(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料受入部に接続され、前記燃料受入部から搬出された燃料を搬送するための供給搬送路であって、囲いを有し前記囲いの内側において燃料が搬送される供給搬送路と、
前記供給搬送路を通って移送された燃料を受け取り、前記燃料を燃焼室に導入するためのホッパーを有する燃料投入機構と、
前記ホッパーにおける余剰燃料を前記燃料受入部へと戻すための循環搬送路であって、囲いの内側において前記余剰燃料を前記燃料受入部に戻すように構成された循環搬送路と、
前記供給搬送路の囲いの内側の空間および前記循環搬送路の囲いの内側の空間の両方に接続され、前記供給搬送路内を移送される燃料および前記循環搬送路を移動する燃料からのガスを囲いの外側に排出するように構成された排気機構と
を備え、
前記供給搬送路は、移送機構を用いて、下方に設けられた前記燃料受入部から上方に設けられた前記ホッパーへと前記燃料を移送するように構成されており、一方で、前記循環搬送路は、前記燃料受入部に対して上方から前記余剰燃料を排出するように設けられており、
前記排気機構は、少なくとも前記供給搬送路の上端部および前記循環搬送路の上端部の両方からガスを排出するように構成されている、燃料供給装置。
【請求項２】
前記排気機構は、前記供給搬送路を介さずに前記循環搬送路の囲いの内側の空間に接続されている、請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記排気機構は、誘引送風機と、前記誘引送風機の下流側に設けられた集塵機とを備える、請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記排気機構の前記集塵機によって集められた集塵物は、前記燃料受入部に排出されて燃料として利用される、請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記循環搬送路において、燃料をばらけさせるための抵抗物が配されている、請求項１から４のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記供給搬送路を通って移送された燃料を前記ホッパーに上方から押込み供給するように構成された押込み搬送路をさらに備え、前記ホッパーに前記燃料が充填されたとき、前記燃料が前記燃焼室への経路をシールする、請求項１から５のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記供給搬送路はフライトコンベアによって構成されている、請求項１から６のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記循環搬送路は、前記燃料受入部上で、水平面を基準として５０°以上の角度で延びるように設けられている、請求項１から７のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項９】
前記循環搬送路は、前記燃料受入部上で、水平面を基準として垂直に延びるように設けられている、請求項８に記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記燃料は、木質バイオマス燃料である、請求項１から９のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
前記燃料受入部は上面開放であり、前記燃料は前記燃料受入部に直接投入され貯留される、請求項１から１０のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項１２】
前記燃料受入部から搬出される単位時間当たりの燃料の量が、前記燃料に含まれる水分が第１の水分量のときには第１の搬送量であり、前記燃料に含まれる水分が前記第１の水分量よりも多い第２の水分量のときには前記第１の搬送量よりも多い第２の搬送量である、請求項１から１１のいずれかに記載の燃料供給装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の燃料供給装置と、前記燃焼室に関連付けられたボイラーと、前記ボイラーによって駆動されるタービンとを備える発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給装置および発電装置に関し、特に、木質バイオマス等の比較的水分を多く含み得る燃料を供給するために好適な燃料供給装置およびこれを用いた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギー資源の１つとして、木質バイオマス（生物由来の木質有機性資源）が注目されている。木質バイオマスは、例えば、廃棄木材、間伐材、木質チップ、木質ペレットまたはＰＫＳ（ｐａｌｍ  ｋｅｒｎｅｌ  ｓｈｅｌｌ）などである。木質バイオマスを燃料として利用することによって、従来の化石燃料を用いる場合に比べて二酸化炭素の排出量を削減することができるとともに、山林の保全性を高め、林業の活性化を図ることができる。木質バイオマス発電に対する期待は高く、特に固定価格買い取り制度（ＦＩＴ）が制定されていることから、今後、高効率発電システムのさらなる開発および普及が促進すると考えられている。
【０００３】
一般的な木質バイオマス発電においては、バイオマス燃料を燃焼させることによってボイラーで蒸気を生成し、この蒸気を用いてタービンを駆動することによって発電が行われる。また、従来の廃棄物焼却装置においても、同様の方式で発電が行われることがある。これらの用途において、ボイラーの燃焼室への燃料の投入には燃料供給装置が用いられ、燃焼させる燃料の供給量が調整されている。
【０００４】
本願出願人による特許文献１に記載の燃料供給装置では、ホッパー内に燃料が常時充満されるように、押込み投入により燃料供給がなされる。この方式によれば、ホッパー内の燃料の嵩密度を一定化することができ、これにより供給の安定性を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−９４０６１号公報
【特許文献２】特表２０１５−５０７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
木質バイオマスや石炭、あるいは、これらの混合物などからなる固形燃料は、保管状態にもよるが、比較的多くの水分を含んでいることが多い。特に木質バイオマスの場合、例えば屋外ヤードでの一時貯留、車両搬送中の降雨等によって、水分の含有量がかなり多いこともある。このため、水分が少ない燃料と同様の方式で燃焼炉に供給すると、次のような種々の問題が生じることがあった。
【０００７】
例えば、水分が多い燃料を用いる場合、燃焼効率が低下するので、ボイラーに対して所望の熱量を与えることができなくなる。また、燃焼の不安定化により、運転管理の負担増、プラント寿命低下等の不具合が生じ、さらに燃料の消費量も増加するという問題がある。また、木質バイオマス燃料の場合には、発生した水蒸気等によって、燃料供給路を構成する金属部材の腐食や汚損が進行しやすいという問題も生じる。
【０００８】
水分を比較的多く含む燃料への対処方法として、例えば特許文献２には、火力発電所で使用する石炭燃料に残存する水分を除去するための技術が開示されている。より具体的には、過熱蒸気ボイラーから供給された過熱蒸気で石炭表面の水分を除去し、高温空気供給器から供給された高温空気で石炭の内部水分を除去するとともに、フラットベルトコンベヤで移送しながら石炭を常温で自然乾燥することが開示されている。このように構成された石炭乾燥システムによれば、燃焼炉に投入する前の石炭を乾燥させることによって、安定した燃焼を行うことができる。
【０００９】
ただし、特許文献２に記載の方法は、石炭への使用に限定されたものである。また、過熱蒸気を供給する機構などの比較的複雑な構成や多くの追加設備を必要とするので、設備コストやランニングコストが大幅に増大するという不利点を有する。
【００１０】
一方、伐採木や剪定枝、雑草交じりの木質など、生木を中心とした含水率の高い木質バイオマス燃料については、ヤードにおいて天日乾燥や風乾燥させておく方法が採用されている。また、燃油を利用して水分を飛ばす方法も知られている。
【００１１】
ただし、上記の方法では、通常、数日〜一週間程度の時間をかけて木質バイオマスの乾燥が行われ、長期の乾燥期間が必要となる。また、乾燥状態は天候や地域に左右されやすいので、所望の乾燥状態を得るために乾燥状態を調査するなど種々の手順も必要になる。
【００１２】
例えば大きなプラントであれば、木質チップなどの使用料は例えば２０００ｍ3／日に上ることもある。このような場合、燃料貯留上で自然乾燥させようとすると、多量の燃料乾燥を行うために広大な敷地が必要となるが、このような広大な敷地を必ず利用できる場合ばかりではない。また、乾燥効率が天候に左右されるので効率的とは言えない。
【００１３】
さらに、本発明者の知見によれば、トラックなどで運ばれて山盛りに積まれた大量の木質バイオマスを自然乾燥させる場合、外側の部分だけが乾燥し、この部分が通気性を妨げる殻のような働きをするため、内部の乾燥がなかなか進まず、全体を乾燥させるためには非常に長い期間を要し、結局のところ十分に乾燥させられないこともあった。
【００１４】
燃料の水分を前もって低減しておく方法は、その後に使用する燃焼装置の態様を選ばない点で有利である。ただしその一方で、工程日数や処理コストの大幅な増加は免れない。このため、より効率的にできるだけ低コストで燃料の乾燥を行うことが求められていた。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、比較的水分を多く含む燃料（例えば木質バイオマス燃料）を燃焼炉に供給するために適切に用いられる燃料供給装置およびこれを備えた発電装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施形態による燃料供給装置は、燃料受入部に接続され、前記燃料受入部から搬出された燃料を搬送するための供給搬送路であって、囲いを有し前記囲いの内側において燃料が搬送される供給搬送路と、前記供給搬送路を通って移送された燃料を受け取り、前記燃料を燃焼室に導入するためのホッパーを有する燃料投入機構と、前記ホッパーにおける余剰燃料を前記燃料受入部へと戻すための循環搬送路と、前記供給搬送路の囲いの内側の空間に接続され、前記供給搬送路内を移送される燃料からのガスを前記囲いの外側に排出するように構成された排気機構とを備える。
【００１７】
ある実施形態において、前記供給搬送路は、移送機構を用いて、下方に設けられた前記燃料受入部から上方に設けられた前記ホッパーへと前記燃料を移送するように構成されており、前記排気機構は、少なくとも前記供給搬送路の上端部からガスを排出するように設けられている。
【００１８】
ある実施形態において、前記循環搬送路は囲いを有し、前記排気機構は、前記供給搬送路を介さずに前記循環搬送路の囲いの内側の空間に接続されている。
【００１９】
ある実施形態において、前記循環搬送路は、前記燃料受入部に対して上方から前記余剰燃料を排出するように設けられており、前記排気機構は、前記循環搬送路の上端部からガスを排出する。
【００２０】
ある実施形態において、前記排気機構は、誘引送風機と、前記誘引送風機の下流側に設けられた集塵機とを備える。
【００２１】
ある実施形態において、前記供給搬送路を通って移送された燃料を前記ホッパーに上方から押込み供給するように構成された押込み搬送装置をさらに備え、前記ホッパーに前記燃料が充填されたとき、前記燃料が前記燃焼室への経路をシールする。
【００２２】
ある実施形態において、前記供給搬送路はフライトコンベアによって構成されている。
【００２３】
ある実施形態において、前記循環搬送路は、前記燃料受入部上で、水平面を基準として５０°以上の角度で延びるように設けられている。
【００２４】
ある実施形態において、前記循環搬送路は、前記燃料受入部上で、水平面を基準として垂直に延びるように設けられている。
【００２５】
ある実施形態において、前記燃料は、木質バイオマス燃料である。
【００２６】
ある実施形態において、前記燃料受入部は上面開放であり、前記燃料は前記燃料受入部に直接投入され貯留される。
【００２７】
ある実施形態において、前記燃料受入部から搬出される単位時間当たりの燃料の量が、前記燃料に含まれる水分が第１の水分量のときには第１の搬送量であり、前記燃料に含まれる水分が前記第１の水分量よりも多い第２の水分量のときには前記第１の搬送量よりも多い第２の搬送量である。
【００２８】
本発明の実施形態による発電装置は、上記いずれかの燃料供給装置と、前記燃焼室に関連付けられたボイラーと、前記ボイラーによって駆動される蒸気タービンとを備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施形態にかかる燃料供給装置および発電装置によれば、予め乾燥させることなく投入された燃料であっても燃焼室にて適切に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】比較形態のボイラープラントを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる燃料供給装置を模式的に示す図である。
【図３】図２に示した実施形態にかかる燃料供給装置を備える発電装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の別の実施形態にかかる燃料供給装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
後述する本発明の実施形態では、発電装置に備えられた燃料供給装置において、燃料受入部に投下された燃料を予め乾燥させてから燃焼させるが、そのための乾燥装置を別個に設けるのではなく、なるべく最小限の設備追加で効率的に乾燥させながら燃焼炉への燃料供給を行う。以下、本発明の実施形態の説明を行う前に、別個に設けられた乾燥装置を用いて行う比較形態のボイラープラント（発電装置）について説明する。
【００３２】
図１は、乾燥機９７を備える比較形態のボイラープラント９００のブロック図を示す。ボイラープラント９００は、燃料受入部９０と、第１搬送装置９１および第２搬送装置９２と、燃料投入機構９３と、燃料投入機構９３によって燃料が投入される燃焼室を備えたボイラー９４と、ボイラー９４からの排ガスを処理する集塵機９５および排気筒９６とを備える。また、ボイラー９４にはタービン等が接続されており、ボイラー９４で発生した蒸気を用いて発電を行うことができる。
【００３３】
ボイラープラント９００において、燃料供給装置（すなわち、第１搬送装置９１、第２搬送装置９２、および、燃料投入機構９３）は、循環させながら燃料を供給するように構成されている。より具体的に説明すると、第２搬送装置９２は、燃料投入機構９３のホッパーに燃料を充填するとともに、消費量を超える余剰な燃料を燃料受入部９０に戻すように構成されている。
【００３４】
このように構成されたボイラープラント９００において、第１搬送装置９１と第２搬送装置９２との間には、燃料の水分を蒸発させるための乾燥機９７が設けられている。乾燥機９７には、これに空気を供給するための送風機９８ｂが接続されている。送風機９８ｂから乾燥機９７に送られる空気は、送風機９８ｂと乾燥機９７との間に設けられた熱交換器９８ａによって高温にされる。熱交換器９８ａは、例えば図１に示すように、ボイラー９４で生成された高温蒸気を用いて、送風機９８ｂから送られた空気を暖めるものであってよい。
【００３５】
上記の乾燥機９７において、第１搬出装置９１から搬出された燃料には高温の空気が吹き付けられ、これによって燃料に含まれる水分を低減させて乾燥させることができる。その後、乾燥した燃料は、第２搬出装置９２を介して燃料投入機構９３に供給される。なお、乾燥機９７において燃料乾燥のために用いられた高温の空気、および、燃料から発生する水蒸気は、集塵機９８ｃを通して外界へと排気される。
【００３６】
乾燥機９７を設けたことによって、燃料中の水分を例えば５０％から３５％に低下させることができ、水分を大きく低減することが可能になる。しかしながら、乾燥機９７には高い乾燥効率が求められることから、高温空気を使用した加熱方式を採用すること一般的であり、高温空気を得るための燃料が必要となる。例えば、上記の態様ではボイラー９４を熱源として熱交換器９８ａにて空気の加熱を行っているが、高温の空気を得るために、ボイラー９４では発電用以外の燃料が余分に消費されている。
【００３７】
また、図１に示すボイラープラント９００では、熱源としてボイラー９４が生成する蒸気を利用しているが、燃料節約のために、ボイラー９４下流の集塵機９５の出口から排出された高温の排ガスを用いる態様も考えられる。しかし、この場合には、排ガスと接する機器類の腐食対策や、排ガス使用後の処理も必要になる。
【００３８】
このように、燃料搬送路の途中に乾燥機９７を設ける比較形態のボイラープラント９００は、燃料受入部９０への投入前の乾燥工程を必要としないという利点を有するものの、乾燥機設置スペースの確保、イニシャルコスト、メンテナンスコスト等という観点からは不利な面も有している。
【００３９】
そこで、下記に説明する本発明の実施形態では、ヤードなどで予め燃料を乾燥させておくことなく燃料の直接投入を可能とするとともに、上記比較形態のボイラープラント９００のように別個の乾燥機９７を設けることなく、燃料投入機構までの搬送経路において効率的に燃料を乾燥させるように燃料供給装置を構成している。これにより、木質バイオマスなどの水分が多い燃料であっても、予備乾燥の手間や期間をかけずに、熱利用効率高く、より経済的に発電を行うことが可能になる。
【００４０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
図２は、本発明の実施形態による燃料供給装置１００を示す模式図である。燃料供給装置１００は、間伐材や木質チップなどの木質バイオマスや石炭等などの比較的多くの水分を含み得る固形燃料を乾燥させてから（すなわち、燃料に含まれる水分を減少させてから）、ボイラーの燃焼炉に供給するように構成されている。燃料供給装置１００は、例えば、水蒸気が発生しやすい木質バイオマス燃料の供給装置として好適に利用される。
【００４２】
図２に示すように、燃料供給装置１００は、燃料受入部１０に接続された供給搬送路２０と、供給搬送路２０を通って移送された燃料５をボイラー燃焼室（図示せず）に導入するための燃料投入機構３０とを備える。燃料供給装置１００はまた、燃料投入機構３０に燃料を押込み供給するための押込み搬送路５０と、燃料投入機構３０に収容しきれなかった余剰燃料を押込み搬送路５０から燃料受入部１０に戻すための循環搬送路４０とを備えている。
【００４３】
なお、図２において、棒矢印は、燃料の移動方向を示し、白抜き矢印は、空気や水蒸気などのガスの流れを示している。
【００４４】
上記の燃料受入部１０は、燃料を貯蔵することができるように構成されており、例えば上面開放の設備である。燃料受入部１０には、ホイールローダなどによって燃料が投下・貯蔵される。燃料受入部１０に貯蔵される燃料は、乾燥工程などの前処理が行われていないバイオマス燃料であってよい。また、図２に示すように、燃料受入部１０は、底面に設けられた任意の搬送手段１２を用いて、供給搬送路２０へと燃料を適宜搬出できるように構成されていてもよい。
【００４５】
供給搬送路２０は、燃料受入部１０から燃料を搬出するように設けられた囲い２０ａを有する中空の搬送路であり、囲い２０ａの内側に設けられた移送機構によって燃料が移送される。より具体的には、本実施形態において供給搬送路２０および移送機構はフライトコンベアを構成するものであり、下方に配置された燃料受入部１０から搬出された燃料を３０ｍ程上方（図示する態様では斜め上方）に移送することができる。
【００４６】
本実施形態において、燃料投入機構３０には２つのホッパー３２が設けられており、各ホッパー３２に投入・充填された燃料は、下方にそれぞれ設けられた投入コンベア３４によって供給量が調整されながら、ボイラーの燃焼室へと送られる。燃焼室への燃料の供給量は、投入コンベア３４の搬送速度を制御することによって、容易に調整することが可能である。
【００４７】
燃料供給装置１００は、燃料投入機構３０のホッパー３２上に配置された押込み搬送路５０と、余剰燃料を燃料受入部１０に循環させるための循環搬送路４０を備えている。押込み搬送路５０は、上記の供給搬送路２０および移送機構によって移送された燃料を受け取り、これをホッパー３２に押込み供給するとともに、余剰な燃料を循環搬送路４０に排出するように構成されている。なお、図２では、供給搬送路２０から押込み搬送路５０への燃料の移送に別の搬送手段を用いることが示されているが、供給搬送路２０から搬送路５０に直接燃料が移送されてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
押込み搬送路５０は、例えば、特許文献１に記載の燃料押込み機構と同様に、チェーンコンベアの搬送面に複数の矩形板状の羽根部材が間隔を開けて設けられたものであってよい。この場合、押込み供給搬送装置５０を構成するコンベアの一端において搬送供給路２０から供給された燃料は、コンベア下面で移動する羽根部材によってホッパー３２の上面開口に押し込まれる。同時に、余った燃料は羽根部材によって擦切られるようにしてホッパー３２開口上を通過し、コンベアの他端において循環搬送路４０に投下される。
【００４９】
循環搬送路４０は、図示する態様では、水平面を基準として例えば５０°以上の角度をなし斜め上方に延びるシュートを形成しており、その下面開口（排出口）が燃料受入部１０に面している。この態様において、押込み搬送路５０の端部から押し出された燃料は、循環搬送路４０の囲い４０ａの内壁面に沿って滑るようにして燃料受入部１０へと投下される。ただしこの態様に限られず、図４を参照して後述するように、循環搬送路は水平面を基準として略垂直方向（例えば８５°以上の角度）に延びるように設けられていてもよい。
【００５０】
なお、燃料供給装置１０を用いて燃料が供給されるボイラー（図示せず）では、燃焼によって蒸気（典型的には高温水蒸気）が生成され、この蒸気は蒸気タービンを駆動するために利用される。燃焼室またはボイラーとしては種々の態様のものを用いることができ、これらは従来の任意の発電装置あるいは焼却装置において用いられるものであってよい。ボイラーの燃焼室は、例えば、ストーカ式の燃焼室であってもよいし、流動層式の燃焼室であってもよい。
【００５１】
上記のように、燃料受入部１０に貯蔵された燃料５はホッパー３２に押込み供給されるため、消費に対応する量だけがホッパー３２に投じられて余剰分は回収される。言い換えると、消費量を上回る供給量の燃料がホッパー３２上を通過するようにして循環している。
【００５２】
この構成において、ホッパー３２には使用量に見合う燃料が常に供給されるとともに、マテリアルシール、つまり、燃料がシール材として機能する状態が実現されている。これによって、燃焼室の外部に対する気密性が保たれ、安定した燃焼工程を実行することができる。ただし、その一方で、ホッパー３２までの燃料供給路の通気性は、経路が比較的長いこともあり、上面開放のホッパーに燃料を直接的に投入する態様に比べると低下したものとなる。
【００５３】
このように、燃焼室との気密性が保たれた燃料循環搬送経路の途中において、本実施形態の燃料供給装置１０では、この経路を排気する、または、この経路中のガスを置換するための排気機構（あるいは換気機構）６０が設けられている。本実施形態において、排気機構６０は、誘引送風機６２と、誘引送風機６２の下流側に設けられた集塵機６４とを備えている。誘引送風機６２としては任意の態様のものを使用し得るが、例えば、ターボ型遠心送風機を用いることができる。
【００５４】
ただしこれに限られず、他の態様において、排気機構６０は例えば誘引送風機のみで構成されていてもよいし、ガス浄化装置などの他の装置をさらに備えていてもよい。また、誘引送風機６２の代わりにエアーポンプなどの吸気装置を用いてもよいし、あるいは、吸気装置に限られず、押込み送風機などを用いてもよい。排気機構６０は、燃料循環経路の排気または換気が可能な限り、吸気または送風を行える種々の機構であってよい。
【００５５】
図１に示すように、排気機構６０は、供給搬送路２０の上端部２５からガスを排出するように設けられている。供給搬送路２０において、排気機構６０は、下端部（燃料受入部１０側）から上端部（燃料投入機構３０側）に流れる気流Ｇ１を生じさせており、これにより、供給搬送路２０内を移送される燃料の全体が気流に曝されることになる。この構成において、排気機構６０の駆動時には、供給搬送路２０のガス置換が常時行われ、移送される燃料から発生したガスは、供給搬送路２０の囲い２０ａの外側へと随時排出される。
【００５６】
また、排気機構６０は、循環搬送路４０の上端部４５（すなわち、押込み搬送装置５０との接続部）からもガスを排出するように設けられている。ここで、循環搬送路４０も、囲い４０ａを有する中空の経路（シュート）であり、余剰燃料は囲い４０ａの内側を通って燃料受け入れ部１０に排出される。循環搬送路４０において、排気機構６０は、下端部（燃料受入部１０側）から上端部（押込み搬送装置５０側）に流れる気流Ｇ２、すなわち、循環燃料の流れに対向する気流を生じさせており、循環搬送路４０のガス置換が常時行われる。
【００５７】
以上の説明からわかるように、本実施形態において、排気機構６０は、供給搬送路２０と循環搬送路４０とから、それぞれ別の経路で排気を行うように構成されている。この構成において、排気機構６０は、循環搬送路４０に、供給搬送路２０を介さずに接続されている。
【００５８】
上記のように本実施形態の燃料供給装置１０においては排気機構６０が設けられているので、燃料受入部１０から搬出された燃料５は、循環搬送路において乾燥しやすい状態に保たれる。燃料５は、ホッパー３２に投入される前にも、ホッパー３２を通過した後にも、気流に曝され、乾燥しやすい状態にある。
【００５９】
また、供給搬送路２０および循環搬送路４０では、燃料５が広げられた状態にあり、表面積が比較的大きい状態にあるので、燃料に含まれる水分の蒸発が進みやすい。このため、特に供給搬送路２０および循環搬送路４０において気流を生じさせることによって、燃料の水分を効率的に低下させることができる。これにより、排気機構６０を設けない場合に比べて、ボイラーに投入される燃料５の水分を大幅に低減することができ、燃料費削減、補機類の長寿命化などを実現することができる。
【００６０】
さらに、バイオマス燃料の場合、発生した水蒸気などにより搬送路を構成する金属部材の腐食や汚損が進行することが確認されている。また、燃料由来の細かい粒子が搬送路に付着して、汚損や通気性の低下を引き起こすことも分かっている。これに対して、排気機構６０を設けて搬送路のガス置換を行えば、搬送路の損傷を効果的に抑制することができる。したがって、燃料供給装置の耐用年数を向上させ、また、メンテナンスにかかる頻度、費用を低減することができる。
【００６１】
なお、図２に示すように排気機構６０の集塵機６４によって集められた集塵物は、燃料受入部１０に排出され、再度、燃料として利用することができる。また、効果は落ちるが、集塵機６４から排出されるガスを燃料受入部１０に導入して、燃料の乾燥に利用してもよい。
【００６２】
以下、本願発明を完成するにあたって本発明者が得た知見について説明する。通常、燃料搬送系統の負荷を低減するために循環燃料量を極力少なくして運転するが、通常よりも循環燃料量を増やして（燃料受入部１０からの搬出量を多くして）運転すると、燃料受入部１０に供給する新しい燃料の使用量が、想定の使用量よりも少なくなる傾向があることがわかった。
【００６３】
そこで、循環燃料の水分を測定したところ、新しい燃料の水分が３１％であったのに対して、循環燃料の水分は２９％であった。つまり、燃料を単純に循環させるだけでもある程度の水分低下が期待でき、循環量または循環速度を増加させると水分低下をさらに促進できるものと考えられる。燃料の有姿での低位発熱量は、水分３１％のときに１２．２ＭＪ／ｋｇ程度であり、水分２９％のときには１２．６ＭＪ／ｋｇ程度である。したがって燃料としては３％近くの削減が可能である。なお、３％の燃料削減は、例えば、６ＭＷ発電の場合、燃料使用量は約７ｔｏｎ／ｈであるので、年間の燃料削減量は、７ｔｏｎ／ｈ×２４×３３０×３％≒１７００ｔｏｎにも及ぶ。
【００６４】
また、従来の燃料供給装置では、搬送装置の内部で結露が生じていることが確認できた。これは、燃料供給路内を移動する燃料からの水分蒸発の量がかなり多く、搬送路内が高い湿度に保たれていることを表している。特に、木質バイオマス燃料の場合、貯留時に発酵し、発酵熱により５０℃程度の温度を有する場合があるので、水分蒸発が促進されるものと考えられる。この結露による水滴は、装置の腐食促進の原因となることもあり、この観点からも内部を空気で置換することが好ましい。
【００６５】
このような知見に基づいて、本願発明者は、循環経路内のガス置換を積極的に行う排気機構（または換気機構）を設けることが、燃料の水分低減にきわめて有効であるとの結論に達した。また、上述したように、燃料の水分は、燃料の循環量を多くすることによっても低減し得るので、燃料受入部から搬出される単位時間当たりの燃料の量を、燃料の水分が多いときや、乾燥効率をより向上させたいときなどには、より多くしてもよい。具体的には、燃料に含まれる水分が比較的低い量（第１の水分量）のときに比べて、燃料に含まれる水分が比較的多い量（第１の水分量よりも多い第２の水分量）のときには、より多い搬送量で燃料を搬送してもよい。
【００６６】
図３は、図２に示した燃料供給装置１００を備える発電装置（ボイラープラント）２００を模式的に示すブロック図である。図に示すように、燃料受入部１０に接続された燃料搬送装置１５（上述した実施形態における供給搬送路２０、循環搬送路４０、押込み搬送装置５０を含む）において燃料が循環され、その一部が燃料投入機構３０に供給される。この燃料搬送装置１００には排気機構６０が接続されており、燃料は循環搬送中に効率よく乾燥させられる。
【００６７】
そして、水分が低下した燃料が、燃料投入機構３０からボイラー７０の燃焼室に投入され、ここで燃焼される。ボイラー７０は燃焼熱を利用して蒸気を発生させ、接続されたタービンを駆動する。このようにしてタービンを駆動することによって、発電を行うことができる。一方、ボイラー７０の燃焼室からは、飛灰を含む排ガスが排出され、図示するように、集塵機７２で清浄化された後に、排気筒（煙突）７４を介して外界へ排出される。集塵機７２は、例えばバグフィルタである。なお、図３において棒矢印は燃料の供給路を示し、白抜矢印は乾燥のための空気の流れを示し、黒矢印は排ガスの流れを示している。また、破線矢印はボイラーが発生させた蒸気（高温水蒸気）の流れを示している。
【００６８】
なお、ボイラー７０の下流側において、集塵機７２の上流側には、例えば減温塔などが設けられていてもよい。また、集塵機７２の下流側には例えば誘引ファンが設けられていてもよい。これらの構成は、従来の任意の発電装置または焼却装置と同様であってよい。
【００６９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、種々の改変が可能である。例えば、図４に示す燃料供給装置１１０のように、循環搬送路４２が、燃料受入部１０上で、水平面を基準として略垂直方向に延びるように設けられ、その内部を余剰燃料が自由落下して燃料受入部１０に収容されるように構成されていてもよい。このような態様においては、余剰燃料が比較的ばらけた状態で落下するとともに、排気機構による空気流が反対方向に流れるので、この循環搬送路４２においてより効率的に燃料を乾燥させ得る。また、ばらけた燃料がより空気を含む状態となって燃料受入部に戻されるので、燃料供給に際してより水分の蒸発が促進されやすくなる効果も見込める。このように燃料をばらけさせる効果をより高めるために、循環搬送路４２において、棒状、板状の抵抗物が配されていてもよい。なお、燃料供給装置１１０の他の構成要素については、上記実施形態の燃料供給装置１００と同様であるので、図面において同じ参照符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【００７０】
また、上記のように排気機構６０を設けて搬送路内に気流を生じさせるだけで、水分を効果的に低減することができるが、より乾燥させやすくするために、搬送路を流れる気流を加熱するための加熱機構をさらに設けてもよい。このために、例えば燃焼室からの排熱を利用して上記の供給搬送路２０および循環搬送路４０、４２を加熱するように構成されていてもよい。
【００７１】
本発明にかかる種々の実施形態にかかる燃料供給装置において、燃料の水分低減を実現することにより、燃料費削減のみならず、ボイラー使用電力の削減（例えば、送風機など）、灰処理費用の削減、燃焼管理の容易性向上、補機類の負荷低減（長寿命化）、総合的な温室効果ガスの削減などを図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の実施形態による燃料供給装置および発電装置は、例えば木質バイオマス燃料などの水分含有量が比較的多い燃料を用いる発電プラント等において好適に利用される。
【符号の説明】
【００７３】
５  燃料
１０  燃料受入部
２０  供給搬送路
２０ａ  囲い
３０  燃料投入機構
３２  ホッパー
４０  循環搬送路
４０ａ  囲い
５０  押込み搬送路
６０  排気機構（換気機構）
６２  誘引送風機
６４  集塵機
１００  燃料供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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