JPH0947679A

JPH0947679A - ローラミル及びその運転方法

Info

Publication number: JPH0947679A
Application number: JP7203596A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Satou; 一教佐藤; Nobuyasu Meguri; 信康廻; Hidekazu Nishida; 英一西田; Hiroaki Kanemoto; 浩明金本; Tadashi Hasegawa; 忠長谷川; Teruaki Tatsuma; 照章立間; Mitsugi Sugasawa; 貢菅沢
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ローラミルの自励振動を抑止する。【構成】分級機９の条件（回転数、ベーン開度等）、
粉砕荷重（油圧）、注水あるいは１次空気温度や流量等
を適宜組み合わせて、全給炭負荷範囲において自励振動
を回避するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭等の固体燃料や石
灰石等の固体原料を微粉砕するローラミルに係わり、主
として自励振動の発生を抑制し、広域負荷・多炭種運用
を達成することのできるローラミル及びその運転方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電用や一般産業用の微粉炭焚きボ
イラでは、低公害燃焼（低ＮＯｘ、灰中未燃分低減）や
広域負荷操業が実施され、それに伴い微粉炭機（ミル）
も高い性能が要求されている。

【０００３】石炭、セメント原料あるいは新素材原料な
どの塊状物を細かく粉砕するミルの一つのタイプとし
て、回転するテーブルと複数個のタイヤ形ローラの連動
作用で微粉砕を行う竪型のローラミルが広く用いられる
ようになり、大型の新鋭火力発電プラント等で常用され
ており、最近では代表機種の１つとしての地位が確立し
つつある。

【０００４】この種のミルは、竪型の円筒形状をしたハ
ウジング（ケーシング）の下部にあって電動機で駆動さ
れ、減速機を介して低速回転する略円板型の回転テーブ
ルと、その回転テーブルの外周部の上面において円周方
向へ等分する位置へ油圧あるいはスプリング等で圧加さ
れて回転する複数個のタイヤ形をした粉砕ローラを備え
ている。

【０００５】回転テーブルの中心へ原料供給管（シュー
ト）から供給された粉砕原料は、回転するテーブル上に
おいて遠心力によりテーブルの外周へ移動し、テーブル
の粉砕レース面と粉砕ローラの間にかみ込まれて、粉砕
ローラにより圧縮粉砕される。

【０００６】ミルハウジングの下部には、ダクトを通し
て２００〜３００℃の熱風が導かれており、この熱風が
テーブルとハウジングの間にあるエアスロートを通り、
ミル内の粉砕部へ吹き上げられている。

【０００７】粉砕された後の粉粒体は、エアスロートか
ら吹き上げる熱風によってハウジング内を上昇する過程
で乾燥される。ハウジングの上方へ輸送された粉粒体の
うち粗いものは重力により落下し（１次分級）、粉砕部
で粉砕ローラにより再粉砕される。この１次分級部を貫
通してさらに上方へ輸送されたやや細かな粉粒体は、ハ
ウジングの上部に設けたサイクロンセパレータ（固定
式）あるいはロータリーセパレータ（回転分級機）で再
び遠心分級される（２次分級）。所定の粒径より小さな
微粉は気流により搬送され、ボイラでは微粉炭バーナ
へ、あるいは鉄鋼プロセスの高炉吹き込み用では微粉貯
蔵ビンへと送られる。

【０００８】分級機を通過しなかった所定粒径以上の粗
粉は、結果的に回転テーブル上へ重力により落下し、ミ
ル内へ供給されたばかりの原料あるいは１次分級された
粗粒とともに再び粉砕される。以上のような動作によ
り、ミル内では粉砕が繰り返され、所定の粒度を満足す
る微粉が生成されていく。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ローラミルを低負荷で
運用する場合や停止運用をする場合、問題となるのはミ
ルの振動である。この振動現象は、炭層とローラのすべ
りに起因する一種の摩擦振動であり、振動のタイプとし
ては自励振動の一種である。普通の石炭では、図２３に
示すように、低負荷運用時（ミル内における石炭ホール
ドアップの少ない条件）にこの振動が激しくなることが
多いが、石炭種によってはかなりの高負荷時にも発生す
ることがある。

【００１０】図２４は、従来式ローラミルにおける粉砕
ローラの支持構造を示す断面図である。

【００１１】このタイプのローラミルでは、ローラブラ
ケット１１を介して、ローラピボット１２を支軸とし
て、粉砕ローラ３が首振り可能なように支持される。こ
の首振り機能は大変に重要であり、粉砕ローラ３が鉄片
等粉砕されにくい異物をかみ込んだ場合、粉砕ローラ３
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３や粉砕レース６が磨耗変形したときに
は、適切な押圧位置（粉砕ローラ３と粉砕レース６との
位置関係）を自動調心的に見つけ出す作用も、この首振
り機能にはある。

【００１２】なお、図中の２は回転テーブル、１３は一
体型加圧フレーム、２６は断面中心軸、２７は押圧接触
点である。

【００１３】一般に、高負荷粉砕時には、粉砕ローラ３
はほとんど振り子運動をすることがない。上記したよう
に、ミルの起動時あるいは負荷上昇時などにおいて粉砕
ローラ３が原料を活発にかみ込む場合には、粉砕ローラ
３は首を振るものの、この振り子動作は自励振動の発生
には直結しない。

【００１４】一方、粉砕ローラ３が激しく自励振動する
場合には、図２５に示すように、図中で（Ｉ）から（I
I）の位置へと外側へ横ずれし（α）、次いで図２６に
示すように上下振動する（β）。横すべり状に振り子運
動する際には、押圧接触点が２７（イ）から２７（ロ）
へとずれる。

【００１５】３個の粉砕ローラ３は同期して（同位相
で）一緒に上下振動する。ある１つの粉砕ローラ３が横
ずれ状の振り子運動を起こし、粉砕ローラ３の上下振動
が生じると、この動きは３個の粉砕ローラ３を上方から
加圧支持する一体型加圧フレーム１３あるいは回転テー
ブル２やその上の粉層を伝わって他の粉砕ローラ３へ瞬
時に伝播する。これが粉砕ローラ３の自励振動である。

【００１６】このような自励振動は、図２２に示す従来
技術のように、給炭負荷の変化に対して粉砕荷重（具体
的には油圧を操作）Ｍや分級機回転数Ｎｓ、あるいは一
次空気（熱風７）の条件を変化させない時に激しく生じ
る。

【００１７】激しい自励振動が頻繁に発生すると、
（１）ミル自身やその周辺機器が破損する、（２）蒸気
タービン等発電機の運転に支障を来す、（３）プラント
内従業員の作業環境が悪化する、（４）ミルの負荷範囲
が限定され、プラントの運用性が損なわれる、（５）自
励振動を起こしにくい石炭種のみに燃料が限定される、
等の多くの問題が生じる。

【００１８】上記したように、ローラミルに発生する自
励振動の問題は、石炭焚き火力プラントの運用に関して
多くの支障を生じる。しかも、最新鋭の大型石炭火力ボ
イラでは、ローラミル自体が大型化しているため、粉砕
ローラの自重も大きく、自励振動による衝撃も大きくな
る。

【００１９】従って、自励振動が生じることなく、静粛
な状態でミルを運用することが要求されている。

【００２０】本発明の目的は、全負荷領域において（特
に低負荷領域において）、使用する石炭を限定すること
なく、自励振動を完全に回避することができるローラミ
ル及びその運転方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明においては、次のような手段により、
ローラミルを全負荷域で運用する。

【００２２】まず、低負荷給炭量の運用域で、回転分級
機の回転数を低下させるか、あるいはサイクロン分級機
のベーンを開く。どの負荷域からこのような操作を開始
するのか、あるいはどのレベルにまで分級機の回転数を
低下させたり、サイクロン分級機のベーン開度を大きく
すればよいかは、原料が石炭の場合は石炭種による。例
えば、粉砕した時の粉層の内部摩擦抵抗の小さな石炭種
の場合には、自励振動が起きやすい。つまり、より高い
負荷域から自励振動が発生し、しかもより激しい自励振
動が発生するので、高負荷域から分級機の操作変更を開
始し、回転分級機における回転数の下限あるいはサイク
ロン分級機におけるベーン開放程度の上限も大きくとる
ようにする。

【００２３】さらに、低負荷給炭量の運用域では粉砕荷
重を低減する。この荷重のコントロールは、油圧装置あ
るいは油圧機器にスプリングを組み合わせた装置等によ
り実施する。

【００２４】分級機の操作と同様に、粉砕荷重変化の操
作を開始する負荷範囲や粉砕荷重の下限界は、石炭種に
よる。つまり、内部摩擦抵抗が小さく自励振動を起こし
やすい石炭の場合は、比較的高い負荷域から油圧を低下
させて、この下げ幅も大きくとれるようにする。

【００２５】粉砕部における炭層を湿らせることも、炭
層の摩擦抵抗を増大させるので、自励振動の防止には大
変有効である。具体的には、原料に注水（散水）した
り、あるいはミル入口における熱風の温度を低下させ
る。

【００２６】原料が石炭の場合、コールバンカ、コール
フィーダ（給炭機）、コールシュート（原料供給管）に
注水したり、あるいはローラミル内の粉砕部の炭層に直
接注水する。ミル入口における熱風の温度を下げること
も、石炭の乾燥が過度に進まないので炭層の湿度を確保
するのに有効である。

【００２７】１次空気（熱風）量の調整も、ＭＰＳミル
の振動抑制対策に有効である。

【００２８】上記した内容のうち、単独でも振動対策と
して十分なものも多いが、上記した手法を少なくとも２
つ以上組み合わせた手法が有効である。

【００２９】また、低負荷域で自励振動が発生した場
合、（１）分級機の操作（２）粉砕荷重低減（３）注水あるいは、（４）ミル出口温度の低減（５）１次空気量の低減の順序で対策を実施し、自励振動を消滅させる。

【００３０】（３）注水を、（１）よりも先に操作する
方法も有効である。

【００３１】一方、（３）注水を常用の振動対策として
実施し、自励振動発生の緊急時には、（１），（２），
（４），（５）の順序で次々と操作を行い、自励振動を
消滅させる手段もある。

【００３２】

【作用】回転分級機の回転数を低下させたり、サイクロ
ン分級機のベーンを開けば、粉砕部の炭層に粗い粒子が
増える。また、粉砕荷重を低下させれば、粉砕部の炭層
が増えて、やはり粒度は粗くなる。

【００３３】従って、粉砕ローラは、厚く粗い粉層をか
み込むことになる。一般に、炭層は粗くて厚い方が内部
摩擦抵抗が大きく崩れにくい。つまり、図２５に示した
ような粉砕ローラの横すべり状の振り子動作は起きにく
くなる。

【００３４】このようにして、自励振動が抑止される。
また、自励振動が生じている場合に、上記したような操
作を行えば、自励振動が消滅する。

【００３５】原料であるミルへ投入する前の石炭あるい
はミル内粉砕部の炭層に注水したり、乾燥を防ぐために
ミル出口温度を下げる（ミル入口の熱風温度を下げる）
操作を行えば、石炭粒子表面に僅かに水分が残るので、
粒子同士の付着力が増大し、炭層の摩擦抵抗が増大す
る。

【００３６】このような操作を行うことによっても、や
はり粉砕ローラは図２５のような動作を起こさなくなる
ので、自励振動は未然に回避される。一方、自励振動が
生じている最中に、上記したような注水あるいは熱風
（１次空気）温度の低減操作を行っても、粉砕部におけ
る炭層の状態が変化し、自励振動は消滅する。

【００３７】熱風（１次空気）の量を減らせば、重力に
よる分級において、粗い粒子が粉砕部に多く戻り、ミル
内粉砕部における保有炭量が増加するので、自励振動は
起きにくくなる。

【００３８】以上に述べた、自励振動を回避するための
メカニズムは、要するに、大別して２通りにまとめられ
る。１つは分級機や荷重油圧の操作により、炭層を粗く
厚くし、炭層を堅固にする方法である。もう一方は、注
水や１次空気（熱風）の温度低減による炭層の湿潤化で
ある。

【００３９】このように、炭層を僅かに湿らせることに
よっても、炭層は安定になる。注水を常用振動対策とし
て、あるいは緊急時の１番目の操作項目として利用し、
これに加えて、分級機や荷重油圧の低減を組み合わせる
方法は、炭層の湿潤化の効果と、炭層の粗粒化及び厚さ
上昇の効果が組み合わさることになり、非常に有効であ
る。

【００４０】以上に述べた作用によって、ローラミルに
おける自励振動の問題は解決され、数多い石炭種におい
ても、広域負荷範囲でローラミルを静粛な状態で運用で
きるようになる。但し、本発明になる手法によれば、粉
砕性能が変化することにも留意しなければならない。

【００４１】即ち、ミル出口における微粉炭の粒度の低
下や、ミルの圧力損失（ミル差圧）の増大、あるいは粉
砕動力の増大が多少なりとも生じる。従って、排ガス中
の窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度や機器の容量に関する問
題の生じない範囲で、操作条件を設定するようにすれば
よい。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００４３】図１は実施例に係るローラミルの構成図で
ある。

【００４４】この種のミルは、竪型の円筒形状をしたハ
ウジング（ケーシング）１の下部にあって電動機で駆動
され、減速機を介して低速回転する略円板型の回転テー
ブル２と、その回転テーブル２の外周部の上面において
円周方向へ等分する位置へ油圧あるいはスプリング等で
圧加されて回転する複数個のタイヤ形をした粉砕ローラ
３を備えている。

【００４５】回転テーブル２の中心へ原料供給管（シュ
ート）４から供給された粉砕原料５は、回転するテーブ
ル２上において遠心力によりテーブル２の外周へ移動
し、テーブル２の粉砕レース６面と粉砕ローラ３の間に
かみ込まれて、粉砕ローラ３により圧縮粉砕される。

【００４６】ミルハウジング１の下部には、ダクトを通
して２００〜３００℃の熱風７が導かれており、この熱
風７がテーブル２とハウジング１の間にあるエアスロー
ト８を通り、ミル内の粉砕部へ吹き上げられている。

【００４７】粉砕された後の粉粒体は、エアスロート８
から吹き上げる熱風７によってハウジング１内を上昇す
る過程で乾燥される。ハウジング１の上方へ輸送された
粉粒体のうち粗いものは重力により落下し（１次分
級）、粉砕部で粉砕ローラ３により再粉砕される。この
１次分級部を貫通してさらに上方へ輸送されたやや細か
な粉粒体は、ハウジング１の上部に設けたサイクロンセ
パレータ（固定式）あるいはロータリーセパレータ（回
転分級機）９で再び遠心分級される（２次分級）。所定
の粒径より小さな微粉１０は気流により搬送され、ボイ
ラでは微粉炭バーナへ、あるいは鉄鋼プロセスの高炉吹
き込み用では微粉貯蔵ビンへと送られる。

【００４８】分級機を通過しなかった所定粒径以上の粗
粉は、結果的に回転テーブル２上へ重力により落下し、
ミル内へ供給されたばかりの原料５あるいは１次分級さ
れた粗粒とともに再び粉砕される。以上のような動作に
より、ミル内では粉砕が繰り返され、所定の粒度を満足
する微粉１０が生成されていく。

【００４９】粉砕荷重の低減操作は、自励振動の抑制に
効果的であるが、図２には、粉砕ローラ３に粉砕荷重１
９を付与する部材の構成を示す。粉砕ローラ３のシャフ
トは、その背後からローラブラケット１１により支持さ
れる。このローラブラケット１１の上部には、ローラピ
ボット１２が設けられている。ローラピボット１２は、
上方からの荷重伝達点であると同時に、粉砕ローラ３の
振り子運動の支軸である。ローラピボット１２は、上方
からの加圧フレーム１３により押さえつけられている。
この加圧フレーム１３からは、外側にアームレバー１４
が延設している。

【００５０】アームレバー１４を、ジョイント１５を介
して、油圧により下方へ引っ張るのがテンションロッド
１６である。このテンションロッド１６は、油圧シリン
ダ１７のピストンロッドに直結している。油圧シリンダ
１７の本体は、アンカーによりベース１８に堅固に固定
されている。

【００５１】要するに、石炭を粉砕するためのトータル
粉砕荷重は、油圧による外部荷重（図中では１９）と、
粉砕ローラ３やローラブラケット１１等による自重から
なる。ミルの運転中に調整できるのは、このうち、粉砕
荷重（油圧による外部荷重）１９である。粉砕ローラ３
等の自重をキャンセルするために、油圧シリンダに逆圧
を加えることも可能である。２０は粉層である。

【００５２】ミルに吹き込む１次空気（ボイラ用のロー
ラミルでは、バーナにおける燃焼用の１次空気のことで
あり、図１では熱風７）の温度を低下させる操作や、そ
の流量を変化（増あるいは減）させることは、自励振動
の抑制に対し大変有効である。

【００５３】図３には、ミル本体２１へ吹き込む１次空
気の供給系統の概略図を示す。

【００５４】１次送風機２２から送り出され、ボイラの
エアヒータ２３により所定の温度（２５０〜３００℃）
まで昇温される。１次空気ダクト２５の途中には、冷空
気（通常の大気）２４を混合させるためのダクトが接続
しており、ミル本体２１へ供給する１次空気の温度が調
整される。

【００５５】通常、ミル出口の温度（７０℃〜８０℃の
範囲内にあることが多い）が一定になるように、１次空
気のミル入口温度が制御されるが、自励振動が生じた場
合には、ミル出口温度を下げる（例えば３〜５℃）指示
を出すことにより、ミル入口の温度が自動的に下がり、
粉砕部の炭層が適度な温度を持つようになり、自励振動
は消滅する。

【００５６】以上のような１次空気の温度を操作しなく
ても、石炭に注水することにより、石炭を湿らすことに
よっても自励振動の発生を防ぐことができる。注水する
位置は、原炭を貯蔵するバンカ、コールフィーダ（給炭
機）あるいはコールシュート（図１では原料供給管４）
等であるが、自励振動の消滅に対して最も応答性が良い
のは、粉砕部すなわちローラミル内の回転テーブル２上
の炭層に直接散水する場合である。

【００５７】図４、図５には、粉砕部への注水装置の構
成を示す。

【００５８】粉砕ローラ３の間には、ノズル５３が設け
られている。ノズル５３は、水５１を供給する給水管５
２の先端に設けられていて、磨耗や閉塞（つまり）を防
止するために、その頭にフードカバー５５が設けられて
いる。

【００５９】ノズル５３から噴射する噴霧は、偏平形で
あり、丁度扇形をしていることで、「扇形噴霧」と称す
るものである。この扇型噴霧５４は、回転テーブル３上
の炭層を、上方から刃物で切断するかのように噴射さ
れ、最も効率よく炭層を湿らせる。

【００６０】運転中に自励振動が生じた場合に操作する
手順を図６に示す。

【００６１】図７は、振動回避のために、本発明におい
て対象とする操作系統を示すものである。図８には、各
パラメータの操作方向と粉砕部の状態変化をまとめて示
す。まず、回転分級機９の回転数を低下させる。サイクロ
ン式の場合は入口ベーンを開ける。この機能については
後述する。

【００６２】次に、粉砕荷重、具体的な操作量として
は油圧力を低減する。

【００６３】さらに粉砕部に注水する。

【００６４】次いで、冷空気ダンパ４３を開放し、１
次空気の温度を低下させる。

【００６５】最後に、１次空気量を変化させる。

【００６６】この全操作を、この手順に従って順次行う
のではなく、まずを試みて、自励振動抑制に対して効
果がなければ、を実行して組み合わせ、＋の操作
にする、という意味である。要するに、からは、操
作が容易でかつ効果的な順に並べたわけである。

【００６７】なお、図７において、３６は減速機、３７
は振動センサ、３８は信号処理装置、３９は制御回路、
４０は駆動装置、４１は電磁弁、４２は分級機モータ、
４４は油圧ポンプである。

【００６８】一方、粉砕部注水を、図６の破線で示した
ように、緊急時の１番手として利用する方法もある。こ
れは、粉砕部の炭層を直接瞬時に湿らせるために、応答
性がよく、振動が即座に消滅するからである。

【００６９】また粉砕部注水を、特に低負荷運用時にお
いて、常用振動対策として連続して行い、緊急時の対策
として、分級機、油圧荷重の操作等を実施するのも有効
な方法である。

【００７０】一方、全運用範囲において、自励振動が起
きないように、運用方法をプログラムしておく方が良
い。

【００７１】図９は、給炭量Ｑｃの全範囲に対する粉砕
荷重Ｍ、分級機回転数Ｎｓ及び注水量Ｑｗの各操作の変
化パターンを示したものである。

【００７２】粉砕荷重Ｍは、自励振動の発生領域である
Ｑｃの少ない範囲では低く設定し、ある程度までＱｃが
大きくなった条件で増加させる。Ｑｃの少ない条件で
は、Ｍが低くても所定の要求を満たす微粉粒度を達成す
ることができる。Ｑｃが増えると、自励振動も生じにく
くなるし、多量の石炭を処理する必要があるため、粉砕
能力を増強しなければならないので、粉砕荷重Ｍを上昇
させる。

【００７３】分級機の回転数Ｎｓも、低負荷給炭領域で
は低く設定するが、微粉炭の粒度を細かくしなければな
らないために、徐々に増加させる。このＮｓの増加パタ
ーンは、後述（図１０）するように、炭種に応じて変化
させて、自励振動を回避する。石炭種により、自励振動
の発生しやすさが異なるからである。

【００７４】一般に、炭層の流動性の良い石炭ほど自励
振動が発生しやすい。つまり、流動性のよい石炭では、
給炭量Ｑと分級機回転数Ｎｓのマップにおける広い領域
において自励振動が発生する。このような炭層の流動性
は、発明者らによる剪断摩擦試験による炭層の内部摩擦
特性評価により、容易に予測することができるので、こ
れに応じてＱ〜Ｎｓの変化パターンを設定する。

【００７５】ここでは、回転分級機を対象としてその回
転数制御のみを取り上げたが、サイクロン式の分級機に
おいても操作の基本的な考え方は同じである。つまり、
回転数Ｎｓを下げることは、サイクロン式分級機入口の
ベーンを開放する操作を意味する。

【００７６】注水は、低負荷給炭条件の自励振動発生域
において開始するが、注水量Ｑｗは、分級機の操作と同
様に、石炭種に応じて調整する。高負荷給炭でも、自励
振動の生じやすい石炭種の場合は、ｂ→ｂ₁のようなパ
ターンで変化させる。また自励振動発生領域では激しい
振動が生じやすいものの、高負荷運用時で問題のない石
炭の場合は、ｂ→ｂ₂のパターンで変化させる。ａ→ａ
₂のパターンは、自励振動がさほど激しくない石炭の場
合である。ａ→ａ₁のパターンは、全負荷域で微弱な自
励振動ですら生じないようにする変化パターンである。

【００７７】図１０は、給炭量に対する分級機回転数の
変化パターンの３例を示すものである。

【００７８】これらは、自励振動発生条件（ＱｃとＮｓ
の関係で表した自励振動発生領域）の異なる３炭種Ａ，
Ｂ及びＣを対象とした。石炭Ａは、３炭種の中で最も自
励振動の発生しにくい石炭である。Ｑｃの少ない条件で
も、Ｎｓを高めとし、Ｑｃに対するＮｓの増加勾配も大
きく、Ｑｃの多い条件において最も高くＮｓを設定す
る。

【００７９】一方、石炭Ｃは、自励振動が最も発生しや
すい石炭であり、ほぼ全給炭負荷領域において、分級機
回転数Ｎｓを低めに設定する。このような石炭では、こ
こに示す分級機の操作のみならず、粉砕部炭層への注水
法を組み合わせるのが有効である。

【００８０】回転分級機を操作することによるミル内の
状態変化を図１１に模式的に示す。中心軸８１を挟ん
で、右側（ａ）が分級機回転数Ｎｓが高い場合であり、
左側（ｂ）が本発明のようにＮｓを低減する操作を実施
した場合である。

【００８１】（ａ）のように、Ｎｓが高い場合は、粉砕
部への戻り炭８５が多くなり、炭層８２において細かな
粒子が増える。そのため、炭層８２の流動性が高まり、
自励振動が生じやすい。

【００８２】一方、（ｂ）のように、Ｎｓを低下させる
操作を行うと、ミルからの出炭８４が増えて粉砕部への
戻り炭８５が減少する。そのため、炭層８３には微粉が
量的に少なくなり、炭層８３の流動性が弱まり（内部摩
擦抵抗が低下し）、ローラ３が炭層を安定にかみ込むよ
うになる。従って、自励振動が生じなくなる。

【００８３】図１２には、ミル内石炭ホールドアップと
自励振動の振幅の関係で、分級機回転数Ｎｓ低減操作の
機能を示す。Ｎｓを高く設定し一定のまま運用する従来
法（無対策）の場合を破線で示す。一方、Ｎｓを低減さ
せる操作である本発明の実施例の場合を実線で示す。

【００８４】従来法では、振幅が急激なカーブとなって
いるが、自励振動が発生した時、ミルの条件がそのカー
ブ（Ａ）点にあったとする。Ｎｓを低減することによ
り、ミルからの出炭が一時的に増えてミル内の石炭ホー
ルドアップが減少し、（Ａ）点→（Ｂ）点へと移動する
ことになる。このようになれば振幅は急減し、実質的に
自励振動は消滅する。

【００８５】図１３（ａ），（ｂ）は、粉砕荷重低減操
作による粉砕部（かみ込み部）の状態を模式的に示す。

【００８６】（ａ）は自励振動の生じやすい領域でも粉
砕荷重Ｍを高くしている場合であるが、粉砕ローラ３の
下の炭層はかなり細かくなる（細かな炭層１０１）。こ
のような細かな炭層は流動性が良好であり、粉砕ローラ
３の転動は不安定となって激しい自励振動が生じやすく
なる。粉砕荷重Ｍが大きいので、振動時に生じる慣性力
も大きく、振動もかなり激しくなる。

【００８７】一方、（ｂ）のように、本発明になる粉砕
荷重Ｍを低下させる操作を行えば、粉砕ローラ３の下部
の炭層は粗く（粗い炭層１０２）かつ厚くなる。このよ
うな状態の炭層は、力学的に安定で流動しにくい。従っ
て、炭層の崩壊や粉砕ローラ３のすべりも生じにくいの
で、自励振動が生じにくくなる。

【００８８】図１４は、ミル内石炭ホールドアップと振
動の関係で、粉砕荷重低減操作による状態変化を模式的
に描いたものである。

【００８９】この場合、無対策時のカーブ（Ｉ）の
（Ｃ）点にあったと仮定すると、荷重Ｍを低減すること
により粉砕能力が幾分低下するので、ミル内の石炭ホー
ルドアップは減少し、（Ｄ）点へと移動する。対策後の
カーブ（II）のＤ点は、振幅も十分に低く、自励振動は
消滅する。

【００９０】図１５は、１次空気量を変化させる場合の
状態変化図である。

【００９１】無対策時のカーブ（Ｉ）上の（Ｃ）点の状
態が、１次空気量の低減により（Ｅ）点へ移動する。一
方、１次空気量を増加させると（Ｅ）′点へと変化す
る。いずれの場合も、ミル内石炭ホールドアップは変化
するものの、振幅は減少し、自励振動の軽減には有効で
ある。

【００９２】なお、ここでは簡略化のため、（Ｅ）と
（Ｅ）′点を対策後の特性として同じカーブ（II）上に
プロットしているが、実際には２つの点（Ｅ）と
（Ｅ）′は、類似するが異なるカーブ上に存在する。

【００９３】先に、炭層粒子が細かくなると、炭層が力
学的に安定することを述べたが、ここでは、剪断試験装
置により求めた炭層の粒子径ｘ（ｃ）と内部摩擦角φの
関係を示す。

【００９４】図１６は、炭層の５０％平均粒子径ｘ
（ｓ）が約１５０μｍの微粉炭層と６００μｍの炭層に
対する内部摩擦角φを比較したものである。φは、微粉
炭層の内部摩擦角φ^*で割ることにより相対値として表
現した。

【００９５】炭層の粒子が大きければ、内部摩擦角が著
しく大きくなることが、このような基礎的な実験からも
はっきりと認められる。

【００９６】図１７は、乾いた炭層と湿った炭層の内部
摩擦角を比較したものである。

【００９７】注水法がその効果をねらったものであるよ
うに、湿った炭層の方が、炭層が力学的に安定化するの
であるが、ここでは剪断試験法により内部摩擦角を定量
的に評価しようとするものである。乾いた炭層とは石炭
粒子の表面水分≦０の場合、一方、湿った炭層とは表面
に重量比として３％ばかりの水分が付着した場合であ
る。乾いた炭層の内部摩擦角を“１”として比較の基準
にすると、炭層を湿らすことにより内部摩擦角φは４０
％も増加することが分かる。これは、粒子表面の僅かな
水分が粒子同士に架橋を形成し、粒子同士の付着力が高
まった結果である。

【００９８】図１８はミル出口温度を変化させた時の粉
砕部炭層における内部摩擦角を比較したものである。

【００９９】このような温度の影響も実質的には図１７
に示した水分の効果に他ならない。容易に推察されるこ
とではあるが、温度が低く少々湿った石炭層の方が内部
摩擦角が増大する。この結果は、１次空気温度の低減操
作の効果を裏付けるものといえる。

【０１００】本発明において示した様々な操作を組み合
わせることにより、全給炭負荷領域において自励振動を
抑制することが可能となる。

【０１０１】図１９は、本発明効果の実証試験結果であ
り、ミル内石炭ホールドアップに対する振幅の変化をま
とめたものである。

【０１０２】横軸のミル内石炭ホールドアップＷは、定
格給炭負荷運用時における石炭ホールドアップＷ^*によ
って割ることにより無次元化した。一方、縦軸の振幅δ
（ｏｃ）は、空回転時が振幅δ（ｏｃ）^*により割るこ
とで無次元化して表した。

【０１０３】本発明を具体化した操作法を用いれば、ほ
ぼ全負荷域において振幅は大幅に低減しており、自励振
動が実質的に消滅することがこの試験結果からもわか
る。

【０１０４】以上より、本発明により自励振動を確実に
回避するローラミルの運用方法の効果が、実用機におけ
る試験結果からも、あるいは基礎的な実験からも明確に
なった。

【０１０５】本発明になる操作方法による振動抑止法
は、図２４にローラ支持構造を示したタイプのローラミ
ルに限らず、他の型式のローラミルにも適用することが
できる。

【０１０６】その一例である図２０のローラミルは、粉
砕ローラ２８を、ミルハウジングから延設したシャフト
ａ２９によって片持ち式に支持するタイプである。

【０１０７】このローラミルでは、粉砕ローラ２８の粉
砕面とテーブルａ３１のバウル粉砕面３０との間に隙間
を設けてある。給炭量が少ない場合、炭層（この図では
省略）の厚さがこの隙間（ギャップ）よりも小さくなる
と、粉砕ローラ２８がスティック・スリップ振動を起こ
しがちになるので、この隙間は出来るだけ小さくして低
負荷時においても、粉砕ローラ２８が炭層を安定にかみ
込むようにする配慮が必要である。

【０１０８】図９及び図１０に示したように、一般的に
は低負荷給炭時において分級機の回転数を低下させる
が、図２０に構造を示すローラミルでは、隙間の問題が
あり、炭層が極端に薄くなる条件（低負荷運用時や粉砕
性のよい石炭を粉砕する時）においては、分級機回転数
を逆に増加させることも有効である。

【０１０９】図２１に示したローラ支持構造も、粉砕ロ
ーラ３２をシャフトｂ３３によって片持ちばり的に支持
するタイプであるので、図２０の例とほぼ同様である
が、粉砕機器の粉砕面の形状が異なる。

【０１１０】粉砕ローラ３２の断面形状はほぼ台形であ
り、丸みを有していない。またテーブルｂ３５の外周部
上面における粉砕面３４も平坦である。このタイプのロ
ーラミルでも粉砕ローラ３２とテーブルｂ３５の粉砕面
３４の間には隙間（ギャップ）が設けてある。このロー
ラミルにおいても、粉砕面３４の上における炭層が極端
に薄くなる条件を除いては、全負荷域で異常な自励振動
の発生しない多炭種運用が可能になる。

【０１１１】

【発明の効果】本発明の効果をまとめると以下のように
なる。

【０１１２】（１）ミルの自励振動を防止できる。本発
明は、低負荷時に発生する自励振動を防止するのに対し
て特に有効である。

【０１１３】（２）上記効果（１）に関連し、プラント
内従業員の不快感がなくなり、作業効率が向上する。

【０１１４】（３）上記効果（１）に関連し、ミル自体
及びミル周辺にあるプラント機器の信頼性や耐久性が向
上する。

【０１１５】（４）低負荷運用時にミルの振動を抑制で
きるため、ボイラ全体の広域負荷運用が可能になる。

【０１１６】（５）自励振動を起こしやすいと危惧され
る石炭種や固体燃料も問題なく使用できるようになる。
これによって、ミルに対する粉砕原料の適用性が大幅に
拡大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るローラミルの構成図であ
る。

【図２】油圧部まで含めた粉砕ローラの荷重機構を示す
正面図である。

【図３】ミル内へ供給する１次空気の供給系統図であ
る。

【図４】粉砕部の炭層へ注水するためのノズルの設置状
態を示す上面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面視図である。

【図６】本発明になるローラミルの運転方法を示すもの
であり、自励振動を回避するための操作手順を示す流れ
図である。

【図７】本発明の実施例に係るローラミル全体のわたる
振動回避のための操作系統図である。

【図８】各パラメータの操作方向と粉砕部の状態をまと
めて示す図表である。

【図９】図６の操作手順に基づく具体的なローラミルの
運用パターンを示す説明図である。

【図１０】給炭量に対する分級機回転数の変化パターン
の３例を示す特性図である。

【図１１】回転分級機の回転数を低下させた場合の粉砕
部炭層の状態変化を示す模式図である。

【図１２】ミル内石炭ホールドアップと自励振動の振幅
の関係を示す比較特性図である。

【図１３】粉砕荷重を低下させた場合の粉砕部炭層の状
態変化を示す模式図である。

【図１４】ミル内石炭ホールドアップと振動の関係で粉
砕荷重低減操作による状態変化を示す特性図である。

【図１５】１次空気量を変化させる場合の状態変化を示
す特性図である。

【図１６】自励振動発生のきっかけとなる炭層の摩擦抵
抗の変化を示すものであり、炭層の粒径の違いを比較し
た説明図である。

【図１７】炭層の摩擦抵抗に及ぼす湿度の影響を比較し
た説明図である。

【図１８】炭層の温度の影響を比較した説明図である。

【図１９】ミル内石炭ホールドアップに対する振幅の変
化を示す比較特性図である。

【図２０】粉砕ローラの支持機構の他の例を示す正面図
である。

【図２１】粉砕ローラの支持機構のさらに他の例を示す
正面図である。

【図２２】従来例に係るローラミルの運転方法を示す説
明図である。

【図２３】負荷に対する自励振動の発生領域を示す特性
図である。

【図２４】従来例に係るローラミルの粉砕ローラの支持
構造を示す正面図である。

【図２５】粉砕ローラが振り子動作を起こした瞬間の状
態を示す模式図である。

【図２６】自励振動による粉砕ローラの上下方向の振動
を示す模式図である。

【符号の説明】

１ハウジング２回転テーブル３粉砕ローラ４原料供給管５粉砕原料６粉砕レース７熱風８エアスロート９回転分級機１０製品微粉１１ローラブラケット１２ローラピボット１３一体型加圧フレーム１４アームレバー１５ジョイント１６テンションロッド１７油圧シリンダ１８ベース１９粉砕荷重２０粉層

───────────────────────────────────────────────────── 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号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者長谷川忠広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者立間照章広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者菅沢貢広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料供給量に応じて、回転型分級機の羽根の回転数を変
化させるように制御することを特徴とするローラミル。
【請求項２】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料供給量に応じて、固定型あるいはサイクロン型分級
機の羽根の開閉状態を変化させるように制御することを
特徴とするローラミル。
【請求項３】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料の粒子層の流動摩擦抵抗特性に応じて、回転分級機
の羽根の回転数あるいは開度を変化させるように制御す
ることを特徴とするローラミル。
【請求項４】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料供給量に応じて、粉砕荷重を変化させると共に、原
料供給量の少ない条件下で粉砕荷重を低下させるように
制御することを特徴とするローラミル。
【請求項５】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料バンカ、原料フィーダ、原料シュートあるいはミル
内原料粉層のいずれかに注水して原料粉層を湿らせるよ
うに制御することを特徴とするローラミル。
【請求項６】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料供給量に応じて、当該ローラミル出口温度を変化さ
せるように制御することを特徴とするローラミル。
【請求項７】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝部
に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの連
動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料を
気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕ロ
ーラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品微
粉を製造するローラミルにおいて、原料供給量の少ない低負荷運用域で１次空気量を変化さ
せるように制御することを特徴とするローラミル。
【請求項８】請求項１ないし７記載のいずれかの制御
は、振動回避対策として常に実施し、他の制御は自励振
動発生時の緊急対策として実施するようにしたことを特
徴とするローラミル。
【請求項９】請求項８記載において、常に実施する制
御内容は請求項５に記載の制御であることを特徴とする
ローラミル。
【請求項１０】請求項１ないし７記載の制御のうち、
自励振動発生の緊急時には、請求項１ないし３記載の制
御を実施し、次いで請求項４，５，６，７の制御の順序
で制御を実施することを特徴とするローラミル。
【請求項１１】請求項１ないし７記載の制御のうち、
自励振動発生の緊急時には、請求項４記載の制御を実施
し、次いで請求項１ないし３記載のいずれかの制御を、
次いで請求項５，６，７の制御の順序で制御を実施する
ことを特徴とするローラミル。
【請求項１２】請求項５記載において、原料粉層の平
均的な表面水分が少なくとも０．５ｗｔ％以上で、多く
とも１１ｗｔ％未満になるように、粉砕部における原料
粉層を湿らせることを特徴とするローラミル。
【請求項１３】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料供給量に応じて、回転型分級機の羽根の回転数を変
化させるように制御することを特徴とするローラミルの
運転方法。
【請求項１４】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料供給量に応じて、固定型あるいはサイクロン型分級
機の羽根の開閉状態を変化させるように制御することを
特徴とするローラミルの運転方法。
【請求項１５】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料の粒子層の流動摩擦抵抗特性に応じて、回転分級機
の羽根の回転数あるいは開度を変化させるように制御す
ることを特徴とするローラミルの運転方法。
【請求項１６】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料供給量に応じて、粉砕荷重を変化させると共に、原
料供給量の少ない条件下で粉砕荷重を低下させるように
制御することを特徴とするローラミルの運転方法。
【請求項１７】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料バンカ、原料フィーダ、原料シュートあるいはミル
内原料粉層のいずれかに注水して原料粉層を湿らせるよ
うに制御することを特徴とするローラミルの運転方法。
【請求項１８】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料供給量に応じて、当該ローラミル出口温度を変化さ
せるように制御することを特徴とするローラミルの運転
方法。
【請求項１９】電動機で駆動されて回転する円形の回
転テーブルと、その回転テーブルの外周に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕し、粉砕された原料
を気流の作用により粒径別に分級しながら搬送し、粉砕
ローラの上部に設けた分級装置により再度分級し、製品
微粉を製造するローラミルの運転方法において、原料供給量の少ない低負荷運用域で１次空気量を変化さ
せるように制御することを特徴とするローラミルの運転
方法。
【請求項２０】請求項１３ないし１９記載のいずれか
の制御は、振動回避対策として常に実施し、他の制御は
自励振動発生時の緊急対策として実施するようにしたこ
とを特徴とするローラミルの運転方法。