JPH02152582A - 回転分級機を備えたミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は被粉砕物を粉砕するミルに係り、特に粉砕物を
遠心力によって微粉と粗粉に分級する回転分級機を備え
たミルに関する。

〔従来の技術〕

事業用の大容量微粉炭焚ボイラにおいても、低公害燃焼
（低ＮＯｘ・未燃分低減）や急速負荷変動運用（燃料投
入量変化）が実施され、それに伴いミルも高性能化が要
求されている。

石炭や、ボイラ用の他の固体燃料であるオイルコークス
に限らず、セメントクリンカやあるいは鉄鉱石などの塊
状物を微粉砕するミルの１タイプとして、回転する粉砕
テーブルとその上の被粉砕原料上に押圧するごとく転勤
する複数のローラを備えた竪型のローラミルが用いられ
るようになり、最近では代表機種の１つとしての地位を
固めつつある。

この種の粉砕機は、第１３図に示すように、円筒型ハウ
ジング１１の下方部にあって減速機を有する電動機で駆
動され、水平面上で比較的低速で回転する円板状の粉砕
テーブル３と、その上面外周部を円周方向へ等分割する
位置に、油圧あるいはスプリング等で圧接されて被粉砕
物を粉砕しながら転動する複数個の粉砕ローラ１２を備
えている。粉砕テーブル３の中心部へ被粉砕原料供給管
（センターシュート）２より供給される被粉砕原料１は
、粉砕テーブル３の回転する遠心力によって粉砕テーブ
ル３上を渦巻状の軌跡を描いて外周方向へ移動し、粉砕
テーブル３の粉砕レース面と粉砕ローラ１２の間にかみ
込まれて粉砕される。

ミルハウジング１１の基底部のウィンドボックスには、
図示していない送風機から熱交換器を経てダクト内を送
られてきた熱風が導かれており、この熱風１０が粉砕テ
ーブル３の外周部とミルハウジング１１の内壁面の間に
設けられエアスロート８から吹き上がっている。粉砕ロ
ーラエ２で粉砕された粉粒体は、エアスロート８から吹
き上がる熱風１０によってミルハウジングｌｌ内を上昇
しながら同時に乾燥される。ミルハウジング１１の上部
へ空力輸送された粉粒体は、ミルハウジング１１の上部
に備えられた回転分級機２５で分級され、所定の粒径以
下の微粉１１５は熱風１０によって搬送され、ボイラで
は微粉炭バーナあるいは微粉貯蔵ビンへと送られる。分
級機を貫通しない粗粉は、粉砕テーブル３上へ重力落下
し、ミル内へ供給されたばかりの原料や分級部までは到
らず重力で落下してきた（１次分級）粗粉とともに再度
粉砕される。このように粉粒体はミル内を循環しながら
粉砕ローラ１２によって粉砕が繰返される。

このように竪型ローラミルの多くは、ミル上部に分級部
を有するミル内循環閉回路粉砕系であり、粉砕部のみな
らず分級部の性能も、粉砕部の特性との強い関連を保ち
ながら製品微粉の性質に大きな影響を与える。

最近では、分級機としてサイクロンセパレータに代わり
回転分級機が多く利用されるようになってきている。回
転分級機は、ミル中心軸部に設けた回転分級機ロータ１
６に複数枚の分級羽根１７をロータ円周方向に等間隔で
配設し、粉砕テーブル３の回転駆動系からは独立した駆
動系により回転する構成である。ミル粉砕部において、
熱風１０で吹き上げられた粉粒体は、回転する分級羽根
１７によって生じる気流の遠心力の作用によって、所定
の粒径より大きな粒子は分級機の外周部へ追いやられ、
重力の作用によって再び粉砕部へ落下する。一方、所定
の粒径より小さな微粉は、分級羽根１７の間をすり抜け
るように通過し、ミル外部へと製品微粉として排出され
る。

回転分級機が広く使用されるようになった主な背景をま
とめると次のようになる。

（ｉ）従来にも増して、粒径範囲や粒度分布が所定の要
求を満たさなければならなくなってきている。これはボ
イラの微粉炭バーナにおける低Ｎ。

Ｘ・低未燃分燃焼の同時達成の要求はもとより、セメン
トや新素材製造分野でも強い。

（ｉｉ　）負荷変動に対する応答性の向上が求められて
いる。これは主として微粉炭焚ボイラの負荷変動運用対
応であり、サイクロン分級機と較べて回転数制御が可能
であるため有利である。

〔発明が解決しようとする課題］ 第１２図は、第１３図に示した従来式回転分級ミルにお
ける回転分級部の水平断面図である。第１３図に示すよ
うに、分級機の下側つまり入口部において、粉砕部から
吹き上げられた粉粒体群と、回転分級機から遠心力によ
り排除された粗粒子群とが干渉することにより、粒子の
滞留部１１４が生じる。この粒子滞留部１１４は、ミル
内における一種の抵抗体となり、ミルの各種性能に対し
悪影響を及ぼす。まず、ミル内の圧力損失（ミル差圧）
が増大するために、送風動力をより多く要するようにな
る。さらに、粗粉が粉砕部へ戻りにくくなり、微粉が分
級機を貫通せずに粉砕部へ戻るという不都合が生じ、粉
砕動力が浪費される。また分級性能はおろか、微粉の粒
度も低下してしまう。以上のような、分級機入口部にお
ける粒子滞留部１１４は、回転分級機の回転数が高いか
、給炭負荷量が多い粉砕条件において発生し易い。

本発明の目的は、以上のような課題を解決し、粉砕と分
級性能に優れる回転分級式ミルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した本発明の目的は、ミルハウジングと、ミルハウ
ジング内の下部に設けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部と
、被粉砕物をミル内に供給する原料供給装置と、粉砕部
で粉砕された粉砕物をミルハウジング内の上部に設けら
れた回転分級機に気流輸送する装置と、上記気流輸送さ
れた粉砕物を微粉と粗粉に分級するための複数枚の回転
分級羽根を有する回転分級機とを備えたミルにおいて、
回転分級機の外周に間隔を保って複数枚の羽根を有する
インターナルブレード装置を設けたことを特徴とする回
転分級機を備えたミルにより達成される。

〔作用） 回転分級機の遠心力により回転分級機の外周囲へ排出さ
れた粗粒子は、本発明になるブレードの作用によって、
ミルハウジング内壁上において衝突しても再飛散するこ
となく、つまり複数枚ブレードの各側壁上におびただし
い頻度で衝突することにより、前記ブレードおよび内壁
面に沿ってミル粉砕部へと落下する。このようにして分
級機近傍において、粒子滞留域が生じない。これによっ
て、ミル内の圧力損失が低減し、また粉砕粒子群の粒度
も向上する。また、粒子滞留域が解消されるため、分級
された粗粒子は速やかに粉砕部へ再循環する。一方、粉
砕部から吹き上げられた粉粒体群は、再ｖ１１環粗粒子
群と衝突、合体することなく分級機内へ取り込まれる。

粉砕部では、微粉の再循環が著しく低減するため、ロー
ラの加圧力も粉砕により有効に作用するようになる。こ
のような作用によって、分級と粉砕の効率が同時に向上
する。

〔実施例〕

第１図と第２図に、本発明を具体化したミルの構造を示
す。第１図は、ミルの中心軸を通る縦方向の断面図、ま
た第２図は本発明の主要部である回転分級部を上方から
見た水平方向断面図である。

第１図において、被粉砕原料１はミル上部中心軸に設け
られた被粉砕原料供給管（センターシュート）２から供
給され、ミル下部で低速で回転する粉砕テーブル３上に
落下する。粉砕テーブル３上の被粉砕原料１は、遠心力
によって粉砕テーブル３の外周部へ供給され、粉砕テー
ブル３の外周部に設置された粉砕リング４の上面に刻設
された粉砕レース５と、圧下状態で粉砕レース５上を転
動する粉砕ローラ１２によって、圧縮と剪断の両件用に
よって微粉砕される。このように粉砕部で微粉砕された
生成した粉粒体は、粉砕テーブル３の外側から、エアス
ロート８を通して円環状に吹き上がる熱風１０によって
ミル上部の分級部へと輸送される。これら粉粒体のうち
、かなり粗く重い粒子は回転分級機２５まで到達するこ
となく重力で粉砕部へ落下しく１次分級）再粉砕される
。

１次分級部を通過した粉粒体は、回転分級部で比較的粗
い粒子群と製品微粉群とに、空力遠心作用によって強制
的に分級される。回転分級機２５は、被粉砕原料供給管
（センターシュート）２の外周を回転する分級機回転円
筒１５を回転シャフトとして、その下部に複数枚の平板
状の分級羽根１７が取付けられた分級機ロータ１６が装
着されている。微細な粒子は、この回転分級機を貫通し
て上昇し、製品微粉排出ダクト２０より製品微粉として
取出される。石炭焚ボイラ用のミルの場合、微粉は図示
していないバーナへ直接搬送されるか、もしくは微粉ビ
ンに貯蔵される。回転分級機２５の外周はミルハウジン
グ１１であるが、回転分級機と同じ高さ方向位置のミル
ハウジング１１の内壁には、分級羽根１７に接触するこ
とのない半径方向長さで、断面形状が半径方向へ直線状
の板材であるミルハウジングインターナルブレード１９
が、ミル中心軸へ向かうごとくに複数板配設されている
（第２図）。このミルハウジングインターナルブレード
１９の作用は、後述するが、回転分級機より遠心力によ
って排除された粒子群をこれに衝突させて受は止め、で
きるだけ速やかに粉砕部へ戻そうとするものである。第
２図に示すように、このミルハウジングインターナルブ
レード１９は、その半径方向長さは分級羽根１７よりも
短く、枚数に制限はないが分級羽根１７より多いほうが
好ましい。また、ミル高さ方向の長さも、分級羽根１７
のそれよりは短くてよい（第１図参照）。

第３図から第６図には、同様の考え方に基づく他の実施
例を４例示す。第３図の例は、ミルハウジング１１の内
壁上に配設するハウジングインターナルブレード１９を
、回転分級機の回転方向に対し、インターナルブレード
傾斜角度θ２だけ傾斜させた例である。ハウジングイン
ターナルブレード１９の長さ１２は、第２図に示すブレ
ード１９の半径方向長さよりもやや長めにする。またθ
２の角度は、分級機の回転速度にもよるが３０〜７０°
とするのが望ましい。このようにインターナルブレード
１９を、分級羽根１７の回転方向に傾斜させる方法は、
鉄鋼スラグやセメントクリンカのように、密度の高い原
料を用いる場合で、回転分級機を低速で回転させるミル
の操業に適している。

第４図に構造を示す実施例は、その先端を回転分級機の
回転とは逆方向へ、略り字型に曲げるミルハウジングイ
ンターナルブレード１９を用いた構成である。この方法
は、ミルハウジング１１内壁上における粒子の再飛散を
防止するために、通常の燃料用瀝青炭のように、比較的
密度の高くない原料の分級に適している。

第５図に示す実施例では、ミルハウジングインターナル
ブレード１９を、ブレード回転ジヨイント１９ａを介し
てミルハウジング１１の内壁上に接続し、運転中に自在
に回転可能なようにしたものである。運転時には、回転
分級機の空力作用により、第３図の例と同様にインター
ナルブレード１９が回転分級機の回転方向に傾斜する。

傾斜する割合は、分級機の回転速度が高い場合に大きく
なる。第６図に示す実施例では、第３図の実施例とは逆
にインターナルブレード１９を回転分級機の回転とは逆
方向に傾斜させている。この例は、インターナルブレー
ド１９による抵抗が大きくなる可能性があるため、回転
分級機を低速回転で運用する場合に適用される。この実
施例は、ミルを低負荷で運用すべく計画された場合には
特に有効であるが、ミル内が高濃度になる操業が普通と
いう場合には、ブレード部に粒子が堆積してしまう可能
性もあり（堆積してしまうと逆効果になる）、第３図の
構造のほうが有利である。一方、第４図の実施例と同様
に、ミルハウジング１１の内壁近傍における粒子の再飛
散を防止する効果があるため、比較的真密度の高くない
燃料用石炭のミル等への応用が考えられる。

第７図に、本発明になるミルの回転分級部における粒子
の挙動を模式的に示す。回転分級機の遠心力によって、
分級羽根１７の外周へ排除された粒子は、図中に粗粒子
の飛行軌跡２２として示すように、本発明になるミルハ
ウジングインターナルブレード１９とミルハウジング１
１の内壁へ衝突し、再飛散することなく重力により粉砕
部へ落下する。このようにして、回転分級部においても
、粒子群の滞留域が生じなくなる。従来式の回転分級ミ
ルでは、第１３図に示すように、ミル下部の粉砕部から
上昇してくる粒子群と、回転分級機から空力遠心作用に
よって排除される粒子群同士が干渉し合い、高濃度の粒
子滞留域が発生する。この滞留域が、ミル内の圧力損失
を増大させ、また製品微粉粒度を低下させるなど、回転
分級方式の弱点にもなっていた。その原因は、回転分級
機から排除された粒子群が、ミルハウジング内壁上で激
しく再飛散し、比較的長い時間壁近傍に滞留しているこ
とにあるためと考えられる。本発明のように、ミルハウ
ジングインターナルブレード１９を設ければ、回転分級
機から排除された粒子群が、速やかに粉砕部へ落下する
ようになり、粒子の滞留が防止され、２次分級のサイク
ル速度が向上する。

第８図から第１０図において、本発明になるミルハウジ
ングインターナルブレード１９の効果を、パイロットミ
ルについて調べた結果を示す。第８図は、ミル起動（給
炭開始）からの時間経過（静定するまでに要する時間を
１．０として無次元化している）に対する分級機入口部
差圧ΔＰｓｉ”の変化を示したものである（ΔＰｓｉ”
は、空気のみを流した場合の差圧により無次元化されて
いる）。起動直後では、本発明になるミル（第１図、第
２図）と従来式ミル（第１２図、第１３図）において、
△Ｐｓｉの差は小さいものの、２０分を経過した時点で
急速に拡大していく。この結果から、従来式のミルにお
いて、ミル内石炭ホールドアツプの上昇とともに、高濃
度の炭層部がミルの上方部へ移行し、回転分級部におい
て粒子群滞留域が発生していることをうかがわせる。一
方、ミルハウジングインターナルブレード１９を備えた
本発明ミルでは、かなり時間が経過しても、△Ｐｓｉ６
の増加は少ない。これからも、インターナルブレード１
９による粒子再飛散効果が確認されたことになる。

第９図には、ミル起動からの時間経過に対する製品微粉
粒度（２００メツシユパス量、ｗｔ％、ただし、実験デ
ータの各粒度は、従来式ミル（第１２図、第１３図）の
静定時における粒度で無次元化しである。また横軸の時
間も、静定するまでの時間を１．０として無次元化しで
ある）の変化を、本発明ミルと従来式ミルとの性能比較
として示す。

いずれのミルでも、起動直後に粒度はやや低いもののす
ぐに急増し１．ピーク値を示したあと次第に減少してい
く。特に従来式ミルでは、回転分級機入口において生じ
る粒子滞留域のため、時間経過に伴う粒度の低減が著し
い。同じ経過時間で比較すれば、本発明のミルのほうが
１０％以上も粒度の高いことがわかる。この結果からも
、本発明ミルに備えたインターナルブレード１９による
粒子滞留域発生の防止効果が理解される。

第１０図は、分級機回転数比Ｎｓ／Ｎｓ”　　（ＮＳ′
は分級機定格回転数）に対する製品微粉粒度（２００メ
ツシユパス量、ｗｔ％）の変化をまとめたものである。

分級機の回転数Ｎｓが増加すれば当然粒度も向上するが
、Ｎｓが増大しミル内の循環量が増えすぎると、従来式
ミルではかえって粒度が低減してしまう。これは循環量
の上昇によって、回転分級機入口に高濃度の粒子滞留域
が生じたためである。この粒子滞留域の発生を防止した
本発明ミルでは、回転分級機の回転数Ｎｓを上昇させて
も微粉粒度の低下が見られない。このことから本発明ミ
ルでは、Ｎｓを変化させることによるミル装置の運用範
囲が拡大可能になる。

第１１図は、従来式に対する本発明ミルの機能向上効果
を、粉砕した微粉炭を実際に燃焼させて実証した結果で
ある。本発明になるミル使用時のほうが、灰中未燃分も
排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度もともに大幅に低
減していることがわかる。本発明になるミルのほうが、
微粉粒度が向上しているため、着火・保炎性が向上し、
これにあいまって燃え切りも速くなり灰中未燃分が低減
したものである。またＮＯｘ濃度に関しては、バーナに
おける火炎の安定保持がさらに強化されたため、バーナ
近傍に高温で安定な低空気比燃焼域が形成され、生成し
たＮｏをＮ２へ還元する中間生成物の放出量が大幅に増
加したことによると考えられる。

以上のように、本発明を実施することは、ミルの性能向
上のみならず、ボイラにおいて低公害・高効率燃焼が達
成されることにもつながり、火力プラント全体の運用性
改善に寄与するものである。

本発明になる回転分級機を備えたミルは、ここまで例と
して取り上げ実施例を示した微粉炭焚あるいは石油コー
クス等固体燃料焚ボイラのミルに限らず、セメント仕上
げ用ミルや銑鉄スラグ用ミル、あるいは特殊用途として
セラミックス原料微粉砕用や顔料・タルク製造用ミルへ
も直接適用することができる。特にセメントの分野では
、最近になって厳しい品質管理と省エネルギー操業を推
し進めており、本発明ミルは特に有効と考えられる。こ
のほかにこれまでタワー・ミルが利用されることの多か
った鉄鉱石微粉砕用ミルへも応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ミルの回転式分級機の外周部における
粒子滞留域を除去できるので、製品微粉粒度の向上と微
粉生成量の増加が可能である。また、ミル内の滞留微粉
量が減少するので、ミル内を通過する乾燥用兼搬送用の
空気の圧力損失が減少する。したがって、ミル性能の向
上とミル運転時の所要動力の節減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施したミルの垂直軸方向断面図、
第２図は、第１図のＢ−Ｂ面における水平断面図、第３
〜６図は、それぞれ本発明の他の実施例図、第７図は、
本発明の詳細な説明した模式図、第８〜１１図は、それ
ぞれ本発明の効果の実証試験説明図、第１２図および第
１３図は、それぞれ従来技術になるミルの説明図である
。 １・・・被粉砕原料、２・・・被粉砕原料供給管、３・
・・粉砕テーブル、４・・・粉砕リング、６・・・粉砕
テーブル回転シャフト、８・・・エアスロート、１０・
・・熱風、１１・・・ミルハウジング、１２・・・粉砕
ローラ、１５・・・分級機回転円筒、１６・・・分級機
ロータ、１７・・・分級羽根、１８・・・ダムリング、
１９・・・ミルハウジングインターナルブレード、２０
：製品微粉排出ダクト、２１・・・ミル下部ハウジング
。 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 Ｂ　−Ｂ”方向視図 ｍ：分級機回転方向 第 図 ！、ニブレード長 −二分級機回転方向 第 図 第 図 第１０ 図 Ｎ：二分級機定格回転数） Ｎ０ｘ （０２６”ｌ−換算ｐｐｍ　）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ミルハウジングと、ミルハウジング内の下部に設
   けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部と、被粉砕物をミル内
   に供給する原料供給装置と、粉砕部で粉砕された粉砕物
   をミルハウジング内の上部に設けられた回転分級機に気
   流輸送する装置と、上記気流輸送された粉砕物を微粉と
   粗粉に分級するための複数枚の回転分級羽根を有する回
   転分級機とを備えたミルにおいて、回転分級機の外周に
   間隔を保って複数枚の羽根を有するインターナルブレー
   ド装置を設けたことを特徴とする回転分級機を備えたミ
   ル。
2. （２）請求項（１）において、上記インターナルブレー
   ド装置の羽根をミルハウジング内壁に円周方向等間隔に
   取付けたことを特徴とする回転分級機を備えたミル。
3. （３）請求項（１）において、上記インターナルブレー
   ド装置の羽根をミル中心軸に向けて放射状に設けたこと
   を特徴とする回転分級機を備えたミル。
4. （４）請求項（１）において、上記インターナルブレー
   ド装置の羽根を分級機の回転方向と同方向に傾斜させて
   取付けたことを特徴とする回転分級機を備えたミル。
5. （５）請求項（１）において、上記インターナルブレー
   ド装置の羽根を分級機の回転方向と反対方向に傾斜させ
   て取付けたことを特徴とする回転分級機を備えたミル。