(57)【要約】【課題】空気量の増大が抑制された場合でも安定な運用ができる竪型ミルを提供する。【解決手段】外周部に空気導入用のスロート４を有する粉砕部５と、その粉砕部５の上方に設けられた分級部８とを備え、前記粉砕部５で粉砕された粉体を前記スロート４からの空気１８によって前記分級部８へ搬送し、分級部５で分級された粗粒子は粉砕部５に戻されて再粉砕され、分級部５で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、前記粉砕部５の後流側からの空気の一部を抽気して、その抽気空気を前記スロート４の上流側に再循環する再循環系統２７を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006110456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に空気導入用のスロートを有する粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、
前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、
前記粉砕部の後流側から空気の一部を抽気して、その抽気空気を前記スロートの上流側あるいは粉砕面に再循環させる再循環系統を設けたことを特徴とする竪型ミル。
【請求項２】
請求項１記載の竪型ミルにおいて、前記再循環系統の途中に空気−粉体分離手段を設け、その分離手段により抽気空気から粉体を分離して、分離された粉体を前記粉砕部に戻す粉体戻し手段を設けたことを特徴とする竪型ミル。
【請求項３】
外周部に空気導入用のスロートを有する粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、
前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、
前記スロートに供給される空気の一部を、スロートを通さないで前記粉砕部の粉砕面に直接供給する空気バイパス手段を設けたことを特徴とする竪型ミル。
【請求項４】
外周部に空気導入用のスロートを有し、可動部にシール空気を供給するシール空気供給手段を設けた粉砕部と、
その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、
前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、
前記シール空気供給手段によって可動部に供給されたシール空気を、前記粉砕部の粉砕面に直接供給するシール空気抜き出し手段を設けたことを特徴とする竪型ミル。
【請求項５】
石炭を粉砕して微粉炭を得る竪型ミルと、
その竪型ミルによって生成した微粉炭を燃焼する石炭焚ボイラ装置を備えた石炭焚ボイラ設備において、
前記竪型ミルが請求項１ないし４のいずれか１項記載の竪型ミルであることを特徴とする石炭焚ボイラ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭等の固体を粉砕して所定粒度の粉体を製造する竪型ローラ・レースミルや竪型ボール・レースミルなどの竪型ミルに係り、特に竪型ミル運用の安定化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来から石炭焚ボイラ設備の微粉炭供給装置として使用されている竪型ローラミルの概略構成図である。本例の竪型ローラミルは、ハウジング１の下部内側に粉砕テーブル２，粉砕ローラ３，スロート４とからなる粉砕部５を有する。
【０００３】
またハウジング１の上部内側に、固定式分級器６とその内側に配置された回転式分級機７とからなる分級部８を有する。固定式分級器６は、固定旋回羽根９と、その下部に配置された擂り鉢状のコーン部１０とから構成されている。回転式分級機７は、分級機モータ１１と、駆動ギヤ１２と、被駆動ギヤ１３と、回転軸１４と、回転羽根１５とから構成されている。
【０００４】
前記粉砕テーブル２は、テーブルモータ２０により減速機２１を介して回転駆動される。また、粉砕テーブル２に対する各粉砕ローラ３の押圧力は、油圧シリンダ２２によって調整可能である。
【０００５】
供給管１６より供給された原炭１７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。
【０００６】
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から粉砕室へ噴出される高温（１５０〜３００℃）の一次空気１８と混合され、乾燥されながら上方へと吹き上げられる。
【０００７】
吹き上げられた粒子は重力による分級（一分級）を受けて、粗い粒径の粉体は落下し粉砕部５へ戻される。分級部８へ到達した粉体は、固定式分級器６及び回転式分級機７によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度を超える粗粉炭とに分級される（二次分級）。そして粗粉炭はコーン部１０の内壁に沿って落下して再粉砕を受け、微粉炭は排出管１９を経て石炭焚ボイラ装置のバーナへ送り出される。
【０００８】
固定式分級器６と回転式分級機７の存在により、ミルへ投入された原炭１７はミル内で再循環を受けてミル外へと送り出されるため、ミル内には保有粉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、粉砕テーブル２から移動してくる原炭１７と、一次・二次分級からの戻り粉体と、粉砕ローラ３により新たに粉砕された生成粉体との混合物が一次空気１８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８の入口となるため、その流動状態は分級性能へ大きく影響を与える。
【０００９】
図９にミル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。粉砕するためのエネルギーは、粉砕荷重Ｍとミル回転数ωにより与えられる。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とミル回転数ωを独立に変化させる手法を採用していた（特許文献１参照）。
【００１０】
ここで一般には、粉砕荷重Ｍは粉砕部の自重Ｍｓと、油圧シリンダなどによって外部から加えられる外部荷重Ｍｅの和として与えられる。
【００１１】
Ｍ＝Ｍｓ＋Ｍｅ
通常、可変速機を用いると効率が低下するので使用せず、ミル回転数ωは一定であることが多い。今、給炭量Ｃが多い状態で運用しようとするとき、粉砕エネルギーとして粉砕荷重Ｍとミル回転数ωの積を増大すれば、その運用が可能になる。
【００１２】
しかし、給炭量Ｃの増大に伴い搬送のための空気量Ａも増加する必要があり、通常定格給炭量の増加率に比例して定格空気量も比例させる。これによって、微粉炭搬送が可能になるとともに、粉砕荷重Ｍとミル回転数ωの増大によって増加傾向となる振動を給炭量Ｃと空気量Ａの増大によって打ち消すことも可能になる。
【００１３】
ところが、ミルを微粉炭の直接燃焼方式の燃料供給装置として用いる場合、一次空気量の増大に制限を受ける場合がある。その大きな理由の一つは、空気量を増大すると微粉炭の濃度が相対的に低くなり、バーナでの着火が困難になるからである。
【００１４】
これらの従来技術は、給炭量Ｃの増大に応じて十分な空気量Ａを確保することができない場合の運用について十分な配慮がなされていなかった。
【特許文献１】特許第２７４４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記従来技術は、空気の増大を抑制した場合のミル粉砕部での石炭閉塞現象や、微粉炭がスムーズに排出されないことに起因するミル振動現象が発生し易くなる点について配慮が十分でなく、ミルの安定な運用が困難になるという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、空気量の増大が抑制された場合でも安定な運用ができる竪型ミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、外周部に空気導入用のスロートを有する粉砕部と、その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、前記粉砕部の後流側から空気の一部を抽気して、その抽気空気を前記スロートの上流側あるいは粉砕面に再循環させる例えば一次空気再循環管、ファン、流量調整ダンパなどの再循環系統を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記再循環系統の途中に例えばサイクロンなどの空気−粉体分離手段を設け、その分離手段により抽気空気から粉体を分離して、分離された粉体を前記粉砕部に戻す例えば石炭粒戻し管などの粉体戻し手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第３の手段は、外周部に空気導入用のスロートを有する粉砕部と、その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、前記スロートに供給される空気の一部を、スロートを通さないで前記粉砕部の粉砕面に直接供給する例えば一次空気バイパス管などの空気バイパス手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第４の手段は、外周部に空気導入用のスロートを有し、例えば粉砕テーブルの主軸や粉砕ローラの回転軸などの可動部にシール空気を供給するシール空気供給手段を設けた粉砕部と、その粉砕部の上方に設けられた分級部とを備え、前記粉砕部で粉砕された粉体を前記スロートからの空気によって前記分級部へ搬送し、分級部で分級された粗粒子は粉砕部に戻されて再粉砕され、分級部で分級された微粒子は系外へと排出する竪型ミルにおいて、前記シール空気供給手段によって可動部に供給されたシール空気を、前記粉砕部の粉砕面に直接供給する例えばローラシール空気抜き出し管やミル主軸シール空気抜き出し管などのシール空気抜き出し手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第５の手段は、石炭を粉砕して微粉炭を得る竪型ミルと、その竪型ミルによって生成した微粉炭を燃焼する石炭焚ボイラ装置を備えた石炭焚ボイラ設備において、前記竪型ミルが前記第１ないし４の手段の竪型ミルであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は前述のような構成になっており、ミル出口の空気量を増加することなく、粉砕部に必要な空気量が確保できるので、従来、粉砕部での空気量不足によって生じていたミル内閉塞現象やミル振動現象が有効に抑制できる。そのため、安定な運用が可能な竪型ミルおよびそれを備えた石炭焚ボイラ設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は第１実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図、図２はその竪型ローラミルを備えた石炭焚ボイラ設備の概略構成図である。
【００２４】
まず図２を用いて竪型ローラミルを備えた石炭焚ボイラ設備の概略構成について説明する。押込送風機６１に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により直接に竪型ローラミル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ローラミル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、竪型ローラミル６３に供給される。
【００２５】
原炭１７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ローラミル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により搬送され石炭焚ボイラ装置６７のバーナ用ウインドボックス６８に送られる。前記二次空気Ａ２は蒸気式空気予熱器６９と空気予熱器６４により加熱されてウインドボックス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される。
【００２６】
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、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、クリーンな排ガスが煙突７４から大気に放出される。
【００２７】
前記竪型ローラミル６３は図１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，粉砕ローラ３，スロート４とからなる粉砕部５を有する。
【００２８】
またハウジング１の上部内側に、固定式分級器６とその内側に配置された回転式分級機７とからなる分級部８を有する。固定式分級器６は、固定旋回羽根９と、その下部に配置された擂り鉢状のコーン部１０とから構成されている。回転式分級機７は、分級機モータ１１と、駆動ギヤ１２と、被駆動ギヤ１３と、回転軸１４と、回転羽根１５とから構成されている。
【００２９】
前記粉砕テーブル２は、テーブルモータ２０により減速機２１を介して回転駆動される。また、粉砕テーブル２に対する各粉砕ローラ３の押圧力は、油圧シリンダ２２によって調整可能である。
【００３０】
ミル内の粒子と空気の流れについて述べる。供給管１６より供給された原炭１７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。
【００３１】
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から粉砕室へ噴出される高温（１５０〜３００℃）の一次空気１８と混合され、乾燥されながら上方へと吹き上げられる。
【００３２】
吹き上げられた粒子は重力による分級（一分級）を受けて、粗い粒径の粉体は落下し粉砕部５へ戻される。分級部８へ到達した粉体は、固定式分級器６と回転式分級機７によって所定粒度以下の微粉炭と所定粒度を超える粗粉炭とに分級される（二次分級）。そして粗粉炭はコーン部１０の内壁に沿って落下して再粉砕を受け、微粉炭は排出管１９を経て前述の石炭焚ボイラ装置６７のウインドボックス６８（共に図２参照）へ送り出される。
【００３３】
本実施形態は、一次空気をミル内で抽気して、ミル上流あるいは粉砕部へ再循環させている。具体的には図１に示すように、一次空気抽気管２３をハウジング１の天井壁２４に設置し（本実施形態では、固定旋回羽根９の吊り下げ位置よりも径方向外側の位置に設置）、そこから粉砕部８の上部の一次空気１８を抽気して、サイクロン２５に導入する。そしてサイクロン２５で一次空気１８と石炭粒を分離し、石炭粒は石炭粒戻し管２６を通して粉砕部５へ再循環するとともに、抽気した一次空気は一次空気再循環管２７を通してファン２８の揚程により、スロート４の下方に形成されている一次空気室２９に戻される。
【００３４】
ファン２８の能力をそれの回転速度あるいは（ならびに）流量調整ダンパ３３で調整することにより、粉砕部５へ流れる一次空気量は、ミル出口の空気量を増やさずに増加することができる。粉砕部５へ流れる一次空気量が不足すると、搬送能力不足による閉塞現象、滑り易い微粉炭の粉砕部５への滞留により、粉砕面での振動現象を引き起すが、前述のように粉砕部５への空気量を確保することができるから、前述の閉塞現象や振動現象を食い止めることができる。
【００３５】
また、一次空気をミル出口で増加させていないので、後流に設置している微粉炭直接燃焼用バーナへの固気二相流の微粉炭濃度を低下させることがないので、バーナでの安定な燃焼が確保できる。
【００３６】
図３は、第２実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図である。竪型ローラミル全体の構成ならびにミル内での粒子の流れ状態などは前記第１実施形態と同じなので、それらの説明は省略する。
【００３７】
本実施形態で前記第１実施形態と相違する点は、粉砕部８の上部から抽気した一次空気１８をミル入口側における一次空気１８の供給経路３４で流量計３５の下流側に送り込んだ点である。
【００３８】
前記第１，２実施形態のようにミル上部から一次空気１８を抽気した方が、石炭粒子の濃度が低く、サイクロン２５への負荷が軽減できて得策である。なお抽気した空気を、粉砕部の粉砕面に供給することも可能である。
【００３９】
図４は、第３実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図である。竪型ローラミル全体の構成ならびにミル内での粒子の流れ状態などは前記第１実施形態と同じなので、それらの説明は省略する。
【００４０】
本実施形態は、一次空気の一部を粉砕面に供給する例である。同図に示されているように、粉砕テーブル２の外周部には、スロート４の下部に形成された一次空気室２９から粉砕テーブル２の粉砕面（上面）に向けて貫通した一次空気バイパス管（孔）３０を、粉砕テーブル２の周方向に沿って多数本設けている。
【００４１】
一次空気室２９に圧送された一次空気１８の一部を、前記各一次空気バイパス管３０を通して、粉砕テーブル２の粉砕面に向けて噴出することにより、粉砕された石炭微粉が吹き上げられるとともに、粉砕テーブル２の遠心力による外周への流れに乗り易くなる。これによって滑り易い微粉の粉砕部滞留による粉砕面での振動現象を食い止めることができる。
【００４２】
図５は、第４実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成図である。竪型ローラミル全体の構成ならびにミル内での粒子の流れ状態などは前記第１実施形態と同じなので、それらの説明は省略する。
【００４３】
本実施形態は、前記実施形態の一次空気の代わりにミル内に供給されるシール空気を利用して、そのシール空気を最終的には粉砕面に噴出する例である。
【００４４】
第１に利用できるシール空気３６として、粉砕ローラ３の軸シール空気がある。同図に示すように、粉砕ローラ３の回転軸部からローラ外周面に向けてローラシール空気抜き出し管３１を複数本設けている。
【００４５】
第２に利用できるシール空気３６として、粉砕テーブル２のミル主軸のシール空気がある。同図に示すように、粉砕テーブル２のミル主軸側から粉砕テーブル２の粉砕面に向けてミル主軸シール空気抜き出し管３２を、粉砕テーブル２の周方向に沿って複数本設けている。
【００４６】
前記ローラシール空気抜き出し管３１あるいはミル主軸シール空気抜き出し管３２またはその両方を用いてシール空気３６の一部を粉砕テーブル２の粉砕面に向けて噴出することにより、粉砕された石炭微粉が吹き上げられるとともに、粉砕テーブル２の遠心力による外周への流れに乗り易くなる。これによって滑り易い微粉の粉砕部滞留による粉砕面での振動現象を食い止めることができる。
【００４７】
なお図示していないが、各実施形態において粉砕テーブル２の外周部に形成されている堰の高さを低くしたり、あるいは（ならびに）粉砕された微粉の粉砕面からの排出流路を確保して、粉砕面の微粉をスムーズに排出することにより、本発明の効果を更に助長することができる。
【００４８】
図６は、前記第１実施形態に係る竪型ローラミルと従来の竪型ローラミルの給炭量とミル振動との関係を示す特性図である。従来の竪型ローラミルは、給炭量が少なくなり、それに応じてミルに対する空気の供給量が抑制された場合、微粉炭がスムーズにミル外に排出されないことに起因するミル振動現象が発生し易い。これに対して本願発明は、粉砕部への空気量が十分に行き渡るので、特に給炭量が少ない低負荷時のミル振動を有効に低減することができる。
【００４９】
図７は、前記第１実施形態に係る竪型ローラミルと従来の竪型ローラミルの給炭量と炭層差圧との関係を示す特性図である。従来の竪型ローラミルは、給炭量が少なくなり、それに応じてミルに対する空気の供給量が抑制された場合、炭層差圧が大きくなり、粉砕部での石炭の閉塞現象が起き易い。これに対して本願発明は、粉砕部への空気量が十分に行き渡るので、特に給炭量が少ない低負荷時でも炭層差圧が小さく、粉砕部での石炭の閉塞現象が起き難い。
【００５０】
前述のミル振動の抑制によってミル動力の低減が図れ、さらにミルを用いたプラント全体の最低負荷の低減、ならびに所内動力の低減が図れ、安定した運用が可能となる。
【００５１】
前記実施形態では石炭を粉砕する場合を説明したが、本発明はその他例えばセメント、クリンカ、各種工業材料などの各種固体を粉砕する竪型ミルにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る竪型ロ−ラミルの概略構成図である。
【図２】その竪型ロ−ラミルを備えた石炭焚ボイラ設備の概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る竪型ロ−ラミルの概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る竪型ロ−ラミルの概略構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る竪型ロ−ラミルの概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る竪型ロ−ラミルと従来の竪型ロ−ラミルの給炭量とミル振動との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施形態に係る竪型ロ−ラミルと従来の竪型ロ−ラミルの給炭量と炭層差圧との関係を示す特性図である。
【図８】従来の竪型ロ−ラミルの概略構成図である。
【図９】竪型ロ−ラミルの構造と運用パラメータを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
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：固定式分級器、７：回転式分級機、８：分級部、９：固定旋回羽根、１０：コ−ン部、１１：分級モータ、１２：駆動ギア、１３：被駆動ギア、１４：回転軸、１５：回転羽根、１６：供給管、１７：原炭、１８：一次空気、１９：排出管、２０：テーブルモータ、２１：減速機、２２：油圧シリンダ、２３：一次空気抽気管、２４：天井壁、２５：サイクロン、２６：石炭粒戻し管、２７：一次空気再循環管、２８：ファン、２９：一次空気室、３０：一次空気室バイパス管、３１：ローラシール空気抜き出し管、３２：ミル主軸シール空気抜き出し管、３３：流量調整ダンパ、３４：供給経路、３５：流量計、３６：シール空気、６１：押込送風機、６２：一次空気用押込送風機、６３：竪型ローラミル、６４：空気予熱器、６５：石炭バンカ、６６：給炭機、６７：石炭焚ボイラ装置、６８：ウインドボックス、６９：空気予熱器、７０：集塵機、７１：脱硝装置、７２：誘引通風機、７３：脱硫装置、７４：煙突、Ａ：燃焼用空気、Ａ１：一次空気、Ａ２：二次空気。
【図１】
2006110456.tif 000003
【図２】
2006110456.tif 000004
【図３】
2006110456.tif 000005
【図４】
2006110456.tif 000006
【図５】
2006110456.tif 000007
【図６】
2006110456.tif 000008
【図７】
2006110456.tif 000009
【図８】
2006110456.tif 000010
【図９】
2006110456.tif 000011