JPH04131147A - ローラミル - 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、固体原料を所定粒度に粉砕するローラミルに
係り、特にローラブラケットと粉砕ローラの支持機構に
特徴を有し、ミルの振動を抑制するようムこなしだロー
ラミルムこ関する。

［従来の技術〕 石炭焚ボイラにおいても低公害燃焼（低ＮＯｘ、未燃分
低減）や広域負荷運用（給炭量変化）が実施され、それ
に伴い高性能の微粉炭機（ミル）が要求されるようにな
った。

石炭、石灰石等の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一タイプとして、粉
砕テーブルと複数個のローラを備えた竪型のローラミル
が用いられ、最近では代表機種のひとつとしての地位を
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ケーシ
ング１１１８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
粉砕テーブル１１１５と、その上面外周部にはＵ字状断
面を有する環状溝を形成する粉砕レース１１１４が設け
られ、粉砕レース上の円周方向へ等分する位置へ油圧ま
たはスプリング等で圧加され、粉砕テーブルの回転に伴
って回転する複数個の粉砕ローラ１１０１を載置してい
る。粉砕テーブル１１１５の中心部へ供給管１１２０よ
り供給される被粉砕物１１１９は、粉砕テーブル１１１
５０回転とそれによる遠心力とによってテーブル１１１
５上をうず巻状の軌跡を描いて外周部へ移動し、テーブ
ル１１１５の粉砕レース１１１４の面と粉砕ローラ１１
０１の間にかみ込まれて粉砕される。ミルケーシング１
１１８の基底部には、ダクト内を送られてきた熱風１１
１７が導かれており、この熱風１１１７が粉砕テーブル
１１１５の外周部とミルケーシング１１１８の内周部と
の間の空隙部を形成するエアスロート１１１６から吹き
上っている。粉砕されて生成した粉粒体は、エアスロー
ト１１１６から吹き上る熱風１１１７によってミルケー
シング１１１８内を上昇しながら乾燥される。ミルケー
シング１１１８の上部へ輸送された粉粒体は、粗いもの
から順に重力により落下しく１次分級）、そこを貫通し
、たやや細かな粉粒体はミルケーシング１１１８の上部
に設けたサイクロンセパレータまたはロータ１１２２と
分級羽根１１２３からなる回転分級機などで再度分級さ
れ、所定の粒径以下の微粉は熱風１１１７によって製品
微粉排出ダクト１１２５から搬送され、ボイラでは微粉
炭バーナまたは微粉貯蔵ビン１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粒は、粉砕テーブル
１１１５上に落下し、ミル内へ供給されたばかりの原料
１１１９とともに再度粉砕される。このようにして粉砕
ローラ１１０１によって粉砕が繰り返される。

［発明が解決しようとする課題〕 ローラミルを広域負荷で運用しようとする場合、負荷切
り下げにおいて問題となるのはミルの振動である。この
振動現象は複雑であり、詳細な発生メカニズムまで明ら
かにされているわけではないが、粉層１１２６とローラ
１１０１のすべりに起因する一種の摩擦振動（スティッ
ク−スリップ運動）であるといわれている。振動の種類
としては、はっきりと励振源を特定できないことから、
自助振動の一種と考えることができる。通常の石炭では
、第８図に示すように低負荷の運用時（ミル内における
石炭ホールドアツプの少ない条件）にこの振動が激しく
なるが、石炭種によってはかなり高負荷時にも発生する
ことがある。このような振動を起こしやすい石炭の粉砕
性は、良好なものからかなり悪いものまでさまざまであ
る。したがって、石炭の粉砕性をもとに振動を起こしや
すいか否かもあらかじめ予測することは一般に難しい。

第１１図に示した代表的な従来式ローラミルは、粉砕ロ
ーラ１１０１が、ローラブラケット１１０７を介して、
ローラピボット１１０９を支軸として粉砕ローラ１１０
１が首振り可能なように支持されるものである。この粉
砕ローラ１１０１の首振り機能は大変に重要であり、ミ
ルの起動時にいつきに原料１１１９がミル内へ供給され
たり、粉砕ローラ１１０１が原料１１１９内の異物と衝
突した場合、粉砕ローラ１１０１は首を振ることによっ
て衝撃を吸収することができる。

−ｇに高負荷粉砕時には、粉砕ローラ１１０１はほとん
ど首を振ることがない。上記したように、ミルの起動時
または負荷上昇時などにおいて粉砕ローラ１１０１が原
料１１１９を活発にかみ込む場合には、粉砕ローラ１１
０１は首を振るものの、この首振りの動作において３個
の粉砕ローラ１１０１は同期しない。

一方、ローラミルが振動する場合には、第９図に示すよ
うに、粉砕ローラ９０１ａは３個ともほぼ同時に粉砕ロ
ーラ９０１ｂに示す外側へ横ずれしくβ）、次いで第１
０図のように上下に振動（ｙ）する。この場合、３個の
粉砕ローラは、同期して一緒に上下振動する。このよう
な振動現象は、発明者らが、実用機ミル内に変位計また
は加速度計を設置し、振動発生時に測定した結果にもと
づいている。

以上から、ミルの振動を、粉砕部のハードウェアの工夫
によって抑止しようとするには、３個の粉砕ローラが同
期して動くのを阻止することが肝要であることが分かっ
た。

本発明の目的は、このような考え方に基づき、ローラが
同期して首を振ったりまたは上下振動する運動を防止し
、強い振動を起こすことなく広域負荷または多炭種での
運用を可能にするローラミルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した従来技術の課題は、ミルハウジング内下部で水
平面内を回転する回転テーブルと、回転テーブル上面外
周部に刻設され断面Ｕ字状の環状溝を形成する粉砕レー
スと、粉砕レース上に配置された複数個の粉砕ローラと
、各粉砕ローラごとに設けられ該ローラをローラシャフ
トを介して支持するローラブラケ・ノドと、ローラブラ
ケットを加圧するプレンシャフレームと、各コーラブラ
ケットとプレッシャフレームとの間に設けられローラブ
ラケ・ノドを首振り運動可能に支持するローラピボット
とを備えたローラミルにおいて、回転テーブルの回転中
心軸から計ったローラピボットおよび粉砕ローラ中心点
までの各距離の割合を異にするローラブラケットと粉砕
ローラの組合せを有することを特徴とするローラミル、 およびミルハウジング内下部で水平面内を回転する回転
テーブルと、回転テーブル上面外周部に刻設され環状溝
を形成する粉砕レースと、粉砕レース上に加圧状態で載
置された複数個の粉砕ローラと、各粉砕ローラごとに設
けられ該ローラをローラシャフトを介して支持するロー
ラブラケ・ントと、ローラブラケットを首振り運動可能
に支持するローラピボットとを備えたローラミルにおい
て、回転テーブルの回転中心軸からローラピボット中心
までの距離と、前記回転中心軸から粉砕ローラ中心点ま
での距離の差εが、粉砕ローラの外径Ｄ６に対し、 ε−（０，００１５〜０．０３）Ｄ。

の範囲にあるごとく構成し、かつローラブラケットと粉
砕ローラの組合せごとにεの値が異なるごとく構成した
ことを特徴とするローラミルにより解決される。

〔作用〕

上記したような構成で各ローラの首振り状態を異ならせ
ると、各ローラの首振りの周期や振幅が異なるため、ロ
ーラが連鎖的に同期して同一の動きをすることがなくな
る。すなわち、あるひとつのローラが何らかのきっかけ
で粉層上をすべり、振動を起こしかけても、他のローラ
はこれに同調しない。すべり振動を起こしかけたローラ
の動きをあたかもキャンセルするように、少なくとも首
振りの位相がずれるようにローラは動（。このようにし
て、複数個のローラが連動して同位相でいっせいに上下
振動する、といった激しい振動を防止できる。

なお、本発明のようにローラごとにその首振りの支軸（
ローラピボット位置）をずらせても、製品微粉の粒度あ
るいは粉砕容量といった基本的な粉砕性能には影響を及
ぼさない。

［実施例］ 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

本発明になるローラミルの特徴は、粉砕コーラの支軸構
造にある。そこでまず、粉砕ローラの支持構造について
述べる。

第２図はミルの粉砕部における上方からの視図（第１図
のＡＡ視図）であり、３個の各粉砕ロ−ラ１０３の支軸
（ローラピボット１１１）の位置を示したものである。

図から明らかなように、各粉砕ローラ１０３の首振り支
軸となるローラピボット１１１の粉砕ローラ１０３の厚
み方向に対する位置は、各粉砕ローラ１０３ごとに異な
っている。第３Ａ図〜第３Ｃ図は、いずれも３個の粉砕
ローラを断面として示す構造図であり、支軸の位置をロ
ーラごとに変化させたことを示している。

第３Ａ図に示す粉砕ローラ３０１の中心点３１９は、ロ
ーラピボット３０７の中心軸である首振り中心軸３０９
から粉砕リング３１３の方へ鉛直におろした鉛直軸３１
８上、つまり、ローラ回転中心軸３０４とローラ断面中
心軸３０５の交点（これが粉砕ローラ３０１の場合は中
心点３１９に相当する。なお、第３Ａ図の場合は中心点
３１９と交点は同し位置にある。）を通る構成になって
いる（この図のように側方からの断面図として見た場合
はこのように表現される。実際には第２図に示したよう
に、鉛直軸３１８はローラの中心点３１９の左右両側を
通る）。

別の粉砕ローラ３０１の交点は、第３Ｂ図のように、ロ
ーラ回転中心軸３０４とローラ断面中心軸３０５の交点
３１９は第３Ａ図のものよりも外側、つまりミルの内側
に鉛直軸３１８がくる構造になっている。いいかえれば
、第３Ｂ図の粉砕ローラ３０１における交点は中心点３
１９よりも内側に位置している。すなわち、第３Ａ図の
粉砕ローラに比べて、首振り中心軸３０９をミルの中心
軸側へ少しずらしである。鉛直軸３１８と、ローラ回転
中心軸３０４とローラ断面中心軸３０５の交点との距離
である偏芯量ε（この距離は回転テーブル３１５の半径
方向）と粉砕ローラ３０１の直径ＤＩとの大きさの関係
はおよそ以下の通りである。

ε＝（０，００１５〜０．０３０）Ｄ、ｌ・・・（１）
εがあまり小さ過ぎると、製作公差に入ってしまうし、
大き過ぎる場合は、同調首振り現象を完璧に近く防止で
きるようになるが、通常回転時のいわゆる不釣合回転振
動（強制振動の一種）が激しくなって、騒音が大きくな
るおそれがある。

３個のローラのうち残りの粉砕ローラの各軸の構成を第
３Ｃ図に示す。粉砕ローラ３０１の交点はローラ回転中
心軸３０４とローラ断面中心軸３０５の中心点３１９よ
りも外側、すなわち交点は中心点３１９よりもミルのハ
ウジング側へ鉛直軸３１８がくる構造である。首振り中
心軸３０９を、第３Ａ図および第３Ｂ図の粉砕ローラと
比較すれば、ミルハウジング側へずらした構成になって
いる。

このように各粉砕ローラの首振り支軸３０９を構成する
ことで、各粉砕ローラが同期して横ずれし、さらにその
まま上下に振動するという典型的な自動振動への増幅を
防止することが可能になる。

最後にローラミルの全体構成を説明する。第１図には、
本発明を具体化したローラミルの中心軸を通る縮方向断
面図を示す。被粉砕原料１０１は、ミルの中心軸上方か
ら下向きに開口する原料供給管（センターシュート）１
０２から供給され、ミルの下方で減速機を介して電動機
で駆動される回転テーブル１１８上へ落下する。回転テ
ーブル１１８の外周には、断面が略円弧状の環状溝を形
成する粉砕レース１２０が、刻設された粉砕リング１１
９がはめ込まれている。回転テーブル１１８上の被粉砕
原料には遠心力が作用し、半径方向へ移動し、粉砕ロー
ラ１０３にかみ込まれて粉砕される。各粉砕ローラ１０
３には動力源は設けられておらず、かみ込んだ原料との
摩擦力により回転駆動される。粉砕によって生成した粉
粒体は、回転テーブル１１８の外側に設けたエアスロー
ト１１７から吹き込まれる熱風１１６によって、ミル上
方へと輸送される。これら粉粒体のうち、粗いものは重
力によって回転テーブル１１８上へ落下しく１次分級も
しくは重力分級）細かいものがさらに上方へと輸送され
る。ミルの上部に設けた回転分級機（これは、分級機シ
ャツ）１２４、分級機ロータ１２５および分級羽根１２
６により構成されている）で、細かな粉粒体はさらに遠
心分級される（２次分級）。細かな粉粒体の中でも比較
的粗いものは、空力遠心作用によりミルハウジング１２
９の方へ吹き飛ばされ、回転テーブル１１８上へ落下し
再度粉砕される。粗粒をカントされた細かな微粉のみが
、分級羽根１２６の間を貫通し、製品微粉排出ダクト１
２８より排出されて回収される。微粉炭焚ボイラでは、
微粉炭バーナへと空気輸送される。この場合、ミル内へ
吹き込まれた空気１１６は、１次燃焼用空気として、全
燃焼用空気のうち約２割を担うことになる。第１図にお
いて、各粉砕ローラ１０３はそれぞれローラミル回転軸
１０４を介してローラブラケッ）１０９に支持されてい
る。また、プレッシャフレーム１１３はローラブラケッ
ト１０９を下方に加圧し、これにより各粉砕ローラ１０
３が粉砕レースエ２０上に所定圧力で圧下され、原料を
粉砕する。プレッシャフレームとローラブラケットの間
にはローラ状のローラピボット１１１が設けられ、ロー
ラブラケットは、ローラピボットを軸として首振り運動
ができるようになっている。

ローラビボ・ントの支軸位置を変化させた各粉砕ローラ
が、薄い粉層上で横すべりするように首を振った（と仮
定した）場合の様相を第４Ａ図〜第４０図に模式的に示
す。

第４Ａ図の粉砕ローラ３０１では、ローラ回転中心軸３
０４とローラ断面中心軸３０５の中心点を、鉛直軸３１
８に位置するようにしたものであり、粉砕ローラ３０１
は、粉砕レース３１４上の粉層３１２の上で摺動するよ
うに首を振る。第４Ｂ図に示す粉砕ローラ３０１におけ
る鉛直軸３１８とローラ回転中心軸３０４との交点は、
ローラ回転中心軸３０４とローラ断面中心軸３０５の中
心点よりもεだけ図の左側へずらせて支持されている（
ローラピボット３０７が第４Ａ図の例よりもミル中心軸
側へずらしである）。この場合、粉砕ローラ３０１は、
第４Ａ図の例と比べて首振り半径が少し大きくなって粉
砕レース３１４の外側より（ミルハウジング側）の粉層
上で首を振り易くなる。粉砕ローラ３０１の粉砕面は、
第４Ａ図における粉砕ローラの粉砕面よりも粉層３１２
に対して強いせん断力を与える。第４Ｃ図に支持構成を
示す粉砕ローラ３０１における鉛直軸３１８とローラ回
転中心軸３０４との交点は、ローラ回転中心軸３０４と
ローラ断面中心軸３０５の中心点よりもεだけ図の右側
（ミルのハウジング側）へずらせて支持されている。ロ
ーラピボット３０７が後方（ミルのハウジング側）へわ
ずかな距離だけずらして設置されている。このとき粉砕
ローラは、第４Ａ図の例と比べて首振り半径がやや大き
くなる状態で、粉層上で首を振り易くなる。以上のよう
に各ローラの首振り半径が微妙に異なることから、各ロ
ーラが同位相で首振りすることが実質的にありえなくな
る。このようにして、各粉砕ローラは、薄くなった粉層
上で横すべりしかけても、それらの挙動が微妙に異なる
ため、同期して動くことがなくなる。例えば、ひとつの
粉砕ローラが、突発的に横すべりし、不安定な（振動に
成長しやすい）状態になりかけても、他の粉砕ローラは
、その動きに連鎖的に同調することはない。

したがって、３個の粉砕ローラが連動して横ずれし、そ
して上下に振動するという激しい自動的な振動を回避す
ることができるようになる。各粉砕ローラにおける首振
り支軸３０９をわずかにずらすだけで、ミルの振動を抑
止できることは、製造コストの面からも経済的であり、
有効な技術といえる。

次に、本発明の効果をｉ認した実証試験結果について述
べる。第５図は振動を起こしやすい石炭を用いた場合に
ついて、本発明の効果を調べた結果である。無次元化し
たミル内の石炭ホールドアンプに対して、同じ（無次元
化して表現した振幅の変化をまとめである。基準とした
石炭ホールドアツプＷ＊は、ミルを定格の条件（フルロ
ード）で運用した場合の値であり、基準振幅δ０ε＊は
そのときの測定値である。無対策の従来技術の場合、低
負荷帯において激しい振動が発生するのに対し、本発明
になるローラの支軸機構を採用した場合かなりの低いレ
ベルにまで振幅を減少できることがわかる。

第６図は、振動を起こしにくい石炭を対象にしたもので
あり、第５図と同じくホールドアンプと振幅の関係で実
験結果をまとめたものである。従来技術のままでも、そ
もそも振動のレベルは低いものの、本発明を利用すれば
、少しではあるが、低負荷帯において振幅を低減できる
ことが確認された。

本発明のようにローラの支軸を変更した場合、粉砕特性
がどう変化するかを調べた結果を第７図に示す。給炭量
に対する微粉粒度ｑの関係でまとめたものであるが、い
ずれもミルを定格運用するときの条件Ｃ＊とそのときの
特性ｑ＊で無次元化している。給炭量の増加とともに粒
度は減少するが、本発明の支軸構造と従来式のそれの場
合における粉砕能力の違いは、実験を行った負荷全域に
おいてほとんどないことがわかる。したがって、本発明
になるローラの支軸構造は、振動を抑止する上で大変に
効果的であり、一方で粉砕能力を犠牲にすることが全く
ないことが確認されたことになる。

各粉砕ローラで首振り支軸が異なるため、長期に及ぶ使
用後には、粉砕ローラごとに摩耗状態が異なってくる可
能性がある。その場合、粉砕ローラ同士を相互交換する
ことによって粉砕ローラの寿命を延長することができる
。

本発明になる構成のローラピボットでローラを支持する
ローラミルは、具体例として説明した石炭焚ボイラ用の
ミルに限らず、同じ固体燃料であるオイルコークス用の
ミル、脱硫用の石灰石を微粉砕するだめのミル、鉄鋼ス
ラグ、非鉄精錬スラグを微粉砕するミル、セメントクリ
ンカを微粉砕するセメント仕上げ用のミル、各種化学製
品の原料を微粉砕するミルなどにもほぼそのまま適用す
ることができる。

（発明の効果〕 本発明により、ローラミルの自励振動を防止することが
でき、特に低負荷帯における振動を大幅に抑制すること
ができるのでローラミルの広域負荷運用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図は本発
明になるローラミルの実施例図、第４Ａ図、第４Ｂ図お
よび第４Ｃ図は本発明になるミルの機能を示す模式図、
第５図、第６図および第７図は本発明の効果を示す実験
結果説明図、第８図、第９図および第１０図は従来のミ
ルで発生する振動特性を示す図、第１１圀は従来のロー
ラミルの構造図である。 １０２・・・原料供給管、１０３・・・粉砕ローラ、１
０８・・・ローラシャフと、１０９・・・ローラブラケ
ッと、１１１・・・ローラピボッと、１１３・・・プレ
ッシャフレーム、１１４・・・スプリング、１１６・・
・熱風、１１７・・・エアスローと、１１８・・・回転
テーブル、１２０・・・粉砕レース、１２１・・・粉層
、１２６・・・分級羽根、１２８・・・製品微粉排出ダ
クと、１２９・・・ミルハウジング。 出願人　バブコンク日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 Ａ−Ａ方向視図 粉砕ローラ ローラブラケット ローラ／ヤント ローラ回転中心ｂ ローラ断面中心軸 ビボノトボノクス ローラビボノト ヒボノトボノクス 首振り中心軸 スプリング スプリングフレーム 圧縮粉層 粉砕リング 粉砕レース 回転テーブル 被粉砕原料 プレッシャフレーム 鉛直軸 中厄＼☆、 ＤＲ：ローラ外径 ε　：偏心量 第３Ａ図 第３Ｂ 図 ε ：偏心量 味 第５図 （振動を起こしやすい石炭の場合） 無次元化したホールドアツプ　ｗ、’ｗ”無次元化した
ホールドアツプ　Ｗ　ザ 無次元化した振幅＆ｏｃ１５ｏ。 】】０】：粉砕ローラ １］（１２：ローラ回転中心軸 １１０３　：鉛直軸 １１（Ｍ　：ローラ断面中心血壺 １１０５　：シールプレート １１０６　：フレソシャフレーム １］０７：ローラブラケット １１０８　：ビボノトボツクシ １１０９　：ローラピボット ］］１０　ニスプリング ｍ〕　ニスプリングフレーム ］１１２　：シャフト １１１３　：粉砕リング １１１４　：粉砕レース １１１５　：回転テーブル １１１６　：エアヌロート １１１７　：熱風 ］］１８　：ミルハウジング １１１９　：原料 １１２０　：原料供給管（センターンニート）１１２１
　：分級機ンヤフト １１２２　：ロータ １１２３：分級羽根 ］１ｍ！４　：ダムリング １１２５　：製品微粉排出ダクト １］２６　：粉層 １１２７　：圧縮粉層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ミルハウジング内下部で水平面内を回転する回転
   テーブルと、回転テーブル上面外周部に刻設され断面Ｕ
   字状の環状溝を形成する粉砕レースと、粉砕レース上に
   配置された複数個の粉砕ローラと、各粉砕ローラごとに
   設けられ該ローラをローラシャフトを介して支持するロ
   ーラブラケットと、ローラブラケットを加圧するプレッ
   シャフレームと、各ローラブラケットとプレッシャフレ
   ームとの間に設けられローラブラケットを首振り運動可
   能に支持するローラピボットとを備えたローラミルにお
   いて、回転テーブルの回転中心軸から計ったローラピボ
   ットおよび粉砕ローラ中心点までの各距離の割合を異に
   するローラブラケットと粉砕ローラの組合せを有するこ
   とを特徴とするローラミル。
2. （２）ミルハウジング内下部で水平面内を回転する回転
   テーブルと、回転テーブル上面外周部に刻設され環状溝
   を形成する粉砕レースと、粉砕レース上に加圧状態で載
   置された複数個の粉砕ローラと、各粉砕ローラごとに設
   けられ該ローラをローラシャフトを介して支持するロー
   ラブラケットと、ローラブラケットを首振り運動可能に
   支持するローラピボットとを備えたローラミルにおいて
   、回転テーブルの回転中心軸からローラピボット中心ま
   での距離と、前記回転中心軸から粉砕ローラ中心点まで
   の距離の差εが、粉砕ローラの外径Ｄ＿Ｒに対し、 ε＝（０．００１５〜０．０３）Ｄ＿Ｒ の範囲にあるごとく構成し、かつローラブラケットと粉
   砕ローラの組合せごとにεの値が異なるごとく構成した
   ことを特徴とするローラミル。