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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113646
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】発電装置、及び乾燥方法
(51)【国際特許分類】
   F26B 17/04 20060101AFI20240815BHJP
   F23J 15/00 20060101ALI20240815BHJP
   F23G 5/02 20060101ALI20240815BHJP
   F26B 23/00 20060101ALI20240815BHJP
【FI】
F26B17/04 B
F23J15/00 Z
F23G5/02 B
F26B23/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023170316
(22)【出願日】2023-09-29
(31)【優先権主張番号】P 2023018265
(32)【優先日】2023-02-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】599046379
【氏名又は名称】中央機工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】IBC一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】杉▲崎▼ 信市
【テーマコード(参考)】
3K065
3K070
3L113
【Fターム(参考)】
3K065AA24
3K065AB01
3K065AC11
3K065AC12
3K065AC17
3K065CA13
3K065CA14
3K070DA07
3K070DA32
3L113AA02
3L113AB02
3L113AC03
3L113AC22
3L113AC36
3L113AC67
3L113BA05
3L113CB02
3L113CB14
3L113CB22
3L113DA02
3L113DA17
(57)【要約】
【課題】被燃焼物を燃焼した際に発生する廃熱を利用して燃焼前の被燃焼物を乾燥させる機能を付加することにより建設コスト及びランニングコストの低減を図り得る発電装置、及び上記廃熱を利用した被燃焼物の乾燥方法を提供する。
【解決手段】発電装置1は、燃焼前の木質チップC1を保管する保管部11と、保管部から燃焼前の木質チップを搬出する搬出部と、搬出部を介して搬送された木質チップを燃焼して熱エネルギーを発生させるボイラー30と、ボイラーで発生させた熱エネルギーを利用して発電を行う発電機40と、ボイラーが木質チップを燃焼させた際に生じる廃熱を回収する間接式熱交換機60と、間接式熱交換機で回収した廃熱を保管部へ供給する廃熱ラインLh1と、廃熱ラインを介して供給された廃熱を利用して燃焼前の木質チップを乾燥させる乾燥部110と、を有する。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被燃焼物を燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用して発電を行う発電装置であって、
燃焼前の前記被燃焼物を保管する保管部と、
前記保管部から燃焼前の前記被燃焼物を搬出する搬出部と、
前記搬出部を介して搬送された前記被燃焼物を燃焼して熱エネルギーを発生させるボイラーと、
前記ボイラーで発生させた前記熱エネルギーを利用して発電を行う発電機と、
前記ボイラーが前記被燃焼物を燃焼させた際に生じる廃熱を回収する間接式熱交換機と、
前記間接式熱交換機で回収した前記廃熱を前記保管部へ供給する廃熱ラインと、
前記廃熱ラインを介して供給された前記廃熱を利用して燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる乾燥部と、を有する発電装置。
【請求項2】
前記乾燥部は、
前記保管部に保管された燃焼前の前記被燃焼物に対して前記廃熱を含む空気を直接対流で吹き付ける第1乾燥機構と、前記第1乾燥機構から供給された前記廃熱を含む空気を引き込むとともに、引き込んだ前記廃熱を間接熱交換によって燃焼前の前記被燃焼物の乾燥に利用する第2乾燥機構と、を有する請求項1に記載の発電装置。
【請求項3】
前記第1乾燥機構は、前記保管部の底部側から前記保管部内へ前記廃熱を含む空気を給気する給気チャンバを有し、
前記第2乾燥機構は、引き込んだ前記廃熱を含む空気を燃焼前の前記被燃焼物の搬送方向に沿うように流通させる排気チャンバを有する、請求項2に記載の発電装置。
【請求項4】
前記排気チャンバは、燃焼前の前記被燃焼物の搬送方向を正面側から見た正面視において、燃焼前の前記被燃焼物を間に挟むようにして少なくとも2つ配置されている、請求項3に記載の発電装置。
【請求項5】
前記排気チャンバは、前記保管部の外部で保管されている燃焼前の前記被燃焼物に対して前記廃熱を付与するために、前記排気チャンバを流れる前記廃熱を含む空気を取りだす排出口を有する、請求項3又は請求項4に記載の発電装置。
【請求項6】
前記乾燥部による乾燥が実施された後の燃焼前の前記被燃焼物に対して冷風を吹き付ける補助乾燥部を有する、請求項1に記載の発電装置。
【請求項7】
前記被燃焼物は、木質チップであり、
前記発電機は、バイオマス発電機であり、
前記保管部は、燃焼前の前記木質チップが投入される投入口を備える貯蔵槽であり、
前記乾燥部は、前記貯蔵槽の投入口と反対側に位置する底部付近に配置されており、
前記ボイラーと前記間接式熱交換機の間には、前記廃熱を含む空気から異物を除去するバグフィルタが配置されている、請求項1に記載の発電装置。
【請求項8】
前記間接式熱交換機において前記廃熱と熱交換される、燃焼前の前記被燃焼物の乾燥に用いられる乾燥媒体を、前記間接式熱交換機へ送り込む前に予め乾燥させるための乾燥ユニットを備える、請求項1に記載の発電装置。
【請求項9】
前記乾燥ユニットは、前記乾燥媒体として用いられる外気を引き込むとともに前記外気を所定の温度まで冷却する予備乾燥用間接式熱交換機と、前記予備乾燥用間接式熱交換機で冷却された前記乾燥媒体の水分量を減少させるように調整するヒートポンプユニットと、を有し、
前記予備乾燥用間接式熱交換機は、前記ヒートポンプユニットの除湿部において水分量が調整された後の前記乾燥媒体を、前記予備乾燥用間接式熱交換機内に取り込まれた水分量を調整する前の前記外気と熱交換させることで、前記乾燥媒体を冷却し、
前記ヒートポンプユニットは、前記予備乾燥用間接式熱交換機で冷却された後の前記乾燥媒体を、前記ヒートポンプユニットの加温部において所定の温度まで加温し、
前記間接式熱交換機は、前記ヒートポンプユニットの加温部において所定の温度まで加温された前記乾燥媒体と前記廃熱との間で熱交換を行うことにより、前記乾燥媒体を所定の温度まで加熱し、
前記乾燥部は、加熱された前記乾燥媒体を利用して、燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる、請求項8に記載の発電装置。
【請求項10】
被燃焼物をボイラーで燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用する発電方法において、燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる乾燥方法であって、
前記ボイラーで前記被燃焼物を燃焼させた際に発生する廃熱を間接式熱交換機によって回収した後、燃焼前の前記被燃焼物が保管された保管部へ前記廃熱を供給し、前記廃熱を利用して燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる、乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被燃焼物を燃焼させた際に生じる廃熱を利用して燃焼前の被燃焼物の乾燥を行うことを可能にする発電装置、及び乾燥方法に関する。
【背景技術】
【0002】
被燃焼物をボイラーで燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用して発電を行う火力発電装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このような発電装置の一つとして、燃料となる被燃焼物に木質チップを使用する木質バイオマス火力発電装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2020-34175号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、木質バイオマス火力発電装置では、次のような課題に直面している。
【0005】
被燃焼物として使用される木質チップのうちチッパー等の刃物によって製造される切削チップは、一般的に水分量(含水率)が50~60%w.b.と高く、燃焼時の熱効率が悪い。そのため、発電装置及び当該発電装置を備える発電設備等では、切削チップを燃料に使用する場合、ボイラーによる燃焼を行う前に切削チップの水分量を低下させる乾燥工程が実施される。
【0006】
従来は、発電装置や発電設備に隣接する広大なヤードで長期間に亘る自然乾燥や、発電装置とは別に用意される専用の乾燥装置・専用の脱水装置による外部エネルギーの供給等によって、所定量以下(例えば、45%w.b.以下)の水分量となるように水分調整が行われていた。
【0007】
上記のような従来の水分調整方法を採用した場合、広大なヤードを確保するための大きな土地や膨大な外部エネルギー、又はそれらの両方が必要となる。このことが要因となり、発電装置や発電設備(発電施設)の建設コストの増加及び発電に要するランニングコストの増加を招いている。なお、被燃焼物として切削チップを利用した例を挙げたが、被燃焼前の状態において水分を含み得る他の燃料(例えば、破砕チップや廃棄物等)を利用する場合においても上記の課題と同様の課題に直面し得る。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被燃焼物を燃焼した際に発生する廃熱を利用して燃焼前の被燃焼物を乾燥させる機能を付加することにより建設コスト及びランニングコストの低減を図り得る発電装置、及び上記廃熱を利用した被燃焼物の乾燥方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る発電装置は、被燃焼物を燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用して発電を行う発電装置であって、燃焼前の前記被燃焼物を保管する保管部と、前記保管部から燃焼前の前記被燃焼物を搬出する搬出部と、前記搬出部を介して搬送された前記被燃焼物を燃焼して熱エネルギーを発生させるボイラーと、前記ボイラーで発生させた前記熱エネルギーを利用して発電を行う発電機と、前記ボイラーが前記被燃焼物を燃焼させた際に生じる廃熱を回収する間接式熱交換機と、前記間接式熱交換機で回収した前記廃熱を前記
保管部へ供給する廃熱ラインと、前記廃熱ラインを介して供給された前記廃熱を利用して燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる乾燥部と、を有する。
【0010】
本発明に係る乾燥方法は、被燃焼物をボイラーで燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用する発電方法において、燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させる乾燥方法であって、前記ボイラーで前記被燃焼物を燃焼させた際に発生する廃熱を間接式熱交換機によって回収した後、燃焼前の前記被燃焼物が保管された保管部へ前記廃熱を供給し、前記廃熱を利用して燃焼前の前記被燃焼物を乾燥させることを含む。
【発明の効果】
【0011】
本発明の発電装置及び乾燥方法によれば、被燃焼物を燃焼した際に発生する廃熱を利用して燃焼前の被燃焼物を乾燥させることが可能になるため、被燃焼物の乾燥を行うために生じるコストの低減を図ることができ、それにより発電装置や発電設備の建設コスト及びランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の実施形態に係る発電装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
図2】実施形態に係る乾燥部の構成を模式的に示す図である。
図3】実施形態に係る乾燥部の一部を示す部分断面図である。
図4】変形例に係る発電装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【0014】
図1は、本実施形態に係る発電装置1の全体構成を概略的に示すブロック図である。図2は、発電装置1に付加された乾燥部110を含む各部の説明に供する図である。図3は、乾燥部110付近における断面(図2に示す矢印3A-3Aに対応する断面)を簡略的に示す部分断面図である。
【0015】
発電装置1は、図1を参照して概説すると、燃料切出装置10と、保管部11と、搬出部20と、ボイラー30と、発電機40と、バグフィルタ50と、間接式熱交換機60と、誘引通風機70と、煙突80と、を有する。なお、本実施形態に係る発電装置1は、発電するための各装置や機構とともに、発電後の各種処理(例えば、煙突80からの廃棄ガスの排出)を行う機能を備える発電設備・発電施設と見做すこともできる。
【0016】
発電装置1は、後述するように、ボイラー30で生じた廃熱を間接式熱交換機60で回収し、回収した廃熱を、乾燥部110を介して燃焼前の被燃焼物C1に供給し、当該被燃焼物C1を乾燥する機能を持つ。換言すると、発電装置1は、既設の発電装置に乾燥部110を含む乾燥工程を行うための機能・機構が組み込まれた装置と言える。
【0017】
本実施形態では、電力を発生させるための燃料である被燃焼物C1として木質チップ(切削チップ)を例示する。ただし、発電装置1に使用される被燃焼物は、ボイラー30による燃焼に伴って熱エネルギーを発生させることができ、かつ燃焼前の状態において水分を含む等の理由によって予備的な乾燥が求められ得るものであれば特に限定されない。被燃焼物は、例えば、廃棄物(例えば、食品加工廃棄物や生活廃棄物)、農業・畜産残渣、廃材、破砕チップ、これらの中から任意に組み合わされるもの等であってもよい。
【0018】
以下、発電装置1の各部について説明する。なお、以下の発電装置1の説明において特
に説明の無い構造や機構は、ボイラーを使用する発電装置の分野において公知のものを任意に採用し得る。
【0019】
発電装置1は、木質チップC1を燃焼させた際に発生する熱エネルギーによって発電機40を動作させて発電を行う木質バイオマス火力発電装置として構成することができる。
【0020】
発電装置1が備える燃料切出装置10は、木質系原料から木質チップC1を切り出すための装置である。燃料切出装置10は、チッパー等を備える公知の装置で構成することができる。
【0021】
図2に示すように、燃料切出装置10が切り出した木質チップC1は、保管部11へ搬送される。燃料切出装置10から保管部11への木質チップC1の搬送は、例えば、コンベア等を利用することができる。
【0022】
図2図3に示すように、保管部11は、燃料切出装置10が切り出した燃焼前の木質チップC1を一時的に保管する。保管部11は、上部側に配置された投入口11aと、投入口11aに通じる保管空間11bと、燃焼前の木質チップC1が配置される底部11cと、を有する。
【0023】
保管部11は、例えば、投入口11aを備える公知の貯蔵槽(サイロ等)によって構成することができる。なお、保管部11は、燃料切出装置10と一体的に組付けられた装置構成としてもよい。つまり、燃料切出装置10の一部に保管部11が設置された装置構成とすることができる。
【0024】
図2に示すように、保管部11の底部11c付近には搬送ゾーン13が配置されている。搬送ゾーン13は、保管部11で保管した木質チップC1を搬出部20に向けて搬送する搬送ユニット12を有する。搬送ユニット12は、搬送手段としての搬送チェーン12aと、搬送チェーン12aの動作を駆動する駆動機構12bと、を有する。
【0025】
駆動機構12bは、例えば、無端状に搬送チェーン12aが配設された回転機構で構成することができる。図示省略する制御部により駆動機構12bの回転を制御することが可能である。制御部が駆動機構12bを所定方向(例えば、反時計回り)に回転させると、駆動機構12bの動作に連動して搬送チェーン12aが移動する。
【0026】
燃料切出装置10で切り出された木質チップC1は、投入口11aから保管部11へ投入されると、保管部11の底部11c付近に位置する搬送チェーン12a上に積み上げられる。搬送チェーン12a上に所定量の木質チップC1が積み上げられた状態で駆動機構12bを動作させることにより、木質チップC1を搬出部20へ向けて搬送することができる。
【0027】
なお、搬送ユニット12に使用される搬送手段の具体的な構成は特に限定されないが、後述するように本実施形態では保管部11の底部11c側から廃熱を含む空気(以下、「温風」とも記載する)を給気し、給気した温風を、搬送手段(搬送チェーン12a)を通過させて、搬送手段上に配置された木質チップC1へ吹き付けるように構成している。そのため、搬送手段は、温風が通過可能な孔部や隙間等を有する搬送チェーン等で構成されていることが好ましい。
【0028】
図1図2に示すように、保管部11で保管された木質チップC1は、搬送ユニット12によって搬出部20まで搬送されると、搬出部20からボイラー30へ移送される。搬出部20は、例えば、保管部11の外部に配置された公知のコンベア等で構成することが
できる。
【0029】
ボイラー30は、例えば、公知の木質チップ燃焼用のボイラーで構成することができる。
【0030】
木質チップC1を燃焼することで発生した熱エネルギー(例えば、所定の熱を含む蒸気の形態)は、発電機40へ送られる。発電機40は、木質チップC1を利用した火力発電で使用される公知のバイオマス発電機で構成することができる。発電機40は、ボイラー30から供給された熱エネルギーによって発電機40が備える蒸気タービンを動作させることにより、発電を行う。
【0031】
発電装置1は、ボイラー30で木質チップC1を燃焼させた際に発生する廃熱を間接式熱交換機60で回収する。
【0032】
ボイラー30と間接式熱交換機60の間にはボイラー30で発生した廃熱を含む空気中の異物(粉塵等の不純物)を除去するバグフィルタ50が配置されている。発電装置1は、バグフィルタ50を有することにより、ボイラー30から間接式熱交換機60へ送り込まれる空気中の異物の残存量を減少させることができる。
【0033】
バグフィルタ50を通過する際の廃棄ガス温度は、一般的に170℃以下の低温となる。そのため、間接式熱交換機60は、廃熱を含む排ガス中の水分による低温腐食対策として、伝熱管にフッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)製チューブを利用したものであることが好ましい。ただし、間接式熱交換機60は、ボイラー30で発生した廃熱を回収することが可能な構成を有する限り、具体的な構成や種類、性能等について特に制限はない。
【0034】
間接式熱交換機60の下流側に配置された誘引通風機70は、ボイラー30の下流側へ廃熱を含む空気を引き込む。ボイラー30で発生した廃熱を含む空気は、バグフィルタ50及び間接式熱交換機60を経由して異物及び所定の熱が取り除かれた後、誘引通風機70の下流側に位置する煙突80を介して発電装置1(発電設備・発電施設)の外部へ排出される。
【0035】
上記のように発電装置1は、木質チップC1の燃焼時に発生する異物をバグフィルタ50によって除去し、かつ木質チップC1の燃焼時に発生する廃熱を間接式熱交換機60によって回収した後、煙突80から不要な廃棄ガスを排出する。そのため、発電装置1は、廃棄ガスの排出に伴う環境負荷を大幅に低減することができる。
【0036】
間接式熱交換機60は、例えば、多管式熱交換機、スパイラル式熱交換機、プレート式熱交換機などの公知の熱交換機で構成することができる。また、間接式熱交換機60内においてボイラー30で発生した廃熱を含む空気との熱交換に用いられる乾燥媒体(木質チップC1の乾燥に用いられる流体)は、例えば、外部から間接式熱交換機60内に直接取り込んだ外気である。ただし、後述する変形例で説明するように、上記の乾燥媒体は、間接式熱交換機60内に流入させる前に予め水分量が調整された乾燥空気であってもよい。
【0037】
次に、発電装置1が備える乾燥機能について説明する。
【0038】
図1に示すように、発電装置1は、間接式熱交換機60で回収した廃熱を保管部11へ供給する廃熱ラインLh1を備える。
【0039】
廃熱ラインLh1は、回収した廃熱を乾燥部110へ送る。図2図3に示すように、乾燥部110は、保管部11の投入口11aと反対側に位置する底部11c付近に配置することができる。
【0040】
乾燥部110は、廃熱ラインLh1を介して供給された廃熱を利用して燃焼前の木質チップC1を乾燥させる。
【0041】
図3に示すように、乾燥部110は、保管部11に保管された燃焼前の木質チップC1に対して廃熱を含む空気を直接対流で吹き付ける第1乾燥機構120と、第1乾燥機構120から供給された廃熱を含む空気を引き込むとともに、引き込んだ空気を間接熱交換によって燃焼前の木質チップC1の乾燥に利用する第2乾燥機構130と、を有する。
【0042】
発電装置1は、保管部11で保管された木質チップC1に対して第1乾燥機構120から供給される温風を直接的に吹き付けつつ、第2乾燥機構130を利用して木質チップC1に対して間接的に廃熱を付与する。そのため、発電装置1は、直接対流及び間接熱交換の一方の方法のみによって乾燥を行う場合と比較して、木質チップC1を効率良く乾燥させることができる。
【0043】
図3に示すように、第1乾燥機構120は、保管部11の底部11c側から保管部11内へ温風を給気する給気チャンバ121を有する。
【0044】
給気チャンバ121は、温風が流通可能な温風流路121aと、温風流路121aと保管部11の底部11c側とを繋ぐ第1開口部121bと、を有する。
【0045】
搬送チェーン12a上に配置された搬送中の木質チップC1に含まれる水分の一部は、給気チャンバ121の第1開口部121bを介して吹き付けられる温風によって蒸発させることができる。
【0046】
第2乾燥機構130は、当該第2乾燥機構130に引き込んだ温風を燃焼前の木質チップC1の搬送方向に沿うように流通させる排気チャンバ131を有する。
【0047】
上記の「搬送方向に沿うように流通させる」とは、保管部11において搬出部20側に向かう方向と反対側の方向に向けて流通させること、上記方向とは反対の方向(つまり、搬出部20に向かう方向と同方向)に向けて流通させること、もしくは上記2つの方向に流通させること、のうちの少なくとも1つを含む。なお、上記各方向には水平方向以外の方向を含ませることができる。本実施形態では、排気チャンバ131は、搬送ゾーン13において移動する木質チップC1の移動方向と対向する方向に向けて温風を流通させるように構成されている。
【0048】
排気チャンバ131は、温風が流通可能な排気流路131aと、排気流路131aと保管部11の保管空間11bを連通する第2開口部131bと、を有する。
【0049】
給気チャンバ121から保管空間11bへ供給された温風は、保管空間11bに保管された木質チップC1に対して直接吹き付けられた後、排気チャンバ131の排気流路131a内に流入する。
【0050】
なお、排気チャンバ131は、間接熱交換によって燃焼前の木質チップC1を効率良く乾燥させることができるようにするために、金属等の熱伝導性が比較的高い材料で構成することが好ましい。
【0051】
発電装置1は、図2に示すように、温風を排気流路131a内へ引き込むための温風排気用ポンプ90を備える。温風排気用ポンプ90は、例えば、温風排気ラインLh2の任意の位置に対して負圧を発生させるように配置及び構成することができる。
【0052】
図2に示すように、搬送ゾーン13において第1乾燥機構120が配置された領域(給気チャンバ121が配置された位置及びその周辺部)と第2乾燥機構130が配置された領域(排気チャンバ131が延設された領域)は、保管部11に配置された木質チップC1を搬出部20に向けて搬送しつつ木質チップC1の乾燥を行う乾燥ゾーン13aを構成している。
【0053】
例えば、木質チップを乾燥させるための方法として、保管部(貯蔵槽)等に所定の高さ(例えば、1m程)まで積み上げられた木質チップの下方側から専用の加温用装置を利用して温風を給気し、木質チップの上方側へ向けて自然排気する方法を採用することが考えられる。このような方法は、所定量の木質チップ毎に乾燥工程を実施するバッチ式であり、また木質チップに対する温風の利用形態の効率化が図られていないため、乾燥時間が比較的長い(例えば、数時間~1日程度)といった課題が生じる。そのため、上記の方法を採用した場合、保管部で一度に保管できる木質チップの積み上げ高さは、最大でも2m程度に制限されてしまう。
【0054】
上記のような課題に対して、発電装置1では、保管部11に投入及び保管された所定量の木質チップC1を搬送ユニット12で所定方向(水平方向)に移動させつつ、保管部11の底部11c側から給気チャンバ121によって温風を給気し、乾燥ゾーン13aの側壁をなす排気チャンバ131側へ向けて強制排気することにより、木質チップC1を搬出部20に向けて連続的に搬送させながら乾燥工程を実施することができる。そのため、発電装置1は、木質チップC1の乾燥時間の大幅な短縮化を図ることができる。さらに、発電装置1は、木質チップC1の保管時の積み上げ高さが制限されてしまうといった前述の課題の解決も図ることができる。
【0055】
間接式熱交換機60によって回収した廃熱は、例えば、乾燥部110(第1乾燥機構120、第2乾燥機構130)によって燃焼前の木質チップC1に対して80℃~90℃の温風として供給することが好ましい。乾燥部110が供給する温風の温度が高い程、乾燥時間の短縮化を図ることが可能になるが、木質チップC1の目標乾燥温度をいたずらに高く設定すると、乾燥予熱に消費するエネルギーが大きくなってしまう。発電装置1は、木質チップC1の目標乾燥温度を低温とすることでより一層の省エネルギー化を図ることができる。なお、乾燥部110(第1乾燥機構120、第2乾燥機構130)による乾燥後の木質チップC1の目標水分量は、例えば、45%w.b.以下である。ただし、乾燥後の木質チップC1の目標水分量は、上記のような数値に限定されることはない。
【0056】
図3に示すように、排気チャンバ131は、燃焼前の木質チップC1の搬送方向を正面側から見た正面視(図3に示す部分断面図の正面視と同様)において、燃焼前の木質チップC1を間に挟むようにして少なくとも2つ配置することができる。
【0057】
発電装置1では、図3に示すように、正面視の左右方向の異なる位置に3つの第1乾燥機構120(給気チャンバ121)を配置している。また、第2乾燥機構130(排気チャンバ131)は1つの第1乾燥機構120と対向するように2つを一組にして配置している。つまり、第2乾燥機構130は、図3の正面視において、1つの第1乾燥機構120を間に挟むようにして2つずつ配置され、合計で4つ配置されている。このように第2乾燥機構130を配置することにより、給気チャンバ121からその両隣に位置する2つの排気チャンバ131へ向かうように温風を導流することができるため、第1乾燥機構120の上方側で搬送ユニット12(搬送チェーン12a)によって搬送される木質チップC1に対して効率よく温風を吹き付けることができ、木質チップC1をより一層効率良く乾燥させることができる。
【0058】
排気チャンバ131は、図2に示すように、保管部11の外部で保管されている燃焼前の被燃焼物C2に対して廃熱を付与するために、排気チャンバ131(排気流路131a)を流れる温風を取り出す排出口133を有する。
【0059】
排出口133は、図2に示すように、排気チャンバ131の排気流路131aと連通するように配置されている。排出口133を介して排気流路131aから取り出された温風は、温風排気ラインLh2を介して発電装置1の外部に確保された所定の外部ヤードОfへ導流される。導流された温風は、外部ヤードОfに配置された燃焼前の被燃焼物C2に対して吹き付けることができる。
【0060】
被燃焼物C2は、例えば、切り出された後(加工後)の木質チップである。ただし、排出口133を介して取り出された温風を付与する被燃焼物C2について特に制限はなく、例えば、加工前の木質チップの原料となる木材や、その他の被燃焼物であってもよい。
【0061】
発電装置1は、図2に示すように、乾燥部110による乾燥が実施された後の燃焼前の木質チップC1に対して冷風を吹き付ける補助乾燥部140を有する。
【0062】
補助乾燥部140は、例えば、冷風流路Lcを介して冷風を搬送ゾーン13へ供給する送風機で構成することができる。補助乾燥部140は、乾燥ゾーン13aよりも木質チップC1の搬送方向の下流側(搬出部20が配置された側)の位置で、冷風を木質チップC1に対して吹き付けるように構成された冷風チャンバ150を備える。
【0063】
冷風チャンバ150は、保管部11の底部11c側から冷風を保管部11に流入させる第3開口部151aを有する。補助乾燥部140が供給する冷風は、搬送ゾーン13の所定位置に配置された冷風排出口19を介して搬送ゾーン13の外部へ排出することができる。
【0064】
木質チップC1は、乾燥ゾーン13aを通過した後、冷風チャンバ150から供給される冷風に晒される。木質チップC1は、乾燥ゾーン13aを通過した後、所定の乾燥温度(例えば、保管部11が配置されている室温+10℃~20℃程度)まで温められて、熱エネルギーを蓄えた状態となる。仮に、木質チップC1がこの状態でそのまま搬出部20を経由してボイラー30まで搬送されると、搬送される過程で上記の熱エネルギーが自然放熱により消失する。発電装置1では、乾燥ゾーン13aを通過し、搬出部20に向かっている移動している最中の木質チップC1の下層側(保管部11の底部11c側)から補助乾燥部140によって冷風を供給し、所定の乾燥温度まで温められた木質チップC1と冷風との間の温度差を利用することで、木質チップC1に残存している水分を蒸発させる低温乾燥を実施することができる。これにより、廃熱を利用して温めた木質チップC1に含まれる熱エネルギーを無駄なく乾燥に利用することができる。
【0065】
以上のように、本実施形態に係る発電装置1は、木質チップC1を燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用して発電を行う発電装置として構成されている。発電装置1は、燃焼前の木質チップC1を保管する保管部11と、保管部11から燃焼前の木質チップC1を搬出する搬出部20と、搬出部20を介して搬送された木質チップC1を燃焼して熱エネルギーを発生させるボイラー30と、ボイラー30で発生させた熱エネルギーを利用して発電を行う発電機40と、ボイラー30が木質チップC1を燃焼させた際に生じる廃熱を回収する間接式熱交換機60と、間接式熱交換機60で回収した廃熱を保管部11へ供給する廃熱ラインLh1と、廃熱ラインLh1を介して供給された廃熱を利用して燃焼前の木質チップC1を乾燥させる乾燥部110と、を有する。
【0066】
また、本実施形態に係る乾燥方法は、木質チップC1をボイラー30で燃焼させた際に発生する熱エネルギーを利用する発電方法において、燃焼前の木質チップC1を乾燥させる乾燥方法である。乾燥方法は、ボイラー30で木質チップC1を燃焼させた際に発生する廃熱を間接式熱交換機60によって回収した後、燃焼前の木質チップC1が保管された保管部11へ廃熱を供給し、廃熱を利用して燃焼前の木質チップC1を乾燥させることを含む。
【0067】
本実施形態によれば、ボイラー30で木質チップC1を燃焼した際に発生する廃熱を利用して燃焼前の木質チップC1を乾燥させる機能を発電装置1(発電設備・発電施設)に付加することができる。そのため、ボイラー30で燃焼する前の木質チップC1の水分量を調整するために、広大なヤードで自然乾燥を行ったり、乾燥のための熱エネルギーを付与するための専用の装置等を造設したりする手間を省くことができる。それにより、本実施形態の発電装置1及び乾燥方法は、発電装置の建設コスト及びランニングコストの大幅な低減を図ることができる。
【0068】
<変形例>
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。変形例の説明では、既に説明した部材等についての説明は適宜省略する。また、変形例において特に説明の無い内容は、上述した実施形態と同一のものとすることができる。
【0069】
図4は、変形例に係る発電装置1Aの全体構成を概略的に示すブロック図である。
【0070】
図4に示すように、変形例に係る発電装置1Aは、間接式熱交換機60でボイラー廃熱と熱交換される乾燥媒体(外気)を、間接式熱交換機60へ送り込む前に予め乾燥させるための乾燥ユニット160を備える。このような点において、変形例に係る発電装置1Aは、前述した実施形態に係る発電装置1と相違する。
【0071】
乾燥ユニット160は、予備乾燥用間接式熱交換機170と、ヒートポンプユニット180と、を有する。
【0072】
予備乾燥用間接式熱交換機170は、外気を取り込むように構成されている。予備乾燥用間接式熱交換機170に取り込まれた外気は、予備乾燥用間接式熱交換機170によって所定の温度(例えば、20℃程度)まで冷却される。冷却された乾燥媒体(外気)は、ヒートポンプユニット180の除湿部(除湿側)181へ送り込まれる。除湿部181へ送り込まれた乾燥媒体は、所定の水分量まで乾燥される。除湿部181へ送り込まれた乾燥媒体は、乾燥に伴って所定の温度(例えば、10℃前後)まで冷却される。除湿部181では、乾燥媒体中に含まれる水分が適宜排出される。
【0073】
除湿部181で乾燥された乾燥媒体は、予備乾燥用間接式熱交換機170へ再び送り込まれる。予備乾燥用間接式熱交換機170へ送り込まれた乾燥媒体は、予備乾燥用間接式熱交換機170内に取り込まれた冷却前の外気との間で熱交換され、所定の温度(例えば、25℃程度)まで加温される。予備乾燥用間接式熱交換機170で加温された乾燥媒体は、ヒートポンプユニット180の加温部(加温側)183へ送り込まれる。加温部(加温側)183へ送り込まれた乾燥媒体は、さらに所定の温度(例えば、40℃)まで加温される。加温部で加温された乾燥媒体は、間接式熱交換機60へ送り込まれる。間接式熱交換機60へ送り込まれた乾燥媒体は、ボイラー廃熱との間で熱交換され、所定の温度まで加熱される。間接式熱交換機60で加熱された乾燥媒体は、前述した実施形態で説明したように、乾燥部110において木質チップC1を乾燥するために使用される。
【0074】
上記のように、変形例の発電装置1Aは、間接式熱交換機60でボイラー廃熱と熱交換される乾燥媒体(外気)を、間接式熱交換機60へ送り込む前に予め乾燥させるための乾燥ユニット160を備える。そのため、高温多湿となる夏季等において外気に多くの水分が含まれるような時期であっても、木質チップC1の乾燥に使用する乾燥媒体の水分量を所望量まで低減させることができる。したがって、発電装置1Aは、乾燥媒体として使用される外気の水分量によって乾燥能力が左右される(例えば、外気に含まれる水分量が多いことにより、乾燥能力が大幅に低減する)ことを防止することができる。
【0075】
また、乾燥ユニット160がヒートポンプユニット180を備えるため、乾燥ユニット160の省力化(送風機を稼働させる場合の所要動力の低減等)を図ることができる。そのため、ヒートポンプユニット180が設置されていない場合と比較して、消費電力が大幅に増加することを抑制できる。
【0076】
また、乾燥ユニット160は、ヒートポンプユニット180の除湿部(除湿側)181とヒートポンプユニット180の加温部(加温側)183との間に配置された予備乾燥用間接式熱交換機170によって、除湿前の外気と除湿後の乾燥媒体を熱交換させることで、ヒートポンプユニット180の加温部183で加温する前に、除湿後の乾燥媒体を予め加温することができる。そのため、ヒートポンプユニット180の消費電力を低減させることができる。
【0077】
なお、変形例では、乾燥ユニット160が予備乾燥用間接式熱交換機170とヒートポンプユニット180を備える構成を例示したが、乾燥ユニット160は、間接式熱交換機60でボイラー廃熱と熱交換される前の乾燥媒体(例えば、外気)の水分量を調整して乾燥を行いうるものであれば、具体的な構造について特に制限はない。
【0078】
また、乾燥ユニット160が予備乾燥用間接式熱交換機170とヒートポンプユニット180を備えるように構成されている場合においても、これらの構成部材170、180についての具体的な構造は特に限定されず、公知の構造(公知の間接式熱交換機及びヒートポンプ)のものを任意に採用しうる。
【0079】
以上、実施形態及び変形例を通じて本発明に係る発電装置及び乾燥方法を説明したが、本発明は明細書内で説明した内容のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々改変することが可能である。
【0080】
発電装置は、ボイラーで発生した廃熱を利用して保管部に保管された被燃焼物の乾燥を行い得る限り、具体的な構成、レイアウト、各部の材質等について特に制限はない。例えば、発電装置には、ボイラーを利用した発電装置の技術分野において公知の技術的事項を任意に盛り込むことができる。
【0081】
例えば、給気チャンバ(第1乾燥機構)の設置数、断面形状、配置等について特に制限はない。同様に、排気チャンバ(第2乾燥機構)の個数、断面形状、配置(保管部の底部側において被燃焼物の搬送方向において延設される範囲)等についても特に制限はない。
【0082】
例えば、第2乾燥機構は、間接熱交換により被燃焼物を乾燥させることが可能であればよく、チャンバのような構造で温風を流通させて乾燥を行う構造のみに限定されない。第2乾燥機構は、強制対流等を生じることなく温風を一時的に保持して加温を行うヒーターのような構造を有していてもよい。
【符号の説明】
【0083】
1 発電装置
10 燃料切出装置
11 保管部
11a 保管部の投入口
11c 保管部の底部
12 搬送ユニット
13 搬送ゾーン
13a 乾燥ゾーン
20 搬出部
30 ボイラー
40 発電機
50 バグフィルタ
60 間接式熱交換機
70 誘引通風機
80 煙突
90 温風排気用ポンプ
110 乾燥部
120 第1乾燥機構
121 給気チャンバ
121a 温風流路
121b 第1開口部
130 第2乾燥機構
131 排気チャンバ
131a 排気流路
131b 第2開口部
133 排出口
140 補助乾燥部
150 冷風チャンバ
151a 第3開口部
160 乾燥ユニット
170 予備乾燥用間接式熱交換機
180 ヒートポンプユニット
181 除湿部
183 加温部
C1 木質チップ(燃焼前の被燃焼物)
Lh1 廃熱ライン
Lh2 温風排気ライン
Оf 外部ヤード
図1
図2
図3
図4