JP2006212522A - 粉砕機およびそれを用いた石炭焚ボイラ装置 - Google Patents

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

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。

本発明の第１実施形態に係る粉砕テーブルの平面図である。 その粉砕テーブルを備えた粉砕部の一部断面図である。 その粉砕テーブルの標準径よりも粉砕リングの径を拡大した場合の粉砕テーブルの平面図である。 その粉砕テーブルの標準径よりも粉砕リングの径を縮小した場合の粉砕テーブルの平面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉砕テーブルの平面図である。 その粉砕テーブルを備えた粉砕部の一部断面図である。 図５Ａ−Ａ線上での拡大断面図である。 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。 本発明の第３実施形態に係る粉砕テーブルの平面図である。 その粉砕テーブルを備えた粉砕部の一部断面図である。 本発明の第４実施形態に係る粉砕テーブルの平面図である。 その粉砕テーブルを備えた粉砕部の一部断面図である。 石炭焚ボイラ装置の系統図である。 竪型粉砕機の一例を示す概略構成図である。 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。 粉砕リングにおけるピッチ円の直径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。 粉砕リングにおけるピッチ円の直径とミル振動との関係を示す特性図である。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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