JP2004223424A - クリンカクラッシャー及びクリンカ灰粉砕システム - Google Patents

Abstract

【課題】石炭燃焼炉から排出される大きなクリンカ塊を確実に粉砕し、ポンプや配管での閉塞トラブルを解決する。
【解決手段】ダブルロール式クリンカクラッシャーに、表面２からの高さの大きい丘状突起である大歯３と高さの小さい丘状突起である小歯４とをもった歯付回転ロール１を装着する。閉塞問題を解決して、口径の小さなスラリーポンプの使用が可能になり、コスト節減をはかれる。また、本クリンカクラッシャーを利用するクリンカ灰破砕システムでは、シーケンス制御によりクラッシャーの異常噛込みを検知しクラッシャを逆回転させ、粉砕システムの保全と操業要員の合理化はかることができる。炭種変更が多くなった大型火力発電所などでとくに有用である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、クリンカクラッシャー及びクリンカ灰粉砕システム、詳しくはボイラー火炉等の石炭燃焼炉から排出されるクリンカ灰中に含まれるクリンカ塊を所要の大きさよりも小さく粉砕するためのクリンカクラッシャー及びクリンカ灰粉砕システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭燃焼炉においては、水管表面や炉壁に付着し間断なく落下する燃料滓、すなわち大小塊を含むクリンカ灰を、逐次、確実に炉外に排出しなければ満足な操業を続けることができない。そこで、石炭火力発電所などの大規模石炭燃焼炉では、通常、クリンカ灰を水中に落下させて急冷、破砕し、さらにクリンカクラッシャーにより所定の大きさにまで破砕して、次工程の脱水槽等に移送し処理ている。前記のクリンカ灰の破砕システムには大別して間欠（断続）処理方式と連続処理方式とがあり、立地条件や灰の利用手段などに応じて適宜に選択することができる。
【０００３】
図７及び図８に代表的な石炭燃焼炉のクリンカ灰粉砕システムの構成を例示したのでこれらを説明する。図７は間欠処理方式のものであって、燃焼炉底部にクリンカホッパー３１を設けて水３２を張り、炉内で発生するクリンカ灰３３をクリンカホッパー３１中に落下させている。落下したクリンカ灰は、ホッパー内の水３２によって急冷され、非常にもろい組織になって破砕されスラリー状となり一時的にホッパー３１内に貯留される。貯留されたクリンカスラリー３４は、１日に数回、間欠的にホッパー底部の排出ゲート３５を開き、ホッパー底部近傍及び側部に設けられたノズル３６から噴射される高圧水の作用を借りてホッパー３１から排出される。排出されたクリンカスラリーは、脱水処理するためにジェットポンプやスラリーポンプ３７によってスラリー配管３８を経て脱水工程に水流輸送される。
【０００４】
ホッパー３１内のクリンカスラリー３４には４０〜５０ｍｍを超えるような大きなクリンカ塊が混在することがあるので、脱水槽への水流輸送中に配管３８やポンプ３７を閉塞させるなど以降の工程操作に支障を来さないよう、クリンカホッパー３１の排出口下流にクリンカ粉砕用のクラッシャー３９を設け、スラリー中のクリンカ塊を小さく、例えば４０ｍｍ以下に湿式破砕する。クリンカクラッシャー３９には、２本の円筒型ロールを一定の間隙をおいて平行に配置し、互いに逆方向に回転させて前記間隙間にクリンカスラリーを噛み込ませ、強力な圧力を加えてクリンカ塊を破砕するダブルロール式クラッシャーが多く用いられる。とくにロール表面に丘状突起歯を配列した歯付ロールを使用するダブルロールの湿式クラッシャーが好ましく使用されている。
【０００５】
つぎに、図８に例示した連続方式の場合には、燃焼炉底部４８に設けたクリンカホッパー４１に水浸式のチェーンコンベア４２を設置して水４３を張り、炉内で発生するクリンカ灰４４をクリンカホッパー４１中に落下させている。落下したクリンカ灰は、急冷、破砕されて連続運転されているチェーンコンベア４２によって連続的にクリンカホッパー４１外に排出される。チェーンコンベア４２は、クリンカ灰４４に同伴する水を分離するために適度の勾配がある傾斜部分４５を設け、この傾斜部４５において水を分離除去する。水を除去されたクリンカ灰４６は、大きなクリンカ塊を前記した間欠方式におけるのと同様にクリンカクラッシャー４７により所要の大きさにまで破砕されて次工程に送られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近になって燃料に使用される石炭の種類が増え、炭種によっては残灰量に５〜３０％の差を生じ、また、その性状も同じではなくなって従来のクリンカ灰よりも硬い溶融灰が混じるようになってきた。そして、従来のクリンカ灰粉砕システムでは、５０ｍｍを超える大きなクリンカ塊が、クリンカクラッシャーを通過してポンプや水流輸送配管を閉塞させ、あるいは脱水工程などの次工程において厄介なトラブルを発生させるようになった。
【０００７】
従来、この種の閉塞トラブルを回避する手段として、スラリーポンプやジェットポンプのものを採用したり、クリンカクラッシャーのロール間隔を狭めたり、ポンプ入口側にストレーナを設置するなどの対策を講じていたが、前者では設備費や動力費を含む運転経費が大きくなり、後者では処理量が減少し、あるいはストレーナの頻繁な交換清掃が必要になるという問題があった。本発明は、大きなクリンカ塊を確実に一定の大きさ以下に粉砕し、前記の閉塞トラブルを解決して脱水槽に安定して水流輸送できるクリンカクラッシャー及びクリンカ灰粉砕システムを課題に研究の結果、完成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決する手段として、石炭燃焼炉底部から排出されるクリンカを粉砕するための、２本の歯付回転ロール（１）を平行に装着したダブルロール式クリンカクラッシャーであって、前記歯付回転ロールは、表面（２）からの高さの大きい丘状突起である大歯（３）と高さの小さい丘状突起である小歯（４）とを有し、クリンカを破砕し通過させる両ロールの最近接部（５）において、双方の歯が相手ロールの歯間の谷部（６）に入り込んで噛み合う位置に取り付けられていることを特徴とするクリンカクラッシャーを提供する。
【０００９】
前記歯付回転ロールの歯は、互いに噛み合った状態において大歯と小歯とが交互に並ぶように設けられていることが好ましい。また、ロール表面からの小歯の高さは、大歯の高さに対して１／２〜１／４の範囲が好ましい。そして、大歯及び小歯の底面に平行な断面の形状は、いずれも四角形が望まれる。
【００１０】
さらに本発明は、燃焼炉底部に設けたクリンカホッパーと前記クリンカホッパーの排出口下流に接続された前記いずれかのクリンカクラッシャーとを含んでなることを特徴とするクリンカ灰粉砕システム、ならびに燃焼炉底部に設けたクリンカホッパーと、クリンカホッパー内に設置されクリンカ灰から水を分離するための傾斜部を有する水浸式のチェーンコンベアと、水を分離した前記クリンカ灰を破砕するための前記いずれかのクリンカクラッシャーとを含んでなることを特徴とするクリンカ灰粉砕システムを提供する。
【００１１】
また、前記のクリンカ灰粉砕システムにおいては、クリンカクラッシャーが異物もしくはクリンカ塊を異常噛込みしたことを検知して、予め設定されたシーケンスに従ってクリンカクラッシャを一旦逆回転させた後、正回転に戻す操作を１回又は複数回実行するための制御機構を装着しておくことが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、図面を参照してクリンカ灰粉砕システムに使用する本発明クリンカクラッシャーにつき実施形態をあげて具体的に説明する。図１は本発明に係るクリンカクラッシャーに使用する歯付回転ロールの正面図、図２は同上歯付回転ロールの回転軸方向に沿った断面図、図３は回転軸に垂直方向の側面図である。図４は同上クラッシャーの両ロール近接部分の回転軸に直交する方向の側面図である。図５は噛合部分の軸方向の断面説明図であり、図６は、従来（ａ）及び本発明（ｂ，ｂ’）のクリンカクラッシャーにおける両ロールの噛合部における歯の位置関係を比較するための展開図である。これらの図面は、いずれも説明を容易にするために示した本発明実施形態の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１３】
さて、本発明クリンカクラッシャーでは、ロール表面２からの高さ、又は高さ及び大きさの異なる、少なくとも２種類の歯３、４をもった歯付ロール１が装着されている。ロール径や長さ、装着間隔、歯の形状、大きさ、配列などは、燃料炭種、クリンカスラリーの必要処理量、被処理クリンカ塊の性状や大きさ、処理後に残るクリンカ塊の許容寸法、操業形態などによって決められる。一般に大型発電所などに使用する石炭燃焼炉では、１台当たりのクリンカスラリーの処理量が２０〜１５０ｔｏｎ／ｈｒ、粉砕処理後の最大スラリー塊の大きさを３０〜５０ｍｍ以下に抑え、ロール径は３００〜５００ｍｍ、有効ロール長さは６００〜１２００ｍｍ程度のクリンカクラッシャーが実用的である。
【００１４】
本発明クリンカクラッシャーに装着されている２本の歯付回転ロール１には、好ましくは高さが２０〜３５ｍｍ、底面が一辺１０〜５０ｍｍの矩形又は正方形、頂部が平面で形成された大小の丘状突起歯３、４が、それぞれロール有効表面に対して面積比５〜３０％程度配列されている。本例では、ロール表面２からの高さの大きい丘状突起である大歯３の中間に、高さの小さい丘状突起である小歯４が設けられている。小歯は処理量の低減を最小限にとどめつつ、大きなクリンカ塊が通り抜けるのを防止し、効果的に噛み込んで破砕する作用を有する。
【００１５】
通常、クリンカスラリーの小歯４のロール表面２からの高さは、従来の大歯３の高さに対して１／２〜１／５の範囲に形成するとよい。歯３、４のロール表面形成密度は、一般に同じ目的に使用されていた従来の歯付回転ロールにおける密度よりも大きく、従来の歯付回転ロールにおける密度を１とすれば、大歯、小歯を合わせて約０．２〜０．５増の範囲が好ましい。
【００１６】
両ロールの噛合部における歯の位置関係は、大歯と小歯とが交互に並ぶように配列することが望ましい。その例を図６（ｂ）、（ｂ’）に示した。図中（ａ）は従来のクラッシャーにおける歯付回転ロールの噛合い軌跡を示し、点線は相手ロールの歯の軌跡である。（ｂ）は、前記の従来歯付回転ロールの歯を大歯として、その間に小歯を設けた本発明クリンカクラッシャーに係る歯付回転ロールの噛合軌跡であって、本発明実施形態例として前掲したのと同じ歯付ロールであり、（ｂ’）は、本発明に係る歯付回転ロールの他の噛合軌跡例である。本発明に係る歯付回転ロールでは、大歯と小歯とが破砕部において所定の間隔をおき、好ましくは交互に配列されて噛み合っていることにより、通過するクリンカスラリー量を大きく減少させないで、大きなクリンカ塊を噛み込み破砕することができる。ローラ間隙及び歯の高さ及び大きさは、クリンカスラリーの所要処理量や所要の破砕寸法によるところが大きい。
【００１７】
本発明クリンカクラッシャーにおいては、両ロール１の歯の形状にとくに制限はないが、破砕効果の点でロール表面に平行な断面形状は四角形が好ましく、歯の欠損を防ぐために角部は丸く面取りしておくとよい。
【００１８】
前記の本発明クリンカクラッシャーは、所要の大きさを超える大きなクリンカ塊が、クリンカクラッシャーを通過してポンプや水流輸送配管を閉塞させ、あるいは脱水工程などの次工程において厄介なトラブルを発生させるのを防止する。そして、間欠方式、連続方式のいずれのクリンカ灰粉砕システムにも効果的に使用することができる。
【００１９】
しかし、本発明クリンカクラッシャーにおいても、金属片などの異物や硬度の高い溶融スラッグを噛み込んだり、スラッグ塊の噛込み位置等の関係で作動に異常、例えば過大な回転負荷や大きな衝撃が発生やする場合がある。このような異常噛込みが発生した場合、これを放置すればクラッシャーの損壊等の操業に致命的な事故につながる恐れがあるので、従来は直ちに運転を停止して手動操作に切り替え、状況に応じて適宜の処置を講ずるものとしていた。
【００２０】
しかし、異常噛込みの原因を検討の結果、その多くはクリンカ塊の噛込みのミスであって、噛み込ませ直すことによって正常に破砕されるものであったことが判明した。そこで、本発明クリンカ灰粉砕システムにおいては、ショックリレーやロードセルを利用し異常噛込みを検知して、予め設定されたシーケンスに従いクリンカクラッシャを一旦逆回転させた後、正回転に戻して噛み込ませ直す操作を１回又は複数回実行する制御機構の装着が効果的であり望ましい。クリンカ灰粉砕システムの保全と操業要員の合理化が可能になる。通常、繰返回数を３回程度とし、その間に正常状態に戻ればそのまま操業をを続行して正常状態に回復させる。正常に戻らなければ４度目のショックリレー作動により操業停止又は手動操作に変更する。図８にクリンカ灰粉砕システムにおける異常噛込み時のシーケンスのフローチャートの一例を示した。
【００２１】
【実施例】
以前から石炭燃焼炉のクリンカホッパーに取り付けて使用していたクリンカクラッシャーを、本発明のものに改造して取り付け直し、従来のものとその効果を比較することができたのでその結果を説明する。
【００２２】
従来のクリンカクラッシャーには、表面の全長が８７０ｍｍ、表面外径が４１０ｍｍのロール表面に、底面形状が周方向長さ４５ｍｍ、軸方向長さ２６ｍｍの長方形で頂部に向かってやや縮小し、ロール表面からの高さ３０ｍｍの歯を、軸方向に６９ｍｍピッチで１１列、周方向に等間隔１６列、合計１７６個有する歯付ロールが、ロール回転軸間距離を４５７ｍｍにして取り付られていた。燃料に従来からのＡ炭を使用している間のクリンカは、、通常のポーラス状を呈するクリンカで５０ｍｍ以下に破砕され、クリンカスラリー輸送用のスラリーポンプや配管が閉塞することはなかった。ところが、最近になって品種の異なるＢ炭を使用したところ、やや硬度の高い溶融灰が発生して最大５０〜７０ｍｍの破砕塊がクリンカクラッシャーを通過し、スラリーポンプや水流輸送配管を閉塞させるトラブルが起こるようになった。
【００２３】
そこで、前記のクリンカクラッシャーの歯付ロールを、前記歯付ロールと同形の、ただし従来からの歯を大歯として、大歯の中間に底面が一辺２４ｍｍの正方形、高さ１２ｍｍの小歯を軸方向１１列、周方向１８列、合計１７６個を並べた歯付ロールに交換し、本発明クリンカクラッシャーに改造した。その結果、クリンカスラリーの単位時間当たりの処理量が少し低下したが、Ａ炭の使用時は勿論、Ｂ炭の使用時においてもクリンカ塊は正常に５０ｍｍ以下に破砕されるようになり、スラリーポンプや水流輸送配管を閉塞させるトラブルは起こらなくなった。クリンカホッパーからの排出時間はやや長くなったが、全体の処理量には全く影響することはなかった。なお、図１〜図７に示した実施形態例は本実施例の形態に近い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明クリンカクラッシャーをクリンカホッパー排出口に装着することによって、溶融灰を含んだ比較的硬いクリンカ塊は容易に粉砕され、所定の寸法を超える大きなクリンカ塊がクラッシャーから下流に流れないので、炭種に拘わらずクリンカ灰スラリーの処理工程におけるポンプや配管の閉塞などのトラブルは解消し、信頼性の高いクリンカスラリー処理を実施することができる。閉塞問題の解決によって、口径の小さなスラリーポンプ、ジェットポンプの使用が可能になり、コスト節減をはかれるようになった。前記のクリンカクラッシャーを利用するクリンカ灰破砕システムにおいては、シーケンス制御によりクラッシャーの異常噛込みを検知しクラッシャを逆回転させ、クリンカ灰粉砕システムの保全と操業要員の合理化はかることができる。本発明は、最近、炭種変更の多くなった大型石炭火力発電所などでとくに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリンカ用クラッシャーに使用する歯付回転ロールを例示する正面図
【図２】同上歯付回転ロールの軸方向に沿った断面図
【図３】同上クラッシャーの両ロール部分の軸に直交する方向の側面図
【図４】噛合部分の軸に直交する方向の断面説明図
【図５】同じく軸方向の噛合部分断面説明図
【図６】本発明（ａ）及び従来（ｂ）のクリンカ用クラッシャーにおける両ロールの噛合部における位置関係を比較するための展開図
【図７】石炭燃焼炉における間欠方式のクリンカ灰粉砕システムの構成を例示する図
【図８】石炭燃焼炉における連続方式クリンカ灰粉砕システムの構成を例示する図
【図９】クリンカ灰粉砕システムにおける異常噛込時シーケンスのフローチャートの一例
【符号の説明】
１：歯付ロール ２：ロール表面
３：大歯 ４：小歯
５：破砕部（両ロールの最近接部） ６：歯間の谷部
７：ロール回転軸
３１：クリンカホッパー ３２：水
３３：クリンカ灰 ３４：クリンカスラリー
３５：排出ゲート ３６：ノズル
３７：スラリーポンプ ３８：スラリー輸送配管
３９：クリンカークラッシャー
４１：クリンカホッパー ４２：チェーンコンベア
４３：水 ４４：クリンカ灰
４５：チェーンコンベアの傾斜部 ４６：水を除去されたクリンカ灰
４７：クリンカクラッシャー ４８：燃焼炉底部

Claims (7)

1. 石炭燃焼炉底部から排出されるクリンカを粉砕するための、２本の歯付回転ロール（１）を平行に装着したダブルロール式クリンカクラッシャーであって、前記歯付回転ロールは、表面（２）からの高さの大きい丘状突起である大歯（３）と高さの小さい丘状突起である小歯（４）とを有し、クリンカを破砕し通過させる両ロールの最近接部（５）において、双方の歯が相手ロールの歯間の谷部（６）に入り込んで噛み合う位置に取り付けられていることを特徴とするクリンカクラッシャー。
2. 前記歯付ロールの歯が、互いに噛み合った状態において大歯と小歯とが交互に並ぶように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクリンカクラッシャー。
3. ロール表面からの小歯の高さが、大歯の高さの１／２〜１／４の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクリンカクラッシャー。
4. 大歯及び小歯の底面に平行な断面形状が、いずれも四角形であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のクリンカクラッシャー。
5. 燃焼炉底部に設けたクリンカホッパーと前記クリンカホッパーの排出口下流に接続された請求項１〜４のいずれかに記載のクリンカクラッシャーとを含んでなることを特徴とするクリンカ灰粉砕システム。
6. 燃焼炉底部に設けたクリンカホッパーと、クリンカホッパー内に設置されクリンカ灰から水を分離するための傾斜部を有する水浸式のチェーンコンベアと、水を分離した前記クリンカ灰を破砕するための請求項１〜４のいずれかに記載のクリンカクラッシャーとを含んでなることを特徴とするクリンカ灰粉砕システム。
7. 前記のクリンカクラッシャーが異物もしくはクリンカ塊を異常噛込みしたことを検知して、予め設定されたシーケンスに従ってクリンカクラッシャを一旦逆回転させた後、正回転に戻す操作を１回又は複数回実行するための制御機構を装着したことを特徴とする請求項５または６に記載のクリンカ灰粉砕システム。

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