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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-10
(45)【発行日】2024-07-19
(54)【発明の名称】バイオマス燃焼設備
(51)【国際特許分類】
F23G 5/50 20060101AFI20240711BHJP
【ＦＩ】
F23G5/50 Q
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020177950
(22)【出願日】2020-10-23
(65)【公開番号】P2022069028
(43)【公開日】2022-05-11
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000133032
【氏名又は名称】株式会社タクマ
(74)【代理人】
【識別番号】100141586
【弁理士】
【氏名又は名称】沖中 仁
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 滋敏
(72)【発明者】
【氏名】藤平 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】宍田 健一
【審査官】礒部 賢
(56)【参考文献】
【文献】独国実用新案第２０２０１２００７３９０（ＤＥ，Ｕ１）
【文献】特開２０１９－１７８８４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１３８５２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１２１３５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４４８２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１８３４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－３３３１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０５－０６２８２８（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｇ ５／００ － ７／１４
Ｆ２３Ｂ ４０／０２
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － ２１／６１
Ｇ０１Ｎ ２２／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するように構成されるバイオマス燃焼設備であって、バイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する非接触式水分計を備え、
前記燃料搬送装置は、
バイオマス燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングに設けられた開口部に装着される電磁波透過部材と、
を備え、
前記電磁波透過部材を通して前記ケーシング内のバイオマス燃料に電磁波が照射されるように構成され、
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に沿って圧縮空気を吹き出すエア吹出ノズル、又は前記表面に向けて圧縮空気を吹き出すエア吹出ノズルを備えて構成されるエア吹出装置を備えるバイオマス燃焼設備。
【請求項2】
前記電磁波透過部材は、撥水性を有する請求項１に記載のバイオマス燃焼設備。
【請求項3】
前記燃焼炉は、前記燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を前記燃焼室内へと投入する燃料投入機、前記燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、前記燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び前記燃焼室内への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有し、前記非接触式水分計によって計測される水分率に応じて、前記燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、前記燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、前記火格子によるバイオマス燃料の送り速度、前記燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び前記再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御手段をさらに備える請求項１又は２に記載のバイオマス燃焼設備。
【請求項4】
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計である請求項１～３の何れか一項に記載のバイオマス燃焼設備。
【請求項5】
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過し、且つ反射した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する反射式の非接触式水分計である請求項１～３の何れか一項に記載のバイオマス燃焼設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するバイオマス燃焼設備、及びバイオマス燃焼方法に関する。
【背景技術】
【0002】
再生可能エネルギー資源の一つとして、バイオマス燃料が注目されている。バイオマス燃料をバイオマス燃焼設備において発電用燃料として利用することにより、化石燃料を用いる場合よりも二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【0003】
バイオマス燃焼設備において、燃焼するバイオマス燃料の水分量が多い場合、燃焼が不安定になる。そこで、バイオマス燃料を乾燥室で乾燥し、乾燥したバイオマス燃料を、乾燥室と仕切壁を隔てて配設される燃焼室で燃焼するようにしたバイオマス焼却システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【0004】
特許文献１に係るバイオマス焼却システムにおいては、乾燥室から外部に排出される乾燥排ガスの蒸気流量を計測し、この計測値に基づいて、乾燥室内のバイオマス燃料の水分量が、水分量の基準範囲の上限値よりも大きい値か上限値以下の値であるかを判定し、かかる判定結果に基づいて、バイオマス燃焼炉における乾燥室及び燃焼室の温度を調節するようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－１８７１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に係るバイオマス焼却システムでは、バイオマス燃焼炉に供給された後のバイオマス燃料に対する乾燥室での乾燥の結果生じた乾燥排ガスの蒸気流量の計測値に基づいて、乾燥室及び燃焼室の温度調節が行われている。このため、乾燥室及び燃焼室の温度を、バイオマス燃焼炉に供給される前のバイオマス燃料の実際の水分量に見合った温度に正確に調節することができず、燃焼運転を安定化させることができない虞がある。また、特許文献１に係るバイオマス焼却システムで行われる温度調節では、後追い型の温度調節となり、バイオマス燃焼炉に供給されるバイオマス燃料の性状（水分率）が急に変動した場合に遅れることなく即座に温度調節量を変化させることができず、燃焼運転を安定化させることができない虞がある。
【0007】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃焼炉で燃焼する前のバイオマス燃料の水分率を正確に計測することができ、これによって燃焼運転を安定化させることができるバイオマス燃焼設備、及びバイオマス燃焼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】
【0008】
上記課題を解決するための本発明に係るバイオマス燃焼設備の特徴構成は、
燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するように構成されるバイオマス燃焼設備であって、
バイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する非接触式水分計を備えることにある。
燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するように構成されるバイオマス燃焼設備であって、
バイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する非接触式水分計を備えることにある。
【0009】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料に電磁波が照射されて当該バイオマス燃料の水分率が非接触式水分計によって計測されるので、燃焼炉で燃焼する前のバイオマス燃料の水分率を正確に計測することができる。従って、非接触式水分計による水分率の計測値に基づいて、燃焼炉でのバイオマス燃料の燃焼を制御するようにすれば、燃焼運転を安定化させることが可能となる。
【0010】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記燃料搬送装置は、
バイオマス燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングに設けられた開口部に装着される電磁波透過部材と、
を備え、
前記電磁波透過部材を通して前記ケーシング内のバイオマス燃料に電磁波が照射されるように構成されていることが好ましい。
前記燃料搬送装置は、
バイオマス燃料を収容するケーシングと、
前記ケーシングに設けられた開口部に装着される電磁波透過部材と、
を備え、
前記電磁波透過部材を通して前記ケーシング内のバイオマス燃料に電磁波が照射されるように構成されていることが好ましい。
【0011】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、搬送されるバイオマス燃料を収容するケーシングに開口部が設けられ、この開口部に装着される電磁波透過部材を通してケーシング内のバイオマス燃料に電磁波が照射されるように構成されている。このような構成により、バイオマス燃料の搬送中にそのバイオマス燃料から舞い上がった粉塵等が、非接触式水分計における電磁波の発信部及び受信部に付着するのを電磁波透過部材によって防ぐことができる。従って、電磁波の発信・受信不良を未然に防ぐことができ、正確な計測値を長期に亘って安定的に得ることができる。
【0012】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に結露が発生するのを防止する結露防止手段を備えることが好ましい。
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に結露が発生するのを防止する結露防止手段を備えることが好ましい。
【0013】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、電磁波透過部材におけるケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に結露が発生するのを結露防止手段によって防止することができるので、水滴の影響に起因する計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。
【0014】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に付着した水滴を除去する水滴除去手段を備えることが好ましい。
前記電磁波透過部材における前記ケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に付着した水滴を除去する水滴除去手段を備えることが好ましい。
【0015】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、電磁波透過部材におけるケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に、バイオマス燃料に含まれる水分に由来する水滴が付着したとしても、水滴付着防止手段によってその水滴を除去することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。
【0016】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記電磁波透過部材は、撥水性を有することが好ましい。
前記電磁波透過部材は、撥水性を有することが好ましい。
【0017】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、電磁波透過部材は、撥水性を有する。これにより、電磁波透過部材におけるケーシング内のバイオマス燃料に対向する側の表面に結露が生じたとしても、水滴となって直ちに弾かれて、そのまま電磁波透過部材の表面に付着するのを抑制することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差を抑制することができる。
【0018】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記燃焼炉は、前記燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を前記燃焼室内へと投入する燃料投入機、前記燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、前記燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び前記燃焼室内への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有し、
前記非接触式水分計によって計測される水分率に応じて、前記燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、前記燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、前記火格子によるバイオマス燃料の送り速度、前記燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び前記再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御手段をさらに備えることが好ましい。
前記燃焼炉は、前記燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を前記燃焼室内へと投入する燃料投入機、前記燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、前記燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び前記燃焼室内への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有し、
前記非接触式水分計によって計測される水分率に応じて、前記燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、前記燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、前記火格子によるバイオマス燃料の送り速度、前記燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び前記再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御手段をさらに備えることが好ましい。
【0019】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、燃焼炉は、燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を燃焼室内へと投入する燃料投入機、燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び燃焼室への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有している。燃料搬送装置から燃焼炉へと搬送されたバイオマス燃料は、燃料投入機によって燃焼室内へと投入され、燃焼室内において燃焼空気の供給を受けながら火格子により送られて燃焼し、必要に応じて再循環排ガスが燃焼室内へと供給される。そして、燃焼状態制御手段は、非接触式水分計によって計測される水分率に応じて、燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、火格子によるバイオマス燃料の送り速度、燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する。これにより、燃焼運転を確実に安定化させることができる。
【0020】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計であることが好ましい。
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計であることが好ましい。
【0021】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、バイオマス燃料を透過した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計を採用することにより、バイオマス燃料との間に空気層が存在したとしても、バイオマス燃料の水分率を正確に計測することができる。
【0022】
本発明に係るバイオマス燃焼設備において、
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過し、且つ反射した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する反射式の非接触式水分計であることが好ましい。
前記非接触式水分計は、バイオマス燃料を透過し、且つ反射した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する反射式の非接触式水分計であることが好ましい。
【0023】
本構成のバイオマス燃焼設備によれば、バイオマス燃料を透過し、且つ反射した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する反射式の非接触式水分計を採用することにより、電磁波を受信するためだけの受信部を別途設ける必要がなくなるため、構造をより簡素化することができる。
【0024】
次に、上記課題を解決するための本発明に係るバイオマス燃焼方法の特徴構成は、
燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するバイオマス燃焼方法であって、
バイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する水分率計測工程を包含することにある。
燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料を燃焼炉の燃焼室で燃焼するバイオマス燃焼方法であって、
バイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する水分率計測工程を包含することにある。
【0025】
本構成のバイオマス燃焼方法によれば、燃料搬送装置によって搬送されるバイオマス燃料に電磁波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する水分率計測工程を包含する。これにより、燃焼炉で燃焼する前のバイオマス燃料の水分率を正確に計測することができる。従って、水分率計測工程において得られる水分率の計測値に基づいて、燃焼炉でのバイオマス燃料の燃焼を制御するようにすれば、燃焼運転を安定化させることが可能となる。
【0026】
本発明に係るバイオマス燃焼方法において、
前記燃焼炉は、前記燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を前記燃焼室内へと投入する燃料投入機、前記燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、前記燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び前記燃焼室内への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有し、
前記水分率計測工程において計測される水分率に応じて、前記燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、前記燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、前記火格子によるバイオマス燃料の送り速度、前記燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び前記再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御工程をさらに包含することが好ましい。
前記燃焼炉は、前記燃料搬送装置から搬送されるバイオマス燃料を前記燃焼室内へと投入する燃料投入機、前記燃焼室内でバイオマス燃料を送る火格子、前記燃焼室内への燃焼空気の供給量を調節する燃焼空気用ダンパ、及び前記燃焼室内への再循環排ガスの供給量を調節する再循環排ガス用ダンパのうちの少なくとも一つを有し、
前記水分率計測工程において計測される水分率に応じて、前記燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、前記燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、前記火格子によるバイオマス燃料の送り速度、前記燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び前記再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御工程をさらに包含することが好ましい。
【0027】
本構成のバイオマス燃焼方法によれば、水分率計測工程において計測される水分率に応じて、燃料搬送装置によるバイオマス燃料の搬送速度、燃料投入機によるバイオマス燃料の投入位置、火格子によるバイオマス燃料の送り速度、燃焼空気用ダンパによる燃焼空気の供給量、及び再循環排ガス用ダンパによる再循環排ガスの供給量のうちの少なくとも一つを調整する燃焼状態制御工程をさらに包含する。これにより、燃焼運転を確実に安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。
【0030】
＜バイオマス燃焼設備の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、バイオマス燃焼設備１は、主として、燃料供給機２、燃料搬送装置３、燃焼炉４、ボイラ５、及びエコノマイザ６を備えている。図示されないバイオマス燃料供給棟に貯留されているバイオマス燃料は、図示されない燃料定量フィーダ等から構成される燃料供給機２、及び後述する非接触式水分計４５（４８）を具備する燃料搬送装置３を介して燃焼炉４へと搬送され、燃焼炉４で燃焼する。燃焼炉４での燃焼に伴い発生した排ガスは、図示されない誘引ファンの誘引作用により、ボイラ５やエコノマイザ６に送り込まれて熱回収される。その後、排ガスは、減温塔（図示省略）で減温されてバグフィルタ（図示省略）で除塵処理された後に、煙突（図示省略）を介して外部へと放出される。
図１は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、バイオマス燃焼設備１は、主として、燃料供給機２、燃料搬送装置３、燃焼炉４、ボイラ５、及びエコノマイザ６を備えている。図示されないバイオマス燃料供給棟に貯留されているバイオマス燃料は、図示されない燃料定量フィーダ等から構成される燃料供給機２、及び後述する非接触式水分計４５（４８）を具備する燃料搬送装置３を介して燃焼炉４へと搬送され、燃焼炉４で燃焼する。燃焼炉４での燃焼に伴い発生した排ガスは、図示されない誘引ファンの誘引作用により、ボイラ５やエコノマイザ６に送り込まれて熱回収される。その後、排ガスは、減温塔（図示省略）で減温されてバグフィルタ（図示省略）で除塵処理された後に、煙突（図示省略）を介して外部へと放出される。
【0031】
＜燃料搬送装置＞
図２は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備に設けられた燃料搬送装置の構造を模式的に示し、（ａ）は一部を破断して示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線切断端面図である。図２（ａ）に示すように、燃料搬送装置３としては、ベルトコンベア式が採用されている。燃料搬送装置３は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配設されるベルトコンベア１３と、ベルトコンベア１３を駆動するベルトコンベア駆動装置１５とを備えている。
図２は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備に設けられた燃料搬送装置の構造を模式的に示し、（ａ）は一部を破断して示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線切断端面図である。図２（ａ）に示すように、燃料搬送装置３としては、ベルトコンベア式が採用されている。燃料搬送装置３は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配設されるベルトコンベア１３と、ベルトコンベア１３を駆動するベルトコンベア駆動装置１５とを備えている。
【0032】
［ケーシング］
ケーシング１１は、搬送方向に延びる四角筒状のケーシング本体２０を備え、ケーシング本体２０の搬送方向上流側端部に、上方に開口された投入口２１が設けられ、ケーシング本体２０の搬送方向下流側端部に、下方に開口された搬出口２２が設けられてなるものである。
ケーシング１１は、搬送方向に延びる四角筒状のケーシング本体２０を備え、ケーシング本体２０の搬送方向上流側端部に、上方に開口された投入口２１が設けられ、ケーシング本体２０の搬送方向下流側端部に、下方に開口された搬出口２２が設けられてなるものである。
【0033】
［ベルトコンベア］
ベルトコンベア１３は、駆動輪２５、従動輪２６及び無端ベルト２７を備えている。駆動輪２５及び従動輪２６は、ケーシング本体２０の内部において搬送方向に所定間隔を存して配設されている。無端ベルト２７は、駆動輪２５及び従動輪２６に巻き掛け装着されている。
ベルトコンベア１３は、駆動輪２５、従動輪２６及び無端ベルト２７を備えている。駆動輪２５及び従動輪２６は、ケーシング本体２０の内部において搬送方向に所定間隔を存して配設されている。無端ベルト２７は、駆動輪２５及び従動輪２６に巻き掛け装着されている。
【0034】
［ベルトコンベア駆動装置］
ベルトコンベア駆動装置１５は、駆動モータや駆動モータの回転動力を駆動輪２５に伝達する動力伝達機構等を備えて構成されている。ベルトコンベア１３においては、ベルトコンベア駆動装置１５によって無端ベルト２７が周回運動するように駆動され、投入口２１を通して無端ベルト２７上に落下した図２（ａ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を搬出口２２へと搬送することができるようになっている。
ベルトコンベア駆動装置１５は、駆動モータや駆動モータの回転動力を駆動輪２５に伝達する動力伝達機構等を備えて構成されている。ベルトコンベア１３においては、ベルトコンベア駆動装置１５によって無端ベルト２７が周回運動するように駆動され、投入口２１を通して無端ベルト２７上に落下した図２（ａ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を搬出口２２へと搬送することができるようになっている。
【0035】
＜電磁波透過部材＞
図２（ｂ）に示すように、ケーシング本体２０は、上下方向に対向配置される天板３１及び底板３２と、左右方向に対向配置される左側板３３及び右側板３４とを有している。ケーシング本体２０の天板３１及び底板３２には、無端ベルト２７上の図２（ｂ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を挟んで互いに対向する位置に一対の開口部４０が形成されている。各開口部４０には、ケーシング本体２０の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材４１が装着されている。電磁波透過部材４１は、周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚ程度（波長：１ｍから１ｍｍ程度）の電磁波であるマイクロ波が透過可能な耐食性を有する素材から構成されている。電磁波透過部材４１を構成する素材としては、マイクロ波が透過可能で耐食性を有していれば特に限定されるものではないが、耐食性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられ、これらのうち、特に、テフロン（登録商標）の商品名で知られるポリテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。
図２（ｂ）に示すように、ケーシング本体２０は、上下方向に対向配置される天板３１及び底板３２と、左右方向に対向配置される左側板３３及び右側板３４とを有している。ケーシング本体２０の天板３１及び底板３２には、無端ベルト２７上の図２（ｂ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を挟んで互いに対向する位置に一対の開口部４０が形成されている。各開口部４０には、ケーシング本体２０の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材４１が装着されている。電磁波透過部材４１は、周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚ程度（波長：１ｍから１ｍｍ程度）の電磁波であるマイクロ波が透過可能な耐食性を有する素材から構成されている。電磁波透過部材４１を構成する素材としては、マイクロ波が透過可能で耐食性を有していれば特に限定されるものではないが、耐食性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられ、これらのうち、特に、テフロン（登録商標）の商品名で知られるポリテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。
【0036】
＜非接触式水分計＞
ケーシング本体２０には、当該ケーシング本体２０内でベルトコンベア１３により搬送されるバイオマス燃料にマイクロ波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計４５が装着されている。透過式の非接触式水分計４５を採用することにより、バイオマス燃料との間に空気層が存在したとしても、バイオマス燃料の水分率を正確に計測することができる。
ケーシング本体２０には、当該ケーシング本体２０内でベルトコンベア１３により搬送されるバイオマス燃料にマイクロ波を照射して当該バイオマス燃料の水分率を計測する透過式の非接触式水分計４５が装着されている。透過式の非接触式水分計４５を採用することにより、バイオマス燃料との間に空気層が存在したとしても、バイオマス燃料の水分率を正確に計測することができる。
【0037】
非接触式水分計４５は、マイクロ波発信部４５ａと、マイクロ波受信部４５ｂと、後述する水分率算出部１６１（図７参照）とを有している。マイクロ波発信部４５ａは、ケーシング本体２０の天板３１に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波受信部４５ｂは、ケーシング本体２０の底板３２に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波発信部４５ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体２０の天板３１に装着された電磁波透過部材４１を通して無端ベルト２７上の図２（ｂ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を透過するとともに、無端ベルト２７を透過し、ケーシング本体２０の底板３２に装着された電磁波透過部材４１を通してマイクロ波受信部４５ｂに受信される。水分率算出部１６１（図７参照）は、マイクロ波受信部４５ｂで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト２７によって搬送されるバイオマス燃料の水分率を算出する。
【0038】
図３は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備に設けられた燃料搬送装置の他の構造を示す模式図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すような燃料搬送装置３の構造に限定されるものではなく、図３（ａ）～（ｃ）に示すような燃料搬送装置３の構造を採用してもよい。なお、以下の図３（ａ）～（ｃ）に示す燃料搬送装置３の構造の説明において、図２（ａ）及び（ｂ）に示す燃料搬送装置３の構造と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略し、以下においては、図２（ａ）及び（ｂ）に示す燃料搬送装置３の構造と異なる部分を中心に説明することとする。
【0039】
図３（ａ）に示す燃料搬送装置３おいては、ケーシング本体２０内で無端ベルト２７によって搬送される図３（ａ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を透過し、且つ反射した電磁波によってバイオマス燃料の水分率を計測する反射式の非接触式水分計４８が採用されている。非接触式水分計４８は、マイクロ波発信部及びマイクロ波受信部の機能を兼ね備えたマイクロ波発信・受信部４８ａと水分率算出部１６１（図７参照）とを有している。ケーシング本体２０の天板３１には、無端ベルト２７上の図３（ａ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料の上方に位置するように開口部４０が形成されている。開口部４０には、ケーシング本体２０の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材４１が装着されている。マイクロ波発信・受信部４８ａは、ケーシング本体２０の天板３１に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波発信・受信部４８ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体２０の天板３１に装着された電磁波透過部材４１を通して無端ベルト２７上の図３（ａ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を透過し、バイオマス燃料と無端ベルト２７との境界で反射し、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を再度通過して、マイクロ波発信・受信部４８ａに受信される。水分率算出部１６１（図７参照）は、マイクロ波発信・受信部４８ａで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト２７上のバイオマス燃料の水分率を算出する。反射式の非接触式水分計４８を採用することにより、図２（ａ）及び（ｂ）に示す燃料搬送装置３において設けられているマイクロ波受信部４５ｂを別途設ける必要がなくなるため、底板３２に開口部４０や電磁波透過部材４１等を設けなくて済み、構造をより簡素化することができる。
【0040】
図３（ｂ）に示す燃料搬送装置３において、ケーシング本体２０の上部は開放されている。一対の開口部４０は、無端ベルト２７上の図３（ｂ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料を挟んで互いに対向するようにケーシング本体２０の左側板３３及び右側板３４に形成されている。各開口部４０には、ケーシング本体２０の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材４１が装着されている。マイクロ波発信部４５ａは、ケーシング本体２０の左側板３３に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波受信部４５ｂは、ケーシング本体２０の右側板３４に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波発信部４５ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体２０の左側板３３に装着された電磁波透過部材４１を通して無端ベルト２７上の図３（ｂ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を透過し、ケーシング本体２０の右側板３４に装着された電磁波透過部材４１を通してマイクロ波受信部４５ｂに受信される。水分率算出部１６１（図７参照）は、マイクロ波受信部４５ｂで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト２７によって搬送されるバイオマス燃料の水分率を算出する。
【0041】
図３（ｃ）に示す燃料搬送装置３においても、ケーシング本体２０の上部は開放されている。図３（ｃ）に示す燃料搬送装置３では、反射式の非接触式水分計４８が採用されている。開口部４０は、ベルトコンベア上の図３（ｃ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料に対向するようにケーシング本体２０の右側板３４に形成されている。開口部４０には、ケーシング本体２０の内面と面一となるように板状の電磁波透過部材４１が装着されている。マイクロ波発信・受信部４８ａは、ケーシング本体２０の右側板３４に装着された電磁波透過部材４１の背面側に配設されている。マイクロ波発信・受信部４８ａから発信されたマイクロ波は、ケーシング本体２０の右側板３４に装着された電磁波透過部材４１を通して無端ベルト２７上の図３（ｃ）中記号Ｍで示すバイオマス燃料に照射される。照射されたマイクロ波は、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を透過し、ケーシング本体２０の左側板３３で反射し、無端ベルト２７上のバイオマス燃料を再度通過して、マイクロ波発信・受信部４８ａに受信される。水分率算出部１６１（図７参照）は、マイクロ波発信・受信部４８ａで受信されたマイクロ波に基づいて、無端ベルト２７上のバイオマス燃料の水分率を算出する。
【0042】
なお、図２（ａ）及び（ｂ）に示す燃料搬送装置３において、マイクロ波発信部４５ａとマイクロ波受信部４５ｂとの配置を上下方向に入れ替えてもよい。図３（ａ）に示す燃料搬送装置３において、電磁波透過部材４１及びマイクロ波発信・受信部４８ａを、ケーシング本体の底板３２に配置してもよい。図３（ｂ）に示す燃料搬送装置３において、マイクロ波発信部４５ａとマイクロ波受信部４５ｂとの配置を左右方向に入れ替えてもよい。図３（ｃ）に示す燃料搬送装置３において、電磁波透過部材４１及びマイクロ波発信・受信部４８ａを、ケーシング本体の左側板３３に配置してもよい。
【0043】
図４は、燃料搬送装置に装備される結露防止及び水滴除去に関わる機器を例示する図であり、（ａ）はヒーター、（ｂ）はワイパー装置、（ｃ）及び（ｄ）はエア吹出装置である。以下においては、ケーシング本体２０の天板３１に装着される電磁波透過部材４１の結露防止及び水滴除去に関わる機器を代表例として説明するが、ケーシング本体２０の底板３２に装着される電磁波透過部材４１（図２（ｂ）参照）や、左側板３３に装着される電磁波透過部材４１（図３（ｂ）参照）、右側板３４に装着される電磁波透過部材４１（図３（ｂ）及び（ｃ）参照）についても、同様に結露防止及び水滴除去に関わる機器を適用することができる。
【0044】
＜ヒーター＞
図４（ａ）に示すヒーター５１は、電磁波透過部材４１におけるケーシング１１（ケーシング本体２０）内のバイオマス燃料に対向する側の表面４１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ヒーター５１は、電磁波透過部材４１におけるマイクロ波が通過しない領域に貼着又は組み込まれる電熱線５２を備え、図示されない電源ユニットの電熱線５２に対する通電を制御することにより、電磁波透過部材４１の表面を露点より高い温度に保って結露が発生するのを防止したり、電磁波透過部材４１の表面に水滴が付着したときに、水滴を乾燥させて除去したりすることができるように構成されている。
図４（ａ）に示すヒーター５１は、電磁波透過部材４１におけるケーシング１１（ケーシング本体２０）内のバイオマス燃料に対向する側の表面４１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ヒーター５１は、電磁波透過部材４１におけるマイクロ波が通過しない領域に貼着又は組み込まれる電熱線５２を備え、図示されない電源ユニットの電熱線５２に対する通電を制御することにより、電磁波透過部材４１の表面を露点より高い温度に保って結露が発生するのを防止したり、電磁波透過部材４１の表面に水滴が付着したときに、水滴を乾燥させて除去したりすることができるように構成されている。
【0045】
＜ワイパー装置＞
図４（ｂ）に示すように、ケーシング本体２０の天板３１には、ワイパー装置５５が付設されている。ワイパー装置５５は、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ワイパー装置５５は、ケーシング本体２０の天板３１の内側面に取り付けられる装置本体５６と、電磁波透過部材４１の表面４１ａに沿って揺動自在に装置本体５６に取り付けられる払拭部材５７とを備え、装置本体５６に内蔵された電動モータ（図示省略）の作動により払拭部材５７を揺動駆動することにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を払拭部材５７で払拭できるように構成されている。
図４（ｂ）に示すように、ケーシング本体２０の天板３１には、ワイパー装置５５が付設されている。ワイパー装置５５は、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。ワイパー装置５５は、ケーシング本体２０の天板３１の内側面に取り付けられる装置本体５６と、電磁波透過部材４１の表面４１ａに沿って揺動自在に装置本体５６に取り付けられる払拭部材５７とを備え、装置本体５６に内蔵された電動モータ（図示省略）の作動により払拭部材５７を揺動駆動することにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を払拭部材５７で払拭できるように構成されている。
【0046】
＜エア吹出装置＞
図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ケーシング本体２０の天板３１には、エア吹出装置６１，６１´が付設されている。エア吹出装置６１，６１´は、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。
図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ケーシング本体２０の天板３１には、エア吹出装置６１，６１´が付設されている。エア吹出装置６１，６１´は、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が発生するのを防止する結露防止手段、及び電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を除去する水滴除去手段として機能する。
【0047】
図４（ｃ）に示すエア吹出装置６１は、図示されない圧縮エア供給源からの圧縮空気を電磁波透過部材４１の表面４１ａに沿って吹き出すエア吹出ノズル６２を備えて構成されている。エア吹出装置６１においては、バイオマス燃料由来の水蒸気が電磁波透過部材４１の表面近傍に滞留しないように、エア吹出ノズル６２から圧縮空気を常時吹き出して電磁波透過部材４１の表面４１ａに沿ってエアカーテンを形成することにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が発生するのを防止することができる。また、エア吹出装置６１においては、電磁波透過部材４１の表面４１ａに水滴が付着したときに、エア吹出ノズル６２から圧縮空気を吹き出すことにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を吹き飛ばして除去することができる。
【0048】
図４（ｄ）に示すエア吹出装置６１´は、図示されない圧縮エア供給源からの圧縮空気を電磁波透過部材４１の表面４１ａに向けて吹き出すエア吹出ノズル６２´を備えて構成されている。エア吹出装置６１´においては、エア吹出ノズル６２´から圧縮空気を電磁波透過部材４１の表面４１ａに向けて直接的に吹き出すことにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が発生するのを防止することができる。また、エア吹出装置６１´においては、電磁波透過部材４１の表面４１ａに水滴が付着したときに、エア吹出ノズル６２´から圧縮空気を電磁波透過部材４１の表面４１ａに向けて直接的に吹き出すことにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着した水滴を確実に吹き飛ばして除去することができる。
【0049】
図４（ａ）～（ｄ）に示す結露防止及び水滴除去に関わる機器のうちから一又は複数を適宜に選択して採用することにより、水滴の影響に起因する水分率の計測誤差が生じるのを未然に防ぐことができる。
【0050】
＜撥水加工＞
図２（ｂ）において、電磁波透過部材４１における表面４１ａの近傍部分の拡大図に示すように、電磁波透過部材４１の表面４１ａには、撥水加工が施されるのが好ましい。撥水加工としては、例えば、電磁波透過部材４１の表面４１ａに、フッ素樹脂やシリコーン等による被膜６５を形成することが挙げられる。このように、電磁波透過部材４１の表面４１ａに撥水加工を施すことで電磁波透過部材４１が撥水性を備えることにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が生じたとしても、水滴となって直ちに弾かれて、そのまま電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着するのを抑制することができる。また、電磁波透過部材４１の表面４１ａに水滴が付着していても、撥水加工の効果により、水滴の付着力は弱いため、ワイパー装置５５やエア吹出装置６１，６１´を用いて容易、且つ確実に水滴を除去することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差を抑制することができる。
図２（ｂ）において、電磁波透過部材４１における表面４１ａの近傍部分の拡大図に示すように、電磁波透過部材４１の表面４１ａには、撥水加工が施されるのが好ましい。撥水加工としては、例えば、電磁波透過部材４１の表面４１ａに、フッ素樹脂やシリコーン等による被膜６５を形成することが挙げられる。このように、電磁波透過部材４１の表面４１ａに撥水加工を施すことで電磁波透過部材４１が撥水性を備えることにより、電磁波透過部材４１の表面４１ａに結露が生じたとしても、水滴となって直ちに弾かれて、そのまま電磁波透過部材４１の表面４１ａに付着するのを抑制することができる。また、電磁波透過部材４１の表面４１ａに水滴が付着していても、撥水加工の効果により、水滴の付着力は弱いため、ワイパー装置５５やエア吹出装置６１，６１´を用いて容易、且つ確実に水滴を除去することができる。従って、水滴の影響に起因する計測誤差を抑制することができる。
【0051】
＜燃焼炉＞
図１に示すように、燃焼炉４は、一次燃焼室７１及び二次燃焼室７２を有する炉本体７０を備えている。炉本体７０の一側（図１において左側）には、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するための燃料投入機７５が配設されるとともに、炉本体７０内にバイオマス燃料よりも発熱量が高い補助燃料を供給するための補助燃料供給装置７６が配設されている。炉本体７０の下部側には、トラベリングストーカ８０が配設されるとともに、トラベリングストーカ８０に一次燃焼空気を供給するための一次燃焼空気供給装置９１が配設されている。燃焼炉４において、二次燃焼室７２には、二次燃焼空気供給装置９２によって二次燃焼空気が供給されるようになっている。また、燃焼炉４において、炉本体７０には、再循環排ガス供給装置９３によって再循環排ガスが供給されるようになっている。
図１に示すように、燃焼炉４は、一次燃焼室７１及び二次燃焼室７２を有する炉本体７０を備えている。炉本体７０の一側（図１において左側）には、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するための燃料投入機７５が配設されるとともに、炉本体７０内にバイオマス燃料よりも発熱量が高い補助燃料を供給するための補助燃料供給装置７６が配設されている。炉本体７０の下部側には、トラベリングストーカ８０が配設されるとともに、トラベリングストーカ８０に一次燃焼空気を供給するための一次燃焼空気供給装置９１が配設されている。燃焼炉４において、二次燃焼室７２には、二次燃焼空気供給装置９２によって二次燃焼空気が供給されるようになっている。また、燃焼炉４において、炉本体７０には、再循環排ガス供給装置９３によって再循環排ガスが供給されるようになっている。
【0052】
＜燃料投入機＞
燃料投入機７５は、投入機本体７７と放射ノズル７８とを備えている。投入機本体７７には、燃料搬送装置３の搬出口２２から搬出されるバイオマス燃料が導入されるとともに、二次燃焼空気供給装置９２からの二次燃焼空気の一部が導入される。燃料投入機７５においては、投入機本体７７内に導入されたバイオマス燃料を、二次燃焼空気を利用してその二次燃焼空気と共に放射ノズル７８から放射することにより、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入することができるようになっている。燃料投入機７５においては、投入機本体７７内に導入される二次燃焼空気供給装置９２からの二次燃焼空気の流量が可変に構成されている。このような構成により、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射速度を調節することができる。また、燃料投入機７５においては、放射ノズル７８の放射角度が可変に構成されている。このような構成により、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射角度を調節することができる。こうして、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射速度と放射角度とを調節することにより、トラベリングストーカ８０に対するバイオマス燃料の投入位置を調整することができる。
燃料投入機７５は、投入機本体７７と放射ノズル７８とを備えている。投入機本体７７には、燃料搬送装置３の搬出口２２から搬出されるバイオマス燃料が導入されるとともに、二次燃焼空気供給装置９２からの二次燃焼空気の一部が導入される。燃料投入機７５においては、投入機本体７７内に導入されたバイオマス燃料を、二次燃焼空気を利用してその二次燃焼空気と共に放射ノズル７８から放射することにより、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入することができるようになっている。燃料投入機７５においては、投入機本体７７内に導入される二次燃焼空気供給装置９２からの二次燃焼空気の流量が可変に構成されている。このような構成により、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射速度を調節することができる。また、燃料投入機７５においては、放射ノズル７８の放射角度が可変に構成されている。このような構成により、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射角度を調節することができる。こうして、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射速度と放射角度とを調節することにより、トラベリングストーカ８０に対するバイオマス燃料の投入位置を調整することができる。
【0053】
＜トラベリングストーカ＞
トラベリングストーカ８０は、炉本体７０内において図１中記号Ｍで示すバイオマス燃料を移動させる方向に所定間隔を存して配される駆動輪８１及び従動輪８２に、複数の火格子を互いに回動自在に環状に連結してなる環状火格子体８３を巻き掛け装着して構成されている。トラベリングストーカ８０には、トラベリングストーカ８０を駆動するストーカ駆動装置８５が付設されている。ストーカ駆動装置８５は、駆動モータや駆動モータの回転動力を駆動輪８１に伝達する動力伝達機構等を備えて構成されている。
トラベリングストーカ８０は、炉本体７０内において図１中記号Ｍで示すバイオマス燃料を移動させる方向に所定間隔を存して配される駆動輪８１及び従動輪８２に、複数の火格子を互いに回動自在に環状に連結してなる環状火格子体８３を巻き掛け装着して構成されている。トラベリングストーカ８０には、トラベリングストーカ８０を駆動するストーカ駆動装置８５が付設されている。ストーカ駆動装置８５は、駆動モータや駆動モータの回転動力を駆動輪８１に伝達する動力伝達機構等を備えて構成されている。
【0054】
トラベリングストーカ８０は、燃料投入機７５によって炉本体７０の他側（図１において右側）に向けて投入された図１中記号Ｍ´で示すバイオマス燃料を環状火格子体８３で受け止めることができるように炉本体７０内に配置されている。トラベリングストーカ８０においては、ストーカ駆動装置８５によって環状火格子体８３が周回運動するように駆動され、環状火格子体８３で受け止めた燃料投入機７５からのバイオマス燃料を、炉本体７０の一側（図１において左側）へと移動させながら環状火格子体８３上で燃焼させ、燃焼によって生じた主灰を炉本体７０の一側下部に設けられた主灰排出口８６へと搬送することができるようになっている。
【0055】
炉本体７０におけるトラベリングストーカ８０の下方側には、風箱８７が付設されている。そして、一次燃焼空気供給装置９１からの一次燃焼空気が、風箱８７を介してトラベリングストーカ８０に供給される。
【0056】
＜一次燃焼空気供給装置＞
一次燃焼空気供給装置９１は、一次燃焼空気を送り出す送風機１１１と、送風機１１１からの一次燃焼空気を風箱８７に導く管路１１２とを備え、送風機１１１からの一次燃焼空気を、管路１１２を介して風箱８７へと供給することができるように構成されている。管路１１２には、流量調節ダンパ装置１１３が介設されている。
一次燃焼空気供給装置９１は、一次燃焼空気を送り出す送風機１１１と、送風機１１１からの一次燃焼空気を風箱８７に導く管路１１２とを備え、送風機１１１からの一次燃焼空気を、管路１１２を介して風箱８７へと供給することができるように構成されている。管路１１２には、流量調節ダンパ装置１１３が介設されている。
【0057】
＜二次燃焼空気供給装置＞
二次燃焼空気供給装置９２は、二次燃焼空気を送り出す送風機１２１と、送風機１２１からの二次燃焼空気が流通される主管路１２２と、主管路１２２から分岐する第一分岐管路１２２ａ及び第二分岐管路１２２ｂとを備えている。第一分岐管路１２２ａは、炉本体７０の一側（図１において左側）から燃料投入機７５を介して炉本体７０内の二次燃焼室７２に通じている。第二分岐管路１２２ｂは、炉本体７０の他側（図１において右側）から炉本体７０内の二次燃焼室７２に通じている。二次燃焼空気供給装置９２においては、送風機１２１からの二次燃焼空気を、主管路１２２、第一分岐管路１２２ａ及び第二分岐管路１２２ｂを介して二次燃焼室７２内に供給することができるように構成されている。
二次燃焼空気供給装置９２は、二次燃焼空気を送り出す送風機１２１と、送風機１２１からの二次燃焼空気が流通される主管路１２２と、主管路１２２から分岐する第一分岐管路１２２ａ及び第二分岐管路１２２ｂとを備えている。第一分岐管路１２２ａは、炉本体７０の一側（図１において左側）から燃料投入機７５を介して炉本体７０内の二次燃焼室７２に通じている。第二分岐管路１２２ｂは、炉本体７０の他側（図１において右側）から炉本体７０内の二次燃焼室７２に通じている。二次燃焼空気供給装置９２においては、送風機１２１からの二次燃焼空気を、主管路１２２、第一分岐管路１２２ａ及び第二分岐管路１２２ｂを介して二次燃焼室７２内に供給することができるように構成されている。
【0058】
主管路１２２には、主流量調節ダンパ装置１２３が介設されている。また、第一分岐管路１２２ａ及び第二分岐管路１２２ｂには、それぞれ第一流量調節ダンパ装置１２４及び第二流量調節ダンパ装置１２５が介設されている。
【0059】
＜再循環排ガス供給装置＞
再循環排ガス供給装置９３は、煙突（図示省略）から大気中へ排出される低温の排ガスの一部を再循環排ガスとして送り出す送風機１３１と、この送風機１３１からの再循環排ガスを炉本体７０内へと導く管路１３２とを備え、送風機１３１からの再循環排ガスを、管路１３２を通して炉本体７０内に供給することができるように構成されている。管路１３２には、流量調節ダンパ装置１３３が介設されている。
再循環排ガス供給装置９３は、煙突（図示省略）から大気中へ排出される低温の排ガスの一部を再循環排ガスとして送り出す送風機１３１と、この送風機１３１からの再循環排ガスを炉本体７０内へと導く管路１３２とを備え、送風機１３１からの再循環排ガスを、管路１３２を通して炉本体７０内に供給することができるように構成されている。管路１３２には、流量調節ダンパ装置１３３が介設されている。
【0060】
図５は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備における燃焼制御システムの概略構成を示すブロック図である。バイオマス燃焼設備１は、図５に示すような燃焼制御システム１５０を備えている。この燃焼制御システム１５０は、ＣＰＵ１５１ａやメモリ１５１ｂ、Ｉ／Ｏポート１５１ｃ等を内蔵するマイクロコンピュータを主体に構成される制御装置１５１と、制御装置１５１に信号伝達可能に接続される各種機器１５２とを備えて構成されている。各種機器１５２としては、コンベア駆動装置１５、非接触式水分計４５，４８、燃料投入機７５、補助燃料供給装置７６、ストーカ駆動装置８５、一次燃焼空気供給に関わる流量調節ダンパ装置１１３、二次燃焼空気供給に関わる流量調節ダンパ装置１２３～１２５、再循環排ガス供給に関わる流量調節ダンパ装置１３３等が挙げられる。
【0061】
制御装置１５１において、メモリ１５１ｂには、各種機器１５２を制御するのに必要な所定プログラム等や、マイクロ波発信部４５ａ，１０５ａ（マイクロ波発信・受信部４８ａ，１０８ａ）から発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部４５ｂ，１０５ｂ（マイクロ波発信・受信部４８ａ，１０８ａ）で受信されたマイクロ波に関する、図６に示すような、振幅と位相との比（振幅位相比）と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ、その他、燃焼制御等に必要なデータ等が記憶されている。制御装置１５１においては、メモリ１５１ｂに格納されている所定プログラム等や各種データ等をＣＰＵ１５１ａが読み込んで所定の処理を実行することにより、図７の機能ブロック図に示すような各種機能部の機能が発揮される。
【0062】
図７は、本発明の一実施形態に係るバイオマス燃焼設備における燃焼制御システムの機能ブロック図である。図７の機能ブロック図に示される制御装置１５１の各種機能部としては、水分率算出部１６１、コンベア制御部１６２、燃料制御部１６３、ストーカ制御部１６４、ダンパ制御部１６５、及び記憶部１６６が挙げられる。
【0063】
透過式の非接触式水分計４５が用いられている場合、水分率算出部１６１は、予め記憶部１６６に記憶されている、マイクロ波発信部４５ａから発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部４５ｂで受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図６参照）を記憶部１６６から読み出し、読み出したデータと、マイクロ波受信部４５ｂで受信されたマイクロ波とに基づいて、バイオマス燃料の水分率を算出する。
【0064】
反射式の非接触式水分計４８が用いられている場合、水分率算出部１６１は、予め記憶部１６６に記憶されている、マイクロ波発信・受信部４８ａから発信されたマイクロ波に対するマイクロ波発信・受信部４８ａで受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図６参照）を記憶部１６６から読み出し、読み出したデータと、マイクロ波発信・受信部４８ａで受信されたマイクロ波とに基づいて、バイオマス燃料の水分率を算出する。
【0065】
コンベア制御部は、水分率算出部１６１によって算出された水分率等に基づいて、所定の制御信号をコンベア駆動装置１５に送信する。これにより、燃料投入機７５に対する燃料搬送装置３によるバイオマス燃料の搬送速度や、搬送タイミング等が制御される。
【0066】
燃料制御部１６３は、水分率算出部１６１によって算出された水分率に基づいて、所定の制御信号を燃料投入機７５に送信する。これにより、炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するときの放射速度や放射角度が調節されて、バイオマス燃料の投入位置等が制御される。また、燃料制御部１６３は、水分率算出部１６１によって算出された水分率に基づいて、所定の制御信号を補助燃料供給装置７６に送信する。これにより、必要に応じて、バイオマス燃料よりも発熱量が大きい補助燃料を炉本体７０内に供給することができる。
【0067】
ストーカ制御部１６４は、水分率算出部１６１によって算出された水分率に基づいて、所定の制御信号をストーカ駆動装置８５に送信する。これにより、トラベリングストーカ８０における環状火格子体８３によるバイオマス燃料の炉本体７０内での移動速度が制御される。
【0068】
ダンパ制御部１６５は、水分率算出部１６１によって算出された水分率に基づいて、所定の制御信号を各流量調節ダンパ装置１１３，１２３～１２５，１３３に送信する。これにより、一次燃焼空気や二次燃焼空気、再循環排ガスの供給量が制御される。
【0069】
記憶部１６６は、ＣＰＵ１５１ａが所定の演算処理を行う場合に使用するデータ、例えば、マイクロ波発信部４５ａ，１０５ａ（マイクロ波発信・受信部４８ａ，１０８ａ）から発信されたマイクロ波に対するマイクロ波受信部４５ｂ，１０５ｂ（マイクロ波発信・受信部４８ａ，１０８ａ）で受信されたマイクロ波に関する、振幅位相比と、公定法水分率（乾燥重量法）との正の相関関係のデータ（図６参照）、その他、燃焼制御等に必要なデータ等を保持するストレージとして機能する。
【0070】
以上に述べたように構成されるバイオマス燃焼設備１においては、以下のようにして燃焼炉４での燃焼を制御する。すなわち、燃料搬送装置３において、ケーシング本体２０内でベルトコンベア１３により搬送されるバイオマス燃料の水分率を非接触式水分計４５により計測する（水分率計測工程）。コンベア制御部１６２、燃料制御部１６３、ストーカ制御部１６４及びダンパ制御部１６５は、バイオマス燃料の水分率の計測結果に基づいて、以下に例示するように、燃焼炉４での燃焼を制御する（燃焼状態制御工程）。
【0071】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の増加傾向を予測できれば、炉本体７０内に発熱量の大きいバイオマス燃料が供給される前に、コンベア制御部１６２は、燃料投入機７５に対するバイオマス燃料の搬出量を減じるような所定の制御信号をコンベア駆動装置１５に送信し、ベルトコンベア１３の搬送速度等を調節して、ベルトコンベア１３によるバイオマス燃焼の搬出量を減少させる。これにより、過剰燃焼を抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0072】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の減少傾向を予測できれば、燃料投入機７５による炉本体７０内へのバイオマス燃料の放射速度等を調節するための所定の制御信号を燃料投入機７５に送信する。こうして、燃料投入機７５から炉本体７０内に投入されたバイオマス燃料が、環状火格子体８３における炉本体７０の燃焼に適した位置に集中的に落下される。これにより、水分率が高い場合の発熱量の小さいバイオマス燃料が環状火格子体８３上において、燃焼が不活発になることを抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0073】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の増加傾向を予測できれば、ストーカ制御部１６４は、環状火格子体８３によるバイオマス燃料の送り速度を調整するための所定の制御信号をストーカ駆動装置に送信する。これにより、環状火格子体８３によるバイオマス燃料の送り速度を変化させる。これにより、過剰燃焼を抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0074】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の増加傾向を予測できれば、ダンパ制御部１６５は、炉本体７０内の温度が変化するように再循環排ガスの供給量を調整するための所定の制御信号を流量調節ダンパ装置１３３に送信し、流量調節ダンパ装置１３３のダンパ開度を変化させる。これにより、過剰燃焼を抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0075】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の減少傾向を予測できれば、炉本体７０内に発熱量の小さいバイオマス燃料が供給される前に、ダンパ制御部１６５は、燃焼室７１、７２内の温度が変化するように燃焼空気供給量を調整するための所定の制御信号を各流量調節ダンパ装置１１３，１２３～１２５に送信し、各流量調節ダンパ装置１１３，１２３～１２５のダンパ開度を変化させる。これにより、燃焼が不活発になることを抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0076】
例えば、バイオマス燃料の水分率の計測結果から、バイオマス燃料の発熱量の減少傾向を予測できれば、ストーカ制御部１６４は、環状火格子体８３によるバイオマス燃料の送り速度を調整するための所定の制御信号をストーカ駆動装置８５に送信する。これにより、環状火格子体８３によるバイオマス燃料の送り速度を変化させる。これにより、燃焼が不活発になることを抑制することができ、燃焼運転を安定化させることができる。
【0077】
なお、上記に例示した燃焼制御を適宜に組み合わせて実施してもよい。
【0078】
以上に述べた燃焼制御により、炉本体７０内の温度や排ガス量が安定し、燃焼運転を安定化させることができる。燃焼運転の安定化により、ボイラ５での蒸気発生量が安定するため、熱回収量も安定する。さらに、燃焼運転の安定化により、各種機器への負荷が一定となり、機器の損耗や作動量を低減できる。作動量低減により、動力コストを削減することができる。なお、燃焼制御の自動化とＡＩ（人工知能）の学習機能の活用により、より最適な燃焼運転を実現することができ、運転コストを大幅に削減することが可能となる。
【0079】
また、バイオマス燃焼設備１においては、非接触式水分計４５，４８を用いて、バイオマス燃料を透過した電磁波に関する振幅位相比と、公定法水分率との相関関係データに基づいて、バイオマス燃料の水分率を計測するようにしている。このような振幅位相比に基づく水分率の計測によれば、燃料搬送装置３によって搬送される測定対象物（バイオマス燃料）の厚みによらず、正確な計測値を得ることができる。
【0080】
以上、本発明のバイオマス燃焼設備について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。具体的な別実施形態は以下のとおりである。
【0081】
図８は、本発明のバイオマス燃焼設備の別実施形態を例示する模式図である。
【0082】
〔別実施形態（１）〕
図８（ａ）に示す別実施形態（１）においては、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３を介して、各々のバイオマス燃料を別々に燃料投入機７５に搬送し、各々の燃料投入機７５から炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するように構成されている。この場合、各々の燃料搬送装置３に配設された非接触式水分計４５（４８）による計測結果に基づいて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
図８（ａ）に示す別実施形態（１）においては、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３を介して、各々のバイオマス燃料を別々に燃料投入機７５に搬送し、各々の燃料投入機７５から炉本体７０内にバイオマス燃料を投入するように構成されている。この場合、各々の燃料搬送装置３に配設された非接触式水分計４５（４８）による計測結果に基づいて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
【0083】
〔別実施形態（２）〕
図８（ｂ）に示す別実施形態（２）においては、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３で搬送し、各々の燃料搬送装置３と燃料投入機７５との間に配設される混合機１７０で混合した混合バイオマス燃料を燃料投入機７５へと搬送するように構成されている。また、別実施形態（２）においては、非接触式水分計４５（４８）が、混合機１７０で混合された後の混合バイオマス燃料の水分率を計測するように配設されている。この場合、非接触式水分計４５（４８）による計測結果に基づいて、混合機１７０でのバイオマス燃料の混合割合を調節するとともに、混合バイオマス燃料の水分率に応じて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
図８（ｂ）に示す別実施形態（２）においては、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３で搬送し、各々の燃料搬送装置３と燃料投入機７５との間に配設される混合機１７０で混合した混合バイオマス燃料を燃料投入機７５へと搬送するように構成されている。また、別実施形態（２）においては、非接触式水分計４５（４８）が、混合機１７０で混合された後の混合バイオマス燃料の水分率を計測するように配設されている。この場合、非接触式水分計４５（４８）による計測結果に基づいて、混合機１７０でのバイオマス燃料の混合割合を調節するとともに、混合バイオマス燃料の水分率に応じて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
【0084】
〔別実施形態（３）〕
図８（ｃ）に示す別実施形態（３）においては、別実施形態（２）と同様に、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３で搬送し、各々の燃料搬送装置３と燃料投入機７５との間に配設される混合機１７０で混合した混合バイオマス燃料を燃料投入機７５へと搬送するように構成されている。別実施形態（３）では、各々の燃料搬送装置３に非接触式水分計４５（４８）が配設されるとともに、混合機１７０で混合された後の混合バイオマス燃料の水分率を計測するように非接触式水分計４５（４８）が配設されている。この場合、各々の燃料搬送装置３に配設された非接触式水分計４５（４８）を用いて混合前の各々のバイオマス燃料の水分率を計測し、その計測結果に基づいて、混合バイオマス燃料の水分率を所望の値とする上で最適な各々のバイオマス燃料の混合割合を算出し、算出した混合割合に応じて各々のバイオマス燃料を混合機１７０に導入し、導入された各々のバイオマス燃料を混合機１７０で混合する。このようにすることにより、混合バイオマス燃料の水分率を所望の水分率に近づけることができる。そして、混合バイオマス燃料の実際の水分率を、混合バイオマス燃料の水分率計測用に配設された非接触式水分計４５（４８）を用いて計測し、その計測結果に基づいて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
図８（ｃ）に示す別実施形態（３）においては、別実施形態（２）と同様に、二種以上のバイオマス燃料を用い、各々のバイオマス燃料に対応して設置される各々の燃料搬送装置３で搬送し、各々の燃料搬送装置３と燃料投入機７５との間に配設される混合機１７０で混合した混合バイオマス燃料を燃料投入機７５へと搬送するように構成されている。別実施形態（３）では、各々の燃料搬送装置３に非接触式水分計４５（４８）が配設されるとともに、混合機１７０で混合された後の混合バイオマス燃料の水分率を計測するように非接触式水分計４５（４８）が配設されている。この場合、各々の燃料搬送装置３に配設された非接触式水分計４５（４８）を用いて混合前の各々のバイオマス燃料の水分率を計測し、その計測結果に基づいて、混合バイオマス燃料の水分率を所望の値とする上で最適な各々のバイオマス燃料の混合割合を算出し、算出した混合割合に応じて各々のバイオマス燃料を混合機１７０に導入し、導入された各々のバイオマス燃料を混合機１７０で混合する。このようにすることにより、混合バイオマス燃料の水分率を所望の水分率に近づけることができる。そして、混合バイオマス燃料の実際の水分率を、混合バイオマス燃料の水分率計測用に配設された非接触式水分計４５（４８）を用いて計測し、その計測結果に基づいて、上記に例示したように、燃焼炉４での燃焼が制御される。
【0085】
〔別実施形態（４）〕
上記実施形態では、燃料搬送装置３として、ベルトコンベア式を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、フライトコンベア式を採用してもよい。フライトコンベア式燃料搬送装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると、以下の通りである。フライトコンベア式燃料搬送装置は、上記のケーシング１１と同構造のケーシング内にフライトコンベアが配設されて構成されている。フライトコンベアは、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪及び従動輪と、これら駆動輪及び従動輪に巻き掛け装着される無端チェーンと、ケーシングの底板に対し近接して移動可能となるように無端チェーンに所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパと、駆動輪を駆動する駆動モータとを備えている。このフライトコンベアにおいては、ケーシングの投入口を通してケーシングの底板上にバイオマス燃料が落下されるようになっており、駆動モータの作動にて周回運動するように駆動される無端チェーンに取り付けられたスクレーパによってケーシングの底板上のバイオマス燃料を掻き取ってケーシングの搬出口へと搬送することができるように構成されている。
上記実施形態では、燃料搬送装置３として、ベルトコンベア式を採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、フライトコンベア式を採用してもよい。フライトコンベア式燃料搬送装置については、図示による詳細説明は省略するが、簡単に説明すると、以下の通りである。フライトコンベア式燃料搬送装置は、上記のケーシング１１と同構造のケーシング内にフライトコンベアが配設されて構成されている。フライトコンベアは、搬送方向に所定間隔を存して配設される駆動輪及び従動輪と、これら駆動輪及び従動輪に巻き掛け装着される無端チェーンと、ケーシングの底板に対し近接して移動可能となるように無端チェーンに所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパと、駆動輪を駆動する駆動モータとを備えている。このフライトコンベアにおいては、ケーシングの投入口を通してケーシングの底板上にバイオマス燃料が落下されるようになっており、駆動モータの作動にて周回運動するように駆動される無端チェーンに取り付けられたスクレーパによってケーシングの底板上のバイオマス燃料を掻き取ってケーシングの搬出口へと搬送することができるように構成されている。
【0086】
〔別実施形態（５）〕
燃焼炉４について、階段ストーカ式燃焼炉、流動床燃焼炉、循環流動層燃焼炉を使用してもよい。
燃焼炉４について、階段ストーカ式燃焼炉、流動床燃焼炉、循環流動層燃焼炉を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0087】
本発明のバイオマス燃焼設備、及びバイオマス燃焼方法は、例えば、木質系バイオマス燃料、植物系バイオマス燃料、家畜系バイオマス燃料等のバイオマス燃料の燃焼運転を安定化させる用途において利用可能である。
【符号の説明】
【0088】
１ バイオマス燃焼設備
３ 燃料搬送装置
４ 燃焼炉
１１ ケーシング
４０ 開口部
４１ 電磁波透過部材
４５ 非接触式水分計（透過式）
４８ 非接触式水分計（反射式）
５１ ヒーター（結露防止手段、水滴除去手段）
５５ ワイパー装置（水滴除去手段）
６１，６１’ エア吹出装置（結露防止手段、水滴除去手段）
６５ 被膜
７１，７２ 燃焼室
７５ 燃料投入機
８３ 環状火格子体
１１３ 流量調節ダンパ装置（一次燃焼空気用ダンパ）
１２３～１２５ 流量調節ダンパ装置（二次燃焼空気用ダンパ）
１３３ 流量調節ダンパ装置（再循環排ガス用ダンパ）
３ 燃料搬送装置
４ 燃焼炉
１１ ケーシング
４０ 開口部
４１ 電磁波透過部材
４５ 非接触式水分計（透過式）
４８ 非接触式水分計（反射式）
５１ ヒーター（結露防止手段、水滴除去手段）
５５ ワイパー装置（水滴除去手段）
６１，６１’ エア吹出装置（結露防止手段、水滴除去手段）
６５ 被膜
７１，７２ 燃焼室
７５ 燃料投入機
８３ 環状火格子体
１１３ 流量調節ダンパ装置（一次燃焼空気用ダンパ）
１２３～１２５ 流量調節ダンパ装置（二次燃焼空気用ダンパ）
１３３ 流量調節ダンパ装置（再循環排ガス用ダンパ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】