JPH0386255A - 微粉炭生成用竪形ローラミル - 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］ 本発明は石炭粉砕用竪形ローラミルに係り、特にかみ込
み不良な性質を有する石炭に対しても良好に粉砕し得る
微粉炭生成用竪形ローラミルに関する。

〔従来の技術〕

石炭焚ボイラにおいても低公害燃焼（低ＮＯｘ、低未燃
分燃焼）が実施され、それに伴いボイラ用石炭の微粉砕
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タイプとして、回転粉砕テーブ
ルと複数のローラを備えた竪型ローラごルが用いられ、
最近では代表機種の一つとしての地位を固めつつある。

この種の竪形粉砕機は、°第１５図に示すように円筒型
ミルハウジング２１内の下部にあって減速機を有するモ
ータで駆動され、水平面上で低速回転する円板状の粉砕
テーブル３と、その上面外周部を円周方向へ等分する位
置へ油圧あるいは加圧用スプリング１５等で圧下されて
回転する複数個の粉砕ローラ８を備えている。粉砕テー
ブル３の中心部へ原料供給管（シュート）２により供給
される被粉砕原料ｌは、粉砕テーブル３の回転と遠心力
によって粉砕テーブル３上をうず巻状の軌跡を描いて外
周部へ移動し、粉砕テーブル３の粉砕レース７面と粉砕
ローラ８の間にかみ込まれて粉砕される。ミルハウジン
グ２１の基底部には、ダクト内を送られてきた熱風１８
が導かれており、この熱風１８が粉砕テーブル３の外周
部とξルハウジング２１の内周部との間にあるエアスロ
ート２０から吹き上っている。粉砕後の粉粒体はエアス
ロート２０から吹き上る熱風１日によってミルハウジン
グ２１内を上昇しながら乾燥される。ミルハウジング２
１上部へ搬送された粉粒体は、粗いものから重力により
落下しく１次分級）、そこを貫通したやや細かな粉粒体
はミルハウジング２１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などの分級機２２で再度分級され
る。所定の粒径以下の微粉は、熱風１日によって輸送さ
れ、ボイラでは図示していない微粉炭バーナあるいは微
粉貯蔵ビンへと送られる０分級機を貫通することのない
所定粒径以上の粗粉は、粉砕テーブル３上へ落下し、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８によって粉砕が繰り返
される。最近では、燃焼改善の目的から高いＣ／Ａ　（
ここにＣ１Ａはそれぞれ微粉炭と空気の１を量流量）値
で微粉炭ノズルへ搬送するために、空気量を低減させよ
うとする傾向がある。これによっていきおい１次分級の
占める割合が増しつつあるのが実情である。

このような竪型ローラミルにおける粉砕機構は、粉砕テ
ーブル３上の粉砕レース７面と粉砕ローラ８との間の圧
縮とせん断によるものと考えられる。

ところで、数多い石炭の中には、ローラミルで粉砕する
場合、粉砕ローラがその圧縮粉層上ですべりやすい種類
がある。第１２図は圧縮粉層上で粉砕ローラがすべりや
すい種類の石炭を粉砕する場合を模式的に示した図であ
る。図において、粉砕ローラ１２０・１は、粒子をうま
くかみこまず、粉砕ローラ１２０１の圧縮力が圧縮粉層
１２０５上へ十分に加わらないために、粉砕動力も消費
されないかわりに粒度もはなはだしく低いという結果と
なる。この種の石炭は、一般に薄皮（Ｆ　ｌ　ａｋｅ）
状に***し易く、炭化度が進んだ石炭種（低揮発分瀝青
炭、半無煙炭、無煙炭）や、あるいは逆に揮発分を多く
含む石炭種（亜瀝青炭、褐炭）においてみられるもので
ある、これまでの発明者等の観察によれば、薄片状へ破
壊する現象は、数十間の塊状粒から５０ａｍ以下の微粒
まで共通しているようである。粉砕面が円弧状の従来式
粉砕ローラ１２０１では、圧縮粉層１２０５上において
粉砕ローラ１２０１がすべりやすくなる傾向が特に大き
い。

一方、石炭の性質にかかわらず、粉砕レース１２０３面
上において圧縮粉１１１２０５が薄くなれば、圧縮粉層
１２０５上において粉砕ローラ１２０１がすべりやすく
なる。このような不規則なすべり現象が、粉砕ローラ１
２０１と圧縮粉層１２０５間のスティック−スリップ運
動となりミルの振動を誘発する。

さらにもうひとつの問題は、新設したミルあるいは新品
の粉砕ローラと交換した場合において、運転開始直後の
粒度が低めに出やすいことである。

ある使用期間を経ると、粉砕ローラや粉砕レース面上に
小さなくぼみ（デインプル）やしわ状の凸凹が生じて、
粒層となじむようになり、次第に粉砕能力が向上してく
る。

上記した種々の問題点を解決し、粉砕ローラと圧縮粉層
間の接触力をより強め、粉砕能力を高めようとする意図
で、粉砕ローラや粉砕レースを工夫したアイディアがあ
る。第１３図に示す先行技術（実開昭６３−１１１９４
０号公報）は、粉砕ローラ１３０２の周面および回転テ
ーブル１３０１上面のうち少なくとも一方に凹部１３０
３．１３０４あるいは凸部を形成したものである。また
第１４図に示す先行技術（実開昭６３−１１１９３９号
公報）は、粉砕ローラ１４０１の周面に、らせん溝１４
０２など、周面の円周方向とローラ軸１４０３の軸線方
向との間の方向を指向した溝または凹条を設けたもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら第１３図に示した先行技術では、回転テー
ブルと粉砕ローラの間に被粉砕物が入り粉砕ローラは回
転テーブルから離れた状態で運転されると思われ、歯型
状の溝の噛み合いはなくなるので、原料がなくなった全
回転の時は大きなトラブルが発生するおそれがある。ま
た、第１４図の先行技術では、ローラ外周面に設けた溝
が粉砕面の回転方向に近い傾斜角度で刻まれているので
、すべり易い原料に対してはローラと回転テーブル間に
原料をかき込む作業は不十分と考えられる。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点をなくし、ロー
ラ部での原料のかみ込みが促進されて粉砕性能が向上す
る微粉炭生成用竪形ローラミルを推進することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した問題点は、つぎのような手段によって解決する
ことができる。粉砕ローラの粉砕面を、ローラの回転方
向すなわちローラの円周方向に断面形状が直線となる複
数枚のセグメントとして構成し、言い換えれば粉砕ロー
ラの回転軸に垂直な面としてみる断面が多角形となる形
状とし、各セグメント間を浅い溝状の隙間とする。

すなわち、本発明は、直立して設けられた円筒状のハウ
ジングと、ハウジング内下部で垂直軸を中心として水平
面内を回転する回転テーブルと、該テーブル上面の外周
囲に設けられた粉砕リングと、同リング上面に刻設され
た粉砕レースと、粉砕レース上を加圧状態で転動する複
数個の粉砕ローラと、回転テーブル上に粉砕されるべき
石炭を供給する原料供給装置とを有する微粉炭生成用竪
形ローラミルにおいて、上記粉砕ローラの回転軸に直角
な断面での転動外周面を直線状の辺よりなる多角形とし
、かつ各辺の間に溝状の隙間を設けて構成したことを特
徴とする微粉炭生成用竪形ローラミルを特徴とする。

このような粉砕ローラを採用すれば、かみ込み時にすべ
りやすい性質のある石炭や粉砕原料でも、すべることな
く良好に粉砕されるようになる。また粉砕ローラ下の粉
層が薄くなっても、粉層上において粉砕ローラが不規則
にすべることがなくなり、粉砕ローラと粉層の力学的相
互作用によって生じる自動的なスティック−スリップ現
象によるミルの振動を抑止できるようになる。

〔作用〕

上記したような構造の粉砕ローラを用いれば、粉砕ロー
ラの粉砕面の断面平坦部の継目（溝体）による粒子のか
み込みと、被粉砕粒子からなる粒子層上へ周期的に強い
衝突圧を加えるという２つの作用により、従来型の無対
策曲面粉砕ローラではすべりやすい原料をも良好にかみ
込んで良好に圧縮粉砕する。特にすべりやすいわけでは
ない通常の原料に対しても、粉砕能力がアップするため
に、微粉の粒度が向上する。

また、この作用は、粉砕レース上に被粉砕原料の少ない
場合に生じやすい粉砕ローラと粉層間の摩擦振動（ステ
ィック−スリップ現象に起因する一種の自動振動）の抑
制にも、薄い粉層上で安定に粉砕ローラを転動させると
いうことからも大変効果的である。

本発明になるミルの粉砕ローラの断面平坦部は、長期間
の粉砕運転によって損耗するが、断面が略円弧状になっ
てしまうことはない、これは、かみ込みによって平坦部
の端部がやや丸みをおびるのに対し、粉層に対して強い
面圧力を与える平坦部は凸形に丸みをおびることはなく
、摩耗によってわずかにくぼむように変形しようとする
からである。

ただし、粉砕原料がなく粉砕ローラと粉砕レースがメタ
ルタッチするようなローラ保持法の場合、空回転時の振
動・騒音は、従来式のような断面略円弧形のローラに比
べるとやや高めになる。

〔実施例〕

本発明の特徴は、粉砕するための粉砕ローラの構造にあ
るが、ここではξル全体の構成を概説する中で、粉砕ロ
ーラについて詳しく説明する。

第１図は、回転テーブル回転軸（中心軸）５を通る垂直
断面としてミルの構成を示したものである。第２図と第
３図は、それぞれ粉砕ローラ８の断面および表面の形状
を拡大したものを示す。

被粉砕原料１は、ξル上方部の中心軸上に設けた原料供
給管（センターシュート）２からミル内に供給され、ミ
ルの下方部において低速で回転する回転テーブル３上へ
落下する０回転テーブル３上の被粉砕原料１には遠心力
が働き、回転テーブル３に環状にはめ込まれた粉砕リン
グ６の上面に刻設された粉砕レース７の上へと送給され
る。粉砕レース７の断面は略円弧状であり、その粉砕面
も略円弧状のなめらかな曲面として構成されている。被
粉砕原料１は、この粉砕レース７の上において、Ｉ！！
擦力により回転テーブル３と協調運動する粉砕ローラ８
の圧縮力ないしせん断力により粉砕される。粉砕ローラ
８が、回転テーブル３の円周方向等間隔（１２０°）に
３個設けられている。

粉砕ローラ８は、ローラ回転軸１０を中心として、ロー
ラシャフト１１のまわりを回転する。ローラシャフト１
１は、ローラプラケット９に軸受ないしオイルシール（
いずれも図中では省略）を介して支持されている。ロー
ラプラケット９の上部には、粉砕ローラ８の首振り運動
の回転支軸となるローラピボット１３が介されて３個の
粉砕ローラ８の動きを拘束させる作用のある下部加圧フ
レーム１４が搭載されている。粉砕ローラ８の加圧力は
、下部加圧フレーム１４上の加圧用スプリング１５を、
加圧用スプリング１５の上にのせた上部加圧フレーム１
６をテンションロッド１７で引っ張り、収縮させること
によって与える。

第１図および第２図に示すように、本実施例になるミル
の粉砕ローラ８は、粉砕ローラ８の回転方向すなわち粉
砕ローラ８の円周方向に断面形状が直線となる複数枚の
セグメント８ａの組み合せとして構成されている。つま
り、粉砕ローラ８の回転軸に垂直な断面を多数角形（本
実施例では３６角形）となる形状とする。また、各粉砕
面セグメント８ａの両端には断面が１／４円弧の切り欠
き（溝体８ｂ）を刻設し、第３図に略示したごとくセグ
メント８ａ同士の接続部は半円弧型の溝体８ｂで構成さ
れるようにする。このような粉砕ローラ８を用いれ゛ば
、粉砕ローラのセグメント８ａへのかみ込み時にスリッ
プしやすい性質のある石炭などの粉砕原料（７１片（Ｆ
ｌａｋｅ）状に***しやすい性質のものもこれに相当す
る）でも、スリップすることなく良好に粉砕されるよう
になる。

また、低負荷操業時においてミル内の保有原料量が少な
くなって、粉砕ローラ８下の粉層が薄くなっても、薄い
粉層上における粉砕ローラ８の不安定な動きが抑制され
、ミルの自動振動をできるだけ低いレベルに抑制するこ
とが可能になる。ただし、粉砕原料が全くない状態、つ
まり粉砕レース７と粉砕ローラ８がメタルタッチする状
態でミルを回転させると、形状の異なる面同士が接触す
ることになるため、かみ合せ不斉による振動が励起され
る可能性がある。したがって、ミルの空回転はできるだ
け短時間に限定するのが望ましい。

粉砕されて生成した粉粒体は、回転テーブル３の外側つ
まりミルハウジング２１の内側に設けたエアスロート２
０から吹き込まれる熱風１８によってミル上方へと気流
輸送される。これら粉粒体のうち、かなり粗いものは重
力によって落下しく１次分級）、粉砕部で再粉砕される
。１次分級部を貫通した粉粒体は、原料供給管（センタ
ーシュート）２のまわりを回転する回転分級機（回転軸
となる回転分級機円筒２２、その下方に設けた回転分級
機ロータ２３およびその回転分級機ロータ２３に円周方
向等間隔で装着する板状の分級羽根２４で構成される）
による遠心分級（２次分級）によって粗粒と微粉とにふ
るい分けられる。

粗粒は、ミルハウジング２１の内壁側へはしき長ばされ
粉砕部へ重力で落下し再粉砕される。一方微粉は、回転
分級羽根２４の間を貫通し、製品微粉排出ダクト２６か
ら製品微粉として回収される。

石炭焚ボイラ用ミルの場合は、製造された微粉は図示し
ていないバーナへと気流搬送される。

第４図は他の実施例を示すもので、断面が略台形状とな
る粉砕ローラ４０１へ本発明を適用したものである。こ
のローラミルでは、ストッパ４０６を用いて粉砕ローラ
４０１の粉砕面（セグメント）４０１ａと粉砕リング４
１３の粉砕面４１４の間に隙間を設ける構造を、メタル
タッチを防止するために採用している。粉層が薄くなる
と、無対策の場合には粉層の上で粉砕ローラ４０１がす
べりやすくなる。しかし、本発明になる粉砕ローラ４０
１を利用すれば、粉層のかみ込みがかなり促進され、粉
層の薄くなる低負荷運用時における粉砕特性が大幅に改
善される。

ここでは、石炭の粉砕実験結果をもとに、本発明になる
ミルの粉砕ローラによる粉砕特性改善効果について述べ
る。

粉砕性が大幅に異なる数多くの石炭種を用いて、トルク
計を設置したバッチ式ローラ逅ルで粉砕実験を行った。

無対策ローラおよび本発明になるミルのローラともにξ
ニチュアを用いた。第５図は、ローラミルにおける粉砕
性指数（ＲｏｌｌｅｒＧｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ　　Ｉ
ｎｄｅｘ）ＲＧＩ／ＲＧＩ（基準炭）に対する有効摩擦
係数μｅ／μｅ（基準炭）の関係を示したもので、各石
炭の粉砕特性をまとめたものである。プロットが多くか
なり繁雑になるため、プロット群はハツチングして表現
した。横軸は、各石炭においてローラミルの粉砕時に得
られる粉砕性指数ＲＧＩを、標準的な粉砕性を示す基準
炭のＲＧＩで割り正規化しである。また縦軸の有効摩擦
係数μｅも、基準炭のμｅで割って表した。ここで有効
摩擦係数μｅは、次式 より求める。ここにＴ：粉砕トルク、ΔＴ：空ト小トル
ク：荷重、Ｄｒａｃ：レース径である。ＲＧｌが低く粉
砕性の劣る石炭は一般にμｅの値が小さい、ＲＧＩの増
加とともにμｅは急増し、はぼ一定値に達したあと粉砕
性がかなり良好な石炭になるとゆるやかに減少する傾向
となる。無対策の平滑な粉砕曲面を有する粉砕ローラを
用いると、例外的に、μｅのかなり低い石炭（Ａ炭）が
ある。

このようにμｅの低い特性は、コールランクにあまり関
係なく、薄片（Ｆｌａｋｅ）状の粒子に***しやすい石
炭においてみられる０本発明になるミルの粉砕ローラを
利用すれば、図中のＡ炭およびＢ炭のように、矢印（→
）で示すごとく有効摩擦係数μｅと粉砕性指数ＲＧＩを
ともに増大させることができた。μｅの増大は粉砕ロー
ラのかみ込み促進を、またＲＧＩの増加は粉砕能力向上
によってより多くの微粉を生成したことを示している。

薄片状粒子へ破壊しやすく、粉砕ローラがそのような粉
層上ですべり易い石炭種を用いて、ホールドアツプ（仕
込み量）を変化させる実験をバッチ式ミルで行った（バ
ッチ式ミルであるからミルに入れる前に計量した）。第
６図は、ミル内石炭ホールドアツプに対する有効摩擦係
数の変化を示したものである。ホールドアツプないし有
効摩擦係数とも、無対策ローラを用いたときの標準粉砕
条件（石炭仕込み量：５０ｇ、荷重Ｍ：２９）ｃｇｆ、
ミルシャフト回転数：１５ｒ、ｐ、ｍで、４分間粉砕）
の値で正規化した。一般に、ミル内の石炭ホールドアツ
プが増加すればμｅが増大（ホールドアツプが少ないと
きは急速に、ある一定量を超してからはゆるやかに）す
る、同一のホールドアツプで比較すれば、本発明になる
ミルの粉砕ローラの方がμｅが大きくなる。このような
粉砕ローラのかみ込み促進による特性改善効果は、実験
を行ったホールドアツプの全範囲にわたり、すなわちミ
ル内が低負荷から高負荷に達するまで得られている。

つぎに実機の石炭粉砕ミルのように石炭を連続して供給
し、製造された微粉連続して取出す連続式ミルに本発明
になるミルの粉砕ローラを適用して粉砕実験を行った。

第７図は、無次元給炭量に対する無次元微粉粒度の変化
で実験結果をまとめ、ローラ構造の違いを比較したもの
である。標準粉砕条件値で、給炭量と微粉粒度を無次元
化した。

給炭量が増加すると粒度が減少するが、給炭量を揃えて
粒度を比較すると本発明になるミルのローラを使用した
ときの方が粒度が高い。特に、低負荷域において、かみ
込み促進の効果が目立ち、粒度がかなり向上しているこ
とがわかる。

第８図には、無次元給炭量に対する無次元圧力損失の変
化を示す。給炭量の増加とともに圧力損失が増えるが、
本発明になるミルの粉砕ローラ使用時の方が圧力損失が
かなり低い。これは、粉砕の促進によって、ミル内の粒
子循環量が低減し、結果的に圧力損失が低減したためと
考えられる６粉砕ローラが粉層を構成する粒子を効率よ
くかみ込みことは、粉層上において粉砕ローラのスリッ
プが防止されることになり、粉砕ローラの振動抑制に対
しても効果的である。第９図は、ミル内石炭ホールドア
ツプに対する粉砕トルク７変動分の変化をまとめたもの
である。グラフの両軸とも、標準粉砕条件下の従来式ロ
ーラ使用時の条件と測定値で無次元化されている。一般
に、メタルタッチする条件（Ｈｕ−０）を除いて、Ｈｕ
　ｑＯ，２の低負荷帯において、薄い粉層上においてロ
ーラが不規則に動きやすいためか、粉砕トルクの変動が
最大となる０本発明になる粉砕ローラを使用したミルの
方が、トルク変動分のピークが低い、この特性は、ミル
の負荷切り下げ限界をさらに拡大する運用の可能性を示
唆したものといえる。

本発明になるミルと無対策時のローラを用いる従来ミル
で製造した微粉炭をほぼ同一条件で燃焼させて燃焼特性
を比較した。第１０図は、いずれも無次元化した灰中未
燃分と排ガス中のＮＯｘ？！４度の関係をマツピングし
たものである。同一の灰中未燃分で比較すれば、本発明
になるミルで製造した微粉炭の方が排ガス中のＮＯｘ濃
度が低い。

これは、本実施例になるミルで製造した粒度の高い微粉
炭を用いる方が、バーナ近傍で着火・保炎性が著しく良
好になり、火炎中心に高温で安定な低空気比燃焼域が形
成され、ＮＯｘ壱Ｎ２へ還元する中間生成物（揮発成分
の燃焼時に生成する）が多く放出されるようになったた
めである。一方、第１１図は無次元化した石炭粒子の燃
え切り時間と粒度との関係を示した図である。本発明の
ローラミルを用いることによる着火・保炎性の向上は、
バーナゾーンの主燃焼域の拡大とそれに伴う炉内におけ
る燃え切り時間の短縮をもたらし、結果的に燃焼効率の
増加につながる。

以上のように本発明のミルを利用することは、ミルとし
ての多くの性能が向上するばかりでなく、ボイラにおけ
る燃焼の高効率化と低公害化に寄与するなど、連鎖的に
火力プラント全体の性能や運用性を大幅に向上させるも
のと期待される。

本発明になるミルは、ここまで例として取り上げ実施例
を示した微粉炭焚きボイラ用や、あるいは他の固体燃料
焚きボイラ用などかみ込み促進による粉砕能力アップの
要求の強いくルに限らず、セメント仕上げ用ミル、鉄鋼
スラグあるいは非鉄精錬スラグ用箋ル、もしくは高炉吹
き込み用微粉炭ミルへもほぼ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
管理と省エネルギ操業を推進中のため、本発明になるロ
ーラを採用するミルはとりわけ有効と考えられる。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、ローラ部の原料のかみ込
みが促進されるので、ローラがすべり易い原料の石炭に
対しても高い粉砕能力を示し、製品としての微粉炭の粒
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になる竪形ローラミル主要部の
垂直断面図、第２図〜第４図は本発明になるミル用ロー
ラ説明図、第５図〜第１１図は本発明のミルを使った実
験結果説明図、第１２図は従来のミルのローラ部説明図
、第１３図〜第１４図は従来技術になるミルのローラ部
説明図、第１５図は従来技術になるローラミルの縦断面
図である。 １・・・被粉砕原料、２・・・原料供給管（センターシ
ュート）、３・・・回転テーブル、６・・・粉砕リング
、７・・・粉砕レース、８・・・粉砕ローラ、８ａ・・
・粉砕面（セグメント）、８ｂ・・・溝体、９・・・ロ
ーラブラケット、１０・・・ローラ回転軸、１３・・・
ローラピボット、１４・・・下部加圧フレーム、１５・
・・加圧用スプリング、１６・・・上部加圧フレーム、
１７・・・テンションロッド・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直立して設けられた円筒状のハウジングと、ハウ
   ジング内下部で垂直軸を中心として水平面内を回転する
   回転テーブルと、該テーブル上面の外周囲に設けられた
   粉砕リングと、同リング上面に刻設された粉砕レースと
   、粉砕レース上を加圧状態で転動する複数個の粉砕ロー
   ラと、回転テーブル上に粉砕されるべき石炭を供給する
   原料供給装置とを有する微粉炭生成用竪形ローラミルに
   おいて、上記粉砕ローラの回転軸に直角な断面での転動
   外周面を直線状の辺よりなる多角形とし、かつ各辺の間
   に溝状の隙間を設けて構成したことを特徴とする微粉炭
   生成用竪形ローラミル。