JP4919844B2 - Fuel adjustment device and fuel adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、火力発電用ボイラなどの燃料の調整装置および燃料調整方法に係わり、特に火力発電用ボイラの燃料である石炭に、バイオマス燃料を混合して燃焼させるため、石炭とバイオマス燃料の混合粉砕物を得るのに好適な燃料調整装置および燃料調整方法に関する。 The present invention relates to a fuel adjustment device and a fuel adjustment method for a boiler for thermal power generation, and more particularly, to mix and burn biomass fuel in coal which is fuel for a boiler for thermal power generation. The present invention relates to a fuel adjustment device and a fuel adjustment method suitable for obtaining a product.
近年、地球温暖化の原因物質である二酸化炭素(以下CO2という)の排出が問題となっており、なかでも化石燃料消費によるCO2濃度の増加を減らすため、バイオマスを再生可能エネルギーとして有効利用する動きが活発化している。バイオマスとは、一般に生物に由来する資源物質を意味し、光合成による炭素循環のなかで、大気中のCO2を増加させない物質である(CO2ニュートラル)。すなわち、バイオマスはCO2が発生しても、大気中のCO2をバイオマスが吸収するので大気中のCO2濃度の増加には繋がらないことから、地球温暖化防止対策に対して効果的であると言われている。 In recent years, the emission of carbon dioxide (hereinafter referred to as CO2), a causative agent of global warming, has become a problem, and in particular, in order to reduce the increase in CO2 concentration due to fossil fuel consumption, the movement to effectively use biomass as renewable energy Has become active. Biomass generally means a resource substance derived from living organisms, and is a substance that does not increase CO2 in the atmosphere in the carbon cycle by photosynthesis (CO2 neutral). That is, even if CO2 is generated, biomass absorbs CO2 in the atmosphere and does not lead to an increase in CO2 concentration in the atmosphere, so it is said that it is effective for measures to prevent global warming. ing.
また、バイオマスの他に、太陽光や風力、地熱、小規模水力などもエネルギー源として注目されているが、これらのエネルギーの供給を安定化させるためには、設備の整備などの準備期間が必要であり、またコストがかかるなどの問題がある。
したがって、上記エネルギー源のなかでは、バイオマスが最も実用的であると言え、CO2の排出量を低減できる再生可能エネルギーとして期待されている。
In addition to biomass, solar power, wind power, geothermal power, small-scale hydropower, etc. are attracting attention as energy sources, but in order to stabilize the supply of these energies, preparation periods such as facility maintenance are necessary. There are also problems such as high costs.
Therefore, biomass can be said to be the most practical of the above energy sources, and is expected as a renewable energy that can reduce CO2 emissions.
そして、近年、大気中に排出するCO2の排出量の削減のため、例えば従来からある火力発電用石炭焚ボイラにおいて、燃料である石炭に、植物由来のバイオマス、例えば木質系バイオマス燃料を混合して燃焼させることが行われている。バイオマス燃料のうち特に木質系のバイオマスは、安定供給量が他のバイオマスよりも多く価格も安定している。この木質系のバイオマスを例えば発電用ボイラで燃焼する場合の問題点としては、石炭の粉砕と比較して木質系バイオマスの場合は大きい粉砕動力がかかることと、木質系バイオマスの専用粉砕設備の導入コストが高いことである。 In recent years, in order to reduce the amount of CO2 emitted into the atmosphere, for example, in a conventional coal fired boiler for thermal power generation, plant-derived biomass, such as woody biomass fuel, is mixed with fuel coal. Burning is done. Among biomass fuels, woody biomass, in particular, has a more stable supply than other biomass, and its price is stable. For example, when wood-based biomass is combusted in a power generation boiler, for example, wood-based biomass requires a larger pulverization power compared to coal pulverization, and the introduction of dedicated pulverization equipment for wood-based biomass. The cost is high.
すなわち、木質系バイオマスの安定供給は難しく、多量の木質系バイオマスが入手しにくい環境にある。したがって、経済性の観点からは、新たな装置を設けずに、既存の装置をなるべく有効に活用して、できるだけ運転コストをかけずにこれら石炭やバイオマス燃料を燃焼させることが望ましい。 That is, it is difficult to stably supply woody biomass and it is difficult to obtain a large amount of woody biomass. Therefore, from the viewpoint of economy, it is desirable to combust these coal and biomass fuel with as little as possible operating cost as much as possible by using existing equipment as effectively as possible without providing new equipment.
一方、設備の運用面やCO2排出量の削減効果の面からは、様々な木質系バイオマス燃料(以下、単にバイオマスともいう)を多様な混合比(望ましくは高混合比)で燃焼させることが求められている。そして経済性やボイラ全体としての運用性の観点から、従来の微粉炭と粉砕したバイオマスとを混合燃料として気流搬送して同一の燃焼装置で燃焼させる場合がある。ここで、石炭とバイオマスは、粉砕性や燃焼速度等の燃焼性が異なるので、様々なバイオマスを多様な混合比で燃焼させるには、石炭とバイオマス、それぞれ別々の粉砕装置を用いて粉砕・分級し、混合比に応じた最適な粒度分布の燃料を得ることも考えられる。 On the other hand, from the aspect of equipment operation and the effect of reducing CO2 emissions, various woody biomass fuels (hereinafter also simply referred to as biomass) must be burned at various mixing ratios (preferably high mixing ratios). It has been. From the viewpoint of economy and operability as a whole boiler, there are cases where conventional pulverized coal and pulverized biomass are air-conveyed as a mixed fuel and burned in the same combustion apparatus. Here, coal and biomass have different flammability such as pulverization and burning rate, so in order to burn various biomass at various mixing ratios, pulverization / classification using coal and biomass, respectively, using separate pulverizers. It is also conceivable to obtain a fuel having an optimum particle size distribution according to the mixing ratio.
特許文献3には、微粒試料の粒度分布を測定し、分級翼の回転数の調節を自動化して製品に最適な粒度管理を行う構成が記載されている。更に特許文献2には、微粒炭の粒度分布を連続的に測定できる粒度分布測定装置を備えた構成が記載されている。これらの文献に記載された構成のように石炭とバイオマスをそれぞれ別々に粒度分布を測定して分級翼の回転数を調節したり、粒度分布を連続的に測定することも可能である。
しかし、従来から用いられている石炭の粉砕装置は、燃焼装置6〜10台ごとに1台必要であり、例えば1000MW級のボイラでは、燃焼装置が通常6台程度設置されているので、新たにバイオマス用の粉砕装置や分級装置、粒度分布測定装置などを設置すると、設備費の大幅な増大を招いてしまう。
そこで、下記特許文献1には、バイオマスを石炭と同一の粉砕装置で粉砕・分級して燃焼装置に供給する構成が提案されている。
However, one coal pulverizer conventionally used is required for every 6 to 10 combustion devices. For example, in a 1000 MW class boiler, about 6 combustion devices are usually installed. If a pulverizer, classifier, particle size distribution measuring device, etc. for biomass are installed, the equipment cost will increase significantly.
Therefore,
特許文献1によれば、石炭などを主燃料とするボイラにおいて、バイオマスなどの炭化燃料を副燃料として混焼して窒素酸化物(NOx)の排出量を低減させている。そして、石炭などの主燃料に炭化燃料を副燃料として混焼した際のNOx排出量の低減効果が確認されている。
According to
ところが、既存の石炭用粉砕装置にバイオマスを投入すると粉砕動力が増大する傾向にあり、バイオマスの混合比を高めていくとミルなどの粉砕装置の動力の余裕度、すなわち粉砕装置の許容範囲を超えてしまう。そして、この場合に単純に粉砕動力を低下させると、燃料全体の粒度が粗くなることから、燃料が効率よく燃焼に使用されず、NOxや未燃分の排出量が増大するおそれがある。したがって、石炭を主体として、木質系バイオマス燃料を混合した燃焼を行う場合に、バイオマスの混合率(混焼率)を高められないという問題があった。 However, when biomass is introduced into an existing coal crusher, the pulverization power tends to increase. When the biomass mixing ratio is increased, the power margin of the pulverizer such as a mill exceeds the allowable range of the crusher. End up. If the pulverization power is simply reduced in this case, the particle size of the entire fuel becomes coarse, so that the fuel is not efficiently used for combustion, and there is a concern that the amount of NOx and unburned emissions increases. Therefore, there is a problem that the biomass mixing rate (mixed firing rate) cannot be increased when combustion is performed mainly with coal and mixed with woody biomass fuel.
上記特許文献3に記載の構成のように、単独の試料の場合は粒度を特許文献2に記載の粒度分布測定装置などにより連続的に測定し、最適な粒度になるように調整することは可能である。しかし、混合物試料の場合は性質の違う物質が混在するため、混合物試料全体の粒度をそのまま単純に単独の試料の場合と同様に考えて、混合物の粒度を測定することで試料全体を最適な粒度とすることは難しい。そして、混合粉砕の着目点はバイオマスの最大混焼率のみに集約されており、適正な混合粉砕の運用がなされているとは言えない。
As in the configuration described in
本発明の課題は、燃料の粉砕装置などの設備費を大幅に増大させずに、粉砕動力が多大となることなく、NOxや未燃分の排出を一定の水準に維持したまま、バイオマス燃料の混合率(混焼率)を高めることができる燃料調整装置及び燃料調整方法を提供することである。 An object of the present invention is to increase the cost of biomass fuel without significantly increasing the cost of equipment such as a fuel pulverizer, without increasing the pulverization power, and maintaining a certain level of NOx and unburned emissions. To provide a fuel adjustment device and a fuel adjustment method capable of increasing the mixing rate (mixed combustion rate).
上記課題は、下記の構成を採用することにより達成できる。
請求項1記載の発明は、木質系バイオマス燃料と石炭の混合物を粉砕する粉砕装置と、該粉砕装置により粉砕された粉砕物を分級するための回転機構を有する回転分級装置と、該回転分級装置により分級された粉砕物をボイラを含む燃焼装置に供給する供給装置とを備えた燃料調整装置であって、前記回転分級装置により分級された粉砕物の一部を取り出すサンプリング装置と、該サンプリング装置により取り出された粉砕物のうち石炭の粒度を分析する粒度分析装置と、該粒度分析装置により分析された石炭の粒度に基づいて前記回転分級装置の回転数を制御する制御装置とを備えた燃料調整装置である。
The above problems can be achieved by employing the following configuration.
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記粒度分析装置は、前記サンプリング装置により取り出された粉砕物のうち前記木質系バイオマス燃料と石炭を重液中に分散させて比重分離する遠心分離装置と、該遠心分離装置により比重分離された石炭の粒度を計測する粒度計測装置とからなり、前記制御装置は、前記粒度計測装置により計測された石炭の粒度が、所定範囲に収まるように前記回転分級装置の回転数を制御する構成を有する請求項1記載の燃料調整装置である。
According to a second aspect of the present invention, the particle size analyzer includes a centrifuge for separating the woody biomass fuel and coal in heavy liquid from the pulverized matter taken out by the sampling device and separating the gravity, and the centrifuge. A particle size measuring device that measures the particle size of coal separated by specific gravity by a separating device, and the control device rotates the rotating classifier so that the coal particle size measured by the particle size measuring device falls within a predetermined range. The fuel adjustment device according to
請求項3記載の発明は、木質系バイオマス燃料と石炭の混合物を粉砕し、得られた粉砕物を回転機構を有する分級手段により分級した後、ボイラを含む燃焼装置に供給する燃料調整方法であって、前記分級手段により分級後の粉砕物中の石炭の粒度を分析し、該分析した石炭の粒度に基づいて前記分級手段の回転数を制御する燃料の調整方法である。
The invention according to
請求項4記載の発明は、前記分級後の粉砕物の一部を重液中に分散させて遠心分離により、前記木質系バイオマス燃料と石炭を比重分離した後、前記石炭の粒度を計測し、該計測した石炭の粒度が所定範囲に収まるように前記分級手段の回転数を制御する請求項3記載の燃料の調整方法である。
The invention according to
(作用)
バイオマスをクリーンなエネルギーとして捉え、バイオマス燃料の燃焼によって、NOxなどの有害物質を発生するのではなく、NOxの排出量を低減させて既存の燃焼排ガスをよりクリーンにすることができる点が本発明の特徴である。そして、現状の混合粉砕の着目点はバイオマスの最大混焼率のみに集約されており、ミルなどの粉砕装置の制御に対する考え方が踏襲されておらず、適正な混合粉砕の運用がなされているとは言えないが、本発明によりバイオマスと微粉炭の混合粉砕に関する最適な運用が可能になる。
(Function)
The present invention is that the biomass can be regarded as clean energy and the combustion of biomass fuel does not generate harmful substances such as NOx, but the amount of NOx emission can be reduced to make existing combustion exhaust gas cleaner. It is the feature. And the focus of current mixing and grinding is concentrated only on the maximum mixed combustion rate of biomass, and the idea of controlling milling devices such as mills is not followed, and proper mixing and grinding is being used. Although it cannot be said, according to the present invention, it is possible to perform an optimum operation related to mixed pulverization of biomass and pulverized coal.
木質系バイオマス燃料を石炭と共に燃焼炉内で同時に燃焼させるために、両者を同一の粉砕装置で粉砕・分級して燃焼装置に供給すると、それぞれのNOx、未燃分の低減、すなわちNOx、未燃分の排出抑制に適した粒度範囲が異なるために、両者の適正な粒度範囲を同時に収めるように粉砕することは難しい。 In order to simultaneously burn wood biomass fuel with coal in a combustion furnace, if both are pulverized and classified by the same pulverizer and supplied to the combustion device, the respective NOx, unburned content is reduced, that is, NOx, unburned Therefore, it is difficult to grind so that both proper particle size ranges can be accommodated simultaneously.
また、従来技術の問題点で前述したように、石炭を主体燃料として木質系バイオマス燃料を混合した燃焼を行う場合に、バイオマスの混合率(混焼率)を高められないという問題があった。そして、木質系バイオマス燃料をNOx、未燃分の発生を満足し得る程度にできる必要な粒度に粉砕しようとすると、木質系バイオマス燃料が過粉砕となる傾向があり、粉砕動力が多大となってしまう。 In addition, as described above with respect to the problems of the prior art, there has been a problem that the biomass mixing rate (mixed firing rate) cannot be increased when combustion is performed by mixing woody biomass fuel with coal as the main fuel. And, when trying to pulverize the woody biomass fuel to the required particle size that can satisfy the generation of NOx and unburnt, the woody biomass fuel tends to be excessively pulverized, and the pulverization power becomes enormous. End up.
バイオマスと微粉炭を同時に粉砕する場合、バイオマスの粒度と微粉炭の粒度は、混合比に応じて従属的に変化する。
例えば、バイオマスの混合比率が高いと、同時に粉砕した場合のバイオマスの粒度と微粉炭の粒度は、同じ動力でバイオマスの混合比率を低くして同時粉砕した場合に比べて大きくなる。
When pulverizing biomass and pulverized coal at the same time, the particle size of biomass and the particle size of pulverized coal change depending on the mixing ratio.
For example, when the mixing ratio of biomass is high, the particle size of biomass and pulverized coal when pulverized at the same time are larger than those when simultaneously pulverizing with the same power and lowering the mixing ratio of biomass.
また、バイオマスの種類によっても、その特性が異なる。同じ木質系バイオマスでも部位によってバイオマスの粒度分布が異なることが分かっている。例えばハーブ(皮の部分)は、石炭と粉砕性が似ており比較的粉砕しやすいので、石炭の粒度分布に近くなる。そして少量のバイオマスによっても、例えばミルなどの粉砕装置の粉砕動力は大きくなり、微粉炭に対するバイオマスの発熱量を基準として5%程度のバイオマスを混合して粉砕した場合の粉砕動力は、微粉炭のみを同じ粒度に調整する場合と比べて20%以上増大する。 Moreover, the characteristics differ also with the kind of biomass. It is known that the particle size distribution of biomass differs depending on the part even in the same woody biomass. For example, herbs (skin parts) have similar grindability to coal and are relatively easy to grind. Even with a small amount of biomass, for example, the pulverization power of a pulverizer such as a mill becomes large, and the pulverization power when mixing and pulverizing about 5% biomass based on the calorific value of biomass with respect to pulverized coal is only pulverized coal. Is increased by 20% or more compared with the case of adjusting the particle size to the same particle size.
ところで、一般的な例として、図4には、微粉炭とバイオマスをそれぞれ専用粉砕したものについて、燃焼速度がほぼ等価となるサンプルの粒度を微粉炭とバイオマスで比較した例を示す。
図4において、微粉炭については、微粉炭単独で粉砕し、200メッシュのふるいを通過した累積通過重量が80%の場合の粒度分布を示し、バイオマスについても、バイオマス単独で粉砕し、トップサイズ(累積通過重量が100%となる粒径をさす)が2mmアンダーの粒度分布になるように粒度調整した場合の粒度分布を示す。
By the way, as a general example, FIG. 4 shows an example in which the pulverized coal and biomass are compared with the pulverized coal and the biomass having a substantially equivalent burning rate for pulverized coal and biomass that are crushed exclusively.
In FIG. 4, pulverized coal is pulverized with pulverized coal alone and shows a particle size distribution when the cumulative passing weight after passing through a 200-mesh sieve is 80%. The particle size distribution when the particle size is adjusted so that the particle size distribution with an accumulated passing weight of 100%) is a particle size distribution of 2 mm or less is shown.
なお、ここで、微粉炭とバイオマスを粉砕する際のふるいは一種類ではなく、図4は、ある条件で粉砕した試料に対し、ある目開き(試料の粒径に対応)のふるいを通過した試料の累積通過重量を測定し、試料の粒径分布を表示したものである。また、200メッシュとは、1インチあたりのワイヤー本数を表し、具体的な目開きは75μmである。すなわち200メッシュは、75μm×75μmの網目に相当する。図4に示す粒度分布をもつ微粉炭とバイオマスはそれぞれ個別に燃焼した場合に同じ燃焼速度となる。 Here, the pulverized coal and biomass when pulverizing pulverized coal are not one kind, and FIG. 4 passed through a sieve having a certain opening (corresponding to the particle size of the sample) with respect to the sample pulverized under a certain condition. The accumulated passing weight of the sample is measured, and the particle size distribution of the sample is displayed. 200 mesh represents the number of wires per inch, and the specific mesh is 75 μm. That is, 200 mesh corresponds to a mesh of 75 μm × 75 μm. The pulverized coal and biomass having the particle size distribution shown in FIG. 4 have the same burning rate when individually burned.
そして、図4に示すように、燃焼速度が同じ微粉炭とバイオマスではそれぞれの粒径にかなりの差異が見られ、同じ粒径であれば、バイオマスは石炭と比較して累積重量が軽いため、少量でも燃焼しやすいことが分かる。すなわちバイオマスの燃焼速度は、通常の微粉炭よりも大きいことが分かる。 And, as shown in FIG. 4, pulverized coal and biomass with the same burning rate have a considerable difference in particle size, and if the particle size is the same, biomass has a lighter cumulative weight than coal, It turns out that it is easy to burn even with a small amount. That is, it can be seen that the burning rate of biomass is greater than that of ordinary pulverized coal.
また、図5には、図4と同じ石炭と木質系バイオマスについて、バイオマスの発熱量を基準として石炭にバイオマスを5cal%混合粉砕した場合の粒度分布の例を示す。
図5は、バイオマスを石炭に5cal%(発熱量基準の混合比率)混合し粉砕して、全体の粒度を粒径75μm以下の(200メッシュパス)累積通過重量が65wt%になるように調整したときの混合物の粒度、混合物中の微粉炭単独の粒度、混合物中のバイオマス単独の粒度(粒径と累積通過重量wt%の関係)を比較したものである。
FIG. 5 shows an example of the particle size distribution in the case where the same coal and woody biomass as in FIG. 4 are mixed and pulverized with 5 cal% of biomass in the coal based on the calorific value of the biomass.
In FIG. 5, 5 cal% (mixing ratio based on calorific value) of biomass is mixed with coal and pulverized, and the total particle size is adjusted so that the cumulative passing weight with a particle size of 75 μm or less (200 mesh pass) is 65 wt%. The particle size of the mixture at that time, the particle size of the pulverized coal alone in the mixture, and the particle size of the biomass alone in the mixture (the relationship between the particle size and the cumulative passing weight wt%) are compared.
ここで、混合物の粒度を粒径75μm以下の累積通過重量が65wt%となるように調整した理由は、従来、この石炭のみの燃焼でNOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要であった目標粒度、粒径75μm以下の累積通過重量70wt%に対し、バイオマス混合粉砕による大幅な動力増加とバイオマス混焼によるNOx低減効果を考慮して、混合物としては少し粗めとなる、累積通過重量65wt%に設定したのである。 Here, the reason why the particle size of the mixture is adjusted so that the cumulative passing weight with a particle size of 75 μm or less is 65 wt% is conventionally required to burn only this coal without any problems in terms of NOx and unburned content. In contrast to the target particle size of 70 μm and the accumulated particle weight of 75 μm or less, the mixture is a little rough as a mixture, considering the significant increase in power by biomass mixing and NOx reduction effect by biomass co-firing. The weight was set to 65 wt%.
なお、NOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要な目標粒度、粒径75μm以下の累積通過重量の値は炭種に依存して変化する。
燃焼しやすい石炭の場合、粒径75μm以下の累積通過重量65wt%程度の粒度でも良いが、燃焼しにくい石炭の場合、粒径75μm以下の累積通過重量85wt%程度の粒度を要する。
Note that the target particle size necessary for combustion without problems in terms of NOx and unburned content, and the value of the cumulative passing weight with a particle size of 75 μm or less vary depending on the coal type.
In the case of coal that is easy to burn, a particle size of about 65 wt% cumulative passage weight with a particle size of 75 μm or less may be used, but in the case of coal that is difficult to burn, a particle size of about 85 wt% cumulative passage weight with a particle size of 75 μm or less is required.
ここで、石炭とバイオマスの混合物から、石炭単独とバイオマス単独の粒度(図5中の個々の曲線)を得る方法については、石炭とバイオマスに含まれる灰分をベースに、粒径によらずに灰分の含有率が変わらないと仮定したうえで、算術的に各々の分率について算定した。 Here, regarding the method of obtaining the particle size (individual curves in FIG. 5) of coal alone and biomass alone from the mixture of coal and biomass, the ash content is based on the ash contained in the coal and biomass, regardless of the particle size. Assuming that the content of ss does not change, each fraction was calculated arithmetically.
図5に示すように、混合物は粒径75μm以下の累積通過重量が65wt%である。
一方、その混合物を構成する微粉炭の粒径75μm以下の累積通過重量は80wt%と粒度が小さく、バイオマスは20wt%と粒度が大きくなっていることが分かる。また、バイオマスの粒度は、微粉炭の粒度と比較すると粗いが、そのトップサイズについては、石炭のトップサイズと比較してあまり差がない。
As shown in FIG. 5, the mixture has a cumulative weight of 65 wt% with a particle size of 75 μm or less.
On the other hand, it can be seen that the cumulative passing weight of the pulverized coal constituting the mixture with a particle size of 75 μm or less is as small as 80 wt%, and the biomass is as large as 20 wt%. Moreover, although the particle size of biomass is coarse compared with the particle size of pulverized coal, the top size is not so different compared with the top size of coal.
上述のように、石炭のみの燃焼でNOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要であった目標粒度、粒径75μm以下の累積通過重量70wt%に対し、混合物の累積通過重量としては65wt%となるように粉砕したにもかかわらず、その混合物を構成する微粉炭の粒径75μm以下の累積通過重量は80wt%と、かなり細かく粉砕されていることが明らかになった。
As mentioned above, as the cumulative passing weight of the mixture for the target particle size and cumulative passing
一方、バイオマスの種類にもよるが、一般にバイオマスがNOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要な粒度は、2mm程度以下である。したがって、図5によれば、バイオマス単独の累積通過重量が100%となる粒径、すなわちトップサイズは200μm程度であることから2mmに比べて極めて小さく、大幅に粉砕動力を低減してもよいことが分かる。 On the other hand, although it depends on the type of biomass, generally the particle size required for the biomass to burn without problems in terms of NOx and unburned content is about 2 mm or less. Therefore, according to FIG. 5, the particle size at which the cumulative passing weight of biomass alone becomes 100%, that is, the top size is about 200 μm, so it is extremely small compared to 2 mm, and the pulverization power may be greatly reduced. I understand.
上記混合物の燃焼時に発生するNOxや未燃分の点を考慮すると、燃料を問題なく燃焼させるには粒子を微粒化すればよいが、微粒化するためには、粉砕動力が多大となる。そして、微粉炭は、混合物の粒度をベースにした場合に比べて上記のように細かくなることが分かるので、混合粉砕物の粒度に着目してミルを制御した場合は過剰粉砕となって、ミルの動力増加に繋がってしまう。すなわち、図5の例によれば、ミルの粉砕動力のかけすぎということになり、適正な粉砕とは言えない。 Considering the NOx and unburned matter generated during the combustion of the above mixture, the particles may be atomized in order to combust the fuel without any problem. However, in order to atomize, the pulverization power becomes enormous. And it can be seen that pulverized coal becomes finer as described above compared to the case where the particle size of the mixture is based. Will lead to an increase in power. That is, according to the example of FIG. 5, it means that the grinding power of the mill is excessively applied, and it cannot be said that the grinding is proper.
前述のように、既存の石炭用粉砕装置にバイオマスを投入すると粉砕動力が増大する傾向にあり、バイオマスの混合比を高めていくとミルの動力の余裕度を超えてしまう。したがって、既存の石炭用粉砕装置では、バイオマスの混合比を高められないという問題があった。 As described above, when biomass is introduced into an existing coal pulverizer, the pulverization power tends to increase. When the mixing ratio of biomass is increased, the power margin of the mill is exceeded. Therefore, the existing coal crusher has a problem that the mixing ratio of biomass cannot be increased.
しかし、上記のように、混合燃料をNOxや未燃分の点で問題なく燃焼させる条件は、石炭の粒度の影響が支配的であることが分かった。したがって、本発明によれば、混合燃料中の石炭が適正な粒度になるように、ミルの動力、すなわち分級機の回転数を制御することで、ミルの動力の余裕度を超えずにバイオマスの混合燃料を粉砕できる。分級機の回転数の実数値は、回転分級機のスケールによってシフトする。そして実数値は、回転分級機により回転する粒子にかかる遠心力と向心力のバランスで調整するため、スケールが大きい装置では、回転数の絶対値は少なくなる。したがって、例えば具体的には混合物中の石炭の粒度を200メッシュ累積通過重量が65wt%になるように調整できる回転数に制御するためには、前記200メッシュ累積通過重量70wt%に比べて回転分級機の回転数を実施規模に応じて下げると良い。 However, as described above, it has been found that the influence of coal particle size is dominant in the conditions for burning the mixed fuel without problems in terms of NOx and unburned content. Therefore, according to the present invention, by controlling the power of the mill, that is, the rotational speed of the classifier so that the coal in the mixed fuel has an appropriate particle size, the power of the biomass can be exceeded without exceeding the margin of power of the mill. The mixed fuel can be pulverized. The real value of the number of revolutions of the classifier shifts according to the scale of the classifier. Since the real value is adjusted by the balance between the centrifugal force and the centripetal force applied to the rotating particles by the rotary classifier, the absolute value of the rotational speed is reduced in an apparatus having a large scale. Therefore, for example, specifically, in order to control the coal particle size in the mixture to a rotational speed that can be adjusted so that the 200 mesh cumulative passing weight is 65 wt%, the rotational classification is compared with the 200 mesh cumulative passing weight of 70 wt%. It is recommended to reduce the number of machine rotations according to the scale of implementation.
したがって、バイオマスの混合比を高めることが可能となる。ただし、バイオマスの混合比率はせいぜい5%程度であり微粉炭の割合が95%と非常に高いため、微粉炭の粒度のみ測定することで、適正な燃料調整ができる。
バイオマスの粉砕性や、バイオマスの混砕率が変化すると、各々の粒度も従属的に変化することから、混合物の粒度を知っただけでは、適正な粒度には調整できない。
Therefore, it becomes possible to increase the mixing ratio of biomass. However, since the mixing ratio of biomass is at most about 5% and the ratio of pulverized coal is as high as 95%, appropriate fuel adjustment can be made by measuring only the particle size of pulverized coal.
When the grindability of biomass and the biomass crushing rate change, the particle sizes of each change also subordinately. Therefore, it is not possible to adjust to an appropriate particle size just by knowing the particle size of the mixture.
しかし、同じ粒径(粒度に同じ)以下の粒子であれば、バイオマスは石炭と比較して累積重量が軽いため、少量でも燃焼しやすいこと、すなわちバイオマスの燃焼速度は、通常の微粉炭よりも大きいことが分かる。また、バイオマスの粒度が2mmを超えない程度の粗さであれば、そのトップサイズについては、石炭のトップサイズと比較してあまり差がないため、大幅に粉砕動力を低減してもよいことが分かる。 However, if the particle size is equal to or less than the same particle size (same as the particle size), the biomass has a lighter cumulative weight than coal, so it is easy to burn even in small amounts, that is, the burning rate of biomass is higher than that of ordinary pulverized coal. You can see that it ’s big. Moreover, if the particle size of the biomass is rough enough not to exceed 2 mm, the top size is not much different from the top size of coal, so the pulverization power may be greatly reduced. I understand.
すなわち、混合燃料をNOxや未燃分の点で問題なく燃焼させる条件は、バイオマスの粒度よりも石炭の粒度の影響が支配的であることが分かったため、本発明によれば、混合燃料中の石炭が適正な粒度になるように、粉砕装置の動力、すなわち分級機の回転数を制御することで、粉砕装置の動力の余裕度を超えずにバイオマスの混合燃料を粉砕できる。 そして、図5の例に示すように、バイオマス単独のトップサイズはNOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要なバイオマスのトップサイズよりも一桁以上小さい値であるので、本発明によれば、上記NOxや未燃分の点で問題なく燃焼するのに必要な粒子サイズのバイオマスを用いることができる。したがって、バイオマスの混合比を高めることが可能となる。 That is, since it was found that the condition for burning the mixed fuel without problems in terms of NOx and unburned content is more influenced by the coal particle size than the biomass particle size, according to the present invention, By controlling the power of the pulverizer, that is, the rotational speed of the classifier so that the coal has an appropriate particle size, the mixed fuel of biomass can be pulverized without exceeding the power margin of the pulverizer. And, as shown in the example of FIG. 5, the top size of the biomass alone is a value that is one or more orders of magnitude smaller than the top size of the biomass necessary to burn without problems in terms of NOx and unburned content. According to the above, it is possible to use biomass having a particle size necessary for burning without any problem in terms of the NOx and unburned content. Therefore, it becomes possible to increase the mixing ratio of biomass.
本発明は、粉砕装置の出口部分から、粉砕後の混合物をサンプリングし、取り出した粉砕物の粒子をバイオマスと微粉炭粒子に分離する。このうち微粉炭粒子の粒度を分析し、目標とする粒度になるように回転分級装置の回転数を調整する。通常の石炭のみを粉砕して得られる粒度を基準として、回転分級装置の回転数を制御するものである。 In the present invention, the mixture after pulverization is sampled from the outlet portion of the pulverizer, and the particles of the pulverized product taken out are separated into biomass and pulverized coal particles. Among these, the particle size of the pulverized coal particles is analyzed, and the rotational speed of the rotary classifier is adjusted so as to obtain the target particle size. The rotational speed of the rotary classifier is controlled based on the particle size obtained by pulverizing only ordinary coal.
これにより、適正な微粉炭の粒度を得ることが出来るので、過剰に粉砕して細かい微粉炭としたり、反対に粉砕が不十分な粗粒子を生成することなく、適正な粉砕動力で、燃焼に必要な適正粒度の微粉炭を生成できる。 This makes it possible to obtain an appropriate pulverized coal particle size, so that it can be burned with appropriate pulverization power without excessively pulverizing fine pulverized coal, or on the contrary, generating coarse particles that are not sufficiently pulverized. It is possible to produce pulverized coal with the required appropriate particle size.
請求項1及び3記載の発明によれば、石炭とバイオマスの粉砕後の混合物のうち、NOxや未燃分の点で問題なく燃焼させる条件として支配的である微粉炭粒子の粒度を測定することで、容易に、適正な石炭とバイオマスの混合粉砕の運用がなされる。
According to invention of
請求項2及び4記載の発明によれば、請求項1及び3記載の発明の上記作用に加えて、サンプリングしたバイオマスと石炭の粉砕物を重液中に分散させ、両者の比重の差を利用して遠心分離により比重分離することで、容易に混合粉砕物から石炭とバイオマスに分離することができ、石炭のみの粒度を正確に計測できる。そして、当該計測結果に基づいて、石炭の粒度が所定範囲に収まるように分級機の回転数を制御できる。 According to the second and fourth aspects of the invention, in addition to the above-described action of the first and third aspects of the invention, the sampled biomass and coal pulverized material are dispersed in heavy liquid, and the difference in specific gravity between the two is utilized. Then, by separating the specific gravity by centrifugation, the mixed pulverized product can be easily separated into coal and biomass, and the particle size of only coal can be accurately measured. And based on the said measurement result, the rotation speed of a classifier can be controlled so that the particle size of coal may be settled in a predetermined range.
本発明によれば石炭燃焼の場合、石炭に混合するためのバイオマスの混合設備が必要となるだけで、大掛かりな設備の改造は必要としない。そして、ボイラの本体や燃焼装置の改造が必要ないことから、低コストでかつ効果的なバイオマス燃焼システムを構築できる。また、燃料の粉砕装置などの設備費を大幅に増大させずに、粉砕動力が多大となることなく、NOxや未燃分の排出を一定の水準に維持したまま、バイオマスの混合率(混焼率)を高めることができる。 According to the present invention, in the case of coal combustion, only a biomass mixing facility for mixing with coal is required, and no major facility modification is required. And since the boiler main body and the modification of a combustion apparatus are unnecessary, a low-cost and effective biomass combustion system can be constructed | assembled. In addition, the mixing rate of the biomass (mixed-combustion rate) is maintained while maintaining a constant level of NOx and unburned emissions without significantly increasing the cost of equipment such as a fuel pulverizer and without significantly increasing the pulverization power. ) Can be increased.
請求項1及び3記載の発明によれば、適正な石炭とバイオマスの混合粉砕の運用がなされるため、燃料の粉砕装置などの設備費の増加を防ぎ、粉砕動力を抑えて、NOxや未燃分の排出を一定の水準に維持したまま、バイオマス燃料の混合率(混焼率)を高めることができる燃料調整が可能となる。 According to the first and third aspects of the invention, since proper mixing and pulverization of coal and biomass is performed, an increase in equipment costs such as a fuel pulverizing apparatus is prevented, and the pulverization power is suppressed to reduce NOx and unburned fuel. Fuel adjustment that can increase the mixing rate (mixed firing rate) of biomass fuel while maintaining the discharge of water at a certain level becomes possible.
請求項2及び4記載の発明によれば、請求項1及び3記載の発明の上記効果に加えて、簡便、容易に混合燃料の中の石炭のみの粒度を正確に測定できるので、石炭の粒度が所定範囲に収まるように精密な燃料調整制御が可能となる。
According to the inventions of
図1には、本発明の一実施形態である燃料調整装置のシステムの系統構成図を示す。
図1に示すように、微粉炭焚きボイラのボイラ本体1の水冷壁に、微粉炭を燃焼する複数(図示では6機)の主バーナ4が配設され、主バーナ4を取り囲んで設けられた風箱3から燃焼用空気が供給される。また、主バーナ4の上方にはOFA(Over Firing Airport)2が設けられている。主バーナ4は従来の微粉炭バーナが用いられている。
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a system of a fuel adjustment device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a plurality of (six in the figure)
主燃料である石炭は、貯炭場から運炭設備10より、短時間で大量に輸送され、石炭バンカ9に一時貯蔵される。ここで輸送方法として限定はないが、具体的には比較的安価で信頼性の高いベルトコンベア方式が通常使用される。
バイオマス32(図6)は、ベルトコンベアにて搬送可能な程度の大きさ、例えば50mm以下程度に粗破砕された後、バイオマスバンカ7から定量供給装置8により一定量づつコンベア上に供給されて石炭と混合され、バンカ9へ供給される。
ここで混合とは、石炭の搬送ラインと合流する程度の意味であり、ベルトコンベア上の石炭とバイオマス32の状況を局所的に見ると、石炭層の上部にバイオマス32が少量載る程度である。
Coal, which is the main fuel, is transported in large quantities in a short time from the
The biomass 32 (FIG. 6) is roughly crushed to a size that can be conveyed by a belt conveyor, for example, about 50 mm or less, and then supplied from the
Here, “mixing” means to the extent that it merges with the coal conveyance line. When the situation of the coal and
石炭とバイオマス32の混合燃料は、バンカ9に一時貯蔵された後、バンカ9の底部に設けられた定量供給装置8により一定量切り出され、それぞれ対応する複数のミル6に供給される。定量供給装置8は、例えばフィーダ33(図6)が回転することで供給量を調整する一般的な微粉炭焚きボイラの石炭定量供給装置で良い。また、各ミル6は混合燃料を微粉砕する粉砕機であり、ミル6内の上部には、モータ16が駆動することにより回転する回転分級機11が設置されている(図2)。各ミル6によって微粉砕された混合燃料は、ミル6内を上方に気流搬送されて、ミル6上部に設けられた回転分級機11により分級された後、気流搬送用の配管30を介してそれぞれ対応するボイラ本体1の主バーナ4に供給される。そして、主バーナ4によってボイラ本体1に吹き込まれると同時に安定に燃焼する。
The mixed fuel of coal and
通常は図1に示すように、バンカ9とミル6は一対一に組み合わされており、バンカ9内の燃料の残量は、ボイラの運用、すなわち燃焼負荷に応じた各バーナ4のオンオフ状況により、バンカ9毎に異なる。
一方、石炭とバイオマス32は比重が異なるから、一時貯蔵している間に一方が偏析してくる可能性がある。したがって、コンベア上において石炭とバイオマス32が混合する際に一定の混合比でバイオマス32を供給していても、バンカ9からミル6へ切り出される混合燃料の混合比は各ミル6毎に異なるため、この点においても本発明の意義がある。すなわち本発明によれば、各ミル6毎に回転分級機11の回転数を制御できるため、石炭とバイオマス32の混合比が各ミル6毎に異なっていても、各ミル6毎に適正な燃料調整制御が可能である。
Normally, as shown in FIG. 1, the
On the other hand, since coal and
そして、ミル6の出口部分において、石炭とバイオマス32の混合粉砕物の一部をサンプリングして試料とし、粒度計測制御システム5により当該試料の粒度を計測して、特に混合物全体の粒度ではなく、石炭の粒度を直接計測する。そして、計測した石炭の粒度から石炭とバイオマス32を混焼する場合に必要な石炭の粒度を予測する。
And in the exit part of the
そして、ミル6の粒度調整装置のうち粒度調整に係る変数に対して粒度を支配する回転分級機11の回転数を制御する。すなわち回転分級機11の回転数を大きくすると粒度が細かくなって微粒子の割合が増え、回転分級機11の回転数を小さくすると粒度が粗くなって粗粒子の割合が増える。
And the rotation speed of the
図2には、図1の粒度計測制御システム5の構成図を示す。更に、図3には粒度計測制御システム5のうち中枢となる微粉炭とバイオマス32の2成分系の自動粒度計測装置13の構成図を示す。
粒度計測制御システム5は、図2に示すように、自動粒子サンプリング装置(オートサンプラ)12、微粒炭とバイオマス32の個別粒度計測装置13、ミル回転分級機制御装置14により構成されている。そして、自動粒子サンプリング装置12により取り出された試料の微粒炭とバイオマス32各々の粒度分布を個別粒度計測装置13により計測し、その計測結果に基づいてミル6内の回転分級機11の回転数をミル回転分級機制御装置14により制御する。
In FIG. 2, the block diagram of the particle size
As shown in FIG. 2, the particle size
図1に示すように、バンカ9の底部に設けられた定量供給装置8により切り出されたバイオマス32と石炭は、所定の割合で混合された後、ミル6に投入され、微粉砕される。この被粉砕物は、空気により主バーナ4まで搬送されるので、図2に示すように、気流搬送用の配管30において、その途中から石炭とバイオマス32の混合粒子を一定時間毎に(例えば、1時間間隔)自動粒子サンプリング装置12により少量だけ取り出す。そして、取り出した混合粒子を個別粒度計測装置13により、混合粒子のうち石炭の粒度を計測する。そして、計測した石炭単独の粒度をもとに、適正な分級機11の回転数を予測し、当該予測した回転数になるようにミル回転分級機制御装置14によりモータ16を制御する。
As shown in FIG. 1, the
図2では石炭とバイオマス32の混合粒子を気流搬送用の配管30から取り出す際のサンプリングに、自動粒子サンプリング装置12を用いている。この自動粒子サンプリング装置12は通常良く用いられる装置であるので、図2にはその詳細について特に示していない。
In FIG. 2, the automatic
図3には、石炭粒子とバイオマス粒子の混合物が得られた場合の処理について示しており、以下に説明する。
自動粒子サンプリング装置12により取り出された石炭とバイオマス32の混合粒子を、下部が容易にカット可能な複数のアンプル18に入れて、重液中に分散させて遠心分離装置17により比重分離を行い短時間で(例えば10分程度)沈降させる。重液は一般的に用いられる比重調整用の透明の物質で良い。
FIG. 3 shows a process when a mixture of coal particles and biomass particles is obtained, and will be described below.
The mixed particles of coal and
このとき沈降するのは水より比重の高い石炭粒子のみであり、木質バイオマス粒子は一般に水より比重が低いので沈降しないため、石炭粒子とバイオマス粒子はアンプル18の深さ方向で2極に分離される。ここで石炭粒子の比重は、1.3〜1.5程度、木質系バイオマス粒子の比重は、0.6〜0.8程度(それぞれ一般的な値である)として考える。
At this time, only the coal particles having a specific gravity higher than that of water are settled, and the wood biomass particles generally have a specific gravity lower than that of water and thus do not settle. Therefore, the coal particles and the biomass particles are separated into two poles in the depth direction of the
バイオマス32の種類によっては、石炭の比重に近いものもあると考えられる。例えばヤシガラなどがある。その場合は、水に水溶性の添加物を入れて、石炭の比重と一般的なバイオマス32の比重の中間になるように、すなわち分離が可能なように比重を調整する。
なお、バイオマス32の比重は予め測定するが、混合物中のバイオマス32はばらつきがあるので後から添加物の投入が必要になることもある。
Depending on the type of
In addition, although the specific gravity of the
そして、アンプル18の内部において2極分離されたら、アンプル18の下部をアンプルカッター19により切断して石炭を自動粒度分析装置5の光学セル(測定セル)23に送り込むようにして、石炭の粒度を計測する。なお、アンプル18内の試料溶液のうち流路切替機22により流路を切り替えて測定側と廃棄側に流す試料溶液を分離する。
When the two poles are separated inside the
石炭の比重は大きいので、アンプル18の下部に溜まるため、アンプル18の下部を切断して石炭のみを取り出すことができる。そして石炭の一部は廃棄し、一部を測定試料として用いる。測定試料も測定後は廃棄する。試料の測定には非接触タイプで迅速に測定できるレーザー回折式粒度測定装置26を用いる。
Since the specific gravity of coal is large, it accumulates in the lower part of the
そして検出部25により検出された石炭の粒度をもとに、ミル6内の回転分級機11の回転数を以下の状態になるように自動調整する。調整基準を以下に示す。
Then, based on the coal particle size detected by the
1)バイオマス混合粉砕時における微粉炭単独の粒度(200メッシュ通過重量)は、石炭単独粉砕時の粒度×バイオマス補正係数とする。
2)バイオマス混合粉砕時におけるバイオマス単独の粒度は2mmアンダーとする。
1) The particle size (200 mesh passing weight) of pulverized coal alone at the time of biomass mixed pulverization is the particle size at the time of coal pulverization alone × biomass correction coefficient.
2) The particle size of biomass alone at the time of biomass pulverization is under 2 mm.
ここに、バイオマス補正係数は、0.9〜1.0とし、バイオマス32の混焼による燃焼性への影響を考慮した数値を選定する。即ち、バイオマス32の混合比によって、燃料全体としての燃焼性が変化するため、補正するものである。具体的には、バイオマス32は石炭に比べて一般に燃えやすいので、バイオマス補正係数を1.0以下に設定している。燃料の粒度は細かい方が燃えやすいが、バイオマス32の混合比が増えれば、その分、粒度は粗くてもよい。なお、バイオマス32の種類にも依存することは言うまでもない。
Here, the biomass correction coefficient is set to 0.9 to 1.0, and a numerical value in consideration of the influence on the combustibility due to the co-firing of the
図6には、木質系バイオマスと微粉炭の燃焼速度を比較した結果を示す。
計測にあたっては、図6(a)に示す構成のDTF(Drop Tube Furnace)を使用した。DTFは、縦型の管状電気炉で、炉頂から固体、試料を落とし、 炉内で反応した生成ガスや固体を分析して反応解析を行う装置である。図6(a)に示すように、一次空気31とバイオマス32はフィーダ33により、その一定量が加熱器40の塔頂部から二次空気35と共に供給される。そして供給されるバイオマス32を加熱器40内の火炉36において燃焼させて、水冷式サンプリングプローグ37によりサンプリングしたチャーの燃焼効率を分析することで、バイオマス32の燃焼速度を求める。ガス分析モニター39は燃焼用空気と燃料(ここではバイオマス)流量比率を調整するための指標として使用する。
In FIG. 6, the result of having compared the combustion rate of woody biomass and pulverized coal is shown.
In the measurement, a DTF (Drop Tube Furnace) having a configuration shown in FIG. DTF is a vertical tubular electric furnace that drops solids and samples from the top of the furnace and analyzes the product gas and solids that have reacted in the furnace to perform reaction analysis. As shown in FIG. 6A, the
図6(b)の縦軸は、燃焼速度であり、1秒間に燃焼する比率を示し、横軸は絶対温度の逆数を示す。そして、粒径が2mm以下のバイオマス試料と200メッシュ累積通過重量70%の微粉炭試料を用いた結果を示している。図6(b)は、バイオマス32の粒径の最適値を示すものではなく、この図から、温度条件によっては、バイオマス32の方が微粉炭に比べて燃焼速度が高い場合もあることが分かる。しかし、図6(b)から、粒径が2mm以下程度のバイオマス粒子であれば、ほぼ200メッシュの累積通過重量が70%程度の微粉炭と同等の燃焼性を示すと言える。
The vertical axis in FIG. 6 (b) is the combustion speed, indicating the ratio of burning in one second, and the horizontal axis indicating the reciprocal of absolute temperature. And the result using the biomass sample whose particle size is 2 mm or less and the pulverized coal sample of 200 mesh cumulative passing
図7には、石炭投入量が200kg/h規模のパイロット試験で、バイオマス32(松:水分21%)を、発熱量を基準として主燃料の15%混焼した場合の排ガスへの影響について調べた結果を示す。すなわち、図7は、微粉炭の粒度が一定であり、所定粒度のバイオマス32の混焼率を増加した場合の環境特性を示した図である。図7(a)には、NOx濃度と混焼率との関係を示し、図7(b)には、灰中未燃分(UBC)と混焼率との関係を示す。
FIG. 7 shows the effect on exhaust gas when biomass 32 (pine: moisture 21%) is mixed with 15% of the main fuel based on the calorific value in a pilot test with a coal input of 200 kg / h. Results are shown. That is, FIG. 7 is a diagram showing environmental characteristics when the particle size of pulverized coal is constant and the co-firing rate of
図7(a)から、バイオマス32の混焼率が15cal%では、石炭専焼時(混焼率0cal%)と比較して、排ガス中のNOxの濃度が約20%低減することが分かる。また燃焼性能のうち燃え切りを表す項目として灰中未燃分がある。本実施形態によれば、図7(b)から、微粉炭を基準とした灰中の未燃分と比較して、バイオマス32の15cal%の混焼率では灰中未燃分が6%から4%に低下したことが分かる。したがって、バイオマス32の混焼率を増加させると、排ガス中のNOxの濃度が低減され、更には灰中の未燃分の割合も低下することが確認された。すなわち、石炭などの主燃料にバイオマス32を副燃料として混焼すると、NOx排出量の低減効果と灰中の未燃分の割合も低減効果があることが分かる。
From FIG. 7A, it can be seen that when the co-firing rate of
上記のことから、本発明の実施形態によれば、石炭に混合するためのバイオマスの混合設備が必要となるだけで、大掛かりな設備の改造は必要としない。そして、ボイラの本体や燃焼装置の改造が必要ないことから、低コストでかつ効果的なバイオマス燃焼システムを構築できる。そして、燃料の粉砕装置などの設備費を大幅に増大させずに、粉砕動力が多大となることなく、NOxや未燃分の排出を一定の水準に維持したまま、バイオマスの混合率(混焼率)を高めることができる。 From the above, according to the embodiment of the present invention, only a biomass mixing facility for mixing with coal is required, and no major facility modification is required. And since the boiler main body and the modification of a combustion apparatus are unnecessary, a low-cost and effective biomass combustion system can be constructed | assembled. And the mixing rate of the biomass (mixed firing rate) while maintaining the emission level of NOx and unburned fuel at a certain level without significantly increasing the cost of equipment such as a fuel pulverizer and without increasing the pulverization power. ) Can be increased.
図8には、本発明の他の実施形態による燃料調整装置のシステムの系統構成図を示す。なお、図1と同一符号を付した部材については説明を省略する。
図8によれば、バイオマス32用に、独自のバイオマスバンカ7と独自の定量供給装置8を設置し、石炭と混合する前に直接ミル6へバイオマス32を供給している。図1に示すような石炭との混合比率を保ちながら石炭バンカ9へ供給する方法と比較して、正確な混砕率で制御することが可能となる。図1に示すように、コンベア上で混合する場合は、バンカ9の中で石炭とバイオマス32の比重の違いにより経時的に偏析することを避けがたい。
FIG. 8 shows a system configuration diagram of a system of a fuel adjustment device according to another embodiment of the present invention. Note that description of members denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 is omitted.
According to FIG. 8, for the
しかし、図8に示すように独自のバイオマスバンカ7と独自の供給装置8を設けることで、バイオマス32の供給方法が高精度となり、上記のような偏析のリスクを回避できるので、より高い混砕率での運転が可能となる。図8には、2台のミル6へのバイオマス供給方法と2台のミル6の制御方法について示しておりすなわち2系統のみを示しているが、6台ミルのシステムへの適用も可能である。
However, by providing the
図1に示す燃料調整装置のシステムのフローに基づいてバイオマス32と石炭の混合燃料を調整した。バイオマス32には杉(20mmアンダー)を石炭にはバルガ炭を用いて、バイオマス32の発熱量を基準として石炭にバイオマス32を5cal%混合して粉砕し、混合燃料を定量供給装置8によりミル6に1.2t/hで供給した。回転分級機11(SLS−50)の回転数は140rpmとし、ミル6の出口部分から石炭とバイオマス32の混合粉砕物の一部(10mg程度)を自動粒子サンプリング装置12により取り出してアンプル18に入れ、バイオマス32と微粉炭混合物を重液(塩化カルシウム水溶液)中に分散させた後、日立製CP100WX型自動遠心分離装置17を用いて分離を行った。
The mixed fuel of
なお、回転分級機11で回転する際、粒子には、向心力と遠心力がかかり、大きな粒子は遠心力が向心力を上回り、ミル6側に戻される。すなわち、回転数の大小は、遠心力の大小を与える。遠心力はMRω2で表され、Mは単一粒子の質量であり、Rは回転分級機11の半径であり、ωは角速度である。回転分級機11の回転数はωになり、本実施例では140rpmとした。
In addition, when rotating with the
そして、石炭とバイオマス32の混合粉砕物粒子をアンプル18に分散させて、遠心分離したあと、その下部を切断して分離物のみを抽出できる装置の場合、10分程度で石炭が沈降した後、アンプル18の下部をアンプルカッター19により切断して自動粒度分析装置5の光学セル(測定セル)23に石炭試料を送り込み、レーザー回折式粒度測定装置26を用いて石炭の粒度を計測した。レーザー回折式粒度測定装置26としてマルバーンマスタライザ2000の光学セル23に遠心分離された微粉炭粒子を導入して、粒径分布を計測した。
And in the case of the apparatus which can disperse | distribute the mixed ground material particle | grains of coal and
また、遠心分離装置17に自動で遠心分離物を抽出できる機構が付加されている場合は、抽出物(石炭試料)を自動粒度分析装置5の光学セル(測定セル)23に送り込み、上述のようにレーザー回折式粒度測定装置26を用いて石炭の粒度を計測すればよい。
Further, when a mechanism capable of automatically extracting a centrifugal separation is added to the
この時の石炭の粒度は、200メッシュ累積通過重量70wt%であった。そこで、200メッシュ累積通過重量が70wt%から65%wtになるように、ミル回転分級機制御装置14によりモータ16を制御して回転分級機11の回転数を140rpmから110rpmに下げて混合燃料の調整を行った。
上記サンプリング、分析操作は1時間毎に行い、サンプリングした石炭の粒度が200メッシュ累積通過重量65%wtになるように、回転分級機11の回転数を適宜調整した。
The particle size of the coal at this time was 200 mesh cumulative passing
The above sampling and analysis operations were performed every hour, and the rotational speed of the
図9には、ミルの主軸動力(kW)とミルの負荷率(%)との関係の一例を示し、本発明の実施例1の方法による運用と従来方法による運用とを比較したものである。主軸動力とは、直接粉砕にかかった動力のことで、ミル6の動力伝達系統の機械的な動力損失を排除したものである。
FIG. 9 shows an example of the relationship between the spindle power (kW) of the mill and the load factor (%) of the mill, and compares the operation by the method of Example 1 of the present invention with the operation by the conventional method. . The main shaft power is the power directly applied to the pulverization and excludes the mechanical power loss of the power transmission system of the
図9に示すミル6は、パイロット規模のテストミルであり、定格ミル動力(前述のミル6の動力の余裕度に相当)が14kWで、この数値を超えない運用が要求される。そして石炭の粉砕容量が定格で2t/hのミル6を使用して、石炭と木質系バイオマスを同時粉砕した場合の結果である。図9の横軸は、ミル6の負荷率であり、石炭やバイオマス32などの原料供給量を定格粉砕量で割った値である。そして、石炭単独の場合は、70%負荷率の運転が基準となっている。
The
図9によれば、石炭ベースと比較して、混合粉砕率が増加した場合は、図9の縦軸に示す主軸動力が増加することが分かる。そして、バイオマス32を5cal%混合粉砕した場合は70%負荷率の運転で14kWの制限値を超えB点の動力となる。
According to FIG. 9, it can be seen that the main shaft power shown on the vertical axis in FIG. When the
この場合は、粒度が一定条件、例えば回転分級機の回転数を140rpm固定で燃料を石炭単独からバイオマス32を5cal%混合した混合燃料に切り替えた場合が相当する。その後、主軸動力を定格動力(14kW)以下に押さえ込むために、回転分級機の回転数を110rpmに低下させて動力を図中C点に移動させ、動力をB点から低下させる。
This case corresponds to a case where the particle size is constant, for example, the rotational speed of the rotary classifier is fixed at 140 rpm and the fuel is switched from coal alone to a mixed fuel in which 5 cal% of
このような燃料調整方法により、図9に示すミル6の負荷率が70%における定格ミル動力ラインを超えることなく、回転分級機11の回転数を制御して適正なミル動力を維持して混合燃料の調整を行うことができる。
By such a fuel adjustment method, mixing is performed by maintaining the proper mill power by controlling the rotation speed of the
そして、本実施例による燃料調整方法であれば、混合燃料中の石炭の粒度を分析し、その結果に基づいて動力をすぐに140rpmから110rpmに下げることができる。したがって、回転分級機11の操作に対して、本実施例による方法では石炭の粒度は瞬時に反映される。しかし、従来法によれば、回転分級機11の操作に対して、ミル6の動力は、30分以上遅れて増加する。したがって、本実施例による方法では粒度の測定後に分級機11の回転数を変えても、負荷が掛かる前に十分に間に合う。
And if it is the fuel adjustment method by a present Example, the particle size of the coal in mixed fuel can be analyzed, and motive power can be immediately reduced from 140 rpm to 110 rpm based on the result. Therefore, with respect to the operation of the
このように、ミル6の動力を上記A点からB点、B点からC点に移動する場合に比べて、実際にミル6の負荷率が70%に上昇する前に動力を石炭単独の場合のA点から定格ミル動力を超えるB点を通過せずに、直接C点に移動制御できることから、定格動力を超えることによる機器への悪影響やトリップなどの不具合を防止して迅速に制御できるメリットがある。
Thus, compared with the case where the power of the
図10には回転分級機11の回転数を調整した一例を示す。
サンプリングした石炭の粒度が目標粒度以下(200メッシュ累積通過重量が65%以上)で、微粉炭単独の粉砕の場合に得られている回転分級機回転数VS.200メッシュ通過重量特性曲線(実線A)から外れている場合は、微粉炭単独の特性曲線(実線A)を石炭の粒度の実測値(点線B)に合うようにシフトさせて、目標粒度に達するように回転分級機11の回転数を補正する。この手順を以下に説明する。
FIG. 10 shows an example in which the rotational speed of the
The sampled coal particle size is less than the target particle size (200 mesh cumulative passing weight is 65% or more), and the rotational classifier rotation speed VS.200 mesh passing weight characteristic curve (solid line A) obtained when pulverized coal alone is pulverized. ), The characteristic curve (solid line A) of the pulverized coal alone is shifted so as to match the measured value (dotted line B) of the coal particle size, and the rotational speed of the
ステップ1:たとえば、回転分級機11の回転数をR0(初期値とする)でスタートする。この時の石炭の粒度から分析される200メッシュ累積通過重量の実測値を実測値1とする。
ステップ2:そして、微粉炭単独の特性曲線である実線Aが正しいとして、実測値1に重なるように左側にシフトさせる(点線B)。
Step 1: For example, the rotational speed of the
Step 2: Then, assuming that the solid line A, which is the characteristic curve of pulverized coal alone, is correct, shift to the left so as to overlap the actual measurement value 1 (dotted line B).
ステップ3:この点線Bのカーブで200メッシュ通過65%時の回転数Rを予測して(予測値1とする)、点線Bから得られる回転数R1を与える。
ステップ4:この時に回転数初期値R0とR1の差分の絶対値は、初期値R0の10%を上限として、回転分級機11の回転数の変化による粒度の著しい変化を与えないようにすると良い。すなわち、|R0−R1|がR0/10を超えないようにして、超えた場合は、R1=R0×0.9(又は1.1)を与えるようにする。
Step 3: The rotational speed R at the time when the 200 mesh passes 65% is predicted with the curve of the dotted line B (predicted value 1), and the rotational speed R1 obtained from the dotted line B is given.
Step 4: At this time, the absolute value of the difference between the rotation speed initial values R0 and R1 should be 10% of the initial value R0, so that the particle size is not significantly changed due to the change in the rotation speed of the
ステップ5:そして、R1の回転数を与えた場合に、石炭の粒度が200メッシュ通過65%(予測値1)から外れた場合は(実測値2とする)、R0とR1から得られる特性をベースに200メッシュ通過65%時のRを予測して(予測値2とする)、R2の回転数を与える。ここでも、ステップ4のように、|R1−R2|がR1/10を超えないようにして、超えた場合は、R2=R1×0.9(又は1.1)を与えるようにする。そして、実測値3を得ると、ステップ3に戻って再び点線B(実線A)のカーブを実測値3に重なるようにシフトさせて200メッシュ通過65%時の回転数Rを予測して、このステップに従い無限に65%に近づくように調整する。実施例2では、計測エラーが発生して、急激に回転数が変化しないように一回の回転数の変化幅の最大値10%を設けている。この変化幅は、装置や実施規模などにより異なるものである。
Step 5: If the rotational speed of R1 is given and the coal particle size deviates from 65% passing through 200 mesh (predicted value 1) (estimated value 2), the characteristics obtained from R0 and R1 are The base R predicts R at 65% when passing through 200 mesh (predicted value 2), and gives the rotation speed of R2. Again, as in
ボイラなどの燃焼装置に燃料として石炭と共に混焼される副燃料の調整装置、調整方法として、バイオマス燃料に限らず、その他の廃材などを副燃料とする場合にも適用可能である。 The adjusting device and adjusting method of the auxiliary fuel co-fired with coal as a fuel in a combustion apparatus such as a boiler can be applied not only to biomass fuel but also to other waste materials as auxiliary fuel.
1 ボイラ本体 2 OFA
3 風箱 4 主バーナ
5 粒度計測制御システム 6 ミル
7 バイオマスバンカ 8 定量供給装置
9 石炭バンカ 10 運炭設備
11 回転分級機 12 自動粒子サンプリング装置
13 粒度計測装置 14 回転分級機制御装置
16 モータ 17 遠心分離装置
18 アンプル 19 アンプルカッター
22 流路切替機 23 測定セル
25 検出部 26 レーザー回折式粒度測定装置
30 気流搬送用の配管 31 一次空気
32 バイオマス 33 フィーダ
35 二次空気 36 火炉
37 水冷式サンプリングプローグ 39 ガス分析モニター
40 加熱器
1
3
30 Piping for
Claims (4)
該粉砕装置により粉砕された粉砕物を分級するための回転機構を有する回転分級装置と、
該回転分級装置により分級された粉砕物をボイラを含む燃焼装置に供給する供給装置と
を備えた燃料調整装置であって、
前記回転分級装置により分級された粉砕物の一部を取り出すサンプリング装置と、
該サンプリング装置により取り出された粉砕物のうち石炭の粒度を分析する粒度分析装置と、
該粒度分析装置により分析された石炭の粒度に基づいて前記回転分級装置の回転数を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする燃料調整装置。 A crusher for crushing a mixture of woody biomass fuel and coal;
A rotating classifier having a rotating mechanism for classifying the pulverized product pulverized by the pulverizer;
A fuel adjusting device comprising a supply device for supplying the pulverized material classified by the rotary classifying device to a combustion device including a boiler,
A sampling device for taking out a part of the pulverized material classified by the rotary classifier;
A particle size analyzer for analyzing the particle size of coal among the pulverized material taken out by the sampling device;
And a control device for controlling the rotational speed of the rotary classifier based on the coal particle size analyzed by the particle size analyzer.
該遠心分離装置により比重分離された石炭の粒度を計測する粒度計測装置と
からなり、
前記制御装置は、前記粒度計測装置により計測された石炭の粒度が、所定範囲に収まるように前記回転分級装置の回転数を制御する構成を有すること
を特徴とする請求項1記載の燃料調整装置。 The particle size analyzer is a centrifugal separator that separates the woody biomass fuel and coal in a heavy liquid from the pulverized matter taken out by the sampling device and separates them in specific gravity.
It consists of a particle size measuring device that measures the particle size of coal separated by specific gravity by the centrifugal separator,
2. The fuel adjustment device according to claim 1, wherein the control device has a configuration for controlling the rotational speed of the rotary classifier so that the coal particle size measured by the particle size measurement device falls within a predetermined range. .
前記分級手段により分級後の粉砕物中の石炭の粒度を分析し、該分析した石炭の粒度に基づいて前記分級手段の回転数を制御することを特徴とする燃料の調整方法。 A fuel adjustment method for pulverizing a mixture of woody biomass fuel and coal, classifying the obtained pulverized material by a classifying means having a rotation mechanism, and then supplying it to a combustion device including a boiler,
A fuel adjustment method, wherein the classification means analyzes the coal particle size in the pulverized product after classification, and controls the rotational speed of the classification means based on the analyzed coal particle size.
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