JP6127466B2 - 竪型ローラミル - Google Patents

Description

本発明は、石炭焚きボイラへ供給する石炭を粉砕する竪型ローラミルに関するものである。

石炭を燃料とする石炭焚きボイラでは、塊状の石炭を竪型ローラミルにより粉砕して微粉炭とし、微粉炭を１次空気と共に燃焼装置であるバーナに供給している。

竪型ローラミルは、所定の回転数で回転する粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラとを有し、前記粉砕テーブルの中央に供給された塊状の石炭が、前記加圧ローラと前記粉砕テーブルの間に噛込まれて粉砕される。粉砕された微粉炭は前記粉砕テーブル周囲の１次空気吹出し口より吹上がる１次空気によって上昇し、又１次空気を搬送媒体としてバーナに供給される。

塊状の石炭を粉砕する過程で、粉砕テーブル上には粉砕され粉体となった石炭（以下、粉炭）が炭層を形成する。炭層が厚く、而も粒子が細かい微粉炭が多い場合、粗粉炭と微粉炭の混合であった場合等で、加圧ローラと炭層間の摩擦抵抗が小さくなると、加圧ローラがスリップして、加圧ローラの回転が停止する。或は、ローラに異物が噛込まれ、加圧ローラの回転が停止することがある。該加圧ローラの回転が停止すると、自励振動に至る場合がある。

自励振動が発生すると、粉砕効率が著しく低下し、更に自励振動が発展すると、竪型ローラミルの運転そのものが不能となる。

尚、特許文献１には原料供給の停止時、粉砕起動時に発生する自励振動を抑制する為、停止時には加圧力を増大させ、起動時には加圧ローラに付与する加圧力を小さくする等、加圧力を調整して自励振動を抑制することが開示されている。

特開２０００−３３４３２３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、竪型ローラミルに於いて、自励振動の抑制を可能とした竪型ローラミルを提供するものである。

本発明は、分級室を形成するケーシングと、該ケーシングの下部に収納され、回転駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに加圧ローラを押圧し、前記粉砕テーブル上の石炭を粉砕する複数のローラ加圧装置と、塊状石炭を前記粉砕テーブルに供給する石炭給排部と、粉砕状態を検知する粉砕状態検知センサと、該粉砕状態検知センサの検出結果に基づき前記ローラ加圧装置の加圧力を制御する加圧制御装置とを具備し、該加圧制御装置は前記粉砕状態検知センサが粉砕状態の異常を検出した場合、前記ローラ加圧装置の加圧力を増大させ、前記加圧ローラの回転状態を維持する竪型ローラミルに係るものである。

又本発明は、前記粉砕状態検知センサは振動センサであり、振動が設定値を超えた場合に、前記ローラ加圧装置の加圧力を増大させる竪型ローラミルに係るものである。

又本発明は、前記粉砕状態検知センサは前記加圧ローラの回転を検出する回転センサであり、回転数が設定値を下回った場合に、前記ローラ加圧装置の加圧力を増大させる竪型ローラミルに係るものである。

又本発明は、前記ローラ加圧装置は、加圧力を発生するアクチュエータとして油圧シリンダを具備し、前記加圧制御装置は油圧シリンダに供給する油圧を、定常粉砕時の第１圧力と、第１圧力より高圧である自励振動抑制時の第２圧力に制御可能であり、前記粉砕状態検知センサの検出結果と予め設定した閾値との比較に基づき供給する油圧を第１圧力又は第２圧力に制御する竪型ローラミルに係るものである。

又本発明は、前記ローラ加圧装置は、加圧力を発生するアクチュエータとして機械式シリンダを具備し、該機械式シリンダは加圧力発生源として圧縮スプリングを有し、前記加圧制御装置は前記圧縮スプリングの撓み量を変更することで、定常粉砕時の第１加圧力と、第１加圧力より高圧である自励振動抑制時の第２加圧力に制御可能であり、前記粉砕状態検知センサの検出結果と予め設定した閾値との比較に基づき前記圧縮スプリングの撓み量が前記第１加圧力又は第２加圧力に対応する様制御する竪型ローラミルに係るものである。

本発明によれば、分級室を形成するケーシングと、該ケーシングの下部に収納され、回転駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに加圧ローラを押圧し、前記粉砕テーブル上の石炭を粉砕する複数のローラ加圧装置と、塊状石炭を前記粉砕テーブルに供給する石炭給排部と、粉砕状態を検知する粉砕状態検知センサと、該粉砕状態検知センサの検出結果に基づき前記ローラ加圧装置の加圧力を制御する加圧制御装置とを具備し、該加圧制御装置は前記粉砕状態検知センサが粉砕状態の異常を検出した場合、前記ローラ加圧装置の加圧力を増大させ、前記加圧ローラの回転状態を維持するので、簡単な構成で自励振動の抑制が可能となる等の優れた効果を発揮する。

本発明が実施される竪型ローラミルの概略構成を示す概略縦断面図である。 該竪型ローラミルに於ける加圧ローラユニットの油圧シリンダの加圧力を制御する油圧回路図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、該油圧回路図に用いられた３位置切替弁の作用を示す説明図である。 前記竪型ローラミルに於ける加圧ローラユニットに機械式シリンダが用いられた場合の概略構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、竪型ローラミル１の概略について説明する。

基台２に立設されたケーシング３によって密閉された空間が形成され、該空間の下部にテーブル駆動装置４を介して粉砕テーブル５が立設され、該粉砕テーブル５は前記テーブル駆動装置４によって定速で回転される。前記粉砕テーブル５の上面には、断面が円弧状である凹溝６を有するテーブルセグメント７が設けられている。

前記粉砕テーブル５の回転中心から放射状に所要数組、例えば３組の加圧ローラユニット８が設けられている。該加圧ローラユニット８は、加圧ローラ９を有し、水平支持軸１１を中心に傾動自在となっている。又、前記ケーシング３の下部には、放射状に貫通する３組のローラ加圧装置１２が設けられている。該ローラ加圧装置１２は、アクチュエータ、例えば油圧シリンダ１０を具備し、該油圧シリンダ１０によって前記加圧ローラ９を前記凹溝６に押圧する様になっている。

前記粉砕テーブル５の下方には１次空気室１３が形成され、前記ケーシング３内部の前記粉砕テーブル５より上方は、分級室１４となっている。

前記ケーシング３の下部には１次空気供給口１５が取付けられ、該１次空気供給口１５は前記１次空気室１３に連通している。前記粉砕テーブル５の周囲には間隙が形成され、該間隙は１次空気の吹出し口１６となっている。

前記ケーシング３の上側には石炭給排部１７が設けられており、該石炭給排部１７の中心部を貫通する様にパイプ状のシュート１８が設けられ、該シュート１８は前記ケーシング３の内部に延出している。前記シュート１８には石炭が供給され、供給された石炭は前記粉砕テーブル５上に落下する様になっている。

前記シュート１８の中途部に分級機１９が回転自在に設けられ、該分級機１９は回転駆動部２２によって回転される様になっている。該分級機１９は所要数の短冊状のブレード２１を有し、該ブレード２１は倒立円錐曲面上に円周方向に所要ピッチで等間隔に配設されている。

前記石炭給排部１７にはボイラのバーナに粉砕された微粉炭を送給する微粉炭送給管２３が接続され、該微粉炭送給管２３は図示しない微粉炭バーナに接続されている。

次に、前記竪型ローラミル１に於ける石炭の粉砕について説明する。

前記粉砕テーブル５が回転され、前記１次空気供給口１５より１次空気が導入された状態で、前記シュート１８より塊状の石炭が投入される。塊状の石炭は前記シュート１８の下端より前記粉砕テーブル５の中心に流落し、該粉砕テーブル５上に供給される。

前記加圧ローラ９は前記油圧シリンダ１０によって所定の加圧力で前記粉砕テーブル５に押圧され、又該粉砕テーブル５の回転に追従して回転する。

該粉砕テーブル５上の石炭は、遠心力で外周方向に移動し、前記加圧ローラ９に噛込まれ粉砕され粉状となり、更に遠心力により前記テーブルセグメント７から外周に溢れ、溢れた粉砕炭が前記吹出し口１６を吹上がる１次空気に乗って上昇する。

前記分級室１４を上昇する微粉炭は、前記分級機１９で分級され、所定粒子以上の微粉炭は前記粉砕テーブル５上に落下し、所定粒子以下の微粉炭が前記１次空気を搬送媒体とし、微粉炭と１次空気の混合流として前記微粉炭送給管２３より送出される。

前記加圧ローラ９は前記粉砕テーブル５の回転に追従し、塊状の石炭を圧下しながら回転し、石炭を粉砕する。上記した様に、粉炭は前記凹溝６上に炭層を形成し、炭層の状態によっては、炭層と前記加圧ローラ９間の摩擦力が減少し、該加圧ローラ９の回転が停止して自励振動に発展する場合がある。

本実施例では、自励振動に発展する前に前記油圧シリンダ１０の圧下力を増大させることで、炭層と前記加圧ローラ９間の摩擦力を増大させ、該加圧ローラ９の回転力の増大を促し、自励振動に発展することを抑止するものである。

以下、図２を参照して説明する。

図２は、加圧制御装置２５を示しており、該加圧制御装置２５は前記油圧シリンダ１０に供給する圧油の圧力制御を行っている。尚、図２では簡略化の為、１つの油圧シリンダ１０を示しているが、個々の油圧シリンダ１０がそれぞれ同様な構成で制御されている。

前記油圧シリンダ１０はロッドが突出されて、前記加圧ローラ９を前記粉砕テーブル５に押圧する様に設けられ、前記油圧シリンダ１０のヘッド側に加圧油路２６が接続され、ロッド側に減圧油路２７が接続され、前記加圧油路２６、前記減圧油路２７は電磁切替弁２８に接続されている。又、前記電磁切替弁２８には圧力ポンプ２９が接続され、又オイルタンク３１に接続されている戻し油路３２が接続されている。

前記加圧油路２６にはアキュムレータ３３が接続され、又前記加圧油路２６の任意の位置、又は前記アキュムレータ３３に圧力センサ３４が設けられている。前記減圧油路２７には減圧戻し油路３５が接続され、該減圧戻し油路３５は前記オイルタンク３１に連通している。又、前記減圧戻し油路３５には電磁ストップ弁３６が設けられている。

前記圧力センサ３４の検出結果は、ミル制御装置３７に入力され、該ミル制御装置３７は前記電磁切替弁２８の弁位置を所要のタイミングで制御し、又前記圧力ポンプ２９の開閉を所要のタイミングで制御する。前記ミル制御装置３７には、ブザー、警告灯等の警告手段３８が設けられている。

尚、前記電磁切替弁２８は、３位置切替弁となっており、ａ位置では前記減圧油路２７と前記圧力ポンプ２９とが連通し、前記加圧油路２６と前記戻し油路３２とが連通し、ｂ位置では前記加圧油路２６と前記減圧油路２７がブロックされると共に前記圧力ポンプ２９が前記オイルタンク３１に連通され、ｃ位置では前記圧力ポンプ２９と前記加圧油路２６とが連通すると共に、前記減圧油路２７と戻し油路３２とがブロックされる様になっている。

前記竪型ローラミル１の所要位置、例えば前記テーブル駆動装置４、前記ケーシング３等に粉砕状態を検知する粉砕状態検知センサが設けられる。粉砕状態検知センサとして、例えば振動センサ４１が取付けられる。該振動センサ４１の検出結果は、前記ミル制御装置３７に入力される。

該ミル制御装置３７には、予め振動の正常、異常を判断する閾値が設定されており、該閾値と前記振動センサ４１からの検出信号の比較に基づき、検出信号が閾値を超えた場合に、粉砕状態が異常であると判断する。又前記ミル制御装置３７は、前記電磁切替弁２８、前記電磁ストップ弁３６の開閉を制御し、前記警告手段３８の発動を制御する様になっている。

尚、粉砕状態検知センサとして、前記加圧ローラ９の回転を検出する回転センサを設けてもよい。自励振動が発生する状態、或は自励振動に発展する状態では、前記加圧ローラ９と炭層との間でスリップを生じるので、前記加圧ローラ９の回転数が減少する。従って、該加圧ローラ９の回転数を検出することで、自励振動が発生する状態、或は自励振動に発展する状態を検出することができる。従って、回転数について閾値を設定し、検出した回転数が閾値より低下した場合には自励振動が発生する状態、或は自励振動に発展する状態と判断される。

図３を参照して、前記加圧ローラ９の加圧制御について説明する。

先ず、前記加圧ローラ９を前記粉砕テーブル５に押圧している状態（粉砕している状態）では、前記加圧ローラ９の圧下力が所定圧（第１設定圧）となる様に、前記油圧シリンダ１０のヘッド側に所定の油圧が作用している状態で、前記電磁切替弁２８はｂ位置に制御され、前記加圧油路２６、前記減圧油路２７がブロックされる。又、前記電磁ストップ弁３６は開放状態となっており、前記油圧シリンダ１０のロッド側は前記オイルタンク３１に連通され、常圧状態となっている。尚、前記圧力ポンプ２９からの吐出油は前記戻し油路３２を経て前記オイルタンク３１に戻されており、前記圧力ポンプ２９はアイドリング状態となっている。

次に、前記振動センサ４１が検出する振動が、閾値を超えた場合、前記ミル制御装置３７は、前記電磁切替弁２８を作動させ、弁位置をｃ（図３（Ｃ）参照）に設定する。前記電磁ストップ弁３６は開とする。

弁位置がｃとなることで、前記圧力ポンプ２９からの圧油が前記加圧油路２６を経て油圧シリンダ１０のヘッド側（圧下側）に供給され、前記油圧シリンダ１０の押し力が増大し、前記加圧ローラ９の圧下力が増大する。該加圧ローラ９の圧下力の増大により、該加圧ローラ９と炭層との間の摩擦力が増大し、スリップが抑制され、前記加圧ローラ９の回転状態が維持され、自励振動が抑止される。

尚、前記油圧シリンダ１０のヘッド側の圧力は前記圧力センサ３４によって検出されており、ヘッド側の圧力が設定圧（第２設定圧）となったところで、前記電磁切替弁２８が弁位置ｂ（図３（Ａ）参照）に切替えられ、ヘッド側の圧力が第２設定圧にブロックされる。

第２設定圧は自励振動を抑止するに充分な圧力に設定され、又第２設定圧は、計算、実績等に基づき事前に求めておく。

所定時間、第２設定圧に保持され、前記振動センサ４１からの検出結果で、自励振動が完全に抑制されたことが確認されると、前記電磁ストップ弁３６が開の状態で、前記電磁切替弁２８が弁位置ａ（図３（Ｂ）参照）に切替えられる。前記電磁ストップ弁３６は開の状態が維持されている。尚、第２設定圧に保持した時間が所定時間経過することで、自励振動が抑制されたと見なして、第１設定圧に復帰させる様制御してもよい。この場合の所定時間も、過去の実績、計算等により事前に求めておく。

ヘッド側の圧油が、前記加圧油路２６、前記戻し油路３２を経て前記オイルタンク３１に戻され、ヘッド側の圧力が低下する。前記圧力ポンプ２９からの吐出油は、前記減圧戻し油路３５、前記電磁ストップ弁３６を介して前記オイルタンク３１に戻されている。

前記圧力センサ３４によりヘッド側の圧力が監視され、ヘッド側の圧力が第１設定圧となったところで、前記電磁切替弁２８は弁位置ｂに切替えられ、定常状態の粉砕状態に復帰する。

次に、保守作業等で前記加圧ローラ９への圧下を停止し、更に前記加圧ローラ９を引上げる場合は、前記電磁切替弁２８の弁位置をａ（図３（Ｂ）参照）にすると共に前記電磁ストップ弁３６を閉とする。

前記減圧油路２７を介して、圧油が前記油圧シリンダ１０のロッド側に供給され、前記油圧シリンダ１０が短縮する。尚、前記油圧シリンダ１０のヘッド側の油は前記加圧油路２６を介して前記オイルタンク３１に戻される。

圧下停止の状態から、定常状態の粉砕状態に復帰する場合は、弁位置ｃに切替え、油圧シリンダ１０のヘッド側に圧油を供給し、ヘッド側の圧力が第１設定圧となったところで弁位置ｂに切替え、前記加圧油路２６、前記減圧油路２７をブロックし、第１設定圧を保持する。

尚、粉砕状態検知センサとして、上記振動センサ４１の代りに前記加圧ローラ９の回転を検出する回転センサとし、回転センサの検出結果に基づき前記電磁切替弁２８の切替え制御を行ってもよい。

前記圧力ポンプ２９、前記電磁切替弁２８を含み、前記油圧シリンダ１０に圧油の給排を行う油圧回路は、前記油圧シリンダ１０の加圧力を変更する加圧力変更手段を構成する。

上記実施例では、アクチュエータを油圧シリンダとし、油圧のアクチュエータを用いたが、機械式のアクチュエータを用いてもよい。

図４により、機械式のアクチュエータを用いた他の実施例を説明する。

図４に示されるアクチュエータは、スプリングにより押圧力を発生させる機械式シリンダ４２であり、該機械式シリンダ４２はケーシング３に固定されたシリンダ４３を有する。尚、図４中で、図２中に示したものと同等のものには同符号を付してある。

該シリンダ４３内部の先端側には、プッシュブロック４４が摺動自在に内嵌され、該プッシュブロック４４の先端部は、前記シリンダ４３から突出しており、加圧ローラユニット８に当接する（図１参照）。

基端側にはプッシュフランジ４５が摺動自在に内嵌され、該プッシュフランジ４５より基端側にロッド４６が延出し、該ロッド４６は前記シリンダ４３の基端を摺動自在に貫通する。前記プッシュブロック４４と前記プッシュフランジ４５との間には圧縮スプリング５０が嵌装されている。該圧縮スプリング５０のバネ常数は、事前に求められ、既知となっている。

前記ロッド４６の少なくとも一部には螺子が刻設され、螺子部４６ａが形成されている。該螺子部４６ａにはナットとギアが一体化されたナットギア４７が螺合されている。該ナットギア４７は回転自在に、且つ軸心方向の変位を拘束されて前記シリンダ４３の基端に設けられている。

前記ナットギア４７に駆動ギア４８が噛合され、該駆動ギア４８はモータ４９によって回転される様になっている。該モータ４９が前記ナットギア４７を回転することで、前記ロッド４６が軸心方向に変位する。

該ロッド４６の変位量は変位量検出手段５１によって検出される。該変位量検出手段５１は、前記駆動ギア４８の回転量を検出する回転量検出器であってもよく、或は前記ロッド４６の軸心方向の変位を検出する変位検出器であってもよい。

前記変位量検出手段５１の検出結果は、ミル制御装置３７に入力され、前記モータ４９の駆動は、ミル制御装置３７によって実行され、前記変位量検出手段５１の検出結果に基づき前記駆動ギア４８の回転量が制御される。

定常粉砕時に、振動センサ４１によって検出した振動値が閾値を超えた場合、前記ミル制御装置３７は前記モータ４９に駆動指令を発し、前記機械式シリンダ４２の加圧力を増大させる様に、前記モータ４９を駆動させる。

前記モータ４９によって前記ナットギア４７が回転され、螺子作用で前記ロッド４６が図中右方に変位される。同時に前記プッシュフランジ４５が右方に変位して前記圧縮スプリング５０を圧縮させ、前記プッシュブロック４４への付勢力を増大させる。増大させる付勢力は、前記加圧ローラ９による加圧力が、自励振動を抑制する値（第２加圧力）とする。

前記圧縮スプリング５０のバネ常数は、既知であるので、前記自励振動を抑制する加圧力を得る為の、前記圧縮スプリング５０の撓み量も既知である。従って、前記ミル制御装置３７は、前記振動センサ４１からの検出信号が閾値を超えると、所定の撓み量が得られる様に前記モータ４９を駆動する。

加圧力を増大させ、自励振動が抑止された状態で、所定時間経過すると、前記モータ４９により前記駆動ギア４８を介して前記ナットギア４７を上記したとは反対（加圧力を増大させる方向とは逆の方向）に回転し、前記プッシュフランジ４５を図４中左方に移動させる。

前記圧縮スプリング５０の撓み量が減少し、前記プッシュブロック４４への付勢力が減少し、前記加圧ローラ９の加圧力が定常粉砕状態の加圧力（第１加圧力）に復帰する。

上記他の実施例に於いて、前記ミル制御装置３７、前記ロッド４６、前記ナットギア４７、前記モータ４９、前記変位量検出手段５１等は加圧制御装置２５を構成する。

尚、上記実施例では、前記振動センサ４１の検出結果に基づき、前記警告手段３８を発動し、発動の結果に基づき、作業者が手動で、前記電磁切替弁２８の切替え、或は前記モータ４９の駆動停止を行ってもよい。

１ 竪型ローラミル
３ ケーシング
５ 粉砕テーブル
６ 凹溝
７ テーブルセグメント
８ 加圧ローラユニット
９ 加圧ローラ
１０ 油圧シリンダ
１２ ローラ加圧装置
１４ 分級室
１７ 石炭給排部
２５ 加圧制御装置
２６ 加圧油路
２７ 減圧油路
２８ 電磁切替弁
２９ 圧力ポンプ
３１ オイルタンク
３４ 圧力センサ
３５ 減圧戻し油路
３６ 電磁ストップ弁
３７ ミル制御装置
３８ 警告手段
４１ 振動センサ
４２ 機械式シリンダ
４６ ロッド
４７ ナットギア
４８ 駆動ギア
４９ モータ
５０ 圧縮スプリング
５１ 変位量検出手段

Claims (4)

1. 分級室を形成するケーシングと、該ケーシングの下部に収納され、回転駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに加圧ローラを押圧し、前記粉砕テーブル上の石炭を粉砕する複数の油圧シリンダと、塊状石炭を前記粉砕テーブルに供給する石炭給排部と、粉砕状態を検知する粉砕状態検知センサと、該粉砕状態検知センサの検出結果と閾値との比較で正常異常を判断し前記油圧シリンダの加圧力を制御する加圧制御装置とを具備し、該加圧制御装置は前記油圧シリンダに供給する油圧を、定常粉砕時の第１圧力と、第１圧力より高圧であり自励振動を抑制する第２圧力に制御可能であり、前記加圧制御装置は前記粉砕状態検知センサの検出結果が閾値を超えた場合、前記油圧シリンダの油圧を第２圧力に増大させ、前記加圧ローラの回転状態を維持し、過去の実績や計算から事前に求められた時間の経過後、前記油圧シリンダの油圧を第１圧力に復帰させることを特徴とする竪型ローラミル。
2. 分級室を形成するケーシングと、該ケーシングの下部に収納され、回転駆動される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに加圧ローラを押圧し、前記粉砕テーブル上の石炭を粉砕する複数の機械式シリンダと、塊状石炭を前記粉砕テーブルに供給する石炭給排部と、粉砕状態を検知する粉砕状態検知センサと、該粉砕状態検知センサの検出結果と閾値との比較で正常異常を判断し前記機械式シリンダの加圧力を制御する加圧制御装置とを具備し、前記機械式シリンダは加圧力発生源としての圧縮スプリングと、該圧縮スプリングを押圧するプッシュフランジと、該プッシュフランジより延出し少なくとも一部に螺子部が刻設されたロッドと、前記螺子部に螺合されたナットギアとを有し、前記加圧制御装置は前記ナットギアを回転させるモータを有し、該モータにより前記ナットギアを回転させ前記プッシュフランジを変位させて前記圧縮スプリングの撓み量を変更することで、定常粉砕時の第１加圧力と、第１加圧力より高圧であり自励振動を抑制する第２加圧力に制御可能であり、前記加圧制御装置は前記粉砕状態検知センサの検出結果が閾値を超えた場合、前記機械式シリンダの加圧力を第２加圧力に増大させ、前記加圧ローラの回転状態を維持し、過去の実績や計算から事前に求められた時間の経過後、前記機械式シリンダを第１加圧力に復帰させることを特徴とする竪型ローラミル。
3. 前記粉砕状態検知センサは振動センサであり、前記加圧制御装置は振動が閾値を超えたかどうかを判断する請求項１又は請求項２の竪型ローラミル。
4. 前記粉砕状態検知センサは前記加圧ローラの回転を検出する回転センサであり、前記加圧制御装置は回転数が閾値を下回ったかどうかを判断する請求項１又は請求項２の竪型ローラミル。

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