粉砕システム
【課題】 石炭とバイオマスを燃料として供給するための粉砕システムにおいて、石炭とバイオマスの燃焼性等の違いから炉内温度に不均一が生じることを抑制する。
【解決手段】 本発明によれば、バイオマス専用の竪型粉砕機を有しているから、万一、バイオマス専用の竪型粉砕機にトラブルが発生して停止したとしても、石炭用竪型粉砕機には影響しないので、燃焼装置を停止させる必要がなく、又、石炭に対するバイオマスの混合比率を自由に変えることが可能である上に、石炭とバイオマスを同一のバーナで燃焼させるため、燃焼装置の炉内温度に不均一がおこりにくく、ボイラの効率が低下しない。
【解決手段】 本発明によれば、バイオマス専用の竪型粉砕機を有しているから、万一、バイオマス専用の竪型粉砕機にトラブルが発生して停止したとしても、石炭用竪型粉砕機には影響しないので、燃焼装置を停止させる必要がなく、又、石炭に対するバイオマスの混合比率を自由に変えることが可能である上に、石炭とバイオマスを同一のバーナで燃焼させるため、燃焼装置の炉内温度に不均一がおこりにくく、ボイラの効率が低下しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス等の原料を微粉砕して、石炭やオイルコークス等の燃料と混焼するに適当な粉砕システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石炭等を粉砕する装置として竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。
竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有しておりボイラ等の燃焼装置に対して、石炭等を微粉砕して燃料として送ることのできる装置として、数多く利用されている。
【０００３】
ところで、近年、環境問題によって二酸化炭素の排出量削減が強く要望されるようになり、ボイラ等の燃焼装置においても、石炭等の化石燃料の代替としてバイオマスを燃料として使用するよう強く求められるようになってきた。
燃料として使用されるバイオマスの代表的なものとしては、例えば、間伐材、倒木、麦わら、建築廃材等があるが、その他にも数多くのバイオマスが燃料として使用できないか検討され始めている。
【０００４】
なお、バイオマス自体は有機物であるので、燃焼によって二酸化炭素を発生させる。ただ、当該発生した二酸化炭素が、バイオマスの吸収した二酸化炭素等に由来するので、カーボンニュートラルな材料として、環境に優しいと考えられている。
そのような理由から、現在では、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機において、石炭にバイオマスを混合した原料を粉砕し、燃焼装置の燃料とすることが多くなってきた。
例えば、参考までに図４にバイオマスを粉砕する粉砕システムを示すが、竪型粉砕機１００、ベルトコンベヤ、並びに石炭を貯留するホッパ２０１とバイオマスを貯留するホッパ２０２等を備えて、石炭とバイオマスを、それぞれの比率で混合してから、型粉砕機１００の原料投入口１３５に投入して粉砕する。
【０００５】
しかしながら、ここで、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機にバイオマスを混合して粉砕すると、バイオマスの性状によって、竪型粉砕機の主駆動力が著しく増加するという問題が発生する。一般的には、石炭の中にバイオマスを２〜３％程度混合すると、前記石炭粉砕用竪型粉砕機の主駆動力が２０％以上増加する。そのため、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機を使用して、石炭にバイオマスを混合して粉砕する場合には、そのバイオマスの混合比率におのずと限界があった。
【０００６】
また、バイオマスにも、色々な種類があり、粉砕するバイオマスが単一の種類となることはほとんどない。例えば、バイオマスとして間伐材を使用するケースを想定しても、間伐材の中には、堅い枝木部分や樹皮部分があって、性状の異なるものが混在している。
【０００７】
実際のところ、バイオマスは、その形が不揃いで、様々な形状の物（例えば、板状の物や長細い形状等）が混じり合っていることが多い。そのため、バイオマスをホッパに蓄えてから、竪型粉砕機に徐々に供給しようとしても、ホッパ出口において、バイオマスが、詰まったりする場合、或いは一気に排出される場合等が起こりうる。そのため、竪型粉砕機に供給されるバイオマスは、その供給量が不安定になりがちである。
【０００８】
前述したように、竪型粉砕機に供給されるバイオマスの混合量は、竪型粉砕機の駆動力に大きく影響する。例えば、竪型粉砕機において、バイオマスの混合量を上限値の３％に設定した場合を想定すると、バイオマスの供給量が不安定になってバイオマスの混合量が一時的にわずかでも増加すれば、主駆動装置の駆動力オーバーで竪型粉砕機の運転自体が停止してしまう。その結果、燃焼装置には全く燃料が遅れない状態になる。
【０００９】
そのため、石炭粉砕用竪型粉砕機でバイオマスを粉砕する燃料供給用の粉砕システムの場合においては、混焼するバイオマスのわずかな供給量の変化によって、粉砕システム全体が停止してしまうために、主原料である石炭自体も粉砕できなくなり、燃料供給が全くできなくなる危険性があった。
従って、例えば、バイオマス混合量について、例えば、上限値が３％のところ、安全の見地から余裕を見て１．５％程度しか設定できないために、バイオマスの混合量を増やすことが難しかった。
なお、バイオマス専用の竪型粉砕機を使用する粉砕システムとしては、特許文献１に開示されるような従来技術が公知である。特許文献１に開示の従来技術は、複数台の石炭用竪型粉砕機の横に、バイオマス専用の粉砕機を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、特許文献１に開示された従来技術は、バイオマス専用の竪型粉砕機を有しているから、例えば、バイオマス専用の竪型粉砕機にトラブルが発生したとしても、石炭粉砕用竪型粉砕機には影響しないので、燃焼装置を停止させることなく、運転を続けることが可能である。また、バイオマス専用の竪型粉砕機について、その型式の大きさ（処理能力）と数を変更することによって、石炭に対するバイオマスの混合比率を自由に変えることが可能である。
【００１２】
しかし、特許文献１に開示された従来技術では、バイオマス専用の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスの微粉砕品を、そのままボイラに供給して燃料としている。
そのため、石炭とバイオマスを燃焼させるバーナがそれぞれ別個となり、石炭とバイオマスを燃焼装置内で別々に燃焼させることになるので、その燃焼挙動や熱量等の違いから、炉内温度に不均一がおこりやすく、その結果、ボイラの効率を落としてしまう可能性があった。
【００１３】
本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、石炭とバイオマスを粉砕して燃料とするに好適な燃料供給用粉砕システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明による燃料供給用粉砕システムは、
（１） 回転テーブル上に投入した石炭を粉砕ローラによって粉砕する第１の竪型粉砕機、及び回転テーブル上に投入したバイオマスを粉砕ローラによって粉砕する第２の竪型粉砕機を備えて、第１の竪型粉砕機で粉砕した石炭を燃焼装置に供給する第１のラインと、第２の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスを燃焼装置に供給する第２のラインと、を合流させた後、分配して燃焼装置のバーナへ送る構成とした。
【００１５】
（２） （１）に記載の燃料供給用粉砕システムにおいて、前記第１のラインが複数本ある場合に、前記第２のラインを分配して合流させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、石炭とバイオマスを燃料として、燃焼装置で燃焼させても、炉内温度に不均一が生じにくく、また、石炭とバイオマスの混合燃焼比率を自由に調整でき、さらにバイオマスが竪型粉砕機に過剰供給されても、燃焼装置の停止という非常事態を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係わり粉砕システムの全体構造を説明する図である。
【図２】本実施形態に係わり第１の竪型粉砕機を説明する図である。
【図３】本実施形態に係わり第２の竪型粉砕機を説明する図である。
【図４】従来技術による粉砕システムの全体構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の例について詳細に説明する。
図１〜図３は本実施形態に係わり、図１は粉砕システムの全体構造を説明する図である。図２は第１の竪型粉砕機を説明する図であり、図３は第２の竪型粉砕機を説明する図である。
【００１９】
以下、本発明による燃料供給用粉砕システム（粉砕システムと略して称することもある）の好ましい構成について説明する。
第１の竪型粉砕機１０、及び第２の竪型粉砕機２０について説明する。
初めに、本実施形態において、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０と、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０の相違について簡略に述べれば、第１の竪型粉砕機１０が所謂、加圧式の粉砕機であるのに対して、第２の竪型粉砕機２０は所謂、負圧式の粉砕機である。なお、本発明に用いる第１の竪型粉砕機１０及び第２の竪型粉砕機２０について、同構造、同機能の部品には基本的に同一の符号を使用した。
【００２０】
本実施形態において、第１の竪型粉砕機１０を加圧式とし、第２の竪型粉砕機２０を負圧式としたのは、システム構成を簡略化できると言う点で好ましい構成だからであるが、これに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、加圧式、或いは負圧式の変更は可能であり、さらに別のタイプの竪型粉砕機であっても良い。
【００２１】
第１の竪型粉砕機１０（竪型粉砕機１０と略して称することもある）について説明する。本実施形態に用いた竪型粉砕機１０は、図２に示すように竪型粉砕機１０の外郭を形成するケーシング１と、減速機２Ｂ及び駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。なお、竪型粉砕機１０は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１０である。
【００２２】
また、竪型粉砕機１０は、回転テーブル２の上方に、回転式の分級機１４を備えている。分級機１４の構造について簡単に説明すれば、竪型粉砕機１０の上部に設置された図示しない駆動モータによって、回転筒１４Ｂが回転することにより、分級羽根１４Ａが回転する。なお、図２に示した実施形態においては、分級機１４の下方に、漏斗状のコーン１６が配されている。詳細は後述するが、コーン１６は、図示しない支持部材によってケーシング１Ｂに固定されており、分級羽根１４Ａを通過して、機外に取り出されなかった原料が、コーン１６内に上方から落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される構成となっている。
【００２３】
さらに、図２に示す竪型粉砕機１０においては、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、回転テーブル２上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口１３９を設けている。
なお、本実施形態においては、竪型粉砕機１０は加圧式であるため、ガス供給口３３にエキゾーストファン４１が連結されており、ガス供給口３３から機内に強制的にガスを吹き込む構成となっている。
【００２４】
図１に示した竪型粉砕機１０は前述の構成によって、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を吹き込むことによって、回転テーブル２下方から分級機１４を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
なお、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れるが、径が大きく重量の大きな原料は分級機１４まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１０内で循環し、再度粉砕される循環原料となる。
そして、分級機１４を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口１３９から製品として取り出されるが、一部、取り出されなかった比較的径の大きな原料は、漏斗状のコーン１６内に落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される。
【００２５】
ここで、本実施形態において粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては４個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）ように構成されている。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を４等分して４個が対向するようにして配されている。
粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。
【００２６】
次ぎに、第２の竪型粉砕機２０（竪型粉砕機２０と略して称することもある）について説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機２０は、先に説明した第１の竪型粉砕機１０と同様に、回転テーブル２上に４個の粉砕ローラ５が配されて、回転テーブル２の上方には回転式の分級機１４を備えている。
そして、竪型粉砕機２０においては、図３に示すように、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口２３９を設けている。
【００２７】
ここで、前述したように、第２の竪型粉砕機２０は負圧式であるから、上部取出口２３９からエキゾーストファン４５によって、機内を吸引することにより、ガス供給口３３から機内にガスが流れ込んでくる構成となっている。
【００２８】
図３に示した竪型粉砕機２０は前述の構成によって、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２下方から分級機１４を通過して上部取出口２３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
そして、竪型粉砕機２０においても、先に説明した第１の竪型粉砕機１０と同様に、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４を通過した径の小さな原料が、上部取出口３９から製品として取り出される。
【００２９】
なお、加圧式の竪型粉砕機１０及び負圧式の竪型粉砕２０について、詳細な構造を比較すれば、そのシール構造や内部構成に、かなりの相違点があるが、その相違点は、すでに周知であり、本発明の趣旨とは異なるので、図示せず、又説明も割愛する。
【００３０】
次ぎに粉砕システム１００の構成について説明する。
本実施形態による粉砕システム１００は、石炭を粉砕する構成として、石炭を貯留するホッパ２０１、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０、ホッパ２０１から竪型粉砕機１０に原料を搬送するベルトコンベヤ、竪型粉砕機１０のガス供給口３３に空気を吹き込むエキゾーストファン４１等を有しており、ホッパ２０１の図示しない排出口から供給された石炭をベルトコンベヤによって、竪型粉砕機１０の原料投入口１３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
【００３１】
また、本実施形態による粉砕システム１００は、バイオマスを粉砕する構成として、バイオマスを貯留するホッパ２０２、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０、ホッパ２０２から竪型粉砕機２０に原料を搬送するベルトコンベヤ、竪型粉砕機２０の製品取出口２３９から粉砕されたバイオマスを機内の空気と共に吸い出すエキゾーストファン４５、機内から吸い出された空気の中に含まれているバイオマスを捕集するためのバグフィルタ４６等、を備えており、ホッパ２０２の図示しない排出口から供給されたバイオマスをベルトコンベヤにより竪型粉砕機２０の原料投入口２３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
【００３２】
次ぎに、本実施形態においては、第１の竪型粉砕機１０から排出された石炭の微粉砕品を、燃焼装置であるボイラ２００のバーナ５５の手前に配置されたディストリビュータ５０まで送る第１のライン５１、並びに、第２の竪型粉砕機２０から排出されたバイオマスの微粉砕品を送給して第１のラインに合流させる第２のライン５２を有している。
なお、一般的に、加圧式の竪型粉砕機１０では、製品取出口１３９は１カ所と限らず、上部に複数箇所設置されていることが多い。
また、石炭とバイオマスの混合比によっては、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０が１台に対して、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０が複数台ということも想定できる。
【００３３】
ここで、本実施形態においても、第１の竪型粉砕機１０の上部から、３本の第１のライン５１が延びている。
そのようなケースにおいては、第２の竪型粉砕機２０から取り出したバイオマスの微粉砕品をバグフィルタ４６によって捕集した後、複数本（本実施形態においては３本）のラインに分配して、第２のライン５２とする。そして、第２のライン５２は、少なくとも第１のライン５１が、ボイラ２００のバーナ手前に配置されたディストリビュータ５０に到達する前の管路上において、第１のラインに合流するように構成する。
なお、ディストリビュータまで流れてきた石炭とバイオマスの微粉砕品は、複数個のバーナ５５に分配されて送られる。
【００３４】
以下、本実施形態による粉砕システム１００の運転方法について、その好ましい１例を説明する。
石炭を貯留したホッパ２０１の図示しない排出口から供給された石炭を、ベルトコンベヤによって、竪型粉砕機１０の原料投入口１３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して竪型粉砕機１０内に投入する。投入された石炭は、原料投入シュート１３を介して回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。そして、回転テーブル２上に投入された石炭は、循環原料と回転テーブル２上で合わさって回転テーブル２上に供給された後、粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕される。
【００３５】
回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された石炭は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００３６】
なお、環状通路３０に達した石炭は、ガス供給口３３からエキゾーストファン４１に寄って吹き込まれたガス（本実施形態においては空気）により吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな石炭は、分級機１４まで到達することができず、或いは分級機１４を通過できずに、落下することにより、竪型粉砕機１０内で循環して繰り返し粉砕される循環原料となる。
また、分級機１４を通過した径の小さな石炭は、上部取出口１３９から製品として取り出される。上部取出口１３９から取り出された原料は、第１のライン５１の中をガスと一緒に流れて進む。
【００３７】
なお、分級機１４を通過した径の小さな石炭の中で、一部、機外に取り出されなかった比較的径の大きな石炭は、漏斗状のコーン１６内に落下して、循環原料となって、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。ここで、循環原料は、所定の粒径となって機外に排出されるまで、繰り返し、回転テーブル２上に供給され、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれ粉砕される。
【００３８】
また、石炭を粉砕すると同時に、バイオマスを貯留したホッパ２０２の図示しない排出口から供給されたバイオマスをベルトコンベヤによって、竪型粉砕機２０の原料投入口２３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
投入されたバイオマスは、原料投入シュート１３を介して回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。そして、回転テーブル２上に投入されたバイオマスは、後述する循環原料と回転テーブル２上で合わさって回転テーブル２上に供給された後、粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕される。
【００３９】
回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕されたバイオマスは、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０へと向かう。
【００４０】
なお、環状通路３０に達したバイオマスは、製品取出口２３９からエキゾーストファン４１によって吸い出されたガス（本実施形態においては空気）により吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな石炭はは、分級機１４まで到達することができず、或いは分級機１４を通過できずに、落下することにより、竪型粉砕機１０内で循環して繰り返し粉砕される循環原料となる。
また、分級機１４を通過した径の小さなバイオマスは、上部取出口２３９から製品として取り出される。
第２の竪型粉砕機２０の上部取出口２３９からガスと共に取り出されたバイオマスの微粉砕品は、バグフィルタ４６によって捕集された後、３本のラインに分配されて、第２のライン５２を流れていく。
【００４１】
そして、第２のライン５２は、少なくとも第１のライン５１が、ボイラ２００の手前に配置されたディストリビュータ５０に到達する前の管路上において、第１のラインに合流する。
なお、第２のライン５２が合流後の第１のライン内には、石炭とバイオマスの微粉砕品が混合されながら流れていき、ディストリビュータ５０に到達した後、そこで複数個のバーナ５５に分配されて送られて、バーナ５５に送られた石炭とバイオスの微粉砕品は、そこで燃焼させられる。
【００４２】
本発明によれば、第１の竪型粉砕機１０と第２の竪型粉砕機２０の処理能力（台数、型式等）を調整することによって、燃焼装置に供給する石炭とバイオマスの混合比率を自由に調整できる。また、石炭とバイオマスの微粉砕品を予め混合して燃焼装置に送るために、石炭とバイオマスを一つのバーナ５５で混焼できるので、炉内温度に不均一が生じにくく、その結果、効率の良い燃焼が可能になる。
さらに、万一、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０が故障したとしても、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０の運転には影響しないので、石炭を燃料として供給することは可能であるから、燃焼装置に全く燃料が遅れない状態になることはなく、燃焼装置の停止という非常事態は回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本願発明に係わる粉砕システムは、石炭とバイオマスを燃焼装置の燃料として使用するために微粉砕する際に、特に適した粉砕システムとして使用できる。
【符号の説明】
【００４４】
２ 回転テーブル
５ 粉砕ローラ
１０ 第１の竪型粉砕機
１０ 粉砕機
１３ 原料投入シュート
１４ 分級機
１５ ダムリング
１６ コーン
２０ 第２の竪型粉砕機
３０ 環状通路
３３ ガス供給口
４１ エキゾーストファン
４５ エキゾーストファン
５０ ディストリビュータ
５１ 第１のライン
５２ 第２のライン
５５ バーナ
１００ 粉砕システム
１３５ 原料投入口
１３９ 上部取出口
２３９ 上部取出口
２００ ボイラ
２０１ ホッパ（石炭用）
２０２ ホッパ（バイオマス）
２３５ 原料投入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス等の原料を微粉砕して、石炭やオイルコークス等の燃料と混焼するに適当な粉砕システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石炭等を粉砕する装置として竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。
竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有しておりボイラ等の燃焼装置に対して、石炭等を微粉砕して燃料として送ることのできる装置として、数多く利用されている。
【０００３】
ところで、近年、環境問題によって二酸化炭素の排出量削減が強く要望されるようになり、ボイラ等の燃焼装置においても、石炭等の化石燃料の代替としてバイオマスを燃料として使用するよう強く求められるようになってきた。
燃料として使用されるバイオマスの代表的なものとしては、例えば、間伐材、倒木、麦わら、建築廃材等があるが、その他にも数多くのバイオマスが燃料として使用できないか検討され始めている。
【０００４】
なお、バイオマス自体は有機物であるので、燃焼によって二酸化炭素を発生させる。ただ、当該発生した二酸化炭素が、バイオマスの吸収した二酸化炭素等に由来するので、カーボンニュートラルな材料として、環境に優しいと考えられている。
そのような理由から、現在では、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機において、石炭にバイオマスを混合した原料を粉砕し、燃焼装置の燃料とすることが多くなってきた。
例えば、参考までに図４にバイオマスを粉砕する粉砕システムを示すが、竪型粉砕機１００、ベルトコンベヤ、並びに石炭を貯留するホッパ２０１とバイオマスを貯留するホッパ２０２等を備えて、石炭とバイオマスを、それぞれの比率で混合してから、型粉砕機１００の原料投入口１３５に投入して粉砕する。
【０００５】
しかしながら、ここで、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機にバイオマスを混合して粉砕すると、バイオマスの性状によって、竪型粉砕機の主駆動力が著しく増加するという問題が発生する。一般的には、石炭の中にバイオマスを２〜３％程度混合すると、前記石炭粉砕用竪型粉砕機の主駆動力が２０％以上増加する。そのため、既存の石炭粉砕用竪型粉砕機を使用して、石炭にバイオマスを混合して粉砕する場合には、そのバイオマスの混合比率におのずと限界があった。
【０００６】
また、バイオマスにも、色々な種類があり、粉砕するバイオマスが単一の種類となることはほとんどない。例えば、バイオマスとして間伐材を使用するケースを想定しても、間伐材の中には、堅い枝木部分や樹皮部分があって、性状の異なるものが混在している。
【０００７】
実際のところ、バイオマスは、その形が不揃いで、様々な形状の物（例えば、板状の物や長細い形状等）が混じり合っていることが多い。そのため、バイオマスをホッパに蓄えてから、竪型粉砕機に徐々に供給しようとしても、ホッパ出口において、バイオマスが、詰まったりする場合、或いは一気に排出される場合等が起こりうる。そのため、竪型粉砕機に供給されるバイオマスは、その供給量が不安定になりがちである。
【０００８】
前述したように、竪型粉砕機に供給されるバイオマスの混合量は、竪型粉砕機の駆動力に大きく影響する。例えば、竪型粉砕機において、バイオマスの混合量を上限値の３％に設定した場合を想定すると、バイオマスの供給量が不安定になってバイオマスの混合量が一時的にわずかでも増加すれば、主駆動装置の駆動力オーバーで竪型粉砕機の運転自体が停止してしまう。その結果、燃焼装置には全く燃料が遅れない状態になる。
【０００９】
そのため、石炭粉砕用竪型粉砕機でバイオマスを粉砕する燃料供給用の粉砕システムの場合においては、混焼するバイオマスのわずかな供給量の変化によって、粉砕システム全体が停止してしまうために、主原料である石炭自体も粉砕できなくなり、燃料供給が全くできなくなる危険性があった。
従って、例えば、バイオマス混合量について、例えば、上限値が３％のところ、安全の見地から余裕を見て１．５％程度しか設定できないために、バイオマスの混合量を増やすことが難しかった。
なお、バイオマス専用の竪型粉砕機を使用する粉砕システムとしては、特許文献１に開示されるような従来技術が公知である。特許文献１に開示の従来技術は、複数台の石炭用竪型粉砕機の横に、バイオマス専用の粉砕機を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、特許文献１に開示された従来技術は、バイオマス専用の竪型粉砕機を有しているから、例えば、バイオマス専用の竪型粉砕機にトラブルが発生したとしても、石炭粉砕用竪型粉砕機には影響しないので、燃焼装置を停止させることなく、運転を続けることが可能である。また、バイオマス専用の竪型粉砕機について、その型式の大きさ（処理能力）と数を変更することによって、石炭に対するバイオマスの混合比率を自由に変えることが可能である。
【００１２】
しかし、特許文献１に開示された従来技術では、バイオマス専用の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスの微粉砕品を、そのままボイラに供給して燃料としている。
そのため、石炭とバイオマスを燃焼させるバーナがそれぞれ別個となり、石炭とバイオマスを燃焼装置内で別々に燃焼させることになるので、その燃焼挙動や熱量等の違いから、炉内温度に不均一がおこりやすく、その結果、ボイラの効率を落としてしまう可能性があった。
【００１３】
本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、石炭とバイオマスを粉砕して燃料とするに好適な燃料供給用粉砕システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明による燃料供給用粉砕システムは、
（１） 回転テーブル上に投入した石炭を粉砕ローラによって粉砕する第１の竪型粉砕機、及び回転テーブル上に投入したバイオマスを粉砕ローラによって粉砕する第２の竪型粉砕機を備えて、第１の竪型粉砕機で粉砕した石炭を燃焼装置に供給する第１のラインと、第２の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスを燃焼装置に供給する第２のラインと、を合流させた後、分配して燃焼装置のバーナへ送る構成とした。
【００１５】
（２） （１）に記載の燃料供給用粉砕システムにおいて、前記第１のラインが複数本ある場合に、前記第２のラインを分配して合流させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、石炭とバイオマスを燃料として、燃焼装置で燃焼させても、炉内温度に不均一が生じにくく、また、石炭とバイオマスの混合燃焼比率を自由に調整でき、さらにバイオマスが竪型粉砕機に過剰供給されても、燃焼装置の停止という非常事態を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係わり粉砕システムの全体構造を説明する図である。
【図２】本実施形態に係わり第１の竪型粉砕機を説明する図である。
【図３】本実施形態に係わり第２の竪型粉砕機を説明する図である。
【図４】従来技術による粉砕システムの全体構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の例について詳細に説明する。
図１〜図３は本実施形態に係わり、図１は粉砕システムの全体構造を説明する図である。図２は第１の竪型粉砕機を説明する図であり、図３は第２の竪型粉砕機を説明する図である。
【００１９】
以下、本発明による燃料供給用粉砕システム（粉砕システムと略して称することもある）の好ましい構成について説明する。
第１の竪型粉砕機１０、及び第２の竪型粉砕機２０について説明する。
初めに、本実施形態において、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０と、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０の相違について簡略に述べれば、第１の竪型粉砕機１０が所謂、加圧式の粉砕機であるのに対して、第２の竪型粉砕機２０は所謂、負圧式の粉砕機である。なお、本発明に用いる第１の竪型粉砕機１０及び第２の竪型粉砕機２０について、同構造、同機能の部品には基本的に同一の符号を使用した。
【００２０】
本実施形態において、第１の竪型粉砕機１０を加圧式とし、第２の竪型粉砕機２０を負圧式としたのは、システム構成を簡略化できると言う点で好ましい構成だからであるが、これに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、加圧式、或いは負圧式の変更は可能であり、さらに別のタイプの竪型粉砕機であっても良い。
【００２１】
第１の竪型粉砕機１０（竪型粉砕機１０と略して称することもある）について説明する。本実施形態に用いた竪型粉砕機１０は、図２に示すように竪型粉砕機１０の外郭を形成するケーシング１と、減速機２Ｂ及び駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。なお、竪型粉砕機１０は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１０である。
【００２２】
また、竪型粉砕機１０は、回転テーブル２の上方に、回転式の分級機１４を備えている。分級機１４の構造について簡単に説明すれば、竪型粉砕機１０の上部に設置された図示しない駆動モータによって、回転筒１４Ｂが回転することにより、分級羽根１４Ａが回転する。なお、図２に示した実施形態においては、分級機１４の下方に、漏斗状のコーン１６が配されている。詳細は後述するが、コーン１６は、図示しない支持部材によってケーシング１Ｂに固定されており、分級羽根１４Ａを通過して、機外に取り出されなかった原料が、コーン１６内に上方から落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される構成となっている。
【００２３】
さらに、図２に示す竪型粉砕機１０においては、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、回転テーブル２上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口１３９を設けている。
なお、本実施形態においては、竪型粉砕機１０は加圧式であるため、ガス供給口３３にエキゾーストファン４１が連結されており、ガス供給口３３から機内に強制的にガスを吹き込む構成となっている。
【００２４】
図１に示した竪型粉砕機１０は前述の構成によって、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を吹き込むことによって、回転テーブル２下方から分級機１４を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
なお、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れるが、径が大きく重量の大きな原料は分級機１４まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１０内で循環し、再度粉砕される循環原料となる。
そして、分級機１４を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口１３９から製品として取り出されるが、一部、取り出されなかった比較的径の大きな原料は、漏斗状のコーン１６内に落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される。
【００２５】
ここで、本実施形態において粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては４個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）ように構成されている。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を４等分して４個が対向するようにして配されている。
粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。
【００２６】
次ぎに、第２の竪型粉砕機２０（竪型粉砕機２０と略して称することもある）について説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機２０は、先に説明した第１の竪型粉砕機１０と同様に、回転テーブル２上に４個の粉砕ローラ５が配されて、回転テーブル２の上方には回転式の分級機１４を備えている。
そして、竪型粉砕機２０においては、図３に示すように、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口２３９を設けている。
【００２７】
ここで、前述したように、第２の竪型粉砕機２０は負圧式であるから、上部取出口２３９からエキゾーストファン４５によって、機内を吸引することにより、ガス供給口３３から機内にガスが流れ込んでくる構成となっている。
【００２８】
図３に示した竪型粉砕機２０は前述の構成によって、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２下方から分級機１４を通過して上部取出口２３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
そして、竪型粉砕機２０においても、先に説明した第１の竪型粉砕機１０と同様に、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４を通過した径の小さな原料が、上部取出口３９から製品として取り出される。
【００２９】
なお、加圧式の竪型粉砕機１０及び負圧式の竪型粉砕２０について、詳細な構造を比較すれば、そのシール構造や内部構成に、かなりの相違点があるが、その相違点は、すでに周知であり、本発明の趣旨とは異なるので、図示せず、又説明も割愛する。
【００３０】
次ぎに粉砕システム１００の構成について説明する。
本実施形態による粉砕システム１００は、石炭を粉砕する構成として、石炭を貯留するホッパ２０１、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０、ホッパ２０１から竪型粉砕機１０に原料を搬送するベルトコンベヤ、竪型粉砕機１０のガス供給口３３に空気を吹き込むエキゾーストファン４１等を有しており、ホッパ２０１の図示しない排出口から供給された石炭をベルトコンベヤによって、竪型粉砕機１０の原料投入口１３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
【００３１】
また、本実施形態による粉砕システム１００は、バイオマスを粉砕する構成として、バイオマスを貯留するホッパ２０２、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０、ホッパ２０２から竪型粉砕機２０に原料を搬送するベルトコンベヤ、竪型粉砕機２０の製品取出口２３９から粉砕されたバイオマスを機内の空気と共に吸い出すエキゾーストファン４５、機内から吸い出された空気の中に含まれているバイオマスを捕集するためのバグフィルタ４６等、を備えており、ホッパ２０２の図示しない排出口から供給されたバイオマスをベルトコンベヤにより竪型粉砕機２０の原料投入口２３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
【００３２】
次ぎに、本実施形態においては、第１の竪型粉砕機１０から排出された石炭の微粉砕品を、燃焼装置であるボイラ２００のバーナ５５の手前に配置されたディストリビュータ５０まで送る第１のライン５１、並びに、第２の竪型粉砕機２０から排出されたバイオマスの微粉砕品を送給して第１のラインに合流させる第２のライン５２を有している。
なお、一般的に、加圧式の竪型粉砕機１０では、製品取出口１３９は１カ所と限らず、上部に複数箇所設置されていることが多い。
また、石炭とバイオマスの混合比によっては、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０が１台に対して、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０が複数台ということも想定できる。
【００３３】
ここで、本実施形態においても、第１の竪型粉砕機１０の上部から、３本の第１のライン５１が延びている。
そのようなケースにおいては、第２の竪型粉砕機２０から取り出したバイオマスの微粉砕品をバグフィルタ４６によって捕集した後、複数本（本実施形態においては３本）のラインに分配して、第２のライン５２とする。そして、第２のライン５２は、少なくとも第１のライン５１が、ボイラ２００のバーナ手前に配置されたディストリビュータ５０に到達する前の管路上において、第１のラインに合流するように構成する。
なお、ディストリビュータまで流れてきた石炭とバイオマスの微粉砕品は、複数個のバーナ５５に分配されて送られる。
【００３４】
以下、本実施形態による粉砕システム１００の運転方法について、その好ましい１例を説明する。
石炭を貯留したホッパ２０１の図示しない排出口から供給された石炭を、ベルトコンベヤによって、竪型粉砕機１０の原料投入口１３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して竪型粉砕機１０内に投入する。投入された石炭は、原料投入シュート１３を介して回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。そして、回転テーブル２上に投入された石炭は、循環原料と回転テーブル２上で合わさって回転テーブル２上に供給された後、粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕される。
【００３５】
回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された石炭は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００３６】
なお、環状通路３０に達した石炭は、ガス供給口３３からエキゾーストファン４１に寄って吹き込まれたガス（本実施形態においては空気）により吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな石炭は、分級機１４まで到達することができず、或いは分級機１４を通過できずに、落下することにより、竪型粉砕機１０内で循環して繰り返し粉砕される循環原料となる。
また、分級機１４を通過した径の小さな石炭は、上部取出口１３９から製品として取り出される。上部取出口１３９から取り出された原料は、第１のライン５１の中をガスと一緒に流れて進む。
【００３７】
なお、分級機１４を通過した径の小さな石炭の中で、一部、機外に取り出されなかった比較的径の大きな石炭は、漏斗状のコーン１６内に落下して、循環原料となって、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。ここで、循環原料は、所定の粒径となって機外に排出されるまで、繰り返し、回転テーブル２上に供給され、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれ粉砕される。
【００３８】
また、石炭を粉砕すると同時に、バイオマスを貯留したホッパ２０２の図示しない排出口から供給されたバイオマスをベルトコンベヤによって、竪型粉砕機２０の原料投入口２３５まで搬送し、原料投入シュート１３を介して、竪型粉砕機１０内に投入する。
投入されたバイオマスは、原料投入シュート１３を介して回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。そして、回転テーブル２上に投入されたバイオマスは、後述する循環原料と回転テーブル２上で合わさって回転テーブル２上に供給された後、粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕される。
【００３９】
回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕されたバイオマスは、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０へと向かう。
【００４０】
なお、環状通路３０に達したバイオマスは、製品取出口２３９からエキゾーストファン４１によって吸い出されたガス（本実施形態においては空気）により吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな石炭はは、分級機１４まで到達することができず、或いは分級機１４を通過できずに、落下することにより、竪型粉砕機１０内で循環して繰り返し粉砕される循環原料となる。
また、分級機１４を通過した径の小さなバイオマスは、上部取出口２３９から製品として取り出される。
第２の竪型粉砕機２０の上部取出口２３９からガスと共に取り出されたバイオマスの微粉砕品は、バグフィルタ４６によって捕集された後、３本のラインに分配されて、第２のライン５２を流れていく。
【００４１】
そして、第２のライン５２は、少なくとも第１のライン５１が、ボイラ２００の手前に配置されたディストリビュータ５０に到達する前の管路上において、第１のラインに合流する。
なお、第２のライン５２が合流後の第１のライン内には、石炭とバイオマスの微粉砕品が混合されながら流れていき、ディストリビュータ５０に到達した後、そこで複数個のバーナ５５に分配されて送られて、バーナ５５に送られた石炭とバイオスの微粉砕品は、そこで燃焼させられる。
【００４２】
本発明によれば、第１の竪型粉砕機１０と第２の竪型粉砕機２０の処理能力（台数、型式等）を調整することによって、燃焼装置に供給する石炭とバイオマスの混合比率を自由に調整できる。また、石炭とバイオマスの微粉砕品を予め混合して燃焼装置に送るために、石炭とバイオマスを一つのバーナ５５で混焼できるので、炉内温度に不均一が生じにくく、その結果、効率の良い燃焼が可能になる。
さらに、万一、バイオマスを粉砕する第２の竪型粉砕機２０が故障したとしても、石炭を粉砕する第１の竪型粉砕機１０の運転には影響しないので、石炭を燃料として供給することは可能であるから、燃焼装置に全く燃料が遅れない状態になることはなく、燃焼装置の停止という非常事態は回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本願発明に係わる粉砕システムは、石炭とバイオマスを燃焼装置の燃料として使用するために微粉砕する際に、特に適した粉砕システムとして使用できる。
【符号の説明】
【００４４】
２ 回転テーブル
５ 粉砕ローラ
１０ 第１の竪型粉砕機
１０ 粉砕機
１３ 原料投入シュート
１４ 分級機
１５ ダムリング
１６ コーン
２０ 第２の竪型粉砕機
３０ 環状通路
３３ ガス供給口
４１ エキゾーストファン
４５ エキゾーストファン
５０ ディストリビュータ
５１ 第１のライン
５２ 第２のライン
５５ バーナ
１００ 粉砕システム
１３５ 原料投入口
１３９ 上部取出口
２３９ 上部取出口
２００ ボイラ
２０１ ホッパ（石炭用）
２０２ ホッパ（バイオマス）
２３５ 原料投入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブル上に投入した石炭を粉砕ローラによって粉砕する第１の竪型粉砕機、及び回転テーブル上に投入したバイオマスを粉砕ローラによって粉砕する第２の竪型粉砕機を備えて、
第１の竪型粉砕機で粉砕した石炭を燃焼装置に供給する第１のラインと、第２の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスを燃焼装置に供給する第２のラインと、を合流させた後、分配して燃焼装置のバーナへ送る燃料供給用の粉砕システム。
【請求項２】
前記第１のラインが複数本ある場合に、前記第２のラインを分配して合流させる請求項１記載の燃料供給用の粉砕システム。
【請求項１】
回転テーブル上に投入した石炭を粉砕ローラによって粉砕する第１の竪型粉砕機、及び回転テーブル上に投入したバイオマスを粉砕ローラによって粉砕する第２の竪型粉砕機を備えて、
第１の竪型粉砕機で粉砕した石炭を燃焼装置に供給する第１のラインと、第２の竪型粉砕機で粉砕したバイオマスを燃焼装置に供給する第２のラインと、を合流させた後、分配して燃焼装置のバーナへ送る燃料供給用の粉砕システム。
【請求項２】
前記第１のラインが複数本ある場合に、前記第２のラインを分配して合流させる請求項１記載の燃料供給用の粉砕システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１４４９４３（Ｐ２０１１−１４４９４３Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６９２（Ｐ２０１０−３６９２）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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