JP2014128774A - 竪型ミル及びこれを備える粉体供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】弾力性の高い固形物も容易に粉砕することができる竪型ミル及びこれを備える粉体供給システムを提供することにある。
【解決手段】固形物を供給される供給口及び固形物を排出する出口が形成される中空形状をなし、空気が供給される部分、供給口及び出口以外の内部領域が気密であるハウジングと、ハウジングの内部領域に鉛直方向に沿う支持軸心により駆動回転可能に支持される粉砕テーブルと、粉砕テーブルの上方に配置されて第１支持軸により回転自在に支持される粉砕ローラと、内部領域に高圧の空気を供給し、内部領域を大気圧よりも高い高圧雰囲気とする高圧雰囲気形成手段とを備る。高圧雰囲気形成手段は、供給口密閉手段と、出口密閉手段と、吸気部密閉手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭やバイオマスなどの固形物を粉砕して微粉化する竪型ミル及びこれを備える粉体供給システムに関するものである。

ボイラ発電などの燃焼設備では、燃料として石炭やバイオマスなどの固形燃料が用いられる。そして、この石炭などを固形燃料として利用する場合、例えば、竪型ミルにより原炭を粉砕して微粉炭を生成し、得られた微粉炭を燃料として用いるようにしている。

この竪型ミルは、ハウジングの下部に粉砕テーブルが駆動回転可能に配設されると共に、粉砕荷重を付与可能に配設された粉砕ローラで構成されている。従って、原炭が給炭管から粉砕テーブル上に供給されると、遠心力により全面に分散されて炭層が形成され、この炭層に対して各粉砕ローラが押圧することで粉砕される。粉砕後の微粉炭は、供給空気により乾燥され、分級されて外部に排出される。このような竪型ミルとしては、例えば、下記特許文献１、２に提案されたものがある。

また、物体の微粉体を製造する方法としては、石炭やバイオマス以外の物質である穀物を微粉体とする方法がある（特許文献３参照）。特許文献３には、穀物を極低温の環境に所定の時間保管して穀物に含まれる水分が凍った状態とし、その冷凍された穀物原料を、微粉末製造装置を用いて微粉末化する処理を行う穀物の粉の製造方法が記載されている。さらに、篩装置のような分級手段を用いて、目的とする大きさの微粉末とする工程と、得られた微粉末を高圧釜に入れて加熱処理する工程と、高圧釜の圧力を徐々に下げながら内部の水蒸気成分および、気体成分を粉と分離して放出させる工程と、を経て、高圧釜から取り出した状態で、乾燥した微粉末として得る。

特開平０９−０４７６８０号公報 特開２００１−０１７８８０号公報 特開２００７−２２８９２９号公報

ここで、例えば、バイオマスは、水分を含有している、繊維質である等の要因で石炭よりも弾力性が高く粉砕しにくい。このため、竪型ミルでの加工時間が長くなり、粉砕にかかるエネルギーが大きくなる。竪型ミルは、弾力性の高い原料を粉砕する場合、同様に粉砕に時間を要する。また、常圧雰囲気で粉砕を行う竪型ミルにおいては、バイオマスが潰れて扁平状となってしまい、粉砕が困難である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、弾力性の高い固形物も好適に粉砕することができる竪型ミル及びこれを備える粉体供給システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の竪型ミルは、固形物を供給される供給口及び前記固形物を排出する出口が形成される中空形状をし、空気が供給される部分、前記供給口及び前記出口以外の内部領域が気密であるハウジングと、前記ハウジングの内部領域に鉛直方向に沿う支持軸心により回転可能に支持される粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルの上方に対向して配置され、第１支持軸により回転自在に支持される粉砕ローラと、前記内部領域に高圧の空気を供給し、前記内部領域を大気圧よりも高い高圧雰囲気とする高圧雰囲気形成手段と、を備え、前記高圧雰囲気形成手段は、前記供給口を密閉する供給口密閉手段、前記出口を密閉する出口密閉手段と、前記空気が供給される部分を密閉する空気供給手段と、を有することを特徴とするものである。

竪型ミルは、上記構成とすることで、粉砕ローラが粉砕を行う領域を高圧雰囲気にすることができ、大気圧よりも圧縮された状態で粉砕を行うことができる。これにより、固形物を圧縮され弾力性が低下した状態で粉砕することができ、弾力性の高い固形物も容易に粉砕することができる。

本発明の竪型ミルでは、前記高圧雰囲気形成手段は、前記内部領域を２気圧以上とすることが好ましい。これにより、固形物をより確実に圧縮した状態とすることができ、粉砕しやすくすることができ、弾力性の高い固形物も容易に粉砕することができる。

本発明の竪型ミルでは、前記ハウジングは、前記粉砕テーブルの回動部との接触位置を密閉する軸シール機構を備えることが好ましい。これにより、内部領域とその外側の領域との境界の気密性をより高くすることができ、内部領域を好適に高圧雰囲気にすることができる。

本発明の竪型ミルでは、前記高圧雰囲気形成手段は、前記内部領域にある前記固形物及び前記微粉体を流動させる空気を供給する手段を含むことが好ましい。これにより、供給する空気で固形物の粉砕を補助しつつ、内部領域を高圧雰囲気とすることができる。

本発明の竪型ミルでは、前記固形物は、バイオマスであることが好ましい。
竪型ミルは、固形物として弾力性の高いバイオマスを用いた場合でも、固形物を容易に粉砕できる。バイオマスという環境負荷の少ない燃料を、容易に燃焼しやすい状態に加工することができる。

上記の目的を達成するための本発明の粉体供給システムでは、上記のいずれかに記載の竪型ミルと、前記竪型ミルの前記供給口と接続し、前記竪型ミルに固形物を供給する固形物供給手段と、前記竪型ミルの前記出口と接続し、前記竪型ミルで製造された微粉体を回収する微粉体回収手段と、を有し、前記固形物供給手段から前記微粉体回収手段までの空間が前記高圧雰囲気であることを特徴とする。

本発明の粉体供給システムは、上記構成とすることで、ハウジングの供給口及び出口のそれぞれと接続している部分である固形物供給手段と微粉体回収手段とに、高圧雰囲気とその外側の領域との境界を設けることができる。つまり、粉体供給システムは、固形物及び微粉体の通過経路における高圧雰囲気とその外側の領域との境界を固形物供給手段と微粉体回収手段とに設けることができる。これにより、固形物を粉砕する竪型ミルにおける固形物の挙動に影響を与えることを抑制することができ、固形物の粉砕を好適に行うことができる。

本発明の竪型ミル及びこれを備える粉体供給システムによれば、粉砕ローラが粉砕を行う領域を高圧雰囲気にすることができ、大気圧よりも圧縮された状態で粉砕を行うことができる。これにより、固形物を圧縮され弾力性が低下した状態で粉砕することができ、弾力性の高い固形物も容易に粉砕することができる

図１は、本発明の実施例に係る竪型ミルを表す概略構成図である。 図２は、実施例の竪型ミルを備える粉体供給システムを用いる粉体利用システムの概略構成図である。 図３は、図２に示す粉体供給システムの動作を説明するための概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る竪型ミル及びこれを備える粉体供給システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例に係る竪型ミルを表す概略構成図である。実施例の竪型ミル１０は、バイオマスなどの固形物（材料）を粉砕するものである。ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源（環境負荷の少ない燃料）であり、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ)などであり、ここに提示したものに限定されることはない。なお、竪型ミル１０は、固形物（材料）として、バイオマスと石炭とを混合したものを用いることもできる。

実施例の竪型ミル１０において、ハウジング１１は、竪型の円筒中空形状をなし、天井部１２の中央部に固形物供給管１３が装着されている。この固形物供給管１３は、後述する固形物供給手段からハウジング１１内に固形物を供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向（鉛直方向）に沿って配置され、下端部が下方まで延設されている。

ハウジング１１は、下部に架台１４が設置され、この架台１４上に粉砕テーブル１５が回転自在に配置されている。この粉砕テーブル１５は、ハウジング１１の中心位置に固形物供給管１３の下端部に対向して配置されている。また、この粉砕テーブル１５は、上下方向（鉛直方向）の軸心により回転自在であると共に、図示しない駆動装置により回転可能となっている。そして、粉砕テーブル１５は、中心部が高く、外側に向けて低くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に湾曲した形状をなしている。

ハウジング１１は、粉砕テーブル１５の回動部との接触位置を密閉する軸シール機構３０を備える。軸シール機構３０は、オイルシールやメカニカルシールである。軸シール機構３０は、粉砕テーブル１５の回動部が回転可能な状態で粉砕テーブル１５の回動部と接触している。また、軸シール機構３０は、ハウジング１１に対して回転する粉砕テーブル１５の回動部との接触面から空気が漏れないように密閉（気密に）している。

粉砕テーブル１５は、その上方に対向して複数（本実施例では、３個）の粉砕ローラ１６が配置されている。この各粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１５の外周部の上方に、周方向に均等間隔で配置されている。複数（本実施例では、３個）の第１支持軸１７は、ハウジング１１の側壁から中心部側へ下方に傾斜するように配置され、先端部に軸受（図示略）を介して粉砕ローラ１６が回転自在に支持されている。即ち、各粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１５の上方で、上部がハウジング１１の中心部側へ傾斜した状態で、回転自在に支持されることとなる。

複数（本実施例では、３個）の支持アーム１８は、中間部が水平方向に沿った第２支持軸１９によりハウジング１１の側壁に上下に揺動自在に支持されている。そして、各支持アーム１８は、先端部に粉砕ローラ１６が装着された第１支持軸１７の基端部を支持している。即ち、各粉砕ローラ１６は、各支持アーム１８が第２支持軸１９を支点として上下に揺動することで、粉砕テーブル１５の上面に対して接近離反自在に支持されることとなる。そして、各粉砕ローラ１６は、外周面が粉砕テーブル１５の上面に接触した状態でこの粉砕テーブル１５が回転すると、粉砕テーブル１５から回転力を受けて回転する。

また、各支持アーム１８は、上端部１８ａに対して各粉砕ローラ１６の反力荷重を付与する反力荷重付与装置２０が設けられる一方、下端部１８ｂに対してストッパ２１が設けられている。この反力荷重付与装置２０は、支持アーム１８から粉砕ローラ１６に対して、この粉砕ローラ１６が粉砕テーブル１５から離間する方向に対抗する反力荷重を付与するものである。ストッパ２１は、支持アーム１８を介して粉砕ローラ１６が下方に回動できる量を規制するものである。この反力荷重付与装置２０とストッパ２１は、ハウジング１１に設けられている。

固形物が粉砕テーブル１５の中心部に供給されると、この固形物は遠心力により外周側に移動し、各粉砕ローラ１６と粉砕テーブル１５との隙間に入り込む。ここで、各粉砕ローラ１６は、固形物により上昇しようとするが、反力荷重付与装置２０により反力荷重が付与されているため、上昇せずに固形物に押圧荷重を与える。ここで、粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１５から固形物を介して回転力が伝達されて回転すると共に、固形物に押圧荷重を作用して粉砕することができる。

ハウジング１１は、下部に粉砕テーブル１５の外周辺に位置して一次空気が送り込まれる入口ポート２２が設けられている。入口ポート２２は、後述するコンプレッサ５０に接続されている。また、ハウジング１１は、上部に固形物供給管１３の外周辺に位置して粉砕した固形物（以下、粉砕物）を分級するロータリセパレータ（分級装置）２３が設けられると共に、天井部１２に分級した粉砕物を排出する出口ポート２４が設けられている。更に、ハウジング１１は、下部に異物排出管２５が設けられており、この異物排出管２５は、固形物に混在する礫や金属片などの異物（スピレージ）を粉砕テーブル１５の外周部から落下させて排出するものである。

ハウジング１１は、ハウジング１１の内面と軸シール機構３０とハウジング１１の内部に露出した各部とに囲まれた内部領域αが、固形物や微粉体が流動する領域となる。ここで、内部領域αは、軸シール機構３０や内面の構造で、固形物供給管（供給口）１３、入口ポート（空気が供給される部分）２２及び出口ポート（出口）２４以外の領域が気密状態となる。これにより、ハウジング１１は、固形物供給管１３、入口ポート２２及び出口ポート２４以外から空気が漏れない状態（固形物供給管１３、入口ポート２２及び出口ポート２４を塞ぐと密閉されている状態）となる。なお、ハウジング１１は、ハウジング１１の内面を気密に保つ各種機構を用いることができる。例えば、シール膜を形成してもよいし、部材と部材のつなぎ面にシールを配置してもよい。

コンプレッサ５０は、配管５２を介して入口ポート２２が設けられている。コンプレッサ５０は、圧縮した空気を入口ポート２２に一次空気として送り込むことで、ハウジング１１の内部領域αを高圧雰囲気とする。コンプレッサ５０は、一次空気として、大気や、窒素（Ｎ_２）、例えば排ガス等の低酸素ガスを供給する。

コンプレッサ５０は、竪型ミル１０の高圧雰囲気形成手段に含まれる。高圧雰囲気形成手段は、竪型ミル１０の内部領域αを高圧雰囲気とするための各種手段が含まれる。例えば、ハウジング内を気密に保つための機構、軸シール機構３０も含めることができる。高圧雰囲気形成手段は、固形物及び微粉体を搬送する経路を密閉する機構も含めることができる。竪型ミル１０は以上のような構成である。

具体的には、高圧雰囲気形成手段は、固形物供給管（供給口）１３を密閉する供給口密閉手段と、出口ポート（出口）２４を密閉する出口密閉手段と、空気を供給する入口ポート(空気供給部)２２を密閉する空気供給手段を有する。これらは、ハウジング１１内を高圧雰囲気に維持しつつ、必要に応じて空気、固形物及び微粉体を搬送、流通させる。このため、設置された領域を完全に閉じる機構はなく、必要に応じて開閉したり、一方向に流通可能な状態としたりしつつ、必要以上の空気が出されてハウジング１１内の圧力が低下することを抑制する機構である。供給口密閉手段は、固形物供給管（供給口）１３から必要以上の空気が漏れることを抑制しつつ、固形物を流通させることで、固形物供給管（供給口）１３を密閉する機構である。出口密閉手段は、出口ポート（出口）２４から必要以上の空気が漏れることを抑制しつつ、微粉体を流通させることで、出口ポート（出口）２４を密閉する機構である。それぞれ、固形物供給管（供給口）１３と出口ポート（出口）２４に接続されている経路上に配設されていればよい。そして、本実施形態の空気供給手段はコンプレッサである。コンプレッサ５０は、ハウジング１１内の空気が入口ポート２２から排出されることを抑制する。つまり、コンプレッサ５０は、入口ポート２２の経路に設けられ、空気が供給される部分を密閉する。

まず、竪型ミル１０は、コンプレッサ５０を駆動し、ハウジング１１の内部領域αに、空気を供給し、内部領域αを高圧雰囲気とする。竪型ミル１０は、図１に示すように、原炭などの固形物が固形物供給管１３からハウジング１１内に供給されると、この固形物は、粉砕テーブル１５上の中心部に供給される。このとき、粉砕テーブル１５は、所定の速度で回転していることから、粉砕テーブル１５上の中心部に供給された固形物は、遠心力により外周に分散するように移動し、粉砕テーブル１５の全面に一定の固形物層が形成される。即ち、固形物が各粉砕ローラ１６と粉砕テーブル１５との間に入り込む。

すると、粉砕テーブル１５の回転力が固形物を介して各粉砕ローラ１６に伝達され、粉砕テーブル１５の回転に伴って粉砕ローラ１６が回転する。このとき、各粉砕ローラ１６は、固形物により上昇しようとするが、反力荷重付与装置２０により反力荷重が付与されているため、上昇動作が抑制されて固形物に押圧荷重を与える。そのため、各粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１５上の固形物を押圧して粉砕することとなる。なお、各粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１５との間に入り込んだ固形物の大きさや硬さにより反力荷重に打ち勝って若干上昇するが、粉砕ローラ１６の自重により初期位置に戻される。

粉砕ローラ１６により粉砕された固形物は粉砕物となり、コンプレッサ５０を駆動させることで入口ポート２２からハウジング１１内に送り込まれた一次空気により、乾燥されつつ上昇する。この上昇した粉砕物は、ロータリセパレータ２３により分級され、粗粉は落下して再び粉砕テーブル１５上に戻されて再粉砕が行われる。一方、細粒粉は、ロータリセパレータ２３を通過し、気流に乗って出口ポート２４から排出される。また、固形物に混在した礫や金属片などのスピレージは、粉砕テーブル１５の遠心力により外周部から外方に落下し、異物排出管２５により排出される。

実施例の竪型ミル１０は、内部領域αを高圧雰囲気とし、ハウジング１１内に鉛直方向に沿う支持軸心により粉砕テーブル１５を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル１５の上方に第１支持軸１７により粉砕ローラ１６を回転自在に支持し、外周面が粉砕テーブル１５の上面に接触して連れ回り可能とし、第１支持軸１７を支持する支持アーム１８を粉砕ローラ１６が粉砕テーブル１５に対して接近離反自在となるように第２支持軸１９によりハウジング１１に揺動自在に支持させることで支持アーム１８から粉砕ローラ１６に対して粉砕ローラ１６が粉砕テーブル１５から離間する方向に対抗する反力荷重を付与する反力荷重付与装置２０を設けている。

従って、粉砕ローラ１６と粉砕テーブル１５の間に固形物が入り込んだとき、粉砕テーブル１５の回転力が固形物を介して粉砕ローラ１６に伝達されて連れ回りし、このとき、粉砕ローラ１６が固形物の侵入により上昇しようとするが、反力荷重付与装置２０により粉砕ローラ１６に対して反力荷重が付与されているため、粉砕ローラ１６は固形物に押圧荷重を与えて粉砕することができる。

ここで、竪型ミル１０は、内部領域αを高圧雰囲気とすることで、粉砕テーブル１５と粉砕ローラ１６との間を含む領域を高圧雰囲気としている。これにより、高圧雰囲気で固形物を粉砕することができる。竪型ミル１０は、高圧雰囲気とすることで、固形物を圧縮させて弾性率を低下させることができる。これにより、常圧雰囲気では、粉砕テーブル１５と粉砕ローラ１６とで挟まれても扁平に変形する固形物、つまり潰れて形状が変化するが、粉砕（複数に分離）されなかった固形物も好適に粉砕することができる。これにより、弾力性が高い固形物も容易に粉砕することができる。

竪型ミル１０は、特に本実施例のように固形物がバイオマスである場合、対象の固形物を短時間で確実に粉砕することが可能となる。ここで、バイオマスは、上述したように再生可能な生物由来の有機性資源、例えば木材等であるため、水分が高く，繊維質であるため弾力性が高いものが多い。これに対して竪型ミル１０は、上述したように高圧雰囲気とすることで弾力性を低下させた状態の固形物を、粉砕テーブル１５と粉砕ローラ１６との間で粉砕することができる。これにより、弾力性が高い固形物であるバイオマスも好適に粉砕することができる。また、竪型ミル１０は、弾力性が高い状態のバイオマスを粉砕できるため、乾燥処理や炭化処理の等前処理を行わなくても、または前処理を簡単にして少ない乾燥等でもバイオマスを粉砕できるようになる。これにより、加熱、炭化等で熱を消費しなくてもよくなるため、エネルギー効率も高くすることができる。

ここで、本実施例において、高圧雰囲気とは、内部領域αの圧力を２気圧以上とすることである。なお、竪型ミル１０は、内部領域αの圧力を１０気圧以上とすることがさらに好ましい。また、コンプレッサ５０によって竪型ミル１０に供給する空気は、温度を１００℃以上４００℃以下とすることが好ましい。このような温度とすることで、固形物が水分を含んでいる場合、固定物を乾燥させることができ、対象の固形物をより粉砕しやすくすることができる。

また、実施例の竪型ミルでは、反力荷重付与装置２０の駆動源として、油圧シリンダ（図示せず）を用いているがこれに限定されない。駆動源としては、支持アームを所定の方向に付勢できればよく、例えば、リニアモータで駆動してもよい。また、駆動源を磁性流体が充填されたダンパを有する構成としてもよい。この場合、磁性流体を磁化させることで支持アーム１８から粉砕ローラ１６に対して粉砕ローラ１６が粉砕テーブル１５から離間する方向に対抗する反力荷重を付与する。

次に、本実施例の竪型ミルを備える粉体供給システムについて説明する。以下では、合わせて、粉体供給システム１０１の固形物及び微粉体の経路において竪型ミル１０の高圧雰囲気の境界となる位置についても説明する。図２は、実施例の竪型ミルを備える粉体供給システムの概略構成図である。図３は、図２に示す粉体供給システムの動作を説明するための概略構成図である。

粉体供給システム１０１は、固形物から微粉体を生成し、生成した微粉体を利用し消費するシステムであり、固形物から微粉体を生成し、生成した微粉体を利用し消費するガス化炉やボイラ等の粉体利用装置１０２を有する。本実施例では、固形物の一例としてバイオマスを用いる場合について説明する。

粉体供給システム１０１は、粉体利用装置１０２にバイオマスを粉砕した微粉体を供給するシステムであり、上述した竪型ミル１０と、竪型ミル１０に固形物を供給する固形物供給手段１０４と、竪型ミル１０で製造された微粉体を回収し、回収した微粉体を粉体利用装置１０２に供給する粉体回収手段１０８と、を有する。

固形物供給手段１０４は、バンカ１１２と、ホッパ（固形物貯留部）１１４ａ、１１４ｂと、バルブ（供給上流側バルブ）１１６ａ、１１６ｂと、バルブ（供給下流側バルブ）１１８ａ、１１８ｂとを有する。

また、固形物供給手段１０４の各部は、配管Ｌ１、Ｌ２、分岐管Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂによって接続されている。具体的には、配管Ｌ１は、一方の端部がバンカ１１２と接続され、他方の端部が分岐管Ｌ１ａと分岐管Ｌ１ｂとに分岐されている。分岐管Ｌ１ａは、配管Ｌ１と接続していない端部がホッパ１１４ａと接続されている。分岐管Ｌ１ｂは、配管Ｌ１と接続していない端部がホッパ１１４ｂと接続されている。次に、分岐管Ｌ２ａは、一方の端部がホッパ１１４ａと接続され、他方の端部が配管Ｌ２と接続されている。分岐管Ｌ２ｂは、一方の端部がホッパ１１４ｂと接続され、他方の端部が配管Ｌ２と接続されている。配管Ｌ２は、分岐管Ｌ２ａ、Ｌ２ｂと接続していない側の端部が竪型ミル１０の固形物供給管１３と接続されている。

バンカ１１２は、粉体供給システム１０１の外部から供給された固形物を貯留している。バンカ１１２は、貯留する固形物を接続されている配管Ｌ１に供給する。ホッパ１１４ａは、バンカ１１２から配管Ｌ１及び分岐管Ｌ１ａを通って供給された固形物を貯留している。ホッパ１１４ａは、貯留している固形物を分岐管Ｌ２ａ及び配管Ｌ２を介して粉砕ミル１０に供給する。ホッパ１１４ｂは、バンカ１１２から配管Ｌ１及び分岐管Ｌ１ｂを通って供給された固形物を貯留している。ホッパ１１４ｂは、貯留している固形物を分岐管Ｌ２ｂ及び配管Ｌ２を介して粉砕ミル１０に供給する。

バルブ（供給上流側バルブ）１１６ａは、分岐管Ｌ１ａに設置されている。バルブ（供給上流側バルブ）１１６ｂは、分岐管Ｌ１ｂに設置されている。バルブ（供給下流側バルブ）１１８ａは、分岐管Ｌ２ａに設置されている。バルブ（供給下流側バルブ）１１８ｂは、分岐管Ｌ２ｂに設置されている。

固形物供給手段１０４は、バルブ１１６ａ、１１６ｂ、１１８ａ、１１８ｂの開閉を切り換えることで、当該バルブ１１６ａ、１１６ｂ、１１８ａ、１１８ｂが設置されている分岐管Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが開放された状態と密閉された状態（閉塞され空気が通らない状態）とを切り替える。また、固形物供給手段１０４は、バルブ（供給上流側バルブ）１１６ａ、１１６ｂの開閉を切り換えることで、バンカ１１２からホッパ１１４ａ、１１４ｂに固形物を供給するか否かを切り換えることもできる。固形物供給手段１０４は、バルブ（供給下流側バルブ）１１８ａ、１１８ｂ、の開閉を切り換えることで、ホッパ１１４ａ、１１４ｂから竪型ミル１０に固形物を供給するか否かを切り換えることもできる。このように、粉体供給システム１０１は、バルブ１１６ａ、１１６ｂとバルブ１１８ａ、１１８ｂとが供給密閉手段となる。

固形物供給手段１０４は、それぞれの経路について、バルブ１１６ａ、１１６ｂとバルブ１１８ａ、１１８ｂとのいずれかを開放することで、バンカ１１２から固形物が供給される状態または竪型ミル１０に固形物を供給する状態とすることができる。

竪型ミル１０は、上述したようにコンプレッサ５０から一次空気が供給される。具体的には、コンプレッサ５０は、配管Ｌ３に接続されている。また竪型ミル１０とコンプレッサ５０とは、配管Ｌ４（５２）で接続されている。これにより、コンプレッサ５０は、配管Ｌ３で供給される乾燥ガスを圧縮して配管Ｌ４に供給することで、竪型ミル１０に一次空気を供給する。

竪型ミル１０は、Ｌ４から供給される一次空気で内部領域を高圧雰囲気にする。また、竪型ミル１０は、Ｌ４から供給される一次空気で内部の固形物を流動させながら粉砕し、微粒子を製造する。竪型ミル１０は、配管Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５に接続されている。竪型ミル１０は、配管Ｌ２から固形物が供給され、製造した微粉体を配管Ｌ５に排出する。

粉体回収手段１０８は、集塵装置１２２と、ガス排出部（煙突）１２４と、減圧弁１２６と、ビン１２８と、ホッパ（粉体貯留部）１３０ａ、１３０ｂと、バルブ（排出上流側バルブ）１３２ａ、１３２ｂと、バルブ（排出下流側バルブ）１３４ａ、１３４ｂと、を有する。

また、粉体回収手段１０８の各部は、配管Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、分岐管Ｌ８ａ、Ｌ８ｂ、Ｌ９ａ、Ｌ９ｂによって接続されている。具体的には、配管Ｌ５は、一方の端部が竪型ミル１０と接続され、他方の端部が集塵装置１２２と接続される。配管Ｌ６は、一方の端部が集塵装置１２２と接続され、他方の端部がガス排出部１２４と接続される。配管Ｌ７は、一方の端部が集塵装置１２２と接続され、他方の端部がビン１２８と接続される。配管Ｌ８は、一方の端部がビン１２８と接続され、他方の端部が分岐管Ｌ８ａと分岐管Ｌ８ｂとに分岐されている。分岐管Ｌ８ａは、配管Ｌ８と接続していない端部がホッパ１３０ａと接続されている。分岐管Ｌ８ｂは、配管Ｌ８と接続していない端部がホッパ１３０ｂと接続されている。次に、分岐管Ｌ９ａは、一方の端部がホッパ１３０ａと接続され、他方の端部が配管Ｌ９と接続されている。分岐管Ｌ９ｂは、一方の端部がホッパ１３０ｂと接続され、他方の端部が配管Ｌ９と接続されている。配管Ｌ９は、分岐管Ｌ９ａ、Ｌ９ｂと接続していない側の端部が粉体利用装置１０２と接続されている。なお、粉体回収手段１０８は、竪型ミル１０から配管Ｌ５に排出される一次空気を利用し、微粉体を空気搬送する。

集塵装置１２２は、サイクロン、フィルタ等であり、配管Ｌ５から供給される微粉体と空気流を分離する。集塵装置１２２は、捕集した微粉体を貯留し、貯留した微粉体を配管Ｌ７に排出する。また、集塵装置１２２は、空気流の一部を配管Ｌ６に排出する。ガス排出部（煙突）１２４は、配管Ｌ６から供給された空気流を排出する排出機構である。減圧弁１２６は、配管Ｌ６に配置されている。減圧弁１２６は、配管Ｌ６の集塵装置１２２側の領域を一定以上の圧力に維持した状態で、過剰な空気をガス排出部１２４に排出する。これにより、粉体回収手段１０８は、ガス排出部１２４からガスを排出しても、空気流れにおいて、減圧弁１２６よりも上流側の部分は一定圧力（具体的には高圧雰囲気の圧力）に維持することができる。ビン１２８は、集塵装置１２２から配管Ｌ７を介して供給された微粉体を貯留している。ビン１２８は、貯留する微粉体を接続されている配管Ｌ８に供給する。ホッパ１３０ａは、ビン１２８から配管Ｌ８及び分岐管Ｌ８ａを通って供給された微粉体を貯留している。ホッパ１３０ａは、貯留している微粉体を分岐管Ｌ９ａ及び配管Ｌ９を介して粉体利用装置１０２に供給する。ホッパ１３０ｂは、ビン１２８から配管Ｌ８及び分岐管Ｌ８ｂを通って供給された微粉体を貯留している。ホッパ１３０ｂは、貯留している微粉体を分岐管Ｌ９ｂ及び配管Ｌ９を介して粉体利用装置１０２に供給する。

バルブ（排出上流側バルブ）１３２ａは、分岐管Ｌ８ａに設置されている。バルブ（排出上流側バルブ）１３２ｂは、分岐管Ｌ８ｂに設置されている。バルブ（排出下流側バルブ）１３４ａは、分岐管Ｌ９ａに設置されている。バルブ（排出下流側バルブ）１３４ｂは、分岐管Ｌ９ｂに設置されている。

粉体回収手段１０８は、バルブ１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂの開閉を切り換えることで、当該バルブ１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂが設置されている分岐管Ｌ８ａ、Ｌ８ｂ，Ｌ９ａ、Ｌ９ｂが開放された状態と密閉された状態（閉塞され空気が通らない状態）とを切り替える。また、粉体回収手段１０８は、バルブ（排出上流側バルブ）１３２ａ、１３２ｂの開閉を切り換えることで、ビン１２８からホッパ１３０ａ、１３０ｂに微粉体を供給するか否かを切り換えることもできる。粉体回収手段１０８は、バルブ（排出下流側バルブ）１３４ａ、１３４ｂ、の開閉を切り換えることで、ホッパ１３０ａ、１３０ｂから粉体利用装置１０２に微粉体を供給するか否かを切り換えることもできる。

粉体回収手段１０８は、以上のような構成であり、ビン１２８から粉体利用装置１０２に微粉体を供給する経路として、配管Ｌ８、分岐管Ｌ８ａ、ホッパ１３０ａ、分岐管Ｌ９ａ、配管Ｌ９を通過させる経路と、配管Ｌ８、分岐管Ｌ８ｂ、ホッパ１３０ｂ、分岐管Ｌ９ｂ、配管Ｌ９を通過させる経路と、の２つの経路を備えている。また、それぞれの経路は、ホッパ１３０ａ、１３０ｂの上流と下流にバルブ１３２ａ、１３２ｂと、バルブ１３４ａ、１３４ｂとが配置されている。これにより、粉体回収手段１０８は、それぞれの経路について、バルブ１３２ａ、１３２ｂとバルブ１３４ａ、１３４ｂとのいずれかを閉じることで、竪型ミル１０と繋がっている領域を気密にすることができる。また、粉体回収手段１０８は、それぞれの経路について、バルブ１３２ａ、１３２ｂとバルブ１３４ａ、１３４ｂとのいずれかを開放することで、ビン１２８から微粉体が供給される状態または粉体利用装置１０２に微粉体を供給する状態とすることができる。このように、粉体供給システム１０１は、バルブ１３２ａ、１３２ｂとバルブ１３４ａ、１３４ｂとが出口密閉手段となる。

粉体利用装置１０２は、ガス化炉、ボイラ等のバイオマスを粉砕した微粉体を燃焼させる燃焼装置である。粉体利用装置１０２は、配管Ｌ９から供給された微粉体を燃焼させる。なお、粉体利用装置１０２は、複数の粉体供給システム１０１と接続していてもよいし、石炭の微粉体を供給するシステムと接続していてもよい。

粉体供給システム１０１は、固形物供給手段１０４と、粉体回収手段１０８とを上記構成とすることで、竪型ミル１０に連続的に固形物を供給することができ、竪型ミル１０で製造された微粉体を連続的に回収し、粉体利用装置１０２に供給することができる。

具体的には、上述したように、固形物供給手段１０４は、バルブ１１６ａ、１１６ｂとバルブ１１８ａ、１１８ｂとの開閉を制御し、粉体回収手段１０８は、バルブ１３２ａ、１３２ｂとバルブ１３４ａ、１３４ｂとの開閉を制御することで、高圧雰囲気を維持しつつ、固形物のホッパへの供給及びホッパからの排出と、微粉体のホッパへの供給及びホッパからの排出とを実行することができる。

固形物供給手段１０４のバルブ１１６ａとバルブ１１８ｂが閉じた状態、バルブ１１６ｂとバルブ１１８ａが開いた状態となっている。これにより、矢印１５０に示すようにバンカ１１２からホッパ１１４ｂに固形物が供給される。また、矢印１５２に示すように、ホッパ１１４ａに貯留された固形物が竪型ミル１０に供給される。また、粉体回収手段１０８のバルブ１３２ｂとバルブ１３４ａが閉じた状態、バルブ１３２ａとバルブ１３４ｂが開いた状態となっている。これにより、矢印１５４に示すようにビン１２８からホッパ１３０ａに微粉体が供給される。また、矢印１５６に示すように、ホッパ１３０ｂに貯留された微粉体が粉体利用装置１０２に供給される。

各経路が固形物のホッパへの供給及びホッパからの排出と、微粉体のホッパへの供給及びホッパからの排出とを実行している。また、各経路は、バルブ１１６ａ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３４ａが閉じた状態となっているため、これらバルブ１１６ａ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３４ａで挟まれた範囲Ｐｈが高圧雰囲気に維持される。

これに対して、図３に示す粉体供給システム１０１は、固形物供給手段１０４のバルブ１１６ｂとバルブ１１８ａが閉じた状態、バルブ１１６ａとバルブ１１８ｂが開いた状態となっている。これにより、矢印１６０に示すようにバンカ１１２からホッパ１１４ａに固形物が供給される。また、矢印１６２に示すように、ホッパ１１４ｂに貯留された固形物が竪型ミル１０に供給される。また、粉体回収手段１０８のバルブ１３２ａとバルブ１３４ｂが閉じた状態、バルブ１３２ｂとバルブ１３４ａが開いた状態となっている。これにより、矢印１６４に示すようにビン１２８からホッパ１３０ｂに微粉体が供給される。また、矢印１６６に示すように、ホッパ１３０ａに貯留された微粉体が粉体利用装置１０２に供給される。

各経路が固形物のホッパへの供給及びホッパからの排出と、微粉体のホッパへの供給及びホッパからの排出とを実行している。また、各経路は、バルブ１１６ｂ、１１８ａ、１３２ａ、１３４ｂが閉じた状態となっているため、これらバルブ１１６ｂ、１１８ａ、１３２ａ、１３４ｂで挟まれた範囲Ｐｈが高圧雰囲気に維持される。

図２に示すバルブの開閉状態と、図３に示すバルブの開閉状態と、を交互に実行することで並列した２つの経路の一方のホッパで固形物または微粉体の供給を行い、他方のホッパで固形物または微粉体の排出を行うことができる。これにより、連続処理が可能となり、効率よく処理を実行することができる。

以上のように、粉体供給システム１０１は、固形物供給手段により上流側の経路を閉じるバルブを設け、微粉体回収手段により下流側の経路を閉じるバルブを設け、当該バルブを閉じて、固形物供給手段から微粉体回収手段までの空間を高圧雰囲気とすることで、竪型ミル１０の供給口と出口とが閉じられていない状態でも、竪型ミル１０を高圧雰囲気に維持することができる。また、粉体供給システム１０１は、ホッパの前後にバルブを設け、少なくとも一方を閉状態とすることで、固形物または微粉体の流通経路が繋がっている竪型ミル１０の高圧雰囲気を維持することができる。

また、本実施例では、固形物供給手段１０４と、粉体回収手段１０８との両方にバルブを設けた形状としたがこれに限定されない。例えば、粉体供給システム１０１を、ＩＧＣＣ（石炭ガス化複合発電、Integrated coal Gasification Combined Cycle）に適用する場合、粉体利用装置１０２がＩＧＣＣのガスタービンである場合、ガスタービンに高圧の空気を供給する構成であるため、粉体回収手段１０８にバルブを設けなくてもよい。この場合、配管を流れる高圧の空気流をガスタービンにそのまま供給すればよい。

また、本実施例の粉体供給システム１０１は、竪型ミル１０から排出された空気をガス排出部１２４から排出させたが、これに限定されない。圧力を維持した状態で、コンプレッサ５０に供給するようにしてもよい。つまり、高圧の空気を循環させる構成としてもよい。

１１ ハウジング
１３ 固形物供給管
１５ 粉砕テーブル
１６ 粉砕ローラ
１７ 第１支持軸
１８ 支持アーム
１９ 第２支持軸
２０ 反力荷重付与装置
２１ ストッパ
２５ 異物排出管
３０ 軸シール機構
５０ コンプレッサ（高圧雰囲気形成手段）
１０１ 粉体供給システム
１０２ 粉体利用装置（ガス化炉、ボイラ等）
１０４ 固形物供給手段
１０８ 粉体回収手段
１１２ バンカ
１１４ａ、１１４ｂ ホッパ（固形物貯留部）
１１６ａ、１１６ｂ バルブ（供給上流側バルブ）
１１８ａ、１１８ｂ バルブ（供給下流側バルブ）
１２２ 集塵装置
１２４ ガス排出部（煙突）
１２６ 減圧弁
１２８ ビン
１３０ａ、１３０ｂ ホッパ（粉体貯留部）
１３２ａ、１３２ｂ バルブ（排出上流側バルブ）
１３４ａ、１３４ｂ バルブ（排出下流側バルブ）
Ｌ１〜Ｌ９ 配管
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ８ａ、Ｌ８ｂ、Ｌ９ａ、Ｌ９ｂ 分岐管
α 内部領域

Claims (5)

1. 固形物を供給される供給口及び前記固形物を排出する出口が形成される中空形状をなし、空気が供給される部分、前記供給口及び前記出口以外の内部領域が気密であるハウジングと、
   前記ハウジングの内部領域に鉛直方向に沿う支持軸心により回転可能に支持される粉砕テーブルと、
   前記粉砕テーブルの上方に対向して配置されて第１支持軸により回転自在に支持される粉砕ローラと、
   前記内部領域に高圧の空気を供給し、前記内部領域を大気圧よりも高い高圧雰囲気とする高圧雰囲気形成手段と、を備え、
   前記高圧雰囲気形成手段は、前記供給口を密閉する供給口密閉手段と、前記出口を密閉する出口密閉手段と、前記空気が供給される部分を密閉する空気供給手段と、を有することを特徴とする竪型ミル。
2. 前記高圧雰囲気形成手段は、前記内部領域を２気圧以上とすることを特徴とする請求項１に記載の竪型ミル。
3. 前記ハウジングは、前記粉砕テーブルの回動部との接触位置を密閉する軸シール機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の竪型ミル。
4. 前記高圧雰囲気形成手段は、前記内部領域にある前記固形物及び前記微粉体を流動させる空気を供給する手段を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の竪型ミル。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の竪型ミルと、
   前記竪型ミルの前記供給口と接続し、前記竪型ミルに固形物を供給する固形物供給手段と、
   前記竪型ミルの前記出口と接続し、前記竪型ミルで製造された微粉体を回収する微粉体回収手段と、を有し、
   前記固形物供給手段から前記微粉体回収手段までの空間が前記高圧雰囲気であることを特徴とする粉体供給システム。

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