JP2731175B2 - 竪型ローラミル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転テーブルとその粉砕面を押圧しながら
転動する粉砕ローラとの間へ被粉砕物をかみ込ませて粗
粉と微粉に粉砕する竪型ローラミルに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

原子力発電所の増加に伴い、原子力発電所がベースロ
ード運転用としての比率が高まりつつある。したがつて
火力発電所は、電力の需給調整用に中間負荷運用が要求
され、石炭焚火力発電所においてもこの要求を満たすこ
とが必要となつてきた。

このために石炭焚ボイラにおいては低公害燃焼（低NO
_x,未燃分低減）や急速負荷変動運用（給炭量変化）が実
施され、それに伴い石炭を粒径の小さい微粉炭に粉砕す
る微粉炭機（ミル）の高性能化が要求されるようになつ
た。

石炭，セメント原料あるいは新素材原料などの被粉砕
原料を細かく粉砕する粉砕機の一タイプとして、回転テ
ーブルと複数の粉砕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一つとしての地位を固め
つつある。

石炭焚ボイラ用の竪型ローラミルシステムは、竪型ロ
ーラミルへの石炭供給系統と石炭を微粉砕する竪型ロー
ラミルと、竪型ローラミルへ供給される石炭量及び空気
量を駆動制御して図示していないバーナへの微粉炭供給
量を調節する制御系統とから構成されている。以下、第
13図を用いて従来の竪型ローラミルシステムの概要につ
いて説明する。石炭供給系統は、石炭バンカ１と、石炭
バンカ１からの石炭を竪型ローラミル２へ供給する石炭
機３とから構成されている。また竪型ローラミル２は、
下部に回転テーブル４と粉砕ローラ５とからなる粉砕部
を、上部に粗粉を分離するための分級器６を備えてい
る。石炭バンカ１からの石炭は、給炭機３から竪型ロー
ラミル２の中央に位置する給炭管７を経て、回転テーブ
ル４の上へ供給され、石炭量は、給炭機３のベルトコン
ベア８の回転数をモータ９によつて調節することにより
制御される。一方、空気は空気ダクト10より竪型ローラ
ミル２の下部の円環状のエア・スロート11を経て竪型ロ
ーラミル２内へ導入され、空気量は、空気ダクト10に配
置された空気ダンバ12の開度を調節することにより制御
される。

このような竪型ローラミルシステムでは、負荷上昇指
令時に給炭量及び空気量を先行的に制御して、応答性の
向上を図つているが、竪型ローラミル２内での石炭の粉
砕遅れがあるため50％負荷から100％負荷まで上昇する
際に微粉炭が竪型ローラミル２から送炭管13へ出力され
て定常状態になるまで15分程度かかる。このために竪型
ローラミル２の応答性の遅れにより、現状の石炭火山プ
ラントでは、負荷変化時には１〜２％/minの負荷変化率
で運用されている。

以下、第14図および第15図を用いて竪型ローラミルの
構造について説明する。

第14図および第15図において、２は竪型ローラミル、
４は回転テーブル、５は粉砕ローラ、６は分級部、７は
給炭管、11はスロートで第13図のものと同一のものを示
す。

被粉砕原料13は給炭管７を経て竪型ローラミル２の粉
砕部へ供給され、回転テーブル４の遠心力の作用によつ
て回転テーブル４の円周側に設けられた粉砕レース14へ
と送給される。粉砕レール14上へ供給された被粉砕原料
13は、竪型ローラミル２の外部から粉砕ローラシヤフト
15によつて加圧力が加わる粉砕ローラ５によつて、粉砕
レース14内で、圧潰力とせん断力によつて被粉砕原料13
をそれぞれかみ込み粗粉砕と微粉砕がなされる。粉砕後
の粉粒体は、回転テーブル４の外周に設けられたエア・
スロート11から吹き出す熱風16によつてミルケーシング
17の上方部へ吹き上げられ、分級器６へと搬送される。
吹き上げられた粉粒体のうい、粗くて重い粒子は重力に
よつて第14図の矢印Ａで示すように粉砕部へ落下し（１
次分級）、粉砕ローラ５と回転テーブル４の粉砕レール
14によつて再び粉砕される。また、分級器６へ搬送され
た粒子群のうち、所定の粒径以下の微粒子は分級器６を
通つて製品微粉として送炭管18より矢印Ｂで示すように
図示していないバーナへ供給される。所定の粒子径より
径の大きな粒子は分級器６で分離され、矢印Ｃで示すよ
うに粉砕部へ重力落下し再粉砕される。

また、エアスロート11の構造は第16図に示すように、
エアスロート11にはスロートプレート19とスロートプレ
ート回転軸20が配置され、粉砕ローラ５のかみ込み部2
1、排出部22共にスロートプレート19の傾斜角度（θ
ｔ）は同一であつた。

つまり、第16図の矢印Ｄで示すように回転テーブル４
の円周方向から均一に熱風16を吹き出すために、粉砕ロ
ーラ５の被粉砕原料かみ込み部21や粉砕物排出側22でも
同一の熱風16が粉粒体に対して供給されていた。

また従来の竪型ローラミルでは、原料供給量の違いに
よる粉砕ローラかみ込み部への被粉砕原料の供給の仕方
については配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そのため従来の竪型ローラミルでは、粉砕前の粗い粒
子までが熱風によって上方に吹き上げられて微粉砕され
るまでに時間がかかったり、また熱風も無駄に消費され
る。

さらに粉砕ローラかみ込み部への原料供給量が少なく
なった場合、粉砕ローラの振動が生じ、甚だしいときに
はミル閉塞を起こすなどの欠点があった。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするも
ので、 その第１の目的は、粉砕能力を高め、送風動力とミル
内圧力損失が少ない竪型ローラミルを提供することにあ
る。

その第２の目的は、原料供給量が少ない場合でも粉砕
ローラのかみ込み部へ被粉砕原料を集中させることがで
き、それにより粉砕ローラの振動が有効に防止できる竪
型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〕

本発明は前述の目的を達成するために、供給管からの
被粉砕物を回転テーブルと粉砕ローラの間に供給して粉
砕し、回転テーブルの外周に開口したエアスロートから
熱風を吹き込み、粉砕物を上方へ輸送する竪型ローラミ
ルにおいて、 前記エアスロート内に円周方向に沿って多数のスロー
トブレードが設けられ、前記粉砕ローラのかき込み部側
のスロートブレードを前記熱風の吹き上げ方向に対して
大きく傾斜させ、粉砕ローラの粉砕物排出部側のスロー
トブレードを前記熱風の吹き上げ方向に対して小さく傾
斜させたことを特徴とするものである。

〔作用〕

前述のように、粉砕ローラのかみ込み部側のスロート
ブレードを熱風の吹き上げ方向に対して大きく傾斜させ
ることにより、そこを通る熱風の抵抗が大となり、一
方、粉砕ローラの粉砕物排出部側のスロートブレードを
熱風の吹き上げ方向に対して小さく傾斜させることによ
り、そこを通る熱風の抵抗が小となる。そのため、前記
かみ込み部において無駄な熱風を使用することなく、粉
粒体の上昇輸送が必要な粉砕ローラの粉砕物排出部側に
のみ集中的に熱風を使用することができ、その結果、送
風動力とミル内圧力損失を小さく抑え、粉砕能力を高め
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施を図面を用いて説明する。第１図
は本発明の実施例に係る竪型ローラミルの縦断面図、第
２図は第１図のII−II線断面図、第３図は第１図のエア
スロート部の拡大側面図である。

第１図および第３図において、符号４から22は従来の
ものと同一のものを示し、23,24は回転テーブル４の供
給側、排出側、25aは回転テーブル４の排出側24に設け
た規制手段である。

この様な構造において被粉砕原料13は、原料供給管７
を通りミル内へ供給され回転テーブル４上へ落下し、遠
心力の作用により粉砕部へ送給される。被粉砕原料13の
粉砕は、回転テーブル４の外周に設置した回転テーブル
４の粉砕レース14と粉砕ローラ５によつてなされ、粉砕
ローラ５の押圧力とせん断力が粉砕レース14上の粉層に
強く作用する。粉砕ローラ５は、回転テーブル４の円周
方向に等間隔で複数個配置され、粉砕ローラシヤフト15
に保持され加圧状態のまま粉砕ローラシヤフト15のまわ
りを回転し、粉砕レース14上の粉層上を転動する。粉砕
されて生成した粉砕体は、回転テーブル４の外周に設け
られたエアスロート11から噴き出す熱風16によつてミル
上方部へ搬送される。

以上の説明は竪型ローラミルの一般的な説明である
が、本発明においては第１図および第２図に示すように
回転テーブル４の排出側24に被粉砕原料13のエアスロー
ト11への排出を防止するために規制手段25aを３箇所に
設けたのである。この規制手段25aの高さは粉砕ローラ
５の直径の約1/3が好適である。この高さは、回転テー
ブル４上にホールドされる粉層の量を考慮して設定され
る。

この規制手段25aは、粉砕されていないあるいは未だ
粉砕が不十分な粒子が、エアスロート11の粉砕物排出部
（微粉生成部）22に入り込むのを防止する。これによつ
て、微粉生成の空気流路断面積は縮小することがなくな
り従つて抵抗も必要以上に生じなくなる。これがミル差
圧低減に大きな役割を果す。

また、エアスロート11からの風量と方向は、第３図に
示すようにエアスロート11に円周方向等間隔に複数個取
りつけたスロートプレート19によつて制御される。スロ
ートプレート19は、ほぼ板上体の中心にスロートプレー
ト回転軸20があり、ここを中心にスロートプレート19を
回転させることにより、エア・スロート11の開口面積が
調整される。これらスロートプレート19はミル外部から
の操作が可能である。各粉砕ローラ５の各かみ込み部21
においては、第３図に示すようにスロートプレート19は
ほぼ全閉に近い状態であり、すなわち開口面積が少な
く，少量の熱風16により回転テーブル４上の被粉砕原料
13を各粉砕ローラ５のかみ込み部21へ送給する。また、
各粉砕ローラ５の粉砕物排出部（かみ込み部21とは反対
側の微粉生成部）22のスロートプレート19は、かみ込み
部21とは逆に全開に近い状態になされており、すなち開
口面積が広く，多量の垂直上昇噴流の熱風16が粉砕され
た粉粒体をミル上方部へ輸送するようになつている。

このように粉砕ローラ５かみ込み部21において無駄な
熱風16を使用することなく粉粒体の上昇輸送が必要な箇
所にのみ集中的に熱風16を使用することができる。

第４図は、給炭負荷率に対する製品微粉粒度（200メ
ツシユパス量，％）の関係を示す実験データである。

第４図において、曲線Ｅは本発明の実施例に係る竪型
ローラミルを示すので、曲線Ｆは従来の竪型ローラミル
を示す。

第４図に示すように両方の竪型ローラミル共に給炭負
荷率の上昇にともない製品微粉粒度は減少するが、実験
を行つた給炭負荷率全域にわたり本発明に係る竪型ロー
ラミルの方が微粉粒度が高い。これは、規制手段25aに
よつて粉砕の終了した微粉のみがミル分級器６へ吹き上
げられるために１次分級域（重力分級域）や２次分級域
（分級機）から粉砕部への戻りが少なく粉砕部に加わる
負担が低減すること、また回転テーブル４上の粗粉が強
制的に粉砕部へ送給されることのために、粉砕がより効
率良く行われたためと考えられる。

第５図には、給炭負荷率に対するミル差圧（ウインド
ボツクス26と分級器６入口間の圧力損失）の変化をまと
めて示す。

第５図における曲線Ｇは本発明の実施例に係る竪型ロ
ーラミルを示し、曲線Ｈは従来の竪型ローラミルを示
す。

第５図において給炭負荷率の上昇とともに曲線G,Hで
示すようにミル差圧がゆるやかに増大する。また両ミル
を比較すれば、本発明になる規制手段25aやエアスロー
ト11の風量を調整する方が大幅にミル差圧が低い。この
理由は、前述したように、ミル内循環量が減少したこと
やエアスロート11において微粉のみを吹き上げ輸送する
という作用に起因するものと考えられる。

第６図は微粉炭の燃焼試験結果である。本発明の実施
例に係る竪型ローラミルと従来の竪型ミルを使用して燃
焼実験を行い、排ガス中のNO_x濃度（O₂6％換算,ppm）と
灰中未燃分の排出レベルを比較したものである。

第６図において曲線Ｉは本発明の実施例に係る竪型ロ
ーラミルに係るもの、曲線Ｊは従来の竪型ローラミルに
係るものである。

第６図の曲線Ｉからも明らかなように本発明の実施例
に係る竪型ローラミルの方が、NO_x濃度や灰中未燃分が
ともに低い。これは、微粉搬送用の１次空気量が減少す
るために微粉炭粒子の噴出速度が低減すること、さらに
微粉の粒度が向上したことの両作用によつて、バーナに
おける着火が促進され、火炎もより安定に保持されるよ
うになつたためと考えられる。以上の作用によつて、バ
ーナ近傍の火炎中心に高温還元域が形成され、NOを還元
する中間生成物の量が増大し結果的にNO_x濃度が低減す
る。また，当然のことではあるが、保炎強化によつて燃
え切りも早まり灰中未燃分が低減する。

第７図、第８図および第９図のものは他の実施例を示
すもので、第７図は縦断面図、第８図は第７図のVIII−
VIII線断面図、第９図は第７図の要部を拡大した詳細図
である。

第７図から第９図において、25bは規制手段、27は原
料送給ブレード支持アーム、28は原料送給ブレード可動
アーム、29は原料送給ブレード支持軸、30はスプリング
で、他の符号は第１図から第３図のものと同一である。

第７図から第９図に示す他の実施例においては、回転
テーブル４の供給側23へ対応するように、給炭管７の出
口端部より、ミルケーシング17の外部より複数の原料送
給ブレード支持アーム27で支持された規制手段25bが３
本（粉砕ローラ５が３個であるので）配置されている。
被粉砕原料13は規制手段25b（本発明の原料供給ブレー
ドとしても機能する）によつて、粉砕ローラ５のかみ込
み部21へ供給される。規制手段25bは、原料送給ブレー
ド支持アーム27と原料送給ブレード可動アーム28によつ
て支持されており、ミル内への原料供給量あるいはミル
内ホールドアツプに対応させて、規制手段25bを粉砕ロ
ーラシヤフト15に対する傾斜角度を変化させることがで
きる。規制手段25bを移動させる場合、原料給炭管７の
出口における原料送給ブレード支持軸29が固定されてい
るので、ここがブレード回転の支点となる。ミル内へ供
給される被粉砕原料13が少量である場合、粉砕ローラ５
に対し積極的にかみ込みを行わせるために、規制手段25
bの排出端部を各粉砕ローラ５のかみ込み部21へ近づけ
る。これにより、少量を供給する場合でも振動を防止す
ることができる。さらにミル内でのホールドアツプが多
い場合（これはミル差圧により予測する）には、規制手
段25bの排出端部を各粉砕ローラ５のかみ込み部21から
やや離すようにする。

この目的はミル差圧を低下させることにあるのではな
く、粉砕ローラ５のかみ込み部21における負荷を低下さ
せ、極端な場合に生ずるおそれのあるミル閉塞を防止す
ることにある。

また、原料送給ブレード支持アーム27には、一端をミ
ルケーシング17に固定され他端を原料送給ブレード支持
アーム27の先端に固定されたスプリング30が装着されて
いる。このスプリング30は、強靭でかつ強い弾性作用が
あり、規制手段25bに堆積する被粉砕原料の量や規制手
段25bに加わる力に応じて変形するかあるいは周期的に
運動する。これにより、ミル内における粉層の動的負荷
は、自力的に規制手段25bに吸収され、被粉砕原料13は
適切な速度で粉砕ローラ５のかみ込み部21へ送給される
ようになる。

ここでスプリング30の作用による炭層高さの自己調整
作用と、原料送給ブレード可動アーム28の駆動による強
制的な石炭供給作用について述べておく。ミルがごく通
常の連続運転される場合には、調整量は大きくなくても
十分であり、スプリング30による自動調整作用により対
応することが可能である。しかしながら、（ｉ）極度に
粉砕性の劣る原料が入る場合や（ii）供給量が不規則に
変動する条件、また（iii）供給量変化が著しく大きい
高速負荷変動が行われる場合には、あらかじめ原料送給
ブレード可動アーム28を動かし、より適切な条件に設定
する必要がある。

第９図に粉砕ロールミル５のかみ込みの機能を簡略に
示す。粉砕ローラ５と回転テーブル４のかみ込み部へ規
制手段25bにより供給された被粉砕原料13は、粉砕ロー
ラ５の圧潰力によつて粉砕される。このようなかみ込み
の促進によつて、圧潰力によつて粗粉砕がより効果的に
行われる。特に、微粉の生成が速いが粗粉砕の遅れるよ
うな原料（特に石炭など）の粉砕にも好適である。ま
た、原料供給量が少ない場合、被粉砕原料13をかみ込み
部21へ集中させることができるために粉砕ローラ５の振
動を防止することができる。粉砕ローラ５の振動は、か
み込みやメタルタツチによつて生じるのではなく、粉砕
レース14上に粉層が少ない場合、粉砕ローラ５と粉層の
間にすべり（slip）が生じ、いわゆる“ステイツク−ス
リルプ（stick−slip）現象”によつて励起される。さ
らに、被粉砕原料13が粉砕ローラ５のかみ込み部21に集
まるため、エアスロート11からは、粉砕の終了した微粉
のみを吹き上げ輸送することになり、ミル差圧が低減す
る。ミル内の圧力損失が低減すれば送風動力も削減する
ことができる。

第10図，第11図および第12図に示すものは他の実施例
を示すもので、第10図は縦断面図、第11図は第10図のXI
−XI線断面図、第12図は第10図の要部を拡大した詳細図
である。

第10図から第12図において、25cは規制手段、31はホ
ルダで、他の符号は第１図から第９図のものと同一であ
る。

第10図および第11図において被粉砕原料13は、給炭管
（シユート）７を通じてミル内の粉砕部へ落下し、給炭
管（シユート）７の出口下端部において、ホルダー31に
支持された３本の規制手段25cによつて３等分割され、
各粉砕ローラ５のかみ込み部21へ送給される。

第12図は、ローラミルのかみ込み部の機構を模式的に
示すものである。

第10図および第11図の給炭管（シユート）７より供給
される被粉砕原料13は、規制手段25cによつて粉砕レー
ス14の供給側23へ送給される。この被粉砕原料31には圧
下力が作用し、粉砕ローラ５と粉砕レース14の間で圧潰
力とせん断力によつて微粉砕が行われる。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、粉砕ローラのかみ込み部側の
スロートブレードを熱風の吹き上げ方向に対して大きく
傾斜させることにより、そこを通る熱風の抵抗が大とな
り、一方、粉砕ローラの粉砕物排出部側のスロートブレ
ードを熱風の吹き上げ方向に対して小さく傾斜させるこ
とにより、そこを通る熱風の抵抗が小となる。そのた
め、前記かみ込み部において無駄な熱風を使用すること
なく、粉粒体の上昇輸送が必要な粉砕ローラの粉砕物排
出部側にのみ集中的に熱風を使用することができ、その
結果、送風動力とミル内圧力損失を小さく抑え、粉砕能
力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第12図は本発明の実施例を示すもので、第１
図，第７図および第10図は本発明の実施例に係る縦断面
図、第２図、第８図および第11図は第１図のII−II線、
第７図のVIII−VIII線および第10図のXI−XI線横断面
図、第３図、第９図および第12図は第１図、第７図およ
び第10図の要部を拡大した側面図、第４図は製品微粉粒
度と給炭負荷率の関係を示す特性曲線図、第５図はミル
差圧と給炭負荷率の関係を示す特性曲線図、第６図は灰
中未燃分率とNO_x濃度の関係を示す特性曲線図、第13図
は竪型ローラミルの概略系統図、第14図は従来の竪型ロ
ーラミルの縦断面図、第15図は第14図のXV−XV線横断面
図、第16図は第14図の要部を拡大した側面図である。 ４……回転テーブル、５……粉砕ローラ、７……給炭
管、11……エアスロート、13……被粉砕原料、16……熱
風、19……スロートブレード、20……スロートブレード
回転軸、21……かみ込み部、22……粉砕物排出部、25b
……規制手段、27……原料送給ブレード支持アーム、28
……原料送給ブレード可動アーム、29……原料送給ブレ
ード支持軸、30……スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── 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 善典 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53−126564（ＪＰ，Ａ) 実公 昭62−21326（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給管からの被粉砕物を回転テーブルと粉
   砕ローラの間に供給して粉砕し、回転テーブルの外周に
   開口したエアスロートから熱風を吹き込み、粉砕物を上
   方へ輸送する竪型ローラミルにおいて、 前記エアスロート内に円周方向に沿って多数のスロート
   ブレードが設けられ、前記粉砕ローラのかみ込み部側の
   スロートブレードを前記熱風の吹き上げ方向に対して大
   きく傾斜させ、粉砕ローラの粉砕物排出部側のスロート
   ブレードを前記熱風の吹き上げ方向に対して小さく傾斜
   させたことを特徴とする竪型ローラミル。
2. 【請求項２】請求項（１）記載において、前記粉砕ロー
   ラのかみ込み部側のスロートブレードは、被粉砕物が粉
   砕ローラにかみ込まれる方向に傾斜していることを特徴
   とする竪型ローラミル。
3. 【請求項３】請求項（１）記載において、前記スロート
   ブレードがミル外部から操作可能になっていることを特
   徴とする竪型ローラミル。