JP2010131532A - 竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部にセパレータを備えたタイプの竪型粉砕機により原料を微粉砕しようとすれば粉砕機内部に留まる粒径の小さな循環原料の割合が高くなる。そのような場合に、粉砕機内の原料が嵩高く滑りやすい状態になるため、粉砕ローラの回転が不規則になって、異常振動が発生するという問題を解決する
【解決手段】 回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと補助ローラとを配置し、該補助ローラにより嵩高いテーブル上の原料を脱気してから粉砕ローラで粉砕する。その際には、該補助ローラの中心回転軸を仮想的に延長した線が、テーブル上面において、テーブル中心回転軸と一致するように構成することにより、該補助ローラにより脱気する際において、該補助ローラの大径側と小径側ともに回転テーブルの回転速度に近似した速度となるため、該補助と原料層との間でスリップ現象が生じにくく、効果的な脱気が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に石炭、オイルコークス、スラグ、クリンカー、石灰石、その他の無機原料、又バイオマス等の有機原料を粉砕するに好適な竪型粉砕機に係わり、特に、原料を微粉砕する際に好適な竪型粉砕機に関する。

従来から、石炭等を粉砕する粉砕機として竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。
ここで、竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有している反面、原料の種類や粉砕条件によっては、粉砕の際に、異常振動が発生するという問題点を有していた。竪型粉砕機に発生する異常振動は、様々な原因によって誘発されるため、その振動原因に応じた様々な対策を講じる必要があって、従来から数多くの異常振動防止対策が提案されている。

ここで、異常振動を防止する最も一般的な方法として、回転テーブル上に設置しているダムリングの高さを調整する方法が周知である。
しかし、ダムリングの高さを調整するためには、通常、粉砕機の運転を停止する必要がある。そのため、刻々と変化する原料性状変化に合わせて細かく対応するということが難しく、ある程度まで振動を許容して生産を続けるというのが実情であった。

また、その他に、特許文献１に開示される従来技術が公知である。

特開平２−１７４９４６号公報

特許文献１に示される竪型粉砕機は、補助ローラを用いて回転テーブル上の原料層を、一旦、圧密化することにより、粉砕ローラに原料を効率よく噛み込ませるという技術が開示されている。

ここで、原料を微粉砕しようとすれば、竪型粉砕機内で繰り返し粉砕する必要があり、その結果、竪型粉砕機内に留まって再度粉砕される、所謂、循環原料の割合が高くなる。
前述した循環原料は、当然に、粒径の小さな原料の割合が高くなるが、特に、粉砕機の内部にセパレータを備えるタイプの竪型粉砕機において、原料を微粉砕しようとすれば、製品として取り出されない粒径の小さな原料の割合が増加する。

竪型粉砕機内において粒径の小さな原料の割合が高くなると、回転テーブル上の原料層は、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態になる。この嵩高い原料層は、一般的に、紛体として流動性の高い状態であり、粉砕ローラで粉砕する際に急激に容積変化が起こる等して、滑りやすい状態になる。
そのため、この嵩高い原料層を、一挙に粉砕しようとすれば、回転テーブルに従動して回転している粉砕ローラが、運転中に滑り、スリップし、その結果、粉砕ローラの回転が不規則になって、異常振動が発生するという問題が生じた。

原料層に含まれた空気を脱気する技術としては、前述した特許文献１に開示された技術が公知であり、補助ローラで圧密した原料層を粉砕ローラに噛み込ませることについて、粉砕効率の向上という、一定の効果は期待できる。

しかしながら、ここで、回転テーブルと粉砕ローラとの回転速度について、その周速を部分別に厳密に比較して見ると、通常、粉砕ローラの周速度が回転テーブルの周速度が等しくなるのは、粉砕ローラの外周上において、部分的な一点のみである。
つまり、粉砕ローラ自体は、全体に同じ回転速度（ｒｐｍ）で回転していたとしても、その周速度は粉砕ローラの直径により変化するので、粉砕ローラ周面の大径部分の周速は、小径部分の周速より必ず高いものとなる。
同様に、回転テーブル上面の周速度について、外周側と内周側で、その速度が、その直径比率分だけ変化する。例えば、回転テーブル上において、中心から５０ｃｍの位置と、１００ｃｍの位置とで、その周速度が２倍異なる。

ここで、粉砕ローラは回転テーブルに従動して回転している。しかし、粉砕ローラの周速度が粉砕ローラの直径により変化するのに対して、回転テーブルの周速度は回転テーブルの直径に影響を受けている。
そのため、通常、粉砕ローラと回転テーブルとは同比率で周速度変化しない。
従って、粉砕ローラと回転テーブルは、対向する部位において、部分的に一点が同速度になって回転しているものの、それ以外の部分については、対向する部分同士で速度が同じにならないまま回転しているという現象が生じる。言い換えれば、粉砕ローラの大径部分と小径部分は、回転テーブルに対して常に滑りながら回転している状態となっている。

前述の滑り現象が粉砕ローラの大径部分と小径部分で起こっていたとしても、粉砕ローラと回転テーブルとが同速度になっている部分があって、その状態が安定している限り、振動の原因にならない。しかし、運転中の小さな状況変化により、同速度になっている部分がわずかにでも滑ると、粉砕ローラ全体が大きくスリップする。
粉砕ローラ全体がスリップして回転速度が低下した状態で、スリップ状態から回復すると、粉砕ローラは元の回転速度まで一気に戻ろうとして急加速する。その結果、粉砕ローラの回転が不規則となって、運転自体が非常に不安定なものとなるので、異常振動を誘発させる。

本発明は、以上、説明したような原因に起因して生じる異常振動を防止するという観点に鑑みてなされたものであり、前述した石炭類等を効率よく微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。

上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１） 回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと補助ローラとを配置し、該回転テーブル上に投入した原料を、該補助ローラにより脱気してから粉砕ローラによって粉砕する竪型粉砕機であって、該補助ローラの中心回転軸を仮想的に延長した線が、回転テーブル上面部においてテーブル中心回転軸と一致する構成とした。

本発明による竪型粉砕機は、回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと補助ローラとを配置するとともに、該脱気ローラの中心回転軸を仮想的に延長した線が、回転テーブル上面部においてテーブル中心回転軸と一致する構成とした。

そのため、回転テーブル上に投入した原料を、該補助ローラにより脱気する際において該補助ローラの大径側と小径側ともに、回転テーブルの回転速度に近似した速度となり、該補助と原料層との間でスリップ現象が生じにくいので、効果的な脱気が可能となる。
従って、回転テーブル上に嵩高い原料の割合が高くなっても、補助ローラにより効率的に脱気してから粉砕ローラより粉砕できるので、粉砕ローラと原料とのスリップに起因する異常振動も効果的に抑制できる。

以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の１例について詳細に説明する。
図１〜図４は本実施形態に係わり、図１は補助ローラの構造を説明する図であり、図２は粉砕ローラの構造を説明する図である。図３は粉砕ローラと補助ローラの配置を説明する図である。図４は、竪型粉砕機の全体構成を説明するである。図５は粉砕ローラの回転速度と摩擦係数の関係を示す図である。

以下、本発明による竪型粉砕機１の好ましい構成について説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図４に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ｂ、１Ａと、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機２Ｍにより駆動される回転テーブル２と、コニカル型の粉砕ローラ３とを備えている。
なお、本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、電動機２の駆動電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブルの回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。

粉砕ローラ３は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）が配されて、回転テーブル２の方向に押圧されるよう構成されている。
なお、粉砕ローラ３は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。

また、本実施形態においては、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）の補助ローラ５が配されて、回転テーブル２の方向に押圧されるよう構成されており、補助ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して原料を介して従動して回転する。

なお、粉砕ローラ３が、回転テーブル２上において、その外周部分に２個が対向するようにして配されているとともに、粉砕ローラと位相を９０度ずらしたような形で、補助ローラが２個配されている。

本実施形態においては、図１に示すように補助ローラ５のローラ中心回転軸Ｒ１を回転テーブル側に向かって仮想的に延長してのばした場合に、その延長線が、回転テーブル上面において、テーブル中心回転軸Ｚと一致するように構成されている。
補助ローラ５は、回転テーブルに従動して回転するが、前述の構成によって、補助ローラと回転テーブルとが同比率で周速変化するようになる。
従って、粉砕ローラと回転テーブル部分との間において、近接して対向する部分同士で、速度差が生じない構成となる。
なお、補助ローラ５が、原料層を介して回転テーブル２に従動回転するという構成を鑑みれば、実際のところ、回転テーブル上面のみならず、原料層の厚み程度上方にずらした位置範囲までに、前述の一致点を配置すれば、補助ローラと回転テーブルとがほぼ同比率で周速変化する。従って、本発明においては、回転テーブル上面から原料層の厚み程度上方にずらした位置の範囲までを、回転テーブル上面という概念に含めて、回転テーブル上面部と定義する。

また、図２に示した粉砕ローラ３においては、ローラ中心回転軸Ｒ２を回転テーブル側に向かって仮想的に延長してのばした場合に、その延長線が、回転テーブル上面において、テーブル中心回転軸Ｚとは一致しないように構成されている。
なお、粉砕ローラ３においては、粉砕ローラ３の大径部と小径部で、回転テーブル２の周速度と速度差が生じている。粉砕ローラ３は、この周速度の差により原料を強く摩砕することができる。

また、本実施形態においては、回転テーブル２の上部に、セパレータ１４と、原料投入口３５が設けられており、さらに、セパレータ１４の中心軸を上下に貫通するようにして原料投入シュート１３が配されている。図２に示した竪型粉砕機１は、センターシュート方式と呼ばれる原料投入方式の竪型粉砕機１であり、原料投入シュート１３を介して原料投入口３５から回転テーブル２上に原料を投入することができるよう構成されている。

また、セパレータ１４は、セパレータ１４の回転軸を中心として上方に拡径する逆円錐台状に一定間隔の隙間をあけて並べられた複数枚の羽根１４Ａを備えて、図示しない駆動装置により自在に回転できる構成となっている。

さらに、図４に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス導入口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出口３９を設けている。竪型粉砕機１は、運転中に、ガス導入口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２下方からセパレータ１４を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
そして、径の小さな原料は、前記ガスに吹き上げられて、回転セパレータ１４を通過して上部取出口３９より取り出される。一方、径の大きく重量の大きな原料は、再度粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕される。

なお、本実施形態に用いることのできる竪型粉砕機１の型式は、前述したものに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しないで変更が可能である。

以下、本実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、その好ましい１例を説明する。本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、粉砕ローラの個数が３個であって、テーブル回転数は７３ＲＰＭであり、粉砕ローラ中心直径Ｄは０．４ｍであり、テーブル直径Ｔは０．６４ｍであり、ダムリング１５の高さはテーブル上面２Ａより約２０ｍｍである。

竪型粉砕機１の原料投入口３５に、投入された原料（本実施形態においては石炭）は、原料投入シュート１３を介して回転テーブルの中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブルの外周側に移動する。
回転テーブル上に投入された原料は、後述する循環原料と回転テーブル２上で合わさって、その大部分が補助ローラ２で圧密されて脱気された後、回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
そして、回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された被粉砕物は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。

なお、環状通路３０に達した被粉砕物は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、回転セパレータ１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな原料はセパレータ１４まで到達することができずに落下する、或いはセパレータ１４を通過できずに落下することにより、竪型粉砕機内を循環する循環原料となる。
循環原料は、所定の粒径となり、粉砕外に排出されるまで、繰り返し、回転テーブル上に供給され、補助ローラ２で圧密されて脱気された後、回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
一方、所定の粒径まで小さく粉砕された原料は、セパレータ１４に到達して通過することにより、上部取出口３９より粉砕品として取り出される。

ここで、従来技術のように補助ローラ５を設けない場合は、前述したように、回転テーブルと粉砕ローラとの間に大きな滑りが生じ、粉砕ローラ３の回転が不安定になるので、異常振動を生じる。図５に粉砕ローラと原料層との動摩擦係数について、粉砕ローラの回転速度との関係を参考までに示す。粒子径が微細化されることにより、さらに摩擦係数が小さい状態に陥り、頻繁に回転テーブル上の原料と粉砕ローラと間で滑りが生じてスリップして振動を発生させる。

本実施形態においては、補助ローラ５のローラ中心回転軸Ｒ１を回転テーブル側に向かって仮想的に延長してのばした場合に、その延長線が、回転テーブル上面において、テーブル中心回転軸Ｚと一致するように構成していることによって、補助ローラ５と回転テーブル２とが同比率で周速変化するよう構成されている。

従って、補助ローラ５について大径側と小径側ともに、回転テーブルの回転速度に近似した速度となり、補助ローラ５と原料層との間でスリップ現象が生じにくい。
そのため、回転テーブル２上にいて、空気を大量に含で嵩高い原料層を効果的に脱気して圧密化でき、その結果、粉砕ローラ３と原料層とのスリップに起因する異常振動を効果的に抑制できる。

以上のように本願発明に係わる粉砕方法は、従来に比較して、微粉砕時に振動が発生しにくいという特徴を有するので、原料を微細化する粉砕等に、特に適した粉砕装置として使用できる。

本実施形態に係わる補助ローラの構造を説明する概念図である。 本実施形態に係わる粉砕ローラの構造を説明する概念図である。 本実施形態に係わる粉砕ローラと補助ローラの配置を説明する説明図である。 本実施形態に係わる竪型粉砕機の全体構成を説明する要部断面図である。 本実施形態による竪型粉砕機の運転方法に係わり、粉砕ローラの回転速度と摩擦係数の関係を示す図である。

符号の説明

１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
３ 粉砕ローラ
５ 補助ローラ
１３ 原料シュート
１４ セパレータ
１５ ダムリング
３０ 通路
３０ 間部
３３ 入口
３３ 導入口
３５ 原料投入口
３９ 上部取出口
Ｒ１ ローラ中心回転軸（補助ローラ）
Ｒ２ ローラ中心回転軸（粉砕ローラ）
Ｚ テーブル回転中心軸

Claims (1)

1. 回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと補助ローラとを配置し、該回転テーブル上に投入した原料を、該補助ローラにより脱気してから粉砕ローラによって粉砕する竪型粉砕機であって、
   該補助ローラの中心回転軸を仮想的に延長した線が、回転テーブル上面部においてテーブル中心回転軸と一致することを特徴とした竪型粉砕機。

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