JPH04166245A - ローラミル装置およびその運転方法 - 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、ローラミル装置およびその運転方法に係り、
特に装置運転中にローラの横すべりに起因する自動振動
を抑制するようになしたローラミル装置およびその運転
方法に関する。

（従来の技術〕 石炭焚ボイラにおいても低公害燃焼（低ＮＯｘ、未燃分
低減）や急速負荷変化運用（給炭量変化）が実施され、
それに伴い微粉砕機（ミル）も高性能化が要求されるよ
うになった。

石炭、セメント原料、新素材原料などの塊状物を細かく
粉砕するミルの１タイプとして、回転するテーブルとそ
れに連動して回転する複数個の粉砕ローラとを備えたロ
ーラミルが用いられ、最近では代表機種の１つとしての
地位を固めつつある。

第１１図に代表的な従来式ローラミルの概略構造を示す
。

この種のミルは、円筒型のハウジング１１１４の下部に
あって減速機を有するモータで駆動されて水平面上で低
速回転する回転テーブル１１０３と、その上面外周部を
円周方向へ等分する位置へ油圧、スプリング等で圧加さ
れて回転する複数個の粉砕ローラ１１０４を備えている
。回転テーブル１１０３の中心部へ原料供給管（センタ
ーシュート）１１０２より供給される被粉砕原料１１０
１は、回転テーブル１１０３の回転と遠心力とによって
回転テーブル１１０３上をうず巻状の軌跡を描いて外周
部へ移動し、回転テーブル１１０３の粉砕レース面と粉
砕ローラ１１０４の間にかみ込まれて粉砕される。ハウ
ジング１１１４の基底部には、ダクト内を送られてきた
熱風１１１３が導かれており、この熱風１１１３が回転
テーブル１１０３の外周部とハウジング１１１４の内周
部との間のエアスロー）１１１２から吹き上がっている
。粉砕後の粉粒体はエアスロート１１１２から吹き上が
る熱風１１１３によってハウジング１１１４内を上昇し
ながら乾燥される。ハウジング１１１４上部へ輸送され
た粉粒体は、粗くて重いものから重力により落下しく１
次分級）、そこを貫通したやや細かな粉粒体はハウジン
グ１工１４の上部に設けた回転分級機１１１５で再度分
級され、所定の粒径以下の微粉は熱風１１１３によって
搬送され、図示されていない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。回転分級機１１１５
を貫通することのない所定粒径以上の粗粉は、回転テー
ブル１１０３上に落下し、ミル内へ供給されたばかりの
被粉砕原料１１０１とともに再度粉砕される。このよう
にして、粉砕ローラ１１０４によって粉砕が繰返される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ローラミルを広域負荷で運用しようとする場合、負荷の
切り下げにおいて問題になるのはミルの振動である。こ
の振動現象は複雑であり、詳細な発生メカニズムまで明
らかにされているわけではないが、粉層とローラ間のす
べりに起因する一種の摩擦振動（スティック・スリップ
運動）であるといわれている。振動のタイプとしては、
はっきりとした励振源を特定できないことから、自動振
動の一種と考えることができる０通常の石炭では、第１
２図に示すように低負荷運用時（ミル内における石炭ホ
ールドアンプＨｕの少ない条件）にこの振動が激しくな
るが、石炭種によってはかなり高負荷時にも発生するこ
とがある。第６図には、低負荷運用時（Ｈｕ／Ｈｕ’″
Σ０．３、つまり３０％負荷）において多くの石炭につ
いて得られた粉砕性を表わすハードグローブ指数ＨＧＩ
と振幅δの関係を示す（縦・横軸とも基準となる石炭の
値で無次元化しである）。このように、一般的にはＨＧ
Ｉの大きな石炭はど振動が激しいが、ＨＧＩが低〜中程
度の石炭でも激しい振動を起こすケースも少なくない。

したがって、石炭の粉砕性（Ｈｏｌ）をもとに、振動を
起こし易いか否かをあらかじめ予測することは困難であ
る。

第８図は、第１１図のローラ支持部の詳細構造を示した
ものである。二〇ローラミルは、ローラブラケット８０
１を介して、ローラピボット８１２を支軸として粉砕ロ
ーラ８０２が首振り可能なように支持されるものである
。粉砕ローラ８０２における首振り機能は大変に重要で
あり、ミルの起動時に一気に原料がミル内へ供給された
り、粉砕ローラ８０２が異物と衝突した場合、粉砕ロー
ラ８０２は首を振ることによって衝撃を吸収することが
できる。

一般に、高負荷運用時には、粉砕ローラ８０２はほとん
ど首を振ることがない。これに対して、振動する場合に
は、第９図に示すように、粉砕ローラ８０２はまず外側
へ横ずれするように首を振る。これに続いて、横ずれし
たまま、第１０図に描いたように、粉砕ローラ８０２が
上下に激しく振動する。このような振動現象は、発明者
らが、テストミル内の粉砕部に変位計あるいは加速度計
を設置し、振動時に測定した結果に基づいている。

本発明の目的は、このような考え方に基づき、粉砕ロー
ラが過度にしかも象、激に首振る振動を防止し、振動を
起こすことなく広域負荷あるいは多炭種での運用を可能
にするローラブラケットの支軸装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記した従来技術の問題点は、ハウジング内下方で水平
面内を回転する回転テーブルと、回転テーブル上面外周
に刻設された凹状溝からなる粉砕レースと、粉砕レース
上に配置された複数個の粉砕ローラと、各ローラごとに
設けられ該ローラを回転可能に支持するローラブラケッ
トと、粉砕ローラをローラブラケットを介して粉砕レー
ス上に押付ける加圧フレームと、加圧フレームとローラ
ブラケットの間に設けられローラブラケットと粉砕ロー
ラを首振り可能に支持するピボットとを有するローラミ
ル装置において、ローラブラケットと加圧フレームの間
に首振り動作を抑制するストッパ部材とストッパ部材の
衝撃を吸収する緩衝部材とを設けたことを特徴とするロ
ーラミル装置、およびハウジング内下方の水平面内で回
転テーブルを回転させ、同テーブル上面外周に刻設され
た粉砕レース上に粉砕ローラを複数個設置し、各粉砕ロ
ーラはそれぞれローラブラケットで回転可能に支持する
とともに、加圧フレームでローラブラケットを介して粉
砕レース上に押付け、かつ、上記加圧フレームと各ロー
ラブラケットの間に設けられたローラピボットを支軸と
してローラブラケットと粉砕ローラを首振り可能に支持
し、粉砕レースと粉砕ローラの間に被粉砕物を供給して
圧潰、粉砕するローラミル装置の運転方法において、各
粉砕ローラごとにローラブラケットと粉砕ローラの首振
り量を異なるごとく調整して、各粉砕ローラの首振り運
動の位相をずらすことを特徴とするローラミル装置の運
転方法により解決される。

〔作用〕

薄くなった粉層上でローラが瞬間的にすべり、ローラブ
ラケットが触れるとき、前述したストッパにローラブラ
ケットが当たり、結局首振り方向への運動が拘束される
ことになる。

もし、ローラブラケットが首を振り、粉砕ローラが粉砕
レース上のより外側の粉層上を回転するようになると、
回転速度の変化（理想的には、ローラと粉層の接触軌道
がレースの外側になるため、ローラの回転速度が上昇し
なければならない）に、ローラのそれまでの回転慣性が
追従しなくなる。

これによって、粉砕ローラと粉層の間にはすべりが生じ
、スティック・スリップ運動へと発展してローラは激し
い上下振動を起こす。

本発明のストッパの作用は、ローラが必要以上に大きく
首を振り、このような振動へと　′発達゛するのを阻止
することにある。熱論、ある程度前を振る機能を残すこ
とは、異物のかみ込み対して首を振り柔軟に対応して衝
撃を阻止する点からも必要である。

本発明は、ローラブラケットの急激な首振り運動の抑制
を、加圧フレームに取付けたストッパとローラブラケッ
トに取付けた緩衝（ダンパ）部材を設けることによって
実現するものである。

（実施例］ 第１Ａ図は、本発明の一実施例であるローラミル装置に
おける粉砕ローラ部の横断面を示すが、ストッパ１６と
衝撃吸収部材１９を、首振りの支軸となるローラピボッ
ト１２の後方、すなわちミルハウジング側に設けた構造
を示したものである。

第１Ｂ図は、ストッパと衝撃吸収部材を、ロー・ラビボ
ット１２の前方（ミルの中心軸側）および後方に設けた
実施例の構造を示したものである。第２Ａ図は、第１Ｂ
図のローラ部をミルハウジング側から視た図である。以
上の図において、ストツバ１６と衝撃吸収部材１９は、
粉砕ローラ回転軸３を挟むように左右対称に設けられて
いる。第２Ｂ図は、第１Ｂ図のローラ部を上方から視た
図である。このように、ストッパと衝撃吸収部材の対が
全部で４＆Ｉｌ設けられている。

ここでは、ストッパ１６と衝撃吸収部材１９が、ローラ
ピボット１２の後ろ側に、粉砕ローラ回転軸３を挟んで
左右対称に２組設けられている第１Ａ図の実施例を取上
げ、その詳しい構成を説明する。実施例の構成の説明に
先立ち、ローラの首振りの機能を概説する。粉砕ローラ
２は、そのローラシャフト４が、ローラブラケ・ント１
により支持されている。ローラブラケット１は、粉砕ロ
ーラ２をその後方から上方にかけて覆いかぶさるように
配置されており、その上部には、粉砕ローラ２のいわゆ
る首振り支軸となるローラピボット１２が設けられてい
る。粉砕ローラ２は、このローラピボット１２を回転支
軸として首を振る。この首を振る機能は大変に重要であ
る。例えば、粉砕によって障害となる石炭以外の異物が
ミルの中へ人った場合、粉砕ローラ２は首を振ることに
よってたくみに衝撃を回避する。また、ミルの起動時に
は、大量の原料石炭がミル内へ供給されるが、粉砕ロー
ラ２は、首を振りなから粗粒をうまくかみ粉砕する。粉
砕ローラ２が首を振る際、それぞれの粉砕ローラ（本実
施例では３個の粉砕ローラが設置されている）の首振り
運動の位相がずれて、連動（同位相の振動）さえしなけ
れば、各粉砕ローラ２の首振り動作が互いにキャンセル
し合うことになる。したがって、小規模ないわゆる強制
振動にとどまり、激しい自動振動へと成長することはな
い。しかしながら、各粉砕ローラ２が同期して、しかも
急激に首を振る場合、従来式ミルでは、激しい振動を起
こす危険がきわめて高くなる。

本実施例では、このような首振りを抑制するために、加
圧フレーム１５にストッパ１６を設け、ローラブラケッ
ト１には、ストッパ１６の当たりによる衝撃を吸収する
ダンパとしての衝撃吸収部材１９（材質は硬質かつ耐熱
性のゴムなどがよい）を設けている。しかも粉砕ローラ
２ごとに、ストッパ１６の先端と衝撃吸収部材１９との
ギャップεを変えた。このギャップεは、ワッシャ１７
およびストッパ固定具１８を調整することにより変える
ことができる。つまり粉砕ローラ２の首振り幅やその周
期を、粉砕ローラ２ごとに独立した条件とすることが可
能になる。このようにすれば、何らかのきっかけで、あ
る粉砕ローラが、第９図のように急に横ずれするように
首を振っても、他の２個の粉砕ローラは、首振りの位相
が異なるためにローラの首振り運動は連動しない。この
ような作用によって、本発明を具体化したローラミルで
は、激しい自助振動を防止できる。

振動を起こしにくい石炭（石炭ごとの振動の起こし易さ
については後述する）では、異物をかみ込んだときある
いは給炭開始時における首振りの裕度をできるだけ確保
するため、第３Ａ図および第３Ｂ図（粉砕ローラが外側
へ首を振った場合）に示すように、ストッパ１６の先端
と衝撃吸収部材１９のギャップε２を比較的大きめにし
である。

首を振ったときの角度θ２も大きい。これに対し、振動
を起こし易い石炭では、自動振動の防止を優先して、ス
トッパ１６の先端と衝撃吸収部材１９とのギャップε、
を、第３Ａ図および第３Ｂ図（粉砕ローラが外側へ首を
振った場合）の例に較べて小さく設定する。すなわち ε、くε２　　・・・・・・・・・（１）θ１〈θ２　
　・・・・・・・・・（２）この構成図を第４Ａ図と第
４Ｂ図に示す。

同一ミル内の粉砕ローラごとにギャップεを変化させる
が、この場合「理想的」　（首を振るときに粉層の摩擦
係数の変化がないと仮定）に首振りの位相をずらすため
に、首振りの半周期（１８０°）をローラの個数ｎで等
分割する条件（ただし各ローラとも一定量は確保する）
で首振りをするようにεを設定するのが望ましい。例え
ば、ローラミルで発生する振動は、加圧力の調整範囲を
大きくシフ、粉砕ローラの下の粉層の厚みをコントロー
ルする（厚りする）ことで振動の抑止は可能である。し
かしこのような手法では、複雑な油加圧機構（２段アキ
ュムレータ等）を用いざるを得ないし、制御系統もイン
タロックの切り換え機能が必要になるなどコスト的に不
利になる。これに対し、本実施例のようなハードウェア
の工夫によって、振動を抑止できればコスト的にも有利
であるし、またミルの運転も大変簡便になる。

以上述べた実施例では、ストッパを加圧フレームに、衝
撃吸収部材をローラブラケットに設ける例を示したが、
ストッパをローラブラケットに、衝撃吸収部材を加圧フ
レームに設けてもよい。

前記第６図は、石炭の粉砕性指数ＨＧＩ　　（Ｈａｒｄ
ｇｒｏｖｅ　　Ｇｒｉｎｄａｂｉｆｉｔｙ　　Ｉｎｄｅ
ｘ）と振幅の関係を示したものであるが、これらのデー
タは、ミル内の石炭ホールドアツプ比Ｈｕ／Ｈｕ”　＝
０．２５となる条件のときのものであり、第１２図から
れかるように、ミルが振動を起こし易くなる条件に相当
している。横軸は、基準炭のＨＧＩ”で割り無次元化し
である。また縦軸は、その基準炭のときの振幅δ１で無
次元化した振幅値である。この結果には、ＨＧＩが大き
く粉砕性の良好な石炭はど振幅が太き（なるという大ま
かな傾向があるが、振動のかなり激しい（δ。Ｃ７６゜
。”の大きい）石炭は、ＨＧＩとはほとんど無関係であ
ることがわかる。ここでは便宜上・δｏｃ／δＯどユ１
３を境として、δ。、／δ。ど〉１３の場合・・・激し
い振動を起こし易い石炭 δ。Ｃ７６゜どく１３の場合・・・激しい振動は起こし
にくい石炭 と分類することにする。振動の起こし易さは、石炭自体
の組織構造と、粉砕された粒子からなる粉層の力学的物
性（ｆｆ擦係数等）に依存するが、現時点では詳しくわ
かっていない。

第５Ａ図は、振動を起こし易い石炭を用いたときの振動
特性であり、本発明の効果を確認したものである。横軸
のミル内の石炭ホールドアツプは、定格運用時における
ホールドアツプを用いて無次元化されている。一方纒軸
の振幅は、従来式（無対策）ミルが空回転するとき、つ
まり粉砕ローラと粉砕レースがメタルタッチする条件の
振幅δ。。

“を基準として無次元表化されている。振動発生域に相
当するＨ　ｕ　／　Ｈｕ　”″ユ０．３の条件において
、本発明を用いれば、大幅に振動を軽減することができ
たことがわかる。これは、第４Ａ図および第４Ｂ図に示
したように、ストッパと衝撃吸収部材による効果のため
、またこのベアにおけるギヤツブε（前出）を粉砕ロー
ラごとに異ならせたことによる振動抑止効果のためであ
る。ただし、ミルを空回転（メタルタッチ）させる場合
には、本発明を採用したミルの方が、わずかではあるが
振幅が大きい。これは、各粉砕ローラが異なる位相で首
振り運動する場合、各粉砕ローラの首振り量が違って（
るため、それに伴う不釣合振動（強制振動の１タイプ）
がやや大きかったことによるものと考えられる。

第５Ｂ図は、振動を起こしにくい石炭種における振動特
性を示したものである。元来振動を起こしにくいケース
であるが、本発明になる手段によれば、さらに振幅を低
減できることがわかる。この例でも、空回転の条件では
、本発明の方がわずかではあるが振幅が大きい。ただし
、実際の運用において空回転させる機会は多くな（、こ
の特性はミルの操業に支障を来すことはない。

本発明になる首振り制御法では、粉砕ローラの首振り運
動を強制的に抑制し、しかも粉砕ローラごとにその首振
りの程度を異ならせているため、長期に及ぶ使用後には
、粉砕ローラごとの損耗量が異なってくる可能性がある
。その場合、３個の粉砕ローラを交互に入れ替えること
によって対応することが可能である。例えば、首振りを
最も強く抑止するブラケフトに取付けた粉砕ローラと、
首振りの抑制を最も緩やかにしたブラケットの粉砕ロー
ラとを交換すればよい。

本発明になる首振りの抑制方法が、粉砕特性にどのよう
な影響を及ぼすかについて１ｌｔＩ！、ｆ、た結果を第
７図に示す、粉砕特性を、給炭量と粒子の平均径の関係
でまとめたものである。横軸の給炭量は、標準給炭量Ｇ
′で無次元化されている。また、縦軸無次元化のベース
としたＸｓｏ’″は給炭量−Ｃ′″　（標準給炭量）の
ときの重量５０％平均径である。Ｘ、。／Ｘ５．”は、
Ｃ／Ｃ“の増加とともに大きくなる。この特性において
、従来式（振動に対して無対策）と本発明における差異
はほとんどないことがわかる。

以上から、本発明になる手法は、粉砕性能を犠牲にする
ことなく振動を抑制し、激しい振動の発生を防止できる
効果のあることが実証されたわけである。

本発明になる構造のローラブラケットを搭載するローラ
ミルは、具体化例として説明し７た石炭焚ボイラ用のミ
ルに限らず、同じ固体燃料であるオイルコークス用のミ
ル、脱硫用の石灰石を微粉砕するためのミル、鉄鋼スラ
グ、非鉄精錬スラグを微粉砕するミル、セメントクリン
カを微粉砕するセメント仕上げ用のミルおよび各種化学
製品の原料を微粉砕するミルにも適用することができる
。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、ローラのすべりに起因す
るミルの振動を防止することができる。

また、本発明になるローラミルを石炭焚ボイラに使用す
る場合は、従来のものに比較して、より低負荷域での石
炭燃焼運転が可能となり、ボイラにおける石炭運用範囲
が拡大できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第２Ａ図、第２Ｂ図（ａ）および
（ｂ）は、本発明を通用したローラブラケット部の構造
図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第４Ａ図および第４Ｂ図は、
粉砕性の異なる石炭について本発明を適用した実施例図
、第５ＡＩＤと第５Ｂ図は、本発明の効果を示す図、第
６図は、ハードグローブ指数の異なる石炭粉砕時のミル
の振動振幅を示す図、第７図は、本発明になるローラミ
ルと従来技術のローラミルにおける粉砕物の粒径比較図
、第８図〜第１２図は、従来技術の説明図である。 １・・・ローラブラケット、２・・・粉砕ローラ、４・
・・ローラシャフト、６・・・回転テーブル、８・・・
粉砕レース、９・・・粉層、１０・・・圧縮粉層、１２
・・・ローラピボット、１３．１４・・・ピボットボッ
クス、１５・・・加圧フレーム、１６．２２・・・スト
ッパ、１７．２３・・・ワッシャ、１８．２４・・・ス
トッパ固定具、１９．２５・・・衝撃吸収部材、２０・
・・加圧用スプリング、１１１４・・・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 ２２：ヌトツバ巨ル中ノＬ１軸側） ２３：ワッシャ ２．１ニス１ツバ固定具 ２５：歯学吸収部材 第２Ｂ図 （ａ）Ｏ−ラブラグソト［８方からの視図（ｂ）加圧フ
レーノ、１一方からの視図１１：ｌ　　　］ｂ　　　　
　　　　ｌｂ　　ＩＩ３　　んＩＩ　　５Ａ　　ｆｉ　
　（激しい振動を起こしやすい石炭の場合）無次元化し
たボールドアップＨｕ／Ｈ♂（−ンｊＩ４ 粉砕ローラ２は省略 間のギヤノブ 第 粉砕ローラ２は省略 Ｏ７：ローラブラケット１の 傾斜角度 ’Ａ１１（激しい振動を起こしやすい石炭の場合）ＩＮ
　　５Ｂ　　ｆｆ１（激しい振動を起二目二くい石炭の
場合）無次元化し５たホールドアンフＨｕ／Ｈｕ　’Ｈ
第７図 無次元化した給炭量Ｃ／Ｃ”（−） Ｘ−二従来技術番ユおける平均粒径（累積重置率５０％
）Ｃ″：標準給炭量 第８図 ８０】：ローラブラケソト　　　　８１０：粉砕原料８
０４：シールプレート　　　　　　８】３：加圧フレー
ム８０７＝粉砕リング ８０８：粉砕レース ８０９：圧縮粉層 第１２図 無次元化したボールドアップＨｕ／Ｈｕ　（）１１０１
　：　被粉砕原料 １１０２　：　　原料供給管（センターシューｈ）１１
（１：４　：　　回転テーブル １１０４　：　　粉砕ローラ １１０５　：　　ローラフラケット １１０６　：　　ローラビホノト １］０７　：　　プレッシャフレーム ］１０８　：　　加圧用スプリング １１０９：　　スプリングフレーム １１１０：　　テンションアーム １月】：　テンションロッド（ｏ　−７’イングロノＩ
・）１１１２　：　　ニアスロート ＋１１３：熱風 ］１１４　：　　ハウジング １１１５　：　　回転分級機 １１１６　：　　微粉排出ダクト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング内下方で水平面内を回転する回転テー
   ブルと、回転テーブル上面外周に刻設された凹状溝から
   なる粉砕レースと、粉砕レース上に配置された複数個の
   粉砕ローラと、各ローラごとに設けられ該ローラを回転
   可能に支持するローラブラケットと、粉砕ローラをロー
   ラブラケットを介して粉砕レース上に押付ける加圧フレ
   ームと、加圧フレームとローラブラケットの間に設けら
   れローラブラケットと粉砕ローラを首振り可能に支持す
   るピボットとを有するローラミル装置において、ローラ
   ブラケットと加圧フレームの間に首振り動作を抑制する
   ストッパ部材とストッパ部材の衝撃を吸収する緩衝部材
   とを設けたことを特徴とするローラミル装置。
2. （２）請求項（１）において、ローラブラケットと粉砕
   ローラの首振り量を可変とする調整手段をストッパ部材
   および／または緩衝部材に設けたことを特徴とするロー
   ラミル装置。
3. （３）ハウジング内下方の水平面内で回転テーブルを回
   転させ、同テーブル上面外周に刻設された粉砕レース上
   に粉砕ローラを複数個設置し、各粉砕ローラはそれぞれ
   ローラブラケットで回転可能に支持するとともに、加圧
   フレームでローラブラケットを介して粉砕レース上に押
   付け、かつ、上記加圧フレームと各ローラブラケットの
   間に設けられたローラピボットを支軸としてローラブラ
   ケットと粉砕ローラを首振り可能に支持し、粉砕レース
   と粉砕ローラの間に被粉砕物を供給して圧潰、粉砕する
   ローラミル装置の運転方法において、各粉砕ローラごと
   にローラブラケットと粉砕ローラの首振り量を異なるご
   とく調整して、各粉砕ローラの首振り運動の位相をずら
   すことを特徴とするローラミル装置の運転方法。