JP6558267B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

本発明は、主に石炭、オイルコークス、スラグ、クリンカー、石灰石、その他の無機原料、又バイオマス等の有機原料を粉砕するに好適な竪型粉砕機に係わり、特に、原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。

従来から、石炭等を粉砕する装置として、竪型粉砕機（竪型ミル、或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。
竪型粉砕機は、被粉砕物（本明細書においては単に原料と称することもある）を効率的に粉砕することができるという優れた特性を備えている。特に、上抜き式、或いはエアスエプト式等と呼ばれているタイプの竪型粉砕機は、機内に下方から上方に向かって上昇しながら流れるガスの気流を形成して、機内に備えた分級機構によって粉砕後の原料を分級する。そして、所望の粒径となった原料を製品として機外に取り出すという優れた機能を備えている。

竪型粉砕機の粉砕挙動等について以下に簡略に説明する。
竪型粉砕機は、回転テーブル上に粉砕ローラが配されており、粉砕ローラは回転テーブルの方向に押圧されるよう構成されている。粉砕ローラは、回転テーブルが回転することにより、回転テーブルに対して原料を介して従動し回転する。

ここで、竪型粉砕機に投入された原料は、原料投入用のシュート等を介して回転テーブル上に投入されて粉砕ローラに噛み込まれ粉砕される。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は、回転テーブルの外周部とケーシングとの間にある環状の隙間方向へと向かう。

上抜き式の竪型粉砕機においては、テーブルの下方からガスが導入されており、前述した環状の隙間（環状隙間と称することもある）を抜けて機内上方に流れるガスの気流が生じている。粉砕ローラで粉砕されて環状隙間に向かった原料の中の多くは、環状隙間を流れるガスにより吹き上げられて、機内上部へと向かう。そして、所望の寸法となった原料が、回転テーブルの上方に配した上部取出口からガスとともに取り出される。なお、寸法が大きく重量の大きな原料は、ガスにより吹き上げられず、そのままテーブル下方に落下する、或いは、環状隙間を流れるガスにより一旦吹き上げられても、上部取出口に到達する前にガスの流れから逸脱し落下し、回転テーブル上に落下する等して、再度、粉砕される。

前述した上抜き式の竪型粉砕機においては、所望する原料を選択的に取り出すための手段として、機内に流れるガスを旋回させることにより、分級精度を高めるタイプの装置も多い。また、分級精度を高めるための分級機を機内に備えるタイプの装置も多い。

機内に流れるガスを旋回させる方法として、例えば、機内に回転式の分級機を備える方法、或いは、回転テーブルの外周とケーシングの間に形成される環状隙間に風向制御板を備える等の方法があり、回転式分級機と風向制御板の両方を備えたタイプの装置もある。

ところで、竪型粉砕機を運転する上で問題になることが多い異常振動は様々な要因で発生する可能性があり、その解決手段も要因に合わせて様々提案されている。
特許文献１に開示される竪型粉砕機は、自励振動により異常振動が発生した場合に、竪型粉砕機内部の原料に、水を散水して、異常振動を解消する方法が開示されている。

特開平９−４７６７９号公報

上抜き式の竪型粉砕機においては、回転テーブル外周とケーシングの間にある環状隙間を流れるガスの気流が生じている。このガスの中には、回転テーブルで粉砕された原料も大量に含まれていることから、気流上にある機器等について摩耗等による損傷が問題になる。

特に、粉砕ローラの近傍に水を散水するタイプの竪型粉砕機においては、散水のための給水ライン（散水管）が、環状隙間の直上を通過するケースが多い。そのため、散水管が、回転テーブルで粉砕された原料が大量に含まれているガスの気流に直接さらされて極めて損傷しやすい。

本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、粉砕ローラの近傍に水を散水するための散水管を備えている上抜き式の竪型粉砕機において好適な技術に関する。

上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１）粉砕ローラ及び回転テーブルを備えるとともに、回転テーブルの外周とケーシングの間に形成される環状隙間に円周方向に沿って一定間隔で並べられた複数の風向制御板を備えて、回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラで粉砕し、回転テーブルの下方から環状隙間にある風向制御板の間を通して供給したガスにより吹き上げて、回転テーブルの上方に配した上部取出口からガスとともに取り出す竪型粉砕機において、粉砕ローラの原料噛み込み側に散水管を配するとともに、散水管下方に環状隙間の上方に位置する散水管の下方部分を覆う遮蔽機を配して、遮蔽機は、粉砕ローラの原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第１遮蔽部と、粉砕ローラの反原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第２遮蔽部を有して、遮蔽機と隣接する風向制御板との間を上昇して吹き出すガスの流速が、一定間隔で並べられた風向制御板を上昇して吹き出すガスの流速より大きくなるように、第１遮蔽部と、第１遮蔽部に隣接する風向制御板との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成するとともに、第２遮蔽部と、第２遮蔽部に隣接する風向制御板との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成した。

（２）（１）に記載の竪型粉砕機において、前記第１遮蔽部及び第２遮蔽部を長方形の遮蔽板で形成し、２つの遮蔽板の下部を当接又は固設することにより遮蔽機を形成した。

（３）（１）又は（２）に記載の竪型粉砕機において、前記遮蔽機の第２遮蔽部を、粉砕ローラの軸部又はボス部の下方にまで伸びるように配した。

本発明によれば、粉砕ローラの近傍に散水管を配した上抜き式の竪型粉砕機において、遮蔽機を利用することにより散水管を保護して安定的な運転を維持出来る。

また、前記遮蔽機を、粉砕ローラの軸部又はボス部の下方にまで伸びるようにして配すれば、粉砕ローラ等の保護も同時に行うことが可能である。

本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり散水管、遮蔽機及び風向制御板の配置を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり遮蔽機及び風向制御板の配置を上面から説明する図である。 本発明の実施形態に係わり散水管、遮蔽機及び風向制御板の配置を側面から観察した図を展開した概念図である。 環状隙間近傍のガス吹上の挙動を概念的に説明する図である。

以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の１例を詳細に説明する。
図１から図４は本発明の実施形態に係わり、その好ましい例を示したものであって、図１は竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。図２は散水管、遮蔽機及び風向制御板の配置を説明する図であり、図３は遮蔽機及び風向制御板の配置を上面から説明する図である。図４は散水管、遮蔽機及び風向制御板の配置を側面から観察した図を展開した概念図である。図５は環状隙間近傍のガス吹上の挙動を概念的に説明する図であり、（１）が本発明の実施形態に係り（２）が従来技術に係る。

以下、本実施形態に係る竪型粉砕機１の好ましい構成の１例について説明する。
本実施形態に係る竪型粉砕機１は、図１に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成する上部ケーシング１Ｂ、及び下部ケーシング１Ａ、並びに、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと図示しない駆動モータによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ３を備えている。また、図１に示した竪型粉砕機１は、図示しない駆動モータの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意に変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。

ここで、図２（１）に示すように、粉砕ローラ３は回転テーブル２の外周部分に位相を９０度ずらした形で４個配されている。また、図１に示すように、回転テーブル２の上方には、形状が略逆円錐型の内部コーン１９を備えており、内部コーン１９の上部に固定式の一次分級羽根１４が配されている。そして、内部コーン１９の上方で一次分級羽根１４の内側には、回転式分級羽根１３を有している。回転式分級羽根１３は、竪型粉砕機１の上部に設置された図示しない駆動モータにより駆動されて、自在に回転する構成となっている。なお、本明細書においては、回転式分級羽根１３と一次分級羽根１４を合わせて分級機構１５と称する。

そして、本実施形態による竪型粉砕機１は、図１に示すように、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス導入口３３と、重量の大きな原料を取り出すための排出シュート３４（下部取出口３４と称することもある）を備えている。また、回転テーブル２上方には、ガスと共に製品（粉砕されて所望の粒径となった原料）を取り出すことのできる上部取出口３９を備えている。

また、図２（１）に示すように、回転テーブル２の外周部分に対向する下部ケーシング１Ａの内周面は、円筒状になっており、回転テーブル２の外周部分と竪型粉砕機１の下部ケーシング１Ａとの間で環状の隙間３０（環状隙間３０）を形成する。

ここで、本実施形態による竪型粉砕機１は、異常振動を防止して粉砕効率をあげる手段として散水管２５を備えている。散水管２５の配置を図１又図２に示す。
竪型粉砕機１の下部ケーシング１Ａに取り付けられた散水管２５は、環状隙間３０の上を通過して、粉砕ローラ３の原料噛み込み部近傍に向かって伸びている。
なお、散水管２５は、図示しない水の供給源に接続されており、必要に応じて、粉砕ローラ３の原料噛み込み部近傍に水を散水することができる。

また、本実施形態においては、機内に流れるガスの気流に旋回を与えるための風向制御板１０を環状隙間３０に配している。風向制御板１０の構成について以下に説明する。
本実施形態に使用した風向制御板１０は、図４に示すように、図面上方に向かって右側から左側（粉砕ローラ３の原料噛み込み側から反噛み込み側）に向かって傾いて配された長方形の板であり、環状隙間３０に沿って一定間隔（本実施形態においてはＬＴ）を開けて複数個が配されている。

風向制御板１０はブレードリング等と称されることもあり、本実施形態おいては、前述の構成により、下方から上昇してくるガスを、粉砕ローラ３の原料噛み込み側から反噛み込み側に向かう方向に流れる向きに傾けるようして配されている。
なお、本実施形態においては、図２（１）又図３（１）に示すように風向制御板１０の内周側には内周リング１０Ｃが配されているが、図３（２）のように内周リング１０Ｃを備えないケースもある。

さらに、本実施形態においては、後述する作用効果を奏して、機内に流れるガスの気流から散水管２５を保護するための遮蔽機１２を備えている。
遮蔽機１２の構成について以下に説明する。
遮蔽機１２は、図２（２）又図４に示されるように、散水管２５の下方に配されており、粉砕ローラ３の原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第１遮蔽部１２Ａと、粉砕ローラ３の反原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第２遮蔽部１２Ｂを有している。

本実施形態においては、第１遮蔽部１２Ａ及び第２遮蔽部１２Ｂを、金属製で長方形の遮蔽板により形成して、２つの遮蔽板の下部を隙間なく当接させることによって遮蔽機１２を形成している。即ち、本実施形態においては、２つの遮蔽板の下部を隙間なく当接させることによって第１遮蔽部１２Ａと第２遮蔽部１２Ｂの間からガスが上昇してこないように構成している。そして、遮蔽機１２の下部は、環状隙間３０の中に位置し、環状隙間３０の上方に位置する散水管２５の下方部分を覆うように構成されている。

なお、本実施形態においては、第１遮蔽部１２Ａと第２遮蔽部１２Ｂを組み合わせて一つの遮蔽機１２としたが下部の当接部分を溶接等の手段により固設しても良い。また、本発明に適応できる遮蔽機１２の構造は前述した実施形態に限るものではなく、技術思想を逸脱しない範囲で変更が可能であり、Ｖ字型、Ｕ字型、或いはＬ型の部品を使用した一体物の遮蔽機１２であっても良い。

ここで、本実施形態においては、図４に示すように、第１遮蔽部１２Ａと、第１遮蔽部１２Ａに隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成している。また、第２遮蔽部１２Ｂと、第２遮蔽部１２Ｂに隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成している。

詳細は後述するが、本実施形態においては前述の構成により、遮蔽機１２と隣接する風向制御板１０との間を上昇して吹き出すガスの流速が、一定間隔で並べられた風向制御板１０を上昇して吹き出すガスの流速より大きくなるように形成した。
即ち、第１遮蔽部１２Ａと、第１遮蔽部１２Ａに隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間（Ｌ１）から吹き出すガスの速度、及び、第２遮蔽部１２Ｂと第２遮蔽部１２Ｂに隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間（Ｌ２）から吹き出すガスの速度が、一定間隔で並べられた風向制御板１０の隙間（ＬＴ）から吹き出すガスの速度より大きくなるように構成した。

なお、図２（１）に示すように、本実施形態においては、４個の粉砕ローラ３に対して、それぞれ原料噛み込み側近傍に散水管２５が配されており、さらに散水管２５のそれぞれに対して遮蔽機１２が備えられている。

また、本実施形態においては、遮蔽機１２により下方を覆う範囲を広めに設定し、粉砕ローラ３のローラボス部３Ｂ及びローラ軸部３Ｃについて、それぞれ環状隙間の上方に位置する下方部分にまで伸びるように配した。

以下、竪型粉砕機１の粉砕挙動等について簡略に説明する。
図１に示した竪型粉砕機１は、回転テーブル２上に粉砕ローラ３が配されており、それぞれのローラは、回転テーブル２の方向に押圧されるよう構成されている。粉砕ローラ３は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。なお、本実施形態において回転テーブル２は、回転テーブル２の上面側から見て時計回りに回転する。

竪型粉砕機１の原料供給口３５に投入された原料（本実施形態においては石炭）は、原料投入シュートを介して回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動し、そこで粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕される。回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング２Ａを乗り越えて、回転テーブル２の外周部と下部ケーシング１Ａとの間に形成された環状隙間３０の領域に移動する。

本施形態においては、前述したように、回転テーブル２の外周と下部ケーシング１Ａの間に形成した環状隙間３０に、風向制御板１０並びに遮蔽機１２を備えている。環状隙間３０に移動した原料は、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇する。この際において吹き上げられるガスの流れは、風向制御板１０と回転式分級羽根１３の回転による影響を受けて、旋回流となる。

旋回流となったガスの中に同伴されて吹き上げられた原料は、回転テーブル２の上方に配した分級機構１５の方向に向かって旋回しながら流れる。そして、分級機構１５を通過した径の小さな原料が、上部取出口３９から製品として取り出される。

分級機構１５を通過できなかった原料の多くは、機内を落下し、再度、回転テーブル２まで戻されて粉砕される、或いは、内部コーン１９に捕集されて、再度、回転テーブル２上に供給されて粉砕される。

一方、原料の中で極端に重量の大きなものは、ガスにより吹き上げられず、回転テーブル２の下方に向かって落下する。回転テーブル２の下方に落下した原料は、竪型粉砕機１の底面部に達し、図示しないスクレーパ等によって排出シュート３４から機外に取り出される。

前述したように、上抜き式の竪型粉砕機１においては、回転テーブル２の下方からガスが導入されており、前述した環状隙間３０を抜けて機内上方に流れるガスの気流が生じている。このガスの中には、回転テーブル２で粉砕された原料も大量に含まれていることから、気流上にある機器等について摩耗等による損傷が問題になる。

粉砕ローラ３の近傍に水を散水するタイプの竪型粉砕機１は、散水のため機内に引き込んだ散水管２５が、環状隙間３０の直上を通過する。
そのため、散水管２５が、粉砕された原料が大量に含まれているガスの気流に直接さらされて極めて損傷しやすい。参考までに従来技術の例を図５（２）に示す。環状隙間３０にある風向制御板１０の間を抜けて上昇してきたガスが、直接的に散水管２５にあたるため、散水管２５が摩耗しやすく長期使用により損傷する可能性がある。

本実施形態によれば、環状隙間３０の上方に位置する散水管２５の下方部分を覆うように遮蔽機１２を形成している。その結果、図５（１）に示すように、散水管２５がガスの気流に対して、直接的に曝されないので、摩耗等の危険性を低下させることができる。

また、本実施形態においては前述の構成により、遮蔽機１２と隣接する風向制御板１０との間を上昇して吹き出すガスの流速が、一定間隔で並べられた風向制御板１０を上昇して吹き出すガスの流速より大きくなるように形成している。
即ち、前述したように、第１遮蔽部１２Ａと隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間（Ｌ１）から吹き出すガスの速度、及び、第２遮蔽部１２Ｂと隣接する風向制御板１０との間に形成される隙間（Ｌ２）から吹き出すガスの速度が、一定間隔で並べられた風向制御板１０の隙間（ＬＴ）から吹き出すガスの速度より大きくなるように構成している。

その結果、隙間（Ｌ１）及び（Ｌ２）から吹き出すガス気流の流れの強さが、他の風向制御板１０の間の隙間（ＬＴ）から吹き出すガス気流の流れより強くなる。
風向制御板１０の間の隙間（ＬＴ）から吹き出すガスの流れが、遮蔽機１２の方向に向かおうとした場合に、隙間（Ｌ１）及び（Ｌ２）から吹き出すガス気流に遮られて、方向を変化させるので、容易に散水管２５の方向に流れにくくなる。
したがって、粉砕された原料を多く含むガスの気流は、散水管２５の方向に流れ難くなり、散水管２５がガスの気流に対して非常に曝されにくくなるので、摩耗等の危険性を低減させることができる。

さらに、本実施形態においては、遮蔽機１２の第２遮蔽部１２Ｂを長めに形成することにより、粉砕ローラ３のローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂについて、環状隙間３０の上方に位置する部分を同時に保護する。

なお、粉砕ローラ３のローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂについて、環状隙間３０の上方に位置する部分を下方から完全に覆う形で遮蔽機１２を形成すれば、保護する効果が極めて高い。しかし、本実施形態では、ガスの気流を利用してローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂ等を保護することが可能である。したがって、環状隙間３０の上方に位置する部分を下方から完全に覆う形に形成しなくても、第２遮蔽部１２Ｂが粉砕ローラ３のローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂの下方にまで部分的に伸びていれば、効果が期待できる。粉砕ローラ３のローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂは寸法が大きいため、これを下側から完全に覆うようにすると遮蔽機１２の寸法が大きくなりすぎる場合もあり、そのようなケースでは気流による保護の効果は高い。

また、粉砕ローラ３のローラ軸部３Ｃ又はローラボス部３Ｂ等については、環状隙間３０の位置より相当高い位置に配される可能性がある。ガスの気流を使用しないで防護する場合は、遮蔽機１２に使用した第１遮蔽部１２Ａ及び第２遮蔽部１２Ｂの高さを高くして、遮蔽機１２の側面から散水管２５が配された領域にガス気流が回り込まないように構成する必要がある。

本実施形態においては、隙間（Ｌ１）及び（Ｌ２）から吹き出すガス気流により、遮蔽機１２の側面から散水管２５が配された領域にガス気流が回り込まないようにするという作用効果を奏しているので、第１遮蔽部１２Ａ及び第２遮蔽部１２Ｂの高さを低くすることが可能である

以上のように本願発明に係わる技術は、粉砕ローラの近傍に散水管を備えた上抜き式の竪型粉砕機において好適に使用できる。

１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
３ 粉砕ローラ
３Ｂ ローラボス部
３Ｃ ローラ軸部
１０ 風向制御板
１０Ｃ 内周リング
１２ 遮蔽機
１２Ａ 第１遮蔽部
１２Ｂ 第２遮蔽部
１３ 回転式分級羽根
１４ 一次分級羽根
１５ 分級機構
１９ 内部コーン
２５ 散水管
１Ａ 下部ケーシング
１Ｂ 上部ケーシング
２Ｂ 減速機
３０ 環状隙間
３３ ガス導入口
３４ 排出シュート
３５ 原料供給口
３９ 上部取出口

Claims (3)

1. 粉砕ローラ及び回転テーブルを備えるとともに、回転テーブルの外周とケーシングの間に形成される環状隙間に円周方向に沿って一定間隔で並べられた複数の風向制御板を備えて、回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラで粉砕し、回転テーブルの下方から環状隙間にある風向制御板の間を通して供給したガスにより吹き上げて、回転テーブルの上方に配した上部取出口からガスとともに取り出す竪型粉砕機において、
   粉砕ローラの原料噛み込み側に散水管を配するとともに、散水管下方に環状隙間の上方に位置する散水管の下方部分を覆う遮蔽機を配して、
   遮蔽機は、粉砕ローラの原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第１遮蔽部と、粉砕ローラの反原料噛み込み側に向かって上方に伸びる第２遮蔽部を有して、
   遮蔽機と隣接する風向制御板との間を上昇して吹き出すガスの流速が、一定間隔で並べられた風向制御板を上昇して吹き出すガスの流速より大きくなるように、
   第１遮蔽部と、第１遮蔽部に隣接する風向制御板との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成するとともに、
   第２遮蔽部と、第２遮蔽部に隣接する風向制御板との間に形成される隙間が下方から上方に向かって縮小するように形成したことを特徴する竪型粉砕機。
2. 前記第１遮蔽部及び第２遮蔽部を長方形の遮蔽板で形成し、２つの遮蔽板の下部を当接又は固設することにより遮蔽機を形成する請求項１に記載の竪型粉砕機。
3. 前記遮蔽機の第２遮蔽部を、粉砕ローラの軸部又はボス部の下方にまで伸びるように配した請求項１又は請求項２に記載の竪型粉砕機。

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