(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕テーブルと粉砕ローラからなる粉砕部と、
前記粉砕テーブルの周り設けられたスロートと、
前記粉砕部の上方に配置されて入口部を構成する旋回羽根を有する固定式分級器と、
その固定式分級器の内側に配置されて入口部を構成する回転羽根を有する回転式分級機と、
粉砕された微粉を排出する排出管とを備え、
前記粉砕部で粉砕された粉体は前記スロートより導入された熱風によって吹き上げられ、その吹き上げられた固気２相流は前記固定式分級器の入口部に達して、前記旋回羽根によって遠心力が与えられて固気２相流中の粗粉が除去され、
固定式分級器を通過した固気２相流は前記回転式分級機の入口部に達して、前記回転羽根の回転によって遠心力が与えられて固気２相流中の粗粉が除去されて、微粉が前記排出管から排出される竪型ローラミルにおいて、
前記旋回羽根と前記回転羽根を前記粉砕部からほぼ同一の高さ位置に配置し、
前記回転羽根の上部と対向する回転羽根よりも低い円筒を、前記旋回羽根と前記回転羽根の間に設けて、固定式分級器から回転式分級機に至る固気２相流の下降流路を形成し、
固定式分級器を通過した固気２相流が前記下降流路に沿って下降する過程で固気２相流中の粗粉を落下し、
その下降流路を出たほとんど粗粉を含まない固気２相流が前記排出管の負圧により下降流路の出口で反転上昇して、前記回転式分級機の入口部に達するように構成されていることを特徴とする竪型ローラミル。
【請求項２】
供給された原炭を粉砕して微粉炭を得る竪型ローラミルと、その微粉炭をバーナ部に送って燃焼させてフライアッシュを排出する石炭焚ボイラとを備えた石炭焚ボイラシステムにおいて、前記竪型ローラミルが請求項１記載の竪型ローラミルであることを特徴とする石炭焚ボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭等の粒状又はブロック状の原料を粉砕して所定粒度の微粉を取り出す竪型ローラミルに係り、特に、微粉中に混入する粗粉の量を低減するための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来より石炭焚ボイラシステムにおける燃料の前処置装置として使用されている竪型ローラミルの一例を示す。
【０００３】
この図から明らかなように、本例の竪型ローラミルには、粉砕テーブル２と粉砕ローラ３とからなる粉砕部５の上方にサイクロン型の固定式分級器１０が配置され、当該固定式分級器１０の内側に回転式分級機２０が配置されている。
【０００４】
給炭管１より供給された被粉砕物である原炭は、回転している粉砕テーブル２の中心部に落下し、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、粉砕テーブル２の周りに設けられたスロート４より導入された熱風によって、乾燥されながら上方に吹き上げられる。
【０００５】
吹き上げられた石炭粉のうち、粒径が大きいものは、固定式分級器１０まで搬送される途中で重力により落下し、粉砕部５に戻される（一次分級）。分級部６に到達した石炭粉は、固定式分級器１０及び回転式分級機２０によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度以上の粗粒炭とに分級され、粗粉炭は固定式分級器１０のコーン部１１の内壁に沿って落下し、再び粉砕部５にて粉砕される。
【０００６】
一方、分級部６を出た微粉炭は、送炭管３０を経て図示しないボイラへと送られる。送炭管３０より排出される微粉炭の粒径は、回転式分級機２０の回転数を調節することによって制御できる。
【０００７】
近年、石炭焚きボイラにおける高効率・低ＮＯｘ燃焼を実現するため、当該石炭焚きボイラに燃料である微粉炭を供給する竪型ローラミルには、粒径が小さくしかも粒度が揃った微粉炭を製造することが要求されている。石炭焚きボイラが要求する微粉炭の粒径及び粒度は使用する原料炭の燃焼性によって変化し、燃焼性が悪い石炭については微粉の割合が高い微粉炭が要求され、燃焼性が良好な石炭については微粉の割合をある程度低下できる。
【０００８】
わが国で燃料として使用される石炭の輸入先は多岐にわたり、燃料比（固定炭素／揮発分量）も１程度のものから３程度のものまでが利用されている。このため、わが国では、使用する原料炭の燃焼性の良否、例えば燃料比の大小に応じて、製品である微粉炭中に含まれる２００メッシュパスの微粉（粒径が７５μｍ以下）の割合を、約７０〜９０％の範囲で調整している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、竪型ローラミルで製造される微粉炭は、竪型ローラミルの構造上、微粉の割合を下げると粗粉の割合が増加するという問題がある。これは、微粉の割合が低い微粉炭を製造する場合には、微粉の割合が高い微粉炭を製造する場合よりも回転式分級機２０の回転数を下げて竪型ローラミルを運転するが、２００メッシュパス７０％程度の微粉炭を製造する場合には、回転式分級機２０で発生する遠心力が固定式分級器１０で発生する遠心力とさほど変わらないため、回転羽根２１で分離された粗粉が固定式分級器１０から回転式分級機２０に向かう固気２相流に合流し、一旦分離した粗粉が旋回羽根１２を通って回転式分級機２０内に導入される確率が高まることによる。
【００１０】
図４は、微粉炭中の２００メッシュパスの微粉の割合を変化させたときの１００メッシュオーバーの粗粉（粒径が１５０μｍ以上）の混合率を示す図であって、この図から明らかなように、図１０に示した従来の竪型ローラミルにおいては、２００メッシュパスの微粉の割合を９０％にした場合には１００メッシュオーバーの粗粉はほとんど含まれないが、２００メッシュパスの微粉の割合を７０％にした場合には１００メッシュオーバーの粗粉が約４％も含まれる。
【００１１】
燃料比が１程度の燃焼性が良好な石炭を燃料として用いる場合においては、２００メッシュパス７０％（重量平均径５０μｍ）の粒度でもボイラ出口より排出されるフライアッシュ中の未燃分は５％以下になるので、１００メッシュオーバーの粗粉が増加しても大きな問題はない。
【００１２】
ところが、揮発分の少ない燃料比が３程度の燃焼性が悪い石炭を燃料として用いる場合においては、１００メッシュオーバーの粗粉が増加するとフライアッシュ中の未燃分が高くなって高効率燃焼を実現できないため、微粉炭を２００メッシュパス９０％（重量平均径３０μｍ）の粒度にして１００メッシュオーバーの粗粉を除くことが要求される。
【００１３】
ところが、このような微粉を製造するためには、竪型ローラミルの運転動力を大きくする必要があり、微粉炭の製造効率が低下する。また、フライアッシュはセメント材料として有効利用されるが、２００メッシュパス９０％程度の微粉炭を燃焼するとフライアッシュが細かくなりすぎ、セメント材料として適さなくなるという問題がある。
【００１４】
なお、例えば特公平５−８０７５号公報に記載されているように、従来より粉砕物の粒度分布を任意に変えられる分級機を備えた竪型ローラミルが提案されている。図７は、前記公知例に係る竪型ローラミルであって、サイクロン型の固定式分級器７０の内側に、第１回転分級機７１と第２回転分級機７２とからなる回転分級機７３を配置し、前記第２回転分級機７２の周囲に開口部７４を有する筒状の衝突部材７５が配置されている。
【００１５】
第１回転分級機７１と第２回転分級機７２とは、上下２段に配置され、固定環材７６を介して一体に形成されている。第２回転分級機７２に設けられる回転羽根の枚数は、第１回転分級機７１に設けられる回転羽根の枚数よりも少なく、かつ前記衝突部材７５に設けられた開口部７４は、その開度が適宜調整できるように構成されている。
【００１６】
本例の分級装置によれば、第１回転分級機７１と第２回転分級機７２とが異なる分級特性を有しており、かつ開口部７４の開度が可変になっているので、製品微粉の粒度分布を任意に変えることができる。
【００１７】
しかし、本例の分級装置は、微粉粒度が細かいセメントを製造するために開発されたものであって、例えば１７０メッシュ（８８μｍ）オーバーが１％以下といった粒度が非常に細かい微粉を製造するには適するが、２００メッシュパスが７０〜８０％といった比較的粗い粒度の微粉を製造する場合には、やはり１００メッシュオーバーの粗粉の製品への飛込みを防止することができない。即ち、本例の分級機において、１００メッシュオーバーの粗粉の製品への飛込みを防止するためには、回転分級機７３の回転数を下げ、かつ衝突部材７５に設けられた開口部７４の開口面積ができるだけ小さくなるように調節する必要があるが、第２回転分級機７２の分級生能が第１回転分級機７１の性能よりも劣るため、たとえ衝突部材７５の開口部７４を閉鎖したとしても、１００メッシュオーバーの粗粉の製品への飛込みを防止することはできず、燃焼性が悪い石炭を燃料として用いる場合の燃焼効率を高めることができない。
【００１８】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、粗粉の混入を抑制可能な竪型ローラミルを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、粉砕テーブルと粉砕ローラからなる粉砕部と、前記粉砕テーブルの周り設けられたスロートと、前記粉砕部の上方に配置されて入口部を構成する旋回羽根を有する固定式分級器と、その固定式分級器の内側に配置されて入口部を構成する回転羽根を有する回転式分級機と、粉砕された微粉を排出する排出管とを備え、前記粉砕部で粉砕された粉体は前記スロートより導入された熱風によって吹き上げられ、その吹き上げられた固気２相流は前記固定式分級器の入口部に達して、前記旋回羽根によって遠心力が与えられて固気２相流中の粗粉が除去され、固定式分級器を通過した固気２相流は前記回転式分級機の入口部に達して、前記回転羽根の回転によって遠心力が与えられて固気２相流中の粗粉が除去されて、微粉が前記排出管から排出される竪型ローラミルにおいて、
前記旋回羽根と前記回転羽根を前記粉砕部からほぼ同一の高さ位置に配置し、前記回転羽根の上部と対向する回転羽根よりも低い円筒を、前記旋回羽根と前記回転羽根の間に設けて、固定式分級器から回転式分級機に至る固気２相流の下降流路を形成し、固定式分級器を通過した固気２相流が前記下降流路に沿って下降する過程で固気２相流中の粗粉を落下し、その下降流路を出たほとんど粗粉を含まない固気２相流が前記排出管の負圧により下降流路の出口で反転上昇して、前記回転式分級機の入口部に達するように構成されていることを特徴とするものである。
竪型ローラミルの負荷や石炭の粉砕性等によって異なるが、石炭は竪型ローラミルの粉砕部において２００メッシュパス２０〜５０％程度で粉砕される。粉砕された石炭は、分級部に運ばれる前に一次分級が行われ、粗い粒子が分離される。
【００２０】
固定式分級器の入口に達した固気２相流は、固定式分級器の入口部に設けられた旋回羽根によって旋回力が与えられ、再び粗粉の分離が行われる。固定式分級器を通過した固気２相流は、当該固定式分級器の入口部と回転式分級機の入口部との間に設けられた下降流路に入り下降する。
【００２１】
このように、固定式分級器の入口部と回転式分級機の入口部との間に下降流路を設けると、固定式分級器を通過して回転式分級機の入口部に至る固気２相流の流れの方向と固定式分級器及び回転式分級機の入口部の配列とを異ならせることができるので、固定式分級器を通過した粗粉が回転式分級機に飛び込みにくくなり、該部においても粗粉の分離が行われる。その結果、ほとんど粗粉を含まない固気２相流が回転式分級機の入口部へと運ばれるので、回転数が低く遠心力が小さい条件のもとであっても、粒径が小さくしかも粗粉を含まない微粉炭、例えば２００メッシュパスが７０〜８０％で１００メッシュオーバーの粗粉を含まない微粉炭を製品としてボイラに供給することができる。よって、燃焼性が悪い石炭を燃料として用いる場合にも、ミル動力の低減と高効率燃焼とを実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る竪型ローラミルの１例を、図１〜図３に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る竪型ローラミルの構成図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、図３は図２のII−II矢視図である。これらの図において、符号１４，２２は円筒、符号５０は旋回器、符号５１は旋回羽根を示し、その他前出の図６と対応する部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００２３】
図１から明らかなように本例の竪型ローラミルは、旋回羽根１２の下半部と回転羽根２１の上半部とを円筒１４，２２にて覆って下降流路４２を構成している。前記円筒２２は同図に示すように、サイクロン型の固定式分級器１０と当該固定式分級器１０の内側に配置された回転式分級機２０との間の空間部に設けられる。前記固定式分級器１０の入口部を構成する旋回羽根１２と前記回転式分級機２０の入口部を構成する回転羽根２１とは、粉砕部５（粉砕テーブル２）に対してほぼ同一の高さ位置に設定されており、前記固定式分級器１０から前記回転式分級機２０に至る固気２相流の下降流路４２が形成される。
【００２４】
旋回器５０は、図２及び図３に示すように、リング状に形成された本体５０ａの外周面に多数の旋回羽根５１を傾斜して取り付けたものであって、粉砕部５と分級部６との間の固気２相流の流通経路に配置される。
【００２５】
以下、上記のように構成された竪型ローラミルの動作について説明する。
給炭管１より供給された原炭は、回転している粉砕テーブル２に落下し、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が、当該粉砕部５における石炭の粉砕粒度は、２００メッシュパス９０％の微粉炭を得る場合のように細かくする必要はない。これにより、竪型ローラミルの運転動力を低減することができる。
【００２６】
粉砕された石炭粉は、粉砕テーブル２の周りに設けられたスロート４より導入された熱風によって吹き上げられ、旋回器５０に達する。旋回器５０の外周側に吹き上げられた固気２相流は、旋回器５０に設けられた旋回羽根５１によって遠心力が与えられ、粗粉が除去される。一方、旋回器５０の内周側に吹き上げられた固気２相流は、旋回器５０によって流れの方向がミルの中心側に曲げられ、粗粉が除去される。
【００２７】
旋回器５０を通過した固気２相流は、固定式分級器１０に達する。固定式分級器１０に達した固気２相流は、固定式分級器１０に設けられた旋回羽根１２によって遠心力が与えられ、固気２相流中の粗粉がさらに除去される。除去された粗粉は旋回しながらコーン部１１の内壁に沿って落下し、再度粉砕部５にて粉砕される。
【００２８】
固定式分級器１０を通過した固気２相流は、当該固定式分級器１０と回転式分級機２０との間に設けられた下降流路４２に入り、流れの向きが下向きに変えられる。下降流路４２を出た固気２相流は、送炭管３０の負圧により下降流路４２の出口で反転上昇し、回転式分級機２０の入口部に達する。
【００２９】
このように、固定式分級器１０と回転式分級機２０との間に下降流路４２を設けると、固定式分級器１０を通過して回転式分級機２０の入口部に至る固気２相流の流れの方向と固定式分級器１０及び回転式分級機２０の入口部の配列とを異ならせることができるので、固定式分級器１０を通過した粗粉が回転式分級機２０に直接飛び込むということがない。また、下降流路４２を下降する過程で、流れのエネルギ及び重力のエネルギによって重量の大きな粗粉が落下するため、粗粉の分離が行われる。その結果、ほとんど粗粉を含まない固気２相流が回転式分級機２０の入口部へと運ばれる。
【００３０】
回転式分級機２０では、回転羽根２１を回転することによって固気２相流に遠心力を与え、粗粉の分離を行うが、前記したように回転式分級機２０にはほとんど粗粉を含まない固気２相流が供給されるので、回転数が低く遠心力が小さい条件のもとであっても粗粉の分離を充分に行うことができ、粒径が小さくしかも粗粉を含まない微粉炭を得ることができる。
【００３１】
本例に係る竪型ローラミルの効果を、図４に示す。この図から明らかなように、従来の竪型ローラミルにおいては、２００メッシュパスの微粉の割合を７０％にすると１００メッシュオーバーの粗粉の割合が４％を超え、２００メッシュパスの微粉の割合を６５％にすると１００メッシュオーバーの粗粉の割合が約７％にも達するのに対して、本例の竪型ローラミルの場合には、２００メッシュパスの微粉の割合を６０％にしても１００メッシュオーバーの粗粉の割合は約４％に過ぎず、２００メッシュパスの微粉の割合を７０％にすれば１００メッシュオーバーの粗粉の割合を約０．５％にすることができる。さらに、２００メッシュパスの微粉の割合を８０％にすれば１００メッシュオーバーの粗粉の混入を完全に防止できる。
【００３２】
なお、図４から明らかなように、本例の竪型ローラミルによれば、製品微粉に対する２００メッシュパスの微粉炭の重量割合が６０％〜８０％の範囲になる運転条件のもとで、１００メッシュオーバーの粗粒炭の重量をＲ100 、２００メッシュパスの微粉炭の重量をＰ200 としたとき、２００メッシュパスの微粉炭に対する１００メッシュオーバーの粗粒炭の重量割合が、（Ｒ100≦−０．２×Ｐ200＋１６）なる式を満足する微粉炭を製造するができる。
【００３３】
回転式分級機２０から出た微粉炭は、送炭管３０により空気と共にボイラのバーナ部に送られ、燃焼される。ミルから送炭管３０に送られる微粉炭の濃度は、通常０．２〜０．６（Ｋｇ・石炭／Ｋｇ・空気）の範囲に調整される。
【００３４】
図５に、燃焼性が異なる３種類の石炭を本例に係る竪型ローラミルと従来例に係る竪型ローラミルとを用いて夫々粉砕し、これを石炭焚ボイラで燃焼したときのフライアッシュ中の未燃分の割合を示す。この図から明らかなように、石炭の種類や微粉炭の粒度分布に関係なく、いずれも本例の竪型ローラミルを用いて製造した微粉炭を燃焼した場合には、従来例の竪型ローラミルを用いて製造した微粉炭を燃焼した場合よりもフライアッシュ中の未燃分を大幅に低減することができる。特に、難燃性の石炭を用いた場合にも、本例の竪型ローラミルを用いて２００メッシュパス７９％の粒度分布で粉砕すると、１００メッシュオーバーの重量割合を０％にすることができるので、フライアッシュ中の未燃分を０．７％という低い値に押えることができる。よって、ミル動力の低減と高効率燃焼とを同時に実現することができる。
なお、本発明は前記実施形態例に示したものに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設計することができる。例えば、前記実施形態例においては、粉砕部５と分級装置６との間に旋回器５０を設定したが、これらを省略することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定式分級器の入口部と回転式分級機の入口部との間に下降流路を設けたので、固定式分級器を通過した粗粉が回転式分級機に飛び込みにくくなり、１００メッシュオーバーの粗粉をほとんど含まない微粉を得ることができる。
【００３６】
よって、燃焼性が悪い石炭を燃焼する場合にも、分級装置の運転条件を緩和することができ、しかもフライアッシュ中の未燃分の増加を抑制することができるので、ミルの運転動力を大幅に低減しつつ、微粉炭焚ボイラの高効率・低ＮＯｘ燃焼を実現できる。また、従来のように燃焼性が悪い石炭を燃焼する場合に、２００メッシュパスが９０％といった微粉を供給する必要がないので、フライアッシュが細かくなりすぎず、セメント原料として使用できるので、微粉炭焚ボイラで発生する石炭灰の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態例に係る竪型ローラミルの断面図である。
【図２】  図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】  図１のII−II矢視図である。
【図４】  実施形態例に係る竪型ローラミルの効果を従来例に係る竪型ローラミルとの比較で示すグラフ図である。
【図５】  実施形態例に係る竪型ローラミルの効果を従来例に係る竪型ローラミルとの比較で示す表図である。
【図６】  従来例に係る竪型ローラミルの断面図である。
【図７】  他の従来例に係る竪型ローラミルを示す断面図である。
【符号の説明】
１  給炭管
２  粉砕テーブル
３  粉砕ローラ
４  スロート
５  粉砕部
６  分級部
７  ハウジング
１０  固定式分級器
１１  コーン部
１２  旋回羽根
１４，２２  円筒
２０  回転式分級機
２１  回転羽根
３０  送炭管
４２  下降流路
５０  旋回器
５０ａ  本体
５１  旋回羽根
【図１】
0003722565.tif 000002
【図２】
0003722565.tif 000003
【図３】
0003722565.tif 000004
【図４】
0003722565.tif 000005
【図５】
0003722565.tif 000006
【図６】
0003722565.tif 000007
【図７】
0003722565.tif 000008