JP2006212522A - 粉砕機およびそれを用いた石炭焚ボイラ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】必要に応じて粉砕容量を増大したり、あるいは粉砕動力を低減したり、また粉砕時に発生する振動を軽減したりすることのできる粉砕機を提供する。
【解決手段】揺動可能に支持された複数の粉砕ローラ3と、その粉砕ローラ3の下部に配置された粉砕リング25とを備えた粉砕機において、前記粉砕リング25と粉砕ローラ3の接触するピッチ円Qの直径Dを調整可能にしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】揺動可能に支持された複数の粉砕ローラ3と、その粉砕ローラ3の下部に配置された粉砕リング25とを備えた粉砕機において、前記粉砕リング25と粉砕ローラ3の接触するピッチ円Qの直径Dを調整可能にしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば石炭やセメント等の固体を粉砕して所定粒度の微粉を製造する竪型ローラ・レースミルなどの粉砕機およびそれを用いた石炭焚ボイラ装置に係り、特に揺動可能に支持された複数の粉砕ローラと、その粉砕ローラの下部に配置された粉砕リングとを備えた粉砕機に関する。
図13は、石炭焚ボイラ装置の系統図である。同図に示すように、押込送風機61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。
石炭Cは石炭バンカ65に投入された後、給炭機66により定量ずつ竪型粉砕機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のバ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。
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で窒素酸化物が還元されて、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。
図14は、前記竪型粉砕機63の一例を示す概略構成図である。同図に示すように、ハウジング1の下部内側に、粉砕テーブル2と粉砕ローラ3とスロート4とからなる粉砕部5を有する。またハウジング1の上部内側には、固定式分級機6と回転式分級機7からなる分級部8を有する。
前記固定式分級機6は、固定旋回羽根9と回収コーン10を有するサイクロン型のものである。回転式分級機7は、分級機モータ11と駆動ギア12と従動ギア13と回転軸14と回転羽根15とを有している。粉砕テーブル2の回転数は、テーブルモータ19の回転数を減速機20で減速することにより調整される。
給炭管1より供給される石炭(原炭)Cは、回転している粉砕テーブル2の中央部に落下し、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上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動し、粉砕テーブル2と粉砕ローラ3との間にかみ込まれて粉砕される。
粉砕された石炭はさらに外周へと移動し、粉砕テーブル2の周囲に設けられたスロート4から粉砕室へ導入される高温(150〜300℃)の一次空気17と混合し、乾燥されながら上方へと吹き上げられる。
吹き上げられた粒子は重力による分級(一次分級)を受け、粗い粒径の石炭粉は分級部6へ到達する前に落下し粉砕部5へ戻される。分級部6へ到達した細かい粒径の石炭粉は、固定式分級器6及び回転式分級器7によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度以上の粗粉炭とに分級される(二次分級)。粗粉炭は回収コーン10の内壁に沿って落下して再粉砕を受け、微粉炭は送炭管18を経て前記石炭焚ボイラ装置67のバーナ用ウィンドボックス68へ送られる。
固定式分級器6と回転式分級器7の存在により、粉砕機へ投入された石炭は粉砕機内で再循環を受けて粉砕機外へ送り出されるため、粉砕機内には保有炭によって生じる流動層,移動層が形成されている。特にスロート4の直上部は、粉砕部出口石炭粒子、すなわち粉砕テーブル2から移動してくる、原炭,一次・二次分級後の戻り炭,粉砕ローラ3により新たに粉砕された生成微粉炭との混合物が、一次空気17と合流する領域である。この領域は後流に位置する分級部の入口となるため、その流動状態は分級の性能へ大きく影響を与える。
図15は、粉砕部の粉砕能力に関連する構造及び運用のパラメータを示す説明図である。粉砕するためのエネルギーは、同図に示す粉砕テーブル2に対する粉砕ローラ3の粉砕荷重Mと、粉砕テーブル2の粉砕荷重ωにより、粉砕テーブル2のピッチ円直径Dの位置において粉体に与えられる。粉砕荷重Mとテーブルの回転数ωとピッチ円直径Dの積は、仕事率のディメンジョンを有する。
従来これらの粉砕パラメータは、運用応答性の改善や多炭種対応を達成する目的で、給炭量に連動して粉砕荷重Mとテーブルの回転数ωを独立に変化させる手法を採用していた。(例えば特開平2−157053号公報参照)
特開平2−157053号公報
しかしこれらの従来技術は、ボイラ装置の設計段階においてその上流に位置する粉砕機選定にまでさかのぼった調整、すなわち、粉砕機の代表寸法である粉砕テーブル径を変えること、すなわち粉砕テーブル径を変えて運用する点について配慮されていなかった。
そのため給炭量を低減したときや運転時間が経過したときの振動増大を抑制すること、あるいは給炭量を低減したときの過粉砕を抑制することが困難であった。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、必要に応じて粉砕容量を増大したり、あるいは粉砕動力を低減したり、また粉砕時に発生する振動を軽減したりすることのできる粉砕機ならびにそれを用いた石炭焚ボイラ装置を提供することにある。
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、揺動可能に支持された複数の粉砕ローラと、その粉砕ローラの下部に配置された粉砕リングとを備えた粉砕機において、前記粉砕リングと粉砕ローラの接触するピッチ円の直径を調整可能にしたことを特徴とするものである。
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記粉砕リングを複数のリングセグメントで構成し、その粉砕リングの内側あるいは外側の一方あるいはその両方に粉砕リングと同心円の内側スペーサあるいは(ならびに)外側スペーサを配置するように構成して、前記リングセグメントの増減と内側スペーサあるいは(ならびに)外側スペーサの脱着によって、前記粉砕リングと粉砕ローラの接触するピッチ円の直径を調整可能にしたことを特徴とするものである。
本発明の第3の手段は前記第2の手段において、前記リングセグメントが粉砕リングの周方向に沿ってスライド可能になっており、リングセグメントとリングセグメントとの間にリングスペーサが脱着可能に挿入されるようになっていることを特徴とするものである。
本発明の第4の手段は前記第1の手段において、例えば粉砕リングとそれを受ける受け部材との間にくさび状の角度変更部材を挿入するか否かによって、前記粉砕リングの粉砕面の角度を調整可能にしたことを特徴とするものである。
本発明の第5の手段は前記第1の手段において、例えば粉砕ローラの回転シャフトの方向を変更して、前記粉砕ローラの粉砕機回転中心軸に対する傾斜角度を調整可能にしたことを特徴とするものである。
本発明の第6の手段は、粉砕機で粉砕されて生成した微粉炭をウィンドボックスに供給して燃焼する石炭焚ボイラ装置において、前記粉砕機が第1ないし第5の手段のいずれかの粉砕機であることを特徴とするものである。
本発明は前述のように、粉砕リングと粉砕ローラの接触するピッチ円の直径を調整可能にしたものである。このピッチ円の直径を大きくすると、それに比例して粉砕機へのエネルギーのインプットを大きくとれるようになる。そのことにより、粉砕容量が不足する場合にミル型式を変更することなしに容量増大を図ることが可能であるので、装置投資額が増大することがなく、大規模な改造に時間を浪費することがない。
一方、前記ピッチ円の直径を小さくすると、それに比例してエネルギーのインプットが小さくなる。これにより粉砕消費動力が抑制されるので、粉砕部の摩耗が進んで動力が増大し、ミルモータ容量を超過するような状況になった場合に運転が不能になることがない。また、前記ピッチ円の直径を小さくすると、ミル容量が低減した分だけ実質的に運用負荷が高まるので、低負荷で生じやすいミル振動によって運用が不能になることがない。
本発明の実施形態を図と共に説明する。なお、石炭焚ボイラ装置の系統ならびに竪型粉砕機の概略構成は、前述した図13ならびに図14と同様であるのでそれらの説明は省略する。
図1は本発明の第1実施形態に係る粉砕テーブルの平面図、図2はその粉砕テーブルを備えた粉砕部の一部断面図である。
粉砕テーブル2は図2に示すように、平面の外形形状が円形の基台21と、その基台21上に載置固定された平面の外形形状が円環状の受部材22と、その受部材22の内側環状突出部22aの外周に配置される円環状の内側スペーサ23と、前記受部材22の外側環状突出部22bの内周に配置される円環状の外側スペーサ24と、内側スペーサ23と外側スペーサ24の間に配置される粉砕リング25により構成されている。
粉砕リング25は、平面形状がほぼ扇状をした多数のリングセグメント26a,26b,26c・・・・から構成されており、これらのリングセグメント26a,26b,26c・・・・を適当枚数組み合わせて周方向に並べることにより、径の異なる粉砕リング25を構成することができる。配置された各リングセグメント26a,26b,26c・・・・は図示しない連結手段によって強固に連結される。
本実施形態では図1に示すように、内周側に第1内側スペーサ23aを、外周側に第1外側スペーサ24aを装着して、両スペーサ23a,24a間に所定枚数のリングセグメント26を配置して構成した粉砕リング25の状態を標準径としている。
この標準径よりも粉砕リング25の径を拡大する場合は、図3に示すように前記第1外側スペーサ24aを取り除き、第1内側スペーサ23aの外側にそれよりも径大の第2内側スペーサ23bを嵌合して、リングセグメント26を適当枚数(例えば1〜2枚)追加して、第2内側スペーサ23bと外側環状突出部22bの間に径大の粉砕リング25を形成する。
逆に標準径よりも粉砕リング25の径を縮小する場合は、図4に示すように前記第1内側スペーサ23aを取り除き、第1外側スペーサ24aの内側にそれよりも径小の第2外側スペーサ24bを嵌合して、リングセグメント26を標準径の場合よりも適当枚数(例えば1〜2枚)外して、内側環状突出部22aと第2外側スペーサ24bとの間に径小の粉砕リング25を形成する。
粉砕ローラ3は図2に示すように、粉砕荷重を加える加圧フレーム27に、ローラピボット28、ローラブラケット29ならびに回転シャフト30を介して粉砕リング25の半径方向に揺動可能なように支持されている。そのため粉砕リング径の増減により、粉砕ローラ3と粉砕リング25の接触点P(図2参照)がなすピッチ円Q(図1参照)の直径D(図2参照)を調整することができる。
図5ないし図7は本発明の第2実施形態を示す図で、図5は粉砕テーブルの平面図、図6は粉砕部の一部断面図、図7は図5A−A線上での拡大断面図、図8はリングスペーサを取り外した状態での図5A−A線上での拡大断面図である。
粉砕テーブル2は図6に示すように、平面の外形形状が円形の基台21と、その基台21上に載置固定された平面の外形形状が円環状の受部材22と、その受部材22の内側環状突出部22aの外周に配置される円環状の内側スペーサ23と、前記受部材22の外側環状突出部22bの内周に配置される円環状の外側スペーサ24と、内側スペーサ23と外側スペーサ24の間に配置される粉砕リング25により構成されている。
粉砕リング25は、平面形状がほぼ扇状をした多数のリングセグメント26a,26b,26c・・・・と多数のリングスペーサ31とから構成されており、これらのリングセグメント26a,26b,26c・・・・とリングスペーサ31を適当数組み合わせることにより、径の異なる粉砕リング25を構成することができる。
リングセグメント26は、図7に示すように板厚が約半分の上部側に設けられた覆い部32と、板厚が約半分の下部側に設けられた受け部33と、前記覆い部32と受け部33とを連結する連結部34とから構成されて、断面形状は一段の階段状になっている。
前記覆い部32は隣接するリングセグメント26の受け部33上に載って、オーバラップした構造となり、各リングセグメント26は粉砕リング25の周方向に沿ってスライド可能になっている。
前記リングスペーサ31は覆い部32と同じ板厚を有し、リングセグメント26の受け部33上に載置されて、連結部34と隣のリングセグメント26の覆い部32との間に挟持されている。
図5に示すように、リングスペーサ31は長板状あるいは角柱状をしており、リングセグメント26の長手方向(粉砕リング25の径方向)の長さと同寸になっている。
本実施形態では図5に示すように、内周側に第1内側スペーサ23aを、外周側に第1外側スペーサ24aを装着して、両スペーサ23a,24a間に、所定枚数のリングセグメント26と、各リングセグメント26の間にリングスペーサ31を配置して構成した粉砕リング25の状態を標準径としている。
この標準径よりも粉砕リング25の径を拡大する場合は、前記第1外側スペーサ24aを取り除き、第1内側スペーサ23aの外側にそれよりも径大の第2内側スペーサ23bを嵌合して、リングセグメント26ならびにリングスペーサ31を適当枚数追加して、第2内側スペーサ23bと外側環状突出部22bの間に径大の粉砕リング25を形成する。
逆に標準径よりも粉砕リング25の径を縮小する場合は、前記第1内側スペーサ23aを取り除き、第1外側スペーサ24aの内側にそれよりも径小の第2外側スペーサ24bを嵌合して、リングセグメント26ならびにリングスペーサ31を標準径の場合よりも適当枚数外して、内側環状突出部22aと第2外側スペーサ24bとの間に径小の粉砕リング25を形成する。図8は、リングスペーサ31を取り外して、リングセグメント26どうしを突き合わせた状態を示している。
図9と図10は本発明の第3実施形態を示す図で、図9は粉砕テーブル2の平面図、図10は粉砕部の一部断面図である。
本実施形態では図10に示すように、受部材22と粉砕リング25の間に粉砕リング25の粉砕面の角度を変更するための角度変更部材35が介在されている。角度変更部材35の断面形状は、くさび形をしている。
粉砕ローラ3は図10に示すように、粉砕荷重を加える加圧フレーム27に、ローラピボット28、ローラブラケット29ならびに回転シャフト30を介して粉砕リング25の半径方向に揺動可能なように支持されている。そのため図10のように角度変更部材35を介在した場合と介在しない場合で、粉砕リング25の粉砕面の角度が違い、従って粉砕ローラ3と粉砕リング25の接触点P(図10参照)がなすピッチ円Q(図9参照)の直径D(図10参照)を調整することができる。
図11と図12は本発明の第4実施形態を示す図で、図11は粉砕テーブル2の平面図、図12は粉砕部の一部断面図である。
本実施形態では図12に示すように、竪型粉砕機における回転中心軸36に対する回転シャフト5の軸方向の傾斜角θが外部のシリンダなどの昇降機構(図示せず)により調整可能になっている。そのためこの傾斜角θを調整することにより、粉砕ローラ3と粉砕リング25の接触点P(図12参照)がなすピッチ円Q(図11参照)の直径D(図12参照)を調整することができる。
図16は、粉砕リングにおける前記ピッチ円の直径Dとミル容量ならびにミル動力との関係を示す特性図である。ミル容量とミル動力は、強い正の相関があることが知られている。
図中の○印のW1は本発明の実施形態においてピッチ円の直径Dを小さくした場合、○印のW2は本発明の実施形態においてピッチ円の直径Dを大きくした場合、●印はピッチ円の直径Dが変化しない従来の粉砕機(ローラミル)を参考のために示している。
同図に示すようにミル動力を下げたい場合は○印のW1のようにピッチ円の直径Dを小さくすればよく、ミル容量を上げたい場合は○印のW2のようにピッチ円の直径Dを増加すればミル容量を上げることができる。従来のローラミルはピッチ円の直径Dが調整できないため、前述のようなミル動力を下げたり、ミル容量を上げたりする要望には対処できない。
図17は、粉砕リングにおける前記ピッチ円の直径Dとミル振動との関係を示す特性図である。図中の○印のW1は本発明の実施形態においてピッチ円の直径Dを小さくした場合、●印はピッチ円の直径Dが変化しない従来の粉砕機(ローラミル)である。
前述のように○印のW1のようにピッチ円の直径Dを小さくすれば、ミル容量が小さくなるので、実質的なミル負荷率が上がる。そのため同図に示すように、ミルの低負荷時に起こり易いミル振動を従来のものより低減することができる。
1:ハウジング、2:粉砕テ−ブル、3:粉砕ロ−ラ、4:スロ−ト、5:粉砕部、6:固定式分級機、7:回転式分級機、8:分級部、9:固定旋回羽根、10:回収コ−ン、11:分級機モータ、12:駆動ギア、13:従駆動ギア、14:回転軸、15:回転羽根、16:給炭管、17:一次空気、18:送炭管、19:テーブルモータ、20:減速機、21:基台、22:受部材、22a:内側環状突出部、22b:外側環状突出部、23:内側スペーサ、23a:第1内側スペーサ、23b:第2内側スペーサ、24:外側スペーサ、24a:第1外側スペーサ、24b:第2外側スペーサ、25:粉砕リング、26:リングセグメント、27:加圧フレーム、28:ローラピボット、29:ローラブラケット、30:回転シャフト、31:リングスペーサ、32:覆い部、33:受け部、34:連結部、35:角度変更部材、36:回転中心軸、63:竪型粉砕機、67:石炭焚ボイラ装置、68:バーナ用ウィンドボックス、P:粉砕ローラと粉砕リングの接触点、Q:ピッチ円、D:ピッチ円の直径。
Claims (6)
- 揺動可能に支持された複数の粉砕ローラと、その粉砕ローラの下部に配置された粉砕リングとを備えた粉砕機において、前記粉砕リングと粉砕ローラの接触するピッチ円の直径を調整可能にしたことを特徴とする粉砕機。
- 請求項1記載の粉砕機において、前記粉砕リングを複数のリングセグメントで構成し、その粉砕リングの内側あるいは外側の一方あるいはその両方に粉砕リングと同心円の内側スペーサあるいは(ならびに)外側スペーサを配置するように構成して、
前記リングセグメントの増減と内側スペーサあるいは(ならびに)外側スペーサの脱着によって、前記粉砕リングと粉砕ローラの接触するピッチ円の直径を調整可能にしたことを特徴とする粉砕機。 - 請求項2記載の粉砕機において、前記リングセグメントが粉砕リングの周方向に沿ってスライド可能になっており、リングセグメントとリングセグメントとの間にリングスペーサが脱着可能に挿入されるようになっていることを特徴とする粉砕機。
- 請求項1記載の粉砕機において、前記粉砕リングの粉砕面の角度を調整可能にしたことを特徴とする粉砕機。
- 請求項1記載の粉砕機において、前記粉砕ローラの粉砕機回転中心軸に対する傾斜角度を調整可能にしたことを特徴とする粉砕機。
- 粉砕機で粉砕されて生成した微粉炭をウィンドボックスに供給して燃焼する石炭焚ボイラ装置において、前記粉砕機が請求項1ないし5のいずれか1項記載の粉砕機であることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。
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