JP2020169094A - パイライト処理装置及びそれを備えた粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】パイライト処理装置の高さをよりコンパクトにして設置時の土建費用を安価に抑えつつ、パイライト貯蔵時の安全性にも配慮したパイライト処理装置を提供する。【解決手段】パイライト処理装置は、粉砕機で生じたパイライトを一時的に貯蔵するパイライトボックスと、パイライトボックス内に水を噴射するノズルと、を備え、パイライトボックスは、パイライトボックスの底部中央に向かって傾斜する傾斜面を有するホッパと、ホッパ上に鉛直方向に沿って立設された中空の筒状体からなる側壁筒と、を備え、粉砕機から前記パイライトボックス内にパイライトを排出する排出路が側壁筒に連結する部位に設けられた投入口が、側壁筒に形成され、ノズルは、パイライトボックス内において投入口よりも上部に設けられ、ノズルの水噴射範囲は傾斜面を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、パイライト処理装置及びそれを備えた粉砕機に関する。

縦型粉砕機で粉砕した結果生じる不純物や残炭からなるパイライトを、一時的にホッパに貯槽して水流で流すパイライト処理装置がある。例えば特許文献１には、湿式のパイライト処理装置として「最悪の場合はミル粉砕部の損傷を伴うパイライト流しラインの閉塞によるパイライトボックス内への水の逆流を検知し、前記事故を防止するに好適な湿式のパイライト処理装置（特許明細書抜粋）」が開示されている。

特許第２６８８８２６号明細書

パイライト処理装置は、パイライトを一時的に貯蔵するホッパを備える。ホッパは通常、ミルが設置される床よりも下方に設置される。そのためホッパの高さが大きいと、床よりも下方に縦穴を深く掘る必要がある。従来構造を図５に示す。パイライトボックス３１は、パイライトの落下方向に向かって傾斜する傾斜面３２ｓ’を有する。水平方向を基準とした時の傾斜面３２ｓ’の傾斜角度θ１’は、パイライトの粉体安息角以上の角度、例えば４５°〜６０°を有している。

バイオマス粉体の安息角は、従来の石炭や不純物よりも大きいことから、バイオマスの専用粉砕機ではパイライトを排出し難い傾向がある。しかし、傾斜角度θ１’を大きくすると、従来の石炭粉砕機よりもホッパの高さＨ１’が高くなり、より深い縦穴を掘削する必要が生じる。加えて、パイライトボックスに堆積したパイライトは、自然発火の恐れもある。

従って、パイライト装置の高さ次第で縦穴を掘削するための土建費用が高額になるが、この点について特許文献１では考慮されておらず、実際にパイライト装置を運用するための更なる工夫の余地がある。

本発明は上記に示した課題を解決するものであり、パイライト処理装置の高さをよりコンパクトにして設置時の土建費用を安価に抑えつつ、パイライト貯蔵時の安全性にも配慮したパイライト処理装置及びそれを備えた粉砕機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、特許請求の範囲に記載の構成を備える。その一例をあげるならば、粉砕機で生じたパイライトを一時的に貯蔵するパイライトボックスと、前記パイライトボックス内に水を噴射するノズルと、を備え、前記パイライトボックスは、前記パイライトボックスの底部中央に向かって傾斜する傾斜面を有するホッパと、前記ホッパ上に鉛直方向に沿って立設された中空の筒状体からなる側壁筒と、を備えて構成され、前記粉砕機から前記パイライトボックス内に前記パイライトを排出する排出路が前記側壁筒に連結する部位には、前記排出路と連通する開口部からなる投入口が設けられ、前記ノズルは、前記パイライトボックス内において前記投入口よりも上部に設けられ、前記ノズルの水噴射範囲は前記傾斜面を含む、ことを特徴とする。

また本発明は、上記パイライト処理装置を備えた粉砕機であることを特徴とする。

本発明によれば、パイライト処理装置の高さをよりコンパクトにして設置時の土建費用を安価に抑えつつ、パイライト貯蔵時の安全性にも配慮したパイライト処理装置及びそれを備えた粉砕機を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

粉砕機の内部構成を示す縦断面図 第１実施形態に係るパイライト処理装置を示す図 ノズルの設置位置を示す図 ノズルの噴射角度を示す図 ホッパの傾斜面の傾斜角度を示す図 第２実施形態に係るパイライト処理装置を示す図

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本実施形態に係る粉砕機１の内部構成を示す縦断面図である。図２は、第１実施形態に係るパイライト処理装置１０を示す図である。

粉砕機１は、円筒型のハウジング１５と、ハウジング１５の下部に配置された略円台状の粉砕テーブル１６と、粉砕テーブル１６の円周方向へ等分する位置に配置された複数個の回転体（ローラ又はボール）１７とを備えている。

粉砕テーブル１６は、一定回転数で回転する電動機１８を駆動源として回転する。粉砕テーブル１６と電動機１８との間には減速機１９が設けられる。

各回転体１７には、加圧フレーム２０から粉砕荷重が付与される。この加圧フレーム２０にはローディング機構２１を介して油圧シリンダ２２が接続されている。油圧シリンダ２２は、油圧発生装置（不図示）から圧油が供給される。これに伴い、油圧シリンダ２２のロッド２２ａが伸縮する。ロッド２２ａが伸張するとローディング機構２１を介して加圧フレーム２０に作動力が伝達され、最終的には加圧フレーム２０から粉砕荷重が各回転体１７に付与される。

また、油圧シリンダ２２に接続される配管中にアキュムレータ２４が設けられる。粉砕時に加圧フレーム２０に対して粉砕荷重に抗う力が作用し、加圧フレーム２０が上下動することにより生じる油圧変動を吸収する。

バイオマスは、バイオマスバンカから計量機を経てミル内に供給され、ハウジング１５内において、電動機１８を駆動源として回転する粉砕テーブル１６とそれに伴って回転する回転体１７との間で粉砕される。電動機１８は、制御装置３８からの制御信号に従って稼働する。

一方、ハウジング１５の下部にはダクト２５を介して熱空気（一次空気）が導かれ、この熱空気は空気チャンバ室２６から粉砕テーブル１６とハウジング１５間のスロート２７を通して吹き上がる。これにより、粉砕テーブル１６と回転体１７間の粉砕部で粉砕されたバイオマスは、スロート２７から吹き上がる熱空気によってハウジング１５内を上昇しながら乾燥され、ハウジング１５の上部に設けた回転式分級機２８により所定粒度に調整された後、供給管１４を経てボイラヘ供給される。なお、回転式分級機２８を貫通しなかった所定粒度より大きなバイオマスは、粉砕テーブル１６の上へ重力により落下し、粉砕機１内に供給されたばかりのバイオマスとともに再度粉砕される。

バイオマスを粉砕処理する過程で、バイオマスに含まれる不純物を含むパイライト２９が発生する。パイライト２９が粉砕機１内に堆積すると粉砕処理に支障を来すので、粉砕機１外に排出する必要がある。また、粉砕機１が緊急停止をした際には、熱空気により粉砕機１内に残存するバイオマスやパイライト２９が自然発火する恐れがある。

そこで、粉砕機１は、パイライト処理装置１０と排出路３４を介して連結される。粉砕機１は、定期的又は緊急停止後にパイライト２９を粉砕機１の系外へ出すために、熱空気を供給しない不活性な雰囲気下で、電動機１８のみを単独で起動させて粉砕テーブル１６を回転させ、その遠心力で粉砕テーブル１６上のパイライト２９をスロート２７から空気チャンバ室２６内に落下させる。その後、パイライト２９をパイライトプロー３０によって空気チャンバ室２６に設けられた排出口２６ａから排出する。排出口２６ａから排出されたパイライト２９は、排出路３４を通ってパイライト処理装置１０へと投入される。

パイライト処理装置１０は、パイライト２９を一時的に貯留するパイライトボックス３１を備える。パイライトボックス３１は、粉砕機１よりも鉛直方向の下側に配置される。図２に示すように、パイライトボックス３１は、パイライトボックス３１の底部中央に向かって傾斜する傾斜面３２ｓを有するホッパ３２と、ホッパ３２に鉛直方向に沿って立設させた中空の筒状体からなる側壁筒３３とを備える。

側壁筒３３には開口部からなる投入口３３ａが設けられる。投入口３３ａは、空気チャンバ室２６の排出口２６ａよりも鉛直方向下側に配置される。排出口２６ａと投入口３３ａとは、鉛直方向下側に向かって傾斜するパイライト２９の排出路３４で連結される。これにより、空気チャンバ室２６とパイライトボックス３１とは連通する。排出口２６ａから排出されたパイライト２９は、排出路３４を通って投入口３３ａからパイライトボックス３１内へと排出される。排出路３４の通路上には、排出路３４を開閉する開閉弁３４ａが設けられる。

ホッパ３２の底部には、パイライトボックス３１の出口が備えられる。ホッパ３２の下部には出口を開閉するパイライト出口弁３１ａが設けれ、さらにその下には受け皿３５、例えばフレコンパック、容器、ピットが備えられる。

パイライトボックス３１の投入口３３ａよりも上部にはホッパ３２の傾斜面３２ｓに水を噴射するノズル４０が備えられる。噴射された水が傾斜面３２ｓを流れることで、投入口３３ａから排出されたパイライト２９がホッパ３２の傾斜面３２ｓにとどまることなく、ホッパ３２の底部に滑り落ちる。以下、ノズル４０から噴射される水をアシスト水と呼ぶ。

パイライトボックス３１の内部には、投入口３３ａよりも下側、かつホッパ３２上端部よりも上側に、パイライト２９に含まれる異物を除去する金網３９が備えられる。ノズル４０は、金網３９の全面にアシスト水を噴射する。これにより、金網３９の上に滞留するパイライト２９や不純物の混合物のうち、金網３９の目よりも粒子が細かいものが金網３９を通過して落下する。

金網３９を通過したアシスト水はホッパ３２の傾斜面３２ｓを流れる。これにより、ホッパ３２の傾斜面３２ｓをパイライト２９がホッパ３２の底部に向かって流れやすくなる。なお、金網３９の設置は必須ではない。金網３９がない場合は、ノズル４０の水噴射範囲４０ａは直接傾斜面３２ｓを含む。一方金網３９がある場合は、ノズル４０の水噴射範囲４０ａはまず金網３９の全面を水噴射範囲４０ａとして含み、金網３９を通過したアシスト水が傾斜面３２ｓを流れる。

アシスト水は、貯水池５１から、給水ポンプ５２の作動によって、ジェットパルジョンポンプ給水弁５３、アシスト水ライン５４を介してノズル４０へと供給される。

パイライトボックス３１内のパイライト２９は、アシスト水により流されてホッパ３２の底部に備えられたパイライト出口弁３１ａから受け皿３５へと排出される。受け皿３５に堆積したパイライト２９は、バキューム車などで吸い取られ、受け皿３５から系外へ排出される。

パイライトボックス３１は、シールポット６０に導かれる排出管６１を有し、その出口はシールポット６０に満たされた水により封止される。シールポット６０を満たす水はシールポット補給水ライン６２から注水される。

シールポット６０が所定水量に達すると、それより増加する増量水はオーバーフローライン６３を介して側溝６４に流出する。

ノズル４０は、側壁筒３３の上端部を覆う天面３７に４つ備える。４つのノズル４０のそれぞれは、天面３７内に仮想的に定義した矩形の各頂点位置に配置する。また矩形の中心には、パイライトボックス３１内に貯留されるパイライト２９の自然発火に備えて消火水ライン４１が更に備えられる。

図３は、ノズル４０の設置位置を示す図である。また図４は、ノズル４０の噴射角度を示す図である。

天面３７の幅方向の全幅をＬ２、奥行方向の全長をＤ２、天面３７の幅方向側部から各ノズル４０の設置位置までの長さＬ１、奥行方向の側部から各ノズル４０の設置位置までの長さＤ１とすると、各ノズル４０は下式（１）及び（２）を共に満たす範囲に設置することが望ましい。
０．１≦Ｌ１／Ｌ２≦０．３・・・（１）
０．１≦Ｄ１／Ｄ２≦０．３・・・（２）

各ノズル４０の水噴射範囲４０ａは、側壁筒３３における投入口３３ａよりも上側からホッパ３２の傾斜面全体にわたって、水が噴射されるように調整される。そのために、図４に示すように、各ノズル４０の噴射角度θ２は６０°以上であることが望ましい。

図５は、ホッパ３２の傾斜面３２ｓの傾斜角度θ１を示す図である。図５において、符号３２ｓ’、傾斜角度θ１’は従来のパイライト処理装置１０を示す。図５に示すようにホッパ３２の傾斜面３２ｓの傾斜角度θ１は下式（３）を満たす範囲であることが望ましい。
３０°≦θ１≦６０°・・・（３）

傾斜角度θ１の下限値３０°は、パイライト２９の微粉の粉体安息角以上となる角度から選択された角度である。

また上限値６０°は、傾斜面を滑り落ちるパイライト２９及びアシスト水をパイライト出口弁３１ａに向かって集積させる効率を考慮して選択された角度である。すなわち、傾斜角度θ１が急峻であるほど、傾斜面３２ｓに滞留するパイライト２９は少なくなるが、投入口３３ａから仮に自由落下すると、パイライト出口弁３１ａへの集積度は低くなり、排出効率が低下する。また、パイライトを保管するため所定の容積が必要であるが、所定の容積がとれなくなることから、ミル停止からの立ち上げが困難となる。

ホッパ３２の傾斜角度θ１が上記を満たす場合、ホッパ３２の高さＨ１、パイライトボックス３１の高さＨ２とすると（図２参照）、ホッパ３２の高さＨ１とパイライトボックス３１の高さＨ２との比は、下式（４）の範囲に収まる。
０．３≦Ｈ２／Ｈ１≦０．５・・・（４）

本実施形態に係るパイライト処理装置１０のホッパ３２の傾斜角度θ１は、従来のホッパの傾斜角度θ１’（図５参照）と比較して小さい。ホッパ３２の高さＨ１が低くなることで、パイライトボックス３１の高さＨ２も低くできる。パイライト処理装置１０は、地中に埋設されることが多いので、高さＨ２が低くなることで、縦穴の深さを浅くでき、土建費用の低減に繋がる。また、パイライトボックス３１の高さＨ２が同じ場合でも、ホッパ３２の高さＨ１が低くなることで側壁筒３３の高さを高くでき、パイライトボックス３１の体積を大きくとることができる。

また、ノズル４０を天面３７に設けて、側壁筒３３の投入口３３ａよりも上からホッパ３２の傾斜面３２ｓ全体にアシスト水を噴射できるように水噴射範囲４０ａを設けることで、パイライト２９が付着しやすい側壁筒３３の投入口３３ａよりも下側の領域から傾斜面３２ｓ全体にかけてパイライト２９を流すことができる。加えて、パイライトボックス３１内のパイライト２９に水を噴射することで、自然発火を抑制することができる。

また、ノズル４０を天面３７に設けることで、ノズル４０を傾斜面３２ｓや投入口３３ａよりも下に備える場合に比べて、アシスト水が落下する高さを大きく確保できる。その結果、アシスト水の水勢がより大きくなり、洗浄力の向上及び節水効果が期待できる。

特に、バイオマス燃料（木質ペレット）を燃料として使用する際には、水を含むと膨張して体積が増加するため、できるだけ水の使用量をすくなくする必要がある。本実施形態によるパイライト処理装置１０によれば、水勢が増すことで水使用量が低減するため、バイオマス燃料にも好適である。

図６は、第２実施形態に係るパイライト処理装置１０を示す図である。第１実施形態にかかるパイライト処理装置１０との違いは、受け皿３５に代えてパイライト流し管７０に接続する点である。アシスト水とともに排出されたパイライト２９は、ジェットパルジョンポンプ給水弁５３からの給水とともに、ジェットパルジョンポンプ７１の作動によって、パイライト流し管７０へ送出される。

上記実施形態は、本発明を限定するものではない。燃料としてバイオマスを例に説明したが石炭でもよくパイライト２９は残炭であってもよい。

また、ノズル４０は、天面３７ではなく、側壁筒３３の投入口３３ａよりも上に取り付けられてもよい。側壁筒３３が、四角柱の中空な筒状体で形成される場合は、４つの側面の其々において、投入口３３ａよりも上にノズル４０が設置される。

１ ：粉砕機
１０ ：パイライト処理装置
１４ ：供給管
１５ ：ハウジング
１６ ：粉砕テーブル
１７ ：回転体
１８ ：電動機
１９ ：減速機
２０ ：加圧フレーム
２１ ：ローディング機構
２２ ：油圧シリンダ
２２ａ ：ロッド
２４ ：アキュムレータ
２５ ：ダクト
２６ ：空気チャンバ室
２６ａ ：排出口
２７ ：スロート
２８ ：回転式分級機
２９ ：パイライト
３０ ：パイライトプロー
３１ ：パイライトボックス
３１ａ ：パイライト出口弁
３２ ：ホッパ
３２ｓ ：傾斜面
３２ｓ’ ：傾斜面
３３ ：側壁筒
３３ａ ：投入口
３４ ：排出路
３４ａ ：開閉弁
３５ ：受け皿
３７ ：天面
３８ ：制御装置
３９ ：金網
４０ ：ノズル
４０ａ ：水噴射範囲
４１ ：消火水ライン
５１ ：貯水池
５２ ：給水ポンプ
５３ ：ジェットパルジョンポンプ給水弁
５４ ：アシスト水ライン
６０ ：シールポット
６１ ：排出管
６２ ：シールポット補給水ライン
６３ ：オーバーフローライン
６４ ：側溝
７０ ：パイライト流し管
７１ ：ジェットパルジョンポンプ
Ｈ１ ：高さ
Ｈ１’ ：高さ
Ｈ２ ：高さ
θ１ ：傾斜角度
θ１’ ：傾斜角度
θ２ ：噴射角度

Claims (7)

1. 粉砕機で生じたパイライトを一時的に貯蔵するパイライトボックスと、
   前記パイライトボックス内に水を噴射するノズルと、を備え、
   前記パイライトボックスは、
   前記パイライトボックスの底部中央に向かって傾斜する傾斜面を有するホッパと、
   前記ホッパ上に鉛直方向に沿って立設された中空の筒状体からなる側壁筒と、を備えて構成され、
   前記粉砕機から前記パイライトボックス内に前記パイライトを排出する排出路が前記側壁筒に連結する部位には、前記排出路と連通する開口部からなる投入口が設けられ、
   前記ノズルは、前記パイライトボックス内において前記投入口よりも上部に設けられ、
   前記ノズルの水噴射範囲は前記傾斜面を含む、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
2. 請求項１に記載のパイライト処理装置において、
   前記パイライトボックスは、前記側壁筒の最上面を覆う天面を更に備え、
   前記ノズルは、前記天面に備えられる、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
3. 請求項２に記載のパイライト処理装置において、
   前記側壁筒は、水平断面が四角形状の筒状体であり、
   前記側壁筒の水平面内で直交する第１方向及び第２方向において、
   前記天面の前記第１方向に沿った辺の長さをＬ１、前記ノズルの設置位置から前記第１方向において近い側に位置する前記天面の辺までの長さをＬ２とすると、前記ノズルの設置位置は、Ｌ１に対するＬ２の比が０．１以上０．３以下であり、かつ、
   前記天面の前記第２方向に沿った辺の長さをＤ１、前記ノズルの設置位置から前記第２方向において近い側に位置する前記天面の側端部までの長さをＤ２とすると、前記ノズルの設置位置は、Ｄ１に対するＤ２の比が０．１以上０．３以下である位置に、前記ノズルは設置される、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
4. 請求項１に記載のパイライト処理装置において、
   前記傾斜面の水平方向に対する傾斜角度は、３０°以上かつ６０°以下である、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
5. 請求項１に記載のパイライト処理装置において、
   前記パイライトボックスの高さに対する前記ホッパの高さの比は、０．３以上０．５以下である、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
6. 請求項１に記載のパイライト処理装置において、
   前記パイライトボックス内において、前記投入口よりも鉛直方向下側、かつ前記傾斜面よりも上側に、前記パイライトに含まれる異物を除去する金網を更に備え、
   前記ノズルの水噴射範囲は、前記金網の上面全体を含む、
   ことを特徴とするパイライト処理装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つのパイライト処理装置を備える、
   ことを特徴とする粉砕機。

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