JPH03154654A - 竪型ミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分級機を内部に備える竪型ミルに係り、特に
粉砕機能を向上させた竪型ミルに関する。

〔従来の技術〕

石炭焚きボイラにおいても低公害燃焼（低Ｎ。

Ｘ、未燃分低減）や急速負荷変動運用（給炭量変化）が
実施され、それに伴い微粉砕機（ミル）も高性能化が要
求されるようになった。

石炭、セメント原料あるいは新素材原料などの塊状物を
細かく粉砕する粉砕機の１タイプとして、粉砕テーブル
と複数のローラとを備えた竪型ローラミルが用いられ、
最近では代表機種の１つとしての地位を固めつつある。

この種の粉砕機は、第１１図に示すように円筒型のミル
ハウジング１１４の下部にあって、図示していない減速
機を有するモータで駆動され、水平面上で低速回転する
円板状の回転テーブル１０３と、その上面外周部を円周
方向へ等分する位置へ油圧、あるいはスプリング等で圧
下されて回転する複数個の粉砕ローラ１１１を備えてい
る。回転テーブル１０３の中心部へ原料供給管１０２よ
り供給される被粉砕原料１０１は、回転テーブル１０３
の回転と遠心力とによって回転テーブル１０３上を渦巻
き状の軌跡を描いて外周部へ移動し、回転テーブル１０
３の粉砕レース１０５面と粉砕ローラｌ１１の間にかみ
込まれて粉砕される。ミルハウジング１１４の基底部に
は、図示していないダクト内を送られてきた熱風１１０
が導かれており、この熱風１１０が回転テーブル１０３
の外周部とミルハウジング１１４の内周部との間のエア
スロート１０８から吹き上がっている。粉砕後の粉粒体
はエアスロート１０８から吹き上がる熱風１１０によっ
てミルハウジング１１４内を上昇しながら乾燥される。

ミルハウジング１１４の上部へ輸送された粉粒一体は、
ミルハウジング１１４の上部に設けたサイクロンセパレ
ータあるいは回転分級機で分級され、所定の粒径以下の
微粉は熱風１１０によって搬送され、図示していないボ
イラでは微粉炭バーナあるいは微粉貯蔵ビンへと送られ
る。分級機を貫通することのない所定粒径以上の粗粉は
、回転テーブル１０３上に落下し、ミル内へ供給された
ばかりの被粉砕原料１０１とともに再度粉砕される。こ
のようにして、粉砕ローラ１１１によって粉砕が繰返さ
れる。

このような目的に対しては、粉砕能力を高めるために、
最適なローラや回転テーブル上面に刻設された溝状の粉
砕レース１０５の構造が提案されている。一方、ローラ
や粉砕レースの形状にかかわらず、すなわち従来タイプ
のものであっても、テーブル上の粉層の運動を制’＋Ｈ
することが粉砕力アップに対して有効であると考えられ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１１図に断面図として構造を示すような従来式の竪型
ローラミルでは、高負荷運用下において粉砕部、特に３
個の粉砕ローラ１１１にはさまれる空間に、被粉砕原料
である粉粒体が滞り過ぎると、それが粉砕ローラ１１１
の転勤の抵抗となり、粉砕に直接かかわることのないむ
だな動力が増加し、結果的に粉砕効率が低下するという
問題があった。

第７図は、パイロットミルにおける実験結果であり、粉
砕ローラ下の粉層厚さを、消費動力に対する変化として
まとめたものである。樅・横両輪ともに、標準粉砕条件
時の値を用いて無次元化してあられしである。粉砕ロー
ラ下の粉層厚さが所定の値に達すると、消費動力が急激
に増大する。

粉砕ローラと粉砕レースの間に圧縮粉層として保有可能
な石炭の量には限界がある。したがって、この場合は第
８−１図に模式的に示したように、被粉砕原料である粉
粒体１２０が粉砕ローラ１１１の間からあふれ出し、こ
れが粉砕ローラ１１１の転動抵抗になったものと考えら
れる。粉砕ローラ１１１間において、粉粒体１２０が過
飽和になり、回転する粉砕ローラ１１１の間に粉粒体１
２０があふれ出すと、その粉層は第８−２図に示すよう
に、逆方向に回転する隣接粉砕ローラ１１１Ａ、ＩＩＩ
Ｂ粉砕面間の剪断抵抗となる。この挙動が、第７図にお
いて示された消費動力急増現象の主要な原因の１つと予
測される。また、このように粉砕ローラＩＩＩＡ、１１
１Ｂ間で粉粒体１２０がオーバーフローすると、粉砕ロ
ーラのかみ込みや微粉生成後の空気輸送に対する抵抗と
なり、圧力損失の増大やミルの振動など、ミルの操業に
もいろいろな悪影響を及ぼす。

第９図と第１Ｏ図は、バッチ式ミルの基礎的な実験結果
であり、それぞれミル内の石炭負荷率に対する微粉生成
速度Ｗ（２００メツシュパスｇ／ｍ１ｎ）、および有効
粉砕率△Ｓ　／　ｐ　ｅ　Ｍ　ｗ　Ｄ（生成した微粉の
表面積増加分ΔＳを、正味の粉砕消費動力である有効粉
砕エネルギー速度μｅＭｗＤで割ったもので、実質的に
粉砕効率となる）の変化をまとめたものである。構造の
異なるローラＡおよびＢタイプを用いて比較している（
Ａタイプ：粉砕面の形状が略円弧状のローラ、Ｂタイプ
：粉砕部の径を変化させた段付きの２段ローラ）。第９
図の結果から、Ｂタイプのローラは高負荷率の条件で高
い粉砕能力を有することがわかるが、第１Ｏ図が示すよ
うにＢタイプのローラを用いると、効率がＡタイプより
も低下してしまう。

この特性は、ローラの＋１１￥造が粉粒体群をかき分け
て回転しようとするローラの流動抵抗に強く影口を与え
ることを示したものである。すなわち、Ｂタイプのロー
ラではローラ間のスペースが小さく、ローラのかみ込み
部と微粉生成部に、粉砕されていない粉粒体があふれ、
ローラの転勤抵抗が高まったものと予測される。

ローラ粉砕部への粉粒体供給制御法に関する先行技術の
例として、第１２図のように、被粉砕原料を案内板２１
３を設けることにより、粉砕ローラ２１２のかみ込み部
へ送給しようという提案がある。この方法は、ローラの
個数が２個と少なく、粉砕部に原料が少ない低負荷の条
件において、かみ込みの促進やミルの振動防止に有効と
考えられるものの、ここで課題としているような高負荷
操業時における粉砕効率向上の要求にはそぐわない。

第１３図に示す先行技術は、シュート１３５０から供給
される原料、および２次分級部からの戻り粒子をガイド
する円錐台部１３４７、および小径筒部１３４６を組合
わせた容器をミル内に設けたものである。この技術では
、１次（重力）分級部から粉砕部へ再循環する粒子群、
ないし回転分級機を用いる場合には、ミルハウジング１
３４０側へはじき出されて粉砕部へ落下する粒子群が、
ローラ１３４３と小径筒部１３４６との隙間、ローラ１
３４３と円錐台部１３４７との隙間、あるいはローラ１
３４３とならし部材１３４８との隙間に入り込み、ロー
ラ１３４３上へあふれんばかりになる可能性もある。特
に、高負荷で粒度を高めるために、ミル内の再循環量を
ふやす運用をする場合には、一連の容器部材（１３４６
，１３４７，１３４８）とローラ１３４３の間にたまる
粒子層は、ローラ１３４３の転動抵抗となり、結果的に
ミルの動力増加となる恐れもある。ちなみに、ミルを含
めた微粉炭燃焼の低ＮＯｘ化・高効率化対応として、高
Ｃ／Ａ化（Ｃ，Ａはそれぞれ石炭、１次（ミル用）空気
の質量流Ｍ）が最近の趨勢である。そのため、ミル用空
気をできるだけ低減しようとする傾向があり、再循環す
る粒子群のうち１次（重力）分級部からの戻り割合は、
以前の運用法に較べてかなり高まっている。

本発明の目的は、上記したような問題点を解決し、１次
分級部からの再循環量の多い運用条件下でも、また高負
荷運用下においても、粉砕効率の低下しないミルを提供
することにある。

（課題を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決することを目的とするもので
、この目的は、ケーシング内の下方で垂直回転軸まわり
に水平面上を回転する回転テーブルと、該回転テーブル
上に配置された複数個の粉砕ローラと、回転テーブルと
ケーシングとの間に設けた気流吹き上げ用の環状空間部
とを有する竪型ミルにおいて、回転テーブル軸付近の各
粉砕ローラにはさまれるごとく構成される空間に、上方
部を原料供給部に向けて開口し、下方部を回転テーブル
に向けて開口するほぼ円筒形の粉層ホルダを設け、該粉
層ホルダの下方開口部に保持され、回転テーブルに近づ
くほど幅の拡大する板状の粉粒体供給ガイドを、回転テ
ーブルおよび粉砕ローラに直接接触することなく各粉砕
ローラの粒子かみ込み部と微粉生成部ではさまれる隙間
まで延設したことを特徴とする竪型ミルにより達成され
る。

〔作用〕

ミル内へ供給された原料や、ミル内の分級部から粉砕部
へ戻った粉粒体は、前記した略円筒型の粉粒体ホルダへ
入るために、直接ローラに接触する割合は少なく、接触
抵抗に起因する動力の浪費が免れるようになる。また、
粉砕レース上における粉砕ローラの粉砕部へは、上述し
た板状の粉粒体供給ガイドを経て粉粒体が供給されるた
め、粉砕ローラ間に粉粒体があふれ出し、粉砕ローラの
転勤抵抗が急増するといった問題は解決される。

したがって、本発明によれば、粉砕部がいわば過飽和に
なり、動力がむだに費やされる条件である高負荷運用下
においても、粉砕効率の低下を最小限に食い止めること
が可能になる。また、粉砕ローラの微粉生成・気流吹き
上げ部へ粉粒体があふれ出さなくなるため、粉砕部にお
ける圧力損失を低減することができる。さらに、特に高
負荷の条件において、粉砕ローラが適正量の原料を高い
荷重でかみ込み粉砕するため、微粉の粒度が向上する。

〔実施例〕

第１図および第２図に、本発明になる竪型ミルの構造を
示す。第１図は、ミルの中心軸を通る縦方向断面図、一
方策２図は第１図の■−■線から粉砕部を上方より見た
図である。

被粉砕原料１は、ミルの上方部中心軸上に設けられた原
料供給管２からミール内へ供給され、３個の粉砕ローラ
８にはさまれる空間に設置された円筒状の粉層ホルダ１
５を経て、ミルの下方で低速回転する回転テーブル３上
に落下する。この回転テーブル３上の被粉砕原料は、遠
心力により、回転テーブル３の外周側に設けられた環状
の粉砕リング６の上面に刻設された断面が、略円弧状の
粉砕レース７上へ送給される。粉砕レース７上の被粉砕
原料は、粉砕レース７上を押圧された状態で転勤する粉
砕ローラ８により粉砕される。このようにして粉砕され
て生成した粉粒体は、回転テーブル３の外側に配設した
エアスロート１１から吹込まれる熱風１３によりミル上
方へと輸送される。

輸送された粉粒体のうち、かなり粗めのものは重力によ
り粉砕部へ落下しく一次分級）、再粉砕される。−次分
級部を通過した粉粒体のうち、比較的粗めの粒子は回転
分級機により遠心力でミルハウジング１４の内壁へとは
じき飛ばされ（２次分級）、最終的には重力により粉砕
部へ戻り、再粉砕される。回転分級機による２次分級域
を貫通した微細な粒子群は、製品微粉回収ダクト２１よ
りミル外部へ搬送されて、製品として回収される。

微粉炭焚きボイラ用のミルの場合には、図示していない
微粉炭バーナへ直接輸送され燃焼されるか、もしくは図
示していない微粉炭ビンに貯蔵される。

本実施例における回転分級機は、原料供給管（センター
シュート）２のまわりの回転円筒１７が回転軸となり、
その下部に蝮数枚の板状羽根１９が、円周方向等間隔に
配設された回転分級機ロータ１８が設けられている。竪
型ミルでは回転分級機と回転テーブル３の回転方向は同
一である。

本発明の特徴は、粉砕ローラ８の間のスペースに、回転
テーブル３上にたまる被粉砕原料粒子群を受は止める粉
層ホルダ１５を設けたことにある。

この粉層ホルダ１５は、大略円筒状であり、その上端は
粉砕ローラ８の上端よりも高い位置にあり、ミル上方へ
向けて開口する円錐台形の入口部１５Ａとなっている。

またその入口部には、円筒状で底部が回転テーブル３の
上方へ開口する容器１５Ｂが接続しており、この容器の
下端には、第３図に示すように、粉砕ローラ８のかみ込
み部と、微粉生成部の間に向けて幅が広がる板状の粉粒
体供給ガイド１６が３枚設けられている。なお、この粉
層ホルダ１５は、ミルハウジング１４に固定部を有する
複数本のサポート２２により保持されている。粉層ホル
ダの斜視図を第１４Ａ図および第１４Ｂ図に示す。粉砕
運転においてミルの粉砕部、つまり回転テーブル３上に
は粉粒体が堆積する。

特に、ミルを高負荷（供給量をふやす条件）で運転する
場合や、分級機の操作条件や空気量を変化させてミル内
の循環量をふやした場合には、大量の粉粒体がたまり、
粉砕ローラ８が埋もれるほどになる。本実施例の粉層ホ
ルダ１５は、原料供給管（センターシュート）２から供
給される塊状の原料ｌや、１次分級部ないし２次分級部
から戻る粉粒体を受は止め、粉粒体が回転する粉砕ロー
ラ８に直接接触して抵抗となるのを防ぐ。また粉粒体供
給ガイド１６には、粉砕ローラ８の粉砕部（かみ込み部
および微粉生成部）へ粉粒体があふれ出るのを防ぎ、適
正な量の粉粒体を粉砕ローラ８に粉砕させる役割がある
。ミル内の石炭ホールドアツプが増加した場合には、こ
の粉層ホルダ１５内が粉粒体で充満し、極端な場合には
、粉層ホルダ１５の上方からあふれ出す可能性もある。

しかしながら、従来技術の竪型ミルのように、無対策の
場合に較べれば、この粉層ホルダ１５による粒度向上（
粉砕効率向上）、ないし圧力）１失低減の効果は著しい
。これについては後述する。

ミルの操作手法に関しては、標準給炭量（所定の粒度を
満足する限界）よりも給炭量を増加させたり、あるいは
ミルがミル内の石炭ホールドアンプの基準値（ミル内の
炭層差圧のしきい値から判断する）を超える状態になる
時点で、ミルの粉砕荷重を１．３倍にまで増加させる。

第３図には、本発明になるミルの粉砕部における粉粒体
の状態を模式的に示す。粉砕部において、被粉砕原料で
ある粉粒体（フィード、１次（重力）分級および２次（
回転）分級部からの循環粒子）２３のほとんどは、本発
明になる粉層ホルダ１５内に受は止められ、この粉層ホ
ルダ１５の下部に取付く粉粒体供給ガイド１６の下から
、粉砕ローラ８のかみ込み位置へ送給される。このよう
にして、粉砕ローラ８のかみ込み部を除いて、粉粒体２
３が粉砕ローラ８に接触して大きな抵抗になることが防
止されている。したがって、粉砕部において消費される
動力の大半は、実際の粉砕に費やされることになり、最
終的に粉砕効率が向上する。また、エアスロート１１の
上まであふれ出す粉粒体の量が減少するため、粉砕部に
おける圧力損失が低減する。

第４−１図は、荷重一定の条件の下で、給炭負荷率（標
準給炭量を１００％とする）に対する無次元化した粉砕
消費動力（標準給炭条件の消費動力を１００％として無
次元化した）の変化であり、本発明になるミルと従来式
ミルの粉砕性能を比較したものである。一般に給炭負荷
率の増加に対し動力は増大するが、本発明になるミルの
動力の増加割合は従来式よりも低く、その差は負荷が高
くなるほど拡大していく。これは第３図に示し・たよう
に、高負荷条件においても、本発明によるミルでは粉層
ホルダ１５と粉粒体供給ガイド１６の作用によって、粉
砕に対しより適正な量の被粉砕原料が粉砕ローラ８のか
み込み部へ送給され、効率よく粉砕が行われたためと考
えらる。無対策のミルでは、粉砕ローラのかみ込み部の
原料量が多すぎて、かみ込み不良を来したり、あるいは
粉砕ローラ下の粉層が厚くなりすぎて粉砕ローラの荷重
圧が拡散してしまっている可能性がある。

第４−２図は、給炭負荷率に対する無次元微粉粒度（２
００メツシユパスの粒度を基準とする。

標準条件の粒度を１００％基準として無次元化した）の
変化を示す。ただし、この実験では標準給炭量よりもふ
やした条件において粉砕荷重を増強している。低負荷で
は、本発明例と従来例との粒度に差はあまりない。しか
し高負荷になると、本発明になるミルの粒度低下は少な
く、大幅に低下する従来式ミルの粒度との差は著しく拡
大する。

これは本発明になるミルにおいて、ローラが適正量の原
料を高い荷重で効率よくかみ込むために粉砕能力が向上
したためである。本発明になるミルは、このように広い
範囲の負荷において、粒度変化の少ない、いわゆるワイ
ドレンジの機能を有している。このように、粉砕部の能
力が高まると、エアスロートまで貫通する粗粒量が低減
するため、ミルの圧力損失も減少する。

第５図は、無次元化した炭層差圧（ミル内の全体圧力損
失のうち石炭の関与する分、従来式ミルの標準給炭条件
における炭層差圧をベースとして無次元化しである）を
、給炭負荷率に対する変化としてまとめたものである。

前述したように、本発明になるミルでは、充分に粉砕さ
れることなくエアスロート１１上へあふれ出す粉粒体量
が減少するため、特に高負荷の条件下において圧力損失
の低減効果が著しいことがわかる。このような圧力損失
低減は、１次送風機の動力を削減できるという効果も生
み出す。

本発明になるミルで製造した微粉炭の燃焼試験結果を、
排ガス中のＮＯｘ濃度と灰中未燃分のマツプとして第６
図に示す。本発明になるミルで製造した微粉炭の方が、
ＮＯｘ濃度と灰中未燃分がともに低減することがわかる
。まず、灰中未燃分の低下は、粒度の向上によってバー
ナ近傍の着火・保炎状態が向上し、燃焼ゾーンが大幅に
拡大して燃え切りが大幅に早まったためである。一方、
このような着火・保炎性の改善は、ＮＯｘ濃度の低減効
果も付随的に生み出す。すなわち、火炎内自己脱硝型バ
ーナでは、バーナ近傍の火炎中心部において、高温で安
定した低空気比燃焼域がより拡大して形成され、−度発
生したＮｏをＮ２へ還元するための還元性物質が活発に
生成されるｂしたがって結果的に、火炎後流においてＮ
Ｏｘ４度が低減する。

以上のように、本発明を具体化した竪型ミルを用いれば
、ミルの性能が向上するばかりでなく、石炭火力プラン
トの低公害化運用が可能になる。

本発明になる竪型ミルは、ここまで例として取り上げ実
施例を示した微粉炭焚き、あるいは石油コークス等固体
燃料焚きボイラ用のミルに限らず、セメント仕上げ用ミ
ルや鉄鋼スラグ粉砕用ミル、もしくは高炉吹込み微粉砕
ミルへもほぼ直接適用することができる。特にセメント
の分野では、最近になり、特に厳しい品質管理と省エネ
ルギー操業を推進中のため、本発明になる竪型ミルはと
りわけ有効と考えられる。

（発明の効果］ 本発明によれば、各粉砕ローラ間に余分な被粉砕粒子が
入り込まないため、ローラの転勤抵抗が少なく、粉砕動
力が低減できる。また、被粉砕粒子の供給が適切に行わ
れるので、ミルの粉砕能力がアップし、製品の微粉粒度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第１４Ａ図および第１４８図は、本発
明になる竪型ミルの構造を示す図、第３図は、本発明に
なるミルの機能説明図、第４−１図〜第６回は、本発明
ミルによる実験結果説明図、第７〜１０図は、従来の竪
型ミルにおける問題点の説明図、第１１図は、従来の竪
型ミルの構造図、第１２図と第１３図は、先行技術の説
明図である。 １・・・被粉砕原料、２・・・原料供給管、３・・・回
転テーブル、４・・・回転テーブルシャフト、５・・・
回転テーブル回転軸、６・・・粉砕リング、７・・・粉
砕レース、８・・・粉砕ローラ、９・・・ローラシャフ
ト、１１・・・エアスロート、１３・・・熱風、１４・
・・ミルハウジング、１５・・・粉層ホルダ、１６・・
・粉粒体供給ガイド、２１・・・製品微粉回収ダクト、
２２・・・粉層ホルダサポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシング内の下方で垂直回転軸まわりに水平面上を回
   転する回転テーブルと、該回転テーブル上に配置された
   複数個の粉砕ローラと、回転テーブルとケーシングとの
   間に設けた気流吹き上げ用の環状空間部とを有する竪型
   ミルにおいて、回転テーブル軸付近の各粉砕ローラには
   さまれるごとく構成される空間に、上方部を原料供給部
   に向けて開口し、下方部を回転テーブルに向けて開口す
   るほぼ円筒形の粉層ホルダを設け、該粉層ホルダの下方
   開口部に保持され、回転テーブルに近づくほど幅の拡大
   する板状の粉粒体供給ガイドを、回転テーブルおよび粉
   砕ローラに直接接触することなく各粉砕ローラの粒子か
   み込み部と微粉生成部ではさまれる隙間まで延設したこ
   とを特徴とする竪型ミル。