JP7171177B2 - 粉砕機及び粉砕機の運用方法 - Google Patents

Description

本開示は、粉砕機及び粉砕機の運用方法に関するものである。

火力発電設備等で使用される石炭やバイオマス等の炭素含有の固体燃料は、ミルと呼ばれる粉砕機で微粉状に粉砕されてボイラ等の燃焼装置へ供給される。粉砕機において、給炭管から粉砕テーブルへ投入された石炭やバイオマス等の炭素含有の固体燃料は、粉砕テーブルと粉砕ローラとの間で噛み砕かれることにより粉砕されて微粉状となり、粉砕テーブルの外周から供給される搬送ガスに搬送されて分級機にて選別され、粒径サイズの小さいものを分級して燃焼装置へと搬送される。

粉砕機を停止した場合、粉砕テーブル上には炭素含有の固体燃料が残存する。そのため、例えば、下記特許文献１及び２に示すように、粉砕テーブルに残存した炭素含有の固体燃料を噴出した空気によってパージする技術が開示されている。

特開平６－２４６１７９号公報 実開平５－９５６５１号公報

近年、バイオマス燃料は化石燃料を使用するボイラなどの二酸化炭素排出量の削減対策の１つとして注目されている。バイオマス燃料は、ペレット状で粉砕機に供給されて粉砕されるが、石炭よりも発火性が高い。そのため、少量の残存燃料であっても、粉砕機内部で自然昇温による発火が生じる虞が高い。したがって、粉砕機を停止させるにあたって、新たな燃料が供給されない運転停止モードにおいては、粉砕テーブル上に残存した燃料をより確実に系外へ排出するために、残存した燃料を粉砕テーブルよりも外側へと吹き飛ばす必要がある。なお、粉砕機によって粉砕される固体燃料がバイオマス燃料ではなく、石炭である場合も、運転停止モードにおいて、粉砕テーブル上に残存した燃料を系外へ確実に排出することが望ましい。一方、上記特許文献１及び２などで開示された技術は、粉砕テーブルに残存した固体燃料を効率的にパージする方法として、十分な手法には至っていない。

本開示に係る粉砕機及び粉砕機の運用方法は、粉砕機を停止させるにあたって、新たな燃料が供給されない運転停止モードにおいて、粉砕テーブル上に残存した燃料をより確実に粉砕テーブルよりも外側へ吹き飛ばすことを目的とする。

本開示の幾つかの実施形態に係る粉砕機は、中空形状のハウジングと、前記ハウジングの内部において回転可能に支持される粉砕テーブルと、前記粉砕テーブル上に設置され、前記粉砕テーブルとの間の粉砕位置で炭素含有の固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記ハウジングに設けられ、前記粉砕テーブルの鉛直上側で前記粉砕ローラの前記粉砕位置よりも内周側において前記粉砕テーブルの回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、前記粉砕テーブルに対してガスを噴出するノズルとを備える。

この構成によれば、粉砕テーブルが、ハウジングの内部においてハウジングに対して回転可能に支持される粉砕テーブルと、粉砕テーブル上に設置された粉砕ローラが、粉砕テーブルとローラの間で炭素含有の固体燃料（以下「固体燃料」という。）を粉砕する。また、ノズルが、粉砕テーブルの鉛直上側で粉砕ローラよりも内周側において粉砕テーブルの回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、粉砕テーブルに対して空気などのガスを噴出することから、噴出されたガスが粉砕ローラに当たることなく、粉砕テーブル上に旋回流を噴き付けて残存した燃料をより確実に粉砕テーブルよりも外側へと吹き飛ばすことができる。ガスの噴出方向が粉砕テーブルの中心ではないため、噴出されたガスが仮想円の接線方向へ旋回する旋回流となるため、また粉砕テーブルが回転している場合、粉砕テーブルによる遠心力もさらに作用して、残存した燃料が噴出されたガスと共に粉砕テーブルの外側へと搬出されやすい。

上記実施形態において、前記ノズルの内側は管状であり、吹出口の径は、前記ノズルの吹出口よりも上流側の流路の径より小さいと望ましい。

この構成によれば、ノズルから噴出されるガスの流速を高めることができ、粉砕テーブル上に残存した燃料を粉砕テーブルの外側へと吹き飛ばしやすくなる。特に、バイオマス燃料の場合、粉砕後の粒子径が石炭よりも大きく重量もあるため、噴出ガスによって吹き飛ばされにくい場合があるが、噴出するガスの流速を高めることで、より確実に粉砕テーブルの外側へと吹き飛ばされるようになる。

上記実施形態において、前記ノズルの流路の径は、前記吹出口の径よりも２倍～４倍であると望ましい。

この構成によれば、ノズルの先端に形成された吹出口の径を絞ることによって、ノズルから噴出される空気の流速を高めることができ、粉砕テーブル上に残存した固体燃料を粉砕テーブルの外側へと吹き飛ばして、より吹き出しやすくなる。

上記実施形態において、前記ノズルの鉛直上側面は、水平方向に対して下方に傾いた傾斜面が形成されてもよい。

この構成によれば、ノズルの鉛直上側面が水平方向に対して傾斜していることから、ノズルの上面において微粉燃料や微粉砕物が堆積しづらくなり、残存した微粉燃料や微粉砕物による発火の可能性を低減できる。

上記実施形態において、前記ノズルの鉛直下側面は、水平方向に対して平行な水平面を有し、及び／又は、前記ノズルの少なくとも一方の側面は、水平方向に対して垂直な鉛直面を有してもよい。

この構成によれば、ノズルの鉛直下側面が水平面に対して平行であり、及び／又は、ノズルの少なくとも一方の側面が水平面に対して鉛直であるから、ノズルのハウジングに対する取り付けが容易になり、ノズルが安定して固定される。

上記実施形態において、前記ノズルは、前記粉砕テーブルよりも鉛直上方に設置され、前記ノズルの先端部は、前記粉砕テーブルの鉛直上方に位置しており、前記ノズルの下面及び／又は少なくとも一方の側面には、耐摩耗性材料が設置されてもよい。

この構成によれば、ノズルは、前記粉砕テーブルよりも鉛直上方に設置され、前記ノズルの先端部は、前記粉砕テーブルの鉛直上方に位置していることから、粉砕機の運転時に、粉砕テーブルの鉛直下方側から鉛直上方側へ向かって、粉砕テーブルよりも外周を吹き上げる搬送ガスとこれに随伴される粉砕された固体燃料がノズルの下面や側面に衝突する。これに対し、ノズルの下面及び／又は少なくとも一方の側面には、耐摩耗性材料が設置されているため、ノズル表面の摩耗を低減できる。

上記実施形態において、前記ノズルの前記下面及び少なくとも一つの前記側面には、板状の前記耐摩耗性材料が設置され、前記下面に設置される前記耐摩耗性材料は、前記少なくとも一つの前記側面に設置される前記耐摩耗性材料の下面側の少なくとも一部を覆うように設置されてもよい。

この構成によれば、ノズルの下面に設置される耐摩耗性材料は、ノズルの側面に設置される耐摩耗性材料の下面側の少なくとも一部を重なって覆う。下面に設置される耐摩耗性材料と側面に設置される耐摩耗性材料によって形成される継ぎ目は、ノズルの側面に位置し、ノズルの下面には位置しない。そのため、粉粉砕テーブルよりも外周を吹き上げる粉砕された固体燃料が、継ぎ目に衝突しにくくなり、この衝突によって、継ぎ目が広がりにくく、耐摩耗性が向上する。

上記実施形態において、前記ノズルと前記ハウジングの内面との間に形成される隙間には充填材が設置されてもよい。

この構成によれば、ノズルとハウジングの内面との間に形成される隙間に充填材が設置されているため、微粉燃料や微粉砕物が溜まりにくくなり、残存した微粉燃料や微粉砕物による発火の可能性を低減できる。

上記実施形態において、前記ノズルの吹出口と反対側の一端側において、前記ノズルの軸方向に対してほぼ直交する方向に設けられ、雄ねじ部が形成されるとともに内部を前記ガスが通過する管と、前記ハウジングには、前記管が貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通する前記雄ねじ部を前記ハウジングに締め付けて固定する雌ねじ部が形成された固定部と、前記ノズルと前記ハウジングとの間で、前記管を囲んで設置されるストッパとを更に備える。

この構成によれば、ノズルと前記ハウジングとの間で、管を囲んでストッパが設置されており、ハウジングの内面形状や粉砕機内の構成部材が存在する場合により、雄ねじ部が雌ねじ部によって締め付けられたとき、ストッパが設置されない場合に比べて、締め付けが不均一になりづらい。そのため、ノズルが粉砕機構成部材に対して安定的に固定され、粉砕機で発生する振動に対してねじ締め付けが緩むことを抑制できる。

上記実施形態において、前記貫通孔の近傍に前記ノズルに沿って設けられ前記ハウジングに支持された粉砕機構成部材を備え、前記ノズルと前記ハウジングとの間に挟んで前記粉砕機構成部材が配設され、前記ノズルの一端側と前記吹出口側の間の中間部において、前記ノズルが前記粉砕機構成部材によって支持されてもよい。

この構成によれば、ノズルの一端側と吹出口側の間の中間部において、ノズルが粉砕機構成部材によって支持されるため、ノズルがハウジングにより安定して固定され、粉砕機で発生する振動に対してねじ締め付けが緩むことをより一層に抑制できる。

本開示の他の実施形態に係る粉砕機の運用方法は、中空形状のハウジングと、前記ハウジングの内部において回転可能に支持される粉砕テーブルと、前記粉砕テーブル上に設置され、前記粉砕テーブルとの間の粉砕位置で炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記ハウジングに設けられたノズルとを備える粉砕機の運用方法であって、前記粉砕機は、前記ノズルの吹出口と反対側の一端側において、前記ノズルの軸方向に対してほぼ直交する方向に設けられ、雄ねじ部が形成されるとともに内部をガスが通過する管と、前記ハウジングには、前記管が貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通する前記雄ねじ部を前記ハウジングに締め付けて固定する雌ねじ部が形成された固定部と、前記ノズルと前記ハウジングとの間で、前記管を囲んで設置されるストッパと、を有し、前記ノズルが、前記粉砕テーブルの鉛直上側で前記粉砕ローラの前記粉砕位置よりも内周側において前記粉砕テーブルの回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、前記粉砕テーブルに対してガスを噴出する。

上記実施形態において、前記ハウジングの内部に対する前記炭素含有固体燃料の供給が停止された後、前記ノズルからの前記粉砕テーブルに対するガスの噴出を開始してもよい。

この構成によれば、粉砕機を停止させるにあたり、新たな炭素含有固体燃料が供給されない運転停止モードにおいて、粉砕テーブル上に残存した燃料が粉砕テーブルよりも外側へ吹き飛ばされることで、最終的には系外へ排出される。なお、ハウジングの内部に供給され、粉砕した炭素含有固体燃料をハウジングの外部に搬送する搬送用ガス（１次空気）ではなく、ノズル専用の空気などのガスをノズルへ供給することによって、より高い圧力のガスをノズルへ供給でき、運転停止モードにおいても粉砕テーブル上に残存した燃料が効果的に吹き飛ばされやすくなる。

本開示に係る粉砕機及び粉砕機の運用方法によれば、粉砕機を停止させるにあたって、新たな燃料が供給されない運転停止モードにおいて、粉砕テーブル上に残存した燃料をより確実に粉砕テーブルよりも外側へ吹き飛ばすことができる。

本開示の一実施形態に係る竪型ミルを示す縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルを示す横断面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルの粉砕テーブル、粉砕ローラ及びノズルを示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルの粉砕テーブル、粉砕ローラ及びノズルを示す縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルのノズルを示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルのノズルの吹出口を示す縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルのノズルを示す横断面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルのノズルを示す平面図である。 本開示の一実施形態に係る竪型ミルの動作を示すタイムチャートである。

本開示の一実施形態に係る竪型粉砕機（以下「ミル」という。）１は、粉砕機の一例であり、炭素含有の固体燃料としてバイオマス燃料のみ又は石炭のみを粉砕する形式であってもよいし、石炭と共にバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。ここで、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類等の木質系バイオマス燃料、廃棄物、脱水汚泥、タイヤ等の非木質系バイオマス燃料などである。また、バイオマス燃料は、これらを原料としたペレット状やチップ状のリサイクル燃料などを含み、ここに提示したものに限定されない。
なお、本実施形態では上方とは鉛直上側方向を、下方とは鉛直下側方向を示している。

図１に示すように、本実施形態に係るミル１は、ミル１の外殻をなす円筒中空形状のハウジング２と、ハウジング２の下部側面に連通してハウジング２の内部に搬送用ガス（本実施形態では空気）を供給する空気供給ダクト３とを備える。ハウジング２の内部には、ハウジング２の上下軸方向に沿う回転軸を中心として回転可能にハウジング２に対して支持される粉砕テーブル４と、粉砕テーブル４の上でバイオマス燃料及び／又は石炭（以下「固体燃料」という。）を粉砕する粉砕ローラ５と、粉砕テーブル４の鉛直下方に配置されてハウジング２の底面に堆積した粉砕された固体燃料（以下、粉砕された固体燃料のことを「微粉砕物」という。）をハウジング２の外部のスピレージホッパ４６に排出するスクレーパ（掃出し装置）６と、が収容されている。

ハウジング２は、円筒形状であってハウジング２の側面を規定する側面部２ａと、ハウジング２の鉛直方向上端を規定する天井面部２ｂと、ハウジング２の下端を規定する底面部２ｃとを有する。ハウジング２の上部中央部にはハウジング２の天井面部２ｂを貫通するように、筒形状の固体燃料供給管７が設けられる。固体燃料供給管７は、図示しない固体燃料供給装置からハウジング２内の粉砕テーブル４上に固体燃料を供給するものであり、ハウジング２の中心位置に鉛直上下方向に沿って延在する。ハウジング２内で、固体燃料供給管７の長手方向に直交する方向の外周側には、ロータリセパレータ８が設けられている。ハウジング２の天井面部２ｂには、ロータリセパレータ８で粒径サイズを分級した微粉燃料をハウジング２の外部へ排出する出口ポート９が設けられている。また、ハウジング２の底面部２ｃには、スクレーパ６から掃き出された微粉砕物をハウジング２の外部へ連通するスピレージシュート（排出孔）１０が設けられている。

粉砕テーブル４は、ハウジング２の底面部２ｃの略中心に回転可能に支持される回転支持部１５と、回転支持部１５の上端に固定される略円形板状のテーブル部１６とを有する。回転支持部１５は、図示しない駆動装置により回転駆動する。テーブル部１６は、固体燃料供給管７の鉛直下側の下端部に対向して配置され、回転支持部１５とともに回転する。また、粉砕テーブル４の上面は、水平方向に延在し、中心部が外側よりも鉛直上方向に高く、中心部から外側に向けて高さが少し低くなるような傾斜形状をなし、外周部が再び上方に湾曲している。テーブル部１６の外端部と、ハウジング２の側面部２ａの内面とは接触しておらず、テーブル部１６とハウジング２の側面部２ａとの間には、隙間が空いている。

粉砕ローラ５は、テーブル部１６の外周部分の上方に、テーブル部１６の上面と対向するように配置される。粉砕ローラ５は、複数が配置され、本実施形態では周方向に沿ってほぼ等間隔（１２０°間隔）で３つ設置される。粉砕ローラ５は、第１支持軸１７、支持アーム１８及び第２支持軸１９を介してハウジング２に固定されている。第１支持軸１７は、ハウジング２の側面部２ａから中心部側へ鉛直下方に傾斜するように延在し、先端部に軸受（図示略）を介して粉砕ローラ５が回転自在に支持されている。すなわち、粉砕ローラ５は、粉砕テーブル４の鉛直上方で、上部側が下部側よりもハウジング２の中心部側に向くように位置する傾斜した状態で、回転可能に支持されている。

支持アーム１８は、中間部が水平方向に沿った第２支持軸１９によって、ハウジング２の側面部２ａに鉛直上下方向に揺動可能に支持されている。そして、支持アーム１８は、先端部に粉砕ローラ５が回転可能に装着された第１支持軸１７の基端部を支持している。即ち、粉砕ローラ５は、支持アーム１８が第２支持軸１９を支点として上下に揺動することで、粉砕テーブル４の上面に対して離接可能に支持される。粉砕ローラ５は、外周面が粉砕テーブル４の上面に接触した状態でこの粉砕テーブル４が回転すると、粉砕テーブル４から回転力を受けて連れ回り可能となっている。

支持アーム１８の鉛直上側にある上端部には、押圧装置２０が設けられ、支持アーム１８の下端部にはストッパ２１が設けられている。押圧装置２０は、ハウジング２に固定され、粉砕ローラ５を粉砕テーブル４に押し付けるように、支持アーム１８等を介して粉砕ローラ５に荷重を付与する。ストッパ２１は、ハウジング２に固定され、粉砕ローラ５が鉛直下方側に回動できる量を規制し、粉砕ローラ５が粉砕テーブル４に押し付ける付与荷重を制限する。ストッパ２１は、粉砕テーブル４上に固体燃料が無い場合に、粉砕ローラ５と粉砕テーブル４の間に隙間を確保する。これにより、粉砕テーブル４に固体燃料が無い状態で、粉砕テーブル４が回転しても、粉砕テーブル４と粉砕ローラ５が接触（メタルタッチ）しないため、それぞれが破損しない。

空気供給ダクト３は、横断面が略矩形状とされた角筒形状をしている。また、空気供給ダクト３の一端には、ハウジング２内に開口するダクト出口４１が設けられ、他端には、ハウジング２の外に開口するダクト入口４２が設けられている。空気供給ダクト３は、水平面に対して所定の角度θを有するように傾斜しながら、ハウジング２の側面部２ａに連通している。空気供給ダクト３は、図示しない空気供給装置から供給される搬送用ガス（空気）をダクト入口４２から押入して、ダクト出口４１から排出することでハウジング２内に搬送用ガスを供給する。

空気供給ダクト３から供給された搬送用ガスは、粉砕テーブル４とハウジング２の側面部２ａとの隙間から吹出して、粉砕ローラ５と粉砕テーブル４の間で粉砕された微粉砕物をロータリセパレータ８へと気流搬送する。さらにロータリセパレータ８で、所定の粒径より小さい細粒粉と所定の粒径より大きい粗粒粉とに分級して、細粒粉を搬送用ガスの流れに乗ってハウジング２の外部へ出口ポート９から搬出する。その際、粗粒粉はロータリセパレータ８に阻害され、下方へ落下して再び粉砕テーブル４の上に戻されて再粉砕が行われる。なお、ここでいう細粒粉とは、微粉砕物のうちロータリセパレータ８を通過する粒径のものを意味し、粗粒粉とは、微粉砕物のうちロータリセパレータ８を通過しない粒径のものを意味する。なお、水平面と空気供給ダクト３とがなす所定の角度θは、３０度以上８０度以下（３０°≦θ≦８０°）の範囲内が好適である。これは、θ＞８０°では、ダクト出口４１での気流圧損が増加し、θ＜３０°では、ダクト出口４１の近傍で微粉砕物が堆積し易くなるためである。

スクレーパ６は、図１に示すように、粉砕テーブル４のテーブル部１６よりも下方に配置される。また、ハウジング２の底面部２ｃであって、スクレーパ６のブラシの回転軌道上に、スピレージシュート１０が形成されて開口している。スピレージシュート１０は、排出管４５を介して、ハウジング２の外部に配置されるスピレージホッパ４６に連通している。スクレーパ６により掃出されたハウジング２の底面部２ｃの微粉砕物が、スピレージシュート１０の開口から排出管４５へ搬出され、微粉砕物は排出管４５の途中に設けた仕切弁（図番省略）を開放した際にスピレージホッパ４６に搬出される。

次に、固体燃料供給管７から粉砕テーブル４上に供給された固体燃料の主な流れについて説明する。

固体燃料が固体燃料供給管７からハウジング２内に供給されると、この固体燃料は、粉砕テーブル４上の中心部付近に供給される。このとき、粉砕テーブル４は、所定の速度で回転していることから、粉砕テーブル４上の中心部に供給された固体燃料は、遠心力により外周側に分散するように移動し、粉砕テーブル４の全面に一定の固体燃料層が形成される。その後、固体燃料が粉砕ローラ５と粉砕テーブル４との間に入り込む。

粉砕ローラ５と粉砕テーブル４との間の粉砕位置に固体燃料が入り込むと、粉砕テーブル４の回転力が固体燃料を介して粉砕ローラ５に伝達され、粉砕テーブル４の回転に伴って粉砕ローラ５が回転する。このとき、粉砕ローラ５は、固体燃料により上昇しようとするが、押圧装置２０により、上昇動作が抑制されて固体燃料に押圧荷重を与える。そのため、粉砕ローラ５は、粉砕テーブル４上の固体燃料を押圧して粉砕する。

粉砕ローラ５により粉砕された固体燃料は微粉砕物となり、空気供給ダクト３からハウジング２内に送り込まれた搬送用ガスにより、乾燥されつつハウジング２内を上昇する。この上昇した微粉砕物は、ロータリセパレータ８により粒径で分級され、粗粒粉は下方へ落下して再び粉砕テーブル４上に戻されて再粉砕が行われる。一方、細粒粉は、ロータリセパレータ８を通過し、搬送用ガスの気流に乗って出口ポート９から排出される。また、固体燃料に混在した礫や金属片などの異物、及び、微粉砕物であっても搬送用ガスによって上昇しないほど質量の大きいものなどは、遠心力により粉砕テーブル４の外周部から外方に落下して、ハウジング２の底面部２ｃに堆積する。

また、ミル１を停止させる場合には、搬送用ガスの供給が徐々に低減されつつ、粉砕テーブル４は回転し続ける。この間、粉砕テーブル４上の一部の微粉砕物は、慣性力と搬送用ガスによる吹き上げによって粉砕テーブル４の外周部から外方側に飛散し、そのままハウジング２の底面部２ｃへ落下する。一方、微粉砕物は粉砕テーブル４から完全に除去されず、残存するため、後述するノズル１１からのガスの噴出によって、粉砕テーブル４よりも外周側へと吹き飛ばされて最終的には系外へ排出される。

粉砕テーブル４からハウジング２の底面部２ｃに直接落下した微粉砕物や異物は、通常運転時には、すぐにスクレーパ６によってスピレージシュート１０に案内されてハウジング２の外部に排出される。また、ミル１の異常停止時には、ミル１が再起動した後にスクレーパ６によってハウジング２の外部に排出される。

以下、本実施形態に係るノズル１１について説明する。
ノズル１１は、一方向に長い部材であって、内側が管状であり、図２～図４に示すように、周方向に設置された粉砕ローラ５のそれぞれに近接して、ハウジング２に固定されて設置される。ノズル１１は、周方向にほぼ等間隔（１２０°間隔）で３本設置される。ノズル１１からのガスは、粉砕テーブル４の回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、粉砕テーブル４に対して噴出される。粉砕テーブル４の中心に対してノズル１１からのガスを噴出するのではなく、粉砕ローラ５の粉砕位置よりも内周側において粉砕テーブル４上に想定される仮想円の接線方向に沿うように、粉砕テーブル４に対してガスを噴出することで、噴出されたガスが旋回流となる。なお、本実施形態では、ノズル１１から噴出するガスは、例えば空気を用いたものを説明する。不活性ガス（窒素、二酸化炭素など）や燃焼排ガスなどの低酸素空気、水蒸気でもよい。

これにより、噴出された空気が粉砕ローラ５に当たることなく、粉砕テーブル４上に残存した固体燃料をより確実に粉砕テーブル４よりも外側へ吹き飛ばすことができる。空気の噴出方向が粉砕テーブル４の中心ではないため、粉砕テーブル４が回転している場合、粉砕テーブル４による遠心力も作用して、残存した固体燃料が噴出空気と共に粉砕テーブル４の外側へと搬出されやすい。

上述した仮想円の直径ｒは、粉砕テーブル４の粉砕ローラ５との粉砕位置より小さく、また旋回流を発生させることに適したサイズであり、粉砕テーブル４の直径Ｒの１０％～６０％程度となる。粉砕テーブル４の直径Ｒが例えば１０００ｍｍ～２０００ｍｍである場合、仮想円の直径ｒは例えば２００ｍｍ～５００ｍｍ程度である。

図５及び図６に示すように、ノズル１１の内部流路は、先端に設けられた吹出口１２に向かって流路断面積が絞られており、ノズル１１の吹出口１２の径は、ノズル１１の吹出口１２よりも上流側の流路１３の径より小さい。例えば、ノズル１１の流路１３の径は、吹出口１２の径よりも２倍～４倍である。本実施形態では例えば、流路１３の直径が２８ｍｍであり、途中に絞り部１４で直径を１２ｍｍとした後に最終的には、吹出口１２の直径が１０ｍｍである。流路１３と吹出口１２の間には絞り部１４が形成され、絞り部１４の内壁面は、中心線に対して約１５°の傾斜を有する。

ノズル１１の先端に形成された吹出口１２の径を絞ることによって、ノズル１１から噴出される空気の流速を高める（例えば５倍～１０倍へ高める）ことができる。その結果、粉砕テーブル４上に残存した固体燃料が粉砕テーブル４の外側へと吹き飛ばされやすくなる。

本実施形態では３本のノズル１１において、吹出口１２からの空気の噴出速度は、設置される３本のノズル１１において、ほぼ等しくなるように設定される。３本のノズル１１の流速が等しくなるような流速の設定は、ノズル１１内もしくはノズル１１への空気分配流路において、圧力損失を適宜設けることで調整可能である。

噴出速度は、音速を有するチョーク状態とさせてもよい。例えば、上述した直径１０ｍｍの吹出口１２の場合、ノズル１１から噴出させようとする空気流量を２ｍ^３／ｍｉｎとすることで、下記の式のとおり、噴出速度が音速に達してチョークする。３本のノズル１１から噴出する空気は、最大流速で均一に噴出する。
２m³/min×（１／｛（π／４）×（１０^－２）^２｝）×（１／６０）＝４２４m/s＞３６０m/s
特に、バイオマス燃料の場合、粉砕後の径が石炭よりも大きいため、噴出空気によって吹き出されにくいが、流速を高めることで、より確実に粉砕テーブル４の外側へ吹き出されるようになる。

図５及び図７に示すように、ノズル１１の上面は、水平方向に対して下方に傾いた傾斜面が形成されている。図５の例では、鉛直方向に対してθ°傾斜している。これにより、ノズル１１の上面が水平方向に対して下方に傾斜していることから、ノズル１１の上面において微粉燃料や微粉砕物が堆積しづらくなり、残存した微粉燃料や微粉砕物による発火の可能性を低減できる。

図５及び図７に示すように、ノズル１１の下面は、水平方向に対して平行な面を有し、ノズル１１の側面の少なくとも一方は、水平方向に対し鉛直な面を有する。これにより、ノズル１１のハウジング２の壁面等に対する取り付けが容易になり、ノズル１１が安定して固定される。なお、本実施形態では図５の例では、ノズル１１の下面は例えば３０ｍｍ～５０ｍｍの幅を有し、ノズル１１の側面は３０ｍｍ～５０ｍｍの高さを有する。また、流路１３の径は例えば２０ｍｍ～４０ｍｍであり、吹出口１２の径は１０ｍｍである。

ノズル１１は、粉砕テーブル４よりも上方に設置され、ノズル１１の吹出口１２側の先端部は、粉砕テーブル４の上方に位置している。また、ノズル１１の下面及び側面には、耐摩耗性材料が設置されている。本実施形態では、耐摩耗性材料は、例えばセラミックス製の板状のライニング材２２である。ノズル１１の表面において、複数の板状のライニング材２２が隙間なく敷設されることで、ノズル１１の表面の摩耗を低減できる。ライニング材２２は、例えばＳｉＯ_２製やＡｌ_２Ｏ_３製であり、サイズは例えば厚さｔ３ｍｍ～６ｍｍ、（２０ｍｍ～４０ｍｍ）×（２０ｍｍ～４０ｍｍ）の長方形形状である。

上述したとおり、ノズル１１は、粉砕テーブル４よりも上方に設置され、ノズル１１の先端部が粉砕テーブル４の上方に位置している。この場合、ミル１の運転時に、粉砕テーブル４の下方から上方へ向かって、粉砕テーブル４よりも外周を吹き上げる搬送用ガスと、これに随伴される粉砕された固体燃料である微粉燃料が、ノズル１１の下面や側面に衝突する。これに対し、ノズル１１の下面及び側面に耐摩耗性材料であるライニング材２２が設置されることによって、ノズル１１の表面に生じる摩耗が低減される。

ノズル１１は、例えば金属製であり、上述したライニング材２２は、ノズル１１に対してスタッド溶接によって固定される。ノズル１１は、１００℃を超える高温の搬送用ガスにさらされるため、接着剤による固定は、ライニング材２２の剥離を生じさせるが、スタッド溶接による固定によれば、剥離を防止できる。スタッド溶接は、ライニング材２２の中心に穴を形成し、穴内に金属製のピンを配置して、ノズル１１とピンを溶接するものである。

図７に示すように、ノズル１１の側面に設置されるライニング材２２と下面に設置されるライニング材２２とは設置方向が異なるので、この部分に隙間が発生しやすい。ノズル１１の下面及び側面には、板状のライニング材２２が設置され、下面に設置されるライニング材２２は、側面に設置されるライニング材２２の下面側の少なくとも一部を重なって覆うように設置される。これにより、ノズル１１の下面に設置されるライニング材２２は、ノズル１１の側面に設置されるライニング材２２の下面側を覆う。その結果、下面に設置されるライニング材２２と側面に設置されるライニング材２２によって形成される継ぎ目は、ノズル１１の側面に位置し、ノズル１１の下面には位置しない。そのため、粉砕テーブル４の外周を吹き上げる粉砕された固体燃料である微粉燃料の衝突によって、ライニング材２２間の継ぎ目が広がりにくく、耐摩耗性が向上する。

図７に示すように、ノズル１１とハウジング２の内面との間に形成される隙間には充填材２３が設置される。これにより、ノズル１１とハウジング２の内面の間に形成される隙間に微粉燃料や微粉砕物が溜まりにくくなり、残存した微粉燃料や微粉砕物による発火の可能性を低減できる。充填材２３は、例えばセラミック製のパテ材である。充填材２３は、上面が傾斜面を有するように設けられる。充填材２３は、ノズル１１とハウジング２の内面との間に形成される隙間だけでなく、ハウジング２内において水平面が形成されている部分にも傾斜面を有するように設けられるとよい。これにより、水平面に微粉燃料や微粉砕物が溜まりにくくなる。

図８に示すように、ノズル１１の吹出口１２と反対側となる空気供給源側の一端側において、ノズル１１は屈曲部を有し、屈曲部を介してノズル１１の軸方向に対してほぼ直交する方向に接続管２６が設けられる。その接続管２６の外周面には設けられた雄ねじ部２６ａが形成される。接続管２６の内部は、ノズル１１へ供給される空気が流通する。ハウジング２には、接続管２６が貫通する貫通孔２Ａが形成される。貫通孔２Ａが形成されたハウジング２の部位は、ノズル１１の一側面に沿って配置されている。

取付リング２７は、ノズル１１に対してハウジング２を間に挟んでハウジング２の外側に設けられる。取付リング２７には、接続管２６の雄ねじ部２６ａを締め付ける雌ねじ部２７ａが形成される。

ストッパ２８は、ノズル１１とハウジング２との間で、接続管２６を囲んで設置される。ストッパ２８は、例えばリング形状の板状部材である。

これにより、ノズル１１とハウジング２との間で、接続管２６を囲んでストッパ２８が設置されている。ハウジング２を間に挟んで、雄ねじ部２６ａが雌ねじ部２７ａによって締め付けられたとき、ハウジング２の内面形状が平面でない場合や、ミル１内の構成部材が存在する場合があっても、ストッパ２８が設置されない場合に比べて、締め付けが不均一になりづらい。そのため、ノズル１１がハウジング２に対して安定的に固定され、ミル１で発生する振動に対してねじ締め付けが緩むことを抑制できる。なお、このノズル１１の固定部分において、ハウジング２は粉砕機（ミル１）構成部材の一例であり、ノズル１１が固定される部材は、ハウジング２に限定されず、他の粉砕機構成部材でもよい。

ノズル１１の接続管２６側と吹出口１２の間の中間部において、ノズル１１は、ハウジング２の内側に設けられた部材、例えば偏流板（粉砕機構成部材）２９によって支持される。偏流板２９は図示しない部分でハウジング２に支持固定されている。これにより、接続管２６側だけでなく、ノズル１１の中間部においてもノズル１１が支持されるため、ノズル１１がより安定して固定され、ミル１で発生する振動に対してねじ締め付けが緩むことを抑制できる。なお、ハウジング２の内側に設けられた部材、例えば偏流板２９は第２の粉砕機（ミル１）構成部材の一例であり、ノズル１１が中間部において固定される部材は、ハウジング２でもよいし、他の粉砕機構成部材でもよい。

図８に示す本実施形態での例では、ノズル１１の中間部の側面にはコの字座３０が設置されており、コの字座３０の内部にボルト３１のヘッド部が収容され、ボルト３１のねじ部が偏流板２９を貫通して設置され、ナット３２によって締め付けられて固定される。コの字座３０により、粉砕テーブル４の外周を吹き上げる微粉燃料の衝突によって、ボルト３１のヘッド部が摩耗することが抑制され、メンテナンス性が向上する。上述したとおり、ノズル１１は、既設のミル１の構成部材を活用して固定することが可能である。

上述した実施形態において、ノズル１１から粉砕テーブル４に対する空気の噴出は、ハウジング２の内部に対する固体燃料の供給が停止された後に開始される。

図９に示すように、ノズル１１からの空気の噴出による微粉砕物のクリアリング期間は、ミル１の通常運転期間の終了後に行われる。ミル１の通常運転期間では、ハウジング２の内部に供給され、粉砕した固体燃料をハウジング２の外部に搬送する一次空気（搬送用ガス）が所定の流量（本実施形態では例えば、３００m³/min～５００m³/min）で供給されている。運転停止へ移行する場合、負荷下げが開始されて、一次空気は最低負荷として通常運転である一次空気の所定流量の２０％～３０％まで低減される。そして、クリアリング期間が開始されると、固体燃料の供給が停止される。また、一次空気が更に低減され一次空気の所定流量の１０％以下となるが、これに追加してノズル１１からの空気が所定流量の１％～３％相当で供給される。

すなわち、ミル１の運転を停止させるため、新たな固体燃料が供給されない運転停止モードにおいて、ノズル１１からの空気が噴出されて粉砕テーブル４上に残存した固体燃料、微粉燃料や微粉砕物が粉砕テーブル４よりも外側へ吹き飛ばされて系外へ排出される。なお、一次空気ではなく、ノズル１１専用の空気をノズル１１へ供給することによって、より高い圧力の空気をノズル１１へ供給でき、運転停止モードにおいても粉砕テーブル４上に残存した固体燃料を吹き出しやすくなる。

以上、本実施形態によれば、ノズル１１は、粉砕テーブル４の中心に対して噴出するのではなく、粉砕ローラ５よりも内側において粉砕テーブル４上に想定される仮想円の接線方向に沿うように、粉砕テーブル４に対して空気を噴出して旋回流とすることができる。

これにより、噴出された空気が粉砕ローラ５に当たることなく、粉砕テーブル４上に残存した固体燃料、微粉燃料や微粉砕物をより確実に粉砕テーブル４よりも外側へ吹き飛ばすことができる。空気の噴出方向が粉砕テーブル４の中心ではないため、粉砕テーブル４が回転している場合、粉砕テーブル４による遠心力も作用して、残存した固体燃料が噴出空気と共に粉砕テーブル４の外側へと搬出されやすい。

また、ノズル１１の形状や充填材２３によって、ノズル１１の上面に微粉燃料や微粉砕物が溜まりにくくなり、残存した微粉燃料や微粉砕物による発火の可能性を低減できる。さらに、ノズル１１の表面にライニング材２２を設置することで、耐摩耗性が向上し、微粉燃料が流通するノズル１１の設置環境に関わらず、耐久性を維持できる。

またさらに、ストッパ２８が、ノズル１１とハウジング２との間で、接続管２６を囲んで設置されることで、ストッパ２８が設置されない場合に比べて、締め付けが不均一になりづらい。その結果、ノズル１１がハウジング２に対して安定的に固定され、ミル１の振動に対しても固定が緩むことが抑制される。また、接続管２６側だけでなく、ノズル１１の中間部においてもノズル１１が支持されることによって、ノズル１１がより安定して固定されミル１の振動に対して固定が緩むことがより抑制される。

１ ：ミル（粉砕機）
２ ：ハウジング
２Ａ ：貫通孔
２ａ ：側面部
２ｂ ：天井面部
２ｃ ：底面部
３ ：空気供給ダクト
４ ：粉砕テーブル
５ ：粉砕ローラ
６ ：スクレーパ
７ ：固体燃料供給管
８ ：ロータリセパレータ
９ ：出口ポート
１０ ：スピレージシュート（排出孔）
１１ ：ノズル
１２ ：吹出口
１３ ：流路
１４ ：絞り部
１５ ：回転支持部
１６ ：テーブル部
１７ ：第１支持軸
１８ ：支持アーム
１９ ：第２支持軸
２０ ：押圧装置
２１ ：ストッパ
２２ ：ライニング材（耐摩耗性材料）
２３ ：充填材
２６ ：接続管（管）
２６ａ ：雄ねじ部
２７ ：取付リング（固定部）
２７ａ ：雌ねじ部
２８ ：ストッパ
２９ ：偏流板（粉砕機構成部材）
３０ ：コの字座
３１ ：ボルト
３２ ：ナット
４１ ：ダクト出口
４２ ：ダクト入口
４５ ：排出管
４６ ：スピレージホッパ

Claims (11)

1. 中空形状のハウジングと、
   前記ハウジングの内部において回転可能に支持される粉砕テーブルと、
   前記粉砕テーブル上に設置され、前記粉砕テーブルとの間の粉砕位置で炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
   前記ハウジングに設けられ、前記粉砕テーブルの鉛直上側で前記粉砕ローラの前記粉砕位置よりも内周側において前記粉砕テーブルの回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、前記粉砕テーブルに対してガスを噴出するノズルと、
   前記ノズルの吹出口と反対側の一端側において、前記ノズルの軸方向に対してほぼ直交する方向に設けられ、雄ねじ部が形成されるとともに内部を前記ガスが通過する管と、
   前記ハウジングには、前記管が貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通する前記雄ねじ部を前記ハウジングに締め付けて固定する雌ねじ部が形成された固定部と、
   前記ノズルと前記ハウジングとの間で、前記管を囲んで設置されるストッパと、
   を備える粉砕機。
2. 前記ノズルの内側は管状であり、吹出口の径は、前記ノズルの吹出口よりも上流側の流路の径より小さい請求項１に記載の粉砕機。
3. 前記ノズルの流路の径は、吹出口の径よりも２倍～４倍である請求項２に記載の粉砕機。
4. 前記ノズルの鉛直上側面は、水平方向に対して下方に傾いた傾斜面が形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕機。
5. 前記ノズルの下面は、水平方向に対して平行な水平面を有し、及び／又は、前記ノズルの少なくとも一方の側面は、水平方向に対して垂直な鉛直面を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の粉砕機。
6. 前記ノズルは、前記粉砕テーブルよりも鉛直上方に設置され、前記ノズルの先端部は、
   前記粉砕テーブルの鉛直上方に位置しており、
   前記ノズルの下面及び／又は少なくとも一方の側面には、耐摩耗性材料が設置されている請求項１から５のいずれか１項に記載の粉砕機。
7. 前記ノズルの前記下面及び少なくとも一つの前記側面には、板状の前記耐摩耗性材料が設置され、前記下面に設置される前記耐摩耗性材料は、前記少なくとも一つの前記側面に設置される前記耐摩耗性材料の下面側の少なくとも一部を覆うように設置される請求項６に記載の粉砕機。
8. 前記ノズルと前記ハウジングの内面との間に形成される隙間には充填材が設置されている請求項１から７のいずれか１項に記載の粉砕機。
9. 前記貫通孔の近傍に前記ノズルに沿って設けられ前記ハウジングに支持された偏流板を備え、
   前記ノズルと前記ハウジングとの間に挟んで前記偏流板が配設され、前記ノズルの一端側と前記吹出口側の間の中間部において、前記ノズルが前記偏流板によって支持される請求項１に記載の粉砕機。
10. 中空形状のハウジングと、前記ハウジングの内部において回転可能に支持される粉砕テーブルと、前記粉砕テーブル上に設置され、前記粉砕テーブルとの間の粉砕位置で炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記ハウジングに設けられたノズルとを備える粉砕機の運用方法であって、
    前記粉砕機は、
    前記ノズルの吹出口と反対側の一端側において、前記ノズルの軸方向に対してほぼ直交する方向に設けられ、雄ねじ部が形成されるとともに内部をガスが通過する管と、
    前記ハウジングには、前記管が貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通する前記雄ねじ部を前記ハウジングに締め付けて固定する雌ねじ部が形成された固定部と、
    前記ノズルと前記ハウジングとの間で、前記管を囲んで設置されるストッパと、を有し、
    前記ノズルが、前記粉砕テーブルの鉛直上側で前記粉砕ローラの前記粉砕位置よりも内周側において前記粉砕テーブルの回転中心を中心として想定される仮想円の接線方向に沿って、前記粉砕テーブルに対してガスを噴出する粉砕機の運用方法。
11. 前記ハウジングの内部に対する前記炭素含有固体燃料の供給が停止された後、前記ノズルからの前記粉砕テーブルに対するガスの噴出を開始する請求項１０に記載の粉砕機の運用方法。

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