JP2002233825A

JP2002233825A - 分級装置

Info

Publication number: JP2002233825A
Application number: JP2001032612A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takeno; 豊竹野; Hiroaki Kanemoto; 浩明金本; Hideo Mitsui; 秀雄三井
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-08-20
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP4340395B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷が大きく変動しても所定の粒径以上の粗
粒子が確実に分離できて圧力損失も低く抑えられ、か
つ、起動時や停止時には分級した粒子を素早く排出でき
て運転効率を損なわない、実用的価値の高い分級装置を
提供すること。【解決手段】回転式分級機２０の径方向外側の空間
に、分級部上面板４０から下向きに延在する円筒状の仕
切り部材６１を配設すると共に、分級部上面板４０から
仕切り部材６１の下端までの長さ寸法を上下移動機構７
０等を介して外部から随時変更できるようにした。例え
ば、低負荷運転時には定格負荷運転時よりも仕切り部材
６１を長く設定しておくことにより、負荷が大きく変動
しても所定の粒径以上の粗粒子が確実に分離できて圧力
損失も低く抑えることができる。また、起動時および停
止時には仕切り部材６１を最短の長さに設定しておくこ
とにより、起動停止時に分級した粒子を素早く排出させ
ることができて、運転効率の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固気二相流中の粒
子を粗粒子と微粒子とに分離可能な分級装置に係り、特
に、石炭焚ボイラプラントの竪型粉砕機などに組み込ん
で好適な分級装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電
用の石炭焚ボイラプラントにおいて、燃料供給装置に
は、粉砕部や分級装置を備えた竪型粉砕機が使用されて
いる。図９は、分級装置の一従来例を説明するための竪
型粉砕機の構成図である。同図において、粉砕部５は粉
砕テーブル２と粉砕ボール３（または粉砕ローラ）とか
らなり、この粉砕部５の上方に分級装置６が配置されて
いる。分級装置６は、整流コーン（コーン部）１１を有
するサイクロン型の固定式分級機１０と、この固定式分
級機１０の内側に設置された回転式分級機２０とを備え
ている。

【０００３】図９に示す竪型粉砕機の動作について説明
すると、給炭管（原料供給管）１より供給された被粉砕
物である原炭は、矢印５０で示すように、回転している
粉砕テーブル２の中心部に落下した後、粉砕テーブル２
の回転に伴う遠心力により該粉砕テーブル２上を渦巻き
状の軌跡を描いて外周部へ移動して、粉砕テーブル２と
粉砕ボール３との間に噛み込まれて粉砕される。粉砕さ
れた石炭は、粉砕テーブル２の周囲に設けられたスロー
ト４から導入される熱風５１によって、乾燥されながら
固気二相流５２として上方へ吹き上げられる。ただし、
吹き上げられた石炭粉のうち粒度が大きいものは、固定
式分級機１０へ搬送される途中で重力により落下し、粉
砕部５へ戻される（一次分級）。固定式分級機１０へ到
達した石炭粉は、固定フィン１２により遠心力が与えら
れるので粗粉が除去され、除去された粗粉は旋回しなが
ら整流コーン１１の内壁に沿って落下し、再び粉砕部５
にて粉砕される。固定式分級機１０を通過した石炭粉
は、回転式分級機２０の回転フィン２１を通過する際に
所定粒度以上の粗粉が除去されて整流コーン１１へ落下
するので、回転式分級機２０を通過する所定粒度以下の
微粉炭が送炭管（製品微粉排出管）３０を経て図示せぬ
ボイラへと送られるようになっている。なお、回転式分
級機２０から送炭管３０へ送られる微粉炭の粒径は、回
転式分級機２０の回転数を調節することによって制御で
きる。

【０００４】ところで、石炭焚ボイラに送給する微粉炭
としては、燃焼性を考量して粒径分布がシャープで粗粉
がほとんど混入しないものが要求される。例えば、２０
０メッシュパスの微粉炭の重量比が７０〜８０％のと
き、１００メッシュオーバーの粗粉炭の混入割合が１％
以下となるように、製品微粉の目標が設定されている。
しかしながら、２００メッシュパス７０％程度の微粉炭
を製造する場合、回転式分級機２０で発生する遠心力が
固定式分級機１０で発生する遠心力とさほど変わらなく
なることから、図９に示すような構成の竪型粉砕機で
は、回転フィン２１で分離された粗粉が固定式分級機１
０から回転式分級機２０へと向かう固気二相流に合流し
やすく、それゆえ粗粉の混入割合が４％程度になってし
まうという問題があった。

【０００５】これに対して、図１０に示すように、円筒
状の仕切り部材６０を分級部上面板４０から下向きに延
在させ、この仕切り部材６０を固定式分級機１０の固定
フィン１２と回転式分級機２０の回転フィン２１との間
に位置させることにより、分離された粗粉が回転式分級
機２０へ向かう固気二相流と合流しないように配慮した
竪型粉砕機の分級装置が、特開平１０−１０９０４５号
公報において提案されている。図１０において、下方よ
り吹き上げられてくる粒子群５３は慣性力により分級部
上面板４０付近まで上昇し、固定フィン１２を通過して
仕切り部材６０に衝突した後、自重等により下降流とな
るが、粗粒子以外の粒子群５５は仕切り部材６０の下端
近傍で、送炭管等の製品微粉排出管の負圧によって回転
式分級機２０へ向かう流れに変化する。しかし下降流中
の粗粒子５４は、重力と下向きの慣性力が大きいため、
回転式分級機２０へ向かう流れから分離されて、整流コ
ーン１１に沿って落下する。その結果、回転式分級機２
０には粗粒子をほとんど含まない粒子群５５が到達する
ことになるので、製品微粉の粗粒子混入割合が低減でき
る。

【０００６】また、分級部上面板の下面（天井面）から
前記仕切り部材の下端までの長さ寸法Ｈを、回転式分級
機の回転フィンの上下方向の長さ寸法Ｈ_RFに対して、
０．２０≦Ｈ／Ｈ_RF≦０．８７なる条件を満たすように
設定するという竪型粉砕機の分級装置が、特開２０００
−５１７２３号公報において提案されている。かかる従
来提案によれば、２００メッシュパス７０〜８０％程度
の微粉を製造する場合にも、１００メッシュオーバーの
粗粒子混入割合を大幅に低減させることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、電力供給設備と
しての火力発電プラントは、主として負荷調整用に運用
されることが多いため、竪型粉砕機は起動停止を繰り返
したり、竪型粉砕機への原料の供給量が大きく変動する
負荷変動を繰り返す機会が多い。

【０００８】一般に竪型粉砕機では、出口側の粒子濃度
を一定に保つため、原料供給量に合わせて空気流量を変
化させるので、原料供給量が低下すると空気流量が低下
して、粉砕部から分級装置へと上昇する空気の流速が低
下する。それゆえ、前記仕切り部材を備えた従来の竪型
粉砕機においては、該仕切り部材の上下方向の長さ寸法
を定格負荷運転時に対応させた設定にすると、最低負荷
運転時に該仕切り部材が本来の機能を果たさなくなって
しまう。すなわち、原料供給量が最大となる定格負荷運
転時に、仕切り部材の前後での圧力損失を不所望に増大
させることなく、１００メッシュオーバーの粗粒子混入
割合が低い製品微粉が得られるように、該仕切り部材の
長さ寸法を規定すると、供給量が最小となる最低負荷運
転時には、粉砕部から分級装置へと上昇する空気の流速
が低下して粒子群に付与される上向きの慣性力が小さく
なるため、粒子群が該仕切り部材に衝突せずに下方を通
過して回転式分級機に到達しやすくなる。その結果、仕
切り部材による粗粒子分離効果がほとんど期待できなく
なって、１００メッシュオーバーの粗粒子混入割合が増
大してしまう。これに対して、最低負荷運転時に１００
メッシュオーバーの粗粒子混入割合を目標値以下にする
ために、仕切り部材の長さ寸法を長く設定した場合に
は、空気流量が増大する定格負荷運転時に、仕切り部材
の前後での圧力損失が不所望に増大してしまうという問
題を生じる。

【０００９】また、前記仕切り部材を備えた従来の竪型
粉砕機においては、製品微粉の排出量を素早く定格値に
到達させたい起動時や、粉砕部内に滞留する粒子を素早
く排出させたい停止時に、該仕切り部材が排出速度を遅
らす要因となってしまうため、起動指令から製品微粉排
出量が定格値に到達するまでの所要時間である一次遅れ
や、停止指令から粉砕部を停止させるまでに要する時間
が長引いてしまい、運転効率が悪くなるという問題もあ
った。さらにまた、停止指令から粉砕部停止までの所要
時間が長引くことにより、粉砕ボールあるいは粉砕ロー
ラと粉砕テーブルとの間で粉体層（非粉砕物）が急激に
薄くなり粉砕部が不安定な状態になったときに懸念され
る自励振動が発生しやすくなるので、竪型粉砕機の破損
事故を招来する危険性が高まるという問題もあった。

【００１０】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、負荷が大きく変動し
ても所定の粒径以上の粗粒子が確実に分離できて圧力損
失も低く抑えられ、かつ、起動時や停止時には分級した
粒子を素早く排出できて運転効率を損なわない、実用的
価値の高い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
解決手段として、本発明は、下方より吹き上げられてく
る固気二相流を導入し、少なくとも回転式分級機にて前
記固気二相流中の粒子を大きさにより分級する分級装置
において、前記回転式分級機の径方向外側の空間に、該
空間の天井部から下向きに延在し前記回転式分級機と全
周にわたって対向する円筒状部材を配設し、かつ、前記
天井部から前記円筒状部材の下端までの長さ寸法を随時
変更可能な構成とした。

【００１２】例えば、前記天井部から前記円筒状部材の
下端までの長さ寸法を、低負荷運転時には定格負荷運転
時よりも長く設定しておくことにより、下方より吹き上
げられてくる固気二相流中の粒子群に付与される上向き
の慣性力が小さい低負荷運転時には、長めに設定した円
筒状部材に粒子群を衝突させることによって粗粒子分離
効果を保ち、かつ、固気二相流中の粒子群に付与される
上向きの慣性力が大きい定格負荷運転時には、円筒状部
材の長さを低負荷運転時よりも短く設定して圧力損失を
低く抑えることができる。

【００１３】あるいは、前記天井部から前記円筒状部材
の下端までの長さ寸法を、起動時および停止時には最短
の長さに設定しておくことにより、起動時や停止時に分
級した粒子を素早く排出させることができるので、起動
停止が繰り返されても運転効率がさほど悪くはならな
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図１
〜図８を参照して説明する。ここで、図１は第１の実施
形態例に係る分級装置の要部説明図、図２は第２の実施
形態例に係る分級装置の要部説明図、図３は図２に示す
可動式仕切り部材の外観図、図４は竪型粉砕機の定格負
荷運転時における仕切り部材の長さと粗粒子分離効果と
の相関関係を示す特性図、図５は竪型粉砕機の最低負荷
運転時における仕切り部材の長さと粗粒子分離効果との
相関関係を示す特性図、図６は竪型粉砕機の原料供給量
に応じた仕切り部材の長さの最適範囲を示す説明図、図
７は竪型粉砕機の起動時のタイムチャート、図８は竪型
粉砕機の停止時のタイムチャートである。

【００１５】まず、本発明の第１の実施形態例について
説明する。本実施形態例に係る分級装置は、図１に示す
ように、回転式分級機２０の回転フィン２１と固定式分
級機１０の固定フィン１２との間の空間に、この空間の
天井部に位置する分級部上面板４０から下向きに延在す
る円筒状の仕切り部材６１を配設し、この仕切り部材６
１の上下方向の長さ寸法が、分級部上面板４０上に設置
した上下移動機構７０を介して外部から随時変更できる
ようにしてある。つまり、分級部上面板４０上には仕切
り部材６１の周方向に沿って複数箇所に上下移動機構７
０が設置してあり、これらの上下移動機構７０が仕切り
部材６１と接続してあるので、上下移動機構７０の駆動
力によって円筒状の仕切り部材６１を上昇させたり下降
させることが可能である。ただし、仕切り部材６１は分
級部上面板４０に対して摺接しながら昇降するので、そ
の摺動部近傍から粒子が漏れないようにするため、エア
シールなどのシール処理を施しておく必要がある。な
お、図１中の符号１は原料供給管、１１は固定式分級機
１０の整流コーン（コーン部）を示している。

【００１６】上下移動機構７０を介して変更可能な仕切
り部材６１の長さ寸法は、この分級装置を組み込んだ竪
型粉砕機の運用条件に応じて最適な値に設定する。例え
ば、天井面から仕切り部材６１の下端までの長さ寸法を
Ｈ、回転フィン２１の上下方向の長さ寸法をＨ_RFとした
とき、原料供給量が最大となる定格負荷運転時には図４
に示すように、Ｈ／Ｈ_RFを０．２５以上とすることで１
００メッシュオーバーの粗粒子の混入割合が許容値以下
に抑えられ、かつ、Ｈ／Ｈ_RFを０．４以下とすることで
圧力損失が許容値以下に抑えられることがわかる。した
がって、仕切り部材６１の長さ寸法Ｈは、０．２５≦Ｈ
／Ｈ_RF≦０．４なる条件を満たすように設定しておけば
良い。

【００１７】また、原料供給量が最小となる最低負荷運
転時には、仕切り部材６１を長くしないと粗粒子分離効
果が低減するが、空気流量の減少に伴い圧力損失が小さ
くなるので、仕切り部材６１をある程度長くしても圧力
損失が不所望に増大することはない。すなわち、最低負
荷運転時には図５に示すように、Ｈ／Ｈ_RFを０．６以上
とすることで１００メッシュオーバーの粗粒子の混入割
合が許容値以下に抑えられ、かつ、Ｈ／Ｈ_RFを０．８以
下とすることで圧力損失が許容値以下に抑えられること
がわかる。したがって、仕切り部材６１の長さ寸法Ｈ
は、０．６≦Ｈ／Ｈ_RF≦０．８なる条件を満たすように
設定しておけば良い。

【００１８】さらに、定格負荷と最低負荷の間の任意の
負荷で運転した場合に良好と見なせるＨ／Ｈ_RFの値を調
べたところ、図６に示すような結果が得られた。すなわ
ち、原料の供給量に応じて、Ｈ／Ｈ_RFの値が図６に示す
範囲内に収まるように、仕切り部材６１の長さ寸法Ｈを
調節するという制御を行えば、常に、１００メッシュオ
ーバーの粗粒子の混入割合を許容値以下に抑えることが
でき、かつ圧力損失を許容値以下に抑えることができ
る。

【００１９】次に、本発明の第２の実施形態例について
説明する。本実施形態例に係る分級装置は、図２，３に
示すように、回転式分級機２０の回転フィン２１と固定
式分級機１０の固定フィン１２との間の空間に、複数本
の支持棒６３を有する可動式の仕切り部材６１と、この
仕切り部材６１のガイド面となる固定式の仕切り部材６
２とが配設してある。固定式の仕切り部材６２は分級部
上面板４０に固定されていて、この仕切り部材６２の内
側（または外側）に沿って可動式の仕切り部材６１が昇
降するようになっている。各支持棒６３は分級部上面板
４０に穿設された孔を貫通して上方へ突出し、分級部上
面板４０上に設置された上下移動機構７０に接続されて
いるので、この上下移動機構７０を介して仕切り部材６
１を外部から随時昇降させることができる。このような
構成にしてあると、分級部上面板４０に支持棒６３を摺
動させるための小さな孔を設けるだけで済むので、シー
ル処理が簡単かつ確実に行える。

【００２０】図７は、可動式仕切り部材を備えた竪型粉
砕機と、従来型の仕切り部材を備えた竪型粉砕機とにつ
いて、起動時の製品微粉の排出量がどのように変化する
かを調べたタイムチャートである。同図に破線で示すよ
うに、起動指令が出力されてもしばらくの間は可動式仕
切り部材を最短の長さに保っておき、その後、可動式仕
切り部材の長さを定格運転対応時の長さまで徐々に増大
させていくという制御を行うと、製品微粉の排出量を素
早く定格値に到達させたい起動時に、可動式仕切り部材
が排出速度を遅らす要因とならないため、仕切り部材の
長さが一定の従来型に比べて、起動指令から製品微粉排
出量が定格値に到達するまでの一次遅れを大幅に短縮さ
せることができる。

【００２１】また、図８は、可動式仕切り部材を備えた
竪型粉砕機と、従来型の仕切り部材を備えた竪型粉砕機
とについて、停止時の製品微粉の排出量がどのように変
化するかを調べたタイムチャートである。同図に破線で
示すように、停止指令が出力されたら可動式仕切り部材
の長さを徐々に減らしていって速やかに最短の長さにす
るという制御を行うと、粉砕部内に滞留する粒子を素早
く排出させたい停止時に、可動式仕切り部材が排出速度
を遅らす要因とならないため、仕切り部材の長さが一定
の従来型に比べて、停止指令から粉砕部を停止させるま
でに要する時間を大幅に短縮させることができる。その
結果、停止指令から粉砕部停止までの所要時間が長引い
た場合に懸念される自励振動が発生しにくくなるので、
安全性も向上する。

【００２２】なお、上述した実施形態例では、回転式分
級機２０と固定式分級機１０との間に可動式の仕切り部
材６１を配設した場合について説明しているが、固定式
分級機やその整流コーンを省略した構成の分級装置であ
っても、仕切り部材６１の長さを適宜調節することによ
りほぼ同様の効果が得られる。

【００２３】

【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。

【００２４】回転式分級機の径方向外側の空間に、該空
間の天井部から下向きに延在する円筒状部材（仕切り部
材）を配設し、天井部から該円筒状部材の下端までの長
さ寸法を運用条件に応じて変更できるようにした分級装
置なので、例えば低負荷運転時には定格負荷運転時より
も円筒状部材を長く設定しておくことにより、負荷が大
きく変動しても所定の粒径以上の粗粒子が確実に分離で
きて圧力損失も低く抑えることができる。それゆえ、負
荷変動が大きい竪型粉砕機に本発明を適用すれば、高い
実用的価値が期待できる。また、起動時および停止時に
は円筒状部材を最短の長さに設定しておくことにより、
起動停止時に分級した粒子を素早く排出させることがで
きる。それゆえ、起動停止が頻繁に繰り返される竪型粉
砕機に本発明を適用すれば、運転効率を大幅に向上させ
ることができると共に、停止時に懸念される自励振動も
発生しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例に係る分級装置の要
部説明図である。

【図２】本発明の第２の実施形態例に係る分級装置の要
部説明図である。

【図３】図２に示す可動式仕切り部材の外観図である。

【図４】竪型粉砕機の定格負荷運転時における仕切り部
材の長さと粗粒子分離効果との相関関係を示す特性図で
ある。

【図５】竪型粉砕機の最低負荷運転時における仕切り部
材の長さと粗粒子分離効果との相関関係を示す特性図で
ある。

【図６】竪型粉砕機の原料供給量に応じた仕切り部材の
長さの最適範囲を示す説明図である。

【図７】竪型粉砕機の起動時のタイムチャートである。

【図８】竪型粉砕機の停止時のタイムチャートである。

【図９】分級装置の一従来例を説明するための竪型粉砕
機の構成図である。

【図１０】分級装置の他の従来例を示す要部説明図であ
る。

【符号の説明】

１原料供給管（給炭管）２粉砕テーブル３粉砕ボール４スロート５粉砕部６分級装置１０固定式分級機１１整流コーン（コーン部）１２固定フィン２０回転式分級機２１回転フィン３０製品微粉排出管（送炭管）４０分級部上面板（天井部）５１熱風５２固気二相流６１可動式の仕切り部材（円筒状部材）６２固定式の仕切り部材６３支持棒７０上下移動機構

───────────────────────────────────────────────────── 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 JA08 JB01 KA01 KB10 LA07 MA07 NA02 4D067 EE23 GA04 GB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下方より吹き上げられてくる固気二相流
を導入し、少なくとも回転式分級機にて前記固気二相流
中の粒子を大きさにより分級する分級装置において、前記回転式分級機の径方向外側の空間に、該空間の天井
部から下向きに延在し前記回転式分級機と全周にわたっ
て対向する円筒状部材を配設し、かつ、前記天井部から
前記円筒状部材の下端までの長さ寸法を随時変更可能な
構成と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、前記天井部か
ら前記円筒状部材の下端までの長さ寸法を、低負荷運転
時には定格負荷運転時よりも長く設定しておくことを特
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
天井部から前記円筒状部材の下端までの長さ寸法を、起
動時および停止時には最短の長さに設定しておくことを
特徴とする分級装置。