(57)【要約】【課題】低コストおよび短時間で木材を乾燥させることができるとともに火災等を引き起こすことなく石炭及び木材を屋内で安全に貯蔵できる。【解決手段】燃焼システム１０は、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼システムであり、石炭および木材を貯蔵する貯蔵槽１１と、石炭および木材を貯蔵槽１１から抜き出して再度貯蔵槽に戻す循環部１２と、貯蔵槽１１から搬送された石炭および木材を混合燃焼させるボイラー１３とを備えている。そして、貯蔵槽１１内で、石炭の酸化熱によって木材が乾燥されて木材の平均含水率が所定値以下となる。【選択図】図１
2008180395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼システムであって、
前記石炭と前記木材とを貯蔵する貯蔵槽と、
少なくとも前記石炭を前記貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻す循環部と、
前記貯蔵槽から搬送された石炭と木材とを混合燃焼させるボイラーと
を備え、
前記貯蔵槽内で、前記石炭の酸化熱によって前記木材が乾燥されて該木材の平均含水率が所定値以下となることを特徴とする燃焼システム。
【請求項２】
前記石炭と前記木材とを砕くミルと、
前記貯蔵槽から搬送された石炭と木材とを前記ミルに供給するバンカとをさらに備え、  前記ミルで砕かれた石炭と木材とを前記ボイラーで混合燃焼させることを特徴とする請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項３】
前記貯蔵槽内の前記木材の平均含水率が前記所定値以下になってから前記石炭と該木材とを前記バンカに搬送することを特徴とする請求項２に記載の燃焼システム。
【請求項４】
前記貯蔵槽内の前記木材の平均含水率を測定し、測定された木材の平均含水率が前記所定値以下になってから前記石炭と該木材とを前記バンカに搬送することを特徴とする請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項５】
前記木材が前記貯蔵槽内に所定時間以上貯蔵されてから前記石炭と該木材とを前記バンカに搬送することを特徴とする請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項６】
前記所定値は、前記貯蔵槽に供給される前の木材の平均含水率の２分の１であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項７】
前記所定値は、２０％であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項８】
前記所定値は、前記貯蔵槽内の前記石炭の平均含水率の略２倍であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項９】
さらに、前記貯蔵槽内の温度を感知する温度センサーを備え、
前記温度センサーで感知された前記貯蔵槽内の温度が所定温度よりも高くなってから少なくとも前記石炭を前記貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項１０】
さらに、前記貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度を測定するガスセンサーを備え、
前記ガスセンサーで測定された前記貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度よりも高くなってから少なくとも前記石炭を前記貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項１１】
さらに、前記石炭と前記木材とが前記貯蔵槽内に貯蔵されている貯蔵時間を測定するタイマーを備え、
前記タイマーで測定された前記貯蔵時間が所定時間よりも長くなってから少なくとも前記石炭を前記貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項１２】
前記貯蔵槽に貯蔵される前記木材の混合比は、重量比に換算して０％よりも多く５％以下であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項１３】
前記貯蔵槽内には、吸湿部材が設けられていることを特徴とする請求項１から１２の何れか一つに記載の燃焼システム。
【請求項１４】
石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼方法であって、
前記木材の平均含水率が所定値以下になるまで、前記石炭と該木材とを混合させて貯蔵させる貯蔵ステップと、
貯蔵されている少なくとも石炭を空冷させる空冷ステップと、
前記貯蔵ステップの後に、前記石炭と前記木材とを混合燃焼させる燃焼ステップと
を備え、
前記貯蔵ステップでは、前記石炭の酸化熱によって前記木材が乾燥されて該木材の前記平均含水率が前記所定値以下となることを特徴とする燃焼方法。
【請求項１５】
前記貯蔵ステップにおいて、前記木材の平均含水率が前記石炭と混合させて貯蔵させる前の当該木材の平均含水率の２分の１以下になるまで、該石炭と該木材とを混合させて貯蔵させることを特徴とする請求項１４に記載の燃焼方法。
【請求項１６】
前記貯蔵ステップにおいて、前記木材の平均含水率が２０％以下になるまで、前記石炭と前記木材とを混合させて貯蔵させることを特徴とする請求項１４に記載の燃焼方法。
【請求項１７】
前記貯蔵ステップにおいて、前記木材の平均含水率が該木材とともに貯蔵されている前記石炭の平均含水率の略２倍になるまで、該石炭と該木材とを混合させて貯蔵させることを特徴とする請求項１４に記載の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼システムおよび燃焼方法に関し、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼システムおよび燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所では、一般に、石炭・石油・天然ガス等の化石燃料を燃焼させ、その燃焼時に発生した熱エネルギーを機械エネルギーに変え、その後電気エネルギーに変えている。
【０００３】
石炭を化石燃料として用いる場合、海外より輸入された石炭を用いる場合が多い。具体的には、輸入された石炭を火力発電所の周囲に直接陸揚げ後、一時的に貯蔵し、その後、ボイラーへ搬入させてボイラー内で燃焼させる。なお、外国産の石炭ではなく国内産の石炭を用いる場合であっても、石炭を一時的に貯蔵後、ボイラーへ搬入させてボイラー内で燃焼させることに関しては何等変わりはない。
【０００４】
石炭の一時的な貯蔵方法としては、主に、パイル式手法とサイロ式手法とを挙げることができる。パイル式手法とは、断面三角形となるように石炭を積み上げるものであり、石炭を屋外で貯蔵するものである。そのため、この手法では、貯蔵中に空気中の粉塵が石炭の表面に付着する虞があり、また、石炭を積み上げて貯蔵するため、石炭の貯蔵量が制限されてしまう。
【０００５】
一方、サイロ式手法とは、石炭サイロなどに石炭を収容するものであり、石炭を屋内で貯蔵するものである。そのため、この手法では、貯蔵中に空気中の粉塵が石炭の表面に付着することを防止でき、また、石炭サイロの容積を大きくしたり石炭サイロの個数を増やすことにより石炭の貯蔵量を増やすことができる。以上より、サイロ式手法を用いて石炭を一時的に貯蔵する場合が多い。
【０００６】
ところで、火力発電所では、上述のように、石炭・石油・天然ガス等の化石燃料を燃焼させて発電する。このような化石燃料を燃焼させると、二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物等の温暖化ガスや大気汚染物質が発生してしまい、その結果、地球環境を悪化させてしまう。特に近年では、二酸化炭素等の温暖化ガスによる地球温暖化問題がクローズアップされており、温暖化ガスを排出しない太陽光発電や風力発電、また温暖化ガスを増加させないバイオマス（木材等）発電等が注目されている。そのため、近年では、例えば特許文献１に開示されているように、石炭と木材とを混燃させて発電させる発電システムが開発されている。
【０００７】
石炭と混燃される木材は、特に限定されず、例えば森林の間伐材や製材所で生じた木屑であり、乾燥していることが好ましい。木材が湿っていると発電効率の低下を招来してしまうためである。そのため、自然乾燥させたり乾燥機等を用いて乾燥させた木材を用いて発電する場合が多く、特許文献１では、木材を火力発電所へ運搬する際に、その運搬車両や運搬船の内燃機関の排熱を利用して木材を乾燥させている。このように内燃機関の排熱を利用して木材を乾燥させることにより、木材を乾燥させるための設備を準備しなくても木材を乾燥させることができ、その結果、発電に要するエネルギーを省くことができる、と考えられている。
【特許文献１】特開２００４−５３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された発電システムでは、木材を運搬中に乾燥させるため、例えば運搬時間が短かったり運搬する木材の含水率が高ければ、木材が充分に乾燥する前に火力発電所に到着してしまう場合がある。このような場合に備えて、同特許文献には、種々のパラメータを用いて木材を乾燥させるために必要な時間を計算し、算出された時間に基づいて運搬車両や運搬船の行路を決定するという木材資源の輸送方法が開示されている。
【０００９】
しかし、木材を乾燥させるために必要な時間を正確に算出することは容易ではなく、そのため、木材が充分に乾燥する前に火力発電所に到達してしまうことを回避するのは難しく、この場合には、混燃させる前に木材をさらに乾燥させる必要があり、発電システムに対する経費が嵩むとともに発電させるまでに時間がかかってしまう。
【００１０】
さらに、上述のように、サイロ式手法を用いて石炭を一時的に貯蔵することが好ましいが、サイロ式手法を用いて石炭を貯蔵しても、場合によっては、以下に示す課題を招来してしまう。
【００１１】
石炭は酸化されやすい物質であることが知られており、酸化反応がおこると熱が発生する。サイロ式手法のように一定量以上の石炭を積んで屋内に貯蔵していると、酸化反応に起因して発生した熱のほとんどは大気中に放出されることなく貯蔵されている石炭に吸収され、その結果、石炭の温度が上昇する。そのままの状態で石炭を貯蔵すると、酸化反応は更に進行し、石炭の温度はさらに上昇する。石炭の温度がさらに上昇すると、酸化反応が促進され、その促進により石炭の温度はさらに上昇するという悪循環に陥ってしまう。そして、最悪の場合には、火災を発生させてしまう。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストおよび短時間で木材を乾燥させることができるとともに火災等を引き起こすことなく石炭を屋内で安全に貯蔵できる燃焼システムおよび燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の燃焼システムは、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼システムである。具体的には、この燃焼システムは、石炭と木材とを貯蔵する貯蔵槽と、少なくとも石炭を貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻す循環部と、貯蔵槽から搬送された石炭と木材とを混合燃焼させるボイラーとを備えている。また、貯蔵槽内で、石炭の酸化熱によって木材が乾燥されて木材の平均含水率が所定値以下となる。
【００１４】
このような構成では、木材は石炭の酸化熱によって乾燥されるため、木材を乾燥させるための特別な設備や装置等は不要である。
【００１５】
また、上記の構成では、石炭は循環部により空冷されるため、酸化熱を吸収して石炭の温度が上昇しても、その温度を下降させることができる。
【００１６】
本発明の燃焼システムでは、石炭と木材とを砕くミルと、貯蔵槽から搬送された石炭と木材とをミルに供給するバンカとをさらに備え、ミルで砕かれた石炭と木材とをボイラーで混合燃焼させることが好ましい。
【００１７】
このような構成では、石炭および木材は、貯蔵槽からバンカを介してミルへ供給されて、ミルで細かく砕かれてボイラーへ供給される。そのため、細かく砕かれた石炭および木材を混合燃焼させることができ、燃焼効率の向上を図ることができる。
【００１８】
本発明の燃焼システムでは、貯蔵槽内の木材の平均含水率が所定値以下になってから石炭と木材とをバンカに搬送することが好ましい。
【００１９】
このような構成では、平均含水率が所定値以下の木材のみがバンカを介してボイラーへ供給される。そのため、木材を混合させたことによる燃焼効率の低下を防止することができる。
【００２０】
後述の好ましい実施形態では、貯蔵槽内の木材の平均含水率を測定し、測定された木材の平均含水率が所定値以下になってから石炭と木材とをバンカに搬送する。後述の別の好ましい実施形態では、木材が貯蔵槽内に所定時間以上貯蔵されてから石炭と木材とをバンカに搬送する。
【００２１】
本発明の燃焼システムでは、所定値は、貯蔵槽に供給される前の木材の平均含水率の２分の１であってもよく、２０％であってもよく、または、貯蔵槽内の石炭の平均含水率の略２倍であってもよい。
【００２２】
本発明の燃焼システムでは、さらに、貯蔵槽内の温度を感知する温度センサーを備え、温度センサーで感知された貯蔵槽内の温度が所定温度よりも高くなってから少なくとも石炭を貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことが好ましい。
【００２３】
石炭の酸化反応が進行すると、石炭の温度が上昇する。その石炭の温度上昇に起因して、貯蔵槽内の温度が上昇すると考えられる。そのため、貯蔵槽内の温度がわかれば、貯蔵槽内の石炭の酸化反応の進行具合を推測できる。
【００２４】
本発明の燃焼システムでは、さらに、貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度を測定するガスセンサーを備え、ガスセンサーで測定された貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度よりも高くなってから少なくとも石炭を貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことが好ましい。
【００２５】
石炭の酸化反応が発生すると、一酸化炭素ガスが発生する。そのため、貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度がわかれば、貯蔵槽内での石炭の酸化反応の進行具合を推測できる。
【００２６】
本発明の燃焼システムでは、さらに、石炭と木材とが前記貯蔵槽内に貯蔵されている貯蔵時間を測定するタイマーを備え、タイマーで測定された貯蔵時間が所定時間よりも長くなってから少なくとも石炭を貯蔵槽から抜き出して再度貯蔵槽に戻すことが好ましい。
【００２７】
石炭を屋内に貯蔵する時間が長くなればなるほど、酸化反応は進行すると考えられる。そのため、屋内での貯蔵時間がわかれば、貯蔵槽内での石炭の酸化反応の進行具合を推測できる。
【００２８】
本発明の燃焼システムでは、貯蔵槽に貯蔵される木材の混合比は、重量比に換算して０％よりも多く５％以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明の燃焼システムでは、貯蔵槽内には、吸湿部材が設けられていてもよい。
【００３０】
このような構成とすることにより、木材が放出した水分は、吸湿部材に選択的に吸収される。そのため、石炭がその水分を吸収したり、木材がその水分を再吸収することを防止できる。
【００３１】
本発明の燃焼方法は、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼方法である。具体的には、木材の平均含水率が所定値以下になるまで、石炭と木材とを混合させて貯蔵させる貯蔵ステップと、貯蔵されている少なくとも石炭を空冷させる空冷ステップと、貯蔵ステップの後に、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼ステップとを備えている。貯蔵ステップでは、石炭の酸化熱によって木材が乾燥されて木材の平均含水率が所定値以下となる。
【００３２】
このような燃焼方法では、木材は、貯蔵ステップで乾燥される。
【００３３】
また、上記燃焼方法では、石炭の酸化熱は、石炭だけでなく木材にも分配される。
【００３４】
本発明の燃焼方法では、貯蔵ステップにおいて、木材の平均含水率が石炭と混合させて貯蔵させる前のその木材の平均含水率の２分の１以下になるまで、石炭と木材とを混合させて貯蔵させてもよい。
【００３５】
本発明の燃焼方法では、貯蔵ステップにおいて、木材の平均含水率が２０％以下になるまで、石炭と木材とを混合させて貯蔵させてもよい。
【００３６】
本発明の燃焼方法では、貯蔵ステップにおいて、木材の平均含水率が木材とともに貯蔵されている石炭の平均含水率の略２倍になるまで、石炭と木材とを混合させて貯蔵させてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、木材を比較的簡便に乾燥させることがき、また、石炭及び木材を屋内で安全に貯蔵することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。
【００３９】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１にかかる燃焼システム１０を模式的に示した図である。
【００４０】
本実施形態にかかる燃焼システム１０は、貯蔵槽１１と、循環部（例えばコンベヤー）１２と、ボイラー１３と、搬送部（例えばコンベヤー）１４と、バンカ１５と、ミル１６とを備えている。貯蔵槽１１内の石炭と貯蔵槽１１内で乾燥された木材とは、搬送部１４を通ってバンカ１５へ搬送され、バンカ１５から搬送部１４を通ってミル１６へ搬送されてミル１６で細かく（例えば１ｍｍ程度の針状の大きさ）砕かれ、ミル１６から搬送部１４を通ってボイラー１３へ搬送されてボイラー１３で混合燃焼される。また、必要があれば、その石炭およびその木材は、循環部１２を通って貯蔵槽１１から取り出されて空冷後、再度貯蔵槽１１に戻される。これにより、酸化熱により上昇した石炭の温度を下げることができる。
【００４１】
貯蔵槽１１について詳述する。石炭貯蔵槽１１は、石炭のみを貯蔵するための石炭貯蔵槽に、図１に示すように、石炭搬入コンベヤー１と木材搬入コンベヤー３とが接続されており、石炭は、石炭搬入コンベヤー１を介して貯蔵槽１１に供給され、木材は、木材搬入コンベヤー３を介して貯蔵槽１１に供給される。このように石炭を貯蔵槽１１内等の屋内に貯蔵すると、石炭の酸化反応に起因する酸化熱が貯蔵槽１１内にこもってしまうが、この酸化熱は石炭だけでなく木材にも供給され、その結果、木材に含まれている水分の一部が蒸発される。これにより、木材が貯蔵槽１１内で乾燥される。と同時に、石炭のみを貯蔵槽に貯蔵した場合に比べて石炭に吸収される酸化熱の量が減少するため、石炭の温度上昇を抑制することができる。
【００４２】
また、貯蔵槽１１の上面内側には、吸湿部材５が設けられており、この吸湿部材５は、木材から放出された水分を選択的に吸収する。そのため、木材から放出された水分が石炭に吸収されたり、木材に再吸収されたりすることを防止できる。
【００４３】
ここで、貯蔵槽１１に供給される石炭および木材について示す。石炭は、外国産石炭であっても国内産石炭であっても構わず、水分やそれ以外の元素（例えば窒素元素）を含んでいてもよい。また、木材は、原料として活用しない木質バイオマスを用いることが好ましく、木質バイオマスの具体例としては、森林の間伐材、製材所等で発生する木屑、樹皮および建設工事等で廃材として発生する木材を挙げることができる。
【００４４】
また、貯蔵槽１１内での木材の混合比は、貯蔵槽１１の容積や石炭の貯蔵量等に依存するため一概には言えないが、重量比に換算して０％よりも多く５％以下であることが好ましい。木材の混合量が多くなると、ミル１６において木材を十分砕くことができなくなるので、ミル１６での木材の滞留やボイラー１３での燃焼効率の低下を招来してしまい、好ましくない。
【００４５】
次に、石炭および木材をバンカ１５へ搬送させる搬送タイミングを示す。
【００４６】
本実施形態にかかる燃焼システム１０では、木材が充分に乾燥してから、石炭およびその木材をバンカ１５へ供給することが好ましい。このようなタイミングで石炭および木材をバンカ１５へ搬送すれば、充分に乾燥した木材をボイラー１３へ供給することができ、その結果、木材を混合させたことによる燃焼効率の低下を阻止できるためである。
【００４７】
具体的には、貯蔵槽１１内の木材の平均含水率が所定値以下となってから、石炭および木材をバンカ１５へ供給することが好ましい。例えば、貯蔵槽１１内の木材の平均含水率を測定し、測定された平均含水率が貯蔵槽１１へ供給する前の木材の平均含水率の２分の１以下となれば、２０％以下となれば、または貯蔵槽１１内の石炭の平均含水率の略２倍以下となれば、石炭および木材をバンカ１５へ供給する。
【００４８】
木材の平均含水率の所定値は、単なる一例にすぎず、貯蔵槽やボイラーが設置されている立地条件、貯蔵槽の容積、貯蔵槽に供給した石炭および木材の供給量、貯蔵槽に供給する石炭および木材の性状等に依存すると考えられるため、適宜設定されることが好ましい。しかし、木材が充分に乾燥していなければ燃焼効率が低下してしまうので、上記所定値は、燃焼効率の低下を招来しない程度の値であることが好ましい。なお、一般的に、木材の含水率は、乾燥前では４０％〜６０％程度であり、効率良く乾燥させることができれば乾燥後では２０％程度となる。また、石炭の含水率は、一般に、１０％〜１５％程度である。
【００４９】
ここで、搬送タイミングは、例えばＰＣにより自動制御されていることが好ましい。そのためには、本実施形態にかかる燃焼システム１０は、図２に示す搬送制御システム２０を備えていることが好ましい。搬送制御システム２０について以下に示す。
【００５０】
搬送制御システム２０は、測定部２１と、搬送制御部２２と、搬送部の駆動モータ２３とで構成されており、この順に情報が伝達される仕組みとなっている。詳細には、測定部２１は、貯蔵槽１１内の木材の平均含水率を測定し、その測定結果を搬送制御部２２に送信する。搬送制御部２２は、測定部２１から送信された測定結果を受信し、受信した測定結果に基づいて木材が充分に乾燥しているか否かを判断する。例えば、測定結果がその木材を貯蔵槽１１に貯蔵させる前の平均含水率の２分の１以下であれば、搬送制御部２２は、木材が充分に乾燥していると判断して、搬送部の駆動モータ２３に運転信号を送信する。一方、測定結果がその木材を貯蔵槽１１に貯蔵させる前の平均含水率の２分の１よりも大きければ、搬送制御部２２は、木材が充分に乾燥していないと判断して、搬送部の駆動モータ２３に停止信号を送信する。搬送部の駆動モータ２３は、運転信号を受信したときには搬送部１４を運転させる一方、停止信号を受信したときには搬送部１４の運転を停止させる。すなわち、搬送制御システム２０は、木材が充分に乾燥していると搬送制御部２２が判断したときには搬送部の駆動モータ２３が運転して石炭および木材がバンカ１５へ搬送される一方、木材が充分に乾燥していないと搬送制御部２２が判断したときには搬送部の駆動モータ２３の運転が停止して石炭および木材がバンカ１５へ搬送されない仕組みとなっている。これにより、搬送タイミングを自動制御することができる。
【００５１】
続いて、石炭および木材を貯蔵槽１１から取り出す循環タイミングについて示す。
【００５２】
本実施形態にかかる燃焼システム１０では、石炭の酸化反応が進行すれば、石炭および木材は貯蔵槽１１から取り出されて空冷される。石炭の酸化反応の進行は、例えば、貯蔵槽１１内の温度を感知する温度センサー３１、貯蔵槽１１内の一酸化炭素ガス濃度を測定するガスセンサー３２、または、石炭および木材が貯蔵槽１１内に貯蔵されている時間を測定するタイマー３３から、推測することができる。
【００５３】
すなわち、石炭の酸化反応が進行すると、上述のように石炭の温度が上昇するため、貯蔵槽１１内の温度が上昇すると考えられる。また、石炭の酸化により一酸化炭素ガスが発生するため、貯蔵槽１１内の一酸化炭素ガス濃度が上昇すると考えられる。また、石炭の酸化反応は、石炭を屋内（すなわち貯蔵槽１１内）に貯蔵する時間が長くなればなるほど進行しやすいと考えられる。そのため、本実施形態にかかる燃焼システム１０では、温度センサー３１が所定温度（例えば５５℃）よりも高い温度を示せば、ガスセンサー３２が所定濃度（例えば２０ｐｐｍ）よりも高い濃度を示せば、または、タイマー３３が所定時間（例えば１．５ヶ月）よりも長い時間を示せば、石炭の酸化反応が進行していると考えられるため、石炭および木材を貯蔵槽１１から取り出して空冷後、貯蔵槽１１へ再供給する仕組みとなっている。
【００５４】
ここで、循環タイミングは、搬送タイミングと同様、例えばＰＣにより自動制御されていることが好ましい。そのためには、本実施形態にかかる燃焼システム１０は、図３に示す循環制御システム３０を備えていることが好ましい。循環制御システム３０について以下に示す。
【００５５】
循環制御システム３０は、温度センサー３１と、ガスセンサー３２と、タイマー３３と、循環制御部３４と、循環部の駆動モータ３５とで構成されており、温度センサー３１、ガスセンサー３２およびタイマー３３からの情報が循環制御部３４、循環部の駆動モータ３５の順に伝達される仕組みとなっている。
【００５６】
循環制御部３４は、温度センサー３１で感知された貯蔵槽１１内の温度、ガスセンサー３２で測定された貯蔵槽１１内のガス濃度及びタイマー３３で計測された石炭および木材の貯蔵時間を受信し、その受信した結果に基づいて石炭の酸化反応の進行具合を判断する。例えば、温度センサー３１が５５℃よりも高い温度を示せば、循環制御部３４は、石炭の酸化反応が進行していると判断し、循環部の駆動モータ３５に運転信号を送信させる。一方、温度センサー３１が５５℃以下の温度を示せば、循環制御部３４は石炭の酸化反応が進行していないと判断し、循環部の駆動モータ３５に停止信号を送信させる。循環部の駆動モータ３５は、運転信号を受信したときには循環部１２を運転させ、停止信号を受信したときには循環部１２の運転を停止させる。すなわち、循環制御システム３０は、石炭の酸化反応が進行していると循環制御部３４が判断したときには循環部の駆動モーター３５が運転して石炭および木材が貯蔵槽１１から取り出されて空冷される一方、石炭の酸化反応がそれほど進行していないと循環制御部３４が判断したときには循環部の駆動モータ３５の運転が停止して石炭および木材の取り出しが停止される。これにより、循環タイミングを自動制御することができる。
【００５７】
本実施形態にかかる燃焼システム１０が奏する効果を以下に示す。
【００５８】
木材は石炭と同一の槽内に貯蔵されることにより乾燥され、木材を乾燥させるための設備および装置等は不要である。そのため、燃焼システム１０では、木材を簡便に且つ低コストで乾燥させることができる。また、搬送制御システム２０により、木材は充分に乾燥してからバンカ１５へ搬送されるため、燃焼システム１０では、ボイラー１３での燃焼効率の低下を防止することができる。
【００５９】
石炭の空冷および石炭と木材との混合貯蔵により、酸化熱に起因する石炭の温度上昇を抑え、場合によっては石炭の温度を低下させることができる。よって、石炭を屋内で安全に貯蔵することができ、火災の発生を未然に防ぐことができる。
【００６０】
また、本実施形態にかかる燃焼システム１０にエネルギー変換システムを接続すれば、燃焼によって発生した熱エネルギーを例えば電気エネルギーに変換することができる。そのため、本実施形態にかかる燃焼システム１０は、例えば火力発電所において利用することができる。
【００６１】
さらに、石炭の一部を木材に置き換えて燃焼するため、温暖化ガス（二酸化炭素）の排出量を抑制することができる。よって、環境に優しい燃焼システムを提供することができる。
【００６２】
図４は、本実施形態にかかる燃焼方法を示すフローチャート図である。本実施形態にかかる燃焼方法は、本実施形態にかかる燃焼システム１０を用いて行われることが好ましい。
【００６３】
まず、ステップＳ４０１（貯蔵ステップ）で、通常は石炭のみを貯蔵している貯蔵槽１１に木材が貯蔵されているのか否かを判断する。そして、貯蔵槽１１に木材が貯蔵されていないと判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ４０２へ進んで通常の石炭のみの燃焼システムにて処理を行う。一方、貯蔵槽１１に木材が貯蔵されていると判断すれば（Ｙｅｓ）、後述のステップＳ４０３へ進む。
【００６４】
ステップＳ４０３では、貯蔵槽１１における石炭の貯蔵時間が所定時間（例えば１．５ヶ月）をこえているか否かを判断する。そして、貯蔵時間が所定期間をこえていると判断すれば（Ｙｅｓ）、石炭の酸化反応が進行している虞があるため、ステップＳ４０４（空冷ステップ）へ進む。
【００６５】
ステップＳ４０４では、石炭および木材を貯蔵槽１１から取り出して空冷後、貯蔵槽１１へ再供給する。
【００６６】
一方、ステップＳ４０３において貯蔵時間が所定時間以下であると判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ４０５へ進む。
【００６７】
ステップＳ４０５では、貯蔵槽１１内の温度が所定温度（例えば５５℃）をこえているか否かを判断する。そして、貯蔵槽１１内の温度が所定温度をこえていると判断すれば（Ｙｅｓ）、石炭及び木材の酸化反応が進行している虞があるため、上述のステップＳ４０４へ進んで石炭を空冷する。一方、貯蔵槽１１内の温度が所定温度以下であれば、ステップＳ４０６へ進む。
【００６８】
ステップＳ４０６では、貯蔵槽１１内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度（例えば２０ｐｐｍ）をこえているか否かを判断する。そして、貯蔵槽１１内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度をこえていると判断すれば（Ｙｅｓ）、石炭及び木材の酸化反応が進行している虞があるため、上述のステップＳ４０４へ進んで石炭を空冷する。一方、貯蔵槽１１内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度以下であると判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ４０７へ進む。
【００６９】
ステップＳ４０７では、貯蔵槽１１内の木材の含水率が所定値以下であるか否かを判断する。ここで、所定値は、上述のように、貯蔵槽１１へ供給する前の木材の平均含水率の２分の１以下であってもよく、２０％以下であってもよく、または貯蔵槽１１内の石炭の平均含水率の略２倍以下であってもよい。そして、貯蔵槽１１内の木材の含水率が所定値以下であると判断すれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０８へ進む。
【００７０】
ステップＳ４０８では、石炭および木材を貯蔵槽１１からバンカ１５を介してミル１６へ搬送させ、ミル１６で細かく砕いてからボイラー１３へ搬送させる。そして、ステップＳ４０９（燃焼ステップ）へ進む。
【００７１】
ステップＳ４０９では、ボイラー１３に搬送された石炭と木材とを混合燃焼させる。
【００７２】
一方、ステップＳ４０７において、貯蔵槽１１内の木材の含水率が所定値よりも大きいと判断すれば（Ｎｏ）、当該含水率が所定値以下となるまでステップＳ４０１からＳ４０７までを反復実行する。
【００７３】
本実施形態にかかる燃焼方法は、本実施形態にかかる燃焼システムが奏する効果と略同一の効果を奏する。すなわち、木材を簡便にかつ低コストで乾燥させることができ、混合燃焼での燃焼効率の低下を防止でき、また、酸化熱に起因する石炭の発火による火災等を抑えることができる。
【００７４】
《発明の実施形態２》
実施形態２では、上記実施形態１にかかる燃焼システム１０および燃焼方法の変形例を示す。そのため、本実施形態にかかる燃焼システムおよび燃焼方法は、それぞれ上記実施形態１にかかる燃焼システム１０および燃焼方法と略同一の効果を奏する。
【００７５】
本実施形態にかかる燃焼システムは、上記実施形態１にかかる燃焼システム１０と略同一であるが、搬送タイミングが異なる。
【００７６】
すなわち、本実施形態にかかる燃焼システムでは、木材を貯蔵槽内に第２の所定時間（上記実施形態１の経験値から得られた時間、例えば２４時間）以上貯蔵したら石炭および木材をバンカへ搬送させる。このように、木材を貯蔵槽に第２の所定時間以上貯蔵させると、木材の平均含水率は上記実施形態１の所定値以下となっていると考えられるため、充分に乾燥した木材をバンカへ供給することができる。
【００７７】
ここで、本実施形態にかかる搬送タイミングは、上記実施形態１にかかる搬送タイミングと同様に、例えばＰＣにより自動制御されていることが好ましい。そのためには、本実施形態にかかる燃焼システムは、図５に示す搬送制御システム５０を備えていることが好ましい。搬送制御システム５０は、タイマー３３と、搬送制御部５２と、搬送部の駆動モータ２３とで構成されており、上記実施形態１にかかる搬送制御システム２０と略同一である。以下には、上記実施形態１にかかる搬送制御システム２０との相違点を示す。
【００７８】
タイマー３３は、上記実施形態１に記載のタイマー３３であり、貯蔵時間を搬送制御部５２に送信する。搬送制御部５２は、タイマー３３から送信された貯蔵時間を受信し、受信した貯蔵時間に基づいて木材が充分に乾燥しているか否かを判断する。例えば、貯蔵時間が第２の所定時間以上であれば、搬送制御部５２は、木材が充分に乾燥していると判断して、搬送部の駆動モータ２３に運転信号を送信する。一方、貯蔵時間が第２の所定時間未満であれば、搬送制御部５２は、木材が充分に乾燥していないと判断して、搬送部の駆動モータ２３に停止信号を送信する。
【００７９】
図６は、本実施形態にかかる燃焼方法を示すフローチャート図である。本実施形態にかかる燃焼方法は、上記実施形態１にかかる燃焼方法のステップＳ４０７を異にする。
【００８０】
すなわち、本実施形態にかかる燃焼方法では、ステップＳ４０１からステップＳ４０６まで進み、ステップＳ４０６において貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度以下であると判断すれば（Ｎｏ）、ステップＳ６０７へ進む。
【００８１】
ステップＳ６０７では、石炭および木材が第２の所定時間（上記実施形態１の経験値から得られた時間、例えば２４時間）以上貯蔵されているか否かを判断する。そして、石炭および木材が第２の所定時間以上貯蔵されていると判断すれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０８へ進む。
【００８２】
一方、ステップＳ６０７において、石炭および木材が第２の所定時間以上貯蔵されていないと判断すれば（Ｎｏ）、貯蔵時間が第２の所定時間以上となるまで、石炭および木材を貯蔵槽に貯蔵させる。
【００８３】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１および２において、以下に示す構成であってもよい。
【００８４】
燃焼システムでは、所定温度、所定濃度、所定時間や第２の所定時間等の数値はいずれも単なる一例にすぎず、貯蔵槽やボイラーが設置されている立地条件、貯蔵槽の容積、貯蔵槽に供給した石炭および木材の供給量、貯蔵槽に供給する石炭および木材の性状等に依存すると考えられるため、適宜設定されることが好ましい。
【００８５】
貯蔵槽としては、石炭のみを貯蔵させる従来の石炭貯蔵槽を用いたが、石炭および木材を混合貯蔵させるための貯蔵槽をつくりその貯蔵層を用いてもよい。
【００８６】
搬送部および循環部は、例えばコンベヤーとしたが、コンベヤーに限定されることはない。循環部は、石炭を空冷させるため開放系の輸送手段であることが好ましいが、搬送部は、開放系の輸送手段であっても閉鎖系の輸送手段であっても構わない。
【００８７】
また、循環部は、石炭を空冷するという本来の目的に鑑みれば石炭のみを貯蔵槽の外に取り出せばよいが、貯蔵層には石炭と木材とが混合して貯蔵されているため、石炭のみを選別する手間を省くためには石炭とともに木材も取り出すことが好ましい。
【００８８】
石炭および木材をミルで砕くとしたが、貯蔵槽に供給される石炭および木材の大きさに応じて、ミルでの粉砕時間を適宜変更できることが好ましい。
【００８９】
吸湿部材は、貯蔵槽の上面内側に設けられているとしたが、貯蔵槽の内壁全面に設けられていてもよく、石炭や木材と混合して貯蔵槽内に貯蔵されていてもよい。また、吸湿部材の吸湿性能を維持するためには、吸湿部材を定期的に交換するか、または、吸湿部材が吸湿した水分を発散させることが好ましい。また、吸湿部材の材質は、水分を吸湿する部材であれば特に限定されず、シリカゲルやゼオライト等を用いることができる。
【００９０】
搬送制御システムは、木材の乾燥状況を判断する判断部を、搬送制御部から独立して有していてもよい。同様に、循環制御システムは、石炭の酸化反応の進行具合を判断する判断部を、循環制御部から独立して有していてもよい。
【００９１】
循環制御システムは、温度センサーとガスセンサーとタイマーとを有しているとしたが、これら３つを有していなくてもよく、どれか一つのみを有していてもよく、任意の２つを有していてもよい。なお、石炭の酸化反応の進行を確実にモニターするためには、温度センサーまたはガスセンサーを必ず備えていることが好ましい。また、温度センサーおよびガスセンサーは貯蔵槽内に取り付けられていることが好ましいが、タイマーの取り付け場所は特に限定されない。さらに、ガスセンサーは、石炭のみを貯蔵する従来の貯蔵槽に取り付けられているガスセンサーであってもよい。
【００９２】
燃焼方法では、石炭の空冷の必要性を判断するためには、貯蔵時間を判断し、槽内温度を判断してから槽内のガス濃度を判断するとしたが、判断順序はこの順に限定されるものではなく、例えば、槽内のガス濃度を判断し、貯蔵時間を判断してから槽内温度を判断しても構わない。
【００９３】
ステップＳ４０５において貯蔵槽内の温度が所定温度をこえているか否かを判断するとしたが、貯蔵槽内の温度を判断する前に、貯蔵槽の搬送部付近の温度が第２の所定温度（例えば４５℃）をこえているか否かを判断してもよい。この場合、貯蔵槽の搬送部付近の温度が第２の所定温度をこえていると判断したときにはステップＳ４０４へ進んで貯蔵槽内の石炭および木材を空冷させ、貯蔵槽の搬送部付近の温度が第２の所定温度以下であると判断したときにはステップＳ４０５へ進むことが好ましい。
【００９４】
ステップＳ４０６において貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が所定濃度をこえているか否かを判断するとしたが、その前に、貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が燃焼方法の開始前の一酸化炭素ガス濃度（例えば５ｐｐｍ）を超えているか否かを判断してもよい。この場合、貯蔵槽内の一酸化炭素ガス濃度が例えば５ｐｐｍ以上を超えたと判断すれば、ランプの点灯や警笛等により、貯蔵槽内で一酸化炭素ガスが発生していることを（すなわち、貯蔵槽内で石炭の酸化反応が始まったことを）この燃焼方法を実施している実施者などに知らせることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上説明したように、本発明は、石炭と木材とを混合燃焼させる燃焼システムおよび燃焼方法について有用であり、例えば火力発電所で利用される燃焼システムおよび燃焼方法である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】燃焼システムを模式的に示した図である。
【図２】実施形態１にかかる搬送制御システムを模式的に示した図である。
【図３】実施形態１にかかる循環制御システムを模式的に示した図である。
【図４】実施形態１にかかる燃焼方法を示したフローチャート図である。
【図５】実施形態２にかかる搬送制御システムを模式的に示した図である。
【図６】実施形態２にかかる燃焼方法を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９７】
５    吸湿部材
１０    発電システム
１１    貯蔵槽
１２    循環部
１３    ボイラー
１５    バンカ
１６    ミル
３１    温度センサー
３２    ガスセンサー
３３    タイマー
【図１】
2008180395.tif 000003
【図２】
2008180395.tif 000004
【図３】
2008180395.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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