(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を粉砕し、石炭粉体を得る石炭粉砕装置と、
バイオマスに対する前記石炭の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭との質量の和に対して前記石炭の質量が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得るバイオマス・石炭粉砕装置と、
前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体と、前記バイオマス・石炭粉砕装置で得られた前記バイオマス・石炭混合粉体とが供給されるボイラ火炉と、
前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部が、前記バイオマス・石炭粉砕装置に送給される燃焼排ガス分岐管とを有することを特徴とするバイオマス・石炭混焼システム。
【請求項２】
石炭を粉砕し、石炭粉体を得る石炭粉砕装置と、
バイオマスに対する前記石炭粉体の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭粉体との質量の和に対して前記石炭粉体の質量が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体の一部とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得るバイオマス・石炭粉砕装置と、
前記バイオマス・石炭粉砕装置で得られた前記バイオマス・石炭混合粉体と、前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体とが供給されるボイラ火炉と、
前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部が、前記バイオマス・石炭粉砕装置に送給される燃焼排ガス分岐管とを有することを特徴とするバイオマス・石炭混焼システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記バイオマス・石炭粉砕装置から送給される前記バイオマス・石炭混合粉体を貯留するバイオマス・石炭混合粉体貯留装置を有し、
前記バイオマス・石炭混合粉体貯留装置から排出される前記バイオマス・石炭混合粉体の質量に対する前記バイオマス・石炭混合粉体を前記ボイラ火炉に搬送する搬送用空気の質量の比（Ａ／Ｆ）が、０．５以下であるバイオマス・石炭混焼システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
前記石炭粉体に、更に石炭灰を混合するバイオマス・石炭混焼システム。
【請求項５】
石炭を粉砕し、石炭粉体を得ると共に、バイオマスに対する前記石炭の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭との質量の和に対して前記石炭が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得て、
得られた前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とをボイラ火炉に供給し、
前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部を、前記バイオマスと前記石炭との混合物に供給し、前記バイオマスおよび石炭の粉砕に用いることを特徴とするバイオマス・石炭混焼方法。
【請求項６】
石炭を粉砕し、石炭粉体を得ると共に、バイオマスに対する前記石炭粉体の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭粉体との質量の和に対して前記石炭粉体が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭粉体とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得て、
得られた前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とをボイラ火炉に供給し、
前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部を、前記バイオマスと前記石炭粉体との混合物に供給し、前記バイオマスおよび石炭粉体の粉砕に用いることを特徴とするバイオマス・石炭混焼方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記バイオマス・石炭混合粉体を前記ボイラ火炉に搬送用空気を用いて搬送する際、
前記バイオマス・石炭混合粉体の質量に対する前記搬送用空気の質量の比（Ａ／Ｆ）を、０．５以下とするバイオマス・石炭混焼方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れか１つにおいて、
前記石炭粉体に、更に石炭灰を混合するバイオマス・石炭混焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木屑などのバイオマスを粉砕したバイオマス粉体を燃料とする混焼ボイラを備えたバイオマス・石炭混焼システムおよびバイオマス・石炭混焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の観点からＣＯ2排出の削減が推進されている。特に、発電用ボイラなどの燃焼設備においては、燃料として石炭や重油などの化石燃料が用いられることが多いが、この化石燃料は、ＣＯ2排出の問題から地球温暖化の原因となり、地球環境保全の見地からその使用が規制されつつある。また化石燃料の枯渇化の観点からもこれに代替するエネルギ資源の開発、実用化が求められている。そこで、化石燃料の代替として、バイオマスを用いた燃料の利用促進が図られている。バイオマスとは、光合成に起因する有機物であって、木質類、草木類、農作物類、厨芥類などのバイオマスがある。このバイオマスを燃料化処理することにより、バイオマスをエネルギ源又は工業原料として有効に利用することができる。
【０００３】
再生可能エネルギであるバイオマスの高効率利用の観点から、バイオマスを燃料として用いることが行われている。燃料として用いる方法の一つに、バイオマス固形物を粉砕して微粉化し、微粉炭焚きボイラに供給して燃料として用いるものがある。これは、石炭とバイオマスとをそれぞれを単独で粉砕する単独粉砕方式と、石炭とバイオマスとを混合してから粉砕する混合粉砕方式とが知られている。
【０００４】
従来のバイオマスを石炭焚きボイラ用の粒径に粉砕し、燃料として用いる石炭・バイオマス混焼システムの一例として、バイオマスの単独粉砕を行う第１の粉砕機と、石炭の単独粉砕若しくは石炭とバイオマスの混合粉砕を行う第２の粉砕機とを設け、バイオマス性状の変動にかかわらず安定した運転を行うようにしつつ、粉砕機動力を抑えて微粉化を可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
単独粉砕方式と混合粉砕方式との何れの方式においても、木質バイオマスなどバイオマス固形物を粉砕してバーナで燃焼させる場合、自然発火の可能性が高いことから、常温空気若しくはＯ2濃度が低い排ガスを使用する必要があった。また、バイオマス固形物の粉砕動力が高いことから、通常、微粉炭では平均数十μｍ程度に粉砕されるのに対し、バイオマスの場合、バイオマスを０．５ｍｍから２ｍｍ程度に粉砕するのが限界であった。そのため、バイオマスをバーナで燃焼させる際、バイオマスの着火性は不良となり、通常、近傍の微粉炭による火炎などによりボイラ内でバイオマスを安定して着火させ、燃焼させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８２６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の石炭・バイオマス混焼システムでは、石炭、バイオマスが水分を含んでいる場合、ボイラに搬送される石炭、バイオマスを十分乾燥させることができないため、ボイラで安定して着火させ、燃焼させることが困難である、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイオマスをボイラで安定して着火させ、燃焼させることが可能なバイオマス・石炭混焼システムおよびバイオマス・石炭混焼方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、石炭を粉砕し、石炭粉体を得る石炭粉砕装置と、バイオマスに対する前記石炭の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭との質量の和に対して前記石炭の質量が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得るバイオマス・石炭粉砕装置と、前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体と、前記バイオマス・石炭粉砕装置で得られた前記バイオマス・石炭混合粉体とが供給されるボイラ火炉と、前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部が、前記バイオマス・石炭粉砕装置に送給される燃焼排ガス分岐管とを有することを特徴とするバイオマス・石炭混焼システムである。
【００１０】
第２の発明は、石炭を粉砕し、石炭粉体を得る石炭粉砕装置と、バイオマスに対する石炭粉体の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭粉体との質量の和に対して前記石炭粉体の質量が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体の一部とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得るバイオマス・石炭粉砕装置と、前記バイオマス・石炭粉砕装置で得られた前記バイオマス・石炭混合粉体と、前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉体とが供給されるボイラ火炉と、前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部が、前記バイオマス・石炭粉砕装置に送給される燃焼排ガス分岐管とを有することを特徴とするバイオマス・石炭混焼システムである。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記バイオマス・石炭粉砕装置から送給される前記バイオマス・石炭混合粉体を貯留するバイオマス・石炭混合粉体貯留装置を有し、前記バイオマス・石炭混合粉体貯留装置から排出される前記バイオマス・石炭混合粉体の質量に対する前記バイオマス・石炭混合粉体を前記ボイラ火炉に搬送する搬送用空気の質量の比（Ａ／Ｆ）が、０．５以下であるバイオマス・石炭混焼システムである。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記石炭粉体に、更に石炭灰を混合するバイオマス・石炭混焼システムである。
【００１３】
第５の発明は、石炭を粉砕し、石炭粉体を得ると共に、バイオマスに対する前記石炭の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭との質量の和に対して前記石炭が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得て、得られた前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とをボイラ火炉に供給し、前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部を、前記バイオマスと前記石炭との混合物に供給し、前記バイオマスおよび石炭の粉砕に用いることを特徴とするバイオマス・石炭混焼方法である。
【００１４】
第６の発明は、前記石炭を粉砕し、石炭粉体を得ると共に、バイオマスに対する前記石炭粉体の混合割合が、前記バイオマスと前記石炭粉体との質量の和に対して前記石炭粉体が２０質量％以下となるように前記バイオマスと前記石炭粉体とを混合して粉砕し、バイオマス・石炭混合粉体を得て、得られた前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とをボイラ火炉に供給し、前記ボイラ火炉内で前記石炭粉体と前記バイオマス・石炭混合粉体とを混合して燃焼させることで発生する燃焼排ガスの少なくとも一部を、前記バイオマスと前記石炭粉体との混合物に供給し、前記バイオマスおよび石炭粉体の粉砕に用いることを特徴とするバイオマス・石炭混焼方法である。
【００１５】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記バイオマス・石炭混合粉体を前記ボイラ火炉に搬送用空気を用いて搬送する際、前記バイオマス・石炭混合粉体の質量に対する前記搬送用空気の質量の比（Ａ／Ｆ）を、０．５以下とするバイオマス・石炭混焼方法である。
【００１６】
第８の発明は、第５乃至第７の何れか１つの発明において、前記石炭粉体に、更に石炭灰を混合するバイオマス・石炭混焼方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、バイオマスをボイラで安定して着火させ、燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明による実施例１に係るバイオマス・石炭混焼システムの構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、本発明による実施例２に係るバイオマス・石炭混焼システムの構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均などの範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００２０】
本発明による実施例１に係るバイオマス・石炭混焼システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明による実施例１に係るバイオマス・石炭混焼システムの構成を簡略に示す図である。図１に示すように、バイオマス・石炭混焼システム１０Ａは、石炭貯蔵設備１１と、バイオマス貯蔵設備１２と、石炭粉砕装置１３と、バイオマス・石炭粉砕装置１４と、ボイラ火炉１５と、を備える。
【００２１】
バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、化石資源を除いたものである。バイオマスとしては、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）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
石炭貯蔵設備１１は、必要に応じて所定粒径以下まで一次破砕（粗破砕）された石炭１６を貯蔵する。石炭貯蔵設備１１において粗破砕された石炭１６は、石炭粉砕装置１３に送給される。
【００２３】
石炭粉砕装置１３は、石炭１６を受け入れるホッパ２１ａと、石炭貯蔵設備１１から供給された石炭１６を粉砕する粉砕機２２ａと、を備える。粉砕機２２ａは、一台又は複数台設けられる。石炭貯蔵設備１１から供給された石炭１６は、ホッパ２１ａに供給される。ホッパ２１ａに供給された石炭１６は、ホッパ２１ａから原料供給管２３ａを介して粉砕機２２ａに供給される。
【００２４】
粉砕機２２ａは、ホッパ２１ａから供給された石炭１６を粉砕するものであって、例えば、数μｍから数百μｍ程度の所望の粒径に粉砕し、石炭粉体（微粉炭）とするものである。粉砕機２２ａは、ハウジング２４と、粉砕テーブル２５と、堰部２６と、粉砕ローラ２７と、を備える。
【００２５】
ハウジング２４は、円筒型に形成されており、鉛直軸方向上方で原料供給管２３ａと連結している。ハウジング２４内には、石炭１６がホッパ２１ａから原料供給管２３ａを通過して鉛直軸方向上方から供給される。
【００２６】
粉砕テーブル２５は、略円形台状に形成され、円筒型をしたハウジング２４の下部に設けられている。粉砕テーブル２５は、原料供給管２３ａを通過してハウジング２４内に供給された石炭１６を載置するものである。粉砕テーブル２５には、石炭１６が載置される。粉砕テーブル２５には、粉砕テーブル２５の下側から延設される駆動軸（図示せず）にモータ（図示せず）が接続され、モータによって粉砕テーブル２５が回転駆動されるように構成されている。前記モータには減速機が接続され、減速機により、粉砕テーブル２５は低速で回転するようにする。また、堰部２６は、粉砕テーブル２５の外周縁部に設けられ、被粉砕物が粉砕テーブル２５上で所定の厚さの堆積層を形成できるようにしている。
【００２７】
粉砕ローラ２７は、粉砕テーブル２５の外周部の上方に円周方向に等間隔で位置する部位に設けられている。粉砕ローラ２７は、粉砕テーブル２５の回転と連動して回転しながら、粉砕テーブル２５の石炭１６を押圧力により粉砕する。粉砕ローラ２７は、ローラアームの端部を中心に回動可能に支持されている。粉砕ローラ２７には粉砕荷重を変化させる可変油圧源又はスプリング等が接続されている。また、可変油圧源又はスプリング等は、制御装置（不図示）と接続されている。制御装置により可変油圧源又はスプリング等の荷重を調整することで、粉砕ローラ２７の粉砕荷重を無段階若しくは段階的に減増させ、粉砕動力が定格範囲内、好ましくは略一定になるように石炭１６を押付ける押圧力を制御している。
【００２８】
原料供給管２３ａは、ハウジング２４の頂部２４ａに鉛直軸方向に貫挿され、石炭１６を粉砕テーブル２５上に落下させるように設置されている。石炭１６はホッパ２１ａから原料供給管２３ａを介して粉砕テーブル２５の中央部に供給される。粉砕テーブル２５の中央部に供給された石炭１６は、粉砕テーブル２５上において遠心力によって外周方向に移動して、粉砕ローラ２７にかみこまれ、粉砕される。石炭１６が粉砕されることにより、微粉炭が生成される。なお、原料供給管２３ａには、石炭１６の供給量を検出する供給量検出器２８ａが設けられ、石炭１６の供給量が調整されている。
【００２９】
粉砕機２２ａにはハウジング２４の下部から搬送ガス３１が供給され、搬送ガス３１は粉砕機２２ａ内に生成された微粉炭の乾燥に用いられている。所望の粒径に粉砕された微粉炭は、搬送ガス３１によりハウジング２４外に搬送される。搬送ガス３１には、１次空気３１ａと１次空気３１ｂとの何れか一方又は両方を含んでなるものである。１次空気３１ａは、外気３２を通風器３３により吸引し、１次空気送風機３４により搬送され、ボイラ火炉１５から排出される燃焼排ガス３５と空気加熱器（ＡＨ）３６で熱交換されたものである。１次空気３１ｂは、空気加熱器３６で熱交換されていない外気３２である。バンパ３７ａ、３７ｂは、１次空気３１ａ、３１ｂの流量を調整する送風手段である。バンパ３７ａ、３７ｂは、ハウジング２４内に粉砕テーブル２５の下方側から上方側に向けて搬送ガス１８の上昇流を形成し、微粉炭を気流搬送する。
【００３０】
粉砕テーブル２５の外周縁とハウジング２４の内周面との間には隙間が設けられており、ハウジング２４の下部から供給された１次空気３１ａ、３１ｂは、この隙間を介して粉砕テーブル２５の上方側に吹き抜けるようになっている。なお、隙間に偏流ベーン（図示せず）などを設けるようにしてもよい。偏流ベーンは、一次空気の吹き出し方向を調整するものであり、１次空気３１ａ、３１ｂの吹き出し方向を調整するようにしてもよい。また、偏流ベーンの角度を任意に制御可能としてもよい。
【００３１】
１次空気３１ａ、３１ｂによりハウジング２４の上部に搬送された微粉炭のうち粗い微粉炭は重力で粉砕テーブル２５上に落下し、再度粉砕される。また、ハウジング２４の上部には、分級機３８が設けられ、ハウジング２４の上部に搬送された微粉炭は、分級機３８により再度分級される。分級機３８は、固定式分級機あるいは回転式分級機が用いられる。所定の粒径より小さい微粉炭は吹き上げ気流によって搬出され、排出配管３９ａを通って燃料供給ノズル４０ａからボイラ火炉１５内に搬送される。排出配管３９ａは、ハウジング２４の頂部２４ａの円周方向に複数設けられている。また、分級機３８を貫通しなかった所定粒径より大きい微粉炭は、粉砕テーブル２５上に落下して再度粉砕され、所定の粒径より小さい微粉炭となった後、ボイラ火炉１５内に搬送される。このように、石炭粉砕装置１３において得られた微粉炭は、ボイラ火炉１５に搬送される。
【００３２】
本実施例では、粉砕機２２ａとして、竪型粉砕機を用いた場合について説明しているが、本実施例は、特にこれに限定されるものではなく、例えば、チューブミル、ボールミル、ローラミルなど圧砕する形式のものなど石炭１６を粉砕することができるものであれば用いることができる。
【００３３】
本実施例では、粉砕機２２ａには石炭１６のみが供給され、石炭１６を粉砕するようしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕機２２ａには、石炭１６の他に、更にクリンカ灰、シンダアッシュ、フライアッシュなどの石炭灰を供給し、微粉炭に、更に石炭灰を混合するようにしてもよい。これにより、微粉炭および石炭灰は、粉砕機２２ａからボイラ火炉１５に搬送される。また、石炭灰は、排出配管３９ａに供給し、ボイラ火炉１５に搬送される微粉炭と混合するようにしてもよい。
【００３４】
バイオマス貯蔵設備１２は、必要に応じて所定粒径以下まで一次破砕（粗破砕）、乾燥されたバイオマス固形物であるバイオマス４１を貯蔵する。バイオマス貯蔵設備１２に貯蔵されたバイオマス４１は、バイオマス・石炭粉砕装置１４に送給される。また、石炭貯蔵設備１１に貯蔵された石炭１６の一部が、バイオマス・石炭粉砕装置１４に送給される。
【００３５】
バイオマス・石炭粉砕装置１４は、バイオマス４１および石炭１６が供給されるホッパ２１ｂと、バイオマス貯蔵設備１２から供給されたバイオマス４１を粉砕する粉砕機２２ｂと、を備える。粉砕機２２ｂは、粉砕機２２ａと同様の構成を有し、バイオマス４１と石炭１６とを混合粉砕する粉砕機である。粉砕機２２ｂは一台又は複数台設けられる。
【００３６】
ホッパ２１ｂには、バイオマス４１に対する石炭１６の混合割合が、バイオマス４１と石炭１６との質量の和に対して石炭１６の質量が２０質量％以下となるように、石炭１６とバイオマス４１とが供給される。バイオマス４１に対する石炭１６の混合割合は、バイオマス４１と石炭１６との質量の和に対して石炭１６の質量を、１６質量％以下とするのが好ましく、１０質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００３７】
バイオマス４１と石炭１６とを同時に混合粉砕する際、石炭１６は粉砕され易く、バイオマス４１よりさらに細かく微粉炭に粉砕される。また、バイオマス４１は繊維質で柔らかく、石炭１６に比べて難粉砕性燃料である。しかし、石炭１６がバイオマス４１を粉砕する際の助剤として機能し、石炭１６がバイオマス４１の切断効率を向上させるため、バイオマス４１が粉砕されて得られるバイオマス粉体の生成効率を向上させることができる。そこで、バイオマス４１に対する石炭１６の混合割合を、上記範囲内とすることで、バイオマス４１と石炭１６とを同時に混合粉砕する際、石炭１６はさらに細かい微粉炭に粉砕されると共に、バイオマス粉体の生成効率を向上させることができる。このため、燃料供給ノズル４０ｂからボイラ火炉１５内に石炭・バイオマス混合粉体４２が噴出された際、微粉炭はボイラ火炉１５内の輻射を受け易くなり、石炭・バイオマス混合粉体４２内の微粉炭、バイオマス粉体を容易に着火させることができ、火炎を安定させることができる。また、バイオマス粉体の昇温とバイオマス粉体に含まれる揮発分の放出とを促進することができるため、バイオマス粉体自体の燃焼も促進することができる。さらに、ホッパ２１ｂにおける粉砕ローラ２７によるバイオマス４１および石炭１６を粉砕するために要する粉砕動力を低減することができる。
【００３８】
ホッパ２１ｂに供給されたバイオマス４１と石炭１６との混合物は、ホッパ２１ｂから粉砕機２２ｂに供給される。粉砕機２２ｂは、粉砕機２２ａと同様の構成を備えるものである。粉砕機２２ｂにバイオマス４１と石炭１６との混合物を供給することで、粉砕機２２ｂに供給されたバイオマス４１と石炭１６との混合物は、粉砕テーブル２５と粉砕ローラ２７とにより混合粉砕される。バイオマス４１はバイオマス粉体となり、石炭１６は微粉炭となり、バイオマス粉体と微粉炭とを含んだ石炭・バイオマス混合粉体４２が得られる。また、原料供給管２３ｂには、バイオマス４１と石炭１６との混合物の供給量を検出する供給量検出器２８ｂが設けられ、バイオマス４１と石炭１６との混合物の供給量が調整されている。
【００３９】
石炭・バイオマス混合粉体４２は、粉砕機２２ｂから排出配管３９ｂを介してバイオマス・石炭混合粉体貯留装置４３に送給される。バイオマス・石炭混合粉体貯留装置４３は、粉砕機２２ｂから供給された石炭・バイオマス混合粉体４２を貯留する。バイオマス・石炭混合粉体貯留装置４３に貯留された石炭・バイオマス混合粉体４２は、搬送用空気４５を用いて排出配管３９ｃを通過して燃料供給ノズル４０ｂからボイラ火炉１５内に供給される。燃料供給ノズル４０ｂは、粉砕機２２ｂの数に応じてボイラ火炉１５内の炉本体５１の高さ方向に複数設けられている。このように、バイオマス・石炭粉砕装置１４において得られた石炭・バイオマス混合粉体４２はボイラ火炉１５に搬送される。ボイラ火炉１５内に石炭・バイオマス混合粉体４２を供給することにより、石炭・バイオマス混合粉体４２に含まれるバイオマス粉体と微粉炭とをボイラ火炉１５内で混合して燃焼させる。
【００４０】
バイオマス・石炭混合粉体４２の質量に対する搬送用空気４５の質量の比（Ａ（空気）／Ｆ（燃料））は、０．５以下であるのが好ましく、より好ましくは０．４以下であり、さらに好ましくは０．３以下である。本実施例において、Ｆ（燃料）とは、バイオマス４１と微粉炭や石炭などの石炭原料とを合わせたものである。通常、微粉炭のみを粉体燃料として用い、搬送用空気を用いてボイラに搬送する場合、微粉炭の質量に対する搬送用空気の質量の比（Ａ／Ｆ）は、２から３の範囲内である。これに対し、石炭・バイオマス混合粉体４２の質量に対する搬送用空気４５の質量の比を、０．５以下とすることで、常温の搬送用空気４５による冷却を低減できるので、高温の燃焼用として用いられる１次空気３１ｃによる昇温を容易に行うことができる。
【００４１】
石炭１６のバイオマス４１に対する混合割合を、上記範囲内とすることで、バイオマス４１を粉砕する際に、微粉炭を所定量含め、微粉炭をバイオマス４１と同時に粉砕することにより、粉砕され易い石炭１６がさらに細かく粉砕され、燃料供給ノズル４０ｂからボイラ火炉１５内に石炭・バイオマス混合粉体４２が噴出された際、ボイラ火炉１５内の輻射を受けて石炭・バイオマス混合粉体４２内のバイオマス粉体に容易に着火し、火炎を安定させることができる。また、バイオマス粉体の昇温、揮発分放出を促進し、その後の燃焼も促進することができる。さらに、ホッパ２１ｂにおける粉砕ローラ２７によるバイオマス４１と石炭１６との混合物の粉砕動力を低減することができる。
【００４２】
バイオマス・石炭混合粉体貯留装置４３内に残留する石炭・バイオマス混合粉体４２は、ボイラ火炉１５から排出される燃焼排ガス３５ａによりバグフィルタ４６に送給され、バグフィルタ４６で残留する石炭・バイオマス混合粉体４２が燃焼排ガス３５ａから分離除去される。バグフィルタ４６で分離された石炭・バイオマス混合粉体４２は、搬送用空気４５に供給し、搬送用空気４５に同伴させてボイラ火炉１５に供給する。また、バグフィルタ４６から排出される燃焼排ガス３５ａは、後述のように、ボイラ火炉１５から排出される燃焼排ガス３５ａに混合し、ボイラ火炉１５に送給される。
【００４３】
バグフィルタ４６は、燃焼排ガス３５ａから燃焼排ガス３５ａに残留する石炭・バイオマス混合粉体４２を分離するものであればよく、バグフィルタ４６として、例えば、サイクロン方式の集塵機等が挙げられるが、本実施例は、特にこれらに限定されるものではない。
【００４４】
本実施例では、粉砕機２２ｂには石炭１６およびバイオマス４１が供給され、石炭１６およびバイオマス４１を粉砕するようしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕機２２ｂには、石炭１６およびバイオマス４１の他に、更にクリンカ灰、シンダアッシュ、フライアッシュなどの石炭灰を供給し、微粉炭に、更に石炭灰を混合するようにしてもよい。これにより、微粉炭とバイオマス４１と石炭灰は、粉砕機２２ｂからボイラ火炉１５に搬送される。また、石炭灰は、排出配管３９ｂ又は排出配管３９ｃに供給し、ボイラ火炉１５に搬送される微粉炭と混合するようにしてもよい。
【００４５】
本実施例では、石炭・バイオマス混合粉体４２は、ボイラ火炉１５から排出される燃焼排ガス３５ａにより粉砕機２２ｂから搬送するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、燃焼排ガス３５ａの一部を１次空気３１ａ、３１ｂに代えて、石炭・バイオマス混合粉体４２は、燃焼排ガス３５ａと１次空気３１ａ、３１ｂとにより粉砕機２２ｂから搬送されるようにしてもよい。
【００４６】
ボイラ火炉１５は、炉本体５１と、燃焼バーナ５２ａ、５２ｂと、風箱５３と、煙道５４と、伝熱管群５５とを、備える。燃焼バーナ５２ｂは、燃料供給ノズル４０ｂの数に応じて炉本体５１の高さ方向に複数設けられている。
【００４７】
本実施形態においては、燃料供給ノズル４０ａ、４０ｂは、粉砕機２２ａ、２２ｂに対応して設けられ、各々、排出配管３９ａ、３９ｃに接続されている。燃料供給ノズル４０ａ、４０ｂは、各々、燃焼バーナ５２ａ、５２ｂ内に設けられている。粉砕機２２ａにより得られた微粉炭は、燃料供給ノズル４０ａを介して燃焼バーナ５２ａからボイラ火炉１５内に供給され、粉砕機２２ｂにより得られた石炭・バイオマス混合粉体４２は燃料供給ノズル４０ｂを介して燃焼バーナ５２ｂからボイラ火炉１５内に供給される。また、空気加熱器３６で熱交換した１次空気３１ｃは、風箱５３に供給され、各燃焼バーナ５２ａ、５２ｂからボイラ火炉１５内に供給される。
【００４８】
バイオマス・石炭粉砕装置１４において得られた石炭・バイオマス混合粉体４２及び石炭粉砕装置１３において得られた微粉炭は、各々、燃焼バーナ５２ａ、５２ｂから別々に１次空気３１ｃと共に、ボイラ火炉１５内に供給され、ボイラ火炉１５内で石炭・バイオマス混合粉体４２と微粉炭とが混合して燃焼される。ボイラ火炉１５内に供給された微粉炭及び石炭・バイオマス混合粉体４２は燃焼することにより燃焼排ガス３５を発生する。
【００４９】
炉本体５１の上部には、煙道５４が連結されている。ボイラ火炉１５内で燃焼により発生した燃焼排ガス３５は、煙道５４へ送給される。煙道４２には、伝熱管群５５が設けられている。伝熱管群５５は、燃焼排ガス３５から熱を回収するための対流伝熱部である。本実施例では、伝熱管群５５は、加熱器５６ａ、５６ｂと、蒸発器５７ａ、５７ｂと、節炭器５８ａ、５８ｂ、５８ｃと、を備える。ボイラ火炉１５内で燃焼により発生した燃焼排ガス３５は、伝熱管群５５において水と熱交換され、伝熱管群５５を加熱する。
【００５０】
煙道５４は、熱交換を行った燃焼排ガス３５が排出される排ガス配管６０と連結されている。排ガス配管６０には、脱硝装置６１、空気加熱器３６、排ガス処理設備６２が設けられている。伝熱管群５５で熱交換された燃焼排ガス３５は、脱硝装置６１へ送給される。脱硝装置６１は、還元脱硝触媒を備えて構成されている。燃焼排ガス３５は、脱硝装置６１において、燃焼排ガス３５中に含まれるＮＯｘなど有害物質が除去された後、空気加熱器３６に送給される。空気加熱器３６において、燃焼排ガス３５は外気３２と熱交換され、排ガス処理設備６２に送給される。外気３２は、粉砕機２２ｂに送給される１次空気３１ａや燃焼バーナ５２ａ、５２ｂに供給する燃焼用空気として２００℃から３００℃の範囲に昇温することが望ましい。
【００５１】
排ガス処理設備６２は、燃焼排ガス３５中に含まれる粒子状物質や硫黄分などを除去するものである。本実施例では、排ガス処理設備６２は、電気集塵機６３と、脱硫装置６４とを含んで構成されている。電気集塵機６３は、燃焼排ガス３５中に含まれる粒子状物質を除去するものである。燃焼排ガス３５は、電気集塵機６３において、燃焼排ガス３５中に含まれる粒子状物質が除去された後、送風機６５により脱硫装置６４に送給される。
【００５２】
脱硫装置６４は、燃焼排ガス３５中に含まれる硫黄分を除去するものである。硫黄分としては、例えば、硫化水素、硫化カルボニル等の硫黄化合物などが挙げられる。脱硫装置６４は、燃焼排ガス３５中に含まれている硫黄分を除去することができるものであればよく、脱硫装置としては、例えば、水と向流接触させ、燃焼排ガス３５中に含まれている硫黄分を水中に回収する吸収塔などが挙げられる。燃焼排ガス３５中に含まれる硫黄分が、脱硫装置６４において除去された後、燃焼排ガス３５は煙突６６から大気中に放出される。
【００５３】
本実施例では、排ガス処理設備６２は、電気集塵機６３、脱硫装置６４を含んで構成されているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、燃焼排ガス３５が含有する成分に応じて燃焼排ガス３５中に含まれる成分を除去する装置を適宜設けるようにする。燃焼排ガス３５がＨｇなど他の成分を含んでいる場合、排ガス処理設備６２は、Ｈｇなど他の成分を除去する装置を含んでいてもよい。
【００５４】
空気加熱器３６によって外気３２を加熱して生成した１次空気３１ａと空気加熱器３６で加熱されていない１次空気３１ｂとは、粉砕機２２ａに供給され、微粉炭の分級、乾燥に用いられる。
【００５５】
ボイラ火炉１５と脱硝装置６１との間には、燃焼排ガス還流管７１が設けられている。ボイラ火炉１５から排出される一部の燃焼排ガス３５ａは、燃焼排ガス還流管７１を介してボイラ火炉１５に供給され、石炭・バイオマス混合粉体４２の燃焼に用いられる。燃焼排ガス還流管７１には、調節弁Ｖ１１が設けられている。送給される燃焼排ガス３５ａの供給量は、調節弁Ｖ１１の開閉具合により調整される。また、バグフィルタ４６から排出される燃焼排ガス３５ａは、燃焼排ガス還流管７１に供給され、燃焼排ガス３５ａに混合し、ボイラ火炉１５に送給され、石炭・バイオマス混合粉体４２の燃焼に用いられる。
【００５６】
燃焼排ガス還流管７１には、燃焼排ガス還流管７１と粉砕機２２ｂとを連結する燃焼排ガス分岐管７２が設けられている。燃焼排ガス分岐管７２により、燃焼排ガス還流管７１中の燃焼排ガス３５ａの一部又は全部が、燃焼排ガス分岐管７２を介して粉砕機２２ｂに供給される。燃焼排ガス分岐管７２には、調節弁Ｖ１２が設けられている。送給される燃焼排ガス３５ａの供給量は、調節弁Ｖ１２の開閉具合により調整される。
【００５７】
粉砕機２２ｂに供給された燃焼排ガス３５ａは、石炭１６およびバイオマス４１の粉砕に用いられると共に、石炭・バイオマス混合粉体４２の分級、乾燥に用いられる。乾燥用および搬送用に用いる搬送用ガス中に酸素が含まれていると、石炭１６およびバイオマス４１を粉砕する際、自然発火を発生する虞がある。また、石炭１６およびバイオマス４１が水分を含んでいると、室温の空気を用いても石炭１６およびバイオマス４１の乾燥が十分行われない虞がある。これに対し、燃焼排ガス３５ａは、３００℃から３５０℃の高温であり低濃度のＯ2を含むガスである。燃焼排ガス３５ａの一部あるいは全部を用いてバイオマス４１および石炭１６の粉砕に用いると共に、石炭・バイオマス混合粉体４２の分級、乾燥に用いることにより、バイオマス４１に起因して自然発火を発生させることなくバイオマス４１を粉砕することができると共に、石炭１６およびバイオマス４１が水分を含んでいても微粉炭およびバイオマス粉体を十分乾燥させることができる。
【００５８】
このように、本実施例に係るバイオマス・石炭混焼システム１０Ａによれば、バイオマス４１に所定量の石炭１６を混合し、ボイラ火炉１５から排出される燃焼排ガス３５をバイオマス４１および石炭１６の乾燥および微粉炭およびバイオマス粉体のボイラ火炉１５への搬送に用いることで、石炭１６およびバイオマス４１の種類、性状にかかわらず、ボイラ火炉１５においてバイオマス粉体の安定した燃焼を可能としつつ、石炭１６およびバイオマス４１の粉砕に要する動力の低減を図ることができる。このため、石炭１６およびバイオマス４１を燃料として用いるボイラ火炉１５を運用する上で、本実施例に係るバイオマス・石炭混焼システム１０Ａの安定性および信頼性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００５９】
本発明による実施例２に係るバイオマス・石炭混焼システムについて、図面を参照して説明する。図２は、本発明による実施例２に係るバイオマス・石炭混焼システムの構成を簡略に示す図である。なお、実施例１に係るバイオマス粉砕装置の構成と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。図２に示すように、本実施例に係るバイオマス・石炭混焼システム１０Ｂは、実施例１に係るバイオマス・石炭混焼システム１０Ａにおいて、石炭１６に代えて粉砕機２２ａから排出される微粉炭をバイオマス４１とホッパ２１ｂで混合するようにしたものである。すなわち、本実施例に係るバイオマス・石炭混焼システム１０Ｂは、粉砕機２２ａから排出される微粉炭をホッパ２１ａに送給する微粉炭送給管７３を有するものである。
【００６０】
微粉炭は、石炭１６よりもさらに細かく粉砕された粉体であるため、バイオマス４１に微粉炭を混合してバイオマス４１を微粉炭と同時に混合粉砕する際、微粉炭の粉砕効率をさらに向上させることができると共に、バイオマス粉体の生成効率をさらに向上させることができる。
【００６１】
このため、ボイラ火炉１５内で微粉炭およびバイオマス粉体を混合燃焼する際、微粉炭はさらに粒径が小さい粉体であるため、微粉炭、バイオマス粉体をさらに容易に着火させることができ、火炎をさらに安定させることができる。また、バイオマス粉体の昇温とバイオマス粉体に含まれる揮発分の放出とが促進されるので、バイオマス粉体自体の燃焼もさらに促進することができる。さらに、ホッパ２１ｂにおいてバイオマス４１および石炭１６を粉砕するために要する粉砕動力をさらに低減することができる。
【００６２】
上記各実施例では、バイオマス４１と石炭１６とを混焼するシステムについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイオマス４１と石炭１６以外の粉体燃料とを混焼するシステムについても同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係るバイオマス・石炭混焼システムは、バイオマス原料の着火を促進し、粉砕機の動力低減を可能とし、バイオマスと石炭とを混合した混合原料を用いるバイオマス・石炭混焼システムに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１０Ａ、１０Ｂ  バイオマス・石炭混焼システム
１１  石炭貯蔵設備
１２  バイオマス貯蔵設備
１３  石炭粉砕装置
１４  バイオマス・石炭粉砕装置
１５  ボイラ火炉
１６  石炭
２１ａ、２１ｂ  ホッパ
２２ａ、２２ｂ  粉砕機
２３ａ  原料供給管
２４  ハウジング
２５  粉砕テーブル
２６  堰部
２７  粉砕ローラ
２８ａ、２８ｂ  供給量検出器
３１  搬送ガス
３１ａ〜３１ｃ  １次空気
３２  外気
３３  通風器
３４  １次空気送風機
３５、３５ａ  燃焼排ガス
３６  空気加熱器（ＡＨ）
３７ａ、３７ｂ  バンパ
３８  分級機
３９ａ、３９ｂ  排出配管
４０ａ、４０ｂ  燃料供給ノズル
４１  バイオマス
４２  石炭・バイオマス混合粉体
４３  バイオマス・石炭混合粉体貯留装置
４５  搬送用空気
４６  バグフィルタ
５１  炉本体
５２ａ、５２ｂ  燃焼バーナ
５３  風箱
５４  煙道
５５  伝熱管群
５６ａ、５６ｂ  加熱器
５７ａ、５７ｂ  蒸発器
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ  節炭器
６０  排ガス配管
６１  脱硝装置
６２  排ガス処理設備
６３  電気集塵機
６４  脱硫装置
６５  送風機
７１  燃焼排ガス還流管
７２  燃焼排ガス分岐管
７３  微粉炭送給管
Ｓ  石炭
Ｂ  バイオマス
Ｖ１１、Ｖ１２  調節弁
【図１】
0005566867.tif 000002
【図２】
0005566867.tif 000003