JPH0226682A - 粉砕分級装置 - 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〕 本発明は分級装置を有する粉砕装置に係り、特に分級部
に改良を加えた粉砕分級装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば石炭燃焼用のボイラにおいても窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）や未燃分の排出低減を行う低公害燃焼や、電力需要
の急速な変化に対応する急速負荷変動運用（・ボイラに
対する給炭量の変化で対応）が実施され、これに伴いボ
イラに石炭（微粉炭）を供給する微粉炭機（ミル）の性
能もより一層の向上が要求されている。

石炭やセメント原料若しくは新素材原料等の塊状物を細
かく粉砕する粉砕機には何種かの形式があるが、最近で
は粉砕テーブルと複数のローラとを備えた竪型ミルが多
く用いられている。この形式のミルは基本性能が良く、
今後火力発電所ボイラの給炭としては代表機種となるも
のと思われる。

第６−図を用いてこの粉砕装置の概略を先ず説明する。

回転分級機のシャフト２３内の給炭管を落下した石炭１
３は粉砕部に至り、低速で回転する円板状の回転テーブ
ル３と、この回転テーブル３の粉砕レース面４に接触す
る粉砕ローラ５との相対的な回転により粉砕される。ミ
ルケーシング１の基底部には熱風１１が導入され、この
熱風１１がエアスロートｌＯを介して粉砕部に吹き上げ
でいる。粉砕後の粉粒体はこの熱風により乾燥されなが
らミルケーシング１内を上昇する。ミルケーシング上部
へ気流輸送された粉粒体は分級機により分級され、所定
の粒径のものは気流と共にバーナ等の所定の機器に供給
され、所定以上の粒径のものは再度粉砕部に落下して粉
砕される。

上述した竪型ミルの多くはミルケーシング上部に分級部
を有し、ミル内循環閉回路粉砕系を形成しているが、こ
のような系を有する装置では粉砕部の粉砕性能のみでな
く、分級部の分級性能も装置全体としての性能を大きく
左右する。

固定したカイトベーンを有する分級部に対して粉粒体含
有気流を導入することにより旋回流を発生させて分級を
行うサイクロンセパレータに代わり、最近では回転分級
機が多く使用されるようになってきた。回転分級機はシ
ャフト２３に固定したロータ１７に複数の羽根１６をロ
ータ１７の円周方向に形成し、粉砕テーブル３の駆動系
とは別の駆動系によりこの羽根１６を回転させる構成と
なっている。粉砕部より熱風により吹上られた粉粒体は
回転する分級部１６によって生じる気流の遠心力の作用
により所定の粒径よりも大きい粒子は分級機の外周部に
追いやられ、以後重力により下降して粉砕部に再度供給
される。一方所定の粒径よ・りも小さな粒子は回転羽根
の間をすり抜けて通過し、ダクト２０を経て所定の機器
に気流輸送される。

このような回転分級機が最近多く設置されるようになっ
ているが、その理由としては以下のことが考えられる。

（ｉ）以前にも増して製品微粉に対して正確な粒度分布
が要求されている。この要求は特にセメントや新素材の
分野において厳しくなっていること。

（ｉｉ　）製品微粉が微粉炭である場合、微粉炭を使用
する発電所用ボイラの負荷応答性の向上が要求されてい
ること、この要求に対して従来のサイクロン式分級機を
有するミルで対応ずのは困難となってきており、回転数
制御の可能な回転式分級機を有する装置の方が断熱有利
となってきている等のことが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように回転式分級機を有する粉砕装置の基本的性
能は高いが、次に示すような問題点もあり、その解決が
望まれている。

先ず給炭（粉砕）容量を上昇させたり、或いは回転分級
機の回転数を増加させて分級性能を向上させようとする
場合に、第７図に示すように粉砕部から分級部に上昇し
ようとする粒子を高濃度に含む気流２９と、分級部から
粉砕部に下降して戻ろうとする気流２８とが衝突合流し
てミルケーシング内に滞留部３０が生じるとという問題
がある。このような滞留部が生じるとミル内圧が増大し
て送風機に多大な負担をかけることになるばかりか、所
定の粒度を有する製品を得ることが困難となり、装置の
高負荷運用が不可能となる。

次に以上に示す問題のほかに、回転式分級機においては
その羽根の構造に対して余り深い検討が加えられておら
ず、粒子の飛行特性に関連する羽根開気流の速度や圧力
分布の影響等は殆ど考慮されていないのが実情であり、
今後より高い性能を発揮させるためには回転羽根の形状
や構造についてもより深く検討する必要がある。

第１４図及び第１５図は従来の回転羽根の構造を示し、
第１４図の構成は羽ｆｆ１１６をロータ１７の半径方向
に放射状に配置し゛た構成であり、ラジアルファンタイ
プと称されるものである。また第１５図の構成は羽根１
６をその回転方向とは逆の方向に傾斜させた構成で、タ
ーボファンタイプと称されるものである。第１６図は羽
根の回転とこれに対する気流の挙動を模式的に示す０羽
根１６の回転数を上昇させていくと、回転羽根入口に於
ける剥離気流の発生や逆流等の現象が生じ、大きな粒子
が羽根の間に入り易くなったり、微小な粒子が羽根の入
口に長時間滞留する等の現象が生じてくる。この結果、
羽根の回転数を上昇させても製品の流度分布が向上しな
（なる。

第１７図はこの点に関して出願人等が実験した結果を示
す、使用した分級装置は第１４図に示すラジアルタイプ
の羽根を有する装置と、第１５図に示すグーボファンタ
イプの羽根を有する装置であるが、同図に示すように何
れのタイプの装置も回転数が約２ｏｏｒｐｍを超えると
回転数を上昇させても製品の粒度は殆ど向上しないこと
が判明した。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上に示した従来技術の問題点に鑑み構成した
ものであり、ミルケーシング内に滞留部が生じないよに
するため、回転羽根を回転軸方向に対して二段配置しか
つ下段の羽根はロータの外周壁稜線に対して傾斜して配
置した構成と、回転羽根自体の分級率を向上させるため
回転羽根の先端部に自由に揺動する揺動部を形成するよ
うにした構成のうち少なくとも一方の構成を用いた装置
である。

〔作用〕

回転羽根を回転軸方向に対して二段配置しかつ下段の羽
根はロータの外周壁稜線に対して傾斜して配置した構成
により、下段の羽根は上段の羽根側に気流を送り、これ
により滞留部全生部付近に強い気流を形成して気流が滞
留するのを防止し、ミルケーシング内の上昇流と下降流
を明確に分断し分級作用を向上させる。また回転羽根の
先端部に自由に揺動する揺動部を形成するように構成す
ることにより、各回転羽根に於ける気流の＠離や微粉の
滞留域の形成を防止する。

（実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図ないし第３図は第１の実施例を示す。

回転分級機は、原料供給管１４の外周に保持されてミル
中心軸を中心として回転する回転羽根保持ロータ１７と
このロータ１７に対して端部が上向きとなるようにに配
置した回転分級羽根１６と、端部が下向きとなにように
配置した小翼の気流分割羽根２２とから成っている。第
２図（Ａ）ないしくＣ）はこの回転分級機の構成の詳細
を示す。

回転分級機の主翼である回転分級羽根１６は、平板状で
、ロータ１７の取り付は部から先端に向けてその幅が次
第に狭くなるような形状に形成してあり、その先端が上
向きとなるように各々ロータに対して取り付けである。

小型の気流分割羽根２２はその全長が羽根１６と比較し
てかなり短く、はぼ１／３の長さとなっている。また気
流分割羽根２２はその回転面の半径方向に対して、やや
下降するよう配置しである。また上段の回転分級羽根１
６がロータ１７の外周壁に対して垂直に配置しであるの
に対して、下段の気流分割羽根２２は回転方向Ｒに対し
て側縁２２ａが下部に位置するよう斜めに配置しである
。

また図示の構成では気流分割羽根２２の各々が回転分級
羽根１６直下に位置するようにしであるが、この構成に
限定する趣旨ではない。また気流分割羽根２２の設置枚
数も回転分級羽根１６の設置枚数に一致させる必要もな
く、気流分割羽［２２の設置枚数を回転分級羽根１６よ
りも数枚減らしても所期の効果を発揮することを確認し
ている。

以上の回転型分級機を有するミルの構成及び作用を主と
して第１図を用いて説明する。

被粉砕原料１３は原料供給管１４を通過してミル中心軸
の上方から粉砕部へと供給される。被粉砕原料１３はミ
ル中心軸を中心として回転する回転テーブル３の上面円
周方向に形成された粉砕レース４上で粉砕ローラ５によ
って粉砕される。粉砕ローラ５は粉砕面断面形状が円弧
の一部となるタイヤ型をしており、ブラケット６によっ
て保持され、回転テーブル３の回転運動により粉砕レー
ス上を転勤する。

ブラケット６とローラ支持フレーム７との間には粉砕ロ
ーラ５に対して首振り運動をさせるためのローラ調心ビ
ン２７が挿入しである。粉砕ローラ５の加圧は油圧シリ
ンダ９と油圧バイブ８とにより行われる。粉砕ローラ５
によって粉砕された粉粒体は回転テーブル３の外周部に
形成されたエアスロー）１０から噴出上昇する熱風１１
によってミルケーシング１の上方へと搬送される。なお
符号１２は熱風ダクトである。

吹き上げられた粉粒体のうち、粗大な粒子はミルの回転
分級機ケーシング２１内で回転分級機まで至らずに自重
により落下し再粉砕される。一方重力に抗して熱風の上
昇流により上昇した粒子群のうち、所定の粒径よりも小
さな粒径の微粉は回転分級機を貫通してミル上方へ輸送
され、製品微粉ダクト２０を経て製品微粉１９として装
置外に排出され、所定の機器に供給される。また所定の
粒径よりも大きな粗い粒子は回転分級機の遠心作用によ
り回転テーブル３上に落下して再粉砕される。

第３図はこの分級の際の気流の流動状態を示す。

従来装置において発生する滞留部、即ち、ミル粉砕部か
らの粒子を高濃度に含む上昇気流と回転分級機により分
離された粒子を高濃度に含む気流との衝突により生じる
滞留域３０（第７図参照）は上述の回転分級機を有する
ミルにおいては発生しない、この滞留域は本発明装置で
は気流分割駒２２の回転により強制的に破壊されるか、
若しくは両気流が離れた位置に分割されるため存在しな
くなる。このようｊにしてミル内に滞留部が無くなり圧
力損失も減少しンて経済的な運転が可能となる。なお、
図中符号２４は２次分級域循環流を、２５は１次分級域
循環流を、また２６は上昇流を各々示す。

第４図は無次元負荷比Ｗ／ＷＨに対する無次元ミル差圧
比ΔＰ／ΔＰ、の変化を示−すものである。

なお、ΔＰは本発明の実施例のミル（第１図乃至第３図
に示す構成、）のミル差圧、ΔＰ、は従来構成のミルの
ミル差圧、ＷＭはミルの定格給炭負荷量（フルロード）
、Ｗはミルの給炭負荷量である０本発明では特に高負荷
運用時にミルの圧力損失が大幅に減少することが分かる
。これは上述したように、気流分割羽根２２の作用によ
ってミルでの滞留部の発生を防止した結果である。

第５図は分級機の無次元回転数Ｎ　／　Ｎ　Ｍに対する
製品微粉の無次元粒度ｆ／ｆ、の変化を示す。

ここでｆは本発明ミルによる製品微粉の無次元粒度（ｋ
ｇ／　ｋｇ）　、ｆ　ｏは従来型ミルによる製品微粉の
粒度比、Ｎは分級機の回転数、Ｎ８は分級機の定格回転
数を示す０図示する結果からも明らかなとおり、高負荷
運用時においてかなり粒度が向上しているのが分かる。

これは滞留域が除去された結果、ミル内での一次分級部
からの落下量が減少し、粗粉の分級域滞留が無くなるた
めに、粉砕部において粉砕がより効率良く行われるよう
になったためである。

次に第８図乃至第１０図を用いて第２の実施例を説明す
る。

先ず第８図および第１０図において、ロータ１７の半径
方向に対して放射状に配置した回転分級羽根４３を、そ
の半径方向の特定位置で分割し、分割点を回転ジ四イン
ド４４により接続することより、先端可動部４５を、ロ
ータ１７側に固定される回転分級羽根本体４３に対して
回転（揺動）可能に取り付ける。これにより先端可動部
４５は回転運動中に本体４３に対して折れ曲がるように
変位したり、逆に本体と併せて元の一枚の板状に戻った
りする等の挙動をするようになっている。

第９図の構成は上述した構成の変形例を示す。

同図において、符号４８はロータ１７の半径方向に対し
て等間隔に配置した回転分級羽根本体である。

５０はこの回転分級羽根本体４８のうち、前記半径方向
の所定の位置（望ましくは回転分級羽根の回転半径方向
長さのうち、羽根先端から中心部に向かって約１／３の
位置）において回転ジヨイント４９により回転骨−級羽
根本体に対して取りつけた別羽根である。これにより別
羽根５０を取り付けた部分は、回転分級羽根本体４８と
この別羽根２枚が位置していることになる。

第１１図は以上に示した回転分級羽根入口における羽根
間の気流の流れを模式的に示したものである。

図示の構成では羽根の回転中に先端の可動部分・４５が
振動するように周期的に揺動するため、第１６図に示す
従来装置におけるような羽根入口部近傍の剥離流や粒子
の滞留域が排除される。

第１２図は分級機回転数Ｎ（ｒｐｍ）に対する製品微粉
粒度の関係を示す。図中符号Ａは本発明装置の製品微粉
粒度を、Ｂは従来構成のうちラジアルタイプの羽根の場
合を、Ｃは同様に従来構成のうちターボタイプの羽根の
場合を各々示す。従来構成のものはラジアルタイプまた
はターボタイプを問わず、微粉粒度は回転数を増加させ
ても２００メツシユバス量は約８０％で横這い状態とな
り向上しないが、本発明の装置では９０％以上を確保す
ることができ、従来装置に比較して明瞭に製品微粉粒度
を向上させることができる。

第１３図はボイラ煙道中の０□濃度に、対する灰中未燃
分率の変化を示したものである。本発明の構成では何れ
の回転分級ミルを使用しても０２濃度と共に灰中未燃分
量も大幅に低下する。同一の０！濃度における灰中未燃
分を比較すると本発明の構成では従来装置に比較して半
分程度に低下する。これも、回転分級羽根における粒子
滞留部の除去により分級効率を大幅に向上させることが
可能になり、燃焼が大幅に促進されるようになった結果
である。

〔効果〕

本発明は以上にその構成を具体的に説明したように、回
転羽根を回転軸方向に対して二段配置しかつ下段の羽根
はロータの外周壁稜線に対して傾斜して配置した構成と
、回転羽自体の分級率を向上させるため回転羽根の先端
部に自由に揺動する揺動部を形成するような構成のうち
少なくとも一方を用いた装置であるので、回転分級機全
体の気流の流れにおいて、気流の衝突部が発生するのを
防止して分級効率を向上させると共に、回転羽根の先端
部に自由に揺動する揺動部を形成するような構成により
回転分級羽根自体の分級効率を向上さることが可能とな
り、この点からも分級効率を大幅に向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す竪型ローラミルの断面図
、第２図（Ａ）は回転分級羽根取り付は部の平面部分図
、同（Ｂ）は同（Ａ）の側面図、同（Ｃ）は同（Ｂ）の
Ｂ方向視図、第３図は本発明装置における気流の発生状
態を示す竪型ローラミルの断面部分図、第４図は無次元
ミル差圧比と無次元負荷比との関係を示すグラフ、第５
図は製品微粉の無次元粒度と分級機の無次元回転数との
関係を示すグラフ、第６図は従来構成の竪型ローラミル
の断面図、第７図は第６図の滞留域の発生状態を示す従
来構成の竪型ローラミルの断面部分図、第８図は別の実
施例を示す竪型ローラミルの断面図、第９図は第８図に
示す回転分級羽根の平面部分図、第１０図は別の構成を
示す回転分級羽根の平面部分図、第１１図は第１０図に
示す構成における気流の流動状態を模“式的に示す図、
第１２図は製品微粉粒度と分級機回転数との関係を示す
グラフ、第１３図は灰中未燃分と煙道０□濃度との関係
を示すグラフ、第１４図は従来のラジアルタイプの回転
分級羽根の平面図、第１５図は従来のターボファンタイ
プの回転分級羽根の平面図、第１６図は従来の回転分級
羽根の気流の流動状態を示す模式図、第１７図は従来装
置の製品微粉粒度と分級機回転数との関係を示すグラフ
である。 １・・・ミルケーシング　　１７・・・分級羽根保持ロ
ータ　　１６・・・回転分級羽根 １９・・・製品微粉 ２２・・・気流分割羽　　２８・・・２次分級域循環流
　　２９・・・１次分級域循環流 ３０・・・滞留域 第１図 第２図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 第４図 ＄　２７ｃ、１４　Ｍ　’Ｆ　Ｗ／Ｗｈｓ第３図 第 ５図 ＃紋Ｍ＆ｆ）＝、；２元ロ転蚊７Ｖ／ＮＭ（−）第６図 第８図 ◆−−：（ｉｉ］転方向 一一−：粒テ例行事Ｕ亦 第 ７図 Ｏ 第９図 第１０図 第１１図 第１３図 ａ）遁０２遷度（％］ 第１２図 ８級機回転数 ＃（ｒｐｍ） 第１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）粉砕部で粉砕した粒子を回転分級羽根の回転によ
   り分級する装置において、回転軸に対して放射状に配置
   した回転分級羽根の下段に気流分割羽根を配置し、もっ
   て分級部近傍に気流の滞留域が発生するのを防止するよ
   う構成したことを特徴とする粉砕分級装置。（２）ロー
   タに対して放射状に配置固定した回転分級羽根の先端部
   を揺動可能に構成したことを特徴とする粉砕分級装置。 （３）ロータに対して放射状に配置固定した回転分級羽
   根の先端部に揺動可能な別羽根を併設したことを特徴と
   する粉砕分級装置。