JP2016175022A - 竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕原料を効率良く微粉砕する竪型粉砕機を提供する。
【解決手段】回転テーブル１４上に回転自在な粉砕ローラ１６と、粉砕ローラ１６の上方に分級手段３０を備え、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６の間で粉砕した原料を、回転テーブル１４の下方から導入したガスによって吹き上げて分級手段３０により粗粉と細粉に分離し、細粉を製品として取り出す竪型粉砕機１０において、分級手段３０と回転テーブル１４の間に内部コーン３０ｅを配置して、内部コーン３０ｅの下端に粉砕トレイ５０と、粉砕トレイ５０を加振する加振手段６０を備え、粉砕トレイ５０上の粗粉又は原料を脱気して回転テーブル１４上に供給することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料、その他の無機原料、又は化学品、バイオマス等の有機原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉体に粉砕する竪型粉砕機に関する。

石炭、バイオマス等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。

このような竪型粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して粉砕される。

竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるが、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を有していた。竪型粉砕機で発生する異常振動は、様々な要因が考えられ、従来、その振動原因に応じた様々な防止対策が提案されている。

異常振動を防止する最も一般的な方法として、粉砕ローラと回転テーブルの間の原料層の厚みを調整できるダムリングの高さを調整する方法が周知である。ダムリングの高さが適正であれば、原料層によって異常振動を効果的に防止できる。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。

その他、振動防止のため、原料の安定供給を行う粉砕装置として、特許文献１では、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良く噛み込ませている。

また、特許文献２に開示の粉砕機は、原料を回転テーブル上に供給する手前で、スクリューコンベアによって粗粉又は原料を圧密し嵩を低くしてから回転テーブル上に供給している。

特開平２−１７４９４６号公報 特開２０１０−１５８６３７号公報

原料を微粉砕するには、竪型粉砕機内で繰り返し粉砕する必要がある。この場合、竪型粉砕機内に留まって繰り返し粉砕されるいわゆる循環原料の割合が高くなる。循環原料は粒径の小さな原料の割合が多い。特に、粉砕機の内部にセパレータ等の分級機構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、循環原料の量に比例して原料中に含まれる粒径の小さな原料の割合が増加する。

竪型粉砕機内で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、空隙率の高い嵩高い状態になる。この嵩高い原料層は、粉体中に含む空気の量が多くなり粉体として流動性の高い状態となっている。また、粉砕ローラで粉砕する場合、脱気するには急激に容積変化を起こす必要がある。この嵩高い原料層を粉砕ローラにより一挙に粉砕しようとした場合、粉体中に含有する空気を脱気することができず、回転テーブルに従動して回転している粉砕ローラが、運転中に原料層間で滑ってスリップしてしまう。その結果、粉砕層厚が変化して粉砕ローラのテーブル押し付け力と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あった。

原料層に含まれた空気を脱気する技術として、特許文献１に開示の補助ローラを用いる方法が公知である。特許文献１によれば、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で、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、含有空気量の多い粉体は、補助ローラに噛み込まれないで粉体中の空気と一緒にローラを避けて流れる。補助ローラは粉砕ローラに噛み込ませるための事前の圧縮を目的としているが、補助ローラと回転テーブルは互いに接しない位置関係にあり、空気を含んだ粉体は空気と同様に流れるので、噛み込まれないまま粉砕ローラを避けるようにして流れてしまう。また、粉砕される原料は外部よりミル内に供給される粉体と循環する粉体が、回転テーブル上に供給されるが、粉砕する目的の粉砕ローラ以外の補助ローラがテーブルの面積を狭くしてしまい、竪型粉砕機の粉砕効率を向上させる上での障害となっていた。

特許文献２では、スクリューコンベアを設けて、回転テーブルに落下する前に原料中の空気を脱気して原料の嵩を低くし粉砕ローラに供給している。これにより、急激な容積変化を起こさないので異常振動を抑制できることが開示されている。しかしながら、スクリューコンベアを垂直に配置しているため、スクリューの管路がフル充填されると、微粉が内部流動せずにスクリューの回転抵抗が増大してしまう。その結果、スクリューの駆動装置が破損することがある。スクリューで圧密しないようにスクリューの回転速度を速くすればスクリュー内部の流動性は得られるが、本来の目的である圧密の効果が得られなくなってしまう。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、粉砕原料を効率良く微粉砕する竪型粉砕機を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するための第１の手段として、回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと、前記粉砕ローラの上方に分級手段を備え、前記回転テーブルと前記粉砕ローラの間で粉砕した原料を、前記回転テーブルの下方から導入したガスによって吹き上げて前記分級手段により粗粉と細粉に分離し、前記細粉を製品として取り出す竪型粉砕機において、前記分級手段と前記回転テーブルの間に内部コーンを配置して、前記内部コーンの下端に粉砕トレイと、前記粉砕トレイを加振する加振手段を備え、前記粉砕トレイ上の前記粗粉又は前記原料を脱気して前記回転テーブル上に供給することを特徴とする竪型粉砕機を提供することにある。

このような構成により、内部コーンで捕集した粗粉、又は原料に含まれる空気を分離する脱気処理を効率的に行うことができる。従って、空隙率が減少した粗粉又は原料を回転テーブル上に供給でき、粉砕ローラに噛み込ませることにより効率的に微粉砕することができる。また、従来のような急激な容積変化を起こさないため粉砕ローラの異常振動を抑制することができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記加振手段は、前記回転テーブル上に取り付けて、上面に前記粉砕トレイを載置して、前記粉砕トレイを加振するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を変更可能な制御部と、電源部を備えたことを特徴とする竪型粉砕機を提供することにある。
このような構成を採用することにより、アクチュエータによる振動数を原料の種類、含水率、粉砕量に応じて任意に設定変更することができる。
また、既存の竪型粉砕機に容易に取り付けることができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第１の手段において、前記粉砕トレイは、前記内部コーンのフィード管に上下方向に往復可能に取り付けて、前記加振手段は、前記回転テーブルの回転運動を直線運動に変換して前記粉砕トレイを加振するストライカを備えたことを特徴とする竪型粉砕機を提供することにある。
このような構成を採用することにより、駆動電源を用いることなく、粉砕トレイを加振することができ、装置全体の稼働コストを低減できる。

上記のような本発明によれば、内部コーンで捕集した粗粉、又は原料に含まれる空気を分離する脱気処理を効率的に行うことができる。従って、空隙率が減少した粗粉又は原料を回転テーブル上に供給でき、粉砕ローラに噛み込ませることにより効率的に微粉砕することができる。また、従来のような急激な容積変化を起こさないため粉砕ローラの異常振動を抑制することができる。

本実施形態の竪型粉砕機の粉砕トレイ及び加振手段の説明図である。 竪型粉砕機の構成概略図である。 変形例の竪型粉砕機の粉砕トレイ及び加振手段の説明図である。

本発明の竪型粉砕機の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

［竪型粉砕機１０］
図２は竪型粉砕機の構成概略図である。図２に示すように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０と、回転テーブル１４の外周縁部上に取り付けたダムリング４８と、分級手段３０と回転テーブル１４の間に配置した粉砕トレイ５０及び加振手段６０を主な基本構成としている。

粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着した上部アーム２０と、上部アーム２０と一体に形成した下部アーム２２とを介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに横圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。

ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。
分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体（微粉）のみが上部取出口４４から排出される。

固定羽根３０ｃの下端部には、内部コーン３０ｅ及びフィード管３０ｆが設けられている。内部コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、フィード管３０ｆは、内部コーン３０ｅの下端に接続する円筒状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、フィード管３０ｆを介して下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。

内部コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング４８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。

竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０内に投入した原料と、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されて後述するダムリング４８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。

ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、内部コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。

［粉砕トレイ５０］
図１は本実施形態の竪型粉砕機の粉砕トレイ及び加振手段の説明図である。図示のように粉砕トレイ５０はフィード管３０ｆと回転テーブルの間に配置した円盤である。粉砕トレイ５０は、フィード管３０ｆの開口よりも大きく、回転テーブル１４上で対向する粉砕ローラ１６の間よりも小さい大きさに形成し、外周に回転テーブル１４側へ向けて折り曲げたツバを設けている。
このような構成の粉砕トレイ５０は、上面をフィード管３０ｆと対向するように配置して、内部コーン３０ｅから落下した粗粉又は原料をトレイ上面で受けることができる。

［加振手段６０］
加振手段６０は、回転テーブル１４の回転テーブル上面１４Ａの中心に取り付けて、上面に粉砕トレイ５０を取り付けている。加振手段６０は、アクチュエータ６２と、制御部６４と、電源部６６を主な基本構成としている。アクチュエータ６２は、粉砕トレイ５０を上下方向に加振する駆動部である。制御部６４は、アクチュエータ６２と電気的に接続して、加振するアクチュエータ６２の振動数を任意の振動数に設定変更することができる。制御部６４による振動数の設定は、原料の種類、含水率、粉砕量によって制御可能であり、一例として、１秒間に１サイクル〜１０サイクルの範囲内で設定することができる。電源部６６は、アクチュエータ６２及び制御部６４と電気的に接続して電源を供給する。

このような構成の加振手段６０は、回転する回転テーブル上面１４Ａで、粉砕トレイ５０を上下方向に加振している。このため、粉砕トレイ５０のトレイ上面で受けた粗粉又は原料を上下方向に加振して粗粉又は原料中に含まれる空気を脱気して、脱気した粗粉又は原料を放射状に回転テーブル上面１４Ａに振り落とすことができる。

［変形例］
図３は変形例の竪型粉砕機の粉砕トレイ及び加振手段の説明図である。
［粉砕トレイ５０Ａ］
図示のように、変形例の竪型粉砕機の粉砕トレイ５０Ａは、フィード管３０ｆにハンガー７０を用いて取り付けている。ハンガー７０は、取付治具７２とロッド７４と締結ナット７６からなる。取付治具７２はＬ字金具であり、フィード管３０ｆの下端外周に複数等間隔となるように取り付けている。取付治具７２には貫通孔が設けてあり、フィード管３０ｆの長手方向に沿うように貫通している。ロッド７４は粉砕トレイ５０Ａの上面から分級手段３０に向かって伸びる長ボルトである。ロッド７４は、粉砕トレイ５０Ａに設けた孔に下面から挿入してヘッドが下面と接触し、ネジ部を取付治具７２の貫通孔に挿入している。締結ナット７６は、ロッド７４のネジ部と螺合して、ロッド７４を所定高さに締結することができる。
このような構成の粉砕トレイ５０Ａは、フィード管３０ｆの下端から下方の回転テーブル上面１４Ａへ向けて吊り下げられた構成となる。粉砕トレイ５０Ａは、ロッドの長さに相当する分だけ上下方向に移動可能とすることができる。

［加振手段６０Ａ］
変形例の加振手段６０Ａは、回転テーブル１４の回転運動を直線運動に変換して粉砕トレイ５０Ａを上下方向に加振する機構を採用し、本実施形態では、ストライカとなるトレイ側ストライカ８０とテーブル側ストライカ８２を主な基本構成としている。
トレイ側ストライカ８０は、粉砕トレイ５０Ａの下面から下方の回転テーブル上面１４Ａへ向けて突出した棒状の突起である。トレイ側ストライカ８０は、回転テーブル１４の回転中心から偏心した位置であって、平面視で後述するテーブル側ストライカ８２と一部重なるように取り付けている。また、トレイ側ストライカ８０の先端はＲ形状又は球状に形成している。
テーブル側ストライカ８２は、回転テーブル１４の上面から上方のフィード管３０ｆへ向けて突出した棒状の部材である。テーブル側ストライカ８２は、軸心を回転テーブル１４の回転の中心軸上に配置している。また、テーブル側ストライカ８２の先端は、端面が円形ではなく楕円形状となるように形成、換言すると端面が傾斜するように形成している。

このような構成の加振手段６０Ａは、回転テーブル１４の回転によってテーブル側ストライカ８２が回転すると、側面視で回転中心の高さは一定となるが、外周側の高さが上下方向に変動している。トレイ側ストライカ８０は、軸心をテーブル側ストライカ８２の中心ではなく外周側と接するように配置している。このため、回転するテーブル側ストライカ８２によって、トレイ側ストライカ８０を上下移動させて粉砕トレイ５０Ａを加振する。そして、粉砕トレイ５０Ａのトレイ上面で受けた粗粉又は原料を上下方向に加振して粗粉又は原料中に含まれる空気を脱気して、脱気した粗粉又は原料を放射状に回転テーブル上面１４Ａに振り落とすことができる。このように変形例の加振手段６０Ａは、電源を用いることなく、回転テーブル１４の回転によって粉砕トレイ５０Ａを加振することができる。
なお、加振手段６０Ａの構成は上記構成に限らず、回転テーブル１４の回転運動を直線運動に変換して粉砕トレイ５０Ａを上下方向に加振する機構であれば、他の構成も取りえる。

［作用］
上記構成による本発明の竪型粉砕機の作用について、以下説明する。

竪型粉砕機１０の回転テーブル１４を回転させると、油圧シリンダ２４によって回転テーブル上面１４Ａに横圧された粉砕ローラ１６も回転する。そして、原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに粉砕原料が投入されると、フィード管３０ｆを介して粉砕トレイ５０のトレイ上で粉砕原料を受ける。粉砕トレイ５０は、加振手段６０によって上下方向に加振されているため、原料中に含まれる空気が振動によって脱気する。脱気した粉砕原料が回転テーブル上面１４Ａに落下すると、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながらテーブルの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。

そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段３０によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。一方、分級手段３０を通過できない粗粉は内部コーン３０ｅを介して再度粉砕トレイ５０上に落下する。粉砕トレイ５０は、加振手段６０によって上下方向に加振されているため、粗粉中に含まれる空気が振動によって脱気する。脱気した粗粉は回転テーブル上面１４Ａに落下して同様に粉砕される。

加振手段６０の制御部６４は、原料の種類、含水率、粉砕量によって、振動数を任意に設定できるため、原料の種類、含水率、粉砕量に応じて適切な加振により、粗粉又は原料を脱気できる。

このような本発明の竪型粉砕機によれば、内部コーンで捕集した粗粉、又は原料に含まれる空気を分離する脱気処理を効率的に行うことができる。従って、空隙率が減少した粗粉又は原料を回転テーブル上に供給でき、粉砕ローラに噛み込ませることにより効率的に微粉砕することができる。また、従来のような急激な容積変化を起こさないため粉砕ローラの異常振動を抑制することができる。

本発明は、石炭、バイオマス等の原料を粉砕ローラで粉砕して分級手段で篩分けした粗粉又は粉砕原料を回転テーブルへ導入する内部コーンを備えた竪型粉砕機に特に有用である。

１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、１２Ｂ………下部ケーシング、１４………回転テーブル、１４Ａ………回転テーブル上面、１６………粉砕ローラ、２０………上部アーム、２２………下部アーム、２４………油圧シリンダ、３０………分級手段、３０ａ………回転軸、３０ｂ………回転羽根、３０ｃ………固定羽根、３０ｅ………内部コーン、３０ｆ………フィード管、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、４８………ダムリング、５０，５０Ａ………粉砕トレイ、６０，６０Ａ………加振手段、６２………アクチュエータ、６４………制御部、６６………電源部、７０………ハンガー、７２………取付治具、７４………ロッド、７６………締結ナット、８０………トレイ側ストライカ、８２………テーブル側ストライカ。

Claims (3)

1. 回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラと、前記粉砕ローラの上方に分級手段を備え、前記回転テーブルと前記粉砕ローラの間で粉砕した原料を、前記回転テーブルの下方から導入したガスによって吹き上げて前記分級手段により粗粉と細粉に分離し、前記細粉を製品として取り出す竪型粉砕機において、
   前記分級手段と前記回転テーブルの間に内部コーンを配置して、前記内部コーンの下端に粉砕トレイと、前記粉砕トレイを加振する加振手段を備え、
   前記粉砕トレイ上の前記粗粉又は前記原料を脱気して前記回転テーブル上に供給することを特徴とする竪型粉砕機。
2. 前記加振手段は、前記回転テーブル上に取り付けて、上面に前記粉砕トレイを載置して、
   前記粉砕トレイを加振するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を変更可能な制御部と、電源部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機。
3. 前記粉砕トレイは、前記内部コーンのフィード管に上下方向に移動可能に取り付けて、
   前記加振手段は、前記回転テーブルの回転運動を直線運動に変換して前記粉砕トレイを加振するストライカを備えたことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機。

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