(57)【要約】【課題】  投入シュートへ燃料を投入するときの流動層炉からのガスの逆流を防いで安定的に燃料を供給することができる流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置を提供すること。【解決手段】  本発明の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置は、流動層型燃焼ボイラの燃焼炉に燃料を供給するための装置であって、燃料が投入される投入シュート２と、投入シュート２内に上下に順に配され該燃料を下方に投下する第１、第２及び第３のダンパ２１、２２、２３と、第１、第２及び第３のダンパ２１、２２、２３の開閉を制御する開閉制御手段と、前記第２及び前記第３のダンパ２２、２３が閉じて画設される部屋２０の圧力を調整する圧力調整手段３とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層型燃焼ボイラの燃焼炉に燃料を供給するための装置であって、
燃料が投入される投入シュートと、該投入シュート内に上下に順に配された第１、第２及び第３のダンパと、これらのダンパの開閉を制御する開閉制御手段と、前記第２及び前記第３のダンパが閉じて画設される部屋の圧力を調整する圧力調整手段とを備えている流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、前記第３のダンパが開いて前記燃料が下方に投入される前に、前記部屋の圧力を前記第３のダンパの下流の圧力と同等以上に調整するように設けられている請求項１記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段は、前記第２のダンパを閉じた状態で前記第３のダンパを開いて前記燃料を投入するように設けられている請求項１又は２記載の流動層燃焼型ボイラの燃料供給装置。
【請求項４】
前記圧力調整手段は、送気装置と、該送気装置と前記部屋とを結ぶ管路と、該管路に介装された圧力調整弁とを備え、前記部屋内に気体を供給して該部屋内の圧力を調整する請求項１〜３の何れかに記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項５】
前記部屋内の圧力変化に基づいて前記第２及び前記第３のダンパの動作異常を検知する異常検知手段を備えている請求項１〜４の何れかに記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項６】
前記第１、前記第２及び前記第３のダンパがフラップを備えたダンパであり、前記フラップは前記燃料が自重で滑り落ちる角度まで開くように設けられている請求項１〜５の何れかに記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項７】
前記第２及び前記第３のダンパの前記フラップが閉じたときに接する枠の接触部分に可撓性のシール材が配されている請求項１〜６記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【請求項８】
前記第３のダンパの下流に前記燃料を輸送する輸送手段を備えており、前記開閉制御手段が、前記輸送手段による前記燃料の輸送速度が略一定となるタイミングでさらに前記第１、前記第２及び前記第３のダンパの開閉を制御する請求項１〜７の何れかに記載の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形燃料を流動層型燃焼ボイラの燃焼炉に供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動層型燃焼ボイラは、燃焼炉（流動層炉）の底部から導入するガス（例えば、空気）で固形燃料を流動化媒体とともに流動させて燃焼させ、その燃焼反応の反応熱を利用するものであり、燃焼効率が高く、排出ガスや設備の設置面積などの点でも利点があるため、種々の分野で利用されている。
【０００３】
ところで、流動層型燃焼ボイラは、上述のように、流動層炉で固形燃料を流動させる条件で流動層炉の下方からガスを供給しており、炉内の圧力が炉外よりも高くなっている。このため、炉外から炉内への燃料の安定供給は重要な技術課題であり、単に供給管（投入シュート）を流動層炉に直接繋いで供給すると、流動層炉から供給管へ熱ガスが逆流し、供給管内で燃料の燃焼などが生じてしまうおそれがある。
【０００４】
このような流動層炉への固形物の投入に関し、固形物を投入するダンパを供給路（投入シュート）に上下に複数設け、上方のダンパから下方のダンパに固形物を投下した後、上方のダンパを閉じてから下方のダンパを開く動作を行う技術（例えば、下記特許文献１の段落〔０００４〕及び図６等、特許文献２参照）や、投入シュートに開閉式の三重のダンパを設け、中段のダンパを開いて上段のダンパから閉状態の下段のダンパに固形物（被焼却物）を投下し、中段のダンパを閉じてから下段のダンパを開くように制御することで、より円滑な投入を行うようにした技術が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、下記特許文献１には、流動層炉の上方に設置されたサイクロンの下方の供給管に縦に二重のダンパを設け、下方のダンパを閉じた状態で上方のダンパを開いて原料を投下し、ロータリーダンパを介してイジェクタで流動層炉内に供給する技術が提案されている。そして、この技術では、流動層炉からサイクロンへのガスの逆流防止手段として、二重のダンパからロータリーダンパへ通じる供給管と流動層炉からサイクロンへのガス流路とをバルブを備えた流通管で結び、必要に応じてバルブを開いてロータリーダンパの上部とサイクロンの内部とを同じ圧力とすることによって、原料供給側からのサイクロンへのガスの逆流を防いでいる。
【０００６】
しかしながら、これらの技術は、流動層炉からのガスの逆流を防ぐ上で一定の効果は得られるが、何れも高圧側のガスに接するダンパやバルブを開いた際に、圧力がダンパ内に開放されるように働くため、ダンパ内へのガスの流入（逆流）を確実に防止し得るものではなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２８７０４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６０１１号公報
【特許文献３】特許第２６５０００２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、投入シュートへ燃料を投入するときの流動層炉からのガスの逆流を確実に防いで安定的に燃料を供給することができる流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置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】
本発明は、流動層型燃焼ボイラの燃焼炉に燃料を供給するための装置であって、燃料が投入される投入シュートと、該投入シュート内に上下に順に配された第１、第２及び第３のダンパと、これらのダンパの開閉を制御する開閉制御手段と、前記第２及び前記第３のダンパが閉じて画設される部屋の圧力を調整する圧力調整手段とを備えている流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置によれば、投入シュートへ燃料を投入するときの流動層炉からのガスの逆流を確実に防いで安定的に燃料を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明の流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置（以下、単に燃料供給装置という。）の一実施形態を模式的に示すものである。これらの図において符号１は燃料供給装置を示している。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置１は、燃料が投入される投入シュート２と、投入シュート２内に上下に順に配された第１のダンパ２１、第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３と、これらダンパ２１〜ダンパ２３の開閉を制御する開閉制御手段（図示せず）と、第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３が閉じて画設される部屋２０の圧力を調整する圧力調整手段３とを備えている。また、燃料供給装置１は、部屋２０内の圧力変化に基づいて第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３の動作異常を検知する異常検知手段４を備えている。さらに、燃料供給装置１は、第１のダンパ２１に燃料を供給する輸送手段５と、第３のダンパ２３から投入された燃料を燃焼炉（流動層炉）１０（図２参照）に通じる供給管７（図２参照）に輸送する輸送手段６を備えている。
【００１４】
第１のダンパ２１、第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３は、それぞれ略水平な回転軸周りに回動するフラップ２１０、２２０及び２３０と、これらのフラップを駆動させるピストン・シリンダーユニット（図示せず）とを備えている。各フラップ２１０、２２０及び２３０は、燃料が自重で滑り落ちる角度まで開くように設けられている。フラップ２１０、２２０及び２３０の開く角度は、投入する燃料に応じて適宜設定される。
【００１５】
第２のダンパ２２のフラップ２２０及び第３のダンパ２３のフラップ２３０が閉じたときに接する枠２２１及び２３１の接触部分には、部屋２０の密閉性を高めるために可撓性のシール材（図示せず）が配されている。該シール材には、ゴムや可撓性を有する樹脂等の公知のシール材が用いられる。
【００１６】
前記開閉制御手段は、シーケンサを備えたコントロールユニットであり、シーケンサの有するシーケンス（図３参照）に従って、前記ピストン・シリンダーユニットを駆動させて第１〜第３のダンパ２１〜２３の開閉を制御する。開閉制御手段は、後述する運転制御手段からの停止指令を受けた場合には、各ダンパの動作を停止させる。
【００１７】
また、前記開閉制御手段と後述する輸送手段６は、該輸送手段６による燃料の輸送速度が略一定となるよう連動して制御される。具体的には、第３のダンパ２３から輸送手段６へ燃料を供給するタイミングを、第３のダンパ２３が開いて燃料が輸送手段６の入口開口部６０に落下した後、第３のダンパ２３が閉じ、それと同時に入口開口部６０内に落下した燃料の前方への輸送が連続運転中の輸送手段６により開始される。そしてこの入口開口部６０の前方への輸送が完了すると同時に第３のダンパ２３が開いて新たな燃料が輸送手段６の入口開口部６０内に落下し得るように、第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３の開閉動作と輸送手段６の輸送能力を連動制御するように調整することで、輸送手段６による燃料の輸送において、該燃料が途切れず、かつ重ならないようにしている。
【００１８】
圧力調整手段３は、第３のダンパ２３の下流の圧力より高い圧力を発生させることのできる送気装置３０と、送気装置３０と部屋２０とを結ぶ管路３１と、管路３１に介装された圧力調整弁３２とを備えている。圧力調整手段３は、第３のダンパ２３が開いて第２のダンパ２２から投入された前記燃料が下方に投入される前に部屋２０内に気体を供給し、部屋２０の圧力を第３のダンパ２３の下流の圧力と同等以上の圧力となるように調整する。送気装置３０としては、ブロワやコンプレッサーが挙げられる。流動層型燃焼ボイラのように、内圧が５〜１０ｋＰａのような低圧での送気、設備コストを考慮すると、ブロワが好ましい。部屋２０に供給する気体は、入手のし易さ、コストを考慮すると空気が好ましいが、窒素ガス等の不活性ガスであってもよい。
【００１９】
異常検知手段４は、部屋２０内に配された圧力センサ４０と、第３のダンパ２３の下方に配された圧力センサ４１と、これらの圧力センサの出力に基づいて第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３の動作異常の有無を判断し、その判断結果を後述する運転制御手段に出力する演算処理装置４２とを備えている。なお、圧力センサ４１は、燃焼炉１０内の圧力センサの出力を用いてもよい。また、燃焼炉１０内の圧力の変動が少ない場合は、燃焼炉１０内の圧力値の最大値を演算処理装置４２へ手動等で入力することで、圧力センサ４１を省いて（大気圧を基準として）もよい。
【００２０】
演算処理装置４２は、図４に示す圧力調整弁３２が開く時刻ｔｏ及び閉じる時刻ｔｃ、これらの時刻の間の設定時刻ｔｘ、並びに第３のダンパ２３の下流の圧力Ｐ３より高い圧力設定値Ｐｓ（ｋＰａ）を記憶しており、時刻ｔｘにおける圧力センサ４０、４１の出力を取得する。そして、これらの出力値から時刻ｔｘにおける部屋２０の圧力Ｐｘ（ｋＰａ）を求め、これらの圧力値ＰｘとＰｓとを比較演算し、圧力調整弁３２が開いてから設定時刻ｔｘに達するまでに部屋２０の圧力が前記圧力値Ｐｓに達しない場合（Ｐｘ＜Ｐｓの場合）には、第２のダンパ２２又は第３のダンパ２３の何れかに異常有りと判断し、その判断を前記運転制御手段に出力する。
【００２１】
演算処理装置４２は、次のようにして第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３の動作異常の有無を判断するように設けることもできる。即ち、演算処理装置４２に、圧力異常の閾値となる異常圧力変化率α０（ｋＰａ／ｓｅｃ）の値、図４に示す圧力調整弁３２が閉じる時刻ｔｃ、第３のダンパ２３の開く時刻ｔ３、及び時刻ｔｃとｔ３との間の設定時刻ｔｙを記憶させておき、演算処理装置４２に、時刻ｔｃにおける圧力センサ４０、４１の出力、並びに時刻ｔｙにおける圧力センサ４０、４１の出力を取得させる。そして、これらの出力値から、時刻ｔｃにおける部屋２０の圧力Ｐｃ（ｋＰａ）、時刻ｔｙにおける部屋２０の圧力Ｐｙ（ｋＰａ）とダンパ２３の下方の圧力Ｐ３（ｋＰａ）との差ΔＰｙ（ｋＰａ）を求めさせ、下記圧力変化率α１（ｋＰａ／ｓｅｃ）を求めさせてα０と比較させ、
α１＝（Ｐｃ−Ｐｙ）／（ｔｙ−ｔｃ）＜α０
若しくは
α１＝（Ｐｃ−（Ｐ３＋ΔＰｙ））／（ｔｙ−ｔｃ）＜α０
であれば、異常無と判断させ、
α１＝（Ｐｃ−Ｐｙ）／（ｔｙ−ｔｃ）≧α０
若しくは
α１＝（Ｐｃ−（Ｐ３＋ΔＰｙ）／（ｔｙ−ｔｃ）≧α０
であれば、異常有りと判断させ、
その判断を前記運転制御手段に出力させるように設けてもよい。
【００２２】
輸送手段５は、スクリューコンベア（以下、単にコンベアともいう。）で構成されている。輸送手段５を構成するコンベアは、ケーシング５１内にスクリュー５２を備えている。スクリュー５２は図示しない駆動源によって駆動し、燃料を連続的に前方に搬送する。ケーシング５１の前方部には下方にむけて開口する開口部５３が設けられている。スクリュー５２で搬送された燃料はこの開口部５３から第１のダンパ２１に投入される。
【００２３】
輸送手段６も、スクリューコンベア（以下、単にコンベアともいう。）で構成されている。輸送手段６を構成するコンベアは、入口開口部６０を有するケーシング６１と、ケーシング６１内に配されて一定の輸送量で前方に搬送するスクリュー６２と、スクリューを駆動させるモーターとを備えている。投入シュート２と入口開口部６０との間は密閉されている。ケーシング６１の前方部には下方にむけて開口する排出口６４が設けられている。スクリュー６２で搬送された燃料は排出口６４から一定の投入量で燃焼炉１０に通じる供給管７に投入される。
【００２４】
燃料供給装置１は、演算処理装置を具備する運転制御手段（図示せず）を備えている。運転制御手段は、前記各手段（開閉制御手段、圧力調整手段、輸送手段）を協働させ、燃料供給装置１を図３の動作チャートに従って自動で運転させるとともに、異常検知手段４から異常判断結果が異常なしと出力されている場合には運転を続け、異常有と出力されると、運転員に異常を確認させるために警報を出すかまたは供給装置１の運転を自動で停止させる。なお、前記開閉制御手段、異常検知手段４の演算処理装置４２及び前記運転制御手段の機能は、燃料供給装置１を含む流動層燃焼型ボイラの全設備の制御を司る中央計器室の制御システムに組み込まれていてもよい。
【００２５】
次に、燃料供給装置１の動作を図３に示す動作チャートに基づいて説明する。
先ず、輸送手段５のスクリュー５２によって燃料が前方に輸送され、開口部５３から第１のダンパ２１のフラップ２１０上に連続して投入される。
【００２６】
次に、一定量の燃料が投入されるタイミングで第１のダンパ２１が開き、これより僅か遅れて第２のダンパ２２も開き、フラップ２１０上の燃料とスクリュー５２で連続的に輸送される燃料が第３ダンパ２３のフラップ２３０上に投下される。そして、フラップ２１０上の燃料が全て投下されるタイミングで第１のダンパ２１が閉じ、スクリュー５２で連続的に輸送される燃料をせき止め、燃料の落下が止まった後に、第２のダンパ２２が閉じる。これにより、フラップ２２０への燃料の付着や噛み込みを防ぐことができ、部屋２０を気密状態とするときに確実にシール性が保たれる。
【００２７】
次に、圧力調整弁３２が開き、送気装置３０からの加圧空気の吹き込みにより、部屋２０内の圧力が第３のダンパ２３より下方の圧力と同等以上になり、圧力調整弁３２が閉じると略同じタイミングで、第３のダンパ２３が開く。このとき、部屋２０の圧力は、第３のダンパ２３より下方の圧力と同等以上であるため、供給管７側からの熱ガスの逆流を確実に防止することができ、装置を安全に運転することができる。そして、フラップ２３０上の燃料が全て投下されるタイミングで第３のダンパ２３が閉じる。
【００２８】
次に、第３のダンパ２３が閉じた後少し遅れて第１のダンパ２１が開き始め、さらに、僅かに遅れて第２のダンパ２２が開き始めることにより、次の燃料の投下が開始される。なお、第１のダンパ２１及び第２のダンパ２２が開く順序は、第３のダンパ２３が閉じた後少し遅れて第２のダンパ２２が開き始め、第２のダンパ２２が完全に開いた後に第１のダンパ２１が開き始めるようにしてもよいし、第３のダンパ２３が閉じた後少し遅れて第１のダンパ２１が開き始め該第１のダンパ２１が完全に開いた後に第２のダンパ２２が開き始めるようにしてもよい。
【００２９】
上述のように第３のダンパ２３が開き、フラップ２３０上の燃料がコンベア６の入口開口６０に投入される。このとき、スクリュー６２は前記各ダンパの開閉サイクルに同期した輸送速度で連続運転している。即ち、第３のダンパ２３が開いて入口開口６０の中に投入された燃料は排出口６４に向かって輸送され、次のサイクルで第３のダンパ２３から投入される時にちょうど入口開口６０内に前のサイクルで投入された燃料が空になるタイミングで輸送される。これにより、第３のダンパ２３から断続的に投入された燃料がコンベア６の排出口から連続的に排出される。
【００３０】
それ以後は、上述したと同様のシーケンスで燃料の投下が行われ、供給装置１が定常的に運転される。
【００３１】
異常検知手段４によって第２のダンパ２２又は第３のダンパ２３の開閉異常と判断された場合は、前記運転制御手段によって燃料供給装置１の運転が直ちに停止される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の燃料供給装置１によれば、圧力調整手段３によって部屋２０内の圧力がダンパ２３の下方の圧力と同等以上となるように調整されているので、第３のダンパ２３を開いて燃料を投下するときの燃焼炉１０からのガスの逆流を確実に防ぐことができる。よって、燃焼炉に安定的に燃料を供給することができる。
【００３３】
また、各ダンパのフラップが、燃料が自重で滑り落ちる角度まで開くため、フラップ上の燃料が確実に落ち且つフラップへの付着を防止できる。このため、空気の吹きつけ等の付着防止手段を講じなくてもよい。
【００３４】
また、異常検知手段４を備えているため、第２のダンパ２２及び第３のダンパ２３の開閉異常が生じた場合にも直ちに装置を停止できる。
【００３５】
また、第３のダンパの下方にスクリューコンベアを介在させているため、燃焼炉への燃料の供給を一定の速度で連続的に行うことができる。
【００３６】
本発明は、前記実施形態に制限されない。
【００３７】
また、輸送手段５及び輸送手段６には、前記実施形態のようなスクリューコンベアの他、エプロンコンベア等の密封型の公知の輸送手段を用いることもできるし、密封型であればチェーンコンベアやベルトコンベアを用いることもできる。
【００３８】
また、前記実施形態のように、各ダンパは、片開きのフラップ式ものが好ましいが、両開きのバタフライ式のダンパであってもよい。
【００３９】
また、前記実施形態では、第２のダンパのフラップ上には、直接燃料の投入を行わないようにしたが、第２のダンパのフラップ上に燃料を投下し、さらに第２のダンパのフラップを開いて第３のダンパのフラップ上に燃料を投下させてもよい。
【００４０】
本発明の燃料供給装置は、木材チップ、プラスチックス（ＦＲＰを含む）、紙類、シュレッダーダスト等の不定形の固形の燃料や、それ以外の定形性を有する固形の燃料の供給にも適用することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００４２】
図１に示す装置を図２に示すように流動層型燃焼ボイラの設備として適用し、燃料として木材チップをタンク８からチェーンコンベア９を介して供給装置１の輸送手段５に供給した。送気装置には、ブロワを用いた。そして、図３に示す動作チャートに従い、前述のように供給装置１を作動させたところ、炉内圧力５〜１０ｋＰａの燃焼炉に対して、安定的に木材チップを供給でき、ボイラを安定的に運転できた。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の燃料供給装置は、流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の燃料供給装置の一実施形態を模式的に示す要部の拡大図である。
【図２】前記実施形態の燃料供給装置が流動層炉に付設された状態を模式的に示す図である。
【図３】前記実施形態の燃料供給装置の動作チャートの一実施形態を示す図である。
【図４】異常検知手段の演算処理装置における異常の有無の判定するときの演算処理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  流動層型燃焼ボイラの燃料供給装置
２  投入シュート
２０  部屋
２１  第１のダンパ
２２  第２のダンパ
２３  第３のダンパ
３  圧力調整手段
３０  送気装置
３１  管路
３２  圧力調整弁
４  異常検知手段
４０、４１  圧力センサ
５、６  輸送手段
７  供給管
１０  燃焼炉（流動層炉）
【図１】
2006194501.tif 000003
【図２】
2006194501.tif 000004
【図３】
2006194501.tif 000005
【図４】
2006194501.tif 000006