JPH02115052A - 回転分級式微粉砕機 - 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、粉砕部と分級部とを備え、分級部に複数の羽
根を装着した回転分級機能を設ける回転分級式微粉砕機
に関するものである。

石炭焚ボイラにおいても、低公害燃焼（低Ｎ　Ｏｘ　。

未燃分低減）や急速負荷変動運用（給炭量変化）が実施
され、それに伴い微粉砕機（ミル）も高性能化が要求さ
れるようになった。

石炭、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
と複数のローラとを備えた竪型ローラミルが用いられ、
最近では代表機種としての地位を堅めつつある。

竪型ローラミルの構造を第１２図に示す。竪型ローラミ
ルは、ミルケーシング６５内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
転する円板状の回転テーブル５５と、その上面外周部を
円周方向の等分する位置へ油圧あるいはスプリング等で
圧接されて回転する複数個の粉砕ローラ５９を備えてい
る。回転テーブル５５の中心部へ原料供給管５１より供
給される被粉砕原料５０は、回転テーブル５５の回転に
よる遠心力とによって回転テーブル５５をうず巻状の軌
跡を描いて外周部へ移動し、回転テーブル５５の粉砕レ
ース面５８と粉砕ローラ５９の間にかみ込まれて粉砕さ
れる。

ミルケーシング６５の基底部には、図示していないダク
ト内を送られてきた熱風６４が導かれており、この熱風
が回転テーブル５５の外周部とミルケーシング６５の内
周部との間のエア・スロート６２から吹き上っている。

粉砕後の粉粒体はエア・スロート６２から吹き上る熱風
６４によってミルケーシング６５内を上昇しながら乾燥
される。ミルケーシング６５の上部へ輸送された粉粒体
は、ミルケーシング６５の上部に設けたサイクロンセパ
レータあるいは回転分級機６８で分級され、所定の粒径
以下の微粉は熱風によって製品微粉ダクト６７より搬送
され、図示していないボイラでは微粉炭バーナあるいは
微粉貯蔵ビンへと送られる。回転分級機６８を貫通する
ことのない所定粒径以上の粗粉は、回転テーブル５５の
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５９によ
って粉砕が繰り返される。

なお、図中の５１は原料供給管（センターシュート）、
５２は回転分級機シャフト、５３は回転分級機ロータ、
５４は回転分級機羽根、５６は回転テーブルシャフト、
５７は回転テーブル回転軸、６０は粉砕ローラシャフト
、６１は粉砕ローラシャフト回転軸、６３はエアスロー
トベーン、６６はダムリングである。

さて、上述したように竪型ミルの多くはミル上部に分級
部を有するミル内循環閉回路粉砕系であり、粉砕部のみ
ならず分級部の性能も、粉砕部との強い関連を保ちなが
ら製品の性質に大きな影響を与える。

最近では、分級機としてサイクロンセパレータに替り回
転分級機６８が多く使用されるようになった。回転分級
機６８は、ミル中心軸部に設けた回転分級機ロータ５３
に複数の回転分級羽根５４を円周方向に等間隔で配設し
、回転テーブル５５の回転駆動系とは独立の駆動系によ
って回転する構成である。

ミル粉砕部より熱風６４で吹き上げられた粉粒体は、回
転する回転分級羽根５４によって生じる気流の遠心力の
作用によって再び粉砕部へ落下する。一方、所定の粒径
より小さな微粉は回転分級羽ｆｌｉ５４の間をすり抜け
るように通過し、ミル外部へ製品微粉として製品微粉ダ
クト６７から排出される０回転分級機６８が広く使用さ
れるようになった主な背景は次の２点である。

ｉ）以前にも増して、シャープな粒度の製品微粉が要求
されるようになった。この要求は、セメントや新素材材
料の分野において特に強い。

ｉｉ　）負荷変動に対し、応答性の向上が求められてい
る。これは主として微粉炭焚ボイラの負荷変動運用対応
であり、サイクロン分級機と比べて回転数制御が可能な
分のみ有利である。

回転分級機６８は回転分級機ロータ５３に板状の複数枚
の回転分級羽根５４を設けたものであり、要求される製
品微粉の粒度、分級のシャープさあるいは負荷の変化速
度に応じて、回転分級羽根５４の形状や仕様あるいは回
転数等を変化させて設計しもしくは運用法を設定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の回転分級式ミルでは、給炭（粉砕）容量を増加さ
せたりあるいは回転分級機６８の回転数を増やして分級
性能の向上を図ろうとする場合に、粉砕部から分級部へ
上昇しようとする粒子を高濃度に含む気流と、分級部か
ら粉砕部へ下降し戻ろうとする気流が衝突・合流し、ミ
ルケーシング６５内において第１２図の斜線で示す位置
によどみ部が生じるという問題があった。このような粒
子や気流が滞留する部分が生じると、ミル内の圧力損失
が増大し送風動力が増大するばかりか、燃焼に対して必
要な十分な微粉粒度が得られず、ミルの高負荷運用が不
可能になる。

第９図と第１０図は、放射型羽根をとり付けた従来式回
転分級ミルの構造を示すものである。第１１図は傾斜型
羽根の構造であるが、このタイプの回転分級機もこれま
で多く用いられている。第１２図は、従来式回転分級ミ
ル内のフローパターンを模式的に描いたものであり、粉
砕部と分級部の中間位置において粒子の滞留が生じる。

先行技術の中には、ミルケーシング６５内における上昇
流と下降流とを強制的に分離させようとする意欲的な試
みもあるが、決定的でかつ十分な効果は得られていない
。

第１３図に示す先行技術側特開昭６２−２４１５５９号
は、回転羽根３１５の水平断面形状を略し字状とし、か
つ縁端部に回転羽根ポケツ）　３１５　ａ　、　　３１
５　ｃを形成し、−度捕足した粗粒子３１７を確実にミ
ル粉砕部へ戻そうとする考案である。この考え方は、粒
子３１７と回転羽根３１５の衝突による再飛散を防ぐの
に有効であるとみなされる。なお、図中の３１６は隅角
部、３１８は粒子の軌跡である。

しかし、この構成のように直角に近い曲折状態でまた回
転羽根ポケット３１５　ａ　、　　３１５　ｃを設ける
ことは、流体力学的な気流抵抗の発生を促すばかりでな
く、回転羽根域における粒子３１７の滞留をも促進する
きらいがある。すなわち、分級部における圧力損失が増
大し、過度の戻り炭増加によりミルの粉砕能力も低下す
る可能性がある。

本発明の目的は、上記したような問題点を無くし、高負
荷運転時においても高品位の製品微粉を得ることが可能
な気流輸送分級式の回転分級式微粉砕機を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した問題点は、回転分級羽根の半径方向先端部を、
分級機回転方向へ曲折させることにより容易に達成する
ことができる。

望ましくは、分級機ロータに円周方向等間隔で複数枚設
置されミル上部方向に対し半径方向先端径が拡大する分
級羽根において、半径方向先端すなわちミル上部方向の
先端部を、分級機回転方向に曲折させ、かつ曲折部が分
級羽根先端から分級機回転軸方向へ羽根半径の約１７３
とする構造がとりわけ効果的である。

〔作　　　用〕

本発明になる回転分級羽根では、その先端部が回転方向
に対し傾斜するかあるいは曲折しているために、分級羽
根先端近傍に存在する粉粒体を強制的に回転分級機中心
部に吸収することが可能になる。これによって、ミルケ
ーシング内に生成する粒子滞留域を大幅に縮小すること
ができる。分級羽根曲折部は、ミル上部方向に対し径が
増大する分級羽根において（このような場合、分級機の
下方から上方へいくにしたがって粗い粒子の分級から始
まり次第に細かな粒子の分離へと変化する）、分級機の
高さ方向ないし半径方向ともに先端部にある。このこと
は、粗い粒子はできるだけ分級機羽根列内へは迎へ入れ
ぬようにし、微小な粒子のみを分級機内部へと送給する
ことを可能にするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明を具体化した回転分級式微粉砕機（以下
ミルと略称する）の軸方向断面図、また第２図は本発明
の主要部である分級機上方からの親図である。

例えば石炭などの被粉砕原料１は、ミル中心軸上の原料
供給管（センターシュート）２の上方から送給され、回
転テーブル３上に落下し、遠心力によって回転テーブル
３の円周部に装着された粉砕リング６ａへ導かれる。粉
砕リング６ａの上側表面には円弧状の粉砕レース６ｂが
刻設されており、この粉砕レース６ｂ上で圧下、状態の
まま転動する３個の粉砕ローラ７が回転テーブル３の円
周方向等分割（１２０°ずつ）の位置に設けられている
。被粉砕原料１は、粉砕レース６ｂと粉砕ローラフの間
で、両機具の圧縮・せん新作用によって微粉炭に粉砕さ
れる。

粉粒体状になった被粉砕原料ｌは、回転テーブル３の外
周に設けられたエアスロートＩＯより吹き出す熱風１２
によって、ミルケーシング１３の上方部へ空力輸送され
る。これら粉粒体のうち、かなり大きな粗粒子は、回転
分級機まで至ることなく重力によって回転テーブル３上
へ落下しく１次分級）再粉砕される。１次分級部を通過
した粒子群は回転分級機へ到達するが、比較的粗い粒子
は空力遠心作用によって分級機の外周囲へと追いやられ
る。

一方、微小な粒子群は、回転分級機の回転分級羽根１６
間へ流入し、製品微粉排出ダクト１８から図示していな
い微粉炭バーナへ供給 なお、第１図において、４は回転テーブルシャフト、５
は回転テーブル回転軸、８は粉砕ローラシャフト、９は
粉砕ローラ回転軸、１１はエアスロートベーン、１７は
ダムリングである。

本発明に係る回転分級機は、原料供給管２のまわりを回
転する円筒状の回転分級機シャフト１４と、その下端に
取り付けられた回転分級機ロータ１５と、それらの円周
方向等間に装着する板状の回転分級機１１６から構成さ
れる。

回転分級羽根１６は、第２図に示すようにその先端部が
回転方向に円弧状に湾曲している。これは、分級機先端
で滞留する微粉群を、回転分級機中心部へ流入させるた
めの迎い部′に相当する。このように、回転方向に湾曲
する構造は、抵抗を誘発するように思いがちであるが、
実際は逆であり空力抵抗あるいは粒子群の存在に起因す
る流動抵抗は確実に低減する。

回転分級羽根１６の湾曲開始点は、第３図に示すように
、回転分級機中心軸から回転分級機ｌ１１６の先端まで
のスパンＲに対する同じく中心軸から外周方向距離ｒの
比で表わせば、ｒ／Ｒ〜２／３の位置に相当する。また
回転分級羽根１６の高さ方向に対する湾曲開始点は、回
転分級羽根１６の下端からちょうど半分の位置、つまり
第４図でｈ／Ｈ＝１／２の関係が成り立つ点である。

このように回転分級羽根１６の上方部を湾曲させたのは
、粗い粒子は回転分級羽根１６．１６の間へ流入させな
いようにするためである。回転分級機では、分級機の下
端から大きな粒子の分級が開始され、上方へいくにつれ
て順次微小な粒子へと分級されていく。もし、回転分級
羽根１６の下端を湾曲させれば、粗い粒子までもが回転
分級羽根１６．１６の間へ入り込むことになってしまい
、粒度の向上という目的に対してはなはだ逆効果になる
。

第３図は、回転分級羽根１６間の気流のフローパターン
を、分級機上方向から分級機の水平断面図として模式的
（二次元的）に描いたものである。

本発明のように、回転分級羽根１６の先端に設けた迎え
角の作用により、気流は回転分級羽根１６の先端から分
級機中心軸方向へと囲い込まれるように流入する。当然
のことながら、気流により搬送される粒子の多くも回転
分級羽根１６．１６の間へ流入すると予測される。この
ような現象を、回転分級機横側から粒子の軌跡として示
したのが第４図である０回転分級機下方から輸送された
粒子群は、回転分級羽根１６の先端の湾曲部から回転分
級羽根１６、１６の間へ流入し、回転分級機を貫通して
製品微粉として回収される。以上の作用によって、粒子
群は回転分級羽根１６．．１６の間へ囲い込まれるよう
に流動するため、回転分級機入口部に生じる粒子滞留部
の発生を防止することができる。これによって、ミル内
における粒子の過度の循環や過粉砕が防止され、ミルは
効果的に運用されるようになる。

第５図は、給炭負荷率に対するミル差圧（圧力損失）の
変化を示す試験結果（パイロットミル）であり、本発明
になる回転分級機と従来式回転分級機の性能を比較した
ものである。

同一の給炭負荷率で比較すると、本発明になる回転分級
機を備えるミルの方がミル差圧が低い。

この傾向は、実験を行った給炭負荷全範囲で供通してい
る。特に給炭負荷率の高い条件において両ミルのミル差
圧の差は拡大しており、これより、本発明になる回転分
級機は、ミル内がより高濃度の粉砕・分級条件下で効力
を発揮することがわがる。

第６図には、分級機回転数比に対するミル差圧の変化を
示す、この場合、給炭負荷は一定とした。

従来式回転分級機では、回転数を増加させると、ミル内
の粒子循環量が増大し、ミル差圧が急増している。一方
、本発明になる回転分級機では、回転分級羽根１６の迎
え角の作用により、粒子滞留部が発生することなく、回
転数の高い分級条件でもミル差圧の増加は少ない。

第７図は、分級機回転数比に対する製品微粉粒度（２０
０メツシユパス残存率）の変化をもって、従来式回転分
級機と本発明になる回転分級機の性能を比較したもので
ある。一般に、分級機回転数が増加すると微粉粒度が向
上するが、試験範囲内の回転数において、本発明の分級
機の方が粒度が高い、これは前述したように、ミル内の
余分な循環が防止されたためと考えられる。

第８図は、粉砕した微粉炭を用いての燃焼実験結果であ
り、本発明の効果を実証したものである。

本発明になる分級機を利用した条件の方がＮ　Ｏｘ及び
灰中未燃分がともに低く、大幅な燃焼改善効果が生じた
ことがわかる。これは微粉粒度の向上によって保炎が強
化されるため、バーナ近傍において低空気比の高温燃焼
域が安定に形成されるためである。すなわち、燃焼が促
進して灰中未燃分が低減じたばかりでなく、ＮｏをＮ！
に還元するための中間生成物が高速熱分解により活発に
放出されたためと考えられる。

以上のように、本発明になる回転分級機を利用すること
でミルの性能が向上し運用性の改善が図られるばかりで
なく、低公害で高効率の燃焼が実現することにもなり、
火力プラント全般にわたり機能向上が達成されることに
なる。

本発明になる回転分級機を有する微粉砕機は、ここまで
例として取り上げ具体化例を示した微粉炭焚きあるいは
石油コークス等固体燃料焚きボイラのミルに限らず、セ
メント仕上げ用ミルや鉄鋼スラグミルあるいは特殊用途
としてセラミックス原料微粉砕用や顔料・タルワ製造用
ミルへも直接適用することができる。特にセメントの分
野では、最近になり、特に厳しい品質管理と省エネルギ
ー操業を推進中のため、本発明になる回転分級式微粉砕
機はとりわけ有効と考えられる。

〔発明の効果〕

本発明を具体化したことによる効果をまとめると以下の
ようになる。

（１）最大粒子径が減少し微粉量が増加する。すなわち
製品微粉の粒度が向上する。

（２）上記効果（１）に関連し、所定の粒度を満足する
粉砕容量が上昇する。これによってコンパクトなミルが
実現する。

（３）上記効果（１）に関連し、硬度や粉砕性の大幅に
異なる多種多様な原料の微粉砕と微粉粒度の制御が可能
になる。

（４）　　ミル内循環量が低減し、ミル内の圧力損失が
低減する。

（５）粒子の分級羽根間流れがスムーズになり、羽根先
端やミルハウジング壁面近傍における粒子の滞留時間が
短縮し、機器材料の摩耗量を大幅に低減することができ
る。

以上のように、本発明によれば、特に微粉粒度の向上と
省エネルギー操業に好適なミルが提供されることになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る回転分級式粉砕機の概略
構成図、第２図はその微粉砕機の回転分級部の平面図、
第３図および第４図はその回転分級部のメカニズムを示
す説明図、第５図、第６図。 第７図ならびに第８図は各特性図、第９図および第１０
図は従来の回転分級部の平面図および断面図、第１１図
は従来の他の回転分級部の平面図、第１２図は微粉砕機
の概略構成図、第１３図は従来提案された分級部の説明
図である。 １・・・被粉砕原料、３・・・回転テーブル、７・・・
粉砕ローラ、１５・・・回転分級機ロータ、１６・・・
回転分級羽根。 第１図 一：［］　＄’ｔ、　７ｆ’ｉ 第 図 、拾汝」１梢牽 （’／、） （Ｎｘ：ＥＮｉ［ｌ：軟） 粥 図 躬 図 第 図 弔 図 双中禾ホ会 （０ム） 第 面 りｌ 第１１図 第１０図 第１３図 ０発 ０発 広島県呉市宝町６番９号 内 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 バブコック日立株式会社呉工場

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ミルケーシング下部に設けられた粉砕部で粉砕され、上
   昇気流とともに輸送される粉砕物を、ミル上部方向へ径
   が拡大する複数の板状羽根を放射状あるいは接線方向に
   傾斜させる如く放射状に取り付けた回転分級羽根で粗粉
   と微粉とに分級し、ミルケーシングの上部に形成された
   取出口から微粉を回収するようにした回転分級式微粉砕
   機において、当該回転分級羽根先端部を、分級機回転方
   向へ曲折させたことを特徴とする回転分級式微粉砕機。