(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で空気搬送する粉体の粒子が供給配管の底部に堆積する問題を解消できる粉体供給管を提供する。【解決手段】粉体４を気体搬送するための水平方向へ延びる供給配管５の内部に、供給配管５の底部５ａとの間で絞り開口８が形成される邪魔板１０を設ける。搬送空気は、邪魔板１０の絞り開口８を通る際に流路が絞られることにより流速が高められ、且つ搬送空気は供給配管５の底部５ａに向かうように流れる。このため、供給配管５の底部に堆積しようとするバイオマス粉体４の粒子ａは流速が高められた搬送空気によって巻き上げられ、搬送空気と共に再び浮遊して搬送される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を気体搬送するための水平方向へ延びる供給配管の内部に、前記供給配管の底部との間で絞り開口が形成される邪魔板を設けた粉体供給管。
【請求項２】
前記邪魔板は粉体の堆積開始距離以下の間隔で配置される請求項１に記載の粉体供給管。
【請求項３】
前記邪魔板は前記供給配管を相互に連結するフランジ部の間に設けた請求項１又は２に記載の粉体供給管。
【請求項４】
前記供給配管の途中に、前記供給配管の底部との間に形成される絞り開口を拡大又は縮小できるように邪魔板をスライド可能に備えた邪魔板ユニットを配置した請求項１又は２に記載の粉体供給管。
【請求項５】
前記粉体は、少なくともバイオマス粉体を含む粉体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体供給管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給配管を用いて粉体を空気搬送する際に、供給配管の底部に粉体が堆積する問題を防止するための粉体供給管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料を燃焼する装置においては地球温暖化の防止対策としてＣＯ２排出量を低減することが強く求められている。このため、化石燃料である石炭を粉砕した微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼ボイラにおいては、ＣＯ２排出量の低減対策の１つとして木質バイオマスを混焼する技術が注目されている。
【０００３】
木質バイオマス混焼技術には、木質バイオマスを既存の設備である石炭粉砕機に石炭と共に投入して混合粉砕し、これにより生成した微粉炭とバイオマス粉体の混合粉体を、供給配管により空気搬送してボイラ火炉のバーナに供給する方法が知られている。石炭と混合して粉砕する木質バイオマスには、５０ｍｍ前後の粒径に切断した木質チップが用いられる。
【０００４】
又、木質バイオマス混焼技術の他の例としては、木質バイオマスを単独の粉砕機で粉砕してバイオマス粉体を得る。又は、木質バイオマスを乾燥、圧縮加工したペレット或いはブリケットを、単独の粉砕機で粉砕してバイオマス粉体を得る。そして、このようにして得られたバイオマス粉体を、前記粉砕機から供給配管により空気搬送される微粉炭に混合することによりボイラ火炉のバーナに供給する技術が考えられている。
【０００５】
一般的な微粉炭燃焼ボイラでは、ミルにより石炭を粉砕し、粉砕した微粉炭をファンからの搬送空気(一次空気)により浮遊させて供給配管によりバーナに供給する方式が採用される。微粉炭燃焼ボイラにおいては、バーナによって微粉炭が良好に着火・燃焼されるように、石炭をミルによって例えば数十μｍの粒径に粉砕し、更に微粉炭の濃度が例えばＡ／Ｃ＝１．０〜２．０になるように調整して供給配管によりバーナまで搬送している。このとき、微粉炭燃焼ボイラでは、例えば３０ｍ〜５０ｍのような長い距離を有する供給配管により搬送する場合があり、このような長い距離を供給配管により搬送した際には微粉炭の粒子が供給配管の底部に堆積する場合がある。このため、ミルでは微粉炭の粒径、濃度が好適な値になるように調整すると共に、搬送空気の流速が２０〜３０ｍ／ｓ前後になるように調節している。
【０００６】
ここで、前記したように、微粉炭にバイオマス粉体を混合した混合粉体を空気搬送により混焼ボイラに供給する場合には、供給配管の内部にバイオマス粉体の粒子が堆積する問題が生じる。一般に、繊維を含む木質バイオマスは石炭と比較して微粉化されにくく、通常の石炭用のミルを用いて粉砕した場合、微粉炭は前記したように数十μｍの粒径に粉砕されるのに対し、木質バイオマスは数ｍｍの粒径に粉砕される。このように、微粉炭の粒子に対してバイオマス粉体の粒子の粒径は大きく且つ重量が大きいことから、バイオマス粉体の粒子は空気搬送されにくく、そのためにバイオマス粉体の粒子が供給配管の底部に堆積するという問題が生じる。
【０００７】
従って、バイオマス粉体を専焼する専焼ボイラにバイオマス粉体を空気搬送により供給する設備、及び、バイオマス粉体を含む微粉炭からなる混合粉体を混焼ボイラに空気搬送により供給する設備においては、バイオマス粉体の粒子が供給配管の底部に堆積するという問題を解消する必要があるが、今までにこのような技術を開示したものはない。
【０００８】
一次空気である流体に微粉炭を混合して立上がり部から水平方向へ曲げられてバーナに供給する微粉炭供給管において、立上がり部出口の流体と微粉炭とを中央へ案内する案内部と、案内部からバーナまでを直線状に接続して、案内部で中央へと案内された混合媒体を管断面全体へと拡散させる拡散区間を有するバーナ接続部とを備えた微粉炭供給管がある(特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１７８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１の微粉炭供給管は、流体と微粉炭を管の中央へ案内する案内部を備え、案内部からバーナまでを直線状に接続して、案内部で中央へと案内された混合媒体を管断面全体へと拡散させてバーナに導くようにしたものであって、水平方向へ長い距離を有して延びる供給配管においてバイオマス粉体を安定して搬送するようにしたものではない。更に、特許文献１に記載のように、微粉炭を管の中央へ案内する案内部を管内面の全周に設けた場合には、案内部によって管の底部にバイオマス粉体の粒子が堆積し易くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなしたものであり、簡単な構成で空気搬送する粉体の粒子が供給配管の底部に堆積する問題を解消できるようにした粉体供給管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】
【００１２】
本発明は、粉体を気体搬送するための水平方向へ延びる供給配管の内部に、前記供給配管の底部との間で絞り開口を形成する邪魔板を設けた粉体供給管、に係るものである。
【００１３】
上記粉体供給管において、前記邪魔板は粉体の堆積開始距離以下の間隔で配置することができる。
【００１４】
上記粉体供給管において、前記邪魔板は前記供給配管を相互に連結するフランジ部の間に設けることができる。
【００１５】
上記粉体供給管において、前記供給配管の途中に、前記供給配管の底部との間の絞り開口を拡大又は縮小できるように邪魔板をスライド可能に備えた邪魔板ユニットを配置することができる。
【００１６】
上記粉体供給管において、前記粉体は、微粉炭とバイオマス粉体を混合した混合粉体であってよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粉体供給管によれば、簡単な構成により空気搬送する粉体の粒子が供給配管の底部に堆積する問題を効果的に解消できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】既存の微粉炭燃焼ボラをバイオマス粉体を燃焼するボイラとして用いる場合に適用する本発明の粉体供給管を備えたボイラの概略を示す全体構成図である。
【図２】(Ａ)は本発明の粉体供給管に備えられる邪魔板の第１の実施例を示す切断側面図、(Ｂ)は(Ａ)のＩＩＢ−ＩＩＢ方向見た邪魔板の形状図、(Ｃ)は(Ｂ)とは異なる形状の邪魔板を示す形状図である。
【図３】Ａ)は本発明の粉体供給管に備えられる邪魔板の第２の実施例を示す切断側面図、(Ｂ)は(Ａ)をＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ方向から見た切断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１は既存の微粉炭燃焼ボイラを、バイオマス粉体を燃焼するボイラとして用いる場合に適用される本発明の粉体供給管の概略を示す全体構成図である。
【００２１】
図１中、１はミルであり、ミル１の下部には搬送空気２(一次空気)が供給され、ミル１の上部からは木質バイオマスからなる原料３が供給される。尚、石炭と共にミル１に供給する木質バイオマスに代えて、木質バイオマスを乾燥、圧縮加工したペレット或いはブリケットを用いてもよい。
【００２２】
ミル１に供給された原料３である木質バイオマスは、図示されないローラにより粉砕されて微粉状のバイオマス粉体４となる。このバイオマス粉体４は前記搬送空気２により吹き上げられて浮遊し、立ち上がり部から水平方向へ延びる供給配管５を通る間も気体搬送されて、ボイラ６のウインドボックス７に備えられる図示しないバーナに供給される。ボイラ６に供給されたバイオマス粉体４はバーナから供給される二次空気と共に燃焼される。
【００２３】
ミル１からのバイオマス粉体４をボイラ６に供給する供給配管５は、例えば３０ｍ〜５０ｍに及ぶような長い距離で水平方向へ延びて設けられる場合がある。
【００２４】
水平方向へ長い距離を有する供給配管５により、ミル１で数十μｍの粒径に粉砕した微粉炭を高い濃度を保持して所定の流速で空気搬送した場合には堆積は起こらないが、数ｍｍに粉砕されたバイオマス粉体を微粉炭と同じ濃度、流速で搬送した場合には、バイオマス粉体４の粒子が供給配管５の底部に堆積するという問題が生じる。
【００２５】
このため、本発明では、供給配管５に対して、前記供給配管５の底部５ａとの間に、供給配管５の内部空間Ｘよりも狭い絞り開口８を形成するように、供給配管５の天井部５ｂから下方へ向けて張り出す張出部９を備えた邪魔板１０を設けている。前記邪魔板１０の下縁９ａは円弧状の曲線を有しており、これにより絞り開口８は円を潰した略長円の形状となっている。
【００２６】
邪魔板１０を新たな供給配管５の所要の位置に設けることによって、邪魔板１０を備えた新たな粉体供給管５０を構成することができる。このように製作した新たな粉体供給管５０は、既存の微粉炭燃焼ボイラに備えている供給配管５に置き換えて設置することができる。
【００２７】
図２(Ａ)、(Ｂ)は本発明の粉体供給管５０に備えられる邪魔板１０の第１の実施例を示す。この邪魔板１０は、供給配管５に備えたフランジ部１１の相互間に挟持して配置できるように略円板形状を有している。略円板形状の邪魔板１０は、供給配管５のフランジ部１１の間に配置した際に、供給配管５の内部空間Ｘよりも狭い絞り開口８を形成するために、前記供給配管５の内部空間Ｘの上部を塞いで曲線の下縁９ａが下方へ張り出した張出部９を有している。
【００２８】
図２(Ｃ)は、図２(Ｂ)に示す邪魔板１０の変形例を示したものであり、図２(Ｃ)に示す邪魔板１０'は、図２(Ｂ)に示した張出部９の曲線の下縁９ａを更に下方まで張り出させた張出部９'によって、絞り開口８の面積を更に狭くした場合を示している。尚、図２(Ｂ)、(Ｃ)のように張出部９、９'の張り出す幅が異なる複数の邪魔板１０、１０'を予め用意しておき、供給配管５に設ける絞りの大きさに応じて邪魔板１０、１０'を取り換えて設置することができる。
【００２９】
上記邪魔板１０、１０'は、既存の供給配管５に設けられている既存のフランジ部１１の間、或いは、既存の供給配管５に新たに設けたフランジ部１１の間に配置することによって粉体供給管５０とすることができるので、既存の供給配管５を粉体供給管５０に容易に変更することができる。
【００３０】
図３(Ａ)、(Ｂ)は本発明の粉体供給管５０に備えられる邪魔板１０の第２の実施例を示す。図３の実施例は、供給配管５の途中に、邪魔板ユニット１３を配置した場合を示しており、邪魔板ユニット１３は、供給配管５の内部空間Ｘの上部を閉塞して供給配管５の底部５ａとの間に形成される絞り開口８の面積を拡大又は縮小できるようにスライド可能にした邪魔板１２を備えている。
【００３１】
図３の邪魔板ユニット１３は、供給配管５と同一口径を有する短管１４と、該短管１４と一体に形成して前記邪魔板１２を収容するハウジング１５とにより構成されている。前記ハウジング１５に備えられる邪魔板１２は、下側には絞り開口８を形成するための曲線の下縁１２ａを有しており、且つ、前記供給配管５の内径と同一の幅を有して上方へ延びる平行な辺１２'により略矩形の形状を有している。邪魔板１２は前記辺１２'がハウジング１５に設けた案内面１６に沿って移動することにより上下へスライド可能となっている。
【００３２】
前記邪魔板１２の上端部には、上側へ延びる雌ねじ部材１７が固定してあり、前記ハウジング１５の上部には、前記雌ねじ部材１７に螺合する雄ねじ１８を備えた軸１９がストップ部材２０によって上下方向へは移動できないように設けられている。２１は軸１９の上端に設けたハンドルである。従って、前記ハンドル２１を回転して、前記雌ねじ部材１７に対する軸１９の雄ねじ１８のねじ込み量を調節することにより、邪魔板１２が上下方向へスライドされ、絞り開口８の面積が拡大又は縮小されるようになっている。
【００３３】
邪魔板ユニット１３の短管１４には、供給配管５に備えられるフランジ部１１に連結するためのフランジ部２２を設けている。
【００３４】
上記邪魔板ユニット１３は、既存の供給配管５に設けられている既存のフランジ部１１の間、或いは、既存の供給配管５に新たに設けたフランジ部１１の間に配置することによって粉体供給管５０とすることができるので、既存の供給配管５を粉体供給管５０に容易に変更することができる。
【００３５】
尚、上記実施例では、粉体供給管５０によってバイオマス粉体４をボイラ６に空気搬送する場合について例示したが、前記粉体供給管５０は、前記したように堆積し易いバイオマス粉体４を含む微粉炭からなる混合粉体を混焼ボイラに空気搬送する場合にも適用することができる。
【００３６】
本発明者は、木質バイオマスをミルにより粉砕し、供給配管により空気搬送した際に、バイオマス粉体の粒子が供給配管の内部で堆積する場所を求める試験を実施した。ミルで粉砕したバイオマス粉体を、濃度(Ａ／Ｃ)、流速が微粉炭の場合と同等になるように設定して搬送する試験を行った結果、バイオマス粉体の空気搬送が開始される点から１０ｍ〜１５ｍ前後の位置(堆積開始距離Ｈ)においてバイオマス粉体の粒子の堆積が開始されることが判明した。
【００３７】
このように、運用予定のボイラに供給するバイオマス粉体の粒子重量、濃度(Ａ／Ｃ)、搬送ガスの流速に基づいて予め試験により堆積開始距離Ｈを求めておくことにより、その堆積開始距離Ｈ以下の間隔ごとに前記邪魔板１０、１０'、１２を配置することでバイオマス粉体４の粒子の堆積を防止して搬送することが可能になる。
【００３８】
以下本発明の実施例の作用を説明する。
【００３９】
図１に示すように、バイオマス粉体４(粉体)は供給配管５の内部を流動する搬送空気により浮遊した状態で搬送される。この時、バイオマス粉体４が搬送される距離が例えば１０ｍ以上になると、粒径が大きいバイオマス粉体４の粒子ａは供給配管５の底部に徐々に落下して堆積するようになる。
【００４０】
このため、本発明の粉体供給管５０では、前記粒子ａの堆積が開始する供給配管５の箇所、或いはそれよりも前の箇所である堆積開始距離Ｈ以下の位置に、邪魔板１０、１０'又は邪魔板ユニット１３を配置している。これにより、供給配管５の底部に堆積しようとする粒子ａは邪魔板１０、１０'又は邪魔板１２によって上方へ巻上げられ、再び搬送空気により浮遊されて搬送されるようになる。
【００４１】
図２(Ａ)を参照して説明すると、供給配管５によりバイオマス粉体４を搬送してくる搬送空気は、前記邪魔板１０の絞り開口８を通る際に流路が絞られることにより流速が高められ、且つ搬送空気は供給配管５の底部５ａに向かうように流れる。このため、供給配管５の底部に堆積しようとするバイオマス粉体４の粒子ａは流速が高められた搬送空気によって巻き上げられ、搬送空気と共に再び浮遊して搬送されるようになる。
【００４２】
従って、上記したように、供給配管５の底部５ａに対してバイオマス粉体４の粒子ａの堆積が開始される間隔Ｈごとに邪魔板１０、１０'、１２を配置すると、図１に示すような長距離の供給配管５によってバイオマス粉体４を空気搬送する場合にも粒子ａが堆積する問題を効果的に解消して、安定した搬送が行えるようになる。従って、供給配管５に邪魔板１０、１０'、１２を備えるという簡単な構成を備えることによって、供給配管５の底部５ａにバイオマス粉体の粒子ａが堆積する問題を効果的に防止できる。
【００４３】
図２に示すように、水平方向へ延びる供給配管５の途中に、フランジ部１１を介して邪魔板１０を設置するようにした粉体供給管５０の構成によれば、既存の微粉炭燃焼ボイラの供給配管５を、バイオマス粉体４を燃焼するボイラの粉体供給管５０に容易に変更することができる。又、このとき、図２(Ｂ)、(Ｃ)のように張出部９、９'の張り出す幅が異なる複数の邪魔板１０、１０'を予め用意しておき、邪魔板１０、１０'を取り換えて供給配管５に設置することにより、粉体供給管５０に設ける絞りの大きさを容易に調整することができる。
【００４４】
図３に示すように、水平方向へ延びる供給配管５の途中に、フランジ部１１を介してスライド可能な邪魔板１２を有する邪魔板ユニット１３を設置した粉体供給管５０の構成によれば、既存の微粉炭燃焼ボイラの供給配管５を、バイオマス粉体４を燃焼するボイラの粉体供給管５０に容易に変更することができる。又、このとき、図３に示すハンドル２１を回すと、邪魔板１２が上下にスライドして絞り開口８の面積を拡大又は縮小できるようにしているので、粉体供給管５０に設ける絞りの大きさを容易に調整することができる。
【００４５】
従って、図２、図３の実施例によれば、既存の微粉炭燃焼ボイラに対して構造、制御上の大きな変更を加えることなしに、バイオマス粉体４を燃焼する装置、或いは、バイオマス粉体４を含む微粉炭からなる混合粉体を燃焼する装置の粉体供給管５０として容易に適用することができる。
【００４６】
粉体がバイオマス粉体４を含む微粉炭からなる混合粉体であっても、粉体供給管５０の構成によりバイオマス粉体４の粒子ａが供給配管５の底部５ａに堆積する問題を効果的に防止できる。
【００４７】
尚、上記実施例では、バイオマス粉体を空気搬送する場合について説明したが、本発明の粉体供給管は、種々の粉体を空気以外の気体を用いて気体搬送する場合にも適用することができ、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
２    搬送空気(一次空気)
４    バイオマス粉体(粉体)
５    供給配管
５ａ    底部
８    絞り開口
１０    邪魔板
１０'     邪魔板
１１    フランジ部
１２    邪魔板
１２'    辺
１３    邪魔板ユニット
５０    粉体供給管
Ｈ    堆積開始距離
【図１】
2018204892.tif 000003
【図２】
2018204892.tif 000004
【図３】
2018204892.tif 000005