JP7327129B2 - 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、その他の無機原料、又は化学品、バイオマス等の有機原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉体に粉砕する竪型粉砕機（以下、単にミルともいう）に関し、特に補助ローラのローラタイヤとテーブルライナの金属接触を防止するメカニカルストッパ（以下、単にストッパということあり）を備えた竪型粉砕機に関する。

高炉スラグ、セメント、石炭、バイオマス等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラと補助ローラを備えている。
このような竪型粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部では粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。このとき粉砕ローラの噛み込み側の補助ローラは、粉砕原料を粉砕ローラが粉砕し易いように層厚を均して脱気している。これにより粉砕効率が向上し、かつ粉砕時の振動を低減できる。
そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して粉砕される。

このような粉砕ローラ及び補助ローラのローラタイヤ（回転テーブル面と対向して粉砕原料を介して接触する部分）と、回転テーブルのテーブルライナ（粉砕ローラと対向して粉砕原料を介して接触する部分）は、近年、材質に高クロム鋳鉄品、硬化肉盛、セラミック等を用いて、部材の長寿命化が図られている。しかしこれらの材質は金属接触により剥離や割れが生じ易い。そこで粉砕ローラ及び補助ローラの金属接触を防止するためにメカニカルストッパを備えた竪型粉砕機が利用されている（粉砕ローラのストッパについては特許文献１参照）。図６に示すようにストッパ１は、補助ローラ５を水平軸回りに揺動自在に軸支するアーム２０の側面に対し進退移動するスピンドル２の先端が当接し、ローラタイヤ１７とテーブルライナ１５の適正なクリアランスとなるよう手動操作により調整している。

しかしながらローラタイヤ１７とテーブルライナ１５の摩耗が進行するとストッパ１でローラの下限値が制限されているためにローラタイヤ１７とテーブルライナ１５の隙間が広がってしまう。図７に示すようにローラタイヤ１７及びテーブルライナ１５が摩耗して隙間が広がってしまうと、テーブル上の原料に粉砕力が有効に作用しなくなる。また粉砕状態での原料層厚（ローラに噛み込まれる原料の高さ）よりも、隙間の方が大きくなると、頻繁に振動でストッパ１を叩くようになり、粉砕能力の低下、振動の増加、電力原単位の悪化を招いてしまう。
このような状態になると一端粉砕機を停止して、所定時間の冷却後に内部で粉砕ローラの隙間を測定し、粉砕ローラの隙間から補助ローラの隙間を決定してストッパを調整する。その後、内部を昇温して再起動する手順となり作業員の手間と時間のロスが発生する。特に、作業員が内部に入るまでの冷却や、調整後の昇温にはかなりの時間がかかるため、稼働時間の大幅なロスとなり影響は大きい。
調整の結果は即時判断することができないので、運転再開後にオペレータがミルフィード量、ミルファン風量、セパレータ回転数、粉砕及び補助ローラの油圧力（空気圧、電動トルク）、ミル出口温度など各パラメータ情報から運転状態（調整結果を含む）を判断していた。このように連続した安定運転はオペレータ（熟練者）の技量に依存していた。

実開平４－１０２６４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、特に補助ローラのローラタイヤ及びテーブルライナが摩耗しても安定した連続運転が行える竪型粉砕機を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、回転テーブル上に投入した粉砕原料を噛み込む粉砕ローラと、前記粉砕ローラの上流側に補助ローラを備え、前記粉砕原料を前記補助ローラで圧密してから前記粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機において、
前記補助ローラを水平軸回りに揺動自在に軸支するアームの側面に対し進退移動するスピンドルを備え前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動するストッパ調整部と、
前記補助ローラの回転数を求める補助ローラ回転検出部と、
前記補助ローラと回転テーブルの間の前記粉砕原料の層厚を求めるローラ原料層厚計と、
ミル振動が設定値を超えたときに、前記補助ローラの回転数及び層厚の測定値に基づいて前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動させて、ミル振動値変動幅と、ミル差圧値と、ミル動力値と、粉砕ローラの層厚の運転データを設定値以下に制御する制御部を備えたことを特徴とする竪型粉砕機を提供することにある。
上記第１の手段によれば、ミル運転状態の各パラメータ情報（ミルフィード量など）から補助ローラのストッパ調整を自動化して振動を抑制して安定した連続運転を実現できる。
またローラタイヤとテーブルライナの隙間が生じてもストッパ調整に要する時間及び人員の大幅な削減が可能となる。

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記ストッパ調整部は、スピンドルに設けたギアと、前記ギアと噛み合うピニオンギアを有するギヤードモータを有し、前記スピンドルを進退移動させて前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動することを特徴とする竪型粉砕機を提供することにある。
上記第２の手段によれば、スピンドルの進退移動を人手によらず自動で行い、隙間を調整することができる。

本発明によれば、ミル運転状態の各パラメータ情報（ミルフィード量など）から補助ローラのストッパ調整を自動化して振動を抑制して安定した連続運転を実現できる。またローラタイヤとテーブルライナの隙間が生じてもストッパ調整に要する時間及び人員の大幅な削減が可能となる。

本発明の竪型粉砕機の主要部の説明図である。 竪型粉砕機の説明図である。 回転テーブル上の粉砕ローラ及び補助ローラの配置図である。 補助ローラの自動制御フロー図１である。 補助ローラの自動制御フロー図２である。 メカニカルストッパの説明図である。 ローラタイヤ及びテーブルライナの摩耗時の説明図である。

本発明の竪型粉砕機の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
［竪型粉砕機１０］
図２は竪型粉砕機の構成概略図である。図３は回転テーブル上の粉砕ローラ及び補助ローラの配置図である。なお図２においてメカニカルストッパは省略している。図示のように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６及び補助ローラ５と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０と、回転テーブル１４の外周縁部上に取り付けたダムリング４８を主な基本構成としている。
粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着したアーム２０を介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに押圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。また竪型粉砕機１０は、粉砕ローラ１６と位相を９０度ずらしたような形で、補助ローラ５が２個配置されており（図３参照）、粉砕ローラ１６と同様に回転テーブル１４に対して、原料を介して従動して回転する。
ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。

分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体（微粉）のみが上部取出口４４から排出される。
固定羽根３０ｃの下端部には、内部コーン３０ｅ及びフィード管３０ｆが設けられている。内部コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、フィード管３０ｆは、内部コーン３０ｅの下端に接続する円筒状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、フィード管３０ｆを介して下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。
内部コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング４８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。

竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０の原料投入口３２に投入された原料は、原料投入シュート３４を介して回転テーブル１４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１４の外周側に移動する。そして、回転テーブル１４上に投入された原料は、循環原料と回転テーブル１４上で合わさって、その大部分が補助ローラ５で圧密されて脱気された後、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に噛み込まれ粉砕される。回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されてダムリング４８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。
ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、内部コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。

（補助ローラ回転検出部５０）
図１は本発明の竪型粉砕機の主要部の説明図である。
補助ローラ回転検出部５０は補助ローラ５の回転数を測定し記録している。回転数測定は一例として、粉砕ローラ１６の回転箇所に設けてローラと共に回転するターゲット５２と、周回転するターゲットの軌道付近に設けた近接スイッチ５４により、時間当たりの検知回数から回転数に変換する方式を採用している。

（ストッパ調整部６０）
ストッパ調整部６０は、スピンドル２に取り付けたギア６４と噛み合うピニオンギア６２を有する電動式ギヤードモータ６６に接続している。電動式ギヤードモータ６６の回転軸はスピンドル２の回転軸と平行軸上に設置している。ギヤードモータ６６を回転させることでピニオンギア６２を介してスピンドル２を進退移動できる。
ストッパ調整部６０はギヤードモータ６６を回転させてスピンドル２を進退移動させて補助ローラ５を回転テーブル上面１４Ａに対して上昇（離れる方向）させたり、下降（接近する方向）させたり自動調整が可能となる。
なお、補助ローラ回転検出部５０及びストッパ調整部６０は、粉砕機に設置した複数の補助ローラ５毎に取り付けることにより、ローラ毎の調整を実行できる。
本実施形態の竪型粉砕機１０は、補助ローラ５の振動（ミル振動）を測定可能な振動計５６を備えている。
また補助ローラ５と回転テーブル上面１４Ａの間の粉砕原料の層厚を測定可能なローラ原料層厚計５８を備えている。ローラ原料層厚計５８は、アーム２０に取り付けたストライカー（反射板）と、ストライカーにレーザ光を照射するレーザセンサを有している。このような構成のローラ原料層厚計５８は、補助ローラ５の上下運動（原料層厚の変化）に連動して、アーム２０に取り付けたストライカーもアームの軸回りをスイング移動する際、ストライカーにレーザ光を照射した反射光によりレーザセンサとストライカーの間の距離を計測して、レバー比（Ｒ２（アーム軸心とストライカーまでの距離）／Ｒ１（アーム軸心と補助ローラと回転テーブルの接触中心までの距離））から原料層厚を検出することができる。なお振動計５６及びローラ原料層厚計５８は補助ローラ５毎に設置することにより個別に検出できる。
制御部７０は、竪型粉砕機１０の各種制御に係わり、ミル振動が設定値を超えたときに、補助ローラ回転検出部５０の補助ローラ５の回転数及びローラ原料層厚計５８の層厚の測定値に基づいて、ストッパ調整部６０へ回転テーブル上の補助ローラ５の位置を上下動させる信号を送信して、ミルの運転データを設定値以下に制御する。

（作用）
上記構成による本発明の竪型粉砕機の作用（運転方法）について、以下説明する。図４は補助ローラの自動制御フロー図１である。図５は補助ローラの自動制御フロー図２である。
竪型粉砕機１０の運転中（粉砕中）において（ステップ１）、ミル運転状態を監視する。具体的なミル運転状態は、一例として、１：ミルフィード量が設定値±３％以内であるか、２：ミルファン風量が設定値±３％以内であるか、３：セパレータ回転数が設定値±３％以内であるか、４：粉砕・補助ローラ油圧が設定値±３％以内であるか、５：ミル出口温度が設定値±３％以内であるかである（ステップ２）。
そしてミル振動を計測可能な振動計５６の振動値（計測値）があらかじめ設定した設定値以下であるか判断する（ステップ３）。ＮＯの場合、ミルの運転状態に異常がなく、ステップ１に戻り運転を継続する。
なおステップ２の運転状態は各種パラメータ情報が設定値以内となるように設定する。この間の補助ローラの位置は任意に設定している。

ＹＥＳの場合、設定値を超えた振動が発生しているため、補助ローラ５の層厚制御を行う（ステップ４）。具体的に本実施形態では補助ローラ５の層厚変動と回転数に基づく制御を行い、補助ローラ５の位置（層厚）が安定するようにする。
第１に補助ローラ５の層厚変動が設定値以内であるか否かを判断する（ステップ５）。ＹＥＳの場合ローラ原料層厚計５８で計測した層厚が設定値以内であり、後段のミル運転結果（ステップ１０）へ移行する。
ＮＯの場合、層厚変動が低いため、補助ローラ５の位置を上昇させて、層厚変動を高くする（ステップ６）。ついでタイマー計測で所定時間の運転を行い（ステップ９）、再度ステップ４の補助ローラの層厚制御を行う。
第２に補助ローラ５の回転数が設定値以内であるか否か判断する（ステップ７）。ＹＥＳの場合補助ローラ回転検出部５０で計測した回転数が設定値以内であり、後段のミル運転結果（ステップ１０）へ移行する。

ＮＯの場合、回転数が低い（回らない）ため、補助ローラ５の位置を下降させて、回転テーブル１４上の粉砕原料に接触させて回転数を高くする（ステップ８）。ついでタイマー計測で所定時間の運転を行い（ステップ９）、再度ステップ４の補助ローラの層厚制御を行う。
補助ローラの層厚変動が設定以内及び回転数が設定値以内の場合、ミル運転結果を監視する。具体的なミル運転結果は、運転データの一例として、Ａ：ミル振動値変動幅が設定値以下であるか、Ｂ：ミル差圧値が設定値以下であるか、Ｃ：ミル動力値が設定値以下であるか、Ｄ：ミル粉砕ローラの層厚が設定値以下であるかである（ステップ１０）。補助ローラ５の位置（層厚）が安定した後、上記Ａ～Ｄの運転データが１つでもＮＯの場合、ステップ１のミル運転中に戻り、１～５のミル運転状態の測定値が設定値以内となるように変更しミル運転状態を監視する。
ＹＥＳの場合、安定した連続運転が行えている（ステップ１１）。
さらにミルフィード量を増量するか否かを判断する（ステップ１２）。ＮＯの場合、ステップ１１に戻り、現状のフィード量を維持した状態で安定した連続運転が行える。
ＹＥＳの場合、フィード量を増量するため、ステップ１のミル運転中に戻り、再度ミル運転状態を監視する。

このような本発明の竪型粉砕機によれば、従来、ストッパの隙間調整は、粉砕機を停止して冷却及び昇温等の時間を要し、スピンドルの調整に人員及び労力を要していたことを大幅に削減でき、時間及び人員の削減が可能となる。
また粉砕機の補助ローラは複数設置しているが、すべてのローラが同じ速度で摩耗が進行することは少ない。実際には回転テーブル上の原料の流れ、熱空気のバランスなどにより負荷が高いローラとそうでないローラがあり、負荷の高いローラの方が早く摩耗が進行する。負荷の高いローラから隙間が広がり粉砕性能が低下していく。しかし本発明によれば、すべての補助ローラの隙間を常時最適に調整することができるため、常に効率の高い粉砕運転を継続することが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

１ ストッパ
２ スピンドル
５ 補助ローラ
１０ 竪型粉砕機
１２ ケーシング
１２Ｂ 下部ケーシング
１４ 回転テーブル
１４Ａ 回転テーブル上面
１５ テーブルライナ
１６ 粉砕ローラ
１７ ローラタイヤ
２０ アーム
２４ 油圧シリンダ
３０ 分級手段
３０ａ 回転軸
３０ｂ 回転羽根
３０ｃ 固定羽根
３０ｅ 内部コーン
３０ｆ フィード管
３２ 原料投入口
３４ 原料投入シュート
４０ 環状通路
４２ ガス導入口
４４ 上部取出口
４８ ダムリング
５０ 補助ローラ回転検出部
５２ ターゲット
５４ 近接スイッチ
５６ 振動計
５８ ローラ原料層厚計
６０ ストッパ調整部
６２ ピニオンギア
６４ ギア
６６ ギヤードモータ
７０ 制御部

Claims (2)

1. 回転テーブル上に投入した粉砕原料を噛み込む粉砕ローラと、前記粉砕ローラの上流側に補助ローラを備え、前記粉砕原料を前記補助ローラで圧密してから前記粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機において、
   前記補助ローラを水平軸回りに揺動自在に軸支するアームの側面に対し進退移動するスピンドルを備え前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動するストッパ調整部と、
   前記補助ローラの回転数を求める補助ローラ回転検出部と、
   前記補助ローラと回転テーブルの間の前記粉砕原料の層厚を求めるローラ原料層厚計と、
   ミル振動が設定値を超えたときに、前記補助ローラの回転数及び層厚の測定値に基づいて前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動させて、ミル振動値変動幅と、ミル差圧値と、ミル動力値と、粉砕ローラの層厚の運転データを設定値以下に制御する制御部を備えたことを特徴とする竪型粉砕機。
2. 請求項１に記載された竪型粉砕機であって、
   前記ストッパ調整部は、前記スピンドルに設けたギアと、前記ギアと噛み合うピニオンギアを有するギヤードモータを有し、前記ギヤードモータを正逆回転させて前記スピンドルを進退移動させて前記回転テーブル上の前記補助ローラの位置を上下動することを特徴とする竪型粉砕機。

Images