JP5951282B2 - 粉砕機およびその粉砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭焚き火力プラントにおける石炭等の固体燃料をローラにより粉砕を行う粉砕機およびその粉砕方法に関するものである。

従来、石炭焚きボイラでは、粉砕機へ原炭を投入して粉砕した微粉炭を燃料として使用する。粉砕機の内部では、原炭が粉砕されるとともに、粉砕された微粉炭が乾燥及び分級され、粉砕機上部に設置された微粉炭管より搬送用の一次空気等の酸化ガスによりボイラまで気流搬送される。

図１に示すように、粉砕機１０は、給炭管２から落下する原炭を受け、モータ３ａによって垂直軸周りに回転駆動されるテーブル３と、テーブル３上の原炭を粉砕するローラ４と、ローラ４により粉砕された粉砕炭を分級する分級部６とを備えている。

このような粉砕機１０内においては、粉砕された粉砕炭を粉砕機に設けられた微粉炭管よりボイラへ搬送する方法として、空気等の酸化ガスによる気流搬送が用いられている。
ケーシング５内において、ケーシング５の下部には、気流搬送用の酸化ガスを外部から取り込むための供給口５ａが設けられている。この供給口５ａからケーシング５内に供給された酸化ガスは、テーブル３の外周部に設けられた環状の酸化ガス吹出リング７からテーブル３の上方空間に流出し、テーブル３上で粉砕された粉砕炭を、上方の分級部６へと搬送する。分級部６においては、粉砕機１０の運転時には、微粉炭粒子のみが分級部６を通過して粉体出口８から流出して分級される。

ここで、図５に示すように、酸化ガス吹出リング７は、環状の酸化ガス通路を形成する内側円環壁７ａと外側円環壁７ｂからなり、内側円環壁７ａと外側円環壁７ｂの間に複数のベーン７ｃを設けた構成を有している。このベーン７ｃは、下端部７ｄに対して上端部７ｅが周方向にオフセットして位置し、周方向に傾斜して設けられている。このベーン７ｃにより、酸化ガス吹出リング７の上方の空間において、渦巻き状の気流を発生させることができ、粉砕炭が旋回しながら上昇し分級部６に均一に送り込むようになっている。

また、図１に示したように、酸化ガス吹出リング７の上方には、気流をケーシング５内の中央部に向けて偏流させる偏流板９が設けられている。これにより、酸化ガス吹出リング７から吹き出た酸化ガスは偏流板９に当り、偏流板下面傾斜部により中央部に向かうようになり、ここである程度粒径の大きな微粉炭はテーブル上に落ち一次分級され、粒径の小さい粉砕炭だけを分級部６に効率よく送り込むことができている。

しかしながら、酸化ガス吹出リング７から吹き上げられて粉砕炭を巻き込んだ空気が偏流板９に衝突し、偏流板９が摩耗してしまうという問題があった。偏流板９には摩耗し難い材料を利用しているが、長期間の使用により摩耗したり、原炭中に硬い異物が混入している場合にはこの問題を回避できなかった。さらに、偏流板９をケーシング５に取付ける取付ボルトまで摩耗した場合、偏流板９が脱落し、粉砕機１を運転停止せざるを得なかった。

そこで、特許文献１には、分級性能を維持しながら搬送用酸化ガスが衝突する偏流板９の摩耗を最小限に抑えて長寿命化し、酸化ガスを円環中心側に向けて偏流させる偏流リングを外側円環壁７ｂに設ける構成が提案されている。

特開２００７−２０９８３８号公報

しかしながら、酸化ガス吹出リング７の上方においては、テーブル３の回転にともなう遠心力によって、粉砕炭がテーブル３の外周側に飛散する。一方上記の酸化ガス吹出リング７は、垂直に酸化ガスを吹出すだけであり、外周側に飛散する石炭を粉砕機中心部に戻す力は弱く、上方にある偏流板に当る。このようにテーブル３の外周側に飛散する粉砕炭も、テーブル３の内周側に向けて確実に搬送するよう、気流を強く偏流させることができないのが現状である。

また、従来のベーン７ｃは平板状であるため、曲がり易く、変形に対する強度が十分でないこともある。
粉砕機１０においては、ローラ４が、回転するテーブル３上の原炭との間の摩擦によって自転しながら、ローラ４とテーブル３の間に原炭を挟み込んで粉砕する。このとき、
ローラ４を、テーブル３に対して油圧シリンダ等の加圧機構によって押し付けているため、テーブル３上の原炭を粉砕するときに炭層に合わせてローラ４が上下動すると、その反力が油圧シリンダ等の加圧機構を介して粉砕機１０のケーシング５に伝達される。すると、粉砕機１０全体が振動する。
ローラ４の上下動によって発生する振動には、定常的に発生する振動と、ローラ４がテーブル３上の原炭との間でスリップを生じたときの自励振動で発生する異常振動とがある。ローラ４の自励振動は、ローラ４が原炭を粉砕するときに、ローラ４が横方向（回転軸に沿った方向）にスリップした後、摩擦の回復、スリップを繰り返すことによって生じる。このような自励振動においてローラ４にスリップが生じると、ローラ４には衝撃が加わったような大きな異常振動が発生する。このような異常振動が粉砕機１０のケーシング５に伝わったときに、前記のベーン７ｃが変形、割れを発生する可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、偏流板の摩耗や損傷を防ぐとともに、酸化ガス吹出リングの強度を高めることのできる粉砕機およびその粉砕方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の粉砕機およびその粉砕方法は以下の手段を採用する。
ケーシングと、前記ケーシング内で回転駆動されるテーブルと、前記テーブルの上面に押圧されつつ回転し前記テーブル上の被粉砕物を粉砕するローラと、前記ケーシング内で前記テーブルの外周部に取付けられた酸化ガス吹出リングと、前記酸化ガス吹出リングより上方に取付けられケーシング中央に向けて傾斜した偏流板と、を備え、前記酸化ガス吹出リングは、環状の酸化ガス通路を形成する内側円環壁および外側円環壁と、前記内側円環壁と前記外側円環壁の間において、前記酸化ガス吹出リングの周方向に間隔を隔てて複数が設けられた偏流ベーンと、を備え、前記偏流ベーンは、下方から前記酸化ガス吹出リングに送り込まれる酸化ガスを前記ケーシングの中心に向けて偏流させるよう、当該偏流ベーンの下辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ下端面に対し、当該偏流ベーンの上辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ上端面が、前記酸化ガス吹出リングの中心側に傾斜して設けられており、前記上端面は、前記外側円環壁側の端部が、前記内側円環壁側の端部よりも、前記テーブルと一体に回転する前記酸化ガス吹出リングの回転方向後方に位置するよう形成されていることを特徴とする。

このような偏流ベーンは、下方から酸化ガス吹出リングに送り込まれる酸化ガスをケーシングの中心に向けて偏流させることができ、これによって、テーブル上でローラによって粉砕された粉砕物が偏流板にぶつかるのを防ぐことができる。

偏流ベーンは、前記下端面と前記上端面との間に屈曲部を有した立体形状をなしているのが好ましい。これにより、偏流ベーンの強度が高まる。

さらに本発明に係る粉砕機の粉砕方法では、ケーシングと、前記ケーシング内で回転駆動されるテーブルと、前記テーブルの上面に押圧されつつ回転し前記テーブル上の被粉砕物を粉砕するローラと、前記ケーシング内で前記テーブルの外周部に取付けられた酸化ガス吹出リングと、前記酸化ガス吹出リングより上方に取付けられケーシング中央に向けて傾斜した偏流板と、を備え、前記酸化ガス吹出リングは、環状の酸化ガス通路を形成する内側円環壁および外側円環壁と、前記内側円環壁と前記外側円環壁の間において、前記酸化ガス吹出リングの周方向に間隔を隔てて複数が設けられた偏流ベーンと、を備えた粉砕機の粉砕方法であって、前記偏流ベーンは、当該偏流ベーンの下辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ下端面に対し、当該偏流ベーンの上辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ上端面が、前記酸化ガス吹出リングの中心側に傾斜して設けられ、前記上端面は、前記外側円環壁側の端部が、前記内側円環壁側の端部よりも、前記テーブルと一体に回転する前記酸化ガス吹出リングの回転方向後方に位置するよう形成され、前記偏流ベーンにより、下方から前記酸化ガス吹出リングに送り込まれる酸化ガスを前記ケーシングの中心に向けて偏流させて供給することを特徴とする。

ローラにより形成された微粉炭は、テーブルの外周側の酸化ガス吹出リングから導入された酸化ガスにより上方に搬送され、分級部において、所定粒径以下の微粉炭を通過させ、微粉炭管に流入し外部へ気流搬送される。
これにより、酸化ガス吹出リングから上方に噴き出した酸化ガスは、ケーシングの内側に向かって強く偏流され、テーブルの回転時に遠心力によって外周側に流れようとする粉砕炭が偏流板に衝突しにくくなる。その結果、偏流板の摩耗や損傷を防ぐことができ、高い耐久性を有したものとなる。

偏流ベーンが、酸化ガスをケーシングの中心に向けて偏流させることで、テーブル上でローラによって粉砕された粉砕物が偏流板にぶつかるのを防ぐことができる。その結果、偏流板の摩耗や損傷を防ぐことができる。
また、偏流ベーンを、酸化ガスをケーシングの中心に向けて偏流させるために立体形状とすることで、その強度を高め、酸化ガス吹出リングの強度を高めることができる。

本発明の粉砕機の一例である粉砕機の全体構成を示す断面図である。 本発明における酸化ガス吹出リングの周方向の一部を示す斜視図である。 酸化ガス吹出リングの断面図および平面図である。 酸化ガス吹出リングおよび偏流板を示す図である。 従来の本発明の酸化ガス吹出リングの周方向の一部を示す斜視図である。

以下に、本発明に係る粉砕機およびその粉砕方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、粉砕機１０は、その外殻をなす円筒状のケーシング１１内に、石炭を粉砕して微粉炭にする粉砕部２０と、微粉炭の粒径を分級する分級部３０と、を備えている。また、ケーシング１１の上方には、貯炭場等、外部から供給される石炭をケーシング１１内に供給する給炭部１５が配置されている。
ケーシング１１の上面には、給炭部１５から石炭をケーシング１１内に送り込む給炭管１２と、分級部３０で分級された微粉炭を外部に送出する複数本の微粉炭管１３とが設けられている。

給炭部１５は、その外殻をなすケーシング１６内に、外部から供給された石炭を給炭管１２の入口まで搬送するコンベヤ部１７が設けられた構成を有している。ケーシング１６内には、シールエアが導入されている。

粉砕部２０は、給炭管１２から原炭が供給される円盤状のテーブル２１と、テーブル２１を鉛直軸周りに回転駆動させるモータ２３と、テーブル２１上の石炭を押し潰して微粉炭にするローラ機構（ローラ）２４を備えている。

テーブル２１の外周部の上方には、気流をケーシング１１内の中央部に向けて偏流させる偏流板２５が設けられている。これにより、気流が中央部に向かうようになり、粉砕炭を分級部６に効率よく送り込むことができている。

ケーシング１１内において、ケーシング１１の下部には、気流搬送用の酸化ガスを外部から取り込むための供給口１８が設けられている。この供給口１８からケーシング１１内に供給された酸化ガスは、テーブル２１の上方空間に流出し、テーブル２１上で粉砕された粉砕炭を、上方の分級部３０へと搬送する。ここで、ケーシング１１とテーブル２１の外周部との間には、環状の酸化ガス吹出リング５０が設けられている。

ここで、図２、図３に示すように、酸化ガス吹出リング５０は、テーブル２１の外周部に一体に設けられている。酸化ガス吹出リング５０は、環状の酸化ガス通路を形成する２重円構造の帯上リングの内側円環壁５１と、内側円環壁５１の外周側に同心状に設けられた筒状の外側円環壁５２と、内側円環壁５１と外側円環壁５２の間に設けられた偏流ベーン５３と、を備えた構成を有している。

偏流ベーン５３は、酸化ガス吹出リング５０の周方向に間隔を隔てて複数が設けられている。
それぞれの偏流ベーン５３は、中間部の稜線５３ａを屈曲部として、板状部材をくの字状に折り曲げて形成されている。偏流ベーン５３の下端面５３ｂは、内側円環壁５１の下端部５１ａと外側円環壁５２の下端部５２ａとを、酸化ガス吹出リング５０の径方向に結ぶよう設けられている。稜線５３ａは、内側円環壁５１側から外側円環壁５２側に向けて、漸次低くなるよう傾斜して形成されている。また、この稜線５３ａは、外側円環壁５２側の端部５３ｄが、内側円環壁５１側の端部５３ｅよりも、テーブル２１と一体に回転する酸化ガス吹出リング５０の回転方向前方に位置するよう形成されている。これにより、外側円環壁５２側の端部５３ｄと下端面５３ｂの距離よりも、内側円環壁５１側の端部５３ｅと下端面５３ｂの距離の方が大きくなるよう形成されている。
また、偏流ベーン５３の上端面５３ｃは、内側円環壁５１の上端部５１ｂと外側円環壁５２の上端部５２ｂとを結ぶよう設けられている。また、この上端面５３ｃは、外側円環壁５２側の端部５３ｆが、内側円環壁５１側の端部５３ｇよりも、テーブル２１と一体に回転する酸化ガス吹出リング５０の回転方向後方に位置するよう形成されている。これにより、偏流ベーン５３は、その下端面５３ｂに対し、上端面５３ｃが酸化ガス吹出リング５０の中心側に傾斜して設けられている。
このようなベーン５３は、下端面５３ｂと稜線５３ａとの間の偏流ベーン下部５３Ａと、稜線５３ａと上端面５３ｃとの間の偏流ベーン上部５３Ｂとからなり、偏流ベーン下部５３Ａに対し、偏流ベーン上部５３Ｂが径方向内側にひねった（ツイストされた）ような形状をなしている。

このような酸化ガス吹出リング５０を備えることで、ケーシング１１内の下部において供給口１８からケーシング１１内に供給された酸化ガスは、テーブル２１と一体に回転する酸化ガス吹出リング５０を経てテーブル２１の上方空間に流出して、粉砕炭を分級部３０へと搬送する。
酸化ガス吹出リング５０は、偏流ベーン５３が、その偏流ベーン下部５３Ａに対し、偏流ベーン上部５３Ｂが径方向内側にひねったような形状をなしているので、テーブル２１と一体に回転する酸化ガス吹出リング５０により、酸化ガスがケーシング１１の中心に向けてねじられるようにして送り出される。これにより、図４に示されるように、本発明の酸化ガスは、偏流板２５に衝突せずに流される。

このような粉砕機１０において、屋外または屋内の貯炭場から送られてきた石炭は、給炭部１５のコンベヤ部１７により給炭管１２に搬送される。給炭管１２を通った石炭は粉砕部２０のテーブル２１に供給され、テーブル２１に配置される。テーブル２１に配置された原炭は、テーブル２１とともに回転しながら粉砕部２０のローラ機構２４により押し砕かれて微粉炭となる。
ローラ機構２４により形成された微粉炭は、テーブル２１の外周側の酸化ガス吹出リング５０から導入された酸化ガスにより上方に搬送され、分級部３０において、所定粒径以下の微粉炭を通過させ、微粉炭管１３に流入し外部へ気流搬送される。

これにより、酸化ガス吹出リング５０から上方に噴き出した酸化ガスは、ケーシング１１の内側に向かって強く偏流され、テーブル２１の回転時に遠心力によって外周側に流れようとする粉砕炭が偏流板２５に衝突しにくくなる。その結果、偏流板２５の摩耗や損傷を防ぐことができ、高い耐久性を有したものとなる。
また、偏流ベーン５３は、偏流ベーン下部５３Ａ、偏流ベーン上部５３Ｂが稜線５３ａにおいて折り曲げられたような形状を有しているので、これを平板状とする構成に比較して、剛性を大幅に高めることができる。これにより、ローラ機構２４においてローラのスリップに起因する自励振動等が生じても、偏流ベーン５３が変形するのを防ぎ、高い信頼性を有するものとすることができる。

なお、上記実施形態において、粉砕機１０の各部の構成は、本発明の主旨を逸脱しないのであれば、適宜他の構成に変更することができる。
例えば、偏流ベーン５３は、稜線５３ａにおいて屈曲された立体形状をなしているが、下端面５３ｂから上端面５３ｃに向けて連続する湾曲形状をなすようにしても良い。
さらに、石炭を粉砕する粉砕機１０以外であっても、テーブル上の被粉砕物をローラにより粉砕する粉砕機であれば、上記構成を同様に適用することができる。

１０ 粉砕機
１１ ケーシング
１２ 給炭管
１３ 微粉炭管
１５ 給炭部
１６ ケーシング
１８ 供給口
２０ 粉砕部
２１ テーブル
２４ ローラ機構（ローラ）
２５ 偏流板
３０ 分級部
５０ 酸化ガス吹出リング
５１ 内側円環壁
５２ 外側円環壁
５３ 偏流ベーン
５３Ａ 偏流ベーン下部
５３Ｂ 偏流ベーン上部
５３ａ 稜線（屈曲部）
５３ｂ 下端面
５３ｃ 上端面

Claims (4)

1. ケーシングと、
   前記ケーシング内で回転駆動されるテーブルと、
   前記テーブルの上面に押圧されつつ回転し前記テーブル上の被粉砕物を粉砕するローラと、
   前記ケーシング内で前記テーブルの外周部に取付けられた酸化ガス吹出リングと、
   前記酸化ガス吹出リングより上方に取付けられケーシング中央に向けて傾斜した偏流板と、を備え、
   前記酸化ガス吹出リングは、環状の酸化ガス通路を形成する内側円環壁および外側円環壁と、前記内側円環壁と前記外側円環壁の間において、前記酸化ガス吹出リングの周方向に間隔を隔てて複数が設けられた偏流ベーンと、を備え、
   前記偏流ベーンは、下方から前記酸化ガス吹出リングに送り込まれる酸化ガスを前記ケーシングの中心に向けて偏流させるよう、当該偏流ベーンの下辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ下端面に対し、当該偏流ベーンの上辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ上端面が、前記酸化ガス吹出リングの中心側に傾斜して設けられており、
   前記上端面は、前記外側円環壁側の端部が、前記内側円環壁側の端部よりも、前記テーブルと一体に回転する前記酸化ガス吹出リングの回転方向後方に位置するよう形成されていることを特徴とする粉砕機。
2. 前記偏流ベーンは、前記下端面と前記上端面との間に屈曲部を有した立体形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
3. 前記上端面は、前記下端面よりも前記酸化ガス吹出リングの回転方向後方に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉砕機。
4. ケーシングと、
   前記ケーシング内で回転駆動されるテーブルと、
   前記テーブルの上面に押圧されつつ回転し前記テーブル上の被粉砕物を粉砕するローラと、
   前記ケーシング内で前記テーブルの外周部に取付けられた酸化ガス吹出リングと、
   前記酸化ガス吹出リングより上方に取付けられケーシング中央に向けて傾斜した偏流板と、を備え、
   前記酸化ガス吹出リングは、環状の酸化ガス通路を形成する内側円環壁および外側円環壁と、前記内側円環壁と前記外側円環壁の間において、前記酸化ガス吹出リングの周方向に間隔を隔てて複数が設けられた偏流ベーンと、を備えた粉砕機の粉砕方法であって、
   前記偏流ベーンは、当該偏流ベーンの下辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ下端面に対し、当該偏流ベーンの上辺において前記内側円環壁と前記外側円環壁とを結ぶ上端面が、前記酸化ガス吹出リングの中心側に傾斜して設けられ、
   前記上端面は、前記外側円環壁側の端部が、前記内側円環壁側の端部よりも、前記テーブルと一体に回転する前記酸化ガス吹出リングの回転方向後方に位置するよう形成され、
   前記偏流ベーンにより、下方から前記酸化ガス吹出リングに送り込まれる酸化ガスを前記ケーシングの中心に向けて偏流させて供給することを特徴とする粉砕機の粉砕方法。

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