JP3423358B2 - 竪型粉砕機の粉砕方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、竪型粉砕機の粉砕方法
に係り、特に回転するテーブルと粉砕ローラの連動によ
り、石炭等の固体原料を微粉砕する竪型粉砕機の粉砕方
法であって、振動防止のための注水手段を設けた竪型粉
砕機の粉砕方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きボイラでは、低公害燃焼（低Ｎ
Ｏｘ、灰中未燃分低減）や広域負荷運用が実施され、そ
れに伴い微粉砕機（以下、ミルという）も性能向上を要
求されてきている。石炭原料、セメント原料、新素材な
どの塊状物を細かく粉砕するミルの１つの型式として回
転するテーブルと複数個のローラで粉砕を行う竪型のロ
ーラミルが広く使用されるようになり、最近では代表機
種の１つとしての地位を固めつつある。従来の竪型ロー
ラミルの一般的な構造例を図１０に示す。本発明にもっ
とも近い公知例を説明する前に、まず図１０により一般
の竪型ローラミルの構成と機能を述べる。

【０００３】この種のローラミルは、円筒型をしたハウ
ジング１１の下部にあってモータ３で駆動されて減速機
３Ａを介して低速回転する略円板状の回転テーブル４
と、その回転テーブル４の外周部の上面において円周方
向へ等分する位置へ油圧またはスプリング等で圧下され
て回転する複数個の粉砕ローラ２を備えている。粉砕ロ
ーラ２の支持機構については後述するので、ここでは省
略する。

【０００４】回転テーブル４の中心へ原料供給管（セン
ターシュート）１より供給された粉砕原料は、回転テー
ブル４上において遠心力により渦巻状の軌跡を描いて回
転テーブル４の外周へ移動し、回転テーブル４と粉砕ロ
ーラ２の間に噛み込まれて粉砕される。ミルハウジング
１１の下部には、一次空気ダクト１４を介して熱風１５
が供給されており、この熱風１５が回転テーブル４とハ
ウジング１１の間にあるスロート５から吹き上がってい
る。粉砕後の粉粒体は、スロート５から吹き上がる熱風
１５によってハウジング１１内を上昇しながら乾燥され
る。ハウジング１１の上方へ輸送された粉粒体は、粗い
ものから重力により落下し（一次分級）、粉砕部で再粉
砕される。この一次分級部を貫通したやや細かい粉粒体
は、ハウジング１１の上部に設けたロータ９、羽根車１
０等で構成される分級部６で再度分級される（二次分
級）。所定の粒径よりも小さな微粉は輸送パイプ８を介
して気流により搬送され、図示していないボイラでは微
粉炭バーナまたは微粉貯蔵ビンへと送られる。分級部６
を貫通しなかった所定粒径以上の粗粉は、回転テーブル
４上へ重力により落下し、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。

【０００５】このようにして、ミル内では粉砕が激しく
繰返され、製品である微粉が生産される。粉砕部への注
水により振動を抑止する方法があり、この方法に関する
本発明に最も近い公知例としては、例えば特開昭６３−
１７１６５１号公報がある。本公知例では、粉砕ローラ
の原料噛み込み側へ液体を供給する手段を設け、かつ該
供給手段からの液体供給量を可変とすることを特徴とし
ている。

【０００６】このように竪型ローラミル内に注水するこ
とは従来から公知であるが、本発明は、上記公知例とは
異なる構成の竪型粉砕機（ＭＰＳローラミル）に係るも
ので振動抑止効果が格段に優れたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ローラミルを広域負荷
で運用しようとする場合、負荷の切り下げ領域において
問題になるのがミルの異常振動である。この振動現象は
複雑であり、詳細なメカニズムは明らかにされてはいな
いが、炭層の崩壊と粉砕ローラの滑りに起因する一種の
摩擦振動であると考えられる。振動のタイプとしては、
励振源を明確に特定できないことから、また振動波形が
スパイク状になることから自励振動の一種といえる。

【０００８】通常の石炭の粉砕では、図１１に示すよう
に、低負荷運用時（ミル内における石炭ホールドアップ
量が少なく、炭層粒度が細かくなる条件）において、こ
の振動が激しくなることが多い。図１２は、粉砕ローラ
の支持構造を断面図として示したものである。このタイ
プのローラミルでは、ローラブラケット４０２を介し
て、ローラピボット４０６を支軸として、粉砕ローラ４
０１が首振り（振り子運動）可能なように支持されてい
る。この首振り機構は非常に重要であり、粉砕ローラ４
０１が鉄片などの異物を噛み込んだ場合、粉砕ローラ４
０１は首を振ることにより衝撃を回避することができ
る。また、粉砕ローラ４０１や回転テーブル４１０の上
面外周に設けた粉砕リング４１２が摩耗したときには、
押圧位置すなわち粉砕ローラ４０１と粉砕リング４１２
との位置関係を適切に変化させていく機能がこの首振り
方式の支持構造にはある。一般に高負荷粉砕時には、粉
砕ローラ４０１はほとんど首を振ることなく、回転軌道
は安定している。

【０００９】このような竪型粉砕機においては、従来図
１１に示すように大振動が発生する場合は、ミルの操作
条件、例えば給炭量、一次空気量、粉砕ローラの加圧力
等で対処していたが、操作が複雑で効果も完全とはいえ
ず、適切な対処方法ではなかった。これに対して、粉砕
部への注水により振動を抑止する方法があり、この方法
に関する本発明に最も近い公知例としては、例えば特開
昭６３−１７１６５１号公報がある。本公知例では、粉
砕ローラの原料噛み込み側へ液体を供給する手段を設
け、かつ該供給手段からの液体供給量を可変とすること
を特徴としている。

【００１０】このように竪型ローラミル内に注水するこ
とは従来から公知であるが、本発明は、上記公知例とは
異なる構成の竪型粉砕機（ＭＰＳローラミル）に係るも
ので振動抑止効果が格段に優れたものである。本発明の
目的は、上記従来技術の問題点を解決し、異常振動を起
こすことなく広域負荷または多炭種での運用を可能とす
る振動防止設備を有する竪型粉砕機およびその粉砕方法
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、上面円周部に溝形の粉砕面を有す
る粉砕リングを備えた回転テーブルを、ハウジング内で
垂直軸回りに回転させ、上記粉砕リング上の円周方向に
所定間隔で複数個の粉砕ローラを配置し、該粉砕ローラ
をローラブラケットを介して首振り可能に支持して、粉
砕リングと粉砕ローラの間で原料を粉砕する竪型粉砕機
の粉砕方法において、前記粉砕ローラの反噛み込み側に
水をノズルにより注水し、該注水を原料に浸透させたの
ち粉砕するとともに、ノズルからの注水休止中は該ノズ
ルに空気またはガスを供給することを特徴とする竪型粉
砕機の粉砕方法に関する。

【００１２】

【００１３】本願の第２の発明は、上記第１の発明にお
いて、注水量が粉砕機１台当たりの給炭量の１〜１５重
量パーセント相当であることを特徴とする竪型粉砕機の
粉砕方法に関する。

【００１４】

【作用】本発明においては、ローラミルの低負荷域また
は振動の発生し易い炭種を粉砕する場合に、粉砕ローラ
の反噛み込み側、および／または粉砕リング粉砕面の外
側部に水を供給し、これにより石炭原料の湿度を高め、
摩擦係数を高めることにより、ミルの振動値が管理値以
内におさまるようにする。すなわち、石炭原料の湿度が
高くなると、図４に示すように摩擦係数が高くなり、粉
砕ローラの動きが抑制されるため、振動が小さくなって
いくのである。石炭を粉砕する場合、通常の粉砕前原料
石炭に含まれる水分は１〜５％程度であるが、この水分
を数％高めることによりミルの振動を抑制することがで
きる。

【００１５】

【実施例】図１、図２、図３、図８、および図９に本発
明に係るローラミルの一実施例を示す。図１はローラミ
ルの断面を示したものであり、従来のローラミルに水噴
霧ノズル１３を付加した構成となっている。図２は図１
のミルの粉砕部を上方から見た平面図で、回転テーブル
４上面部に設けた粉砕リング７、粉砕ローラ２、ハウジ
ング１１および水噴霧ノズル１３から構成されている。

【００１６】図３は水噴霧ノズル１３に水、空気を供給
するための水・空気系統を示した系統図で、水配管２
０、空気配管２４、電磁弁２１、２５、流量計２２、２
６、流量調節弁２３、２７から構成されている。ローラ
ミル全体の作用については従来の作用と同様のため、注
水の効果、注水位置、ならびに注水ノズル、配管の実機
適用に際して実施した方法、設備内容について以下に記
す。

【００１７】図１および図２は、粉砕リング７上の石炭
原料１２に水を噴霧するための水噴霧ノズル１３を具備
したローラミルを示したものであるが、水を噴霧するこ
とによりミルの振動が抑制される理由を以下に示す。図
４は粉粒石炭の含有水分と粉粒石炭の摩擦係数との関係
を示したもので、水分の増加とともに石炭の摩擦係数が
上昇することがわかる。石炭の摩擦係数の増加により、
粉砕ローラ２は半径方向への滑りが抑制され、ミルの振
動発生が抑制されることになる。

【００１８】本実施例では、水の噴霧位置として粉砕ロ
ーラ２の反噛み込み側、および／または粉砕ローラの外
側に注水する方法を採用しているが、これは粉砕ローラ
２間の距離（約２〜３Ｍ）を回転テーブル４が約０．８
〜１．０秒で通過するのに対して、図５に示すように２
０〜１００mmの厚さの石炭層を水が浸透するには少なく
とも１秒以上必要とすること、ならびに粉砕ローラ２が
外側に振れることにより振動が生じ、しかも粉砕リング
７上面の外側部の炭層は図１に示すスロート５から吹き
上げてくる熱風１５（約１５０〜２００度摂氏）により
乾燥されるためで、粉砕ローラ２の反噛み込み側、およ
び／または粉砕リング７の外側に注水するのが振動を抑
制するのに非常に効果的である。

【００１９】図６に注水なしの場合にミルの減速機部で
測定した振動振幅値を１として、注水位置を変えて測定
した振動振幅値の結果を示すが、上記測定結果による
と、明らかに粉砕ローラの外側に注水したほうが振幅値
は小さくなっている。なお、振動抑制に必要な注水量に
ついては、図７に示すようにミル１台当たり給炭量の１
重量％以上であった。ただし、注水量を必要以上に増加
すると、石炭燃焼時の発熱量が注水水分の蒸発に消費さ
れるので注水量は給炭量の１５％程度までとするのが好
ましい。

【００２０】本実施例では水噴霧ノズルは３本／ミルと
しているが、注水量が満足されれば１本以上であれば何
本でもよいことはいうまでもない。使用した水噴霧ノズ
ルは、（株）いけうち製ＶＥシリーズのセラミックスチ
ップ入り均等扇形ノズル（噴霧角９０度）で、その噴霧
状況を図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）は通常の
噴霧形状を示し、図８（ｂ）はミルの粉砕リング上での
噴霧形状を示す。本ノズルを使用することにより、粉砕
ローラの反噛み込み側で、かつ粉砕リング上面の外側部
に注水することができた。

【００２１】注水ノズルは、ミル内の石炭微粒子が多量
に存在する雰囲気内に設置されるため、使用しないとき
にはノズル孔に石炭微粒子が入り込み、詰まりが発生す
るので、図３に示すように水注水配管系統に空気（また
は燃焼排ガスのようなガス）を供給できる系統を具備さ
せ、注水をしないときには注水ノズルに空気（またはガ
ス）を供給してノズル孔の詰まりを防止することができ
た。なお、図には示していないが、制御装置により電磁
弁２１、２５を開閉することにより自動的に空気または
ガスの供給・停止を行わせた。また、ミル内は石炭微粒
子による摩耗雰囲気にあるため、図９に示すように水噴
霧ノズル１３の周囲に高クロム鋳鉄製のカバー１０６で
覆うとともに、メンテナンス性を考慮してフランジ付き
の高クロム鋳鉄製の配管１０３を採用した。その結果、
２年間の連続運転後においても摩耗による不具合は発生
せず、実用に供することができた。

【００２２】なお、ここでは、カバー、配管の材質とし
て高クロム鋳鉄を使用したが、セラミックス（コーティ
ングを含む）、鋳鋼製、または許容摩耗量により炭素鋼
製のカバー、配管を使用してもよいことはいうまでもな
い。本発明を具体化した注水による振動発生抑止方法お
よび設備は、実施例において説明した石炭焚きボイラ用
ローラミルに限らず、（ａ）同じ固体燃料であるオイル
コークス用のローラミル、（ｂ）脱硫用の石灰石を微粉
砕するためのローラミル、（ｃ）鉄鋼スラグ、非鉄精練
スラグを微粉砕するローラミル、（ｄ）セメントクリン
カを微粉砕するセメント仕上げ用ローラミル、（ｅ）各
種化学製品の原料を微粉砕するローラミル、（ｆ）ＦＲ
Ｐ（繊維強化プラスチック）廃材等の産業廃棄物の再利
用のための微粉砕処理用ローラミルのミル振動抑止技術
としてほぼ直接利用することが可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によりローラミルの振動抑制が可
能となる。特にローラミルの低負荷時の振動を抑制する
ことにより、低負荷運用が可能となり、ローラミルの負
荷限界をさらに切り下げることができる。このようにし
て、例えばボイラなどミルを使用するプラントの運用範
囲が拡大することで、プラント全体をより効果的に運用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す注水ノズルを具備した
竪型ローラミルの全体構造図。

【図２】図１のミルの粉砕部を上方から見た平面図。

【図３】本発明における水噴霧ノズルに水、空気を供給
するための水・空気系統図。

【図４】石炭の含有水分と摩擦係数との関係を示す図。

【図５】注水時間と石炭浸透厚さとの関係を示す図。

【図６】注水位置と減速機での振動振幅値との関係を示
す図。

【図７】注水量／給炭量と減速機部振動振幅値との関係
を示す図。

【図８】本発明になる水噴霧ノズルによる噴霧状況を示
した図。

【図９】本発明になる水噴霧ノズルおよび配管を示す
図。

【図１０】従来の竪型ローラミルの全体構造図。

【図１１】ミル内石炭ホールドアップ量と振動振幅値と
の関係を示す図。

【図１２】粉砕ローラの支持構造部の断面図。

【符号の説明】

１…原料供給管、２…粉砕ローラ、３…モータ、３Ａ…
減速機、４…回転テーブル、５…スロート、６…分級
部、７…粉砕リング、９…ロータ、１０…羽根車、１１
…ハウジング、１２…原料、１３…水噴霧ノズル、１４
…一次空気ダクト、１５…熱風、２０…水配管、２２…
水流量計、２３…流量調節弁、２４…空気配管、２６…
空気流量計、２７…流量調節弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立間 照章 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 佐藤 一教 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (56)参考文献 特開 平３−213158（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−221155（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−171651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 15/00 - 15/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面円周部に溝形の粉砕面を有する粉砕
   リングを備えた回転テーブルを、ハウジング内で垂直軸
   回りに回転させ、上記粉砕リング上の円周方向に所定間
   隔で複数個の粉砕ローラを配置し、該粉砕ローラをロー
   ラブラケットを介して首振り可能に支持して、粉砕リン
   グと粉砕ローラの間で原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕
   方法において、前記粉砕ローラの反噛み込み側に水をノ
   ズルにより注水し、該注水を原料に浸透させたのち粉砕
   するとともに、ノズルからの注水休止中は該ノズルに空
   気またはガスを供給することを特徴とする竪型粉砕機の
   粉砕方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、注水量が粉砕機１台
   当たりの給炭量の１〜１５重量パーセント相当であるこ
   とを特徴とする竪型粉砕機の粉砕方法。