JP2022097125A - 固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体燃料とともに存在する基準外物体に対する対応を早期に行うことを目的とする。【解決手段】固体燃料粉砕装置１００は、固体燃料を粉砕するミル１０と、ミル１０へ固体燃料を供給する給炭機２０と、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料とともに存在する異物や高温固体燃料を検出する検出部６０と、を備えている。また、固体燃料粉砕装置１００は、異物をミル１０の外部の異物排出部９７へ除去する除去部９０を備えている。【選択図】図３

Description

本開示は、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転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、粉砕機（ミル）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、粉砕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、粉砕テーブルと粉砕ローラの間に挟み込んで粉砕し、粉砕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固体燃料のうち、所定粒径範囲内の微粉燃料を分級機で選別し、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、ボイラで微粉燃料を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。

このようなミルは特許文献１に開示されている。特許文献１には、粉砕機内に圧力センサを設け、圧力センサが検出する圧力に基づいて、粉砕機内での急速燃焼の発生を判断し、急速燃焼が発生したと判断した場合に、消火剤噴出装置から消火剤を噴出する粉砕機が開示されている。

特開２０１９－３７９４１号公報

上述のように、ミルには、通常石炭等の固体燃料が投入されるが、石炭には、例えば、岩石、鉄片、木くず、ナイロン、布切れ、ビニール袋、石炭の掘削時に使用した雷管などの異物が混入していることがある。このような異物がミルに投入されると、ミルの粉砕部が異物を噛み込んだ場合に、衝撃力が発生する可能性がある。衝撃力が発生すると、ミルの粉砕部品にダメージを与え所定量での燃料供給ができなくなるとともに、破損した部品の交換が必要となる場合がある。

また、ミル内に投入された異物（特に繊維状のもの）がミル内各部、例えば、ミルローラ支持部などに引っかかり、それを起点にして固体燃料が堆積する場合がある。この場合、堆積した固体燃料が自然酸化昇温することにより着火源となり、ミル内で急速燃焼が発生する場合がある。すなわち、異物が急速燃焼の原因となる場合がある。
また、ミル内に供給される固体燃料を貯留するバンカの内部に、長期滞留した固体燃料が、自然酸化昇温等により高温の過熱炭となる場合がある。このような高温の固体燃料がミル内に供給されると、高温の固体燃料が火種となりミル内の急速燃焼の原因となる場合がある。
ミル内で急速燃焼が発生すると、ミルが損傷する場合や、ミルの運転を停止させなければならない場合があり、火力発電プラント全体の運用に影響を及ぼす場合がある。

このように、ミル内に異物や高温の固体燃料が導入されると様々な問題（ミルの損傷や、ミル内における急速燃焼等）の要因となる可能性がある。特許文献１に記載の装置は、ミル内における急速燃焼の発生の有無を判断しているが、ミル内における急速燃焼の発生や発生の兆候に基づいて急速燃焼に対応するものであり、急速燃焼等を事前に予防することを想定するものではない。
このような事情から、ミルへ導入される前に、固体燃料に紛れる異物や高温の固体燃料を検出し、異物等に対する対応を早期に行うことが望まれている。

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、固体燃料とともに存在する基準外物体に対する対応を早期に行うことができる固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、固体燃料を粉砕する粉砕機と、前記粉砕機へ前記固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、前記固体燃料供給装置から前記粉砕機へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する検出部と、を備える。

本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置の運転方法は、固体燃料供給装置によって、固体燃料を粉砕する粉砕機へ前記固体燃料を供給する工程と、前記固体燃料供給装置から前記粉砕機へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する工程と、を備える。

本開示によれば、固体燃料とともに存在する基準外物体に対する対応を早期に行うことができる。

本開示の実施形態に係る発電プラントを示す構成図である。 本開示の実施形態に係るミルを示す縦断面図である。 本開示の実施形態に係るミル及び固体燃料供給装置を示す構成図である。 本開示の実施形態に係る除去部を示す模式的な斜視図である。 本開示の実施形態に係る燃料供給部の流路断面及び散水部を示す図である。 本開示の実施形態に係る燃料供給部の縦断面図を示す図である。 本開示の実施形態に係る制御部を示すブロック図である。 図４の変形例を示す図である。 図４の変形例を示す図である。

以下、本開示に係る固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法の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、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。
以降の説明では、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すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、一例として石炭やバイオマス燃料等の固体燃料（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（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。
図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置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２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕機）１０と、給炭機（固体燃料供給装置）２０と、送風部（搬送用ガス供給部）３０と、状態検出部４０と、制御部（判定部）５０とを備えている。

ボイラ２００に供給する石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を、微粉状の固体燃料である微粉燃料へと粉砕するミル１０は、石炭のみを粉砕する形式であっても良いし、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。
ここで、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、廃木材、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。

ミル１０は、ハウジング１１と、粉砕テーブル（回転テーブル）１２と、粉砕ローラ１３と、駆動部１４と、駆動部１４に接続され粉砕テーブル１２を回転駆動させるミルモータ１５と、回転式分級機１６と、燃料供給部（固体燃料供給管）１７と、回転式分級機１６を回転駆動させる分級機モータ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、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３と回転式分級機１６と、燃料供給部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、燃料供給部１７が取り付けられている。この燃料供給部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に接続されたミルモータ１５から伝達される駆動力により回転する粉砕テーブル１２が回転自在に配置されている。
粉砕テーブル１２は、平面視円形の部材であり、燃料供給部１７の下端部が対向するように配置されている。粉砕テーブル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。燃料供給部１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の粉砕テーブル１２に向けて供給し、粉砕テーブル１２は供給された固体燃料を粉砕ローラ１３との間で粉砕する。

固体燃料が燃料供給部１７から粉砕テーブル１２の略中央領域へ向けて投入されると、粉砕テーブル１２の中心軸線Ｃ１（図２参照）を中心とした回転による遠心力によって、固体燃料は粉砕テーブル１２の外周側へと導かれ、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ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（以降は、一次空気流路と記載する）１００ａから導かれた搬送用ガス（以降は、一次空気と記載する）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。
粉砕テーブル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内の粉砕テーブル１２の上方の空間に流出させる吹出口２５（図２参照）が設けられている。吹出口２５には旋回羽根（ベーン）２６が設置されており、吹出口２５から吹き出した一次空気に旋回力を与える。旋回羽根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、粉砕テーブル１２上で粉砕された固体燃料を、ハウジング１１内の上方にある回転式分級機１６へと搬送する。なお、粉砕された固体燃料のうち、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、粉砕テーブル１２上に戻されて、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間で再度粉砕される。

粉砕ローラ１３は、燃料供給部１７から粉砕テーブル１２上に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。粉砕ローラ１３は、粉砕テーブル１２の上面に押圧されて粉砕テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。
図１では、粉砕ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、粉砕テーブル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、複数の粉砕ローラ１３が配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つの粉砕ローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つの粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、粉砕テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。

粉砕ローラ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、粉砕テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。粉砕ローラ１３は、外周面が粉砕テーブル１２の上面の固体燃料に接触した状態で、粉砕テーブル１２が回転すると、粉砕テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。燃料供給部１７から固体燃料が供給されると、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕される。

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１１ｂに支持軸４８を中心として粉砕ローラ１３を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に固定されており、粉砕ローラ１３を粉砕テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介して粉砕ローラ１３に荷重を付与する。

駆動部１４は、粉砕テーブル１２に駆動力を伝達し、粉砕テーブル１２を中心軸回りに回転させる装置である。駆動部１４は、ミルモータ１５に接続されており、ミルモータ１５の駆動力を粉砕テーブル１２に伝達する。

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。
回転式分級機１６は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３により粉砕された固体燃料（以降、粉砕された固体燃料を「粉砕燃料」という。）を、所定粒径（例えば、石炭では７０～１００μｍ）より大きいもの（以降、所定粒径を超える粉砕燃料を「粗粉燃料」という。）と、所定粒径以下のもの（以降、所定粒径以下の粉砕燃料を「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分級機モータ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）を中心に燃料供給部１７の周りを回転する。
なお、分級機としては、固定された中空状の逆円錐形状のケーシングと、そのケーシングの外周位置にブレード１６ａに替わって複数の固定旋回羽根とを備えた固定式分級機を用いてもよい。

回転式分級機１６に到達した粉砕燃料は、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、粉砕テーブル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にある出口ポート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、一次空気とともに出口ポート１９から微粉燃料供給流路１００ｂへ排出され、ボイラ２００のバーナ２２０へ供給される。微粉燃料供給流路１００ｂは、固体燃料が石炭の場合には、微粉炭管とも呼ばれる。

燃料供給部１７は、ハウジング１１の天井部４２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、燃料供給部１７の上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル１２の略中央領域に供給する。燃料供給部１７は、給炭機２０から固体燃料が供給される。燃料供給部１７の上部は、矩形状である給炭機２０出口と、円筒形状である燃料供給部１７の下部を接続するために、水平方向の断面が矩形から円形に変化している。

給炭機２０は、搬送部２２と、給炭機モータ２３とを備える。搬送部２２は、例えばベルトコンベアであり、給炭機モータ２３から与えられる駆動力によって、バンカ２１の直下にあるダウンスパウト２４の下端部から排出される固体燃料を、ミル１０の燃料供給部１７の上部まで搬送し、燃料供給部１７の内部へ投入する。
通常、ミル１０の内部には、微粉燃料をバーナ２２０へ搬送するための一次空気が供給されており、給炭機２０やバンカ２１よりも圧力が高くなっている。バンカ２１の直下にある上下方向に延在する管であるダウンスパウト２４には、内部に燃料が積層状態で保持されていて、ダウンスパウト２４内に積層された固体燃料層により、ミル１０側の一次空気と微粉燃料がバンカ２１側へ逆流しないようなシール性を確保している。
ミル１０へ供給される固体燃料の供給量は、例えば、搬送部２２のベルトコンベアの移動速度によって調整される。

送風部３０は、粉砕燃料を乾燥させるとともに、回転式分級機１６へ搬送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の内部へ送風される一次空気の流量と温度を適切に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機（ＰＡＦ：Primary Air Fan）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３４を通過して加熱さ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される。

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される。

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、混合することで、一次空気流路１００ａからハウジング１１の内部へ送風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、ミル１０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からハウジング１１の内部へ一次空気が流入する部分における圧力と、ハウジング１１の内部から微粉燃料供給流路１００ｂへ一次空気と微粉燃料が排出される出口ポート１９における圧力との差圧を、ミル１０の差圧として計測する。このミル１０の差圧の増減は、回転式分級機１６の分級効果によってハウジング１１内部の回転式分級機１６付近と粉砕テーブル１２付近の間を循環している粉砕燃料の循環量の増減に対応する。すなわち、このミル１０の差圧に応じて回転式分級機１６の回転数を調整することで、ミル１０に供給する固体燃料の供給量に対して、出口ポート１９から排出される微粉燃料の量を調整することができるので、微粉燃料の粒度がバーナ２２０の燃焼性に影響しない範囲で、ミル１０への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、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の温度（ミル入口における一次空気温度）や、ハウジング１１の内部の粉砕テーブル１２上部の空間から出口ポート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。上限温度は、固体燃料への着火の可能性等を考慮して決定される。なお、一次空気は、ハウジング１１の内部において、粉砕燃料を乾燥しながら搬送することによって冷却され、出口ポート１９での一次空気の温度は、例えば約６０～９０度程度となる。

制御部５０は、固体燃料粉砕装置１００の各部を制御する装置である。
制御部５０は、例えば、ミルモータ１５に駆動指示を伝達して粉砕テーブル１２の回転速度を制御してもよい。
制御部５０は、例えば、分級機モータ１８へ駆動指示を伝達して回転式分級機１６の回転速度を制御して分級性能を調整し、ミル１０の差圧、すなわちミル１０内部の粉砕燃料の循環量を所定の範囲に適正化することにより、微粉燃料をバーナ２２０へ安定して供給することができる。
また、制御部５０は、例えば給炭機２０の給炭機モータ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燃料供給部１７へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）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調整することができる。具体的には、制御部５０は、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の流量と、出口ポート１９における一次空気の温度が、固体燃料の種別毎に、給炭量に対応して設定された所定値となるように、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御する。

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。また、ＨＤＤはソリッドステートディスク（ＳＳＤ）等で置き換えられてもよい。

次に、固体燃料粉砕装置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２２０とを備えている。

バーナ２２０は、微粉燃料供給流路１００ｂから供給される微粉燃料を含む一次空気と、押込通風機（ＦＤＦ：Forced 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、節炭器などの熱交換器（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、電気集塵機などで図示省略）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、節炭器（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。

次に、一次空気ダクト２７について説明する。
図２に示すように、一次空気ダクト２７は、一次空気流路１００ａ（図１参照）から一次空気が導入される。一次空気ダクト２７は、例えば横断面が略矩形状とされた角筒形状をしている。また、一次空気ダクト２７の一端には、ハウジング１１内に開口するダクト出口２８が設けられている。すなわち、ダクト出口２８は、ハウジング１１の内部に連通している。一次空気ダクト２７は、水平面に対して所定の傾斜角度θ１を有するように傾斜してもよい。また、一次空気ダクト２７は、ハウジング１１の側面部１１ｂに接続している。一次空気ダクト２７は、一次空気流路１００ａ（図１参照）からの一次空気をダクト出口２８から排出することでハウジング１１内に一次空気を供給する。一次空気ダクト２７からハウジング１１内に供給された一次空気は、粉砕テーブル１２の外周端とハウジング１１の内周面１１ａとの間の隙間によって構成されている吹出口２５から吹出して、粉砕ローラ１３及び粉砕テーブル１２によって粉砕された粉砕固体燃料を回転式分級機１６へと気流搬送する。吹出口２５の上部にはベーン２６が設置されており、吹出口２５から吹き出した一次空気に旋回力を与える。回転式分級機１６は、所定の粒径より小さい微粉燃料と所定の粒径より大きい微粉燃料とに分級する。所定粒径よりも小さい微粉燃料は、一次空気の流れによって、ハウジング１１の外部へ出口ポート１９から搬出される。所定粒径より大きい微粉燃料は、回転式分級機１６に阻害され、落下して再び粉砕テーブル１２の上に戻されて再粉砕が行われる。出口ポート１９からハウジング１１の外部へ搬出された微粉燃料は、バーナ２２０に供給されて燃焼される。

次に、スクレーパ７０について説明する。スクレーパ７０は、図２に示すように、粉砕テーブル１２の下方に配置される。スクレーパ７０は、一端が粉砕テーブル１２に固定されるアーム部７１と、アーム部７１の自由端部（回転支持部に固定される端部とは逆の端部）から鉛直下方側に延びる掃出部７２と、を有する。すなわち、スクレーパ７０は、粉砕テーブル１２と同軸に回転可能となっている。アーム部７１は、ハウジング１１の側面部１１ｂ方向に略水平に延びている。掃出部７２は、下端がハウジング１１の底面部１１ｄに当接するように配置され、底面部１１ｄの上面を摺動する。

また、ハウジング１１の底面部１１ｄであって、掃出部７２の回転軌道上には、開口（以下、「スピレージ排出口７３」という。）が形成されている。スピレージ排出口７３は、排出管７４を介して、ハウジング１１の外側に配置されるスピレージホッパ７５に接続している。スクレーパ７０により掃出されたハウジング１１の底面部１１ｄの粉砕固体燃料が、スピレージ排出口７３から排出管７４へ排出される。排出された粉砕固体燃料は、排出管７４の途中に設けた仕切弁７６を開放した際にスピレージホッパ７５に搬送される。

次に、本実施形態に係る固体燃料粉砕装置１００に供えられた検出部６０、急速燃焼抑制部８０及び除去部９０の詳細について図３から図７を用いて説明する。

検出部６０は、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する。基準外物体とは、ミル１０で通常に処理することができる物体以外の物体を意味している。基準外物体とは、例えば、固体燃料以外の物体である異物や、所定の温度以上の固体燃料（以下、「高温固体燃料」と称する。）である。また、異物とは、例えば、岩石、鉄片、木くず、ナイロン、布切れ、ビニール袋、固体燃料の掘削時に使用した雷管等である。

検出部６０は、高温固体燃料を検出する高温固体燃料検出部６１と、異物を検出する異物検出部６５と、を備えている。

図３に示すように、高温固体燃料検出部６１は、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料を撮像するサーモグラフィカメラ６２（撮像部）と、サーモグラフィカメラ６２が撮像した撮像データに基づいて、撮像された固体燃料が通常の温度の固体燃料か高温固体燃料かを判定する高温固体燃料判定部６３と、を備えている。

サーモグラフィカメラ６２は、図３及び図４に示すように、給炭機２０の外部に設けられている。サーモグラフィカメラ６２は、給炭機２０の側方に設けられている。サーモグラフィカメラ６２は、給炭機２０の筐体２０ａの側部に設けられた覗き窓２０ｂを介して、給炭機２０の内部を撮像している。サーモグラフィカメラ６２は、搬送部２２よりも下方に配置されている。サーモグラフィカメラ６２は、給炭機２０の搬送部２２の下流端から燃料供給部１７へ向かって落下する固体燃料を撮像する。サーモグラフィカメラ６２は、撮像した固体燃料の温度を計測する。サーモグラフィカメラ６２は、撮像した撮像データを高温固体燃料判定部６３へ送信する。

高温固体燃料判定部６３は、制御部５０に含まれている。高温固体燃料判定部６３は、サーモグラフィカメラ６２から送信される撮像データを受信する。高温固定燃料判定部は、サーモグラフィカメラ６２から受信した撮像データに基づいて、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料に所定の温度よりも高い固体燃料（高温固体燃料）が含まれているか否かを判定する。所定の温度は、例えば、ミル内部に投入された際に急速燃焼が発生する可能性がある温度よりも低く、ミル１０の出口ポート１９から排出される一次空気の温度（ミル出口温度）以下の温度とされる。具体的には、所定の温度は、使用される固体燃料の性状（発火のしやすさ）によって規定され、例えば６５℃から９０℃の範囲に含まれる温度とされる。高温固体燃料判定部６３は、急速燃焼抑制部８０を制御する第１制御部５１へ判定結果を送信する。

図３に示すように、異物検出部６５は、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料を撮像する異物監視カメラ６６（撮像部）と、異物監視カメラ６６が撮像した撮像データに基づいて、撮像された物体が固体燃料か異物かを判定する異物判定部６７（図７参照）と、を備えている。

異物監視カメラ６６は、サーモグラフィカメラ６２と並んで設けられている。このため、異物監視カメラ６６の配置についての詳細な説明は省略する。また、異物監視カメラ６６の撮像対象は、サーモグラフィカメラ６２と同一なので、詳細な説明は省略する。なお、図１、図３及び図４では、図示の関係上、１つのカメラとして図示している。異物監視カメラ６６は、例えば、フレームレートが３０ｆｐｓ（frames per second）を超える高速度カメラである。異物監視カメラ６６は、フレームレートが３０ｆｐｓを超える高速度カメラであるとより好適である。異物監視カメラ６６は、撮像した撮像データを異物判定部６７へ送信する。
なお、撮像対象の背景に特定の色の光を照射して、背景を特定の色としてもよい。例えば、燃料としてバイオマスを適用している場合には、バイオマスは主として褐色であることが多いので、背景に褐色の波長の光を照射する。これにより、褐色であるバイオマスは目立たず、褐色ではない異物がより目立つこととなる。したがって、異物判定部６７において、異物を判定し易くすることができる。
また、混入する可能性のある異物が限定できる場合には、撮像対象の固体燃料に特定の色（波長）の光を照射してもよい。例えば、異物と同色の波長の光を照射することで、異物を目立たせることができる。また、全色（波長）を含む白色光を照射して、カメラ側で特定色（波長）の像を検出してもよい。

異物判定部６７は、制御部５０に含まれている。異物判定部６７は、異物監視カメラ６６から送信される撮像データを受信する。異物判定部６７は、異物監視カメラ６６から受信した撮像データに基づいて、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料に異物が含まれているか否かを判定する。また、異物判定部６７は、撮像データに基づいて、異物の位置及びサイズを判定してもよい。詳細には、異物判定部６７は、搬送部２２のベルトの幅方向（ベルトの進行方向と直交する方向）の異物の位置を判定してもよい。異物判定部６７は、急速燃焼抑制部８０を制御する第１制御部５１へ判定結果を送信する。

急速燃焼抑制部８０は、図１に示すように、燃料供給部１７に設けられる散水部８１と、一次空気ダクト２７に設けられるイナートガス供給部８５と、を備えている。

散水部８１は、燃料供給部１７の上部に設けられている。散水部８１は、図５に示すように、燃料供給部１７の内部に設けられ、燃料供給部１７の内部に水（急速燃焼抑制剤）を噴射する。燃料供給部１７は、水を噴射する複数（本実施形態では、一例として２つ）の散水ノズル８２（急速燃焼抑制流体噴射部）と、散水ノズル８２に水を導く散水配管８３と、を備えている。

各散水ノズル８２は、燃料供給部１７の内周面に設けられている。２つの散水ノズル８２は、対向するように配置されている。各散水ノズル８２は、扇状に水を噴射する。２つの散水ノズル８２は、燃料供給部１７の流路断面の略全域を覆うように水を噴射する。各散水ノズル８２は、図６に示すように、水平面に対して下方に傾斜するように配置されている。すなわち、散水ノズル８２のノズル孔が下方を向くように配置されている。このように配置することで、ノズル孔に固体燃料が詰まり難くすることができる。

散水配管８３は、図５に示すように、各散水ノズル８２の両側から燃料供給部１７の内周面に沿うように配置されている。散水配管８３は、燃料供給部１７の内周面に固定されている。

イナートガス供給部８５は、図２に示すように、一次空気ダクト２７に接続されるイナートガス供給配管８６と、イナートガス供給配管８６にイナートガスを供給するイナートガス供給装置（図示省略）と備えている。イナートガス供給部８５は、一次空気ダクト２７を介して、ミル１０のハウジング１１の内部へイナートガスを供給する。詳細には、イナートガス供給部８５は、出口ポート１９まで到達するようにイナートガスを注入する。なお、イナートガスには、例えば、窒素、二酸化炭素、蒸気等が使用される。イナートガス供給配管８６は、一次空気ダクト２７の下流端部の側部に接続されている。

次に、燃料供給部１７及び除去部９０について図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４では、固体燃料を白色の丸（符号Ｃ）で示し、異物を黒色の丸（符号Ｆ）で図示している。

燃料供給部１７は、図４に示すように、上部に設けられるホッパ状のホッパ部１７ａと、ホッパ部１７ａの下方に設けられる円筒部１７ｂと、を有している。円筒部１７ｂは、上端がホッパ部１７ａの下端に接続されている。円筒部１７ｂは、下端が粉砕テーブル１２に対向している。円筒部１７ｂは、給炭機２０の搬送部２２の下流端の鉛直下方に配置されている。

また、ホッパ部１７ａの下端には、異物排出配管９６の上流端が接続されている。円筒部１７ｂと異物排出配管９６とは並んで配置されている。ホッパ部１７ａの下部には、円筒部１７ｂの上流端に向かって縮径する第１縮径部１７ｃと、異物排出配管９６の上流端に向かって縮径する第２縮径部１７ｄとを備えている。第１縮径部１７ｃと第２縮径部１７ｄとの間には、上方に延びる隔壁１７ｅが立設している。異物排出配管９６は、上下方向に延びている。異物排出配管９６は、ミル１０の外部に設けられた異物排出部９７へ異物を導く。

除去部９０は、図３及び図４に示すように、異物をミル１０の外部へ除去する。除去部９０は、複数の噴射部９１と、噴射部９１に流体を供給する供給装置９２と、供給装置９２と噴射部９１とを接続する供給配管９３と、供給配管９３に設けられる供給弁９４と、を有している。

噴射部９１は、給炭機２０の搬送部２２の下方に設けられている。噴射部９１は、燃料供給部１７のホッパ部１７ａの側壁に設けられている。詳細には、噴射部９１は、異物排出配管９６が設けられる側とは反対側の側壁に設けられている。複数の噴射部９１は、搬送部２２のベルトの幅方向（ベルトの進行方向と直交する方向）に並んで配置されている。複数の噴射部９１は、等間隔で並んで配置されている。各噴射部９１は、水平方向に向かって流体を噴射する。すなわち、噴射部９１は、異物排出配管９６の鉛直上方の空間へ向かって流体を噴射する。各噴射部９１は、直線状に流体を噴射する。各噴射部９１は、個別に制御される。なお、噴射部９１が噴射する流体には、例えば、空気や窒素などの気体や、水などの液体が使用される。

供給配管９３は、内部を流体が流通する。供給配管９３の下流部は、分岐しており、分岐した配管（以下、「分岐配管」と称する）の下流端が各噴射部９１へ接続されている。供給弁９４は、各分岐配管に設けられている。供給弁９４は、開閉を制御することで、供給配管９３（分岐配管）内を流体が流通する状態と、流体が流通しない状態とを切り換える。すなわち、供給弁９４が開状態の場合に、噴射部９１から流体が噴射される。また、供給弁９４が閉状態の場合には、噴射部９１から流体が噴射されない。供給弁９４は、制御部５０によって開閉状態を制御されている。

また、制御部５０は、図７に示すように、急速燃焼抑制部８０を制御する第１制御部５１と、除去部９０を制御する第２制御部５２を有している。

第１制御部５１は、散水部８１及びイナートガス供給部８５を制御している。第１制御部５１は、高温固体燃料判定部６３が判定した結果に基づいて、散水部８１及びイナートガス供給部８５を制御する。詳細には、第１制御部５１は、固体燃料とともに高温固体燃料が存在していると高温固体燃料判定部６３が判断した場合に、散水ノズル８２から水を噴射する。このとき、検出した高温固体燃料に対して、水を噴射する。すなわち、散水ノズル８２から噴射される水と高温固体燃料とが接触するタイミングで水を噴射する。また、第１制御部５１は、固体燃料とともに高温固体燃料が存在していると高温固体燃料判定部６３が判断した場合に、イナートガス供給部８５によってミル１０内にイナートガスを供給する。また、第１制御部５１は、固体燃料とともに高温固体燃料が存在していないと高温固体燃料判定部６３が判断した場合には、散水ノズル８２から水を噴射しない。また、イナートガスの供給も行わない。

第２制御部５２は、供給弁９４を制御している。第２制御部５２は、異物判定部６７が判定した結果に基づいて、供給弁９４を制御する。詳細には、第２制御部５２は、固体燃料とともに異物が存在していると異物判定部６７が判断した場合に、供給弁９４を開状態として噴射部９１から流体を噴射する。このとき、検出した異物に対して、流体を噴射する。すなわち、噴射部９１から噴射される流体と異物とが接触するタイミングで流体を噴射する。第２制御部５２は、噴射された流体によって、落下する異物が異物排出配管９６の上方の空間へ移動するように、流体を噴射する。また、第２制御部５２は、固体燃料とともに異物が存在していないと異物判定部６７が判断した場合には、供給弁９４を閉状態として、噴射部９１から流体を噴射しない。

なお、異物判定部６７が異物の位置を判定する場合には、第２制御部５２は、搬送部２２のベルトの幅方向（ベルトの進行方向と直交する方向）の異物の位置に応じて、流体を噴射する噴射部９１を選択してもよい。すなわち、落下する異物の軌道上に流体を噴射する噴射部９１のみから流体を噴射してもよい。このようにすることで、異物のみを除去することができる。したがって、噴射部９１によって異物とともに除去される固体燃料を低減することができるので、ボイラ２００へ供給される固体燃料の減少を抑制することができる。
また、異物判定部６７が異物の大きさを判定する場合には、第２制御部５２は、異物の大きさに応じて、噴射部９１から流体を噴射するタイミングや噴射時間を調整してもよい。具体的には、異物が大きいほど噴射時間を長くしてもよい。このようにすることで、異物の大きさに依らず除去することができる。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、次のように高温固体燃料による急速燃焼を抑制するとともに、異物を除去する。
バンカ２１に貯留されている固体燃料は、給炭機２０へ供給され、給炭機２０に供給された固体燃料は、搬送部２２のベルトによって所定の流量で搬送される（図３参照）。このとき搬送部２２のベルト上の固体燃料の層は、所定の厚さとなっている。また、搬送部２２は、固体燃料が落下する速度よりも遅いスピードで固体燃料を搬送している。
搬送部２２によって搬送された固体燃料は、搬送部２２の下流端から燃料供給部１７の内部に落下する。固体燃料が燃料供給部１７内部を落下する速度は、重力により加速されるため、搬送部２２が固体燃料を搬送する速度以上となる。これにより、落下する固体燃料は、落下方向に分散して落下する。換言すれば、固体燃料は、ばらけながら落下する。サーモグラフィカメラ６２及び異物監視カメラ６６は、ばらけながら落下する固体燃料を撮像する。

落下する固体燃料に高温固体燃料が混入している場合には、高温固体燃料検出部６１によって高温固体燃料が検出される。高温固体燃料が検出された場合には、第１制御部５１によって、散水ノズル８２から水が噴射されるとともに、イナートガス供給部８５からミル１０内にイナートガスが供給される。これにより、ミル１０内における高温固体燃料の急速燃焼が抑制される。このとき、ミル１０の運転は停止されない。すなわち、ミル１０は、運転を維持しつつ、高温固体燃料の急速燃焼を抑制する。このようにすることで、ミル１０の突発的な緊急停止を回避することができる。なお、高温固体燃料検出部６１が高温固体燃料を検出した場合に、警報等の報知手段を作動させてもよい。また、散水ノズル８２からの水の噴射及びイナートガス供給部８５からのイナートガスの供給は、所定時間行われる。また、水ノズルからの水の噴射及びイナートガス供給部８５からのイナートガスの供給を所定時間行っても、連続的に大量の高温固体燃料を検出し続けた場合には、手動で給炭機２０を停止し、バンカ２１及び給炭機２０内の消火処理を行ってもよい。この場合であっても、ミル１０に供給する前の早期の段階で異常を検知できることから、異常に対して早期に対処ができ、結果的に安全性を向上させることができる。

落下する固体燃料に異物が混入している場合には、異物検出部６５によって異物が検出される。異物が検出された場合には、第２制御部５２によって、噴射部９１から異物に対して流体が噴射される。流体によって吹き飛ばされた異物は、図３及び図４に示すように、異物排出配管９６に導かれる。異物排出配管９６に導かれた異物は、異物排出配管９６内を流通し、異物排出部９７へ排出される。このとき、ミル１０の運転は停止されない。すなわち、ミル１０は、運転を維持しつつ、異物を除去する。

一方、固体燃料に高温固体燃料も異物も混入していない場合には、固体燃料は搬送部２２から燃料供給部１７内へ落下する。燃料供給部１７内に落下した固体燃料は、燃料供給部１７を流通してミル１０の粉砕テーブル１２上へ供給される。

また、除去部９０によって除去されずにミル１０内に投入された異物は、固体燃料とともに粉砕テーブル１２上へ供給される。粉砕テーブル１２上へ供給された異物は、回転する粉砕テーブル１２の遠心力によって、粉砕テーブル１２の外周部からハウジング１１の底面部４１へ落下する。底面部４１へ落下した異物は、スクレーパ７０によりスピレージ排出口７３へ導かれ、排出管７４を介してスピレージホッパ７５へ排出される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、検出部６０が給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料とともに存在する基準外物体（高温固体燃料及び異物）を検出している。これにより、ミル１０へ供給される前に、固体燃料とともに存在する基準外物体を検出することができる。したがって、基準外物体に対する対応を早期に行うことができる。

また、本実施形態では、ミル１０に供給される固体燃料とともに高温固体燃料が存在した場合、高温固体燃料検出部６１が高温固体燃料を検出することができる。また、本実施形態では、高温固体燃料検出部６１が高温固体燃料を検出すると、第１制御部５１が急速燃焼抑制部８０を作動させる。これにより、ミル１０に高温固体燃料が供給された場合であっても、急速燃焼抑制部８０によって、早期に高温固体燃料の急速燃焼を抑制することができる。したがって、ミル１０の安全性を向上させることができる。

具体的には、本実施形態では、高温固体燃料検出部６１が高温固体燃料を検出すると、燃料供給部１７内に散水ノズル８２から水を噴射する。これにより、高温固体燃料が給炭機２０からミル１０に供給される場合であっても、水によって燃料供給部１７内を流通する高温固体燃料の急速燃焼が抑制される。したがって、ミル１０における急速燃焼を抑制することができる。
また、本実施形態では、高温固体燃料検出部６１が高温固体燃料を検出すると、イナートガス供給部８５によってイナートガスがミル１０に供給される。これにより、高温固体燃料が給炭機２０からミル１０に供給された場合であっても、イナートガスによって、ミル１０内の高温固体燃料の急速燃焼が抑制される。したがって、ミル１０における固体燃料の急速燃焼を抑制することができる。

また、急速燃焼が発生した際にミル１０の運転を停止するように設定している場合には、急速燃焼の発生を抑制することで、ミル１０が停止する頻度を低減することができる。したがって、ミル１０の稼動率を向上させることができる。

また、本実施形態では、ミル１０に供給される固体燃料とともに異物が存在した場合、異物検出部６５が異物を検出することができる。また、本実施形態では、異物検出部６５が異物を検出すると、第２制御部５２が除去部９０を作動させ、異物をミル１０の外部へ除去する。具体的には、噴射部９１が異物に対して流体を噴射する。これにより、給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料に異物が混入している場合であっても、噴射部９１からの流体によって、ミル１０の外部へ異物を除去することができる。
また、異物をミル１０の外部へ導く異物排出配管９６及び噴射部９１は、給炭機２０とミル１０との間に設けられている。すなわち、異物排出配管９６及び噴射部９１は、ミル１０へ導入される前に異物を除去している。これにより、ミル１０に異物が導入され難くすることができる。よって、ミル１０に導入される異物の量を低減することができる。
したがって、異物に起因するミル１０の損傷を抑制することができる。よって、ミル１０のメンテナンスの頻度や費用の増加を抑制することができる。異物に起因するミル１０の損傷とは、例えば、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間に異物が挟まることによる粉砕テーブル１２及び粉砕ローラ１３の損傷等である。
また、ミル１０に導入される異物の量を低減することができるので、ミル１０内における異物に起因する固体燃料の急速燃焼の発生を抑制することができる。異物に起因する固体燃料の急速燃焼とは、例えば、ミル１０内の狭隘部に引っかかった異物を起点として固体燃料が堆積し、堆積した固体燃料が自然酸化昇温することによる急速燃焼等である。

例えば、熱電対等を用いて給炭機２０からミル１０へ供給される固体燃料の温度を監視することで高温固体燃料を検出する方法も考えられる。しかしながら、ミル１０へ供給される固体燃料は、給炭機２０において搬送部２２によって搬送され、燃料供給部１７内では落下している。すなわち、いずれにおいても固体燃料が移動していることから、熱電対によって高温固体燃料を検出することは難しい。
一方、本実施形態では、サーモグラフィカメラ６２で固体燃料を撮像し、撮像した撮像データに基づいて高温固体燃料を検出している。これにより、移動する固体燃料に対しても、好適に高温固体燃料の検出をすることができる。

また、本実施形態では、ミル１０へ向かって落下する固体燃料をサーモグラフィカメラ６２及び異物監視カメラ６６で撮像し、撮像した撮像データに基づいて、高温固体燃料及び異物を検出している。固体燃料が落下する速度は、搬送部２２が固体燃料を搬送する速度よりも速いので、固体燃料は、落下する際に分散してばらける。これにより、固体燃料がまとまっている状態を撮像した撮像データに基づいて高温固体燃料及び異物を検出する場合と比較して、高温固体燃料及び異物を検出し易い。したがって、より精度よく高温固体燃料及び異物を検出することができる。

また、本実施形態では、高温固体燃料による急速燃焼と、異物による急速燃焼を抑制しているので、ミル１０における急速燃焼をより効果的に抑制することができるので、ミル１０の安全性を大幅に向上させることができる。
また、近年、エネルギー資源の有効活用の観点から使用例が増加している亜瀝青炭等の低品位炭は、その性状から自然酸化昇温しやすく、またその昇温速度が速い性質がある。このため、低品位炭の保管及び運用の際に高温固体燃料による急速燃焼が発生する可能性が高い。したがって、急速燃焼を抑制することができる本実施形態の構成は、ミル１０で低品位炭等を粉砕する場合に特に効果的である。

［変形例１］
なお、異物検出部及び除去部は、上記説明の構成に限定されない。例えば、異物検出部及び除去部は、図８に示すように構成してもよい。本変形例は、異物検出部及び除去部の構造が上記実施形態と異なっている。その他の構造は上記実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本変形例に係る異物検出部１６５は、異物監視カメラ１６６が給炭機２０の上方に設けられている。異物監視カメラ１６６は、給炭機２０の筐体２０ａの天井部に設けられた覗き窓２０ｃを介して、給炭機２０と燃料供給部１７の内部を撮像している。詳細には、異物監視カメラ１６６は、後述するバケット１９１を上方から撮像している。本変形例に係る異物監視カメラ１６６は、高速度カメラであってもよく、フレームレートが３０ｆｐｓ以下のカメラであってもよい。異物監視カメラ１６６は、撮像した撮像データを異物判定部６７へ送信する。
本変形例に係る異物判定部６７は、撮像データに基づいて、各バケット１９１について異物が入ったか否かを判定する。換言すれば、異物判定部６７は、いずれのバケット１９１に異物が入ったかを判定する。異物判定部６７は、バケット１９１に異物が完全に収容された状態を検知することで、バケット１９１に異物が入ったと判断してもよく、バケット１９１に異物が向かっている状態を検知することでバケット１９１に異物が入ったと判断してもよい。

本変形例に係る除去部１９０は、噴射部９１等の代わりに、複数のバケット（貯留部）１９１と、水平方向に延在するシャフト１９２と、複数のバケット１９１のそれぞれを回転可能にシャフト１９２に支持させるベアリング（図示省略）と、を有している。

シャフト１９２は、円柱状の部材である。シャフト１９２は、搬送部２２のベルトの幅方向（ベルトの進行方向と直交する方向）に沿って中心軸線Ｃ２が延びている。シャフト１９２は、両端部がホッパ部１７ａの側壁に固定されている。

複数のバケット１９１は、シャフト１９２の中心軸線Ｃ２が延びる方向に沿って並んで配置されている。複数のバケット１９１は、隣接するバケット１９１同士の間に形成される隙間が可及的に小さくなるように配置されている。各バケット１９１は、内部に空間が形成されている略立方体形状の部材である。各バケット１９１は、一面がベアリングを介してシャフト１９２に固定されている。各バケット１９１は、ベアリングに固定される面とは反対側の面のみが開放されている。すなわち、各バケット１９１は、開放されている面を開口とした桶状の部材である。各バケット１９１は、給炭機２０の搬送部２２の下流端の鉛直下方に配置されている。各バケット１９１は、給炭機２０の搬送部２２から落下する固体燃料を一時的に貯留する。複数のバケット１９１全体の中心軸線Ｃ２の延在する方向の長さは、搬送部２２のベルトの幅方向の長さと略同一、又は、搬送部２２のベルトの幅方向の長さよりも長くなっている。
ベアリングは、シャフト１９２の中心軸線Ｃ２を中心として、両方向に回転可能にバケット１９１を支持している。

各バケット１９１は、通常の状態において、シャフト１９２の上端に位置（以下、「通常位置」と称する。）している。通常位置において、バケット１９１は上方が開放している。給炭機２０の搬送部２２から落下した固体燃料は、各バケット１９１内に流入する。バケット１９１内は、流入した固体燃料を一時的に貯留する。

異物判定部６７は、異物監視カメラ１６６の撮像データに基づいて、バケット１９１に流入する固体燃料に異物が含まれているかいないかを判定している。異物が含まれていないと判定した場合には、バケット１９１を回転させずに、通常位置を維持させる。バケット１９１内に異物が入らないまま、固体燃料でバケット１９１が満量になった場合には、回転手段（図示省略）によって、シャフト１９２の中心軸線Ｃ２を中心として一方向（矢印Ａ１参照）にバケット１９１を回転させる。一方向は、燃料供給部１７の円筒部１７ｂの方向である。バケット１９１が一方向に回転すると、バケット１９１内から固体燃料が排出される。排出された固体燃料は、燃料供給部１７の円筒部１７ｂへ導入される。

一方、異物判定部６７が、バケット１９１に流入する固体燃料に異物が含まれていると判定した場合には、異物が入ったと判断されたバケット１９１のみ、回転手段によって、シャフト１９２の中心軸線Ｃ２を中心として他方向（矢印Ａ２参照）にバケット１９１を回転させる。他方向は、異物排出配管９６が設けられている方向である。バケット１９１が他方向に回転すると、バケット１９１内から固体燃料が排出される。排出された固体燃料は、異物排出配管９６へ導入される。

本変形例によれば、以下の作用効果を奏する。
本変形例では、異物検出部１６５が異物を検出すると、バケット１９１に貯留された異物をミル１０の外部へ除去している。したがって、上述の第１実施形態と同様に、固体燃料に異物が混入している場合であっても、ミル１０へ導入される前に、異物をミル１０の外部へ除去することができる。したがって、ミル１０に異物が導入され難くすることができる。よって、ミル１０に導入される異物の量を低減することができる。したがって異物に起因するミル１０の損傷や、固体燃料の急速燃焼の発生を、抑制することができる。

また、複数バケット１９１を設け、複数のバケット１９１のうち、異物が入ったバケット１９１のみを他方向に回転させている。したがって、異物とともにミル１０の外部へ除去される固体燃料の量を抑制することができる。また、他方向に回転させるバケット１９１以外のバケット１９１は、落下する固体燃料を受け止められるので、異物が除去部１９０を通過する事態を抑制することができる。

なお、バケット１９１は、シャフト１９２の周方向に沿って所定の間隔で複数設けられていてもよい。このように構成することで、バケット１９１を回転させている状態であっても、周方向に設けられた他のバケット１９１が落下する固体燃料を受け止めることができる。したがって、異物が除去部１９０を通過する事態を抑制することができる。

［変形例２］
また、例えば、除去部は、図９に示すように構成してもよい。本変形例は、除去部の構造が上記変形例１と異なっている。その他の構造は上記変形例１と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本変形例に係る除去部２９０は、一方向及び他方向に回転可能な回転枡（貯留部）２９１と、水平方向に延在するシャフト２９２と、を有している。

シャフト２９２は、円柱状の部材である。シャフト２９２は、搬送部２２のベルトの幅方向に沿って中心軸線Ｃ３が延びている。シャフト２９２は、両端部がホッパ部１７ａの側壁に固定されている。

回転枡２９１は、シャフト２９２の中心軸線Ｃ３が延在する方向における中心部に設けられている。回転枡２９１は、シャフト２９２の回転に伴って、中心軸線Ｃ３を中心として回転する。回転枡２９１は、周方向に沿って並ぶ複数（本実施形態では、４つ）の貯留部を有している。各貯留部は、固体燃料を一時的に貯留する。回転枡２９１は、貯留部の中心軸線Ｃ３が延在する方向の両端部を規定する２枚の円形板部２９１ａと、貯留部の周方向の端部を規定する４枚の隔壁部２９１ｂと、を有している。なお、回転枡２９１に設けられる貯留部の数は４つに限定されない。複数であればよい。

２枚の円形板部２９１ａは、中心軸線Ｃ３が延在する方向に所定距離離間している。円形板部２９１ａ同士は、離間する距離が搬送部２２のベルトの幅方向の長さと略同一となるように配置されている。なお、円形板部２９１ａ同士は、離間する距離が搬送部２２のベルトの幅方向の長さよりも長くなるように配置されてもよい。

４枚の隔壁部２９１ｂは、板状の部材である。４枚の隔壁部２９１ｂは、周方向に沿って、等間隔で配置されている。４枚の隔壁部２９１ｂは、中心軸線Ｃ３側の端部同士が、中心軸線Ｃ３上で固定されている。

なお、回転枡２９１は、シャフト２９２の中心軸線Ｃ３が延びる方向に沿って、複数並んで配置されてもよい。この場合には、複数の回転枡２９１全体の中心軸線Ｃ３の延在する方向の長さが、搬送部２２のベルトの幅方向の長さと略同一、又は、搬送部２２のベルトの幅方向の長さよりも長くなっている。

本変形例に係る異物監視カメラ２６６は、回転枡２９１を上方から撮像している。詳細には、回転枡２９１の貯留部を撮像している。また、本変形例に係る異物判定部は、撮像データに基づいて、回転枡２９１に流入する固体燃料に異物が含まれているかいないかを判定している。

異物判定部６７によって、回転枡２９１内の固体燃料に異物が含まれていないと判定されている場合には、回転枡２９１は、水平方向に沿って延びる中心軸線Ｃ３を中心として一方向に回転している。回転枡２９１が一方向に回転する状態では、回転枡２９１内から固体燃料が排出された固体燃料は、燃料供給部１７の円筒部１７ｂへ導入される。

一方、異物判定部６７が、回転枡２９１に流入する固体燃料に異物が含まれていると判定した場合には、回転枡２９１を一時的に他方向（矢印Ａ２参照）に回転させる。回転枡２９１が他方向に回転すると、回転枡２９１内から固体燃料が排出される。排出された固体燃料は、異物排出配管９６へ導入される。

本変形例でも、上述の第１実施形態及び変形例１と同様に、固体燃料に異物が混入している場合であっても、ミル１０へ導入される前に、異物をミル１０の外部へ除去することができる。

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、本開示のミルとしたが、固体燃料としては、バイオマス燃料や石油精製時に発生するＰＣ（石油コークス：Petroleum Coke）燃料であってもよく、またそれらを混合して用いてもよい。

また、上記実施形態では、異物検出部６５と高温固体燃料検出部６１の両方を備える例について説明したが、本開示はこれに限定されない。異物検出部６５または高温固体燃料検出部６１の何れか１つのみを備えていてもよい。

また、散水部８１は、燃料供給部１７が固体燃料によって閉塞した際に、散水ノズル８２から水を噴射して閉塞を解消してもよい。

また、異物排出部９７には、異物とともに排出された固体燃料が混在している。このため、異物排出部９７に排出された排出物を、異物と固体燃料とに選別してもよい。選別は、手動で行ってもよく、自動的に選別を行う装置等で行ってもよい。また、選別した固体燃料を、ミル１０へ供給してもよい。

また、異物判定部６７の信号、除去部９０の作動回数、異物排出部９７に排出された物体の重量等より、固体燃料に対する異物の混入量を推定する装置を設けても良い。推定された異物の混入量によって、固体燃料の流量の減少量を推定し、その分追加の固体燃料を投入して、ボイラ２００への投入熱量を補ってもよい。

また、異物監視カメラ６６と、除去部９０との間の距離が大きい場合は、除去部９０が適正なタイミングで作動するよう、作動遅延回路等を設けても良い。作動遅延回路は、予め決められた時間遅延するように設定されていてもよく、自動的に遅延時間を調整するようにしてもよい。

また、除去部９０による異物の除去が失敗した場合には、警報を鳴らしてもよい。この場合には、除去部９０による異物の除去の失敗を検知する検知手段を設けてもよい。検知手段は、例えば、異物排出部９７に排出される物体の重量の変化から、除去の成否を検知してもよい。また、検知手段は、異物排出部９７に排出される物体の種類から除去の成否を検知してもよい。

以上説明した実施形態に記載の固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びに固体燃料粉砕装置の運転方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）と、前記粉砕機（１０）へ前記固体燃料を供給する固体燃料供給装置（２０）と、前記固体燃料供給装置（２０）から前記粉砕機（１０）へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する検出部（６０）と、を備えている。

上記構成では、検出部が固体燃料供給装置から粉砕機へ供給される固体燃料とともに存在する基準外物体を検出している。これにより、粉砕機へ供給される前に、固体燃料とともに存在する基準外物体を検出することができる。したがって、基準外物体に対する対応を早期に行うことができる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記固体燃料の急速燃焼を抑制する急速燃焼抑制部（８０）と、前記急速燃焼抑制部（８０）を制御する制御部（５１）と、を備え、前記基準外物体は、所定温度以上の前記固体燃料である高温固体燃料を含み、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記高温固体燃料を検出すると、前記急速燃焼抑制部（８０）によって前記高温固体燃料の急速燃焼を抑制する。

上記構成では、粉砕機に供給される固体燃料とともに高温固体燃料が存在した場合、検出部が高温固体燃料を検出することができる。また、上記構成では、検出部が高温固体燃料を検出すると、制御部が急速燃焼抑制部を作動させる。これにより、粉砕機に高温固体燃料が供給された場合であっても、急速燃焼抑制部によって、早期に高温固体燃料の急速燃焼を抑制することができる。したがって、粉砕機の安全性を向上させることができる。
また、急速燃焼が発生した際に粉砕機の運転を停止するように設定している場合には、急速燃焼を早期に抑制することで、粉砕機が停止する頻度を低減することができる。したがって、粉砕機の稼動率を向上させることができる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記固体燃料供給装置（２０）と前記粉砕機（１０）とを接続し、内部を前記粉砕機（１０）へ供給される前記固体燃料が流通する固体燃料供給管（１７）を備え、前記急速燃焼抑制部（８０）は、前記固体燃料供給管（１７）の内部に、前記固体燃料の急速燃焼を抑制する急速燃焼抑制流体を噴射する急速燃焼抑制流体噴射部（８２）を有し、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記高温固体燃料を検出すると、前記急速燃焼抑制流体噴射部（８２）から前記急速燃焼抑制流体を噴射する。

上記構成では、検出部が高温固体燃料を検出すると、急速燃焼抑制流体噴射部から急速燃焼抑制流体を噴射する。これにより、高温固体燃料が固体燃料供給装置から粉砕機に供給される場合であっても、急速燃焼抑制流体によって固体燃料供給管内を流通する高温固体燃料の急速燃焼が抑制される。したがって、粉砕機における固体燃料の急速燃焼を抑制することができる。
急速燃焼抑制流体とは、例えば、水が挙げられる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記急速燃焼抑制部（８０）は、前記粉砕機（１０）にイナートガスを供給するイナートガス供給部（８５）を有し、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記高温固体燃料を検出すると、前記イナートガス供給部（８５）によって前記イナートガスを前記粉砕機（１０）に供給する。

上記構成では、検出部が高温固体燃料を検出すると、イナートガス供給部によってイナートガスが粉砕機に供給される。これにより、高温固体燃料が固体燃料供給装置から粉砕機に供給された場合であっても、イナートガスによって、粉砕機内の高温固体燃料の急速燃焼が抑制される。したがって、粉砕機における固体燃料の急速燃焼を抑制することができる。
イナートガスとは、例えば、窒素や蒸気が挙げられる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記基準外物体を前記粉砕機（１０）の外部へ除去する除去部（９０）と、前記除去部（９０）を制御する制御部（５１）と、を備え、前記基準外物体は、前記固体燃料以外の物体である異物を含み、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記異物を検出すると、前記除去部（９０）によって前記異物を除去する。

上記構成では、粉砕機に供給される固体燃料とともに異物が存在した場合、検出部が異物を検出することができる。また、上記構成では、検出部が異物を検出すると、制御部が除去部を作動させ、異物を粉砕機の外部へ除去する。これにより、固体燃料供給装置から粉砕機へ供給される固体燃料に異物が混入している場合であっても、粉砕機の外部へ異物を除去することができるので、異物に起因する粉砕機の損傷を抑制することができる。また、粉砕機内における異物に起因する固体燃料の急速燃焼の発生を抑制することができる。
なお、除去部が、粉砕機へ導入される前に異物を除去する場合には、粉砕機に異物が導入され難くすることができる。よって、粉砕機に導入される異物の量を低減することができる。したがって異物に起因する粉砕機の損傷や、固体燃料の急速燃焼の発生を、より好適に抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記除去部（９０）は、前記固体燃料供給装置（２０）と前記粉砕機（１０）との間に設けられ、前記異物に対して流体を噴射する噴射部（９１）を有し、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記異物を検出すると、前記噴射部（９１）から前記異物へ向けて流体を噴射する。

上記構成では、検出部が異物を検出すると、噴射部が異物に対して流体を噴射する。これにより、固体燃料に異物が混入している場合であっても、粉砕機へ導入される前に、噴射部からの流体によって、異物を粉砕機の外部へ除去することができる。したがって、粉砕機に異物が導入され難くすることができる。よって、粉砕機に導入される異物の量を低減することができる。したがって異物に起因する粉砕機の損傷や、固体燃料の急速燃焼の発生を、抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記除去部（９０）は、前記固体燃料供給装置（２０）と前記粉砕機（１０）との間に設けられ、前記固体燃料供給装置（２０）から供給される前記固体燃料を一時的に貯留する貯留部（１９１，２９１）を有し、前記制御部（５１）は、前記検出部（６０）が前記異物を検出すると、前記貯留部（１９１，２９１）に貯留された前記異物を前記粉砕機（１０）の外部へ除去する。

上記構成では、検出部が異物を検出すると、貯留部に貯留された異物を粉砕機の外部へ除去する。これにより、固体燃料に異物が混入している場合であっても、粉砕機へ導入される前に、異物を粉砕機の外部へ除去することができる。したがって、粉砕機に異物が導入され難くすることができる。よって、粉砕機に導入される異物の量を低減することができる。したがって異物に起因する粉砕機の損傷や、固体燃料の急速燃焼の発生を、抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、前記検出部（６０）は、前記固体燃料供給装置（２０）から前記粉砕機（１０）へ向かって落下する前記固体燃料を撮像する撮像部（６２、６６）を有し、前記撮像部（６２、６６）が撮像した撮像データに基づいて前記基準外物体を検出する。

上記構成では、粉砕機へ向かって落下する固体燃料を撮像した撮像データに基づいて、基準外物体を検出している。固体燃料は、落下する際にばらける。これにより、固体燃料がまとまっている状態を撮像した撮像データに基づいて基準外物体を検出する場合と比較して、固体燃料とともに存在する基準外物体を検出し易い。したがって、より精度よく基準外物体を検出することができる。

本開示の一態様に係る発電プラントは、上記のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置（１００）と、前記固体燃料粉砕装置（１００）で粉砕された前記固体燃料を燃焼して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前記蒸気を用いて発電する発電部と、を備えている。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置の運転方法は、固体燃料供給装置（２０）によって、固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）へ前記固体燃料を供給する工程と、前記固体燃料供給装置（２０）から前記粉砕機（１０）へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する工程と、を備えている。

１ ：発電プラント
１０ ：ミル（粉砕機）
１１ ：ハウジング
１１ａ ：内周面
１１ｂ ：側面部
１１ｄ ：底面部
１２ ：粉砕テーブル
１３ ：粉砕ローラ
１４ ：駆動部
１５ ：ミルモータ
１６ ：回転式分級機
１６ａ ：ブレード
１７ ：燃料供給部（固体燃料供給管）
１７ａ ：ホッパ部
１７ｂ ：円筒部
１７ｃ ：第１縮径部
１７ｄ ：第２縮径部
１７ｅ ：隔壁
１８ ：分級機モータ
１９ ：出口ポート
２０ ：給炭機（固体燃料供給装置）
２０ａ ：筐体
２０ｂ ：覗き窓
２０ｃ ：覗き窓
２１ ：バンカ
２２ ：搬送部
２３ ：給炭機モータ
２４ ：ダウンスパウト
２５ ：吹出口
２６ ：ベーン
２７ ：一次空気ダクト
２８ ：ダクト出口
３０ ：送風部
３０ａ ：熱ガス流路
３０ｂ ：冷ガス流路
３０ｃ ：熱ガスダンパ
３０ｄ ：冷ガスダンパ
３１ ：一次空気通風機
３２ ：押込通風機
３４ ：熱交換器
４０ ：状態検出部
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
５１ ：第１制御部
５２ ：第２制御部
６０ ：検出部
６１ ：高温固体燃料検出部
６２ ：サーモグラフィカメラ（撮像部）
６３ ：高温固体燃料判定部
６５ ：異物検出部
６６ ：異物監視カメラ（撮像部）
６７ ：異物判定部
７０ ：スクレーパ
７１ ：アーム部
７２ ：掃出部
７３ ：スピレージ排出口
７４ ：排出管
７５ ：スピレージホッパ
７６ ：仕切弁
８０ ：急速燃焼抑制部
８１ ：散水部
８２ ：散水ノズル（急速燃焼抑制剤噴射部）
８３ ：散水配管
８５ ：イナートガス供給部
８６ ：イナートガス供給配管
９０ ：除去部
９１ ：噴射部
９２ ：供給装置
９３ ：供給配管
９４ ：供給弁
９６ ：異物排出配管
９７ ：異物排出部
１００ ：固体燃料粉砕装置
１００ａ ：一次空気流路
１００ｂ ：微粉燃料供給流路
１６５ ：異物検出部
１６６ ：異物監視カメラ
１９０ ：除去部
１９１ ：バケット
１９２ ：シャフト
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ
２６６ ：異物監視カメラ
２９０ ：除去部
２９１ ：回転枡
２９１ａ ：円形板部
２９１ｂ ：隔壁部
２９２ ：シャフト

Claims (10)

1. 固体燃料を粉砕する粉砕機と、
   前記粉砕機へ前記固体燃料を供給する固体燃料供給装置と、
   前記固体燃料供給装置から前記粉砕機へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する検出部と、を備えた固体燃料粉砕装置。
2. 前記固体燃料の急速燃焼を抑制する急速燃焼抑制部と、
   前記急速燃焼抑制部を制御する制御部と、を備え、
   前記基準外物体は、所定温度以上の前記固体燃料である高温固体燃料を含み、
   前記制御部は、前記検出部が前記高温固体燃料を検出すると、前記急速燃焼抑制部によって前記高温固体燃料の急速燃焼を抑制する請求項１に記載の固体燃料粉砕装置。
3. 前記固体燃料供給装置と前記粉砕機とを接続し、内部を前記粉砕機へ供給される前記固体燃料が流通する固体燃料供給管を備え、
   前記急速燃焼抑制部は、前記固体燃料供給管の内部に、前記固体燃料の急速燃焼を抑制する急速燃焼抑制流体を噴射する急速燃焼抑制流体噴射部を有し、
   前記制御部は、前記検出部が前記高温固体燃料を検出すると、前記急速燃焼抑制流体噴射部から前記急速燃焼抑制流体を噴射する請求項２に記載の固体燃料粉砕装置。
4. 前記急速燃焼抑制部は、前記粉砕機にイナートガスを供給するイナートガス供給部を有し、
   前記制御部は、前記検出部が前記高温固体燃料を検出すると、前記イナートガス供給部によって前記イナートガスを前記粉砕機に供給する請求項２または請求項３に記載の固体燃料粉砕装置。
5. 前記基準外物体を前記粉砕機の外部へ除去する除去部と、
   前記除去部を制御する制御部と、を備え、
   前記基準外物体は、前記固体燃料以外の物体である異物を含み、
   前記制御部は、前記検出部が前記異物を検出すると、前記除去部によって前記異物を除去する請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置。
6. 前記除去部は、前記固体燃料供給装置と前記粉砕機との間に設けられ、前記異物に対して流体を噴射する噴射部を有し、
   前記制御部は、前記検出部が前記異物を検出すると、前記噴射部から前記異物へ流体を噴射する請求項５に記載の固体燃料粉砕装置。
7. 前記除去部は、前記固体燃料供給装置と前記粉砕機との間に設けられ、前記固体燃料供給装置から供給される前記固体燃料を一時的に貯留する貯留部を有し、
   前記制御部は、前記検出部が前記異物を検出すると、前記貯留部に貯留された前記異物を前記粉砕機の外部へ除去する請求項５または請求項６に記載の固体燃料粉砕装置。
8. 前記検出部は、前記固体燃料供給装置から前記粉砕機へ向かって落下する前記固体燃料を撮像する撮像部を有し、前記撮像部が撮像した撮像データに基づいて前記基準外物体を検出する請求項１から請求項７のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置と、
   前記固体燃料粉砕装置で粉砕された前記固体燃料を燃焼して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前記蒸気を用いて発電する発電部と、を備えた発電プラント。
10. 固体燃料供給装置によって、固体燃料を粉砕する粉砕機へ前記固体燃料を供給する工程と、
    前記固体燃料供給装置から前記粉砕機へ供給される前記固体燃料とともに存在する基準外物体を検出する工程と、を備える固体燃料粉砕装置の運転方法。
    

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