JP7341669B2 - 固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイオマス燃料を粉砕するのに好適な固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕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炭素含有固体燃料は、粉砕機（ミル）で所定粒径よりも小さい微粉状に粉砕して、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との間で噛み砕くことで粉砕し、回転テーブルの外周からダクトを介して供給される搬送ガス（搬送用ガス）である一次空気によって、粉砕されて微粉状となった燃料を分級機で粒径サイズの小さいものを選別し、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、該蒸気によりタービンを駆動することで発電が行なわれる。

炭素含有の固体燃料として石炭が用いられる場合、特許文献１及び２に示すように、給炭量に応じて一次空気供給量を調整することが行われる。

特開２０００－１３０７３９号公報 特開２０００－１４０６８０号公報

しかし、炭素含有の固体燃料として、木質系ペレットなどのバイオマス燃料は、石炭に比べて、細かく粉砕し難く、かつ、燃焼性が高く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。したがって、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からボイラに設けられた燃焼装置に供給される。

このように、石炭とバイオマス燃料とでは、燃焼装置に供給する粒子径が異なるため、固体燃料の粉砕及び分級を行うミルは、バイオマス燃料粉砕用途と石炭粉砕用途とで異なる設計（例えばハウジング形状や、回転テーブルの回転速度や分級機の回転速度など）とし、個別設計することが本来好ましい。しかしながら、設備コストや設置スペース等の観点から、同一のミルでバイオマス燃料と石炭の両方の固体燃料に対して対応することができ、その石炭とバイオマス燃料とを共用することができるミルを使用して、バイオマス燃料を使用できることが望まれている。

ミルに供給する搬送ガス（一次空気）は、粉砕された固体燃料を搬送するとともに、粉砕された固体燃料を乾燥させる役割がある。石炭は、バイオマス燃料に比べて含水率が高く、例えば高水分である亜瀝青炭（含水率が約３０ｗ％）から低水分である瀝青炭（含水率が約１０ｗ％）まで様々である。このため、石炭粉砕時は乾燥性を重視し、石炭の種類に応じて、搬送ガス（一次空気）の供給量や温度を設定、制御することが望ましい。

これに対して、バイオマス燃料は、含水率や粒子径など性状が石炭とは大きく異なる。木質系ペレット等のバイオマス燃料を粉砕して得られる粉砕されたバイオマス燃料は、石炭と比較して比重が小さく軽量であるが粒子径が大きい。そのため、粉砕されたバイオマス燃料は、石炭の微粉燃料に比べて回転式分級機のブレードを通過してミル出口から搬出されにくく、下流側に設けられたボイラの燃焼装置であるバーナへ搬送、供給されにくい特性が有る。また、バイオマス燃料の粉砕燃料は、ミル内部の隙間や気流の淀み域で堆積し易く、さらに、比重が小さく、回転式分級機の回転速度も遅く設定される為、例えば回転式分級機の内部に気流の淀みが出来、バイオマス燃料の粉砕燃料が回転式分級機内に堆積しても、遠心力によって堆積を除去、排出することが困難である。一方で木質系ペレット等のバイオマス燃料の含水率は、通常石炭よりも低く管理されていることから、バイオマス燃料の粉砕時は搬送ガス（一次空気）には乾燥性より搬送性を重視することが望ましい。

そこで、本発明者等は、バイオマス燃料を粉砕する場合には、石炭とは異なる考え方で搬送ガスの供給量や温度を制御することが有効であることを見出した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、バイオマス燃料を用いる場合であっても安定して粉砕した微粉燃料をボイラへ供給することができる固体燃料粉砕装置及びこれを備えた発電プラント並びに固体燃料粉砕方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、回転テーブルと、前記回転テーブルとの間でバイオマス燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記粉砕ローラによって粉砕されたバイオマス燃料を分級して微粉バイオマス燃料を選別する回転式分級機と、前記回転テーブル側から前記回転式分級機に向かう搬送ガスを供給する搬送ガス供給部と、前記搬送ガス供給部から供給される搬送ガス供給量を制御する制御部と、を備え、前記回転式分級機から分級後の前記微粉バイオマス燃料が供給されるボイラの最低負荷運転と最高負荷運転との間で、前記微粉バイオマス燃料の供給量が変化し、前記制御部は、前記最低負荷運転から前記最高負荷運転までの運転範囲にわたって前記搬送ガス供給量を変化させずに略一定に制御する。

粉砕されたバイオマス燃料は、石炭由来の微粉燃料である微粉炭燃料に比べて粒径が大きく比重が小さいので、回転式分級機を通過して後流のボイラへ搬送、及び供給されにくい。このため、ボイラが低負荷であっても粉砕されたバイオマス燃料の搬送に必要な搬送力を確保するために所定値以上の搬送ガス（搬送用ガス）の供給量が必要となる。一方、粉砕された後に回転式分級機で分級された微粉バイオマス燃料とするにあたり、バイオマス燃料は燃料としての製造過程で乾燥を伴うために微粉炭燃料に比べて含水率が低いので、搬送ガスによる乾燥の必要性が比較的少ない。したがって、ボイラが高負荷となっても燃料中の水分を乾燥させるために搬送ガス供給量を増加させる必要がない。そこで、ボイラの運転範囲にわたって搬送ガス供給量を略一定に制御することとした。これにより、ボイラの運転範囲にわたって粉砕されたバイオマス燃料の搬送力を維持しつつ、搬送ガス供給量を簡便に制御することができる。
ボイラの運転範囲は、運用時に用いられる運転範囲を意味し、例えば、ボイラの最低負荷運転から過負荷（例えば最高負荷）運転までの範囲を意味する。

さらに、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置では、前記制御部は、前記ボイラの負荷の増減量に対する前記搬送ガス供給量の増減量の割合が±１０％以下となるように、前記搬送ガス供給量を略一定に制御する。

ボイラの負荷の増減変化に際して、増減変化の前後での搬送ガス供給量の増減変化の割合が±１０％以下となるように、搬送ガス供給量が略一定に制御される。例えば、ボイラ負荷に対応するバイオマス燃料が増減しても、搬送ガス供給量は当初供給量の１０％以内の増減範囲内に抑制される。搬送ガス供給量を略一定とすることで、ボイラの運転範囲での負荷の増減による燃料供給量の増減に対して、増減変化の前後の搬送ガス供給量の変化の割合が±１０％以下となり、搬送ガス供給量の変化が少ない状況となる。

さらに、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置では、前記制御部によって制御される前記搬送ガス供給量の目標値は、前記ボイラの燃焼装置が必要とする前記微粉バイオマス燃料の粒径によって決定される。

ボイラの燃焼装置（バーナ）には、所望の燃焼性を得るために許容できる微粉バイオマス燃料の粒径が存在する。例えば、粒径が所定値よりも大きいと、微粉バイオマス燃料をボイラ内で完全に燃焼させることができずに未燃分が発生することになる。一方で粒径を上記所定値よりも小さくしすぎてもミルの差圧や消費動力が増加して不経済である。そこで、搬送ガスの目標値をバーナが必要とする微粉バイオマス燃料の粒径によって決定することとした。具体的には、搬送ガス供給量が大きいと粒径が比較的大きな微粉バイオマス燃料燃焼装置に供給され、搬送ガス供給量が小さいと粒径が比較的小さな微粉バイオマス燃料がバーナに供給されるという特性を用いて、搬送ガス供給量を決定する。これにより、燃焼装置の燃焼性能をもとに、微粉バイオマス燃料をボイラ内で良好に燃焼させることができる搬送ガス供給量の目標値を容易に決定することができる。
また、搬送ガス供給量の目標値は、空気過剰による燃焼装置での不安定な燃焼を回避するように決定しても良い。例えば、搬送ガス供給量をＡ（ｔ／ｈ）、微粉バイオマス燃料の供給量をＦ（ｔ／ｈ）とした場合、Ａ／Ｆが２以上５以下とされた上限値を超えないように搬送ガス供給量の目標値が決定される。

さらに、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置では、前記バイオマス燃料を粉砕して前記微粉バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料粉砕モードに加えて、前記固体燃料として石炭を粉砕して微粉炭を供給する石炭粉砕モードを備え、前記制御部は、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量と、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量と、を切り換える。

石炭を粉砕して微粉炭にする石炭粉砕モードを備えている前記固体燃料粉砕装置では、石炭を粉砕して微粉炭にするときは石炭用の搬送ガス供給量を用いることとし、バイオマス燃料を粉砕して微粉バイオマス燃料にするときはバイオマス燃料用の搬送ガス供給量を用いることとした。これにより、石炭とバイオマス燃料とを切り換えて使用できる固体燃料粉砕装置を提供することができる。

さらに、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置では、前記制御部は、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガスの温度を、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガスの温度よりも低くする。

バイオマス燃料は石炭に比べて含水率が小さいので、乾燥のために搬送ガスの温度を高める必要がない。したがって、バイオマス燃料粉砕モード時には、石炭粉砕モード時よりも搬送ガスの温度を低くして運用することとした。これにより、搬送ガスを加熱するエネルギーを減らすことができると共に、ミル内におけるバイオマス燃料への着火のリスクも低減できる。

さらに、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕装置では、前記制御部は、前記ボイラの最低負荷運転時に、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量を、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量よりも多くする。

ボイラの低負荷時であってもバイオマス燃料は、ミル内で粉砕されたバイオマス燃料の搬送力を得るために所定値以上の搬送ガス供給量が必要となる。このため、ボイラの最低負荷時には、バイオマス燃料粉砕モード時に用いる搬送ガス供給量を、石炭粉砕モード時に用いる搬送ガス供給量よりも多くする。これにより比重が小さく軽量な粉砕されたバイオマス燃料が、回転式分級機の内部などの搬送ガスの気流が滞留した領域などで蓄積されて排出されないことを抑制して、後流の燃焼装置へより確実に供給される。
なお、最低負荷から定格運転までの運転範囲にわたって、または最低負荷から過負荷運転までの全運転範囲にわたって、バイオマス燃料粉砕モード時に用いる搬送ガス供給量を、石炭粉砕モード時に用いる搬送ガス供給量よりも多くしても良い。

また、本発明の一態様に係る発電プラントは、上記のいずれかに記載された固体燃料粉砕装置と、前記固体燃料粉砕装置にて粉砕された固体燃料を前記燃焼装置で燃焼して蒸気を生成する前記ボイラと、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、を備えている。

また、本発明の一態様に係る固体燃料粉砕方法は、回転テーブルと、前記回転テーブルとの間で固体燃料であるバイオマス燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記粉砕ローラによって粉砕されたバイオマス燃料を分級して微粉バイオマス燃料を選別する回転式分級機と、前記回転テーブル側から前記回転式分級機に向かう搬送ガスを供給する搬送ガス供給部と、を用いた固体燃料粉砕方法であって、前記回転式分級機から分級後の前記微粉バイオマス燃料が供給されるボイラの最低負荷運転と最高負荷運転との間で、前記微粉バイオマス燃料の供給量が変化し、前記最低負荷運転から前記最高負荷運転までの運転範囲にわたって搬送ガス供給量を変化させずに略一定に制御する。

ボイラの運転範囲にわたって搬送ガス供給量を略一定に制御することとしたので、バイオマス燃料を用いる場合であっても安定して粉砕した微粉燃料をボイラへ供給することができる。

本発明の一実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。 燃料供給量に対する一次空気供給量を示したグラフである。 一次空気供給量に対する微粉バイオマス燃料の粒径を示したグラフである。 燃料供給量に対するＡ／Ｆを示したグラフである。 石炭粉砕モードにおける燃料供給量に対する回転式分級機の回転速度を示したグラフである。 バイオマス燃料粉砕モードにおける燃料供給量に対する回転式分級機の回転速度を示したグラフである。 回転式分級機の回転速度に対する微粉バイオマス燃料の粒径を示したグラフである。

以下に、本発明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、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。

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。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。

固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕部）１０と、給炭機２０と、送風部（搬送ガス供給部）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。

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、石炭を粉砕し、またバイオマス燃料を粉砕する。
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。

ミル１０は、ハウジング１１と、回転テーブル１２と、ローラ１３（粉砕ローラ）と、駆動部１４と、回転式分級機１６と、燃料供給部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、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の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、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。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。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。

固体燃料が燃料供給部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、搬送ガス流路（以下「一次空気流路」という。）１００ａから導かれた搬送ガス（以下「一次空気」という。）によって上方へと巻き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。すなわち、回転テーブル１２の外周側の複数箇所には、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。吹出口の上方にはベーン（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、燃料供給部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。燃料供給部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、その中間部が水平方向に延在する支持軸４８によって支持されている。すなわち、支持アーム４７は、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を中心軸線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）を空けて並列に設けられている。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（例えば、石炭では７０～１００μｍ、バイオマス燃料では０．６～１．０ｍｍ）よりも大きいもの（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、所定粒径以下に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。回転式分級機１６は、制御部５０によって制御されるモータ１８によって回転駆動力が与えられる。

回転式分級機１６に到達した固体燃料の粉砕後燃料は、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２２０へ供給される。

燃料供給部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ている。燃料供給部１７の上部から投入された固体燃料は、回転テーブル１２の略中央領域に供給される。燃料供給部１７には、給炭機２０から固体燃料が供給される。

給炭機２０は、バンカ２１と、搬送部２２と、モータ２３とを備える。搬送部２２は、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部２４の下端部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の燃料供給部１７に導かれる。

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、圧力が大気圧よりも高くなっている。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部２４には内部に燃料が積層状態で保持されていて、ダウンスパウト部２４内に積層された固体燃料層により、ミル１０側の一次空気と粉砕後燃料が逆流入しないようなシール性を確保している。ミル１０へ供給する固体燃料の供給量は、制御部５０によって制御されるモータ２３によって搬送部２２のベルトコンベアのベルト速度を調整することで行われても良い。

粉砕前のバイオマス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部２４内に貯留されている場合は、石炭燃料の場合に比べて、各バイオマス燃料間に形成される隙間が大きくなる。
したがって、ダウンスパウト部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、バイオマス燃料の搬送性の悪化や粉塵発生、ダウンスパウト部２４の着火、また、ミル１０内部の圧力が低下すると、微粉燃料の搬送量が低下するなど、ミル１０の運転に種々の問題が生じる可能性がある。このため、給炭機２０から燃料供給部１７の途中にロータリバルブ（図示省略）を設けて、一次空気と微粉燃料の吹き上げによる逆流を抑制するようにしてもよい。

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、熱ガス送風機３０ａと、冷ガス送風機３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。

熱ガス送風機３０ａは、空気予熱器などの熱交換器から供給される熱せられた一次空気を送風する送風機である。熱ガス送風機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送風機３０ａが送風する一次空気の流量が決定する。

冷ガス送風機３０ｂは、常温の外気である一次空気を送風する送風機である。冷ガス送風機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送風機３０ｂが送風する一次空気の流量が決定する。

一次空気の流量は、熱ガス送風機３０ａが送風する一次空気の流量と冷ガス送風機３０ｂが送風する一次空気の流量の合計の流量となり、一次空気の温度は、熱ガス送風機３０ａが送風する一次空気と冷ガス送風機３０ｂが送風する一次空気の混合比率で決まり、制御部５０によって制御される。
また、熱ガス送風機３０ａが送風する一次空気に、ガス再循環通風機を介して電気集塵機など環境装置を通過したボイラ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２２０の燃焼性に影響しない範囲で、多くの微粉燃料をボイラ２００に設けられたバーナ２２０に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へ供給するための一次空気を、ハウジング１１の内部に送風する送風部３０により温度調整される一次空気のハウジング１１での温度を検出して、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の上部空間の温度は、例えば約６０～８０℃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、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の回転速度を制御することができる。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燃料供給部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、供給流路１００ｂから供給される微粉燃料（本実施形態では微粉炭または微粉バイオマス燃料）を含む一次空気と、熱交換器（図示省略）から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、電気集塵機などで図示省略）で所定の処理を行うとともに、空気予熱器などの熱交換器（図示省略）で外気との熱交換が行われ、誘引通風機（図示省略）を介して煙突（図示省略）へと導かれて大気へと放出される。熱交換器において燃焼ガスとの熱交換により加熱された外気は、前述した熱ガス送風機３０ａに送られる。
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）へと送られて発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われる。

［一次空気供給量の制御］
次に、送風部３０からミル１０内に供給される一次空気供給量（搬送ガス供給量）Ａの制御について説明する。一次空気供給量Ａの制御は、図２に基づいて制御部５０によって行われる。制御部５０は、ミル１０の運用時に、ミル１０に供給する固体燃料として主として石炭を粉砕して微粉炭をバーナ２２０へ供給する石炭粉砕モードと、主としてバイオマス燃料を粉砕して微粉バイオマス燃料をバーナ２２０供給するバイオマス燃料粉砕モードとを切り換えて制御する。

図２には、石炭粉砕モード及びバイオマス燃料粉砕モードのそれぞれにおける一次空気供給量Ａが示されている。同図において、横軸が燃料供給量Ｆ（重量流量）を示し、縦軸が一次空気供給量Ａ（重量流量）を示している。
横軸において、１．０をボイラ２００の定格運転時として燃料供給量Ｆを規格化している。そして、一例として、ボイラ２００の最低負荷運転時の燃料供給量Ｆを０．４とし、ボイラ２００の過負荷運転時の燃料供給量Ｆを１．２５としている。したがって、ボイラ２００の運転範囲は、０．４以上１．２５以下となる。なお、ボイラ２００の最低負荷運転時と過負荷運転時の数値は、あくまでも例示であって、ボイラ２００に応じて種々設定される。
縦軸において、バイオマス燃料粉砕モード時の最低負荷運転時の一次空気供給量Ａ１を１．０として一次空気供給量Ａを規格化している。

＜石炭粉砕モード＞
石炭粉砕モードにおける一次空気供給量Ａ２は、図２において破線で示すように、例えば燃料供給量Ｆが最低負荷運転時である０．４よりも小さい領域では、０．６５で一定とされている。なお、一次空気供給量Ａ２の０．６５という値は、あくまでも例示であって、バイオマス燃料粉砕モード時の一次空気供給量Ａ１（すなわち１．０）よりも小さいことを意味する。なお、最低負荷運転時から定格運転時までの運転範囲にわたって、または最低負荷時から過負荷運転時までの全運転範囲にわたって、バイオマス燃料粉砕モード時に用いる一次空気供給量Ａ１を、石炭粉砕モード時に用いる一次空気供給量Ａ２よりも多くしても良い。

石炭粉砕モード時の一次空気供給量Ａ２は、最低負荷運転時時の燃料供給量Ｆが０．４以上になると、過負荷運転時の１．２５に至るまで増加し、例えば図２に示したように単調に増加する。これは、石炭を乾燥する乾燥性と、石炭を搬送する搬送性を考慮したものである。すなわち、石炭は含水率が木質系ペレットなどのバイオマス燃料に比べて高いため燃料供給量Ｆが増加すると気化熱を増大させて乾燥性を得るために一次空気量を増加する必要がある。また、燃料供給量Ｆが増加すると搬送性を得るために一次空気量を増大する必要がある。

石炭粉砕モード時における、例えば一次空気流路１００ａ出口付近の一次空気の温度は、制御部５０によって熱ガスダンパ３０ｃ及び冷ガスダンパ３０ｄ（図１参照）を制御することで、１５０℃以上３５０℃以下に調整される。

＜バイオマス燃料粉砕モード＞
バイオマス燃料粉砕モードにおける一次空気供給量Ａ１は、図２において実線で示すように、ボイラ２００の運転範囲の全体にわたって、すなわち最低負荷運転である０．４から過負荷運転である１．２５までにわたって、１．０で略一定とされている。その理由は以下のとおりである。
粉砕されたバイオマス燃料は、石炭由来の微粉燃料である微粉炭燃料に比べて粒径が大きく回転式分級機１６のブレード１６ａ間を通過しにくいために、回転式分級機１６を通過して出口１９から排出されてバーナ２２０へと搬送されにくい。また、バイオマス燃料の粉砕燃料は、ミル１０内部の隙間や気流の淀み域で堆積し易く、さらに、比重が小さく、回転式分級機１６の回転速度も遅く設定される為、例えば回転式分級機１６内に一次空気の気流が滞留した領域が発生し、バイオマス燃料の粉砕燃料が回転式分級機１６内に堆積しても、回転式分級機１６の遠心力によって除去、排出することが困難である。このため、一次空気の気流が滞留した領域を作らないこと、すなわち一次空気の流量つまり搬送力を十分確保することが必要であり、ボイラ２００が最低負荷運転などの低負荷運転であっても粉砕されたバイオマス燃料の搬送に必要な搬送力を確保するために所定値以上の一次空気供給量Ａ１が必要となる。一方、バイオマス燃料は、微粉炭燃料に比べて含水率が低いので、一次空気による乾燥という必要性が比較的少ない。したがって、ボイラ２００が定格運転などの高負荷運転となっても燃料中の水分を乾燥させるために一次空気供給量Ａ１を増加させる必要がない。
なお、一次空気供給量Ａ１は、略一定とされていれば良く、厳密に一定とされていなくても良い。ここで、略一定とは、例えば、ボイラ２００の負荷の増加減少に対応する燃料供給量Ｆの増加減少の変化の前後に対して、一次空気供給量Ａ１の増加減少の変化量の割合が±１０％以下となる範囲内であれば良い。

バイオマス燃料粉砕モード時における一次空気の温度は、制御部５０によって熱ガスダンパ３０ｃ及び冷ガスダンパ３０ｄ（図１参照）を制御することで、石炭粉砕モード時よりも低く設定され、例えば１００℃以上１５０℃以下に調整される。上限温度は、２００℃を超えないように設定する。２００℃を超えるとバイオマス燃料の発火のおそれがあるからである。なお、例えば木質系ペレットのバイオマス燃料の含水率は、製造の際に発酵防止などのために乾燥が行われ、約１５ｗ％以下とされる。

バイオマス燃料粉砕モード時の一次空気供給量Ａ１は、図３に示すように、試運転時の静特性試験で決定される。具体的には、ボイラ２００のバーナ２２０が必要とする微粉バイオマス燃料の粒径によって決定される。微粉バイオマス燃料の目標粒径ｄ１は、例えば、以下の条件を考慮して決定される。バーナ２２０の燃焼性から微粉バイオマス燃料の粒径が大きくなると、バーナ２２０にて燃え切らずに未燃分が増加する場合がある。一方、微粉バイオマス燃料の燃焼性を向上させるために微粉バイオマス燃料の粒径を小さくするためには、例えばローラ１３と回転テーブル１２との間でのバイオマス燃料への押圧力を増加させるなどが必要になり、粉砕に必要な回転テーブル１２の回転動力が増加して効率が低下する。このため、微粉バイオマス燃料の目標粒径ｄ１は、例えば０．６ｍｍから１ｍｍ程度に設定される。

図３において、横軸は一次空気供給量Ａ１を示し、縦軸はミル１０からバーナ２２０に向けて搬送される微粉バイオマス燃料の粒径を示す。
図３に示すように、目標粒径ｄ１は、バーナ２２０の燃焼性と粉砕に必要な回転テーブル１２の回転動力などから決定される。また、搬送される微粉バイオマス燃料の粒径は、一次空気供給量Ａ１を増大させるほど搬送力が増大するので搬送される粒径が増大する。一方、一次空気供給量Ａ１を減少させるほど搬送力が減少するので搬送される粒径が減少する。したがって、一次空気供給量Ａ１を増減させることによって、目標粒径ｄ１に対応して搬送する一次空気供給量Ａ１を得ることができる。

試運転時の静特性試験では、図４に示すように、Ａ／Ｆ（一次空気供給量／燃料供給量）についても検討する。
図４には、燃料供給量Ｆに対するＡ／Ｆが示されている。同図において、実線がバイオマス燃料粉砕モードを示し、一点鎖線が石炭粉砕モードを示す。
同図に示すように、石炭粉砕モード時及びバイオマス燃料粉砕モード時のいずれにおいても、燃料供給量Ｆが増加するにつれてＡ／Ｆが減少する。ただし、図２に示したように、バイオマス燃料粉砕モード時の方が石炭粉砕モード時よりも一次空気供給量Ａが多いので、同じ燃料供給量Ｆで比較するとバイオマス燃料粉砕モード時の方が石炭粉砕モード時よりもＡ／Ｆが大きい。

Ａ／Ｆが大きくなると、バーナ２２０では空気過剰となり安定的な燃焼が維持できないおそれがある。そこで、希薄燃焼となるボイラ２００の最低負荷運転時における燃料供給量Ｆ（＝０．４）のときのＡ／Ｆが上限値を超えないように、バイオマス燃料粉砕モードの一次空気供給量Ａ１を設定する。燃料供給量Ｆ（＝０．４）のときのＡ／Ｆの上限値は、バーナ２２０の燃焼性から決定され、例えば２以上５以下とされる。また、一次空気供給量Ａ１は、過負荷運転時にバイオマス燃料の供給量が最大時であっても、ミル１０内に粉砕されたバイオマス燃料を滞留させることなくミル１０から微粉バイオマス燃料を搬出してバーナ２２０へ搬送可能な流量に設定される。例えば、図２に示したように、石炭粉砕モード時の定格運転時以下でのバイオマス燃料粉砕モードの一次空気供給量Ａ１は石炭粉砕モードの一次空気供給量Ａ２より多く設定してあり、石炭粉砕モード時の過負荷運転時ではバイオマス燃料粉砕モードの一次空気供給量Ａ１は石炭粉砕モードの一次空気供給量Ａ２と同程度に設定する。

［回転式分級機１６の回転速度の制御］
次に、回転式分級機１６の回転速度の制御について説明する。回転式分級機１６の回転速度の制御は、制御部５０によって行われる。制御部５０は、ミル１０の運用時に、石炭粉砕モードと、バイオマス燃料粉砕モードとを切り換えて制御する。

回転式分級機１６の回転速度の制御は、上述した一次空気供給量Ａの制御にて第１次的に調整を行った後に、第２次的に調整を行うものである。一次空気供給量Ａの制御を回転式分級機１６の回転速度制御よりも優先とするのは、一次空気供給量Ａの方がボイラ２００のバーナ２２０における燃焼性能に対して直接的に影響を及ぼすからである。

＜石炭粉砕モード＞
図５には、石炭粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度制御が示されている。横軸は燃料（石炭）供給量Ｆを示し、縦軸は回転式分級機１６の回転速度を示している。
横軸において、１．０をボイラ２００の定格運転時の燃料供給量Ｆとして規格化している。そして、一例として、ボイラ２００の最低負荷運転時の燃料供給量Ｆを０．４とし、ボイラ２００の過負荷運転の燃料供給量Ｆを１．２５としている。したがって、ボイラ２００の運転範囲は、０．４以上１．２５以下となる。なお、ボイラ２００の最低負荷運転時と過負荷運転時の数値は、あくまでも例示であって、ボイラ２００に応じて種々設定される。
縦軸において、後述するバイオマス燃料粉砕モードにおけるボイラ２００の最低負荷運転時の回転式分級機１６の回転速度を１．０として規格化されている。

石炭粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度は、微粉と粗粉の分級を促進してバーナ２２０の燃焼性を確保するように粒度が小さな微粉炭を供給できるように設定されている。このため石炭粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度は、バイオマス燃料粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度（１．０）よりも高く設定されている。最低負荷運転時である０．４よりも燃料供給量Ｆが小さいときは、回転式分級機１６の回転速度を５．０程度としておき、最低負荷運転時である０．４に増大するにつれて８．０まで回転速度を上昇させるようにしている。このように低負荷側から最低負荷に至るまで回転式分級機１６の回転速度を増加させる理由は以下の通りである。
すなわち、最低負荷運転よりも小さい負荷運転の場合には、最低負荷運転時よりも大きい負荷運転時の回転式分級機１６の回転速度（８．０）と同様の回転速度を用いて石炭を粉砕すると、回転式分級機１６を通過できるよう粉砕されたミル１０内の石炭が細かくなりすぎ、石炭に含まれる炭素が個体潤滑剤の働きをして摩擦力が低下し、回転テーブル１２に対してローラ１３がスリップをして振動を発生するなど所望の粉砕ができなくなる可能性があるからである。このために、石炭粉砕モード時には、最低負荷運転よりも小さい場合には回転式分級機１６の回転速度を下げて、本実施形態では回転速度を５．０程度とすることとしている。

燃料供給量Ｆが０．４から定格運転である１．０を超えた１．１程度までは、回転式分級機１６の回転速度は８．０で略一定とされる。
また、図２で示した通り、燃料供給量Ｆが増大すると一次空気供給量Ａ２が増加させることで粉砕された石炭の搬送性が高くなるため、バーナ２２０へ供給する微粉炭燃料が所定粒径となる（分級できる）ように、燃料供給量Ｆが０．４から定格運転である１．０を超えた１．１までは、一次空気供給量Ａ２の増加に応じて、回転式分級機１６の回転速度を少しずつ増加させて、バーナ２２０へ供給する微粉炭燃料中の粗粉の増加を抑制するようにしてもよい。
燃料供給量Ｆの上限を、定格運転を超えた１．１としているが、定格運転である１．０でも良く、運用に応じて適宜設定される。

回転式分級機１６の回転速度は、試運転時の静特性試験にて、ミル１０出口からバーナ２２０へ供給する微粉炭の粒径と微粉炭流量から、ボイラ２００のバーナ２２０で安定した燃焼性が得られる適正な回転速度を選定することによって決定される。回転式分級機１６の回転速度は、例えば、９０ｒｐｍ以上１８０ｒｐｍ以下とされる。なお、燃料供給量Ｆの増加に応じて回転式分級機１６の回転速度を漸次増加する制御としても良い。

燃料供給量Ｆが定格運転を超えた１．１から１．２５までの過負荷運転時には、破線に示すような一定回転速度ではなく、実線で示すように回転式分級機１６の回転速度は燃料供給量Ｆの増大に応じて減少させるようにする。これは、燃料供給量Ｆが増加するとミル１０の回転テーブル１２の回転動力が増大し、ミル１０の動力仕様制限を超えないようにするためである。すなわち、燃料供給量Ｆが増加すると、回転式分級機１６で分級される粗粒燃料の量が増加して、回転テーブル１２への粗粒燃料の落下量が増加する。そうすると、回転テーブル１２の動力が増大してミル１０の運用管理がされている動力制限に近づくので、回転式分級機１６の回転速度を低減させることを行う。これにより、粗粒燃料も回転式分級機１６を通過して下流側のバーナ２２０へと搬送されて、回転テーブル１２への粗粒燃料の落下量の増加を抑制する。一方では、バーナ２２０での燃焼性を維持できる粗粒燃料の許容レベルを超えるために燃焼性を低下させることになる。バーナ２２０にて粗粒燃料が増加して燃焼を行うことで、バーナ２２０での燃焼性は若干低下する場合があるが、燃料供給量Ｆが定格運転を超えた１．１から１．２５までの過負荷運転時の頻度は少なく短時間であるので、発電プラント１としてほとんど影響することなく、ミル１０の動力制限を優先して管理することができる。

＜バイオマス燃料粉砕モード＞
図６には、バイオマス燃料粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度制御が示されている。横軸と縦軸は図５と同様である。
図６に示したように、バイオマス燃料粉砕モードでは、回転式分級機１６の回転速度は、燃料供給量Ｆが最低負荷である０．４から過負荷である１．２５までにわたって、１．０で略一定とされている。これは、粉砕されたバイオマス燃料は、石炭由来の微粉炭燃料に比べて粒径が大きく回転式分級機１６のブレード１６ａ間を通過しにくい。このため、回転式分級機１６の回転速度を小さく設定している。また、比重が小さいので、気流の淀み域で堆積したものは、回転式分級機１６によって遠心力を与えても遠心力が小さく回転式分級機１６から除去、排出することができないため、回転式分級機内に留まり蓄積しやすく、ミル１０から回転式分級機１６を通過して出口１９より排出されにくい。このため、ボイラ２００の負荷運転が増大するに従いバイオマス燃料の投入量を増大させた場合に、回転式分級機１６の回転速度を増大して粗粒の分級を促進すると、回転式分級機１６からボイラ２００側へ供給される微粉バイオマス燃料の供給量が負荷に見合ったように増大することはなく、むしろミル１０内部で回転式分級機１６により叩き落された粗粒バイオマス燃料の密度が増加して、ミル１０の負荷だけが上昇する可能性がある。また、バイオマス燃料粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度は小さいために、回転式分級機１６の回転速度の制御に必要な単位は０．１ｒｐｍから１ｒｐｍレベルと細かくなり実質的な制御を行うことが困難である。そこで、ボイラ２００の負荷が増大しても略一定の回転速度で回転式分級機１６を運用しながら、ボイラ２００の負荷の増大に見合った微粉バイオマス燃料を供給することとした。
図６は、縦軸において、バイオマス燃料粉砕モードにおけるボイラ２００の最低負荷運転時の回転式分級機１６の回転速度が最も少ない回転速度として選定されるので、最低負荷運転時の回転式分級機１６の回転速度を１．０として規格化されている。

ここで、略一定とは、例えば、ボイラ２００の負荷の増加減少に対応する燃料供給量Ｆの増加減少の変化の前後に対して、回転式分級機１６の回転速度の増加減少の変化量の割合が±１０％以下となる範囲内であれば良い。回転速度の制御精度から、略一定とされた回転速度は最低負荷運転時の回転式分級機１６の回転速度から±１ｒｐｍの範囲内であってもよい。すなわち、バイオマス燃料粉砕モードにおける回転式分級機１６の回転速度は、±１ｒｐｍの範囲内で略一定とされ、中央値は例えば１０ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下とされる。また、バイオマス燃料粉砕モード時における回転式分級機１６の回転速度は、石炭粉砕モード時よりも小さくされている。これは、粉砕されたバイオマス燃料は、石炭を粉砕した場合に比べて粒子径が大きく回転式分級機１６のブレード１６ａ間を通過しにくいためである。また、粉砕された石炭に比べて粉砕されたバイオマス燃料の方が軽量であるため、粉砕されたバイオマス燃料は、回転式分級機１６のブレード１６ａの回転により生じる粉砕されたバイオマス燃料への遠心力が小さい。このため、一次空気の気流による向心力の作用が大きくなり、粉砕されたバイオマス燃料の粗粉を含む微粉がブレード１６ａの間を通過し、回転式分級機１６内に入り込みやすくなる。このとき回転式分級機１６内に一次空気の気流の淀みが有ると、粉砕されたバイオマス燃料の粗粉を含む微粉が滞留するが、粉砕されたバイオマス燃料の粗粉を含む微粉に作用する遠心力が小さいために、回転式分級機１６内に蓄積されて排出されにくく、ミル１０内部から回転式分級機１６を通過して出口１９よりバーナ２２０へと供給されにくくなる。このために、回転式分級機１６の回転速度を小さくし、一次空気の流れを障害しないようにして、一次空気の気流の淀みを無くし、一次空気による搬送を促進させる。

バイオマス燃料粉砕モードでは、石炭粉砕モード（図５参照）と異なり、最低負荷よりも小さい負荷の場合に、回転式分級機１６の回転速度を落とすことなく略同一の回転速度を用いている。これは、バイオマス燃料の場合は、石炭のように過剰に細かく粉砕されることはなく、また石炭のようにローラ１３が回転テーブル１２に対してスリップするおそれが少ないからである。

図７には、バイオマス燃料粉砕モードにおける回転式分級機１６の一定とされた回転速度を決定する考え方が示されている。同図において、横軸は回転式分級機１６の回転速度を示し、縦軸は回転式分級機１６を通過して搬送される微粉燃料の粒径を示す。

回転式分級機１６の回転速度は、ボイラ２００のバーナ２２０が必要とする微粉バイオマス燃料の目標粒径によって決定される。微粉バイオマス燃料の目標粒径はバーナ２２０の燃焼性から、微粉バイオマス燃料の粒径が大きくなると、バーナ２２０にて燃え切らずに未燃分が増加し、小さくなるとミル１０の差圧や消費動力が増大するので、これを考慮して決定される。微粉燃料の目標粒径（１．０）が決まると、この目標粒径を満たすように回転式分級機１６の回転速度が調整される。具体的には、図７に示すように、回転式分級機１６の回転速度を増加させると一次空気とともに後工程へと搬送される微粉バイオマス燃料の粒径は小さくなり、回転式分級機１６の回転速度を減少させると一次空気とともに後工程へと搬送される微粉バイオマス燃料の粒径は大きくなるという特性を用いて、回転式分級機１６の回転速度を適正値（１．０）に決定する。本実施形態では、例えば微粉バイオマス燃料の目標粒径は、例えば０．６ｍｍから１ｍｍ程度に設定される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
粉砕されたバイオマス燃料は、石炭由来の微粉燃料である微粉炭燃料に比べて粒径が大きく回転式分級機１６のブレード１６ａ間を通過しにくい。また、比重が小さく、軽量であるため、一旦回転式分級機１６内に入って搬送ガスの気流が滞留した領域では、粉砕されたバイオマス燃料への遠心力が小さいために、蓄積されて排出されにくい。従い、回転式分級機１６を通過して後流のバーナ２２０へ搬送して供給されにくい。このため、ボイラ２００が低負荷であっても粉砕されたバイオマス燃料が所望の搬送力を確保するために所定値以上の一次空気供給量Ａ１が必要となる。一方、粉砕された後に回転式分級機１６で分級された微粉バイオマス燃料とするにあたり、バイオマス燃料は、燃料としての製造過程で乾燥を伴うために微粉炭燃料に比べて含水率が低いので、一次空気による乾燥の必要性が比較的少ない。したがって、ボイラ２００が高負荷となっても燃料中の水分を乾燥させるために一次空気供給量Ａ１を増加させる必要がない。そこで、ボイラ２００の運転範囲にわたって一次空気供給量Ａ１を略一定に制御することとした。これにより、ボイラ２００の運転範囲にわたって粉砕されたバイオマス燃料の搬送力を維持しつつ、一次空気供給量Ａ１を簡便に制御することができる。

ボイラ２００のバーナ２２０には、所望の燃焼性を得るために許容できる微粉バイオマス燃料の粒径が存在する。例えば、粒径が所定値よりも大きいと、微粉バイオマス燃料をボイラ２００内で完全に燃焼させることができずに未燃分が発生することになる。そこで、一次空気供給量Ａ１の目標値を、図３に示したように、バーナ２２０が必要とする微粉バイオマス燃料の粒径によって決定することとした。これにより、バーナ２２０の燃焼性能をもとに、微粉バイオマス燃料をボイラ２００内で良好に燃焼させることができる一次空気供給量Ａ１の目標値を容易に決定することができる。

石炭を粉砕して微粉炭にするときは石炭用の一次空気供給量Ａ２を用いることとし、バイオマス燃料を粉砕して微粉バイオマス燃料にするときはバイオマス燃料用の一次空気供給量Ａ１を用いることとした。これにより、石炭とバイオマス燃料とを切り換えて使用できる固体燃料粉砕装置１００を提供することができる。

バイオマス燃料は石炭に比べて含水率が小さいので、乾燥のために一次空気の温度を高める必要がない。したがって、バイオマス燃料粉砕モード時には、石炭粉砕モード時よりも一次空気温度を低くして運用することとした。これにより、一次空気を加熱するエネルギーを減らすことができると共に、ミル１０内におけるバイオマス燃料への着火のリスクを低減することができる。

ボイラ２００の低負荷時であってもバイオマス燃料は、ミル１０内で粉砕されたバイオマス燃料の搬送力を得るために所定値以上の一次空気供給量Ａ１が必要となる。このため、ボイラ２００の最低負荷時には、バイオマス燃料粉砕モード時に用いる一次空気供給量Ａ１を、石炭粉砕モード時に用いる一次空気供給量Ａ２よりも多くすることとした。これにより比重が小さく軽量な粉砕されたバイオマス燃料が、回転式分級機１６の内部などの一次空気の気流が滞留した領域などで蓄積されて排出されないことを抑制して、後流のバーナ２２０へより確実に供給される。

１ 発電プラント
１０ ミル
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
１６ａ ブレード
１７ 燃料供給部
１８ モータ
１９ 出口
２０ 給炭機
２１ バンカ
２２ 搬送部
２３ モータ
２４ ダウンスパウト部
３０ 送風部（搬送ガス供給部）
３０ａ 熱ガス送風機
３０ｂ 冷ガス送風機
３０ｃ 熱ガスダンパ
３０ｄ 冷ガスダンパ
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
１００ 固体燃料粉砕装置
１００ａ 一次空気流路
１００ｂ 供給流路
２００ ボイラ
２１０ 火炉
２２０ バーナ（燃焼装置）
Ａ 一次空気供給量
Ａ１ （バイオマス燃料粉砕モード時の）一次空気供給量
Ａ２ （石炭粉砕モード時の）一次空気供給量
ｄ１ （バイオマス燃料の）目標最大粒径
Ｆ 燃料供給量

Claims (8)

1. 回転テーブルと、
   前記回転テーブルとの間でバイオマス燃料を粉砕する粉砕ローラと、
   前記粉砕ローラによって粉砕されたバイオマス燃料を分級して微粉バイオマス燃料を選別する回転式分級機と、
   前記回転テーブル側から前記回転式分級機に向かう搬送ガスを供給する搬送ガス供給部と、
   前記搬送ガス供給部から供給される搬送ガス供給量を制御する制御部と、
   を備え、
   前記回転式分級機から分級後の前記微粉バイオマス燃料が供給されるボイラの最低負荷運転と最高負荷運転との間で、前記微粉バイオマス燃料の供給量が変化し、
   前記制御部は、前記最低負荷運転から前記最高負荷運転までの運転範囲にわたって前記搬送ガス供給量を変化させずに略一定に制御する固体燃料粉砕装置。
2. 前記制御部は、前記ボイラの負荷の増減量に対する前記搬送ガス供給量の増減量の割合が±１０％以下となるように、前記搬送ガス供給量を略一定に制御する請求項１に記載の固体燃料粉砕装置。
3. 前記制御部によって制御される前記搬送ガス供給量の目標値は、前記ボイラの燃焼装置が必要とする前記微粉バイオマス燃料の粒径によって決定される請求項１又は２に記載の固体燃料粉砕装置。
4. 前記バイオマス燃料を粉砕して前記微粉バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料粉砕モードに加えて、石炭を粉砕して微粉炭を供給する石炭粉砕モードを備え、
   前記制御部は、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量と、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量と、を切り換える請求項１から３のいずれかに記載の固体燃料粉砕装置。
5. 前記制御部は、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガスの温度を、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガスの温度よりも低くする請求項４に記載の固体燃料粉砕装置。
6. 前記制御部は、前記ボイラの最低負荷運転時に、前記バイオマス燃料粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量を、前記石炭粉砕モード時に用いる前記搬送ガス供給量よりも多くする請求項４又は５に記載の固体燃料粉砕装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載された固体燃料粉砕装置と、
   前記固体燃料粉砕装置にて粉砕された固体燃料を燃焼装置で燃焼して蒸気を生成する前記ボイラと、
   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、
   を備えている発電プラント。
8. 回転テーブルと、
   前記回転テーブルとの間で固体燃料であるバイオマス燃料を粉砕する粉砕ローラと、
   前記粉砕ローラによって粉砕されたバイオマス燃料を分級して微粉バイオマス燃料を選別する回転式分級機と、
   前記回転テーブル側から前記回転式分級機に向かう搬送ガスを供給する搬送ガス供給部と、
   を用いた固体燃料粉砕方法であって、
   前記回転式分級機から分級後の前記微粉バイオマス燃料が供給されるボイラの最低負荷運転と最高負荷運転との間で、前記微粉バイオマス燃料の供給量が変化し、
   前記最低負荷運転から前記最高負荷運転までの運転範囲にわたって搬送ガス供給量を変化させずに略一定に制御する固体燃料粉砕方法。

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