the pulverized particle size can be coarsened. That is, in the pulverization of biomass fuel, it is preferable in terms of operation that the pulverized particle size is coarsened to a combustible limit.
次に木質系バイオマス燃料の供給事情に関する問題点がある。それは木質系バイオマス燃料の供給量は、間伐材や製材廃材などの排出条件に依存しており、季節性が高く、バイオマスチップとして安定供給を受けることが難しいことである。 Next, there is a problem concerning the supply situation of woody biomass fuel. That is, the supply amount of woody biomass fuel depends on the discharge conditions such as thinned timber and sawmill waste, and is highly seasonal and difficult to receive a stable supply as biomass chips.
本発明の課題は、木質系バイオマス燃料を季節変動なく、安定的に供給できるバイオマス燃料の粉砕方法と装置及び得られたバイオマス燃料を用いて燃焼に利用する方法と装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method and apparatus for pulverizing biomass fuel that can stably supply woody biomass fuel without seasonal variation, and a method and apparatus for use in combustion using the obtained biomass fuel.
本発明では上記課題は次の解決手段で解決される。
請求項1記載の発明は、木質系バイオマス燃料をチップの状態から少なくとも2段以上に粉砕して3mm以下の粒度にすると共に、最終段の粉砕前に木質系のペレットを混合するバイオマス燃料の粉砕方法である。
In the present invention, the above problem is solved by the following means.
According to the first aspect of the present invention, the woody biomass fuel is pulverized into at least two stages or more from the chip state to a particle size of 3 mm or less, and the woody fuel is mixed with the woody pellets before the final stage of pulverization Is the method.
請求項2記載の発明は、木質系バイオマス燃料をチップ状態から少なくとも2段以上に粉砕する2以上の粉砕機と、最終段の前段の粉砕機に木質系ペレットを供給する手段と、前記木質系ペレットに木質系チップ、製材廃材、間伐材の少なくとも一つを混合する手段を設けたバイオマス燃料の粉砕装置である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1記載のバイオマス燃料の粉砕方法で得られたバイオマス燃料を副燃料とし、石炭を主燃料として燃焼用空気と共に火炉内に供給して燃焼させるバイオマス燃料の燃焼方法である。
The invention according to
請求項4記載の発明は、石炭を主燃料として火炉に供給する手段と、請求項2記載のバイオマス燃料の粉砕方法で得られたバイオマス燃料を副燃料として火炉に供給する手段とを備えたバイオマス燃料の燃焼装置である。
The invention according to
請求項5記載の発明は、火炉が蒸気を発生させるボイラ火炉である請求項4記載のバイオマス燃料の燃焼装置である。
The invention according to
請求項1、2記載の発明によれば、木質系バイオマス燃料の粉砕動力の低減を図るために木質系チップとは別に粉砕性に優れた木質系ペレットを使用したので、バイオマス燃料の入手量に季節変動などがあっても安定的に木質系バイオマス燃料を得ることができる。 According to the first and second aspects of the present invention, wood pellets having excellent pulverization properties are used separately from the wood chips in order to reduce the grinding power of the wood biomass fuel. Woody biomass fuel can be obtained stably even if there are seasonal fluctuations.
請求項3、4記載の発明によれば、粉砕されたバイオマス燃料を副燃料とし、石炭を主燃料として火炉の燃焼に利用できるので、安定的に木質系バイオマス燃料を用いた燃焼が可能になると同時に炉内脱硝効果を高め、高効率、安全且つCO2排出削減(地球温暖化防止)に寄与することが可能となる。 According to the third and fourth aspects of the invention, since the pulverized biomass fuel can be used as a secondary fuel and coal can be used as a main fuel for combustion in a furnace, when combustion using a woody biomass fuel becomes possible stably At the same time, the in-furnace denitration effect can be enhanced, contributing to high efficiency, safety and CO 2 emission reduction (preventing global warming).
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
本実施例では、まず粉砕動力の低減を図るために木質系チップとは別に粉砕性に優れた木質系ペレットを使用することに着目している。このためには季節変動などの不安定要素に対応するために、発電所構内にペレットを一次貯蔵する手段を設けることや、前記ペレットの長期の貯蔵に対してサイロ等により温度及び湿度を管理した安全な貯蔵手段が必要となる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, first, attention is paid to the use of wood pellets excellent in grindability in addition to the wood chips in order to reduce the grinding power. For this purpose, in order to cope with unstable factors such as seasonal fluctuations, the temperature and humidity were controlled by silos etc. for the long-term storage of the pellets by providing means for primary storage of pellets in the power plant premises. A safe storage means is required.
本発明の石炭焚きボイラの副燃料として使用するバイオマス燃料の粉砕技術を図1に示す。
木質系バイオマス燃料は、外部から発電所構内に陸送またはバイオマスタンカーによって海運されて、燃料ヤードなどのバイオマス貯蔵所1に一次貯蔵される。安全に長期的に貯蔵するには屋内貯蔵が望ましい。次いで間伐材として丸太または枝葉で受け入れる場合にはタブグラインダー2等のチップ化装置により50mmアンダー程度の木材チップに破砕する。なお、図1においてバイオマス燃料をチップの状態で受け入れた場合にはタブグラインダー2はバイパスすることが可能である。
FIG. 1 shows a pulverization technique for biomass fuel used as an auxiliary fuel for a coal fired boiler according to the present invention.
The woody biomass fuel is transported from the outside to the power plant yard by land transportation or by a biomass tanker, and is primarily stored in the
次に、バルク中には間伐されて運ばれてくる段階で釘等の金属片が混在していることが多いため、磁選機3を用いて異材を除去する。ただしバルクの状態でも内部に残存したものが多く存在するため、磁選機3は粉砕工程の要所ごとに複数設置することが望ましい。図1では後工程のハンマーミル6の上流側にも設けている。
Next, since metal pieces such as nails are often mixed in the bulk at the stage of being thinned and carried, foreign materials are removed using the
チップ状のバイオマス燃料はホッパ付の定量供給フィーダ4に送られて一次貯蔵され、燃焼に使用される場合にはコンベア5を介して一定量のバイオマス燃料チップを粉砕機であるハンマーミル6に供給する。ハンマーミル6は衝撃式の粉砕機であり、受け入れた50mmアンダーのチップを20mm〜10mmアンダーまで粗粉砕することができる。さらに、同じ衝撃式の粉砕機で微粉砕に適したインパクトミル7を用いて目的粒度(3mmアンダー)まで微粉砕した後、気流搬送で図示していないボイラ火炉に面したバーナに供給し、火炉内で石炭と混焼される。図1ではインパクトミル7から一旦バグフィルタ8を介して捕集後、気流搬送でバーナに供給している。
Chip-shaped biomass fuel is sent to a fixed-
一方、ペレット状のバイオマス燃料はペレットサイロ9に貯蔵されており、必要な量をコンベア5によりハンマーミル6出口に供給し前記ハンマーミル6により20mm〜10mmアンダーまで粗粉砕されたチップと合流してフィーダにより一定量がインパクトミル7に供給される。
On the other hand, the pellet-shaped biomass fuel is stored in the
図7は、図1に示す構成の場合のペレット状のバイオマス燃料をチップに混合した混合比と粉砕動力原単位との関係を示すグラフである。図7はインパクトミル7により最終的に粉砕された製品粒度を3mmアンダーに固定した場合の特性値であり、ペレット混合比率100%の場合、すなわちペレットのみを粉砕した場合には、ペレット混合比0%、すなわちチップのみ粉砕した場合に比べて約10倍の処理能力であることが分かる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of the pellet-shaped biomass fuel mixed in the chip and the pulverization power unit in the case of the configuration shown in FIG. FIG. 7 is a characteristic value when the particle size of the product finally crushed by the
図2は、図1の系統に比べて、バイオマス燃料の微粉をバグフィルタ8を介さないで、直接ボイラへ供給する簡易システムを示す。図3はペレットサイロ9に貯蔵されているペレットをハンマーミル6の後流ではなく、前流側の定量供給機4に投入する場合であり、この場合には定量供給フィーダ4にペレットとチップを混入するため図1のようなペレットサイロ9からのペレットの定量送給が省略できる利点がある。
FIG. 2 shows a simple system for supplying biomass fuel fine powder directly to the boiler without passing through the
図4は図3のバグフィルタ8を除外した簡易システムである。図5は図1のシステムで、チップの供給を停止してペレットのみの供給を実施した場合を示している。図5の斜線部は稼動装置範囲である。この場合の特徴は、粉砕動力が低い粉砕システムを使用することで、バイオマス供給量をチップのみを供給した場合の約10倍とすることができることから、バイオマス混焼率の増大に容易に対応できるシステムが可能となる。混焼率の増大が要求される場合として、例えばボイラ出口でのさらなるNOx低減が要求される場合や、未燃分対策が必要な石炭燃料を主燃料として燃焼する場合に通常の石炭燃焼のみではNOx値の低減を犠牲にしなければならない場合など、バイオマス燃料の混焼率を増加することで炉内脱硝効果を増大でき更なる低NOx燃焼やNOx値を犠牲にせずとも未燃分の増大を防止できるなどの利点が考えられる。図6は、図5のバグフィルタを除外したシステムである。
FIG. 4 is a simplified system excluding the
本発明は、入手量に季節変動などがあっても安定的に木質系バイオマス燃料を得ることができ、また、得られた木質系バイオマス燃料を用いて脱硝効果の高いCO2排出削減(地球温暖化防止)に寄与する燃焼装置に利用可能である。 The present invention can stably obtain a woody biomass fuel even if there is a seasonal variation in the amount obtained, and also uses the obtained woody biomass fuel to reduce CO 2 emissions with a high denitration effect (global warming). It can be used for a combustion apparatus that contributes to prevention of conversion.
1 バイオマス貯蔵所 2 タブグラインダー
3 磁選機 4 定量供給フィーダ
5 コンベア 6 ハンマーミル
7 インパクトミル 8 バグフィルタ
9 ペレットサイロ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
最終段の前段の粉砕機に木質系ペレットを供給する手段と、前記木質系ペレットに木質系チップ、製材廃材、間伐材の少なくとも一つを混合する手段を設けたことを特徴とするバイオマス燃料の粉砕装置。 Two or more pulverizers for pulverizing the woody biomass fuel into at least two stages from the chip state;
A means for supplying wood pellets to a pulverizer before the final stage, and means for mixing at least one of wood chips, sawn wood waste, and thinned wood into the wood pellets are provided. Crushing equipment.
請求項2記載のバイオマス燃料の粉砕方法で得られたバイオマス燃料を副燃料として火炉に供給する手段と、
を備えたことを特徴とするバイオマス燃料の燃焼装置。 Means for supplying coal as the main fuel to the furnace;
Means for supplying biomass fuel obtained by the method for pulverizing biomass fuel according to claim 2 to a furnace as a secondary fuel;
A biomass fuel combustion apparatus comprising:
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