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JP2017211164A - Steam granulation device and boiler equipment - Google Patents

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JP2017211164A JP2016106496A JP2016106496A JP2017211164A JP 2017211164 A JP2017211164 A JP 2017211164A JP 2016106496 A JP2016106496 A JP 2016106496A JP 2016106496 A JP2016106496 A JP 2016106496A JP 2017211164 A JP2017211164 A JP 2017211164A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam granulation device capable of forming pulverized biomass as fuel in high yield by efficiently pulverizing biomass with a small amount of energy, and boiler equipment that achieves the reduction in boiler operation cost and equipment cost, and improvement in combustion efficiency.SOLUTION: A steam granulation device comprises: a shell 32 to which steam is fed; a tube 34 disposed in the shell; a feeder 38 for supplying biomass B into the tube; an inlet valve 40 interposed in the tube; an outlet valve 42 interposed in the tube; and a control unit 48 that supplies biomass into the tube from the feeder via the inlet valve, causes the inlet valve and the outlet valve to be closed to seal the biomass within the tube, heats the biomass in the tube by the steam in the shell, causes the inlet valve to be closed and the outlet valve to be opened after an elapse of a hold time, and steam-granulates the biomass in the tube with its moisture content so as to form the pulverized biomass.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、蒸煮爆砕装置、及びボイラ装置に関する。   The present invention relates to a steaming explosion apparatus and a boiler apparatus.

特許文献1には、木質系バイオマスを複数のミルで段階的に粉砕して微粉化し、微粉炭炊きボイラに燃料として供給するバイオマス粉砕装置及びバイオマス・石炭混焼システムが開示されている。
また、特許文献2には、有機性廃棄物を容器内に収容し、高温・高圧の水蒸気によって廃棄物を加熱(蒸煮)した後、容器内圧力を瞬間的に開放し、水の断熱膨張のエネルギによって固体成分を粉砕(爆砕)する水蒸気爆砕(蒸煮爆砕)方式の廃棄物処理装置が開示されている。
Patent Document 1 discloses a biomass pulverization apparatus and a biomass / coal mixed combustion system in which woody biomass is pulverized by a plurality of mills in stages to be pulverized and supplied as fuel to a pulverized coal-fired boiler.
Patent Document 2 discloses that organic waste is contained in a container, the waste is heated (steamed) with high-temperature and high-pressure steam, the pressure in the container is instantaneously released, and adiabatic expansion of water is performed. A steam explosion (steaming explosion) type waste treatment apparatus that crushes (explodes) a solid component with energy is disclosed.

また、特許文献3には、反応容器及び試料受け器がバルブにより遮断された蒸煮爆砕装置が開示されている。この蒸煮爆砕装置では、乾燥させた天然木質(試料)を水とともに反応容器に投入し、反応容器内を高温高圧状態にして試料を蒸煮する。そして、バルブを開として反応容器内を瞬間的に大気圧に開放することにより、高温高圧水反応及び爆砕効果によって分解された試料を試料受け器に回収し、試料を水等で洗浄することにより糸状の天然繊維を得ることができる。   Further, Patent Document 3 discloses a steam explosion apparatus in which a reaction vessel and a sample receptacle are blocked by a valve. In this steam blasting apparatus, dried natural wood (sample) is put into a reaction vessel together with water, and the sample is cooked with the inside of the reaction vessel at a high temperature and high pressure. And by opening the valve and opening the inside of the reaction vessel to atmospheric pressure instantaneously, the sample decomposed by the high-temperature and high-pressure water reaction and the explosion effect is collected in the sample receiver, and the sample is washed with water etc. A thread-like natural fiber can be obtained.

特開2012−83017号公報JP 2012-83017 A 特開2010−37536号公報JP 2010-37536 A 特開2003−306825号公報JP 2003-306825 A

特許文献1に記載の装置及びシステムのように、固形物原料であるバイオマスを例えばハンマーミル、ローラミル、カッターミルといった機械式の粉砕機(ミル)で粉砕し、例えば微粉炭炊きボイラに燃料として供給することがある。このためには、バイオマスをその平均粒度が0.5mm〜1.0mm程度になるまで微粉化しなければならない。   As in the device and system described in Patent Document 1, biomass, which is a solid material, is pulverized by a mechanical pulverizer (mill) such as a hammer mill, a roller mill, or a cutter mill, and supplied as fuel to a pulverized coal-fired boiler, for example. There are things to do. For this purpose, the biomass must be pulverized until the average particle size is about 0.5 mm to 1.0 mm.

しかしながら、一般に、ミルでバイオマスを大量粉砕した場合、その最小サイズは2.0mm程度にしかならず、バイオマスをさらに微粉化するためには、特許文献1のように複数のミルで段階的に粉砕する等の措置が必要であり、ミルを作動させるための電力等のエネルギ消費量が増大するという問題がある。   However, in general, when a large amount of biomass is pulverized by a mill, the minimum size is only about 2.0 mm, and in order to further pulverize the biomass, it is pulverized stepwise by a plurality of mills as in Patent Document 1, etc. Therefore, there is a problem that energy consumption such as electric power for operating the mill increases.

特に、原料となるバイオマスが水分を多量に含む(例えば50wt%)、いわゆる湿潤バイオマスである場合、従来はバイオマスの水分が10wt%以下程度になるまで乾燥した乾燥バイオマスを粉砕してバイオマス燃料を生成している。この場合には、バイオマスを乾燥するための前処理設備が必要となるため、乾燥機を作動させるための電力等のエネルギ消費量が増大するとともに、乾燥機という前処理設備を要する。   In particular, when the biomass as a raw material is a so-called wet biomass containing a large amount of moisture (for example, 50 wt%), conventionally, dried biomass that has been dried until the moisture content of the biomass reaches about 10 wt% or less is pulverized to produce biomass fuel. doing. In this case, since pretreatment equipment for drying biomass is required, energy consumption such as electric power for operating the dryer increases, and pretreatment equipment called a dryer is required.

そこで、特許文献2に記載の廃棄物処理装置のように、バイオマスの粉砕に要するエネルギ消費量を低減するために、ボイラで大量に発生する水蒸気を有効に活用し、バイオマスを水蒸気爆砕により粉砕することが考えられる。
しかしながら、この水蒸気爆砕では、水蒸気をバイオマスと混合することにより蒸煮するため、水蒸気爆砕後に大量の凝縮水が発生する。この凝縮水は、不純物を含むため、ボイラでの水蒸気生成のための用水として再利用できず、中和処理や分離処理等を行った後に装置の系外に排出設備を経て排出しなければならない。したがって、特許文献2の装置では、水蒸気爆砕後の後処理設備を別途要し、設備コスト、及び当該設備を稼働するためのエネルギ消費量が増大するという問題がある。
Therefore, as in the waste treatment apparatus described in Patent Document 2, in order to reduce the energy consumption required for pulverizing biomass, water vapor generated in large quantities in the boiler is effectively used, and the biomass is pulverized by steam explosion. It is possible.
However, in this steam explosion, since steam is steamed by mixing with biomass, a large amount of condensed water is generated after the steam explosion. Since this condensed water contains impurities, it cannot be reused as water for steam generation in the boiler, and must be discharged out of the system through a discharge facility after neutralization or separation. . Therefore, the apparatus of Patent Document 2 requires a separate post-treatment facility after steam explosion, and there is a problem that the facility cost and the energy consumption for operating the facility increase.

また、特許文献3の蒸煮爆砕装置は、試料を乾燥するための前処理設備と、蒸煮爆砕後の試料を洗浄して天然繊維を得るための後処理設備とを要する。また、容器に天然木質及び水を導入して蒸煮爆砕を行うため、蒸煮爆砕後に大量の高温となる凝縮水が発生する。この凝縮水は排水されるため、排水のための後処理設備を要するとともに、凝縮水は高温であるため、この熱量廃棄に伴うエネルギロスが発生する。また、容器内では、供給した水を試料とともに高温高圧状態の水蒸気になるまで加熱しなければならないため、その加熱エネルギは膨大となり、蒸煮爆砕装置の運転に係るエネルギ効率が著しく悪化するおそれがある。   Moreover, the steaming explosion apparatus of patent document 3 requires the pre-processing equipment for drying a sample, and the post-processing equipment for wash | cleaning the sample after steaming explosion and obtaining a natural fiber. Moreover, since natural wood and water are introduced into the container for steaming and explosion, a large amount of condensed water is generated after steaming and explosion. Since this condensed water is drained, post-processing equipment for draining is required, and the condensed water is at a high temperature, so that energy loss is generated due to this waste of heat. In addition, in the container, the supplied water must be heated together with the sample until it becomes steam in a high-temperature and high-pressure state, so that the heating energy becomes enormous and there is a risk that the energy efficiency related to the operation of the steam blasting apparatus will be significantly deteriorated. .

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バイオマスを少ないエネルギで効率的に微粉砕して燃料としての微粉化バイオマスを高い収率で生成することができる蒸煮爆砕装置と、当該蒸煮爆砕装置により生成された微粉化バイオマスを用いることでボイラの運転コスト低減、設備コスト低減、及び燃焼効率向上を実現することができるボイラ装置とを提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a subject, The place made into the objective is to produce | generate finely pulverized biomass as a fuel with a high yield by efficiently pulverizing biomass with little energy. The present invention is to provide a steaming and blasting device that can be used, and a boiler device that can reduce boiler operating costs, equipment costs, and combustion efficiency by using micronized biomass generated by the steaming and blasting device. .

上記目的を達成するため、本発明の蒸煮爆砕装置は、水蒸気が供給されるシェルと、シェル内に配置されるチューブと、チューブの入口側に接続され、チューブ内にバイオマスを供給するフィーダと、チューブの入口側に介装される入口バルブと、チューブの出口側に介装される出口バルブと、入口バルブを開、出口バルブを閉とし、フィーダから入口バルブを経てチューブ内にバイオマスを供給し、入口及び出口バルブを閉とし、バイオマスをチューブ内に密閉し、チューブ内のバイオマスをシェル内の水蒸気で加熱し、保持時間の経過後、入口バルブを閉、出口バルブを開とし、チューブ内のバイオマスをその含有水分で水蒸気爆砕して微粉化バイオマスを生成する制御ユニットと、チューブの出口側に接続され、チューブ内に生成された微粉化バイオマスを受け入れる受入ユニットとを備える。   In order to achieve the above object, a steam explosion apparatus according to the present invention includes a shell to which water vapor is supplied, a tube disposed in the shell, a feeder connected to the inlet side of the tube and supplying biomass into the tube, The inlet valve installed on the inlet side of the tube, the outlet valve installed on the outlet side of the tube, the inlet valve is opened, the outlet valve is closed, and biomass is supplied from the feeder to the tube through the inlet valve. The inlet and outlet valves are closed, the biomass is sealed in the tube, the biomass in the tube is heated with water vapor in the shell, and after the holding time has elapsed, the inlet valve is closed and the outlet valve is opened. The biomass is steam-exploded with its water content to produce micronized biomass and connected to the outlet side of the tube. And a receiving unit for receiving the pulverized biomass.

また、本発明のボイラ装置は、上述した蒸煮爆砕装置と、微粉化バイオマスを燃焼して水蒸気を発生するボイラと、ボイラで発生する水蒸気により回転される蒸気タービンとを備える。   Moreover, the boiler apparatus of this invention is provided with the steaming explosion apparatus mentioned above, the boiler which burns pulverized biomass, and produces | generates water vapor | steam, and the steam turbine rotated with the water vapor | steam generate | occur | produced in a boiler.

本発明の蒸煮爆砕装置、及びボイラ装置によれば、バイオマスを少ないエネルギで効率的に微粉砕して燃料としての微粉化バイオマスを高い収率で生成することができ、この微粉化バイオマスを用いることによりボイラの運転コスト低減及び燃焼効率向上を実現することができる。   According to the steam explosion apparatus and boiler apparatus of the present invention, biomass can be efficiently pulverized with less energy to produce finely divided biomass as a fuel in a high yield, and this finely divided biomass is used. As a result, it is possible to reduce the operating cost and improve the combustion efficiency of the boiler.

本発明の一実施形態に係るボイラ装置を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the boiler device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る蒸煮爆砕装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the steaming explosion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図2のシェルをA−A断面の矢視方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the shell of FIG. 2 from the arrow direction of an AA cross section. 図2の制御ユニットで実行する爆砕制御を説明したフローチャートである。It is the flowchart explaining the explosion control performed by the control unit of FIG. 本発明の第2実施形態に係る蒸煮爆砕装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the steaming explosion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5の制御ユニットで実行する爆砕制御を説明したフローチャートである。It is the flowchart explaining the explosion control performed by the control unit of FIG. 図5の制御ユニットで実行する爆砕制御を説明したフローチャートである。It is the flowchart explaining the explosion control performed by the control unit of FIG.

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態のボイラ装置1は、石炭焚きボイラ2を備え、火力発電所等に設置される。石炭焚きボイラ2は、例えば微粉炭炊きボイラ(PCボイラ:Pulverized Coal boiler)であって、火炉2a、後部伝熱部である過熱器2b、再熱器2c、及び節炭部2dを具備している。節炭部2dから煙突Pに至るまでの排ガス処理煙道3には、脱硝部4、エアヒータ5、集塵装置6、誘引ファン7、熱交換器8、脱硫部9及び押込みファン10が順次配置されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the boiler apparatus 1 of this embodiment is equipped with the coal fired boiler 2, and is installed in a thermal power plant etc. The coal fired boiler 2 is, for example, a pulverized coal boiler (PC boiler), and includes a furnace 2a, a superheater 2b as a rear heat transfer unit, a reheater 2c, and a charcoal saving unit 2d. Yes. In the exhaust gas treatment flue 3 from the charcoal saving part 2d to the chimney P, a denitration part 4, an air heater 5, a dust collector 6, an induction fan 7, a heat exchanger 8, a desulfurization part 9, and a push-in fan 10 are sequentially arranged. Has been.

エアヒータ5は、押込みファン11により導入される外部空気を脱硝部4から排出される排ガスの熱で暖め、石炭焚きボイラ2のバーナー部2eに燃焼用空気として送り込む。熱交換器8は、誘引ファン7により導かれて集塵装置6を通過した後の排ガスと、押込みファン10により導入されて脱硫部9を通過した後の排ガスとを熱交換する。熱交換器8を経た排ガスは煙突Pから排出される。   The air heater 5 warms the external air introduced by the pushing fan 11 with the heat of the exhaust gas discharged from the denitration unit 4, and sends it as combustion air to the burner unit 2 e of the coal burning boiler 2. The heat exchanger 8 exchanges heat between the exhaust gas that has been guided by the induction fan 7 and passed through the dust collector 6, and the exhaust gas that has been introduced by the pushing fan 10 and passed through the desulfurization unit 9. The exhaust gas that has passed through the heat exchanger 8 is discharged from the chimney P.

石炭焚きボイラ2には、石炭Cを機械式のミル(粉砕機)20により粉砕処理した微粉炭燃料が供給される。この微粉炭燃料は、押込みファン11により導入される燃焼用空気とともにバーナー部2eを経て石炭焚きボイラ2の火炉2aに投入されて燃焼される。   The coal-fired boiler 2 is supplied with pulverized coal fuel obtained by pulverizing coal C with a mechanical mill (pulverizer) 20. This pulverized coal fuel is introduced into the furnace 2a of the coal-fired boiler 2 through the burner portion 2e together with the combustion air introduced by the pushing fan 11 and burned.

ボイラ装置1の石炭焚きボイラ2で微粉炭燃料が燃焼することで生じる蒸気は、過熱器2bから配管21を通って高圧タービン(蒸気タービン)22に送られ、高圧タービン22を回転させる。高圧タービン22の仕事に供された蒸気は、配管(流路)23を通って再熱器2cに戻されて再度加熱される。そして、再度加熱された蒸気は、配管24を通って中・低圧タービン(蒸気タービン)25に送られ、この中・低圧タービン25の仕事に供された後、配管26及び復水器27を経て石炭焚きボイラ2に戻される。   Steam generated by the combustion of pulverized coal fuel in the coal-fired boiler 2 of the boiler device 1 is sent from the superheater 2b to the high-pressure turbine (steam turbine) 22 through the pipe 21 to rotate the high-pressure turbine 22. The steam provided for work of the high-pressure turbine 22 is returned to the reheater 2c through the pipe (flow path) 23 and heated again. The reheated steam is sent to a medium / low pressure turbine (steam turbine) 25 through a pipe 24, supplied to work of the medium / low pressure turbine 25, and then passed through a pipe 26 and a condenser 27. Returned to coal-fired boiler 2.

また、ボイラ装置1は、バイオマスBを水蒸気爆砕により微粉化してバイオマス燃料としての微粉化バイオマスを製造する蒸煮爆砕装置30を備えている。バイオマスBは、例えば木質バイオマスからなる固形燃料である。   Moreover, the boiler apparatus 1 is provided with the steaming explosion apparatus 30 which pulverizes biomass B by steam explosion and manufactures the micronized biomass as biomass fuel. Biomass B is a solid fuel made of woody biomass, for example.

<第1実施形態>
図2に示すように、蒸煮爆砕装置30は、水蒸気が供給されるシェル32、及びシェル32内に配置される複数のチューブ34を有するシェル&チューブ構造の熱交換部36と、熱交換部36の上側に配置され、各チューブ34の入口側に接続されて各チューブ34内にバイオマスBを供給可能とするフィーダ38とを備えている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 2, the steam explosion apparatus 30 includes a shell 32 to which steam is supplied and a heat exchange unit 36 having a shell and tube structure having a plurality of tubes 34 disposed in the shell 32, and a heat exchange unit 36. And a feeder 38 that is connected to the inlet side of each tube 34 and that can supply biomass B into each tube 34.

フィーダ38は、バイオマスBが投入されるホッパ38aと、ホッパ38aから自重で流下したバイオマスBを各チューブ34の入口に向けて搬送する搬送路38bとを備えている。また、蒸煮爆砕装置30の下部には火炉(受入ユニット)2aに接続された搬送路47が設けられている。   The feeder 38 includes a hopper 38 a into which the biomass B is charged, and a conveyance path 38 b that conveys the biomass B that has flowed down from the hopper 38 a by its own weight toward the inlet of each tube 34. Moreover, the conveyance path 47 connected to the furnace (receiving unit) 2a is provided in the lower part of the steaming explosion apparatus 30.

シェル32は、円筒状の胴部32aと、胴部32aの上下をそれぞれ密閉する上壁32b、下壁32cとから形成された密閉容器である。胴部32aには、水蒸気の入口部32dと、出口部32eとが形成されている。例えば、入口部32dは胴部32aの上壁32b近傍に、出口部32eは胴部32aの下壁32c近傍に位置付けられている。入口部32dには、配管23から分岐する分岐配管(供給路)28が接続されている。   The shell 32 is a sealed container formed of a cylindrical body portion 32a, and an upper wall 32b and a lower wall 32c that seal the top and bottom of the body portion 32a. The body portion 32a is formed with a water vapor inlet portion 32d and an outlet portion 32e. For example, the inlet portion 32d is positioned near the upper wall 32b of the trunk portion 32a, and the outlet portion 32e is positioned near the lower wall 32c of the trunk portion 32a. A branch pipe (supply path) 28 that branches from the pipe 23 is connected to the inlet portion 32d.

シェル32には、高圧タービン22を回転させた後に石炭焚きボイラ2の再熱器2cに戻る200℃〜300℃の蒸気(再熱蒸気)の一部が分岐配管28を経て入口部32dから供給される。出口部32eには、配管23における分岐配管28の分岐点の下流側にて配管23に合流する合流配管(返戻路)29が接続されている。シェル32内を流れて各チューブ34、ひいては後述する特定のチューブ34内に供給されたバイオマスBの加熱に供した水蒸気は、合流配管29を経て配管23に戻されて石炭焚きボイラ2で再利用される。すなわち、シェル32内には石炭焚きボイラ2で生成された蒸気が循環されている。   A part of the steam (reheated steam) of 200 ° C. to 300 ° C. that is returned to the reheater 2c of the coal fired boiler 2 after rotating the high-pressure turbine 22 is supplied to the shell 32 from the inlet 32d through the branch pipe 28. Is done. A junction pipe (return path) 29 that joins the pipe 23 is connected to the outlet 32e downstream of the branch point of the branch pipe 28 in the pipe 23. Water vapor that flows through the shell 32 and is used for heating the biomass B supplied into each tube 34 and then into a specific tube 34 to be described later is returned to the pipe 23 via the junction pipe 29 and reused in the coal-fired boiler 2. Is done. That is, steam generated in the coal-fired boiler 2 is circulated in the shell 32.

シェル32内には各チューブ34が配置され、各チューブ34はシェル32の上下壁32b、32cからシェル32内の気密性を保持しながらそれぞれ上下に突出して延設されている。また、各チューブ34には、チューブ34毎に入口及び出口バルブ40、42が複数設けられている。   Each tube 34 is disposed in the shell 32, and each tube 34 is extended from the upper and lower walls 32 b and 32 c of the shell 32 so as to protrude vertically while maintaining the airtightness in the shell 32. Each tube 34 is provided with a plurality of inlet and outlet valves 40, 42 for each tube 34.

詳しくは、入口バルブ40は、シェル32の上側において、シェル32の上壁32bから突出した各チューブ34にそれぞれ介装されている。また、出口バルブ42は、シェル32の下側において、シェル32の下壁32cから突出した各チューブ34にそれぞれ介装されている。入口及び出口バルブ40、42は、例えばゲート弁(仕切弁)や、バタフライ弁であって、木質チップ等の固形物が開作動時に引っ掛かりなく円滑に且つ瞬時に流通し、閉作動時には詰まり等なく確実に流路を遮断可能なプレート状の弁体を有している。   Specifically, the inlet valve 40 is interposed on each tube 34 protruding from the upper wall 32 b of the shell 32 on the upper side of the shell 32. Further, the outlet valve 42 is interposed on each tube 34 protruding from the lower wall 32 c of the shell 32 on the lower side of the shell 32. The inlet and outlet valves 40 and 42 are, for example, gate valves (gate valves) or butterfly valves, and solids such as wood chips flow smoothly and instantaneously without being caught during the opening operation, and are not clogged during the closing operation. It has a plate-like valve element that can reliably block the flow path.

各チューブ34は、入口バルブ40の上側にシェル32の胴部32aの径方向中央に向けて傾斜した上傾斜管部34aをそれぞれ有している。また、各チューブ34は、出口バルブ42の下側にシェル32の胴部32aの径方向中央に向けて傾斜したそれぞれ下傾斜管部34bを有している。各チューブ34の各上傾斜管部34aと、フィーダ38の搬送路38bとの間には分岐配管(分岐路)44が設けられている。分岐配管44には、各上傾斜管部34aの上端に形成された各チューブ34の入口が接続されている。すなわち、各チューブ34は、分岐配管44、各入口バルブ40、搬送路38bを介してホッパ38aと連通可能に構成されている。   Each tube 34 has an upper inclined pipe portion 34 a that is inclined toward the radial center of the body portion 32 a of the shell 32 above the inlet valve 40. Each tube 34 has a lower inclined pipe portion 34 b that is inclined toward the radial center of the trunk portion 32 a of the shell 32 below the outlet valve 42. A branch pipe (branch path) 44 is provided between each upper inclined pipe portion 34 a of each tube 34 and the transport path 38 b of the feeder 38. The branch pipe 44 is connected to an inlet of each tube 34 formed at the upper end of each upper inclined pipe portion 34a. That is, each tube 34 is configured to be able to communicate with the hopper 38a via the branch pipe 44, each inlet valve 40, and the conveyance path 38b.

一方、各チューブ34の下傾斜管部34bと、火炉2aに至る搬送路47との間には合流配管(合流路)46が設けられている。合流配管46には、下傾斜管部34bの下端に形成された各チューブ34の出口が接続されている。すなわち、各チューブ34は、各出口バルブ42、合流配管46、搬送路47を介して火炉2aと連通可能に構成されている。
鉛直方向を基準としたときの各上及び下傾斜管部34a、34bの傾斜角は、シェル32の胴部32a近傍に位置する各チューブ34の角度が最も大きく、シェル32の胴部32aの径方向中央に位置する各チューブ34の角度が最も小さい。
On the other hand, a merging pipe (merging channel) 46 is provided between the lower inclined pipe portion 34b of each tube 34 and the conveying path 47 leading to the furnace 2a. The junction pipe 46 is connected to the outlet of each tube 34 formed at the lower end of the lower inclined pipe portion 34b. That is, each tube 34 is configured to be able to communicate with the furnace 2 a via each outlet valve 42, the junction pipe 46, and the transport path 47.
The inclination angle of each of the upper and lower inclined pipe portions 34a and 34b with respect to the vertical direction is the largest angle of each tube 34 located in the vicinity of the body portion 32a of the shell 32, and the diameter of the body portion 32a of the shell 32 is the largest. The angle of each tube 34 located at the center in the direction is the smallest.

これら上及び下傾斜管部34a、34bの傾斜角は、フィーダ38側から各チューブ34に供給されるバイオマスB、及び、各チューブ34から火炉2a側に送出されるバイオマスBが自重で円滑に流下可能な角度に設定されている。これにより、図2に示すように、フィーダ38から供給されたバイオマスBは、分岐配管44及び各上傾斜管部34aに高い充填率で充填され、閉作動された各入口バルブ40により堰き止められている。   The inclination angles of the upper and lower inclined pipe portions 34a, 34b are such that the biomass B supplied to each tube 34 from the feeder 38 side and the biomass B sent from each tube 34 to the furnace 2a side flow down smoothly under its own weight. It is set to a possible angle. As a result, as shown in FIG. 2, the biomass B supplied from the feeder 38 is filled into the branch pipe 44 and the upper inclined pipe portions 34a at a high filling rate, and is blocked by the inlet valves 40 that are closed. ing.

入口及び出口バルブ40、42は、蒸煮爆砕装置30の制御ユニット48に電気的に接続されている。制御ユニット48は、入口及び出口バルブ40、42を開閉することにより、蒸煮爆砕装置30で行う水蒸気爆砕を制御する爆砕制御を実行する。
図3に示すように、例えば、シェル32内には24本のチューブ34が離間して配置されている。また、入口及び出口バルブ40、42も、各チューブ34に対応して、それぞれ24個ずつ設けられている。
The inlet and outlet valves 40, 42 are electrically connected to the control unit 48 of the steam explosion apparatus 30. The control unit 48 opens and closes the inlet and outlet valves 40 and 42 to execute explosion control for controlling the steam explosion performed by the steam explosion apparatus 30.
As shown in FIG. 3, for example, 24 tubes 34 are spaced apart from each other in the shell 32. In addition, 24 inlet and outlet valves 40 and 42 are provided corresponding to the respective tubes 34.

24本のチューブ34は、例えば、破線で囲った4つの第1〜第4チューブ群34A〜34Dから構成され、第1〜第4チューブ群34A〜34Dは、それぞれ6本のチューブ34から構成されている。また、24個の入口バルブ40は、第1〜第4チューブ群34A〜34Dに対応する4つの第1〜第4入口バルブ群40A〜40Dから構成され、第1〜第4入口バルブ群40A〜40Dは、それぞれ6個の入口バルブ40から構成されている。   The 24 tubes 34 are constituted by, for example, four first to fourth tube groups 34A to 34D surrounded by broken lines, and the first to fourth tube groups 34A to 34D are constituted by six tubes 34, respectively. ing. The 24 inlet valves 40 include four first to fourth inlet valve groups 40A to 40D corresponding to the first to fourth tube groups 34A to 34D, and the first to fourth inlet valve groups 40A to 40D. 40D is comprised from the six inlet valves 40, respectively.

また、24個の出口バルブ42も、入口バルブ40と同様に、第1〜第4チューブ群34A〜34Dに対応する4つの第1〜第4出口バルブ群42A〜42Dから構成され、第1〜第4出口バルブ群42A〜42Dは、それぞれ6個の出口バルブ42から構成されている。
以下、図4に示すフローチャートを参照して、制御ユニット48で実行される爆砕制御について説明する。
Similarly to the inlet valve 40, the 24 outlet valves 42 include four first to fourth outlet valve groups 42A to 42D corresponding to the first to fourth tube groups 34A to 34D. Each of the fourth outlet valve groups 42 </ b> A to 42 </ b> D includes six outlet valves 42.
Hereinafter, the explosion control executed by the control unit 48 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、制御ユニット48が爆砕制御を開始すると、ステップS1では、先ず第1チューブ群34Aでの爆砕(第n群におけるn=1の場合)を行うべく、第1入口バルブ群40Aの各入口バルブ40を開作動し、第1出口バルブ群42Aの各出口バルブ42を閉作動する。これにより、第1入口バルブ群40Aの各入口バルブ40で堰き止められていたバイオマスBが第1チューブ群34Aの各チューブ34内に供給され、チューブ34内のバイオマスBが予め設定された充填率となるまで充填される。   First, when the control unit 48 starts explosion control, in step S1, each inlet valve of the first inlet valve group 40A is first subjected to explosion in the first tube group 34A (when n = 1 in the n-th group). 40 is opened, and each outlet valve 42 of the first outlet valve group 42A is closed. Thereby, the biomass B that has been dammed up by each inlet valve 40 of the first inlet valve group 40A is supplied into each tube 34 of the first tube group 34A, and the biomass B in the tube 34 is set in advance. It is filled until it becomes.

次に、ステップS2では、第1入口バルブ群40Aの各入口バルブ40を閉作動し、第1チューブ群34Aの各チューブ34に充填されたバイオマスBをこれら各チューブ34内に密閉する。バイオマスBは例えば含水率が30wt%〜60wt%程度の湿潤バイオマスである。   Next, in step S2, each inlet valve 40 of the first inlet valve group 40A is closed, and the biomass B filled in each tube 34 of the first tube group 34A is sealed in each tube 34. Biomass B is, for example, wet biomass having a moisture content of about 30 wt% to 60 wt%.

そして、シェル32内を循環される蒸気により、第1チューブ群34Aの各チューブ34を介してこれら各チューブ34内のバイオマスBが間接的に加熱される。すなわち、蒸気は各チューブ34の加熱源としてシェル32に供給されるものであり、各チューブ34内には供給されない。
シェル32内を循環する蒸気の熱によって各チューブ34は高温であるため、第1チューブ群34Aの各チューブ34内に密閉状態で保持されたバイオマスBの含有水分が徐々に蒸発する。これにより第1チューブ群34Aの各チューブ34内は蒸気が充満して昇圧し、バイオマスBの含有水分に基づく蒸気のみがバイオマスBの水蒸気爆砕に利用される。
The biomass B in each tube 34 is indirectly heated by the steam circulated in the shell 32 through each tube 34 of the first tube group 34A. That is, the steam is supplied to the shell 32 as a heating source of each tube 34 and is not supplied into each tube 34.
Since each tube 34 is at a high temperature due to the heat of the steam circulating in the shell 32, the water content of the biomass B held in a sealed state in each tube 34 of the first tube group 34A gradually evaporates. Thereby, the inside of each tube 34 of the first tube group 34 </ b> A is filled with steam and the pressure is increased, and only the steam based on the moisture contained in the biomass B is used for steam explosion of the biomass B.

チューブ34内における水蒸気爆砕の条件は、チューブ34の内径、長さ、材質、厚み等によって異なるが、蒸煮温度は例えば200℃〜250℃程度、保持時間(密閉時間)tは例えば10分〜30分程度、蒸煮圧力(密閉圧力)は1.6MPa〜4.0MPa程度である。また、蒸煮爆砕装置30は、例えば、各チューブ34の外径が100mm、管長が8m程度であるとき、1ton/時程度の微粉化バイオマスの生成能力を実現可能である。   The conditions for steam explosion in the tube 34 vary depending on the inner diameter, length, material, thickness, etc. of the tube 34, but the cooking temperature is, for example, about 200 ° C. to 250 ° C., and the holding time (sealing time) t is, for example, 10 minutes to 30. The steaming pressure (sealing pressure) is about 1.6 MPa to 4.0 MPa. In addition, the steaming / explosion apparatus 30 can realize the ability to generate pulverized biomass of about 1 ton / hour when the outer diameter of each tube 34 is 100 mm and the tube length is about 8 m, for example.

また、保持時間tは、長すぎると爆砕中にバイオマスの粉砕から分解が進行し、逆に燃焼効率が悪化するため、上記範囲の適正な時間に設定される。
こうして、シェル32内を循環される蒸気によってチューブ34を介してバイオマスBが間接的に密閉状態で加熱され、バイオマスBはチューブ34内にてバイオマスBの含有水分のみによって蒸煮される。
Further, if the holding time t is too long, decomposition proceeds from pulverization of the biomass during explosion, and conversely the combustion efficiency deteriorates. Therefore, the holding time t is set to an appropriate time within the above range.
In this way, the biomass B is indirectly heated in a sealed state through the tube 34 by the steam circulated in the shell 32, and the biomass B is cooked only in the moisture contained in the biomass B in the tube 34.

次に、ステップS3では、ステップS2から移行した後の保持時間tが経過したか否かを判定する。判定結果がYes(真)である場合には、第1チューブ群34Aの各チューブ34内で好適な水蒸気爆砕が可能な蒸煮が十分に行われたと判定し、ステップS4に移行する。一方、判定結果がNo(偽)である場合には、第1チューブ群34Aの各チューブ34内で水蒸気爆砕が可能な蒸煮が十分に行われていないと判定し、ステップS3に留まって待機する。   Next, in step S3, it is determined whether or not the holding time t after shifting from step S2 has elapsed. If the determination result is Yes (true), it is determined that steaming that allows suitable steam explosion is performed in each tube 34 of the first tube group 34A, and the process proceeds to step S4. On the other hand, when the determination result is No (false), it is determined that steaming capable of steam explosion is not sufficiently performed in each tube 34 of the first tube group 34A, and the process stays in step S3 and waits. .

次に、ステップS4では、第1出口バルブ群42Aの各出口バルブ42を開作動する。これにより、第1チューブ群34Aの各チューブ34内の圧力が瞬時に開放され、これら各チューブ34内の急速減圧が行われ、水蒸気爆砕によって微粉化されたバイオマス燃料(例えば平均粒度0.5mm〜1.0mm程度)が第1出口バルブ群42Aの各出口バルブ42から噴出して生成される。   Next, in step S4, each outlet valve 42 of the first outlet valve group 42A is opened. Thereby, the pressure in each tube 34 of the first tube group 34 </ b> A is instantaneously released, the rapid decompression in each tube 34 is performed, and the biomass fuel pulverized by steam explosion (for example, an average particle size of 0.5 mm to 0.5 mm). About 1.0 mm) is generated by being ejected from each outlet valve 42 of the first outlet valve group 42A.

生成された微粉化バイオマス燃料は、押込みファン11により導入される燃焼用空気とともにバーナー部2eを経て石炭焚きボイラ2の火炉2aに投入され、ミル20により粉砕処理された微粉炭燃料とともに燃焼される。
次に、ステップS5では、第1〜第4チューブ群34A〜34Dで微粉化バイオマスを段階的に順次生成するべく、上述した第1チューブ群34Aでの爆砕(n=1の場合)に加え、第2〜第4チューブ群34B〜34Dでの爆砕(n=2、n=3、n=4の場合)が全て完了したか否かを判定する。
The generated pulverized biomass fuel is introduced into the furnace 2a of the coal-fired boiler 2 through the burner portion 2e together with the combustion air introduced by the pushing fan 11, and burned together with the pulverized coal fuel pulverized by the mill 20. .
Next, in step S5, in addition to the above-described explosion in the first tube group 34A (in the case of n = 1) in order to sequentially generate pulverized biomass in the first to fourth tube groups 34A to 34D, It is determined whether or not all the explosions (in the case of n = 2, n = 3, n = 4) in the second to fourth tube groups 34B to 34D have been completed.

判定結果がYes(真)である場合には、第1〜第4チューブ群34A〜34Dでの爆砕が全て完了したと判定し、一連の爆砕制御を終了する。一方、判定結果がNo(偽)である場合には、ステップS1に戻り、ステップS1〜S4を再び実行することにより、終えていない第2〜第4チューブ群34A〜34Dでの爆砕を順次段階的に行う。   If the determination result is Yes (true), it is determined that all the explosions in the first to fourth tube groups 34A to 34D have been completed, and the series of explosion control is terminated. On the other hand, if the determination result is No (false), the process returns to step S1, and steps S1 to S4 are executed again to sequentially perform explosion in the second to fourth tube groups 34A to 34D that have not been completed. Do it.

以上のように本実施形態では、チューブ34内にてバイオマスBを密閉して加熱し、バイオマスBの含有水分でバイオマスBを水蒸気爆砕して水分の少ない高熱量の微粉化バイオマスを生成することができる。従って、バイオマスBの乾燥等の前処理が不要となるため、乾燥機等の前処理設備を要さず、当該前処理に要するエネルギ消費を削減することができる。   As described above, in the present embodiment, the biomass B is sealed and heated in the tube 34, and the biomass B is steam-expanded with the moisture contained in the biomass B to generate high calorie pulverized biomass with little moisture. it can. Accordingly, pretreatment such as drying of the biomass B is not required, so that pretreatment equipment such as a dryer is not required, and energy consumption required for the pretreatment can be reduced.

また、蒸気や水をチューブ34内に供給しないことにより、バイオマスBをチューブ34内に充填した後はチューブ34を密閉した状態で水蒸気爆砕を行うことができる。したがって、水蒸気爆砕で発生するのはバイオマスBの含有水分に基づく少量の凝縮水だけであるため、この凝縮水は微粉化バイオマスとともにそのまま火炉2aに投入しても、ボイラ2における燃焼効率にそれほど影響しない。   Further, by not supplying steam or water into the tube 34, after the biomass B is filled in the tube 34, steam explosion can be performed with the tube 34 sealed. Therefore, since only a small amount of condensed water based on the water content of biomass B is generated by steam explosion, even if this condensed water is directly added to the furnace 2a together with the pulverized biomass, the combustion efficiency in the boiler 2 is greatly affected. do not do.

また、シェル32に導入される蒸気はバイオマスBと接触しないため、この蒸気は配管23に戻されて石炭焚きボイラ2の再熱蒸気としてそのまま再利用することができる。したがって、水蒸気爆砕により発生する凝縮水の中和処理、分離処理、排水処理等の後処理が不要となるため、後処理設備を要さず、当該後処理に要するエネルギ消費を削減することができる。   Further, since the steam introduced into the shell 32 does not come into contact with the biomass B, this steam can be returned to the pipe 23 and reused as it is as the reheated steam of the coal fired boiler 2. This eliminates the need for post-treatment such as neutralization, separation, and wastewater treatment of condensed water generated by steam explosion, so that no post-treatment equipment is required and energy consumption required for the post-treatment can be reduced. .

このように、本実施形態では、従来の水蒸気爆砕に比して、大幅に少ないエネルギでバイオマスBを微粉化することができるとともに、蒸煮爆砕装置30ひいてはボイラ装置1におけるエネルギ消費及び設備コストを全体として大幅に削減し、蒸煮爆砕装置30ひいてはボイラ装置1の運転コストを低減することができる。   As described above, in this embodiment, the biomass B can be pulverized with much less energy than the conventional steam explosion, and the energy consumption and facility cost of the steam explosion apparatus 30 and the boiler apparatus 1 are reduced as a whole. As a result, it is possible to reduce the operation cost of the steaming and blasting device 30 and thus the boiler device 1.

特に本実施形態の蒸煮爆砕装置30は、シェル&チューブ構造の熱交換部36を備え、シェル32内を循環される蒸気によってチューブ34内のバイオマスBを間接的に加熱している。これにより、チューブ34内のバイオマスBを間接的に加熱するものの、熱交換器の如く高い熱伝達率で効率的な蒸煮爆砕を行うことができる。   In particular, the steaming / explosion apparatus 30 of this embodiment includes a heat exchange unit 36 having a shell and tube structure, and indirectly heats the biomass B in the tube 34 by steam circulated in the shell 32. Thereby, although the biomass B in the tube 34 is indirectly heated, an efficient steaming explosion can be performed with a high heat transfer rate like a heat exchanger.

具体的には、針葉樹(例えば杉)と、落葉樹(例えば桜)との何れも5mm〜9mmの外径を有する木質チップを用意する。そして、蒸煮爆砕装置30にて、これら木質チップをそれぞれ異なるチューブ34に充填し、220℃の加熱温度で10分間保持して蒸煮爆砕する。この結果、何れの木質チップであっても、外径が1mm以下となる木質の微粉化バイオマスを60%程度の収率で生成できることが実験により判明している。   Specifically, a wood chip having an outer diameter of 5 mm to 9 mm is prepared for both coniferous trees (for example, cedar) and deciduous trees (for example, cherry trees). Then, these wooden chips are filled in different tubes 34 by the steaming and pulverizing apparatus 30 and kept at a heating temperature of 220 ° C. for 10 minutes for steaming and blasting. As a result, it has been proved by experiments that, with any wood chip, woody pulverized biomass having an outer diameter of 1 mm or less can be produced with a yield of about 60%.

なお、木質チップは1mm以下に粉砕することで良く燃焼し、燃料効率が高まることが実験により判明している。また、ここでの収率とは、蒸煮爆砕後のチューブ34内における全生成物(水蒸気、凝縮水、木質バイオマス等)において、1mm以下となる微粉化バイオマスが占める割合(重量%)を表している。
一方、同様の木質チップを図示しないハンマーミルで粉砕した場合には、ハンマーミルを作動させるための電力を要するとともに、1mm以下となる微粉化木質バイオマスは40%程度の収率でしか生成できないことも判明している。
Experiments have shown that wood chips burn well when crushed to 1 mm or less, increasing fuel efficiency. Moreover, the yield here represents the ratio (weight%) which the pulverized biomass which becomes 1 mm or less occupies in all the products (steam, condensed water, woody biomass, etc.) in the tube 34 after steam explosion. Yes.
On the other hand, when similar wood chips are pulverized with a hammer mill (not shown), power is required to operate the hammer mill, and finely pulverized wood biomass of 1 mm or less can only be produced with a yield of about 40%. Has also been found.

このように、本実施形態の蒸煮爆砕装置30は、既存の石炭焚きボイラ2で生成した蒸気を加熱源として利用したシェル&チューブ構造の熱交換部36を備えている。これにより、チューブ34の間接加熱による蒸煮爆砕であるにもかかわらず、単に容器を外部から加熱するだけの場合に比して、熱交換部36の伝熱面積を大きく確保可能である。したがって、上述したように、エネルギ消費を低減しながら、10分程度の短時間で、機械式ミルに比して20%程度高い収率で燃料効率の高い外径1mm以下の微粉化バイオマスを効率的に生成することができる。   Thus, the steam explosion apparatus 30 of this embodiment is provided with the heat exchange part 36 of the shell & tube structure using the steam produced | generated with the existing coal burning boiler 2 as a heat source. Thereby, although it is the steaming explosion by the indirect heating of the tube 34, the heat transfer area of the heat exchange part 36 can be ensured large compared with the case where a container is only heated from the outside. Therefore, as described above, while reducing energy consumption, in a short time of about 10 minutes, the yield of about 20% higher than that of a mechanical mill is high and the fuel efficiency of the pulverized biomass having an outer diameter of 1 mm or less is high. Can be generated automatically.

また、本実施形態の蒸煮爆砕装置30は、上述した爆砕制御を実行し、第1〜第4チューブ群34A〜34Dで微粉化バイオマスを段階的に順次生成する。蒸煮爆砕装置30における微粉化バイオマスの生成量を容易に調整することができ、蒸煮爆砕装置30で微粉化バイオマスを所定量ずつ段階的に生成して石炭焚きボイラ2で燃焼させることが可能である。   Moreover, the steaming explosion apparatus 30 of this embodiment performs the explosion control mentioned above, and produces | generates pulverized biomass in steps one by one in the 1st-4th tube group 34A-34D. It is possible to easily adjust the amount of pulverized biomass produced in the steaming / explosion device 30, and to produce the pulverized biomass in a predetermined amount step by step in the steaming / explosion device 30 and to burn it in the coal-fired boiler 2. .

したがって、蒸煮爆砕装置30ひいてはボイラ装置1の運転の自由度を高めることができ、蒸煮爆砕装置30ひいてはボイラ装置1のエネルギ消費及び運転コストのさらなる低減を図ることができる。なお、このような微粉化バイオマスの段階的な生成は、石炭焚きボイラ2で生成された蒸気をシェル32内に連続的に循環させ、当該蒸気を連続供給可能なバイオマスBの加熱源として有効利用することで初めて実現されるものである。   Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of operation of the steam blasting device 30 and thus the boiler device 1, and to further reduce the energy consumption and operating cost of the steam blasting device 30 and thus the boiler device 1. Note that such stepwise generation of pulverized biomass is effectively utilized as a heating source of biomass B that can continuously circulate steam generated in the coal-fired boiler 2 in the shell 32 and continuously supply the steam. This is the first time it is realized.

また、本実施形態では、チューブ34の数、ひいてはチューブ34に対応する入口バルブ40、出口バルブ42の数は適宜変更可能である。また、チューブ群の数、チューブ群に対応する入口バルブ群、出口バルブ群の数、ひいては、これら群を構成するチューブ34、入口バルブ40、出口バルブ42の数も適宜変更可能である。すなわち、制御ユニット48で実行される爆砕制御では、入口及び出口バルブ40、42の開閉により、フィーダ38から複数のチューブ34のうちの少なくとも1つ以上に段階的にバイオマスBを供給し、微粉化バイオマスが所定量ずつ段階的に順次生成される。   In the present embodiment, the number of tubes 34, and hence the number of inlet valves 40 and outlet valves 42 corresponding to the tubes 34, can be changed as appropriate. Further, the number of tube groups, the number of inlet valve groups and outlet valve groups corresponding to the tube groups, and the number of tubes 34, inlet valves 40, and outlet valves 42 constituting these groups can be changed as appropriate. That is, in the explosion control executed by the control unit 48, the biomass B is supplied stepwise from the feeder 38 to at least one of the plurality of tubes 34 by opening and closing the inlet and outlet valves 40 and 42, and pulverized. Biomass is sequentially generated in predetermined steps.

<第2実施形態>
第2実施形態の蒸煮爆砕装置130は、入口及び出口バルブ40、42の数及び位置、シェル32の形状、及び制御ユニット48が実行する爆砕制御、以外は第1実施形態の蒸煮爆砕装置30と同様の構成をなしている。したがって、以下、これら相違点を主として説明し、第1実施形態と同様の構成は図面に同符号を付して説明を省略することがある。
Second Embodiment
The steam explosion apparatus 130 of the second embodiment is the same as the steam explosion apparatus 30 of the first embodiment except for the number and position of the inlet and outlet valves 40, 42, the shape of the shell 32, and the explosion control executed by the control unit 48. It has the same configuration. Therefore, these differences will be mainly described below, and the same configurations as those in the first embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings and description thereof may be omitted.

図5に示すように、本実施形態では、入口及び出口バルブ40、42はチューブ34毎に設けられておらず、分岐配管44に1個の入口バルブ40が介装され、合流配管46に1個の出口バルブ42が介装されている。また、シェル32内には、各チューブ34の上傾斜管部34a、及び下傾斜管部34bが配置され、分岐配管44、合流配管46はシェル32の上下壁32b、32cからシェル32内の気密性を保持しながらそれぞれ上下に突出して位置付けられている。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, the inlet and outlet valves 40, 42 are not provided for each tube 34, and one inlet valve 40 is interposed in the branch pipe 44, and 1 in the junction pipe 46. A number of outlet valves 42 are interposed. Further, in the shell 32, an upper inclined pipe portion 34 a and a lower inclined pipe portion 34 b of each tube 34 are disposed, and the branch pipe 44 and the junction pipe 46 are airtight in the shell 32 from the upper and lower walls 32 b and 32 c of the shell 32. Each of them is positioned so as to protrude up and down while maintaining its properties.

フィーダ38から供給されたバイオマスBは、分岐配管44の途中位置までに高い充填率で充填され、閉作動された入口バルブ40により堰き止められている。
以下、図6に示すフローチャートを参照して、制御ユニット48で実行される本実施形態の爆砕制御について説明する。
Biomass B supplied from the feeder 38 is filled up to a midway position of the branch pipe 44 with a high filling rate, and is blocked by the inlet valve 40 that is closed.
Hereinafter, the explosion control of this embodiment executed by the control unit 48 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、制御ユニット48が爆砕制御を開始すると、ステップS11では、入口バルブ40を開作動し、出口バルブ42を閉作動する。これにより、入口バルブ40で堰き止められていたバイオマスBが24本の各チューブ34内に一括して供給、充填される。
次に、ステップS12では、入口バルブ40を閉作動し、各チューブ34に充填されたバイオマスBをこれら各チューブ34内に密閉する。
First, when the control unit 48 starts the explosion control, in step S11, the inlet valve 40 is opened and the outlet valve 42 is closed. As a result, the biomass B that has been blocked by the inlet valve 40 is supplied and filled in the 24 tubes 34 at once.
Next, in step S <b> 12, the inlet valve 40 is closed and the biomass B filled in each tube 34 is sealed in each tube 34.

そして、シェル32内を循環される蒸気により、各チューブ34を介して各チューブ34内のバイオマスBが間接的に加熱される。各チューブ34内に密閉状態で保持されたバイオマスBの含有水分が徐々に蒸発し、各チューブ34内は蒸気が充満して昇圧し、バイオマスBの含有水分に基づく蒸気のみがバイオマスBの蒸煮爆砕に利用される。こうして、シェル32内を流れる蒸気によってチューブ34を介してバイオマスBが間接的に密閉状態で加熱され、バイオマスBはチューブ34内にてバイオマスBの含有水分のみによって蒸煮される。   The biomass B in each tube 34 is indirectly heated by the steam circulated in the shell 32 through each tube 34. The moisture contained in the biomass B held in a sealed state in each tube 34 is gradually evaporated, the inside of each tube 34 is filled with steam and the pressure is increased, and only the steam based on the moisture contained in the biomass B is steamed and crushed. Used for In this way, the biomass B is indirectly heated in a sealed state by the steam flowing in the shell 32 through the tube 34, and the biomass B is cooked only in the moisture contained in the biomass B in the tube 34.

次に、ステップS13では、ステップS12から移行した後の保持時間tが経過したか否かを判定する。判定結果がYes(真)である場合には、各チューブ34内で好適な蒸煮爆砕が可能な蒸煮が十分に行われたと判定し、ステップS14に移行する。一方、判定結果がNo(偽)である場合には、各チューブ34内で蒸煮爆砕が可能な蒸煮が十分に行われていないと判定し、ステップS13に留まって待機する。   Next, in step S13, it is determined whether or not the holding time t after shifting from step S12 has elapsed. When a determination result is Yes (true), it is determined that steaming that allows suitable steaming and explosion in each tube 34 has been sufficiently performed, and the process proceeds to step S14. On the other hand, when the determination result is No (false), it is determined that the steaming that can be steamed in each tube 34 is not sufficiently performed, and the process stays in step S13 and waits.

次に、ステップS14では、出口バルブ42を開作動する。これにより、各チューブ34内の圧力が瞬時に開放され、これら各チューブ34内の急速減圧が行われ、蒸煮爆砕によって微粉化されたバイオマス燃料が出口バルブ42から噴出して生成され、爆砕制御を終了する。   Next, in step S14, the outlet valve 42 is opened. As a result, the pressure in each tube 34 is instantaneously released, rapid decompression in each tube 34 is performed, and biomass fuel pulverized by steaming explosion is generated from the outlet valve 42 to generate explosion control. finish.

生成された微粉化バイオマス燃料は、押込みファン11により導入される燃焼用空気とともにバーナー部2eを経て石炭焚きボイラ2の火炉2aに投入され、ミル20により粉砕処理された微粉炭燃料とともに燃焼される。
以上のように本実施形態の蒸煮爆砕装置130では、第1実施形態の場合と同様に、蒸煮爆砕装置130ひいてはボイラ装置1におけるエネルギ消費を削減しながら、高い収率で効率的に微粉化バイオマスを生成することができる。
The generated pulverized biomass fuel is introduced into the furnace 2a of the coal-fired boiler 2 through the burner portion 2e together with the combustion air introduced by the pushing fan 11, and burned together with the pulverized coal fuel pulverized by the mill 20. .
As described above, in the steaming and explosive device 130 of the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the pulverized biomass is efficiently efficiently obtained at a high yield while reducing the energy consumption in the steaming and explosive device 130 and thus the boiler device 1. Can be generated.

特に本実施形態では、入口及び出口バルブ40、42は1個で良いため、第1実施形態の場合に比して、入口及び出口バルブ40、42の個数を大幅に削減することができ、爆砕制御の制御システムも簡素化される。したがって、蒸煮爆砕装置130は、その全体構成を大幅に簡素化することができるため、蒸煮爆砕装置130ひいてはボイラ装置1におけるエネルギ消費及び設備コストをさらに削減し、これらの運転コストをさらに低減することができる。   In particular, in the present embodiment, the number of the inlet and outlet valves 40 and 42 may be one, so that the number of the inlet and outlet valves 40 and 42 can be greatly reduced as compared with the case of the first embodiment, and the explosion is performed. The control system for the control is also simplified. Therefore, the steaming and explosive device 130 can greatly simplify the overall configuration thereof, so that the energy consumption and the equipment cost in the steaming and explosive device 130 and thus the boiler device 1 can be further reduced, and these operating costs can be further reduced. Can do.

また、本実施形態では、上述した爆砕制御を実行し、入口及び出口バルブ40、42の開閉により、フィーダ38から24本のチューブ34内に一括してバイオマスBを供給し、微粉化バイオマスを生成する。しかも、各チューブ34の上傾斜管部34a、及び下傾斜管部34bにもバイオマスBを充填して蒸煮爆砕を行うことができる。これにより、石炭焚きボイラ2で生成された蒸気を利用しながら、微粉化バイオマスを一度に大量に生成することができ、蒸煮爆砕装置130の爆砕能力を大幅に高めることができる。   Further, in the present embodiment, the above-described explosion control is executed, and the biomass B is supplied from the feeder 38 into the 24 tubes 34 by opening and closing the inlet and outlet valves 40 and 42 to generate pulverized biomass. To do. In addition, the upper inclined pipe portion 34a and the lower inclined pipe portion 34b of each tube 34 can be filled with the biomass B and steamed and crushed. Thereby, while using the steam | steam produced | generated with the coal burning boiler 2, pulverized biomass can be produced | generated in large quantities at once, and the blasting capability of the steaming blasting apparatus 130 can be improved significantly.

以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、図7に示すように、蒸煮爆砕装置30(蒸煮爆砕装置130でも良い)は、チューブ34内に生成された微粉化バイオマスを受け入れる受入タンク(受入ユニット)52を備えても良い。この場合には、蒸煮爆砕装置30で生成した微粉化バイオマスを火炉2aに直接投入して燃焼するのではなく、受入タンク52で一旦保管することができるため、蒸煮爆砕装置30の運転の自由度をさらに高めることができる。
Although the description of the embodiments of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, as shown in FIG. 7, the steam blasting device 30 (or the steaming blasting device 130) may include a receiving tank (receiving unit) 52 that receives the pulverized biomass generated in the tube 34. In this case, since the pulverized biomass produced by the steaming / explosion device 30 is not directly put into the furnace 2a and combusted, but can be temporarily stored in the receiving tank 52, the degree of freedom of operation of the steaming / explosion device 30 is increased. Can be further enhanced.

また、上記各実施形態では、各ボイラ装置1が備える蒸煮爆砕装置30、130で蒸煮爆砕を行うことでバイオマスBの含水量のみで微粉化バイオマスを生成する場合について説明した。この場合には、各ボイラ2で生じている高温の蒸気のうちの再熱蒸気(高圧タービン22を回転させた後に再熱器2cに戻る蒸気)の一部をチューブ34の加熱源として利用している。   Moreover, said each embodiment demonstrated the case where micronized biomass was produced | generated only with the moisture content of biomass B by performing steaming explosion by the steaming explosion equipment 30 and 130 with which each boiler apparatus 1 is provided. In this case, a part of the reheated steam (steam returning to the reheater 2c after rotating the high-pressure turbine 22) out of the high-temperature steam generated in each boiler 2 is used as a heating source for the tube 34. ing.

これにより、新たな電力消費を要さずに、少ないエネルギでバイオマスBを微粉化することができる。しかし、これに限らず、上記加熱源として、中・低圧タービン25の仕事に供された後の蒸気を利用しても良いし、各ボイラ2で発生する水蒸気を直接利用しても良いし、各ボイラ2で発生する排ガスを蒸気で追い焚きして利用しても良い。   Thereby, biomass B can be pulverized with little energy, without requiring new power consumption. However, the present invention is not limited thereto, and the steam after being used for the work of the medium / low pressure turbine 25 may be used as the heating source, or the steam generated in each boiler 2 may be directly used, The exhaust gas generated in each boiler 2 may be used with steam.

また、各ボイラ装置1以外の他の装置や設備に、蒸煮爆砕装置30、130の態様をなす微粉化バイオマス製造装置を設け、蒸気以外の加熱源を利用してチューブ34を加熱して微粉化バイオマスを生成しても良い。
また、本発明で微粉化可能なバイオマスは、水分を含む潤湿バイオマスであれば良く、木質系に限らず草木系を含む未利用バイオマスであっても良いし、廃棄物系バイオマスであっても良い。
Moreover, the pulverized biomass manufacturing apparatus which makes the aspect of the steaming explosion apparatus 30 and 130 is provided in apparatuses and facilities other than each boiler apparatus 1, and the tube 34 is heated using a heating source other than steam, and pulverized. Biomass may be generated.
In addition, the biomass that can be pulverized in the present invention may be any moisture-containing biomass that includes moisture, and may be an unused biomass including not only a woody system but also a vegetation system, or a waste-based biomass. good.

1 ボイラ装置
2 石炭焚きボイラ(ボイラ)
2a 火炉(受入ユニット)
21,23,24,26 配管(流路)
22 高圧タービン(蒸気タービン)
25 中・低圧タービン(蒸気タービン)
28 分岐配管(供給路)
29 合流配管(返戻路)
30、130 蒸煮爆砕装置
32 シェル
34 チューブ
36 熱交換部
38 フィーダ
40 入口バルブ
42 出口バルブ
44 分岐配管(分岐路)
46 合流配管(合流路)
48 制御ユニット
52 受入タンク(受入ユニット)
B バイオマス
1 Boiler device 2 Coal-fired boiler (boiler)
2a Furnace (receiving unit)
21, 23, 24, 26 Piping (flow path)
22 High-pressure turbine (steam turbine)
25 Medium / low pressure turbine (steam turbine)
28 Branch piping (supply channel)
29 Junction piping (return path)
30, 130 Steaming explosion device 32 Shell 34 Tube 36 Heat exchange section 38 Feeder 40 Inlet valve 42 Outlet valve 44 Branch piping (branch path)
46 Junction piping (Joint passage)
48 Control unit 52 Receiving tank (receiving unit)
B Biomass

Claims (5)

水蒸気が供給されるシェルと、
前記シェル内に配置されるチューブと、
前記チューブの入口側に接続され、前記チューブ内にバイオマスを供給するフィーダと、
前記チューブの入口側に介装される入口バルブと、
前記チューブの出口側に介装される出口バルブと、
前記入口バルブを開、前記出口バルブを閉とし、前記フィーダから前記入口バルブを経て前記チューブ内に前記バイオマスを供給し、前記入口及び出口バルブを閉とし、前記バイオマスを前記チューブ内に密閉し、前記チューブ内の前記バイオマスを前記シェル内の水蒸気で加熱し、保持時間の経過後、前記入口バルブを閉、前記出口バルブを開とし、前記チューブ内の前記バイオマスをその含有水分で水蒸気爆砕して微粉化バイオマスを生成する制御ユニットと、
前記チューブの出口側に接続され、前記チューブ内に生成された前記微粉化バイオマスを受け入れる受入ユニットと
を備える、蒸煮爆砕装置。
A shell supplied with water vapor;
A tube disposed in the shell;
A feeder connected to the inlet side of the tube and supplying biomass into the tube;
An inlet valve interposed on the inlet side of the tube;
An outlet valve interposed on the outlet side of the tube;
Open the inlet valve, close the outlet valve, supply the biomass from the feeder through the inlet valve into the tube, close the inlet and outlet valves, seal the biomass in the tube, The biomass in the tube is heated with water vapor in the shell, and after the holding time has elapsed, the inlet valve is closed, the outlet valve is opened, and the biomass in the tube is steam-exploded with water contained therein. A control unit for producing micronized biomass;
A steaming and blasting apparatus, comprising: a receiving unit connected to an outlet side of the tube and receiving the pulverized biomass generated in the tube.
前記チューブは複数設けられ、
前記入口及び出口バルブは前記複数のチューブ毎にそれぞれ設けられ、
前記制御ユニットは、前記入口及び出口バルブの開閉により、前記フィーダから前記複数のチューブのうちの少なくとも1つ以上に段階的に前記バイオマスを供給し、前記微粉化バイオマスを生成する、請求項1に記載の蒸煮爆砕装置。
A plurality of the tubes are provided,
The inlet and outlet valves are provided for each of the plurality of tubes,
The control unit supplies the biomass stepwise from the feeder to at least one of the plurality of tubes by opening and closing the inlet and outlet valves, and generates the pulverized biomass. The steaming and explosive device described.
前記チューブは複数設けられ、
前記複数のチューブと前記フィーダとの間に設けられ、前記複数のチューブの入口が接続されるとともに前記入口バルブが介装される分岐路と、
前記複数のチューブと前記受入ユニットとの間に設けられ、前記複数のチューブの出口が接続されるとともに前記出口バルブが介装される合流路と
を備え、
前記制御ユニットは、前記入口及び出口バルブの開閉により、前記フィーダから前記複数のチューブ内に一括して前記バイオマスを供給し、前記微粉化バイオマスを生成する、請求項1に記載の蒸煮爆砕装置。
A plurality of the tubes are provided,
A branch path provided between the plurality of tubes and the feeder, to which the inlets of the plurality of tubes are connected and the inlet valve is interposed;
Provided between the plurality of tubes and the receiving unit, the outlet of the plurality of tubes is connected and a combined flow path in which the outlet valve is interposed,
The steaming and explosive device according to claim 1, wherein the control unit collectively supplies the biomass from the feeder into the plurality of tubes and generates the pulverized biomass by opening and closing the inlet and outlet valves.
請求項1から3の何れか一項に記載の蒸煮爆砕装置と、
前記微粉化バイオマスを燃焼して水蒸気を発生するボイラと、
前記ボイラで発生する水蒸気により回転される蒸気タービンと
を備える、ボイラ装置。
The steaming and explosive device according to any one of claims 1 to 3,
A boiler that burns the pulverized biomass to generate water vapor;
A boiler device comprising: a steam turbine rotated by steam generated in the boiler.
前記ボイラで発生する水蒸気、又は前記蒸気タービンを回転させた後の水蒸気が流れる流路と、
前記流路から分岐して前記シェルに接続され、前記シェルに前記流路の水蒸気を供給する供給路と、
前記シェルに接続されて前記流路に合流し、前記シェルを流れた水蒸気を前記流路に戻す返戻路と
をさらに備える、請求項4に記載のボイラ装置。
A flow path through which water vapor generated in the boiler or water vapor after rotating the steam turbine flows,
A supply path that branches off from the flow path and is connected to the shell, and that supplies water vapor from the flow path to the shell;
The boiler device according to claim 4, further comprising a return path connected to the shell and joined to the flow path to return the water vapor flowing through the shell to the flow path.
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