JP5713597B2 - 竪型粉砕装置およびそれを備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラント - Google Patents
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Description
この粉砕装置は同図に示すように、粉砕部24と、その粉砕部24の上部に設置された分級部25から主に構成されている。
供給管26より供給された被粉砕物9(原炭)は、回転している粉砕リング13の中心部に落下した後、その粉砕リング13の回転に伴う遠心力によって粉砕リング13上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動して、粉砕リング13と粉砕ローラ12の間に噛み込まれて粉砕される。
すなわち、バイオマスと石炭は燃料の着火に影響する揮発分が大きく異なるため、揮発分の多いバイオマスは石炭よりも燃焼し易い。石炭の燃焼に適した粒子径が0.1mm以下であるのに対し、バイオマスは1mm以下である。
回転する粉砕リングと、
その粉砕リング上を転動して該粉砕リングとの噛み込み部で被粉砕物を粉砕する粉砕ローラと、
前記粉砕ローラの外周部に設けられて、搬送用気体を前記粉砕ローラの外周部下方から上方に向けて吹き上げるスロートと、
前記粉砕ローラの上方に配置されて回転時の遠心力により粉砕粒子の分級を行う回転羽根と、
その回転羽根の下方に配置されたすり鉢状ホッパと、
前記粉砕リング、粉砕ローラ、スロート、回転羽根ならびにホッパを収容するハウジングを備え、
そのハウジングと前記すり鉢状ホッパの間に上方に行くに従って徐々に狭くなった縮流領域が形成されており、
前記粉砕リングと粉砕ローラによって粉砕された粉砕粒子を前記スロートから吹き上げられた搬送用気体と混合して固気二相流を形成し、
その固気二相流が上昇しながら前記縮流領域において該固気二相流中の大きな粒子を重力により落下して、前記粉砕リング上に戻し、
前記大きな粒子が取り除かれた固気二相流を前記回転羽根側に導いて、該回転羽根の遠心力により前記固気二相流中の粒子を粗粒子と微粒子に分けて、前記粗粒子を前記鉢状ホッパで回収して前記粉砕リング上に戻し、
前記微粒子を前記搬送用気体とともに回転している前記回転羽根の間を通して外部に取り出す竪型粉砕装置を対象とするものである。
前記流速調整部材により、石炭粉砕時にはバイオマス粉砕時よりも前記固気二相流の上昇速度を緩め、石炭とバイオマスの混合物粉砕時には石炭粉砕時の上昇速度とバイオマス粉砕時の上昇速度の間の速度に調整することを特徴とするものである。
前記流速調整部材の全体が略円筒状に構成されるようになっており、その流速調整部材が前記すり鉢状ホッパを取り囲むように配置されていることを特徴とするものである。
前記流速調整部材が前記すり鉢状ホッパの上端部に取り付けられていることを特徴とするものである。
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下部に周方向に沿って等間隔に配置されて、当該上部固定部材に回転可能に支持された複数本のヒンジ軸と、
各ヒンジ軸の一側端にそれぞれ固定されて、平面形状が円弧状をした複数枚の回動板を備え、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記各ヒンジ軸を回転して前記回動板の自由端を隣のヒンジ軸に当接し、前記複数枚の回動板で略円筒状体を構成し、
前記縮流領域を通過する前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記各ヒンジ軸を回転して前記回動板の自由端を隣のヒンジ軸から離して、前記回動板の自由端と隣のヒンジ軸の間に前記固気二相流が流通する通路を形成する構成になっていることを特徴とするものである。
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記回動板の自由端を前記ハウジングの内面に当接する構成になっていることを特徴とするものである。
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記回動板の自由端と隣のヒンジ軸の間に形成される通路が当該流速調整部材の周方向に沿って略均等に形成されることを特徴とするものである。
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下方に所定の間隔をおいて配置された環状の下部固定部材と、
前記上部固定部材と下部固定部材の間にスライド可能に挟持された、平面形状が円弧状をした複数枚のスライド板を少なくとも備え、
前記スライド板の移動により前記固気二相流の上昇速度が調整できる構成になっていることを特徴とするものである。
前記上部固定部材と下部固定部材の間に、前記スライド板の他に、前記上部固定部材と下部固定部材によって固定された、平面形状が円弧状をした複数枚の固定板を備え、
その固定板と前記スライド板により前記固気二相流の上昇速度が調整できる構成になっていることを特徴とするものである。
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合に、前記スライド板のスライドによって形成される通路が当該流速調整部材の周方向に沿って略均等に形成されることを特徴とするものである。
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下部に固定された上部固定筒体と、
その上部固定筒体の下方に配置される少なくとも1つの可動筒体を備え、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記可動筒体を前記上部固定筒体の下方に配置し、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記可動筒体を前記上部固定筒体の内側に収納する構成になっていることを特徴とするものである。
前記上部固定筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられて、
前記可動筒体を前記上部固定筒体の下方に配置したときに、前記可動筒体の外フランジ部が前記上部固定筒体の内フランジ部に上に重なり合うことを特徴とするものである。
前記可動筒体として、前記上部固定筒体の内径より小さい内径を有する第1の可動筒体と、その第1の可動筒体の内径より小さい内径を有する第2の可動筒体を有し、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記上部固定筒体の下方に向けて前記第1の可動筒体と第2の可動筒体を順に配置し、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記第1の可動筒体の内側に前記第2の可動筒体を収納して、前記上部固定筒体と前記第1の可動筒体を連ねるか、あるいは、前記第1の可動筒体の内側に前記第2の可動筒体を収納し、前記上部固定筒体の内側に前記第1の可動筒体を収納する構成になっていることを特徴とするものである。
前記上部固定筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記第1の可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられ、前記第1の可動筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記第2の可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられて、
前記上部固定筒体の下方に前記第1の可動筒体と第2の可動筒体を順に配置したときに、前記第1の可動筒体の外フランジ部が前記上部固定筒体の内フランジ部に上に重なり合い、前記第2の可動筒体の外フランジ部が前記第1の可動筒体の内フランジ部に上に重なり合うことを特徴とするものである。
複数の竪型粉砕装置と、
前記複数の竪型粉砕装置によってそれぞれ粉砕されて生成した微粉炭およびバイオマス粉を燃焼するバーナをそれぞれ有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記複数の竪型粉砕装置のうち少なくとも2台の竪型粉砕装置が前記第1ないし第13のいずれかの手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。
石炭を単独で粉砕する第1の竪型粉砕装置と、
バイオマスを単独で粉砕する第2の竪型粉砕装置と、
前記第1の竪型粉砕装置で粉砕された微粉炭を燃焼する微粉炭専焼バーナと、前記第2の竪型粉砕装置で粉砕されたバイオマス粉を燃焼するバイオマス専焼バーナを有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記第2の竪型粉砕装置が前記第1ないし第13のいずれかの手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。
石炭とバイオマスを混合して粉砕する混砕式の竪型粉砕装置と、
その竪型粉砕装置で粉砕された微粉炭とバイオマス粉を燃焼する石炭・バイオマス混焼バーナを有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記混砕式の竪型粉砕装置が前記第1ないし第13のいずれかの手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。
(第1実施形態)
図1ならびに図2は第1実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図で、図1は流速調整部材を閉じた状態、すなわちバイオマスを粉砕するときの状態、図2は流速調整部材を開いた状態、すなわち石炭を粉砕するときの状態、をそれぞれ示している。
本実施形態で図16に示す従来の竪型粉砕装置と相違する点は、ハウジング1とすり鉢状のホッパ11の間に形成されている縮流領域(1次分級領域)16内に、流速調整部材4を垂直方向に設置した点である。なお、この縮流領域16は上方に行くに従って徐々に狭くなっている。
供給管26より供給された被粉砕物9(この場合は木質バイオマス)は、回転している粉砕リング13の中心部に落下した後、その粉砕リング13の回転に伴う遠心力によって粉砕リング13上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動して、粉砕リング13と粉砕ローラ12の間に噛み込まれて粉砕される。
供給管26より供給された被粉砕物9(この場合は石炭)は、回転している粉砕リング13の中心部に落下した後、その粉砕リング13の回転に伴う遠心力によって粉砕リング13上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動して、粉砕リング13と粉砕ローラ12の間に噛み込まれて粉砕される。
図8ないし図10は本発明の第2実施形態に係る流速調整部材4を説明するための図で、図8は流速調整部材4を閉じた状態でのハウジング1と流速調整部材4の水平断面図、図9は図8X−X線上での垂直断面図、図10は流速調整部材4を開いた状態でのハウジング1と流速調整部材4の水平断面図である。
図11ないし図13は本発明の第3実施形態に係る流速調整部材4を説明するための図で、図11は流速調整部材4が垂直方向に最も長く延びた状態での流速調整部材4の垂直断面図、図12は流速調整部材4が垂直方向の中間の位置まで延びた状態での流速調整部材4の垂直断面図、図13は流速調整部材4が垂直方向で最も短い状態での流速調整部材4の垂直断面図である。
図14は、本発明の第4実施形態に係る石炭・バイオマス焚きボイラプラントの概略構成図である。
同図に示すように本実施形態の場合、原炭は原炭搬入コンベア51で石炭バンカ52内に投入され、第1の竪型粉砕装置53で所定の大きさに粉砕される。この第1の竪型粉砕装置53は図16で説明した構造を有しており、前記実施形態で説明した流速調整部材4は付設されていない。
図15は、本発明の第5実施形態に係る石炭・バイオマス焚きボイラプラントの概略構成図である。
本実施形態の場合、バイオマスサイロ57に貯蔵されているペレット状あるいはチップ状の木質バイオは、原炭を搬送する原炭搬入コンベア51上に供給され、原炭とともに石炭バンカ52内に投入される。
Claims (16)
- 回転する粉砕リングと、
その粉砕リング上を転動して該粉砕リングとの噛み込み部で被粉砕物を粉砕する粉砕ローラと、
前記粉砕ローラの外周部に設けられて、搬送用気体を前記粉砕ローラの外周部下方から上方に向けて吹き上げるスロートと、
前記粉砕ローラの上方に配置されて回転時の遠心力により粉砕粒子の分級を行う回転羽根と、
その回転羽根の下方に配置されたすり鉢状ホッパと、
前記粉砕リング、粉砕ローラ、スロート、回転羽根ならびにホッパを収容するハウジングを備え、
そのハウジングと前記すり鉢状ホッパの間に上方に行くに従って徐々に狭くなった縮流領域が形成されており、
前記粉砕リングと粉砕ローラによって粉砕された粉砕粒子を前記スロートから吹き上げられた搬送用気体と混合して固気二相流を形成し、
その固気二相流が上昇しながら前記縮流領域において該固気二相流中の大きな粒子を重力により落下して、前記粉砕リング上に戻し、
前記大きな粒子が取り除かれた固気二相流を前記回転羽根側に導いて、該回転羽根の遠心力により前記固気二相流中の粒子を粗粒子と微粒子に分けて、前記粗粒子を前記鉢状ホッパで回収して前記粉砕リング上に戻し、
前記微粒子を前記搬送用気体とともに回転している前記回転羽根の間を通して外部に取り出す竪型粉砕装置において、
前記ハウジングとすり鉢状ホッパの間に形成されている前記縮流領域に、前記固気二相流の上昇速度を調整するための流速調整部材を設けて、
前記流速調整部材により、石炭粉砕時にはバイオマス粉砕時よりも前記固気二相流の上昇速度を緩め、石炭とバイオマスの混合物粉砕時には石炭粉砕時の上昇速度とバイオマス粉砕時の上昇速度の間の速度に調整することを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項1に記載の竪型粉砕装置において、
前記流速調整部材の全体が略円筒状に構成されるようになっており、その流速調整部材が前記すり鉢状ホッパを取り囲むように配置されていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項1または2に記載の竪型粉砕装置において、
前記流速調整部材が前記すり鉢状ホッパの上端部に取り付けられていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項1または2に記載の竪型粉砕装置において、
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下部に周方向に沿って等間隔に配置されて、当該上部固定部材に回転可能に支持された複数本のヒンジ軸と、
各ヒンジ軸の一側端にそれぞれ固定されて、平面形状が円弧状をした複数枚の回動板を備え、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記各ヒンジ軸を回転して前記回動板の自由端を隣のヒンジ軸に当接し、前記複数枚の回動板で略円筒状体を構成し、
前記縮流領域を通過する前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記各ヒンジ軸を回転して前記回動板の自由端を隣のヒンジ軸から離して、前記回動板の自由端と隣のヒンジ軸の間に前記固気二相流が流通する通路を形成する構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項4に記載の竪型粉砕装置において、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記回動板の自由端を前記ハウジングの内面に当接する構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項4に記載の竪型粉砕装置において、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記回動板の自由端と隣のヒンジ軸の間に形成される通路が当該流速調整部材の周方向に沿って略均等に形成されることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項1または2に記載の竪型粉砕装置において、
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下方に所定の間隔をおいて配置された環状の下部固定部材と、
前記上部固定部材と下部固定部材の間にスライド可能に挟持された、平面形状が円弧状をした複数枚のスライド板を少なくとも備え、
前記スライド板の移動により前記固気二相流の上昇速度が調整できる構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項7に記載の竪型粉砕装置において、
前記上部固定部材と下部固定部材の間に、前記スライド板の他に、前記上部固定部材と下部固定部材によって固定された、平面形状が円弧状をした複数枚の固定板を備え、
その固定板と前記スライド板により前記固気二相流の上昇速度が調整できる構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項7に記載の竪型粉砕装置において、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合に、前記スライド板のスライドによって形成される通路が当該流速調整部材の周方向に沿って略均等に形成されることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項1または2に記載の竪型粉砕装置において、
前記流速調整部材が、
環状の上部固定部材と、
その上部固定部材の下部に固定された上部固定筒体と、
その上部固定筒体の下方に配置される少なくとも1つの可動筒体を備え、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記可動筒体を前記上部固定筒体の下方に配置し、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記可動筒体を前記上部固定筒体の内側に収納する構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項10に記載の竪型粉砕装置において、
前記上部固定筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられて、
前記可動筒体を前記上部固定筒体の下方に配置したときに、前記可動筒体の外フランジ部が前記上部固定筒体の内フランジ部に上に重なり合うことを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項10に記載の竪型粉砕装置において、
前記可動筒体として、前記上部固定筒体の内径より小さい内径を有する第1の可動筒体と、その第1の可動筒体の内径より小さい内径を有する第2の可動筒体を有し、
前記固気二相流の上昇速度を速める場合には、前記上部固定筒体の下方に向けて前記第1の可動筒体と第2の可動筒体を順に配置し、
前記固気二相流の上昇速度を緩める場合には、前記第1の可動筒体の内側に前記第2の可動筒体を収納して、前記上部固定筒体と前記第1の可動筒体を連ねるか、あるいは、前記第1の可動筒体の内側に前記第2の可動筒体を収納し、前記上部固定筒体の内側に前記第1の可動筒体を収納する構成になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。 - 請求項10に記載の竪型粉砕装置において、
前記上部固定筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記第1の可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられ、前記第1の可動筒体の下端開口部に内フランジ部が設けられ、前記第2の可動筒体の上端開口部に外フランジ部が設けられて、
前記上部固定筒体の下方に前記第1の可動筒体と第2の可動筒体を順に配置したときに、前記第1の可動筒体の外フランジ部が前記上部固定筒体の内フランジ部に上に重なり合い、前記第2の可動筒体の外フランジ部が前記第1の可動筒体の内フランジ部に上に重なり合うことを特徴とする竪型粉砕装置。 - 複数の竪型粉砕装置と、
前記複数の竪型粉砕装置によってそれぞれ粉砕されて生成した微粉炭およびバイオマス粉を燃焼するバーナをそれぞれ有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記複数の竪型粉砕装置のうち少なくとも2台の竪型粉砕装置が請求項1ないし13のいずれか1項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする石炭・バイオマス焚きボイラプラント。 - 石炭を単独で粉砕する第1の竪型粉砕装置と、
バイオマスを単独で粉砕する第2の竪型粉砕装置と、
前記第1の竪型粉砕装置で粉砕された微粉炭を燃焼する微粉炭専焼バーナと、前記第2の竪型粉砕装置で粉砕されたバイオマス粉を燃焼するバイオマス専焼バーナを有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記第2の竪型粉砕装置が請求項1ないし13のいずれか1項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする石炭・バイオマス焚きボイラプラント。 - 石炭とバイオマスを混合して粉砕する混砕式の竪型粉砕装置と、
その竪型粉砕装置で粉砕された微粉炭とバイオマス粉を燃焼する石炭・バイオマス混焼バーナを有する石炭・バイオマス焚きボイラ装置と
を備えた石炭・バイオマス焚きボイラプラントにおいて、
前記混砕式の竪型粉砕装置が請求項1ないし13のいずれか1項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする石炭・バイオマス焚きボイラプラント。
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