JP2021085634A - 固体燃料粉砕システム及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕機内から燃料供給機へ向かう搬送ガスの逆流を抑制しつつ、固体燃料を粉砕機へ安定的に供給することができる固体燃料粉砕システムを提供する。【解決手段】固体燃料を貯留するバンカ２１に接続されて下方へと延在するダウンスパウト２４と、ダウンスパウト２４の下方に接続され、固体燃料を供給する給炭機２０と、給炭機２０に接続されて下方へと延在する下部燃料配管１７と、下部燃料配管１７の下方に接続され、固体燃料を粉砕するミル１０と、給炭機２０内にシールエアを供給するシールエア供給配管２６と、シールエア供給配管２６から給炭機２０内へ供給されるシールエアの流量を調整するシールエア流量調整弁６０と、給炭機２０内の圧力が、ミル１０内の圧力よりも大きく、ダウンスパウト２４内の固体燃料の給炭機２０への排出が不安定となり始める圧力よりも小さくなるように、シールエア流量調整弁６０を制御する制御部５０とを備えている。【選択図】図２

Description

本開示は、例えば固体燃料としてバイオマス燃料を使用する場合に用いて好適な固体燃料粉砕システム及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕システムの制御方法に関するものである。

従来、石炭やバイオマス燃料等の固体燃料（炭素含有固体燃料）は、ミル（粉砕機）で所定粒径範囲内の微粉状に粉砕して、燃焼装置へ供給される。ミルは、回転テーブルへ投入された石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を、回転テーブルとローラの間で噛み砕くことで粉砕し、回転テーブルの外周から供給される搬送用ガス（一次空気）によって、粉砕されて微粉状となった燃料を分級機で所定粒径範囲のものを選別し、ボイラへ搬送して燃焼装置で燃焼させている。火力発電プラントでは、ボイラで燃焼して生成された燃焼ガスとの熱交換により蒸気を発生させ、該蒸気により蒸気タービンを回転駆動して、蒸気タービンに接続した発電機を回転駆動することで発電が行われる。

炭素含有の固体燃料として、石炭単体による燃料供給に代えて、または石炭とともに供給する燃料として、木質系などのバイオマス燃料が用いられることがある。バイオマス燃料は、石炭に比べて、細かく粉砕し難い反面、燃料中の揮発分が多く、燃焼性が高いので比較的大きな粒径であっても好適に燃焼させることができる性質を有している。従って、バイオマス燃料を固体燃料として使用する場合、石炭の微粉燃料と比較して約５〜１０倍程度大きい粒径の状態でミル出口からボイラに設けられた燃焼装置に供給されるのが通常である。

ミルへの固体燃料の投入は、燃料供給量をベルトスピードで制御するコンベア機構を備えた給炭機（燃料供給機）を用いて行われる。給炭機の直上には、固体燃料を貯留するバンカが設けられている。給炭機とバンカとの間には、略鉛直方向に延在する鋼管製のダウンスパウト（上部燃料配管）が設けられている。給炭機内のコンベア機構のベルトが動くことで、ダウンスパウトを介して、固体燃料がバンカから給炭機に払い出される。給炭機で流量を制御された固体燃料は、略鉛直方向に延在する給炭管（下部燃料配管）を介してミルに投入される。

一般的に、ミル内部で固体燃料（石炭及び／又はバイオマス燃料）を粉砕した微粉燃料は、搬送用ガスにてボイラの燃焼装置まで搬送管を介して気流搬送される。このため、ボイラの火炉圧力に、粉砕された固体燃料である微粉燃料が搬送管および燃焼装置を通過する際の圧力損失を加えた圧力にミル内部は加圧される。このため、ミル内部からミル上流側に設置された給炭機へは、粉砕した微粉燃料を伴う一次空気が給炭管の上流側へと逆流する場合があり、この逆流を防止するために、給炭機内の圧力がミル内の圧力以上となるように、給炭機へシールエア（シールガス）が供給される。

石炭など予め微粉を多く含む粒径分布の広い固体燃料であれば、ダウンスパウトやバンカに存在する固体燃料自体には、粉層と粒状層とが堆積した充填層を形成している。
このダウンスパウトやバンカに存在する固体燃料の充填層により通過するシールエアに対して圧力損失が発生するため、給炭機よりも上流側（ダウンスパウト側）へのミル内部の粉砕した微粉燃料を伴う一次空気の逆流を防止することができる。

これに対して、木質ペレット等のバイオマス燃料では、一定の形状で石炭よりも大きいサイズに成型されていて、固体燃料の燃料形状が大きく、かつ均一の傾向が強いことから、ダウンスパウトやバンカに充填した時の固体燃料間の隙間が、石炭よりも大きい状態になる。したがって、ダウンスパウト内に充填したバイオマス燃料層を通過するシールエア量が石炭の場合と同一であれば、シールエアの通過で発生する差圧（圧力損失）は石炭時よりも小さくなる。このため、石炭時と同様にバイオマス燃料をバンカから供給するには、加圧されたミル内部から給炭管と給炭機を経てバンカへ向かう粉砕された微粉燃料を伴う一次空気の逆流をダウンスパウトの手前で防止するためには、給炭機とバンカとの間の圧力損失を増加させる必要がある。またバイオマス燃料のダウンスパウトやバンカに充填した時の固体燃料間の隙間の状態は一定とは限らず変動する場合がある。このためには、ダウンスパウトの長さは余裕をもって大きくしたり、給炭機へ供給するシールエア量を常時にわたり余裕をもって多めに供給したりすることによって、必要な差圧（圧力損失）を確保することに対応できることが推測される。ただし、給炭機とバンカとの間の長さを長くすると、バンカの設置位置が高くなり、バンカ鉄骨の大型化する。また、シールエア量を常時に余裕をもって多めに増加させると、発電プラント設備のユーティリティ設備容量を増加させるためにコストアップになる。

そこで、給炭機とミルとの間に、機械的なシール機構をとしてロータリバルブを設けることが提案されている（下記特許文献１）。

特開２０１９−３９６１７号公報

しかし、上記特許文献１では、ロータリバルブを導入することによる各種設備の増加や系統構成が複雑になるという課題がある。

発明者らの考察により以下の事項が判明した。バイオマス燃料を使用するにあたり、給炭機へ供給するシールエア量は、増加させ続けて差圧（圧力損失）を上昇させ続けた場合、ダウンスパウト内の固体燃料層を通過するシールエアの流速が固体燃料層の流動化開始速度に達した段階で、ダウンスパウト内において固体燃料の流動化が発生する。これにより、シールエアの通過で発生する差圧（圧力損失）が低下してしまい、固体燃料の給炭機への排出量が不安定になる。このため、シールエア量を、余裕をもって単純に多めに増加させればよいわけではないことが明確になった。このため、シールエア量には、流動化による固体燃料の排出量の不安定化を抑制するための上限値が存在する。その一方で、前述のようにシールエア量には、ミル内部から粉砕した微粉燃料を伴う一次空気の逆流を抑制するために必要な下限値が存在する。すなわち、給炭機へ供給するシールエア量には適切なる上限値と下限値が存在するという重要な知見を得るに至った。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、粉砕機から燃料供給機へ向かう粉砕した微粉燃料を伴う一次空気の逆流を抑制しつつ、固体燃料を粉砕機へ安定的に供給することができる固体燃料粉砕システム及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕システムの制御方法を提供することを目的とする。

本開示の固体燃料粉砕システムは、固体燃料を貯留するバンカに接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管と、前記上部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機と、前記燃料供給機に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管と、前記下部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、前記燃料供給機内にシールガスを供給するシールガス供給手段と、前記シールガス供給手段から前記燃料供給機内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段と、前記燃料供給機内の圧力が、前記粉砕機内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管内の前記固体燃料の前記燃料供給機への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段を制御する制御部と、を備えている。

本開示の発電プラントは、上記の固体燃料粉砕システムと、前記固体燃料粉砕システムにて粉砕された前記固体燃料を燃焼させた熱で蒸気を生成するボイラと、前記ボイラによって生成された蒸気を用いて発電する発電部と、を備えている。

本開示の固体燃料粉砕システムの制御方法は、固体燃料を貯留するバンカに接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管と、前記上部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機と、前記燃料供給機に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管と、前記下部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、前記燃料供給機内にシールガスを供給するシールガス供給手段と、前記シールガス供給手段から前記燃料供給機内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段と、を備えている固体燃料粉砕システムの制御方法であって、前記燃料供給機内の圧力が、前記粉砕機内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管内の前記固体燃料の前記燃料供給機への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段を制御する。

シールガス流量を制御することによって、粉砕機から燃料供給機へ向かう逆流を抑制しつつ、固体燃料を粉砕機へ安定的に供給することができる。

本開示の一実施形態に係る固体燃料粉砕システムを備えた発電プラントを示した概略構成図である。 固体燃料供給系統を示した概略構成図である。 固体燃料粉砕システムの起動時における固体燃料供給方法を示したフローチャートである。 固体燃料粉砕システムの起動時における固体燃料供給方法を示したフローチャートである。 固体燃料粉砕システムの起動時における固体燃料供給方法を示したフローチャートである。 固体燃料粉砕システムの起動時における各種状態を示したグラフである。 本開示の固体燃料粉砕システムに加振装置を追加した概略構成図である。 本開示の固体燃料粉砕システムにガス供給手段を追加した概略構成図である。 本開示の変形例を示した概略構成図である。 本開示の変形例を示した概略構成図である。

以下に、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕システム１００とボイラ２００とを備えている。

固体燃料粉砕システム１００は、一例としてバイオマス燃料とされた固体燃料（炭素含有固体燃料）を粉砕し、微粉燃料を生成してボイラ２００のバーナ部（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。

バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、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。バイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。

ただし、固体燃料としては、バイオマス燃料と石炭との混合としても良く、あるいは石炭としても良い。また、図１に示した固体燃料粉砕システム１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕システム１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ部２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕システム１００を備えるシステムとしてもよい。

固体燃料粉砕システム１００は、ミル（粉砕機）１０と、給炭機（燃料供給機）２０と、搬送用ガス供給部としての送風部３０と、状態検出部４０と、制御部５０とを備えている。
なお、本実施形態では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示している。

ミル１０は、ハウジング１１と、回転テーブル１２と、ローラ（粉砕ローラ）１３と、駆動部１４と、回転式分級機１６と、下部燃料配管１７と、回転式分級機１６を回転駆動させるモータ１８とを備えている。
ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、回転テーブル１２とローラ１３と回転式分級機１６と、下部燃料配管１７とを収容する筐体である。
ハウジング１１の天井部４２の中央部には、下部燃料配管１７が取り付けられている。この下部燃料配管１７は、バンカ２１から導かれた固体燃料をハウジング１１内に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に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。

ハウジング１１の底面部４１付近には駆動部１４が設置され、この駆動部１４から伝達される駆動力により回転する回転テーブル１２が回転自在に配置されている。
回転テーブル１２は、平面視円形の部材であり、下部燃料配管１７の下端部が対向するように配置されている。回転テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。下部燃料配管１７は、固体燃料（本実施形態ではバイオマス燃料）を上方から下方の回転テーブル１２に向けて供給し、回転テーブル１２は供給された固体燃料をローラ１３との間で粉砕するもので、粉砕テーブルとも呼ばれる。

固体燃料が下部燃料配管１７から回転テーブル１２の中央へ向けて投入されると、回転テーブル１２の回転による遠心力によって固体燃料は回転テーブル１２の外周側へと導かれ、ローラ１３との間に挟み込まれて粉砕される。粉砕された固体燃料は、搬送用ガス流路（以下「一次空気流路」という。）１００ａから導かれた搬送用ガス（以下「一次空気」という。）によって上方へと吹き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。すなわち、回転テーブル１２の外周には、一次空気流路１００ａから流入する一次空気をハウジング１１内の回転テーブル１２の上方の空間に流出させる吹出口（図示省略）が設けられている。吹出口にはベーン（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した一次空気に旋回力を与える。ベーンにより旋回力が与えられた一次空気は、旋回する速度成分を有する気流となって、回転テーブル１２上で粉砕された固体燃料をハウジング１１内の上方の回転式分級機１６へと導く。なお、一次空気に混合した固体燃料の粉砕物のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく、落下して回転テーブル１２に戻されて、再び粉砕される。

ローラ１３は、下部燃料配管１７から回転テーブル１２に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。ローラ１３は、回転テーブル１２の上面に押圧されて回転テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。
図１では、ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、回転テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ１３が対向して配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つのローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つのローラ１３が回転テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、回転テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。

ローラ１３は、ジャーナルヘッド４５によって、上下に揺動可能となっており、回転テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。ローラ１３は、外周面が回転テーブル１２の上面に接触した状態で回転テーブル１２が回転すると、回転テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。下部燃料配管１７から固体燃料が供給されると、ローラ１３と回転テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕されて微粉燃料となる。

ジャーナルヘッド４５の支持アーム４７は、中間部が水平方向に沿った支持軸４８によって、ハウジング１１の側面部に支持軸４８を中心としてローラ上下方向に揺動可能に支持されている。また、支持アーム４７の鉛直上側にある上端部には、押圧装置４９が設けられている。押圧装置４９は、ハウジング１１に固定され、ローラ１３を回転テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介してローラ１３に荷重を付与する。

駆動部１４は、回転テーブル１２に駆動力を伝達し、回転テーブル１２を中心軸回りに回転させる装置である。駆動部１４は、回転テーブル１２を回転させる駆動力を発生する。

回転式分級機１６は、ハウジング１１の上部に設けられ中空状の略逆円錐形状の外形を有している。回転式分級機１６は、その外周位置に上下方向に延在する複数のブレード１６ａを備えている。各ブレード１６ａは、回転式分級機１６の中心軸線周りに所定の間隔（均等間隔）で設けられている。また、回転式分級機１６は、ローラ１３により粉砕された固体燃料を所定粒径より大きいもの（以下、所定粒径を超える粉砕された固体燃料を「粗粉燃料」という。）と所定粒径以下のもの（以下、所定粒径以下の粉砕された固体燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転により分級する回転式分級機１６は、ロータリセパレータとも呼ばれ、制御部５０によって制御されるモータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に下部燃料配管１７の周りを回転する。

回転式分級機１６に到達した粉砕された固体燃料は、ブレード１６ａの回転により生じる遠心力と、一次空気の気流による向心力との相対的なバランスにより、大きな径の粗粉燃料は、ブレード１６ａによって叩き落とされ、回転テーブル１２へと戻されて再び粉砕され、微粉燃料はハウジング１１の天井部４２にある出口１９に導かれる。
回転式分級機１６によって分級された微粉燃料は、出口１９から供給流路１００ｂへ排出され、一次空気とともに後工程へと搬送される。供給流路１００ｂへ流出した微粉燃料は、ボイラ２００のバーナ部２２０へ供給される。

下部燃料配管１７は、ハウジング１１の上端を貫通するように上下方向に沿って下端部がハウジング１１内部まで延設されて取り付けられ、下部燃料配管１７の上部から投入される固体燃料を回転テーブル１２の略中央領域に供給する。下部燃料配管１７の上端は、給炭機（燃料供給機）２０の下部に接続されている。給炭機２０から供給された固体燃料は、下部燃料配管１７を介してミル１０へと供給される。

給炭機２０は、ケーシング２０ａ内に設けられた搬送部２２と、モータ２３とを備える。搬送部２２の直上には、例えば鋼管製とされたダウンスパウト（上部燃料配管）２４の下端が位置している。ダウンスパウト２４は、その上端がバンカ２１に接続されており、上下方向に延在している。

搬送部２２は、ベルトコンベア方式とされており、モータ２３から与えられる駆動力によってダウンスパウト２４の下端から排出される固体燃料を搬送する。搬送部２２によって搬送された固体燃料は、ミル１０に接続された下部燃料配管１７に導かれる。
ミル１０へ供給する固体燃料の供給量は、搬送部２２のベルトコンベアのベルト速度で調整されてもよい。

通常、ミル１０の内部には、粉砕した固体燃料である微粉燃料を搬送するための一次空気が供給されて、圧力が高くなっている。バンカ２１の直下にあるダウンスパウト２４には、内部に固体燃料が積層状態で保持されている。本実施形態ではこの固体燃料層により、石炭のみならずバイオマス燃料を供給する際にも、ミル１０側の一次空気と微粉燃料がミル１０内部から下部燃料配管１７を介して給炭機２０を経由してバンカ２１へと逆流入しないよう、後述するような内部流体へのシール性が確保されるようにしている。

粉砕前のバイオマス燃料（固体燃料）のチップやペレットは、石炭燃料（すなわち粉砕前の石炭の粒径は、例えば、粒径が２〜５０ｍｍ程度）に比べて、粒径が一定であり（ペレットのサイズは、例えば、直径６〜８ｍｍ程度、長さは４０ｍｍ以下程度）、かつ、軽量である。このため、バイオマス燃料がダウンスパウト２４内に貯留されている場合は、石炭燃料の場合に比べて、ダウンスパウト２４内の固体燃料層において各バイオマス燃料間に形成される隙間が大きくなる。また、バイオマス燃料のダウンスパウト２４内の固体燃料層において各バイオマス燃料間に形成される隙間の状態は一定とは限らず、変動する場合がある。
したがって、ダウンスパウト２４内のバイオマス燃料のチップやペレットの間には隙間があることから、ミル１０内部から吹き上げる一次空気と微粉燃料が各バイオマス燃料間に形成される隙間を通過することで、ミル１０内部から給炭機２０へ向かう一次空気と微粉燃料の逆流が発生して、ミル１０内部の圧力が低下する可能性がある。また、一次空気がバンカ２１の貯留部へと吹き抜けると、バイオマス燃料のミル１０への供給量の不安定化、給炭機２０内部及びバンカ２１上部での粉塵の発生、バンカ２１、ダウンスパウト２４及び給炭機２０内部のバイオマス燃料の着火のおそれがある。また、ミル１０内部の圧力が低下すると、微粉燃料のバーナ部２２０への搬送量が低下するなど、ミル１０の安定した運転に種々の問題が生じる可能性がある。

給炭機２０に対して、シールエア供給配管２６を介してシールエアファンなどのシールガス供給手段２７が接続されている。これにより、給炭機２０のケーシング２０ａ内にシールエア（シールガス）が供給される。本実施形態では、シールエアは空気であり、後述するように、シールエアの供給量を制御部５０によって制御することで、上述のミル１０内部から給炭機２０に向かう一次空気と微粉燃料が逆流を発生する問題を解決する。

送風部３０は、ローラ１３により粉砕された固体燃料を乾燥させるとともに回転式分級機１６へ供給するための一次空気をハウジング１１の内部へ送風する装置である。
送風部３０は、ハウジング１１へ送風される一次空気を適切な温度に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機３１と、熱ガス流路３０ａと、冷ガス流路３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。

本実施形態では、熱ガス流路３０ａは、一次空気通風機３１から送出された空気（外気）の一部を、例えば空気予熱器などの熱交換器（加熱器）３４を通過して加熱せられた熱ガスとして供給する。熱ガス流路３０ａの下流側には熱ガスダンパ３０ｃ（第１送風部）が設けられている。熱ガスダンパ３０ｃの開度は制御部５０によって制御される。熱ガスダンパ３０ｃの開度によって熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量が決定する。

冷ガス流路３０ｂは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を常温の冷ガスとして供給する。冷ガス流路３０ｂの下流側には冷ガスダンパ（第２送風部）３０ｄが設けられている。冷ガスダンパ３０ｄの開度は制御部５０によって制御される。冷ガスダンパ３０ｄの開度によって冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量が決定する。

一次空気の流量は、本実施形態では、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量と冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量の合計の流量となり、一次空気の温度は、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスと冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの混合比率で決まり、制御部５０によって制御される。
また、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスに、図示しないガス再循環通風機を介してボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合気とすることで、一次空気流路１００ａから流入する一次空気の酸素濃度を調整してもよい。

本実施形態では、ハウジング１１の状態検出部４０により、計測または検出したデータを制御部５０に送信する。本実施形態の状態検出部４０は、例えば、差圧計測手段であり、一次空気流路１００ａからミル１０内部へ一次空気が流入する部分及びミル１０内部から供給流路１００ｂへ一次空気及び微粉燃料が排出する出口１９との差圧をミル１０内の差圧として計測する。例えば、回転式分級機１６の分級性能により、ミル１０内部を回転式分級機１６付近と回転テーブル１２付近の間で循環する粉砕された固体燃料の循環量の増減とこれに対するミル１０内の差圧の上昇低減が変化する。すなわち、ミル１０の内部に供給する固体燃料に対して、出口１９から排出させる微粉燃料を調整して管理することができるので、微粉燃料の粒度がバーナ部２２０の燃焼性に影響しない範囲で、ミル１０へ投入された固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料をボイラ２００に設けられたバーナ部２２０に安定して供給することができる。

また、本実施形態の状態検出部４０は、例えば、温度計測手段であり、ローラ１３により粉砕された固体燃料を回転式分級機１６へ吹き上げるためにハウジング１１の内部に供給する一次空気の温度と、ハウジング１１の内部において出口１９までの一次空気の温度を検出して、上限温度を超えないように送風部３０を制御する。なお、一次空気は、ハウジング１１内において、粉砕物を乾燥しながら搬送することによって冷却されるので、ハウジング１１の上部空間から出口１９での温度は、例えば約６０〜８０度程度となる。

制御部５０は、固体燃料粉砕システム１００の各部を制御する装置である。制御部５０は、例えば、駆動部１４に駆動指示を伝達することによりミル１０の運転に対する回転テーブル１２の回転速度を制御してもよい。制御部５０は、例えば回転式分級機１６のモータ１８へ駆動指示を伝達して回転速度を制御することで、分級性能を調整することにより、ミル１０内の差圧を所定の範囲に適正化して微粉燃料の供給を安定化させることができる。また、制御部５０は、例えば給炭機２０のモータ２３へ駆動指示を伝達することにより、搬送部２２が固体燃料を搬送して下部燃料配管１７へ供給する固体燃料の供給量を調整することができる。また、制御部５０は、開度指示を送風部３０に伝達することにより、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御して一次空気の流量と温度を制御することができる。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

次に、固体燃料粉砕システム１００から供給される微粉燃料を用いて燃焼を行って蒸気を発生させるボイラ２００について説明する。

ボイラ２００は、火炉２１０とバーナ部２２０とを備えている。
バーナ部２２０は、供給流路１００ｂから供給される微粉燃料を含む一次空気と、押込気通風機（ＦＤＦ：Feed Draft Fan）３２から送出される空気（外気）を熱交換器３４で加熱して供給される二次空気とを用いて微粉燃料を燃焼させて火炎を形成する装置である。微粉燃料の燃焼は火炉２１０内で行われ、高温の燃焼ガスは、蒸発器，過熱器，エコノマイザなどの熱交換器（図示省略）を通過した後にボイラ２００の外部に排出される。

ボイラ２００から排出された燃焼ガスは、環境装置（脱硝装置、電気集塵機など：図示せず）で所定の処理を行うとともに、例えば空気予熱器などの熱交換器３４で一次空気通風機３１から送出される空気と押込気通風機３２から送出される空気との熱交換が行われ、誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）３３を介して煙突（図示省略）へと導かれて外気へと放出される。熱交換器３４において燃焼ガスにより加熱された一次空気通風機３１から送出される空気は、前述した熱ガス流路３０ａに供給される。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、エコノマイザ（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。

［固体燃料の供給系統の構成］
次に、図２を用いて、バンカ２１から給炭機２０を介してミル１０へ固体燃料を供給する構成について詳細に説明する。なお、図１で説明した同様の構成については同一符号を用いてその説明を省略する。また、図１で示した回転式分級機１６など図１で説明した構成が省略されている部分もあるが、固体燃料の供給系統を説明する上で省略されているだけであり、図１で説明した構成は本実施形態では設けられているものとする。

図２に示されているように、シールエア供給配管２６には、給炭機２０のケーシング２０ａ内に供給されるシールエアの流量を弁内に設けたダンバ開度などにより調整するシールエア流量調整弁（シールガス流量調整手段）６０が設けられている。シールエア流量調整弁６０の開度は、制御部５０によって制御される。

給炭機２０とミル１０との間には、これらの圧力の差圧である給炭差圧を計測するための差圧計（差圧取得手段）６２が設けられている。差圧計６２によって、給炭機２０内の圧力とミル１０のハウジング１１内の圧力との差が計測される。差圧計６２の出力は、制御部５０へと送信される。なお、差圧計６２に代えて、給炭機２０に設けた圧力センサの計測値とミル１０に設けた圧力センサの計測値との差分から給炭差圧を取得するようにしても良い。

バンカ２１及びダウンスパウト２４のそれぞれに対して、音響センサ（流れ確認センサ）６４が設けられている。音響センサ６４によって、ダウンスパウト２４内の固体燃料が給炭機２０に向けて移動し始める音を取得し、そのタイミングを得ることができる。音響センサ６４の出力は、制御部５０へと送信される。なお、音響センサ６４を、バンカ２１及びダウンスパウト２４のいずれか一方に設けることとしても良い。また、音響センサに代えて、移動する固体燃料が接触したことを検出する接触センサや、固体燃料が移動することによって変化する温度を検出する温度センサ（例えば放射温度計）を設けても良い。音響センサなどにより、ダウンスパウト２４内の固体燃料が給炭機２０に向けて移動する状態を判断することもできる。すなわち、ダウンスパウト２４内の固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲（例えば必要な移動量の±１０％以上±５０％以下の間でミル１０の運用に対して設定した閾値）を超える変動がなく安定して移動している状況かどうかを判断することもできる。
また、バンカ２１下部のダウンスパウト２４への接続部には、固体燃料の排出または停止を行うためのコールゲート２１ａを設けてもよい。

制御部５０は、給炭機２０内の圧力がミル１０内の圧力よりも大きくなるようにシールエア流量調整弁６０の開度を制御する。また、制御部５０は、ダウンスパウト２４内の固体燃料の給炭機２０内に向けての排出が必要な移動量に対して所定範囲を超える変動が発生して不安定となる給炭機２０内の圧力よりも小さくなるようにシールエア流量調整弁６０の開度を制御する。以下に、その具体的制御方法を説明する。

図３Ａ，図３Ｂ及び図３Ｃには、固体燃料粉砕システム１００の起動時における固体燃料供給系統のフローチャートが示されている。
以下の一連の制御は、制御部５０によって行われる。
ステップ１に示すように、ミル１０の起動前は、シールエア流量調整弁６０の開度は初期開度とされている。初期開度としては、任意の開度を用いることができる。このときのダウンスパウト２４内を移動（通過）する石炭やバイオマス燃料などの固体燃料の流量は０である。つまり、起動時に固体燃料を排出するためのコールゲート２１ａは開いているものの、ダウンスパウト２４内に堆積した固体燃料は、給炭機２０の搬送部２２が停止しているため、ミル１０へ排出されずに静止したままである。また、一次空気通風機３１も停止されているので、ミル１０内に供給される一次空気の流量は０とされている。

ステップ２にて、一次空気通風機３１を起動するとともに、シールエアファン２７を起動する。このときの固体燃料の流量は０、ミル１０内に供給する一次空気の流量はＸでミル圧力Ｐｍを所定圧力に昇圧し、ミル１０内に供給された一次空気は供給流路１００ｂなどを介してミル１０の外部へ流出して、ミル１０内の圧力は所定圧力にて維持される。これにより、図４に示すように、シールエア量が増大することで、給炭機圧力Ｐｆが徐々に増大し、これに伴い給炭機内―ミル内間の給炭差圧ΔＰが徐々に増大する。なお、図４において、ｓ２はステップ２を意味し、同様にｓ７等もステップ７等を意味する。

＜操作１＞
ステップ３にて、差圧計６２によって給炭機２０内の給炭機圧力Ｐｆとミル１０内のミル圧力Ｐｍとの大小を比較する。給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上であれば、ステップ６へ進む。
給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍよりも小さい場合は、ステップ４へ進み、制御部５０の指令によってシールエア流量調整弁６０の開度が開方向へと操作される。これにより、給炭機２０内へ多くのシールエア量が供給されるようになり、給炭機圧力Ｐｆが増大する。そして、ステップ５に示すように、給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上になるまで、操作１を続ける。

給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上になった後に、ステップ７へ進む。ステップ７にて、固体燃料の給炭機２０への投入を開始する。具体的には、給炭機２０の搬送部２２を起動し、ダウンスパウト２４内で滞留していた固体燃料を切り出す。切り出された固体燃料は搬送部２２のベルトコンベア２２ａに積載され、固体燃料の存在をパドルスイッチ２２ｂで確認することができる。ベルトコンベア２２ａで搬送された固体燃料は下部燃料配管１７へと排出される。このときの固体燃料の流量はＹ、ミル１０内に供給する一次空気の流量はＸ’である。一次空気の流量は、ミル１０へ投入される固体燃料の流量に応じて増加する。したがって、一次空気通風機３１を起動時にミル１０内に供給する一次空気の流量Ｘに対して、一次空気の流量Ｘ’は、Ｘ≦Ｘ’の関係となる。図４に示されているように、ステップ７での固体燃料流量は、搬送部２２上の固体燃料が供給されることになり、僅かに増加する。

＜操作２＞
ステップ８では、音響センサ６４を用いて、ダウンスパウト２４内に充填された固体燃料の移動の有無を確認する。固体燃料が移動を開始して給炭機２０へ向けて排出を開始すれば、音響センサ６４にて音の変化を検出し、制御部５０にて移動開始のタイミングを得る。固体燃料の移動が確認されれば、ステップ１１へと進む。
固体燃料の移動が確認されない場合は、ステップ９へ進み、シールエア流量調整弁６０の開度を減ずる方向へ制御を行う。これにより、給炭機２０へ供給されるシールエアが減少して給炭機２０内の圧力が低下することになり、ダウンスパウト２４内に充填された固体燃料が移動しやすくなる。ステップ１０に示すように、固体燃料の移動が開始するまで、シールエア流量調整弁６０の開度を徐々に減少させる。音響センサ６４によって固体燃料の移動の開始が確認されると、シールエア流量調整弁６０の開度はその時点での開度を維持したまま、ステップ１１へと進む。なお、固体燃料が移動を開始した給炭機圧力Ｐｆよりも昇圧され続けると、ダウンスパウト２４内の固体燃料層を通過するシールエアの流速が固体燃料層の流動化開始速度に達すると、ダウンスパウト２４内において固体燃料の流動化が発生し、シールエアの通過で発生する差圧（圧力損失）が低下してしまう。この前兆としてダウンスパウト２４内の固体燃料から給炭器２０への排出が必要な移動量に対して所定範囲を超える変動が発生して不安定となり始める。更に給炭機圧力Ｐｆが昇圧され続けると、ダウンスパウト２４内の固体燃料が流動化して、固体燃料の給炭器２０への排出が停止することがある。

図４には、上述の操作２の間（ｓ７からｓ１１までの間）では、シールエア量の減少に伴い給炭機圧力Ｐｆが漸次減少し、これにより、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰが減少することが示されている。

ステップ１１にて固体燃料のダウンスパウト２４内の移動が確認されると、ステップ１２へと進み、再び操作１を行う。すなわち、差圧計６２によって給炭機圧力Ｐｆとミル圧力Ｐｍとの大小を比較する。給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上であれば、ステップ１５へ進む。給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍよりも小さい場合は、ステップ１３に進み、制御部５０の指令によってシールエア流量調整弁６０の開度が開方向へと操作される。これにより、給炭機２０内へ多くのシールエア量が供給されるようになり、給炭機圧力Ｐｆが増大する。そして、ステップ１４に示すように、給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上になるまで、操作１を続ける。

給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上になったことを確認すると、ステップ１５へ進み、このときの給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰであるΔＰ０を初期設定値として制御部５０のメモリに設定する。

＜操作４＞
ステップ１６では、発電プラントの発電要求量の変化に伴い、ミル１０へ供給される固体燃料の流量を変化させ、要求負荷まで増大させていく。このときの燃料流量はＹ＋αとなり、これに応じて増大する一次空気の風量はＸ＋βとなる。つまり、図４に示されているように、ｓ１６以降に燃料流量が増大するとともにミル圧力Ｐｍが増大する。

＜操作３（操作４）＞
ステップ１７及びステップ１８では、操作４の中で操作３を行う。すなわち、ステップ１７では、差圧計６２によって給炭機圧力Ｐｆとミル圧力Ｐｍとの大小を比較する。給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍ以上であれば、ステップ２０へ進む。
給炭機圧力Ｐｆがミル圧力Ｐｍよりも小さい場合は、ステップ１８に進み、制御部５０の指令によってシールエア流量調整弁６０の開度が調整操作される。この調整操作は、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰの初期設定値ΔＰ０（目標値）となるようにシールエア流量調整弁６０の開度を操作する。そして、ステップ１９に示すように、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰが初期設定値ΔＰ０になるまで、操作３を続ける。給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰが初期設定値ΔＰ０となると、ステップ２０へ進む。

ステップ２０では、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰの初期設定値はΔＰ０のままとされる。

＜操作２（操作４）＞
ステップ２１及びステップ２２では、操作４の中で操作２を行う。
ステップ２１では、音響センサ６４を用いて、ダウンスパウト２４内に充填された固体燃料の移動を確認する。固体燃料が移動を開始して給炭機２０へ向けて排出を開始すれば、音響センサ６４にて音の変化を検出し、制御部５０にて移動開始のタイミングを得る。固体燃料の移動が確認されれば、ステップ２８へと進む。
固体燃料の移動が確認されない場合は、ステップ２２へ進み、シールエア流量調整弁６０の開度を減ずる方向へ制御を行う。これにより、給炭機２０へ供給されるシールエアが減少して給炭機２０内の圧力が低下することになり、ダウンスパウト２４内に充填された固体燃料が移動しやすくなる。ステップ２３に示すように、固体燃料の移動が開始するまで、シールエア流量調整弁６０の開度を徐々に減少させる。
図４に示すように、ｓ２２以降ではシールエア流量調整弁６０の開度を減少させるので、シールエア量が減少し、これに伴い給炭機圧力Ｐｆも減少する。したがって、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰも減少する。

ステップ２４にて、音響センサ６４によって固体燃料の移動の開始が確認されると、シールエア流量調整弁６０の開度はその時点での開度を維持したまま、ステップ２８へと進む。
ステップ２４にて、音響センサ６４によって固体燃料の移動の開始が確認されない場合は、ステップ２５へ進む。このときのように固体燃料の移動の開始が確認されない状態が図４の燃料流量に示されている（図４のｓ２２からｓ２６までの間を参照）。そして、ステップ２５では、ダウンスパウト２４内における固体燃料の移動を促進する移動促進措置を実施する。具体的には、図５に示すように、ダウンスパウト２４やバンカ２１に振動や衝撃力を与える加振装置（移動促進手段）６６を動作させる。加振装置としては、エアノッカ、バイブレータ、叩き座などを用いることができる。加振装置６６は、制御部５０の指令によって動作することができる。加振装置６６に代えて、図６に示すように、ダウンスパウト２４内やバンカ２１内に固体燃料の移動を促進する空気（ガス）を供給する空気ノズルなどのガス供給手段（移動促進手段）６８を用いても良い。

そして、ステップ２６にて、音響センサ６４によって固体燃料の移動の開始が確認されると、ステップ２８へと進む。
ステップ２６にて、音響センサ６４によって固体燃料の移動の開始が確認されない場合は、ステップ２７へ進み、コールゲート２１ａを閉じるなどして、バンカ２１からの固体燃料の排出を停止し、固体燃料の移動が開始されない原因を調査して除去の対策を実施する。

ステップ２８では、給炭機内−ミル内間の給炭差圧ΔＰの設定値を、初期設定値ΔＰ０から給炭量が増加した状態で、ダウンスパウト２４内の固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動がなく、固体燃料の供給が安定して継続されている給炭差圧であるΔＰ１に更新する。このようにして、図４に示すように、初期設定値ΔＰ０よりも小さい給炭差圧設定値ΔＰ１へと更新される。

そして、ステップ２９へ進み、上述した操作４を繰り返す。これにより、要求負荷まで燃料流量を増大させていく。要求負荷到達後も所定の給炭差圧設定値を維持するように操作４を繰り返す。

操作４を行っている間に、規定時間、規定回数内にシールエア流量調整弁６０の開度が収束しない場合、すなわち固体燃料の移動開始が確認されない場合は、ステップ３０へ進み、コールゲート２１ａを閉じるなどして、バンカ２１からの固体燃料の供給を停止し、固体燃料の移動が開始されない原因を調査して除去の対策を実施する。
操作４を行っている間に、規定時間、規定回数内にシールエア流量調整弁６０の開度が収束する場合は、操作４を繰り返す（ステップ３１）。

ミル１０を停止する場合は、図４に示すように、一次空気量を減少させることによってミル圧力Ｐｍを徐々に低下させ、これと同時にシールエア量も徐々に低下させる。そして、燃料流量も低下させてミル１０を停止させる。シールエアは、ミル１０停止後、供給を停止してもよいし、ミル１０の再起動に備えて供給を継続してもよい。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
給炭機２０内の圧力がミル１０内の圧力よりも大きくなるようにシールエア流量を制御することで、ミル１０内部から給炭機２０へ向かう微粉燃料を伴う一次空気の逆流を抑制することができる。
給炭機２０内の圧力がダウンスパウト２４内の固体燃料の給炭機２０への排出が、固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じて不安定になる給炭差圧よりも小さくなるようにシールエア流量を制御することとしたので、ダウンスパウト２４から給炭機２０へと固体燃料を安定して供給することができる。また、バイオマス燃料のように石炭に比べてダウンスパウト２４内の固体燃料充填層による圧力損失が小さい固体燃料であっても、ミル１０内部から給炭機２０へ向かう微粉燃料を伴う一次空気が逆流して、ダウンスパウト２４内の固体燃料がバンカ２１側に向けて吹き上げられることを抑制することができる。

給炭機２０内とミル１０内との給炭差圧ΔＰに基づいて制御することとしたので、負荷に応じて給炭機２０内の圧力が変動した場合でも適切に対応することができる。

ダウンスパウト２４内の固体燃料の給炭機２０への排出が、固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じて不安定になり始めたときの給炭機２０内の圧力とミル１０内の圧力との給炭差圧ΔＰ０，ΔＰ１を目標給炭差圧として制御することとしたので、ダウンスパウト２４内の固体燃料が移動するのに必要十分なシールエアを供給することができる。これにより、シールエアを供給するための付帯設備や動力を削減することができる。また、ダウンスパウト２４よりも上流側（バンカ２１側）にシールエア中の酸素が導かれることを抑制することができるので、バンカ２１内の固体燃料の酸化や燃焼を可及的に回避することができる。

ミル１０の運転状態に応じてミル１０内の圧力が変化する。これに応じて目標給炭差圧を更新（例えばΔＰ０からΔＰ１に更新）することとした。例えば、ミル１０の負荷が増大してミル１０内の圧力が増加し、これに応じて給炭機２０内の圧力を増加させると、ダウンスパウト２４内の固体燃料の移動が停止することがある。この場合には、給炭機２０内の圧力を下げて再びダウンスパウト２４内の固体燃料が移動するようにする。このときの給炭機２０内の圧力を用いて目標給炭差圧をΔＰ１に更新することで、給炭量が増加した状態で固体燃料の供給が必要な移動量に対して所定範囲を超えて変動を生じることなく安定して継続することができる。

下部燃料配管１７にミル１０内部から給炭機２０へ向かう一次空気の流れを抑制する機械的なシール機構（例えばロータリバルブ）が設けられていないので、シール機構及びこれに伴う設備を省略でき、簡便な構成を実現することができる。特にバイオマス燃料のように石炭に比べてダウンスパウト２４内の固体燃料充填層による圧力損失が小さい固体燃料であっても、シールエア流量を適正に制御することによって、下部燃料配管１７に機械的なシール機構を省略することができる。

なお、本実施形態は、以下のように変形することができる。
図７に示すように、差圧計６２に加えて、給炭機２０内の圧力を計測するマノメータ（圧力センサ）７０を設けることとしても良い。マノメータ７０によって給炭機２０内の圧力を得ることで、給炭機２０内とミル１０内との給炭差圧とは別に、給炭機２０の状態を得ることができる。これにより、各種の計器の誤差や各圧力センサの検出管の閉塞等による計器誤動作の有無を確認することができる。

また、図８に示すように、給炭機２０内の温度を検出する温度センサ７２を設けても良い。ミル１０の出口１９での一次空気の温度は、例えば約６０〜８０度程度であることから、ミル１０内部から給炭機２０へ向かう一次空気の流れの逆流が発生すると、給炭機２０内の温度が上昇する。制御部５０は、温度センサ７２によって検出された温度の上昇量に基づいて、ミル１０から給炭機２０へと向かう微粉燃料を伴う一次空気の逆流の有無を判断することができる。

以上説明した各実施形態に記載の固体燃料粉砕システム及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕システムの制御方法は、例えば以下のように把握される。

本開示の固体燃料粉砕システム（１００）は、固体燃料を貯留するバンカ（２１）に接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管（２４）と、前記上部燃料配管（２４）の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機（２０）と、前記燃料供給機（２０）に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管（１７）と、前記下部燃料配管（１７）の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）と、前記燃料供給機（２０）内にシールガスを供給するシールガス供給手段（２７）と、前記シールガス供給手段（２７）から前記燃料供給機（２０）内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段（６０）と、前記燃料供給機（２０）内の圧力が、前記粉砕機（１０）内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料の前記燃料供給機（２０）への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段（６０）を制御する制御部（５０）と、を備えている。

燃料供給機内の圧力が粉砕機内の圧力よりも大きくなるようにシールガス流量を制御することで、粉砕機内部から燃料供給機へ向かう逆流を抑制することができる。
燃料供給機内の圧力が上部燃料配管内の固体燃料の燃料供給機への供給が固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じて不安定となり始める給炭差圧よりも小さくなるようにシールガス流量を制御することとしたので、上部燃料配管から燃料供給機へと固体燃料を安定して供給することができる。また、上部燃料配管内の固体燃料がバンカ側に向けて吹き上げられることを抑制することができる。
シールガス流量調整手段としては、例えば、開度を任意に調整することができる制御ダンパを用いることができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記燃料供給機（２０）内と前記粉砕機（１０）内との圧力差として給炭差圧を得る差圧取得手段（６２）を備え、前記制御部（５０）は、前記給炭差圧に基づいて、前記シールガス流量調整手段（６０）を制御する。

燃料供給機内と粉砕機内との差圧である給炭差圧に基づいて制御することとしたので、負荷に応じて粉砕機内の圧力が変動した場合でも適切に対応することができる。
差圧取得手段としては、例えば、差圧センサを用いても良いし、燃料供給機に設けた圧力センサと粉砕機に設けた圧力センサとの検出値から差圧を得ることとしても良い。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記制御部（５０）は、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料が前記燃料供給機（２０）に向けて必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じ始めたときの前記給炭差圧を目標給炭差圧として、前記シールガス流量調整手段（６０）を制御する。

上部燃料配管内の固体燃料の燃料供給機への供給が不安定となり始めたときの燃料供給機内の圧力と粉砕機内の圧力との差圧を目標給炭差圧として制御することとしたので、上部燃料配管内の固体燃料が移動するのに必要十分なシールガスを供給することができる。これにより、シールガスを供給するための付帯設備や動力を削減することができる。また、シールガスに酸素が含有されている場合（例えばシールガスとして空気を用いた場合）には、上部燃料配管よりも上流側（バンカ側）に酸素が導かれることを抑制することができるので、バンカ内の固体燃料の酸化や着火を可及的に回避することができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記制御部（５０）は、前記粉砕機（１０）の運転状態に応じて前記目標給炭差圧を更新する。

粉砕機の運転状態に応じて粉砕機内の圧力が変化する。これに応じて目標給炭差圧を更新することとした。例えば、粉砕機の負荷が増大して粉砕機内の圧力が増加し、これに応じて燃料供給機内の圧力を増加させると、上部燃料配管内の固体燃料の移動が停止することがある。この場合には、燃料供給機内の圧力を下げて再び上部燃料配管内の固体燃料が移動するようにする。このときの燃料供給機内の圧力を用いて目標給炭差圧を更新する。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記給炭差圧取得手段（６２）は、前記燃料供給機（２０）内の圧力を検出する圧力センサ（７０）を備えている。

圧力センサによって燃料供給機内の圧力を得ることで、燃料供給機内と粉砕機内との給炭差圧とは別に、燃料供給機の状態を得ることができる。これにより、各種の計器の誤差や動作不良を確認することができる。
圧力センサとしては、例えばマノメータを用いることができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料の移動の有無を検出する流れ確認センサ（６４）を備え、前記制御部（５０）は、前記流れ確認センサ（６４）の出力によって、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料の前記燃料供給機（２０）への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始めたタイミングを得る。

流れ確認センサによって、上部燃料配管内の固体燃料が燃料供給機に向けて移動し始めるタイミングを得ることができる。
流れ確認センサとしては、例えば、固体燃料の移動音を検出する音響センサ、移動した固体燃料が接触したことを検出する接触センサ、固体燃料が移動することによって変化する温度を検出する温度センサ（例えば放射温度計）を挙げることができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じたときに該固体燃料の移動を促す移動促進手段（６６）が設けられている。

上部燃料配管内の固体燃料の移動が停止したときに、移動促進手段によって固体燃料の移動を促すことができる。
移動促進手段としては、例えば、上部燃料配管やバンカに振動や衝撃力を与える加振装置や、上部燃料配管内やバンカ内に移動促進用のガスを供給するガス供給手段を用いることができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記燃料供給機（２０）内の温度を検出する温度センサ（７２）を備え、
前記制御部（５０）は、前記温度センサ（７２）によって検出された温度の上昇量に基づいて、前記粉砕機（１０）内から前記燃料供給機（２０）へと向かう逆流を判断する。

粉砕機から燃料供給機へと向かう搬送用ガスの逆流が発生すると、粉砕機内から排出される搬送用ガスの熱により燃料供給機内の温度が上昇する。温度センサによってこの温度上昇量を得ることで、搬送用ガスの逆流を判断することができる。

さらに、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）によれば、前記固体燃料は、バイオマス燃料とされ、前記下部燃料配管（１７）には、前記粉砕機（１０）内から前記燃料供給機（２０）へ向かうガス流れを抑制するシール機構が設けられていない。

下部燃料配管に粉砕機（１０）内部から燃料供給機（２０）へ向かう搬送用ガスの流れを抑制する機械的なシール機構（例えばロータリバルブ）が設けられていないので、シール機構及びこれに伴う設備を省略でき、簡便な構成を実現することができる。

また、本開示の発電プラント（１）は、上記のいずれかに記載された固体燃料粉砕システム（１００）と、前記固体燃料粉砕システム（１００）にて粉砕された前記固体燃料を燃焼させた熱で蒸気を生成するボイラ（２００）と、前記ボイラ（２００）によって生成された蒸気を用いて発電する発電部と、を備えている。

また、本開示の固体燃料粉砕システム（１００）の制御方法は、固体燃料を貯留するバンカ（２１）に接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管（２４）と、前記上部燃料配管（２４）の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機（２０）と、前記燃料供給機（２０）に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管（１７）と、前記下部燃料配管（１７）の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）と、前記燃料供給機（２０）内にシールガスを供給するシールガス供給手段（２７）と、前記シールガス供給手段（２７）から前記燃料供給機（２０）内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段（６０）と、を備えている固体燃料粉砕システム（１００）の制御方法であって、前記燃料供給機（２０）内の圧力が、前記粉砕機（１０）内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管（２４）内の前記固体燃料の前記燃料供給機（２０）への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段（６０）を制御する。

１ 発電プラント
１０ ミル（粉砕機）
１１ ハウジング
１２ 回転テーブル
１３ ローラ（粉砕ローラ）
１４ 駆動部
１６ 回転式分級機（分級部）
１６ａ ブレード
１７ 下部燃料配管
１８ モータ
１９ 出口
２０ 給炭機（燃料供給機）
２０ａ （給炭機の）ケーシング
２１ バンカ
２１ａ コールゲート
２２ 搬送部（燃料供給機）
２２ａ ベルトコンベア
２２ｂ パドルスイッチ
２３ モータ（燃料供給機）
２４ ダウンスパウト（上部燃料配管）
２６ シールエア供給配管
２７ シールエアファン（シールガス供給手段）
３０ 送風部（搬送用ガス供給部）
３０ａ 熱ガス流路
３０ｂ 冷ガス流路
３０ｃ 熱ガスダンパ（第１送風部）
３０ｄ 冷ガスダンパ（第２送風部）
３１ 一次空気通風機
４０ 状態検出部（温度検出手段、差圧検出手段）
４１ 底面部
４２ 天井部
４５ ジャーナルヘッド
４７ 支持アーム
４８ 支持軸
４９ 押圧装置
５０ 制御部（判定部）
６０ シールエア流量調整弁（シールガス流量調整手段）
６２ 差圧計（差圧取得手段）
６４ 音響センサ（流れ確認センサ）
６６ 加振装置（移動促進手段）
６８ ガス供給手段（移動促進手段）
７０ マノメータ（圧力センサ）
７２ 温度センサ
１００ 固体燃料粉砕システム
１００ａ 一次空気流路（搬送用ガス流路）
１００ｂ 供給流路
２００ ボイラ
２１０ 火炉
２２０ バーナ部

Claims (11)

1. 固体燃料を貯留するバンカに接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管と、
   前記上部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機と、
   前記燃料供給機に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管と、
   前記下部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、
   前記燃料供給機内にシールガスを供給するシールガス供給手段と、
   前記シールガス供給手段から前記燃料供給機内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段と、
   前記燃料供給機内の圧力が、前記粉砕機内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管内の前記固体燃料の前記燃料供給機への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段を制御する制御部と、
   を備えている固体燃料粉砕システム。
2. 前記燃料供給機内と前記粉砕機内との圧力差として給炭差圧を得る差圧取得手段を備え、
   前記制御部は、前記給炭差圧に基づいて、前記シールガス流量調整手段を制御する請求項１に記載の固体燃料粉砕システム。
3. 前記制御部は、前記上部燃料配管内の前記固体燃料が前記燃料供給機に向けて必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じ始めたときの前記給炭差圧を目標給炭差圧として、前記シールガス流量調整手段を制御する請求項１又は２に記載の固体燃料粉砕システム。
4. 前記制御部は、前記粉砕機の運転状態に応じて前記目標給炭差圧を更新する請求項３に記載の固体燃料粉砕システム。
5. 前記給炭差圧取得手段は、前記燃料供給機内の圧力を検出する圧力センサを備えている請求項１から４のいずれかに記載の固体燃料粉砕システム。
6. 前記上部燃料配管内の前記固体燃料の移動の有無を検出する流れ確認センサを備え、
   前記制御部は、前記流れ確認センサの出力によって、前記上部燃料配管内の前記固体燃料の前記燃料供給機への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始めたタイミングを得る請求項１から５のいずれかに記載の固体燃料粉砕システム。
7. 前記上部燃料配管内の前記固体燃料の必要な移動量に対して所定範囲を超える変動を生じたときに該固体燃料の移動を促す移動促進手段が設けられている請求項１から６のいずれかに記載の固体燃料粉砕システム。
8. 前記燃料供給機内の温度を検出する温度センサを備え、
   前記制御部は、前記温度センサによって検出された温度の上昇量に基づいて、前記粉砕機内から前記燃料供給機へと向かう逆流を判断する請求項１から７のいずれかに記載の固体燃料粉砕システム。
9. 前記固体燃料は、バイオマス燃料とされ、
   前記下部燃料配管には、前記粉砕機内から前記燃料供給機へ向かうガス流れを抑制するシール機構が設けられていない請求項１から８のいずれかに記載の固体燃料粉砕システム。
10. 請求項１から９のいずれかに記載された固体燃料粉砕システムと、
    前記固体燃料粉砕システムにて粉砕された前記固体燃料を燃焼させた熱で蒸気を生成するボイラと、
    前記ボイラによって生成された蒸気を用いて発電する発電部と、
    を備えている発電プラント。
11. 固体燃料を貯留するバンカに接続されて鉛直方向下方側へと延在する上部燃料配管と、
    前記上部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を所定の供給量で供給する燃料供給機と、
    前記燃料供給機に接続されて鉛直方向下方側へと延在する下部燃料配管と、
    前記下部燃料配管の鉛直方向下方に接続され、前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、
    前記燃料供給機内にシールガスを供給するシールガス供給手段と、
    前記シールガス供給手段から前記燃料供給機内へ供給される前記シールガスの流量を調整するシールガス流量調整手段と、
    を備えている固体燃料粉砕システムの制御方法であって、
    前記燃料供給機内の圧力が、前記粉砕機内の圧力よりも大きく、かつ、前記上部燃料配管内の前記固体燃料の前記燃料供給機への必要な排出量に対して所定範囲を超える変動を生じ始める圧力よりも小さくなるように、前記シールガス流量調整手段を制御する固体燃料粉砕システムの制御方法。

Images