(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃料の微粉炭と副燃料のバイオマス燃料微粉を混焼する混焼ボイラと、微粉炭を生成する石炭ミルと、バイオマス粉砕ミルで粉砕したバイオマス燃料微粉を貯蔵するバイオマス粉ビンと、前記混焼ボイラから排出される排ガスと大気から取り入れる１次空気の一部及び２次空気と熱交換する空気予熱器とを備える石炭・バイオマス混焼装置であって、
前記空気予熱器には、冷空気を１次空気入口ダクトにより取り入れて熱交換後の熱空気を送り出す１次熱空気ダクトと、前記１次空気入口ダクトから分岐した冷空気を導く１次冷空気ダクトと、２次空気入口ダクトにより２次空気を取り入れて熱交換後の熱空気を前記混焼ボイラに導く２次熱空気ダクトとを備え、
前記石炭ミルには、前記１次熱空気ダクトからの熱空気と前記１次冷空気ダクトからの冷空気の混合空気が供給されて前記石炭ミルで粉砕した微粉炭を前記混焼ボイラに搬送する第１の搬送管を備え、
前記バイオマス粉ビンには、前記１次冷空気ダクトから分岐した冷空気が搬送用空気の一部として供給されて前記バイオマス粉ビンに貯蔵したバイオマス燃料微粉を前記混焼ボイラに搬送する第２の搬送管を備え、
更に、前記１次熱空気ダクトと前記第２の搬送管との間には、前記１次熱空気ダクトの熱空気を分岐して搬送用空気の一部として前記第２の搬送管に供給する分岐用熱空気ダクトを備えたことを特徴とする石炭・バイオマス混焼装置。
【請求項２】
前記第２の搬送管には、前記バイオマス粉ビンのバイオマス燃料微粉と合流する前の搬送用空気の温度を計測する温度計測手段を備え、
更に、前記温度計測手段に接続され、該温度計測手段からの計測温度データに基づいて、冷空気と熱空気が混合された混合空気の温度が予め設定された設定温度域に収まるように、前記第２の搬送管内を流れる冷空気量と前記分岐用熱空気ダクト内を流れる熱空気量とを調節する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の石炭・バイオマス混焼装置。
【請求項３】
前記設定温度域が、前記バイオマス燃料微粉の燃焼が生じない温度であることを特徴とする請求項２記載の石炭・バイオマス混焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕機を用いて石炭を粉砕した微粉炭、及び木材等のバイオマスを粉砕したバイオマス燃料微粉を燃焼させる混焼ボイラを備えた石炭・バイオマス混焼装置（石炭・バイオマス混焼システム）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石炭火力へのコスト的な見直しの観点から、又、ＣＯ２発生量の抑制の要求等からバイオマスの利用促進が図られている。このような背景の下に、種々の石炭・バイオマス混焼装置として混焼ボイラが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
上記特許文献１の混焼ボイラでは、石炭粉砕機と、バイオマス粉砕機を備え、ボイラ下流の空気予熱器（ＧＡＨ：ガスエアヒータ）で加熱した高温空気は石炭粉砕機に供給して石炭を乾燥させつつ粉砕した微粉炭を混焼ボイラのバーナに供給し、ボイラの下流から排ガスの一部を取り出してこの排ガスは、前記バイオマス粉砕機に供給してバイオマスを乾燥させつつ粉砕したバイオマス燃料微粉を混焼ボイラのバーナに供給するようにしている。
【０００４】
上記混焼ボイラにおいも通常のボイラと同様に安定したボイラ出力が要求されるが、前記バイオマスは供給量或いは発熱量が変動する場合があるために、混焼ボイラにおいては、主燃料として微粉炭を用いるようにし、石炭に対するバイオマスの混焼割合は所定の割合、例えば１０〜２０％程度になるように供給するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８２６５１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、前記特許文献１の混焼ボイラにおいては、バイオマスを専用の竪形粉砕機で粉砕してバイオマス燃料微粉混焼ボイラのバーナに供給するようにしているために、バイオマス燃料微粉の供給量或いは発熱量が変動する場合があり、このようにバイオマス燃料微粉の供給量或いは発熱量が変動した場合には、混焼ボイラのボイラ出力が変動してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、混焼ボイラに対するバイオマス燃料微粉の供給を安定させることができ、しかも、熱効率に優れた石炭・バイオマス混焼装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、主燃料の微粉炭と副燃料のバイオマス燃料微粉を混焼する混焼ボイラと、微粉炭を生成する石炭ミルと、バイオマス粉砕ミルで粉砕したバイオマス燃料微粉を貯蔵するバイオマス粉ビンと、前記混焼ボイラから排出される排ガスと大気から取り入れる１次空気の一部及び２次空気と熱交換する空気予熱器とを備える石炭・バイオマス混焼装置であって、
前記空気予熱器には、冷空気を１次空気入口ダクトにより取り入れて熱交換後の熱空気を送り出す１次熱空気ダクトと、前記１次空気入口ダクトから分岐した冷空気を導く１次冷空気ダクトと、２次空気入口ダクトにより２次空気を取り入れて熱交換後の熱空気を前記混焼ボイラに導く２次熱空気ダクトとを備え、
前記石炭ミルには、前記１次熱空気ダクトからの熱空気と前記１次冷空気ダクトからの冷空気の混合空気が供給されて前記石炭ミルで粉砕した微粉炭を前記混焼ボイラに搬送する第１の搬送管を備え、
前記バイオマス粉ビンには、前記１次冷空気ダクトから分岐した冷空気が搬送用空気の一部として供給されて前記バイオマス粉ビンに貯蔵したバイオマス燃料微粉を前記混焼ボイラに搬送する第２の搬送管を備え、
更に、前記１次熱空気ダクトと前記第２の搬送管との間には、前記１次熱空気ダクトの熱空気を分岐して搬送用空気の一部として前記第２の搬送管に供給する分岐用熱空気ダクトを備えたことを特徴とする石炭・バイオマス混焼装置、に係るものである。
【０００９】
上記石炭・バイオマス混焼装置において、前記第２の搬送管には、前記バイオマス粉ビンのバイオマス燃料微粉と合流する前の搬送用空気の温度を計測する温度計測手段を備え、
更に、前記温度計測手段に接続され、該温度計測手段からの計測温度データに基づいて、冷空気と熱空気が混合された混合空気の温度が予め設定された設定温度域に収まるように、前記第２の搬送管内を流れる冷空気量と前記分岐用熱空気ダクト内を流れる熱空気量とを調節する制御手段を備えることは好ましい。
【００１０】
又、上記石炭・バイオマス混焼装置において、前記設定温度域が、前記バイオマス燃料微粉の燃焼が生じない温度であることは好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の石炭・バイオマス混焼装置によれば、微粉炭ミルに供給する１次空気の一部を用いてバイオマス粉ビンのバイオマス燃料微粉を混焼ボイラに搬送するようにしたので、簡略なダクト構成にてバイオマス燃料微粉の安定した供給が可能になり、更に、空気予熱器を通る１次空気量が増加することにより熱効率を向上させられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る石炭・バイオマス混焼装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る石炭・バイオマス混焼装置の構成図であり、石炭・バイオマス混焼装置を構成する混焼ボイラ１の火炉壁には、微粉炭バーナとバイオマスバーナからなるバーナ２が配置されている。バーナ２には、共通又は個別の風箱から燃焼用空気が供給されるようになっている。
【００１５】
又、石炭・バイオマス混焼装置には石炭ミル３が備えてあり、該石炭ミル３は、石炭を粉砕した微粉炭を第１の搬送管６によりバーナ２に供給している。更に、石炭・バイオマス混焼装置にはバイオマス粉ビン４が備えてあり、該バイオマス粉ビン４には、図示しないバイオマス粉砕ミルによってバイオマスを粉砕したバイオマス燃料微粉が貯留されており、バイオマス粉ビン４に貯留されたバイオマス燃料微粉は第２の搬送管７によりバーナ２に供給している。
【００１６】
更に、石炭・バイオマス混焼装置には、混焼ボイラ１出口の排ガスと空気の熱交換を行う空気予熱器（ＧＡＨ：ガスエアヒータ）５が備えてあり、混焼ボイラ１の排ガスは第１の排ガス管８によって空気予熱器５に供給され、又、空気予熱器５で熱交換された排ガスは、空気予熱器５の出口側に設けられた第２の排ガス管９によって大気中に排出されるようになっている。
【００１７】
空気予熱器５の給気系の前段側（入口側）には、１次空気入口ダクト１０と２次空気入口ダクト１１とが備えられ、大気（冷空気）が空気予熱器５に送り込まれるようになっている。空気予熱器５の給気系の後段側（出口側）には、排気ガスとの熱交換によって加熱された熱空気を取り出す１次熱空気ダクト１２と２次熱空気ダクト１３とが備えられ、１次熱空気ダクト１２は、第１、第２のダンパ１４、１５を介して石炭ミル３に接続されている。又、２次熱空気ダクト１３は、直接混焼ボイラ１のバーナ２に接続されている。
【００１８】
１次空気入口ダクト１０には、途中で１次冷空気ダクト１６が分岐しており、該１次冷空気ダクト１６は、前記第１、第２のダンパ１４、１５の間の１次熱空気ダクト１２に、第３のダンパ１７を介して接続されている。
【００１９】
前記第１のダンパ１４の開度によって、１次熱空気ダクト１２から石炭ミル３内に送り込まれる熱空気量が調節され、又、前記第３のダンパ１７の開度によって、１次冷空気ダクト１６から石炭ミル３内に送り込まれる冷空気量が調節されることで、混合空気の温度が調整される。又、第２のダンパ１５によって、微粉炭搬送用空気（混合空気）の流量が調節される。
【００２０】
更に、前記１次冷空気ダクト１６には、第２の搬送管７が分岐しており、第２の搬送管７は１次空気入口ダクト１０からの冷空気の一部を搬送用空気として前記バイオマス粉ビン４に供給するようにしている。
【００２１】
前記第２の搬送管７は、途中に設けた第４のダンパ１８によって、バイオマス粉ビン４に供給する搬送用空気量が調節されるようになっている。第４のダンパ１８は、バイオマス燃料微粉と搬送用空気との合流点より上流側に配置されている。
【００２２】
本実施例に係る石炭・バイオマス混焼装置においては、更に以下の構成要素が付加される。
【００２３】
まず、前記１次熱空気ダクト１２に備えられる第１のダンパ１４の上流側に、１次熱空気ダクト１２の熱空気を分岐して前記第２の搬送管７に供給するようにした分岐用熱空気ダクト２１を接続している。分岐用熱空気ダクト２１には、第５のダンパ２２を配置し、第２の搬送管７における前記分岐用熱空気ダクト２１との接続点より上流側には、第６のダンパ２３を配置する。
【００２４】
又、前記第２の搬送管７にあって、第４のダンパ１８の下流側には、第２の搬送管７を流れる冷空気と分岐用熱空気ダクト２１を流れる熱空気が混合された混合空気（搬送用空気）の温度を計測する温度計（温度計測手段）２４が配置される。ここで、温度計２４は、バイオマス燃料微粉と合流する前の搬送用空気の温度を計測するためのものであるため、バイオマス燃料微粉と搬送用空気との合流点より上流側に配置されている。
【００２５】
さらに、本実施例の石炭・バイオマス混焼装置には、コントローラ（制御手段）２５が備えられ、このコントローラ２５は、前記温度計（温度計測手段）２４と接続されている。前記コントローラ２５では、温度計２４からの計測温度データが読み取られ、冷空気と熱空気が混合された混合空気の温度が予め設定された設定温度域、この実施の形態では、６０℃乃至８０℃の範囲に収まるように、第５のダンパ２２、第６のダンパ２３の開度を制御するようになっている。尚、バイオマスの性状によって（例えば生木等のように含水分が高い場合に）は、６０℃乃至８０℃の範囲を超える設定温度域とすることもできる。又、コントローラ２５により、第４のダンパ１８が制御され、第２の搬送管７内を流れる搬送空気の量がバイオマス燃料微粉の搬送に好適な値に維持される。
【００２６】
次に、本実施例に係る石炭・バイオマス混焼装置の作動を説明する。
【００２７】
１次空気入口ダクト１０及び２次空気入口ダクト１１から空気予熱器５に送り込まれた冷空気は、空気予熱器５内で、第１の排ガス管８から空気予熱器５内に送り込まれた高温の排ガスと熱交換され、それぞれ熱空気となって１次熱空気ダクト１２及び２次熱空気ダクト１３に送り出される。２次熱空気ダクト１３内を流れる熱空気は、燃焼用空気として直接混焼ボイラ１のバーナ２に供給され、バーナ２において、微粉炭とバイオマス燃料微粉の燃焼に寄与される。
【００２８】
１次熱空気ダクト１２内を流れる熱空気は、１次冷空気ダクト１６内を流れる冷空気と混合される。この混合比率（混合空気の温度）は、第１のダンパ１４と第３のダンパ１７の開度によって調節され、さらに、石炭ミル３に送り込まれる混合空気の量は、第２のダンパ１５によって調節される。石炭ミル３内の微粉炭は、１次熱空気ダクト１２と１次冷空気ダクト１６から送り込まれた混合空気（搬送用空気）によって、第１の搬送管６内を搬送されて、バーナ２に供給される。
【００２９】
一方、第２の搬送管７内を流れる冷空気と分岐用熱空気ダクト２１内を流れる熱空気は、第２の搬送管７と分岐用熱空気ダクト２１との接続点において合流される。その混合比率は、温度計２４からの計測温度データに基づいて、コントローラ２５により、空気温度が６０℃乃至８０℃の設定温度域になるように、第５のダンパ２２と第６のダンパ２３の開度を調節することによって設定される。このように、バイオマス粉ビン４に導く混合空気の温度を６０℃乃至８０℃に制御することにより、バイオマス燃料微粉が発火する問題を生じることなしに、第１の熱空気ダクト１２からの熱空気を、分岐用熱空気ダクト２１を介して第２の搬送管７の冷空気に混合することができる。この時、前記バイオマス粉ビン４に導かれる混合空気の設定温度域は、前記バイオマス燃料微粉が燃焼を生じることがない最高温度とすることが好ましい。
【００３０】
又、コントローラ２５は、第４のダンパ１８を制御して、バイオマス粉ビン４のバイオマス燃料微粉が好適に搬送されるように搬送用空気量を調節する。このようにして、バイオマス粉ビン４中のバイオマス燃料微粉はバーナ２に供給される。
【００３１】
混焼ボイラ１内で微粉炭とバイオマス燃料微粉が燃焼した後の例えば３００℃乃至４００℃の排ガスは第１の排ガス管８を介して空気予熱器５内に送り込まれ、１次空気入口ダクト１０と２次空気入口ダクト１１によって送り込まれた冷空気と熱交換して温度が低下され、第２の排ガス管９により図示しないガス処理装置に導かれてＮＯｘ，ＳＯｘ等が除去された後、大気中に放出される。
【００３２】
本実施例の石炭・バイオマス混焼装置においては、第２の搬送管７内を流れるバイオマス燃料微粉の搬送用空気として、１次空気入口ダクト１０から分岐した冷空気のみならず、空気予熱器５によって加熱されて１次熱空気ダクト１２に導かれる熱空気の一部を、分岐用熱空気ダクト２１によって第２の搬送管７内に導入している。
【００３３】
従って、例えば、バイオマス燃料微粉の搬送用空気として、１次空気ダクト１０から分岐した冷空気のみを用いた場合には、空気予熱器５に送り込まれる１次空気量が減少し、その結果、空気予熱器５における排熱の回収量が減少して、空気予熱器５から第２の排ガス管９に排出される排ガス温度が上昇してしまい、装置全体の熱効率が低下するという課題があるが、前記本実施例では、１次熱空気ダクト１２の熱空気を分岐用熱空気ダクト２１により分岐して前記第２の搬送管７に供給するようにしたので、前記空気予熱器５内に送り込む１次空気（冷空気）量を相対的に増やすことができる。従って、空気予熱器５内における排熱の回収量を増加させ、装置全体の熱効率を向上させることができる。又、図１に示す本実施例の石炭・バイオマス混焼装置は、従来の石炭・バイオマス混焼装置をわずかに改良するのみで容易に構築することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  混焼ボイラ
３  石炭ミル
４  バイオマス粉ビン
５  空気予熱器
６  第１の搬送管
７  第２の搬送管
１０  １次空気入口ダクト
１１  ２次空気入口ダクト
１２  １次熱空気ダクト
１３  ２次熱空気ダクト
１６  １次冷空気ダクト
２１  分岐用熱空気ダクト
２４  温度計（温度計測手段）
２５  コントローラ（制御手段）
【図１】
0005682252.tif 000002