CN101808753A - 分级装置及具备其的立式粉碎装置和烧煤锅炉装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能获得粗粒的混入比例少的产品微粉的分级装置。在设固定翅片(13)的倾斜角度为θ，设置间距为P，粒子流通方向的宽度为L时，组合固定翅片(13)的设置间距P与宽度L，使得在50°≤θ≤70°的范围，P/L的值在0.042×(θ-50)+0.64～0.019×(θ-50)+0.22的范围内。

Description

分级装置及具备其的立式粉碎装置和烧煤锅炉装置

技术领域

本发明涉及将气固两相流中的粒子分离为粗粒和微粒的分级装置，尤其涉及适于组装在烧煤锅炉装置等的立式粉碎装置上的分级装置。

背景技术

在以煤粉作为燃料燃烧的火力发电用的烧煤锅炉装置中，在燃料供给装置上使用立式辊式粉碎机。图27表示其一现有例。

该立式辊式粉碎机具备：通过粉碎台2与粉碎辊3的咬入而粉碎作为煤粉的原料的煤的粉碎部5；以及设置于该粉碎部5的上部，并将煤粉分级为任意的粒度的分级部6。

对该立式辊式粉碎机的动作说明如下，由供煤管(原料供给管)1供给的煤即被粉碎物50如箭头所示，在落下至旋转中的粉碎台2的中心部之后，通过伴随粉碎台2的旋转的离心力，在粉碎台2上描绘出涡旋状的轨迹向外周部移动，并咬入粉碎台2与粉碎辊3之间被粉碎。

被粉碎的被粉碎物通过从设置于粉碎台2的周围的颈部4导入的热风51，在进行干燥的同时被吹向上方。被吹上去的粉体中粒度大的粉体，在被向分级部6输送的途中由于重力而落下55，返回粉碎部5(一次分级)。

到达分级部6的粒子群，通过分级部6被分级为规定粒度以下的微粒54和规定粒度以上的粗粒53(二次分级)，粗粒53落下至位于立式粉碎机下部的粉碎部5再次被粉碎。另外，离开分级部6的微粒54，经过供煤管(产品微粉排出管)30送向锅炉主体(未图示)。

如图28及图29所示，构成上述分级部5的现有的分级装置，一般使用组合了配置在分级装置入口的固定式分级器10、和配置在其内部的旋转式分级机20的两极式分级装置。

固定式分级器10从分级部上面板40向下悬吊，在圆周方向上具有多张相对于分级装置的中心轴方向以任意的角度设置的固定翅片12，在该固定翅片12的下侧具有向下呈凸圆锥形状的整流锥11。旋转式分级机20沿圆周方向具有多张旋转翅片21，该旋转翅片21其板的长度方向朝向垂直方向且相对于分级装置的中心轴方向以任意的角度设置。

用图28和图29说明上述两极式分级装置的动作。由下方吹上来并导入分级装置的气固两相流52在通过固定翅片12时，在被整流化的同时预先给予较弱的旋转。

并且，在到达以装置中心轴为轴心以规定的转速旋转的旋转翅片21时给予较强的旋转，对气固两相流52中的粒子通过离心力施加向旋转翅片21的外侧弹飞的力。此时，质量大的粗粒53被施加的离心力大，所以从通过旋转翅片21的气流分离。并且，由于重力而在旋转翅片21与固定翅片12之间的空间下沉，最终沿整流锥11的内壁向位于下部的粉碎部5落下。

另一方面，由于微粒54被施加的离心力较小，所以伴随气流通过旋转翅片21，如图27所示，作为微粉54向立式粉碎装置的外部排出。再者，产品微粉的粒径分布可通过调整旋转式分级机20的转速来控制。另外，图中的22为旋转翅片21的旋转方向，41为分级部外周壳体。

图32是具备该立式辊式粉碎机的烧煤锅炉装置整体的概略结构图。通过压力鼓风机57送入的燃烧用空气A分支为一次空气A1和二次空气A2，一次空气A1分支为作为冷空气利用一次空气用压力鼓风机58直接送入上述立式辊式粉碎机59的空气、和利用排气式空气预热器64加热并送入立式辊式粉碎机59的空气。并且，冷空气和温空气进行混合调整，以使混合空气成为适当温度，并作为上述热风51供给立式辊式粉碎机59。

被粉碎物50即原煤在投入煤料斗65之后，通过供煤机66每次定量供给立式辊式粉碎机59进行粉碎。在利用一次空气A1干燥的同时被粉碎而生成的煤粉，利用一次空气A1搬运并通过风箱68内的煤粉燃烧器送入锅炉主体67进行点火、燃烧。上述二次空气A2利用蒸汽式空气预热器69和排气式空气预热器64进行加热并送入风箱68，在锅炉主体67内供煤粉燃烧。

成为如下系统，因煤粉的燃烧而生成的排气被吸尘器70除去尘埃，利用脱硝装置71还原氮氧化物(NO_X)，并经过排气式空气预热器64被诱导式鼓风机72吸引，利用脱硫装置73除去硫磺成分，并从烟囱74排出到大气中。

有关上述分级装置，例如可举出如下所述的专利文献。

专利文献1：特开2002-233825号公报

送给烧煤锅炉装置的煤粉，为了降低NO_X等大气污染物质或灰中未燃烧成分，需要做得比规定的粒径分布细小。特别是灰中未燃烧成分对锅炉效率产生很大影响，另外通过降低这些，能以煤灰作为烟灰循环利用。在现有的两极式分级装置中，在产品微粉的能通过200目筛(75μm以下)的微粒的质量比例为80～90％的通常运用时，能够将不能通过100目筛的混入比例抑制在2重量％以下。

在近年的烧煤锅炉装置中，使用各种性状的煤，其中有粉碎性差、为了使粒径分布细小而需要很大动力的煤，和当提高产品微粉的能通过200目筛的比例时在粉碎部引起自激振动的煤。在这种性状的煤中，不能将能通过200目筛的微粒提高至80～90％，不能通过100目筛的量增加至百分之几以上。其结果，面临不能降低NO_X等的大气污染物质和灰中未燃烧成分的问题。

虽然也是立式辊式粉碎机的特性，但在固定式分级器入口产生流速偏差，在设置于固定式分级器的尾流侧的旋转式分级机入口，流速偏差也不会消除，因此，存在旋转式分级机的分级性能变差的问题。分级装置的性能通过由进行大部分分离操作的内部分级装置(旋转式分级机)给予一样的流速分布而可以进行锐利的分级。

除了上述以外，具有若粉体浓度高则粒子的分散不充分，且分级的精度也变差的特性。这推定为由于煤浓度变高的粒子彼此的干涉作用或部分凝聚所引起的。通常，在将煤用立式辊式粉碎机粉碎时，从粉碎机排出的粉体浓度为0.3kg/m³～0.6kg/m³的范围，但通过从固定式分级器10的粗粉回收等循环量增加，因此，实际上旋转式分级机20的入口粉体浓度变为约2kg/m³以上。

因而，在旋转式分级机20的入口需要尽可能使流速和粉体浓度一定，不产生局部的高浓度区域。作为其对策，将用于固定式分级器10的翅片做成水平百叶板式(叶片板型)，从而使在旋转式分级机20的入口的流速分布变得相同的方法比较有效。而且，保持现有的固定翅片的形状，并利用其一部分作为水平百叶板的支撑部件的方法有效。

若分级装置的性能变差，则从粉碎机出口作为产品要排出的微粉也未排出，而供给粉碎机粉碎部并再次经过粉碎工序。因此，在压辊内咬入微粉，其成为原因而产生辊的自激振动，粉碎机粉碎部的拥有煤量增加，结果导致粉碎量降低和粉碎动力增加。

发明内容

本发明是鉴于这种现有技术的实际情况而完成的，其第一目的在于提供一种能够取得粗粒的混入比例少的产品微粉的分级装置。

本发明的第二目的在于提供一种能够实现降低装置内部的粉碎粒子层的差压、降低粉碎动力和防止自激振动的立式粉碎装置。

本发明的第三目的在于提供一种在使用粉碎性较差的煤或容易引起立式粉碎装置的自激振动的煤时，也能保持灰中未燃烧成分较低、且能提高锅炉效率的烧煤锅炉装置。

为了实现上述第一目的，本发明的第一方案为一种分级装置，具备配置于装置的入口侧的大致圆筒状的固定式分级器、和配置在该固定式分级器的内部的旋转式分级机，上述旋转式分级机沿圆周方向具有多枚板的长度方向朝向铅垂方向且相对于装置的中心轴方向以任意的角度设置的旋转翅片，其特征在于，就上述固定式分级器而言，多张固定翅片相对于装置的中心轴以环状配置，该多张固定翅片组在多级范围安装，上述各固定翅片朝向装置的中心轴方向向下倾斜。

本发明的第二方案是在第一方案的基础上，其特征在于，在上述固定翅片与旋转翅片之间从装置上面部悬吊呈圆筒状的偏转环。

本发明的第三方案是在第二方案的基础上，其特征在于，在设上述偏转环的距离装置上面部的长度为H、上述旋转翅片的长度为H_RF时，H/H_RF的值限制在1/3以下。

本发明的第四方案是在上述第一至第三方案的基础上，其特征在于，上述固定翅片的倾斜角度相对于水平限制在50°～70°的范围。

本发明的第五方案是在上述第一至第四方案的基础上，其特征在于，在设上述固定翅片的倾斜角度为θ，固定翅片的相对级方向的设置间距为P，固定翅片的粒子流通方向的宽度为L时，组合固定翅片的设置间距P与粒子流通方向的宽度L，使得在50°≤θ≤70°的范围，P/L的值在于

0.042×(θ-50)+0.64～0.019×(θ-50)+0.22

的范围内。

本发明的第六方案是在上述第一至第五方案的基础上，其特征在于，支撑上述固定翅片的支撑部件由多个板状部件构成，设定上述支撑部件的设置角度，使得通过上述支撑部件之后的分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向朝向设置于上述固定翅片的内侧的上述旋转分级机的旋转方向。

本发明的第七方案是在上述第六方案的基础上，其特征在于，使上述支撑部件的宽度与上述固定翅片的宽度相比更向内侧延伸。

本发明的第八方案是在上述第一至第五方案的基础上，其特征在于，接近上述固定翅片的外周或内周，设置沿铅垂方向以多个平板形成的整流板，设定上述整流板的设置角度，使得通过上述整流板之后的上述分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向朝向设置于上述固定翅片的内侧的上述旋转分级机的旋转方向。

为了实现上述第二目的，本发明的第九方案是一种立式粉碎装置，具备具有粉碎台和粉碎辊等粉碎子的粉碎部、及配置在该粉碎部的上部的分级部，将用上述粉碎部粉碎的粉碎物从设置于粉碎台的外周的颈部与上升气流一起进行输送，将被输送的粉碎物用上述分级部进行分级，并将已分级的微粒输出至装置外，将已分级的粗粒用上述粉碎部再次进行粉碎，其特征在于，上述分级部由上述第一至第八方案的任何一项所述的分级装置构成。

为了实现上述第三目的，本发明的第十方案是一种烧煤锅炉装置，具备粉碎煤的立式粉碎装置、和燃烧由该立式粉碎装置粉碎而得到的煤粉的锅炉主体，其特征在于，上述立式粉碎装置为上述第九方案所述的立式粉碎装置。

本发明的效果如下。

本发明具有如上所述的结构，根据上述第一至第八方案，能够提供一种可获得粗粒的混合比例少的产品微粉的分级装置。

根据上述第九方案，能够提供一种可实现装置内部的粉碎粒子层的差压降低、粉碎动力降低和防止自激振动的立式粉碎装置。

根据上述第十方案，能提供一种在使用粉碎性差的煤或容易引起立式粉碎装置的自激振动的煤时，也能保持灰中未燃烧成分较低、且能提高锅炉效率的烧煤锅炉装置。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1至图3是用于说明本发明第一实施方式的分级装置的图，图1是表示分级装置的主要部分的纵概略剖视图，图2是图1的A-A线上的横概略剖视图，图3是表示固定翅片的变形例的图1的A-A线上的横概略剖视图。另外，具备该分级装置的立式辊式粉碎机的概略结构与图27所示的装置相同，因此省略其说明。

如图1所示，分级装置为组合了配置于分级装置的入口侧的大致圆筒状的固定式分级器10、和配置在其内部的旋转式分级机20的两极式分级装置。

固定式分级器10包括：长板状的支撑部件14；如图2所示两端部支撑在上述支撑部件14上的固定翅片13；以及配置在支撑部件14的下侧且向下凸出的圆锥形状的整流锥11。

如图1所示，固定翅片13相对于分级装置的中心轴方向向下以一定的角度θ、隔开规定的间隔以多级安装，如图2所示，各固定翅片13(百叶板)彼此通过支撑部件14以环状连接。

如图2所示，固定翅片13由内侧和外侧的周缘呈圆弧状的平板构成，并用支撑部件14固定两端。固定翅片13的固定方法如下，插入到支撑部件14，并通过焊接或螺钉紧固等固定。固定翅片13的平面形状不限定于圆弧状，也使用如图3所示的平面形状为长方形的固定翅片13。此时固定翅片13也相对于分级装置的中心轴以环状排列，各翅片13朝向分级装置的中心向下方倾斜。

在该固定翅片13与旋转翅片21之间，呈圆筒状的偏转环33从分级部上面板40悬吊。

接着，使用图1说明分级装置的作用。从粉碎部5(参照图27)上升的气固两相流52中的粒子进入固定翅片13与分级部外周壳体41之间，在通过固定翅片13与固定翅片13之间时，在与固定翅片(百叶板)13的面碰撞后变为向下流动。此时，质量大的粗粒通过向下的惯性力和重力，从通过旋转翅片21的气流分离，并向位于下部的整流锥11侧落下。另外，微粒由于向下施加的惯性力和重力较小，所以伴随气流流向旋转翅片21。

接着，对于固定翅片(百叶板)13的倾斜角度、宽度、间距以及偏转环33的长度表示利用流动解析和冷模试验进行了最佳化的研究结果。图4是在分级装置的各部位标注标记的参考图。图中的各标记如下。

L：固定翅片(百叶板)13的粒子流通方向的宽度(百叶板宽度)

θ：百叶板13的相对水平方向的倾斜角度(百叶板角度)

P：百叶板13的相对级方向的设置间距(百叶板间距)

H：偏转环33的向下的长度(偏转环长度)

H_RF：旋转翅片21的向下的长度(旋转翅片长度)

Rr：百叶板13的内径(百叶板内径)

RH：从分级装置的中心到偏转环33的距离(偏转环位置)

图5是表示A、B、C这3种类型的分级装置的结构和各分级装置的流动解析结果的图。图中的A类型是用图28说明了的现有构造的分级装置，设置有纵长的平板状的固定翅片12和旋转翅片21。B类型是在其纵长的平板状的固定翅片12与旋转翅片21之间设置有偏转环33的分级装置，是上述专利文献1所记载的结构。C类型是图1所示的本发明的实施方式的分级装置。

图5D表示这些3种类型的分级装置中的旋转翅片21的入口流速分布。横轴表示粒子向旋转翅片的流入速度，纵轴表示旋转翅片的长度位置。再者，在纵轴上例如所谓旋转翅片长度位置-0.06m是表示从带有旋转翅片21的根部向下0.06m的位置。

由图5D的结果可知，A类型的结构在带有旋转翅片21的根部附近向旋转翅片的流入速度存在峰值，流速分布的偏差较大。B类型的结构其峰值位置下降到旋转翅片的大致中央位置，但流速分布依然不平衡。与此相比可知，C类型的结构几乎不存在向旋转翅片的流入速度的峰值，在旋转翅片入口的流速大体均匀。再者，用于该测试的C类型的分级装置将百叶板角度θ设为60°。

图30是表示上述A类型的分级装置中的旋转翅片入口的流速分布的图。如该图所示，流速分布在旋转翅片的高度方向不均匀，有在分级装置上部流速较高、且在下部较低的倾向。这是因为固定式分级器的间隙在纵向开口的缘故。

就粒子的分割比例而言，旋转式分级机比固定式分级器大，旋转式分级机入口的流速分布很重要。根据旋转式分级机的分离直径由基于向旋转式分级机的空气流入速度的流体阻力和在旋转式分级机产生的离心力之比一义地决定。因而，在旋转式分级机入口的空气流的不均匀成为降低粒子的分离性能的原因。相反，旋转式分级机入口的流速分布相同关系到提高分级性能。

旋转式分级的理论分级粒子直径Dth如(1)式所示，由旋转翅片的周向速度Vr(离心力)与向旋转翅片的空气流入速度Va之比决定，因此，旋转式分级机入口的流速分布的变化直接关系到Dth的变化。

Dth＝C/Vr(18μrVa/(ρs-ρ))^0.5......(1)

在此，r：旋转翅片的外径，μ：空气粘度，ρs：粒子密度，ρ：空气密度，C：修正系数。

图31是表示从粉碎部搬运的向固定式分级器和内部的旋转式分级机的粒子举动的图。从粉碎部被气体或空气吹上来的煤粒与粉碎机上部(固定式分级器上部)碰撞，并经由固定式分级器向旋转式分级机导入。当然，在固定式分级器上部形成煤浓度高的层，这即使在旋转式分级机的入口也不会平滑化而发生浓度偏差。这样，在现有的固定式分级器中无法容易消除在粉碎机上部产生的粉体浓度偏差。

接着，说明对本发明的分级装置中的百叶板构造的最佳化进行了研究的结果。图6是表示百叶板角度θ、与表示旋转翅片入口流速分布的均匀性的旋转翅片入口流速的最大流速Vmax和其平均速度Vave之比(Vmax/Vave)的关系的图。在该图中，表示Vmax/Vave越接近1，粒子的旋转翅片入口速度分布越均匀。

由该图可知，在百叶板角度为40°和80°时Vmax/Vave超过了3。由实验已确认，在百叶板角度较小时对产生于固定式分级器的入口的流速偏差进行整流的效果较小，另一方面，百叶板角度较大时在旋转式分级机下方集中空气流，流速偏差变大。与此相对，在将百叶板角度设定在50°～70°的范围时能使Vmax/Vave为2.5以下，实现旋转翅片入口的流速分布的均匀化，特别是如果百叶板角度为60°，则Vmax/Vave变得最小。

图7是表示百叶板角度与固定式分级器的压力损失比的关系的图。图中的压力损失比以百叶板角度40°的固定式分级器的压力损失ΔP为基准，用与各百叶板角中的压力损失ΔP1之比(ΔP1/ΔP)表示。

由该图可知，存在百叶板角度越大，压力损失越增加的倾向，但可知即使在百叶板角度为70°时压力损失比也为1.1较小。另外，即使百叶板角度一定，若减小百叶板间距P，则百叶板的压力损失也存在变高的倾向，百叶板角度越大，该倾向越强。

图8是对于百叶板角度60°的百叶板宽度L和百叶板间距P的最适化，用流动解析来求出与旋转式分级机入口的流速分布(Vmax/Vave)的关系的图。在该图中，横轴为百叶板间距P与百叶板宽度L之比(P/L)，横轴为(Vmax/Vave)。

由该图可知，P/L越小，Vmax/Vave越小，旋转式分级机入口的流速分布变得均匀。存在P/L为1.2，Vmax/Vave急剧增加的倾向。这是由于若P/L增加，则百叶板之间的间隙变大，因此空气流的整流效果减少。

另一方面，存在若P/L变小，则Vmax/Vave再次增加的倾向。虽然具有若P/L增加，则分级器的压力损失变小的特性(未图示)，但从分级性能方面考虑，P/L的上限值为1.1，优选0.8以下。另一方面，P/L的下限为0.4，优选0.5以上。因而，P/L的限制范围为0.4～1.1，优选0.5～0.8。

图9是求出百叶板角度70°的P/L与Vmax/Vave的关系的图。由此可知，在百叶板角度高为70°时，P/L为1.1，Vmax/Vave变得最小。这与百叶板角度60°的情况相比，通过增大百叶板间距或减小百叶板宽度(即增大P/L)，实现分级装置出口速度的均等化。百叶板角度为70°时，将P/L限制为0.6～1.5，优选1.0～1.1的范围。

图10是求出百叶板角度50°的P/L与Vmax/Vave的关系的图。在百叶板角度50°时，与百叶板角度60°时比较，在P/L较广的范围Vmax/Vave具有较大的值，推定为难以实现旋转翅片出口的流速的均等化。但是，Vmax/Vave变小的倾向与百叶板角度60°类似，通过减小P/L能够减小Vmax/Vave。若百叶板角度变小，则存在即使是一定的P/L，压力损失也变小的倾向，Vmax/Vave的最佳值也移至较小的值。在百叶板角度为50°时，将P/L限制为0.22～0.65的范围为好。

根据以上的解析结果，在百叶板角度50°时将P/L限制为0.22～0.65的范围，在百叶板角度60°时将P/L限制为0.4～1.1的范围，在百叶板角度70°时将P/L限制为0.6～1.5的范围，由此能维持Vmax/Vave较小。

图11是表示根据这些结果总结百叶板角度在50°～70°的范围的P/L的最佳范围的图。

图中的上限线能以P/L＝0.042×(θ-50)+0.64表示，下限线能以P/L＝0.019×(θ-50)+0.22表示。而且，式中的0.042和0.019为系数，具有I/deg的单位。

因而，通过组合百叶板宽度L和百叶板翅片间距P，使得在50°≤θ≤70°的范围P/L在于

上限线P/L＝0.042×(θ-50)+0.64，和

下限线P/L＝0.019×(θ-50)+0.22

的范围内，由此能使旋转式分级机入口的流速分布相同。

接着，说明对于偏转环长度的最佳化进行研究的结果。图12是表示使百叶板角度θ为60°的一定值时的偏转环长度H相对于旋转翅片长度H_RF的比率(H/H_RF)与Vmax/Vave的关系的图。

由该图可知，偏转环长度比(H/H_RF)在0至0.3的范围，Vmax/Vave稍微变小，但从超过0.35的范围开始Vmax/Vave变高。认为这是由于若增加偏转环长度，则向旋转式分级机的空气流路变窄，同时，下降流增加，所以旋转式分级机的入口流速分布变得不均匀的缘故。

图13是表示相对于偏转环长度比(H/H_RF)的分级装置的压力损失的实验结果的图。在这里，ΔP2表示没有偏转环时的分级装置的压力损失，ΔP3表示分级装置的压力损失。

由该图可知，分级装置的压力损失比(ΔP3/ΔP2)在偏转环长度比(H/H_RF)为0时最小，若偏转环长度比(H/H_RF)增加，则分级装置的压力损失比(ΔP3/ΔP2)变高；当偏转环长度比(H/H_RF)超过0.35时急剧增加。从降低压力损失的观点考虑，偏转环长度比(H/H_RF)需要规定为0至1/3的范围。

在图12及图13中对将百叶板角度θ设定为60°的情况进行了说明，但百叶板角度θ为50°和70°时也表示同样的倾向。

图14是作为分级特性例表示使从粉碎机出口回收的微粉的能通过200目筛的量发生变化时的超过100目筛(粗粉粒径为150μm以上)的混合比例的分级特性图。

由该图可知，现有技术和本发明(百叶板角度60°)均在能通过200目筛的量增加时，则存在不能通过100目筛的部分减少的倾向。粉碎机中的通常的能通过200目筛的量的运用以重量比例为80％～90％的范围，但在现有技术中在能通过200目筛的量为80％时超过100目筛的部分为约2％，与此相对，在本发明中为0.5％以下。在现有技术中，能通过200目筛的量为90％时超过100目筛的部分为约0.7％，与此相对，本发明为0％。

另外，不能通过100目筛的部分在仅是百叶板的情况、和百叶板与偏转环(H/H_RF＝30％)的情况没有差异，为同等的结果。百叶板相对于水平向下游侧倾斜60°，因此，粗粒也沿气流被输送。这推定为在旋转翅片的周围比较粗的粒子与翅片碰撞而弹飞悬浮，但通过百叶板形成下降流，因此，返回粉碎部。另外，由于通过百叶板的设置能够使旋转式分级机入口的流速分布均等化，所以推定为粗粒难以进入分级装置内部，粒径相同。根据这些结果，推定为通过将百叶板设置在固定翅片，从而分级变得锐利化。

而且，为了降低粉碎机的粉碎动力，不使微粒混入粉碎机粉碎部也很重要。被分级装置回收的微粒再次返回粉碎机内，被过粉碎。在被返回的粗粉内若混入微细的粒子，则粉碎机内的拥有煤量增加，粉碎机煤层差压增加，成为粉碎机动力增加的原因。因此，希望在被分级装置回收的粒子内没有微细粒子。

图15是表示分级装置出口粒度(200目筛通过量)与返回分级装置内的微粒38μm的冷模试验结果的图。就返回分级装置内的微粉38μm通过量而言，分级装置出口的粒度越细越减少，与现有技术相比在采用本发明的[百叶窗叶板与偏转环(H/H_RF＝0.3)的组合]的情况下，38μm通过量为约50％以下。

因而，通过使用本发明的百叶板结构，微粉从粉碎出口排出，再次返回粉碎机粉碎部的比例变少，因此，粉碎机内的煤层(保持量)减少。

接着，关于分级精度叙述。分级精度可根据由分级试验求出的粒度分布及质量平衡结果并基于式(2)算出部分分级效率。

Ci＝1-(Wf·dFf/dx)/(Wc·dFc/dx)......(2)

在此，Ci为部分分级效率，Wf为在分级机出口的试样回收量，Wc为试样投入量，Ff为分级机出口回收试样的通过率，Fc为投入试样的通过率，x为粒径，dFf/dx为分级机出口回收试样的频率分布，dFc/dx为投入试样的频率分布。

另外，使用了将由式(2)求出的部分分级效率用罗辛-拉姆勒线图(RR线图)近似，计算其斜率n(锐度)的方法。

图16是比较现有技术与本发明的分级精度锐度的冷模试验结果的图。分级精度锐度是按照各粒度分布的分离效率，值越大表示越锐利。

由该图可知，本发明和现有技术的分级装置均是分级装置出口粒度能通过200目筛的量越大，锐度越大，分级越锐利，本发明与现有构造相比，在所有的粒度范围分级精度锐度很高。在能通过200目筛量为90％的条件下，锐度变为1.29倍。

基于图16的结果，图17是表示根据模拟的锐度与粉碎动力降低率的关系的图。由此可知，锐度越高，粉碎动力降低率越高。这是由于分级变锐利，从而返回粉碎机粉碎部的微粉量降低，粉碎机内的保持量减少。其结果，通过使用本发明的百叶板式固定式分级器，从而能够实现粉碎动力降低率约10％。

图18是表示比较本发明与现有的分级装置的煤层差压的主控粉碎机的试验结果的图。根据该图可知，本发明的分级装置与现有技术的分级装置相比，煤层差压在粉碎粒度200目筛通过率85％时为约65％，粉碎粒度200目筛通过率90％时也能降低约50％。

这是由于分级变锐利，从而返回粉碎机粉碎部的微粉量降低，粉碎机内的保持量减少。粉碎机动力由粉碎动力和作为空气源的风扇的动力构成。就这些构成比率而言，粉碎动力相当于70％，风扇动力相当于30％，因此能实现粉碎机整体的动力降低。

图19是表示用于说明第二实施方式的分级装置的侧剖视图，图20是表示图19的B-B线上的横概略主要部分的图。

在本实施方式中，固定翅片13的支撑部件16是沿圆周方向与固定翅片13相同宽度的多个板状，相对于装置中心轴沿铅垂方向配置。该固定翅片13与旋转分级机20的旋转半径方向所成的角度和方向，向与设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20的旋转翅片21相同的方向以相同位置角度配置。但是，其角度不特别限定，与旋转半径方向所成的角度在20°至50°的范围。固定翅片支撑部件16沿周向等间隔配置，其数量为足够加强固定翅片13的数量8个至16个。

另外，在固定翅片13与旋转翅片21之间配置偏转环33。因此，利用支撑部件16，通过支撑部件16之后的分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向形成为设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20的旋转方向。这些固定翅片支撑部件16与固定翅片13的施工方法，通过以在支撑部件16上夹住固定翅片13的方式设置切口来减少焊接部位。

图21是用于说明第三实施方式的分级装置的侧剖视图，图22是表示图21的D-D线上的横概略主要部分的图。基本的结构与图19和图20相同。

在本实施方式中，支撑部件17的宽度比固定翅片13长，并延长至固定翅片13的内侧。其宽度以固定翅片宽度的2倍左右构成。固定翅片支撑部件17相对于装置中心轴配置在铅垂方向，其角度而言，与旋转半径方向所成的角度向与设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20的旋转翅片21相同的方向以相同位置配置。其角度不特别限定，与旋转半径方向所成的角度在20°至50°的范围内活用。固定翅片支撑部件17沿周向等间隔配置，其数量为8个至16个。在固定翅片13与旋转翅片21之间配置偏转环33。

因此，利用支撑部件17，通过支撑部件17之后的分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向形成为设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20的旋转方向。本实施方式与用图19说明了的实施方式相比，延伸了支撑部件17的宽度，因此，实现了旋转翅片入口的旋转流的强化。

图23是用于说明第四实施方式的分级装置的侧剖视图，图24是表示图23的E-E线上的横概略主要部分的图。

在本实施方式中，虽然在固定翅片13的外侧追加设置纵向的整流板19，但也可以取代固定翅片13的外侧而是在固定翅片13的内侧追加设置纵向的整流板19。在图24中固定翅片13与整流板19接近，但不特别限定，也可以在整流板19与固定翅片13之间存在间隙。整流板19与旋转分级机20的旋转半径方向所成的角度配置为与设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20相同的方向。

因此，利用整流板19，通过整流板19之后的分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向形成为设置于固定翅片13的内侧的旋转分级机20的旋转方向。在本实施方式中，固定翅片13的支撑部件14由与图2相同的结构构成。就整流板19的数量而言，由于位于旋转翅片21的外侧，因此，希望其数量多。

固定翅片(百叶板)促进了旋转分级机入口的纵向的流速分布均等化，与此相对，上述第二～第四实施方式实现了旋转分级机内部的平面方向的流速分布的均等化。图25是旋转分级机内的粒子与空气的流动的模式图。

由气流输送的粒子中的微粒不与旋转翅片碰撞而是被分级，并排出至系统外。另一方面，粗粒脱离气流并与旋转翅片碰撞，分离为被分级并再次返回粉碎部的粒子。如图25所示，在旋转翅片的旋转方向相反侧(背侧)产生气流的剥离。若剥离区域增加，则产生相反的气流，因此，粒子滞留，在分级变得不稳定的同时，有可能引起旋转翅片的磨损。

图26是表示通过流动解析整理了2个旋转翅片之间的中心部的流速分布的图。在该图中，本发明是将旋转翅片入口侧的支撑部件的角度向与旋转翅片相同的方向倾斜45度的结构，现有技术是支撑部件呈放射线状设置的结构。该图的纵轴表示2张旋转翅片间中心部的速度比(速度/平均速度)，横轴表示2张旋转翅片的距离。

在旋转翅片间中心部的速度比中负侧是相反方向的流动，表示产生了上述剥离。由该图可知，本发明与现有技术相比剥离区域减少为一半以下。

另外，旋转翅片间的流速分布也变得均等，在现有技术中旋转翅片间中心部的速度比的最大值为4.3，与此相对，在本发明中旋转翅片间中心部的速度比的最大值变小为3.0。利用在旋转翅片的入口纵向设置的支撑部件或接近旋转翅片设置的整流板，通过使通过支撑部件或整流板之后的分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向与旋转翅片旋转角的方向相同，从而减小剥离区域，也能使旋转翅片间的流速分布均等化，其结果能提高分级效率。

根据本发明的实施，由于分级性能的提高所引起的向粉碎部的粉碎物的循环量降低，所以粉碎机内的拥有煤量下降，具有在粉碎机差压降低的同时能降低粉碎机动力的效果。当然，在一定动力下具有提高粉碎粒度的效果。因而，能实现即使是比较坚硬的煤也能生成粗粒的混入比例少的产品微粉的分级装置和具备其的立式粉碎装置。

因而，如果将本发明适用于烧煤锅炉用的立式粉碎装置，则在使用粉碎性差的煤或容易诱发立式粉碎装置的自激振动的煤时，也能保持灰中未燃烧成分较低，能够提高锅炉效率。而且，能够利用廉价的劣质煤，因此大大有助于降低发电成本。

在上述实施方式中，对立式辊式粉碎机的情况进行了说明，但本发明也可以适用于立式球磨机。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的分级装置的主要部分的纵概略剖视图。

图2是图1的A-A线上的横概略剖视图。

图3是表示固定翅片的变形例的图1的A-A线上的横概略剖视图。

图4是在分级装置的各部位标注标记的参考图。

图5是表示各类型的分级装置的结构和它们的流动解析结果例的图。

图6是表示百叶板角度θ与旋转翅片入口的流速分布Vmax/Vave的关系的图。

图7是表示百叶板角度θ与固定式分级器的压力损失比的关系的图。

图8是求出百叶板角度60°的P/L与Vmax/Vave的关系的图。

图9是求出百叶板角度70°的P/L与Vmax/Vave的关系的图。

图10是求出百叶板角度50°的P/L与Vmax/Vave的关系的图。

图11是总结表示百叶板角度在50°～70°的范围时的P/L的最佳范围的图。

图12是求出H/H_RH与Vmax/Vave的关系的图。

图13是求出H/H_RH与分级机压力损失的关系的图。

图14是表示从粉碎出口回收的微粉的能通过200目筛的量发生变化时的超过100目筛的混合比例的分级特性图。

图15是表示分级装置出口粒度(200目筛通过量)与返回分级装置内的微粒38μm的冷模试验结果的图。

图16是比较现有技术与本发明的分级精度锐度的冷模试验结果的图。

图17是表示根据模拟的锐度与粉碎动力降低率的关系的图。

图18是表示比较本发明与现有的分级装置的煤层差压(粉碎机差压)的主控粉碎机的试验结果的图。

图19是表示本发明第二实施方式的分级装置的主要部分的纵概略剖视图。

图20是图19的B-B线上的横概略剖视图。

图21是表示本发明第三实施方式的分级装置的主要部分的纵概略剖视图。

图22是图21的D-D线上的横概略剖视图。

图23是表示本发明第四实施方式的分级装置的主要部分的纵概略剖视图。

图24是图23的E-E线上的横概略剖视图。

图25是表示旋转分级机内的粒子与空气的流动的模式图。

图26是表示通过流动解析来整理2个旋转翅片间的中心部的流速分布的图。

图27是表示立式辊式粉碎机的概略结构的图。

图28是表示现有的分级装置的主要部分的纵概略剖视图。

图29是在图28的C-C线上的横概略剖视图。

图30是表示现有的分级装置中的流速分布的解析结果的说明图。

图31是表示现有的分级装置中的粉体浓度的解析结果的说明图。

图32是具备立式辊式粉碎机的烧煤锅炉装置整体的概略结构图。

Claims (10)

1.一种分级装置，具备配置于装置的入口侧的大致圆筒状的固定式分级器、和配置在该固定式分级器的内部的旋转式分级机，

上述旋转式分级机沿圆周方向具有多枚板的长度方向朝向铅垂方向且相对于装置的中心轴方向以任意的角度设置的旋转翅片，其特征在于，

就上述固定式分级器而言，多张固定翅片相对于装置的中心轴以环状配置，该多张固定翅片组在多级范围安装，上述各固定翅片朝向装置的中心轴方向向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的分级装置，其特征在于，

在上述固定翅片与旋转翅片之间从装置上面部悬吊呈圆筒状的偏转环。

3.根据权利要求2所述的分级装置，其特征在于，

在设上述偏转环的距离装置上面部的长度为H、上述旋转翅片的长度为H_RF时，H/H_RR的值限制在1/3以下。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的分级装置，其特征在于，

上述固定翅片的倾斜角度相对于水平限制在50°～70°的范围。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的分级装置，其特征在于，

在设上述固定翅片的倾斜角度为θ，固定翅片的相对级方向的设置间距为P，固定翅片的粒子流通方向的宽度为L时，

组合固定翅片的设置间距P与粒子流通方向的宽度L，使得在50°≤θ≤70°的范围，P/L的值在于

0.042×(θ-50)+0.64～0.019×(θ-50)+0.22

的范围内。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的分级装置，其特征在于，

支撑上述固定翅片的支撑部件由多个板状部件构成，设定上述支撑部件的设置角度，使得通过上述支撑部件之后的上述分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向朝向设置于上述固定翅片的内侧的上述旋转分级机的旋转方向。

7.根据权利要求6所述的分级装置，其特征在于，

使上述支撑部件的宽度与上述固定翅片的宽度相比更向内侧延伸。

8.根据权利要求1至5中任何一项所述的分级装置，其特征在于，

接近上述固定翅片的外周或内周，设置沿铅垂方向以多个平板形成的整流板，设定上述整流板的设置角度，使得通过上述整流板之后的上述分级装置的剖面上的气体和粒子的流动方向朝向设置于上述固定翅片的内侧的上述旋转分级机的旋转方向。

9.一种立式粉碎装置，具备具有粉碎台和粉碎子的粉碎部、以及配置在该粉碎部的上部的分级部，将用上述粉碎部粉碎的粉碎物从设置于粉碎台的外周的颈部与上升气流一起进行输送，将被输送的粉碎物用上述分级部进行分级，并将已分级的微粒输出至装置外，将已分级的粗粒用上述粉碎部再次进行粉碎，其特征在于，

所述分级部由上述权利要求1至8中任何一项所述的分级装置构成。

10.一种烧煤锅炉装置，具备粉碎煤的立式粉碎装置、和燃烧由该立式粉碎装置粉碎而得到的煤粉的锅炉主体，其特征在于，

上述立式粉碎装置为权利要求9所述的立式粉碎装置。

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