JP5573073B2 - バイオマスミル - Google Patents

Description

本発明は、木質チップ、木質ペレット等の木質系バイオマスをボイラ燃料として粉砕するバイオマスミルに関するものである。

現在、ボイラの固形燃料として使用されているのは、主に石炭であるが、ＣＯ₂ の削減対策として、環境負荷の少ない燃料として木質系バイオマスを燃料とすることが検討されている。

木質系バイオマスをボイラの燃料とするには、木質チップ、木質ペレット等の木質系バイオマスをバーナ燃焼可能な様に粉砕する必要がある。

石炭に木質系バイオマスミルを混合して燃料とする場合、木質系バイオマスの混合量が少なければ既存の石炭ミルにより混合粉砕することも可能であるが、木質系バイオマスの使用量が多くなると、木質系バイオマス単独で粉砕する必要がある。

又、木質系バイオマスを粉砕する装置として石炭粉砕用の石炭ローラミルを基本とした粉砕装置とすることが、大きな改良、大きな設備変更をすることなく低コストで可能となる。

先ず、図６に於いて、石炭粉砕用の竪型ミル１の概略について説明する。

基台２に立設されたケーシング３によって密閉された空間が形成され、該空間の下部にテーブル駆動装置４を介して粉砕テーブル５が立設され、該粉砕テーブル５は前記テーブル駆動装置４によって定速で回転される。前記粉砕テーブル５の上面には、断面が円弧状である凹溝６を有するテーブルセグメント７が設けられている。

前記粉砕テーブル５の回転中心から放射状に所要数組、例えば３組の加圧ローラユニット８が設けられている。該加圧ローラユニット８は、加圧ローラ９を有し、水平支持軸１１を中心に傾動自在となっている。又、前記ケーシング３の下部には、放射状に貫通する３組のローラ加圧装置１２が設けられている。該ローラ加圧装置１２は、アクチュエータ、例えば油圧シリンダ１０を具備し、該油圧シリンダ１０によって前記加圧ローラ９を前記凹溝６に押圧する様になっている。

前記粉砕テーブル５の下方には１次空気室１３が形成され、前記ケーシング３内部の前記粉砕テーブル５より上方は、分級室１４となっている。

前記ケーシング３の下部には１次空気供給口１５が取付けられ、該１次空気供給口１５は前記１次空気室１３に連通している。前記粉砕テーブル５の周囲には間隙が形成され、該間隙は１次空気の吹出し口１６となっている。

前記ケーシング３の上側には石炭給排部１７が設けられており、該石炭給排部１７の中心部を貫通する様にパイプ状のシュート１８が設けられ、該シュート１８は前記ケーシング３の内部に延出している。前記シュート１８には石炭が供給され、供給された石炭は前記粉砕テーブル５上に落下する様になっている。

前記シュート１８の中途部に分級器１９が回転自在に設けられ、該分級器１９は円周方向に所要ピッチで配設された短冊状のブレード２１を有し、前記分級器１９は回転駆動部２２によって回転される様になっている。

前記石炭給排部１７にはボイラのバーナに粉砕された微粉炭を送給する微粉炭送給管２３が接続されている。

次に、前記竪型ミル１に於ける石炭の粉砕について説明する。

前記粉砕テーブル５が回転され、前記１次空気供給口１５より１次空気が導入された状態で、前記シュート１８より塊状の石炭が投入される。塊状の石炭は前記シュート１８の下端より前記粉砕テーブル５の中心に流落し、該粉砕テーブル５上に供給される。

該粉砕テーブル５上の石炭は、遠心力で外周方向に移動し、前記加圧ローラ９に噛込まれ粉砕され粉状となり、更に遠心力により前記テーブルセグメント７から外周に溢れ、溢れた粉砕炭が前記吹出し口１６を吹上がる１次空気に乗って上昇する。

前記分級室１４を上昇する微粉炭は、前記分級器１９で分級され、所定粒子以上の微粉炭は前記粉砕テーブル５上に落下し、所定粒子以下の微粉炭が前記微粉炭送給管２３より送出される。

石炭を粉砕した場合、石炭には粘結性がなく、比重も大きいことから、前記粉砕テーブル５のテーブルの回転による遠心力による移動も円滑で、所望の粉砕効率が得られる。又、木質チップ、木質ペレット等の木質系バイオマス（以下木質系バイオマスと称す）の混合率が低い場合であっても同様に充分な粉砕効率が得られる。

然し乍ら、木質系バイオマスを単独で粉砕した場合、木質系バイオマスは軽量の繊維質であることから、互いに絡み合い、前記粉砕テーブル５での移動量が石炭に比べて円滑ではない。従って、粉砕後の粉体が前記粉砕テーブル５の外周部へ移動せず、該粉砕テーブル５上に敷詰められた状態となる為、粉体が前記吹出し口１６から１次空気に吹上げられる頻度が少なくなり、粉砕が効果的に進行しない。

更に、前記粉砕テーブル５の外周部への移動が円滑に行われない場合は、粉体がミル外に排出されず、ミル内に滞留してミル内の差圧上昇、前記テーブル駆動装置４の動力増大により石炭の１０％程度迄粉砕容量が制限されることになる。

上記した様に、前記竪型ミル１、又は同等の構造を有するミルに木質系バイオマスを供給して粉砕した場合、石炭とは異なった挙動を呈し、充分な粉砕効率が得られないという問題があった。

特開２００５−１１３１２５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、粉砕テーブル上に留まる木質系バイオマスに空気を吹付け、該木質系バイオマスを攪拌することで移動を促進し、粉砕効率の向上及び粉砕容量の増大を図るものである。

本発明は、上面に断面円弧状の凹溝がリング状に形成され、回転可能な粉砕テーブルと、前記凹溝に押圧される加圧ローラと、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲から前記１次空気室の１次空気を吹出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートとを具備し、前記１次空気室の１次空気を前記粉砕テーブルに吹付けるバイオマスミルに係るものである。

又本発明は、前記吹出し口を覆う遮蔽板を設け、該遮蔽板を介して前記粉砕テーブルの周囲から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるバイオマスミルに係り、又前記粉砕テーブルの中心に前記１次空気室と連通する孔を穿設し、該孔を覆う様に傘状の遮蔽部材を設け、該遮蔽部材を介して前記粉砕テーブルの中心から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるバイオマスミルに係り、又前記凹溝に上下に貫通する可動スリットを穿設し、前記１次空気室に固定され、前記粉砕テーブルの下面に摺接する遮蔽リングを設け、該遮蔽リングに前記可動スリットと重なり合うことが可能な固定スリットを穿設し、該固定スリットと前記可動スリットを介して前記粉砕テーブルの中途部から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるバイオマスミルに係るものである。

本発明によれば、上面に断面円弧状の凹溝がリング状に形成され、回転可能な粉砕テーブルと、前記凹溝に押圧される加圧ローラと、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲から前記１次空気室の１次空気を吹出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートとを具備し、前記１次空気室の１次空気を前記粉砕テーブルに吹付けるので、互いに絡合い、該粉砕テーブル上に滞留した木質系バイオマスを解すことができ、該木質系バイオマスの移動を促進すると共に粉砕効率を向上させ、粉砕容量を増大させることができる。

又本発明によれば、前記吹出し口を覆う遮蔽板を設け、該遮蔽板を介して前記粉砕テーブルの周囲から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるので、簡易な変更で実施することができ、実施に伴うコストや作業工数を低減させることができる。

又本発明によれば、前記粉砕テーブルの中心に前記１次空気室と連通する孔を穿設し、該孔を覆う様に傘状の遮蔽部材を設け、該遮蔽部材を介して前記粉砕テーブルの中心から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるので、前記粉砕テーブルの遠心力による移動との圧損を生じることなく、より効率よく木質系バイオマスの移動を促進することができる。

更に又本発明によれば、前記凹溝に上下に貫通する可動スリットを穿設し、前記１次空気室に固定され、前記粉砕テーブルの下面に摺接する遮蔽リングを設け、該遮蔽リングに前記可動スリットと重なり合うことが可能な固定スリットを穿設し、該固定スリットと前記可動スリットを介して前記粉砕テーブルの中途部から該粉砕テーブルに１次空気を吹付けるので、該粉砕テーブルに１次空気を吹付ける際に圧損を生じさせることがなく、より効率よく該粉砕テーブル上で絡合って滞留する木質系バイオマスを解し、該木質系バイオマスの移動を促進することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る竪型ミルの概略図である。 図１のＡ矢視図である。 本発明の第２の実施例に係る竪型ミルの概略図である。 本発明の第３の実施例に係る竪型ミルの概略図である。 図５のＢ矢視図である。 従来の竪型ミルの概略図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１、図２に於いて、本発明の第１の実施例について説明する。尚、本発明が実施される竪型ミル１の基本的な構成については図６で示した竪型ミルと同様である為、説明を簡略化する。又、図１、図２中、図６で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

ケーシング３の下側には粉砕テーブル５が設けられ、前記ケーシング３の前記粉砕テーブル５と対向する位置にはエアポートリング２４が溶接等で固着されている。前記粉砕テーブル５の周縁部には凹部が全周に亘って所定間隔で刻設されており、該凹部と前記エアポートリング２４とで吹出し口１６が形成されている。

前記粉砕テーブル５の下方には１次空気室１３が形成され、該１次空気室１３に前記粉砕テーブル５が連通する。又、前記１次空気室１３の側面には１次空気供給口１５が連通しており、該１次空気供給口１５より前記１次空気室１３に導入された１次空気が、前記吹出し口１６より吹上がり、前記ケーシング３の壁面に沿って上昇する様になっている。

又、加圧ローラユニット８，８との間には、それぞれ遮蔽板２５が前記ケーシング３の内壁面と垂直に固着され、前記遮蔽板２５は前記吹出し口１６を覆っている。前記遮蔽板２５と前記粉砕テーブル５及び前記吹出し口１６との間には僅かな隙間が形成されており、前記遮蔽板２５の先端部は前記吹出し口１６の内縁よりも内側に延出し、前記遮蔽板２５の先端部が前記凹溝６表面に沿う様下方に屈曲している。又、前記遮蔽板２５は前記吹出し口１６より吹上がった１次空気を遮り、遮られた１次空気は前記遮蔽板２５の先端部により偏向され、前記凹溝６上に吹付けられる様になっている。

尚、前記遮蔽板２５は、前記ケーシング３の内壁面に前記吹出し口１６に対して僅かに上方に傾斜させて固着し、前記遮蔽板２５の下部より吹上がった１次空気を遮る際の圧損を減少させる様にしてもよい。

以下、竪型ミル１の作動について説明する。

前記粉砕テーブル５が、テーブル駆動装置４により回転され、前記１次空気供給口１５より２００℃前後の前記１次空気室１３に導入された状態で、シュート１８より木質チップ、木質ペレット等の木質系バイオマスが投入される。木質系バイオマスは、前記シュート１８の下端より前記粉砕テーブル５の中心部に流落し、該粉砕テーブル５上に供給される。

該粉砕テーブル５上の木質系バイオマスは、該粉砕テーブル５の回転による遠心力で外周方向に移動し、加圧ローラ９に噛込まれて繊維質の細粉体と荒粉体に粉砕され、更に遠心力によって外周に移動する。

この時、該加圧ローラ９によって噛込まれた粉体は、互いに絡合って前記粉砕テーブル５上に滞留し、該粉砕テーブル５の回転による遠心力のみでは該粉砕テーブル５での移動が円滑でない。

前記１次空気供給口１５より前記１次空気室１３に導入された１次空気は、前記粉砕テーブル５の吹出し口１６より吹上がり、遠心力によってテーブルセグメント７を乗越えた粉体は、前記吹出し口１６から吹上がった１次空気に乗って分級室１４の外周部をケーシング３の壁面に沿って上昇する。該ケーシング３の壁面を上昇する粉体は、分級器１９によって分級され、例えば１ｍｍ以下の細粉体が粉炭送給管２３より送出され、図示しないボイラのバーナに供給され、例えば１ｍｍよりも大きい荒粉炭はブレード２１により弾かれ、或は自重により落下して再び前記粉砕テーブル５上に落下する。

上記処理中、前記遮蔽板２５の下部の前記吹出し口１６より吹上がった１次空気は、前記遮蔽板２５によって水平方向に偏向され、該遮蔽板２５の先端部を介して前記凹溝６上へと吹付けられている。

互いに絡合った軽量の繊維質である粉体は、前記遮蔽板２５によって１次空気が前記粉砕テーブル５上に吹付けられているので、吹付けられた１次空気によって攪拌され、絡合った繊維が解れることで粉体の外周への移動が促進される。

粉体の移動が促進された結果、粉体が１次空気によって吹上げられる頻度が増加し、木質系バイオマスの粉砕効率の向上と共に粉砕容量の増大を図ることができる。

次に、図３に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図３中、図１、図２と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

粉砕テーブル５は、内部に中空部２６を有している。又、前記粉砕テーブル５の側面には攪拌空気導入孔２７が穿設され、前記中空部２６は前記攪拌空気導入孔２７を介して１次空気室１３と連通している。又、前記粉砕テーブル５頂部中心部には攪拌空気流出孔２８が穿設され、該攪拌空気流出孔２８は前記粉砕テーブル５の頂に開口すると共に、前記中空部２６及び前記攪拌空気導入孔２７を介して前記１次空気室１３と連通している。又、前記中空部２６は前記攪拌空気流出孔２８を介して分級室１４と連通している。

前記粉砕テーブル５上面中心部には、該粉砕テーブル５頂部を覆う様に傘状の遮蔽部材２９が設けられており、該遮蔽部材２９は前記粉砕テーブル５頂部との間に所定の間隔３０が形成される。又、前記遮蔽部材２９はボルト等の所定の固定手段により前記粉砕テーブル５に固定され、該粉砕テーブル５と一体に回転する様になっている。

１次空気導入孔１５より前記１次空気室１３に導入された１次空気は、吹出し口１６より前記分級室１４内へ吹出すと共に、前記攪拌空気導入孔２７より前記中空部２６内に導入され、該中空部２６に導入された１次空気は、前記攪拌空気流出孔２８より前記分級室１４内へと噴出する。

前記攪拌空気流出孔２８より噴出した１次空気は、前記遮蔽部材２９によって遮られ、遮られた１次空気は該遮蔽部材２９によって半径方向の流れに偏向され、前記粉砕テーブル５表面の傾斜に沿って降下し、該粉砕テーブル５の表面に沿って中心から外周方向へと吹付けられる。

上記作動と並行して木質系バイオマスがシュート１８から投入され、前記粉砕テーブル５上に流落した木質系バイオマスが、加圧ローラ９に噛込まれることで粉砕され、粉砕された木質系バイオマスは繊維質の粉体となる。

粉体は軽量の繊維質である為、互いに絡合うことで前記粉砕テーブル５上での移動が円滑に行われず、前記吹出し口１６からの１次空気による吹上げ頻度が少なく粉砕が効果的に進行しないが、前記遮蔽部材２９を介して前記粉砕テーブル５上に１次空気が吹付けられているので、粉体が１次空気によって攪拌され、互いに絡合うのを防止し、又既に絡合った粉体を解すことができる。

更に、１次空気は前記粉砕テーブル５の中心から外周方向へと吹付けられているので、粉体の遠心力と協働し、粉体の外周方向への移動を促進できる。

尚、前記遮蔽部材２９を前記粉砕テーブル５に固定するのではなく、前記中空部２６の底部に前記攪拌空気流出孔２８を貫通する柱を立設し、該柱の頂部に前記遮蔽部材２９を固着してもよい。前記柱の外径は前記攪拌空気流出孔２８の内径より充分小さく、前記柱と前記攪拌空気流出孔２８の間から空気が噴出する。

更に、上記構成に於いて加圧ローラユニット８と対向する位置で、前記遮蔽部材２９の先端部に板材を固着し、１次空気の吹出し口を分割することで、前記間隙３０より噴出した１次空気を前記加圧ローラユニット８，８の間でのみ前記粉砕テーブル５上に吹付けることができるので、粉体の前記加圧ローラ９への噛込みを妨げず、木質系バイオマスの粉砕効率を更に向上させ、粉砕容量の増大を図ることができる。

次に、図４、図５に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図４、図５中、図１、図２と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

粉砕テーブル５の凹溝６には所定間隔で所定数（例えば１２０°毎に３箇所）攪拌空気流出スリット３２が上下に貫通する様穿設されており、１次空気室１３と分級室１４は前記攪拌空気流出スリット３２を介して連通している。

１次空気室１３には複数本の柱３３が立設され、該柱３３上にリング状の遮蔽リング３４が固着、支持されている。又、前記粉砕テーブル５の下面には、前記１次空気室１３の底面と平行となる様なリング状の平面部３１が形成され、前記遮蔽リング３４は前記平面部３１と気密に摺接しており、前記遮蔽リング３４と前記平面部３１との隙間から１次空気が進入しない様になっている。又、前記遮蔽リング３４には、加圧ローラユニット８，８の間に位置し、前記粉砕テーブル５を回転させた際に前記攪拌空気流出スリット３２と重なり合う攪拌空気導入スリット３５が上下に貫通する様穿設されている。

テーブル駆動装置４によって前記粉砕テーブル５が回転され、１次空気が１次空気供給口１５から１次空気室１３に導入されると、吹出し口１６から前記分級室１４に１次空気が吹出すと共に、前記攪拌空気導入スリット３５と前記攪拌空気流出スリット３２の位置が一致した時に前記攪拌空気導入スリット３５と前記攪拌空気流出スリット３２を通って１次空気が前記凹溝６表面から前記分級室１４に噴出する。

シュート１８より投下され、前記粉砕テーブル５上に流落し、加圧ローラ９に噛込まれて粉砕された木質系バイオマスは、前記攪拌空気流出スリット３２より噴出する１次空気によって攪拌されるので、粉砕された粉体が互いに絡合わず、粉体の移動を妨げずに遠心力による移動を促進できる。

又、前記攪拌空気流出スリット３２は前記粉砕テーブル５と一体に回転し、前記攪拌空気導入スリット３５は不動であるので、前記攪拌空気流出スリット３２から吹上がる１次空気の位置は常に前記攪拌空気導入スリット３５上、即ち前記加圧ローラユニット８，８の間となる。従って、前記攪拌空気流出スリット３２から吹上がる１次空気は前記加圧ローラ９による木質系バイオマスの噛込みを妨げることなく攪拌でき、木質系バイオマスの移動が促進され、それに伴い木質系バイオマスが前記加圧ローラ９によって噛込まれる頻度が増加することで、木質系バイオマスの粉砕効率の向上と粉砕容量の増大を図ることができる。

尚、木質系バイオマスの粉砕効率の向上を図るには、前記粉砕テーブル５上で絡み合う粉体を解し、絡合った繊維を解して外周への移動を促進できればよいので、前記遮蔽板２５によって１次空気を前記粉砕テーブル５に吹付けるのではなく、固定の棒状の部材を設けて前記粉砕テーブル５の回転で直接前記凹溝６上の粉体を攪拌する様にしてもよい。

又、棒状の部材ではなく、熊手状の部材で前記粉砕テーブル５上の粉体を掻取る様にすることで、更に粉体の移動を促進できる。

１ 竪型ミル
５ 粉砕テーブル
１３ １次空気室
１６ 吹出し口
２５ 遮蔽板
２６ 中空部
２７ 攪拌空気導入孔
２８ 攪拌空気流出孔
２９ 遮蔽部材
３１ 平面部
３２ 攪拌空気流出スリット
３４ 遮蔽リング
３５ 攪拌空気導入スリット

Claims (3)

1. 上面に断面円弧状の凹溝がリング状に形成され、回転可能な粉砕テーブルと、前記凹溝に押圧される加圧ローラと、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周縁部に全周に亘って所定間隔で形成され前記１次空気室の１次空気を上方に吹出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートと、前記吹出し口の少なくとも１つを覆う幅を有する遮蔽板とを具備し、前記粉砕テーブルの周囲から吹上がる前記１次空気室の１次空気の一部を前記遮蔽板を介して前記粉砕テーブルに吹付けることを特徴とするバイオマスミル。
2. 上面に断面円弧状の凹溝がリング状に形成され、内部に中空部を有し、回転可能な粉砕テーブルと、前記凹溝に押圧される加圧ローラと、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲から前記１次空気室の１次空気を吹出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートと、前記粉砕テーブルに前記１次空気室と前記中空部とを連通する様設けられた攪拌空気導入孔と、前記粉砕テーブルの中心に穿設され、前記中空部に連通する攪拌空気流出孔と、該攪拌空気流出孔を覆う様設けられた傘状の遮蔽部材とを具備し、前記攪拌空気導入孔を介して前記１次空気室に導入された１次空気を前記攪拌空気流出孔より噴出させ、前記遮蔽部材により半径方向の流れに偏向し前記粉砕テーブルの中心から外周方向に向って該粉砕テーブルに吹付けることを特徴とするバイオマスミル。
3. 上面に断面円弧状の凹溝がリング状に形成され、回転可能な粉砕テーブルと、前記凹溝に押圧される加圧ローラと、１次空気が導入される１次空気室と、前記粉砕テーブルの周囲から前記１次空気室の１次空気を吹出す吹出し口と、前記粉砕テーブルの中心に木質系バイオマスを供給するシュートと、前記凹溝を上下に貫通する可動スリットと、前記１次空気室に固定され、前記粉砕テーブルの下面に摺接する遮蔽リングと、該遮蔽リングに穿設され前記可動スリットと重なり合うことが可能な固定スリットとを具備し、該固定スリットと前記可動スリットを介して前記粉砕テーブルの中途部から前記１次空気室の１次空気を前記粉砕テーブルに吹付けることを特徴とするバイオマスミル。

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