JP2011104563A - 竪型ローラミル - Google Patents

Abstract

【課題】固定式分級器を備えた竪型ローラミルにおいて、製品微粉炭中の粗粒割合を低減する。
【解決手段】粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器２０Ａをケーシング１１内に備えている竪型ローラミル１０において、固定式分級器２０Ａは、コーン２１に開口する固定羽根入口窓２２から固気二相流を内部に導入し、固定羽根入口窓２２の内側近傍に取り付けた固定羽根２３で固気二相流に旋回を与えることにより、微粉がコーン２１の内側に設けた内筒２４の下端部側を通って上部の微粉炭出口１６から外部へ流出するように構成され、固定羽根入口窓２２の近傍に、固気二相流が固定羽根入口窓２２からコーン２１の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流板２６を設けてある。
【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竪型ローラミルに関する。

従来、石炭焚きボイラでは、たとえば図１１に示した竪型ローラミル１０のような微粉炭機（ミル）へ原料炭を投入し、粉砕した微粉炭を燃料として使用する。竪型ローラミル１０の内部では、ケーシング１１内の下部に設置された粉砕テーブル１２上を粉砕ローラ１３が回転しながら旋回する。なお、図中の符号１４は、原料炭を投入する石炭投入管である。

竪型ローラミル１０内に投入された原料炭は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラとの間に噛み込まれることにより粉砕されて微粉炭となる。この微粉炭は、粉砕テーブル１２の周囲に配設されたスロート１５から噴出する熱風により、乾燥されながらケーシング１１内の上方に配置された固定式分級器２０へと気流搬送される。このとき、粒径の大きい粗大粒子は、重力により落下して粉砕テーブル１２上に戻される重力分級が行われるため、所望の粒径になるまで繰り返して粉砕を受けることとなる。

上述した重力分級による１次分級の後には、粗粒を含む製品粒子の微粉炭が粉砕テーブル１２の上部に配置された分級器によりさらに分級される。このような分級器には、固定式、回転式、及び固定式／回転式を組み合わせた方式があり、図示の分級器は固定式である。なお、回転式分級器は、回転羽根による衝突・慣性力により分級を行うもので、高い分級性能を有することが知られている。

気流搬送された微粉炭は熱風により乾燥され、さらに、固定式分級器２０を通過することにより分級される。分級された微粉炭は、固定式分級器２０の内部からケーシング１１の外部上方へ連通する微粉炭出口１６を通り、搬送用の１次空気によりボイラまで気流搬送される。
固定式分級器２０は、図１２及び図１３に示すように、コーン２１の上端部側において周方向へ等ピッチに開口する多数の固定羽根入口窓２２を備えている。この固定羽根入口窓２２は、コーン２１を形成する壁面を貫通して設けられた開口部であり、微粉炭を気流搬送する流れ（以下、「固気二相流」と呼ぶ）が通過してコーン２１の内部へ流入するための入口及び流路となる。そして、コーン２１の内壁側には、各固定羽根入口窓２２と対になる固定羽根２３が取り付けられている。

また、コーン２１の内側には、固定羽根入口窓２２及び固定羽根２３と対向する壁面を形成する内筒２４が設けられている。この固定羽根２３は、固気二相流に旋回を与えるため、全てが同方向に傾斜して、すなわち、コーン２１の軸中心に向かう半径方向の線から傾斜角度θ（図１３参照）を有して取り付けられている。従って、固定羽根２３の傾斜角度θを増減すれば、固定羽根２３の開度（角度）に応じて旋回流の強さも変化するので、分級する微粉度の調整が可能となる。
なお、図中の符号２５は、原料炭及び分級器２０で分級された粗粒を粉砕テーブル１２上へ供給するコーン出口である。

上述した固定式分級器２０はサイクロン型の分級器であり、駆動部がなくシンプルな構造となるため、低コストで保守が容易等のメリットを有している。しかし、固定式分級器２０は粗粒域分級の精度が劣り、微粉炭中の粗粒（燃焼性に悪影響を与える１００メッシュを超える程度の粗粒）が増加するため、ボイラから排出される燃焼排ガス中に含まれる未燃分を増加させる要因となる。

ここで、固定式分級器２０の分級原理を簡単に説明すると、固定羽根入口窓２２から隣接する固定羽根２３の間を通過する固気二相流は、微粉炭の粒子が旋回流により粗粒と微粉とに遠心分級される。この後、粒径が小さく軽量の微粉は、下方からの反転上昇流に乗って巻き上げられ、内筒２４の下方から内側に入って微粉炭出口１６から竪型ローラミル１０の外部へ流出する。しかし、遠心分離された粒径の大きい粗粒は、重量が大きいため内筒２４の下方から内筒２４の内側に入る流れに乗れないためコーン２１の内壁に至り、コーン２１の内壁面に沿って重力により下方に落下する。この粗粒は、最終的にはコーン２１の下部中央に開口する石炭投入管１４から粉砕テーブル１２上へ落下して再度粉砕される。

このような背景から、高い分級性能を有する回転式分級器は、主に高微粉度（２００メッシュパス８０％前後）を要求される難燃性の石炭を原料炭として利用する場合に用いられる。しかし、比較的燃焼性のよい石炭が原料炭となる場合には、製品微粒度が比較的低微粉度（２００メッシュパス７０％前後）でもよいことから、シンプルで低コストの固定式分級器２０を採用することも可能である。

上述した固定式の分級器を備えた竪型ローラミルに関する従来技術としては、破砕された微粉炭に対する分級性能を向上させるため、平面板の固定羽根を改造して波形翼とすることが提案されている。この波形翼は、１次空気とともに旋回上昇してきた混合気流が固定式分級器の波形翼間に取り込まれる際、粗粒炭があらゆる入射角で流入してきても、波形翼の気流衝突部に衝突して分級されるので、固定式分級器の分級性能が向上するというものである。（たとえば、特許文献１参照）

特開平１０−２３０１８１号公報

上述したように、竪型ローラミル１０の固定式分級器２０においては、粉砕後の重力分級を経た固気二相流に対して固定羽根２３が旋回を与え、遠心力により粗粒と微粉とに分級しているが、製品粒子径に近い粗粉（粗粒／微粒の中間であり未燃分の基になる粒子径１５０μｍ程度）は遠心効果が弱く、従って、気流の変動等により一部が内筒２４近くの中心方向へ流れ込み、内筒２４の近辺で旋回・下降する傾向を示す。この結果、粗粉は微粉の反転上昇流に紛れ込む確率が増え、製品微粉に紛れ込む粗粉量の増加により、分級効率が低下するという問題を有している。

一方、上述した固定式分級器２０では、固定羽根２３の開度を調整することで微粉度の調整及び設定を行っている。すなわち、固定羽根２３の開度を絞る（傾斜角度θを大きくする）ことにより遠心力を高めて微粉度を上げ、反対に固定羽根２３の開度を広げる（傾斜角度θを小さくする）ことにより遠心力を弱めて微粉度を下げるという操作が行われている。このとき、固定羽根２３の開度を広くして微粉度を下げる運用を行うと、固定羽根２３を通過した粗粉が十分に遠心分級されず、従って、微粉とともに中心方向へ流れ込んで反転上昇流に巻き上げられやすくなるため、分級精度の低下が拡大する。

さらに、中心方向に流れ込んだ粗粒の一部は、固定羽根２３の開度によっては内筒２４に衝突し、反発して固定羽根２３から内筒２４の間を浮遊したり、内筒２４の側面に沿って下に落ちたりするので、分級精度が低下する原因となる。
また、固定羽根２３の開度を絞ると、粗粒の一部は、流れから外れて固定羽根２３に衝突及び反発し、不規則な軌跡を辿る。このような粗粒の挙動は、製品微粉に紛れ込む粗粒の割合が増し、分級精度のさらなる低下につながるため好ましくない。
また、上述した粗粒は、竪型ローラミル１０の下部から上昇して固定式分級器２０に流入する際、慣性力により竪型ローラミル１０の上部に偏流して固定羽根２３に流入する。すなわち、粗粒は固定羽根２３の上側に偏流して流入する傾向にあるので、竪型ローラミル１０の上部（固定羽根２３の上部）に粒子濃度（密度）の高い領域が形成され、この領域では、粒子どうしの衝突・干渉・集団化により、上述した分級効率の低下がさらに助長される。

近年、世界的なエネルギー資源の逼迫を背景に、廉価な低品位炭の利用ニーズが増加しており、比較的燃焼性のよい低品位炭用の分級器として、固定式分級器の適用を可能にすることが期待されている。
また、石炭焚きボイラにおいては、高効率（灰中未燃分の低減）・低ＮＯｘ燃料の要求も高く、製品微粉炭中の粗粒割合を低減可能とする固定式分級器が求められている。
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、固定式分級器を備えた竪型ローラミルにおいて、製品微粉炭中の粗粒割合（燃焼性に悪影響を与える１００メッシュを超える程度となる粗粒の割合）を低減することにある。

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。
本発明の請求項１に係る竪型ローラミルは、固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、前記固定羽根入口窓の近傍に前記固気二相流が前記固定羽根入口窓から前記コーン状部材の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流部材を設けたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の竪型ローラミルは、固気二相流が固定羽根入口窓からコーン状部材の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流部材を固定羽根入口窓の近傍に設けたので、固定羽根を通過する固気二相流の流れは、下向きの速度成分が強化されて大きくなる。従って、固気二相流に含まれる粉体は、粒子径が大きく重い粗粉ほど下向きに流れるようになるので、固定式分級器の軸中心方向へ略水平に流れ込んで反転上昇流に巻き上げられる粗粉量が低減する。

請求項１に記載の竪型ローラミルにおいて、前記偏流部材は、前記固定羽根入口窓の外側または内側の少なくとも一方に取り付けた斜め下向きの偏流板であることが好ましく、これにより、偏流板を通過する固気二相流は、斜め下向きの偏流板に導かれてコーン状部材の内部に流入する下向きの速度成分が大きくなる。この場合の偏流板は、平面や曲面など特に限定されることはなく、また、偏流板の設置数についても、諸条件に応じて適宜変更すればよい。

請求項１に記載の竪型ローラミルにおいて、前記偏流部材は、前記固定羽根に取り付けた斜め下向きの１または複数の偏向翼であることが好ましく、これにより、偏向板を通過する固気二相流は、斜め下向きの偏向翼に導かれてコーン状部材の内部に流入する下向きの速度成分が大きくなる。この場合の偏向翼は、平面や曲面など特に限定されることはなく、また、偏向板の数（翼列数）についても、諸条件に応じて適宜変更すればよい。

請求項１に記載の竪型ローラミルにおいて、前記偏流部材は、前記ケーシングの最上部に形成されて流れを前記固定羽根入口窓に導く傾斜面であることが好ましく、これにより、傾斜面を通過する固気二相流は、斜め下向きの面に導かれてコーン状部材の内部に流入する下向きの速度成分が大きくなる。この場合の傾斜面は、平面や曲面など特に限定されることはない。

本発明の請求項５に係る竪型ローラミルは、固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、前記固定羽根の開度が、上から下へ向けて連続的または段階的に広げられていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の竪型ローラミルは、固定羽根の開度が、上から下へ向けて連続的または段階的に広げられているので、開度を絞って狭めた上部側の流れはコーン状部材の内壁に沿った速度成分が大きくなり、固定式分級器の軸中心方向へ略水平に流れ込んで反転上昇流に巻き上げられる粗粉量が低減する。すなわち、固定羽根入口窓から流入する固気二相流は上昇流から略水平方向へ方向転換するので、固気二相流内の粉体は慣性力により粒径の大きい粗粒ほど上部へ偏流する（上部の粉体濃度が高くなる）傾向にあり、従って、上部側の流れがコーン状部材の内壁に沿う速度成分を増せば、粗粒が反転上昇流に巻き上げられる可能性は低くなる。
この場合、前記固定羽根は、上下方向を複数段に分割して上段側から下段側へ段階的に広がる開度に設定すれば、固定羽根の開度を上から下へ向けて段階的に広げる構造を容易に達成することができる。

本発明の請求項７に係る竪型ローラミルは、固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、前記内筒の下端部側が、前記固定羽根との間に形成される空間を広げる形状を有していることを特徴とするものである。

請求項７に記載の竪型ローラミルは、内筒の下端部側が、固定羽根との間に形成される空間を広げる形状を有しているので、固定羽根を通過して中心方向に流れ込む粗粉の内筒までの到達距離が増す。この結果、重量の大きい粗粒は、内筒の入り口付近から内筒の内側上方へ向かう反転上昇流に巻き上げられる可能性が低減する。
この場合に好適な内筒の形状は、下端部側を小径とした円錐台形状、下端部側を小径とした円錐台形状と円筒との組合せがある。なお、円錐台形状と円筒とを組合せる場合は、内筒の下端部側が小径となれば、円筒の位置は上下いずれでもよい。

本発明の請求項８に係る竪型ローラミルは、固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、前記固定羽根入口窓の入口に、前記固気二相流を上下方向に分割する整流機構を設けたことを特徴とするものである。

請求項８に記載の竪型ローラミルは、固定羽根入口窓の入口に、固気二相流を上下方向に分割する整流機構を設けたので、固気二相流の上下に形成される粒子濃度分布の偏差が是正され、固気二相流は略一様な粒子濃度分布で固定羽根に流入する。
すなわち、固定羽根入口窓から流入する固気二相流は上昇流から略水平方向へ方向転換するので、固気二相流内の粉体は慣性力により粒径の大きい粗粒ほど上部へ偏流して粒子濃度分布を形成する傾向にある。従って、粒子濃度の高い領域では、粒子どうしの衝突・干渉・集団化が生じて分級精度を低下させる要因となるため、粒子濃度分布の解消は分級精度の向上に有効である。
この場合の整流機構は、四半円等の曲面や直線の組合せなど形状が限定されることはなく、また、その数も諸条件に応じて適宜変更可能である。

上述した本発明によれば、固定式分級器を備えた竪型ローラミルにおいて、製品微粉炭中の粗粒割合（燃焼性に悪影響を与える１００メッシュを超える程度となる粗粒の割合）を低減することが可能になる。このため、本発明の竪型ローラミルを微粉炭焚きボイラに適用すれば、製品微粉炭中の粗粒割合を低減可能となり、灰中未燃分を低減することができる。
従って、比較的燃焼性のよい低品位炭用の分級器として、駆動部がなくシンプルな構造のため、低コストで保守が容易な固定式分級器を採用することができ、廉価な低品位炭を微粉炭燃料にして燃焼させる石炭（微粉炭）焚きボイラを実現できる。

本発明に係る竪型ローラミルについて第１の実施形態を示す図で、（ａ）は固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る竪型ローラミルの第１変形例を示す図で、（ａ）は固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る竪型ローラミルの第２変形例を示す図で、（ａ）は固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の固定羽根に設けた偏向翼列の構成例を示す斜視図である。 本発明に係る竪型ローラミルの第３変形例を示す図で、固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図である。 本発明に係る竪型ローラミルについて第２の実施形態を示す図で、（ａ）は固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る竪型ローラミルについて第３の実施形態を示す図で、固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図である。 図６に示した第３の実施形態の竪型ローラミルに係る第１変形例を示す図で、固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図である。 図６に示した第３の実施形態の竪型ローラミルに係る第２変形例を示す図で、固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図である。 本発明に係る竪型ローラミルについて第４の実施形態を示す図で、固定式分級器の周辺構造を示す縦断面図である。 固定羽根入口開口部における粒子濃度分布（横軸）と固定羽根入口上下方向（縦軸）との関係により、図９の整流機構を設置した作用効果を示す説明図であり、（ａ）は整流機構設置前、（ｂ）は整流機構設置後である。 竪型ローラミルの概略構成例を示す縦断面図である。 固定式分級器の従来構造例を示す縦断面図である。 図１２のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明に係る竪型ローラミルの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１１に示す竪型ローラミル１０は、たとえば微粉炭焚きボイラの燃料となる微粉炭を製造する装置（微粉炭機）である。この竪型ローラミル１０は、原料炭を粉砕して微粉炭とし、重力分級後の微粉炭が固定式分級器２０により分級される。この結果、固定式分級器２０を通過して分級された製品微粉は、所望の微粉度を有する微粉炭燃料として、竪型ローラミル１０の上部に設けられた微粉炭出口（微粉出口）１６から、１次空気により微粉炭焚きボイラへ気流搬送される。
なお、本実施形態に係る竪型ローラミル１０の構成は、後述する固定式分級器２０の構成を除いて上述した従来技術と同様であり、従って、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本発明に係る竪型ローラミル１０は、原料炭（固体）を粉砕した微粉炭（粉体）を気流搬送する固気二相流（微粉炭＋１次空気）が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して微粉炭焚きボイラ（外部）へ流出させるサイクロン型の固定式分級器２０をケーシング１１内の上部に備えている。この固定式分級器２０は、コーン（コーン状部材）２１に開口する固定羽根入口窓２２から固気二相流をコーン内部に導入し、固定羽根入口窓２２の内側近傍に取り付けた固定羽根２３で固気二相流に旋回を与えることにより、粒径が小さく軽量の微粉がコーン２１の内側に設けた内筒２４の下端部側を通って上部の微粉炭出口１６からコーン外部へ流出するように構成されている。
換言すれば、所望の粒径より小さい微粉は、固定式分級器２０内に設置された内筒２４の下端部を通過して上昇する反転上昇流に乗って分級され、上部に開口する微粉炭出口１６を通って流出するので、この微粉は、固定式分級器２０及び竪型ローラミル１０から微粉炭焚きボイラへ製品微粉（燃料用微粉炭）として供給される。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、上述した固定式分級器２０に代えて、図１に示すように構成された固定式分級器２０Ａが採用されている。すなわち、固定羽根入口窓２２の近傍に設けられ、固気二相流が固定羽根入口窓２２からコーン２１の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流部材として、固定羽根入口窓２２の外側に取り付けた斜め下向きの偏流板２６を備えている。
固定式分級器２０Ａは、コーン２１と、コーン２１の内部に所定の間隔を設けて配設した同心の内筒２４とを備える二重の筒状に構成され、内筒２４の内側（軸中心側）には、分級した製品微粉を流出させる微粉炭出口１６が上部に開口して設けられている。また、コーン２１の下部には、回収した粗粒を粉砕テーブル１２に落下させて戻すコーン出口２５が開口している。

コーン２１の上端部側には、周方向へ等ピッチに開口する多数の固定羽根入口窓２２が設けられている。この固定羽根入口窓２２は、コーン２１を形成する壁面を貫通して設けられた開口部であり、微粉炭を１次空気で気流搬送する固気二相流が通過してコーン２１の内部へ流入するための入口及び流路となる。このとき、固定羽根入口窓２２に流入する固気二相流は、ケーシング１１の下部に配置された粉砕テーブル１２上で粉砕された微粉炭を気流搬送する上昇流から略９０度の方向転換をする。
一方、コーン２１の内壁側には、各固定羽根入口窓２２と対になる位置に固定羽根２３が取り付けられている。

この固定羽根２３は、固気二相流に旋回を与えるため、全てが同方向に同じ傾斜角度θを有している。このため、固定羽根入口窓２２から流入した固気二相流は、内筒２４の外壁と略直交するように軸中心方向へ向かう流れになることはなく、固定羽根２３に導かれて流れ方向を変化させることにより、すなわち、流れの水平方向速度成分の方向が傾斜角度θに応じて変化することにより、コーン２１の内壁と内筒２４の外壁との間に形成された空間内を円周方向へ旋回する流れとなる。なお、図示の構成例では、図１（ｂ）において固気二相流が時計回りの旋回流を形成する。

一方、固定羽根入口窓２２の入口側には、固気二相流がコーン２１の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流板２６を設けてあるので、上昇流の方向転換は略水平よりも下向きの方向に変化する。すなわち、固定羽根入口窓２２の外側に取り付けた斜め下向きの偏流板２６は、図中に矢印ｆで示すように、偏流板２６を通過する固気二相流を強制的に斜め下向きの方向に導いて変化させるので、偏流板２６に導かれてコーン２１の内部に流入する下向きの速度成分が大きくなる。従って、固定羽根２３による水平方向に加えて、偏流板２６による上下方向においても、固定羽根入口窓２２から流入した固気二相流が内筒２４の外壁と略直交するように軸中心方向へ向かう速度成分が弱まって小さくなる。

このように、固定羽根入口窓２２の外側に斜め下向きの偏流板２６を、すなわち、ブラインド型のガイドベーンを設置して固気二相流の流れを下向きに強化したので、固定羽根２２を通過する固気二相流の流れは下向きに強化される。この結果、特に重量の大きい粗粉は、そのまま下向きに流れる可能性が高くなるので、内筒２４及び微粉炭出口１６が存在する固定式分級器２０の軸中心方向へ流れ込む粗粉量を低減することができる。
このため、固気二相流に含まれる粗粉は、製品微粉とともに反転上昇する流れに巻き上げられて固定式分級器２０から流出する量が減少するので、固定式分級器２０の分級精度が向上する。

ところで、上述した実施形態の偏流板２６は、固気二相流の流れ方向を下向きに変化させる形状を有していれば平板または湾曲板のいずれでもよく、また、設置する偏流板２６の段数についても図示した３段に限定されることはない。すなわち、偏流板２６は、固気二相流の流れを下向きの流れに偏向するものであればよく、従って形状や段数は諸条件に応じて適宜選択すればよい。

また、上述した実施形態では、偏流板２６を固定羽根入口窓２２の外側に設置しているが、たとえば図２に示す第１変形例の固定式分級器２０Ｂのように、固定羽根入口窓２２の内側に設置した偏流板２６′としても同様の作用効果を得ることができる。この場合、偏流板２６′と固定羽根２３とが干渉しないよう配慮する必要がある。
なお、本実施形態における偏流部材としては、固定羽根入口窓２２外側に設けた偏流板２６及び内側に設けた偏流板２６′の両方を備えたものでもよい。

また、本実施形態における偏流部材は、図３に示す第２変形例の固定式分級器２０Ｃのように、上述した偏向板２６，２６′に相当する偏向翼２７を取り付けた固定羽根２３Ａとしてもよい。すなわち、この第２変形例では、固定羽根２３Ａに対して、特に固定羽根入口窓２２側となる面に対して、流入した固気二相流の流れを斜め下向きに導く偏向翼２７を複数枚（図示の例では６枚）取り付けることにより、斜め下向きの偏向翼列を形成している。

このような偏向翼２７は、上述した偏流板２６，２６′と同様に、通過する固気二相流が斜め下向きの偏向翼２７に導かれてコーン２１の内部に流入する下向きの速度成分が大きくなる。特に、比較的慣性力の大きい粗粒は、固定羽根２３Ａに沿って流れる傾向にあり、従って、偏向翼２７による大きな偏向効果が期待できる。なお、この場合の偏向翼２７についても、平面や曲面など特に形状が限定されることはなく、また、偏向翼２７の設置数についても、諸条件に応じて適宜変更すればよい。
また、上述した説明では、特に固定羽根入口窓２２側の面に偏向翼２７を取り付けるものとしたが、両面に取り付けてもよい。

また、本実施形態における偏流部材は、図４に示す第３変形例の固定式分級器２０Ｄのように、上述した偏向板２６，２６′と同様の機能を有する傾斜面２８を設けたものでもよい。この傾斜面２８は、ケーシング１１の最上部に形成されて流れを固定羽根入口窓２２に導くものである。すなわち、ケーシング１１の天井部分と固定羽根入口窓２２との間を滑らかに連続させる傾斜面２８を形成することにより、傾斜面２８を通過する固気二相流は、斜め下向きの面に導かれてコーン２１の内部に流入するため、上述した偏流板２６と同様に下向きの速度成分が大きくなる。この場合の傾斜面２８は、平面や曲面など特に限定されることはない。
なお、上述した実施形態及び各変形例の偏流部材は、各々単独で設けるだけでなく、適宜組み合わせた構成も可能である。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係る竪型ローラミルについて、第２の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の固定式分級器２０Ｅでは、固定羽根２３Ｂの上下方向が２段階に分割され、上段側となる上部固定羽根２３ａより下段側となる下部固定羽根２３ｂの開度を広く設定している。すなわち、上部固定羽根２３ａは傾斜角度θを大きくして開度を絞り、下部固定羽根２３ｂは傾斜角度θを小さくして開度を広げている。

このように構成された固定羽根２３Ｂとすれば、開度を絞って狭めた上部固定羽根２３ａ側の流れはコーン２１の内壁に沿った速度成分が大きくなり、固定式分級器２０の軸中心方向へ略水平に流れ込んで反転上昇流に巻き上げられる粗粉量が低減する。すなわち、固定羽根入口窓２２から流入する固気二相流は、上昇流から略水平方向へ方向転換する流れとなるので、固気二相流内の粉体粒子（微粉炭）は、慣性力により粒径の大きい粗粒ほど上部へ偏流する（上部の粉体濃度が高くなる）傾向にある。このため、上部側の流れがコーン２１の内壁に沿う速度成分を増せば、上部へ偏流した粗粒が反転上昇流に巻き上げられる可能性は低くなる。

すなわち、本実施形態では、粗粒割合の高い固気二相流が通る上部固定羽根２３ａの開度を絞ることで、粗粒が固定型分流器２０の軸中心方向へ向かう流れを抑制し、全体としての分級精度を向上させている。換言すれば、本実施例の固定羽根２３Ｂは、粒子濃度の高い上側の固定羽根開度を絞ることで、分級効率の低下を抑制しながら、上下全体の固定羽根開度を調整して所望の微粉度を確保することができる。

また、上述した実施形態では、上下方向を２段階に分割した固定羽根２３Ｂを採用したが、上部固定羽根２３ａと下部固定羽根２３ｂとの分割割合を適宜調整することや、上下方向の分割数を３段以上の多段にして上段側から下段側へ段階的に広がる開度設定にすることも可能であり、さらに、上から下へ開度が連続的に変化するように、傾斜した板状または曲面の固定羽根取付構造や羽根形状を採用することも可能である。
なお、上述した固定羽根２３Ｂのように、上下方向を複数段に分割して上段側から下段側へ段階的に広がる開度設定を採用すれば、固定羽根２３Ｂの開度を上から下へ向けて段階的に広げる構造を容易に達成できる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明に係る竪型ローラミルについて、第３の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の固定式分級器２０Ｆでは、内筒２４Ａの下端部側が、固定羽根２３との間に形成される空間を広げる形状を有している。すなわち、図示の内筒２４Ａは、下端部側を小径とした円錐台形状とされ、従って、固定羽根２３を通過して固定式分級器２０の軸中心方向に流れ込む粗粉は、内筒２４Ａまでの到達距離が増すこととなる。この結果、重量の大きい粗粒は、内筒２４Ａの入り口付近から内筒２４Ａの内側上方へ向かう反転上昇流に巻き上げられる可能性が低減するので、分級精度の向上に有効となる。

また、固定羽根２３との間に形成される空間を広げる内筒２４Ａの形状は、下端部側を小径とする円錐台形状に限定されることはなく、たとえば図７に示す本実施形態の第１変形例及び図８に示す第２変形例の固定式分級器２０Ｆ′，２０Ｆ″のように、下端部側を小径とした円錐台形状と円筒とを組合せた形状も可能である。
すなわち、円錐台形状と円筒とを組合せる場合には、図７に示す第１変形例の固定式分級器２０Ｆ′のように、円錐台の下端部に円筒を接続して下端部側を小径にした内筒２４Ｂでもよいし、あるいは、図８に示す第２変形例の固定式分級器２０Ｆ″のように、円筒の下端部に円錐台を接続して下端部側を小径にした内筒２４Ｃでもよい。

＜第４の実施形態＞
続いて、本発明に係る竪型ローラミルについて、第４の実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の固定式分級器２０Ｇでは、固定羽根入口窓２２の入口に、固気二相流を上下方向に分割する略四半円形状の整流機構２９を１枚設けてある。すなわち、固定羽根入口窓２２から流入する固気二相流は、上昇流から略水平方向へ方向転換する流れとなるため、固気二相流内の微粉炭（粉体）は、たとえば図１０（ａ）に示すように、慣性力により粒径の大きい粗粒ほど上部（ケーシング１１の天井側）へ偏流した粒子濃度分布を形成する傾向にある。

このため、粒子濃度の高い上端部側の領域では、固気二相流内で粒子どうしの衝突・干渉・集団化が生じ、これらが分級精度を低下させる要因となっている。
しかし、上述した整流機構２９を設けたことにより、方向転換時の固気二相流は上下方向が二分割された流れとなるため、慣性力の影響は最小限に抑えられる。この結果、たとえば図１０（ｂ）に示すように、固気二相流の上下に形成される粒子濃度分布の偏差が是正され、固気二相流は略一様な粒子濃度分布で固定羽根に流入するようになる。このように、上述した偏流に起因する粒子濃度分布が解消されると、略一様な粒子濃度分布で固定羽根に流入する固気二相流内では、粒子どうしの衝突・干渉・集団化が緩和されて分級精度の向上に有効である。

ところで、上述した整流機構２９は、図示した略四半円等の曲面に限定されることはなく、たとえば複数の直線を組合せた形状としてもよい。
また、整流機構２９の数についても、図示の１枚に限定されることはなく、諸条件に応じて複数枚を設けるなど適宜変更可能である。

このように、上述した各実施形態及びその変形例によれば、固定式分級器２０Ａ〜２０Ｆを備えた竪型ローラミル１０は、製品微粉炭中の粗粒割合（たとえば１００メッシュを超える程度の粗粒割合）を低減できるため、これを微粉炭焚きボイラに適用すれば、製品微粉炭中の粗粒割合が低減し、灰中未燃分を低減することができる。従って、比較的燃焼性のよい低品位炭用の分級器として、駆動部がなくシンプルな構造のため、低コストで保守が容易な固定式分級器２０Ａ〜２０Ｆを採用することができ、廉価な低品位炭を微粉炭燃料にして燃焼させる微粉炭焚きボイラを実現できる。

ところで、上述した実施形態及びその変形例は、各々単独での適用が可能なことは勿論であるが、たとえば偏流板２６と内筒２４Ａとを組み合わせることによって一層分級精度が増すので、諸条件に応じて適宜組み合わせた構成が可能なことはいうまでもない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、そ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。

１０ 竪型ローラミル
１１ ケーシング
１２ 粉砕テーブル
１３ 粉砕ローラ
１４ 石炭投入管
１５ スロート
１６ 微粉炭出口（微粉出口）
２０，２０Ａ〜２０Ｇ 固定式分級器
２１ コーン（コーン状部材）
２２ 固定羽根入口窓
２３，２３Ａ，２３Ｂ 固定羽根
２４，２４Ａ〜２４Ｃ 内筒
２５ 微粉出口
２６，２６′ 偏流板
２７ 偏向翼
２８ 傾斜面
２９ 整流機構

Claims (8)

1. 固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、
   前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、
   前記固定羽根入口窓の近傍に前記固気二相流が前記固定羽根入口窓から前記コーン状部材の内部に流れ込む流れを下向きに強化する偏流部材を設けたことを特徴とする竪型ローラミル。
2. 前記偏流部材は、前記固定羽根入口窓の外側または内側の少なくとも一方に取り付けた斜め下向きの偏流板であることを特徴とする請求項１に記載の竪型ローラミル。
3. 前記偏流部材は、前記固定羽根に取り付けた斜め下向きの１または複数の偏向翼であることを特徴とする請求項１に記載の竪型ローラミル。
4. 前記偏流部材は、前記ケーシングの最上部に形成されて流れを前記固定羽根入口窓に導く傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の竪型ローラミル。
5. 固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、
   前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、
   前記固定羽根の開度が、上から下へ向けて連続的または段階的に広げられていることを特徴とする竪型ローラミル。
6. 前記固定羽根は、上下方向を複数段に分割して上段側から下段側へ段階的に広がる開度に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の竪型ローラミル。
7. 固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、
   前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、
   前記内筒の下端部側が、前記固定羽根との間に形成される空間を広げる形状を有していることを特徴とする竪型ローラミル。
8. 固体を粉砕した粉体を気流搬送する固気二相流が通過することにより、粒径の小さい微粉を遠心力により分級して外部へ流出させるサイクロン型の固体式分級器をケーシング内に備えている竪型ローラミルにおいて、
   前記固定式分級器は、コーン状部材に開口する固定羽根入口窓から前記固気二相流を内部に導入し、前記固定羽根入口窓の内側近傍に取り付けた固定羽根で前記固気二相流に旋回を与えることにより、前記微粉が前記コーン状部材の内側に設けた内筒の下端部側を通って上部の微粉出口から外部へ流出するように構成され、
   前記固定羽根入口窓の入口に、前記固気二相流を上下方向に分割する整流機構を設けたことを特徴とする竪型ローラミル。
   

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