JP6065024B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

本発明は、主に石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料、若しくは化学品等の無機原料、又はバイオマスを含む有機原料を粉砕する竪型粉砕機に係り、特に、竪型粉砕機で粉砕した原料を取り出すためのガス気流を機内で均一化するのに好適な竪型粉砕機に関する。

従来から、石炭やオイルコークス等を粉砕する粉砕機として竪型粉砕機（竪型ミル、あるいは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。

近年では、特に、竪型粉砕機によって原料を微粉砕するケースも増えてきており、竪型粉砕機内に分級機構を備えた型式の竪型粉砕機が増加している。この分級機構を内部に備えた竪型粉砕機としては、下記特許文献１に開示されているような従来技術が公知である。

この特許文献１に開示されている竪型粉砕機は、粉砕機の下部から吹き込んだ気流によって、粉砕した原料を搬送し上昇させるとともに、竪型粉砕機内の上部に配した分級機構によって、気流により搬送された原料の中から微粉のみを選抜して、機外に取り出すタイプの竪型粉砕機であって、一般的にエアスエプト式と呼ばれる型式の竪型粉砕機である。

以下、特許文献１に開示されたエアスエプト式の竪型粉砕機の構造等について簡略に説明する。特許文献１に開示された竪型粉砕機は、回転テーブルの上方に、分級機構として複数枚の回転羽根を有した回転セパレータを備えており、この回転セパレータの中心軸を上下に貫通するようにして原料投入シュートが配されている。そして、原料投入シュートを介し、原料投入口から回転テーブル上に原料を投入する（供給と称することもある）ことができるように構成されている。

原料投入シュートによって回転テーブルの上方から、回転テーブル中央部に供給された原料は、回転テーブル上で渦巻状の軌跡を描きながら、回転テーブルの外周部に向かって移動する。回転テーブルの外周縁部にはダムリングが設けられ、回転テーブル上で所要の原料厚みを保持するように構成されているので、回転テーブルの外周部に移動した原料は、ダムリングで堰き止められ、回転テーブルと粉砕ローラに噛み込まれ粉砕される。

なお、回転テーブルと粉砕ローラに噛み込まれて粉砕された原料の一部は、回転テーブルの外縁部に周設されたダムリングを乗り越え、回転テーブル上面の外周部とケーシングとの隙間である環状通路（環状空間部と称することもある）へと向かう。

竪型粉砕機の運転中には、粉砕機下部に設けられたガス導入口より、エキゾーストファン等の送風機によって、竪型粉砕機内にガスを導入しており、回転セパレータを介して、粉砕機上方に設けた取出口から機外に排出している。その結果、竪型粉砕機のケーシング内で、この回転テーブル下方から回転セパレータ上方に向かうガスの気流が生じている。したがって、このダムリングを乗り越えて環状通路に達した原料の一部は、ガスの気流により吹き上げられてケーシング内を上昇する。

このケーシング内において上昇する気流は、回転セパレータの影響を受けて、旋回しながら上昇する気流となっている。そのため、気流により吹き上げられた原料の中で、径が大きく重量の大きな原料は、その重量のためテーブル方向に落下する、あるいは気流による旋回により原料自身に発生する遠心力によって気流から逸脱してテーブル方向に落下するなどし、回転セパレータを通過することができない。回転セパレータを通過できず、回転テーブル上に落下した原料は、再度粉砕ローラに噛み込まれて粉砕される。なお、径の小さな原料は、羽根の間を抜けて回転セパレータを通過し、上部取出口から取り出される。

環状通路に達した原料の中で特に粒径の大きな原料は、環状通路より回転テーブル下方に落下して下部取出口より竪型粉砕機の外に取り出された後、バケットエレベータ等の搬送機を介して、竪型粉砕機の原料投入口から再度投入されて粉砕される。

特開平５−１５４３９６号公報

機内を流れるガスの気流は、機内で均等（特に回転テーブルの周方向に）であることが望ましく、ガス気流が回転テーブルの周りにおいて、例えば、部分的に片寄った流れになっていると、強いガス気流が形成されている部位と、弱いガス気流が形成されている部位とで、吹き上げられる粉砕品の粒度が異なってしまう。その結果、上部から取り出す粉砕品の粒度にばらつきを生じてしまう。

近年、大型の粉砕機が使用されるようになり、回転テーブルも大型化された結果、回転テーブルの周りのガス気流の不均一が問題視されるようになっており、これを如何にして均一にするかということが課題となっている。特に大型の粉砕機を５個以上のローラにより構成する場合は、スペース的な問題により、機内にガスを均一に導入できるだけのガス供給管を設置することができないという問題がある。

ここで、機内にブレードリングを配してガス流れを均一化する方法もあるが、圧力損失もあり、条件によっては気流を逸脱して落下した粉砕品がブレードリングに衝突することにより磨耗或いは損傷するというおそれもあり、又、粉砕品の種類によって固着・堆積等の問題を引き起こす可能性がある。

本発明は、以上のような要求に鑑みてなされたもので、竪型粉砕機の機内に導入するガスの流れを均一化して、取り出す粉砕品の粒度分布を制御するに好適な竪型粉砕機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る竪型粉砕機は、
（１）複数個の回転する粉砕ローラを備えて回転テーブル上に供給した原料を、前記回転テーブルと前記粉砕ローラとの間で粉砕するとともに、この粉砕された原料を前記回転テーブルの下方に設けたガス導入口から導入したガスによって吹き上げて、前記回転テーブルの上方に設けた製品取出口から前記ガスとともに取り出す竪型粉砕機であって、前記回転テーブルの外周にガス吹き上げ用の環状通路を備え、前記ガス導入口は、二又の経路に別れて前記環状通路に連接されるとともに、前記二又の経路のそれぞれへ流れ込むガス供給量を調整する風量制御ダンパと、前記二又の経路にそれぞれ設けられ、前記二又の経路から前記環状通路に流れ込む前記ガスの方向を制御する風向制御ダンパとを備えることを特徴とする。

（２）（１）に記載の竪型粉砕機において、前記回転テーブル上に設けられる前記粉砕ローラの数は、５以上である。

（３）（１）又は（２）に記載の竪型粉砕機において、前記二又の経路にそれぞれ設けられる前記風向制御ダンパは、複数のプレートにより構成される。

本発明によれば、竪型粉砕機にガスを供給する際に、ガス導入口に設けた風量制御ダンパと、風向制御ダンパとを制御することにより、竪型粉砕機に導入するガスの風量と風向とを任意に制御することが可能となり、竪型粉砕機の機内に導入するガスの流れを均一化することができる。また、ガス供給管を２又に分岐させているため、ガス供給管の設置スペースを小さく押さえることが可能であり、ガス供給管の配置が容易になる。

本発明の第１の実施形態に係る竪型粉砕機の概略の構造を説明するための説明図である。 同竪型粉砕機における粉砕ローラの配置を示す説明図である。 同竪型粉砕機におけるガス導入口及び環状通路を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕機の概略の構造を説明するための説明図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係る竪型粉砕機の好適な実施の形態について、詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る竪型粉砕機の概略の構造を説明するための説明図である。図２は、同竪型粉砕機における粉砕ローラの配置を示す説明図である。

まず、第１の実施形態に係る竪型粉砕機１の好ましい構成について説明する。
図１に示すように、竪型粉砕機１は、例えば、全体の外郭を構成するケーシング１Ａ、１Ｂと、このケーシング１Ａ、１Ｂ内にて水平方向に回転する回転テーブル２と、この回転テーブル２の上面２Ａ（回転テーブル上面２Ａと称することもある）の外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個のコニカル型の粉砕ローラ３とを備えて構成されている。

また、この竪型粉砕機１は、例えば、回転テーブル２の下部に設置された減速機２Ｂと、この減速機２Ｂを介して回転テーブル２を駆動する可変速式の電動機２Ｍとを備えて構成されている。電動機２Ｍは、例えば図示しないインバータ電源により可変速できる方式で構成されており、この電動機２Ｍは、減速機２Ｂを介して回転テーブル２を駆動可能に回転テーブル２と連結されている。したがって、電動機２Ｍは、制御信号によって、その回転速度を自在に変化させて、回転テーブル２の回転速度や回転数を自在に変化させることができる。

粉砕ローラ３は、軸７により下部ケーシング１Ａに回動自在に軸着した上部アーム６と、この上部アーム６と一体に形成された下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結されている。そして、粉砕ローラ３は、この油圧シリンダ８が作動することによって回転テーブル２の上面２Ａの方向に押圧されて、この回転テーブル上面２Ａに原料を介して従動することによって回転動作する。図２に示すように、本実施の形態において、回転テーブル２上に設けられる粉砕ローラ３の数は、５つとされている。なお、粉砕ローラ３の数は５個の場合に限られるものではない。

また、図１に示した竪型粉砕機１は、回転テーブル２の上方に形状が略逆円錐型の内部コーン１９を備えるとともに、内部コーン１９の上部に固定式の一次分級羽根１４と、内部コーン１９の上方で一次分級羽根１４の内側に回転式の分級羽根を備えた回転式分級機構１３と、を有している。回転式分級機構１３の中心軸を上下に貫通するようにして原料投入シュート１１が配されている。本例の竪型粉砕機１は、この原料投入シュート１１の原料投入口３５から原料投入シュート１１を介して回転テーブル上面２Ａに原料を投入または供給することができるように構成されている。

一次分級羽根１４は、回転式分級機構１３の回転軸を中心として一定間隔の隙間をあけて並べられた複数枚の羽根を備えて構成されており、内部コーン１９の上方に配置されるようケーシング１Ｂに取り付けられている。また、回転式分級機構１３は、回転式分級機構１３の回転軸を中心として一定間隔の隙間をあけて並べられた複数枚の羽根を備えて構成されており、図示しない駆動装置によって回転駆動されるようになっている。

また、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシング１Ｂとの隙間には環状通路３０が設けられている。環状通路３０には、外部に設けられたエキゾーストファンからガスを導入するためのガス導入口３３と、十分に粉砕されずに環状通路３０に落下した原料を取り出すための下部取り出し口３４が設けられている。

以下、この竪型粉砕機１の動作について説明する。
まず、原料投入シュート１１によって、回転テーブル２の中央部に供給された原料は、回転テーブル２の外周部に向かって移動し、回転テーブル２と粉砕ローラ３との間に噛み込まれて粉砕される。このように回転テーブル２と粉砕ローラ３との間に噛み込まれて粉砕された原料の一部は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越え、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシング１Ｂとの隙間である環状通路３０へと向かう。

竪型粉砕機１の運転中には、竪型粉砕機１の下部に設けられたガス導入口３３から外部に設けられたエキゾーストファンによって機内にガス（本実施形態においては空気）を導入しており、回転テーブル２下方から一次分級羽根１４及び回転式分級機構１３を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。粉砕された原料はガスの気流により、竪型粉砕機１内を上方に移動し、一次分級羽根１４と回転式分級機構１３を介して、竪型粉砕機１の上方に設けられた上部取出口３９から機外に排出される。したがって、ダムリング１５を乗り越えて環状通路３０に達した原料の一部は、このガスの気流によって吹き上げられて、ケーシング１Ｂ内を上昇する。

回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、一次分級羽根１４方向に流れるが、径が大きく重量の大きな原料は一次分級羽根１４まで到達できずに落下して、回転テーブル２上で再度粉砕される、或いは、極端に重量が大きな原料は竪型粉砕機１の下部にある下部取出口３４より機外に排出される。

また、一次分級羽根１４を通過して回転式分級機構１３を通過できなかった原料は、内部コーン１９上に落下して回転テーブル２中央部分付近に供給され、回転テーブル２上で、再度、粉砕される。一方、一次分級羽根１４を通過して、さらに回転式分級機構１３を通過した径の小さな原料は、上部取出口３９から粉砕品（製品と称することもある）として取り出される。
一次分級羽根１４、又回転式分級機構１３を通過できなかった原料の多くは、上述したように竪型粉砕機１内で循環して、再度粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕される。

なお、竪型粉砕機１の中に投入された原料の中で、上部取出口３９から機外に取り出されなかった一部の原料については、下部取出口３４から竪型粉砕機１の外に取り出された後、バケットエレベータ等の搬送機を介して、竪型粉砕機１の原料投入口３５から再度投入されて粉砕される。したがって、十分に粉砕された径の小さな原料が、一次分級羽根１４と回転式分級機構１３を通過し、上部取出口３９より取り出される。

［環状通路３０］
次に、この竪型粉砕機１に設けられた環状通路３０について説明する。図３は、竪型粉砕機１におけるガス導入口３３及び環状通路３０を示す説明図である。図３は、回転テーブル２と回転テーブル２の外周に設けられた環状通路３０を上方から見た図である。なお、図を簡略化するため、粉砕ローラ３の図示は省略している。

上述のように、回転テーブル２の外周にガス吹き上げ用の環状通路３０が設けられる。環状通路３０は、回転テーブルの全周に亘り設けられ、その内部をガスが対流することができるようになっている。ガス導入口３３は、二又の経路に別れて環状通路３０に連接される。ガス導入口３３には、二又の経路のそれぞれへ流れ込むガス供給量を調整する風量制御ダンパ３１と、二又の経路にそれぞれ設けられ、二又の経路から環状通路３０に流れ込むガスの方向を制御する風向制御ダンパ３２とが設けられている。

風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２は、環状通路３０に導入されるガスの量や流速を変化させることができるように、外部から調整可能に構成されている。例えば、風量制御ダンパ３１と風向制御ダンパ３２は、上部取出口３９から取り出される粉砕品の粒度分布を見ながら制御することにより、竪型粉砕機に導入するガスの風量と風向とを任意に制御することができる。風量制御ダンパ３１は、外部からの指示に基づいてプレートが駆動することにより、環状通路３０へと流れ込むガス流量を制御する。また、風向制御ダンパ３２は、外部からの指示に基づいてプレートが駆動することにより、環状通路３０に流れ込むガスの方向を制御する。

また、風向制御ダンパ３２は、環状通路３０内を流れるガスを、回転テーブル２の回転方向と同方向に流れるように制御する。図３に示す例では、風量制御ダンパ３１は、１枚のプレートにより構成され、風向制御ダンパ３２は、それぞれ３枚ずつのプレートにて構成される。これらのプレートの数は、風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２に求められる性能に基づいて任意に変更可能である。

このように構成された本実施の形態に係る竪型粉砕機１では、回転テーブル２外周の全周に亘りガスが流れる。そして、このガスが回転テーブル２の横を通り吹き上がるため、テーブル外周の吹き上がるガスが流れる量が均一化される。その結果、ガス気流が回転テーブル２の周りにおいて、吹き上げられる粉砕品の粒度がばらつくことがなく、上部から取り出す粉砕品の粒度を均等にすることができる。

また、機内に回転式分級機構１３を備えた竪型粉砕機１において、ケーシング１Ｂ内を吹き上がるガス気流は回転気流となる。本実施の形態のガス導入口３３では、風向制御ダンパ３２により導入されるガスを回転テーブル２や回転式分級機構１３の回転方向と同方向に流すため、ケーシング１Ｂ内の回転気流を乱すことなくガス気流を導入することが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕機の制御方法および制御装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕機の概略の構造を説明するための説明図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を割愛し、本発明に特に関連する部分以外は明記しない場合があることとする。

ここで、竪型粉砕機１の形式は、上述したものに限らず、例えば粉砕ローラ３の個数が異なる竪型粉砕機１が存在する。図４には、回転テーブル２上に設けられる粉砕ローラ３の数が、３個〜６個の例が示されている。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す粉砕ローラ３の数が３個〜４個の例は比較例として記載されており、図４（ｃ）、（ｄ）に示す粉砕ローラ３の数が５個〜６個の例が、本実施の形態を示す図である。

ここで、竪型粉砕機１においては、粉砕ローラ３と、環状通路３０及びガス導入口３３とのレイアウトの関係は、以下の要請を満たす必要がある。まず、ガス導入口３３は、粉砕後の粉砕品を効率良く吹き上げることができるように、粉砕ローラ３の間に設けることが望ましい。次に、電動機２Ｍが設けられている箇所には、ガス導入口３３を設けるスペースが少ないため特別な構造とする必要がある。そして、竪型粉砕機１の省スペース化を図るため、回転テーブル２の外周に設けるガス導入口３３は２個程度であることが望ましい。この要請を満たすようにガス導入口３３を配置した場合、粉砕ローラ３と、環状通路３０及びガス導入口３３とのレイアウトは、図４に示す形状となる。

図４に示すように、大型化した竪型粉砕機１において粉砕ローラ３の数が５個以上の場合（図４（ｃ）、（ｄ））、ガス導入口３３と環状通路３０とをつなぐ連接部をなるべく多く粉砕ローラ３の間に設けるため、ガス導入口３３を二又に分ける構成となる。このように構成されたガス導入口３３に対し、第１の実施の形態で説明した風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２を設けることができる。

図４（ｃ）、（ｄ）に示す本実施の形態に係る竪型粉砕機１においても、ガス導入口３３に設けられた風量制御ダンパ３１は、外部からの指示に基づいてプレートが駆動することにより、環状通路３０へと流れ込むガス流量を制御する。また、風向制御ダンパ３２は、外部からの指示に基づいてプレートが駆動することにより、環状通路３０に流れ込むガスの方向を制御する。この風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２により、回転テーブル２外周の吹き上がるガスが流れる量が均一化される。その結果、ガス気流が回転テーブル２の周りにおいて、吹き上げられる粉砕品の粒度がばらつくことがなく、上部から取り出す粉砕品の粒度を均等にすることができる。粉砕ローラ３の数が５個か、それ以上の場合の竪型粉砕機１に風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２を設けることにより、環状通路３０及びガス導入口３３とのレイアウトに必要とされる要請を満たしつつ、竪型粉砕機１内のガス気流を均一化することができる。

特に、粉砕ローラ３の数が５個の場合には、通常、電動機２Ｍを配する位置の関係上において、ガス導入口３３と環状通路３０を連接する連接部の位置を、機内において回転テーブル２の回転軸を中心とする対称形に配し難いため、機内におけるガスの流れが極めて均一になりにくい構成である。しかし、前述の構成による本発明によれば、例え、前述した連接部の位置を機内において対称に配することができなかったとしても、風向制御ダンパ３２の向きを切り替えることによりガスを吹き込む方向を制御するととともに、風量制御ダンパ３１により風量を制御することによって、竪型粉砕機１内のガス気流を容易に制御することができるので、特に好適である。このように、風量制御ダンパ３１及び風向制御ダンパ３２を備えるガス導入口３３は、粉砕ローラ３の数が５個以上の竪型粉砕機１に設けることが望ましい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明はこれらに限定されることはない。上述の実施の形態では、ガス導入口３３からエキゾーストファンによりガスを導入する加圧型の竪型粉砕機１について説明したが、本発明は、上部取り出し口３９からガスを吸引する負圧型の竪型粉砕機１にも適用可能である。また、内部に回転式分級機構等の分級機構を備えないタイプの竪型粉砕機１にも適用することができる。本発明は、粉砕ローラ３が５個以上でガス気流に偏りが生じやすい大型の竪型粉砕機１に好適であるが、小型の竪型粉砕機１にも適用することができることは言うまでもない。

１・・・竪型粉砕機、 ２・・・回転テーブル、 ３・・・粉砕ローラ、 １１・・・原料投入シュート、 １３・・・回転式分級機構、 １４・・・一次分級羽根、 １Ｂ・・・ケーシング、 ３０・・・環状通路、 ３１・・・風量制御ダンパ、 ３２・・・風向制御ダンパ、 ３３・・・ガス導入口、 ３４・・・下部取出口、 ３５・・・原料投入口、 ３９・・・上部取出口。

Claims (2)

1. 複数個の回転する粉砕ローラを備えて回転テーブル上に供給した原料を、前記回転テーブルと前記粉砕ローラとの間で粉砕するとともに、この粉砕された原料を前記回転テーブルの下方に設けたガス導入口から導入したガスによって吹き上げて、前記回転テーブルの上方に設けた製品取出口から前記ガスとともに取り出す竪型粉砕機であって、
   前記回転テーブルの外周にガス吹き上げ用の環状通路を備え、
   前記ガス導入口は、二又の経路に別れて前記環状通路に連接されるとともに、前記二又の経路のそれぞれへ流れ込むガス供給量を調整する風量制御ダンパと、前記二又の経路にそれぞれ設けられ、前記二又の経路から前記環状通路に流れ込む前記ガスの方向を制御する風向制御ダンパとを備え、
   前記回転テーブル上に設けられる前記粉砕ローラの数は、５以上である
   ことを特徴とする竪型粉砕機。
2. 前記二又の経路にそれぞれ設けられる前記風向制御ダンパは、複数のプレートにより構成されることを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。

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