JPH07222933A - 粉砕用ローラミルおよびそれを用いた低振動粉砕処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ローラミルにおける粉砕ローラの軌道を安定さ
せ、広域負荷あるいは多種類の性状の異なる石炭であっ
ても自励振動を抑制することが可能な構造のローラミル
を提供する。 【構成】回転テーブルの回転軸側の粉砕面において最大
深部となる凹型変形部を有する粉砕ローラと、粉砕ロー
ラの断面中心軸の延長線上よりも粉砕リングの外周側の
粉砕レースにおいて最大深部となる凹型変形部を有する
粉砕リングを持つローラミル。 【効果】圧縮粉層上における粉砕ローラの滑りに起因す
るミルの振動を効果的に防止することができ、ローラミ
ル自体を含む各種周辺機器類の耐久性を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転する粉砕テーブルと
粉砕ローラとの連動動作により、石炭等の固体燃料など
の原材料を微粉砕するローラミルに係り、特に粉砕ロー
ラの首振りの抑制と、粉砕テーブルと粉砕ローラとの間
の圧縮紛層の安定化ならびに強化によって自励振動の発
生を防止するのに好適な構造の粉砕ローラと粉砕リング
を備えたローラミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きボイラにおいても低公害燃焼
（低ＮＯx燃焼、未燃分の低減）あるいは急速負荷変動
（給炭量の変化等）による運用が実施され、それに伴っ
て石炭等の微粉砕機（以下ミルと言う）も高機能化、高
性能化が要求されるようになってきている。石炭、セメ
ント原料あるいは新素材の原料など、塊状物を細かく粉
砕する粉砕機の一つのタイプとして、粉砕テーブルと複
数の粉砕ローラとを備えた堅型ローラミルが用いられ、
近年、この分野で代表的な機種の一つとして、その地位
を固めつつある。この堅型ローラミルは、円筒型ケーシ
ングの下部に配設された減速機を備えたモータにより駆
動され、水平面上を低速回転する円板状の粉砕テーブル
と、その上面外周部を円周方向に等分する位置に、油圧
あるいはスプリング等で加圧され回転する複数個の粉砕
ローラを備えている。粉砕テーブルの中心部に、被粉砕
物は供給管より供給され、粉砕テーブルの回転と遠心力
によって粉砕テーブル上を、渦巻状の軌跡を描いて外周
部へ移動し、粉砕テーブルの粉砕レース面と粉砕ローラ
との間に被粉砕物は噛み込まれて粉砕される。ミルハウ
ジングの基底部には、熱風を導入するダクトが設けられ
ており、この熱風は、粉砕テーブルの外周部とミルハウ
ジングの内周部との間のエアスロート部からミル内に吹
き上げられる。そして、粉砕され生成した粉粒体は、エ
アスロート部から吹き上げられる熱風によってミルハウ
ジング内を上昇しながら乾燥される。ミルハウジング上
部に吹き上げられた粉粒体は、重力によって粗いものか
ら落下（１次分級）し、そこを通過したやや細かい粉粒
体は、ミルハウジング上部に設けたサイクロンセパレー
タ、あるいは回転分級器で再度分級（２次分級）され、
ボイラ火炉の場合においては微粉炭バーナ、または微粉
炭貯蔵ビンに送られる。上記分級部を通過することのな
い所定の粒径以上の大きい粗粉は、粉砕テーブル上に落
下して、ミル内に供給された新しい被粉砕物と共に再度
粉砕される。このようなサイクルで、被粉砕物は粉砕ロ
ーラによって粉砕が繰り返えされ、微粉炭等の微粉砕物
が生成される。

【０００３】

【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に、特に負荷の切り下げ領域に
おいて問題となるのはミルの異常振動の発生である。こ
の異常振動現象は、粉砕テーブルの粉砕レース面と粉砕
ローラとの間の圧縮粉層の崩壊と、粉砕ローラの滑りに
起因する一種の摩擦振動（自励振動の一種）によるもの
と考えられる。被粉砕物である原料が石炭の場合、多く
の石炭種においては図１１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ップが少なく、粉砕テ
ーブルの粉砕レース面と粉砕ローラとの間の圧縮炭層の
粒度が細かくなる条件）において、上記の振動が激しく
なることが多い。図１２は、従来のローラミルにおける
粉砕ローラ７３の支持構造を示す模式図である。このタ
イプのローラミルにおいては、ローラブラケット７４を
介して、ローラピボット７６を支軸として、粉砕ローラ
７３が首振り（振り子運動）可能に支持されている。こ
の首振り機能は、大変に重要であり粉砕ローラ７３が、
鉄片等の異物を噛み込んだ場合に、粉砕ローラ７３は首
を振ることによって衝撃を回避することができる。ま
た、粉砕ローラ７３や粉砕レース８４が摩耗したときに
は、押圧位置、すなわち粉砕ローラ７３と粉砕レース８
４との位置関係を適切に変化させていく機能を、上記の
首振り式の支持構造は有している。一般に、高負荷粉砕
時に粉砕ローラ７３は、ほとんど首を振ることが無く、
粉砕ローラ７３の回転軌道は安定している。上記のよう
に、給炭開始時あるいは負荷上昇時などにおいて粉砕ロ
ーラ７３が原料を活発に噛み込む場合には、粉砕ローラ
７３は首を振るものの、この首振り動作の加速度は比較
的小さく、ゆっくりしたものであり、ローラミルの振動
として問題となることはない。一方、粉砕ローラが激し
く自励振動する場合には、図１３に示すように、粉砕ロ
ーラ８９は、圧縮粉層９９の崩壊によって下降（α）
し、急加速度で外側へ横ずれし横ずれ状の首振り（β）
を起こす。ついで図１４に示すように、上下方向（γ）
に激しく振動する。なお、図１３の破線で示す粉砕ロー
ラ（Ｉ）は正常回転位置を示し、実線で示す粉砕ローラ
（II）は横ずれ後の状態を示す。また、図１４の実線で
示す粉砕ローラ（II）も横ずれ後の状態を示すものであ
る。以上のことから、ローラミルの振動を、粉砕部の構
造（ハードウェア）の工夫によって抑止しようとするに
は、粉砕ローラが大きな加速度で首を振り、正常軌道か
らはずれることを防ぎ、圧縮粉層を強化して粉砕ローラ
の回転軌道を安定化させることが肝要であることが分か
った。他方、粉砕ローラおよび回転テーブルにおける粉
砕リングの粉砕面は、長期間の使用により摩耗して変形
する。図１５は、その一例を示すもので、粉砕ローラ１
００には、ローラ粉砕面の摩耗部１０４が形成され、ま
た粉砕リング１０８には、レース粉砕面の摩耗部１０６
が形成される。なお、図１６に示す例は、粉砕ローラ１
１０の加圧支持構造が、図１５のそれとは異なっている
が、図１５の例と同様に、粉砕ローラ１１０と粉砕リン
グ１１８の両粉砕面が摩耗変形している。これらの例の
ように、粉砕面の形状が変化すると、圧縮粉層に加わる
圧力分布も変形し、粉砕ローラが振動を開始するような
きっかけを与えることになる。例えば、図１６に示すよ
うなローラ粉砕面の摩耗部１１４が凹形に変形すると、
この凹部における両端部（２点）が圧縮粉層の押し圧点
（圧縮粉層が薄くなる点）となる。このような場合に、
上記押圧点には滑りが発生し、上述したような粉砕ロー
ラの自励振動の発生のきっかけとなり得る。したがっ
て、粉砕ローラあるいは粉砕リングの形状を工夫すれ
ば、自励振動は抑止できることになる。図１７は、粉砕
ローラ１２０の幅方向の中心部において、粉砕ローラ１
２０の円周上に溝１２１を設けたものである。このよう
な溝１２１を設けることにより、自励振動を抑制できる
ことが、「Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報」Ｖol．３５，Ｎo.１，
（１９８５‐１），ｐ４９において述べられている。し
かし、上記溝１２１は粉砕ローラ外周の粉砕面の中央部
に設けるものであり、この溝だけでは粉砕ローラが大き
な加速度で首を振り、正常軌道からはずれることを防
ぎ、圧縮粉層を強化して粉砕ローラの回転軌道を安定化
することができないと言う問題があった。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、ローラミルにおける粉砕
ローラの軌道を安定させ、粉砕ローラが異常振動を起こ
すことなく、広域負荷あるいは多種類の性状の異なる石
炭であっても自励振動を抑制することが可能な構造のロ
ーラミルを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明のローラミルにおいては、次に示す
ような構成あるいは手段を用いるものである。まず、粉
砕ローラの粉砕面および粉砕リングの粉砕レース面にお
いて、例えば、段差状に変形した溝部（凹部）を形成す
る。この粉砕ローラの粉砕面に形成する段差状の変形溝
部（凹部）は、粉砕ローラの回転中心軸と直交するロー
ラ断面中心軸よりも内側（回転テーブルの中心軸側）に
おいて深さが最大となる段差状の変形溝部（凹部）とす
る。一方、上記粉砕ローラに対応する粉砕リングの粉砕
レース面には、上記粉砕ローラの回転中心軸と直交する
ローラ断面中心軸の延長線よりも外側（回転テーブルの
外周側）において深さが最大となる段差状の変形溝部
（凹部）を設けるものである。そして、上記粉砕ローラ
の粉砕面および粉砕リングの粉砕レース面のそれぞれに
設ける凹部の最大深さは、その間に形成される圧縮粉層
の剪断強度等の点から言って粉砕ローラの直径の約０．
３％以上、３．０％以下程度であることが望ましく、さ
らには約０．７％以上、１．３％以下程度とすることが
より望ましい。そして、凹部の最大深さが上記範囲より
外れると圧縮粉層が崩れたり、破壊されたりして、粉砕
ローラに横ずれが生じ易く振動の発生要因となるため好
ましくない。さらに本発明において、ローラミルの内部
に配設されている複数の粉砕ローラ、通常の場合は３個
の粉砕ローラにおいて、それぞれに設ける変形溝部（凹
部）の深さ、および位置（粉砕ローラの回転中心軸と直
交するローラ断面中心軸の延長線からずらす位置）を、
共振防止のために多少変化させるものである。このよう
な構造とした本発明の粉砕用ローラミルにおいて、例え
ば、粉砕ローラの段差状の変形溝部（凹部）と粉砕レー
スにおける段差状の変形溝部（凹部）との間に挟まれて
形成される圧縮粉層は、より強力に圧縮され圧縮粉層の
強度が向上すると共に、圧縮粉層の内部摩擦抵抗も増大
し、粉砕ローラの回転軌道が安定するので、粉砕ローラ
の横ずれによる圧縮粉層の崩壊などによって発生するミ
ルの振動を効果的に抑制することができる。さらに、各
粉砕ローラごとに凹部の位置または深さ、あるいは形状
を変化させているため、圧縮粉層の圧縮状態も各粉砕ロ
ーラにおいて微妙に異なり、各粉砕ローラの同期的な動
作によって生じる共振作用が抑制されるのでミルの振動
は低減される。本発明の粉砕用ローラミルの具体的構成
は、水平面上を垂直軸回りに回転し、上部に粉砕面を有
する粉砕リングを装着した回転テーブルと、上記粉砕リ
ングの外周側の粉砕面の周辺部を押し圧する状態で回転
する複数個の粉砕ローラにより少なくとも粉砕部を構成
するローラミルにおいて、上記粉砕ローラ外周の粉砕面
に、該粉砕ローラの回転中心軸と直交するローラ断面中
心軸よりも上記回転テーブルの中心軸側において深さが
最大となる窪み状に変形した凹部を形成し、上記粉砕リ
ングの上記粉砕ローラに対応する粉砕面に、上記粉砕ロ
ーラの回転中心軸と直交するローラ断面中心軸の延長線
を基準にして上記回転テーブルの外周側において深さが
最大となる窪み状に変形した凹部を形成してなる粉砕用
ローラミルである。本発明の粉砕用ローラミルにおい
て、粉砕ローラおよび粉砕リングのそれぞれの粉砕面に
設ける窪み状に変形した凹部は、窪み状もしくは段差状
に変形した溝状の凹部とすることが好ましい。本発明の
粉砕用ローラミルにおいて、粉砕ローラおよび粉砕リン
グにおける窪み状に変形した凹部の最大深部の寸法を、
粉砕ローラの直径の０.３％以上３.０％未満、より好ま
しくは粉砕ローラの直径の０.７％以上１.３％未満とす
るものである。本発明の粉砕用ローラミルにおいて、複
数の粉砕ローラの粉砕面に形成する最大深部を持つ窪み
状に変形した凹部の位置および深さのいずれか一方、も
しくはその両方を、各粉砕ローラごとに異ならしめて、
粉砕時における粉砕ローラの同期的動作を抑制し自励振
動を低下する構造とするものである。本発明の粉砕用ロ
ーラミルにおいて、粉砕リングの粉砕面に形成する最大
深部を持つ窪み状に変形した凹部の形状は、粉砕リング
の周方向においてほぼ同一の形状に構成するものであ
る。さらに本発明は、上述した本発明の粉砕用ローラミ
ルを用いて、広域の負荷範囲で原材料を粉砕する方法で
あって、特に急速な負荷の切り下げ運用においても自己
増幅的に発生する自励振動を抑制し低振動で原材料の粉
砕処理を行うことができる低振動粉砕処理方法である。
そして、原材料としては、石炭、オイルコークス等の固
体燃料、石灰石等の固体脱硫剤、鉄または非鉄精錬スラ
グ、セメントクリンカ等の化学製品原料または繊維強化
プラスチック等の固体産業廃棄物など固形物を広範囲の
負荷変動において低振動で粉砕処理が可能な低振動粉砕
処理方法である。

【０００６】

【作用】ローラミルの粉砕部における圧縮粉層の状態が
不安定となったとき、すなわち圧縮粉層の粉体が細かく
なったり、また過度に乾燥したりして圧縮粉層の内部摩
擦抵抗が小さくなった場合に、粉砕ローラは横ずれして
外側へ首を振り易くなる（図１３参照）。本発明におい
て、粉砕ローラが上記のような振り子運動を起こしかけ
た場合には、粉砕ローラと粉砕レースの段差状の変形溝
部（凹部）の間に圧縮粉層が挟まれて強く圧縮される。
この圧縮粉層は一般に圧縮されると、その内部摩擦抵抗
が増大し、圧縮粉層が内部崩壊を起こす限界の剪断応力
も上昇する。結局、粉砕ローラと粉砕レース間の圧縮粉
層は強化されるために粉砕ローラの外側への振り子動作
は抑制されることになり、粉砕ローラの軌道は安定化す
る。また、ローラミルに設けられている３個の粉砕ロー
ラにおいても、それぞれの凹部の位置および最大深さや
形状を異ならしめているので、圧縮粉層が強化され粉砕
ローラの振り子運動が抑止される距離（粉砕ローラ先端
部の横ずれ方向の距離）や、振り子運動の周期が粉砕ロ
ーラごとに異なることになる。このように設定すること
で、各粉砕ローラの不安定な振り子運動の動作が互いに
打ち消し合うことになり、粉砕ローラの転動状態は安定
化し自励振動の発生は抑止される。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図１に本実施例で例示する縦型
ローラミルの粉砕部の構造の一例を示す。図１は、ロー
ラミル内部の粉砕部の構造を簡易化して示すために、ミ
ルの中心軸を通る断面図として描いたものである。この
ローラミルの粉砕部は、大まかに言って、主要素である
粉砕ローラ４と、回転テーブル３とにより構成されてい
る。本発明の特徴とするところは、粉砕ローラ４の粉砕
面と、回転テーブル３に装着した粉砕リング１２上の粉
砕レース１３を特定の形状に加工したものである。図２
は、本発明のローラミルの粉砕部、すなわち粉砕ローラ
と粉砕リングの断面構造を示すものである。図２におけ
る粉砕ローラ２４と、粉砕リング３２の位置関係は、粉
砕ローラ２４の傾斜角度θが標準である場合、つまり粉
砕ローラ２４が正常な回転軌道上に位置する場合をしめ
す。粉砕ローラ２４の粉砕面は、粉砕ローラ２４の回転
中心軸と直交するローラ断面中心軸２５よりも内側、す
なわち回転テーブル３１の回転中心軸３７側に、段差状
の凹部を設けた段付きローラ粉砕面３５により構成され
ている。この段付きローラ粉砕面３５の凹部の深さが最
大となる部分は、ローラ断面中心軸２５よりも内側に位
置する。一方、粉砕リング３２にも、段差状の凹部であ
る段付き粉砕レース面３６が刻設されている。この段付
き粉砕レース面３６の深さが最大となる箇所は、粉砕ロ
ーラ２４におけるローラ断面中心軸２５の延長線よりも
外側、すなわち回転テーブル３１の外周側の方向へ、わ
ずかにずれた位置にある。粉砕ローラ２４の段付きロー
ラ粉砕面３５と粉砕リング３２の段付き粉砕レース面３
６の形状は、圧縮粉層３４が無い場合ならば、相互に噛
み合うような形となっている。これら段差状の凹部の形
状は、図２に示す例においては対象形を示していない。
段付きローラ粉砕面３５においては、粉砕ローラ２４の
外側（回転テーブル３１の外周側）の凹部の傾斜が緩や
かであるのに対し、粉砕ローラ２４の内側の凹部の傾斜
は急峻となっている。一方、粉砕リング３２の段付き粉
砕レース面３６の凹部は、上記した粉砕ローラ２４の凹
部を、図２に示す例においては左右に交換した形状とし
ている。図３は、他の粉砕ローラにおける粉砕部の構造
を示したものであり、粉砕リング４１上の段付き粉砕レ
ース面４５の形状は、図２に示す例と同一である。一
方、粉砕ローラ３８の段付きローラ粉砕面３９の凹部の
最深部は、図２に示す例と比べて、段付き粉砕レース面
の最大深部に、より近接する構成としている。ただし、
この段付きローラ粉砕面３９の最大深部がローラ断面中
心軸４０よりも内側にあるのは、図２に示す例と同様で
ある。もう一つの粉砕ローラの位置する箇所の粉砕部構
造を図４に示す。この例では、粉砕ローラ４６における
段付きローラ粉砕面４７の最大深部がローラ断面中心軸
４８よりも内側へずれた形となっており、これが図２お
よび図３に示す例と異なるところである。なお、この粉
砕ローラの位置する部分において、粉砕リング４９の段
付き粉砕レース面５３の形状は、図２と図３に示した例
とほぼ同じである。本実施例のローラミルにおいて、粉
砕リングの段付き粉砕レース面の形状は、回転テーブル
の円周方向に対しほぼ同一である。すなわち、粉砕リン
グは複数枚のリングセグメントを敷き詰めるようにして
構成するので、すべてのリングセグメントは同一形状と
なる。一方、ローラミル内に設けられている３個の粉砕
ローラの各々粉砕面に設けられる段差状の凹部の形状
（凹部の位置、最大深さなど）は、上記図２〜図４で示
したように粉砕ローラごとに変化させている。このよう
に、各粉砕ローラに設ける段差状の凹部を異なる形状と
するのは、後述するように、各粉砕ローラの凹部と粉砕
リングの凹部との間で、挾まれる粉層の圧縮状態を粉砕
ローラごとに変化させ、共振を防止するためである。こ
こで、本発明のローラミル粉砕部の全体構成を図１に基
づいて説明する。石炭等の被粉砕物である原料１は、ミ
ル上部の中心軸上にある原料供給管（センターシュー
ト）２から供給され、ミルの下部で回転する回転テーブ
ル３上に落下する。そして、回転テーブル３の外周部に
装着されている粉砕リング１２の上に供給され、この粉
砕リング１２の上面に設けられている断面がほぼ円弧状
をした粉砕レース１３の上で、粉砕ローラ４により圧縮
粉砕される。上述したように、本実施例のローラミルに
おいては、粉砕ローラ４の粉砕面と粉砕レース１３の面
に、それぞれ変形溝部（凹部）である段付きローラ粉砕
面５および段付き粉砕レース面１４が設けられている。
粉砕ローラ４がミル中心軸の外側へ振り子運動をしかけ
た際には、これらの変形溝部において圧縮粉層１９が強
く圧縮され、粉砕ローラ４の回転軌道は安定して維持さ
れる。そして、粉砕されて生成した粉粒体は、スロート
ベーン１６の間を通過してローラミル内へ吹き込まれる
熱風により乾燥されながらミルの上方へ輸送される。粗
い粒子は重力により回転テーブル３上に落下（１次分
級）し、粉砕部で再粉砕される。この１次分級部を通過
した粒子群は、回転分級器２０により遠心分級（２次分
級）される。比較的粗い粒子は、回転分級器２０の羽根
の間を通過し、微粉製品として微粉排出ダクト２３から
排出される。石炭の微粉砕の場合には、微粉炭バーナへ
直接送られるか（熱風１７が燃焼用１次空気となる）も
しくは微粉炭貯蔵ビンへ送られ貯留される。図５は、図
中に矢印で示した外側への横滑りが少ない場合における
粉砕部の状態を模式的に描いたものである。この状態に
おいては、粉砕ローラ２４の傾斜角度θ₁は、正常粉砕
時におけるローラの傾斜角度（標準角度と言う）θから
のずれが少ない。粉砕ローラ２４の外側への滑りによっ
て、段付き粉砕レース面３６と段付きローラ粉砕面３５
の間の圧縮粉層３４が挟まれるようにして圧縮される。
図５に示す例では、挾まれた部分の圧縮粉層３４の抵抗
が比較的大きく、粉砕ローラ２４の滑りが少ない状態に
あり、粉砕ローラ２４の安定軌道が保たれている状態を
示している。一方、図６は、粉砕ローラ２４が大きく外
側へずれる場合、すなわち粉砕ローラ２４の傾斜角度θ
₂が、標準角度θよりも大きくなるように変化する場合
を示している。上記図５の例に比べると、段付き粉砕レ
ース面３６と段付きローラ粉砕面３５に挾まれる圧縮粉
層３４の内部摩擦抵抗が小さく、粉砕ローラ２４の外側
への横ずれ量が多くなっている。しかしながら、無対策
の場合、すなわち段付き粉砕レース面３６や段付きロー
ラ粉砕面３５を設けていない粉砕部構造に比べると、粉
砕ローラ２４の滑りは十分に少なく、粉砕ローラ２４は
すぐに安定軌道に回復できる状態にある。これは、上記
のごとく段付き粉砕レース面３６と段付きローラ粉砕面
３５に挾まれる圧縮粉層の抵抗が大きく、粉砕ローラ２
４の正常回転軌道範囲からの逸脱を抑制するものであ
る。上述の圧縮粉層の摩擦抵抗の挙動は、図７（ａ）お
よび図７（ｂ）に示す圧縮・剪断の実験により明らかに
することができる。図７（ａ）は、底が平面である剪断
セル５５内に充填した粉層試料５７を、上方から上蓋５
６（粉層試料５７と接触する平面には、局所的な滑りを
防止するためローレット目が刻設されている）により垂
直荷重５８を加え、同時に剪断セル５５に剪断荷重５９
を作用させる。この装置では、上蓋５６および剪断セル
５５は、平行な平面部により構成されている。これに対
して、図７（ｂ）に示す圧縮・剪断の実験では、本実施
例の粉砕ローラおよび粉砕リングの両粉砕面に類似させ
て、上蓋６５には上蓋突起部６６が、また剪断セル６３
には、剪断セル突起部６４が設けられている。これら両
突起部の間に挾まれる粉層試料６７が、本発明の段付き
ローラ粉砕面と段付き粉砕レース面の間に挾まれる原料
粉層に相当する。剪断セル６３に剪断荷重６９を加えて
移動させることにより、粉層試料６７は、より強く圧縮
（同時に剪断力も受ける）されるようになる。図７
（ａ）および図７（ｂ）に示す両圧縮・剪断実験におけ
る試料粉層の圧縮・剪断特性は、図８に示す崩壊包絡曲
線、例えば綱川「粉体の流動性の評価」、粉体工学会
誌、Ｖol．１９，Ｎo．９，（１９８２）、ｐ５１６に
より求められる。そして、同一の垂直荷重を加えた場合
でも、圧縮粉層が崩壊する剪断荷重の限界（図中に崩壊
点として矢印で示す）は、図７（ｂ）に示した実験装置
における特性の方が、図７（ａ）に示した実験装置にお
ける特性よりもかなり上昇することが分かる。このよう
な基礎的な実験からも、粉砕ローラと粉砕リングにおけ
る両凹部の形成は、粉砕ローラの滑りのきっかけとなる
圧縮粉層の崩壊を抑制する効果のあることが分かる。以
上のような作用により、粉砕ローラの回転軌道は安定範
囲に保たれる。このようにして、粉砕ローラの滑りによ
る回転テーブルと粉砕ローラの速度差によって生じる自
励振動の発生を抑止することができる。次に、ミル内に
おける粉砕ローラの動作の相互作用によって得られる振
動レベル低減の効果について説明する。図９は、ローラ
ミル内における石炭ホールドアップに対する振動（振
幅）の変化について、本発明と従来技術とを比較して示
したものである。縦軸に示す振幅δ_0Cは、粉砕ローラと
粉砕レースがメタルタッチする空回転時の振幅δ_0C＊で
割って無次元化している。一方、横軸に示すホールドア
ップＷは、ミルが定格給炭量で運用された時のホールド
アップＷ＊で割って無次元化している。この実験結果
は、炭質の影響により比較的激しい振動を起こしやすい
石炭を粉砕したときに得られたデータである。図１１に
示す従来技術においては、低負荷域（Ｗ／Ｗ＊＝〜０.
３８）で著しく振幅が増大するのに対し、本発明の粉砕
ローラと粉砕リングを組み合わせて搭載したローラミル
では、振幅の大幅な低減が可能であることが判明した。
本実施例において、他のホールドアップの条件よりは、
Ｗ／Ｗ＊＝〜０.３８の近傍で振幅はやや大きくなる
が、この振動は、自己増幅的な性質の自励振動ではなく
粉砕ローラが自己同期化することのない強制振動の一つ
のタイプである。図１０は、給炭量Ｑ_Cに対する微粉粒
度ｑの変化を示したものである。縦軸に示す微粉粒度ｑ
は、定格給炭量Ｑ_C＊のときの従来式ミルにおける基準
微粉粒度ｑ＊で割って相対値として表わしている。横軸
に示す給炭量Ｑ_Cも、定格給炭量Ｑ_C＊で割って無次元化
している。一般に、微粉粒度ｑは給炭量Ｑ_Cの増加と共
に減少する。本実施例では、微粉粒度ｑが、従来式ロー
ラミルにおける粒度とほぼ同等であることが判明した。
すなわち、本発明を適用した粉砕ローラと粉砕レースの
粉砕面における形状変化は、粉砕性能に影響を与えない
（少なくとも粉砕性能を低下させることはない）ものと
考えられる。本発明の粉砕ローラと粉砕リングを搭載す
るローラミルは、本実施例において説明した石炭焚きボ
イラ火炉のローラミルに限らず、 （１）固体燃料であるオイルコークス等のローラミル （２）脱硫用の石灰石等を微粉砕するためのローラミル （３）鉄鋼スラグ、非鉄精錬スラグ等を微粉砕するロー
ラミル （４）セメントクリンカ等を微粉砕するセメント仕上げ
用ローラミル （５）各種化学製品の原料等を微粉砕するローラミル （６）ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等の産業廃棄物
等を再資源化するために微粉砕処理するローラミルの自
励振動の回避技術として、ほぼ本発明のまま直接適用す
ることが可能である。

【０００８】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の粉
砕ローラと粉砕リングを用いたローラミルは、以下に示
す優れた効果を有するものである。 （１）圧縮粉層上における粉砕ローラの滑りに起因する
ミルの振動を効果的に防止することができる。これによ
って、ローラミル自体を含む各種周辺機器類の耐久性を
向上させることができる。結果的に、例えば火力プラン
ト全体の信頼性が向上する。 （２）微粉砕の低負荷運用が可能となり、ローラミルの
最低負荷を、さらに切り下げることができる。これによ
って、例えばボイラ火炉の運用範囲が拡大することか
ら、低負荷運用域において石炭専焼が可能となり、助燃
用燃料油の消費量を低減することができる。したがっ
て、火力プラント全体をより経済的に運用にすることが
できる。 （３）微粉砕の高速負荷追従運用に伴う回転分級器の高
速回転の条件下においてもローラミルの振動を抑制する
ことができる。これによって、ボイラ火炉の応答性を格
段に良好にすることが可能となる。 （４）圧縮粉層の内部摩擦抵抗が小さく、激しい振動を
起こしやすい石炭、ローラやレースに付着しやすい石
炭、あるいは単位重量当たりの発熱量が多く、ローラが
低負荷運用になりがちな石炭の微粉砕においてもミルの
振動を回避する運用が可能となる。このようにして、例
えば火力プラントへ適用可能な石炭の種類を大幅に拡大
することができる。 （５）ハードウェアによる工夫でミルの振動を防止する
ことができるため、複雑で高価な油圧機構（アキュムレ
ータ等）や制御系が不要となるので、ミルの製作および
施工コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で例示した粉砕ローラおよび粉
砕リングを搭載するローラミルの全体構成を示す模式
図。

【図２】本発明の実施例で例示した粉砕ローラと粉砕リ
ングの構造の一例を示す模式図。

【図３】本発明の実施例で例示した粉砕ローラと粉砕リ
ングの構造の他の例を示す模式図。

【図４】本発明の実施例で例示した粉砕ローラと粉砕リ
ングの構造の他の例を示す模式図。

【図５】本発明の実施例で例示した粉砕ローラと粉砕リ
ングの機能および作用を示す説明図。

【図６】本発明の実施例で例示した粉砕ローラと粉砕リ
ングの機能および作用を示す説明図。

【図７】本発明の基礎となる剪断実験装置の構成を示す
模式図。

【図８】本発明の基礎となる剪断実験結果を示すグラ
フ。

【図９】本発明の実施例で例示したローラミルの振動抑
止効果を、従来技術と比較して示したグラフ。

【図１０】本発明の実施例で例示したローラミルの粉砕
性能を、従来技術と比較して示したグラフ。

【図１１】従来のローラミルの自励振動の発生領域を示
すグラフ。

【図１２】従来のローラミルの粉砕ローラの支持機構を
示す模式図。

【図１３】従来のローラミルの粉砕ローラの横ずれ動作
を示す模式図。

【図１４】従来のローラミルの粉砕ローラの上下方向の
振動動作を示す模式図。

【図１５】従来のローラミルの粉砕ローラと粉砕リング
の摩耗痕を示す模式図。

【図１６】従来のローラミルの粉砕ローラと粉砕リング
の摩耗痕を示す模式図。

【図１７】従来のローラミルの粉砕ローラの形状の一例
を示す模式図。

【符号の説明】

１…原料 ２…原料供給管（センターシュート） ３…回転テーブル ４…粉砕ローラ ５…段付きローラ粉砕面 ６…ローラシャフト ７…ローラブラケット ８…ピボットボックス ９…ローラピボット １０…加圧フレーム １１…粉砕荷重 １２…粉砕リング １３…粉砕レース １４…段付き粉砕レース面 １５…シールリング １６…スロートベーン １７…熱風 １８…原料粉層 １９…圧縮粉層 ２０…回転分級器 ２１…ダムリング ２２…ハウジング ２３…微粉排出ダクト ２４…粉砕ローラ ２５…ローラ断面中心軸 ２６…回転中心軸 ２７…鉛直軸 ２８…ローラピボット ２９…ピボットボックス ３０…ローラブラケット ３１…回転テーブル ３２…粉砕リング ３３…原料粉層 ３４…圧縮粉層 ３５…段付きローラ粉砕面 ３６…段付き粉砕レース面 ３７…テーブルの回転中心軸 ３８…粉砕ローラ ３９…段付きローラ粉砕面 ４０…ローラ断面中心軸 ４１…粉砕リング ４２…回転テーブル ４３…粉砕原料 ４４…圧縮粉層 ４５…段付き粉砕レース面 ４６…粉砕ローラ ４７…段付きローラ粉砕面 ４８…ローラ断面中心軸 ４９…粉砕リング ５０…回転テーブル ５１…粉砕原料 ５２…圧縮粉層 ５３…段付き粉砕レース面 ５４…傾斜した鉛直軸 ５５…剪断セル ５６…上蓋 ５７…粉層試料 ５８…垂直荷重 ５９…剪断荷重 ６０…滑り防止加工（ローレット目刻設） ６１…ボール ６２…ベース面 ６３…剪断セル ６４…剪断セル突起部 ６５…上蓋 ６６…上蓋突起部 ６７…粉層試料 ６８…垂直荷重 ６９…剪断荷重 ７０…滑り防止加工（ローレット目刻設） ７１…ボール ７２…ベース面 ７３…粉砕ローラ ７４…ローラブラケット ７５…ピボットボックス ７６…ローラピボット ７７…加圧用スプリング ７８…スプリングフレーム ７９…鉛直軸 ８０…ローラ回転軸 ８１…ローラ断面中心軸 ８２…回転テーブル ８３…粉砕リング ８４…粉砕レース ８５…圧縮粉層 ８６…粉砕原料 ８７…テーブル回転軸 ８８…加圧フレーム ８９…粉砕ローラ ９０…ローラ断面中心軸 ９１…鉛直軸 ９２…ローラ回転軸 ９３…ローラピボット ９４…回転テーブル ９５…粉砕リング ９６…粉砕レース ９７…テーブル回転軸 ９８…粉砕原料 ９９…圧縮粉層 １００…粉砕ローラ １０１…ローラブラケット １０２…ローラピボット １０３…摩耗痕のない粉砕ローラの粉砕面 １０４…ローラ粉砕面の摩耗部 １０５…摩耗痕のない粉砕レースの粉砕面 １０６…レース粉砕面の摩耗部 １０７…回転テーブル １０８…粉砕リング １０９…ローラ断面中心軸 １１０…粉砕ローラ １１１…ローラアーム １１２…加圧装置 １１３…摩耗痕のない粉砕ローラの粉砕面 １１４…ローラ粉砕面の摩耗痕 １１５…摩耗痕のない粉砕レースの粉砕面 １１６…レース粉砕面の摩耗部 １１７…回転テーブル １１８…粉砕リング １１９…ローラ断面中心軸 １２０…粉砕ローラ １２１…溝 １２２…粉砕テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 浩明 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 湯浅 博司 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平面上を垂直軸回りに回転し、上部に粉
   砕面を有する粉砕リングを装着した回転テーブルと、上
   記粉砕リングの外周側の粉砕面の周辺部を押し圧する状
   態で回転する複数個の粉砕ローラにより少なくとも粉砕
   部を構成するローラミルにおいて、上記粉砕ローラ外周
   の粉砕面に、該粉砕ローラの回転中心軸と直交するロー
   ラ断面中心軸よりも上記回転テーブルの中心軸側におい
   て深さが最大となる窪み状に変形した凹部を形成し、上
   記粉砕リングの上記粉砕ローラに対応する粉砕面に、上
   記粉砕ローラの回転中心軸と直交するローラ断面中心軸
   の延長線よりも上記回転テーブルの外周側において深さ
   が最大となる窪み状に変形した凹部を形成してなること
   を特徴とする粉砕用ローラミル。
2. 【請求項２】請求項１において、粉砕ローラおよび粉砕
   リングのそれぞれの粉砕面に設ける窪み状に変形した凹
   部は、窪み状もしくは段差状に変形した溝状の凹部であ
   ることを特徴とする粉砕用ローラミル。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、粉砕ロ
   ーラおよび粉砕リングにおける窪み状に変形した凹部の
   最大深部の寸法を、粉砕ローラの直径の０.３％以上３.
   ０％未満としたことを特徴とする粉砕用ローラミル。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、粉砕ロ
   ーラおよび粉砕リングにおける窪み状に変形した凹部の
   最大深部の寸法を、粉砕ローラの直径の０.７％以上１.
   ３％未満としたことを特徴とする粉砕用ローラミル。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項記
   載の粉砕用ローラミルにおいて、複数の粉砕ローラの粉
   砕面に形成する最大深部を持つ窪み状に変形した凹部の
   位置および深さのいずれか一方、もしくはその両方を、
   各粉砕ローラごとに異ならしめて、粉砕時における粉砕
   ローラの同期的動作を抑制し自励振動を低下する構造と
   したことを特徴とする粉砕用ローラミル。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項記
   載の粉砕用ローラミルにおいて、粉砕リングの粉砕面に
   形成する最大深部を持つ窪み状に変形した凹部の形状
   を、粉砕リングの周方向においてほぼ同一の形状に構成
   したことを特徴とする粉砕用ローラミル。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項記
   載の粉砕用ローラミルを用いて広域の負荷範囲で原材料
   を粉砕する方法において、急速な負荷の切り下げ運用に
   おいても自己増幅的に発生する自励振動を抑制し低振動
   で原材料の粉砕処理を行うことを特徴とする低振動粉砕
   処理方法。
8. 【請求項８】請求項７において、原材料は、石炭、オイ
   ルコークス等の固体燃料、石灰石等の固体脱硫剤、鉄ま
   たは非鉄精錬スラグ、セメントクリンカ等の化学製品原
   料または繊維強化プラスチック等の固体産業廃棄物であ
   ることを特徴とする低振動粉砕処理方法。