JP2011224473A - バイオマス粉砕装置、その運転方法ならびに石炭焚ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマスを効率よく粉砕して、粉砕動力の低減が図れるバイオマス粉砕装置を提供する。
【解決手段】粉砕リング３１と粉砕ローラ３２とスロート３５を有する粉砕部２７と、粉砕部２７の上方に設けられて、分級手段３６，３７、回収コーン４２を有する分級部２８とを備え、粉砕ローラ３２の上部と回収コーン４２との間に、粉砕部２７で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを分級部側に揚上・案内する揚上案内手段３９を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス粉砕装置、その運転方法ならびに石炭焚ボイラ装置に係り、特にバイオマスを効率よく粉砕できるバイオマス粉砕装置に関するものである。

バイオマスは、燃料中にＮ分が少なく揮発分が多いことから、混焼によって低ＮＯｘ、低未燃分燃焼が可能であり、近年、化石燃料燃焼ボイラでのＣＯ₂排出削減策の１つとして木質バイオマス混焼技術が着目されている。

従来の木質バイオマス混焼技術の実例は特に欧州や北米に多く、木質バイオマスを既設の石炭粉砕機に混合投入して粉砕した後、微粉炭と一緒にバーナからボイラ火炉内に投入する方法がある。また日本国内では、石炭と同じ粉砕燃焼系統を使用して、石炭を搬送するコンベアの上に木質バイオマスを供給して、石炭と一緒に混合・粉砕する方式が、最も低コストであることから一般的となっている。

そのときの木質バイオマスとしては、予め微粉砕してペレット化したもの、あるいは５０ｍｍアンダほどに粉砕してチップ化したものが用いられる。その他の混焼の例としては、木質バイオマスを単独で粉砕して微粉炭搬送ラインに供給・混合して火炉内で混焼する技術も多い。

近年、木質系チップに替わって、水分が少なくエネルギー密度が高いペレットや、ブリケットが発電用燃料としての適用性が検討されている。この理由は、燃料製造費用は、生木を破砕したものより、原料製造コストはかかるが、輸送費が低く抑えられることに加えて、貯蔵性に優れているからである。

従来のバイオマス混焼方法は、石炭の粉砕燃焼系統に少量のバイオマスを添加・混合して混焼する方式であり、図１０にその概略系統を示す。図中の符号１０１はバイオマスサイロ、１０２は原炭搬入コンベア、１０３は石炭バンカ、１０４は石炭・バイオマス粉砕ミル、１０５は石炭焚ボイラ、１０６は石炭・バイオマス混燃バーナである。

同図に示すように、バイオマスサイロ１０１の貯蔵されているペレット状あるいはチップ状のバイオマスは原炭を搬送する原炭搬入コンベア１０２上に供給され、原炭と共に石炭バンカ１０３内に投入される。そして原炭とバイオマスの混合物は石炭・バイオマス粉砕ミル１０４で所定の大きさに粉砕・混合され、粉末状の混合物は石炭焚ボイラ１０５の石炭・バイオマス混燃バーナ１０６に供給されて、炉内で燃焼するシステムになっている。

特開２００８−４３９２６号公報 特開２００８−８１６９４号公報

日本エネルギー学会誌、Vol.82、No.2(2003)、p.82 Handbook of Biomass (Combustion and Co -firing)、 S.Loo and J.Koppejan (eds.)、 Twente UniversityPress、 Enschede、2002

木質チップにおいては、それを微粉砕する過程での粉砕動力は非常に大きく、石炭の粉砕動力と比較すると、同じ粒度であれば１０倍以上の動力が必要であることがわかっている。具体的には、石炭の場合ローラミルであれば、粉砕動力原単位（１ｔ／ｈ粉砕するために必要なエネルギー）が１０ｋＷｔ／ｈ程度であるのに対して、バイオマスをハンマーミルで粉砕した場合、通常１００〜２００ｋＷｔ／ｈとなり、ほぼ１０倍程度の動力が必要である。

従来の石炭と木質系バイオマス混合粉砕方式の場合、動力の増加が原因で混合粉砕率に制限がかかり、具体的には３ｃａｌ％程度が限界であることも知られている。
さらに、バイオマスの条件、例えば樹種や、ペレットかチップかといった受け入れ時の形状による影響度はそれほど大きくなく、混合粉砕方式を選択した場合、それだけでは１０ｃａｌ％以上の混焼率を達成することは難しい。

本発明の目的は、このような背景において成されたものであり、バイオマスを効率よく粉砕して、粉砕動力の低減が図れるバイオマス粉砕装置、その運転方法ならびに石炭焚ボイラ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、
粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、前記分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングとを備えたバイオマス粉砕装置を対象とするものである。

そして前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は、
粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、前記分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングとを備え、
前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられて前記分級部に到達する前の粉砕バイオマスのうちで重量の重い粗大粒バイオマスを前記粉砕部に戻すために、前記粉砕部と前記分級部の回収コーンとの間に形成された粗大粒戻し通路を有するバイオマス粉砕装置を対象とするものである。

そして前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段と、
前記粗大粒戻し通路を開閉する開閉手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記揚上案内手段は前記スロートの上方に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段のいずれかの手段において、
前記揚上案内手段は、前記粉砕バイオマスを導入する下端開口部と、内部を通過した粉砕バイオマスを排出する上端開口部を有し、その揚上案内手段の下端開口部から上端開口部にかけて流通断面積が徐々に狭くなっていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第１ないし第４の手段のいずれかの手段において、
前記揚上案内手段は、
前記ミルケーシングの一部と、
そのミルケーシングの内側に所定の間隔をおいて設置された内側周壁部材と、
前記ミルケーシングの一部と前記内側周壁部材の間に架設されて、当該内側周壁部材を前記ミルケーシング側に向けて引っ張るようにして当該内側周壁部材を前記ミルケーシングに取り付ける複数本の支持ボルトを備えていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記５の手段において、前記支持ボルトの外周面が耐摩耗性のカラーで保護されていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記６の手段において、前記カラーはセラミックス製のカラーであることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記６の手段において、前記カラーは外周面に溶射もしくは溶接肉盛したカラーであることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記６の手段において、前記カラーは、外周面に溶射もしくは溶接肉盛したカラーと、そのカラーの外周をセラミックス製のカラーで覆った多層構造をしていることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記２の手段において、
前記開閉手段は、上端部が前記回収コーンの外周面に接触し、下端部が前記揚上案内手段の上端部に接触することにより、前記粗大粒戻し通路を閉塞する円筒状体またはコーン状体を有し、
その円筒状体またはコーン状体は複数枚の円弧状板を周方向に配置することによって構成され、
前記円弧状板を、円筒状体またはコーン状体を構成する閉塞位置と、その閉塞位置から円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放する開放位置までの間で往復移動する往復移動手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は、
粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングとを備え、
前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられて前記分級部に到達する前の粉砕バイオマスのうちで重量の重い粗大粒バイオマスを前記粉砕部に戻すために、前記粉砕部と前記分級部の回収コーンとの間に形成された粗大粒戻し通路を有するバイオマス粉砕装置の運転方法において、
前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段と、
前記粗大粒戻し通路を開閉する開閉手段を設け、
その開閉手段は、上端部が前記回収コーンの外周面に接触し、下端部が前記揚上案内手段の上端部に接触することにより、前記粗大粒戻し通路を閉塞する円筒状体またはコーン状体を有し、
その円筒状体またはコーン状体は複数枚の円弧状板を周方向に配置することによって構成され、
前記円弧状板を、円筒状体またはコーン状体を構成する閉塞位置と、その閉塞位置から円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放する開放位置までの間で往復移動する往復移動手段を設けて、
当該粉砕装置に投入される被粉砕物がバイオマスの場合は、前記円弧状板で円筒状体またはコーン状体を構成することにより前記粗大粒戻し通路を閉塞して、バイオマスの粉砕を行い、
当該粉砕装置に投入される被粉砕物が石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の場合は、前記円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放して、石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の粉砕を行うことを特徴とするものである。

本発明の第１２の手段は、
石炭を粉砕する石炭粉砕装置と、バイオマスを粉砕するバイオマス粉砕装置と、前記石炭粉砕装置ならびにバイオマス粉砕装置で粉砕された微粉炭ならびに微粉バイオマスを燃焼する石炭焚ボイラとを備えた石炭焚ボイラ装置において、
前記バイオマス粉砕装置が前記第１ないし第１０の手段のいずれかのバイオマス粉砕装置であることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、バイオマスを効率よく粉砕して、粉砕動力の低減が図れるバイオマス粉砕装置、その運転方法ならびに石炭焚ボイラ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るバイオマス粉砕ミルの概略構成図である。 そのバイオマス粉砕ミルと併設される石炭粉砕ミルの概略構成図である。 本発明の実施形態で用いられる揚上案内手段の一部拡大断面図である。 揚上案内手段の他の例を示す一部拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るバイオマス粉砕ミルの粗大粒戻し通路を閉塞した状態を示す概略構成図である。 そのバイオマス粉砕ミルの粗大粒戻し通路を開放した状態を示す概略構成図である。 その第２の実施形態に用いる開閉部材の要部斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るバイオマス粉砕ミルの粗大粒戻し通路を閉塞した状態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るバイオマス粉砕システムを石炭焚ボイラに適用した場合の概略系統図である。 従来のバイオマス粉砕システムを石炭焚ボイラに適用した場合の概略系統図である。

本発明の前述のような構成になっており、石炭焚ボイラ装置においては貯蔵性に優れたバイオマスペレットを副燃料とすることが可能となり、安全で安定に燃焼することができる。そして、最大の特徴は、既設石炭焚ボイラ装置の大掛かりな改造なしに木質系バイオマスの混焼率の比率を大幅に増加することができ、安定したＲＰＳ電力を供給できる点にある。

それに加えて木質バイオマスの炉内での着火性を安定化可能となり、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。

本発明の実施形態を図面とともに説明する。図９は、本発明の実施形態に係るバイオマス粉砕システムを石炭焚ボイラに適用した場合の系統図である。

図中の符号７１はペレットサイロ、７２はペレット搬入コンベア、７３はペレットバンカ、７４はバイオマス粉砕ミル、７５は石炭焚ボイラ、７６はバイオマス専焼バーナ、７７は原炭搬入コンベア、７８は石炭バンカ、７９は石炭粉砕ミル、８０は微粉炭専焼バーナ、８１は脱硝装置、８２は空気予熱器、８３は電気集塵機、８４は送風機である。

発電所に受け入れられたペレット状の木質系バイオマスは、ペレットサイロ７１に貯蔵されている。本実施形態ではペレット状の木質系バイオマスを使用しているが、チップ状の木質系バイオマスでも構わない。

ペレット状の木質系バイオマスはペレット搬入コンベア７２によってペレットバンカ７３内に搬送・投入され、さらに計量されながらバイオマス粉砕ミル７４に供給されて、所定の大きさに粉砕される。

本実施形態では同図に示すように、送風機８４によってボイラ排ガスの一部をバイオマス粉砕ミル７４内へ導入するシステムを採用している。排ガスを混合した空気バイオマス粉砕ミル７４内へ導入する理由は、バイオマスの乾燥と、粉塵爆発や自然発火の防止のためである。なお、木質バイオマスは非常に種類が多いので、排ガスを使用しないで対応できる場合もある。

バイオマス粉砕ミル７４で所定の大きさに粉砕された微粉状のバイオマスは、石炭焚ボイラ７５のバーナ部に設置されているバイオマス専焼バーナ７６に気流搬送され、石炭焚ボイラ７５の炉内に噴射されて燃焼される。

一方、原炭は原炭搬入コンベア７７によって石炭バンカ７８内に搬送・投入され、さらに計量されながら石炭粉砕ミル７９に供給されて、所定の大きさに粉砕される。

石炭粉砕ミル７９には前記空気予熱器８２を通って予熱された加熱空気８５が供給されており、石炭粉砕ミル７９で所定の大きさに粉砕された微粉炭は、石炭焚ボイラ７５のバーナ部に設置されている石炭専焼バーナ８０に気流搬送され、石炭焚ボイラ７５の炉内に噴射されて燃焼される。

次にバイオマス粉砕ミル７４の具体的な構成について説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るバイオマス粉砕ミル７４の概略構成図、図２は前記バイオマス粉砕ミル７４と併設される石炭粉砕ミル７９の概略構成図である。
前記石炭粉砕ミル７９は従来から知られている構成であるから、先ず、図２を用いて石炭粉砕ミル７９の構成について説明する。

縦型の石炭粉砕ミル７９は、主に粉砕部１１と分級部１２とから構成されている。前記粉砕部１１は、ミルケーシング１３、減速機１４、粉砕リング１５、粉砕ローラ１６、ブラケット１７、加圧アーム１８、一次空気導入口であるスロート１９などを有している。

前記分級部１２は、ミルケーシング１３、ミルケーシング１３の内側に配置されたサイクロン型の固定式分級器２０、さらにその内側に配置された回転式分級機２１、回転式分級機２１の駆動モータ２２などを有している。

給炭管２３から供給される石炭Ｃは、回転している粉砕リング１５の中央部に落下し、粉砕リング１５の回転に伴って発生した遠心力によって粉砕リング１５上を渦巻き状の軌跡を描いて粉砕リング１５の外周側に移動し、粉砕リング１５とその上で転動する粉砕ローラ１６の間に噛み込まれて粉砕される。

粉砕された石炭はさらに外周へと移動し、粉砕リング１５の外周に設けられたスロート１９からミルケーシング１３内に導入される高温の一次空気２３と合流し、粉砕された石炭粉は乾燥されながら上方へと吹き上げられる。

スロート１９から固定式分級器２０の下端までの区間は一次分級部と呼ばれており、吹き上げられた石炭粉は重力による分級を受けて、粗い粒子の石炭粉は落下し粉砕部１１に戻される。

分級部１２に到達した細かい石炭粉は固定式分級器２０と回転式分級機２１によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度を超えた粗粉炭とに分級され（二次分級）、粗粉炭は固定式分級器２０の回収コーン２４の内面に沿って落下して再粉砕を受け、一方、微粉炭２５は送炭管２６を経て石炭焚ボイラ５（図９参照）に設置されている微粉炭専焼バーナへと搬送される。

次にバイオマス粉砕ミル７４の構成について図１を用いて説明する。このバイオマス粉砕ミル７４は前記石炭粉砕ミル７９を転用して製作したものであり、こうすることによりバイオマス粉砕ミル７４の製作コストを低く抑えることができる。

縦型のバイオマス粉砕ミル７４は、主に粉砕部２７と分級部２８とから構成されている。前記粉砕部２７は、ミルケーシング２９、減速機３０、粉砕リング３１、粉砕ローラ３２、ブラケット３３、加圧アーム３４、スロート３５などを有している。

前記分級部２８は、ミルケーシング２９、ミルケーシング２９の内側に配置されたサイクロン型の固定式分級器３６、さらにその内側に配置された回転式分級機３７、回転式分級機３７の駆動モータ３８などを有している。

さらに同図に示すように、前記粉砕部２７と分級部２８の間で、かつミルケーシング２９と加圧アーム３４の間の空間部には、ミルケーシング２９の内周面に沿った環状の揚上案内手段３９が設置されている。

揚上案内手段３９は、ミルケーシング２９の一部と、そのミルケーシング２９の内側に所定の間隔をおいて配置されてミルケーシング２９の周面に沿って延びた周壁部材４０と、その周壁部材４０をミルケーシング２９に支持する多数本の支持部材４１とから構成されている。

揚上案内手段３９は粉砕リング３１の外周部（すなわちスロート３５）の上方に配置され、揚上案内手段３９の下端部は、粉砕ローラ３２、ブラケット３３ならびに加圧アーム３４の動きと干渉しない程度で粉砕ローラ３２等と接近した位置に配置され、下端開口部４７を有している。

一方、揚上案内手段３９の上端部は、固定式分級器３６の外周部近くまで延びており、上端開口部４８を有している。また、揚上案内手段３９の上端部と回収コーン４２の外周部の間には、粗大粒戻し通路４３が形成されている。

バイオマス供給管４４から供給される木質バイオマスペレット４５は、回転している粉砕リング３１の中央部に落下し、粉砕リング３１の回転に伴って発生した遠心力によって粉砕リング３１上を渦巻き状の軌跡を描いて粉砕リング３１の外周側に移動し、粉砕リング３１とその上で転動する粉砕ローラ３２の間に噛み込まれて粉砕される。

粉砕されたバイオマスはさらに外周へと移動し、粉砕リング３１の外周に設けられたスロート３５からミルケーシング２９内に導入される高温の排ガスと空気の混合気体４６と合流し、粉砕されたバイオマス粉は乾燥されながら、ミルケーシング２９と粉砕ローラ３２の間を通りさらに上方へと吹き上げられる。

粉砕ローラ３２の上方に吹き上げられた粉砕バイオマスは直ちに揚上案内手段３９の下端開口部４７から内側に導入され、矢印に示すように揚上案内手段３９の内部を上昇し、揚上案内手段３９の上端開口部４８から分級部２８（固定式分級器３６）付近に排出される。

この揚上案内手段３９において、垂直に延びたミルケーシング２９に対して、その内側に配置されている周壁部材４０は上方に行くに従って徐々にミルケーシング２９側に近くなるように傾斜して設置されている。そのため、揚上案内手段３９内の流通断面積は下方から上方に行くに従って徐々に縮小されている。

ミルケーシング２９に対して周壁部材４０を平行に設置して、上下の流通断面積を等しくすることもできるが、その場合粉砕バイオマスの取りこぼしが発生し、分級部２８への輸送効率が余り良くない。そのため本実施形態では、揚上案内手段３９内の流通断面積を下方から上方に行くに従って徐々に狭くすることにより、流速を速めて粉砕バイオマスの分級部２８への輸送効率を高めている。

揚上案内手段３９の上端開口部４８から出た粉砕バイオマスのうちで重量のある粗大粒バイオマスは、前記粗大粒戻し通路４３を通って粉砕リング３１上に戻される。この粗大粒バイオマスの戻し量は、揚上案内手段３９を設置していない場合に較べるとかなり少ない。このように揚上案内手段３９の設置により粉砕バイオマスの戻し量を減少して、直ちに分級部２８に送り込むことにより、効率の良い粉砕が可能となり、バイオマスの粉砕動力を低減することができる。

そして分級部２８に到達した粉砕バイオマスは、固定式分級器３６と回転式分級機３７によって所定粒度以下の微粉バイオマスと所定粒度を超えた粗粉バイオマスとに分級され、粗粉バイオマスは前記固定式分級器３６の回収コーン４２の内面に沿って落下して再粉砕を受ける。

一方、微粉バイオマス４９は微粉バイオマス搬送管５０を経て石炭焚ボイラ５（図９参照）に設置されているバイオマス専焼バーナ６へと気流搬送され、火炉内に噴射されて燃焼する。

粉砕ミルの内部構造は複雑で、可動部位が多いことなどから、揚上案内手段３９を粉砕ミル内で吊り下げたり、自立させることは構造的に困難である。そのため本実施形態では、ミルケーシング２９に孔を空けて、ボルト等により支持する構造を採用した。

図３は、その揚上案内手段３９の具体的な支持構造を示す一部拡大断面図である。
同図に示すように、ミルケーシング２９と内側周壁部材４０を貫通した多数本の支持ボルト５１により、内側周壁部材４０をミルケーシング２９の半径方向に均等に引っ張る構造になっている。また、熱伸びと振動を考慮して、前記支持ボルト５１の頭部とダブルナット５２の間にコイルスプリング５３を介在している。

前記ダブルナット５２とコイルスプリング５３を粒子流から保護するために、耐摩耗性を有する略筒状のプロテクタ５４でダブルナット５２とコイルスプリング５３を覆っている。このプロテクタ５４はボルト軸方向が開口しているが、磨耗程度によってはプロテクタ５４の開口部を耐摩耗性材料で塞ぐこともできる。

さらに、ミルケーシング２９と内側周壁部材４０とによって区画形成される空間部を高濃度の粉砕バイオマスが所定の速度で通過するから、前記空間部に架設されている前記支持ボルト５１の磨耗対策が必要である。そのため本実施形態では、前記支持ボルト５１の空間部に露呈する部分を円筒状のセラミックスカラー５５で覆った構造になっている。

図４は、揚上案内手段３９の他の例を示す一部拡大断面図である。
この例の場合、前記支持ボルト５１とセラミックスカラー５５の間に、メタルカラー単体、そのメタルカラーの表面に溶射したもの、あるいはメタルカラーの表面に溶接肉盛したものなどからなる筒状のメタルカラー部材５６を介在して、支持ボルト５１をセラミックスカラー５５とメタルカラー部材５６の二重構造で保護した構造になっている。

また、ミル内部の気体や微粉がミル外部へ漏れる可能性があるため、図３ならびに図４に示すように、ブッシュ５７、フッ素樹脂などからなるスリーブ５８、ワッシャ５９、フッ素樹脂などからなるパッキング６０などによって気密にシールされている。

図５ないし図７は本発明の第２の実施形態に係るバイオマス粉砕ミルの概略構成を説明するための図で、図５はバイオマス粉砕ミルの粗大粒戻し通路を閉塞した状態を示す概略構成図、図６は前記粗大粒戻し通路を開放した状態を示す概略構成図、図７は粗大粒戻し通路の開閉に用いる開閉手段の要部斜視図である。

バイオマスの粉砕処理能力を更に向上するためには、粉砕ローラ３２で粉砕されたバイオマス粉のうち粗粉が粉砕ローラ３２に戻りにくくする必要がある。さらに粉砕ローラ３２から分級部２７（固定式分級器３６）までの空塔部における流れを整流し、バイオマス粉の戻り量を少なくする必要がある
この第２の実施形態はその要求に対応するもので、前記揚上案内手段３９と固定式分級器３６の回収コーン４２の間に、粗大粒戻し通路４３を開閉する開閉手段６１を設置した点に特徴がある。

この開閉手段６１は、回収コーン４２の外周部を囲むことのできる複数枚の円弧状板６２（図７参照）と、各円弧状板６２をミルケーシング２９の内周面と回収コーン４２の外周部との間で往復移動する例えばリニアモータ等からなる往復駆動部６３と、先端部が前記円弧状板６２に連結されて往復駆動部６３により延び縮みする連結ロッド６４から主に構成されている。

前述のように図５は、この開閉手段６１によりバイオマス粉砕ミルの粗大粒戻し通路４３を閉塞した状態を示している。このとき前記連結ロッド６４は延びており、それにより各円弧状板６２は回収コーン４２側に寄って、図７に示すように隣り合う円弧状板６２の側部とうじが接して、１つの円筒状体６５を構成する。

そしてこの円筒状体６５の上端部は図５に示すように回収コーン４２の外周部に接し、円筒状体６５の下端部は揚上案内手段３９（内側周壁部材４０）の上端部に接することにより、粗大粒戻し通路４３が閉塞される。

このように粗大粒戻し通路４３を閉塞すると、粉砕されたバイオマスは矢印で示すように揚上案内手段３９の内部を上昇し、さらに前記円筒状体６５とミルケーシング２９によって形成される通路６６を通り、粉砕されたバイオマスの全てが分級部２８に供給される。前述のように揚上案内手段３９内の流通断面積は下方から上方に行くに従って徐々に縮小されているから、流速が加速されて、粉砕バイオマスの分級部２８への輸送はスムーズに行なわれる。

分級部２８に到達した粉砕バイオマスは、固定式分級器３６と回転式分級機３７によって所定粒度以下の微粉バイオマスと所定粒度を超えた粗粉バイオマスとに分級され、粗バイオマスは前記回収コーン４２の内面に沿って落下して再粉砕を受け、微粉バイオマス４９は微粉バイオマス搬送管５０を経てバイオマス専焼バーナ６（図９参照）へと気流搬送され、火炉内に噴射されて燃焼する。

バイオマス粉砕ミル７４に投入される木質バイオマスペレット４５の種類や性状などにより、粗大粒戻し通路４３を通して粗大粉バイオマスを粉砕部２７に戻したい場合は、図６に示すように各円弧状板６２が往復駆動部６３によってミルケーシング２９の内面まで引き戻され、それにより粗大粒戻し通路４３が開放する機構になっている。

このバイオマス粉砕ミル７４は、石炭と比較して粉砕が容易な木質バイオマスの粉砕に適したシステムであるが、木質バイオマスにも適用でき、しかも石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の粉砕にも適用可能とするためには、粉砕部（粉砕リング３１・粉砕ローラ３２）から分級部２８（固定式分級器３６）までの直線的な流れでは、粉砕能力が不足して、必要粒度と処理量が得られない可能性がある。

そのため、粉砕部（粉砕リング３１・粉砕ローラ３２）と分級部２８（固定式分級器３６）の間に設けられている粗大粒戻し通路４３を開閉するための開閉手段６１を設け、バイオマス粉砕ミル７４を木質バイオマスの粉砕ミルとして使用するときには、図５に示すように開閉手段６１で粗大粒戻し通路４３を閉塞ぎ、バイオマス粉砕ミル７４を石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の粉砕ミルとして利用するときには、図６に示すように開閉手段６１で粗大粒戻し通路４３を開放するシステムにすることもできる。

図７に示す円筒状体６５を構成する各円弧状板６２の格納方向は、ミル構造物との干渉を避けるために、水平方向よりも斜め下方向とする方がよい。

本実施形態では開閉手段６１として図７に示す円筒状体６５を使用したが、円筒状体に限らず例えばコーン状体のものでも構わない。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るバイオマス粉砕ミルの概略構成を説明するための図である。
本実施形態で前記第２の実施形態と相違する点は、各円弧状板６２の上端部を回収コーン４２の外周面に回動可能に取り付け、回収コーン４２を各円弧状板６２の支持部材として利用した点である。円弧状板６２には、連結ロッド６４を介して往復駆動部６３が接続されている。

同図に示す円弧状板６２の実線の状態は、円弧状板６２を回収コーン４２の外周面から垂下して、各円弧状板６２の側端部を互いに接して円筒状体６５を形成し、それによって粗大粒戻し通路４３を閉塞した状態を示している。また、同図に示す円弧状板６２の点線の状態は、往復駆動部６３により連結ロッド６４を伸ばすことにより、各円弧状板６２を回収コーン４２の外周面側に押しやって、粗大粒戻し通路４３を開放した状態を示している。

本実施形態では回収コーン４２を各円弧状板６２の支持部材として利用することができ、また、各円弧状板６２の回動角度により粗粒バイオマスの戻し量を調整することができる。

前記実施形態では分級部の分級手段として固定式分級器と回転式分級機を併設したが、固定式分級器または回転式分級機のいずれか一方のみで分級手段を構成することもできる。

２７・・・粉砕部、２８・・・分級部、２９・・・ミルケーシング、３１・・・粉砕リング、３２・・・粉砕ローラ、３５・・・スロート、３６・・・固定式分級器、３７・・・回転式分級機、３９・・・揚上案内手段、４０・・・内側周壁部材、４１・・・支持部材、４２・・・回収コーン、４３・・・粗大粒戻し通路、４４・・・バイオマス供給管、４５・・・木質バイオマスペレット、４６・・・排ガスと空気の混合気体、４７・・・下端開口部、４８・・・上端開口部、４９・・・微粉バイオマス、５０・・・微粉バイオマス搬送管、５１・・・支持ボルト、５２・・・ダブルナット、５３・・・コイルスプリング、５４・・・プロテクタ、５５・・・セラミックスカラー、５６・・・メタルカラー部材、５７・・・ブッシュ、５８・・・スリーブ、５９・・・ワッシャ、６０・・・パッキング、６１・・・開閉手段、６２・・・円弧状板、６３・・・往復移動部、６４・・・連結ロッド、６５・・・円筒状体、６６・・・通路、７１・・・ペレットサイロ、７２・・・ペレット搬入コンベア、７３・・・ペレットバンカ、７４・・・バイオマス粉砕ミル、７５・・・石炭焚ボイラ、７６・・・バイオマス専焼バーナ、７９・・・石炭粉砕ミル、８０・・・微粉炭専焼バーナ。

Claims (12)

1. 粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
   その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、前記分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
   前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングと
   を備えたバイオマス粉砕装置において、
   前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段を設けたことを特徴とするバイオマス粉砕装置。
2. 粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
   その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、前記分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
   前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングとを備え、
   前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられて前記分級部に到達する前の粉砕バイオマスのうちで重量の重い粗大粒バイオマスを前記粉砕部に戻すために、前記粉砕部と前記分級部の回収コーンとの間に形成された粗大粒戻し通路を有するバイオマス粉砕装置において、
   前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段と、
   前記粗大粒戻し通路を開閉する開閉手段を
   設けたことを特徴とするバイオマス粉砕装置。
3. 請求項１または２に記載のバイオマス粉砕装置において、前記揚上案内手段は前記スロートの上方に設けられていることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバイオマス粉砕装置において、
   前記揚上案内手段は、前記粉砕バイオマスを導入する下端開口部と、内部を通過した粉砕バイオマスを排出する上端開口部を有し、その揚上案内手段の下端開口部から上端開口部にかけて流通断面積が徐々に狭くなっていることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバイオマス粉砕装置において、
   前記揚上案内手段は、
   前記ミルケーシングの一部と、
   そのミルケーシングの内側に所定の間隔をおいて設置された内側周壁部材と、
   前記ミルケーシングの一部と前記内側周壁部材の間に架設されて、当該内側周壁部材を前記ミルケーシング側に向けて引っ張るようにして当該内側周壁部材を前記ミルケーシングに取り付ける複数本の支持ボルトを備えていることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
6. 請求項５に記載のバイオマス粉砕装置において、前記支持ボルトの外周面が耐摩耗性のカラーで保護されていることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
7. 請求項６に記載のバイオマス粉砕装置において、前記カラーはセラミックス製のカラーであることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
8. 請求項６に記載のバイオマス粉砕装置において、前記カラーは外周面に溶射もしくは溶接肉盛したカラーであることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
9. 請求項６に記載のバイオマス粉砕装置において、前記カラーは、外周面に溶射もしくは溶接肉盛したカラーと、そのカラーの外周をセラミックス製のカラーで覆った多層構造をしていることを特徴とするバイオマス粉砕装置。
10. 請求項２に記載のバイオマス粉砕装置において、
    前記開閉手段は、上端部が前記回収コーンの外周面に接触し、下端部が前記揚上案内手段の上端部に接触することにより、前記粗大粒戻し通路を閉塞する円筒状体またはコーン状体を有し、
    その円筒状体またはコーン状体は複数枚の円弧状板を周方向に配置することによって構成され、
    前記円弧状板を、円筒状体またはコーン状体を構成する閉塞位置と、その閉塞位置から円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放する開放位置までの間で往復移動する往復移動手段を設けたことを特徴とするバイオマス粉砕装置。
11. 粉砕リングとその上で転動する粉砕ローラとを有し、投入したバイオマスを前記粉砕リングと粉砕ローラの噛み込み部で粉砕し、前記粉砕リングの外周部に設けられたスロートに乾燥・搬送用気体を供給して、粉砕された粉砕バイオマスを上方へ吹き上げる粉砕部と、
    その粉砕部の上方に設けられて、前記粉砕バイオマスを導入して所定の大きさで分級する分級手段と、その分級手段で分級された粗粒バイオマスを回収して前記粉砕リング側に送る回収コーンとを有し、分級手段で分級された微粒バイオマスを系外に取り出す分級部と、
    前記粉砕部と前記分級部を収容したミルケーシングとを備え、
    前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられて前記分級部に到達する前の粉砕バイオマスのうちで重量の重い粗大粒バイオマスを前記粉砕部に戻すために、前記粉砕部と前記分級部の回収コーンとの間に形成された粗大粒戻し通路を有するバイオマス粉砕装置の運転方法において、
    前記粉砕部の粉砕ローラの上部と前記分級部の回収コーンとの間に、前記粉砕部で粉砕されて上方へ吹き上げられた粉砕バイオマスを前記分級部側に揚上・案内する揚上案内手段と、
    前記粗大粒戻し通路を開閉する開閉手段を設け、
    その開閉手段は、上端部が前記回収コーンの外周面に接触し、下端部が前記揚上案内手段の上端部に接触することにより、前記粗大粒戻し通路を閉塞する円筒状体またはコーン状体を有し、
    その円筒状体またはコーン状体は複数枚の円弧状板を周方向に配置することによって構成され、
    前記円弧状板を、円筒状体またはコーン状体を構成する閉塞位置と、その閉塞位置から円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放する開放位置までの間で往復移動する往復移動手段を設けて、
    当該粉砕装置に投入される被粉砕物がバイオマスの場合は、前記円弧状板で円筒状体またはコーン状体を構成することにより前記粗大粒戻し通路を閉塞して、バイオマスの粉砕を行い、
    当該粉砕装置に投入される被粉砕物が石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の場合は、前記円弧状板を移動させて円筒状体またはコーン状体を分解して前記粗大粒戻し通路を開放して、石炭単独あるいは石炭とバイオマスの混合物の粉砕を行うことを特徴とするバイオマス粉砕装置の運転方法。
12. 石炭を粉砕する石炭粉砕装置と、バイオマスを粉砕するバイオマス粉砕装置と、前記石炭粉砕装置ならびにバイオマス粉砕装置で粉砕された微粉炭ならびに微粉バイオマスを燃焼する石炭焚ボイラとを備えた石炭焚ボイラ装置において、
    前記バイオマス粉砕装置が請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のバイオマス粉砕装置であることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。

Images