(57)【要約】【課題】燃料の切り替えの度毎に粉砕機を停止すること無く、燃料の切り替えが連続して行われ、設備稼働率が向上できる固体燃料燃焼装置を提供する。【解決手段】燃料Ａを粉砕して燃焼させている状態で、バンカに燃料Ｂを投入し、燃料Ａから燃料Ｂへ連続的に燃料を切り替える固体燃料燃焼装置に、供給されている燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する混合比算出手段５９と、混合比算出手段によって算出された混合比に応じて、粉砕機の運用条件を補正する粉砕機運用補正手段６１を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2015025582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料を貯留するバンカと、
前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、
前記バンカに貯留されている固体燃料を前記粉砕機に供給する燃料供給機と、
前記粉砕機によって粉砕された微粒子状の固体燃料を搬送ガスで搬送して燃焼するバーナを備え、
前記固体燃料としてかさ密度が異なる少なくとも燃料Ａと燃料Ｂを用い、
前記バンカに貯留されている燃料Ａを粉砕して燃焼させている状態で、当該バンカに前記燃料Ｂを投入し、燃料Ａから燃料Ｂへ連続的に燃料を切り替えて、
または、バンカに貯留されている燃料Ｂを粉砕して燃焼させている状態で、当該バンカに前記燃料Ａを投入し、燃料Ｂから燃料Ａへ連続的に燃料を切り替えて、
前記粉砕機で粉砕して前記バーナで燃焼する固体燃料燃焼装置において、
前記燃料供給機によって供給されている前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する混合比算出手段と、
その混合比算出手段によって算出された混合比に応じて、前記粉砕機の運用条件を補正する粉砕機運用補正手段を備えたことを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料供給機からの計測値に基づいてその燃料供給機によって供給されている前記固体燃料のかさ密度を算出するかさ密度算出手段を設け、
そのかさ密度算出手段によって算出された前記固体燃料のかさ密度と、前記燃料Ａ単独のかさ密度と、前記燃料Ｂ単独のかさ密度に基づいて、前記混合比算出手段が前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する構成になっていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料供給機は、所定の間隔をおいて配置された駆動プーリおよび従動プーリと、その駆動プーリと従動プーリの間に架設された搬送ベルトと、その搬送ベルトを回転駆動する搬送ベルト駆動用モータと、前記搬送ベルト上に搭載されている前記固体燃料の一定区間上の固体燃料の重量を計測する重量計測手段とを備え、
前記燃料供給機による前記固体燃料の供給量を一定にした状態で、前記重量計測手段によって計測した固体燃料の重量に基づいて、前記かさ密度算出手段が前記固体燃料のかさ密度を算出する構成になっていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料供給機は、所定の間隔をおいて配置された駆動プーリおよび従動プーリと、その駆動プーリと従動プーリの間に架設された搬送ベルトと、その搬送ベルトを回転駆動する搬送ベルト駆動用モータと、その搬送ベルト駆動用モータの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
前記燃料供給機による前記固体燃料の供給量を一定にした状態で、前記回転数検出手段によって計測した回転数に基づいて、前記かさ密度算出手段が前記固体燃料のかさ密度を算出する構成になっていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項５】
請求項１に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料供給機によって供給される前記固体燃料の表面状態を検出する画像検出手段と、
その画像検出手段によって得られた画像を２値化処理する画像処理手段を設け、
その画像処理手段によって得られた画像上の少なくとも一方の燃料の面積割合に基づいて、前記混合比算出手段が前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する構成になっていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記バンカに貯留されている前記固体燃料のレベルを検出するレベル検出手段を設け、
そのレベル検出手段によって前記固体燃料が一定レベル以下になったことを検出すると、前記粉砕機運用補正手段が補正動作するように構成されていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記粉砕機は、
回転する粉砕テーブルと、その粉砕テーブル上に配置された複数の粉砕ローラと、その粉砕ローラの荷重を調整する荷重調整手段を備えた粉砕部と、
その粉砕部の上部に設けられて、少なくとも回転フィンを有する分級部と、
前記粉砕部によって生成した粉体を前記分級部に搬送して粗粒子と微粒子に分級して、得られた微粒子状の固体燃料を前記バーナに搬送する前記搬送ガスを供給する搬送ガス供給手段を備え、
前記粉砕機運用補正手段により、前記粉砕テーブルの回転数、粉砕ローラの荷重、回転フィンの回転数、搬送ガスの流量ならびに搬送ガスの温度の少なくとも１つを、前記固体燃料の混合比に応じて補正することを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項８】
請求項７に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料Ａがバイオマス燃料で、前記燃料Ｂが石炭燃料であって、その燃料Ａから燃料Ｂに切り替える際、前記粉砕テーブルの回転数、粉砕ローラの荷重、回転フィンの回転数、搬送ガスの流量ならびに搬送ガスの温度のうちで、前記粉砕テーブルの回転数を除く他の操作端の補正を先に行い、前記固体燃料中のバイオマスの割合が十分少なくなってから前記粉砕テーブルの回転数の補正を行う構成になっていることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の固体燃料燃焼装置において、
前記燃料Ａがバイオマス燃料で、前記燃料Ｂが石炭燃料であって、
前記搬送ガスを供給する搬送ガス供給手段に搬送ガス中の酸素濃度を変更する酸素濃度変更手段が設けられ、
前記固体燃料の混合比に応じて、前記粉砕機運用補正手段を介して前記酸素濃度変更手段により前記搬送ガス中の酸素濃度が変更できることを特徴とする固体燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料を燃焼する固体燃料燃焼装置に係り、例えば石炭やバイオマスなどのように種類（性状）の異なる２つ以上の燃料の供給を連続的に切り替えて粉砕、燃焼する固体燃料燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電用の石炭焚きボイラプラントにおいて、燃料供給手段として給炭機を備えた竪型粉砕機が使用されている。
【０００３】
図１５は、従来の竪型粉砕機に関わる制御系統の概略構成図である。同図に示したように、竪型粉砕機１は、給炭機などの燃料供給機２を備えている。そして竪型粉砕機１は、駆動部と粉砕部と分級部から構成されている。  
前記駆動部では、竪型粉砕機１の外側に設置された粉砕テーブル駆動用モータ３から粉砕テーブル用減速機４に回転力を伝達し、その減速機４の回転力を上部に設置されている粉砕テーブル５に伝達する仕組みになっている。
【０００４】
前記粉砕部では、粉砕テーブル５の上に円周方向に沿って等間隔に複数個配置された粉砕ローラ６を加圧フレーム７などで支持している。竪型粉砕機１の外側に設置された油圧シリンダー８により、加圧フレーム７を介して竪型粉砕機１の内側に設置された加圧フレーム７を下側に引っ張ることで、粉砕ローラ６に粉砕荷重を加えている。
【０００５】
粉砕テーブル５の回転により粉砕ローラ６が連れ回り、給炭管９から投入された石炭などの固体燃料１０を、粉砕テーブル５と粉砕ローラ６の噛み込み部で粉砕する。
【０００６】
前記分級部は粉砕部の上部に設置されており、多数枚の回転フィン１１が給炭管９の外側に配置された中空状の回転軸により円周方向に沿って等間隔に配置・支持されており、その回転軸を介して回転フィン駆動用モータ１２によって回転駆動される。
【０００７】
回転フィン１１の径方向外側には、円周方向に沿って等間隔に複数枚の固定フィン１３が配置されて、各固定フィン１３は竪型粉砕機１の天井部に吊り下げられている。固定フィン１３の下部には、擂り鉢状をした回収ホッパ１４が連結されており、回収ホッパ１４の下端開口部は粉砕ローラ６の中央部上面に向けて開放されている。
【０００８】
前記分配部は回転フィン１１の上方に設置されており、分配器１５と、ボイラ装置（図示せず）側に延びた複数本の分配管１６から構成されている。
【０００９】
燃料供給機２は、石炭などの固体燃料１０を貯留するバンカ２２と、そのバンカ２２内の固体燃料１０を竪型粉砕機１に搬送する搬送ベルト２３と、その搬送ベルト２３を回転駆動する搬送ベルト駆動用モータ２４から構成されている。
【００１０】
なお、図中の１７は粉砕テーブル５の外周に設けられたスロート、１８は搬送ガスダクト、１９は搬送ガスウィンドボックス、２０は各種部材を収納したハウジング、２１は燃焼用１次空気を兼ねた搬送ガスである。
【００１１】
次にこの竪型粉砕機１の動作について説明する。  
バンカ２２に貯留されている石炭などの固体燃料１０は、搬送ベルト２３の回転により給炭管９に供給され、矢印で示したように粉砕テーブル５の中央部に落下する。
【００１２】
その粉砕テーブル５は、減速機４を介して駆動用モータ３によって回転駆動している。粉砕テーブル５上に落下した固体燃料１０は、回転に伴う遠心力によって粉砕テーブル５上を渦巻き状の軌跡を描きながら外周部へ移動され、粉砕テーブル５と粉砕ローラ６の間に噛み込まれて粉砕される。
【００１３】
粉砕によって生成した粒子群は粉砕テーブル５の外周に設けられたスロート１７から導入された搬送ガス２１によって粉砕テーブル５の上方に吹き上げられる。吹き上げられた粒子群のうち粒度の大きいものは、分級部に搬送される途中で重力により落下し、粉砕部へと戻される（１次分級）。
【００１４】
分級部に到達した粒子群は、固定フィン１３と回転フィン１１により所定の粒度以下の微粒子と、所定の粒度を超えた粗粒子とに分離され（二次分級）、粗粒子は回収ホッパ１４で回収され、粉砕部へ落下して再び粉砕される。一方、固定フィン１３ならびに回転フィン１１を通過した微粒子は、分配器１５において複数の分配管１６に分けられて、図示しないボイラ装置のバーナへ気相搬送される。
【００１５】
次にこの竪型粉砕機１の制御系統について図１５を用いて説明する。  
搬送ベルト２３により供給される固体燃料１０の重量は、重量検出器３０によって検出される。一方、搬送ベルト２３は搬送ベルト駆動用モータ２４によりその回転数が変更可能になっており、そのモータ２４の回転数は回転数検出器３１によって検出される。
【００１６】
重量検出器３０によって検出された固体燃料１０の重量と、回転数検出器３１によって検出されモータ２４の回転数は、演算器３２に入力されて、燃料流量に換算される。
【００１７】
演算器３２によって算出された燃料流量は、予め設定されている燃料量指令値３３と比較器３４で比較され、その比較結果が制御器３５に送信され、制御器３５は前記比較結果に基づいて回転数調整信号をモータ２４に送信して、モータ２４の回転数を調整する。
【００１８】
また、前記燃料量指令値３３は、粉砕機運用制御器３６にも入力される。分配器１５内にはミル出口温度検出器４２が設置されており、ミル出口温度検出値４３が粉砕機運用制御器３６に入力される。
【００１９】
粉砕機運用制御器３６では燃料量指令値３３とミル出口温度検出値４３に基づいて、１次空気量と燃料量との関係により１次空気量を算出し、さらにその算出した１次空気量に基づいて各ダンパ開度指令値３７を作成し、それにより熱空気ライン３８の流量調整機構（ダンパ機構）３９と、冷空気ライン４０の流量調整機構（ダンパ機構）４１を用いて、搬送ガス（１次空気）２１の流量を調整する。
【００２０】
また、粉砕機運用制御器３６では、入力された燃料量指令値３３は油圧指令値４４に換算され、複数ある油圧シリンダー８の油圧を調整し、油圧シリンダー８を介して粉砕ローラ６の荷重を変更する。
【００２１】
さらに、粉砕機運用制御器３６では、入力された燃料量指令値３３は回転数指令値４５に換算され、それにより回転フィン駆動用モータ１２を介して回転フィン１１の回転数を調整する。
【００２２】
さらにまた、粉砕機運用制御器３６では、入力された燃料量指令値３３は回転数指令値７１に換算され、それにより粉砕テーブル駆動用モータ３を介して粉砕テーブル５の回転数を調整する。
【００２３】
これら油圧シリンダー８の油圧、回転フィン１１の回転数ならびに粉砕テーブル５の回転数は、固体燃料の性状などによっても調整されるようになっている。  
また、前記固定フィン１３は長方形の板状部材から構成され、それの長手方向が固定式分級器の中心線と平行になるように、各固定フィン１３は垂直方向に設置されている。
【００２４】
特開２０１０−２４２９９９号公報（特許文献１）では、バイオマスと石炭各々の専用粉砕が可能な共用竪型粉砕機を用いた微粉炭焚きボイラシステムが提案されている。
【００２５】
このシステムでは、利便性の面から、バイオマス専用粉砕⇔石炭専用粉砕への連続的な切り替えが求められる。この切り替え制御を実現することで、例えばバイオマスが調達できないときや石炭専用粉砕機が故障した際に、共用竪型粉砕機を石炭専用粉砕機として利用でき、粉砕機又はボイラ装置を止めることなく連続運転することができる。
【００２６】
しかし、竪型粉砕機における石炭の粉砕性とバイオマスの粉砕性は大きく異なり、バイオマスは竪型粉砕機における圧縮・摩擦粉砕では粉砕し難い燃料であるため、一般的な瀝青炭と比べて粉砕性は大幅に低下する。一方で、一般的にバイオマスは石炭と比べて、揮発分が多く、燃えやすい燃料である。
【００２７】
これらを考慮して、バイオマスと石炭の運用を考えなくてはいけない。バイオマス、特にペレットのように微粉を圧縮成形した燃料を竪型粉砕機で粉砕する際の運用として、燃えやすい燃料であることから、製品微粉粒度が多少粗くしても燃焼するため、粉砕ローラの低荷重、回転フィンの低回転数による運用、そして、粉塵爆発などのリスク回避のため、排ガス再循環ガスを用いる低酸素濃度の搬送ガスを用いる。
【００２８】
一方、石炭専用粉砕の場合、微粉炭を精製するため粉砕ローラの荷重を増加させ、回転フィンの回転数を増加させる。また、搬送ガスは空気を用いるなど、バイオマス専用粉砕時と大きく運用が異なる。
【００２９】
近年、高水分・高灰分である亜瀝青炭（低品位炭）と瀝青炭の混焼が行われており、その際の制御装置に関しては特開２００６−５７８９３号公報（特許文献２）に記載されている。しかし、バイオマス専用粉砕と石炭専用粉砕の運用切り替えほど極端な運用変更は行われない。
【００３０】
また、バイオマスと石炭とを混合粉砕する際の竪型粉砕機の制御装置に関しては特開２００３−３３４４６０号公報（特許文献３）に記載されている。この特許文献３におけるバイオマスの混合割合は５〜１５％程度の少ない量であり、バイオマス専用粉砕（バイオマス１００％粉砕）から石炭専用粉砕（石炭１００％粉砕）への切り替えモードについての考慮はないし、記載もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２０１０−２４２９９９号公報
【特許文献２】特開２００６−５７８９３号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
近年、事業用ボイラにおいて、燃料コストの削減を目的に、瀝青炭から亜瀝青炭の使用を検討するケースが増加している。また、ＣＯ２削減の観点からバイオマスの使用も検討されている。
【００３３】
これら、瀝青炭以外の固体燃料は、粉砕性、燃焼性が瀝青炭とは異なる。特に、バイオマスは瀝青炭に比べて粉砕性が悪いが、揮発分が多いので燃焼性は良い。このため、瀝青炭とそれ以外の固体燃料を１台の竪型粉砕機で切り替えながら運用（粉砕）するには、その竪型粉砕機の運用条件（粉砕条件）を大きく変える必要があり、竪型粉砕機を運用しながら供給燃料を変える場合、その運用を切り替えるタイミングを決めるための検出手段が無い。
【００３４】
そのため、一旦、粉砕機の運用を停止させた後、内部に残っている燃料を粉砕機やバンカから抜き出し、燃料をバンカに投入後、粉砕機の運用を開始するという方法をとっており、手間がかかり、設備稼働率が悪いという問題がある。
【００３５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、燃料の切り替えの度毎に粉砕機ならびにその周辺の設備を停止すること無く、燃料の切り替えが連続して行われ、そのために設備稼働率が向上できる固体燃料燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
前記目的を達成するために、本発明は、
固体燃料を貯留するバンカと、
前記固体燃料を粉砕する粉砕機と、
前記バンカに貯留されている固体燃料を前記粉砕機に供給する燃料供給機と、
前記粉砕機によって粉砕された微粒子状の固体燃料を搬送ガスで搬送して燃焼するバーナを備え、
前記固体燃料としてかさ密度が異なる少なくとも燃料Ａと燃料Ｂを用い、
前記バンカに貯留されている燃料Ａを粉砕して燃焼させている状態で、当該バンカに前記燃料Ｂを投入し、燃料Ａから燃料Ｂへ連続的に燃料を切り替えて、
または、バンカに貯留されている燃料Ｂを粉砕して燃焼させている状態で、当該バンカに前記燃料Ａを投入し、燃料Ｂから燃料Ａへ連続的に燃料を切り替えて、
前記粉砕機で粉砕して前記バーナで燃焼する固体燃料燃焼装置を対象とするものである。
【００３７】
そして本発明の第１の手段は、
前記燃料供給機によって供給されている前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する混合比算出手段と、
その混合比算出手段によって算出された混合比に応じて、例えば前記粉砕機における粉砕テーブルの回転数、粉砕ローラの荷重、回転フィンの回転数、固定フィンのベーン角度、前記搬送ガスの流量ならびに搬送ガスの温度などの前記粉砕機の運用条件を補正する粉砕機運用補正手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、
前記燃料供給機からの計測値に基づいてその燃料供給機によって供給されている前記固体燃料のかさ密度を算出するかさ密度算出手段を設け、
そのかさ密度算出手段によって算出された前記固体燃料のかさ密度と、前記燃料Ａ単独のかさ密度と、前記燃料Ｂ単独のかさ密度に基づいて、前記混合比算出手段が前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する構成になっていることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、
前記燃料供給機は、所定の間隔をおいて配置された駆動プーリおよび従動プーリと、その駆動プーリと従動プーリの間に架設された搬送ベルトと、その搬送ベルトを回転駆動する搬送ベルト駆動用モータと、前記搬送ベルト上に搭載されている前記固体燃料の一定区間上の固体燃料の重量を計測する例えばロードセルなどの重量計測手段とを備え、
前記燃料供給機による前記固体燃料の供給量を一定にした状態で、前記重量計測手段によって計測した固体燃料の重量に基づいて、前記かさ密度算出手段が前記固体燃料のかさ密度を算出する構成になっていることを特徴とするものである。
【００４０】
本発明の第４の手段は前記第２の手段において、
前記燃料供給機は、所定の間隔をおいて配置された駆動プーリおよび従動プーリと、その駆動プーリと従動プーリの間に架設された搬送ベルトと、その搬送ベルトを回転駆動する搬送ベルト駆動用モータと、その搬送ベルト駆動用モータの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
前記燃料供給機による前記固体燃料の供給量を一定にした状態で、前記回転数検出手段によって計測した回転数に基づいて、前記かさ密度算出手段が前記固体燃料のかさ密度を算出する構成になっていることを特徴とするものである。
【００４１】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、
前記燃料供給機によって供給される前記固体燃料の表面状態を検出する画像検出手段と、
その画像検出手段によって得られた画像を２値化処理する画像処理手段を設け、
その画像処理手段によって得られた画像上の少なくとも一方の燃料の面積割合に基づいて、前記混合比算出手段が前記固体燃料の燃料Ａと燃料Ｂの混合比を算出する構成になっていることを特徴とするものである。
【００４２】
本発明の第６の手段は前記第１ないし第５のいずれかの手段において、
前記バンカに貯留されている前記固体燃料のレベルを検出するレベル検出手段を設け、
そのレベル検出手段によって前記固体燃料が一定レベル以下になったことを検出すると、前記粉砕機運用補正手段が補正動作するように構成されていることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の第７の手段は前記第１ないし第６のいずれかの手段において、
前記粉砕機は、
回転する粉砕テーブルと、その粉砕テーブル上に配置された複数の粉砕ローラと、その粉砕ローラの荷重を調整する例えば後述する油圧シリンダーなどの荷重調整手段を備えた粉砕部と、
その粉砕部の上部に設けられて、少なくとも回転フィンを有する分級部と、
前記粉砕部によって生成した粉体を前記分級部に搬送して粗粒子と微粒子に分級して、得られた微粒子状の固体燃料を前記バーナに搬送する前記搬送ガスを供給する搬送ガス供給手段を備え、
前記粉砕機運用補正手段により、前記粉砕テーブルの回転数、粉砕ローラの荷重、回転フィンの回転数、搬送ガスの流量ならびに搬送ガスの温度の少なくとも１つを、前記固体燃料の混合比に応じて補正することを特徴とするものである。
【００４４】
本発明の第８の手段は前記第７の手段において、
前記燃料Ａがバイオマス燃料で、前記燃料Ｂが石炭燃料であって、その燃料Ａから燃料Ｂに切り替える際、前記粉砕テーブルの回転数、粉砕ローラの荷重、回転フィンの回転数、搬送ガスの流量ならびに搬送ガスの温度のうちで、前記粉砕テーブルの回転数を除く他の操作端の補正を先に行い、前記固体燃料中のバイオマスの割合が十分少なくなってから前記粉砕テーブルの回転数の補正を行う構成になっていることを特徴とするものである。
【００４５】
本発明の第９の手段は前記第１ないし第８のいずれかの手段において、
前記燃料Ａがバイオマス燃料で、前記燃料Ｂが石炭燃料であって、
前記搬送ガスを供給する搬送ガス供給手段に搬送ガス中の酸素濃度を変更する酸素濃度変更手段が設けられ、
前記固体燃料の混合比に応じて、前記粉砕機運用補正手段を介して前記酸素濃度変更手段により前記搬送ガス中の酸素濃度が変更できることを特徴とする
ものである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明は前述のような構成になっており、燃料の切り替えの度毎に粉砕機ならびにその周辺の設備を停止すること無く、燃料の切り替えが連続して行われ、そのために設備稼働率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。
【図２】搬送ベルト上の燃料重量ならびに搬送ベルトのベルト回転速度を検出する方法を説明するための概略構成図である。
【図３】搬送ベルトのベルト回転速度と固体燃料のかさ密度の関係の一例を示した特性図である。
【図４】搬送されて来た固体燃料のかさ密度と、燃料Ａと燃料Ｂの混合比の関係を模式的に示した特性図である。
【図５】燃料Ａと燃料Ｂの混合比λと、竪型粉砕機の各操作端の関係の一例を示した特性図である。
【図６】固定式分級器を使用したときの固定フィンのベーン角度と混合比λの関係の一例を示した特性図である。
【図７】燃料Ａ（バイオマス）から燃料Ｂ（石炭）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【図８】燃料Ｂ（石炭）から燃料Ａ（バイオマス）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。
【図１０】画像検出器で得られた画像の一部を模式的に示した図である。
【図１１】燃料Ａ（バイオマス）の面積割合ＸＡと固体燃料のかさ密度ρｂｌｋの関係を示した特性図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。
【図１３】燃料Ａ（バイオマス）から燃料Ｂ（石炭）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【図１４】本発明の実施例に係る竪型粉砕機を備えた事業用ボイラプラントの系統図である。
【図１５】従来の竪型粉砕機に関わる制御系統の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の各実施例を図面とともに説明する。  
図１４は、後述の実施例に係る竪型粉砕機を備えた事業用ボイラプラントの系統図である。
【００４９】
粉砕される固体燃料１０が搬入コンベア１０１によりバンカ２２に投入・貯留され、その後、固体燃料１０は燃料供給機２によりにより竪型粉砕機１に投入される。
【００５０】
竪型粉砕機１の下部からは粉砕粒子の乾燥と燃焼用１次空気を兼ねた高温の搬送ガス２１が供給され、竪型粉砕機１内で固体燃料１０の粉砕と分級がなされ、微粒子の固体燃料がボイラ装置１０２のバーナ１０３にそれぞれ供給され、炉内で燃焼される。
【００５１】
この燃焼によって生成した燃焼排ガスは、脱硝装置１０４、空気予熱器１０５ならびに電気集塵機１０６などを通って浄化され、煙突（図示せず）から大気へ放出される。
【００５２】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。
【００５３】
図中の破線は、計測ならびに制御の信号流れを示している。
【００５４】
本実施例では、燃料Ａとしてバイオマスを、燃料Ｂとして石炭を選択して説明する。燃料Ａ（バイオマス）のかさ密度は約６００〜７００ｋｇ／ｍ３、一方、燃料Ｂ（石炭）のかさ密度は８００〜９００ｋｇ／ｍ３であり、燃料Ａと燃料Ｂのかさ密度は明確に区別でき、本発明で規定する燃料条件（かさ密度：燃料Ａ＜燃料Ｂ）を満たしている。
【００５５】
図１に示したように竪型粉砕機１は、給炭機などの燃料供給機２を備えている。そして竪型粉砕機１は、駆動部と粉砕部と分級部から構成されている。  
前記駆動部では、竪型粉砕機１の外側に設置された粉砕テーブル駆動用モータ３から粉砕テーブル用減速機４に回転力を伝達し、その減速機４の回転力を上部に設置されている粉砕テーブル５に伝達する仕組みになっている。
【００５６】
前記粉砕部では、粉砕テーブル５の上に円周方向に沿って等間隔に複数個配置された粉砕ローラ６を加圧フレーム７などで支持している。竪型粉砕機１の外側に設置された油圧シリンダー８により、加圧フレーム７を介して竪型粉砕機１の内側に設置された加圧フレーム７を下側に引っ張ることで、粉砕ローラ６に粉砕荷重を加えている。
【００５７】
粉砕テーブル５の回転により粉砕ローラ６が連れ回り、給炭管９から投入された石炭などの固体燃料１０を、粉砕テーブル５と粉砕ローラ６の噛み込み部で粉砕する。
【００５８】
前記分級部は粉砕部の上部に設置されており、多数枚の回転フィン１１が給炭管９の外側に配置された中空状の回転軸により円周方向に沿って等間隔に配置・支持されており、その回転軸を介して回転フィン駆動用モータ１２によって回転駆動される。
【００５９】
回転フィン１１の径方向外側には、円周方向に沿って等間隔に複数枚の固定フィン１３が配置されて、各固定フィン１３は竪型粉砕機１の天井部に吊り下げられている。固定フィン１３の下部には、擂り鉢状をした回収ホッパ１４が連結されており、回収ホッパ１４の下端開口部は粉砕ローラ６の中央部上面に向けて開放されている。
【００６０】
前記分配部は回転フィン１１の上方に設置されており、分配器１５と、ボイラ装置（図示せず）側に延びた複数本の分配管１６から構成されている。
【００６１】
燃料供給機２は、石炭などの固体燃料１０を貯留するバンカ２２と、そのバンカ２２内の固体燃料１０を竪型粉砕機１に搬送する搬送ベルト２３と、その搬送ベルト２３を回転駆動する搬送ベルト駆動用モータ２４から構成されている。
【００６２】
なお、図中の１７は粉砕テーブル５の外周に設けられたスロート、１８は搬送ガスダクト、１９は搬送ガスウィンドボックス、２０は各種部材を収納したハウジング、２１は燃焼用１次空気を兼ねた搬送ガスである。
【００６３】
次にこの竪型粉砕機１の動作について説明する。  
バンカ２２に貯留されている石炭などの固体燃料１０は、搬送ベルト２３の回転により給炭管９に供給され、矢印で示したように粉砕テーブル５の中央部に落下する。
【００６４】
その粉砕テーブル５は、減速機４を介して駆動用モータ３によって回転駆動している。粉砕テーブル５上に落下した固体燃料１０は、回転に伴う遠心力によって粉砕テーブル５上を渦巻き状の軌跡を描きながら外周部へ移動され、粉砕テーブル５と粉砕ローラ６の間に噛み込まれて粉砕される。
【００６５】
粉砕によって生成した粒子群は粉砕テーブル５の外周に設けられたスロート１７から導入された搬送ガス２１によって粉砕テーブル５の上方に吹き上げられる。吹き上げられた粒子群のうち粒度の大きいものは、分級部に搬送される途中で重力により落下し、粉砕部へと戻される（１次分級）。
【００６６】
分級部に到達した粒子群は、固定フィン１３と回転フィン１１の分級機能により所定の粒度以下の微粒子と、所定の粒度を超えた粗粒子とに分離され（二次分級）、粗粒子は回収ホッパ１４で回収され、粉砕部へ落下して再び粉砕される。一方、固定フィン１３ならびに回転フィン１１を通過した微粒子は、分配器１５において複数の分配管１６に分けられて、図示しないボイラ装置のバーナへ気相搬送される。
【００６７】
次にこの竪型粉砕機１の制御系統について説明する。  
搬送ベルト２３により供給される固体燃料１０の重量は、重量検出器３０によって検出される。一方、搬送ベルト２３は搬送ベルト駆動用モータ２４によりその回転数が変更可能になっており、そのモータ２４の回転数は回転数検出器３１によって検出される。
【００６８】
重量検出器３０によって検出された固体燃料１０の重量と、回転数検出器３１によって検出されモータ２４の回転数は、演算器３２に入力されて、燃料流量に換算される。
【００６９】
演算器３２によって算出された燃料流量は、予め設定されている燃料量指令値３３と比較器３４で比較され、その比較結果が制御器３５に送信され、制御器３５は前記比較結果に基づいて回転数調整信号をモータ２４に送信して、モータ２４の回転数を調整する。なお、モータ２４の回転数に使用する固体燃料１０の密度を掛け合わせることにより、燃料流量を算出することもできる。
【００７０】
石炭専用粉砕時の１次空気量の制御に関して説明する。  
前記燃料量指令値３３は粉砕機運用制御器３６にも入力される。また、分配器１５内にはミル出口温度検出器４２が設置されており、ミル出口温度検出値４３が粉砕機運用制御器３６に入力される。
【００７１】
粉砕機運用制御器３６では燃料量指令値３３とミル出口温度検出値４３を入力することで、予めプログラムされた燃料量とミル出口温度と１次空気量の関係により１次空気量を算出し、さらにその算出した１次空気量に基づいて各ダンパ開度指令値３７を作成する。
【００７２】
それにより熱空気ライン３８の流量調整機構（ダンパ機構）３９と、冷空気ライン４０の流量調整機構（ダンパ機構）４１を用いて、搬送ガス（１次空気）２１の流量を調整する。
【００７３】
また、粉砕機運用制御器３６では、入力された燃料量指令値３３は油圧指令値４４に換算され、複数ある油圧シリンダー８の油圧を調整し、油圧シリンダー８を介して粉砕ローラ６の荷重を変更する。
【００７４】
さらに、粉砕機運用制御器３６では、入力された燃料量指令値３３は回転数指令値４５に換算され、それにより回転フィン駆動用モータ１２を介して回転フィン１１の回転数を調整する。
【００７５】
油圧シリンダー８の油圧ならびに回転フィン１１の回転数は、固体燃料の性状などによっても調整されるようになっている。  
また、前記固定フィン１３は長方形の板状部材から構成され、それの長手方向が固定式分級器の中心線と平行になるように、各固定フィン１３は垂直方向に設置されている。
【００７６】
固定フィン１３は、角度が変更可能な場合や角度が固定されている場合がある。角度が固定されている場合、燃料Ａ、Ｂの切り替えにおいて、固定フィン１３の角度が変わることは無いが、角度が変更可能である場合、燃料種が切り替わる途中で、固定フィン１３の角度を変更することで、より安定した運用を行うことが可能である。
【００７７】
例えば、燃料Ａ（バイオマス）の場合、ミル内部に溜め込まないように排出することが望ましいので、旋回力が小さくなるように、固定フィン１３の角度を小さくすることが望ましい。  
また、燃料Ｂ（石炭）の場合、製品微粉の粒径を細かくする必要があるため、固定フィン１３の角度を大きくすることが望ましい。
【００７８】
バイオマス専用粉砕の場合は、揮発分が多く、燃焼性が良いため、製品微粉粒度が多少粗くても良いため、回転フィン１１の回転数は、設備最低回転数程度に低く設定されている。
【００７９】
本発明の特徴部分は、燃料Ａ専用粉砕から燃料Ｂ専用粉砕に切り替えるタイミング、あるいは反対に燃料Ｂ専用粉砕から燃料Ａ専用粉砕に切り替えるタイミングを計る手段として、燃料供給機２における搬送ベルト２３上の燃料重量５０（または、搬送ベルト２３のベルト回転速度５１）を利用している。
【００８０】
図２は、燃料重量５０ならびに搬送ベルト２３のベルト回転速度５１の検出を説明するための概略構成図である  。
【００８１】
同図に示したように、バンカ２２の下方に駆動プーリ５２と従動プーリ５３が所定の間隔をおいて設置され、駆動プーリ５２と従動プーリ５３の間に搬送ベルト２３が架設されている。搬送ベルト２３の上側一端部はバンカ２２の下方開口部と対向している。
【００８２】
搬送ベルト２３の内側には計測用ローラ５４が２本設置され、その計測用ローラ５４の間に重量計量手段（ロードセル）５５が設けられている。計測用ローラ５４ならびに重量計量手段（ロードセル）５５は、固体燃料１０を搭載した搬送ベルト２３の下面と接するように配置されており、重量計量手段（ロードセル）５５により、計測用ローラ５４間の固体燃料１０の重量を計測する。
【００８３】
この搬送ベルト２３を用いた燃料供給機２では、搬送ベルト２３上に固体燃料１０が均一の高さＨ、幅Ｗをもって竪型粉砕機１に供給される。また、重量計量手段（ロードセル）５５が計測する重量ｑ（燃料重量５０）は、計測用ローラ５４間の距離の１／２（図２の長さＬ）の重量である。よって、固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋは下記の式（１）で求められる。
【００８４】
ρｂｌｋ  ＝ｑ／（Ｈ×Ｗ×Ｌ）・・・（１）
また、搬送ベルト２３のベルト回転速度５１から計算することもできる。このベルト回転速度５１は、搬送ベルト駆動用モータ２４に付設している回転数検出器３１によって検出される（図２参照）。
【００８５】
固体燃料１０が一定量で供給される条件において、搬送ベルト２３のベルト回転速度５１と固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋの関係を予めプログラムしておく。  
図３は、搬送ベルト２３のベルト回転速度５１と固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋの関係の一例を示した特性図である。固体燃料１０の供給量が一定であるため、搬送ベルトの回転数が速くなったということは、搬送ベルト２３上の固体燃料１０の重量が低下しており、かさ密度が小さくなったことを意味する。
【００８６】
ここで、固体燃料１０の供給量をＱ、ベルト回転速度５１をωとすると、固体燃料１０の重量ｑは、下記の式（２）により推算される。
【００８７】
ｑ ＝Ｑ／ω×Ｌ・・・（２）
よって、固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋは前記式（１）より算出することが可能である。固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋの計算は、図１ならびに図２に示したかさ密度計算機５６によってなされる。
【００８８】
前述した計測用ローラ５４、重量計量手段（ロードセル）５５ならびに回転数検出器３１は、従来の竪型粉砕装置にも設置されている計測器であるが、固体燃料を一定量供給するために使用されているものであって、本発明のように燃料Ａ（バイオマス）専用粉砕から燃料Ｂ（石炭）専用粉砕に切り替えるタイミング、あるいは反対に、燃料Ｂ（石炭）専用粉砕から燃料Ａ（バイオマス）専用粉砕に切り替えるタイミングを計る手段として用いるものではない。
【００８９】
前記式（２）の計算回路を追加することで、前記式（１）で求められたかさ密度から燃料Ａと燃料Ｂの混合比を計算することができる。  
図４は、搬送されて来た固体燃料のかさ密度と、燃料Ａと燃料Ｂの混合比の関係を模式的に示した特性図である。予め燃料Ａと燃料Ｂの単体のかさ密度を求めて、図１に示したように燃料Ａ単体のかさ密度を燃料Ａかさ密度記憶部５７に、燃料Ｂ単体のかさ密度を燃料Ｂかさ密度記憶部５８に、それぞれ記憶しておく。
【００９０】
前記式（１）で求められた固体燃料のかさ密度から下記の式（３）によりその固体燃料うちの燃料Ａと燃料Ｂの混合比λを計算することができる。  
λ＝（ρｂｌｋ−ρｂｌｋＡ）／（ρｂｌｋＢ−ρｂｌｋＡ）・・・（３）
式中ρｂｌｋ：算出された固体燃料１０のかさ密度、
ρｂｌｋＡ：燃料Ａ単体のかさ密度、
ρｂｌｋＢ：燃料Ｂ単体のかさ密度である。
【００９１】
図１に示したように、かさ密度計算機５６によって計算された固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋと、かさ密度記憶部５７に記憶されている燃料Ａ単体のかさ密度ρｂｌｋＡと、かさ密度記憶部５８に記憶されている燃料Ｂ単体のかさ密度ρｂｌｋＢが混合比計算機５９に出力され、混合比計算機５９で前記式（３）の計算が行われる。
【００９２】
混合比計算機５９で算出された燃料Ａと燃料Ｂの混合比λにより、予め与えられた竪型粉砕機１の運用補正曲線（運用補正係数）を用いて、竪型粉砕機１の運用条件を補正する。
【００９３】
図５は、燃料Ａと燃料Ｂの混合比λと、竪型粉砕機１の各操作端の関係の一例を示した特性図である。同図の横軸に燃料Ａと燃料Ｂの混合比λを、縦軸に燃料供給量、粉砕荷重、回転式分級機（回転フィン）の回転数、竪型粉砕機１に供給する搬送ガス量ならびに搬送ガスのミル出口温度を、それぞれとっている。
【００９４】
竪型粉砕機１の各種操作量は、燃料Ａや燃料Ｂの諸性質ならびに物性などにより変化する。燃料Ａと燃料Ｂの混合比λが０．３〜０．５付近（本実施例では混合比λが０．５付近）で、各操作端を変化（補正）させるようにしている。
【００９５】
これは、バイオマス（燃料Ａ）と石炭（燃料Ｂ）の燃料の差異によるものである。バイオマスは難砕性であるため、例えば、分級機回転数を急に速くすると粉砕機の圧力損失が急激に増加するため、固体燃料中のバイオマスの供給量（割合）が十分少なくなるまで粉砕機の運用を変えない領域（不干渉帯）を設け、粉砕機の運用に支障をきたさないようにする。その後、混合比λに比例して、分級機回転数を増加（補正）している。
【００９６】
前記不干渉帯や混合比λに対する操作端の変化幅は、使用するバイオマスなどの燃料性状により異なり、本実施例は一例として記載するものである。
【００９７】
ここで、操作端の運用条件Ｙｉ、燃料Ａの運用条件ＸＡ、燃料Ｂの運用条件ＸＢとし、操作端の変化率（混合比λに対する操作端の変化幅）をｆ（λ）とすると、操作端の運用条件Ｙｉは下記の式（４）で求めることができる。
【００９８】
Ｙｉ＝（ＸＢ−ＸＡ）×ｆ（λ）＋ＸＡ・・・（４）
但し、λ≧λ１において使用すること。λ１は前記不干渉帯の最大値である。λ１は各操作端で独立した値を用いても良いし、共通の値を用いても良い。
【００９９】
この図５に示した例では、混合比λ＝０（燃料Ａのみ）から燃料Ｂの混入割合が徐々に増えても、混合比λが０．５になるまでは、粉砕荷重、分級機の回転数、搬送ガス量ならびに搬送ガスミル出口温度は、燃料Ａのみの場合と同じである。
【０１００】
混合比λが０．５を超えた頃から粉砕荷重、搬送ガス量ならびに搬送ガスミル出口温度は増加傾向にあるが、分級機の回転数はまだそのままである。そして燃料Ｂの混合比λがさらに増えたところで、すなわち前記不干渉帯を超えたころから、最後に分級機の回転数を混合比λに応じて増加する運用になっている。
【０１０１】
なお、燃料供給量は、常に一定である。ここでは、固定フィン１１のフィンを構成する板状部材が回動可能となるケースについて説明を行う。
【０１０２】
図６は、固定式分級器を使用したときの固定フィンのベーン角度と混合比λの関係の一例を示した特性図である。
【０１０３】
前述のように固定フィンは長方形の板状部材からなり、各固定フィンは垂直方向に配置され、それの内側端部を軸として回動可能になっている。固定式分級器の中心軸から固定フィンの内側端部に向けて延ばした仮想線と固定フィンの垂直面のなす角度を固定フィンのベーン角度としている。
【０１０４】
バイオマス（燃料Ａ）粉砕時は粒度を石炭ほど細かくする必要がないため、本実施例の場合、ベーン角度を開けて（ベーン角度＝０°）、すなわち固定フィンの垂直面が固定式分級器の中心軸方向を向くようにした運用になっている。
【０１０５】
混合比λ＝０（バイオマスのみ）から石炭（燃料Ｂ）の混入割合が徐々に増えても、混合比λが０．５を越えるまではベーン角度＝０°に保ち、回転分級機と同様に、圧力損失などの急激な変化が起こらないように不干渉帯を設けている。混合比λが０．５を少し超えた時点から、固定フィンを回動してベーン角度を徐々に増やしている。
【０１０６】
図１に示したように本実施例では回転フィン１１（回転式分級機）と固定フィン１３（固定式分級器）を併用しているから、燃料Ｂの混合比λが高くなると、その混合比λに応じて回転式分級機の回転数を上げるともに、固定式分級器の固定フィン１３のベーン角度を大きくすることになる。
【０１０７】
図７は、燃料Ａにバイオマス、燃料Ｂに石炭を使用して、燃料Ａ（バイオマス）から燃料Ｂ（石炭）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【０１０８】
バイオマスは一般的に難砕性であるが、揮発分が多いため燃焼性が良好である。よって、粒度を石炭ほど細かくする必要がないため、粉砕ローラを低荷重にして、分級機の回転数を低く抑えている。一方、石炭の場合は、細かく粉砕する必要があるため、粉砕ローラの荷重ならびに分級機の回転数を増加させる必要がある。
【０１０９】
図７の横軸は時間の経過をとっており、その時間の経過とともに燃料Ａ運用モード⇒切り替え運用モード⇒燃料Ｂ運用モードの順に変化している。縦軸は搬送されて来る固体燃料のかさ密度、その固体燃料中の燃料Ａと燃料Ｂの混合比、バンカ内の燃料レベル、燃料量供給指令信号、熱空気ダンパの開度指令信号、冷空気ダンパの開度指令信号、分級機回転数指令信号ならびに粉砕ローラの荷重指令信号などの各種操作端の変化をそれぞれ示している。
【０１１０】
図１に示したようにバンカ２２の所定位置にバンカ２２内の固体燃料１０のレベルを検出するレベル検出器６０が設置されており、レベル検出器６０からの検出信号を粉砕機運用補正器６１のＯＮ／ＯＦＦスイッチ６２として用いている。これにより、不干渉と予測される領域での不要な操作を避けている。
【０１１１】
図７の「バンカ内燃料レベル」で示されている破線位置はレベル検出器６０の閾値を示しており、バンカ２２内の固体燃料１０のレベルが閾値より下がるとレベル検出器６０はＯＮになり、固体燃料１０のレベルが閾値より上がるとレベル検出器６０はＯＦＦになる。
【０１１２】
まず最初は、燃料Ａ運用モードになっており、燃料Ａ（バイオマス）がある一定量（レベル）以下になるまでバンカ２２内の燃料Ａ（バイオマス）を消費（粉砕・燃焼）する。一定のレベルまで消費すると、燃料Ｂ（石炭）の投入を開始する（図中の時間＝Ｘ時点）。
【０１１３】
バンカ２２内の下層にあるバイオマスは石炭よりもバンカ内レベルが燃料の消費に伴い低下する。ここで、一定量以下まで低下したとき、それをレベル検出器６０で検出して、それのＯＮ／ＯＦＦスイッチ６２によりバイオマス⇒石炭の切り替え補正器である粉砕機運用補正器６１を有効にする。
【０１１４】
この粉砕機運用補正器６１の有効により、粉砕機運用補正器６１で求めた粉砕機の運用条件の補正係数が粉砕機運用制御器３６に送信される。
【０１１５】
燃料Ｂ（石炭）の投入に伴い、固体燃料１０のかさ密度ならびに混合比が徐々に上昇し、粉砕機運用補正器６１ならびに粉砕機運用制御器３６の働きで、粉砕荷重や分級機回転数などを増加（補正）する。
【０１１６】
なお、燃料Ａ運用モードと切り替え運用モードの境界は、設定した不干渉帯などにより各操作端で異なっている（図５、図７参照）。一方、切り替え運用モードと燃料Ｂ運用モードの境界（Ｙ時点）は、本実施例では混合比λ＝１になったときとする。
【０１１７】
図８は、燃料Ｂ（石炭）から燃料Ａ（バイオマス）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【０１１８】
図７で説明したバイオマスから石炭への切り替えモードを利用しても良いが、石炭からバイオマスへの切り替えモードを別途設けても良い。
【０１１９】
例えば、バイオマスは一般的に難砕性であるため、粉砕機圧力損失の急増を防止するため、分級機の回転数をバイオマス混合比が比較的低いところで低回転にするといったことが考えられる。また、粉塵爆発のリスクを減らすため、バイオマス混合比が低い時点で、搬送ガスのミル出口温度を低くするように調整するといったことが考えられる。
【０１２０】
このような運用は、バイオマスの種類や性状などに依存した様々な危険性を回避するように設定されるため、普遍性のあるものではなく、任意に変えることができる。
【０１２１】
図８に示した燃料Ｂ（石炭）から燃料Ａ（バイオマス）へ移行する場合は、大体において、前述の図７に示した燃料Ａ（バイオマス）から燃料Ｂ（石炭）へ移行する場合とは反対の変化を伴うものであるから、具体的な説明は省略する。
【０１２２】
（実施例２）
図９は、本発明の実施例２に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。本実施例では、画像検出器によって得られた固体燃料の画像により、固体燃料のかさ密度および燃料Ａと燃料Ｂの混合比を求める。
【０１２３】
図９に示したように、搬送ベルト２３により搬送される固体燃料１０の表面状態を画像検出器６３で検出して、その画像データを画像処理部６４に送る。図１０は、画像検出器６３で得られた画像の一部を模式的に示した図である。図中の符号６８は、石炭で実際には黒色をしている。また符号６９は、バイオマスで実際には白〜茶色をしているため、石炭６８（黒色）と見分けることが可能である。
【０１２４】
この画像データを画像処理部６４に送り、白黒の２値化などの必要な処理を行い、その後、画像上から燃料Ａ（バイオマス）の面積割合ｘＡを求める。
【０１２５】
この燃料Ａ（バイオマス）の面積割合ＸＡを基にして、下記の式（５）より固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋを計算することができる。  
ρｂｌｋ＝ρｂｌｋＡ×（ＸＡ）１．５＋ρｂｌｋＢ×（１−ＸＡ）１．５・・・（５）
式中ρｂｌｋＡ：燃料Ａ単体のかさ密度、
ρｂｌｋＢ：燃料Ｂ単体のかさ密度である。
【０１２６】
式（５）に示したように面積割合ＸＡを１．５乗しているが、密度は単位体積当たりの質量であるため、体積／面積＝３／２＝１．５としている。
【０１２７】
図１１は、燃料Ａ（バイオマス）の面積割合ＸＡと固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋの関係を示した特性図である。前述の式（５）より燃料Ａと燃料Ｂが混合した状態における固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋを計算することができる。これら固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋの計算は、図９に示すかさ密度の計算機５６によって行われる。
【０１２８】
得られた固体燃料１０のかさ密度ρｂｌｋから混合比計算機５９で固体燃料１０の混合比λを計算して、その混合比λに基づいて粉砕機運用補正器６１で粉砕機の運用条件の補正係数を求め、運用条件の補正係数は粉砕機運用制御器３６に送信される。
【０１２９】
（実施例３）
図１２は、本発明の実施例３に係る竪型粉砕機の制御系統の概略構成図である。この実施例で前記実施例１と相違する点は、搬送ガス２１の供給ライン７０に、流量調整機構（ダンパ機構）６６を有する排ガス循環ライン６５を設けるとともに、供給ライン７０の粉砕機入口側に酸素濃度検出器６７を設けた点である。
【０１３０】
一般にバイオマスは石炭と比べて粉塵爆発し易い粉体であるため、安全を考慮して低酸素濃度（〜１８％）の搬送ガス２１でバイオマスを搬送することが望ましいとされている。
【０１３１】
バイオマス粉砕時は、排ガス循環ライン６５から供給される排ガスにより低酸素濃度（〜１８％）にして、バイオマスをボイラ装置のバーナまで搬送することが必要である。そのためバイオマス粉砕時は、粉砕機入口に設置されている酸素濃度検出器６７により、搬送ガス２１中の酸素濃度を計測し、その酸素濃度計測値を粉砕機運用制御器３６に入力する。
【０１３２】
粉砕機運用制御器３６では、入力された酸素濃度計測値と予め設定されている目標酸素濃度との偏差を算出し、フィードバックをかけて排ガス循環ライン６５に設けられている流量調整機構（ダンパ機構）６６の開度を調整する。
【０１３３】
また、熱空気ライン３８に設けられている流量調整機構３９ならびに冷空気ライン４０に設けられている流量調整機構４１の開度を調整することにより、搬送ガス２１の流量ならびに粉砕機出口の搬送ガス温度を制御する。
【０１３４】
また、本実施例では、固体燃料１０の混合比と搬送ガス２１中の酸素濃度の補正係数の関係が予め設定されており、石炭の混合比が高くなると搬送ガス２１中の酸素濃度を高くし、反対に、バイオマスの混合比が高くなると搬送ガス２１中の酸素濃度を低くするように設定されている。
【０１３５】
図１３は本実施例で、燃料Ａ（バイオマス）から燃料Ｂ（石炭）へ移行する場合の、竪型粉砕機における各操作端などの状態を示したタイミングチャートである。
【０１３６】
図１３に示したように、バイオマスから石炭へ切り替える比較的初期に排ガス循環ライン６５に設けられている流量調整機構６６の開度を徐々に閉じるように、また、切り替える比較的後期に熱空気ライン３８に設けられている流量調整機構３９ならびに冷空気ライン４０に設けられている流量調整機構４１の開度を徐々に開くように、流量調整機構３９、４１、６６の開度調整がなされる。
【０１３７】
これにより、搬送ガス２１中の酸素濃度、搬送ガス２１の流量ならびに粉砕機出口の搬送ガス温度を制御することができる。
【０１３８】
なお、燃料Ａ運用モードから切り替え運用モードの切り替え点に関しては、図５で説明したときと同じように、混合比がある閾値を超えたときに操作端に補正が掛かるようにする。この混合比の閾値は、各操作端で同じであっても良いし、異なっていてもよい。
【０１３９】
切り替え運用モードから燃料Ｂ運用モードへ切り替えるタイミングは、混合比λ＝１となったときを基本として、レベル検出器６０で検出した値を用いて燃料Ａの残量を予測する。
【０１４０】
具体的には、燃料Ｂの投入前の燃料Ａのレベルを記憶して、その後燃料Ｂを投入する。燃料Ｂが同一のレベルに到達したとき、燃料Ａの残量は少なくなり、燃料Ｂの投入が複数回繰り返されることで、燃料Ａの残量は零になったと判断するようなことも可能である。
【０１４１】
バンカに投入される燃料Ａ、Ｂの流動に関して説明する。  
燃料Ａがバンカに入っている状態で燃料Ｂを投入して使用を続けると、バンカ内に蓄積されている燃料Ａの量が徐々に減少していくが、ある時間、瞬時に    燃料Ａから燃料Ｂへ切り替わるとは限らない。
【０１４２】
これは、バンカ内の壁面などに燃料が付着して残留したり、バンカからの排出の特性上、バンカ内の中央付近の燃料レベル（高さ）が低く、バンカ内の中央付近の燃料から排出され易い傾向があるためである。
【０１４３】
よって、粉砕機に投入される燃料が、燃料Ａから燃料Ｂへ切り替わる際、特定の時間で瞬時に切り替わるのではなく、ある特定時間、燃料Ａと燃料Ｂが混合したような状態で排出される。
【０１４４】
その際、燃料Ａと燃料Ｂで粉砕機の運用（例えば、粉砕荷重や分級機回転数など）が大きく異なるため、燃料が切り替わる過渡期における粉砕機の運用条件を工夫（変更）する必要がある。
【０１４５】
すなわち、従来技術では、燃料Ａから燃料Ｂへ切り替わる過渡期を検知する手段がないため、燃料Ａから燃料Ｂへ粉砕機の運用条件を連続的に変えることは困難であった。
【０１４６】
本発明は、燃料Ａから燃料Ｂへ切り替わる過渡期を検知する手段を提案し、燃料Ａから燃料Ｂへ切り替わる際の粉砕機の過渡期の運用条件を変更することが可能である。
【０１４７】
前記実施例では燃料Ａと燃料Ｂの２種類の燃料の切り替え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、３種類以上の燃料の切り替えにも適用可能である。
【０１４８】
本発明に適用されるバイオマスとしては、例えば廃棄物系バイオマス、未利用バイオマス、資源作物（エネルギーや製品の製造目的に栽培される植物）などがある。具体的には、廃棄物系バイオマスとしては、例えば廃棄される紙類、家畜排泄物、食品廃棄物、建設発生木材、製材工場残材、下水汚泥物などが挙げられる。未利用バイオマスとしては、例えば稲わら、麦わら、籾殻などが挙げられる。資源作物としては、例えばサトウキビ、トウモロコシ、牧草などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１４９】
１：竪型粉砕機、２：燃料供給機、３：粉砕テーブル駆動用モータ、５：粉砕テーブル、６：粉砕ローラ、８：油圧シリンダー、１０：固体燃料、１１：回転フィン、１２：回転フィン駆動用モータ、１３：固定フィン、２１：搬送ガス、２２：バンカ、２３：搬送ベルト、２４：搬送ベルト駆動モータ、３０：重量検出器、３１：回転数検出器、３６：粉砕機運用制御器、３７：各ダンパ開度指令値、３８：熱空気ライン、３９，４１，６６：流量調整機構、４０：冷空気ライン、４２：ミル出口温度検出器、４３：ミル出口温度検出値、４４：油圧指令値、４５：回転数指令値、５０：燃料重量、５１：ベルト回転速度、５２：駆動プーリ、５３：従動プーリ、５５：重量計量手段（ロードセル）、５６：かさ密度計算機、５７：燃料Ａかさ密度記憶部、５８：燃料Ｂかさ密度記憶部、５９：混合比計算機、６０：レベル検出器、６１：粉砕機運用補正器、６２：ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、６３：画像検出器、６４：画像処理部、６５：排ガス循環ライン、６７：酸素濃度検出器、６８：石炭、６９：バイオマス、７０：搬送ガス供給ライン、７１：回転数指令値、１０１：ボイラ装置、１０２：バーナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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