JP6629605B2 - 分級機、粉砕分級装置及び微粉炭焚きボイラ - Google Patents
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Description
特許文献2及び3には、固定羽根を有する固定式分級機と回転式分級機とを併用した分級機が開示されている。
しかし、エアインレットベーンから供給され分級部入口まで上昇する一次空気と、分級機を通過せず粉砕テーブルに戻る粗粒子の流れとが干渉することがある。これによって、粗粒子が分級機入口付近に滞留するため、分級機を通過する粗粒子の割合が増加し、分級機出口側の微粒子の微粉度が低下するおそれがある。また、再粉砕されずハウジング内を循環する粗粒子が増加するため、ハウジング内の圧力損失が増加し、粉砕装置の稼働に要する動力が増加するという問題がある。
特許文献1及び3には、上記問題を解消する手段は開示されていない。特許文献2には、回転羽根で粗粒子をハウジング中心軸側空間に弾き飛ばし、粗粒子とハウジング外周側領域を上昇する一次空気との間にファンネルを介在させることで、粗粒子と一次空気との干渉を回避する構成が開示されている。
内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの内壁面に設けられ、前記気流を前記ハウジングの中心軸側に向けて変向させるように構成された偏流部と、
前記ハウジングの前記内部空間のうち前記外周側領域よりも内周側に位置する内周側領域に回転可能に設けられ、前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、
を備え、
前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸周りに隙間を空けて配列された複数の回転羽根を有し、
前記複数の回転羽根によって形成される前記環状回転部の外形は、該環状回転部の側面視において、前記環状回転部から半径方向外側に向かって水平方向に延ばした線分に対して前記環状回転部の外形がなす角度θは75°以下である。
こうして、粗粒子の戻りと上昇気流との干渉を防止することによって、分級機入口付近の粗粒子の滞留を抑制できるため、分級機出口側の微粒子の微粉度低下を抑制できる。また、粗粒子を粉砕部へスムーズに戻すことができるため、ハウジング内を循環する粗粒子の量を低減でき、これによって、ハウジング内の圧力損失を低減でき、粉砕装置の動力増加を抑制できる。
前記角度θは、50°≦θ≦70°である。
上記(2)の構成によれば、θ≦70°とすることで、環状回転部の外周側空間を確保できるため、上昇気流と粗粒子との干渉を回避できる。また、50°≦θとすることで、環状回転部の外周側領域の流路断面積が減少するのを抑制できるため、環状回転部を通過する気流の流速増加による分級精度の低下を抑制できる。
各々の前記回転羽根は、該回転羽根の上端が該回転羽根の下端に対して前記環状回転部の回転方向の上流側に位置するように、鉛直方向に対して斜めに配置される。
上記(3)の構成によれば、気流に随伴される粒子に衝突する上記回転羽根の面を上向きに位置させることができるので、回転羽根に当る粗粒子をハウジングの外周側上方へ弾き飛ばすことができる。これによって、上記(1)の構成と相まって、弾き飛ばされた粗粒子と上昇気流との干渉を抑制できる。
前記分級機の前記ハウジングの上部から前記分級機の前記ハウジング内へ垂下された原料供給管をさらに備え、
前記環状回転部の前記複数の回転羽根は前記原料供給管の周囲に配置されると共に、
前記環状回転部の全高をHとし、前記原料供給管の下端の高さ位置をh0としたとき、前記複数の回転羽根の下端の高さ位置hは、h0−0.1H≦h≦h0+0.1Hの関係を満たす。
上記(4)の構成によれば、回転羽根の下端の高さ位置を上記原料供給管のほぼ下端まで延設でき、かつθが75°以下であるために、原料供給管の下端面からの環状回転部の外周側への張り出しを低減できる。そのため、整流コーンをなくしても、環状回転部へと向かう上昇気流を環状回転部の下端面(原料供給管の下端面からの環状回転部の外周側への張り出し部分)によって阻害することを防止できる。
前記ハウジング内において、前記環状回転部の下方に回転可能に設けられた粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルに供給された原料を粉砕するための粉砕ローラと、を含む粉砕部と、
前記粉砕部における前記原料の粉砕により生成された粒子を分級するための前記(1)〜(4)の何れかの構成の分級機と、
を備える。
上記(5)の構成によれば、上記(1)〜(4)の何れかの構成の分級機を備えることで、ファンネルを設けない場合であっても、上昇気流と環状回転部で跳ね飛ばされた粗粒子との干渉を抑制できる。
従って、環状回転部入口付近の粗粒子の滞留を抑制できるため、分級機出口側の微粒子の微粉度低下を抑制できる。また、粗粒子を粉砕部へスムーズに戻すことができるため、ハウジング内を循環する粗粒子の量を低減でき、これによって、ハウジング内の圧力損失を低減でき、粉砕装置の動力増加を抑制できる。
前記粉砕部は、前記原料としての石炭を粉砕するものであり、
前記分級機は、前記石炭が前記粉砕部で粉砕された石炭粒子から微粉炭を分級し外部に取り出すように構成される。
上記(6)の構成によれば、石炭を原料とする場合に、上昇気流と環状回転部で跳ね飛ばされた石炭粗粒子との干渉を抑制できる。従って、分級機付近の石炭粗粒子の滞留を抑制できるため、分級機出口側の石炭微粒子の微粉度低下を抑制できる。また、石炭粗粒子をスムーズに粉砕部に戻すことができるため、ハウジング内を循環する石炭粗粒子の量を低減でき、これによって、ハウジング内の圧力損失を低減でき、粉砕分級装置の動力増加を抑制できる。
前記(6)の構成の粉砕分級装置と、
前記粉砕分級装置によって得られた前記微粉炭を燃焼させるための火炉と、
を備える。
上記(7)の構成によれば、上記構成を有する粉砕分級装置を備えることで、ファンネルを設けない場合であっても、上昇気流と分級機で微粒炭と分級された石炭粗粒子との干渉を抑制できる。そのため、該石炭粗粒子が分級機の入口付近で滞留するのを抑制できるため、分級機出口側の石炭微粒子の微粉度を向上できる。従って、微粉炭焚きボイラにおいて、未燃分の発生を抑制して燃焼効率を向上できる。
また、ハウジング内を循環する石炭粗粒子の量を低減できるため、ハウジング内の圧力損失を低減でき、これによって、粉砕分級装置の動力増加を抑制できる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
分級機10は、ハウジング12を備え、ハウジング12はその内部空間のうち外周側領域Soに下方から気流fを取り込むように構成されている。ハウジング12の内壁面に偏流部14が設けられ、偏流部14は、外周側領域Soを上昇する気流fをハウジング12の中心軸O側に向けて変向させるように構成されている。一実施形態では、偏流部14は、ハウジング12の内壁面にハウジング12の周方向に沿って設けられる。この場合、偏流部14は、ハウジング12の全周に亘って、ハウジング12の内壁面に設けられてもよい。
ハウジング12の内部空間のうち、外周側領域Soよりも内周側に位置する内周側領域Siに環状回転部16が設けられる。環状回転部16は回転可能に設けられ、気流fに随伴する粒子を分級するように構成される。
図1に示す分級機10(10A)では、環状回転部16の下方位置で供給管23に整流コーン24が設けられる。
環状回転部16を通過した微粒子Pmは排出管26から利用先に送られる。ハウジング12の上面に供給管23を回転させるための駆動部28が設けられる。
図1に示すように、分級機10の下方には、供給管23からハウジング12内に供給された被粉砕物Mrを粉砕するための粉砕部32が設けられ、分級機10及び粉砕部32を備える粉砕分級装置30を構成する。
気流fに随伴する粉砕粒子は、環状回転部16において、回転羽根20の回転による遠心分級と衝突分級とにより微粒子Pmと粗粒子Pcとに分級され、微粒子Pmは回転羽根20間に形成された隙間を通過する。
粗粒子Pcは回転羽根20に衝突して跳ね飛ばされる。粗粒子Pcは上昇する慣性力をもっており、回転羽根20に当って気流fの流速が小さい外周側領域Soへ跳ね飛ばされ、該領域から粉砕部32に戻る。この際、θが75°以下であるため、外周側領域Soの流路断面積を確保でき、上昇気流fと粉砕部32へと向かう粗粒子Pcとの干渉を抑制することができる。
この場合、気流fに随伴される粒子に衝突する回転羽根20bの面を上向きに位置させることができるので、回転羽根20bに当る粗粒子をハウジング12の外周側上方へ弾き飛ばすことができる。これによって、線分22に対してなす角度θが75°以下となる環状回転部16の上述の構成と相まって、弾き飛ばされた粗粒子Pcと上昇気流fとの干渉をより効果的に抑制できる。
θ≦70°とすることで、環状回転部16の外周側領域Soを確保できるため、粗粒子Pcと気流fとの干渉をより効果的に抑制できる。50°≦θとすることで、環状回転部16の外周側領域Soの流路断面積が減少するのを抑制できるため、環状回転部16を通過する気流の流速増加による分級精度の低下を抑制できる。
また、図4から分かるように、θが50°未満になると、粗粒子Pcの量が微増する。また、70°<θ≦75°の範囲においても、50°≦θ≦70°の場合に比べて粗粒子Pcの量が微増することが分かる。よって、50°≦θ≦70°に設定することで、環状回転部16の分級精度をさらに向上できることがわかる。
また、図5から、50°≦θ≦70°とすることで、ハウジング12内の圧力損失をより効果的に抑制できることがわかる。
従って、50°≦θ≦70°に設定することで、分級機10の分級精度をさらに高めることができる。また、ハウジング内圧力の増加を抑制でき、粉砕分級装置30のさらなる動力低減が可能になる。
これによって、回転羽根20(20c)の下端の高さ位置hを原料供給管23のほぼ下端まで延設でき、かつθが75°以下であるために、原料供給管23の下端面からの回転羽根20(20c)の外周側への張り出しを低減できる。そのため、図6に示すように、環状回転部16(16C)の下方に整流コーン24を設けない場合であっても、環状回転部16(16C)へと向かう気流fを環状回転部16(16C)の下端面(原料供給管23の下端面からの環状回転部16(16C)の外周側への張り出し部分)によって阻害することを防止できる。
一実施形態では、粉砕部32は、回転可能に設けられた粉砕テーブル34と、粉砕テーブル34に供給された原料(被粉砕物)を粉砕するための粉砕ローラ36と、を含む。
図示した実施形態では、粉砕テーブル34は駆動部38によって矢印方向に回転する。粉砕テーブル34の外周にエアインレットベーン40が設けられ、エアインレットベーン40から搬送ガスgがハウジング12の内部へ噴き上がり、上昇する気流fを形成する。
エアインレットベーン40は、例えば、互いに間隔をもって配置された複数のベーン(不図示)を有し、搬送ガスgは該ベーン間を通ることで旋回を付与される。旋回を付与された気流fは外周側領域Soを旋回しながら上昇する。
従って、環状回転部入口付近の粗粒子Pcの滞留を抑制できるため、分級機出口側の微粒子Pmの微粉度低下を抑制できる。また、粗粒子Pcを粉砕部32へスムーズに戻すことができるため、ハウジング内を循環する粗粒子Pcの量を低減でき、これによって、ハウジング内の圧力損失を低減でき、粉砕分級装置30の動力増加を抑制できる。
これによって、石炭を原料とした場合に、分級機付近の石炭粗粒子の滞留を抑制できるため、分級機出口側の石炭微粒子の微粉度低下を抑制できる。また、石炭粗粒子がスムーズに粉砕部32に戻るため、石炭粗粒子の再粉砕が促進され、ハウジング内を循環する石炭粗粒子の量を低減できるため、ハウジング内の圧力損失を低減でき、粉砕分級装置の動力増加を抑制できる。
図示した実施形態では、粉砕分級装置30には、送風機54から空気Aが送り込まれるとともに、石炭バンカ60及び給炭機62から原料(被粉砕物)としての石炭が供給されるようになっている。
また、粗粒子Pcの混入が抑制された微粉炭Cmを燃焼させるので、燃焼ガスにおけるNOxなどの大気汚染物質を低減でき、かつ灰中未燃分を低減することができ、これによって、ボイラ効率を向上させることができる。
12 ハウジング
12a 円環部
14 偏流部
16(16A、16B、16C) 環状回転部
20(20a、20b、20c) 回転羽根
22 線分
23 供給管
24 整流コーン
26 排出管
27 軸受
28,38 駆動部
30 粉砕分級装置
32 粉砕部
34 粉砕テーブル
36 粉砕ローラ
40 エアインレットベーン
50 微粉炭焚きボイラ
52 火炉
A、A1、A2 燃焼用空気
Cm 微粉炭
Mr 被粉砕物
O 中心軸
Pc 粗粒子
Pm 微粒子
Si 内周側領域
So 外周側領域
f 気流
Claims (7)
- 内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの内壁面に設けられ、前記気流を前記ハウジングの中心軸側に向けて変向させるように構成された偏流部と、
前記ハウジングの前記内部空間のうち前記外周側領域よりも内周側に位置する内周側領域に回転可能に設けられ、前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、
を備え、
前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸周りに隙間を空けて配列された複数の回転羽根を有し、
前記複数の回転羽根によって形成される前記環状回転部の外形は、該環状回転部の側面視において、前記環状回転部から半径方向外側に向かって水平方向に延ばした線分に対して前記環状回転部の外形がなす角度θは75°以下であり、
各々の前記回転羽根は、該回転羽根の上端が該回転羽根の下端に対して前記環状回転部の回転方向の上流側に位置するように、鉛直方向に対して斜めに配置される
ことを特徴とする分級機。 - 前記角度θは、50°≦θ≦70°であることを特徴とする請求項1に記載の分級機。
- 内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの内壁面に設けられ、前記気流を前記ハウジングの中心軸側に向けて変向させるように構成された偏流部と、
前記ハウジングの前記内部空間のうち前記外周側領域よりも内周側に位置する内周側領域に回転可能に設けられ、前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、
を備える分級機であって、
前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸周りに隙間を空けて配列された複数の回転羽根を有し、
前記複数の回転羽根によって形成される前記環状回転部の外形は、該環状回転部の側面視において、前記環状回転部から半径方向外側に向かって水平方向に延ばした線分に対して前記環状回転部の外形がなす角度θは75°以下であり、
前記分級機の前記ハウジングの上部から前記分級機の前記ハウジング内へ垂下された原料供給管をさらに備え、
前記環状回転部の前記複数の回転羽根は前記原料供給管の周囲に配置されると共に、
前記環状回転部の全高をHとし、前記原料供給管の下端の高さ位置をh0としたとき、前記複数の回転羽根の下端の高さ位置hは、h0−0.1H≦h≦h0+0.1Hの関係を満たすことを特徴とする分級機。 - 各々の前記回転羽根は、該回転羽根の上端が該回転羽根の下端に対して前記環状回転部の回転方向の上流側に位置するように、鉛直方向に対して斜めに配置されることを特徴とする請求項3に記載の分級機。
- 前記ハウジング内において前記環状回転部の下方に回転可能に設けられた粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルに供給された原料を粉砕するための粉砕ローラと、を含む粉砕部と、
前記粉砕部における前記原料の粉砕により生成された粒子を分級するための請求項1乃至4の何れか1項に記載の分級機と、
を備えることを特徴とする粉砕分級装置。 - 前記粉砕部は、前記原料としての石炭を粉砕するものであり、
前記分級機は、前記石炭が前記粉砕部で粉砕された石炭粒子から微粉炭を分級し外部に取り出すように構成されたことを特徴とする請求項5に記載の粉砕分級装置。 - 請求項6に記載の粉砕分級装置と、
前記粉砕分級装置によって得られた前記微粉炭を燃焼させるための火炉と、
を備えることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
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