JP2638136B2

JP2638136B2 - 竪型ローラミル

Info

Publication number: JP2638136B2
Application number: JP25062188A
Authority: JP
Inventors: 一教佐藤; 一紀正路; 信康廻; 浩明金本; 善憲田岡; 忠長谷川
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH0299149A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は竪型ローラミルに係り、特にローラへの被粉
砕物のかみ込みとローラからの被粉砕微粒子の排出を改
良した竪型ローラミルに関する。

〔従来の技術〕

石炭焚ボイラにおいても、低公害燃焼（低NOx、未燃
分低減）や急速負荷変動運用（給炭量変化）が実施さ
れ、それに伴い微粉砕機（ミル）も高性能化が要求され
るようになった。

石炭、セメント原料あるいは新素材原料などの塊状物
を細かく粉砕する粉砕機の１タイプとして、粉砕テーブ
ルと複数のローラとを備えた竪型ローラミルが用いら
れ、最近では代表機種の１つとしての地位を固めつつあ
る。

このタイプの粉砕機は、第10図に示すように円筒型ケ
ーシング25内の下部にあって、図示していない減速機を
有するモータで駆動され、水平面上で低速回転する円板
状の粉砕テーブル３と、その上面外周部を円周方向に等
分する位置へ油圧力、あるいはスプリング力等で圧接さ
れて回転する複数個の粉砕ローラ６を備えている。粉砕
テーブル３の中心部へ供給管２より供給される被粉砕原
料１は、粉砕テーブル３の回転と遠心力とによって粉砕
テーブル３上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動
し、粉砕テーブル３の粉砕レース５の面と粉砕ローラ６
の間にかみ込まれて粉砕される。ミルケーシング25の基
底部には、ダクト内を送られてきた熱風24が導かれてお
り、この熱風24が粉砕テーブル３の外周部とミルケーシ
ング25の内周部とのエアスロート21から吹き上がってい
る。粉砕後の粉粒体は、エアスロート21から吹き上がる
熱風24によってミルケーシング25内を上昇しながら乾燥
される。ミルケーシング25の上部へ輸送された粉粒体
は、ミルケーシング25の上部に設けた回転分級機の羽根
16で分級され、所定の粒径以下の微粉は熱風によって製
品微粉排出ダクト18へ搬送され、ボイラでは微粉炭バー
ナあるいは微粉炭貯蔵ビンへと送られる。分級機を貫通
することのない所定粒径以上の粗粉は、粉砕テーブル３
上に落下し、ミル内へ供給されたばかりの原料とともに
再度粉砕される。このようにして、粉砕ローラ６によっ
て粉砕が繰返される。

このような竪型ローラミルにおける粉砕機構は、粉砕
テーブル３上の粉砕レース面５と粉砕ローラ６との間の
圧縮によるものと剪断によるものが考えられる。これら
の粉砕条件を最適にするために、粉砕ローラ６や粉砕レ
ース５の各種構造が提案されている。

粉砕ローラ６や粉砕レース５の形状にかかわらず、す
なわち従来タイプのものであっても、粉砕レース５上の
粉砕ローラ６の運動を強制的に制御する。あるいは自動
調心的な動きを誘発するよう加圧系を設定することも、
粉砕能力を高める有効な手段である。また、回転テーブ
ル上の粉砕体の動きや滞留時間を制御することにより、
粉砕能力をアップすることも考えられる。ローラミルで
は、粉砕ローラ６のかみ込み域と微粉生成域が分離され
ているため、両域における粉粒体の運動が大変に重要で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

第10図と第11図に、従来式リングローラミルにおける
ローラ支持方法の概略構成を示す。このように従来式ロ
ーラミルでは、ローラブラケット９の上面に設けたピン
レース26と、ローラ加圧フレーム11の底面に刻設した溝
内に挿入したローラ支持用ピン（ローラピボット）10に
よって、粉砕レース面５に傾斜させた状態で粉砕ローラ
６を支えていた。この構成では、粉砕ローラ６の、粉砕
テーブル３の半径方向のいわゆる第13図の矢印で示す
‘振り子’運動は可能であったが、第14図に示す粉砕テ
ーブル３の円周接線方向を中心とする‘首振り’運動の
裕度が不足していた。粉砕ローラ６が、粉砕テーブル３
の半径方向に垂直な状態から、第14図に示すようにわず
かでも変位可能であれば、粉砕ローラ６の粉砕面と粉砕
レース５の間に生じる強い剪断作用によって微粉砕が促
進する。

第12図に示す先行技術例では、ローラ92をローラ軸角
度調整レバー95によって外部から操作する方式である
が、この場合にはローラ92を強制的に傾斜させようとす
るために、ローラ92の自由な運動機能が抑制され、ロー
ラ92とテーブル91間で滑り振動が生じる可能性もある。

本発明の目的は、上記した課題をなくし、ローラの支
持方式を改良することによって、微粉砕能力が格段に優
れるリングローラミルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ほぼ水平面上で垂直軸まわりに回転し、
上面に円形の粉砕リングを装着した粉砕テーブルと、粉
砕リング表面に刻設された粉砕レース面と、このレース
面に押付けられて転動する複数個の粉砕ローラと、粉砕
ローラを支持するローラブラケットと、同ブラケットを
加圧する加圧リングと、ローラブラケットに設けたピン
ベースレースと、加圧リングとピンベースレース間に挿
入された粉砕ローラ支持用のピンとを備えた竪型ローラ
ミルにおいて、上記粉砕ローラ支持用のピンとピンベー
スレースとの間にピンベースレース面上を転動可能な円
筒状のピンレースを設けたことを特徴とする竪型ローラ
ミルにより達成される。

〔作用〕

前記したように、粉砕テーブルの半径方向に対する粉
砕ローラの‘振り子’運動と、粉砕テーブルの円周接線
方向を軸とする‘首振り’運動とが同時に、すなわち粉
砕ローラの３次元運動として可能になる。粉砕レースと
粉砕ローラの間には、従来式よりもはるかに強い剪断が
作用するようになり、難粉砕性の固体原料であっても微
粉砕が可能になる。また、粉砕ローラの３次元運動の裕
度が飛躍的に拡大することから、ローラによる被粉砕原
料のかみ込みと、粉砕後の微粉の吐き出しが同時に促進
される。以上の作用によって、ミルの粉砕能力が大幅に
向上することになる。

〔実施例〕

本発明を具体化したリングローラミル（以下、ミルと
略称する）の構造を第１図と第２図に示す。第１図は、
本発明になるミルの中心軸を通る縦方向断面図であり、
ミル全体の構成を、また第２図は本発明の主要部分であ
るローラ保持部の詳細構造を示す。

被粉砕原料30は、ミル上方部中心軸上に設けた被粉砕
原料供給管（センターシュート）31から供給され、ミル
下方部の水平面上で低速回転する粉砕テーブル45上に落
下する。粉砕テーブル45の円周方向外周部には、上面に
粉砕レース56を刻設した粉砕リング44が装着されてい
る。粉砕レース56上では、圧下状態にある粉砕ローラ33
が転動し、遠心力によって粉砕テーブル45の半径方向外
側へ送給された被粉砕原料が、粉砕ローラ33と粉砕レー
ス56の間で圧縮、ないし剪断作用によって粉粒体とな
り、粉砕テーブル45の外周に配設されたエアスロート48
から吹き上げられる熱風51によってミル上方へと輸送さ
れる。これら粉粒体のうち、かなり粗く重い粒子は、回
転分級部の分級羽根53まで到らず重力により粉砕部へ落
下し（１次分級）再粉砕される。１次分級部を通過した
粒子群は、回転分級機の空力遠心作用によって強制的に
分級される。本ミルの回転分級機は、被粉砕原料供給管
（センサーシュート）31の周りを回転する回転円筒32
と、その下部に取付けた回転分級機ロータ52と、円周方
向に複数枚配設された平板状の分級羽根53とによって構
成される。微細な粒子は、輸送空気によって押し上げら
れるように分級羽根53間を貫通し、微粉排出ダクト55か
ら排出され製品微粉として回収される。微粉炭焚ボイラ
では、微粉炭は空気とともに直接微粉炭焚ボイラへ搬送
されるか、もしくはサイクロン分離器で脱気された後ビ
ンに貯蔵される。比較的粗い粒子は、遠心力によって回
転分級機の半径方向外周部へ排出され、重力によって粉
砕部へ落下し（２次分級）再粉砕される。

次いで、第２図において、本発明の主要部であるロー
ラ支持部について概説する。本実施例は、基本的にはロ
ーラブラケット36と加圧リング40間に挿入するピン（ロ
ーラピボット）39によって、粉砕ローラ33を保持するい
わゆるMPS（商標）方式であるが、当該ピン（ローラピ
ボット）39を、ローラブラケット36上面に固設したピン
ベースレース37上で、このピンベースレース37の直角断
面円周方向に自在に転動可能なピンレース38を、加圧リ
ングの溝面間に挿入するようにしたものである。このピ
ンベースレース37は、粉砕ローラ33の回転と同一方向に
対し、ピンレース38の転動幅を拡大できる円筒溝面とし
て構成される。ピンベースレース37とピンレース38は、
いずれも円筒を縦方向に分割した形状をなし、その中心
軸から内壁までの半径はそれぞれr₂ないしr₁である（た
だしr₂＞r₁）。また、ピンベースレース37の内径r₂は、
ピンレース38の外径r₁₀よりも大きく成形されており、
ピンベースレース37の内壁面上において、ピンレース38
が転動する余裕が充分とれるように配慮されている。な
お、参考までにミルの容量に対するピンの寸法を第１表
に示す。ピンレースの内側半径はピンの半径の1.2〜1.
6、好ましくは1.4程度、ピンベースの内側半径はピン半
径の1.8〜2.2、好ましくは2.0程度である。ピンベース
レース37上におけるピンレース38の転動は、粉砕ローラ
33の粗粒子かみ込み時や、あるいは粉砕ローラ33と粉砕
レース56間において強い剪断粉砕が行なわれたり、ある
いは滑りが生じた場合に励起される。ピンベースレース
37の内筒面やピンレース38の内外筒面は、いずれも圧縮
下のまま強い剪断を受けることから、面圧強度向上のた
め焼入れ等の硬化処理が施されている。

以上のローラ保持方法によって、本発明になるミルの
粉砕ローラ33では、粉砕テーブル45の半径方向に対する
粉砕ローラ33の垂直軸まわりの‘振り子’運動と、粉砕
テーブル45の円周方向に対する粉砕ローラ33の半径軸ま
わりのいわゆる‘首振り’とが３次元的に同時に運動可
能となる。この機能と粉砕能力の関連については、次節
で具体的に説明する。

第３図および第４図に、粉砕レース56上における粉砕
ローラ33の、ローラ半径軸まわりの回転運動を模式的に
示す。第３図は、粉砕ローラ33が破線で示す定常回転時
の状態から、実線で示す回転方向側で角度θ_０だけ粉砕
テーブル45の外側へずれた場合を模式的に描いたもので
ある。第３図のものにおいては、かみ込み部Ｉにおい
て、粉砕ローラ33の先端が粉砕ローラ回転軸35を支点に
して外側へ‘首振り’運動を行なうために、被粉砕原料
が通過するスペースが粉砕レース56上に生じる。一方、
微粉生成部IIでは、粉砕ローラ33の後端が内側へ向かい
‘首振り’運動をする。したがってこの条件は、粉砕ロ
ーラ33の、原料に対するかみ込み（レース56の外側に存
在する粒子に対する）の促進に関与することになる。一
方、第４図は第３図の条件とは逆に、粉砕ローラ33の先
端が内側へ向かうように微少角度θｉだけ動き、粉砕ロ
ーラ33の後端、すなわち微粉生成部IIが外側へ回転する
ため、粉砕された微粉が粉砕ローラ33の下から外側へ排
出される。このように、粉砕ローラ33のいわば‘首振
り’運動は、その変位角度θ_０あるいはθｉがたとえ小
さいものであっても、粉砕作用に強くかかわり、かみ込
みによる粗粉砕や剪断による微粉砕をアシストすること
になる。

次に、本発明であるローラの運動機構を具体化したミ
ル（パイロットレベル）の粉砕特性について調べ、従来
式ミルの特性と比較検討した結果について述べる。第５
図には、給炭負荷率（標準石炭の定格粉砕容量を100％
とする）に対する微粉粒度（200メッシュパス量の重量
％）の変化を示す。給炭負荷率の増加につれて、いずれ
のミルでも微粉粒度は減少するが、同一の給炭負荷率で
比較した場合、本発明になるミルのほうが微粉粒度が高
い。特に、その差異は給炭負荷率の高い粉砕条件におい
て拡大する。これは、本発明になるミルにおいて、前記
した粉砕ローラの‘首振り’機能によって、かみ込みな
いし剪断による粉砕能力が大幅に向上したためであると
考えられる。

第６図は、給炭負荷率に対するミル差圧の変化を示す
もので、本発明になるミルと従来式ミルの性能を比較し
たものである。この結果から明らかなように、本発明に
なるミルのほうがミル差圧が低減しており、その結果は
給炭負荷率の高い場合に著しい。本発明になるミルで
は、粉砕部においてより多くの微粉が生成するために、
ミル内循環量が低減し、分級部に加わる負担が大幅に軽
くなっている。このようなミル差圧の低減効果は、ミル
送風動力の低減にも役立ち、省エネルギー操業にも貢献
する。

第７図は、粉砕テーブルの回転速度比（基準回転数を
100％とする）に対する微粉粒度（200メッシュパスの重
量％）の変化をまとめたものである。本発明になる粉砕
ローラの支持機構は、粉砕テーブルの回転運動の影響を
受け易いと考えられるが、その予測を裏付けるように、
本発明になるミルでは、高い粉砕テーブルの回転数比に
おいて微粉粒度が向上している。これは、粉砕テーブル
の高速回転によって、粉砕ローラの‘首振り’運動がよ
り活発になったものと考えられる。

第８図には、給炭負荷率に対する粉砕ローラの振動変
位（両振り）の変化を示す。本発明になるミルでは、粉
砕ローラが‘首振り’運動をするためのミルの振動を誘
発するのではという危惧があったが、この実験結果はそ
れを払拭している。すなわち、全試験範囲の給炭負荷率
において、本発明になるミルの振動変位は、従来式ミル
と同等もしくはそれ以下であった。ちなみに、両ミルと
も給炭負荷率の減少とともに振動が増幅しているのは、
粉砕レース上の被粉砕原料が少なくなるため、ローラが
滑り易くなり、ローラが滑りと回転を繰返す（一種のス
ティック・スリップ現象）ようになるためである。

第９図は、本発明になるミルで粉砕した微粉炭を実際
に燃焼させた実証試験結果である。燃焼特性を、灰中未
燃分率と排ガス中のNOx濃度とのマップとして示すが、
本発明になるミルで製造し微粉炭の燃焼時のほうが、灰
中未燃分のNOx濃度がともに低い。これは、本発明にな
るミルの微粉砕能力向上の成果である。すなわち、微粉
粒度が向上することによって着火・保炎性が良好にな
り、それによって燃え切りも早まり灰中未燃分が低減す
る。一方、NOx濃度の減少は、バーナ近傍において高温
で安定な低空気比燃焼域が作り出されるために、着火直
後に揮発性Ｎ化合物の熱分解で生成したNO（prompt−N
O）が、ほぼ同時に活発に生成する。還元性物質によっ
て還元された（火炎内脱硝作用）ためと考えられる。

以上のように、本発明を実施することは、ミルの性能
向上のみならず、ボイラにおいても低公害・高効率燃焼
が達成されることにもつながり、火力プラント全体の運
用性改善に寄与するものである。

本発明になる加圧機構を有するリングローラミルは、
ここまで例として取上げ実施例を示した微粉炭焚、ある
いは石油コークス等固体燃料焚ボイラのミルに限らず、
高炉吹込み微粉炭用ミル、セメント仕上げ用ミルや鉄鋼
スラグミル、あるいは特殊用途としてセラミックス原料
微粉砕用や顔料・タルク製品用ミルへも直接適用するこ
とができる。特にセメントの分野では、最近になって特
に厳しい品質管理と省エネルギー操業を推進中のため、
本発明になるリングローラミルはとりわけ有効と考えら
れる。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、ミルによって粉砕され
る製品微粉粒度が向上する結果、所定粒度を満足するミ
ルの粉砕容量が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すミル垂直軸方向断面
図、第２図は、第１図のミル内の粉砕ローラ支持部構造
図、第３〜４図は、第２図の支持構造を有するローラの
回転運動の模式図、第５〜８図は、本発明を適用したミ
ルの性能実験結果の説明図、第９図は、本発明になるミ
ルで粉砕した微粉炭の燃焼実証試験結果の説明図、第10
〜12図は、従来技術になるミルの構造図、第13〜14図
は、従来技術になるミルのローラ機構図である。 33……粉砕ローラ、34……粉砕ローラシャフト、36……
ローラブラケット、37……ピンベースレース、38……ピ
ンレース、39……ピン、40……加圧リング、41……加圧
アーム、42……油圧シリンダロッド、43……ミルハウジ
ング、44……粉砕リング、45……粉砕テーブル、46……
粉砕テーブルシャフト、56……粉砕レース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金本浩明広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (72)発明者田岡善憲広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (72)発明者長谷川忠広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (56)参考文献特開昭57−167745（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ水平面上で垂直軸まわりに回転し、上
面に円形の粉砕リングを装着した粉砕テーブルと、粉砕
リング表面に刻設された粉砕レース面と、このレース面
に押付けられて転動する複数個の粉砕ローラと、粉砕ロ
ーラを支持するローラブラケットと、同ブラケットを加
圧する加圧リングと、ローラブラケットに設けたピンベ
ースレースと、加圧リングとピンベースレース間に挿入
された粉砕ローラ支持用のピンとを備えた竪型ローラミ
ルにおいて、上記粉砕ローラ支持用のピンとピンベース
レースとの間にピンベースレース面上を転動可能な円筒
状のピンレースを設けたことを特徴とする竪型ローラミ
ル。