JP5825824B2 - 竪型粉砕装置、微粉炭製造装置ならびにそれを備えた石炭焚きボイラプラント - Google Patents

Description

本発明は、粉砕ローラなどの回転粉砕体と粉砕テーブルの共働により固体原料を粉砕して、その粉砕粒子を分級部で所定の粒度分布に調整することが可能な竪型粉砕装置に係り、特に石炭焚きボイラプラントの微粉炭製造装置として用いるのに好適な竪型粉砕装置に関する。

以下、石炭を粉砕する場合を想定して、例えば粉砕原料を「石炭」、その粉砕原料を供給するための粉砕原料供給管を「給炭管」として説明するが、本発明の竪型粉砕装置が対象とする粉砕原料は、固体原料全般であり、原料の種類などを限定するものではない。

燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電用の石炭焚きボイラプラントにおいて、微粉炭製造装置には竪型粉砕装置が従来から使用されている。

図１０は、従来の竪型粉砕装置の概略構成図である。
この竪型粉砕装置は、粉砕テーブル２を回転駆動させる駆動部Ａと、粉砕テーブル２と粉砕ローラ３の噛み込みにより微粉炭の原料である石炭６０を粉砕する粉砕部Ｂと、その粉砕部Ｂの上部に設置されて生成した粒子群を任意の粒度に分級する分級部Ｃと、その分級部Ｃで分級された微粉炭をボイラ装置（図示せず）に接続された複数本の微粉炭送給管３１へ分配する分配部Ｄとから主に構成されている。

次に、図１０を用いてこの竪型粉砕装置の動作について説明する。
給炭管１より供給された塊状の石炭６０は、矢印で示すように粉砕テーブル２の中央部に落下する。この粉砕テーブル２は、減速機５０を介して駆動モータ５１により回転駆動されている。粉砕部Ｂに落下した石炭６０は、粉砕テーブル２の摩耗防止、石炭の分散性向上のため粉砕テーブル２の中央部上面に設置されたセンターコーン７２に衝突し、回転に伴う遠心力によって粉砕テーブル２上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部に形成された円周溝４へ移動され、粉砕テーブル２とタイヤ状の粉砕ローラ３との間に噛み込まれて粉砕される。

この例では粉砕部材として粉砕ローラ３を使用しているが、粉砕ボールを使用する場合もある。これら粉砕部材（粉砕ローラや粉砕ボール）は粉砕テーブル２上に載置されて、粉砕テーブル２の回転に伴って粉砕テーブル２上を転動し、粉砕テーブル２と粉砕部材（粉砕ローラや粉砕ボール）の共働により、石炭６０などを機械的に粉砕する。

粉砕された粉体５９は、粉砕テーブル２の周囲に設けられたスロート４２から導入される高温の一次空気６１（搬送・乾燥用空気を兼ねている）によって上方に吹き上げられる。この例は、粉砕テーブル２と共にスロート４２が回転する回転式旋回流スロートと呼ばれるものであるが、スロート４２が粉砕装置の外周ハウジング４６に固定された固定式旋回流スロートの場合もある。

吹き上げられた粉体５９のうち、粒径が大きく、重いものは分級部Ｃへ搬送される途中で重力により落下し、粉砕部Ｂに戻される（一次分級）。分級部Ｃに到達した粒子群６２は、固定フィン１２および回転フィン２１により粒子に旋回力が与えられ、所定の粒度以下の微粒子６４と所定粒度を超えた粗粒子６３とに分離される(二次分級)。

この粗粒子６３は前記固定フィン１２の下方に設けられた回収用のホッパ１１を通して粉砕部Ｂの粉砕テーブル２上へ落下して、再び粉砕される。一方、分級部Ｃを通過した微粒子６４は、分配器３０において複数の微粉炭送給管３１に分配されて、燃料として図示しないボイラ装置へ気流搬送される。

図に示すように前記ホッパ１１の下端開口部１０は、センターコーン７２の中心軸線上で前記給炭管１の下端開口部と粉砕テーブルの間に配置され、センターコーン７２に向けて開口している。

この例では、二次分級に回転フィン１２を用いる回転式分級機の例を示したが、固定された旋回羽根により粒子に旋回力を与え微粒子と粗粒子に分離する固定式分級機の場合もある。

従来のセンターコーン７２は、例えば特許文献１，２に記載されているように、上端部が尖った略円錐形状をしている（図１０参照）。

特開２００１−１１３１９２号公報 特開平７−２７５７２９号公報

前述のように粉砕テーブル２の中央部に設置されるセンターコーン７２は、直上から石炭６０や粗粒子６３などの固体が落下して衝突するため、摩耗が激しく、部品の交換頻度は高が、従来のセンターコーン７２は全体が一体物であり、大きくて重量もかなり重い。

そのため従来、センターコーン７２の交換時、それの周辺に存在する例えば加圧フレーム５、ローラブラケット６、ローラピボット７などの各種部材を取り除き、その後に粉砕ローラ３を取り出してから、センターコーン７２の全体を交換していた。また交換後は、取り除いていた粉砕ローラ３、加圧フレーム５、ローラブラケット６、ローラピボット７などを元の状態に取り付ける必要がある。このようなことから、センターコーン７２の交換作業に要する期間ならびに労力が多大であり、作業効率が悪かった。

次に、粉砕テーブル２上に投入される被粉砕物（石炭６０、粗粒子６３）の粉砕テーブル２上での分散性、ならびにその被粉砕物の粉砕性に関する課題について説明する。
図１１は、従来の竪型粉砕装置におけるセンターコーン７２の周辺における被粉砕物の流れの様子を説明するための図で、同図（ａ）はセンターコーン７２付近の拡大平面図、同図（ｂ）はセンターコーン７２付近の拡大側面図である。

図１０に示すように、給炭管１から供給される石炭６０ならびにホッパ１１から回収された粗粒子６３は粉砕部Ｂに投入され、センターコーン７２に衝突して粉砕テーブル２上に分散される。このとき前記被粉砕物を粉砕テーブル２上（複数の粉砕ローラ３）に均等に供給するためには、理想的には図１１（ａ）に示すように、センターコーン７２の中心軸を中心とする被粉砕物の高濃度落下領域６５を形成することである。

しかし、給炭管１やホッパ１１から落下する被粉砕物の高濃度落下領域の中心を、定常的にセンターコーン７２の中心軸に合わせることは非常に困難である。実際には、例えば斜線で示すようにセンターコーン７２の中心軸よりずれた高濃度落下領域６６となることが多く、被粉砕物の水平面上での分布はセンターコーン７２の中心軸に対して偏る傾向にある。

従来のセンターコーン７２の形状は円錐状をしているから、前述の不均等な分布そのままに半径方向外側へと前記被粉砕物を分散していた。そのためセンターコーン７２上において図１１（ｂ）に示すように、被粉砕物の多い流れ６７ａと、被粉砕物の少ない流れ６７ｂが生じてしまい、結局、粉砕テーブル２上に複数個設置されている粉砕ローラ３に対して定常的に均等に前記被粉砕物が供給されていなかった。

このように複数個の粉砕ローラ３に対して定常的に均等に被粉砕物が供給されないと、以下のような問題が生じる。すなわち、
（１） 特定な粉砕ローラ３に前記被粉砕物が集中して粉砕効率が低下し、粉砕動力が増大する。

（２） 粉砕ローラ３の磨耗に偏りが生じる。

（３） 粉砕テーブル２上での被粉砕物の層が部分的に厚くなることにより、スロート４２から吹き上げる１次空気６１の流れに偏差が生じ、１次分級効率が低下する。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、センターコーンの粉砕装置内からの取出しが容易で、交換にかかる時間や労力を削減でき、交換作業の効率化が図れ、複数個の粉砕ローラなどの粉砕部材に対して定常的に均等に被粉砕物が供給される竪型粉砕装置、微粉炭製造装置ならびにそれを備えた石炭焚きボイラプラントを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
中央部上面にセンターコーンを設けて回転する粉砕テーブルと、
その粉砕テーブルの上に載置されて、粉砕テーブルの回転によって転動する複数個の例えば粉砕ローラなどの粉砕部材を備え、
前記センターコーンの上方から投入した例えば石炭などの被粉砕物を前記粉砕テーブルと粉砕部材の噛み込み部で粉砕する竪型粉砕装置を対象とするものである。

そして本発明の第１の手段は、前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側部分を構成する下側分割コーン部材と、その下側分割コーン部材よりも径小で当該センターコーンの上側部分を構成する上側分割コーン部材を有し、
前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材は共に、円錐形傾斜面を有する略円錐台形をしており、
前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材の間の外周部に、当該センターコーンの中心軸と同心円状の中間水平部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、
前記センターコーンの最も上側に配置される上側分割コーン部材の頂面に、当該センターコーンの中心軸と同心円状の上側水平部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、
前記下側分割コーン部材と、その下側分割コーン部材の上に配置される上側分割コーン部材との間が連結・分離可能になっていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、
前記分割コーン部材が、下側円板と、その下側円板の上に設置されて下方に向けて末広がり状に傾斜した円周側板と、その円周側板の上に設置された上側円板から構成されて、中空状で全体の形状が略円錐台形になっていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、
前記下側分割コーン部材の上側円板と前記上側分割コーン部材の下側円板の直径は略同径で、かつ、前記上側分割コーン部材の円周側板の下端部直径よりも径大になっており、この径の差により前記上側円板と下側円板の外周部に前記中間水平部が形成され、その中間水平部は前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材を連結したり分離する連結・分離部を兼ねていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第１ないし第５の手段において、
前記上側分割コーン部材の高さをＬ１、下側分割コーン部材の高さをＬ２、センターコーンのトータル高さ（Ｌ１+Ｌ２）をＬ３としたときの、前記センターコーンのトータル高さＬ３に対する前記上側分割コーン部材の高さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ３）が、下記の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
０．２≦Ｌ１／Ｌ３≦０．６

本発明の第７の手段は前記第１ないし第６の手段において、
前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側を構成する下側分割コーン部材と、センターコーンの上側を構成する上側分割コーン部材を有し、
前記下側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度と、上側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度が異なっていることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第１ないし第６の手段において、
前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側を構成する下側分割コーン部材と、センターコーンの上側を構成する上側分割コーン部材を有し、
前記下側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度と、上側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度が略等しいことを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第７または第８の手段において、
前記各分割コーン部材の傾斜角度が、２０°から５０°の範囲に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第７の手段において、
前記下側分割コーン部材の傾斜角度と、上側分割コーン部材の傾斜角度の差が、０°を超えて１０°以下の範囲に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は前記第１，第４，第５の手段において、
前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
前記中間水平部の直径をｄ３、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記中間水平部の直径ｄ３の比率（ｄ３／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
０．５≦ｄ３／ｄ５≦１.５

本発明の第１２の手段は前記第１，第４，第５の手段において、
前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
前記上側分割コーン部材を構成する円周側板の下端直径をｄ２、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記上側分割コーン部材の円周側板の下端直径ｄ２の比率（ｄ２／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
０．４≦ｄ２／ｄ５≦１．０

本発明の第１３の手段は前記第２の手段において、
前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
前記最上段分割コーン部材の上側水平部の直径をｄ１、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記上側分割コーン部材の上側水平部の直径ｄ１の比率（ｄ１／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
０．０５≦ｄ１／ｄ５≦０．２

本発明の第１４の手段は、
竪型粉砕装置と、
粉砕すべき石炭を前記竪型粉砕装置の上部から投入する給炭管と、
前記竪型粉砕装置で粉砕して生成された微粉炭を微粉炭供給先に送給する微粉炭送給管を備えた微粉炭製造装置において、
前記竪型粉砕装置が前記第１ないし第１３の手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。

本発明の第１５の手段は前記第１４の手段において、
前記竪型粉砕装置の粉砕テーブルの周囲にスロートが設けられ、
前記粉砕テーブルの上方に回収ホッパを有する分級手段が設けられており、
前記粉砕テーブルと粉砕部材との噛み込み部で粉砕された石炭の粒子群を前記スロートから導入した搬送用気体で上方の分級手段側に吹き上げて、
前記分級手段により前記粒子群を微粉炭と粗粒子に分けて、その粗粒子を前記回収ホッパを通して前記センターコーンの上方から落下させて再び粉砕する構成になっていることを特徴とするものである。

本発明の第１６の手段は、
微粉炭製造装置と、
その微粉炭製造装置で製造した微粉炭を導入して燃焼させる石炭焚きボイラ装置とを備えた石炭焚きボイラプラントにおいて、
前記微粉炭製造装置が第１４または第１５の手段の微粉炭製造装置であることを特徴とするものである。

本発明は前述のように、粉砕テーブルに取り付けられたセンターコーンを上下２段以上に分割することができるので、被粉砕物の落下衝撃による摩耗・損傷が激しい分割コーン部材だけの交換が可能である。この分割コーン部材は、重量が軽く、大きさも小さいから、粉砕装置内からの取出しが容易になり、交換にかかる時間や労力を削減でき、交換作業の効率化が図れる。

また、センターコーンを構成する個々の分割コーン部材は大きさが小さく、軽量であるから、分割コーン部材の製作ならびに補修が容易である。

さらに複数個の粉砕部材に対して定常的に均等に被粉砕物が供給されるから、特定な粉砕部材に被粉砕物が集中して粉砕効率が低下したり、粉砕動力が増大したり、粉砕部材の磨耗に偏りが生じたり、スロートから吹き上げる搬送用気体の流れに偏差が生じて、１次分級効率が低下するなどの欠点も解消される。

本発明の第１実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図である。 その竪型粉砕装置に用いられるセンターコーンの拡大断面図である。 そのセンターコーンの拡大平面図である。 本発明の第１実施形態に係るセンターコーン周辺における被粉砕物の流れの様子を説明するための図で、同図（ａ）はセンターコーン付近の拡大平面図、同図（ｂ）はセンターコーン付近の拡大側面図である。 従来の竪型粉砕装置に用いられるセンターコーンでの被粉砕物の反発の様子を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るセンターコーンでの被粉砕物の反発の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るセンターコーンの拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係るセンターコーンの拡大側面図である。 本発明の実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚きボイラプラントの系統図である。 従来の竪型粉砕装置の一例を示す概略構造図である。 従来の竪型粉砕装置におけるセンターコーン周辺における被粉砕物の流れの様子を説明するための図で、同図（ａ）はセンターコーン付近の拡大平面図、同図（ｂ）はセンターコーン付近の拡大側面図である。

次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図である。
この実施形態において、前記図１０に示した従来の竪型粉砕装置と相違する点は、センターコーン７５の構成である。図２はこのセンターコーン７５の構成を説明するための拡大断面図、図３はこのセンターコーン７５の拡大平面図である。

図１ないし図３に示すように、センターコーン７５は、略円錐台形をした下側分割コーン部材７０と、その下側分割コーン部材７０の上部中央に設置されて同様に略円錐台形をした上側分割コーン部材７１とから構成されている。上側分割コーン部材７１は下側分割コーン部材７０と同じ略円錐台形をしているが、全体の大きさは下側分割コーン部材７０よりも小さい。

前記下側分割コーン部材７０は、下側円板７６と、その下側円板７６の上に設置されて下方に向けて末広がり状に傾斜した円周側板７７と、その円周側板７７の上に設置された上側円板７８から構成されて、中空状で全体の形状が略円錐台形になっている。下側円板７６の直径ｄ７は円周側板７７の下端直径ｄ４よりも若干径大になっており、この径の差により下側円板７６の外周部にセンターコーン取り付け部６８が形成されている。

また、前記上側分割コーン部材７1は、下側円板７９と、その下側円板７９の上に設置されて下方に向けて末広がり状に傾斜した円周側板８０と、その円周側板８０の上に設置された上側円板８１から構成されて、中空状で全体の形状が略円錐台形になっている。

下側分割コーン部材７０の上側円板７８と上側分割コーン部材７1の下側円板７９は同径で、上側円板７８と下側円板７９の直径ｄ３は円周側板８０の下端直径ｄ２よりも若干径大になっており、この径の差により上側円板７８、下側円板７９の外周部に中間水平部７３が形成されている。

また、センターコーン７５を組み立てる際に上側円板７８の上に下側円板７９を載せて、上側円板７８、下側円板７９の円周側板８０より外側のフランジ部（中間水平部７３）において複数のボルト６７で締め付けることにより、下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７1が連結される。また、このボルト６７を緩めることにより、下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７1が分離される。従って、この下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７1の接合部に形成されている中間水平部７３は、下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７1の連結・分離部を兼ねている。

このように下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７1は分離可能になっており、個々には大きさが小さく、軽量であるから、装置外周のハウジング４６の側面に設けられたメンテナンスドア（図示せず）の開口部から、上側分割コーン部材７あるいは（ならびに）下側分割コーン部材７０を直接出し入れできる。

そのため分割コーン部材の交換に当たっては、従来のようにセンターコーン周辺の他の部材を取り除き、交換後に再び設置するなどの大掛かりな作業は不要であり、交換作業が簡便となり、効率化の向上が図れる。

図２に示すようにセンターコーン７５の下部外周部にはセンターコーン取り付け部６８が設けられており、この部分を複数本のボルト８２によって粉砕テーブル２に固定することにより、センターコーン７５自体も粉砕テーブル２に対して交換可能に取り付けられる。

前述のように上側円板７８と下側円板７９で中間水平部７３が構成されており、図３に示すようにこの中間水平部７３（斜線部分）はセンターコーン７５の中心軸８４を中心とする同心円状になっている。

本実施形態の場合はセンターコーン７５が上下２段に分割されて、上側分割コーン部材７１が最上段の分割コーン部材となっており、その上側分割コーン部材７１の頂部には上側円板８１によってセンターコーン７５の中心軸８４を中心とする同心円状の上側水平部７４（斜線部分）が構成されている。これら中間水平部７３と上側水平部７４の機能については、後で説明する。

前記上側水平部７４を、例えば略半球形状の丸みを帯びたものや円錐のように上部が尖った形状の鋳造物などからなる耐摩耗性カバーで覆うと、センターコーン７５のうちで最も磨耗が著しいセンターコーン上部の耐摩耗性を局部的に高めることができる。また、略円錐台形の上側分割コーン部材７1自体を耐摩耗性に優れた材料で構成することも可能である。

図２に示すように、上側分割コーン部材７１の高さをＬ１、下側分割コーン部材７０の高さをＬ２、センターコーン７５のトータルの高さをＬ３として、比較的摩耗の激しい領域が下側分割コーン部材７０に及ばないことで、頻繁に交換する部材を上側分割コーン部材７１に限定（特定）することができ、部品交換の際の利便性が高まるという考え方で、前記被粉砕物の落下衝撃によるセンターコーン７５の全体の摩耗状況を観察してみた。

その結果、上側分割コーン部材７１の高さＬ１をトータルの高さＬ３で無次元化して表した際、すなわち、センターコーン７５のトータル高さＬ３に対する上側分割コーン部材７１の高さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ３）は０．２より大きい方が好ましいことが分かった。また、摩耗で取り替えることを考慮すると、上側分割コーン部材７１はできるだけ小さいほうが好ましいため比率（Ｌ１／Ｌ３）は０．６より小さくするのが良いことも分かった。よって、センターコーン７５の全体の高さＬ３に対する上側分割コーン部材７１の高さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ３）を下記の範囲に規制することが望ましい。

０．２≦Ｌ１／Ｌ３≦０．６
図２に示すように、下側分割コーン部材７０の下側円板７６（底面）と円周側板７７のなす角度、すなわち下側分割コーン部材７０の傾斜周面の傾斜角度をθ２、上側分割コーン部材７１の下側円板７９（底面）と円周側板８０のなす角度、すなわち上側分割コーン部材７１の傾斜周面の傾斜角度をθ１とする。粒子はある所定の角度(安息角)で山なりに溜まる性質があるため、前記傾斜角度θ１、θ２が不適切であれば、前記粉砕粒子はうまく分散されず、そのため粉砕ローラ３で均等に粉砕されない。

粒子を均等に分散させるためには、前記傾斜角度θ１とθ２を被粉砕物の安息角以上にすることが望ましい。一般的な粉体の安息角はおよそ１５°〜４０°である。よって、傾斜角度θ１とθ２は下記の範囲であることが望ましい。

２０°≦θ１，θ２≦５０°
本実施形態ではθ１＝θ２＝４０°としているが、θ１とθ２は前述の範囲において任意に設定可能である。

下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７１の分割部に設けられた同心円状の水平部７３の機能を図４と図１１を用いて説明する。
図１１で説明したように従来の円錐形のセンターコーン７２では、被粉砕物(石炭６０ならびに粗粒子６３）の実際の高濃度落下領域６６は斜線で示すようにセンターコーン７２の中心軸よりずれることが多く、被粉砕物の水平面上における分布が不均等となる。そのためセンターコーン７２上において図１１（ｂ）に示すように、被粉砕物の多い流れ６７ａと、被粉砕物の少ない流れ６７ｂなどが生じてしまい、結局、粉砕テーブル２上に複数個設置されている粉砕ローラ３に対して定常的に均等に被粉砕物が供給されていなかった。

図４は、本実施形態に係るセンターコーン７５の周辺における粒子の流れを説明するための図で、同図（ａ）はセンターコーン７５付近の拡大平面図、同図（ｂ）はセンターコーン７５付近の拡大側面図である。

図４（ａ）に示すように、実際の高濃度領域６６より落下する被粉砕物(石炭６０ならびに粗粒子６３）はセンターコーン７５の中心から偏った状態で上側分割コーン部材７１上に落下する。その結果、図４（ｂ）に示すように、被粉砕物の多い流れ６７ａと、被粉砕物の少ない流れ６７ｂが生じるが、センターコーン分割部（中間部）に設けた同心円状の中間水平部７３に一旦粒子が溜まる。図中の符号８３ａは、中間水平部７３上に溜まった粒子を示している。このように中間水平部７３は堰やバッファタンクのような粒子滞留機能を有しており、落下して来た被粉砕物が一旦中間水平部７３に滞留する。

また、センターコーン７５は粉砕テーブル２とともに回転しているため、前記中間水平部７３に滞留していた粒子８３ａは回転時の遠心力と振動により、順次、各粉砕ローラ３（粉砕テーブル２）側へ分配される。よって、この中間水平部７３の粒子の滞留と滞留粒子のばら撒きの効果により、粉砕テーブル２上に分散する粒子の周方向の偏差が小さくなり、従来は各粉砕ローラ３で偏っていた被粉砕物が均等に分散され、そのため各粉砕ローラ３で粒子が均等に粉砕される。

ここで、センターコーン７５の摩耗状況から判断すると、実際の高濃度落下領域６６の直径ｄ６は給炭管１の内径ｄ５の約半分であることを考慮し、高濃度落下領域６６が前記中間水平部７３より外側にあることは望ましくないので、中間水平部７３の直径ｄ３は給炭管１の内径ｄ５の０．５倍以上とすることが好ましい。

また、上側分割コーン部材７１の交換時の利便性を考慮すると、中間水平部７３の直径ｄ３は、給炭管１の内径ｄ５の１.５倍以下が望ましい。よって、中間水平部７３の直径ｄ３を給炭管１の内径ｄ５で無次元化して表すと、すなわち、給炭管１の内径ｄ５に対する中間水平部７３の直径ｄ３の比率（ｄ３／ｄ５）は下記の範囲であることが望ましい。

０．５≦ｄ３／ｄ５≦１.５
また、略円錐台形をした上側分割コーン部材７１の底面直径（円周側板８０の下端直径）ｄ２については、給炭管１の中の高濃度領域６６が上側分割コーン部材７１の円錐傾斜部（円周側板８０）に衝突する方が粒子が均等に分散するので、大きい方が好ましいが、上側分割コーン部材７１の交換時の利便性も考慮する必要がある。前記中間水平部７３の直径ｄ３の好適な範囲を考慮すると、上側分割コーン部材７１の底面直径ｄ２の好適な範囲は給炭管１の内径ｄ５で無次元化して表すと、すなわち、給炭管１の内径ｄ５に対する上側分割コーン部材７１の底面直径ｄ２の比率（ｄ２／ｄ５）は下記の範囲となる。

０．４≦ｄ２／ｄ５≦１．０
上側分割コーン部材７１の頂部に設けられている上側水平部７４も前記中間水平部７３と同様の機能を有しており、上側水平部７４上での被粉砕物の滞留と、粉砕テーブル２（センターコーン７５）の回転に伴う前記滞留粒子のばら撒きで、偏差が無くなるため、各粉砕ローラ３で偏っていた被粉砕物が均等に分散するようになる。図中の符号８３ｂは、上側水平部７４上に溜まった粒子である。

前記中間水平部７３とこの上側水平部７４を組み合わせることにより、中間水平部７３でカバーできないほど給炭管１からの高濃度落下領域６６の中心軸がセンターコーン７５の中心軸からずれていたとしても、上側分割コーン部材７１の上側水平部７４で偏差がならされるため、各粉砕ローラ３に均等に被粉砕物を供給できるという効果がある。

交換の際の利便性と上側水平部７４の機能を考慮すると、上側分割コーン部材７１の上側水平部７４の直径ｄ１の好ましい範囲は、給炭管１の内径ｄ５で無次元化して表すと、すなわち、給炭管１の内径ｄ５に対する上側分割コーン部材７１の上側水平部７４の直径ｄ１の比率（ｄ１／ｄ５）は、下記の範囲であることが望ましい。

０．０５≦ｄ１／ｄ５≦０．２
また本発明では、落下する被粉砕物が衝突して反発する反発面として、下側分割コーン部材７０と上側分割コーン部材７１の傾斜周面および２段の水平部７３、７４を設けている。
図５は、従来のセンターコーン７２での被粉砕物８５の反発の様子を示す図である。前述のように従来のセンターコーン７２の場合、回避が困難な被粉砕物８５の不均等な水平面上の分布がそのままの状態で径方向外側へと分散されるので、粉砕テーブル２の周方向に複数個設けられている粉砕ローラ３に対して均等に被粉砕物が供給されない。

これに対して図６は、本実施形態に係るセンターコーン７５での被粉砕物８５の反発の様子を示す図である。同図に示すようにセンターコーン７５の上側から下側にかけて、上側水平部７４と、上側分割コーン部材７１の傾斜周面と、中間水平部７３と、下側分割コーン部材７０の傾斜周面が段々に設けられて、粒子の反発面として水平面と傾斜周面が交互になっている。

このように被粉砕物８５が衝突・反発する面を多数設け、その反発面も形態が異なる（水平面と傾斜周面）ことから、図６に示すように被粉砕物８５は様々な方向に反発して分散する。そのため、被粉砕物の水平面上の分布の偏差、(径方向の偏差)を小さくすることができるとともに、前記水平部７３、７４の機能による周方向の偏差の縮小により、被粉砕物８５は従来のセンターコーン使用時よりも複数個ある粉砕ローラ３に均等に供給されるため、粉砕効率の向上が図れる。

図７は、本発明の第２実施形態に係るセンターコーン７５の拡大断面図である。
本実施形態で図２に示す第１実施形態と相違する点は、下側分割コーン部材７０の下側円板７６（底面）と円周側板７７のなす傾斜角度θ２と、上側分割コーン部材７１の下側円板７９（底面）と円周側板８０のなす傾斜角度θ１を異にした点である（θ２≠θ１）。

なお、図７に示した実施形態では上側分割コーン部材７１の傾斜角度θ１を、下側分割コーン部材７０の傾斜角度θ２よりも小さくしたが（θ２＞θ１）、反対にθ１＞θ２とすることも可能である。

このように傾斜角度θ１と傾斜角度θ２が異なると、下側分割コーン部材７０ならびに上側分割コーン部材７１の傾斜面に衝突する被粉砕物の反発角は各傾斜面で異なる。よって、各傾斜面で反発する粒子群の径方向の分布範囲（飛散範囲）が実質的に拡張され、そのために広範囲に粒子が分散する。即ち、粉砕テーブル２上に分散する粒子群の半径方向の偏差を小さくすることができ、そのために被粉砕物の分散性をさらに向上することができる。

ここで、角度θ１とθ２の角度差が大きいと、粒子の反発角度の違いから、粒子は半径方向の特定の複数箇所に集中する傾向がある。よって、角度θ１とθ２の角度差（θ２−θ１あるいはθ１−θ２）が下記の範囲であれば、被粉砕物を各粉砕ローラ３に均等に分散させることができる。

０°＜θ２−θ１≦１０°あるいは０°＜θ１−θ２≦１０°
なお、本実施形態においても、上側分割コーン部材７１ならびに下側分割コーン部材７０の角度θ１やθ２、上側分割コーン部材７１の高さＬ１、下側分割コーン部材７０の高さＬ２、中間水平部７３の直径ｄ３、上側分割コーン部材７１の底面直径ｄ２、上側水平部７４の直径ｄ１などの好ましい範囲は、前記第１実施形態で説明した範囲と同じである。

図８は、本発明の第３実施形態に係るセンターコーン７５の拡大断面図である。
本実施形態で図２に示す第１実施形態と相違する主な点は、センターコーン７５が下側分割コーン部材８６と中間コーン部材８７と上側分割コーン部材８８の３段構成となっている点である。
そして前記上側分割コーン部材８６と中間コーン部材８７の間には下側中間水平部８９が、中間コーン部材８７と上側分割コーン部材８８の間には上側中間水平部９０が、また、上側分割コーン部材８８の頂面には上側水平部９１が、それぞれ形成されている。これら下側中間水平部８９、上側中間水平部９０ならびに上側水平部９１は、センターコーン７５の中心軸８４を中心にして同心円状に形成されている。

また、本実施形態の場合、下側分割コーン部材８６と中間コーン部材８７と上側分割コーン部材８８の傾斜周面の傾斜角度θが、図に示すようにθ３＞θ２＝θ１となっている。なお、各傾斜角度θの望ましい選択範囲は前記第１実施形態と同様に２０°以上、５０°以下である。

本実施形態の場合、下側分割コーン部材８６と中間コーン部材８７と上側分割コーン部材８８の傾斜周面の傾斜角度θをθ３＞θ２＝θ１としたが、θ３＞θ２＞θ１として、被粉砕物による磨耗範囲を部材交換が最も簡便な上側分割コーン部材８８に集中させることも可能である。

本実施形態では図８に示すように、上側分割コーン部材８８の高さをＬ１１、中間コーン部材８７の高さをＬ１２、下側分割コーン部材８６の高さをＬ１３、センターコーン７５のトータルの高さをＬ１４とした場合、交換が可能な上側分割コーン部材８８の高さＬ１１と中間コーン部材８７の高さＬ１２のセンターコーン７５の全体の高さＬ１４に対する比率〔（Ｌ１１＋Ｌ１２）／Ｌ１４〕を下記の範囲に規制することが望ましい。

０．２≦〔（Ｌ１１＋Ｌ１２）／Ｌ１４〕≦０．６
図９は、前記実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚きボイラプラントの系統図である。
粉砕される塊状の石炭６０が搬入コンベア１０１により石炭バンカ１０２に投入され、その後、石炭６０は計量器１０３で計量され、給炭管１を通して竪型粉砕装置１０４内に投入される。また、竪型粉砕装置１０４の下部からは粒子の搬送と乾燥を兼ねた高温の一次空気６１が供給され、前述のようにして竪型粉砕装置１０４内で石炭６０の粉砕と分級がなされ、所定の粒径以下の微粉炭が石炭焚きボイラ装置１０５のバーナ１０６にそれぞれ供給されて、炉内で燃焼する。

この燃焼によって生成した燃焼排ガスは、脱硝装置１０７、空気予熱器１０８ならびに電気集塵機１０９などを通って浄化され、図示しない煙突から大気へ放出される。

前記実施形態では石炭を単独で粉砕する場合を説明したが、石炭を主体にした木質ペレットなどのバイオマスとの混合物を粉砕する竪型粉砕装置にも適用可能である。

１・・・給炭管、２・・・粉砕テーブル、３・・・粉砕ローラ、４・・・円周溝、１０・・・ホッパの下端開口部、１１・・・ホッパ、１２・・・固定フィン、２１・・・回転フィン、３１・・・微粉炭送給管、４２・・・スロート、４６・・・ハウジング、５９・・・粉体、６０・・・石炭、６１・・・一次空気、６２・・・粒子群、６３・・・粗粒子、６４・・・微粒子、６５・・・理想的な被粉砕物の高濃度落下領域、６６・・・実際の被粉砕物の高濃度落下領域、６７ａ・・・被粉砕物の多い流れ、６７ｂ・・・被粉砕物の少ない流れ、６８・・・センターコーン取り付け部、７０・・・下側分割コーン部材、７１・・・上側分割コーン部材、７３・・・中間水平部、７４・・・上側水平部、７５・・・センターコーン、７６・・・下側円板、７７・・・円周側板、７８・・・上側円板、７９・・・下側円板、８０・・・円周側板、８１・・・上側円板、８２・・・ボルト、８３ａ・・・中間水平部に溜まった粒子、８３ｂ・・・上側水平部に溜まった粒子、８４・・・センターコーンの中心軸、８５・・・被粉砕物、１０４・・・竪型粉砕装置、１０５・・・石炭焚きボイラ装置、１０６・・・バーナ、Ａ・・・駆動部、Ｂ・・・粉砕部、Ｃ・・・分級部、Ｄ・・・分配部、Ｌ１・・・上側分割コーン部材の高さ、Ｌ２・・・下側分割コーン部材の高さ、Ｌ３・・・センターコーンの高さ、Ｌ１１・・・上側分割コーン部材の高さ、Ｌ１２・・・中間分割コーン部材の高さ、Ｌ１３・・・下側分割コーン部材の高さ、Ｌ１４・・・センターコーンの高さ、θ１・・・上側分割コーン部材の傾斜角度、θ２・・・下側分割コーン部材の傾斜角度、ｄ１・・・上側水平部の直径、ｄ２・・・円周側板の下端直径、ｄ３・・・中間水平部の直径、ｄ４・・・円周側板の下端直径、ｄ５・・・給炭管の内径。

Claims (16)

1. 中央部上面にセンターコーンを設けて回転する粉砕テーブルと、
   その粉砕テーブルの上に載置されて、粉砕テーブルの回転によって転動する複数個の粉砕部材を備え、
   前記センターコーンの上方から投入した被粉砕物を前記粉砕テーブルと粉砕部材の噛み込み部で粉砕する竪型粉砕装置において、
   前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側部分を構成する下側分割コーン部材と、その下側分割コーン部材よりも径小で当該センターコーンの上側部分を構成する上側分割コーン部材を有し、
   前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材は共に、円錐形傾斜面を有する略円錐台形をしており、
   前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材の間の外周部に、当該センターコーンの中心軸と同心円状の中間水平部が設けられていることを特徴とする竪型粉砕装置。
2. 請求項１に記載の竪型粉砕装置において、
   前記センターコーンの最も上側に配置される上側分割コーン部材の頂面に、当該センターコーンの中心軸と同心円状の上側水平部が設けられていることを特徴とする竪型粉砕装置。
3. 請求項１または２に記載の竪型粉砕装置において、
   前記下側分割コーン部材と、その下側分割コーン部材の上に配置される上側分割コーン部材との間が連結・分離可能になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
   前記分割コーン部材が、下側円板と、その下側円板の上に設置されて下方に向けて末広がり状に傾斜した円周側板と、その円周側板の上に設置された上側円板から構成されて、中空状で全体の形状が略円錐台形になっていることを特徴とする竪型粉砕装置。
5. 請求項４に記載の竪型粉砕装置において、
   前記下側分割コーン部材の上側円板と前記上側分割コーン部材の下側円板の直径は略同径で、かつ、前記上側分割コーン部材の円周側板の下端部直径よりも径大になっており、この径の差により前記上側円板と下側円板の外周部に前記中間水平部が形成され、その中間水平部は前記下側分割コーン部材と上側分割コーン部材を連結したり分離する連結・分離部を兼ねていることを特徴とする竪型粉砕装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
   前記上側分割コーン部材の高さをＬ１、下側分割コーン部材の高さをＬ２、センターコーンのトータル高さ（Ｌ１+Ｌ２）をＬ３としたときの、前記センターコーンのトータル高さＬ３に対する前記上側分割コーン部材の高さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ３）が、下記の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
   ０．２≦Ｌ１／Ｌ３≦０．６
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
   前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側を構成する下側分割コーン部材と、センターコーンの上側を構成する上側分割コーン部材を有し、
   前記下側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度と、上側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度が異なっていることを特徴とする竪型粉砕装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
   前記センターコーンが少なくとも、当該センターコーンの下側を構成する下側分割コーン部材と、センターコーンの上側を構成する上側分割コーン部材を有し、
   前記下側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度と、上側分割コーン部材の底面と傾斜周面とのなす傾斜角度が略等しいことを特徴とする竪型粉砕装置。
9. 請求項７または８に記載の竪型粉砕装置において、
   前記各分割コーン部材の傾斜角度が、２０°から５０°の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
10. 請求項７に記載の竪型粉砕装置において、
    前記下側分割コーン部材の傾斜角度と、上側分割コーン部材の傾斜角度の差が、０°を超えて１０°以下の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
11. 請求項１，４，５のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
    前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
    前記中間水平部の直径をｄ３、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記中間水平部の直径ｄ３の比率（ｄ３／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
    ０．５≦ｄ３／ｄ５≦１.５
12. 請求項１，４，５のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置において、
    前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
    前記上側分割コーン部材を構成する円周側板の下端直径をｄ２、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記上側分割コーン部材の円周側板の下端直径ｄ２の比率（ｄ２／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
    ０．４≦ｄ２／ｄ５≦１．０
13. 請求項２に記載の竪型粉砕装置において、
    前記センターコーンの上方に前記被粉砕物を投入する粉砕原料供給管が接続されており、
    前記最上段分割コーン部材の上側水平部の直径をｄ１、前記粉砕原料供給管の内径をｄ５としたときの、前記粉砕原料供給管の内径ｄ５に対する前記上側分割コーン部材の上側水平部の直径ｄ１の比率（ｄ１／ｄ５）が下記の範囲に規制されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
    ０．０５≦ｄ１／ｄ５≦０．２
14. 竪型粉砕装置と、
    粉砕すべき石炭を前記竪型粉砕装置の上部から投入する給炭管と、
    前記竪型粉砕装置で粉砕して生成された微粉炭を微粉炭供給先に送給する微粉炭送給管を備えた微粉炭製造装置において、
    前記竪型粉砕装置が請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする微粉炭製造装置。
15. 請求項１４に記載の微粉炭製造装置において、
    前記竪型粉砕装置の粉砕テーブルの周囲にスロートが設けられ、
    前記粉砕テーブルの上方に回収ホッパを有する分級手段が設けられており、
    前記粉砕テーブルと粉砕部材との噛み込み部で粉砕された石炭の粒子群を前記スロートから導入した搬送用気体で上方の分級手段側に吹き上げて、
    前記分級手段により前記粒子群を微粉炭と粗粒子に分けて、その粗粒子を前記回収ホッパを通して前記センターコーンの上方から落下させて再び粉砕する構成になっていることを特徴とする微粉炭製造装置。
16. 微粉炭製造装置と、
    その微粉炭製造装置で製造した微粉炭を導入して燃焼させる石炭焚きボイラ装置とを備えた石炭焚きボイラプラントにおいて、
    前記微粉炭製造装置が請求項１４または１５に記載の微粉炭製造装置であることを特徴とする石炭焚きボイラプラント。

Images