JP2008149281A - 竪型ローラミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑制することのできる竪型ローラミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ装置を提供する。
【解決手段】ハウジング7と、ハウジング7の内部に設置された粉砕テーブル2と、粉砕テーブル2上を転動する複数の粉砕ローラ3とを備えて、粉砕テーブル2と粉砕ローラ3の間で固体物を噛み込んで粉砕する竪型ローラミルにおいて、粉砕ローラ3の外側に出た粒子を粉砕テーブル回転方向下流側の粉砕ローラ3bと粉砕テーブル2との噛み込み部側に導く粒子案内部材80を設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は竪型ローラミルに係り、特に振動を抑制することのできる竪型ローラミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ装置に関する。

図７は、従来から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ている竪型ローラミルの一例を示す概略構成図である。この例の粉砕部のタイプは、ローラ・レース型である。

この竪型ローラミルは、主に粉砕部５、分級部６、粉砕部駆動部９ａ、分級部駆動部９ｂおよび分配部８から構成されている。前記粉砕部５は、ハウジング7、粉砕テーブル２、粉砕ローラ３及び一次空気導入口であるスロート４などを有している。図中の６０は加圧用シリンダー、６１はロッド、６２は加圧フレーム、６３はブラケットである。

前記分級部６は、ハウジング7、その内側に配置されたサイクロン型の固定式分級器１０、さらにその内側に配置された回転式分級機２０から構成されている。この分級部６には、大別して３種類ある。それはサイクロン型の固定式分級器１０のみから構成される分級部、回転式分級機２０のみから構成される分級部、図８に示すように固定式分級器１０と回転式分級機２０を組み合わせて構成された 分級部である。図中の２１は回転羽根、２２は回転軸である。前記粉砕部駆動部９ａの１１１は粉砕部モータ、１１２は基台である。前記分級部駆動部９ｂの５３は分級機モータである。

次にミル内の粒子と空気の流れについて説明する。給炭管１により供給される被粉砕物の原炭１０５は、回転している粉砕テーブル２の中央部に落下し、粉砕テーブル２の回転に伴って発生した遠心力によって粉砕テーブル２上を渦巻き状の軌跡を描いて外周側へ移動し、粉砕テーブル２と粉砕ローラ３との間に噛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、粉砕テーブル２の外周に設けられたスロート４から粉砕室に導入される１５０〜３００℃に加熱された一次空気１１０と合流し、乾燥されながら上方へと吹き上げられる。

スロート４から固定式分級器１０の固定フィン１２の下端までの区間は一次 分級部４４と呼ばれており、吹き上げられた粒子は重力による分級を受けて（一次分級）、粗い粒径の石炭粉１０６ａは落下し粉砕部５へ戻される。

粉砕部５へ到達した細かい粒径の石炭粉は固定式分級器１０及び回転式分級機２０によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度を超えた粗粉炭とに分級され（二次分級）、粗粉炭１０６ｂはコーン部１１の内壁に沿って落下して再粉砕を受け、一方、微粉炭１０７は送炭管３０を経て石炭焚ボイラ装置に設置されたバーナへと搬送される。このようにミル内では、微粉炭の生成、空気による搬送、分級による粗粉炭の再循環が行われる。

図８は、この竪型ローラミルを備えた石炭焚ボイラシステムの概略構成図である。押込送風機５７により送り込まれた燃焼用空気Ａは一次空気Ａ１と二次空気Ａ２に分離され、一次空気Ａ１は冷空気として一次空気用押込送風機５８により直接前記竪型ローラミル５９に送られるものと、排ガス式空気予熱器６４により加熱されて竪型ローラミル５９に送られるものとに分岐される。そして冷空気と温空気は混合空気が適温になるように混合調整されて、竪型ローラミル５９に供給される。

原炭１０５は石炭バンカ６５に投入された後、給炭機６６により定量ずつ竪型ローラミル５９に供給されて粉砕される。一次空気Ａ１により乾燥されながら粉砕されて生成した微粉炭は、一次空気Ａ１により搬送されながら微粉炭バーナを介して石炭焚ボイラ６７内に送られ着火・燃焼する。前記二次空気Ａ２は蒸気式空気予熱器６９と排ガス式空気予熱器６４により加熱されてウインドボックス６８に送られ、石炭焚ボイラ６７内での微粉炭の燃焼に供せられる。

微粉炭の燃焼で生成した排ガスは集塵機７０で塵埃が除去され、脱硝装置７１で窒素酸化物が還元されて、排ガス式空気予熱器６４を経て誘引送風機７２で吸引され、脱硫装置７３で硫黄分が除去されて、煙突７４から大気中に放出されるシステムになっている。

竪型ローラミルに関しては、例えば下記のような特許文献を挙げることができる。
特開昭６２−０４９９５３号公報 実開平０５−０９５６５１号公報 特開昭６３−１７１６５０号公報 特開２０００−１４０６６２号公報 特開平０６−２４６１７９号公報 実開平０５−０６０５３２号公報

一般にローラミルを低負荷で運用する場合（炭種によっては高負荷時もある）、負荷減少あるいは停止操作する際に問題となるのは、ミルの振動である。炭層とローラの滑りに起因する自励振動である。この自励振動が起こるとき、粉砕レース上の粉層が細かいことが判明している。

このミルの振動対策の一つとして、粉層中の微粉を取り除くために空気噴流を吹き付ける方法（エアブロー法）があり、今まで多くの提案がなされ、振動防止のみならず、ミル停止時の残炭パージにも関与している。

エアブロー法の既存技術には、残炭パージを目的としたもの（特開昭６２−０４９９５３号公報、実開平０５−０９５６５１号公報参照）、ローラ噛み込み側にブローするもの（特開昭６３−１７１６５０号公報、特開２０００−１４０６６２号公報参照）、スローとから分岐するもの（実開平０５−０６０５３２号公報参照）などがある。

しかし、最近は石炭焚ボイラ装置における低ＮＯｘ化のため、従来以上に細かい粒度が要求されるため、振動の問題が大きくなり易い傾向にある。

本発明の目的は、粉砕効率の高い竪型ローラミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、ハウジングと、そのハウジングの内部に設置された粉砕テーブルと、その粉砕テーブル上を転動する複数の粉砕ローラとを備えて、前記粉砕テーブルと粉砕ローラの間で固体物を噛み込んで粉砕する竪型ローラミルにおいて、
前記粉砕ローラの外側に出た粒子を粉砕テーブル回転方向下流側の粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み込み部側に導く粒子案内部材を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記粉砕テーブルの回転方向上流側の粉砕ローラと下流側の粉砕ローラの中間位置よりも前記下流側の粉砕ローラの近傍に前記粒子案内部材が設置されていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記粒子案内部材は、前記粉砕ローラ側に向けて突出した突起部を有し、その突起部の一方の側面が前記粉砕テーブル回転方向上流側の粉砕ローラから後方外側に吹き飛ばされた粒子を受け止めて、その粒子層を前記粉砕テーブル回転方向下流側の粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み込み部側に導く傾斜した受層面となっていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記受層面が凹状に湾曲していることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記粒子案内部材の突起部の他方の側面が前記ハウジング側に向けて徐々に傾斜した後方面となっていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記後方面が凹状に湾曲していることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第１ないし第６の手段において、前記粒子案内部材が前記ハウジングの側壁内面に固定されていることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第７の手段において、前記粒子案内部材の突起部の先端が、前記粉砕テーブルの外周に設けられたスロートの内側にあることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第１ないし第８の手段において、前記粒子案内部材の下面が、前記粉砕テーブルならびに前記スロートの噴出口よりも上方の位置にあることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第１ないし第９の手段において、前記粉砕ローラの吐き出し側と前記粉砕テーブルとの接触部付近に気体を噴射する気流噴射手段が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は前記第１０の手段において、前記気流噴射手段による気体の噴射方向が、前記粉砕ローラと同じ傾斜方向もしくはその傾斜方向よりも外側に向いていることを特徴とするものである。

本発明の第１２の手段は、石炭を粉砕する竪型ローラミルと、その竪型ローラミルで粉砕して得られた微粉炭を燃焼する石炭焚ボイラとを備えた石炭焚ボイラ装置において、前記竪型ローラミルが請求項１ないし１１のいずれか１項記載の竪型ローラミルであることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、粉砕効率の高い竪型ローラミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ装置を提供することができる。

次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は本発明の実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図、図２はその竪型ローラミルのローラ付近の状態を示す概略構成図、図３は粒子案内部材を設置した粉砕部の平面図、図４はその粒子案内部材の斜視図である。

本実施形態で図７に示す従来の竪型ローラミルと相違する点は、粉砕部５に粒子案内部材８０と気体噴出管７７を設置した点である。竪型ローラミルの全体的な概略構成ならびにミル内の粒子と空気の主な流れは、図７で説明したものとほぼ同様であるのでそれらの説明は省略する。
図３に示すように粒子案内部材８０は、隣接する２個の粉砕ローラ３，３の間でハウジング７の側壁に固定されており、さらに詳しくは図３に示すように粉砕テーブル２の回転方向Ｒの上流側にある粉砕ローラ３ａと下流側にある粉砕ローラ３ｂの中間位置よりも下流側にある粉砕ローラ３ｂの噛み込み部に近い位置に設置されている。粒子案内部材８０の下面は、粉砕テーブル２ならびにスロート４の噴出口よりも若干上方の位置にあって、粉砕テーブル２の回転ならびにスロート４からの一次空気流１１０の噴出に支障のないようになっている。

粒子案内部材８０は、粉砕テーブル２の回転によって発生した遠心力で粉砕ローラ３ａの後方外側に吹き飛ばされた粒子を次の粉砕ローラ３ｂの噛み込み部に押し戻す（案内する）機能を有している。

そのために図４に示すように、粒子案内部材８０の粉砕ローラ３と対向する内側側面の中央部に粉砕ローラ３側に向けて突出した突起部８１が設けられ、この突起部８１を中心にしてその両側面が受層面８２と後方面８３になっている。粒子案内部材８０の外側側面８４は、ハウジング７の側壁に密着するような曲率で外側に凸に湾曲している。

粉砕ローラ３ａの噛み込み部より外側に出た粒子の一部は、粉砕テーブル２の回転によって発生した遠心力で粉砕ローラ３ａの後方外側に吹き飛ばされる。この吹き飛ばされた粒子からなる粉層は粒子案内部材８０の受層面８２で受け止められて、受層面８２の案内により突起部８１側（内側）に移動し、次の粉砕ローラ３ｂの噛み込み部に押し戻されて、再び粉砕される。図３と図４に示されている矢印Ａは、押し戻される粒子の移動方向を示している。

本実施形態の場合、前記粉層を粉砕ローラ３ｂの噛み込み部までスムーズに押し戻すため、受層面８２は前記突起部８１まで凹状に湾曲している。また、前記 後方面８３は、粒子が淀まないように凹状に湾曲している。

粒子案内部材８０の垂直高さＨ（図４参照）は、粉砕ローラ３の高さの半分から粉砕ローラ３と同等の高さの範囲でよい。それ以上高くても粉層がなければ無駄である。前記突起部８１の突出長さＬ（図４参照）は、粒子案内部材８をハウジング７の側壁に固定した際に、図３に示すように突起部８１の先端部がスロート４の内側にあって、粉砕テーブル２のレース面上に前記粉層を押し戻せる長さ必要である。

図５は、粒子案内部材８０の変形例を示す斜視図である。この例で図４に示す粒子案内部材８０と相違する点は、受層面８２ならびに後方面８３が平坦面になっている点である。

粒子案内部材８０の材質としては、例えば真空焼入れの熱処理で耐磨耗性を高めた金属材料
などの耐磨耗性材が好ましく、特に受層面８２は粉層が摺接するため耐磨耗性が要求され、耐磨耗性材を溶射しても良い。粒子案内部材８０は金属の塊体を所望の形状に加工するか、板部材を組み合わせて作製することができる。

図２と図３に示されているように、粉砕テーブル２の回転方向Ｒにおいて各粉砕ローラ３の下流側、すなわち粉砕ローラ３の粉体吐き出し側に気流噴射管７７が設置されており、図２に示すように粉砕ローラ３の粉体吐き出し側とレース７８の接触部近傍に向けて、例えば一次空気などの空気や排ガスなどの気体を噴出する。

この気流噴射管７７の先端部に設けられるノズル７９の本数は図２に示すように１本であっても、図６に示すように複数本であってもよい。前記ノズル７９からの気体の噴射角度は図２と図６に示すように、粉砕ローラ３と同じ傾斜方向もしくはそれよりも外側に傾斜している。

この気流噴射管７７による気流噴射で、粉砕ローラ３の粉体吐き出し側にある微粉を早期に除去して、粉砕効率を向上すると共に安定運転が可能となる。

本実施形態による効果をまとめれば、下記の通りである。
１． 粉砕効率の向上
ケーシング側の粗粒子を粉砕テーブル上に押し戻し、さらには粉砕テーブル上から微粉の早期除去により粉砕効率の向上がはかれる。

２． 運用の安定化
粉砕ローラ下部での微粉滞留を防止することにより、振動抑制が可能となり、運用の安定化が図れる。

本発明の実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図である。 その竪型ローラミルのローラ付近の状態を示す概略構成図である。 粒子案内部材を設置した粉砕部の平面図である。 その粒子案内部材の斜視図である。 粒子案内部材の変形例を示す斜視図である。 気体噴出管の変形例を示す側面図である。 従来の竪型ローラミルの概略構成図である。 竪型ローラミルを備えた石炭焚ボイラシステムの概略構成図である。

符号の説明

１…給炭管、２…粉砕テーブル、３…粉砕ローラ、３ａ…上流側粉砕ローラ、３ｂ…下流側粉砕ローラ、４…スロート、５…粉砕部、６…分級部、７…ハウジング、８…分配部、９ａ…粉砕部駆動部、９ｂ…分級部駆動部、１０…固定式分級器、１１…コーン部、１２…固定フィン、２０…回転式分級器、３０…送炭管、４４…一次分級部、５３…分級機モータ、５９…竪型ローラミル、６０…加圧用シリンダー、６１…ロッド、６２…加圧フレーム、６３…ブラケット、６７…石炭焚ボイラ、７７…気流噴射管、７８…レース、７９…ノズル、８０…粒子案内部材、８１…突起部、８２…受層面、８３…後方面、８４…外側側面、Ｒ…粉砕テーブルの回転方向、Ｌ…突起部の突出長さ。

Claims (12)

1. ハウジングと、そのハウジングの内部に設置された粉砕テーブルと、その粉砕テーブル上を転動する複数の粉砕ローラとを備えて、前記粉砕テーブルと粉砕ローラの間で固体物を噛み込んで粉砕する竪型ローラミルにおいて、
   前記粉砕ローラの外側に出た粒子を粉砕テーブル回転方向下流側の粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み込み部側に導く粒子案内部材を設けたことを特徴とする竪型ローラミル。
2. 請求項１記載の竪型ローラミルにおいて、前記粉砕テーブルの回転方向上流側の粉砕ローラと下流側の粉砕ローラの中間位置よりも前記下流側の粉砕ローラの近傍に前記粒子案内部材が設置されていることを特徴とする竪型ローラミル。
3. 請求項１又は２記載の竪型ローラミルにおいて、前記粒子案内部材は、前記粉砕ローラ側に向けて突出した突起部を有し、その突起部の一方の側面が前記粉砕テーブル回転方向上流側の粉砕ローラから後方外側に吹き飛ばされた粒子を受け止めて、その粒子層を前記粉砕テーブル回転方向下流側の粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み込み部側に導く傾斜した受層面となっていることを特徴とする竪型ローラミル。
4. 請求項３記載の竪型ローラミルにおいて、前記受層面が凹状に湾曲していることを特徴とする竪型ローラミル。
5. 請求項３記載の竪型ローラミルにおいて、前記粒子案内部材の突起部の他方の側面が前記ハウジング側に向けて徐々に傾斜した後方面となっていることを特徴とする竪型ローラミル。
6. 請求項５記載の竪型ローラミルにおいて、前記後方面が凹状に湾曲していることを特徴とする竪型ローラミル。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項記載の竪型ローラミルにおいて、前記粒子案内部材が前記ハウジングの側壁内面に固定されていることを特徴とする竪型ローラミル。
8. 請求項７記載の竪型ローラミルにおいて、前記粒子案内部材の突起部の先端が、前記粉砕テーブルの外周に設けられたスロートの内側にあることを特徴とする竪型ローラミル。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項記載の竪型ローラミルにおいて、前記粒子案内部材の下面が、前記粉砕テーブルならびに前記スロートの噴出口よりも上方の位置にあることを特徴とする竪型ローラミル。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項記載の竪型ローラミルにおいて、前記粉砕ローラの吐き出し側と前記粉砕テーブルとの接触部付近に気体を噴射する気流噴射手段が設けられていることを特徴とする竪型ローラミル。
11. 請求項１０記載の竪型ローラミルにおいて、前記気流噴射手段による気体の噴射方向が、前記粉砕ローラと同じ傾斜方向もしくはその傾斜方向よりも外側に向いていることを特徴とする竪型ローラミル。
12. 石炭を粉砕する竪型ローラミルと、その竪型ローラミルで粉砕して得られた微粉炭を燃焼する石炭焚ボイラとを備えた石炭焚ボイラ装置において、前記竪型ローラミルが請求項１ないし１１のいずれか１項記載の竪型ローラミルであることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。

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