JP2002018360A

JP2002018360A - 分級装置および竪型ミル

Info

Publication number: JP2002018360A
Application number: JP2000210288A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kanemoto; 浩明金本; Yutaka Takeno; 豊竹野; Hideo Mitsui; 秀雄三井
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】原料粒子どうしの干渉に起因する分級性能の
低下が防止できるとともにコンパクト化が図りやすい、
優れた分級装置を提供すること。【解決手段】遠心力分級を行う回転フィン２１の外周
側の空間の上方に、ハウジング７の天井部６０を上向き
に突出させてなる凸状空間６１を設け、この凸状空間６
１にて原料粒子の流れを下向きに反転させるようにし
た。これにより、凸状空間６１へ向かって上昇する固気
二相流と、凸状空間６１から回転フィン２１へと向かう
固気二相流とが、整流化により干渉を起こしにくくなっ
て、分級性能の向上や圧力損失の低減が図れる。また、
固気二相流が回転フィン２１へ向かって下降する過程
で、重力および慣性力の大なる粗粉が落下するため、回
転フィン２１に到達する粗粉の割合を減らすことができ
る。また、凸状空間６１による固気二相流の整流化で分
級効率が改善されるため、コーン部を省略するなどして
分級装置の簡素化やコンパクト化を図っても、所望の分
級性能を確保することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等の原料を粉
砕して所定粒度の微粉を取り出す竪型ミル等に適用され
る分級装置に係り、特に、遠心力によって粗粉と微粉と
に分級する分級装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の分級装置を備えた竪型ミ
ルの構成説明図である。同図に示す竪型ミルは、石炭焚
ボイラシステムの微粉炭供給装置として使用されるもの
で、粉砕、乾燥、分級、分配および輸送を同一の機器内
で行う多機能型である。すなわち、この竪型ミルでは、
粉砕テーブル２と粉砕ボール３とを有する粉砕部５の上
方に、コーン部１１や旋回フィン１２や回転式分級機２
０を有する分級部６が設けられていて、この分級部６の
上方に分配部８が設けられている。また、駆動部とし
て、ミルモータ１１１や減速機１１２等からなり粉砕テ
ーブル２を回転駆動する粉砕部駆動部９ａや、分級機モ
ータ５３等からなり回転式分級機２０を回転駆動する分
級機駆動部９ｂが設けられている。

【０００３】ただし、分級部６が、サイクロン型の固定
式分級機のみ（つまりコーン部１１と旋回フィン１２の
み）から構成されるものや、回転式分級機２０のみから
構成されるものもある。

【０００４】図７に示す竪型ミルの動作について説明す
ると、外部より給炭管１を介してミル内に供給された被
粉砕物である原炭１０５は、回転している粉砕テーブル
２の中央部に落下した後、この粉砕テーブル２の回転に
伴う遠心力によって粉砕テーブル２上を外周部へ移動
し、粉砕テーブル２と粉砕ボール３との間にかみ込まれ
て粉砕される。粉砕された石炭は、さらに外周へと移動
した後、粉砕テーブル２の周囲のスロート４に導入され
る１５０〜３００℃に熟せられた一次空気流１１０と混
合され、固気二相流となって乾燥されながら上方へと吹
き上げられる。スロート４から固定式の旋回フィン１２
の下端までの区間は一次分級部４４と呼ばれ、この一次
分級部４４において、吹き上げられた粒子は重力による
分級（一次分級）を受けて、矢印１０６ａで示す粗い粒
径の石炭粉（一次分級部戻り炭）は落下し粉砕部５へ戻
される。また、分級部６のうち一次分級部４４よりも上
方の区間は二次分級部と呼ばれ、この二次分級部におい
て、旋回フィン１２の入口部へ到達した細かい粒径の石
炭粉（二次分級部流入炭）は、旋回フィン１２と回転フ
ィン２１とによって所定粒径以下の微粉炭と所定径度以
上の粗粉炭とに分級（二次分級）され、矢印１０６ｂで
示す粗粉炭（二次分級部戻り炭）はコーン部１１の内壁
に沿って落下して再粉砕を受ける。一方、微粉炭（製品
微粉１０７）は、絞り部３１を通過して分配部８により
複数の送炭管３０へ分配され、図示せぬボイラ装置の微
粉炭燃焼バーナヘと送り出される。

【０００５】ところで、二次分級部においては、一次分
級部４４よりも狭い空間内で分級を行うため、分級に対
して悪影響を与える流入炭と戻り炭との干渉を極力防ぐ
必要がある。図７に示す分級部６の場合、回転式分級機
２０からの戻り炭は旋回フィン１２に衝突した後、コー
ン部１１の内面に沿って粉砕部５まで落下するため、回
転式分級機２０からの戻り炭と旋回フィン１２へ流入し
てくる二次分級部流入炭との干渉は抑制されている。し
かし、旋回フィン１２と回転式分級機２０の回転フィン
２１との間の空間において、回転式分級機２０への流入
炭と回転式分級機２０からの戻り炭とが逆向きに流れる
ため、ここで粒子どうしの干渉が生じてしまうという問
題があった。また、このような構成の分級部６の場合、
コーン部１１を設置している関係上、ミル主軸方向に大
きな空間を必要とし、装置のコンパクト化が困難である
という問題があった。

【０００６】そこで従来、特開平１０−１０９０４５号
公報や特開２０００−５１７２３号公報に記載されてい
るように、旋回フィンと回転フィンとの間の空間で懸念
される粒子どうしの干渉を抑制し、もって製品の微粉粒
度を向上させるとともに製品微粉中の粗粉の混入割合を
低減させるようにした分級装置が提案されている。前者
の従来提案は、旋回フィンと回転フィンとの間に仕切壁
等を設けることで固気二相流の下降流路を確保し、旋回
フィンを通過した固気二相流を一旦下降させてから回転
式分級機の入口部へ導入するというものである。また、
後者の従来提案は、前記仕切壁の最適寸法や最適取付位
置を規定したものである。すなわち、これらの従来提案
においては、旋回フィンを通過した固気二相流を一旦下
降させることで、重力および慣性力の大なる粗粉をコー
ン部へ落下させやすくするとともに、回転フィンへの流
入炭粒子の主方向を回転フィンからの戻り炭粒子の主方
向に対して傾けて、流入炭と戻り炭とが強く干渉しない
ようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来提案はい
ずれも、旋回フィンと回転フィンとの間に仕切壁等を設
けることで、固気二相流中の粗粉の分離を促進したり、
流入炭と戻り炭との干渉を抑制しているが、戻り炭の流
路となるコーン部を設置しているため、ミル主軸方向に
大きな空間が必要で、分級装置のコンパクト化が困難で
あるという問題があった。

【０００８】なお、二次分級部がサイクロン型の固定式
分級機のみから構成される場合は、二次分級部への流入
炭が旋回フィンにより遠心力を与えられ、重力によって
下方へ分離された戻り炭がコーン部の内壁に沿って粉砕
部まで落下するようになっているので、流入炭と戻り炭
との干渉は抑制されている。しかしながら、やはりコー
ン部を設置している関係上、分級装置のコンパクト化が
困難であり、さらに、旋回フィンによる遠心力分級が自
由渦流を利用したものなので精密な分級が行えず、その
ため微粉粒度を高めた製品が生成しにくいという問題が
あった。

【０００９】また、二次分級部が回転式分級機のみから
構成される場合には、図８にハッチングで示すように、
分級機入口部において回転フィン２１への流入炭と回転
フィン２１からの戻り炭との干渉が起こりやすくなるの
で、分級性能の低下や圧力損失の増大を余儀なくされる
という問題があった。なお、図８中の符号６６は分級機
ロータを示している。

【００１０】本発明はこのような従来技術の課題に鑑み
てなされたもので、その目的は、原料粒子どうしの干渉
に起因する分級性能の低下が防止できるとともにコンパ
クト化が図りやすい、優れた分級装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は、遠心力分級を行う回転フィンの外周側
の空間をハウジングにて包囲し、前記外周側空間の下方
から前記ハウジングの天井部へ向かって上昇する気流に
乗せて原料粒子を前記回転フィンへと供給し、この回転
フィンで前記原料粒子を粗粉と微粉とに分級する分級装
置において、前記外周側空間の上方に、前記ハウジング
の天井部を上向きに突出させてなる凸状空間を設け、前
記天井部へ向かって上昇する前記原料粒子の流れを前記
凸状空間にて下向きに反転させるようにした。

【００１２】従来、二次分級部の入口部においてハウジ
ングの天井部は平坦に形成されていたが、本発明のよう
にハウジングの天井部に凸状空間が設けてあると、上昇
流が凸状空間の天井面や壁面によりガイドされて下降流
に転じるため、上昇流と下降流との干渉を回避した整流
化が可能となる。つまり、凸状空間へ向かって上昇する
固気二相流と、凸状空間から回転フィンへと向かう固気
二相流とが、整流化により干渉を起こしにくくなるの
で、分級性能の向上や圧力損失の低減が図れる。また、
固気二相流が回転フィンへ向かって下降する過程で、重
力および慣性力の大なる粗粉が落下するため、回転フィ
ンに到達する粗粉の割合を減らすことができ、よって製
品微粉中の粗粉の混入割合を抑制することが可能とな
る。また、凸状空間による固気二相流の整流化で分級効
率が改善されるため、コーン部を省略するなどして分級
装置の簡素化やコンパクト化を図っても、所望の分級性
能を確保することが可能となる。なお、分級装置の上部
中央付近には製品微粉をボイラ装置の微粉炭燃焼バーナ
等へ分配するための分配器が設置されることが多く、そ
の場合、デッドスペースを有効利用して前記凸状空間を
設けることが可能となる。

【００１３】また、ハウジングの天井部に前記凸状空間
の回転フィン側の縁部近傍から垂下する偏向リングを設
置しておけば、この偏向リングが、凸状空間で下向きに
反転した固気二相流を明確な下降流となすガイド機能を
果たす。それゆえ、凸状空間へ向かって上昇する固気二
相流と、凸状空間６１から回転フィンへ向かって下降す
る固気二相流との干渉が、さらに起こりにくくなるとと
もに、下降流中の粗粉の落下が促進されることから、製
品微粉中の粗粉の混入割合が一層低減する。

【００１４】また、前記凸状空間の下方に回転フィンを
包囲する円筒部材を設置した場合にも、凸状空間へ向か
って上昇する固気二相流と回転フィンへ向かって下降す
る固気二相流とが明確に分離できるため、上昇流と下降
流との干渉を回避する効果が高まる。この場合、前記偏
向リングの外周側に前記円筒部材を設置する構成にして
おけば、凸状空間へ向かって上昇する固気二相流の流路
と回転フィンへ向かって下降する固気二相流の流路とを
より明確に分離して、上昇流と下降流との干渉を確実に
回避することができるので、分級性能や分級効率を大幅
に向上させることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態例を図面を参照
しつつ説明すると、図１は第１の実施形態例を示す分級
装置の側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、
図３は第２の実施形態例を示す分級装置の側断面図、図
４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は第３の実施形
態例を示す分級装置の側断面図、図６は図５のＣ−Ｃ線
に沿う断面図である。なお、これらの図に示す分級装置
はいずれも、多機能型の竪型ミルの分級部を構成するも
のであるが、竪型ミル全体の基本的な構成や動作につい
てはすでに説明してあるので、重複する説明は適宜省略
する。

【００１６】図１，２に示す第１の実施形態例では、遠
心力分級を行う回転フィン２１の外周側の空間の上方
に、ハウジング７の天井部６０の一部を上向きに突出さ
せてなる断面半円状の凸状空間６１が設けてある。ハウ
ジング７は回転フィン２１の外周側の空間を包囲してお
り、この外周側空間の下方から凸状空間６１へ向かって
原料粒子を含む固気二相流が上昇してくるので、この上
昇流は凸状空間６１に到達すると流れの向きを反転させ
て下降流となる。つまり、粉砕部の原料粒子は重力分級
（一次分級）を受けながら一次空気流（熱風）にのって
ハウジング７内を上昇するが、この上昇流は凸状空間６
１に到達すると、そのわん曲した天井面にガイドされて
ハウジング７の内側へＵターンするので、原料粒子を含
む固気二相流は下降流となって凸状空間６１から回転フ
ィン２１へ向かう。これにより、固気二相流は、上昇流
の流路と下降流の流路とを分離した整流化が図られるこ
とになるので、二次分級部の入口部において懸念されて
いた粒子どうしの干渉を回避することができ、無駄な差
圧上昇も抑えることができる。

【００１７】また、固気二相流が凸状空間６１から下降
流となって回転フィン２１へ向かう過程で、重力および
慣性力の大なる粗粉が粉砕部へ落下しやすいため、回転
フィン２１に到達する粗粉の割合が低減する。さらに、
回転フィン２１に到達して遠心力分級によって弾き返さ
れた粗粉も、前記下降流により粉砕部へ落下していくの
で、回転フィン２１の入口部において懸念されていた粒
子どうしの干渉も軽減することができる。

【００１８】なお、図１，２において、符号１は給炭管
等の原料投入部、８は遠心力分級された製品微粉を分配
するための分配部、６３は回転フィン２１の回転方向、
６６は回転フィン２１を回転させる分級機ロータ、８２
は回転フィン２１の回転中心軸を示している。

【００１９】上述したように本実施形態例に係る分級装
置は、二次分級部が回転式分級機のみからなる簡素な構
成でありながら、凸状空間６１を設けたことにより分級
効率が向上して、所望の微粉粒度の製品が得られるよう
になっており、製品微粉中の粗粉の混入割合も抑制され
ている。また、分級効率が向上していることから、この
分級装置の場合、コーン部を省略して大幅なコンパクト
化を実現している。なお、この分級装置は図１に示すよ
うに、分配部８の周囲のデッドスペースを有効利用して
凸状空間６１を設けているので、凸状空間６１のために
設備空間を広げる必要はない。また、この分級装置は、
ミル差圧および分級機差圧の低減化や、ミル動力および
分級機動力の低減化が図れるという利点もある。

【００２０】図９（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態例に係
る分級装置（本発明）の性能を、同じく二次分級部が回
転式分級機のみからなる従来品（図８参照）と比較した
試験結果である。図９（ａ）に示すように、製品中に１
００メッシュオーバーの粗粉が混入する割合は、２００
メッシュパスの微粉の割合が多い場合にも少ない場合に
も、本発明のほうが従来品に比してかなり低減できるこ
とがわかる。また、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、
ミル負荷率に応じて変化する圧力損失や消費動力につい
ても、本発明は従来品よりも低減効果が高いことがわか
る。また、図９（ｄ）に示すように、本発明では粒径に
応じた明確な分離が行え、従来品に比して分離効率が大
幅に改善できることがわかる。また、図９（ｅ）に示す
ように、回転フィンの回転速度に応じて変化する２００
メッシュパスの微粉粒度も、本発明は従来品に比してか
なり改善できることがわかる。

【００２１】さらにまた、本実施形態例に係る分級装置
においては、固気二相流が凸状空間６１から下降流とな
って回転フィン２１へ向かうため、回転フィン２１の上
部に原料粒子が集まりにくくなっており、そのため、回
転フィン２１の上端の摺動部から原料粒子が遠心力分級
を受けずに内周側へショートパスしてしまう危険性が低
くなっている。したがって、かかるショートパスを防止
するために従来採用されていた厳しい設計管理、例えば
前記摺動部の厳しいギャップ管理やシールエア投入機能
を追加するなどといった措置を軽減もしくは削除するこ
とができる。

【００２２】図３，４に示す第２の実施形態例は、ハウ
ジング７の天井部６０に凸状空間６１の内縁部（回転フ
ィン２１側の縁部）から垂下する偏向リング６２を設置
した点が、第１の実施形態例と異なっている。このよう
な偏向リング６２を備えていると、凸状空間６１で下向
きに反転した固気二相流が偏向リング６２にガイドされ
て、明確な下降流となりやすい。したがって、凸状空間
６１へ向かって上昇する固気二相流と、凸状空間６１か
ら回転フィン２１へ向かって下降する固気二相流とが、
より明確に整流化されて相互の干渉がさらに起こりにく
くなる。また、凸状空間６１から回転フィン２１へ向か
う過程で下降流中の粗粉の落下が促進されるため、製品
微粉中の粗粉の混入割合が一層低減する。

【００２３】また、図５，６に示す第３の実施形態例で
は、凸状空間６１の下方に回転フィン２１を包囲する円
筒部材６４を設置し、この円筒部材６４の内周側の下方
にコーン部１１を設置した点が、第２の実施形態例と異
なっている。このような円筒部材６４を備えていると、
凸状空間６１へ向かって上昇する固気二相流と、凸状空
間６１から偏向リング６２にガイドされつつ下降する固
気二相流とが、第１および第２の実施形態例の場合より
も一層明確に分離・整流化されるため、相互の干渉が極
めて起こりにくくなる。

【００２４】なお、円筒部材６４はコーン部１１の上端
に一体化した部材であり、凸状空間６１からの下降流に
のって落下する戻り粒子は、コーン部１１により下方の
粉砕部へと導かれて再粉砕される。また、本実施形態例
では偏向リング６２と円筒部材６４とを併用した場合に
ついて示しているが、円筒部材６４のみでも上昇流と下
降流の流路を明確に分離することは可能であり、特に、
円筒部材６４の上端を凸状空間６１の下端部まで延ばし
ておけば、流路の分離作用が高まるので好ましい。

【００２５】さらに、上述した各実施形態例ではいずれ
も、断面半円状の凸状空間６１を設けた場合について例
示しているが、凸状空間６１の断面形状が矩形や三角形
などであっても、ほぼ同様の効果が期待できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したような形態で実施
され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２７】遠心力分級を行う回転フィンの外周側の空
間の上方に、ハウジングの天井部を上向きに突出させて
なる凸状空間を設け、この凸状空間にて原料粒子の流れ
を下向きに反転させるようにした分級装置なので、凸状
空間へ向かって上昇する固気二相流と、凸状空間から回
転フィンへと向かう固気二相流とが、整流化により干渉
を起こしにくくなって、分級性能の向上や圧力損失の低
減が図れる。また、固気二相流が回転フィンへ向かって
下降する過程で、重力および慣性力の大なる粗粉が落下
するため、回転フィンに到達する粗粉の割合を減らすこ
とができ、よって製品微粉中の粗粉の混入割合を抑制す
ることが可能となる。また、凸状空間による固気二相流
の整流化で分級効率が改善されるため、コーン部を省略
するなどして分級装置の簡素化やコンパクト化を図って
も、所望の分級性能を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態例を示す分級装置の側断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】第２の実施形態例を示す分級装置の側断面図で
ある。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】第３の実施形態例を示す分級装置の側断面図で
ある。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図７】従来の分級装置を備えた竪型ミルの構成説明図
である。

【図８】二次分級部が回転式分級機のみで構成される従
来の分級装置を示す説明図である。

【図９】第１の実施形態例に係る分級装置の性能を従来
品と比較した試験結果である。

【符号の説明】

１給炭管４スロート５粉砕部６分級部７ハウジング８分配部１１コーン部１２旋回フィン２０回転式分級機２１回転フィン４４一次分級部６０天井部６１凸状空間６２偏向リング６４円筒部材６６分級機ロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三井秀雄広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉事業所内Ｆターム(参考） 4D021 FA23 FA26 GA02 GA14 GA15 GA17 GA22 GA29 HA01 4D063 EE22 EE27 GA08 GC19 GD04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠心力分級を行う回転フィンの外周側の
空間をハウジングにて包囲し、前記外周側空間の下方か
ら前記ハウジングの天井部へ向かって上昇する気流に乗
せて原料粒子を前記回転フィンへと供給し、この回転フ
ィンで前記原料粒子を粗粉と微粉とに分級する分級装置
において、前記外周側空間の上方に、前記ハウジングの天井部を上
向きに突出させてなる凸状空間を設け、前記天井部へ向
かって上昇する前記原料粒子の流れを前記凸状空間にて
下向きに反転させるようにしたことを特徴とする分級装
置。
【請求項２】請求項１の記載において、前記天井部
に、前記凸状空間の前記回転フィン側の縁部近傍から垂
下する偏向リングを設置したことを特徴とする分級装
置。
【請求項３】請求項１または２の記載において、前記
凸状空間の下方に、前記回転フィンを包囲する円筒部材
を設置したことを特徴とする分級装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の分級装
置を備えたことを特徴とする竪型ミル。