JP2014509936A - ジェットミル設備の作動方法及びジェットミル設備 - Google Patents

Abstract

本発明はジェットミル設備（１）の作動方法に関するものであり、低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気をジェットミル（２）の作動媒体として使用し、当該蒸気を、ジェットミル（２）を通して粉砕原料を分離した後、循環路内で圧力及び温度を過度に上昇させるために圧縮機（１２）を介して、当該ジェットミル（２）に戻す。更に本発明は、低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気で作動するように構成されたジェットミル（２）を有するジェットミル設備（１）を提供し、ジェットミル蒸気排出管（出口管１７、使用済み蒸気排出管１８、圧縮機供給管１９）、圧縮機（１２）及びジェットミル蒸気供給管（圧縮機排出管２２、粉砕蒸気入口４、ノズル供給管２３）は、ジェットミル（２）と共に蒸気用の循環路を形成し、蒸気を、循環路内の圧力と温度を過度に上昇させるために圧縮機（１２）を介して、ジェットミル（２）から当該ジェットミル（２）へ再度戻す。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載のジェットミル設備の作動方法、及び請求項８の前段に記載のジェットミル設備に関する。

作動媒体として、特に１０ｂａｒ（ａｂｓ）以下の圧力の過熱蒸気の使用を好適又は必須とする、ジェットミルの用途がある。例えば、高エネルギー蒸気の作動媒体としての使用は、蒸気の物性を好適に示すことのできる、１μｍ〜２μｍの範囲の正確な最大粒子径の確保に有利である。２ｂａｒ（ａｂｓ）以下の非常に低い作動圧力であっても、蒸気による「全体的な」エネルギー投入量はかなり高く、例えば空気などの工業用ガスよりおよそ１．６倍も高くなる。結局、蒸気の使用はそれ自体、例えば、その不活性特性や表面特有の効果により望ましく、流動性の向上をもたらす。

しかしながらボイラー設備における従来の過熱蒸気の生成は、低圧力では不経済な場合が多い、というのも、使用可能なエンタルピー差は、損失される蒸発エンタルピーと比べると不利に小さいからである。

本発明は、ジェットミル設備内で利用することのできる過熱蒸気を生成する経済的な方法、及びこのようなジェットミル設備の作動方法の提供を目的とする。

この目的は、請求項１に記載されるジェットミル設備の作動方法及び請求項８に記載されるジェットミル設備によって達成される。

本発明に係るジェットミル設備の作動方法において、低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気をジェットミルの作動媒体として使用し、蒸気を、ジェットミルを通して粉砕原料を分離した後、循環路内の圧力及び温度を過度に上昇させるために圧縮機を介して、再びジェットミルに戻す。

本明細書内の圧力データは常にＳＩ単位で表示し、単純化のために「ｂａｒ」表示とするが、これは常に「ｂａｒ（ａｂｓ）」を意図している。

好適には、圧縮機の吸入側の拡張蒸気の圧力は約１ｂａｒで、温度は約１０５〜１１５℃である。

更に好適な実施形態では、圧縮機は単段式である。単段圧縮機は、圧縮によって生じた熱を全て利用できるという特別な利点を有している。多段式圧縮機には中間冷却器が必要であり、これがない場合、次の段階で熱負荷が過大になる。

また更に好適には、圧縮機に水を注入することにより、圧縮機を通した後の圧縮蒸気の温度を圧力に依存して制御し、過熱蒸気が存在するようにすることができる。具体的には、圧縮機の出口側の蒸気圧は約１８０℃（２ｂａｒ）〜約２５０℃（１０ｂａｒ）である。圧縮機内の温度上昇は圧力に依存する、つまり、圧力比が高くなると、廃熱が増える。圧力は水の注入による影響を受けない。

更に好適には、圧縮機の吸入側における飽和蒸気発生器で蒸気を供給し、循環路内の漏れ蒸気損失を補償する。

更に別の好適な実施形態では、分級軸とベアリングハウジング及び分級ホイールと微粉砕原料排出ハウジングを有するジェットミルを備えたジェットミル設備において、分級軸とベアリングハウジングとの間及び分級ホイールと微粉砕原料排出ハウジングとの間に過熱蒸気によるシールを提供する。

更に本発明は、低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気で作動するように構成したジェットミルを備えるジェットミル設備を提供し、この場合、ジェットミル蒸気排出管、圧縮機及びジェットミル蒸気供給管は、ジェットミルと共に蒸気循環路を構成し、ジェットミルからの蒸気を、循環路内の圧力及び温度を過度に上昇させるため圧縮機を介し、再びジェットミルに戻すようにする。

好適な実施形態によれば、圧縮機の吸入側における拡張蒸気の圧力は約１ｂａｒ、温度は約１０５〜１１５℃である。

更に、上述の方法に関する実施形態に説明したものと同じ利点を持つ単段圧縮機を提供することができる。

また、圧縮機を通して圧縮した蒸気の温度を、圧縮機へ水を注入することによって圧力に依存して制御し、過熱蒸気が存在するようにすることが好適である。具体的には、圧縮機の排出側における蒸気温度が約１８０℃（２ｂａｒ）〜約２５０℃（１０ｂａｒ）となるようにすることができる。

本発明に係るジェットミル設備の更に別の好適な実施形態においては、圧縮機の吸入側の飽和蒸気発生器から蒸気を供給し、循環システム内の漏れ蒸気損失を補償する。

更に好適には、ジェットミル設備は、分級軸とベアリングハウジング及び分級ホイールと微粉砕原料排出ハウジングを有するジェットミルを備え、分級軸とベアリングハウジングとの間及び分級ホイールと微粉砕原料排出ハウジングとの間に過熱蒸気でシールを提供する。

よって本発明によれば、蒸気を循環路内で送給する。具体的には、蒸気を、ジェットミルを通した後、フィルタ及び下流の保安フィルタによって適切に精製し、圧力を上昇させるために圧縮機へ送給する。圧縮機への流入条件は、好適には、圧力が約１ｂａｒで、温度が約１０５〜１１５℃である。蒸気温度は圧縮機内の圧力の上昇に応じて増加する。論理的には、単段圧縮機においては、２００℃までのΔＴに到達することができる。２〜１０ｂａｒの所望の低圧では、（圧力に応じて）１８０〜２５０℃の出口温度に達する。更にこの温度は圧縮中に水を注入することによって調節することが可能である。このように有利に、循環蒸気システム内を循環する蒸気量の５〜８％に上る不可避な漏れ損失を、少なくとも部分的に補償する。これで十分ではない場合、具体的には小型の飽和蒸気発生器によって、圧縮機の吸入側の不足量を供給することができる。

本発明の他の好適な及び／又は有利な実施形態及びその個々の態様は、従属請求項の組み合わせ及び本明細書の記載から得られる。

本発明を、添付図面を参照して、単に例示として以下に詳述する。

流動床ジェットミルを有するジェットミル設備の第１実施形態における概略部分断面図である。 図１のジェットミル設備の第１実施形態における流動床ジェットミルの概略拡大断面図である。 流動床ジェットミルを有するジェットミル設備の第２実施形態における概略部分断面図である。 図１又は図３に概略図で示す、本発明に係る実施形態例におけるジェットミル設備のスパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミルの概略断面図である。

本発明の実施形態を、図面に示す実施形態及び用途例に基づき、単に例示として以下に更に詳述するが、本発明をこれらの実施例及び用途例に限定するものではない。方法及び装置の特徴は、類似する方法及び装置の説明からそれぞれ得られる。

実施形態の具体例と関連して記載及び／又は表示する個々の特徴は、本実施形態又は本実施形態の他の特徴との組み合わせに限定されるものではなく、技術的実現可能性の制限内において、本明細書で個別に記載されていなくとも、任意の他の変形例と組み合わせることができる。

個々の図面に示す同一の参照符号は、同一又は同様の構成部品、又は同一又は同様に作動する構成部品を示している。図面を参照することにより、参照符号を付していない構成部品の特徴も、それらが以下に説明されているいないに関係なく明確になる。一方で、この説明には含まれているが図面に表示されていない特徴も、当業者であればすぐに理解できるであろう。

図１は、粉砕ガス又は粉砕蒸気としての蒸気又は過熱蒸気で作動するジェットミル設備１の概略部分断面図である。このジェットミル設備は、別途図２に概略断面図として拡大して示すジェットミル２を備えており、この第１実施形態においては、単なる例示として流動床ジェットミル２Ｆを示している。というのも本発明は、本発明に係るジェットミル設備において、流動床ジェットミル２Ｆの使用に限定するものではないからである。

ジェットミル２は、既知の構成として、ミルハウジング３と、粉砕蒸気入口４と、分級軸５と、分級軸５用のベアリングハウジング６と、分級ホイール７と、製品フィルタ１０に接続された粉砕原料出口９用の微粉砕原料排出ハウジング８とを備えている。第１実施形態における流動床ジェットミル２Ｆ、及び一般に、ジェットミル２の更なる実施形態は、標準的な技術的プラクティスの範囲内にあり、ここでは詳述しない。というのも、本明細書において、任意の技術的に実行可能な構成及び変形は、他の発明と更に組み合わせることが可能だからである。

製品フィルタ１０では、粉砕工程によって得た微粉砕原料を、粉砕ガスすなわち蒸気から分離し、その後、微粉砕原料を更なる精製のために保安フィルタ１１に送給し、そこから圧縮機１２に送給する。圧縮機１２は単段圧縮機である。単段圧縮機は、圧縮によって発生した熱が全て使用可能であるという特別な利点を有している。多段圧縮機を使用する場合、中間冷却器を設けなければならない。中間冷却器を設けなければ、次の段階の熱負荷が過大になる。

適切に温度の上昇した粉砕蒸気を圧縮機１２の出口からジェットミルに送給し、そこでノズル１３を介して粉砕工程に導入する。

圧縮機１２から得た過熱蒸気は、好適には減圧装置１４を介して、分級軸５のスカベンジング溝１５及び分級ホイール７のスカベンジング溝１６のスカベンジング蒸気としても使用する(図２参照)。このように、分級軸５とベアリングハウジング６との間及び分級ホイール７と微粉砕原料排出ハウジング８との間に、適切に過熱された蒸気によってそれぞれシールを生成する。

従って粉砕工程において、蒸気はこのように、ノズル１３を介してジェットミル２内で粉砕ガスとして利用可能となり、使用される。ジェットミル２を任意の従来の方法で構成することのできる粉砕工程においては、蒸気が、冷却され、その後、粉砕された微粉砕原料と共に微粉砕原料排出ハウジング８に入り、粉砕原料出口９を通してジェットミル２から出る。粉砕原料出口９には、ミルハウジング３に対して内側又は外側に、製品フィルタ１０が接続されている。該フィルタ内においては、得た粉砕原料を、粉砕ガス、すなわち冷却された蒸気から、分離する。製品フィルタ１０をミルハウジング３の外側に配置する場合、出口管１７を粉砕原料出口９と製品フィルタ１０との間に設け、そこから粉砕原料を任意の従来の方法で除去又は運び出すことができる。

製品フィルタ１０内で粉砕物から分離された粉砕ガス、すなわち粉砕工程で使用された蒸気は、必要に応じて更なる精製のために、使用済み蒸気排出管１８を通して、第１実施形態においては保安フィルタ１１に送給する。そこから、処理対象の蒸気、すなわち温度上昇の対象となる蒸気を、圧縮機供給管１９を通して圧縮機１２に送給する。圧縮機１２より上流側では、発生器供給管２０が圧縮機供給管１９に接続されており、蒸気が飽和蒸気発生器２１から発生器供給管２０を介して圧縮機供給管１９へと供給される。飽和蒸気発生器２１は新鮮水供給管Ｗから供給される。「新鮮水」という表現は、本明細書において、単にジェットミル設備１のシステムに関して新鮮であるといことを意味している。すなわち、外部から流入してきた水が工程においてまだ使用されていないということを意味しており、他の観点における水質を意味するものではない。

飽和蒸気発生器２１からの蒸気は２つの機能を持つ。１つめの機能として、ジェットミル設備１を作動させるために必要な蒸気は、飽和蒸気発生器２１によって供給する。２つめの機能としては、漏れ損失によってジェットミル設備１の作動中に損失される蒸気は、蒸気の不足量又はその少なくとも一部を、具体的には圧縮機１２の吸入側の小型飽和蒸気発生器２１によって、圧縮機供給管１９に送給することができる。

圧縮機１２内で圧力の上昇によって加熱された蒸気は、圧縮機１２から圧縮機排出管２２を通ってノズル供給管２３に達し、そこからミルハウジング３の粉砕蒸気入口４を介してジェットミルのノズル１３に達し、そこで過熱蒸気を粉砕工程の粉砕ガスとして使用する。このように蒸気をジェットミル設備１の循環路内で循環させ、ジェットミル２を通した後、製品フィルタ１０及びその下流にある保安フィルタ１１で十分に精製して、圧力上昇のために圧縮機１２に送給する。

本実施形態において、圧縮機１２への流入条件は、圧力ｐが約１ｂａｒ、温度Ｔが約１０５〜１１５℃である。蒸気の温度は、圧縮機１２内の圧力上昇に応じて上昇する。理論上、単段圧縮機１２においては、最大２００℃のΔＴを得ることができる。２〜１０ｂａｒの所望低圧においては、圧縮機からの蒸気の排出温度は（圧力に応じて）１８０〜２５０℃に到達する。

図３に示す第２実施形態のジェットミル設備１において、この排出温度を、圧縮機１２による圧縮中に、水注入供給管Ｅからの注入水によって更に調節する。このようにして、すなわち適切な水注入によって、循環蒸気設備内の循環蒸気量の５〜８％に相当する、不可避の漏れ損失を、少なくとも部分的に補償する。これで十分ではない場合、不足量は、例えば（小型の）飽和蒸気発生器２１によって圧縮機１２の吸入側に送給することができる。水注入供給管Ｅ及びこれによって行う圧縮機への水注入を除き、図３に示す第２実施形態のジェットミル設備１は、図１に示す第１実施形態のジェットミル設備１と一致しており、よってその他の構成の詳述は省略する。

第１及び第２の実施形態によるジェットミル設備１において、圧縮機１２から所要の温度で排出される蒸気を、圧縮機排出管２２及びノズル供給管２３を介して粉砕蒸気入口４へ送給し、そこからノズル１３へ送給し、このようにして粉砕工程へと進む。このように、循環路は閉じている。

図１及び図２からわかるように、分級軸５とベアリングハウジング６との間にある分級軸５のスカベンジング溝１５のシールと、分級ホイール７と微粉砕原料排出ハウジング８との間にある分級ホイール７のスカベンジング溝１６のシールとの為に、圧縮機排出管２２は、ノズル供給管２３と主要スカベンジング管２４とに分岐する。主要スカベンジング管２４は、スカベンジング蒸気として使用される圧縮機１２からの蒸気を減圧するための減圧装置１４を備えており、その下流側で、分級軸５のスカベンジング溝１５のための軸スカベンジング溝供給管２５と、分級ホイール７のスカベンジング溝１６のためのホイールスカベンジング溝供給管２６とに、分岐している。

図１、図２及び図３に係る流動床ジェットミル２Ｆの代わりに、本発明に係るジェットミル設備１のジェットミル２として使用することのできる、スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル２Ｄを、図４に概略断面図で示す。図１、図２及び図３に係る流動床ジェットミル２Ｆの場合と同様に、スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル２Ｄの入口及び出口を、粉砕ミル出口９及び製品フィルタ１０の出口管１７に、ノズル１３へのノズル供給管２３に、分級軸５とベアリングハウジング６との間にある分級軸５のスカベンジング溝１５のための軸スカベンジング溝供給管２５に、かつ、分級ホイール７と微粉砕原料排出ハウジング８との間にある分級ホイールのスカベンジング溝１６のためのスカベンジング溝供給管２６に、それぞれ接続させ、これにより、スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル２Ｄを図１及び図３によるジェットミル設備１に組み込むことができる。

図１、図２及び図３による流動床ジェットミル２Ｆの様に、スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル２Ｄも、ジェットミル設備１のジェットミル２と同様に、粉砕ハウジング３、粉砕蒸気入口４、分級軸５、分級軸５用ベアリングハウジング６、分級ホイール７、及び製品フィルタ１０を配置した粉砕原料出口９用微粉砕原料排出ハウジング８を含んでいる。

スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル２Ｄの更なる実施形態は、本実施形態におけるジェットミル２と同様に、標準の技術的プラクティスの範囲内であり、本明細書において更に詳述しない、というのも、任意の技術的実行可能な設計及び変形を本発明と更に組み合わせることが可能だからである。

本発明の実施形態を、単なる例示として、図面を参照して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、当業者が特許請求の範囲に記載された事項、本明細書に記載の実施形態から行うことのできる、全ての変形、修正、代替及び組み合わせも含むものである。特に、本発明の個々の特徴及び実施形態は組み合わせることができる。

１ ジェットミル設備
２ ジェットミル
２Ｆ 流動床ジェットミル
２Ｄ スパイラルジェットミル又は濃密床ジェットミル
３ ミルハウジング
４ 粉砕蒸気入口
５ 分級軸
６ ベアリングハウジング
７ 分級ホイール
８ 微粉砕原料排出ハウジング
９ 粉砕原料出口
１０ 製品フィルタ
１１ 保安フィルタ
１２ 圧縮機
１３ ノズル
１４ 減圧装置
１５ 分級軸５のスカベンジング溝
１６ 分級ホイール７のスカベンジング溝
１７ 出口管
１８ 使用済み蒸気排出管
１９ 圧縮機供給管
２０ 発生器供給管
２１ 飽和蒸気発生器
２２ 圧縮機排出管
２３ ノズル供給管
２４ 主要スカベンジング管
２５ 軸スカベンジング溝供給管
２６ ホイールスカベンジング溝供給管
Ｅ 水注入供給管
Ｗ 新鮮水供給管

Claims (14)

1. ジェットミル設備（１）の作動方法であって、
   低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気をジェットミル（２）の作動媒体として使用し、
   該蒸気をジェットミル（２）に通してさらに粉砕原料を分離した後、蒸気を、循環路内で、圧力及び温度の過剰上昇のために圧縮機（１２）を介して、再度前記ジェットミル（２）に戻すことを特徴とする、作動方法。
2. 請求項１に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、前記圧縮機（１２）の吸入側における圧縮前の蒸気は、圧力が約１ｂａｒであり、温度が約１０５〜１１５℃であることを特徴とする作動方法。
3. 請求項１又は２に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、前記圧縮機（１２）が単段式であることを特徴とする作動方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、過熱蒸気が生成されるように、前記圧縮機（１２）の下流側の圧縮蒸気の温度を、該圧縮機（１２）への水注入により、圧力に依存して制御することを特徴とする作動方法。
5. 請求項４に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、前記圧縮機（１２）の出口側における蒸気温度は、約１８０℃（２ｂａｒ）〜２５０℃（１０ｂａｒ）であることを特徴とする作動方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、前記圧縮機（１２）の吸入側にある飽和蒸気発生器（２１）によって蒸気を供給し、循環システム内の漏れ蒸気損失を補償することを特徴とする作動方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）の作動方法において、
   ジェットミル設備（１）が、分級軸（５）及びベアリングハウジング（６）と、分級ホイール（７）及び微粉砕原料排出ハウジング（８）とを有する、ジェットミル（２）を備える場合、前記分級軸（５）と前記ベアリングハウジング（６）との間に、及び、前記分級ホイール（７）と前記微粉砕原料排出ハウジング（８）との間に、過熱蒸気によるシールを提供することを特徴とする作動方法。
8. 低圧（２〜１０ｂａｒ）の過熱蒸気で作動するように構成されたジェットミル（２）を有するジェットミル設備（１）であって、
   ジェットミル蒸気排出管（出口管１７、使用済み蒸気排出管１８、圧縮機供給管１９）と、圧縮機（１２）と、ジェットミル蒸気供給管（圧縮機排出管２２、粉砕蒸気入口４、ノズル供給管２３）とが、前記ジェットミル（２）と共に蒸気用の循環路を形成し、
   蒸気を、該循環路内で、前記ジェットミル（２）から、圧力及び温度の過剰上昇のために前記圧縮機（１２）を介して、該ジェットミル（２）へ再度戻すことを特徴とするジェットミル設備。
9. 請求項８に記載のジェットミル設備（１）において、前記圧縮機（１２）の吸入側における圧縮前の蒸気は、圧力が約１ｂａｒであり、温度が約１０５〜１１５℃であることを特徴とするジェットミル設備。
10. 請求項８又は９に記載のジェットミル設備（１）において、前記圧縮機（１２）は単段式であることを特徴とするジェットミル設備。
11. 請求項８〜１０の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）において、過熱蒸気が生成されるように、前記圧縮機（１２）の下流側の圧縮蒸気の温度を、該圧縮機（１２）への水注入により、圧力に依存して制御することを特徴とするジェットミル設備。
12. 請求項１１に記載のジェットミル設備（１）において、前記圧縮機（１２）の出口側の蒸気温度が、約１８０℃（２ｂａｒ）〜約２５０℃（１０ｂａｒ）であることを特徴とするジェットミル設備。
13. 請求項８〜１２の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）において、前記圧縮機（１２）の吸入側にある飽和蒸気発生器（２１）によって蒸気を供給し、循環システム内の漏れ蒸気損失を補償することを特徴とするジェットミル設備。
14. 請求項８〜１３の何れか一項に記載のジェットミル設備（１）において、
    該ジェットミル設備（１）は、分級軸（５）及びベアリングハウジング（６）と、分級ホイール（７）及び微粉砕原料排出ハウジング（８）とを有する、ジェットミル（２）を備え、
    前記分級軸（５）と前記ベアリングハウジング（６）との間に、及び、前記分級ホイール（７）と前記微粉砕原料排出ハウジング（８）との間に、過熱蒸気によるシールを提供することを特徴とするジェットミル設備。

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