JP2013190163A

JP2013190163A - バイオマスミル

Info

Publication number: JP2013190163A
Application number: JP2012057308A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tamura; 雅人田村; Yusuke Kubota; 悠祐窪田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26

Abstract

【課題】木質系バイオマスの粉体を確実に噴上げ、分級効率の向上及び粉砕容量の増大を図るバイオマスミルを提供する。
【解決手段】分級室１７を形成するハウジング３と、該ハウジングの上部に収納された分級機３４と、ハウジング３の下部に収納され、テーブル駆動装置７によって駆動される粉砕テーブル５と、粉砕テーブル５に押圧される加圧ローラ１２を有する加圧ローラユニット１１と、粉砕テーブル５の下方に形成され、１次空気が導入さる１次空気室１６と、粉砕テーブル５の周囲に全周に亘って連続的に形成され１次空気を噴出す吹出し口２１と、粉砕テーブル５の中心に木質系バイオマスを供給するシュート２３とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、木質系バイオマスをボイラ燃料とする為に粉砕するバイオマスミル、特に木質ペレットを粉砕するバイオマスミルに関するものである。

現在、ボイラの固形燃料として使用されているのは、主に石炭であるが、ＣＯ₂の削減対策として、再生可能で環境負荷の少ない木質系バイオマスを燃料とすることが検討されている。

木質系バイオマスをボイラの燃料とするには、木質チップ、木質ペレット等の木質系バイオマスをバーナ燃焼可能な様に粉砕する必要がある。

石炭に木質系バイオマスを混合して燃料とする場合、木質系バイオマスの混合量が少なければ既存の石炭ミルにより混合粉砕することも可能であるが、木質系バイオマスの使用量が多くなると、石炭との混合粉砕を行うことができない為、木質系バイオマス単独で粉砕する必要がある。

又、木質系バイオマスを粉砕する装置として石炭粉砕用の石炭ローラミルを基本とした粉砕装置とすることが、大きな改良、大きな設備変更をすることなく低コストで可能となる。

石炭ローラミルを用いて石炭の粉砕を行う際には、石炭供給装置から塊状の石炭が粉砕テーブルの中央に投下され、テーブル駆動装置によって前記粉砕テーブルが回転され、該粉砕テーブルの回転によって外周方向に移動した石炭が、回転自在に設けられた加圧ローラに噛込まれることで粉砕される。

粉砕された石炭粒は、前記粉砕テーブルの回転により更に外周方向へと移動される。該粉砕テーブルの外周には全周に亘って吹出し口が設けられており、前記粉砕テーブルより外側に移動した石炭粒は、前記吹出し口より高速で噴出される１次空気によって上方へと噴上げられ、微粉炭管よりバーナに送給される。

従来の石炭ローラミルの場合、パイライト等石炭中の不純物を粉砕テーブル上から落下させミル外へと排出する必要がある為、１次空気の吹出し口は円弧形状であり、所定の幅、例えばおおよそ５０ｍｍ程度の幅を有している。更に、１次空気の流路面積を減少させ流速を確保する為、ポート状の吹出し口を円周方向に等間隔で複数個所に設けている。

又、前記吹出し口は、粉砕テーブルの周囲に周方向に傾斜して設けられ、粉砕テーブルの周囲から１次空気が斜め上方に噴出される様になっており、１次空気に噴上げられた石炭粒はミル内を旋回しながら上昇する。

然し乍ら、木質系バイオマスを単独で粉砕する場合、木質系バイオマスは軽量であると共に繊維質で互いに絡合う為、前記粉砕テーブルの回転遠心力による外周への移動が石炭に比べて円滑に行われない。

又、前記吹出し口は等間隔で設けられたポートである為、吹出し口と吹出し口の間を木質系バイオマスの粉体が１次空気に噴上げられることなく通抜ける場合があり、或は吹出し口を通抜けなくても吹出し口と吹出し口の間に木質系バイオマスの粉体が堆積し、堆積した粉体が吹出し口上に一気に崩れることで、粒径の大きい粗粉体と粒径の小さい細粉体とが一気に１次空気に噴上げられ、上昇過程での粗粉体と細粉体との分離が促進されない場合がある。

更に、１次空気に噴上げられる粉体は、ミル内を旋回しながら上昇する為、流路が長くなることで粉体がミル外に排出され難くなり、ミル内に滞留してミルの差圧上昇の原因となり、送風動力が増大すると共に前記テーブル駆動装置の動力が増大する。ミル差圧の上昇と該テーブル駆動装置の動力増大により、木質系バイオマスの粉砕容量は石炭の粉砕容量の１０％程度迄制限されることになる。

上記した様に、竪型ミル、又は同等の構造を有するミルに木質系バイオマスを供給して粉砕した場合、ミルの木質系バイオマスが石炭とは異なった挙動を呈し、充分な粉砕効率、粉砕容量が得られないという問題があった。

尚、特許文献１には、１次空気の流速の水平成分が、粉砕テーブルの外周端に於ける周速と互いに逆方向を向く様に傾斜したスロートからなるスロート群を粉砕テーブルに取付け、粉砕テーブルの外周の上面側に複数の仕切りフィンを設け、石炭粒子が粉砕テーブルの外周に到達した際に、仕切りフィンにより石炭粒子に粉砕テーブルの外周端の周速と同一の速度を与えた上で、石炭粒子と１次空気とを衝突させる竪型ローラミルが開示されている。

特開２０００−１０７６１９号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、木質系バイオマスの粉体を確実に噴上げ、分級効率の向上及び粉砕容量の増大を図るバイオマスミルを提供するものである。

本発明は、分級室を形成するハウジングと、該ハウジングの上部に収納された分級機と、前記ハウジングの下部に収納され、テーブル駆動装置によって駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラを有する加圧ローラユニットと、前記粉砕テーブルの下方に形成され、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲に全周に亘って連続的に形成され１次空気を噴出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートとを具備するバイオマスミルに係るものである。

本発明によれば、分級室を形成するハウジングと、該ハウジングの上部に収納された分級機と、前記ハウジングの下部に収納され、テーブル駆動装置によって駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラを有する加圧ローラユニットと、前記粉砕テーブルの下方に形成され、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲に全周に亘って連続的に形成され１次空気を噴出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートとを具備するので、前記粉砕テーブルの周囲を隙間なく覆うカーテン状の１次空気の上昇流により、木質系バイオマスの粉体を確実に噴上げ、粉砕容量の増大を図ると共に、重力分級を促進することで分級効率の向上を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る竪型ミルの概略立断面図である。図１のＡ−Ａ矢視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１、図２に於いて、本発明の実施例に係る竪型ミル１について説明する。

中空構造又は脚構造の基台２に筒状のハウジング３が立設され、該ハウジング３によって密閉された空間が形成される。該空間の下部には減速機４を介して粉砕テーブル５が設けられ、該粉砕テーブル５は前記減速機４を介してテーブル駆動モータ６によって駆動回転される。前記粉砕テーブル５は前記テーブル駆動モータ６によって定速又は可変速で回転される様になっており、該減速機４と前記テーブル駆動モータ６とによりテーブル駆動装置７が構成される。

前記粉砕テーブル５の上面には、断面が円弧状の凹溝８を有するテーブルセグメント９が設けられ、該テーブルセグメント９がリング状に連設され、前記凹溝８によって前記粉砕テーブル５の回転中心を中心とするリング状の粉砕溝が形成される。

前記粉砕テーブル５の回転中心から放射状に所要組数、例えば３組の加圧ローラユニット１１が１２０°間隔で設けられている。該加圧ローラユニット１１は加圧ローラ１２を有し、ピボット軸１３を中心に傾動自在となっている。又、前記ハウジング３の下部には、該ハウジング３を放射状に貫通する３組のローラ加圧装置１４が設けられている。該ローラ加圧装置１４は、アクチュエータ、例えば油圧シリンダ１５を具備し、該油圧シリンダ１５によって前記加圧ローラ１２を前記凹溝８に押圧する様になっている。

前記粉砕テーブル５の下方には１次空気室１６が形成され、前記ハウジング３内部の前記粉砕テーブル５より上方は、分級室１７となっている。

前記ハウジング３の下部には１次空気供給口１８が取付けられ、該１次空気供給口１８は図示しない送風機に接続されると共に、前記１次空気室１６に連通している。前記ハウジング３の内壁には、前記粉砕テーブル５の周面と所定の間隙を介在して対向する様環状のノズルリング１９が設けられ、該ノズルリング１９と前記粉砕テーブル５との間に所定の幅を有するリング状の吹出し口２１が形成される様になっており、該吹出し口２１は全周に亘って連続的に形成された間隙によって構成される（図２参照）。

尚、該吹出し口２１の幅は、該吹出し口２１の断面積が、従来の竪型ミルに於ける吹出し口の断面積と同等となる様な幅とするのが望ましい。該吹出し口２１の断面積を従来の竪型ミルの吹出し口の断面積と同等とすることで、同等の１次空気の風量で同等の流速を得ることができる。

又、該吹出し口２１は、垂直又は略垂直となっており、１次空気が前記ハウジング３の内壁に沿って垂直又は略垂直に噴上がる様になっている。尚、前記吹出し口２１は、前記粉砕テーブル５の中心方向に０°以上５°以下の範囲で傾斜する様にしてもよい。

前記ハウジング３の上側には燃料給排部２２が設けられており、該燃料給排部２２の中心部を貫通する様にパイプ状のシュート２３が設けられている。該シュート２３は前記ハウジング３の内部に延出し、下端が前記粉砕テーブル５の中央上方に位置している。前記シュート２３には木質系バイオマス、例えば木質ペレットが供給され、供給された木質ペレットは前記粉砕テーブル５の中心部に落下する様になっている。

前記シュート２３には回転管２４が外嵌され、該回転管２４は回転管支持部２５に軸受け２６を介して回転自在に支持されている。前記回転管２４には、プーリ２７が設けられ、該プーリ２７とプーリ２８との間にはベルト２９が掛回され、前記プーリ２８は減速機３１の出力軸に嵌着されており、該減速機３１には分級機モータ３２が連結されている。而して、前記回転管２４は前記減速機３１、前記プーリ２８、前記ベルト２９、前記プーリ２７を介して前記分級機モータ３２によって回転される様になっている。

前記回転管２４にはブレード３３が取付けられ、前記回転管２４、前記プーリ２７、前記プーリ２８、前記ベルト２９、前記減速機３１、前記分級機モータ３２、前記ブレード３３によって分級機３４が構成されている。

前記ブレード３３は短冊状であり、倒立円錐曲面上に円周方向に所定角度ピッチで配設される。又、前記ブレード３３は下端から上端に向って前記回転管２４から離反する様に傾斜しており、ブレード支持部３５を介して前記回転管２４に取付けられている。

前記燃料給排部２２には、粉砕された木質ペレットの粉体を送給する粉砕物送給管３６が接続されており、該粉砕物送給管３６はボイラのバーナ（図示せず）に接続されている。

次に、前記竪型ミル１に於ける木質ペレットの粉砕について説明する。尚、木質ペレットは、おがくず等の１ｍｍ以上２ｍｍ以下の木粉が直径φ６ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、長さＬ２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度に押し固められた物体である。

図中、実線は１次空気の流れを示しており、点線は木質ペレットの流れを示している。

前記粉砕テーブル５が、前記減速機４を介して前記テーブル駆動モータ６により回転され、前記１次空気供給口１８より２００℃前後の１次空気が前記１次空気室１６に導入された状態で、前記シュート２３より木質ペレットが投入される。木質ペレットは、前記シュート２３の下端より前記粉砕テーブル５の中心部に流落し、該粉砕テーブル５上に供給される。

該粉砕テーブル５上の木質ペレットは、該粉砕テーブル５の回転による遠心力で外周方向に移動し、前記加圧ローラ１２に噛込まれて粉砕される。粉砕された粉体は、更に遠心力によって外周に移動する。

前記１次空気供給口１８より前記１次空気室１６に導入された１次空気は、前記粉砕テーブル５の周囲に垂直又は略垂直に形成された前記吹出し口２１より、従来の竪型ミルと同等となる流速、例えば流速が粉体を噴上げ、粉体の重力分級を行う為の最低限の流速である３０ｍ／ｓ以上、重力分級が損われる下限の流速である１００ｍ／ｓ以下の範囲で垂直又は略垂直に噴上げられる。

この時、該吹出し口２１は、前記粉砕テーブル５と前記ノズルリング１９との間に形成されたリング状の連続した間隙であるので、前記粉砕テーブル５の周囲には、該粉砕テーブル５の周囲を欠落部分なく覆うカーテン状の１次空気の上昇流が形成される。

前記粉砕テーブル５の回転による遠心力によって前記テーブルセグメント９を乗越えた粉体は、前記吹出し口２１から噴上がった１次空気に乗り、粉体流として前記ハウジング３の内壁に沿って前記分級室１７内を上昇する。

該分級室１７内を上昇する過程で、粒径の大きい粗粉体や未粉砕のまま前記加圧ローラ１２，１２間を通抜け、１次空気に噴上げられた木質ペレットは、自重により粉体流から離脱し、前記粉砕テーブル５上へと落下する。重力により分級され、粗粉体が分離した粉体流は、前記分級機３４へと到達し、該分級機３４によって更に粉体の分級が行われる。

該分級機３４により、所定粒径以下の細粉体は該分級機３４内に流入し、前記粉砕物送給管３６より送出され、図示しないボイラのバーナに供給される。又、粗粉体や自重により粉体流より離脱しなかった未粉砕の木質ペレットは、前記ブレード３３により弾かれ、該ブレード３３に弾かれた粗粉体や未粉砕の木質ペレット、及び自重により粉体流から分離した粗粉体や未粉砕の木質ペレットは、前記粉砕テーブル５上に落下する。

この時、粉体流は旋回することなく前記分級室１７内を上昇するので、該分級室１７内を大きく旋回しながら上昇していた従来の竪型ミルと比較すると、前記吹出し口２１から前記粉砕物送給管３６迄の流路が短くなっているので、粉体物の該粉砕物送給管３６への到達時間も短くなっている。

粉体の自重及び前記分級機３４により分級され、落下した粗粉体及び未粉砕の木質ペレットは、前記粉砕テーブル５の回転遠心力によって前記凹溝８迄移動し、前記加圧ローラ１２によって再度粉砕され、１次空気により噴上げられる。

上述の様に、本実施例では、前記粉砕テーブル５の周囲に全周に亘って連続して形成されたリング状の前記吹出し口２１を形成したことで、前記粉砕テーブル５の周囲を欠落部分なく覆うカーテン状の１次空気の上昇流が形成されるので、粉体を確実に噴上げることができ、粉体が前記吹出し口２１を通抜けて前記ノズルリング１９上に堆積するのを防止でき、粉砕容量の増大及びミル差圧上昇の抑制を図ることができる。

又、前記吹出し口２１はポートではなくリング状の間隙であるので、該吹出し口２１に粉体が堆積することはなく、従って堆積した粗粉体と細粉体とが一気に噴上げられることで粗粉体と細粉体との分離が抑制されるのを防ぐことができ、粗粉体と細粉体の分離が促進されることで粗粉体が自重により落下し易くなり、重力分級を促進できる。従って、分級効率が向上し、粉砕効率の向上を図ることができる。

又、前記竪型ミル１で粉砕されるのは、不純物のない木粉だけの木質ペレットであり、不純物を前記竪型ミル１外へ排除する必要がないので、前記吹出し口２１の幅は僅かでよく、又１次空気の風量も従来の竪型ミルと同等でよいので、装置構成の大幅な変更を必要とせず、従来の竪型ミルから本実施例の前記竪型ミル１への転用を容易に且つ低コストで行うことができる。

更に、前記吹出し口２１の傾斜を垂直又は略垂直としたことで、該吹出し口２１から噴出される１次空気の上昇流を垂直又は略垂直とし、該吹出し口２１から前記粉砕物送給管３６迄の粉体流の流路を短くしたので、粉体が前記竪型ミル１内に滞留する時間を短縮することができ、粉砕容量の増大を図ることができる。

１竪型ミル
３ハウジング
５粉砕テーブル
７テーブル駆動装置
１１加圧ローラユニット
１２加圧ローラ
１６１次空気室
１７分級室
１９ノズルリング
２１吹出し口
２３シュート
３４分級機

Claims

分級室を形成するハウジングと、該ハウジングの上部に収納された分級機と、前記ハウジングの下部に収納され、テーブル駆動装置によって駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラを有する加圧ローラユニットと、前記粉砕テーブルの下方に形成され、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲に全周に亘って連続的に形成され１次空気を噴出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートとを具備することを特徴とするバイオマスミル。