(57)【要約】【課題】急速燃焼の発生を正確に検知して適正なタイミングで消火剤を噴射することができる粉砕機を提供する。【解決手段】粉砕機の内部空間のうち、固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間と、固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間とを備え、各空間に対して、固体燃料の急速燃焼による圧力上昇を検出する圧力センサ６１と、圧力センサ６１の検出結果に基づいて消火剤を噴射する消火剤噴出部６０との少なくともいずれかが設けられている。【選択図】図２
2019039616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料を微粉状の固体燃料へと粉砕する粉砕機であって、
粉砕前の前記固体燃料を供給する燃料供給管と、
該燃料供給管から供給された前記固体燃料が上面に導かれるとともに中心軸線回りに回転する回転テーブルと、
該回転テーブルに対向して配置され該回転テーブルの前記上面との間で前記固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
前記回転テーブルの鉛直下方側の空間に搬送ガスを供給する搬送ガス供給管と、
該搬送ガス供給管から導かれた搬送ガスによって巻き上げられた粉砕後の前記固体燃料を分級する分級機と、
該分級機にて分級された微粉状の前記固体燃料を外部へと導く微粉燃料供給管と、
を備え、
前記粉砕機の内部空間のうち、前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間と、前記固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間とを備え、
各前記空間に対して、前記固体燃料の急速燃焼による圧力上昇を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出結果に基づいて消火剤を噴射する消火剤噴出部との少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする粉砕機。
【請求項２】
前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間は、前記回転テーブルの鉛直上方側でかつ前記分級機の上流側となる上方空間、及び、該分級機の下流側でかつ前記微粉燃料供給管の上流側となる分級空間とされ、
前記上方空間、及前記分級空間には、それぞれ、前記圧力センサと、前記消火剤噴出部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
【請求項３】
前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間は、前記回転テーブルの鉛直下方側に位置する下方空間とされ、
前記下方空間に、前記消火剤噴出部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
【請求項４】
前記中心軸線を挟んだ前記下方空間の対向する位置、及び／又は、前記上方空間の対向する位置に、前記消火剤噴出部が対として設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の粉砕機。
【請求項５】
前記固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間は、前記燃料供給管、及び／又は、前記搬送ガス供給管、及び／又は、前記微粉燃料供給管とされ、
前記燃料供給管と、前記搬送ガス供給管と、前記微粉燃料供給管の少なくとも１つに、前記消火剤噴出部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の粉砕機。
【請求項６】
前記消火剤噴出部は、急速燃焼の火炎伝播が到達する前後に亘って消火剤を噴射する位置に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の粉砕機。
【請求項７】
前記燃料供給管の途中には、ロータリバルブが設けられ、
前記消火剤噴出部は、前記ロータリバルブよりも鉛直下方側の前記上方空間との間の前記燃料供給管内に消火剤を噴射する位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の粉砕機。
【請求項８】
前記固体燃料は、バイオマス燃料であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の粉砕機。
【請求項９】
固体燃料を微粉状の固体燃料へと粉砕する粉砕機の運用方法であって、
粉砕前の前記固体燃料を供給する燃料供給管と、
該燃料供給管から供給された前記固体燃料が上面に導かれるとともに中心軸線回りに回転する回転テーブルと、
該回転テーブルに対向して配置され該回転テーブルの前記上面との間で前記固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
前記回転テーブルの鉛直下方側に位置する下方空間に搬送ガスを供給する搬送ガス供給管と、
該搬送ガス供給管から導かれた搬送ガスによって巻き上げられた粉砕後の前記固体燃料を分級する分級機と、
該分級機にて分級された分級後の前記固体燃料を外部へと導く微粉燃料供給管と、
を備えた粉砕機の運用方法であって、
前記粉砕機の内部空間のうち、前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間と、前記固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間とを選定し、
各前記空間に対して、前記固体燃料の急速燃焼による圧力上昇を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出結果に基づいて消火剤を噴射する消火剤噴出部との少なくともいずれかを設けることを特徴とする粉砕機の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消火設備を備えた粉砕機及びその運用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備などで使用される石炭やバイオマス等の固体燃料は、粉砕機で微粉状に粉砕してボイラ等の燃焼装置へ供給される。粉砕機は、給炭管から粉砕テーブルへ投入された石炭やバイオマス等の固体燃料を、粉砕テーブルと粉砕ローラの間で噛み砕くことで粉砕し、粉砕テーブルの外周から供給される搬送ガスによって粉砕されて微粉状となった燃料を分級器で粒径サイズの小さいものに分けて燃焼装置へ搬送している。
【０００３】
バイオマス燃料は、化石燃料を使用するボイラなどの二酸化炭素排出量の削減対策の１つとして注目されている。バイオマス燃料は、ペレット状で粉砕機に供給されて粉砕されるが、例えば静電気により着火し易いため急速燃焼を引き起こす可能性があり、石炭（微粉炭）よりも急速燃焼が発生するおそがあるため、バイオマスを燃料とする場合、安全管理の強化が必要となる。
【０００４】
特許文献１には、ミル内部の圧力を検知し、急速燃焼が発生する可能性がある所定圧力を超えた際に、消火剤を噴射することで急速燃焼を抑制する消火設備を設置することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１には、急速燃焼を多数の圧力センサによって検出して消火剤を噴射するという開示はあるものの、消火剤の適切な設置場所を選定するための記載がない。
【０００７】
急速燃焼は急速に伝播するため、圧力検知の場所および消火剤の設置箇所を多数設置することを選定しがちになるが、コストアップとなる。このため、圧力検知の場所および消火剤の設置箇所を適正化して、過剰な圧力検知器や消火剤の設置数および消火剤の使用量を低減することが望まれる。例えば、急速燃焼の発生箇所から消火剤を噴出する箇所までの距離が近過ぎる場合は、火炎が発達しないまま消火剤の位置を通過した後に消火剤の噴射が行われ、火炎広がりを抑制することができないおそれがある。また、逆に距離が遠過ぎる場合は火炎が大きく発達するために多量の消火剤が必要となる。このため多数の検出用の圧力センサと多量の消火剤を準備することが多くなり、コストアップを許容する要因になっている。
【０００８】
このように、急速燃焼の発生を正確に検知して急速燃焼の発生位置に対して適正な箇所で適正なタイミングで消火剤を噴射しなければ、急速燃焼を抑制できず、粉砕機の各機器に損傷が発生するおそれがある。
【０００９】
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、急速燃焼の発生を正確に検知して適正なタイミングで消火剤を噴射することができる粉砕機及びその運用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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の粉砕機及びその運用方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる粉砕機は、固体燃料を微粉状の固体燃料へと粉砕する粉砕機であって、粉砕前の前記固体燃料を供給する燃料供給管と、該燃料供給管から供給された前記固体燃料が上面に導かれるとともに中心軸線回りに回転する回転テーブルと、該回転テーブルに対向して配置され該回転テーブルの前記上面との間で前記固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記回転テーブルの鉛直下方側の空間に搬送ガスを供給する搬送ガス供給管と、該搬送ガス供給管から導かれた搬送ガスによって巻き上げられた粉砕後の前記固体燃料を分級する分級機と、該分級機にて分級された微粉状の前記固体燃料を外部へと導く微粉燃料供給管と、を備え、前記粉砕機の内部空間のうち、前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間と、前記固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間とを備え、各前記空間に対して、前記固体燃料の急速燃焼による圧力上昇を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出結果に基づいて消火剤を噴射する消火剤噴出部との少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
粉砕機には、固体燃料としてバイオマス燃料を用いた際に、雰囲気条件の異なる各空間がある。着火して急速燃焼が生じる可能性がある空間がある。回転テーブルの鉛直上方でかつ分級機の上流側となる上方空間は、粉砕後のバイオマス燃料量が多く存在しているので他の空間に比べて着火して急速燃焼が生じる可能性が高い。したがって、この上方空間にバイオマス燃料の急速燃焼を検出する圧力センサと消火剤噴出部を設置して、適切なタイミングで消火を行うこととした。
また、分級機の下流側でかつ燃料供給管の上流側となる分級空間は、分級後の微粉となったバイオマス燃料が多く存在していて、空気が多くを占める搬送ガスが加熱されている場合には一層に他の空間に比べて着火して急速燃焼が生じる可能性が高い。したがって、この分級空間にバイオマス燃料の急速燃焼を検出する圧力センサと消火剤噴出部を設置して、適切なタイミングで消火を行うこととした。
以上のように、他の空間に比べて着火して急速燃焼が生じる可能性が高い空間として、少なくとも上方空間と分級空間を選定し、ここに圧力センサと消火剤噴出部を設定することで、急速燃焼を抑制するのに適切な空間に圧力センサ及び消火剤噴出部を配置して、適正な数の圧力センサ及び消火剤噴出部を設けることとした。これにより、急速燃焼を正確に検知して適切なタイミングで消火剤を噴射することで急速燃焼を効果的に抑制することができる。
なお、固体燃料は、例えばバイオマス燃料とされている。
【００１２】
前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間は、前記回転テーブルの鉛直上方側でかつ前記分級機の上流側となる上方空間、及び、該分級機の下流側でかつ前記微粉燃料供給管の上流側となる分級空間とされ、前記上方空間、及前記分級空間には、それぞれ、前記圧力センサと、前記消火剤噴出部とが設けられていることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記固体燃料の急速燃焼が生じる可能性がある空間は、前記回転テーブルの鉛直下方側に位置する下方空間とされ、前記下方空間に、前記消火剤噴出部が設けられていることが好ましい。
【００１４】
下方空間は回転テーブルの鉛直下方となっており、回転テーブル上で粉砕されたバイオマス燃料は搬送ガスによって巻き上げられるので、上方空間に比べてバイオマス燃料の存在量が少ない。しかし、バイオマス燃料は少なからず存在しており、下方空間は搬送ガスが供給されて空気量が多く、搬送ガスが加熱されている場合には他の空間に比べて着火の可能性が高いため、消火剤噴出部を設けることとした。これにより、急速燃焼の抑制をさらに図ることができる。
なお、下方空間に急速燃焼を検出する圧力センサを設けても良いが、上部空間や分級空間に比べて着火の可能性が低いので、圧力センサを省略して下方空間に近い上部空間や分級空間の圧力センサの信号を利用しても良い。
【００１５】
さらに、本発明の粉砕機では、前記中心軸線を挟んだ前記下方空間の対向する位置、及び／又は、前記上方空間の対向する位置に、前記消火剤噴出部が対として設けられていることを特徴とする。
【００１６】
中心軸線を挟んだ下方空間の対向する位置、及び／又は、上方空間の対向する位置に対になるようにして、消火剤噴出部が設けられているので、下方空間、及び／又は、上方空間の広い領域にわたって偏りを少なくして消火剤を噴射することができる。
【００１７】
さらに、本発明の粉砕機では、前記固体燃料の急速燃焼により延焼を生じる可能性のある空間は、前記燃料供給管、及び／又は、前記搬送ガス供給管、及び／又は、前記微粉燃料供給管とされ、前記燃料供給管と、前記搬送ガス供給管と、前記微粉燃料供給管の少なくとも１つに、前記消火剤噴出部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
着火して急速燃焼が生じる空間とは異なり、急速燃焼の延焼が生じる可能性のある空間がある。燃料供給管、及び／又は、搬送ガス供給管、及び／又は、微粉燃料供給管に、消火剤噴出部を設けることで、上方空間や分級空間で発生した急速燃焼の延焼を抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明の粉砕機では、前記消火剤噴出部は、急速燃焼の火炎伝播が到達する前後に亘って消火剤を噴射する位置に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
消火剤噴出部を、急速燃焼の火炎伝播が到達する前後に亘って消火剤を噴射する位置に設けることで、適切なタイミングで消火剤を噴射することができる。
【００２１】
さらに、本発明の粉砕機では、前記燃料供給管の途中にロータリバルブが設けられ、前記消火剤噴出部は、前記ロータリバルブより鉛直下方側の前記上方空間との間の前記燃料供給管内に消火剤を噴射する位置に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
ロータリバルブの回転部の摺動部に隙間がある場合においても、前記消火剤噴出部により延焼を確実に防止し、また前記ロータリバルブ内に消火剤が混入して閉塞の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の粉砕機の運用方法は、粉砕前のバイオマス燃料を供給する粉砕前燃料供給管と、該粉砕前燃料供給管から供給されたバイオマス燃料が上面に導かれるとともに中心軸線回りに回転する回転テーブルと、該回転テーブルに対向して配置され該回転テーブルの前記上面との間でバイオマス燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記回転テーブルの下方に位置する下方空間に空気を供給する空気供給管と、該空気供給管から導かれた空気によって巻き上げられた粉砕後のバイオマス燃料を分級する分級機と、該分級機にて分級された分級後のバイオマス燃料を外部へと導く微粉燃料供給管と、を備えた粉砕機の運用方法であって、前記回転テーブルの上方でかつ前記分級機の上流側となる上方空間、及び、該分級機の下流側でかつ前記微粉燃料供給管の上流側となる分級空間に、それぞれ、バイオマス燃料の急速燃焼による圧力上昇を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出結果に基づいて消火剤を噴射する消火剤噴出部とを設け、前記圧力センサで急速燃焼を検出した場合に、前記消火剤噴出部から消火剤を噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
適正な空間に圧力センサ及び消火剤噴出部を設けることとしたので、急速燃焼を正確に検知して適切なタイミングで消火剤を噴射することで、急速燃焼を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉砕機を備えたボイラ設備を示した概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉砕機を示した縦断面図である。
【図３】上方空間及び下方空間に配置した消火剤噴出部を示した斜視図である。
【図４Ａ】消火剤噴出部を適正な位置に設けた場合の延焼伝播を示したグラフである。
【図４Ｂ】消火剤噴出部を適正な位置よりも急速燃焼発生箇所に近い位置に設けた場合の延焼伝播を示したグラフである。
【図４Ｃ】消火剤噴出部を適正な位置よりも急速燃焼発生箇所から遠い位置に設けた場合の延焼伝播を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態に係る粉砕機を備えたボイラ設備１が示されている。なお、本実施形態では上方とは鉛直上側方向を、下方とは鉛直下側方向を示している。
本実施形態では、ボイラ設備１は、固体燃料として例えばバイオマス燃料を使用し、ボイラ本体３に供給するバイオマス燃料を粉砕する粉砕機５を備えている。粉砕機５は、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。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。
【００２７】
粉砕機５には微粉燃料供給管７が接続されており、粉砕機５で粉砕された微粉燃料が搬送ガスとなる熱空気とともに微粉燃料供給管７を介してバーナ９へと導かれるようになっている。
粉砕機５には、バイオマス用サイロ１１に貯蔵されたバイオマス燃料がバンカ１３を介して導かれる。
粉砕機５には、熱空気供給管（搬送ガス供給管）１５が接続されている。熱空気供給管１５は、１次通風機１７に接続されており、空気予熱器１９によって予熱された空気と、空気予熱器１９をバイパスした空気とが混合して温度調整された空気が導かれるようになっている。また、熱空気供給管１５には、ガス再循環通風機２１を介して電気集塵機２３を通過した排ガスの一部が導かれるようになっている。したがって、粉砕機５には、熱空気供給管１５を介して、空気予熱器１９で温度調整され、かつ排ガスによって酸素濃度調整された混合気が導かれる。
【００２８】
ボイラ本体３内の火炉にてバーナ９によって火炎が形成され、ボイラ本体３内の図示しない熱交換器によって蒸気が生成する。生成された蒸気は、図示しない蒸気タービンへと導かれて発電が行われる。
【００２９】
ボイラ本体３から排出された排ガスは、脱硝装置２５によって脱硝された後に空気予熱器１９にて１次通風機１７から導かれた空気を加熱した後に電気集塵機２３へと導かれる。排ガスは、電気集塵機２３で脱塵された後に、誘引通風機２７を介して脱硫装置２９へと導かれる。誘引通風機２７の上流側で、一部の排ガスが抽気されてガス再循環通風機２１を介して熱空気供給管１５へと導かれてもよい。
誘引通風機２７から導かれた排ガスは、脱硫装置２９にて脱硫された後に煙突３１へと導かれて大気へと放出される。
【００３０】
図２には、図１に示した粉砕機５の詳細が示されている。粉砕機５は、竪型ミルとされており、石炭燃料やバイオマス燃料などの固形物を粉砕する。
【００３１】
粉砕機５のハウジング４１は、竪型の円筒中空形状をなし、天井部４２の中央部に燃料供給管４３が取り付けられている。この燃料供給管４３は、バイオマス用サイロ１１（図１参照）から導かれたペレット状のバイオマス燃料をバンカ１３から燃料供給機７２、ロータリバルブ７４を経由して、ハウジング４１内に供給するものであり、ハウジング４１の中心位置に上下方向（鉛直方向）に沿って配置され、下端部がハウジング４１内部まで延設されている。
【００３２】
燃料供給機７２は、石炭燃料の場合は給炭機と称されるものであり、所定量の供給量で燃料を送り出すものである。例えば、燃料供給機７２は、ベルトコンベア式とされる。
燃料供給機７２の上方には、ダウンスパウト７１を介してバンカ１３が接続されている。バンカ１３は、バイオマス燃料を用いる際にはベレット状のバイオマス燃料が貯留され、ダウンスパウト７１は、鉛直方向に延在する鋼管部とされており、内部に燃料が積層状態で保持されている。石炭燃料の場合には、ダウンスパウト７１内に積層された石炭燃料によって粉砕機５側の微粉を含む加圧ガスがバンカ１３側へ逆流入しないシール性が確保されるようになっている。一方、バイオマス燃料を用いる際にはベレット状のバイオマス燃料の間には隙間があり、石炭燃料と比較してダウンスパウト７１での燃料層によるシール性が不十分になる。このため、バイオマス燃料を用いる際には、燃料供給管４３の途中にロータリバルブ７４を設ける。
【００３３】
ロータリバルブ７４は、バルブハウジング内に設けられた回転方向に区画された複数の部屋を備えた回転部を備えている。回転部に形成された各部屋が独立しているので、燃料供給管４３の下方から上方へ向かう加圧ガスの流れをシールでき、粉砕機５側の微粉を含む加圧ガスがバンカ１３側へ逆流入しないシール性を確保するようになっている。
また、ロータリバルブ７４には、バルブハウジングと回転部との摺動部７４ｂに隙間があるものに対しては、シールエア用バルブ７４ａ１を介してシールエア配管７４ａが接続されている。シールエア配管７４ａから供給されたシールエアによって、バルブハウジングと回転部との摺動部７４ｂの隙間をシールするようになっている。
【００３４】
ハウジング４１の下部には架台４４が設置され、この架台４４上に粉砕テーブル（回転テーブル）４５が回転自在に配置されている。粉砕テーブル４５の中央に対して燃料供給管４３の下端部が対向するように配置されている。燃料供給管４３は、矢印Ａ０で示すように、バイオマス燃料を上方から下方に向けて供給する。
【００３５】
粉砕テーブル４５は、上下方向（鉛直方向）の中心軸線回りに回転自在であると共に、図示しない駆動装置により駆動されるようになっている。粉砕テーブル４５の上面は、例えば中心部が高く、外側に向けて低くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に湾曲した形状をなしていてもよい。
【００３６】
粉砕テーブル１５の上方には、対向して複数の粉砕ローラ４６が配置されている。各粉砕ローラ４６は、粉砕テーブル４５の外周部の上方に、周方向に均等間隔で配置されている（なお、図２では代表して１つの粉砕ローラ４６とその周辺機器のみが示されている）。粉砕ローラ４６は、上下に揺動可能となっており、粉砕テーブル４５の上面に対して接近離間自在に支持されている。粉砕ローラ４６は、外周面が粉砕テーブル４５の上面に接触した状態でこの粉砕テーブル４５が回転すると、粉砕テーブル４５から回転力を受けて連れ回りするようになっている。燃料供給管４３からバイオマス燃料が供給されると、粉砕ローラ４６と粉砕テーブル４５との間でバイオマス燃料が押圧されて粉砕される。
【００３７】
ハウジング４１の下部には、熱空気供給管１５（図１参照）が接続されている。熱空気供給管１５によって供給された熱空気は、矢印Ａ１で示すようにハウジング４１内へと導かれ、粉砕テーブル４５の下方に位置する下方空間Ｓ１に供給される。なお、図２において、熱空気供給管１５の熱空気の流れ方向の上流側（図２において右側）には、熱空気と冷空気とを混合する合流部１５ａが示されている。空気は一次通風機１７から供給され、このうち空気予熱器１９で加熱された予熱空気と空気予熱器１９をバイパスして供給された冷空気が供給され、予熱空気と冷空気とが合流部１５ａで熱空気が所定範囲の温度になるよう制御される。さらに、ガス再循環通風機２１を介して電気集塵機２３を通過した排ガスの一部を導かれて、排ガスによって熱空気の酸素濃度が調整される。
【００３８】
着火して急速燃焼が生じる可能性がある空間について説明する。本実施形態では、下方空間Ｓ１と上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３が対応する。
下方空間Ｓ１を形成するハウジング４１の側壁部には、消火剤を下方空間Ｓ１内に向けて噴射する消火剤噴出部６０が設けられている。図２に示した本実施形態では、消火剤噴出部６０は、例えば２つ設けられており、例えば、図３に示すように、ハウジング４１の中心軸線を挟んで対向して対になるように設けられている。ただし、消火剤噴出部６０の数は、２つに限定されず下方空間Ｓ１の大きさによって決定される。
【００３９】
下方空間Ｓ１内には、×印で示す位置に、圧力センサ６１を設けても良い。ただし、下方空間Ｓ１内の圧力センサ６１は、省略することもできる（後述する）。
【００４０】
ハウジング４１の上部には、ロータリセパレータ（分級機）５３が設けられている。ロータリセパレータ５３は、燃料供給管４３を取り囲むように配置され、燃料供給管４３の回りを回転する。ロータリセパレータ５３の回転に伴い、その外周側に取り付けられた複数のブレード５３ａが周方向に走行するようになっている。粉砕テーブル４５と粉砕ローラ４６によって粉砕されたバイオマス燃料の微粉は、下方空間Ｓ１から粉砕テーブル４５の外周側を通り上昇する熱空気の流れ（矢印Ａ２参照）によって上方へと巻き上げられる。巻き上げられた微粉のうち比較的大きな径の微粉は、ブレード５３ａによって叩き落とされ、粉砕テーブル４５へと戻されて再び粉砕される。これにより、ロータリセパレータ５３によって微粉のサイズで分級され、所定の径以下の微粉は、熱空気とともに微粉燃料供給管７から搬送して搬出される。
【００４１】
ロータリセパレータ５３の上流側（ロータリセパレータ５３の下方側）と粉砕テーブル４５の上方との間には、上方空間Ｓ２が形成されている。上方空間Ｓ２を形成するハウジング４１の側壁部には、消火剤を上方空間Ｓ２内に向けて噴射する消火剤噴出部６０が設けられている。図２では、消火剤噴出部６０は、例えば２つ設けられており、例えば図３に示すように、ハウジング４１の中心軸線を挟んで対向して対になるように設けられている。消火剤噴出部６０の数は、２つに限定されることはない。ただし、消火剤噴出部６０の数は、上方空間Ｓ２の大きさによって決定される。
消火剤噴射部６０が例えば２つ設けられている場合、ハウジング４１の中心軸線を挟んで対向して対になるように設けられているが、上方空間Ｓ２の消火剤噴射部６０と、下方空間Ｓ１の消火剤噴射部６０とは、ハウジング４１の周方向に同じ位置でいる必要は無く、互いに周方向にずれていてもよい。このため、上方空間Ｓ２と下方空間Ｓ１の両方の広い領域にわたって偏りを少なくして消火剤を噴射することができる。
【００４２】
上方空間Ｓ２内には、×印で示す位置に、急速燃焼を検出する圧力センサ６１が設けられている。圧力センサ６１の数は、上方空間Ｓ２内の容積によって決められ、図２に示した本実施形態では例えば２つとされている。圧力センサ６１の数は、２つに限定されることはない。
【００４３】
天井部４２には、微粉燃料供給管７が接続されている。微粉燃料供給管７は、ロータリセパレータ５３によって分級された後のバイオマス燃料の微粉を熱空気とともに矢印Ａ３で示すように排出し、ボイラ本体３（図１参照）へと導く。ロータリセパレータ５３の下流側でかつ微粉燃料供給管７の上流側の空間すなわちロータリセパレータ５３のブレード５３ａによって囲まれた内側の空間には、分級空間Ｓ３が形成されている。
【００４４】
分級空間Ｓ３を形成する天井部４２には、消火剤を分級空間Ｓ３内に向けて噴射する消火剤噴出部６０が設けられている。図２では、消火剤噴出部６０は１つとされている。ただし、消火剤噴出部６０の数は、分級空間Ｓ３の大きさによって決定される。
【００４５】
分級空間Ｓ３内には、×印で示す位置に、急速燃焼を検出する圧力センサ６１が設けられている。圧力センサ６１の数は、分級空間Ｓ３内の容積によって決められ、図２に示した本実施形態では例えば１つとされている。圧力センサ６１の数は、１つに限定されることはない。
【００４６】
前述したように熱空気供給管１５から下方空間Ｓ１に熱空気が供給され、上方空間Ｓ２を通り、分級空間Ｓ３を通過して微粉燃料供給管７へ流れる。粉砕ローラ４６と粉砕テーブル４５との間で粉砕された燃料が微粉となり、熱空気によって巻き上げられ、ロータリセパレータ５３を通り分級された後に、微粉燃料供給管７を通りボイラ本体３のバーナ９へと導かれる。このため、下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２、分級空間Ｓ３以外にも急速燃焼の影響がある空間がある。
【００４７】
下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に設けた消火剤噴出部６０から噴出する消火剤としては、消火機能を備えていれば種類を問わないが、例えば粉体（炭酸水素ナトリウム：一般に重曹、など）が用いられる。
【００４８】
下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に設けた圧力センサ６１は、粉砕機５内でバイオマス燃料が着火して急速燃焼が生じたときの圧力上昇を検出する。圧力センサ６１の出力は、図示しない制御部へと送信される。制御部では、圧力センサ６１から送信された圧力値から急速燃焼の発生を判断し、その結果に基いて下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に設けた消火剤噴出部６０の動作を制御する。
【００４９】
例えば、制御部は、下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に設けたいずれかの圧力センサ６１が所定の閾値を超えた場合に急速燃焼が発生したと判断する。もしくは、上方空間Ｓ２に設けた圧力センサ６１のうち２つの圧力センサ６１と、分級空間Ｓ３に設けた圧力センサ６１のうち１つの圧力センサ６１とから構成される３つの圧力センサ６１のうちの２つが所定の閾値を超えた場合に、急速燃焼の発生と判断して誤判断を抑制してもよい。制御部によって急速燃焼が発生したと判断されると、これと略同時に消火剤噴出部６０から下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に設けた消火剤が噴出されるように制御される。
【００５０】
急速燃焼を判断する閾値は、粉砕機５の運用圧力に応じて変更することが好ましい。例えば、ボイラ本体３の停止にあたっての停止動作のように粉砕機５の運用圧力が最低運用圧力（例えば大気圧）とされている場合には、最低運用圧力よりも所定圧力（例えば500mAq以上1000mAq以下）以上となった場合に急速燃焼の発生を判断する。また、ロータリセパレータ５３を高速で回転させてロータリセパレータ５３をクリーニングしている時のように最高運用圧力とされている場合には、最高運用圧力よりも所定圧力（例えば200mAq以上500mAq以下）以上となった場合に急速燃焼の発生を判断する。
【００５１】
制御部は、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。
【００５２】
下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３における消火剤噴出部６０の設置する理由について説明する。
上方空間Ｓ２及び分級空間Ｓ３に消火剤噴出部６０を設置した理由は、上方空間Ｓ２では粉砕テーブル４５の上方部分のために、粉砕後のバイオマス燃料量が多く存在していること、分級空間Ｓ３では微粉となったバイオマス燃料が多く存在するとともに搬送ガスとなる熱空気が加熱されている場合には一層に他の空間に比べて着火しやすいこと、さらにはバイオマス燃料からの揮発分と、異物混入があった場合によるスパーク発生があり、他の空間に比べて着火し易い空間であり、また、微粉として存在し表面積が大きく他の空間よりも着火し易い空間だからである。したがって、このような空間には、圧力センサ６１も設置して適切なタイミングで消火を行うことができるようにする。
【００５３】
一方、下方空間Ｓ１は、粉砕テーブル４５の下方となっており、粉砕テーブル４５上で粉砕されたバイオマス燃料は下方空間Ｓ１に供給された熱空気によって巻き上げられるので、上方空間Ｓ２に比べて微粉の存在量が少ない。しかしながらバイオマス燃料の微粉は少なからず存在しており、熱空気が多量に供給される空間なので他の空間に比べて着火のおそれがある。したがって、消火剤噴出部６０を設ける。ただし、圧力センサ６１は省略しても良く、下方空間Ｓ１に近い上部空間Ｓ２や分級空間Ｓ３の圧力センサの信号を利用しても良い。
【００５４】
次に着火して急速燃焼が生じる空間とは異なり、別の空間で着火して急速燃焼の延焼を生じる可能性のある空間について説明する。本実施形態では、燃料供給管４３、熱空気供給管１５及び微粉燃料供給管７が対応する。
消火剤噴出部６０は、燃料供給管４３、熱空気供給管１５及び微粉燃料供給管７にも設けられている。各消火剤噴出部６０は、上述の消火剤噴出部６０と同様に制御部によって制御される。これら消火剤噴出部６０によって、急速燃焼の延焼が防止される。
【００５５】
ここで、燃料供給管４３の途中に設けられたロータリバルブ７４は、バルブハウジング内にて回転部との摺動部７４ｂに隙間が形成されるため、シールエア配管７４ａから供給されるシールエアでシールを行う。このため、燃料供給管４３での急速燃焼の延焼は、ロータリバルブ７４を通過して延焼する場合があるので、消火剤噴出部６０をロータリバルブ４７より下方側の上方空間Ｓ２との間に設けることが好ましい。これにより、別の空間からの上流側への延焼をより防止するとともに、消火剤がロータリバルブ７４に混入して清掃作業の増加を抑制し、また消火剤による閉塞の発生を抑制することができるので好ましい。
【００５６】
一方、ロータリバルブ７４の構造として、摺動部に隙間の無い構造（完全インシュレーション構造）を用いる場合には、延焼する可能性が低減するので、燃料供給管４３の消火剤噴出部６０を省略しても良い。
【００５７】
また、燃料供給管４３、熱空気供給管１５及び微粉燃料供給管７には、延焼のおそれがあるので消火剤噴出部６０を設ける必要があるが、着火の可能性は低いので圧力センサ６１を設ける必要は無く、この延焼の空間に近い上部空間Ｓ２や分級空間Ｓ３の圧力センサの信号を利用して、急速燃焼の伝播時間を考慮して消火剤が適切なタイミングで噴出するようにすることが好ましい。
【００５８】
消火剤噴出部６０の設置位置は、急速燃焼の伝播時間を考慮して設置されている。具体的には、図４Ａに示すように、時刻ｔ０で急速燃焼が発生した場合に、急速燃焼の火炎伝播が到達する前後に亘って消火剤を噴射することができる位置に設置されている。図４Ａでは、横軸は距離（時間に比例）を示し、縦軸は延焼伝播による圧力上昇と消火剤噴出量を示している。急速燃焼が発生して時間が経過するにつれて離れた距離まで延焼伝播が広がり圧力が上昇する。急速燃焼が発生したと判断されると、制御部によって消火剤噴出部６０から消火剤が噴出されるが、図４Ａの一点鎖線で示すように、延焼伝播が到達する前後すなわち時刻ｔ１からｔ２に亘って消火剤を噴射することで効果的な消火が行われる。すなわち、消火剤が噴射されなければ実線で示すように延焼伝播によって圧力上昇するものが、破線のように圧力上昇を抑えて消火することができる。
【００５９】
これに対して、消火剤噴出部６０の設置位置が適正位置よりも急速燃焼発生箇所に近い場合には、図４Ｂのように、時刻ｔ１’からｔ２’に亘って消火剤を噴射するが、火炎の広がりに対して消火剤の噴出が早すぎるため、延焼伝播による火炎が発達しないまま消火剤噴出部６０を通過した後に消火剤を噴射することになり、延焼伝播を効果的に抑制することができずに、消火剤を噴射した後に火炎が発達して広がり、圧力が上昇する。
【００６０】
また、消火剤噴出部６０の設置位置が適正位置よりも急速燃焼発生箇所から遠い場合には、図４Ｃのように、時刻ｔ１″からｔ２″に亘って消火剤を噴射するが、延焼伝播が広がった後に消火剤を噴出することになり、消火が間に合わない、もしくは、延焼伝搬が設計時よりも拡大した状態で消火剤を投入することが必要になり、想定した消火剤量より多量の消火剤が必要となり効率よく急速燃焼を抑制できない。このためコストアップの要因になる。
【００６１】
上記構成の粉砕機５は、以下のように動作する。
バイオマス燃料が燃料供給管４３から粉砕テーブル４５の中央へ向けて投入される（矢印Ａ０参照）と、粉砕テーブル４５の回転による遠心力によってバイオマス燃料は粉砕テーブル４５の外周側へと導かれ、粉砕ローラ４６との間に挟み込まれて粉砕される。粉砕されたバイオマス燃料は、熱空気供給管１５から導かれた熱空気によって上方へと巻き上げられ（矢印Ａ２参照）、ロータリセパレータ５３へと導かれる。ロータリセパレータ５３では、比較的径が大きい微粉はブレード５３ａによって叩き落されて粉砕テーブル４５へと戻される。ブレード５３ａを通過した分級後の微粉は、熱空気とともに微粉燃料供給管７へと導かれて、ボイラ本体３のバーナ９（図１参照）へ供給される。
【００６２】
上述のような粉砕機５の運用中、あるいは停止動作中に、バイオマス燃料が着火して急速燃焼が発生した場合には、各空間に適切に設けた圧力センサ６１の検出値によって制御部が急速燃焼の発生を判断し、各空間に適切に設けた各消火剤噴出部６０から適切なタイミングで消火剤を噴射させる。
【００６３】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
粉砕テーブル４５の上方でかつロータリセパレータ５３の上流側（ロータリセパレータ５３の下方側）となる上方空間Ｓ２は、粉砕後のバイオマス燃料量が多く存在しているので他の空間に比べて着火して急速燃焼が生じる可能性が高い。したがって、この上方空間Ｓ２にバイオマス燃料の急速燃焼を検出する圧力センサ６１と消火剤噴出部６０を設置して、適切なタイミングで消火を行うこととした。
また、ロータリセパレータ５３の下流側でかつ微粉燃料供給管７の上流側となる分級空間Ｓ３は、分級後の微粉となったバイオマス燃料が多く存在し、また表面積が大きくなっているので他の空間に比べて着火して急速燃焼が生じる可能性が高い。したがって、この分級空間Ｓ３にバイオマス燃料の急速燃焼を検出する圧力センサ６１と消火剤噴出部６０を設置して、適切なタイミングで消火を行うこととした。
以上のように、少なくとも上方空間Ｓ２と分級空間Ｓ３に圧力センサ６１と消火剤噴出部６０を設定することで、急速燃焼を抑制するのに適切な空間に圧力センサ６１及び消火剤噴出部６０を配置して、適正な数の圧力センサ６１及び消火剤噴出部６０を設けることとした。これにより、急速燃焼を正確に検知して適切なタイミングで消火剤を噴射することで急速燃焼を抑制することができる。
【００６４】
また、中心軸線を挟んだ下方空間Ｓ１及び／又は、上方空間Ｓ２の対向する位置に対になるようにして、消火剤噴出部６０が設けられているので、下方空間Ｓ１及び／又は、上方空間Ｓ２の広い領域にわたって偏りを少なくして消火剤を噴射することができる。
【００６５】
下方空間Ｓ１は粉砕テーブル４５の下方となっており、粉砕テーブル４５上で粉砕されたバイオマス燃料は熱空気によって巻き上げられるので、上方空間Ｓ２に比べてバイオマス燃料の存在量が少ない。しかし、バイオマス燃料は少なからず存在しており、下方空間Ｓ１は熱空気による着火の可能性が高いため、消火剤噴出部６０を設けることとした。これにより、急速燃焼の抑制をさらに図ることができる。
【００６６】
延焼する空間に対しては、燃料供給管４３、熱空気供給管１５及び微粉燃料供給管７に、急速燃焼の伝播時間を考慮した適正な位置に消火剤噴出部６０を設けることで、上方空間Ｓ２や分級空間Ｓ３で発生した急速燃焼の延焼を抑制することができる。
また、ロータリバルブの選定に当たり、回転部に設けた摺動部７４ｂに隙間を設けた構造の場合においても、消火剤噴出部６０をロータリバルブ６０より下方側の上方空間Ｓ２との間に設けることで、延焼をより確実に防止できる。
【００６７】
消火剤噴出部６０を、急速燃焼の火炎伝播が到達する前後に亘って消火剤を噴射する位置に設けることで、適切なタイミングで消火剤を噴射することができる。
【００６８】
なお、上述した実施形態では、バイオマス燃料を専ら粉砕する粉砕機５として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する粉砕機や、石炭とバイオマス燃料を切り替えて使用する粉砕機に対しても用いることができる。
【００６９】
燃料供給管４３、熱空気供給管１５及び微粉燃料供給管７に、消火剤噴出部６０を設けることとしたが、これらのうちいずれか１つ又は２つに消火剤噴出部６０を設けるようにしても良い。
また、本発明の実施形態では粉砕機で粉砕する固体燃料をバイオマス燃料として説明しているが、粉砕する固体燃料はバイオマス燃料に限らず、着火性の高い石炭等であってもよい。石炭などの炭化水素含有の化石固体燃料使用する形式や、石炭とバイオマス燃料の混合物を粉砕する形式や、石炭とバイオマス燃料とを切り替えて粉砕する形式などであっても良く、同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ボイラ設備
３  ボイラ本体
５  粉砕機
７  微粉燃料供給管
９  バーナ
１１  バイオマス用サイロ
１３  バンカ
１５  熱空気供給管（搬送ガス供給管）
１７  １次通風機
１９  空気予熱器
２１  ガス再循環通風機
２３  電気集塵機
２５  脱硝装置
２７  誘引通風機
２９  脱硫装置
３１  煙突
４１  ハウジング
４２  天井部
４３  燃料供給管
４４  架台
４５  粉砕テーブル（回転テーブル）
４６  粉砕ローラ
５３  ロータリセパレータ（分級機）
６０  消火剤噴出部
６１  圧力センサ
７１  ダウンスパウト
７２  燃料供給機
７４  ロータリバルブ
Ｓ１  下方空間
Ｓ２  上方空間
Ｓ３  分級空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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