TWI483787B

TWI483787B - A grading device and an upright pulverizing device having the classifying device and a coal fired boiler device

Info

Publication number: TWI483787B
Application number: TW097136831A
Authority: TW
Inventors: Yoshinori Otani; Hiroaki Kanemoto; Shinichiro Nomura; Hideo Mitsui; Yutaka Takeno
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Sys
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2015-05-11
Also published as: MX2010003172A; CN101808753B; JPWO2009041628A1; AU2008304763B2; CA2700505C; EP2204240A4; CA2700505A1; CN101808753A; KR101159152B1; TW200936260A; EP2204240B1; AU2008304763A1; US20100236458A1; US8651032B2; WO2009041628A1; JP4865865B2; KR20100063759A; EP2204240A1

Description

分級裝置及具備該分級裝置之直立式粉碎裝置以及燃煤鍋爐裝置

本發明係關於一種將固氣兩相流中之粒子分離成粗粒子與微粒子之分級裝置，尤其係關於一種適合於裝入燃煤鍋爐裝置等直立式粉碎裝置中之分級裝置。

於使粉煤作為燃料而燃燒之火力發電用燃煤鍋爐裝置中，於燃料供給裝置係使用直立式輥磨機。圖27揭示其一先前例。

該直立式輥磨機具備：粉碎部5，其藉由粉碎台2與粉碎輥3之咬合來粉碎作為粉煤之原料之煤；以及分級部6，其設置於該粉碎部5之上部，將粉煤分級成任意之粒度。

若對該直立式輥磨機之動作進行說明，由供煤管(原料供給管)1所供給之煤即被粉碎物50如箭頭所示，落下至旋轉著的粉碎台2之中心部之後，藉由伴隨著粉碎台2之旋轉而產生之離心力而於粉碎台2上描繪漩渦狀之軌跡並向外周部移動，在粉碎台2與粉碎輥3之間並被咬入而被粉碎。

經粉碎之被粉碎物一面藉由自設於粉碎台2周圍之喉部4導入之熱風51而進行乾燥，一面被吹起至上方。被吹起之粉體中粒度較大者於運送至分級部6之中途因重力而落下55，並返回至粉碎部5(一次分級)。

到達分級部6之粒子群被分級部6分級成特定粒度以下之微粒子54及特定粒度以上之粗粒子53(二次分級)，粗粒子53落下至位於直立式粉碎機下部之粉碎部5後再次被粉碎。另一方面，離開分級部6之微粒子54則經由送煤管(製品細粉排出管)30而被送至鍋爐本體(未圖示)。

構成上述分級部6之先前之分級裝置通常使用二段式分級裝置，該二段式分級裝置如圖28以及圖29所示，係將配置於分級裝置入口之固定式分級器10與配置於上述固定式分級器10內部之旋轉式分級機20組合而成。

固定式分級器10於圓周方向具有複數片自分級部上表面板40向下懸吊且相對於分級裝置之中心軸方向以任意角度而設置之固定翼片12，於該固定翼片12之下側具有呈向下凸出之圓錐形狀之整流錐11。旋轉式分級機20於圓周方向具有複數片板之長度方向朝向鉛直方向且相對於分級裝置之中心軸方向以任意角度而設置之旋轉翼片21。

使用圖28及圖29來對上述二段式分級裝置之動作進行說明。自下方吹起而被導入至分級裝置之固氣兩相流52在通過固定翼片12時受到整流化，與此同時，預先被給予較弱之旋轉。

繼而，於到達以裝置中心軸為軸心而以特定轉速旋轉之旋轉翼片21時被給予較強之旋轉，從而藉由離心力對固氣兩相流52中之粒子施加使其向旋轉翼片21之外側彈出之力。此時，質量較大之粗粒子53由於被施加之離心力較大，故而會自通過旋轉翼片21之氣流分離。繼而，在旋轉翼片21與固定翼片12之間的空間受重力之作用而沈降，最後沿著整流錐11之內壁而落下至位於下部之粉碎部5。

另一方面，微粒子54由於被施加之離心力較小，故而與氣流一同通過旋轉翼片21，而如圖27所示，作為微粒子54而排出至直立式粉碎裝置之外部。另外，製品細粉之粒徑分布可藉由調整旋轉式分級機20之轉速來控制。再者，圖中之22係旋轉翼片21之旋轉方向，41係分級部外周罩殼。

圖32係具備該直立式輥磨機之燃煤鍋爐裝置整體之概略構成圖。藉由鼓風機57而送入之燃燒用空氣A被分成一次空氣A1與二次空氣A2，一次空氣A1被分成作為冷空氣之藉由一次空氣用鼓風機58直接送至上述直立式輥磨機59者與經排氣式空氣預熱器64加熱後送至直立式輥磨機59者。繼而，對冷空氣與熱空氣進行混合調整，以使混合空氣達到適當溫度，並作為上述熱風51而供給至直立式輥磨機59。

將作為被粉碎物50之原煤投入至煤艙65之後，利用供煤機66逐次定量供給至直立式輥磨機59後加以粉碎。將一面利用一次空氣A1加以乾燥一面經粉碎而生成之粉煤藉由一次空氣A1進行運送，並經由風箱68內之粉煤燃燒器而送至鍋爐本體67中進行點火、燃燒。將上述二次空氣A2藉由蒸氣式空氣預熱器69與排氣式空氣預熱器64進行加熱後送至風箱68，於鍋爐本體67內供粉煤之燃燒用。

形成為如下之系統：利用集塵機70將粉煤之燃燒所生成之排氣去除塵埃，並利用脫硝裝置71使氮氧化物(NO_x )還原，再經由排氣式空氣預熱器64利用抽風機72加以抽吸，利用脫硫裝置73而去除硫磺成分後，自煙囪74排放至大氣中。

關於上述分級裝置，例如可舉出如下所述之專利文獻。

[專利文獻1]日本特開2002-233825號公報

為了減少NO_x 等大氣污染物質或灰中未燃成分，必須使送給至燃煤鍋爐裝置中之粉煤較特定之粒徑分布更細。尤其是灰中未燃成分會對鍋爐效率造成較大影響，且藉由減少灰中未燃成分，可將煤灰作為飛灰而加以再利用。先前之二段式分級裝置中，於製品細粉之通過200目(75μm以下)之微粒子之質量比例為80～90%之通常運用時，可將100目剩餘之混入比例抑制為2重量%以下。

近年來之燃煤鍋爐裝置中使用有各種性狀之煤，其中有粉碎性較差而為使粒徑分布變細需要極大動力之煤；或當提高製品細粉之通過200目之比例時會在粉碎部中引起自激振動之煤。於如此之性狀之煤中，無法將通過200目之比例提高至80～90%，而使得100目剩餘量增加至數%以上。其結果會導致直接面臨無法降低NO_x 等大氣污染物質或灰中未燃成分之問題。

於固定式分級器入口會產生流速偏差，且在設置於固定式分級器之後流側之旋轉式分級機入口處流速偏差亦不會消除，因此存在旋轉式分級機之分級性能變差之問題，此亦係直立式輥磨機之特性。分級裝置之性能係，藉由在進行大部分之分離操作之內部分級裝置(旋轉式分級機)中給予同樣之流速分布，而使得精確之分級成為可能。

除上述以外，存在如下之特性，即，當粉體濃度較高時，粒子之分散將變得不夠充分，分級之精度亦將變差。一般推斷此係由於煤濃度變高之粒子彼此之干涉作用或者局部性凝集所致。通常，利用直立式輥磨機來對煤進行粉碎時，自研磨機排出之粉體濃度為0.3kg/m³ ～0.6kg/m³ 之範圍，但由於固定式分級器10進行粗粉回收等而導致循環量增加，因而實質上旋轉式分級機20之入口粉體濃度為約2kg/m³ 以上。

因此，於旋轉式分級機20之入口，必須儘可能地使流速及粉體濃度固定，而不形成局部性之高濃度區域。作為其對策，有效之方法係使用於固定式分級器10中之翼片為水平百葉片型(翼板型)，使旋轉式分級機20之入口處之流速分布相同。更有效之方法係維持先前之固定翼片之形狀，使用其一部分作為水平百葉片之支持構件。

當分級裝置之性能變差時，應自研磨機出口作為製品而排出之細粉亦不排出，而是供給至研磨機粉碎部再次經過粉碎步驟。因此，細粉會咬入研磨機輥內，由此使得輥產生自激振動，研磨機粉碎部之保有煤量增加，結果導致粉碎量降低以及粉碎動力增加。

本發明係有鑒於如此之先前技術之實際狀況而研發者，其第一目的在於提供一種能夠獲得粗粒子之混入比例較少之製品細粉之分級裝置。

本發明之第二目的在於提供一種可降低裝置內部之粉碎粒子層之差壓、降低粉碎動力以及防止自激振動之直立式粉碎裝置。

本發明之第三目的在於提供一種即使使用粉碎性較差之煤或易於引發直立式粉碎裝置自激振動之煤時亦可維持較低之灰中未燃成分，從而實現鍋爐效率之提高之燃煤鍋爐裝置。

為達成上述第一目的，本發明之第一手段提供一種分級裝置，其具備配置於裝置之入口側之大致圓筒狀之固定式分級器、以及配置於該固定式分級器之內部之旋轉式分級機，上述旋轉式分級機中，於圓周方向具有複數片旋轉翼片，該旋轉翼片之板之長度方向朝向鉛直方向，且該旋轉翼片相對於裝置之中心軸方向以任意角度而設置，該分級裝置之特徵在於，上述固定式分級器中，複數片固定翼片相對於裝置之中心軸呈環狀配置，該複數片固定翼片群安裝於多段，且上述各固定翼片朝向裝置之中心軸方向而向下傾斜。

本發明之第二手段如上述第一手段，其中於上述固定翼片與旋轉翼片之間，自裝置上表面部懸吊有呈圓筒狀之偏向環。

本發明之第三手段如上述第二手段，其中當將上述偏向環距離裝置上表面部之長度設為H，將上述旋轉翼片之長度設為H_RF 時，H/H_RF 之值被限制為1/3以下。

本發明之第四手段如上述第一手段至第三手段，其中上述固定翼片之傾斜角度相對於水平被限制為50°～70°之範圍內。

本發明之第五手段如上述第一手段至第四手段，其中當將上述固定翼片之傾斜角度設為θ，將固定翼片相對於段方向之設置間距設為P，將固定翼片之粒子流通方向之寬度設為L時，將固定翼片之設置間距P與粒子流通方向之寬度L加以組合，使得於50°≦θ≦70°之範圍內，P/L之值存在於下述範圍內：

0.042×(θ-50)＋0.64～0.019×(θ-50)＋0.22。

本發明之第六手段如上述第一手段至第五手段，其中支持上述固定翼片之支持構件由多個板狀構件構成，且將上述支持構件之設置角度設定成，通過上述支持構件後之上述分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向朝向設於上述固定翼片內側之上述旋轉分級機之旋轉方向。

本發明之第七手段如上述第六手段，其中使上述支持構件之寬度較上述固定翼片之寬度延伸至更內側。

本發明之第八手段如上述第一手段至第五手段，其中靠近上述固定翼片之外周或內周而於鉛直方向上設置由多個平板形成之整流板，且將上述整流板之設置角度設定成，通過上述整流板後之上述分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向朝向設於上述固定翼片內側之上述旋轉分級機之旋轉方向。

為達成上述第二目的，本發明之第九手段提供一種直立式粉碎裝置，其具備粉碎部以及分級部，上述粉碎部具有粉碎台及粉碎輥等粉碎件，上述分級部配置於上述粉碎部之上部，自設於粉碎台外周之喉部隨同上升氣流一起運送經上述粉碎部粉碎後之粉碎物，利用上述分級部對所運送之粉碎物進行分級，並且將經分級之微粒子取出至裝置外，利用上述粉碎部對經分級之粗粒子再次進行粉碎，該直立式粉碎裝置之特徵在於，上述分級部由上述第一手段至第八手段之分級裝置所構成。

為達成上述第三目的，本發明之第十手段提供一種燃煤鍋爐裝置，其具備對煤進行粉碎之直立式粉碎裝置、以及對經該直立式粉碎裝置粉碎而獲得之粉煤進行燃燒之鍋爐本體，該燃煤鍋爐裝置之特徵在於，上述直立式粉碎裝置係上述第九手段之直立式粉碎裝置。

本發明具有如上所述之構成，藉由上述第一手段至第八手段，可提供一種能夠獲得粗粒子之混入比例較少之製品細粉之分級裝置。

又，藉由上述第九手段，可提供一種能夠降低裝置內部之粉碎粒子層之差壓、降低粉碎動力以及防止自激振動之直立式粉碎裝置。

進而，藉由上述第十手段，可提供一種即使使用粉碎性較差之煤或易於引發直立式粉碎裝置自激振動之煤時亦可維持較低之灰中未燃成分，從而實現鍋爐效率之提高之燃煤鍋爐裝置。

其次，結合圖式說明本發明之實施形態。圖1至圖3係用以說明本發明之第1實施形態之分級裝置之圖，圖1係表示分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖，圖2係圖1之A-A線上之橫向概略剖面圖，圖3係表示固定翼片之變形例之圖1之A-A線上之橫向概略剖面圖。再者，具備該分級裝置之直立式輥磨機之概略構成與圖27所示者相同，因此省略對其說明。

分級裝置如圖1所示，係將配置於分級裝置入口側之大致圓筒狀之固定式分級器10、以及配置於其內部之旋轉式分級機20組合而成之二段式分級裝置。

固定式分級器10由長板狀之支持構件14、如圖2所示兩端部受上述支持構件14支持之固定翼片13、以及配置於支持構件14下側之向下凸出之圓錐形狀之整流錐11構成。

如圖1所示，固定翼片13相對於分級裝置之中心軸方向而向下以固定角度θ，隔開特定間隔而呈多段安裝，如圖2所示，各固定翼片13(百葉片)彼此經由支持構件14而呈環狀連接。

固定翼片13如圖2所示，由內側與外側之周邊呈圓弧狀之平板所構成，兩端用支持構件14而固定。固定翼片13之固定方法係插入至支持構件14，藉由焊接或者螺固等而固定。固定翼片13之平面形狀並不限定於圓弧狀，亦可使用如圖3所示之平面形狀為長方形之固定翼片13。此時，固定翼片13亦相對於分級裝置之中心軸而呈環狀排列，且各翼片13亦係朝向分級裝置之中心而向下方傾斜。

於該固定翼片13與旋轉翼片21之間，自分級部上表面板40懸吊有呈圓筒狀之偏向環33。

其次，利用圖1來說明分級裝置之作用。自粉碎部5(參照圖27)上升而來之固氣兩相流52中之粒子，進入至固定翼片13與分級部外周罩殼41之間，通過固定翼片13與固定翼片13之間時，與固定翼片(百葉片)13之表面碰撞後轉為向下之流動。此時，質量較大之粗粒子受向下之慣性力及重力，而自通過旋轉翼片21之氣流分離出來，並朝向位於下部之整流錐11側落下。另一方面，微粒子由於受到向下之慣性力及重力較小，因此會與氣流一同朝向旋轉翼片21流動。

其次，對於固定翼片(百葉片)13之傾斜角度、寬度、間距以及偏向環33之長度，揭示藉由流動分析以及冷模測試而最佳化之研究結果。圖4係對分級裝置之各部位標註有符號之參考圖。圖中之各符號如下所示。

L：固定翼片(百葉片)13之粒子流通方向之寬度(百葉片寬度)

θ：百葉片13相對於水平方向之傾斜角度(百葉片角度)

P：百葉片13相對於段方向之設置間距(百葉片間距)

H：偏向環33向下之長度(偏向環長度)

H_RF ：旋轉翼片21向下之長度(旋轉翼片長度)

Rr：百葉片13之內徑(百葉片內徑)

RH：自分級裝置之中心至偏向環33為止之距離(偏向環位置)

圖5係表示A、B、C之三個類型之分級裝置之構成與各分級裝置之流動分析結果之圖。圖中之A類型係圖28所說明之先前構造之分級裝置，設置有縱向較長之平板狀之固定翼片12以及旋轉翼片21。B類型係於其縱向較長之平板狀之固定翼片12與旋轉翼片21之間設置有偏向環33之分級裝置，係上述專利文獻1中所記載之構成。C類型係圖1所示之本發明之實施形態之分級裝置。

圖5D表示該等三個類型之分級裝置中之旋轉翼片21之入口流速分布。橫軸表示朝向旋轉翼片之粒子之流入流速，縱軸表示旋轉翼片之長度位置。再者，縱軸中，例如旋轉翼片長度位置-0.06m係表示自旋轉翼片21之安裝根部向下0.06m之位置。

由該圖5D之結果可知，A類型之分級裝置於旋轉翼片21之安裝根部附近，朝向旋轉翼片之流入流速存在峰值，且流速分布之偏差較大。B類型之分級裝置中，該峰值位置降至旋轉翼片之大致中央位置，但流速分布仍不均勻。與該等類型相比，C類型之分級裝置中朝向旋轉翼片之流入流速之峰值幾乎不存在，旋轉翼片入口處之流速大致均勻。再者，該測試中所使用之C類型之分級裝置係將百葉片角度θ設定為60°者。

圖30係表示上述A類型之分級裝置中之旋轉翼片入口之流速分布之圖。如該圖所示，存在如下之傾向：流速分布於旋轉翼片之高度方向上不均勻，於分級裝置上部流速較高，於下部流速較低。其原因在於，固定式分級器之間隙係縱向開口。

就粒子之分離比例而言，旋轉式分級機大於固定式分級器，且旋轉式分級機入口之流速分布較為重要。旋轉式分級機之分離粒徑係由朝向旋轉式分級機之空氣流入速度所產生之流體抗力與旋轉式分級機所產生之離心力之比唯一決定。因此，旋轉式分級機入口處之空氣流之不均勻成為粒子之分離性能降低之原因。相反地，旋轉式分級機入口之流速分布相同則會提高分級性能。

旋轉式分級之理論分級粒徑Dth如(1)式所示，由旋轉翼片之周速度Vr(離心力)與朝向旋轉翼片之空氣流入速度Va之比來決定，因此旋轉式分級機入口之流速分布之變動會直接導致Dth之變動。

Dth=C/Vr(18μrVa/(ρs-ρ))^0.5 ………………(1)

此處，r表示旋轉翼片之外徑，μ表示空氣黏度，ρs表示粒子密度，ρ表示空氣密度，C表示修正係數。

圖31係表示自粉碎部運送而來之朝向固定式分級器以及內部之旋轉式分級機之粒子行為之圖。自粉碎部被氣體或者空氣所吹起之煤粒子碰撞至研磨機上部(固定式分級器上部)後，經由固定式分級器而被導至旋轉式分級機。當然，於固定式分級器上部會形成煤濃度較高之層，其即使至旋轉式分級機之入口，亦無法平滑化而會產生濃度偏差。如此，於先前之固定式分級器中，無法容易地消除研磨機上部所產生之粉體濃度偏差。

其次說明對於本發明之分級裝置中之百葉片構造之最佳化進行研究之結果。圖6係表示百葉片角度θ與表示旋轉翼片入口流速分布之均勻性之旋轉翼片入口流速之最大流速Vmax及其平均流速Vave之比(Vmax/Vave)之關係之圖。該圖中Vmax/Vave越接近1便表示粒子之旋轉翼片入口流速分布越均勻化。

由該圖可明確得知，於百葉片角度為40°與80°之情形時，Vmax/Vave會超過3。經實驗確認，當百葉片角度較小時，對固定式分級器之入口處產生之流速偏差進行整流之效果較小，另一方面，當百葉片角度較大時，空氣流動集中於旋轉式分級機下方，而流速偏差變大。與此相對，當將百葉片角度設定於50°～70°之範圍時，可使Vmax/Vave為2.5以下，從而實現旋轉翼片入口之流速分布之均勻化，尤其是於百葉片角度60°時Vmax/Vave最小。

圖7係表示百葉片角度與固定式分級器之壓力損失比之關係之圖。圖中之壓力損失比係以百葉片角度40°之固定式分級器之壓力損失ΔP為基準，以該ΔP與各百葉片角度之壓力損失ΔP1之比(ΔP1/ΔP)來表示。

由該圖可明確得知，存在百葉片角度越大則壓力損失越增大之傾向，但當百葉片角度為70°時，壓力損失亦較小，為1.1。又，即使百葉片角度為固定，亦存在若縮小百葉片間距P則百葉片之壓力損失會增加之傾向，且百葉片角度越大則該傾向越強。

圖8係對於百葉片角度60°時之百葉片寬度L及百葉片間距P之最佳化，藉由流動分析而求出其與旋轉式分級機入口之流速分布(Vmax/Vave)之關係之圖。該圖中，橫軸係取百葉片間距P與百葉片寬度L之比(P/L)，縱軸係取(Vmax/Vave)。

由該圖可明確得知，P/L越小則Vmax/Vave越小，旋轉式分級機入口之流速分布越均勻。存在P/L為1.2時Vmax/Vave急遽增加之傾向。其原因在於，當P/L增加時，百葉片間之間隙增大，因此，空氣流之整流效果減少。

另一方面，存在若P/L變小則Vmax/Vave再次增加之傾向。雖存在當P/L增加時分級器之壓力損失變小之特性(未圖示)，但就分級性能方面而言，P/L之上限值為1.1，較佳為0.8以下。另一方面，P/L之下限為0.4，較佳為0.5以上。因此，P/L之限制範圍為0.4～1.1，較佳為0.5～0.8。

圖9係求出百葉片角度70°時之P/L與Vmax/Vave之關係之圖。可得知，當百葉片角度高達70°時，P/L為1.1時Vmax/Vave為最小。與百葉片角度60°之情形時相比，可藉由增大百葉片間距或者縮小百葉片寬度(亦即增大P/L)，來實現分級裝置出口流速之均等化。當百葉片角度為70°時，將P/L限制為0.6～1.5，較佳為1.0～1.1之範圍即可。

圖10係求出百葉片角度50°時之P/L與Vmax/Vave之關係之圖。當百葉片角度為50°時，與百葉片角度60°時相比較，P/L在較寬之範圍內Vmax/Vave具有較大值，可推知旋轉翼片出口之流速難以均等化。但，Vmax/Vave變小之傾向與百葉片角60°類似，藉由縮小P/L，可縮小Vmax/Vave。當百葉片角度變小時，即使P/L固定，亦存在壓力損失縮小之傾向，Vmax/Vave之最佳值亦變為較小之值。當百葉片角度為50°時，將P/L限制為0.22～0.65之範圍即可。

根據以上之分析結果，當百葉片角度為50°時，將P/L限制為0.22～0.65之範圍，當百葉片角度為60°時，將P/L限制為0.4～1.1之範圍，當百葉片角度為70°時，將P/L限制為0.6～1.5之範圍，藉此可將Vmax/Vave維持得較小。

圖11係根據該等結果，而將百葉片角度為50°～70°之範圍內之P/L之最佳範圍集中表示之圖。

圖中之上限線可用P/L=0.042×(θ-50)+0.64來表示，下限線可用P/L=0.019×(θ-50)+0.22來表示。再者，式中之0.042以及0.019為係數，具有1/deg之單位。

因此，藉由將百葉片寬度L與百葉片翼片間距P加以組合，使得於50°≦θ≦70°之範圍內，P/L處於如下之範圍內，即

上限線P/L=0.042×(θ-50)+0.64

下限線P/L=0.019×(θ-50)+0.22，

從而可使旋轉分級機入口之流速分布相同。

其次說明對於偏向環長度之最佳化進行研究之結果。

圖12係表示將百葉片角度θ固定為60°時之偏向環長度H相對於旋轉翼片長度H_RF 之比率(H/H_RF )與Vmax/Vave之關係之圖。

由該圖可知，於偏向環長度比(H/H_RF )為0至0.3之範圍內，Vmax/Vave逐漸變小，但自偏向環長度比(H/H_RF )超過0.35之範圍開始，Vmax/Vave增高。其原因可認為係，當偏向環之長度增加時，朝向旋轉式分級機之空氣流路將變窄，與此同時，下降流增加，因此旋轉式分級機之入口流速分布不均勻。

圖13係表示相對於偏向環長度比(H/H_RF )之分級裝置之壓力損失之實驗結果之圖。此處，ΔP2表示無偏向環時之分級裝置之壓力損失，ΔP3表示分級裝置之壓力損失。

由圖可明確得知，當偏向環長度比(H/H_RF )為0時，分級裝置之壓力損失比(ΔP3/ΔP2)最小，當偏向環長度比(H/H_RF )增大時，分級裝置之壓力損失比(ΔP3/ΔP2)增高，當偏向環長度比(H/H_RF )超過0.35時，分級裝置之壓力損失比(ΔP3/ΔP2)急遽增加。就降低壓力損失之觀點而言，必須將偏向環長度比(H/H_RF )規定在0至1/3之範圍。

圖12以及圖13說明了將百葉片角度θ設定為60°之情形，但於百葉片角度θ為50°以及70°之情形時亦顯示出同樣之傾向。

圖14係作為分級特性例，表示使自研磨機出口回收之細粉之200目通過量發生變化時大於100目之顆粒(粗粉粒徑為150μm以上)之混合比例之分級特性圖。

由該圖可明確得知，存在如下傾向：先前技術以及本發明(百葉片角度60°)中，當200目通過量增加時，100目剩餘量均減少。研磨機中通常之200目通過量之運用以重量比例計，為80%～90%之範圍，而於先前技術中，當200目通過量為80%時，100目通過量約為2%，與之相對，本發明中100目通過量為0.5%以下，且於先前技術中，當200目通過量為90%時，100目通過量約為0.7%，與之相對，本發明中100目通過量為0%。

再者，對於100目剩餘量而言，僅百葉片之情形時與將百葉片及偏向環(H/H_RF =30%)加以組合之情形時係同等之結果，並無差異。由於百葉片相對於水平而朝向下游側傾斜60°，因此粗粒子亦係沿著流動而被運送。於旋轉翼片之周圍，相對較粗之粒子雖因在翼片處之碰撞而被彈飛並漂浮，但由於藉由百葉片而形成下降流，故可推定會返回至粉碎部。又，藉由百葉片設置而可使旋轉式分級機入口之流速分布均等化，故而粗粒子難以進入至分級裝置內，從而使粒徑變得相同。根據該等結果可推斷，藉由在固定翼片上設置百葉片，可使分級精確化。

進而，為降低研磨機之粉碎動力，使微粒不混入至研磨機粉碎部中亦較為重要。分級裝置中所回收之細粉將再次返回至研磨機內，而被過度粉碎。若返回之粗粉內混入有微細之粒子，則研磨機內之保有煤量將會增加，研磨機煤層差壓將增加，從而導致研磨機動力增大。因此較理想的是，分級裝置中所回收之粒子中無微細粒子。

圖15係表示分級裝置出口粒度(200目通過量)與返回至分級裝置內之細粉38μm之冷模測試結果之圖。分級裝置出口之粒度越細，返回至分級裝置內之細粉38μm通過量越會減少，與先前技術相比，當使用本發明[百葉片與偏向環(H/H_RF =0.3)之組合]時，38μm通過量約為50%以下。

因此，藉由使用本發明之百葉片構造，細粉將自研磨機出口排出，再次返回研磨機粉碎部內之比例減少，因此研磨機內之煤層(滯留量)將減少。

其次，對分級精度進行說明。對於分級精度，可由分級測試中所求出之粒度分布以及質量平衡結果，並根據(2)式而計算出部分分級效率。

Ci=1-(Wf‧dFf/dx)/(Wc‧dFc/dx)…………(2)

此處，Ci表示部分分級效率，Wf表示分級機出口處之試料回收量，Wc表示試料投入量，Ff表示分級機出口回收試料之通過率，Fc表示投入試料之通過率，x表示粒徑，dFf/dx表示分級機出口回收試料之頻率分布，dFc/dx表示投入試料之頻率分布。

又，使用如下方法：以若生‧拉姆拉線圖(RR線圖)近似根據(2)式而求出之部分分級效率，算出其梯度n(精確度)。

圖16係對先前技術與本發明之分級精度精確度之冷模測試結果進行比較之圖。分級精度精確度係按各粒度分布分類之分離效率，值越大表示越精確。

由該圖可知，本發明以及先前技術之分級裝置中，均係分級裝置出口粒度200目通過量越大，精確度越高，分級越精確，且本發明與先前構造相比，於所有粒度範圍內，分級精度精確度均較高。於200目通過量90%之條件下，精確度達1.29倍。

根據圖16之結果，將模擬之精確度與粉碎動力降低率之關係示於圖17。可知，精確度越高，粉碎動力降低率越高。其原因在於，藉由使分級變得精確，返回至研磨機粉碎部之粉量減少，研磨機內之滯留量減少。其結果，藉由使用本發明之百葉片型固定式分級器，可實現粉碎動力降低率約10%。

圖18係表示對本發明與先前之分級裝置進行比較之煤層差壓之導向研磨機(pilot mill)測試結果之圖。由該圖可明確得知，本發明之分級裝置與先前之分級裝置相比，煤層差壓於粉碎粒度200目通過率85%時可降低約65%，於粉碎粒度200目通過率90%時亦可降低約50%。

其原因在於，藉由使分級變得精確，返回至研磨機粉碎部之粉量減少，研磨機內之滯留量減少。研磨機動力由粉碎動力以及作為空氣源之風扇之動力所構成。該等之構成比率中，粉碎動力相當於70%，風扇動力相當於30%，因此研磨機整體之動力降低得以實現。

圖19係用以說明第2實施形態之分級裝置之側剖面圖，圖20係表示圖19之B-B線上之橫向概略主要部分之圖。

本實施形態中，固定翼片13之支持構件16為於圓周方向與固定翼片13相同寬度之多塊板狀，相對於裝置中心軸而配置於鉛直方向上。該固定翼片13與旋轉分級機20之旋轉半徑方向所成之角度以及方向，係與設置於固定翼片13內側之旋轉分級機20之旋轉翼片21同方向地、同位置角度地配置。但該角度並無特別限定，與旋轉半徑方向所成之角度處於20°至50°之範圍。固定翼片支持構件16於周方向上等間隔地配置，其數量由足以補強固定翼片13之8個至16個構成。

進而，於固定翼片13與旋轉翼片21之間配置偏向環33。因此，藉由支持構件16，通過支持構件16後之分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向形成為設於固定翼片13內側之旋轉分級機20之旋轉方向。對於該等固定翼片支持構件16與固定翼片13之施工法，可藉由切開支持構件16以夾入固定翼片13，從而減少焊接部位。

圖21係用以說明第3實施形態之分級裝置之側剖面圖，圖22係表示圖21之D-D線上之橫向概略主要部分之圖。基本構造與圖19以及圖20相同。

本實施形態中，支持構件17之寬度長於固定翼片13之寬度，並延伸至固定翼片13之內側。其寬度構成為固定翼片寬度之2倍左右。固定翼片支持構件17相對於裝置中心軸而配置於鉛直方向上，對於其角度而言，設置於固定翼片13內側之旋轉分級機20之旋轉翼片21與旋轉半徑方向所成之角度呈同方向、同位置地配置。其角度並無特別限定，與旋轉半徑方向所成之角度處於20°至50°之範圍內即可運用。固定翼片支持構件17於周方向上等間隔地配置，其數量由8個至16個構成。於固定翼片13與旋轉翼片21之間配置偏向環33。

因此，藉由支持構件17，通過支持構件17後之分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向形成為設置於固定翼片13內側之旋轉分級機20之旋轉方向。本實施形態與圖19中所說明之實施形態相比，支持構件17之寬度有所延伸，因此可實現旋轉翼片入口之旋流之強化。

圖23係用以說明第4實施形態之分級裝置之側剖面圖，圖4係表示圖23之E-E線上之橫向概略主要部分之圖。

本實施形態中，係於固定翼片13之外側添設有縱向之整流板19者，但亦可取代固定翼片13之外側而於固定翼片13之內側添設縱向之整流板19。圖24中，固定翼片13雖與整流板19相靠近，但對此並無特別限制，亦可使整流板19與固定翼片13之間存在間隙。整流板19與旋轉分級機20之旋轉半徑方向所成之角度，與設置於固定翼片13內側之旋轉分級機20同方向地配置。

因此，藉由整流板19，通過整流板19後之分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向形成為設置於固定翼片13內側之旋轉分級機20之旋轉方向。本實施形態中，固定翼片13之支持構件14由與圖2相同之構成而構成。整流板19由於位於旋轉翼片21之外側，故而較理想的是整流板19之數量較多。

相對於固定翼片(百葉片)係用以促進旋轉分級機入口之縱向之流速分布均等化，上述第2實施形態至第4實施形態係用以實現旋轉分級機內部之平面方向之流速分布之均等化者。圖25中表示旋轉分級機內之粒子以及空氣之流動之示意圖。

藉由氣流而運送之粒子中之微粒子不會碰撞至旋轉翼片而受到分級，並排出至系統外。另一方面，粗粒子則被分離成偏離氣流而碰撞至旋轉翼片，受到分級後再次返回至粉碎部之部分。如圖25所示，於旋轉翼片之旋轉方向相反側(背側)會產生氣流之剝離。當剝離區域增加時將產生相反之流動，因此有可能在粒子滯留而分級變得不穩定的同時引起旋轉翼片之磨損。

圖26係藉由流動分析而對兩個旋轉翼片間之中心部之流速分布進行整理而加以表示之圖。於該圖中，本發明係使旋轉翼片入口側之支持構件之角度朝向與旋轉翼片相同之方向傾斜45度之構造，先前技術則係支持構件呈放射線狀設置之構造。該圖之縱軸表示兩片旋轉翼片間中心部之速度比(速度/平均速度)，橫軸表示兩片旋轉翼片之距離。

該圖表示了在旋轉翼片間中心部之速度比下，於負側在逆向之流動中產生有上述剝離之情形。由該圖可明確得知，本發明中，與先前技術相比，剝離區域減少至一半以下。

進而，旋轉翼片間之流速分布亦變得均等，於先前技術中，旋轉翼片間中心部之速度比之最大值為4.3，而與之相對，於本發明中，旋轉翼片間中心部之速度比之最大值小至3.0。利用在旋轉翼片之入口處縱向設置之支持構件或者靠近旋轉翼片而設置之整流板，使通過支持構件或者整流板後之分級裝置之剖面之氣體以及粒子之流動方向與旋轉翼片旋轉角成相同方向，藉此可縮小剝離區域，亦可使旋轉翼片間之流速分布均等化，其結果將實現分級效率之提高。

藉由本發明之實施，具有如下之效果：藉由分級性能提高而使得粉碎物朝向粉碎部之循環量下降，故而可使研磨機內之保有煤量下降，使研磨機差壓降低，同時使研磨機動力降低。當然具有於固定動力下提高粉碎粒度之效果。因此，可實現即使使用相對較硬之煤亦可生成粗粒子之混入比例較少之製品細粉之分級裝置、以及具備該分級裝置之直立式粉碎裝置。

因此，若於燃煤鍋爐用之直立式粉碎裝置中適用本發明，則即使使用粉碎性較差之煤或者容易引起直立式粉碎裝置自激振動之煤時亦可保證較低之灰中未燃成分，從而可提高鍋爐效率。進而，由於可利用廉價之低品質煤，故而太大有利於發電成本之降低。

於上述實施形態中，對直立式輥磨機之情形進行了說明，但本發明亦可適用於直立式球磨機。

1．．．供煤管

2．．．粉碎台

3．．．粉碎輥

4．．．喉部

5．．．粉碎部

6．．．分級部

10．．．固定式分級器

11．．．整流錐

12、13．．．固定翼片(百葉片)

14、16、17．．．支持構件

19．．．整流板

20．．．旋轉式分級機

21．．．旋轉翼片

22．．．旋轉翼片之旋轉方向

30．．．送煤管

33．．．偏向環

40．．．分級部上表面板

41．．．分級部外周罩殼

50．．．被粉碎物

51．．．熱風

52．．．固氣兩相流

53．．．粗粒子

54．．．微粒子

55．．．落下

57．．．鼓風機

58．．．一次空氣用鼓風機

59．．．直立式輥磨機

64．．．排氣式空氣預熱器

65．．．煤艙

66．．．供煤機

67．．．鍋爐本體

68．．．風箱

69．．．蒸氣式空氣預熱器

70．．．集塵機

71．．．脫硝裝置

72．．．抽風機

73．．．脫硫裝置

74．．．煙囪

A．．．燃燒用空氣

A1．．．一次空氣

A2．．．二次空氣

H．．．偏向環33向下之長度(偏向環長度)

H_RF ．．．旋轉翼片21向下之長度(旋轉翼片長度)

L．．．固定翼片(百葉片)13之粒子流通方向之寬度(百葉片寬度)

P．．．百葉片13相對於段方向之設置間距(百葉片間距)

Rr．．．百葉片13之內徑(百葉片內徑)

RH．．．自分級裝置之中心至偏向環33為止之距離(偏向環位置)

θ．．．百葉片13相對於水平方向之傾斜角度(百葉片角度)

圖1係表示本發明之第1實施形態之分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖。

圖2係圖1之A-A線上之橫向概略剖面圖。

圖3係表示固定翼片之變形例之圖1之A-A線上之橫向概略剖面圖。

圖4係對分級裝置之各部位標註有符號之參考圖。

圖5係表示各類型之分級裝置之構成與該等之流動分析結果例之圖。

圖6係表示百葉片角度θ與旋轉翼片入口之流速分布Vmax/Vave之關係之圖。

圖7係表示百葉片角度θ與固定式分級器之壓力損失比之關係之圖。

圖8係求出百葉片角度60°時之P/L與Vmax/Vave之關係之圖。

圖9係求出百葉片角度70°時之P/L與Vmax/Vave之關係之圖。

圖10係求出百葉片角度50°時之P/L與Vmax/Vave之關係之圖。

圖11係將百葉片角度為50°～70°之範圍內之P/L之最佳範圍集中表示之圖。

圖12係求出H/H_RH 與Vmax/Vave之關係之圖。

圖13係求出H/H_RH 與分級機壓力損失之關係之圖。

圖14係表示使自研磨機出口回收之細粉之200目通過量發生變化時大於100目之顆粒之混合比例之分級特性圖。

圖15係表示分級裝置出口粒度(200目通過量)與返回至分級裝置內之微粒子38μm之冷模測試結果之圖。

圖16係對先前技術與本發明之分級精度精確度之冷模測試結果進行比較之圖。

圖17係表示模擬所得之精確度與粉碎動力降低率之關係之圖。

圖18係表示對本發明與先前之分級裝置進行比較之煤層差壓(研磨機差壓)之導向研磨機測試結果之圖。

圖19係表示本發明之第2實施形態之分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖。

圖20係圖19之B-B線上之橫向概略剖面圖。

圖21係表示本發明之第3實施形態之分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖。

圖22係圖21之D-D線上之橫向概略剖面圖。

圖23係表示本發明之第4實施形態之分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖。

圖24係圖23之E-E線上之橫向概略剖面圖。

圖25係表示旋轉分級機內之粒子以及空氣之流動之示意圖。

圖26係藉由流動分析而對兩個旋轉翼片間之中心部之流速分布進行整理而加以表示之圖。

圖27係表示直立式輥磨機之概略構成之圖。

圖28係表示先前之分級裝置之主要部分之縱向概略剖面圖。

圖29係圖28之C-C線上之橫向概略剖面圖。

圖30係表示先前之分級裝置中之流速分布之分析結果之說明圖。

圖31係表示先前之分級裝置中之粉體濃度之分析結果之說明圖。

圖32係具備直立式輥磨機之燃煤鍋爐裝置整體之概略構成圖。