JP2774117B2

JP2774117B2 - 回転分級機を備えたミル

Info

Publication number: JP2774117B2
Application number: JP63305524A
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: バブコツク日立株式会社
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH02152582A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は被粉砕物を粉砕するミルに係り、特に粉砕物
を遠心力によって微粉と粗粉に分級する回転分級機を備
えたミルに関する。

〔従来の技術〕

事業用の大容量微粉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（燃料投
入量変化）が実施され、それに伴いミルも高性能化が要
求されている。

石炭や、ボイラ用の他の固体燃料であるオイルコーク
スに限らず、セメントクリンカやあるいは鉄鉱石などの
塊状物を微粉砕するミルの１タイプとして、回転する粉
砕テーブルとその上の被粉砕原料上に押圧するごとく転
動する複数のローラを備えた竪型のローラミルが用いら
れるようになり、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13図に示すように、円筒型ハウ
ジング11の下方部にあって減速機を有する電動機で駆動
され、水平面上で比較的低速で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割する位
置に、油圧あるいはスプリング等で圧接されて被粉砕物
を粉砕しながら転動する複数個の粉砕ローラ12を備えて
いる。粉砕テーブル３の中心部へ被粉砕原料供給管（セ
ンターシュート）２より供給される被粉砕原料101は、
粉砕テーブル３の回転する遠心力によって粉砕テーブル
３上を渦巻状の軌跡を描いて外周方向へ移動し、粉砕テ
ーブル３の粉砕レース面と粉砕ローラ12の間にかみ込ま
れて粉砕される。ミルハウジング11の基底部のウインド
ボックスには、図示していない送風機から熱交換器を経
てダクト内を送られてきた熱風が導かれており、この熱
風10が粉砕テーブル３の外周部とミルハウジング11の内
壁面の間に設けられエアスロート８から吹き上がってい
る。粉砕ローラ12で粉砕された粉粒体は、エアスロート
８から吹き上がる熱風10によってミルハウジング11内を
上昇しながら同時に乾燥される。ミルハウジング11の上
部へ空力輸送された粉粒体は、ミルハウジング11の上部
に備えられた回転分級機25で分級され、所定の粒径以下
の微粉115は熱風10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
貫通しない粗粉は、粉砕テーブル３上へ重力落下し、ミ
ル内へ供給されたばかりの原料や分級部までは到らず重
力で落下してきた（１次分級）粗粉とともに再度粉砕さ
れる。このように粉粒体はミル内を循環しながら粉砕ロ
ーラ12によって粉砕が繰返される。

このように竪型ローラミルの多くは、ミル上部に分級
部を有するミル内循環閉回路粉砕系であり、粉砕部のみ
ならず分級部の性能も、粉砕部の特性との強い関連を保
ちながら製品微粉の性質に大きな影響を与える。

最近では、分級機としてサイクロンセパレータに代わ
り回転分級機が多く利用されるようになってきている。
回転分級機は、ミル中心軸部に設けた回転分級機ローラ
16に複数枚の分級羽根17をロータ円周方向に等間隔で配
設し、粉砕テーブル３の回転駆動系からは独立した駆動
系により回転する構成である。ミル粉砕部において、熱
風10で吹き上げられた粉粒体は、回転する分級羽根17に
よって生じる気流の遠心力の作用によって、所定の粒径
より大きな粒子は分級機の外周部へ追いやられ、重力の
作用によって再び粉砕部へ落下する。一方、所定の粒径
より小さな微粉は、分級羽根17の間をすり抜けるように
通過し、ミル外部へと製品微粉として排出される。

回転分級機が広く使用されるようになった主な背景を
まとめると次のようになる。

（ｉ）従来にも増して、粒径範囲や粒度分布が所定の要
求を満たさなければならなくなってきている。これはボ
イラの微粉炭バーナにおける低NOx・低未燃分燃焼の同
時達成の要求はもとより、セメントや新素材製造分野で
も強い。

（ii）負荷変動に対する応答性の向上が求められてい
る。これは主として微粉炭焚ボイラの負荷変動運用対応
であり、サイクロン分級機と較べて回転数制御が可能で
あるため有利である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第12図は、第13図に示した従来式回転分級ミルにおけ
る回転分級部の水平断面図である。第13図に示すよう
に、分級機の下側つまり入口部において、粉砕部から吹
き上げられた粉粒体群と、回転分級機から遠心力により
排除された粗粒子群とが干渉することにより、粒子の滞
留部114が生じる。この粒子滞留部114は、ミル内におけ
る一種の抵抗体となり、ミルの各種性能に対し悪影響を
及ぼす。まず、ミル内の圧力損失（ミル差圧）が増大す
るために、送風動力をより多く要するようになる。さら
に、粗粉が粉砕部へ戻りにくくなり、微粉が分級機を貫
通せずに粉砕部へ戻るという不都合が生じ、粉砕動力が
浪費される。また分級性能はおろか、微粉の粒度も低下
してしまう。以上のような、分級機入口部における粒子
滞留部114は、回転分級機の回転数が高いか、給炭負荷
量が多い粉砕条件において発生し易い。

本発明の目的は、以上のような課題を解決し、粉砕と
分級性能に優れる回転分級式ミルを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記した本発明の目的は、ミルハウジングと、ミルハ
ウジング内の下部に設けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部
と、被粉砕物をミル内に供給する原料供給装置と、粉砕
部で粉砕された粉砕物をミルハウジング内の上部に設け
られた回転分級機に気流輸送する装置と、上記気流輸送
された粉砕物を微粉と粗粉に分級するための複数枚の回
転分級羽根を有する回転分級機とを備えたミルにおい
て、回転分級機の外周に間隔を保って前記回転分級機の
分級羽根よりも多い数の羽根を有するインターナルブレ
ード装置を設けたことを特徴とする回転分級機を備えた
ミルにより達成される。

〔作用〕

回転分級機の遠心力により回転分級機の外周囲へ排出
された粗粒子は、本発明になるブレードの作用によっ
て、ミルハウジング内壁上において衝突しても再飛散す
ることなく、つまり複数枚ブレードの各側壁上におびた
だしい頻度で衝突することにより、前記ブレードおよび
内壁面に沿ってミル粉砕部へと落下する。このようにし
て分級機近傍において、粒子滞留域が生じない。これに
よって、ミル内の圧力損失が低減し、また粉砕粒子群の
粒度も向上する。また、粒子滞留域が解消されるため、
分級された粗粒子は速やかに粉砕部へ再循環する。一
方、粉砕部から吹き上げられた粉粒体群は、再循環粗粒
子群と衝突、合体することなく分級機内へ取り込まれ
る。粉砕部では、微粉の再循環が著しく低減するため、
ローラの加圧力も粉砕により有効に作用するようにな
る。このような作用によって、分級と粉砕の効率が同時
に向上する。

〔実施例〕

第１図と第２図に、本発明を具体化したミルの構造を
示す。第１図は、ミルの中心軸を通る縦方向の断面図、
また第２図は本発明の主要部である回転分級部を上方か
ら見た水平方向断面図である。

第１図において、被粉砕原料１はミル上部中心軸に設
けられた被粉砕原料供給管（センターシュート）２から
供給され、ミル下部で低速で回転する粉砕テーブル３上
に落下する。粉砕テーブル３上の被粉砕原料１は、遠心
力によって粉砕テーブル３の外周部へ供給され、粉砕テ
ーブル３の外周部に設置された粉砕リング４の上面に刻
設された粉砕レース５と、圧下状態で粉砕レース５上を
転動する粉砕ローラ12によって、圧縮と剪断の両作用に
よって微粉砕される。このように粉砕部で微粉砕された
生成した粉粒体は、粉砕テーブル３の外側から、エアス
ロート８を通して円環状に吹き上がる熱風10によってミ
ル上部の分級部へと輸送される。これら粉粒体のうち、
かなり粗く重い粒子は回転分級機25まで到達することな
く重力で粉砕部へ落下し（１次分級）再粉砕される。１
次分級部を通過した粉粒体は、回転分級部で比較的粗い
粒子群と製品微粉群とに、空力遠心作用によって強制的
に分級される。回転分級機25は、被粉砕原料供給管（セ
ンターシュート）２の外周を回転する分級機回転円筒15
を回転シャフトとして、その下部に複数枚の平板状の分
級羽根17が取付けられた分級機ロータ16が装着されてい
る。微細な粒子は、この回転分級機を貫通して上昇し、
製品微粉排出ダクト20より製品微粉として取出される。
石炭焚ボイラ用のミルの場合、微粉は図示していないバ
ーナへ直接搬送されるか、もしくは微粉ビンに貯蔵され
る。回転分級機25の外周はミルハウジング11であるが、
回転分級機と同じ高さ方向位置のミルハウジング11の内
壁には、分級羽根17に接触することのない半径方向長さ
で、断面形状が半径方向へ直線状の板材であるミルハウ
ジングインターナルブレード19が、ミル中心軸へ向かう
ごとくに複数板配設されている（第２図）。このミルハ
ウジングインターナルブレード19の作用は、後述する
が、回転分級機より遠心力によって排除された粒子群を
これに衝突させて受け止め、できるだけ速やかに粉砕部
へ戻そうとするものである。第２図に示すように、この
ミルハウジングインターナルブレード19は、その半径方
向長さは分級羽根17よりも短く、枚数に制限はないが分
級羽根17より多いほうが好ましい。また、ミル高さ方向
の長さも、分級羽根17のそれよりは短くてよい（第１図
参照）。

第３図から第６図には、同様の考え方に基づく他の実
施例を４例示す。第３図の例は、ミルハウジング11の内
壁上に配設するハウジングインターナルブレード19を、
回転分級機の回転方向に対し、インターナルブレード傾
斜角度Θ_２だけ傾斜させた例である。ハウジングインタ
ーナルブレード19の長さl₂は、第２図に示すブレード19
の半径方向長さよりもやや長めにする。またΘ_２の角度
は、分級機の回転速度にもよるが30〜70゜とするのが望
ましい。このようにインターナルブレード19を、分級羽
根17の回転方向に傾斜させる方法は、鉄鋼スラグやセメ
ントクリンカのように、密度の高い原料を用いる場合
で、回転分級機を低速で回転させるミルの操業に適して
いる。

第４図に構造を示す実施例は、その先端を回転分級機
の回転とは逆方向へ、略Ｌ字型に曲げるミルハウジング
インターナルブレード19を用いた構成である。この方法
は、ミルハウジング11内壁上における粒子の再飛散を防
止するために、通常の燃料用瀝青炭のように、比較的密
度の高くない原料の分級に適している。

第５図に示す実施例では、ミルハウジングインターナ
ルブレード19を、ブレード回転ジョイント19aを介して
ミルハウジング11の内壁上に接続し、運転中に自在に回
転可能なようにしたものである。運転時には、回転分級
機の空力作用により、第３図の例と同様にインターナル
ブレード19が回転分級機の回転方向に傾斜する。傾斜す
る割合は、分級機の回転速度が高い場合に大きくなる。
第６図に示す実施例では、第３図の実施例とは逆にイン
ターナルブレード19を回転分級機の回転とは逆方向に傾
斜させている。この例は、インターナルブレード19によ
る抵抗が大きくなる可能性があるため、回転分級機を低
速回転で運用する場合に適用される。この実施例は、ミ
ルを低負荷で運用すべく計画された場合には特に有効で
あるが、ミル内が高濃度になる操業が普通という場合に
は、ブレード部に粒子が堆積してしまう可能性もあり
（堆積してしまうと逆効果になる）、第３図の構造のほ
うが有利である。一方、第４図の実施例と同様に、ミル
ハウジング11の内壁近傍における粒子の再飛散を防止す
る効果があるため、比較的真密度の高くない燃料用石炭
のミル等への応用が考えられる。

第７図に、本発明になるミルの回転分級部における粒
子の挙動を模式的に示す。回転分級機の遠心力によっ
て、分級羽根17の外周へ排除された粒子は、図中に粗粒
子の飛行軌跡22として示すように、本発明になるミルハ
ウジングインターナルブレード19とミルハウジング11の
内壁へ衝突し、再飛散することなく重力により粉砕部へ
落下する。このようにして、回転分級部においても、粒
子群の滞留域が生じなくなる。従来式の回転分級ミルで
は、第13図に示すように、ミル下部の粉砕部から上昇し
てくる粒子群と、回転分級機から空力遠心作用によって
排除される粒子群同士が干渉し合い、高濃度の粒子滞留
域が発生する。この滞留域が、ミル内の圧力損失を増大
させ、また製品微粉粒度を低下させるなど、回転分級方
式の弱点にもなっていた。その原因は、回転分級機から
排除された粒子群が、ミルハウジング内壁上で激しく再
飛散し、比較的長い時間壁近傍に滞留していることにあ
るためと考えられる。本発明のように、ミルハウジング
インターナルブレード19を設ければ、回転分級機から排
除された粒子群が、速やかに粉砕部へ落下するようにな
り、粒子の滞留が防止され、２次分級のサイクル速度が
向上する。

第８図から第10図において、本発明になるミルハウジ
ングインターナルブレード19の効果を、パイロットミル
について調べた結果を示す。第８図は、ミル起動（給炭
開始）からの時間経過（静定するまでに要する時間を1.
0として無次元化している）に対する分級機入口部差圧
ΔPsi^＊の変化を示したものである（ΔPsi^＊は、空気の
みを流した場合の差圧により無次元化されている）。起
動直後では、本発明になるミル（第１図、第２図）と従
来式ミル（第12図、第13図）において、ΔPsiの差は小
さいものの、20分を経過した時点で急速に拡大してい
く。この結果から、従来式のミルにおいて、ミル内石炭
ホールドアップの上昇とともに、高濃度の炭層部がミル
の上方部へ移行し、回転分級部において粒子群滞留域が
発生していることをうかがわせる。一方、ミルハウジン
グインターナルブレード19を備えた本発明ミルでは、か
なり時間が経過しても、ΔPsi^＊の増加は少ない。これ
からも、インターナルブレード19による粒子再飛散効果
が確認されたことになる。

第９図には、ミル起動からの時間経過に対する製品微
粉粒度（200メッシュパス量、wt％、ただし、実験デー
タの各粒度は、従来式ミル（第12図、第13図）の静定時
における粒度で無次元化してある。また横軸の時間も、
静定するまでの時間を1.0として無次元化してある）の
変化を、本発明ミルと従来式ミルとの性能比較として示
す。いずれのミルでも、起動直後に粒度はやや低いもの
のすぐに急増し、ピーク値を示したあと次第に減少して
いく。特に従来式ミルでは、回転分級機入口において生
じる粒子滞留域のため、時間経過に伴う粒度の低減が著
しい。同じ経過時間で比較すれば、本発明のミルのほう
が10％以上も粒度の高いことがわかる。この結果から
も、本発明ミルに備えたインターナルブレード19による
粒子滞留域発生の防止効果が理解される。

第10図は、分級機回転数比Ns/Ns^＊（Ns^＊は分級機定
格回転数）に対する製品微粉粒度（200メッシュパス
量、wt％）の変化をまとめたものである。分級機の回転
数Nsが増加すれば当然粒度向上するが、Nsが増大しミル
内の循環量が増えすぎると、従来式ミルではかえって粒
度が低減してしまう。これは循環量の上昇によって、回
転分級機入口に高濃度の粒子滞留域が生じたためであ
る。この粒子滞留域の発生を防止した本発明ミルでは、
回転分級機の回転数Nsを上昇させても微粉粒度の低下が
見られない。このことから本発明ミルでは、Nsを変化さ
せることによるミル装置の運用範囲が拡大可能になる。

第11図は、従来式に対する本発明ミルの機能向上効果
を、粉砕した微粉炭を実際に燃焼させて実証した結果で
ある。本発明になるミル使用時のほうが、灰中未燃分も
排ガス中の窒素酸化物（NOx）濃度もともに大幅に低減
していることがわかる。本発明になるミルのほうが、微
粉粒度が向上しているため、着火・保炎性が向上し、こ
れにあいまって燃え切りも速くなり灰中未燃分が低減し
たものである。またNOx濃度に関しては、バーナにおけ
る火炎の安定保持がさらに強化されたため、バーナ近傍
に高温で安定な低空気比燃焼域が形成され、生成したNO
をN₂へ還元する中間生成物の放出量が大幅に増加したこ
とによると考えられる。

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。

本発明になる回転分級機を備えたミルは、ここまで例
として取り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、セメント仕
上げ用ミルや銑鉄スラグ用ミル、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・タルク製造用ミル
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、最近になって厳しい品質管理と省エネルギー操業を
推し進めており、本発明ミルは特に有効と考えられる。
このほかにこれまでタワー・ミルが利用されることの多
かった鉄鉱石微粉砕用ミルへも応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ミルの回転式分級機の外周部におけ
る粒子滞留域を除去できるので、製品微粉粒度の向上と
微粉生成量の増加が可能である。また、ミル内の滞留微
粉量が減少するので、ミル内を通過する乾燥用兼搬送用
の空気の圧力損失が減少する。したがって、ミル性能の
向上とミル運転時の所要動力の節減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施したミルの垂直軸方向断面図、
第２図は、第１図のＢ−Ｂ面における水平断面図、第３
〜６図は、それぞれ本発明の他の実施例図、第７図は、
本発明の機能を説明した模式図、第８〜11図は、それぞ
れ本発明の効果の実証試験説明図、第12図および第13図
は、それぞれ従来技術になるミルの説明図である。１……被粉砕原料、２……被粉砕原料供給管、３……粉
砕テーブル、４……粉砕リング、６……粉砕テーブル回
転シャフト、８……エアスロート、10……熱風、11……
ミルハウジング、12……粉砕ローラ、15……分級機回転
円筒、16……分級機ロータ、17……分級羽根、18……ダ
ムリング、19……ミルハウジングインターナルブレー
ド、20:製品微粉排出ダクト、21……ミル下部ハウジン
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59−156440（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−16845（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B02C 23/12 B07B 7/083

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ミルハウジングと、ミルハウジング内の下
部に設けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部と、被粉砕物を
ミル内に供給する原料供給装置と、粉砕部で粉砕された
粉砕物をミルハウジング内の上部に設けられた回転分級
機に気流輸送する装置と、上記気流輸送された粉砕物を
微粉と粗粉に分級するための複数枚の回転分級羽根を有
する回転分級機とを備えたミルにおいて、前記回転分級
機の外周に間隔を保って前記回転分級機の分級羽根より
も多い数の羽根を有するインターナルブレード装置を設
けたことを特徴とする回転分級機を備えたミル。
【請求項２】請求項（１）において、上記インターナル
ブレード装置の羽根を分級機の回転方向と同方向に傾斜
させて取付けたことを特徴とする回転分級機を備えたミ
ル。
【請求項３】請求項（１）において、上記インターナル
ブレード装置の羽根を分級機の回転方向と反対方向に傾
斜させて取付けたことを特徴とする回転分級機を備えた
ミル。