JP2009189909A - ローラミル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内部循環の干渉を抑制して運転性能を健全に保ち、しかも、摩耗に起因するメンテナンス頻度の低減が可能となるローラミル構造を提供すること。
【解決手段】略円筒形状のミル本体１１と、ミル本体内１１で回転する回転テーブル１２と、回転テーブル１２上を転動して被粉砕物を粉砕する複数個のローラ１３と、ミル本体１１内の上部に設置されて粉体出口１４を有する分級器２０Ａとを備え、ミル本体１１内に投入された被粉砕物を粉砕し、被粉砕物が粉砕された粉体粒子を気流搬送により内部循環させて分級及び再粉砕を行うローラミル１０Ａにおいて、内部循環が、ミル本体１１の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流ＦＵと、ミル本体１１の中央部周辺を下向きに流れる下降流ＦＤと、により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば微粉炭焚きボイラ等に適用されるローラミル構造に関する。

従来、石炭焚きボイラでは、ローラミルへ原炭を投入して粉砕した微粉炭を燃料として使用する。ローラミルの内部では、原炭が粉砕されるとともに、粉砕された微粉炭が乾燥及び分級され、ローラミル上部に設置された微粉炭管より搬送用の一次空気によりボイラまで気流搬送される。

以下、ローラミル１０の構成例について、図４及び図５に基づいて簡単に説明する。
図示のローラミル１０は、ミル本体１１内に投入された原炭を回転テーブル１２とローラ１３との間で粉砕し、分級器２０によって選別される所定粒径以下の微粉炭（粉体）を気流搬送により火炉（不図示）へ供給する装置である。なお、ローラ１３は、回転テーブル１２の周方向に等ピッチで３個配設され、回転テーブル１２の回転によりテーブル上面で連れ回りされるようになっている。
ミル本体１１の頂部には、分級器２０で分級された微粉炭を気流搬送により外部へ排出する粉体出口１４が開口している。この粉体出口１４は、周方向を４分割した状態で開口し、各粉体出口１４には微粉炭管１が接続されている。

また、図中の符号１５は分級器２０の軸中心位置を貫通する原炭投入管、１６はミル本体１１内に気流搬送用の一次空気を供給する空気供給配管である。この空気供給配管１６からミル本体１１内に供給された一次空気は、回転テーブル１２の外周部に配設された空気吹出口１７からミル本体１１内に流出して微粉炭を気流搬送する。
なお、図中の符号１８はベーン（偏流板）であり、ミル本体１１内の気流を軸中心方向へ導いて旋回を与える機能を有している。

上述した分級器２０は、たとえば図５に示すように、上面より下面を小径とした円錐台形状の分級器本体２１が図中の矢印方向に回転する。分級器本体２１の周壁部には、所定の隙間を設けて多数の分級羽根２２が配設されている。このため、ローラミル１０の運転時には、隣接する分級羽根２２の間に形成される隙間を気流とともに通過した微粉炭粒子のみが粉体出口１４から流出して分級される。
石炭等の固体原料を粉砕するローラミルに関する先行技術文献においては、一次分級性能を維持しながら搬送空気が衝突する偏流板の摩耗を最小限に抑えて長寿命化するため、空気を円環中心側に向けて偏流させる偏流リングが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
特開２００７−２０９８３８号公報

上述した従来のローラミル１０においては、回転テーブル１２の回転及び周囲の吹き上げ流れ（図中の矢印Ｆｕ）により、粒子の粉砕や分級が行われ、十分に粉砕されなかった粒子は、再び回転テーブル１２に戻って粉砕される。このような一連の流れは、粒子の内部循環と呼ばれている。
しかし、上述した内部循環の流れが干渉する状況になると、分級器２０の性能が不十分になるとともに、安全運転が困難になる場合がある。

上述した従来構造では、内部循環の干渉対策として、すなわち、上向きの吹き上げ流れと、回転テーブル１２へ戻る下向きの流れ（図中の矢印Ｆｄ）とが干渉しないようにするため、吹き上げ流路にベーン１８を設置して流れをミル本体の軸中心方向へ導いている。この結果、この場合の内部循環は、ベーン１８により中央側を吹き上がる上向きの流れＦｕと、ベーン１８の上部で流速が小さい領域を、主に粒径の大きな粉体粒子が外周側の壁面に沿って流下（落下）する下向きの流れＦｄとにより構成される。このため、ベーン１８には、流下する粒子が衝突して激しい摩耗を生じることとなる。

このように、上述した従来のローラミル構造には、内部循環の干渉による粉砕及び分級の性能が不十分になるという問題や、内部循環の影響で摩耗しやすいベーンについて、頻繁な運転停止を伴う点検及び交換等の作業が必要になってメンテナンスを煩雑にするという問題が指摘されている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部循環の干渉を抑制して運転性能を健全に保ち、しかも、摩耗に起因するメンテナンス頻度の低減が可能となるローラミル構造を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るローラミル構造は、略円筒形状のミル本体と、前記ミル本体内で回転するテーブルと、該テーブル上を転動して前記被粉砕物を粉砕する複数個のローラと、前記ミル本体内の上部に設置されて粉体出口を有する分級器とを備え、前記ミル本体内に投入された被粉砕物を粉砕し、前記被粉砕物が粉砕された粉体粒子を気流搬送により内部循環させて分級及び再粉砕を行うローラミル構造において、前記内部循環が、前記ミル本体の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流と、前記ミル本体の中央部周辺を下向きに流れる下降流とにより構成されていることを特徴とするものである。

このような本発明によれば、ミル本体内で気流搬送される粉体粒子の内部循環が、ミル本体の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流と、ミル本体の中央部周辺を下向きに流れる下降流とにより構成されているので、ミル本体内の気流を軸中心方向へ導いて旋回を与えるベーン（偏流板）が不要になる。このため、壁面周辺の低流速領域がなくなり、下降流を中央部に集中させてスムーズに流すことができる。

上記の発明において、前記分級器を回転式とし、回転中心から放射状に所定の間隔をもって多数設置されている分級羽根に、衝突した粉体粒子を下向きに跳ね返す方向のひねりを加えることが好ましく、これにより、再度粉砕が必要となる粗粒子をミル中央部へ寄せて回転テーブルまで戻すことができる。

上記の発明において、前記分級器の下方に、逆円錐台形状のガイドコーンを設置することが好ましく、これにより、分級器を通過できない粗粒子を受け止め、ミル中央部へ寄せて回転テーブルまで戻すことができる。また、分級器を通過できなかった粗粒子が落下する流れと上昇流とを分離し、互いの干渉を防止することもできる。

上述した本発明のローラミル構造によれば、内部循環の干渉を抑制して運転性能を健全に保つとともに、摩耗に起因するメンテナンス頻度を低減することができる。
すなわち、ミル本体内の内部循環が従来構造と逆向きになり、上昇流が機壁に沿って外周部を吹き上がり、粗粒の戻りがミル中央部を流下することになるので、ミル内部の流れが整えられてスムーズになり、互いの干渉が抑制される。この結果、ローラミルの運転が健全に保たれ、摩耗部材であるベーン（偏流板）の廃止によりメンテナンス頻度を低減して運転効率が向上するという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係るローラミル構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態において、ローラミルは被粉砕物の原炭（石炭）を粉砕し、微粉炭（粉体）を得るものとするが、これに限定されることはない。
図１から図３に示す実施形態のローラミル１０Ａは、ミル本体１１内に投入された原炭を粉砕して微粉炭とし、この微粉炭が周方向を４分割されたミル本体頂部の粉体出口１４から気流搬送により外部へ排出されるように構成されている。

ローラミル１０Ａは、ミル本体１１内で回転する回転テーブル１２と、この回転テーブル１２上を転動して原炭を粉砕する３個のローラ１３と、粉体出口１４の上流でローラミル１０Ａ内の上部に配設された分級器２０Ａとを備えている。この場合のローラ１３は、回転テーブル１２の周方向に等ピッチで３個配設され、回転テーブル１２の回転によりテーブル上面を連れ回りするようになっている。
また、ミル本体１１の頂部には、分級器２０Ａで分級された微粉炭を気流搬送により外部へ排出するための粉体出口１４が開口している。この粉体出口１４は、実質的には分級器２０Ａの頂部において平面視で周方向を４分割した状態に開口し、各粉体出口１４には上述した微粉炭管１が接続されている。すなわち、下面より上面が大径の略円錐台形状とした分級器２０Ａの頂部には、周方向を４分割した粉体出口１４が開口している。

このように、図示のローラミル１０Ａは、分級器２０Ａの軸中心位置を貫通する原炭投入管１５からミル本体１１内に投入された原炭を回転テーブル１２とローラ１３との間で粉砕するとともに、気流搬送により分級器２０が選別した所定粒径以下の微粉炭をボイラの火炉等へ供給する装置である。
また、気流搬送用の一次空気は、ミル本体１１の下方に接続された空気供給配管１６から供給され、回転テーブル１２の外周部に配設された空気吹出口１７からミル本体１１内に流出して微粉炭を気流搬送する。

さて、上述したローラミル１０Ａは、略円筒形状のミル本体１１と、ミル本体１１内で回転する回転テーブル１２と、回転テーブル１２上を転動して原炭を粉砕する３個のローラ１３と、ミル本体１１内の上部に設置されて粉体出口１４を有する分級器２０Ａとを備えており、ミル本体１１内に投入された原炭を粉砕し、原炭が粉砕された微粉炭を気流搬送により内部循環させて分級及び再粉砕を行うように構成されている。
そして、このローラミル１０Ａにおいては、ミル本体１１の内部で微粉炭を気流搬送して粉砕、分級及び再粉砕を行う内部循環が、ミル本体１１の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流ＦＵと、ミル本体１１の中央部周辺を下向きに流れる下降流ＦＤとにより構成されている。

すなわち、ローラミル１０Ａのミル本体１１内では、空気吹出口１７から外周側の壁面に沿って上向きに流出する一次空気の空気流により、回転テーブル１２とローラ１３との間で粉砕された微粉炭を壁面に沿って上向きに吹き上げる上昇流ＦＵが形成される。この上昇流ＦＵは、ミル本体１１の内壁面に沿って上昇するため、この流れをスムーズにするためには壁面周辺に流路を遮る突起物等を設けないことが望ましい。
従って、本発明のローラミル１０Ａでは、図中に破線で示す従来構造のベーン１８が設けられておらず、上昇流ＦＵは何の妨げもない壁面に沿ってスムーズに上昇することができる。換言すれば、摩耗が問題となっていたベーン１８を廃止したことにより、ミル本体１１の内壁面周辺に低流速流域が形成されることはない。

この上昇流ＦＵは、ミル本体１１内の上部に配設された分級器２０Ａに到達し、所定値以下の粒径まで粉砕された微粉炭のみが気流とともに分級器２０Ａを通過して流出する。そして、分級器２０Ａを通過できない粒径の大きな微粉炭（粗粒子）は、分級器２０Ａに衝突するなどして下向きの下降流ＦＤとなり、回転テーブル１２上に流下（落下）する。
このとき、上昇流ＦＵを妨げて流れ方向を変化させていたベーン１８がないので、すなわち、ミル本体１１の内壁面周辺に低流速流域が形成されることはないので、下降流ＦＤが低流速領域に流入することはなくなり、ミル本体１１の中心部を集中して流れることとなる。

このように、ミル本体１１内で気流搬送される微粉炭の内部循環が、ミル本体１１の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流ＦＵと、ミル本体１１の中央部周辺を下向きに流れる下降流ＦＤとにより構成されているので、ミル本体１１内には気流を軸中心方向へ導いて旋回を与えるベーン１８が不要になり、この結果、壁面周辺に形成されていた低流速領域がなくなり、下降流ＦＤを中央部に集中させて、上昇流ＦＵとの干渉がない、あるいは干渉が抑制されたスムーズな内部循環を形成することができる。
そして、スムーズな内部循環の形成は、分級性能に対する悪影響を抑制し、ローラミル１０Ａの運転を安定させることができる。

ところで、上述した分級器２０Ａについては、その方式を特に限定するものではない。
しかし、上述した分級器２０Ａについては、回転式とすることが望ましい。そして、たとえば図３に示すように、上面より下面を小径とした円錐台形状の分級器本体２１Ａには、通過させる微粉炭の粒径により定まる所定の隙間を設けて多数の分級羽根２２Ａが周壁部に配設されている。さらに、分級羽根２２Ａには、衝突した微粉炭を下向きに跳ね返す方向のひねりが加えられている。すなわち、図中に矢印で示す分級器本体２１Ａの回転方向において、分級羽根２２Ａは、径の大きい上面側が径の小さい下面側より先に、回転中心を通る半径方向の断面を通過するように傾斜している。

このような回転式の分級器２０Ａを採用すれば、分級羽根２２Ａは、再度粉砕が必要となる微粉炭の粗粒子を下向きに跳ね返し、ミル中央部へ寄せて回転テーブルまで戻すことができる。すなわち、ひねりのない従来の分級羽根２２は、微粉炭の粗粒子を遠心外向きに跳ね返すため、ミル本体１１の壁面部周辺まで到達して上向きの流れＦｕと交差するが、ひねりを設けた分級羽根２２Ａの採用により、跳ね返し方向が下向きになって上昇流ＦＵとの干渉はなく、下降流ＦＤの流路となるミル本体１１の中央部に集めて回転テーブル１２までスムーズに戻すことができる。

さらに、上述した分級器２０Ａは、その下方に設置した逆円錐台形状のガイドコーン３０を備えていることが望ましい。このガイドコーン３０は、同じく逆円錐台形状とした分級器本体２１Ａとの間に所定の間隔をもって設置される筒状部材であり、分級器２０Ａで跳ね返された微粉炭を傾斜する内面で受け止めて中央部へ導く機能を有している。すなわち、ガイドコーン３０を設置することにより、分級器２０Ａで跳ね返された微粉炭の粗粒子を下降流ＦＤの流路となるミル本体１１の中央部へ確実に集め、回転テーブル１２までスムーズに戻すことができる。

また、このガイドコーン３０を設けると、上昇流ＦＵから、分級器２０Ａを通過できなかった微粉炭の粗粒子が落下する流れを分離し、互いの干渉を防止することもできる。すなわち、ミル本体１１の内壁面に沿って流れる上昇流ＦＵは、分級器２０Ａが設置されているミル本体１１内の上部領域において、ガイドコーン３０により下降流ＦＤから完全に分離された状態となるので、よりスムーズな内部循環が可能になる。

このように、上述した本発明のローラミル構造によれば、ミル本体１１内における内部循環の干渉を抑制して運転性能を健全に保つとともに、摩耗に起因するメンテナンス頻度を低減することができる。これは、ミル本体１１内の内部循環が従来構造と逆向きになるため、上昇流ＦＵがミル本体１１の機壁に沿って外周部を吹き上がり、微粉炭の粗粒を戻す下降流ＦＤがミル本体１１の中央部を流下することになるので、ミル本体１１の内部流れが整えられてスムーズになり、互いの干渉が抑制されるためである。この結果、ローラミル１０Ａの運転が健全に保たれ、摩耗部材であるベーン１８の廃止によりメンテナンス頻度が低減して運転効率は向上する。

ところで、上述した実施形態において、分級器２０Ａは回転式が望ましいのであるが、これに限定されることはない。
また、ガイドコーン３０についても、設置が望ましいことはいうまでもないが、本願発明に必須の構成要件ではなく、必要に応じて適宜組み合わせればよい。すなわち、ガイドコーン３０は、ベーン１８を廃止して壁面に沿う上向きの上昇流ＦＵが形成された内部循環を、より一層確実にするものである。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るローラミル構造の一実施形態として、内部構成例を示す断面図である。 図１の平面図である。 図１の分級器について、回転式分級器の分級器本体及び分級羽根を示す正面図である。 従来のローラミル構造について内部構成例を示す断面図である。 図４の分級器について、回転式分級器の分級器本体及び分級羽根を示す正面図である。

符号の説明

１０Ａ ローラミル
１１ ミル本体
１２ 回転テーブル
１３ ローラ
２０Ａ 分級器
２１Ａ 分級器本体
２２Ａ 分級羽根
３０ ガイドコーン

Claims (3)

1. 略円筒形状のミル本体と、前記ミル本体内で回転するテーブルと、該テーブル上を転動して前記被粉砕物を粉砕する複数個のローラと、前記ミル本体内の上部に設置されて粉体出口を有する分級器とを備え、前記ミル本体内に投入された被粉砕物を粉砕し、前記被粉砕物が粉砕された粉体粒子を気流搬送により内部循環させて分級及び再粉砕を行うローラミル構造において、
   前記内部循環が、前記ミル本体の外周側を壁面に沿って吹き上げる上昇流と、前記ミル本体の中央部周辺を下向きに流れる下降流とにより構成されていることを特徴とするローラミル構造。
2. 前記分級器を回転式とし、回転中心から放射状に所定の間隔をもって多数設置されている分級羽根に、衝突した粉体粒子を下向きに跳ね返す方向のひねりを加えたことを特徴とする請求項１に記載のローラミル構造。
3. 前記分級器の下方に、逆円錐台形状のガイドコーンを設置したことを特徴とする請求項１または２に記載のローラミル構造。

Images