KR20120116449A - 수직형 롤러 밀 - Google Patents

Abstract

회전 구동되는 회전 테이블(1)과, 회전 테이블(1)의 회전 중심선을 포위하도록 회전 테이블(1) 위의 정위치에 배치된 프리 롤러로 이루어지는 복수개의 분쇄 롤러(2)를 구비하고, 회전 테이블(1)의 회전 구동에 따라 분쇄 롤러(2)와의 사이에 분쇄 원료를 물어 파쇄하는 수직형 롤러 밀에 있어서, 개개의 경사 슬릿 홈(6)이 테이블 반경선에 대해 45도를 초과하는 영역에 존재하도록, 테이블 회전 방향 또는 반회전 방향으로 경사진 복수의 경사 슬릿 홈(6)을, 회전 테이블 상면의 환상 파쇄부(3)에 주방향으로 소정 간격으로 형성한 것이다. 상기 구성에 의해, 석탄 또는 석유 코크스 등의 원료의 공급 제어 능력을 향상시킬 수 있고, 또한 원료의 물림 분쇄 능력도 향상시킬 수 있다.

Description

수직형 롤러 밀{VERTICAL ROLLER MILL}

본 발명은 발전용 보일러에 있어서의 연료 등으로서 사용되는 석탄, 또는 석유 코크스의 미분쇄에 적합한 수직형 롤러 밀에 관한 것이다.

발전용 보일러로서는, 아직도 석탄이나 석유 코크스를 연료로 하는 것이 많이 사용되고 있다. 그것은 연료 비용이 싼 점, 발전량의 조절이 용이한 점 등이 이유이며, 발전 도상국인 중국 등에서는 물론, 우리나라에서도 발전량의 상당 부분을 석탄, 석유 코크스에 의존하고 있다. 그러나, 석탄, 석유 코크스에는 이산화탄소의 배출량이 많다고 하는 큰 결점이 있다.

일본은 세계를 향해서 1990년도의 이산화탄소 배출량의 25%를 2020년도까지 삭감하기로 공약하였다. 이 공약은, 달성함에 있어서 국민, 산업계가 큰 책무를 부담하지 않으면 안되는 매우 곤란한 수치이지만, 공약한 이상에는 그 목표를 향하여 매진하지 않으면 안된다. 이를 위해서는 발전용 보일러에서 사용되는 석탄, 석유 코크스로부터의 이산화탄소의 발생량을 억제하는 것도 매우 중요한 대책이 된다.

즉, 발전용 연료로서의 석탄이나 석유 코크스의 사용은 이산화탄소의 배출량이 매우 많은 점에서, 이산화탄소의 배출에 관해서는 모든 악의 근원과 같은 평가를 받고 있다. 그러나, 화석 연료 중에서도 석탄에 관해서, 이 사용을 즉시 정지시키는 것은 자원이 없는 우리나라에 있어서 불가능하다. 적어도 원자력 발전이나 클린한 대체 에너지가 준비될 때까지는 그 경제성이나 편리성, 매장량이 풍부하여 고갈되기 어려운 점에서 사용을 중지할 수는 없다.

따라서, 이들 화석 연료로부터 배출되는 이산화탄소량을 어떻게 적게 컨트롤할 수 있는가가 금후의 기술적 중요 과제이며, 이 과제 해결을 위해 새로운 기술 개발이 이루어지는 것이 매우 중요한 테마가 된다. 그리고, 그 일환으로서 고려할 가치가 있는 것이, 보일러에 공급하는 석탄, 석유 코크스의 분쇄 단계에서의 미분화, 이것에 의한 이산화탄소 발생량의 저감이다. 원래, 1대의 분쇄 밀로 달성하는 삭감 효과는 미미하기는 하지만, 전세계를 보면 사용 대수는 셀 수 없을 정도로 많이 있고, 이것을 종합하면 막대한 이산화탄소 배출량의 삭감에 공헌하는 것이 가능하다. 선진국, 특히 기술입국인 우리나라에 있어서는, 분쇄 밀에서의 미분화에 솔선하여 대처하는 것이 사명이며, 책무라고 생각된다.

본 발명자는 일찍부터 이러한 것에 착안하여 분쇄 밀에 있어서의 미분화 대책에 착수하여, 큰 성과도 올리고 있다. 대표적인 기술은, 특허문헌 1 및 2에 기재된 롤러 파쇄면 형상의 개량, 특히 슬릿 롤러의 개발이다. 슬릿 롤러는 분쇄 롤러의 파쇄면인 외주면에 중심선 방향의 슬릿 홈을 주방향으로 소정 간격으로 형성한 것이다. 그 사용에 의해, 수직형 롤러 밀의 분야에서는 기존 밀에 비해, 분쇄물의 물림(biting)성을 개선하고, 미분화율의 향상을 달성하였다.

즉, 화력 발전소의 경우, 석탄 분쇄 입도는 현재에 있어서 200메쉬 통과, 75%가 평균적이지만, 이 분쇄 입도를 더욱 작게 하여, 200메쉬 통과, 75% 오버의 미분을 종래 밀에 비해 다량으로 채취할 수 있게 되면, 보일러에서의 연소 효율이 향상되고, 결과적으로 완전 연소로 이어지고, 이산화탄소의 배출량의 감소에 공헌할 수 있다.

또한, 제철소의 고로(高爐)에서 선철이 생산되는데, 철광석을 환원, 용해하기 위해서 다량의 코크스 환원 가스가 생성 사용되지만, 코크스는 고가의 점결탄으로부터 생산되기 때문에 매우 고가이며, 그 사용량을 저감시키기 위해서 고로 풍구(blast furnace tuyere)로부터 저렴한 미분탄을 불어 넣어 코크스 소비량을 감소시켜 선철생산 비용을 저감시키고 있다.

본 발명자가 개발한 슬릿 롤러는, 고로 미분탄 불어 넣기 설비에도 다수 채용되고 있어 비용 저감에 크게 공헌하고 있다. 모제철소에 있어서는, 그 비용 저감 효과는 연간 6 내지 7억엔에나 이르고 있다고 한다. 200메쉬를 포함하는 200메쉬 이하의 미분의 생산량이 종래 밀에 비해 약 20% 이상 증가함으로써 고로 연소 효율이 상승하여, 보다 한층 코크스 소비량의 저감에 공헌한다. 코크스 소비량의 저감은, 바꾸어 말하면 코크스 생산시에 발생하는 이산화탄소를 삭감하는 것으로도 이어져, 그 삭감에 대해 막대한 공헌을 한다.

발전용 보일러에 있어서의 석탄 분쇄기로서는, 수직형 롤러 밀이 많이 사용되고 있다. 수직형 롤러 밀은, 수평 회전하는 1개의 구동 테이블과, 그 회전 중심선을 포위하도록 구동 테이블 위에 배치된 복수개의 분쇄 롤러에 의해 구성되어 있고, 밀 중앙으로부터 테이블 중심부 위로 공급된 석탄이 원심력에 의해 외방으로 반송되어 롤러와 테이블간에 물림으로써, 석탄을 차례차례로 분쇄해 간다. 분쇄된 석탄은 반송 기류에 의해 상방으로 기류 반송되어 분급기에 의해 분급되고, 필요로 하는 입도의 석탄이 포착되어 후단으로 반송되고, 그것보다 큰 입도의 석탄은 다시 밀 내부로 반송된다.

석탄 분쇄용 수직형 롤러 밀은, 분쇄 롤러의 형상이 원뿔대 형상으로, 회전 테이블 상면의 환상 파쇄부가 수평면인 로셰 밀 타입과, 분쇄 롤러의 외주면이 회전 방향에 직각인 면내에서 외주측으로 볼록한 방향으로 만곡하고, 회전 테이블의 상면에 그 분쇄 롤러의 외주면이 끼워 맞춰지는 단면 활 모양의 환상 홈이 형성된 타이어형 타입으로 대별된다. 타이어형 분쇄 롤러는, 또한 그 최대 직경(D)과 타이어 파쇄면의 회전 방향에 직각인 면에 있어서의 곡률 반경(R)의 비율이 4.3 이상인 볼록형 타이어, 4.3 미만인 편평형 타이어로 이분된다. 시판되고 있는 타이어형 롤러의 D/R을 본 발명자가 조사한 결과, 전자의 볼록형 타이어의 평균적인 D/R은 4.5 내지 5.0이며, 후자의 편평형 타이어의 평균적인 D/R은 3.8 내지 4.1의 범위에 있던 점에서, 양자의 분기점으로서 D/R=4.3은 타당하다.

최근에 들어서, 본 발명자는 수직형 롤러 밀에 있어서의 분쇄 롤러의 파쇄부인 롤러 외주면과, 회전 테이블의 외주부 상면에 형성된 환상 파쇄부 양자에 슬릿 홈을 형성한 수직형 롤러 밀도 개발하고 있다(특허문헌 3). 그러나, 이 수직형 롤러 밀은 석회석과 같은 분쇄 미분이 롤러 표면에 부착되기 쉬운 원료의 분쇄, 특히 그 분쇄에서의 미분 부착에 의한 진동의 방지에는 매우 유효하지만, 석탄이나 석유 코크스의 미분쇄에는 반드시 유효한 것은 아니다.

일본 특허공보 제1618574호 일본 특허공보 제2863768호 일본 공개특허공보 제2009-142809호

본 발명의 목적은, 석탄 또는 석유 코크스의 분쇄에 있어서의 분쇄 입도의 미세화에 효과적인 수직형 롤러 밀을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는 수직형 롤러 밀에 있어서의 회전 테이블과 분쇄 롤러의 파쇄면 형상의 조합을 검토하고, 종래보다도 미립이 얻어지는 양자의 적절한 조합을 연구하였다. 즉, 석탄 또는 석유 코크스의 미분쇄라는 관점에 한해서 수직형 롤러 밀을 재고찰한 경우, 특허문헌 3에 기재된 것에서는, 나중에 상세하게 설명하지만, 회전 테이블에 있어서의 환상 파쇄면과 분쇄 롤러에 있어서의 파쇄면 사이에서 기능이 반대인 조합으로 되어 있기 때문에, 석회석 분쇄에서의 분쇄 롤러 표면으로의 미분말의 부착 방지에는 유효할지도 모르지만, 석탄 또는 석유 코크스의 미분쇄에 관해서는 충분한 효과가 발휘되고 있다고는 할 수 없는 점, 또한 동일한 수직형 롤러 밀이라고 해도, 각 로셰 밀 타입, 볼록형 타이어 타입, 편평형 타이어 타입 사이에는 분쇄 원리가 미묘하게 상이하기 때문에, 파쇄면의 조합에도 각 타입 고유의 설계가 필요한 점 등에 착안하여, 각 밀별로 200메쉬 통과, -235메쉬 이하의 미립자를 다량으로 얻을 수 있는 파쇄면 형상의 조합을 재검토하였다.

그 결과, 분쇄 롤러와 회전 테이블의 양자에 슬릿 홈을 부여하고, 롤러, 테이블 파쇄면의 각각의 특성을 충분 파악한 후, 양자의 파쇄면의 특성을 유효하게 이용함으로써, 종래 얻을 수 없었던 보다 한층의 석탄의 미분화, 석유 코크스의 미분화를 달성하는데 성공하였다. 이하에 그 프로세스를 설명한다.

본 발명자는 석탄 분쇄로 200메쉬 언더 통과, -235메쉬 언더를 다량으로 채취할 수 있어, 이산화탄소 배출 삭감에 공헌할 수 있는 보다 미분을 얻기 위한 파쇄면 형상의 조합을 모색하기 위한 첫걸음으로서 이하의 실험을 행하였다.

기존의 평활면의 분쇄 롤러와 평활면의 회전 테이블의 조합, 및 분쇄량의 향상을 목적으로 하여 분쇄면에 있어서 회전 방향에 직각인 슬릿을 회전 방향으로 소정 간격으로 형성한 직각 슬릿 롤러와 평활면 테이블의 조합의 2가지의 조합에 관해서, 하기 A) B) C) 3종류의 롤러 형상의 차이가 분쇄성에 어떤 영향을 주는지의 기초 실험을 행하여, 각각의 파쇄면 형상이 갖는 분쇄성이나 그 성질에 관해서 조사하였다. 단, 테이블 회전 속도는 3종류의 롤러에 관해서 일정하고, 48RPM의 회전 속도로 시험을 행하였다. 시험기에 관해서는 후술한다. 시험 결과를 표 1에 기재한다. 또한, 회전 테이블과 분쇄 롤러의 위치 관계 및 각 형상을 도 1a 내지 도 1c에 모식적으로 도시한다.

A) 원뿔대 형상 분쇄 롤러

B) 타이어형 분쇄 롤러 D/R<4.3(편평형)

C) 타이어형 분쇄 롤러 D/R≥4.3(볼록형)

A) 원뿔대 형상 분쇄 롤러의 특징으로서, 롤러의 파쇄면과 회전 테이블의 파쇄면이 평행하여, 면끼리가 마주 향하고 있고, 면끼리로 분쇄가 이루어지기 때문에, 면이 분쇄 조업에 유효하게 활용된다. 이로 인해, 200메쉬 통과 언더의 미분의 분쇄량이 3종류의 롤러 파쇄면 형상 중에서 가장 우수하였다. 보다 자세한 것은, 분쇄 롤러는 원뿔대 형상이기 때문에, 분쇄는 주속도(周速度)가 빠른 대직경측에서 주로 행해지지만, 대직경측의 둘레면과 소직경측의 둘레면의 주속도가 상이하기 때문에 테이블 위를 회전하고 있으면 슬립을 일으키기 쉬워진다. 이것은 본래부터 의도된 것이며, 분쇄는 압축 하중에 의한 분쇄와, 롤러가 슬립하여 생기는 전단 하중으로 행해지고, 양자의 면 하중의 상승 효과에 의해 유효하게 행해진다. 슬립이 빈번히 발생하지 않도록, 롤러면압이 과도하게 부가되는 경향이 있기 때문에, 이 롤러에 슬릿 홈을 설치하면 물림성이 개선되어 슬립 방지를 위해 과도하게 부가된 롤러면압이 자동적으로 석탄의 분쇄 하중으로 변환되어 분쇄량이 증가하는 동시에, 미분의 분쇄량도 증가한다.

분쇄 롤러가 마모된 시점에서, 이것을 반전 사용할 수 없는 비경제성이 있지만, 이 수직형 롤러 밀은 석탄 분쇄기로서는 성능이 우수하여, 고효율 분쇄기의 하나라고 할 수 있다.

B) 타이어형 분쇄 롤러로 D/R<4.3의 편평 형상 롤러인 경우, 석탄의 외부 배출량이나 미분의 분쇄량이 3자 중에서 가장 적다. 이러한 것으로부터 판단하면, 이 수직형 롤러 밀의 경우에는, 테이블 중앙으로부터 공급된 석탄을 즉시 롤러 소직경부에서 분쇄를 행하여 대직경부측으로 배출해 가기 때문에, 그 롤러가 갖는 파쇄면이 분쇄에 유효하게 활용되고 있지 않는 것이 판명되었다.

그 이유는 타이어의 R형상이 큰 편평이며, 주분쇄부를 중앙으로 하고 그것 이하의 타이어 직경과 그것 이상의 타이어 직경의 차가 적고, 주속도에 큰 차이가 생기지 않기 때문에 주분쇄부에서 분쇄된 석탄을 타이어 외측 방향으로 배출하는 파워가 적어 고효율 분쇄가 행해지기 어렵다. 따라서, 소직경부의 둘레면만이 주분쇄부가 되고, 이것을 통과하면 다른 분쇄면에서의 미분쇄가 유효하게 행해지지 않는다. 실제 기계의 주분쇄부는 테이블 외주측의 롤러 소직경부가 되지만, 실험기에서는 그 반대로 테이블 내주측의 소직경부가 된다. 이것은 테이블 회전 속도의 차이에 의해 분쇄점이 상이한 것으로 상정되었다. 그러나, 위치가 상이하지만, 분쇄 위치가 모두 소직경부와 동일하기 때문에, 작용 효과는 동일하다고 간주해도 좋다.

이 롤러의 특징은 소직경부에서 분쇄하기 때문에 한쪽이 마모를 발생하면 반전 사용이 가능하여, 경제적인 것이다. 단 C)의 볼록형 타이어 롤러에 비해 진동이 발생하기 어려운 특징이 있다.

C) 타이어형 분쇄 롤러로 D/R≥4.3의 볼록형 형상 롤러인 경우, 석탄 외부 배출량이 가장 많아, 고생산량을 부여하는 롤러인 것이 판명되었다. 그 증거로서는, 분쇄면에 있어서의 석탄층 두께가 1mm로 얇고, 분쇄면에 모으기보다도 외부로 배출하는 경향이 강한 것이 있다. 그 결과, 테이블 중앙으로부터 공급된 석탄을 롤러의 주속도가 빠른 중앙측에서 분쇄하게 된다. 주분쇄부를 중앙으로 하고 그것 이하의 타이어 직경과 그것 이상의 타이어 직경의 차이가 크게 상이하기 때문에 주속도에 큰 차이가 발생하고, 석탄은 긁어 올려져 배출 방향으로 반송되어 고효율로 분쇄된다. 분쇄성은 B의 롤러보다 향상되지만, 대직경인 중앙측에서 주분쇄가 행해지고, 주분쇄 영역은 B보다 좁고, 마모가 생길 때까지는 선 분쇄에 가깝다. 실제 기계에 관해서도, 중앙측의 마모이기 때문에, 반전 사용을 할 수 없어 비경제적이다. 또한 전력 수요에 여유가 생긴 경우에 정격(定格) 조업보다 석탄 공급량이 적게 공급되지만, 그 저부하 조업시에는 진동이 발생하기 쉬워진다고 한다. 그것은 고효율의 분쇄로 인해, 분쇄실에 물려진 석탄이 우수한 긁어 올리기 능력에 의해 배출되기 때문에, 석탄층 두께가 얇아져 슬립을 일으키기 쉬워지기 때문이라고 상정된다.

이상의 사실로부터 다음과 같은 추론이 도출된다.

A의 원뿔대 형상 분쇄 롤러의 경우, 미분의 생산량에 관해서는, 기존의 평활면끼리의 파쇄면의 조합에 비해, 회전 방향에 직각인 직각 슬릿 홈이나 회전 방향에 대해 45도까지의 기울기 각도를 갖는 슬릿 홈이 최적인 것이 추측되었다.

B의 타이어형 분쇄 롤러로 D/R<4.3의 편평 형상 롤러인 경우, 미분의 생산량에 관해서는, 기존의 파쇄면끼리와의 조합과 비교하여, 직각 슬릿 홈의 효과가 나타나지 않았다. 그 요인은 소직경측에서만 분쇄가 행해지고 있기 때문에, 슬릿 홈이 분쇄에 유효하게 이용되고 있지 않은 것이 상정되었다. 이 롤러의 경우에는 소직경부 이외의 파쇄면을 유효하게 이용하는 방법을 생각하는 것이 중요하고, 그것을 위해서는 롤러에 설치되는 슬릿 홈의 방향을 테이블 중앙으로부터 공급된 석탄을 다시 소직경부 방향으로 긁어 되돌리는 방향으로 하는 것이 바람직하고, 그 각도는 회전 방향에 직각인 방향(직각 슬릿)을 기준으로 하여 45도까지의 각도가 유효한 것으로 추측되었다.

C의 타이어형 분쇄 롤러로 D/R≥4.3의 볼록형 형상 롤러인 경우, 롤러의 대직경 가까이에서 주분쇄가 행해지고, 주속도가 빨라지는 것과, 볼록 형상의 외직경차에 의한 강력한 원료 긁어 올리기 작용에 의해 고능률 분쇄가 가능하게 되었다. 직각 슬릿은 주분쇄선을 좁은 폭으로 횡단하지만, 석탄을 롤러 외방으로 적극적으로 긁어 내어, 기존의 평활면 롤러에 비해 미분의 분쇄량을 증가시켰다. 테이블의 환상 파쇄부에 석탄을 테이블 외방으로 적극적으로 배출하는 방향의 슬릿 홈을 형성하면, 롤러 본래가 갖는 배출 능력을 더욱 조장하는 역할이 달성되어, 미분의 분쇄량을 증가시키는 것이 추측되었다.

또한 A 분쇄 롤러 및 C 분쇄 롤러는 실제 기계, 실험에 있어서도 직각 슬릿 홈이 매우 유효한 것이 판명되었지만, B 롤러는 실험에 있어서는, 슬릿 홈의 우위성이 확인되지 않았다. 그러나 실제 기계에 관해서는 45도 기울기의 슬릿 홈에서 석탄을 테이블 내측으로 긁어 넣는 방향이 유효한 것이 이미 확인되고 있기 때문에, 분쇄 롤러에 관해서는 직각 슬릿 홈이나 또는 직각으로부터 기울기 45도까지의 슬릿 홈에서 석탄을 테이블 내측으로 긁어 넣는 방향을 채택하였다. B 롤러에서는 소직경측에서 분쇄가 행해지기 때문에, 주속도가 느려 석탄의 긁어 올리기 작용이 떨어지고, 또한 주분쇄선과 교차하는 슬릿 홈의 폭이 좁아 슬릿 홈에 의한 석탄의 물림 효과가 발휘되지 않았다. 이 원인은 테이블 회전 속도가 느린 것에 의해 영향을 받고 있을지도 모른다.

실제 기계에서는 또한, 당초에는 소직경측의 선 분쇄라도, 점차 마모를 일으키면 선 분쇄에서 면 분쇄로 이행하여 슬릿 홈의 물림 효과가 발생되지만, 시험기에서는 마모가 발생할 정도로 사용되지 않기 때문에, 선 분쇄인 채가 되어, 슬릿 홈에 의한 물림 작용이 발휘되지 않는 것을 생각할 수 있다.

한편, 타이어형 분쇄기에 있어서 회전 테이블에 분쇄 롤러와 같이 회전 방향에 직각인 반경 방향의 직각 슬릿 홈을 형성하면, 양자의 파쇄면에 의한 상승에 의해 석탄의 물림이 과잉해지고, 롤러와 테이블간에 형성되는 분쇄실에 있어서의 석탄층 두께가 증가하여 롤러면압이 부족하여, 미분이 얻어지지 않게 되는 경험을 하였다. 롤러면압을 증가시키면, 미분량은 회복되지만, 축전량이 증가하는 동시에 롤러의 마모가 빨라졌다. 원뿔대 형상 롤러인 경우에는 면 분쇄이기 때문에 양자에 직각 슬릿을 만들어도 유효 분쇄면이 넓어, 타이어형만큼, 미분 분쇄량은 저하되지 않는 것으로 상정되었다.

롤러와 서로 대향하는 회전 테이블의 슬릿 홈에 관해서는, 그 작용 효과로서, 어디까지나 테이블 중앙으로부터 공급된 석탄을 분쇄 롤러의 주분쇄점에 안정적으로 석탄을 보내주는 작용을 달성할 수 있으면 좋으며, 스크레이퍼적 역할을 기대하는 것이 정답이다. 따라서, 테이블에 설치하는 슬릿 홈의 각도는, 회전 방향에 직각인 반경선에 대한 경사 각도로 나타내어 0 내지 45도의 범위에서는 물림성을 향상시켜 버리기 때문에, 석탄의 이송성, 반송성을 부여하는 관점에서 45도 초과가 바람직하며, 50 내지 85도가 특히 바람직한 것으로 판단되었다.

즉, 수직형 롤러 밀에 있어서의 분쇄 롤러에는, 물림성 우선의 관점에서 직각 슬릿 홈 또는 45도까지의 경사 슬릿 홈을 설치하고, 회전 테이블에는 주분쇄부로의 원료 반송의 관점에서, 상기한 45도 초과, 바람직하게는 50 내지 85도의 경사 슬릿 홈을 설치한다고 하는 롤러와 테이블간의 기능 분담에 의해, -235메쉬 언더의 미분 입도의 채취량이 증가한다.

본 발명의 수직형 롤러 밀은 이러한 지견을 기초로 하여 완성된 것이며, 회전 구동되는 회전 테이블과, 회전 테이블의 회전 중심선을 포위하도록 회전 테이블 위의 정위치에 배치된 프리 롤러로 이루어지는 복수개의 분쇄 롤러를 구비하고, 회전 테이블의 회전 구동에 따라 분쇄 롤러와의 사이에 분쇄 원료를 물어 파쇄하는 수직형 롤러 밀에 있어서, 회전 테이블 상면의 환상 파쇄부에 테이블 반경선에 대해 테이블 회전 방향 또는 반회전 방향으로 경사진 복수의 경사 슬릿 홈을 주방향으로 소정 간격으로 형성하고, 개개의 경사 슬릿 홈을 반경선에 대해 45도를 초과하는 영역에 존재시킨 것을 구성상의 특징점으로 하고 있다.

본 발명의 수직형 롤러 밀에 있어서는, 회전 테이블의 환상 파쇄부에 형성된 경사 슬릿 홈의 반경선에 대한 각도가 크기 때문에, 테이블측에서는 분쇄 원료의 물림 분쇄 기능이 작아지고, 분쇄 원료의 환상 분쇄부로의 공급 제어의 능력이 커진다. 이 상태에서 분쇄 롤러에 회전 방향과 직각인 직각 슬릿 홈, 또는 이것에 대한 경사 각도가 작은 경사 슬릿 홈을 형성하고, 분쇄 롤러측에서 물림 분쇄 성능을 높임으로써, 물림 분쇄성과 원료 공급 제어성의 고차원에서의 양립이 가능해지고, 이것을 수직형 롤러 밀에 있어서의 분쇄 롤러의 종류에 고유의 조건으로 행함으로써, 어느 수직형 롤러 밀에 있어서도 높은 미분쇄 효과를 획득할 수 있다.

회전 테이블에 있어서의 개개의 경사 슬릿 홈은, 테이블 반경선에 대해 50도 경사진 직선(환상 분쇄부의 내원(內圓) 접선에 대해 40도 경사진 직선)으로부터 환상 분쇄부의 내원에 이르기까지의 내각(內角) 영역에 존재하는 것이 특히 바람직하다.

수직형 롤러 밀에 있어서의 분쇄 롤러로서 원뿔대 형상 롤러, 타이어형 롤러로 D/R<4.3의 편평 형상 롤러, 타이어형 롤러로 D/R≥4.3의 볼록형 형상 롤러의 3종류가 존재하는 것은 상기한 바와 같다.

분쇄 롤러로서 원뿔대 형상 롤러를 구비하는 소위 로셰 밀에 있어서는, 상기 원뿔대 형상 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 직선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 직선에 대해 22.5도 이하의 각도로 회전 방향 또는 반회전 방향으로 경사진 경사 슬릿 홈을 형성하는 것이 석탄 또는 석유 코크스의 미분쇄화의 점에서 바람직하다.

분쇄 롤러로서 외주면이 회전 방향에 직각인 면내에서 만곡하여 최대 롤러 직경(D)과 만곡 외주면의 곡률 반경(R)의 비율(D/R)이 4.3 미만인 편평형 타이어 롤러를 구비하는 수직형 롤러 밀에 있어서는, 상기 편평형 타이어 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 만곡선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 만곡선에 대해 45도 이하의 각도로 롤러 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 경사진 경사 슬릿 홈을 형성하고, 회전 테이블 상면에 있어서의 경사 슬릿 홈의 경사 방향을 테이블 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 하는 것이 석탄 또는 석유 코크스의 미분쇄화의 점에서 바람직하다.

분쇄 롤러로서 외주면이 회전 방향에 직각인 면내에서 만곡하여 최대 롤러 직경(D)과 만곡 외주면의 곡률 반경(R)의 비율(D/R)이 4.3 이상인 볼록형 타이어 롤러를 구비하는 수직형 롤러 밀에 있어서는, 상기 볼록형 타이어 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 만곡선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 만곡선에 대해 45도 이하의 각도로 반회전 방향(원료 배출 방향)으로 경사진 경사 슬릿 홈을 형성하고, 회전 테이블 상면에 있어서의 경사 슬릿 홈의 경사 방향을 테이블 회전 방향에 대해 역방향(원료 배출 방향)으로 하는 것이 석탄 또는 석유 코크스의 미분쇄화의 점에서 바람직하다.

어느 분쇄 롤러에 있어서도, 슬릿 홈은 상기 밀의 사용 개시전부터 미리 형성된 것이라도 좋고, 각 홈에 대응하는 부분에 내마모성이 낮은 재료를 배치하고, 상기 밀의 사용에 따라 형성되는 마모 홈이라도 좋다.

회전 테이블의 환상 파쇄부에 형성되는 경사 슬릿 홈에 관해서는, 환상 파쇄부의 내주측에서 외주측에 이르는 직선홈을 기본으로 하지만, 회전 테이블의 내주측에서 외주측으로 볼록한 방향으로 만곡한 활 모양 홈이라도 좋다.

덧붙여서 말하면, 특허문헌 3에 기재된 수직형 롤러 밀에서는, 분쇄 롤러 및 회전 테이블의 양쪽에 슬릿 홈이 형성되어 있는데, 분쇄 롤러에 있어서의 슬릿 홈은 부착 방지의 관점에서, 회전 방향에 직각인 방향에 대한 각도가 90도에 가까운 소위 스파이럴 홈이며, 한편, 회전 테이블에 있어서의 슬릿 홈은, 분쇄 롤러측에서 잃어버린 물림 분쇄성을 확보하는 관점에서, 회전 방향에 직각인 반경선에 대한 경사 각도가 45도 이하인 직각 슬릿 홈에 가까운 형태이며, 본 발명의 수직형 롤러 밀에 있어서의 슬릿 홈의 경사의 조합과는 반대이다.

결과, 특허문헌 3에 기재한 바와 같은 수직형 롤러 밀은, 석회석의 분쇄에 있어서의 미분 부착에 의한 진동의 방지에는 유효할 지도 모르지만, 석탄이나 석유 코크스의 미분쇄에는 부적합해진다. 즉, 특허문헌 3에 기재된 수직형 롤러 밀은, 분쇄 원료의 미분화보다도, 롤러 표면으로의 미분 부착 방지를 우선한 설계이다.

본 발명의 수직형 롤러 밀은, 회전 테이블의 환상 분쇄부에 테이블 반경선에 대해 큰 각도로 경사진 슬릿 홈을 형성함으로써, 밀 형식별로 밀의 본래 성능인 미분화 능력을 최대한 끌어 내는 원료 공급 형태를 선택할 수 있고, 이것에 의해 석탄 또는 석유 코크스의 미분화 촉진에 큰 효과를 발휘하고, 나아가서는 발전 보일러 등에 있어서의 이산화탄소 배출량의 억제에 기여한다.

도 1a 내지 도 1c는 수직형 롤러 밀의 분쇄 롤러에 있어서의 주분쇄부를 롤러 형식별로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 유효성을 입증하기 위해서 사용한 실험용 소형 분쇄기의 주요부의 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 분쇄 롤러에 있어서의 슬릿 홈의 형태를 도시하는 모식도이다.
도 4a 내지 도 4f는 회전 테이블의 파쇄부에 있어서의 슬릿 홈의 형태(주로 경사 방향 및 경사 각도)를 도시하는 모식도이다.
도 5a 및 도 5b는 회전 테이블의 파쇄부에 있어서의 슬릿 홈의 형태(주로 형상)를 도시하는 모식도이다.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시형태에서는 200메쉬 통과, -235메쉬 언더의 미분을 다량으로 채취 가능한 롤러와 테이블의 파쇄면 형상의 조합을 소형 분쇄기에 의한 분쇄 실험에 의해 확인하기로 하였다. 실험용의 소형 분쇄기를 도 2에 도시한다.

수직형 롤러 밀을 상정한 이 분쇄기는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재인 수평 회전 테이블(1)의 외주부 표면에 분쇄 롤러(2)가 대향하는 구조로 하였다. 분쇄 롤러(2)는, 도 2에서는 원뿔대 형상 롤러이지만, D/R이 4.3 미만인 편평형 타이어 롤러, D/R이 4.3 이상인 볼록형 타이어 롤러와도 교환 가능하다(도 1 참조). 편평형 타이어 롤러(2)는, 대직경측을 외주측으로 소직경측을 중심측으로 향하여, 테이블(1)과의 대항면이 수평이 되도록 경사 배치되어 있다. 실험기이기 때문에 롤러 개수는 1개로 하였다.

분쇄 롤러(2)의 외주면에는 복수의 슬릿 홈(7)이 형성되어 있다. 복수의 슬릿 홈(7)은 도 2에서는 회전 방향에 직각인 직선에 평행한 직각 홈이며, 회전에 따라 석탄을 회전 테이블과로 형성되는 분쇄실에 석탄을 문다. 슬릿 홈(7)에 관해서는, 도 3a 내지 도 3d에 도시하는 바와 같이, 직각 슬릿 홈 외에, 회전 방향에 직각인 직선에 대해 롤러 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 45도의 각도로 경사진 경사 슬릿 홈, 상기 직선에 대해 반회전 방향(원료 배출 방향)으로 45도의 각도로 경사진 경사 슬릿 홈을 각각 갖는 분쇄 롤러〔도 3b 내지 도 3d)〕도, 상기한 3종류의 분쇄 롤러(2)의 각각에 대해 준비하였다. 또한 슬릿 홈이 없는 평활면 롤러〔도 3a〕도 3종류의 분쇄 롤러(2) 각각에 준비하였다. 즉, 3종류의 분쇄 롤러(2)〔도 1a 내지 도 1c 참조〕에 관해서, 외주면이 4종류인 것을 각각 준비하였다.

회전 테이블(1)에 있어서는, 분쇄 롤러(2)와 대향하는 외주부가 환상 파쇄부(3)가 되고, 환상 파쇄부(3)는, 시험기이기 때문에, 테이블 본체(4)에 대해 탈착 가능하게 하였다. 환상 파쇄부(3)로서는, 원뿔대 형상 롤러와 조합되는 플랫 타입, 편평형 타이어 롤러와 조합되는 얕은 R홈 설치 타입, 볼록형 타이어 롤러와 조합되는 깊은 R홈 설치 타입과 교환 가능한 탈착 형식으로 하였다. 그리고 도 4a 내지 도 4f에 도시하는 바와 같이, 각 테이블에 관해서, 슬릿 홈(6)이 없는 표면이 평탄한 것〔도 4a〕, 표면에 테이블 회전 방향과 직각인 테이블 반경 방향의 직각 슬릿 홈(6)을 갖는 것〔도 4b〕, 반경선에 대해 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 45도 경사진 경사 슬릿 홈(6)을 갖는 것〔도 4c〕, 반회전 방향(원료 배출 방향)으로 45도 경사진 경사 슬릿 홈(6)을 갖는 것〔도 4d〕, 반경선에 대해 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 65도 경사진 경사 슬릿 홈(6)을 갖는 것〔도 4e〕, 반회전 방향(원료 배출 방향)으로 65도 경사진 경사 슬릿 홈(6)을 갖는 것〔도 4f〕의 합계 6종류를 준비하였다.

어느 타입이라도, 분쇄 롤러(2)는 환상 파쇄부(3)와의 클리어런스를 임의로 조절할 수 있도록, 그 지지 기구(5)에 대해 회전 자유 자재 또한 승강 자유 자재로 설치되어 있다. 또한 분쇄 원료에 소정의 가압력을 부가하기 위해서, 분쇄 롤러(2)는 스프링에 의해, 환상 파쇄부(3)로 가압되는 방향으로 가압되어 있다.

회전 테이블(1)의 회전에 의해, 회전 테이블(1)과 분쇄 롤러(2)는, 상대적인 선회 운동을 행한다. 본 실험에서는 회전 테이블과 분쇄 롤러의 각종 조합의 분쇄 성능을 확인으로 하기 위해서, 분쇄된 석탄의 에어에 의한 분급 장치를 설치하고 있지 않다. 따라서, 분쇄된 분쇄 원료로서의 석탄은 롤러가 갖는 배출 능력과 테이블 회전의 원심력에 의해 회전 테이블 내부에서 외부로 배출되기 때문에, 회전 테이블(1)의 외측에 배출 석탄을 완전히 포집할 수 있는 포집용 용기(8)를 설치하였다.

이와 같이, 실험용의 소형 분쇄기는, 1대의 시험기에 의해 모든 롤러와 테이블의 조합 시험이 가능하도록 설계하였다. 시험기의 더욱 상세한 것은 이하와 같다.

롤러 치수:

원뿔대 형상 롤러 대직경: 200mm

소직경: 170mm

폭 57mm

편평형 타이어 롤러 D/R=4.0 대직경: 200mm

타이어 R: 50mm

폭 74mm

볼록형 타이어 롤러 D/R=5.0 대직경: 200mm

타이어 R: 40mm

폭 66mm

테이블 치수:

원뿔대 형상 롤러 외직경: 410mm

내직경: 280mm

편평형 타이어 롤러 D/R=4.0 외직경: 420mm

내직경: 220mm

홈 R: 60mm

볼록형 타이어 롤러 D/R=5.0 외직경: 410mm

내직경: 230mm

홈 R: 50mm

테이블 주속도: 48RPM(좌방향 회전)

롤러 가압: 스프링 가압 방식

롤러와 테이블의 클리어런스: 0mm

시험 시간: 30분간

석탄 공급량: 약 2550g/30분간

석탄 공급 방법: 연속 공급 스크류 피더 방식

시험에 사용한 석탄: 제철 원료탄

초기 입도 분포 20메쉬 이상 40g

60메쉬 이상 34g

120메쉬 이상 3g

200메쉬 이상 13g

235메쉬 이상 2g

p 9g

수분량 5%

입도 측정시, 각 시료는 30분간 건조후, 측정한다.

온도, 습도는 각각 25 내지 32℃, 51 내지 87%

상기 실험용 소형 분쇄기에 의해, 분쇄후의 테이블 외측으로의 석탄 배출량 및 테이블내 석탄 잔량, 200메쉬 통과, -235메쉬 언더의 입자가 전 분쇄량에 차지하는 중량 비율을 조사하였다. 이 실험에서 가장 중요한 항목은 분쇄 롤러 자체에 의한 테이블 외측으로 배출된 석탄의 입도 조사이며, -235메쉬 언더분의 입자 중량이 미분 생산량을 판정하는데 있어서 중요해진다. 본 실험에서는 편의상, 분쇄 롤러 1개로밖에 분쇄하고 있지 않으며, 실제 기계에서는 2 내지 3개의 롤러가 사용되고, 미분을 포집하기 위한 분급 장치가 설치되어 있기 때문에, 실제 기계에서 얻어지는 미분 분쇄량과는 완전히 상이한 수치를 나타내고 있다. 본 실험에서는 어디까지나 동일 조건하에서의 분쇄에 있어서 파쇄면의 차이에 의한 미분 분쇄량의 비교를 조사하였다.

입도 측정은 30분간의 분쇄 시험 종료후, 테이블로부터 포집기(8)로 배출된 전량의 석탄을 정확하게 모으고, 또한 테이블 내에 잔존한 석탄도 마찬가지로 정확하게 포집하였다. 각각 포집한 석탄의 중량을 측정한 후, 포집한 석탄의 임의의 개소로부터 입도 측정용으로서 3시료를 채취하였다. 입도 측정 결과는 정확성을 확보하기 위해서 3자료의 평균치를 채용하였다. 분쇄 롤러와 테이블 파쇄면의 조합은 이하와 같다. 또한 결과를 표 2 내지 4에 기재한다.

A) 원뿔대 형상 분쇄 롤러의 경우의 조합은 이하와 같다.

a) 평활면 롤러 +평활면 테이블

b) 직각 슬릿 홈 +평활면 테이블

c) 45도 경사 슬릿 홈 긁어 되돌리기+평활면 테이블

d) 직각 슬릿 홈 +직각 슬릿 홈

e) 직각 슬릿 홈 +65도 기울기 슬릿 홈 배출측

f) 직각 슬릿 홈 +45도 기울기 슬릿 홈 배출측

g) 직각 슬릿 홈 +65도 기울기 슬릿 홈 긁어 되돌리기

h) 기울기 45도 슬릿 홈 긁어 되돌리기 +65도 기울기 슬릿 홈 긁어 되돌리기

i) 기울기 45도 슬릿 홈 배출측 +65도 기울기 슬릿 홈 배출측

j) 기울기 45도 슬릿 홈 긁어 되돌리기 +65도 기울기 슬릿 홈 배출측

표 2는 원뿔대 형상 분쇄 롤러의 경우의 결과이며, 상세한 것은 이하와 같다.

e, f, g의 직각 슬릿 홈 설치 원뿔대 형상 롤러와, 테이블 반경선과 이루는 각도가 65도에서 45도까지인 경사 슬릿 홈을 환상 파쇄부에 형성한 테이블과의 조합이, -235메쉬의 미분 채취량이 가장 많은 결과를 나타냈다. 회전 테이블에 있어서의 경사 슬릿 홈의 방향성은 배출측으로 경사진 경우가 약간 많지만, 긁어 넣기측으로 경사진 경우와 큰 차이는 생기지 않았다. 롤러와 테이블 사이는 면 분쇄이며, 그 양자로 형성되는 분쇄실의 석탄이 면 사이에서 이동하면, 긁어 넣기측이든 배출측이든 이동시키면 그만큼 분쇄에 필요로 하는 시간이 길어져, 미분쇄되기 쉬워진다. 이 중에서도 e는, -235메쉬의 채취량이 매우 적은 차이이기는 하지만 최대량을 나타내었다. 이것으로부터, 테이블에 형성하는 경사 슬릿의 각도는, 테이블 반경선과 이루는 각도가 50도에서부터 85도까지인 범위가 바람직하며, 가장 바람직한 각도는 60도에서부터 70도가 된다.

분쇄 롤러에 있어서의 슬릿 홈의 경사에 관해서는, 이론적으로 고찰하면 회전 방향에 직각인 경우, 즉 경사가 없는 경우가 가장 물림성이 우수하지만, 슬릿 홈을 회전 방향에 직각인 방향에 대해 서서히 45도까지의 경사 각도를 형성해 가면, 점차로 물림 성능이 적어지고, 그 반면, 긁어 모으기 성능이 증가되게 된다. 45도의 각도에서는, 이론적으로는 물림성과 긁어 모으기성이 50%가 되고, 그 이상의 각도가 되면 긁어 모으기성이 증가하여 물림성이 적어진다.

소형의 분쇄 시험기에 의하면, 분쇄 시험 결과의 h, i, j를 보면 모두 -235메쉬의 분쇄량이 다른 파쇄면과의 조합에 비해, 극단적으로 감소되었다. 그 이유는, 경사 각도가 45도인 경사 슬릿 홈 설치 분쇄 롤러에서는, 상기한 바와 같이 석탄을 긁어 모으는 성능이 강해지는 동시에, 테이블에는 65도의 슬릿 홈이 설치되어 있기 때문에, 석탄을 긁어 모으는 경향이 한층 커지고, 그 결과, 석탄층 두께가 두꺼워져 층 두께에 대한 롤러 가압력이 부족하여, 미분의 분쇄량이 감소된 것으로 추측된다. h, i, j의 미분도는 롤러와 테이블의 슬릿 홈의 조합이 상이하기 때문에 차이를 나타내고 있지만, 토탈적으로 본 경우에는 e, f, g의 파쇄면 조합에 비해 압도적으로 떨어진 수치를 나타내었다.

주된 요인은 슬릿 홈의 긁어 모으기 효과에 의해 석탄층 두께가 두꺼워졌기 때문인 것으로 상정된다. 석탄층 두께가 원인이라는 것은, h의 롤러, 테이블 모두 테이블 내측으로 석탄을 긁어 모으는 파쇄면 형상을 조합한 경우, a의 평활면끼리의 조합에 비해, 미분도는 그것보다 떨어지고 있었던 점에서 확인할 수 있다.

분쇄 롤러에 형성하는 슬릿 홈의 각도를 22.5도 이하로 한 것은, 분쇄 시험의 j에 의하면, 롤러 슬릿 홈이 기울기 45도로 석탄을 긁어 넣는 방향과 테이블 슬릿이 65도 기울기 슬릿 홈에서 석탄을 외부로 배출하는 방향의 조합에서, -235메쉬 이하의 미분도 30.3%가 얻어진 것에 의한다. e의 롤러 슬릿이 직각 홈인 경우와 테이블 슬릿이 석탄을 배출하는 65도 기울기 슬릿 홈의 조합인 경우에 -235메쉬 언더분이 40.8% 얻어진 점에서, 롤러의 슬릿 각도가 45도에 근접함에 따라, 1도당 0.233%씩 미분도가 감소해 가는 것을 알 수 있다. 즉 (40.8%-30.3%)/45도=0.233%/도

계산에 의하면, 분쇄 롤러에 있어서의 슬릿 홈 각도를 45도의 1/2의 22.5도로 한 경우, 미분도가 약 5.24% 향상되어 약 35.6%가 되는 것이 추측된다. 목표치를 38% 내지 40%로 한 경우, 테이블 슬릿 홈 각도를 테이블 반경선과 이루는 각도로 85도에서부터 서서히 작게 하여 40도에 접근시키면, 테이블에 의한 물림성이 증가하여 목표치를 달성할 수 있기 때문에, 분쇄 롤러에 있어서의 슬릿 홈 각도에 관해서는, 45도의 1/2의 22.5도를 고미분도가 얻어지는 한계값으로 하였다.

B) D/R=4.0의 편평형 타이어 롤러의 경우, 조합은 이하와 같다.

a) 평활면 롤러 +평활면 테이블

b) 직각 슬릿 홈 +평활면 테이블

c) 45도 경사 슬릿 홈 긁어 넣기+평활면 테이블

d) 직각 슬릿 홈 +45도 기울기 슬릿 홈 긁어 넣기

e) 기울기 45도 슬릿 홈 긁어 넣기+65도 기울기 슬릿 홈 긁어 넣기

f) 직각 슬릿 홈 +65도 기울기 슬릿 홈 긁어 넣기

g) 직각 슬릿 홈 +65도 기울기 슬릿 홈 배출측

표 3은 편평형 타이어 롤러의 경우의 결과이며, 상세한 것은 이하와 같다.

타이어형 롤러로 D/R=4.0의 편평형 롤러인 경우, e의 기울기 45도(긁어 넣기측)의 슬릿 홈 설치 분쇄 롤러와, f의 직각 슬릿 홈 설치 롤러가, 테이블 반경선과 이루는 각도가 65도(긁어 넣기측)인 기울기 슬릿 홈을 형성한 테이블과의 조합에 있어서, -235메쉬의 미분 채취량이 가장 많은 결과를 나타내었다. 편평형 타이어 롤러에서는, 소직경부에 있어서 주분쇄가 행해지기 때문에, 슬릿 홈의 물림 효과가 발생하기 어렵고, 그것이 원인으로 a의 평활면 롤러와 b의 직각 슬릿 홈 설치 롤러 사이에서 미분 분쇄량에 차이가 생기지 않았다. 이것에 대해, e와 f에 있어서 -235메쉬 언더의 분쇄량이 가장 많이 채취된 이유는, 슬릿 홈의 물림성에 의한 것이 아니며, 석탄을 테이블 내측으로 긁어 넣는 방향으로 설치한 슬릿 홈의 긁어 모으기 효과이다. 즉 일단 분쇄한 석탄을 다시 본래의 소직경측으로 긁어 되돌리는 것에 의해, 석탄이 파쇄면에 오래 가두어지기 때문에 충분한 분쇄 조작을 받아 미분 분쇄량이 증가한 것이다. f의 파쇄면 조합은, g와 동일 조건으로 테이블 슬릿의 방향만을 배출측으로 한 경우이지만, -235메쉬의 분쇄량이 f에 비해 매우 저하된 것이 그것을 증명하고 있다.

소형의 분쇄 시험기에서는 슬릿 홈의 작용 효과로서, 석탄의 긁어 모으기 작용에 현저한 효과가 나타났지만, 물림 작용에 관해서는 또 하나의 효과가 나타나지 않았다. 이것은 테이블 회전 속도가 48RPM에서는 너무 느리기 때문이라고 상정되었다. 회전 속도가 상승하면 물림성의 차이도 명백화해질 것으로 생각된다. 그러나, 실제 기계에 있어서는 이미 슬릿 홈의 물림성의 효과도 실증되고 있어, 양자의 작용 효과가 더해지면 -235메쉬 언더의 미분 분쇄량은 현저하게 향상되고, 편평형 타이어 롤러의 형상적 결점을 크게 개선되는 것이 가능하게 된다. 실험에서는 1개의 롤러로 행하고 있지만, 실제 기계에서는 3개의 롤러가 사용되기 때문에, 미분쇄량은 보다 크게 증가할 것으로 생각된다.

회전 테이블에 있어서의 슬릿 홈의 테이블 반경선에 대한 경사 각도는, 50 내지 85도의 범위가 바람직하며, 60도에서부터 70도의 범위가 가장 바람직하다.

C) D/R=5.0의 볼록형 타이어 롤러의 경우, 조합은 이하와 같다.

a) 평활면 롤러 +평활면 테이블

b) 직각 슬릿 홈 +평활면 테이블

c) 직각 슬릿 홈 +70도 기울기 슬릿 홈 긁어 넣기

d) 직각 슬릿 홈 +70도 기울기 슬릿 홈 배출측

e) 기울기 45도 슬릿 홈 배출측 +70도 기울기 슬릿 홈 배출측

표 4는 볼록형 타이어 롤러의 경우의 결과이며, 상세한 것은 이하와 같다.

타이어형 롤러로 D/R=5.0의 볼록형 롤러인 경우, a의 기존의 평활면끼리에서 얻어진 -235메쉬의 미분량에 비해, c, d, e의 조합에서는 약 6 내지 8%의 분쇄량의 증가가 확인되었다. 경사 슬릿 홈 설치 회전 테이블에 관해서는, 직각 슬릿 홈 설치 롤러, 기울기 45도(배출측)의 경사 슬릿 홈을 갖는 롤러와, 기울기 70도의 석탄 배출 방향 및 석탄 긁어 넣기 방향의 슬릿 홈을 갖는 테이블의 조합이 미분의 분쇄량을 증가시키는 것에 유효하다. 특히 기울기 45도(배출측)의 슬릿 홈을 갖는 롤러와, 기울기 70도(배출측)의 슬릿 홈을 갖는 테이블의 조합이 -235메쉬의 미분의 분쇄량이 29%로 다른 조합에 비해 많았지만, 그 차이는 오차 범위내이며, 슬릿 홈의 방향성에 관한 우위성을 나타내는 데이터는 얻어지지 않았다.

그래서 D/R=5의 볼록형 타이어 롤러 자체의 슬릿 홈의 방향성이 미분의 분쇄량에 어떤 차이를 주는지를 조사하는 추가 실험을 행하였다. 롤러의 파쇄면 형상은 평활면, 직각 슬릿 홈, 기울기 45도 긁어 넣기 슬릿, 및 기울기 45도 배출 슬릿의 4종류로 하였다. 이들 분쇄 롤러에 있어서의 파쇄면 형상을 조사하기 위해서, 이들 분쇄 롤러를 평활면 테이블과 조합하여 분쇄 실험을 행하고, -235메쉬 이하의 미분 분쇄량의 차이를 조사하였다. 롤러 파쇄면 형상의 성능 차이를 확인하고 싶기 때문에, 테이블은 평활면으로 하고, 테이블의 영향을 받지 않도록 하였다. 결과를 표 5에 기재한다.

석탄의 종류나 사이즈는 지금까지의 실험에 사용한 것과는 상이하지만, 테이블 회전 속도는 48RPM이 아니며, 속도를 빨리 하여 차이가 나기 쉽도록 60RPM으로 올렸다. 시험 조건은 지금까지의 실험과 조금 상이해도, 어디까지나 파쇄면의 성능 차이를 구하는 분쇄 실험이며, 차이가 구해지면 롤러 파쇄면 성능 그 자체를 확인할 수 있으며, 이 데이터를 증거로서 채용 가능하다고 생각하였다.

본 실험에 의해 D/R=5의 볼록형 타이어 롤러에 있어서의 슬릿 홈의 방향성은 명백히 확인되고, 롤러 슬릿의 경사 방향이 배출측인 경우가, -235메쉬 이하의 미분량을 가장 다량 채취할 수 있는 것이 판명되었다. 평활면 롤러와 비교하면 약 39%나 미분도가 증가하였다.

타이어형 롤러로 D/R=5.0의 볼록형 롤러인 경우에는, 대직경부에 위치하는 주분쇄선의 주속도가 빠르기 때문에, 롤러에 형성한 슬릿 홈이 석탄의 긁어 올리기 작용에 크게 영향을 주어서 미분 분쇄량의 증가를 촉진시켰다. 그러나, 실제 기계에서는 계속 사용하면 분쇄부가 마모를 일으키고, 선 분쇄가 면 분쇄로 서서히 이행해 가기 때문에, 테이블 슬릿의 방향성이 보다 그 효과를 발휘하기 시작할 것으로 생각된다. 방향성의 효과는 46RPM의 회전 속도에서는 명백해지지 않았지만, 60RPM에서는 명백해진 점에서, 회전 속도의 영향을 받는 것으로 생각되었다.

분쇄 롤러로서 볼록형 타이어 롤러를 갖는 수직형 롤러 밀은, 매우 고효율의 분쇄기이며, 분쇄된 석탄을 테이블 외측으로 배출하는 성질이 높기 때문에, 롤러 및 테이블에 있어서의 슬릿 홈의 방향은, 석탄을 외부로 배출하는 방향으로 하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 이 분쇄기가 갖는 분쇄 성능을 더욱 조장하는 것이 가능하다. 테이블 슬릿 홈의 경사 각도는 테이블 반경선에 대해 50도에서부터 85도까지의 대각도가 바람직하며, 그 방향은 석탄을 배출하는 방향이 바람직하다.

표 6은 표 2, 표 3 및 표 4의 파쇄면 조합 시험에서 얻어진 모든 수치의 평균치를 취한 것이다. 나쁜 수치도 양호한 수치도 포함되어 있지만, 이들을 포괄한 이 평균치는 롤러 그 자체의 성능을 명확하게 나타내고 있는 것으로 생각된다. 이것에 의하면, 원뿔대 형상 롤러는 미분의 생산량이 3종류의 롤러 형상 중에서 가장 많지만, 롤러 자체의 분쇄 효율, 즉 석탄 배출량에 관해서는, 볼록형 타이어 롤러에 비해 떨어지고, 편평형 타이어 롤러보다 우수하다. 볼록형 타이어 롤러를 갖는 수직형 롤러 밀은 가장 고효율의 분쇄 밀이며, 테이블에 잔존한 석탄량이 3자 중에서 가장 적고, 배출량이 가장 많다. 미분도에 관해서는 원뿔대 형상 롤러를 갖는 수직형 롤러 밀에 비해 떨어지고, 편평형 타이어 롤러를 갖는 수직형 롤러 밀보다 우수하다. 편평형 타이어 밀은 분쇄량, 미분쇄성 모두 3자 중에서 떨어지는 경향을 나타내었다.

상기의 실시형태에서는 회전 테이블(2)의 환상 파쇄부(3)에 있어서의 슬릿 홈(6)은 직선으로 했지만, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이 내주측에서 외주측으로 볼록한 곡선으로 해도 좋다. 요는 테이블 회전 방향으로 경사지는 슬릿 홈으로 하든지, 반회전 방향으로 경사지는 슬릿 홈으로 하든지, 테이블 반경선에 대해 45도 경사진 직선(환상 분쇄부의 내원 접선에 대해 45도 경사진 직선)으로부터 환상 분쇄부의 내원에 이르는 사이까지의 내각 영역(단, 상기 직선은 제외한다)에 존재하고 있으면 양호하며, 바람직하게는 테이블 반경선에 대해 50도 경사진 직선(환상 분쇄부의 내원 접선에 대해 40도 경사진 직선)으로부터 환상 분쇄부의 내원에 이르기까지의 내각 영역에 존재하고 있으면 좋다.

이러한 곡선상(활 모양)의 슬릿 홈(6)도 원료 배출 기능이나 원료 긁어 되돌리기 기능을 저해하지 않는다. 반대 방향으로 만곡한 곡선상(활 모양)의 슬릿 홈의 경우에는 이러한 기능을 크게 저해한다.

1 회전 테이블
2 분쇄 롤
3 환상 파쇄부
4 테이블 본체
5 지지 기구
6, 7 슬릿 홈
8 포집용 용기

Claims (8)

1. 회전 구동되는 회전 테이블과, 회전 테이블의 회전 중심선을 포위하도록 회전 테이블 위의 정위치에 배치된 프리 롤러로 이루어지는 복수개의 분쇄 롤러를 구비하고, 회전 테이블의 회전 구동에 따라 분쇄 롤러와의 사이에 분쇄 원료를 물어 파쇄하는 수직형 롤러 밀에 있어서,
   회전 테이블 상면의 환상 파쇄부에 테이블 반경선에 대해 테이블 회전 방향 또는 반회전 방향으로 경사진 복수의 경사 슬릿 홈이 주방향으로 소정 간격으로 형성되어 있고, 개개의 경사 슬릿 홈은 반경선에 대해 45도를 초과하는 영역에 존재하는 것을 특징으로 하는 수직형 롤러 밀.
2. 제 1 항에 있어서, 개개의 경사 슬릿 홈은, 테이블 반경선에 대해 50도 경사진 직선(환상 분쇄부의 내원 접선에 대해 40도 경사진 직선)으로부터 환상 분쇄부의 내원에 이르기까지의 내각 영역에 존재하는 수직형 롤러 밀.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분쇄 롤러로서 원뿔대 형상 롤러를 구비하고, 상기 원뿔대 형상 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 직선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 직선에 대해 22.5도 이하의 각도로 회전 방향 또는 반회전 방향으로 경사진 경사 슬릿 홈을 갖는 수직형 롤러 밀.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분쇄 롤러로서 외주면이 회전 방향에 직각인 면내에서 만곡하여 최대 롤러 직경(D)과 만곡 외주면의 곡률 반경(R)의 비율(D/R)이 4.3 미만인 편평형 타이어 롤러를 구비하고, 상기 편평형 타이어 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 만곡선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 만곡선에 대해 45도 이하의 각도로 롤러 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)으로 경사진 경사 슬릿 홈을 가지고, 회전 테이블 상면에 있어서의 경사 슬릿 홈의 경사 방향이 테이블 회전 방향(원료 긁어 되돌리기 방향)인 수직형 롤러 밀.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분쇄 롤러로서 외주면이 회전 방향에 직각인 면내에서 만곡하여 최대 롤러 직경(D)과 만곡 외주면의 곡률 반경(R)의 비율(D/R)이 4.3 이상인 볼록형 타이어 롤러를 구비하고, 상기 볼록형 타이어 롤러의 외주면에, 롤러 회전 방향에 직각인 만곡선에 평행한 직각 슬릿 홈 또는 상기 만곡선에 대해 45도 이하의 각도로 반회전 방향(원료 배출 방향)으로 경사진 경사 슬릿 홈을 가지고, 회전 테이블 상면에 있어서의 경사 슬릿 홈의 경사 방향이 테이블 회전 방향에 대해 역방향(원료 배출 방향)인 수직형 롤러 밀.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬릿 홈은 상기 밀의 사용 개시전부터 미리 형성되어 있는 수직형 롤러 밀.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬릿 홈은 이들 홈에 대응하는 부분에 내마모성이 낮은 재료가 배치되고, 상기 밀의 사용에 따라 형성되는 마모 홈인 수직형 롤러 밀.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 회전 테이블에 형성되는 경사 슬릿 홈은, 회전 테이블의 내주측에서 외주측으로 볼록한 방향으로 만곡한 활 모양 홈인 수직형 롤러 밀.
   

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