JP2012093008A - 微粉炭火力発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマス燃料をより簡易な方法で石炭とともに燃焼させる微粉炭火力発電設備を提供すること。
【解決手段】石炭を主原料とし、バイオマス燃料を副燃料とする微粉炭火力発電設備（１）であって、石炭及び／又はバイオマス燃料を燃焼するボイラ（２）と、石炭を粉砕する微粉炭機（３）と、ボイラ（２）と微粉炭機（３）とを接続する微粉炭供給管（６）と、微粉炭供給管（６）又はボイラ（２）に接続されるバイオマス供給管（５３）を有し、バイオマス燃料を微粉炭機（３）を介さずにボイラ（２）に供給するバイオマス供給手段（５）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭を主燃料とし、バイオマス燃料を副燃料として燃焼させることにより発電する微粉炭火力発電設備に関する。

従来より、石炭等の化石燃料により発電する火力発電設備において、石炭を主燃料とし、バイオマス燃料を副燃料として石炭とともに燃焼させることが知られている。

石炭及びバイオマス燃料をともに燃焼させるためには、石炭を貯留するバンカにバイオマス燃料を搬送して石炭と混合させ、混合した石炭及びバイオマス燃料を微粉炭機で粉砕して燃焼させる方法が知られている。また、複数ある石炭粉砕用の微粉炭機のうちの一つの微粉炭機を用いてバイオマス燃料を粉砕し、残りの微粉炭機で石炭を粉砕してそれぞれを燃焼させる方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−２９１５２４号公報

しかしながら、バイオマス燃料を石炭とともに微粉炭機で粉砕する場合、バイオマス燃料は比重が軽いために微粉炭機の上部に移動し、微粉炭機の下部に配置された粉砕ローラでバイオマス燃料を粉砕しづらいという問題があった。また、特許文献１に記載の技術では、バイオマス燃料を石炭と別に粉砕し、燃焼させるために、石炭を粉砕する微粉炭機をバイオマス燃料の粉砕用に切り替える必要があった。このため、バイオマス燃料をより簡易な方法で石炭とともに燃焼させる技術が求められている。

従って、本発明は、バイオマス燃料をより簡易な方法で石炭とともに燃焼させる微粉炭火力発電設備を提供することを目的とする。

（１） 本発明の微粉炭火力発電設備は、石炭を主原料とし、バイオマス燃料を副燃料とする微粉炭火力発電設備であって、前記石炭及び／又はバイオマス燃料を燃焼するボイラと、前記石炭を粉砕する微粉炭機と、前記ボイラと前記微粉炭機とを接続する微粉炭供給管と、前記微粉炭供給管又は前記ボイラに接続されるバイオマス供給管を有し、前記バイオマス燃料を微粉炭機を介さずに前記ボイラに供給するバイオマス供給手段と、を備える。

（２） 前記バイオマス供給管は、前記微粉炭供給管の上流側に接続されることが好ましい。

（３） 前記バイオマス供給手段は、所定の寸法以上の前記バイオマス燃料を除去するフィルタ部を備えることが好ましい。

（４） 前記ボイラから延びて前記石炭の燃焼により生じた排ガスが流通する煙道と、該煙道に設けられて前記燃焼による熱を利用して空気を加熱する空気余熱器と、該空気余熱器により加熱する空気を外気から吸入する通風機と、一端が前記通風機に接続され、他端が前記微粉炭供給管に接続され、内部を前記空気余熱器を介して加熱された空気が流通する空気供給管と、をさらに備えることが好ましい。

（５） 前記バイオマス供給手段は、前記バイオマス燃料を貯留するバイオマス貯留部を備え、該バイオマス貯留部は、貯留前の段階で目開き５ｍｍメッシュ通過以下に調整された前記バイオマス燃料を貯留することが好ましい。

本発明によれば、バイオマス燃料をより簡易な方法で石炭とともに燃焼させる微粉炭火力発電設備を提供することができる。

本発明の一実施形態における微粉炭火力発電設備を示す概略図である。 本発明の他の実施形態における微粉炭火力発電設備を示す概略図である。

以下、本発明の微粉炭火力発電設備１に係る好ましい一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態である微粉炭火力発電設備１を示す概略図である。微粉炭火力発電設備１は、外部からバイオマス燃料の供給を受け、石炭を主燃料とし、バイオマス燃料を副燃料として、バイオマス燃料と石炭とをともに燃焼させて発電する設備である。なお、本発明におけるバイオマス燃料とは、廃材や間伐材等から得られる植物系の燃料であり、いわゆる木質バイオマス燃料を言う。

微粉炭火力発電設備１は、ボイラ２と、微粉炭機３と、微粉炭供給管６と、複数のバーナ４と、バイオマス供給手段５と、バイオマス供給管５３と、空気余熱器７と、通風機８と、空気供給管８１と、を備える。

ボイラ２は、石炭及び／又はバイオマス燃料を燃焼させる装置である。ボイラ２は鉛直方向に延びるように設けられる。ボイラ２の下方には、複数のバーナ４が接続される。ボイラ２の上方からは、石炭の燃焼により生じた排ガスが流通する煙道９が延びる。

複数のバーナ４は、ボイラ２の一方に３段設けられ、この一方のバーナ４と対向する他方に３段設けられる。各バーナ４は、ボイラ２の一方と他方に対称に配置される。

微粉炭機３は、各バーナ４に対応して複数設けられる。微粉炭機３は、石炭をすりつぶして微粉炭を得るミル方式である。微粉炭機３は、内部に石炭を粉砕するローラを有し、モータでローラが配置されるテーブルを回転させて石炭をすりつぶし、粉砕する。ローラの下方から高温の空気が供給され、微粉となった石炭は、微粉炭機３の内部の上方に移動する。十分に細かくなっていない石炭は、下方に落下して再度ローラによりすりつぶされる。

微粉炭供給管６は、微粉炭機３の上部に接続される。微粉炭供給管６は、ボイラ２と各微粉炭機３との間をそれぞれ接続する。微粉炭機３の内部で、すりつぶされて上方に移動した微粉炭は、微粉炭供給管６を流通する。微粉炭は、微粉炭供給管６を介してボイラ２に供給される。

バイオマス供給手段５は、バイオマス貯留部５１と、バイオマス供給コンベヤ５２と、バイオマス供給管５３と、バイオマス供給コンベヤ５２及びバイオマス供給管５３を接続する接続部５４と、フィルタ部５５と、回収部５６と、を備える。バイオマス供給手段５は、バイオマス燃料を微粉炭機３を介さずにボイラ２に供給する。

バイオマス貯留部５１は、ボイラ２から離れた位置に配置される。バイオマス貯留部５１は、微粉炭火力発電設備１の外部から供給されたバイオマス燃料を一時的に貯留する。バイオマス燃料は、微粉炭火力発電設備１に搬入される前段階で、略粉状となっている。

バイオマス供給コンベヤ５２は、バイオマス貯留部５１から微粉炭供給管６の方へ延びるベルトコンベヤであり、バイオマス貯留部５１のバイオマス燃料を搬送する。

バイオマス供給管５３は、一端が接続部５４を介してバイオマス供給コンベヤ５２に接続され、他端が微粉炭供給管６の一つに接続される配管である。バイオマス供給管５３は、好ましくは上段に配置される微粉炭供給管６に接続されるが、これに限らずに以上の微粉炭供給管６に接続されていてもよい。バイオマス供給管５３は、微粉炭供給管６の上流側に接続される。上流側とは、微粉炭供給管６の微粉炭機３側から、微粉炭供給管６の全長における３分の１以内の距離内に接続されることを例示できる。バイオマス供給管５３には、図示しない空気供給装置により空気が供給されており、バイオマス燃料は気流搬送される。

接続部５４は、バイオマス供給コンベヤ５２で搬送されたバイオマス燃料をバイオマス供給管５３に流通させるための受け入れ口５４１と、この受け入れ口５４１の下端部に設けられるゲート弁５４２と、を有する。ゲート弁５４２が開いた状態では、バイオマス供給コンベヤ５２とバイオマス供給管５３とが連通し、バイオマス燃料は微粉炭供給管６へ流通する。ゲート弁５４２が閉じた状態では、バイオマス供給管５３の内部と外気とが遮断される。

フィルタ部５５は、バイオマス供給管５３の他端側に設けられる。フィルタ部５５は、所定の寸法以上のバイオマス燃料を除去する。所定の寸法とは、メッシュの目開き４〜５ｍｍを例示できる。バイオマス供給管５３を流通するバイオマス燃料のうち、フィルタ部５５を通過できない大きさの木屑等は、フィルタ部５５で除去される。フィルタ部５５を通過しなかった木屑等は、回収部５６に回収される。

空気余熱器７は、煙道９に設けられる。空気余熱器７は、石炭の燃焼による煙道９の熱を利用して空気を加熱する。通風機８は、煙道９の近傍に設けられ、空気余熱器７により加熱される空気を外気から吸入するファンである。空気供給管８１は、一端が通風機８に、他端がバイオマス供給管５３の接続された微粉炭供給管６に接続されている。空気供給管８１は、空気余熱器７を通っており、空気供給管８１の内部を流通する空気は、空気余熱器７を介して３００〜４００℃まで加熱される。通風機８に吸入された外気は、空気余熱器７により加熱されて高温の状態で微粉炭供給管６に供給される。

次に、本発明の実施形態に係る微粉炭火力発電設備１の動作について説明する。
微粉炭火力発電設備１により発電をする間、石炭は、図示しない貯炭場からバンカを介して微粉炭機３まで、ベルトコンベアで搬送される。微粉炭機３は、塊状の石炭を粉砕する。粉砕された石炭は、微粉炭供給管６を流通してボイラ２に供給されている。

一方、バイオマス貯留部５１に貯留されているバイオマス燃料は、微粉炭機３により粉砕されない状態で、バイオマス供給コンベヤ５２のベルトコンベヤ上に載置され、接続部５４まで搬送される。そして、バイオマス燃料は、接続部５４の受け入れ口５４１に投入される。ゲート弁５４２は、受け入れ口５４１に投入されたバイオマス燃料が、微粉炭と混合される好ましい割合、例えば混焼率１５％以下、好ましくは２〜５％となるように調整されて開かれる。バイオマス燃料は、バイオマス供給管５３に流通して空気により搬送される。

バイオマス供給管５３の他端側（微粉炭供給管６側）には、フィルタ部５５が設けられている。このフィルタ部５５は、例えば、目開き４〜５ｍｍのメッシュで構成されており、これより大きいバイオマス燃料は通過できずにフィルタ部５５で除去される。バイオマス燃料は、５ｍｍより大きいと、ボイラ２の内部で浮遊しながら燃焼することができず、ボイラ２の下方に落下する。このため、５ｍｍ以下であることが好ましい。フィルタ部５５を通過したバイオマス燃料は、微粉炭供給管６を流通する微粉炭と合流する。

フィルタ部５５を通過できない大きさのバイオマス燃料は、バイオマス供給管５３から除去され、回収部５６へ搬送される。これらのバイオマス燃料は、所定の量が蓄積された段階で粉砕され、バイオマス貯留部５１にて貯留される。

バイオマス燃料が水分を多く含有している場合、燃料の燃焼効率に影響を及ぼす可能性がある。このため、バイオマス燃料は、乾燥した状態でボイラ２の内部に供給されることが好ましい。ここで、煙道９には、石炭の燃焼による熱を利用する空気余熱器７が設けられている。また、煙道９の近傍には通風機８が配置されており、通風機８は外気を吸入する。通風機８には、空気供給管８１が設けられている。空気供給管８１の一端は微粉炭供給管６に接続され、他端は通風機８に接続されている。空気供給管８１は空気余熱器７を通っており、空気供給管８１の内部を流通する空気は、空気余熱器７により３００〜４００℃の温度まで加熱される。空気供給管８１を流通する高温の空気は、微粉炭供給管６に供給される。微粉炭供給管６には、フィルタ部５５を通過したバイオマス燃料が流通している。このため、微粉炭供給管６に流通するバイオマス燃料は、空気供給管８１に供給された高温の空気により水分を失う。

上述の通り、微粉炭機３では、塊状の石炭が粉砕され、粉砕された石炭が微粉炭供給管６を流通している。このため、微粉炭供給管６で粉砕された石炭とバイオマス燃料とが合流し、混合された状態でボイラ２に供給され、燃焼する。

本実施形態によれば、以下のような効果が奏される。
バイオマス燃料を、微粉炭機３を介さずに微粉炭供給管６に供給することとした。バイオマス燃料は、比重が軽く剛性がないため、微粉炭機３で石炭とともに粉砕しようとすると、粉砕されずに微粉炭機３の上方へ移動する場合があった。また、バイオマス燃料が微粉炭機３の内部に付着して、石炭の効率的な粉砕を妨げる場合があった。そこで、微粉炭機３を介さずにバイオマス燃料を微粉炭供給管６に供給することで、効率的に石炭を粉砕することできるとともに、バイオマス燃料の粉砕工程を省略して迅速に石炭とバイオマス燃料の混焼を行うことができることとした。

バイオマス供給管５３を微粉炭供給管６の上流側に接続した。このため、バイオマス燃料がボイラ２まで届く前に乾燥することができる。また、微粉炭供給管６には粉砕された石炭が流通しているので、微粉炭供給管６の内部でバイオマス燃料と石炭とが混合される。さらに、バイオマス供給管５３のバイオマス貯留部５１側に、ゲート弁５４２が設けた。このため、ゲート弁５４２を開閉することにより、バイオマス燃料の供給量を調整することができる。

バイオマス供給管５３の他端に、フィルタ部５５を設けた。これにより、ボイラ２の内部で浮遊しながら燃焼できない大きさのバイオマス燃料を除去でき、また、バイオマス燃料に混入された異物があった場合にも、ボイラ２に投入する前に除去することができる。

煙道９に石炭の燃焼による熱を利用する空気余熱器７を設けた。また、煙道９の近傍に外気を吸入する通風機８を配置し、一端が通風機８に接続され、他端が微粉炭供給管６に接続される空気供給管８１を設けた。そして、空気供給管８１を空気余熱器７に通し、空気余熱器７により、空気供給管８１の内部を流通する空気を加熱した。加熱された空気は微粉炭供給管６に供給される。バイオマス供給管５３は、微粉炭供給管６に接続されている。このため、バイオマス燃料は、微粉炭供給管６を流通する間に高温の空気で水分を失うので、効率的な燃焼が実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、粉状のバイオマス燃料を微粉炭供給管６の一つに供給しているが、微粉炭火力発電設備１に搬入されるバイオマス燃料の状況によっては、バイオマス燃料を、微粉炭機３とは異なる粉砕機により粗粉砕し、その後さらに粉砕してよい。バイオマス燃料は、貯留前の段階で目開き５ｍｍメッシュ通過以下となるように調整された状態でバイオマス貯留部５１に貯留されてよい。

また、本実施形態では、空気供給管８１を微粉炭供給管６の一つに接続しているが、図２に示すように、空気供給管８１をバイオマス供給管５３に接続して、空気供給管８１の空気により、バイオマス供給管５３を流通するバイオマス燃料を微粉炭供給管６に供給してもよい。空気供給管８１をバイオマス供給管５３に接続することでバイオマス燃料を乾燥させることができるので、この場合、バイオマス供給管５３を直接ボイラ２に接続してもよい。

１ 微粉炭火力発電設備
２ ボイラ
３ 微粉炭機
５ バイオマス供給手段
６ 微粉炭供給管
７ 空気余熱器
８ 通風機
９ 煙道
５３ バイオマス供給管
５５ フィルタ部
８１ 空気供給管

Claims (5)

1. 石炭を主原料とし、バイオマス燃料を副燃料とする微粉炭火力発電設備であって、
   前記石炭及び／又はバイオマス燃料を燃焼するボイラと、
   前記石炭を粉砕する微粉炭機と、
   前記ボイラと前記微粉炭機とを接続する微粉炭供給管と、
   前記微粉炭供給管又は前記ボイラに接続されるバイオマス供給管を有し、前記バイオマス燃料を微粉炭機を介さずに前記ボイラに供給するバイオマス供給手段と、を備える微粉炭火力発電設備。
2. 前記バイオマス供給管は、前記微粉炭供給管の上流側に接続される請求項１記載の微粉炭火力発電設備。
3. 前記バイオマス供給手段は、所定の寸法以上の前記バイオマス燃料を除去するフィルタ部を備える請求項１又は２記載の微粉炭火力発電設備。
4. 前記ボイラから延びて前記石炭の燃焼により生じた排ガスが流通する煙道と、
   該煙道に設けられて前記燃焼による熱を利用して空気を加熱する空気余熱器と、
   該空気余熱器により加熱する空気を外気から吸入する通風機と、
   一端が前記通風機に接続され、他端が前記微粉炭供給管に接続され、内部を前記空気余熱器を介して加熱された空気が流通する空気供給管と、をさらに備える請求項１から３に記載の微粉炭火力発電設備。
5. 前記バイオマス供給手段は、前記バイオマス燃料を貯留するバイオマス貯留部を備え、
   該バイオマス貯留部は、貯留前の段階で目開き５ｍｍメッシュ通過以下に調整された前記バイオマス燃料を貯留する請求項１から４に記載の微粉炭火力発電設備。

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