JP2740536B2 - 堅型ローラミル - Google Patents

堅型ローラミル

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JP2740536B2 JP4281389A JP4281389A JP2740536B2 JP 2740536 B2 JP2740536 B2 JP 2740536B2 JP 4281389 A JP4281389 A JP 4281389A JP 4281389 A JP4281389 A JP 4281389A JP 2740536 B2 JP2740536 B2 JP 2740536B2
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一教 佐藤
一紀 正路
信康 廻
浩明 金本
善憲 田岡
忠 長谷川
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バブコツク日立株式会社
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【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、特にミルの粉砕面
を形成するローラとレースを改良し、かつローラの圧下
力を好適にした竪型ローラミルに関する。
〔従来の技術〕
石炭焚き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
るようになってきた。
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。
この種の粉砕機は、第1図に示すように、円筒型のミ
ルケーシング13内の下部にあって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へ等分する位置
へ、油圧あるいはスプリング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。粉砕テーブルの中心
部へ供給管2より供給される被粉砕物1は、粉砕テーブ
ルの回転と遠心力によってテーブル上をうず巻状の軌跡
を描いて外周部へ移動し、テーブルの粉砕レース5の粉
砕面と、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13の基底部には、ダクト内を送られてき
た熱風10が導かれており、この熱風が粉砕テーブルの外
周部とミルケーシングの内周部との間のエア・スロート
11から上方に吹込まれる。粉砕後の粉粒体はエア・スロ
ートから吹上がる熱風によってミルケーシング内を上昇
しながら乾燥される。ミルケーシング上部へ輸送された
粉粒体は、ミルケーシング上部に設けたサイクロンセパ
レータ、あるいは回転分級機20で分級され、所定の粒径
以下の微粉は熱風によって搬送され、ボイラでは微粉炭
バーナあるいは微粉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
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、テー
ブル上の粉砕レース面とローラ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。このような粉砕条件を
最適にするために、ローラやレースの各種構造が提案さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
第8図には、粉砕ローラの粉砕面と粉砕レース面の各
断面をいずれも円弧状とする従来式ローラミルの概略構
成を示す。この例においては、粉砕レース86面の曲率半
径Rに対する粉砕ローラ81の粉砕面の曲率半径rの比:r
/Rが0.80〜0.90と大きすぎ、一方で粉砕ローラ81の粉砕
面の幅D1に対する粉砕レース86面の幅D2の比D2/D1が1.1
以下と小さすぎることがあり、粉砕面に供給される被粉
砕粒子を充分にかみ込まず、また粒子群は粉砕ローラ81
下において充分なる動的粉砕荷重を受けることなく、製
品微粉粒度向上のためには充分なる構造とはいえないき
らいがあった。両粉砕面の曲率半径の比が大きすぎて、
両粉砕面の幅の比が小さすぎるということは、被粉砕粒
子層を抱える粉砕レース86上で、充分に自由度を有する
粉砕ローラ81の運動が難しくなるため、粉砕能力の向上
が頭打ちぎみになる。
第9図に示す従来例は、粉砕ローラの粉砕面および粉
砕レースの両断面をいずれも直線で構成するローラミル
の粉砕部の例である。この場合でも、前記した粉砕ロー
ラと事情は同じで、曲率半径の比は∞と∞の組合わせ
(∞/∞)であり、実質的には1.0と近似される。この
ローラミルでも、被粉砕粒子のかみ込みは必ずしも充分
ではない。第10図に示す先行技術(実開昭63−73148)
は、粉砕レースのミル中心軸側を直線とし、ミルの外側
を円弧状とする構成であるが、被粉砕粒子のかみ込み効
率にかかわる条件は、前記した2つの例とほぼ同等であ
ると考えられる。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、被
粉砕粒子のかみ込みなどの粉砕能力に優れた竪型ミルを
提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した従来技術の問題点は、粉砕面を形成する粉砕
レースの溝面の曲率半径に対する粉砕ローラの粉砕面の
曲率半径の比を従来より小さく、かつローラ粉砕面の幅
に対する上記粉砕レースの溝面の幅の比を大きくするこ
とによりなくすることができる。すなわち、ミルケーシ
ングと、その内部に設けられ水平面内で回転する円盤状
の粉砕テーブルと、該テーブル上にテーブル外周と同心
に設けられ、かつ断面が円弧状の溝面を有する粉砕レー
スと、粉砕レースの溝面に内接する断面略円弧状の、か
つ所定幅の粉砕面を有し粉砕レースに所望圧力で押し付
けられる複数個の粉砕ローラと、粉砕テーブル上に被粉
砕物を供給する原料供給管とを有する竪型ローラミルに
おいて、前記粉砕レースの溝面の曲率半径Rracに対する
粉砕ローラ粉砕面の曲率半径Rrolの比Rrol/Rracを0.6以
上、0.75以上の範囲にあるように構成したことを特徴と
する竪型ローラミルにより解決される。
〔作用〕
粉砕レースの曲率半径を大きくし、粉砕ローラの内外
両端面と粉砕レース両面に生じる隙間を大きくとれば、
粉砕ローラはより効率よく被粉砕粒子をローラ下へかみ
込むようになり、かつ粉砕により生成した微粉をローラ
下から速やかにローラの外部へ排出するようになる。す
なわち、本発明によれば、粉砕と粉砕部における粒子群
の運動という複数の機能が同時に向上することになる。
本発明において、粉砕ローラの粉砕面の幅にBrolに対
する粉砕レースの溝幅Bracの比Brac/Brolを1.2以上、2.
0以下とすることが好ましい。
〔実施例〕
第1図および第2図は、それぞれ本発明における粉砕
ローラと粉砕レースを具体的に構成したミルの全体概略
構造および粉砕部の各主要寸法の関係を示す図である。
本発明の主要部は粉砕部であるが、その説明に先立ちま
ず全体の構成について述べる。
第1図は、本発明における竪型ミルを、ミル中心軸
(テーブル回転軸9)を通る縦方向断面図として描いた
ものである。被粉砕原料1は、ミル中心軸上に設置した
原料供給管(センターシュート)2を通して上方から供
給され、ミル中心軸周りに比較的低速で回転する回転テ
ーブル3上に落下する。回転テーブル3上の被粉砕原料
1は、遠心力によって外周部へ送給される。回転テーブ
ル3の外周には、上方から見て円形(ドーナツ状)で、
その垂直方向断面が円弧の一部となるよう粉砕レース5
を刻設した粉砕リング4が固設されている。粉砕レース
5上には、圧下状態で転動する粉砕ローラ6が円周方向
等間隔で複数個(本実施例では円周方向120゜間隔で3
個)設けられている。ミル内に被粉砕原料1がない場
合、粉砕ローラ6の粉砕面と粉砕レース5の粉砕面同士
は、メタルタッチとなる。被粉砕原料1は、粉砕ローラ
6と粉砕レース5の間で強い圧縮力によって粉砕され
る。粉砕された粒子群は、回転テーブル3の外側に、ミ
ルケーシング13に固設されているエア・スロート11から
ミル内へ吹込まれる熱風10によって乾燥され、ミル上方
部へと輸送される。これら粒子群のうち、かなり粗い粒
子は重力によって回転テーブル3上に落下し(1次分
級)、再粉砕される。このような重力分級域を貫通した
粉粒体は、回転分級機20でさらに精度よく遠心分級(2
次分級)される。本実施例における回転分級機は、原料
供給管2の外側を回転する回転分級機円筒14と、平板状
の回転分級羽根16および回転分級羽根16が円周方向に等
間隔で複数枚配設された状態で、上記円筒14の下部に固
定された回転分級機ロータ15より構成される。遠心分級
された粗粉は、粉砕部で再度粉砕される。また、回転分
級機を貫通する微細な粒子群は、製品微粉排出ダクト18
より製品微粉19としてミル外部へと空気輸送により搬出
される。
第2図をもとに粉砕部の各寸法を説明する。粉砕レー
ス5の粉砕面における曲率半径Rracに対する粉砕ローラ
6における粉砕面の曲率半径Rrolの比を以下のようにす
る。
(3)式を満足させると同時に、粉砕ローラ6におけ
る粉砕面の幅Brolと粉砕レース5の粉砕面の幅Bracを以
下のごとく構成する。
また、粉砕ローラ6の投影面積荷重(荷重/レース上
のローラの投影面積)を従来法よりも高く、10〜90kgf/
cm2となるよう設定する。
上記のように粉砕部を構成することによって、粉砕ロ
ーラ6による被粉砕粒子のかみ込みが促進され、また粉
砕した微粉のローラ6の外部への排出機能が向上する。
すなわち、粉砕部における粒子のかみ込み→圧縮粉砕→
微粉の排出という一連の粉砕プロセスがスムーズに行な
われるようになり、結果的にミルの運用範囲が拡大し、
粒度の高い製品微粉が得られることになる。
以下、実験結果に基づき、本発明で提案するところの
粉砕部(ローラおよびレース)構造の作用を具体的に説
明する。
第3図は、小型のバッチ式ローラミルにおいて、ロー
ラ粉砕面の曲率半径をRrolを変化させて(この場合、レ
ースの曲率半径Rracは一定とした)行なった実験結果
を、粉砕面曲率半径の比Rrol/Rracに対する粉砕速度比
/optの変化を示す図である。使用した石炭の粉砕
性HGI(ハードグローブ粉砕性指数)は約49であり、ほ
ぼ標準的である。ここに粉砕速度は、単位時間当たり
の微粉生成量(粒径の基準は200メッシュパス(75μm
以下))を表わし、optで割り無次元化して与えてあ
る。optは、最も粉砕速度が高くなる最適な曲率半径
の組合わせにおける値である。この結果から明らかなよ
うに、粉砕速度はRrol/Rrac0.67において最大とな
る。したがって、この比あるいはその近傍の条件におい
て、粉砕ローラ6と粉砕レース5の粉砕面を構成すれ
ば、ローラミルの粉砕能力が最大に発揮されることにな
る。曲率半径比Rrol/Rracが小さすぎる場合には、粉砕
ローラ6の内外側で粉砕ローラ6と粉砕レース5の隙間
が大きすぎて粉砕ローラ6の圧縮能力が低下し、またRr
ol/Rracが1に近すぎる条件では、粉砕ローラ6がかみ
込み不良を来し、粉砕速度wが低減するものと予測され
る。
第4図は、同一実験において測定した有効粉砕トルク
(=粉砕トルク−空トルク)の結果であり、Rrol/Rrac
に対して有効粉砕トルク比Te/TeMaxの関係を示す図であ
る。ここにTeMaxは、全実験中において測定した有効粉
砕トルクTeの最大値である。この結果からわかるよう
に、Rrol/Rrac0.67において、Te/TeMaxは1.0となる。
組合わせ条件において、粉砕トルクも最大であり、それ
だけ粉砕に動力が費やされているということになる。
第5図は、パイロットスケールの連続式ミルの試験結
果であり、給炭負荷率に対する微粉粒度(200メッシュ
パス、%)の関係を示す図である。図中で本実施例A
(第1図、第2図)と従来例B(第8図)の性能を比較
した。一般に給炭負荷率の増加とともに微粉粒度は粗く
なるが、同一の給炭負荷率で比較した場合、実験範囲全
域にわたって本実施例のほうが粒度が細かい。これは、
粉砕部を前述したごとくに最適化した本発明の効果によ
るものである。
また前記実施例Aに荷重の増強を組合わせた結果をC
で示した。このように投影面積荷重を従来法よりも高
く、約10kgf/cm2とすることにより著しく粒度が向上す
る。
第6図には、給炭負荷率に対する相対炭層差圧△Pc/
△Pciの変化を示す。ここに炭層差圧△Pcは、粉砕時に
おけるミル内の圧力損失から空気のみ供給した場合の圧
力損失を差し引いた値を、また△Pciは従来式ミルにお
ける100%給炭負荷時の炭層差圧を表わしている。この
結果から、本実施例におけるミルのほうが、いずれの負
荷率の運用条件下でも炭層差圧が低いことがわかる。こ
れは粉砕能力の向上によって、ミル内の粒子循環量が減
少し、分級に対する負担が低減したためと考えられる。
以上のようにミルの粉砕力アップは、ミル内の圧力損失
低下という効果を連鎖的に生み出す。これによって、送
風動力も削減することが可能になる。
さらに、本発明になるミルで製造した微粉炭を実際に
燃焼(試験炉)させ、燃焼特性改善効果を実証した。第
7図に、燃焼排ガス中のNOx濃度と灰中未燃分の関係で
示す。この図から本発明になるミルで製造した微粉炭を
燃焼させた場合のほうが、NOxおよび灰中未燃分ともに
大幅に減少することがわかる。これは、微粉粒度の向上
と搬送用空気(燃焼条件では1次空気)量の低減の効果
によるものである。すなわち、低NOxバーナを利用する
ことによって、バーナ近傍の急速着火・高温熱分解作用
が高温で安定な低空気比燃焼域を作り出し、燃焼を促進
させ、さらにNOをN2へ還元するための中間生成物を多く
発生させることができ、結果的にNOxおよび未燃分がと
もに低減した。
本発明になる構造の粉砕ローラおよび粉砕レースを搭
載する竪型ミルは、微粉炭焚き、石油コークス等固体燃
料焚きボイラ用のミルに限らず、セメントの仕上げ用ミ
ルやスラグ粉砕用のミル、もしくは高炉吹込み微粉炭用
ミルへも直接適用することができる。特にセメント製造
の分野では、最近、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、本発明になるローラおよびレース
を備える竪型ミルは、とりわけ有効と考えられる。また
特殊な用途としては、セラミックス原料製造用の超微粉
砕ミル(ボイラ用あるいはセメント用に較べて小容量に
なる)への展開も期待される。
〔発明の効果〕
本発明の竪型ミルは、従来のものに比し粒径の小さい
粉粒体を速やかに作ることができ、またミルの所要動力
も少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
第1図は、竪型ローラミルの主要部構成図、第2図は、
本発明における竪型ミル粉砕部の説明図、第3図および
第4図は、それぞれ本発明ミルによる粉砕速度および有
効粉砕トルクの実験図、第5図および第6図は、それぞ
れ給炭負荷率に対する微粉粒度およびミル内炭層差圧の
実験データ図、第7図は、本発明ミルと従来型ミルによ
り製造された微粉炭による燃焼実験データ図、第8図、
第9図および10図は、従来技術のミル粉砕部の説明図で
ある。 2……原料供給管、3……粉砕テーブル、4……粉砕リ
ング、5……粉砕レース、6……粉砕ローラ、9……テ
ーブル回転軸、10……熱風、11……エア・スロート、13
……ミルケーシング、18……製品微粉排出ダクト、20…
…回転分級機。
───────────────────────────────────────────────────── 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60−12151(JP,A) 特開 昭62−273057(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ミルケーシングと、その内部に設けられ水
    平面内で回転する円盤状の粉砕テーブルと、該テーブル
    上にテーブル外周と同心に設けられ、かつ断面が円弧状
    の溝面を有する粉砕レースと、粉砕レースの溝面に内接
    する断面略円弧状の、かつ所定幅の粉砕面を有し粉砕レ
    ースに所望圧力で押し付けられる複数個の粉砕ローラ
    と、粉砕テーブル上に被粉砕物を供給する原料供給管と
    を有する竪型ローラミルにおいて、前記粉砕レースの溝
    面の曲率半径Rracに対する粉砕ローラ粉砕面の曲率半径
    Rrolの比Rrol/Rracを0.6以上、0.75以下の範囲にあるよ
    うに構成し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)において、粉砕ローラ粉砕面
    幅Brolに対する粉砕レース溝幅Bracの比Brac/Brolを1.2
    以上、2.0以下の範囲に構成したことを特徴とする竪型
    ローラミル。
  3. 【請求項3】請求項(1)または(2)において、粉砕
    ローラ1個当たりの投影面積荷重(荷重/粉砕レース上
    のローラの投影面積)を10〜90kgf/cm2としたことを特
    徴とする竪型ローラミル。
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