JPH06226128A - ローラミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 ハウジング１９内下部で垂直軸のまわりに回
転する回転テーブル１４と、このテーブル上に配置さ
れ、テーブルの粉砕面との間に原料を噛み込んで粉砕す
る複数個の粉砕ローラと、回転テーブル外周に沿って配
置され、粉砕された原料をハウジング内の上方に搬送す
る熱風２０を噴射する多数のスロートベーン１７を備え
たスロートリング装置とを設けたローラミルにおいて、
スロートベーンの傾斜角度またはピッチの少なくとも何
れか一方を、回転テーブルの円周方向に対して不規則に
異ならせる。 【効果】 各粉ーラの振動の同期化による大きな自励減
少の発生を抑止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ローラミルに係り、特
に回転するテーブルと粉砕ローラにより、石炭等の固体
原料を微粉砕するローラミルであって、ミル内に熱風を
吹込むスロートリングを改良して振動を抑止したローラ
ミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚ボイラにおいても、低公害燃焼
（ＮＯｘ低減、未燃分低減）や広域負荷操業（給炭量大
幅変化）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。石炭に代表される固体
燃料、石灰石等のセメント原料また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つのタイプとして、
回転テーブルと複数個の粉砕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１つとしての地
位を固めつつある。

【０００３】この種のローラミルは、一般に、円筒型を
したハウジング（容器）の下部にあって減速機を備える
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
テーブルと、その上面外周部を円周方向へ等分する位置
へ油圧またはスプリング等で加圧されて回転する複数個
の粉砕ローラを備えている。回転テーブルの中心部へ原
料供給管（センターシュート）より供給される原料は、
回転テーブルの回転とそれによる遠心力によってテーブ
ル上を渦巻状の軌跡を描いて外周部へ移動し、回転テー
ブル上の粉砕レースの面と粉砕ローラの間にかみ込まれ
て粉砕される。ハウジングの下方部には、ダクト内を送
られてきた熱風が導かれており、この熱風が回転テーブ
ルの外周部とハウジングの内周部との間のエアスロート
から吹き上がっている。粉砕されて生成した粉粒体は、
エアスロートから吹き上がる熱風によってハウジング内
を上昇しながら乾燥される。ハウジング上部へ輸送され
た粉粒体は、粗いものから重力により落下し（１次分
級）、そこを貫通したやや細かな粉粒体は、ハウジング
上部に設けたサイクロンセパレータ（固定式分級機）ま
たは回転分級機で再度分級され（２次分級）、所定の粒
径以下の微粉は熱風により搬送され、ボイラでは微粉炭
バーナまたは微粉炭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粒は、回転テーブル
上に落下し、ミル内へ供給されたばかりの原料とともに
再度粉砕される。このようにして、粉砕ローラによって
粉砕が繰返される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ローラミルを低負荷で
運転しようとする場合、負荷の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、詳細なメカニズムまで明らかにされているわけでは
ないが、炭層とローラの滑りに起因する一種の摩擦振動
であると考えられる。振動のタイプは、励振源をはっき
りと特定できないことから、また振動波形がスパイク状
になることから、自励振動の一種といえる。通常の石炭
では、図１２に示すように、低負荷運用時（ミル内にお
ける石炭ホールドアップの少ない条件。図１１に示すよ
うに、通常は給炭量が減少するとホールドアップも減
り、ローラ下の炭層は薄くなる）にこの振動が激しくな
る。

【０００５】図１３は、従来技式粉砕ローラの動きを断
面図として示したものである。このタイプのローラミル
では、ローラブラケット１０１２を介して、ローラピボ
ット１０１４を支軸として、粉砕ローラ１００６が首振
り可能なように支持される。この首振り機能は大変重要
であり、粉砕ローラ１００６が鉄片等粉砕されにくい異
物をかみ込んだ場合、粉砕ローラ１００６は首を振るこ
とによって衝撃を回避することができる。また、粉砕ロ
ーラ１００６や粉砕レース１０１９が摩耗したときに
は、押圧位置すなわち粉砕ローラ１００６と粉砕レース
１０１９との位置関係を適切に変化させていく機能が、
首振り構造にはある。

【０００６】一般に高負荷粉砕時には、粉砕ローラ１０
０６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
１００６が原料を活発にかみ込む場合には、粉砕ローラ
１００６は首を振るものの、この首振り動作において３
個の粉砕ローラ１００６の動きは同期しない。このとき
ミルは振動しかけるが、粉砕ローラ１００６が同期しな
いために卓越周波数は特定できず、周波数がブロードな
いわゆる強制振動的なものであり、ミルの運用を妨げる
ことはない。

【０００７】一方、粉砕ローラ１００６が激しく自励振
動する場合には、図１４に示すように、粉砕ローラ１１
０１は３個ともほぼ同時に実線で示すように外側へ横ず
れし（β）、次いで図１５のように上下に振動する。３
個の粉砕ローラ１１０１は、同期して（同位相で）一緒
に上下振動する。以上から、ミルの振動を、粉砕部のハ
ードウエ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１１０１が同期して動くこと、すなわち同
位相運動を阻止することが肝要であることがわかる。

【０００８】本発明の目的は、以上のような考え方に基
づき、粉砕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、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、回転テーブルおよ
びこの回転テーブルに連接する熱風吹込み用スロートを
有するローラミルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、堅型に立設された筒状のハウジン
グ内下部で、垂直軸の周りに回転する回転テーブルと、
この回転テーブルの粉砕面との間にかみ込まれた原料を
押圧粉砕する複数個の粉砕ローラと、前記回転テーブル
外周全体にわたって配設され粉砕された原料をハウジン
グ内上方へ搬送する気体を噴射する多数のスロートベー
ンを備えたスロートリング装置とを設けたローラミルに
おいて、上記スロートベーンの傾斜角度または間隔の少
なくともいずれか一方を、回転テーブルの円周方向に対
して不規則に異ならせたことを特徴とするローラミルに
関する。

【００１０】本願の第２の発明は、堅型に立設された筒
状のハウジング内下部で垂直軸の周りに回転する回転テ
ーブルと、この回転テーブルの粉砕面との間にかみ込ま
れた原料を押圧粉砕する複数個の粉砕ローラと、前記回
転テーブル外周に沿って配設され粉砕された原料をハウ
ジング内上方へ搬送する気体を噴射する多数のスロート
ベーンを備えたスロート装置とを設けたローラミルにお
いて、スロート装置のスロートベーンの傾斜角度または
間隙の少なくともいずれか一方を、回転テーブルの円周
方向に対して異ならせるとともに、異ならせる規則を粉
砕ローラの個数の整数倍に等しくならないように構成し
たことを特徴とするローラミルに関する。

【００１１】

【作用】上記した問題を解決するために、本発明におい
ては、回転スロートベーンの傾斜角度またはベーンのピ
ッチを、円周方向に対して不規則に異ならせる方法を採
用する。スロートとは、回転テーブルとミルハウジング
の隙間に位置し、ここを通じて熱風（１次空気）が吹込
まれる。ここに、回転スロートのベーンとは、回転テー
ブルの外周に多数のいわゆる羽根板を装着したものであ
る。この回転スロートのベーンは、テーブルと一体とな
って回転する。このベーンは、ミル内へ吹込まれる熱風
（１次空気）の流れの方向を制御するものであり、粉砕
部（特に粉砕ローラの近傍）における粉砕原料の流動パ
ターンに強い影響を及ぼす。

【００１２】回転テーブルの円周方向に対して、スロー
トベーンの傾斜角度またはピッチを不規則に異ならせる
と、スロートから吹込まれる熱風（１次空気）の方向も
テーブルの回転に伴って変化し、同一粉砕ローラ周りの
粉砕原料の流動形態もテーブルの回転とともに規則性が
ない状態で変化する。このように、粉砕部における粉砕
原料の流動が変化すると、粉砕ローラの動作が同期する
ことがなくなり、激しい自励振動は抑止される。ミル内
のある１つの粉砕ローラが、図１４に示すように、横ず
れして首を振りかけても、他の粉砕ローラは、この動き
に追従しない。つまり、粉砕ローラの動作が、各粉砕ロ
ーラの独立した動きの相互作用によりキャンセルされて
しまう。これは、各々の粉砕ローラ近傍において、スロ
ートベーンから吹込まれる熱風のフローパターンが異な
り、粉層の流動状態も、特に粉砕ローラの動作に影響を
及ぼすかみ込み部の状態等が粉砕ローラごとに異なるた
めである。

【００１３】スロートベーンの傾斜角度が小さい場合、
つまりスロートベーンがより垂直に近い場合、熱風はベ
ーンの傾きに沿って流れるため粉砕部の粉砕原料を上方
へ吹上げようとする。このように、スロートベーンを立
てた場合には、回転に伴う流動抵抗が大きくなるため、
熱風の流通量を確保しなければならず、スロートベーン
のピッチを、他の傾斜角度とするスロートベーンのピッ
チよりもやや大きめにする。一方、スロートベーンの傾
斜角度を大きくする場合、すなわちスロートベーンを伏
せるようにする場合には、熱風は回転テーブルに並行に
近い状態で流れ、粉砕部の粉砕原料を横方向へ押し流す
ように作用する。

【００１４】このように、スロートベーンの傾斜角度に
よって、粉砕部の原料の流動状態が異なってくるため、
粉砕ローラの滑り易さ、つまり図１４に示すような自励
振動発生のきっかけとなる粉砕ローラの横ずれ状の首振
り動作も回転テーブルの回転に伴い変化することなに
る。前述したように、本発明によって生じるこのような
首振り動作の相互キャンセル作用は、粉砕部において原
料が少なくその粒径が小さくて軟らかな粉層となり、激
しい自励振動を起こし易い場合において特に有効であ
る。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明になる粉砕部構造を具体化し
たローラミルの構造を、中心軸を通る断面図として描い
たものである。このローラミルの粉砕部は、大まかに、
主要素である粉砕ローラ３と回転テーブル１４により構
成されている。本発明の特徴は、回転テーブル１４の外
周に装着設置され、回転テーブル１４とともに回転する
いわゆる回転スロートのスロートベーン１７ａ、１７ｂ
を、回転テーブル１４の円周（回転）方向に対して異な
らせることにあるので、まず初めにこれについて説明す
る。

【００１６】図２〜図４は、本発明になるローラミル内
におけるスロートベーンの構造を示したものである。い
ずれの例においても、スロートベーン２０２は傾斜して
おり、回転テーブルの回転方向に対して、スロートベー
ン２０２の下端が突き出すように構成されている。この
ようにすることで、熱風は、スロートベーン２０２の間
の間隙を小さな圧力損失で貫通する。すなわち、傾斜し
たスロートベーンが、熱風を迎え入れるような構造にな
っているわけである。

【００１７】図２は、スロートベーン２０２の傾斜角θ
₁ と、スロートベーン２０２のピッチ（間隔）ｌ_P1をい
ずれも中間に構成した例である。後述するが、同一ミル
内の回転スロート２０１における他の部分では、スロー
トベーンの傾斜角度とピッチをこの例とは異ならせてあ
る。図３に示す例は、スロートベーン２０２を、図２の
例よりも大きく傾斜させた（傾斜角度はθ₁ ＜θ₂ ）も
のである。この構造においては、熱風２０４がスロート
ベーン２０２の間を貫通し易いこともあり、すなわち圧
力損失が相対的に小さいため、スロートベーン２０２の
ピッチｌ_P2を図２の標準ｌ_P1よりもわずかに小さめに設
定してある。図４に示す構造例は、スロートベーン２０
２の傾斜を最も小さくしたものである（傾斜角度はθ₃
＜θ₁ ＜θ₂ ）。この構造の場合は、スロートベーン２
０２が熱風２０４の流れに対する抵抗になり得るため、
これをできるだけ減らす目的でスロートベーン２０２の
ピッチｌ_P3を、図２および図３の構造例におけるｌ_P1や
ｌ_P2よりも大きく設定している。

【００１８】図５は、図２〜図４に示したとおりに傾斜
角度を異ならせた構造のスロート群の配列領域を、粉砕
部の上方からの視図として模式的に描いたものである。
回転テーブル３０１の回転方向に対し、規則性がない状
態で、それぞれにスロートベーンの傾斜角度を異ならせ
て配列した構造の回転スロートを示している。このよう
なスロート群の配列は、粉砕ローラ３０２の個数の整数
倍に等しくなるような周期性がないようにする。例え
ば、粉砕ローラ３０２が３個の場合、３の倍数の周期性
があると、粉砕ローラの動きは同期し、同位相で振動す
るからである。

【００１９】順序が逆になったが、本発明になる粉砕部
構造を採用したローラミルの全体構成を図１について説
明する。原料１は、ミル上部の中心軸上にある原料供給
管（センターシュート）２から供給され、ミルの下部で
回転する回転テーブル１４上に落下する。回転テーブル
１４の外周部にある粉砕リング１５上に供給されて、こ
の粉砕リング１５の上面に刻設されて断面が略円弧型を
した粉砕レース１６の上で、粉砕ローラ３により圧縮粉
砕される。前述したように、この実施例のローラミルで
は、回転テーブル１４の外周に設置したスロートベーン
１７ａ、１７ｂが、回転テーブル１４の円周（回転）方
向に対し、傾斜角度とピッチがともに不規則になるよう
配設されている。粉砕されて生成した粉体は、スロート
ベーン１７ａおよび１７ｂの間を貫通してミル内へ吹込
まれる熱風２０により乾燥されながらミルの上方へ輸送
される。粗い粒子は重力により回転テーブル１４上に落
下し（１次分級）、粉砕部で再粉砕される。この１次分
級部を貫通した粒子群は、回転分級機２３により遠心分
級される（２次分級）。比較的粗い粒子は、回転分級機
２３の羽根の間を貫通し、製品微粉として製品微粉排出
ダクト２５から排出される。石炭の場合は、微粉炭バー
ナへ直接送られるか（熱風２０が燃焼用１次空気とな
る）または貯蔵ビンへ回収される。

【００２０】図６と図７は、それぞれスロートベーンの
傾斜角度θが大きな場合と小さな場合について、粉砕部
における流動状態を模式的に描いたものである。図６に
示すように、スロートベーン４１３の傾斜角度θが大き
な場合には、回転スロート４１２から吹込まれた熱風４
１４と粉砕原料４１５は、回転テーブル面に平行により
近い状態で、すなわち回転テーブルに接するように流動
する。両粉砕ローラ４１１の間にある粉砕原料は、熱風
４１４によって、図中に示す白ヌキの矢印（ａ）のよう
に左から右へと流れる。一方、右側の粉砕ローラ４１１
の回転により生成されて吐き出される微粉は、回転テー
ブルの回転方向へ流出するが、白ヌキの矢印（ｂ）のよ
うに、矢印（ａ）で示す粉砕原料の流れと干渉する。し
たがって、このようにスロートベーン４１３の傾斜角度
θが大きな場合には、粉砕ローラ４１１の微粉生成部
（または微粉の流出部）に粉砕原料１が滞留し易くなる
状態となる。そのため、回転スロート４１２において、
スロートベーン４１３の傾斜角度θの大きな領域では、
局部的ではあるが粉層圧力損失（全体の圧力損失からス
ロート部の通過圧力損失を引いた圧力損失）が増大しが
ちである。

【００２１】一方、図７のように、スロートベーン４２
３の傾斜角度θが小さな場合には、熱風４２４が吹込ま
れる方向が比較的垂直に近いため、両粉砕ローラ４２１
の間を貫通して、粉砕原料は上方へ搬送されるようにな
る。したがって、この場合には、粉砕部（粉砕ローラ４
２１の近傍）における粉砕原料の滞留量は他のスロート
ベーン４２３の個所に対して、比較的少なくなってい
る。このように、回転テーブルとともに回転するスロー
トベーンの位置関係（回転テーブル上、所定場所に配置
され、回転テーブルの回転によりその場所で回転する各
粉砕ローラに対する位置関係）により粉砕ローラ部にお
ける粉層の状態が異なれば、粉砕ローラの横ずれ状の首
振り状態（図１４）も異なってくる。

【００２２】以上のように、首を振りかけたときの粉砕
ローラにおけるかみ込み部および微粉生成部の挙動が、
傾斜角度の異なるスロートベーンの位置関係によって変
化すると、３個の粉砕ローラはなかなか自己同期化しな
くなる。つまり、ある１つの粉砕ローラの動作に、他の
粉砕ローラが同位相で呼応することがなくなるわけであ
る。このようにして、ミル内における各粉砕ローラの動
きが相互にキャンセルし合うようになれば、自己同期化
現象に起因する激しい自励振動の発生を防ぐことができ
るようになる。

【００２３】次に、以上のような粉砕ローラにおける動
作の相互キャンセル作用によって得られた振動レベル低
減の結果について述べる。図８は、ミル内における石炭
ホールドアップに対する振動の振幅の変化をまとめ、本
発明の実施例と従来技術とを比較したものである。縦軸
の振幅δ_0Cは、粉砕ローラと粉砕レースがメタルタッチ
する空回転時の振幅δ_0C ^* で割られて無次元化されてい
る。一方、横軸のホールドアップＷは、ミルが定格給炭
量で運用されたときのホールドアップＷ^* で割られて無
次元化されている。この実験結果は、炭質の影響によ
り、比較的激しい振動を起こし易い石炭を粉砕したとき
に得られたものである。従来技術（図１３）では、低負
荷域（Ｗ／Ｗ ^* 〜０．３８）で著しく振幅が増大するの
に対し、本発明を具体化した回転スロート部を搭載する
ローラミルでは、振動の大幅な低減が可能であることが
実証された。本発明の実施例の場合でも、他のホールド
アップの条件よりは、Ｗ／Ｗ ^* 〜０．３８の近傍におい
て振幅がやや大きくなるが、この振動は、自己増幅的な
独特の性質を持つ自励振動ではなく、粉砕ローラが自己
同期化することのない強制振動の１タイプである。

【００２４】図９は、ローラミルが振動を起こしたとし
てもさほど激しくない性質の石炭を利用した場合の結果
をまとめたものである。この例においても、本発明を具
体化することにより、振幅を低減できることがわかる。
本発明のようにスロートベーンの傾斜角度を異ならせる
場合、前述したとおり、その上方における粉砕原料の流
動形態が異なるため、長期間にわたる使用の後には、ス
ロートベーンの摩耗状況は異なってくる可能性がある。
図１０は、傾斜角度の異なるスロートベーンごとに摩耗
量を比較したものである。スロートベーンの傾斜角度が
中間的な場合の摩耗量を‘１’として相対摩耗量を評価
した。スロートベーンの傾斜角度に対する相対摩耗量を
比較すると、たかだか２％の差であり、スロートベーン
の構成が摩耗に及ぼす影響に関しては、実用上問題にな
らない程度に小さいといえる。

【００２５】本発明になるスロートリングを搭載するロ
ーラミルは、具体化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ためのミル、鉄鋼ス
ラグや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、ＦＲＰ（繊維強化プラスチ
ック）廃材等産業廃棄物の再利用のための微粉砕処理用
ミルへもほぼそのまま適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明による効果をまとめると以下のよ
うになる。 （１）ミルの自励振動の発生を防止できる。 （２）上記（１）の効果によって、ミル自体およびミル
の周辺にあるプラント関連機器の信頼性や耐久性が向上
する。また、プラント内従業員の体感上の不快感もなく
なり作業能率も向上する。 （３）低負荷域において振動を抑止できるため、ミルに
とどまらずボイラ全体の低負荷運用が可能になる。 （４）振動を起こし易いと危惧されてきた特定の石炭種
や固体燃料も問題なく使用できるようになる。これによ
って、ミルに対する粉砕原料の適用性が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】、

【図２】、

【図３】、

【図４】、

【図５】本発明の実施例を示す図。

【図６】、

【図７】本発明におけるスロートリング部の動作模式
図。

【図８】、

【図９】および

【図１０】本発明を適用したミルの効果を示す図。

【図１１】、

【図１２】、

【図１３】、

【図１４】および

【図１５】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１…原料、２…原料供給管、３…粉砕ローラ、７…ロー
ラブラケット、９…ローラピボット、１１…加圧フレー
ム、１２…加圧用スプリング、１３…スプリングフレー
ム、１４…回転テーブル、１５…粉砕リング、１６…粉
砕レース、１７ａ…傾斜スロートベーン、１７ｂ…直立
スロートベーン、１８…シールリング、１９…ハウジン
グ、２０…熱風、２２…圧縮粉層、２３…回転分級機、
２６…エアスロート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 浩明 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 湯浅 博司 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 堅型に立設された筒状のハウジング内下
   部で、垂直軸の周りに回転する回転テーブルと、この回
   転テーブルの粉砕面との間にかみ込まれた原料を押圧粉
   砕する複数個の粉砕ローラと、前記回転テーブル外周全
   体にわたって配設され粉砕された原料をハウジング内上
   方へ搬送する気体を噴射する多数のスロートベーンを備
   えたスロートリング装置とを設けたローラミルにおい
   て、上記スロートベーンの傾斜角度または間隔の少なく
   ともいずれか一方を、回転テーブルの円周方向に対して
   不規則に異ならせたことを特徴とするローラミル。
2. 【請求項２】 堅型に立設された筒状のハウジング内下
   部で垂直軸の周りに回転する回転テーブルと、この回転
   テーブルの粉砕面との間にかみ込まれた原料を押圧粉砕
   する複数個の粉砕ローラと、前記回転テーブル外周に沿
   って配設され粉砕された原料をハウジング内上方へ搬送
   する気体を噴射する多数のスロートベーンを備えたスロ
   ート装置とを設けたローラミルにおいて、スロート装置
   のスロートベーンの傾斜角度または間隙の少なくともい
   ずれか一方を、回転テーブルの円周方向に対して異なら
   せるとともに、異ならせる規則を粉砕ローラの個数の整
   数倍に等しくならないように構成したことを特徴とする
   ローラミル。