WO2005110629A1 - 分級機およびそれを備えた竪型粉砕機、ならびにその竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置 - Google Patents

分級機およびそれを備えた竪型粉砕機、ならびにその竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置 Download PDF

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WO2005110629A1
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forming member
housing
pulverizing
flow
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Yutaka Takeno
Hiroaki Kanemoto
Teruaki Tatsuma
Takashi Harada
Taketoshi Tanabe
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Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha
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    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/30—Separating

Definitions

  • Classifier vertical flour equipped with the same, and coal-fired boiler equipped with the vertical flour
  • the present invention relates to a classifier for separating coarse particles and fine particles from a group of solid particles transported by gas, and is particularly suitable for being incorporated in a vertical pulverizer of a coal-fired boiler.
  • a suitable classifier for separating coarse particles and fine particles from a group of solid particles transported by gas, and is particularly suitable for being incorporated in a vertical pulverizer of a coal-fired boiler.
  • a rigid pulverizer is used as a fuel supply device.
  • Fig. 21 is a schematic configuration diagram of a conventional vertical crusher
  • Fig. 22 is a partial schematic configuration diagram of a classifier provided in the vertical crusher
  • Fig. 23 is a cross-sectional view taken along line X-X in Fig. 22. is there.
  • the vertical pulverizer is provided above the pulverizing section 5 with a pulverizing section 5 for pulverizing coal 50, which is a raw material of pulverized coal, by engaging a pulverizing table 2 with pulverizing balls 3 (or pulverizing rollers).
  • a classifier 6 for classifying pulverized coal to an arbitrary particle size.
  • the coal 50 which is the material to be pulverized supplied from the coal feed pipe 1, rotates as shown by the arrow, falls into the center of the pulverizing table 2, and is pulverized by centrifugal force accompanying the rotation of the pulverizing table 2. It draws a spiral trajectory on the table 2 and moves to the outer periphery, where it is squeezed between the crushing table 2 and the crushing ball 3 to form a powder frame.
  • the crushed powder is blown upward while being dried by hot air 51 introduced from a throat 4 provided around the crushing table 2.
  • those having a large particle size fall by gravity while being conveyed to the classifier 6, and are returned to the crushing unit 5 (primary classification).
  • the particle group that has reached the classifier 6 is classified into fine particles having a predetermined particle size or less and coarse particles exceeding the predetermined particle size (secondary classification), and the coarse particles fall into the pulverizing unit 5 and are pulverized again. .
  • the fine particles that have exited the classifier 6 are sent from a discharge pipe 7 to a coal-fired boiler (not shown).
  • the classifier 6 has a two-stage structure including a fixed classifier 10 and a rotary classifier 20.
  • the fixed classification mechanism 10 has a fixed fin 12 and a recovery cone 11.
  • the fixed fins 12 are hung downward from the ceiling wall 40 as shown in FIGS. 21 and 22, and are fixed at a desired angle with respect to the center axis direction of the classifier 6 as shown in FIG. RU
  • the recovery cone 11 is provided in a mortar shape below the fixed fins 12.
  • the rotary classifying mechanism 20 includes a rotary shaft 22, a rotary fin 21 supported by the rotary shaft 22, and a motor 24 for driving the rotary shaft 22 to rotate.
  • the rotating fin 21 has a plate whose longitudinal direction extends substantially parallel to the center axis direction (rotation axis direction) of the classifier 6 and has an arbitrary angle with respect to the center axis direction of the classifier 6 as shown in FIG. Many sheets are arranged and rotate in the direction of arrow 23.
  • the solid-gas two-phase flow 52 which is also blown up from below and introduced into the classifier 6 and also has a mixed power of gas and solid particles, is first rectified when passing through the fixed fins 12.
  • a weak turn is given in advance (see Fig. 23).
  • the rotating fin 21 rotates at a predetermined rotation speed around the rotating shaft 22 and reaches the rotating fin 21, a strong swirl is given to the particles in the solid-gas two-phase flow 52 by centrifugal force. The force to be flipped outward is added.
  • the coarse particles 53 having a large mass have a large centrifugal force, and are separated from the airflow passing through the rotating fins 21.
  • it falls from between the rotating fin 21 and the fixed fin 12, and finally slides down on the inner wall of the recovery cone 11 and falls into the crushing section 5.
  • the fine particles 54 have a small centrifugal force, so that they pass between the rotating fins 21 rotating with the airflow, and are discharged to the outside of the hard pulverizer as product fine powder.
  • the particle size distribution of the product fine powder can be adjusted by the rotation speed of the rotary classifier 20.
  • Reference numeral 41 denotes a housing of the crushing unit 5.
  • the pulverized coal supplied to the coal-fired boiler has a sharp particle size distribution and almost no coarse particles in order to reduce air pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and unburned substances in ash. Those that do not mix are required. Specifically, when the mass ratio of fine particles in a 200 mesh pass (particle size of 75 ⁇ m or less) is 70 to 80% by weight, the mixing ratio of coarse particles over 100 meshes should be 1% by weight or less. It is a goal.
  • Patent Document 1 below describes a classifier capable of reducing the mixing ratio of coarse particles having a mesh size of over 100 mesh compared to a conventional classifier.
  • FIG. 24 is a schematic configuration diagram of a part of the classifier.
  • a cylindrical downflow forming member 13 suspended from the upper surface plate 40 is provided on the outer peripheral side of the rotating fin 21.
  • the solid-gas two-phase flow 52 rising from the pulverizing section rises to below the upper plate 40 by inertia.
  • the downward flow moves downward by gravity.
  • Patent Document 2 describes that an appropriate length and position of the descending flow forming member 13 are defined.
  • Patent Document 1 JP-A-10-109045
  • Patent Document 2 JP 2000-51723 A
  • FIG. 25 is a diagram showing a gas flow pattern by numerical flow analysis in the classifier shown in FIG. As is clear from this figure, a large circulating vortex 14 is generated in the area Y between the descending flow forming member 13 and the housing 41.
  • the ideal gas flow for efficiently removing the coarse particles 53 by the downflow forming member 13 is a force that flows from the upper surface plate 40 along the downflow forming member 13 due to the presence of the circulating vortex 14. The gas flow is flowing downward from the top plate 40.
  • FIG. 26 is a diagram showing a flow state of the particle group from the recovery cone 11 to the downward flow forming member 13. Particles rising from the recovery cone 11 are bent almost horizontally before reaching the vicinity of the upper plate 40 due to interference with the circulating vortex 14, and only collide with the lower end of the descending flow forming member 13. It can be seen that the effect of separating coarse particles by the downflow forming member 13 is not effectively exhibited. The mechanism of generation and development of the circulating vortex 14 will be described with reference to FIGS. 27A to 27C. As shown in FIG.
  • the gas near the junction (corner) between the upper end of the housing 41 and the outer periphery of the top plate 40 is unlikely to flow due to the viscous resistance of the wall force, so that the stagnation portion 15 is formed. It is formed .
  • the lower part of the stagnation portion 15 is pulled by the flow of the gas (solid-gas two-phase flow 52) toward the downward flow forming member 13, and the small circulating vortex 14 is first generated. If a downward flow forming member 13 that exerts a damming effect on this gas flow is installed, the circulating vortex 14 greatly develops as shown in FIG. Gas two-phase flow 52 is depressed.
  • the ultrafine particles captured by the circulating vortex 14 have a low inertial force, so that it is difficult to separate from the circulating vortex 14 and easily stay in the circulating vortex 14. Therefore, the concentration of the ultrafine particles here is locally higher than in other parts. If the gas temperature rises for any reason, there is a danger of this partial ignition.
  • FIG. 28 is a diagram showing a gas flow when the downflow forming member 13 is not installed.
  • the gas flow near the joint (corner) between the upper surface plate 40 and the housing 41 is not provided.
  • the flow is almost non-existent, relatively small, the stagnation portion 15 is formed, and the flow is small, and the entire flow of the gas is smooth and flows into the rotary fin 21 side.
  • the descending flow forming member 13 is not provided, the effect of removing the coarse particles by the descending flow forming member 13 is high.
  • Classification mechanical power The mixing ratio of coarse particles into the particle group to be taken out is high. Note that even if a member such as an inclined plate was installed at the stagnation portion 15 shown in Fig. 28, the gas flow did not change, and therefore the experiment showed that the proportion of coarse particles mixed into the particles taken out of the classifier was high. It is confirmed in.
  • An object of the present invention is to eliminate such disadvantages of the prior art, to further reduce the mixing ratio of coarse particles than conventionally proposed, and to provide a classifier and a classifier capable of stably obtaining fine particles. It is an object of the present invention to provide a vertical pulverizer provided with the above, and a coal-fired boiler apparatus provided with the vertical pulverizer.
  • a first means of the present invention includes a rotating fin for classifying solid particles by centrifugal force, and a cylindrical descending flow forming member provided on the outer peripheral side of the rotating fin.
  • a mortar-shaped recovery cone disposed below the rotating fins and the downward flow forming member, and a housing for accommodating the rotary fins, the downward flow forming member, and the recovery cone,
  • a contraction region is formed between the housing and the collection cone, and the two-phase flow of the mixture of the solid particles and the gas blown up from below the collection cone through the contraction region is applied to the upper part of the housing.
  • the particles in the two-phase flow are divided into fine particles and coarse particles by being collided with the downward flow forming member to form a downward flow and then guided to the rotating rotating fin side, and the fine particles are entrained in the air flow.
  • a classifier that takes out between rotating fins,
  • a circulating eddy current development suppressor for suppressing the development of the circulating eddy current generated at that position is provided above the contraction region and at an outer peripheral position of the descending flow forming member.
  • the circulating eddy current development suppressing portion is passed over an outer peripheral portion of an upper surface plate provided on an upper surface of the side wall upper force housing of the housing. It is characterized by being formed by an inclined member.
  • a third means of the present invention is characterized in that, in the first means, the circulating eddy current development suppressing portion is formed by bending an upper part of a side wall of the housing or an outer peripheral part of a top plate. Things.
  • a fourth means of the present invention is characterized in that, in said second or third means, the inclination angle of said circulating eddy current development suppressing section is restricted to a range of 15 to 75 °. is there.
  • the fifth means of the present invention is the second to fourth means, wherein a distance from the side wall of the housing to the descending flow forming member is L, and an upper end of the circulating vortex flow development suppressing part from the side wall of the housing.
  • WZL is regulated to 0.15 or more, where W is the horizontal width up to It is characterized by the following.
  • a distance from the side wall of the housing to the downflow forming member is L, and a lower end of the circulating vortex flow development suppressing portion from the upper surface plate.
  • H3ZL is regulated in the range of 0.15 to 1 when the vertical height up to H3 is defined as H3.
  • a seventh means of the present invention is the first means, wherein the circulating eddy current development suppressing portion is formed in an arc shape such that the inside is concave from the upper portion of the side wall of the housing to the outer peripheral portion of the upper surface plate. It is characterized by being done!
  • An eighth aspect of the present invention is the eighth aspect, wherein the distance from the side wall of the housing to the downward flow forming member is L, and the radius of curvature of the circulating eddy current development suppressing portion is R, RZL is regulated in the range of 0.25-1.
  • the height of the rotating fin in the rotation axis direction is Hl
  • the height of the descending flow forming member in the rotation axis direction is H2.
  • H2 ZH1 is restricted to the range of 1Z2 to: LZ4.
  • a tenth means of the present invention is the first to ninth means, wherein an arbitrary angle with respect to the rotation axis direction of said rotary fin is provided between said descending flow forming member and said circulating vortex flow development suppressing part.
  • a plurality of fixing fins are fixed at a time.
  • An eleventh means of the present invention is the first to tenth means, wherein a short-path preventing member is provided above the recovery cone.
  • a twelfth means of the present invention provides a pulverizing section for pulverizing a raw material by engagement of a pulverizing table and a pulverizing ball or a pulverizing roller, and a classifier provided at an upper portion of the pulverizing section and having a predetermined particle size.
  • a vertical pulverizer provided with a classifier, wherein the classifier is the classifier of the first to tenth means.
  • a thirteenth means of the present invention provides a pulverizing section for pulverizing a raw material by engagement of a pulverizing table and a pulverizing ball or a pulverizing roller, and a classifier provided at an upper portion of the pulverizing section and having a predetermined particle size.
  • the classifier is a first to tenth means. It is a classifier.
  • the present invention is configured as described above, and has a lower mixing ratio of coarse particles than conventionally proposed, and a classifier capable of stably obtaining fine particles, and a vertical type equipped with the classifier.
  • a pulverizer and a coal-fired boiler device provided with the vertical pulverizer can be provided.
  • Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical pulverizer equipped with a classifier according to the first embodiment
  • Fig. 2 is a partial schematic configuration diagram of the classifier
  • Fig. 3 is a coal-fired boiler device equipped with the pulverizer. It is a system diagram.
  • the system of the coal-fired boiler will be described with reference to FIG.
  • the combustion air A sent by the forced air blower 61 is separated into primary air A1 and secondary air A2, and the primary air A1 is sent directly to the vertical crusher 63 by the forced air blower 62 for primary air as cold air. It is branched into one heated by an exhaust gas type air preheater 64 and sent to a vertical crusher 63. Then, the cold air and the hot air are mixed and adjusted so that the mixed air becomes an appropriate temperature, and supplied to the vertical crusher 63.
  • the coal 50 is put into the coal van power 65, the coal 50 is supplied by the coal feeder 66 to the rigid pulverizer 63 by a constant amount to be pulverized.
  • the pulverized coal produced by being pulverized while being dried by the primary air A1 is sent to the parner wind box 68 of the coal-fired boiler 67 while being transported by the primary air A1.
  • the secondary air A2 is heated by the steam-type air preheater 69 and the exhaust gas-type air preheater 64, sent to the wind box 68, and is used for pulverized coal combustion in the coal-fired boiler device 67.
  • Exhaust gas generated by the combustion of pulverized coal is dust-removed by a dust collector 70, nitrogen oxides are reduced by a denitrification device 71, and are sucked by an air ventilator 72 through an air preheater 64 to be desulfurized. The sulfur content is removed by the device 73 and released to the atmosphere from the chimney 74.
  • the vertical crusher 63 mainly includes a crusher 5 and a classifier 6 installed above the crusher.
  • the coal 50 supplied from the coal feed pipe 1 rotates as shown by the arrow and falls to the center of the crushing table 2, and moves to the outer peripheral side of the crushing table 2 by centrifugal force caused by rotation of the crushing table 2. Move between grinding table 2 and grinding ball 3 ⁇ Pulverized and crushed.
  • the pulverized powder is blown upward while being dried by hot air 51 introduced from the throat 4.
  • those having a large particle size fall on the way to the classifier 6 and are returned to the crushing unit 5 (primary classification).
  • the particle group that has reached the classifier 6 is classified into fine particles and coarse particles (secondary classification), and the coarse particles fall into the crushing unit 5 and are crushed again.
  • the fine particles leaving the classifier 6 are sent as fuel from the discharge pipe 7 to the coal-fired boiler 67 (see Fig. 3).
  • the classifier 6 has a two-stage structure including a fixed classifier 10 and a rotary classifier 20.
  • the fixed classification mechanism 10 has a fixed fin 12 and a recovery cone 11.
  • the fixed fins 12 are suspended from the upper surface plate 40 and connected to the upper end of the multi-collection cone 11 at an arbitrary angle with respect to the center axis direction of the classifier 6.
  • the collecting cone 11 is provided in a mortar shape below the fixed fins 12, and the coarse particles collected by the collecting cone 11 fall to the crushing unit 5 and are crushed again.
  • the rotary classifying mechanism 20 includes a motor 24, a rotary shaft 22 driven to rotate by the motor 24, and a rotary fin 21 connected to a lower portion of the rotary shaft 22.
  • the rotating fins 21 are arranged such that the longitudinal direction of the plate extends substantially parallel to the central axis direction (rotating axis direction) of the classifier 6, and a large number of rotating fins 21 are arranged at an arbitrary angle with respect to the central axis direction of the classifier 6.
  • the upper end of the rotating fin 21 is slightly spaced from the top plate 40 by a small gap.
  • a cylindrical descending flow forming member 13 suspended from the upper plate 40 is arranged on the outer peripheral side of the rotating fin 21 and at a substantially intermediate position between the fixed fin 12 and the rotating fin 21.
  • the descending flow forming member 13 and the rotating fin 21 are arranged inside the collecting cone 11 in which the outer diameters of the descending flow forming member 13 and the rotating fin 21 are smaller than the inner diameter of the upper end of the collecting cone 11. Further, the side wall of the mortar-shaped recovery cone 11 and the side wall of the housing 41 form a contraction region 16 that gradually narrows as going upward.
  • FIG. 4 is a bottom view of the circulating eddy current development suppressing section 30, and FIG.
  • the circulation eddy current development suppressing section 30 is provided along the inner periphery of the housing 41 by connecting a plurality of flat arc-shaped plates 31 as shown in FIG.
  • each of the arc-shaped plates 31 is supported by a support plate 32 having a substantially triangular side surface provided at the corner.
  • the inner inclined surface of the circulating eddy current development suppressing section 30 faces the downflow forming member 13.
  • the dimensional ratio of H2ZH1 is 0. 33 (lZ3).
  • the descending flow forming member 13 was installed at an intermediate position between the fixed fin 12 and the rotating fin 21. Further, the distance from the side wall of the housing 41 to the downward flow forming member 13 is L, the lateral force of the side wall of the housing 41 is W, the horizontal width from the top plate 40 to the upper end of the circulating eddy flow development suppressing unit 30, and the lower end of the circulating eddy flow development suppressing unit 30 from the top plate 40.
  • the dimensional ratio of H2ZH1 is already in the range of 1Z2 to: LZ4.
  • H2ZH1 exceeds 1Z2, the pressure loss increases due to the presence of the downflow forming member 13.
  • H2ZH1 is smaller than 1Z4, the function of the downflow forming member 13 is not sufficiently exhibited.
  • FIG. 6 is a view showing a gas flow pattern by numerical flow analysis in the classifier according to the present embodiment.
  • the installation of the descending flow forming member 13 generates the circulating vortex 14, and the provision of the circulating vortex development suppressor 30 on the inner peripheral side of the housing 41 where the circulating vortex 14 occurs. Since the development is suppressed and the interference of the circulating vortex 14 is eliminated, the gas has an ideal flow along the downward flow forming member 13 from the upper surface plate 40.
  • FIG. 7 is a diagram showing a trajectory of a particle group in a classifier according to the present embodiment. Since the interference of the circulating vortex 14 disappears, the particle group rises to the vicinity of the upper surface plate 40 and descends along the descending flow forming member 13, and the separating function of the coarse particles by the descending flow forming member 13 is effective. It can be seen that it has been demonstrated.
  • FIG. 8 shows fine powder in a 200 mesh pass taken out of the classifier when H3 ZL (WZL) shown in Fig. 2 was changed while the inclination angle 0 of the circulation eddy current development suppression unit 30 was fixed at 45 °.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing a result of measuring a change in a mixing ratio of coarse particles exceeding 100 mesh contained therein.
  • FIG. 9 shows the results of measuring the change in the mixing ratio of coarse particles over 100 mesh when H3ZL or WZL was fixed at 0.15 and the inclination angle ⁇ of the circulating eddy current development suppression unit 30 was changed.
  • FIG. The solid line in the figure is the characteristic curve when H3ZL is fixed at 0.15 and the tilt angle 0 is changed, and the dotted line is the characteristic curve when WZL is fixed at 0.15 and the tilt angle ⁇ is changed.
  • the inclination angle 0 of the circulating eddy current development suppressing section 30 is set within the range of 15 to 75 °, preferably 30 to 60 °, the mixing ratio of coarse particles is reduced. can do.
  • the force H3ZL or WZL is fixed at 0.15. Even if the force H3 ZL or WZL is slightly deviated, the inclination angle ⁇ of the circulation eddy current development suppression unit 30 is preferably regulated as described above. Has been confirmed in experiments.
  • FIG. 10 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the second embodiment.
  • the circulating eddy current development suppressing section 30 is formed by bending the upper end of the housing 41 toward the downflow forming member 13 to a predetermined size.
  • the housing 4 Although the circulating eddy current development suppressing section 30 is formed at the upper end of 1, the circulating eddy current development suppressing section 30 can be formed by inclining the outer peripheral portion of the upper plate 40.
  • FIG. 11 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the third embodiment.
  • the circulation eddy current development suppressing portion 30 is extended to the base of the fixed fin 12.
  • FIG. 12 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the trajectory of the particle group in this embodiment.
  • the particles have reached the base of the descending flow forming member 13 and the coarse particle separation effect of the descending flow forming member 13 is effectively exhibited.
  • RU the force that separates the member constituting the circulating eddy current development suppressing section 30 from the top plate 40 is bent obliquely downward in the vicinity of the outer peripheral portion of the top plate 40, and the bent eddy current development suppressing section 30 is bent at the bent portion.
  • FIG. 14 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the fifth embodiment.
  • an arc-shaped circulating eddy current development suppressing portion 30 whose inner side is concave is formed so as to smoothly connect to the outer peripheral portion of the upper end portion force upper surface plate 40 of the housing 41.
  • the radius of the arc-shaped circulating eddy current development suppressing section 30 is R
  • the radius is R and L in the present embodiment.
  • a complete arc-shaped circulation eddy current development suppression unit 30 is installed, but a circulation arc eddy current development suppression unit 30 that draws a parabolic arc may be used.
  • the solid-gas two-phase flow blown up through the contraction region 16 flows smoothly toward the descending flow forming member 13 along the arc-shaped circulating eddy flow development suppressing portion 30.
  • FIG. 16 is a view showing the trajectory of the particle group in the classifier according to the present embodiment.
  • the particle group also smoothly flows to the descending flow forming member 13 side along the arc-shaped circulating eddy current development suppression unit 30, The effect of separating coarse particles by the downflow forming member 13 is effectively exhibited.
  • FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the RZL of the classifier having the arc-shaped circulating eddy current development suppression unit 30 and the mixing ratio of coarse particles exceeding 100 mesh.
  • R / L is 0.25 or less (0.25 to: 0, preferably 0.4 to 1, and more preferably 0.6 to 1), Can be reduced.
  • FIG. 18 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the sixth embodiment.
  • a short path prevention member 17 is provided at the lower end of the fixed fin 12 or the upper end of the collection cone 11.
  • the short path preventing member 17 By providing the short-path preventing member 17 in this manner, the fine particle force contained in the solid-gas two-phase flow rising from below is drawn into the descending flow formed by the descending flow forming member 13, and the rotating fins 21 are drawn. Thus, it is possible to prevent the particles from dropping onto the collection cone 11 without reaching, and unnecessary recirculation of fine particles can be avoided.
  • the short path preventing member 17 can be installed at the upper end of the recovery cone 11 shown in FIG.
  • FIG. 19 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to the seventh embodiment.
  • the installation of the fixed fins 12 is omitted.
  • FIG. 20 shows a classifier (curve A) according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, a conventional classifier (curve B) shown in FIG. 21, and a conventionally proposed classifier shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing the results of measuring the mixing ratio (absolute value) of coarse particles exceeding 100 mesh included in the product fine powder having a particle size distribution of 200 mesh passes (curve C).
  • the classifier (curve C) proposed in the past has a mixing ratio of coarse particles that is half that of the conventional classifier (curve B), but the classifier according to the present invention. (Curve A) can be further reduced by the synergistic effect of the downflow forming member and the circulating eddy current development suppression part, and the mixing ratio of coarse particles can be 1Z4 ⁇ : LZ3 compared to the conventional classifier.
  • the present invention is not limited to this, and is applicable to pulverization and classification of various solids such as cement, ceramics, metals, and biomass. It is possible.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical crusher equipped with a classifier according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a partial schematic configuration diagram of the classifier.
  • FIG. 4 is a bottom view of a circulating eddy current development suppression unit provided in the classifier.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the circulation eddy current development suppression part.
  • FIG. 6 is a view showing a gas flow pattern by numerical flow analysis in the classifier.
  • FIG. 7 is a diagram showing a trajectory of a particle group in the classifier.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between H3ZL and a mixing ratio of coarse particles in the classifier.
  • Fig. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the inclination angle of the circulation eddy current development suppression section and the mixing ratio of coarse particles in the classifier.
  • FIG. 10 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing a trajectory of a particle group in the classifier.
  • FIG. 14 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a view showing a gas flow pattern by numerical flow analysis in the classifier.
  • FIG. 16 is a diagram showing a trajectory of a particle group in the classifier.
  • FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between RZL and the mixing ratio of coarse particles in the classifier.
  • FIG. 18 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a partial schematic configuration diagram of a classifier according to a seventh embodiment of the present invention.
  • Fig. 21 is a schematic configuration diagram of a vertical mill having a conventional classifier.
  • Fig. 22 is a partial schematic configuration diagram of the classifier.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 21.
  • Fig. 24 is a partial schematic configuration diagram of a conventionally proposed classifier.
  • FIG. 25 is a view showing a gas flow pattern by numerical flow analysis in the classifier.
  • Fig. 26 is a diagram showing a trajectory of a particle group in the classifier.
  • FIG. 27A is a diagram for explaining the mechanism of the generation of the circulating vortex in the classifier until it is developed.
  • FIG. 27B is a diagram for explaining the mechanism of the generation of the circulating vortex in the classifier until it develops.
  • FIG. 27C A diagram for explaining the mechanism of development of circulating vortex generation force in the classifier until it develops.
  • FIG. 28 is a view showing a gas flow pattern by a numerical flow analysis in a conventional classifier without a downflow forming member. Explanation of symbols

Abstract

　粗粒子の混入割合がさらに低くて、微粒子を安定に得ることができる分級機を提供する。遠心力により固体粒子の分級を行う回転フィン２１と、回転フィン２１の外周側に設けられた筒状の下降流形成部材１３と、回転フィン２１と下降流形成部材１３の下方に配置された回収コーン１１と、ハウジング４１を備え、ハウジング４１と回収コーン１１の間に縮流領域１６が形成され、縮流領域１６を通って吹き上げられた固体粒子と気体の混合物からなる二相流５２を、ハウジング４１の上部で下降流形成部材１３に衝突させて下降流にした後に回転フィン側に導いて、微粒子と粗粒子に分けて、微粒子は気流に同伴されて回転フィン２１の間を通過して取り出す分級機において、縮流領域１６の上方でかつ下降流形成部材１３の外周位置に、循環渦流発達抑制部３０を設けた。

Description

明 細 書
分級機およびそれを備えた竪型粉■、ならびにその竪型粉石 «を備え た石炭焚ボイラ装置
技術分野
[0001] 本発明は、気体によって搬送されて来た固体粒子群の中から粗粒子と微粒子を分 離するための分級機に係り、特に石炭焚ボイラ装置の竪型粉砕機に組込むのに好 適な分級機に関する。
背景技術
[0002] 燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電用の石炭炊ボイラ装置において、燃料供 給装置には堅型粉砕機が使用されて 、る。
[0003] 図 21は従来の竪型粉砕機の概略構成図、図 22はその竪型粉砕機に設けられた 分級機の一部概略構成図、図 23は図 22X— X線上の断面図である。この竪型粉砕 機は、粉砕テーブル 2と粉砕ボール 3 (又は粉砕ローラ）との嚙み合いにより微粉炭の 原料である石炭 50を粉砕する粉砕部 5と、その粉砕部 5の上部に設置されて微粉炭 を任意の粒度に分級する分級機 6とから主に構成されている。
[0004] 次にこの竪型粉砕機の動作について説明する。給炭管 1より供給された被粉砕物 である石炭 50は矢印で示すように、回転して 、る粉砕テーブル 2の中心部に落下し た後、粉砕テーブル 2の回転に伴う遠心力によって粉砕テーブル 2上を渦巻き状の 軌跡を描 、て外周部へ移動して、粉砕テーブル 2と粉砕ボール 3の間に嚙み込まれ て粉枠される。
[0005] 粉砕された粉体は、粉砕テーブル 2の周囲に設けられたスロート 4から導入される熱 風 51によって、乾燥されながら上方へ吹き上げられる。吹き上げられた粉体のうち、 粒度の大きいものは分級機 6へ搬送される途中で重力により落下し、粉砕部 5に戻さ れる（1次分級)。
[0006] 分級機 6に到達した粒子群は、所定粒度以下の微粒子と所定粒度を超えた粗粒子 とに分級され (2次分級）、粗粒子は粉砕部 5に落下して再び粉砕される。一方、分級 機 6を出た微粒子は排出管 7から石炭焚ボイラ装置（図示せず)へ送られる。 [0007] 前記分級機 6は、固定式分級機構 10と回転式分級機構 20の 2段式構造になって いる。固定式分級機構 10は、固定フィン 12と回収コーン 11を有している。固定フィン 12は、図 21と図 22に示すように天井壁 40から下向きに吊り下げられ、かつ図 23に 示すように分級機 6の中心軸方向に対して任意の角度で多数枚固定されて 、る。回 収コーン 11は、固定フィン 12の下側にすり鉢状に設けられている。
[0008] 回転式分級機構 20は、回転軸 22と、それに支持された回転フィン 21と、前記回転 軸 22を回転駆動するモータ 24を有している。前記回転フィン 21は板の長手方向が 分級機 6の中心軸方向（回転軸方向）とほぼ平行に延び、かつ図 23に示すように分 級機 6の中心軸方向に対して任意の角度で多数枚配置され、矢印 23方向へ回転す る。
[0009] 図 22に示すように下方より吹き上げられて分級機 6へ導入された固体粒子と気体 の混合物力もなる固気二相流 52は、まず固定フィン 12を通過するときに、整流化さ れると同時に予め弱い旋回が与えられる（図 23参照)。そして回転軸 22を中心として 所定の回転数で回転して 、る回転フィン 21に到達したときに強 、旋回が与えられ、 固気二相流 52中の粒子には遠心力により回転フィン 21の外側に弾き飛ばされる力 が加わる。このとき質量の大きい粗粒子 53は加わる遠心力が大きいため、回転フィン 21を通過する気流より分離される。そして図 22に示すように回転フィン 21と固定フィ ン 12の間から落下して、最終的には回収コーン 11の内壁上を滑り落ちて粉砕部 5へ 落下する。
[0010] 一方、微粒子 54は加わる遠心力が小さいため、気流に同伴されて回転している回 転フィン 21の間を通過し、製品微粉として堅型粉砕機の外部へ排出される。この製 品微粉の粒度分布は、回転式分級機構 20の回転数で調整できる。なお、 41は粉砕 部 5のハウジングである。
[0011] 石炭焚ボイラ装置に送給する製品微粉炭は、窒素酸ィ匕物 (NOx)などの大気汚染 物質や灰中未燃物を低減するために、粒度分布がシャープで粗粒子が殆ど混入し ないものが要求されている。具体的には 200メッシュパス (粒径 75 μ m以下）の微粒 子の質量割合が 70〜80重量％のとき 100メッシュオーバーの粗粒子の混入割合が 1重量％以下になるようにすることが目標とされて 、る。 [0012] 下記特許文献 1には、従来の分級機よりも 100メッシュオーバーの粗粒子の混入割 合を少なくすることが可能な分級機が記載されている。図 24は、その分級機の一部 概略構成図である。
[0013] この分級機は、回転フィン 21の外周側に上面板 40から吊り下げられた円筒状の下 降流形成部材 13が設けられている。粉砕部カゝら上昇して来る固気二相流 52は、慣 性力により上面板 40の下まで上昇する。そして固定フィン 12の隙間を通過して、下 降流形成部材 13に衝突した後に重力によって下方へ移動する下降流となる。下降 流形成部材 13の下端部付近で回転フィン 21側へ向力 流れに変わるとき、重力と下 向きの慣性力の大きい粗粒子 53は流れから分離され、回収コーン 11の内壁に沿つ て下部へ落下する。そのため、回転フィン 21へは粗粒子 53を殆ど含まない粒子群が 到達し、製品微粉中の粗粒子の混入割合を少なくすることができる。
[0014] 下記特許文献 2には、下降流形成部材 13の適正な長さや位置を規定することが記 載されている。
特許文献 1：特開平 10— 109045号公報
特許文献 2：特開 2000— 51723号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0015] 図 25は、図 24に示した分級機内の流動数値解析によるガスのフローパターンを示 す図である。この図から明らかなように、下降流形成部材 13とハウジング 41の間の領 域 Yに大きな循環渦流 14が発生して 、る。
[0016] 下降流形成部材 13で粗粒子 53を効率的に除去する理想的なガスの流れは、上面 板 40から下降流形成部材 13を沿うような流れである力 この循環渦流 14の存在で、 ガスの流れは上面板 40から下方へ離れた所を流れている。
[0017] 図 26は、回収コーン 11から下降流形成部材 13までの粒子群の流れ状態を示す図 である。回収コーン 11から上昇して来る粒子群は、循環渦流 14との干渉により上面 板 40近傍に到達する前にほぼ水平方向に押し曲げられ、下降流形成部材 13の下 端部に衝突するだけで、下降流形成部材 13による粗粒子の分離効果が有効に発揮 されていないことが分かる。 [0018] この循環渦流 14の発生、発達メカニズムを図 27A〜27Cを用いて説明する。図 27 Aに示すように、ハウジング 41の上端部と上面板 40の外周部の接合部 (コーナ部)付 近のガスは壁面力ゝらの粘性抵抗の影響により流れ難いため、淀み部 15が形成される 。そして図 27Bに示すように、淀み部 15の下部が下降流形成部材 13へ向力 ガスの 流れ（固気二相流 52)に引っ張られて、最初に小さい循環渦流 14が発生する。そし てこのガスの流れに対して堰止め効果を発揮する下降流形成部材 13が設置されて いると、図 27Cに示すように循環渦流 14は大きく発達して、その循環渦流 14の存在 で固気二相流 52が押し下げられる。
[0019] また、この循環渦流 14に捕捉された超微粒子は慣性力が弱いため循環渦流 14か ら離脱するのが困難で、循環渦流 14内に滞留し易い。よってここでの超微粒子の濃 度は他の部分よりも局部的に高くなる。何らかの原因でガス温度が上昇した場合、こ の部分力 発火する危険性がある。
[0020] 図 28は、下降流形成部材 13が設置されていない場合のガスの流れを示す図であ る。この図から明らかなように回転フィン 21の外周側にガスの流れを堰止める下降流 形成部材 13が設置されていないと、上面板 40とハウジング 41の接合部 (コーナ部)付 近にガスの流れが殆ど無 、比較的小さ 、淀み部 15が形成されて 、る程度であり、ガ スの全体的な流れはスムーズで、回転フィン 21側に流れ込んでいる。ただしこの場 合、下降流形成部材 13が設置されていないから、下降流形成部材 13による粗粒子 の除去効果はなぐ分級機力 取り出される粒子群中への粗粒子の混入割合が高い 。なお、図 28に示す淀み部 15の所に傾斜板などの部材を設置してもガスの流れは 変ることなぐ従って分級機から取り出される粒子群中への粗粒子の混入割合が高い ことが実験で確認されて 、る。
[0021] なお、図 24において下降流形成部材 13の長さを長くして固気二相流 52との衝突 面積を広くすることも考えられるが、下降流形成部材 13を長くすると回転フィン 21の 開口部を塞ぐ面積が増えて、分級機内での圧力損失が高くなり、分級効率が低下す るため得策ではない。
[0022] 本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、従来提案されたものよりも 粗粒子の混入割合がさらに低くて、微粒子を安定に得ることができる分級機およびそ れを備えた竪型粉砕機、ならびにその竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置を提供 することにある。
課題を解決するための手段
[0023] 前記目的を達成するため、本発明の第 1の手段は、遠心力により固体粒子の分級 を行う回転フィンと、その回転フィンの外周側に設けられた筒状の下降流形成部材と 、前記回転フィンならびに下降流形成部材の下方に配置されたすり鉢状の回収コー ンと、前記回転フィン，下降流形成部材ならびに回収コーンを収容するハウジングと を備え、
そのハウジングと回収コーンの間に縮流領域が形成され、回収コーンの下方からそ の縮流領域を通って吹き上げられた前記固体粒子と気体の混合物力 なる二相流を 、前記ハウジングの上部において前記下降流形成部材に衝突させて下降流にした 後に回転している前記回転フィン側に導いて、前記二相流中の粒子を微粒子と粗粒 子に分けて、微粒子は気流に同伴されて回転している回転フィンの間を通過して取り 出す分級機において、
前記縮流領域の上方でかつ前記下降流形成部材の外周位置に、その位置で発生 する循環渦流の発達を抑制するための循環渦流発達抑制部を設けたことを特徴とす るものである。
[0024] 本発明の第 2の手段は前記第 1の手段において、前記循環渦流発達抑制部が、前 記ハウジングの側壁上部力 ハウジングの上面に設けられた上面板の外周部にかけ て渡された傾斜部材によって形成したことを特徴とするものである。
[0025] 本発明の第 3の手段は前記第 1の手段において、前記循環渦流発達抑制部が、前 記ハウジングの側壁上部または上面板の外周部を屈曲して形成したことを特徴とす るものである。
[0026] 本発明の第 4の手段は前記第 2または第 3の手段において、前記循環渦流発達抑 制部の傾斜角度が 15〜75° の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
[0027] 本発明の第 5の手段は前記第 2ないし第 4の手段において、前記ハウジングの側壁 から前記下降流形成部材までの距離を L、ハウジングの側壁から前記循環渦流発達 抑制部の上端部までの水平幅を Wとしたとき、 WZLが 0. 15以上に規制されている ことを特徴とするものである。
[0028] 本発明の第 6の手段は前記第 2ないし第 4の手段において、前記ハウジングの側壁 から前記下降流形成部材までの距離を L、前記上面板から前記循環渦流発達抑制 部の下端部までの垂直高さを H3としたとき、 H3ZLが 0. 15〜1の範囲に規制され て ヽることを特徴とするものである。
[0029] 本発明の第 7の手段は前記第 1の手段において、前記循環渦流発達抑制部が、ハ ウジングの側壁上部から上面板の外周部にかけて内側が凹になるように円弧状に形 成されて!/ヽることを特徴とするちのである。
[0030] 本発明の第 8の手段は前記第 7の手段において、前記ハウジングの側壁から前記 下降流形成部材までの距離を L、前記循環渦流発達抑制部の曲率半径を Rとしたと き、 RZLが 0. 25〜1の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
[0031] 本発明の第 9の手段は前記第 1ないし第 8の手段において、前記回転フィンの回転 軸方向の高さを Hl、前記下降流形成部材の回転軸方向の高さを H2としたとき、 H2 ZH1が 1Z2〜： LZ4の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
[0032] 本発明の第 10の手段は前記第 1ないし第 9の手段において、前記下降流形成部 材と循環渦流発達抑制部の間に、前記回転フィンの回転軸方向に対して任意の角 度で多数枚固定された固定フィンを設けたことを特徴とするものである。
[0033] 本発明の第 11の手段は前記第 1ないし第 10の手段において、前記回収コーンの 上部にショートパス防止部材が設けられていることを特徴とするものである。
[0034] 本発明の第 12の手段は、粉砕テーブルと粉砕ボールまたは粉砕ローラとの嚙み合 いにより原料を粉砕する粉砕部と、その粉砕部の上部に設置されて所定の粒度に分 級する分級機を備えた竪型粉砕機において、前記分級機が前記第 1ないし第 10の 手段の分級機であることを特徴とするものである。
[0035] 本発明の第 13の手段は、粉砕テーブルと粉砕ボールまたは粉砕ローラとの嚙み合 いにより原料を粉砕する粉砕部と、その粉砕部の上部に設置されて所定の粒度に分 級する分級機を備えた竪型粉砕機を付設し、その竪型粉砕機によって得られた所定 の粒度の微粉炭を燃焼する石炭焚ボイラ装置において、前記分級機が第 1ないし第 10の手段の分級機であることを特徴とするものである。 発明の効果
[0036] 本発明は前述のような構成になっており、従来提案されたものよりも粗粒子の混入 割合がさらに低くて、微粒子を安定に得ることができる分級機およびそれを備えた竪 型粉砕機、ならびにその竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置を提供することがで きる。
発明を実施するための最良の形態
[0037] 次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図 1は第 1実施形態に係る分級機を 備えた竪型粉砕機の概略構成図、図 2はその分級機の一部概略構成図、図 3はその 粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置の系統図である。
[0038] 石炭焚ボイラ装置の系統について図 3を用いて説明する。押込送風機 61により送り 込まれた燃焼用空気 Aは一次空気 A1と二次空気 A2に分離され、一次空気 A1は、 冷空気として一次空気用押込送風機 62により直接に竪型粉砕機 63に送られるもの と、排ガス式空気予熱器 64により加熱されて竪型粉砕機 63に送られるものとに分岐 される。そして冷空気と温空気は混合空気が適温になるように混合調整されて、竪型 粉砕機 63に供給される。
[0039] 石炭 50は石炭バン力 65に投入された後、給炭機 66により定量ずつ堅型粉砕機 63 に供給されて粉砕される。一次空気 A1により乾燥されながら粉砕されて生成した微 粉炭は、一次空気 A1により搬送されながら石炭焚ボイラ装置 67のパーナ用ウィンド ボックス 68に送られる。前記二次空気 A2は蒸気式空気予熱器 69と排ガス式空気予 熱器 64により加熱されてウィンドボックス 68に送られ、石炭焚ボイラ装置 67内での微 粉炭の燃焼に供せられる。
[0040] 微粉炭の燃焼で生成した排ガスは集塵機 70で塵埃が除去され、脱硝装置 71で窒 素酸ィ匕物が還元されて、空気予熱器 64を経て誘引通風機 72で吸引され、脱硫装置 73で硫黄分が除去されて、煙突 74から大気中に放出される。
[0041] 前記竪型粉砕機 63は図 1に示すように、粉砕部 5と、その上方に設置された分級機 6とから主に構成されている。給炭管 1より供給された石炭 50は矢印で示すように、回 転して 、る粉砕テーブル 2の中心部に落下し、粉砕テーブル 2の回転に伴う遠心力 によって粉砕テーブル 2の外周側へ移動して、粉砕テーブル 2と粉砕ボール 3の間に 嚙み込まれて粉砕される。
[0042] 粉砕された粉体はスロート 4から導入される熱風 51により、乾燥されながら上方へ 吹き上げられる。吹き上げられた粉体のうち、粒度の大きいものは分級機 6へ搬送さ れる途中で落下し、粉砕部 5に戻される（1次分級)。
[0043] 分級機 6に到達した粒子群は、微粒子と粗粒子とに分級され (2次分級）、粗粒子は 粉砕部 5に落下して再び粉砕される。一方、分級機 6を出た微粒子は排出管 7から石 炭焚ボイラ装置 67へ燃料として送られる（図 3参照)。
[0044] 分級機 6は、固定式分級機構 10と回転式分級機構 20の 2段式構造になっている。
固定式分級機構 10は、固定フィン 12と回収コーン 11を有して 、る。
[0045] 固定フィン 12は、上面板 40から吊り下げられ、かつ分級機 6の中心軸方向に対し て任意の角度で多数枚回収コーン 11の上端部に連結されて 、る。回収コーン 11は 固定フィン 12の下側にすり鉢状に設けられ、回収コーン 11によって回収された粗粒 子は粉砕部 5に落下して再び粉砕される。
[0046] 回転式分級機構 20は、モータ 24と、それによつて回転駆動される回転軸 22と、そ の回転軸 22の下部に連結された回転フィン 21とを有して!/、る。回転フィン 21は板の 長手方向が分級機 6の中心軸方向（回転軸方向）とほぼ平行に延び、かつ分級機 6 の中心軸方向に対して任意の角度で多数枚配置されて 、る。回転フィン 21の上端 部は、上面板 40との間に若干の隙間をお!/、て近接して 、る。
[0047] 回転フィン 21の外周側でかつ固定フィン 12と回転フィン 21のほぼ中間位置に、上 面板 40から吊り下げられた円筒状の下降流形成部材 13が配置されている。下降流 形成部材 13ならびに回転フィン 21の外径は回収コーン 11の上端部の内径よりも小 さぐ下降流形成部材 13と回転フィン 21は回収コーン 11の内側に配置されている。 また、すり鉢状回収コーン 11の側壁とハウジング 41の側壁とにより、上方に行くに従 つて徐々に狭くなつた縮流領域 16が形成されている。
[0048] ノ、ウジング 41の上端部と上面板 40の外周部との接合部 (コーナ部)に、図 27などで 示した循環渦流 14の発達を抑制するための循環渦流発達抑制部 30が設けられて いる。図 4は循環渦流発達抑制部 30の底面図、図 5は循環渦流発達抑制部 30付近 の拡大断面図である。 [0049] 本実施形態の場合循環渦流発達抑制部 30は、図 4に示すように複数枚のフラット な円弧状板 31を連ねてハウジング 41の内周に沿うように設けられている。図 4に示 すように各円弧状板 31は、前記コーナ部に設置された側面形状がほぼ三角形の支 持板 32によって支持されている。図 1および図 2に示すように、循環渦流発達抑制部 30の内側傾斜面は下降流形成部材 13と対向している。
[0050] 図 2に示すように回転フィン 21の軸方向の高さを Hl、下降流形成部材 13の軸方 向の高さを H2とした場合、本実施形態では H2ZH1の寸法比を 0. 33 (lZ3)とした 。また下降流形成部材 13は、固定フィン 12と回転フィン 21の中間位置に設置した。 さらにハウジング 41の側壁から下降流形成部材 13までの距離を L、ハウジング 41の 側壁力も循環渦流発達抑制部 30の上端部までの水平幅を W、上面板 40から循環 渦流発達抑制部 30の下端部までの垂直高さを H3、循環渦流発達抑制部 30の傾斜 角度を Θとした場合、本実施形態では傾斜角度 0 =45° 、 H3ZW= 1、 H3/L= W/L = 0. 35とした。
[0051] 前記 H2ZH1の寸法比は、 1Z2〜： LZ4の範囲に既設するのが好ましい。 H2ZH 1が 1Z2を超えると下降流形成部材 13の存在によって圧力損失が増し、一方、 H2 ZH1が 1Z4より小さくなると下降流形成部材 13の機能が十分に発揮されない。
[0052] 図 6は本実施形態に係る分級機内の流動数値解析によるガスのフローパターンを 示す図である。この図から明らかなように、下降流形成部材 13の設置によって循環 渦流 14が発生、発達するハウジング 41の内周面側に循環渦流発達抑制部 30を設 けることにより、循環渦流 14の発生、発達が抑制され、循環渦流 14の干渉が無くなる ため、ガスは上面板 40から下降流形成部材 13に沿う理想的な流れとなっている。
[0053] 図 7は、本実施形態に係る分級機内の粒子群の軌跡を示す図である。循環渦流 14 の干渉が無くなるため、粒子群は上面板 40の近傍まで上昇して、下降流形成部材 1 3に沿うように下降しており、下降流形成部材 13による粗粒子の分離機能が有効に 発揮されていることが分かる。
[0054] 図 7では図示していないが、下降流形成部材 13に衝突した固気二相流 52は重力 によって下方へ移動する下降流に変るとき、重力と下向きの慣性力の大きい粗粒子 は流れから分離され、回収コーン 11の内壁に沿って下部へ落下する。そのため、回 転フィン 21へは粗粒子を殆ど含まない粒子群が到達する。そして回転フィン 21の遠 心力によってさらに粗粒子と微粒子に分けられ、粗粒子は回転フィン 21によって弾き 飛ばされ、下降流形成部材 13に衝突して、または直接回収コーン 11上に落下する。 分離された微粒子は、気流に同伴されて回転している回転フィン 21の間を通過して 分級機から取り出される。
[0055] 図 8は、循環渦流発達抑制部 30の傾斜角度 0を 45° に固定して、図 2に示す H3 ZL (WZL)を変化した場合の分級機から取り出される 200メッシュパス中の微粉中 に含まれる 100メッシュオーバーの粗粒子混入割合の変化を測定した結果を示す特 '性図である。
[0056] この図から明らかなように、 H3ZUWZL)が 0. 15以上になると粗粒子混入割合 が極端に減少している。従って H3ZUWZL)を 0. 15以上 (0. 15〜1)、好ましくは 0. 2〜1、さら〖こ好ましくは 0. 35〜1にすると、粗粒子が殆ど混入しない粒度分布の シャープな微粒子を得ることができる。図 8では循環渦流発達抑制部 30の傾斜角度 Θを 45° にした場合について説明した力 傾斜角度 Θが多少ずれても H3ZUW /L)は前述のように規制するのが好ま 、ことが実験で確認されて 、る。
[0057] 図 9は、 H3ZLまたは WZLを 0. 15に固定して、循環渦流発達抑制部 30の傾斜 角度 Θを変化させた場合の 100メッシュオーバーの粗粒子混入割合の変化を測定し た結果を示す特性図である。図中の実線は H3ZLを 0. 15に固定して傾斜角度 0 を変化させた場合の特性曲線、点線は WZLを 0. 15に固定して傾斜角度 Θを変化 させた場合の特性曲線である。
[0058] この図から明らかなように、循環渦流発達抑制部 30の傾斜角度 0を 15〜75° 、好 ましくは 30〜60° の範囲内で設定すれば、粗粒子の混入割合を低減することがで きる。図 9では H3ZLまたは WZLを 0. 15に固定した場合について説明した力 H3 ZLまたは WZLが多少ずれても循環渦流発達抑制部 30の傾斜角度 Θは前述のよ うに規制するのが好まし 、ことが実験で確認されて 、る。
[0059] 図 10は、第 2実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、ハウジング 41の上端部を下降流形成部材 13側に向けて所定の大きさに屈曲す ることにより、循環渦流発達抑制部 30を形成している。本実施形態ではハウジング 4 1の上端部で循環渦流発達抑制部 30を形成したが、上面板 40の外周部を傾斜させ て循環渦流発達抑制部 30とすることも可能である。
[0060] 図 11は、第 3実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、循環渦流発達抑制部 30を固定フィン 12の付け根部まで延ばしている。
[0061] 図 12は、第 4実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、循環渦流発達抑制部 30を下降流形成部材 13の付け根部まで延ばしている。従 つてこの場合、 wZL= lとなる。
[0062] 図 13はこの実施形態における粒子群の軌跡を示す図で、粒子は下降流形成部材 13の付け根部まで達しており、下降流形成部材 13の粗粒子分離効果が有効に発揮 されて 、る。本実施形態では循環渦流発達抑制部 30を構成する部材と上面板 40と を別にした力 上面板 40の外周部付近を下方に斜めに屈曲して、その屈曲部で循 環渦流発達抑制部 30を構成することもできる。
[0063] 図 14は、第 5実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、ハウジング 41の上端部力 上面板 40の外周部にかけて滑らかに接続するような 内側が凹になる円弧状の循環渦流発達抑制部 30が形成されている。円弧状をした 循環渦流発達抑制部 30の半径を Rとしたとき、本実施形態では Rく Lとなっている。 図 14では完全な円弧状の循環渦流発達抑制部 30を設置しているが、放物線状の 円弧を描く循環渦流発達抑制部 30であっても構わない。
[0064] 図 15は、 R=Lの場合の分級機内における流動数値解析によるガスのフローパタ ーンを示す図である。縮流領域 16を通過して吹き上げられた固気二相流は円弧状 の循環渦流発達抑制部 30に沿って下降流形成部材 13側に滑らかに流れる。
[0065] 図 16は本実施形態に係る分級機内での粒子群の軌跡を示す図で、粒子群も円弧 状の循環渦流発達抑制部 30に沿って下降流形成部材 13側に滑らかに流れ、下降 流形成部材 13の粗粒子分離効果が有効に発揮されている。
[0066] 図 17は、円弧状の循環渦流発達抑制部 30を有する分級機の RZLと 100メッシュ オーバーの粗粒子混入割合の関係を示す特性図である。この図から明らかなように 、 R/Lを 0. 25以下 (0. 25〜： 0、好ましくは 0. 4〜1、さらに好ましくは 0. 6〜1にす ることにより、粗粒子混入割合を力なり低減することができる。 [0067] 図 18は、第 6実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、固定フィン 12の下端部または回収コーン 11の上端部に、ショートパス防止部材 1 7を設けている。このようにショートパス防止部材 17を設けることにより、下方より上昇 して来る固気二相流に含まれている微粒子力 下降流形成部材 13によって形成され る下降流に引き込まれて、回転フィン 21に到達しな 、で回収コーン 11上へ落下する のを防止でき、微粒子の不要な再循環が避けられる。このショートパス防止部材 17は 、次の図 19に示す回収コーン 11の上端部に設置することも可能である。
[0068] 図 19は、第 7実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。本実施形態の場 合、固定フィン 12の設置を省略している。このように固定フィン 12を省略することによ り、比較的大きな循環渦流発達抑制部 30、例えば図 12に示す WZL= 1、あるいは 図 15に示す RZL= 1のような循環渦流発達抑制部 30の設置が容易に可能となる。
[0069] 図 20は、図 1に示す本発明の第 1実施形態に係る分級機（曲線 A)、図 21に示す 従来の分級機 (曲線 B)ならびに図 24に示す従来提案された分級機 (曲線 C)の、 20 0メッシュパスの粒度分布をもつ製品微粉中に含まれる 100メッシュオーバーの粗粒 子の混入割合 (絶対値)を測定した結果を示す図である。
[0070] この図から明らかなように、従来提案された分級機（曲線 C)は従来の分級機（曲線 B)よりも粗粒子の混入割合が半減しているが、本発明に係る分級機（曲線 A)は、下 降流形成部材と循環渦流発達抑制部との相乗効果によりさらに低減でき、従来の分 級機に較べて粗粒子の混入割合を 1Z4〜： LZ3にすることができる。
産業上の利用可能性
[0071] 前記実施形態では石炭の粉砕、分級の場合を説明したが、本発明はこれに限定さ れるものではなぐ例えばセメント、セラミック、金属、バイオマスなど、各種固体の粉 砕、分級などに適用可能である。
[0072] 前記実施形態では堅型ボールミルの場合について説明したが、本発明はこれに限 定されるものではなぐ堅型ローラミルにも適用可能である。
図面の簡単な説明
[0073] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る分級機を備えた竪型粉砕機の概略構成図である 圆 2]その分級機の一部概略構成図である。
圆 3]その竪型粉砕機を備えた石炭焚ボイラ装置の系統図である。
圆 4]その分級機に設けた循環渦流発達抑制部の底面図である。
圆 5]その循環渦流発達抑制部付近の拡大断面図である。
[図 6]その分級機内の流動数値解析によるガスのフローパタンを示す図である。 圆 7]その分級機内の粒子群の軌跡を示す図である。
圆 8]その分級機における H3ZLと粗粒子混入割合の関係を示す特性図である。 圆 9]その分級機における循環渦流発達抑制部の傾斜角と粗粒子混入割合の関係 を示す特性図である。
圆 10]本発明の第 2実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
圆 11]本発明の第 3実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
圆 12]本発明の第 4実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
圆 13]その分級機内の粒子群の軌跡を示す図である。
圆 14]本発明の第 5実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
[図 15]その分級機内の流動数値解析によるガスのフローパタンを示す図である。 圆 16]その分級機内の粒子群の軌跡を示す図である。
圆 17]その分級機における RZLと粗粒子混入割合の関係を示す特性図である。 圆 18]本発明の第 6実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
圆 19]本発明の第 7実施形態に係る分級機の一部概略構成図である。
圆 20]本発明の第 1実施形態に係る分級機と従来の分級機の 200メッシュパスの粒 度分布をもつ製品微粉中に含まれる 100メッシュオーバーの粗粒子の混入割合を測 定した結果を示す図である。
圆 21]従来の分級機を備えた竪型粉砕機の概略構成図である。
圆 22]その分級機の一部概略構成図である。
[図 23]図 21の X— X線上の断面図である。
圆 24]従来提案された分級機の一部概略構成図である。
[図 25]その分級機内の流動数値解析によるガスのフローパタンを示す図である。 圆 26]その分級機内の粒子群の軌跡を示す図である。 [図 27A]その分級機内での循環渦流の発生カゝら発達するまでのメカニズムを説明す るための図である。
[図 27B]その分級機内での循環渦流の発生力 発達するまでのメカニズムを説明す るための図である。
[図 27C]その分級機内での循環渦流の発生力 発達するまでのメカニズムを説明す るための図である。
[図 28]下降流形成部材を備えていない従来の分級機内の流動数値解析によるガス のフローパタンを示す図である。 符号の説明
1 給炭管
2 粉砕テーブル
3 粉砕ボール
4 スロート
5 粉砕部
6 分級機
7 排出管
10 固定式分級機構
11 回収コーン
12 固定フィン
13 下降流形成部材
14 循環渦流
15 淀み部
16 縮流領域
17 ショートパス防止部材
20 回転式分級機構
21 回転フィン
22 回転軸
24 モータ 循環渦流発達抑制部 円弧状板
支持板
上面板
ハウジング
石火
熱風
固気一相流
粗粒子
微粒子
押込送風機
一次空気用押込送風機 竪型粉砕機
空気予熱器
石炭バン力
給炭機
石炭焚ボイラ装置 ウィンドボックス 空気予熱器
集塵機
脱硝装置
誘引送風機
脱硫装置
煙突

Claims

請求の範囲
[1] 遠心力により固体粒子の分級を行う回転フィンと、その回転フィンの外周側に設け られた筒状の下降流形成部材と、前記回転フィンならびに下降流形成部材の下方に 配置されたすり鉢状の回収コーンと、前記回転フィン，下降流形成部材ならびに回収 コーンを収容するハウジングとを備え、
そのハウジングと回収コーンの間に縮流領域が形成され、回収コーンの下方からそ の縮流領域を通って吹き上げられた前記固体粒子と気体の混合物力 なる二相流を 、前記ハウジングの上部において前記下降流形成部材に衝突させて下降流にした 後に回転している前記回転フィン側に導いて、前記二相流中の粒子を微粒子と粗粒 子に分けて、微粒子は気流に同伴されて回転している回転フィンの間を通過して取り 出す分級機において、
前記縮流領域の上方でかつ前記下降流形成部材の外周位置に、その位置で発生 する循環渦流の発達を抑制するための循環渦流発達抑制部を設けたことを特徴とす る分級機。
[2] 請求項 1記載の分級機において、前記循環渦流発達抑制部が、前記ハウジングの 側壁上部からハウジングの上面に設けられた上面板の外周部にかけて渡された傾斜 部材によって形成したことを特徴とする分級機。
[3] 請求項 1記載の分級機において、前記循環渦流発達抑制部が、前記ハウジングの 側壁上部または上面板の外周部を屈曲して形成したことを特徴とする分級機。
[4] 請求項 2または 3記載の分級機において、前記循環渦流発達抑制部の傾斜角度が 15〜75° の範囲に規制されていることを特徴とする分級機。
[5] 請求項 2な 、し 4の 、ずれか 1項記載の分級機にお!、て、前記ハウジングの側壁か ら前記下降流形成部材までの距離を L、ハウジングの側壁から前記循環渦流発達抑 制部の上端部までの水平幅を Wとしたとき、 WZLが 0. 15〜1の範囲に規制されて V、ることを特徴とする分級機。
[6] 請求項 2な 、し 4の 、ずれか 1項記載の分級機にお!、て、前記ハウジングの側壁か ら前記下降流形成部材までの距離を L、前記上面板から前記循環渦流発達抑制部 の下端部までの垂直高さを H3としたとき、 H3ZLが 0. 15以上に規制されていること を特徴とする分級機。
[7] 請求項 1記載の分級機にお!、て、前記循環渦流発達抑制部が、ハウジングの側壁 上部から上面板の外周部にかけて内側が凹になるように円弧状に形成されているこ とを特徴とする分級機。
[8] 請求項 7記載の分級機にお 、て、前記ハウジングの側壁から前記下降流形成部材 までの距離を L、前記循環渦流発達抑制部の曲率半径を Rとしたとき、 RZLが 0. 25 〜1の範囲に規制されていることを特徴とする分級機。
[9] 請求項 1ないし 8のいずれか 1項記載の分級機において、前記回転フィンの回転軸 方向の高さを Hl、前記下降流形成部材の回転軸方向の高さを H2としたとき、 H2Z HIが 1Z2〜： LZ4の範囲に規制されていることを特徴とする分級機。
[10] 請求項 1ないし 9のいずれか 1項記載の分級機において、前記下降流形成部材と 循環渦流発達抑制部の間に、前記回転フィンの回転軸方向に対して任意の角度で 多数枚固定された固定フィンを設けたことを特徴とする分級機。
[11] 請求項 1ないし 10のいずれか 1項記載の分級機において、前記回収コーンの上部 にショートパス防止部材が設けられていることを特徴とする分級機。
[12] 粉砕テーブルと粉砕ボールまたは粉砕ローラとの嚙み合 、により原料を粉砕する 粉砕部と、その粉砕部の上部に設置されて所定の粒度に分級する分級機を備えた 竪型粉砕機において、前記分級機が請求項 1ないし 11のいずれか 1項記載の分級 機であることを特徴とする竪型粉砕機。
[13] 粉砕テーブルと粉砕ボールまたは粉砕ローラとの嚙み合 、により原料を粉砕する 粉砕部と、その粉砕部の上部に設置されて所定の粒度に分級する分級機を備えた 竪型粉砕機を付設し、その竪型粉砕機によって得られた所定の粒度の微粉炭を燃 焼する石炭焚ボイラ装置にぉ 、て、前記分級機が請求項 1な 、し 11の 、ずれか 1項 記載の分級機であることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。
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