(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部からの駆動力により軸線回りに回転する回転テーブルと、
該回転テーブルの上方から該回転テーブルの中央部に固体燃料を供給する筒状の燃料供給部と、
前記回転テーブルの外周部を押圧するとともに該回転テーブルの回転に伴って前記中央部から前記外周部に移動する前記固体燃料を粉砕するローラと、
前記回転テーブルの上方に前記燃料供給部を前記軸線回りに取り囲むように設けられるとともに前記ローラにより粉砕された前記固体燃料を所定粒径より小さい微粒粉に分級する分級部と、
前記ローラにより粉砕された前記固体燃料を前記分級部へ供給するための一次酸化性ガスを送風する送風部と、を備え、
前記分級部は、
前記一次酸化性ガスに含まれる前記固体燃料を分級して粒径の小さい前記固体燃料を開口部から内周側空間へ導く複数の固定翼が前記軸線回りに配置された円筒状の固定式分級部と、
前記固定式分級部の内周側に設けられるとともに前記軸線回りに配置される複数の回転翼を回転させることにより前記内周側空間へ導かれた前記固体燃料を分級して前記微粒粉を外部へ導く回転式分級部と、
上端から下端に向けて直径が漸次減少するとともに前記下端が開口した円錐状に形成され、前記内周側空間へ導かれた前記固体燃料に含まれる粗粒粉を回収して前記下端から前記回転テーブルの前記中央部に供給する分級補助部とを有し、
前記固定式分級部の下端と前記分級補助部の上端とが接続されており、
前記回転式分級部の下端位置が前記分級補助部の上端位置よりも前記軸線に沿った上方であり、
前記開口部の上端位置と前記回転翼の上端位置とが前記軸線上で一致し、前記開口部の下端位置と前記回転翼の下端位置とが前記軸線上で一致した竪型ローラミル。
【請求項２】
前記固定式分級部の前記軸線に沿った第１高さが前記回転翼の前記軸線に沿った第２高さの１．２倍以上かつ１．５倍以下であり、
前記回転式分級部の下端位置が前記分級補助部の上端位置よりも前記第１高さと前記第２高さの差分だけ上方である請求項１に記載の竪型ローラミル。
【請求項３】
前記分級補助部の内周面と前記軸線に直交する平面とがなす角度が４５°以上である請求項１または請求項２に記載の竪型ローラミル。
【請求項４】
前記分級補助部の内周面に、前記内周側空間で前記軸線回りの旋回流が発生することを抑制する旋回流抑制部が設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の竪型ローラミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型ローラミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭等の固体燃料を粉砕して所定粒径より小さい微粒粉に分級する分級機を備える竪型ローラミルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示された竪型ローラミルは、回転式分級機が内部に配置された分級補助コーンを備えている。分級補助コーンは、その上部が円筒状の旋回ベーン（固定式分級部）となっており、その下部が下端で開口した円錐状に形成されている。
【０００３】
特許文献１に開示された竪型ローラミルは、熱風により上昇する固体燃料を旋回ベーンにより分級して分級補助コーンの内部に導き、固体燃料に含まれる粗粒粉を分級補助コーンの内壁面から下方に落下させる。分級補助コーンから落下した粗粒粉は、粉砕テーブルにて粉砕ローラにより再び粉砕される。分級補助コーンの内部で回転式分級機により分級された所定粒径よりも小さい微粒粉は、竪型ローラミルの外部に導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４７４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された竪型ローラミルは、回転式分級機の下端位置が分級補助コーンの円錐状の下部の上端位置よりも下方となっている。円錐状の下部は、上端から下端に向けて直径が漸次減少する形状であるため、回転式分級機の下端が分級補助コーンの円錐状の下部と近接している。そのため、回転式分級機が回転することにより分級補助コーンの内部に旋回流が発生しやすい。
【０００６】
分級補助コーンの内部に旋回流が発生すると、所定粒径よりも小さくて回転式分級機を通過させるべき微粒粉が旋回流に巻き込まれ、分級補助コーンの内壁面から下方に落下してしまう可能性がある。この場合、所定粒径よりも小さい微粒粉が更に粉砕されて過粉砕となってしまう。微粒粉の粒径が小さすぎる場合、回転テーブルとローラとの間で滑り（スリップ）が発生しやすく、それに伴って回転テーブルを回転させる動力が増加してしまう可能性がある。
【０００７】
また、分級補助コーンの内部に旋回流が発生すると、所定粒径よりも大きくて回転式分級機を通過させるべきでない粗粒粉が旋回流に巻き込まれ、回転式分級機を通過して竪型ローラミルの外部へ導かれてしまう可能性がある。この場合、竪型ローラミルが所望の分級性能を満たさないこととなる。
【０００８】
なお、固定式分級機である旋回ベーンが配置される位置を径方向の外側に移動させ、それに合わせて分級補助コーンの円錐状の下部の形状を変形すれば、回転式分級機の下端が分級補助コーンの円錐状の下部と近接しない状態となる。しかしながら、旋回ベーンが配置される位置が径方向の外側に移動させるのに伴って竪型ローラミルの上部を大型化する必要がある。そのため、竪型ローラミルの重量と容積が増大してしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、固体燃料の過粉砕を防止しつつ所望の分級性能を満たすことを可能にした竪型ローラミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係る竪型ローラミルは、駆動部からの駆動力により軸線回りに回転する回転テーブルと、該回転テーブルの上方から該回転テーブルの中央部に固体燃料を供給する筒状の燃料供給部と、前記回転テーブルの外周部を押圧するとともに該回転テーブルの回転に伴って前記中央部から前記外周部に移動する前記固体燃料を粉砕するローラと、前記回転テーブルの上方に前記燃料供給部を前記軸線回りに取り囲むように設けられるとともに前記ローラにより粉砕された前記固体燃料を所定粒径より小さい微粒粉に分級する分級部と、前記ローラにより粉砕された前記固体燃料を前記分級部へ供給するための一次酸化性ガスを送風する送風部と、を備え、前記分級部は、前記一次酸化性ガスに含まれる前記固体燃料を分級して粒径の小さい前記固体燃料を開口部から内周側空間へ導く複数の固定翼が前記軸線回りに配置された円筒状の固定式分級部と、前記固定式分級部の内周側に設けられるとともに前記軸線回りに配置される複数の回転翼を回転させることにより前記内周側空間へ導かれた前記固体燃料を分級して前記微粒粉を外部へ導く回転式分級部と、上端から下端に向けて直径が漸次減少するとともに前記下端が開口した円錐状に形成され、前記内周側空間へ導かれた前記固体燃料に含まれる粗粒粉を回収して前記下端から前記回転テーブルの前記中央部に供給する分級補助部とを有し、前記固定式分級部の下端と前記分級補助部の上端とが接続されており、前記回転式分級部の下端位置が前記分級補助部の上端位置よりも前記軸線に沿った上方である。
【００１１】
本発明の一態様に係る竪型ローラミルによれば、燃料供給部によって回転テーブルの中央部に供給される固体燃料は、ローラによって粉砕された後に一次酸化性ガスとともに固定式分級部に導かれる。固定式分級部は、一次酸化性ガスに含まれる固体燃料を分級して粒径の小さい固体燃料を開口部から内周側空間へ導く。内周側空間へ導かれた固体燃料は、回転式分級部により分級されて所定粒径より小さい微粒粉が外部へ導かれるとともに、粗粒粉が分級補助部により回収されて再び回転テーブルの中央部に供給される。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る竪型ローラミルによれば、回転式分級部の下端位置が分級補助部の上端位置よりも軸線に沿った上方であるので、回転式分級部の下端が円錐状に形成される分級補助部に近接しない状態となる。そのため、回転式分級部が回転することにより内周側空間に旋回流が発生しにくい。よって、所定粒径よりも小さくて回転式分級部を通過させるべき微粒粉が旋回流に巻き込まれ、分級補助部により回収されることが抑制される。また、所定粒径よりも大きくて回転式分級部を通過させるべきでない粗粒粉が旋回流に巻き込まれ、回転式分級部を通過することが抑制される。
このように、本発明の一態様に係る竪型ローラミルによれば、固体燃料の過粉砕を防止しつつ所望の分級性能を満たすことができる。
【００１３】
本発明の一態様に係る竪型ローラミルにおいては、前記固定式分級部の前記軸線に沿った第１高さが前記回転翼の前記軸線に沿った第２高さの１．２倍以上かつ１．５倍以下であり、前記回転式分級部の下端位置が前記分級補助部の上端位置よりも前記第１高さと前記第２高さの差分だけ上方であるようにしてもよい。
回転式分級部の下端位置を分級補助部の上端位置に近付けると内周側空間に旋回流が発生しやすくなってしまう。一方、回転式分級部の下端位置を分級補助部の上端位置から遠ざけるほど内周側空間に旋回流が発生しにくくなるが、装置の高さが高くなってしまう。発明者らは、固定式分級部の軸線に沿った第１高さを回転翼の軸線に沿った第２高さの１．２倍以上かつ１．５倍以下とすることにより、旋回流が発生しにくく、かつ装置の高さが高くなりすぎないようにすることができるという知見を得た。
このようにすることで、所望の分級性能を満たしつつ、装置の高さが高くなりすぎないようにすることができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る竪型ローラミルは、前記開口部の上端位置と前記回転翼の上端位置とが前記軸線上で一致し、前記開口部の下端位置と前記回転翼の下端位置とが前記軸線上で一致する。
【００１５】
本発明の一態様に係る竪型ローラミルにおいては、前記分級補助部の内周面と前記軸線に直交する平面とがなす角度が４５°以上である。
このようにすることで、分級補助部の内周面と軸線に直交する平面とがなす角度を粉砕された固体燃料の安息角以上とし、分級補助部の内周面に堆積した固体燃料を確実に分級補助部の下端へ導くことができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る竪型ローラミルにおいては、前記分級補助部の内周面に、前記内周側空間で前記軸線回りの旋回流が発生することを抑制する旋回流抑制部が設けられていてもよい。
このようにすることで、内周側空間で軸線回りの旋回流が発生することが抑制される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固体燃料の過粉砕を防止しつつ所望の分級性能を満たすことを可能にした竪型ローラミルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の竪型ローラミルを示す縦断面図である。
【図２】図１の分級機を示す部分拡大図である。
【図３】比較例の分級機を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の分級機と比較例の分級機の分級性能を比較した図である。
【図５】粉砕後の石炭の粒径と石炭の積算重量割合（粒径分布）の関係を示す図である。
【図６】第２実施形態の分級機を示す部分拡大図である。
【図７】第３実施形態の固定式分級機の一部を軸線方向にみた横断面図である。
【図８】図７のＡ方向から固定式分級機の固定翼をみた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の竪型ローラミルについて、図面を参照して説明する。
竪型ローラミル１００は、石炭等の固体燃料を粉砕しつつ乾燥させ、所定粒径よりも小さい微粒粉に分級する装置である。
図１に示すように、本実施形態の竪型ローラミル１００は、回転テーブル１０と、燃料供給部２０と、ローラ３０と、分級機４０と、吹出口５０（送風部）と、ハウジング６０と、駆動部７０とを備える。
【００２１】
回転テーブル１０は、鉛直方向に延びるとともに竪型ローラミル１００の中心軸である軸線Ｘ回りに回転する円板状の部材である。回転テーブル１０は、中央部１０ａと外周部１０ｂとを有する。外周部１０ｂは軸線Ｘに沿った下方に向けた凹形状となっている。回転テーブル１０は、駆動部７０から駆動軸７１を介して伝達される駆動力により、軸線Ｘ回りに回転する。
【００２２】
燃料供給部２０は、回転テーブル１０の上方から軸線Ｘに沿って中央部１０ａに固体燃料を供給する筒状の部材である。燃料供給部２０は、給炭機（図示略）から供給される固体燃料を回転テーブル１０の中央部１０ａへ供給する。
【００２３】
ローラ３０は、回転テーブル１０の外周部１０ｂを押圧するローラ本体３２と、ローラ本体３２を揺動させる中心軸となる揺動軸３１と、ローラ本体３２を支持する支持軸３３とを有する。ローラ３０は、押圧機構（図示略）により支持軸３３を押圧することによりローラ本体３２を揺動軸３１回りに回転させる。ローラ本体３２は、ローラ本体３２が揺動軸３１回りに回転するのに伴って、回転テーブル１０の外周部１０ｂを押圧する。
【００２４】
ローラ本体３２は、回転テーブル１０の外周部１０ｂを押圧するのに伴って軸線Ｙ回りに回転する。ローラ本体３２は、回転テーブル１０の回転に伴って中央部１０ａから外周部１０ｂに移動する固体燃料を回転テーブル１０に付与する押圧力によって粉砕する。
【００２５】
図１では、ローラ３０が１つのみ示されているが、回転テーブル１０の外周部１０ｂを押圧するように、外周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ３０が配置される。例えば、外周部１０ｂ上に１２０°の角度間隔を空けて、３つのローラ３０が配置される。この場合、３つのローラ３０が回転テーブル１０の外周部１０ｂと接する部分（押圧する部分）は、回転テーブル１０の中心部１０ａからの距離が等距離となる。
【００２６】
分級機４０は、ローラ３０により粉砕された固体燃料を所定粒径（例えば、７５μｍ以下の粒径）より小さい微粒粉に分級する装置である。分級機４０は、回転テーブル１０の上方に燃料供給部２０を軸線Ｘ回りに取り囲むように設けられている。
分級機４０の詳細については後述する。
【００２７】
吹出口５０は、ローラ３０により粉砕された固体燃料を分級機４０へ供給するための一次空気（一次酸化性ガス）を送風する装置である。吹出口５０は回転テーブル１０の外周側において軸線Ｘ回りの複数箇所に設けられている。吹出口５０は、１次空気流路５１から流入する一次空気をハウジング６０内の回転テーブルの上方の空間に流出させる。
【００２８】
吹出口５０の上方にはベーン（図示略）が設置されており、吹出口５０から流出した一次空気に軸線Ｘ回りに旋回する旋回力が与えられるようになっている。ベーンにより旋回力が与えられた一次空気は、回転テーブル１０上で粉砕された固体燃料をハウジング６０の上方の分級機４０へ導く。なお、一次空気に混合した固体燃料の粉砕物のうち、粒径の大きいものは分級機４０まで到達することなく落下して回転テーブル１０に再び戻される。
【００２９】
ハウジング６０は、竪型ローラミル１００の各部を収容する筐体である。ハウジング６０の上方には、筒状の燃料供給部２０が挿入されている。また、ハウジング６０の上方は、分級機４０で所定粒径よりより小さい微粒粉を外部へ供給する供給流路４３と連通している。また、ハウジング６０の下方は、一次空気を供給する一次空気流路５１と連通している。
【００３０】
駆動部７０は、軸線Ｘ回りに駆動軸７１を回転させる駆動源である。駆動軸７１の先端は回転テーブル１０に連結されている。回転テーブル１０は、駆動軸７１が軸線Ｘ回りに回転するのに伴って軸線Ｘ回りに回転する。
【００３１】
次に、本実施形態の分級機４０についてより詳細に説明する。
分級機４０は、分級補助コーン４１と回転式分級機４２とを備える。
分級補助コーン４１は、円筒状の固定式分級機４１ａの下端と円錐状の分級補助部４１ｂの上端とを接続した部材である。分級補助コーン４１は、その内部に回転式分級機４２と燃料供給部２０を収容している。
【００３２】
固定式分級機４１ａは、一次空気に含まれる固体燃料を分級して粒径の小さい固体燃料を外周側空間Ｓ１から内周側空間Ｓ２へ導く部材である。固定式分級機４１ａの内周面の軸線Ｘからの距離は、軸線Ｘに沿ったいずれの箇所でも一定となっている。固定式分級機４１ａの上部は、軸線Ｘ回りに一定間隔で配置された複数の固定翼４１ｃとなっている。固定翼４１ｃの外周側の端部はハウジング６０の内周面と一致している。また、固定翼４１ｃの内周側の端部には、固体燃料を外周側空間Ｓ１から内周側空間Ｓ２へ導く開口部４１ｄが設けられている。
【００３３】
分級補助部４１ｂは、上端から下端に向けて直径がＤ１からＤ２に漸次減少するとともに下端４１ｅが開口した円錐状に形成される部材である。分級補助部４１ｂは、内周側空間Ｓ２へ導かれた固体燃料に含まれる粗粒粉を回収して下端４１ｅから回転テーブル１０の中央部１０ａに供給する。
【００３４】
回転式分級機４２は、軸線Ｘ回りに配置される複数の回転翼４２ａを回転させることにより内周側空間Ｓ２へ導かれた固体燃料を分級する装置である。図１に示すように、回転式分級機４２は、固定式分級機４１ａの内周側に設けられている。回転式分級機４２は、回転翼４２ａの回転と一次空気の流れにより生ずる遠心力と求心力の相対的なバランスにより、所定粒径より小さい微粒粉のみが回転翼４２ａの内部空間Ｓ３に流入し、供給流路４３へ流出する。
【００３５】
次に、図２および図３を参照して本実施形態の分級機４０の形状について説明する。
図２は本実施形態の分級機４０を示すものであり、図３は比較例の分級機４０’を示すものである。図２に示す本実施形態の分級機４０は、回転式分級機４２の下端位置ｘ１が分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２よりも軸線Ｘに沿った上方となっている。それに対して図３に示す比較例の分級機４０’は、回転式分級機４２の下端位置と分級補助コーン４１’の分級補助部４１’ｂの上端位置とがそれぞれ位置ｘ１で一致している。なお、図３において点線で示す部材は図２の分級補助部４１ｂである。
【００３６】
図２および図３に示すように、本実施形態と比較例のいずれにおいても、固定式分級機４１ａの固定翼４１ｃの軸線Ｘに沿った高さと、開口部４１ｄの軸線Ｘに沿った高さと、回転式分級機４２の回転翼４２ａの高さは、それぞれＨ２（第２高さ）で一致している。Ｈ２は、位置ｘ０から位置ｘ１までの距離となっている。
【００３７】
本実施形態の固定式分級機４１ａの軸線Ｘに沿った高さは、Ｈ１（第１高さ）となっている。Ｈ１は、位置ｘ０から位置ｘ２までの距離となっている。それに対して、比較例の固定式分級機４１’ａの軸線Ｘに沿った高さは、Ｈ１’となっている。Ｈ１’は、前述したＨ２と等しく、位置ｘ０から位置ｘ１までの距離となっている。
【００３８】
図２に示す本実施形態の分級機４０では、回転式分級機４２の下端が円錐状に形成される分級補助部４１ｂに近接しない状態となっている。そのため、回転式分級機４２が軸線Ｘ回りに回転することにより内周側空間Ｓ２に旋回流が発生しにくい。
一方、図３に示す比較例の分級機４０’では、回転式分級機４２の下端が分級補助部４１’ｂに近接した状態となっている。そのため、回転式分級機４２が軸線Ｘ回りに回転することにより内周側空間Ｓ２に旋回流が発生しやすい。
【００３９】
図２に示す本実施形態の分級機４０では、分級補助部４１ｂの内周面と軸線Ｘに直交する平面とがなす角度θが４５°以上となっている。４５°以上としているのは、分級補助部４１ｂの内周面と軸線Ｘに直交する平面とがなす角度を粉砕された固体燃料の安息角以上とするためである。
【００４０】
次に、図４および図５を参照して、本実施形態の分級機４０と比較例の分級機４０’の分級性能を比較した実験結果について説明する。
図４は、第１実施形態の分級機４０と比較例の分級機４０’の分級性能を比較した図である。図４に示す実験は、回転式分級機４２を２５０ｒｐｍにて回転させた際の分級性能を比較したものである。
また、図４に示す実験においては、図２に示すＨ１をＨ２の１．３８倍に設定して実験を行った。また、燃料供給部２０が供給する固体燃料として、平均粒径が４．１ｍｍの石炭を用いた。
【００４１】
図４に示す２００メッシュパス率とは、２００メッシュのふるいを通過する粒子径が７５μｍ以下の微粒粉の重量割合を示すものである。比較例が７８．１％であるのに対し、本実施形態は７９．６％である。本実施形態の分級機４０は、比較例の分級機４０’と同等以上の２００メッシュパス率を達成する分級が可能である。
【００４２】
一方、図４に示す１００メッシュ残率は、１００メッシュのふるいを通過しない粒子径が１５０μｍ以上の粗粒粉の重量割合を示すものである。比較例が０．９２％であるのに対し、本実施形態が０．３６％となっている。本実施形態の分級機４０の方が、１００メッシュのふるいを通過しない粗粒粉の重量割合が低い。
このように、本実施形態の分級機４０は、２００メッシュパス率が比較例の分級機４０’と同等以上である一方で、１００メッシュ残率が比較例の分級機４０’よりも低い。したがって、本実施形態の分級機４０の方が、比較例の分級機４０’よりも分級性能が高くなっている。
これらの結果は、本実施形態の分級機４０の方が内周側空間Ｓ２で旋回流が発生しにくく、粗粒粉が旋回流に巻き込まれて回転式分級機４２を通過してしまうことが抑制されるためであると考えられる。
【００４３】
図４に示す粉砕動力比とは、本実施形態の分級機４０と比較例の分級機４０’とが回転テーブルを同一の回転速度にて回転させる場合に、駆動部が必要とする動力の比を示すものである。図４に示す結果は、本実施形態の分級機４０の駆動部が必要とする動力を１．００とした場合に、比較例の分級機４０’の駆動部が必要とする動力が１．０９であることを示している。このように、本実施形態の分級機４０の駆動部が必要とする動力の方が、比較例の分級機４０’の駆動部が必要とする動力よりも小さい。
【００４４】
図４に示す粉砕動力比の結果は、比較例の分級機４０’において、内周側空間Ｓ２で発生する旋回流の影響により、所定粒径よりも小さい微粒粉が分級補助部４１ｂで回収されてローラ３０により再粉砕（過粉砕）されてしまうことが要因であると考えられる。ローラ３０が回転テーブル１０に押圧される位置に微粒粉が供給されると、ローラ３０と回転テーブル１０との間に滑りが生じ、それに伴って回転テーブルを回転させる動力が増加してしまう。
【００４５】
ここで、図５に示す、粉砕後の石炭の粒径と石炭の積算重量割合（粒径分布）の関係について説明する。図５に示す実線が本実施形態を示し、図５に示す点線が比較例を示す。
図５において、縦軸の積算重量割合は、粉砕された石炭の全重量に対する粉砕後の石炭の積算重量の割合を示している。図５は、粉砕後の石炭の積算重量割合に対して、どのような粒径の微粒粉が分布しているかを示すものでもある。図５は、所定の粒径以下の微粒粉の積算重量割合がどのような値となるかを示している。
なお、ここでいう粉砕後の石炭とは、分級機４０を通過して分級機４０の出口である供給流路４３へ排出される石炭をいう。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の分級機４０により粉砕された石炭は、３８μｍ以下の粒径の微粒粉の積算重量割合が５０％である。それに対し、比較例の分級機４０’により粉砕された石炭は、３３μｍ以下の粒径の微粒粉の積算重量割合が５０％となっている。この結果は、分級機が粒径７５μｍ以下の微粒粉を積算重量割合８０％で得るという分級をする場合に、比較例の分級機４０’により得られる微粒粉の方が粒径の小さい微粒粉を多く含んでいることを示す。図５に示すように、積算重量割合の略全域において、本実施形態の分級機４０により得られる微粒粉よりも、比較例の分級機４０’により得られる微粒粉の方が粒径の小さい微粒粉を多く含んでいる。
【００４７】
図５に示す結果は、所望の分級（例えば、粒径７５μｍ以下の微粒粉を積算重量割合８０％で得る分級）をする場合に、比較例の分級機４０’の方が粉砕された石炭の粒径が小さく、過粉砕となっていることを示す。
過粉砕となって微粒粉の粒径が小さくなる場合、回転テーブル１０とローラ３０との間で滑り（スリップ）が発生しやすく、それに伴って回転テーブル１０を回転させる動力が増加してしまう可能性がある。
したがって、所望の分級をする場合に、本実施形態の分級機４０が必要とする動力は、比較例の分級機４０’が必要とする動力よりも小さくなる。
【００４８】
ここで、石炭を粉砕するのに必要な粉砕エネルギーの理論値について説明する。
粉砕エネルギ−Ｅと粒子の粒径ｘとの間には、一般的に以下の式（１）の関係が成り立つ。ここで、Ｃ，ｎはそれぞれ定数である。
【数１】
0006430200.tif 000002
【００４９】
以下の式（２）はＢｏｎｄの式と呼ばれるものである。Ｂｏｎｄの式は、全ての粉砕は無限に大きい粒子を粒子径がゼロの無限個数の粒子に粉砕する途中の現象であるとみなし、式（１）をｎ＝１．５として積分したものである。ここで、ｘ１は粉砕前の粒子の平均粒径であり、ｘ２は粉砕後の粒子の平均粒径である。
【数２】
0006430200.tif 000003
【００５０】
ここで、式（２）を用いて、本実施形態の分級機４０が平均粒径４．１ｍｍの石炭を平均粒径３８μｍまで粉砕するのに必要な粉砕エネルギーＥ１を算出すると、以下の式（３）の結果となる。
【数３】
0006430200.tif 000004
【００５１】
同様に、式（２）を用いて、比較例の分級機４０’が平均粒径４．１ｍｍの石炭を平均粒径３３μｍまで粉砕するのに必要な粉砕エネルギーＥ２を算出すると、以下の式（４）の結果となる。
【数４】
0006430200.tif 000005
【００５２】
式（３）および式（４）から、Ｅ２／Ｅ１の値として約１．０８が導かれる。このように粉砕エネルギーの理論値によれば、粉砕エネルギーＥ２が粉砕エネルギーＥ１の約１．０８倍となる。この値は、図４に示す粉砕動力比の結果と一致している。したがって、図４に示す粉砕動力比の結果は、式（２）に示すＢｏｎｄの式により説明される。
【００５３】
図４に示す圧力損失の結果は、一次空気流路５１からハウジング６０内に流入する一次空気の圧力の値から、供給流路４３から排出される一次空気の圧力の値を減算した差圧である圧力損失を示すものである。本実施形態では圧力損失が２５７ｍｍＡｑであるのに対し、比較例では圧力損失が２７７ｍｍＡｑと大きくなっている。
【００５４】
これは、本実施形態の分級機４０の方が内周側空間Ｓ２で旋回流が発生しにくく、比較例よりも圧力損失が小さくなることを示している。圧力損失が大きくなる場合、ハウジング６０内に流入する一次空気の圧力を増加させるために一次空気流路５１に設けられる１次空気送風機（図示略）の送風量を増加させる必要がある。そのため、１次空気送風機を動作させるのに必要な動力が大きくなってしまう。
本実施形態の分級機４０は、比較例の分級機４０’よりも１次空気送風機を動作させるのに必要な動力を小さくすることができる。
【００５５】
図４および図５の実験結果が示すように、本実施形態の分級機４０は、図２に示すＨ１をＨ２の１．３８倍に設定することにより、Ｈ１をＨ２の１．００倍とした比較例の分級機４０’よりも過粉砕を防止しつつ高い分級性能を満たす。本実施形態においては、Ｈ１とＨ２を以下の式（５）を満たすように設定するものとする。
１．２≦Ｈ１／Ｈ２≦１．５            （５）
【００５６】
式（５）における１．２は、実験結果にて良好な分級性能を示した１．３８の近傍の値を下限値として設定したものである。Ｈ１／Ｈ２を１．２倍以上とすることにより、回転式分級機４２の下端位置ｘ１を分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２よりも上方に離間させることができる。
【００５７】
式（５）における１．５は、竪型ローラミル１００の高さを高くしすぎないための上限値として設定したものである。Ｈ１／Ｈ２を１．５倍以下とすることにより、竪型ローラミル１００の高さを高くしすぎないようにすることができる。
【００５８】
以上説明した本実施形態の竪型ローラミル１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の竪型ローラミル１００によれば、燃料供給部２０によって回転テーブル１０の中央部１０ａに供給される固体燃料は、ローラ３０によって粉砕された後に一次空気とともに固定式分級機４１ａに導かれる。固定式分級機４１ａは、一次空気に含まれる固体燃料を分級して粒径の小さい固体燃料を開口部４１ｄから内周側空間Ｓ２へ導く。内周側空間Ｓ２へ導かれた固体燃料は、回転式分級機４２により分級されて所定粒径より小さい微粒粉が供給流路４３へ導かれるとともに、粗粒粉が分級補助部４１ｂにより回収されて再び回転テーブル１０の中央部１０ａに供給される。
【００５９】
また、本実施形態の竪型ローラミル１００によれば、回転式分級機４２の下端位置ｘ１が分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２よりも軸線Ｘに沿った上方であるので、回転式分級機４２の下端ｘ１が円錐状に形成される分級補助部４１ｂに近接しない状態となる。そのため、回転式分級機４２が回転することにより内周側空間Ｓ２に旋回流が発生しにくい。
【００６０】
よって、所定粒径よりも小さくて回転式分級機４２を通過させるべき微粒粉が旋回流に巻き込まれ、分級補助部４１ｂにより回収されることが抑制される。また、所定粒径よりも大きくて回転式分級機４２を通過させるべきでない粗粒粉が旋回流に巻き込まれ、回転式分級機４２を通過することが抑制される。
このように、本実施形態の竪型ローラミル１００によれば、固体燃料の過粉砕を防止しつつ所望の分級性能を満たすことができる。
【００６１】
また、本実施形態の竪型ローラミル１００は、固定式分級機４１ａの軸線Ｘに沿った高さＨ１が回転翼４２ａの軸線Ｘに沿った高さＨ２の１．２倍以上かつ１．５倍以下であり、回転式分級機４２の下端位置ｘ１が分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２よりもＨ１とＨ２の差分だけ上方である。
【００６２】
回転式分級機４２の下端位置ｘ１を分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２に近付けると内周側空間Ｓ２に旋回流が発生しやすくなってしまう。一方、回転式分級機４２の下端位置ｘ１を分級補助部４１ｂの上端位置ｘ２から遠ざけるほど内周側空間Ｓ２に旋回流が発生しにくくなるが、装置の高さが高くなってしまう。発明者らは、固定式分級機４１ａの軸線Ｘに沿った高さＨ１を回転翼４２ａの軸線Ｘに沿った高さＨ２の１．２倍以上かつ１．５倍以下とすることにより、旋回流が発生しにくく、かつ装置の高さが高くなりすぎないようにすることができるという知見を得た。
このようにすることで、所望の分級性能を満たしつつ、装置の高さが高くなりすぎないようにすることができる。
【００６３】
また、本実施形態の竪型ローラミル１００は、開口部４１ｄの上端位置ｘ０と回転翼４２の上端位置ｘ０とが軸線Ｘ上で一致し、開口部４１ｄの下端位置ｘ１と回転翼４２ａの下端位置ｘ１とが軸線Ｘ上で一致する。
このようにすることで、固定式分級機４１ａの開口部４１ｄから内周側空間Ｓ２に一次空気とともに流入する固定燃料を回転式分級機４２に確実に導くことができる。したがって、回転式分級機４２による分級を適切に行わせることができる。
【００６４】
また、本実施形態の竪型ローラミル１００は、分級補助部４１ｂの内周面と軸線Ｘに直交する平面とがなす角度θが４５°以上である。
このようにすることで、分級補助部４１ｂの内周面と軸線Ｘに直交する平面とがなす角度θを粉砕された固体燃料の安息角以上とし、分級補助部４１ｂの内周面に堆積した固体燃料を確実に分級補助部４１ｂの下端へ導くことができる。
【００６５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
本実施形態は、分級補助コーン４１が旋回流抑制板を備える点が第１実施形態と異なる。
【００６６】
図６に示すように、第２実施形態の分級機４０において、分級補助部４１ｂの内周面には、内周側空間Ｓ２で軸線Ｘ回りの旋回流が発生することを抑制する旋回流抑制板４１ｆ（旋回流抑制部）が設けられている。旋回流抑制板４１ｆは、分級補助部４１ｂの内周面の軸線Ｘ回りの複数箇所に均等の間隔で配置されている。
【００６７】
旋回流抑制板４１ｆは、分級補助部４１ｂの内周面に沿って延びる板状部材であり、分級補助部４１ｂの内周面に取り付けられている。旋回流抑制板４１ｆは、軸線Ｘ回りに旋回しようとする一次空気の抵抗となるため、軸線Ｘ回りに旋回流が発生することが抑制される。
【００６８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本発明の第３実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第３実施形態は、固定式分級機４１ａの固定翼４１ｃに、案内板４１ｇが設けられている点で第１実施形態と異なる。
【００６９】
図７は、第３実施形態の固定式分級機４１ａの一部を軸線Ｘ方向にみた横断面図である。図８は、図７のＡ方向から固定式分級機４１ａの固定翼４１ｃをみた図である。
図７および図８に示すように、固定翼４１ｃには、開口部４１ｄから内周側空間Ｓ２へ流入する固体燃料を軸線Ｘ方向の下方へ導く案内板４１ｇ（案内部）が設けられている。
【００７０】
図８に示すように、案内板４１ｇは、１枚の固定翼４１ｃに対して軸線Ｘに沿った複数位置（図８に示す例では３箇所）にそれぞれ設けられている。案内板４１ｇは、図８に示すように、案内板４１ｇと案内板４１ｇとの間に導かれる固体燃料を含む一次空気を、図８に矢印で示す方向に沿って、軸線Ｘ方向の下方へ導くようになっている。
本実施形態によれば、固定式分級機４１の開口部４１ｄから内周側空間Ｓ２へ流入する固体燃料に含まれる粗粒粉を軸線Ｘ方向の下方に適切に導くことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０    回転テーブル
１０ａ  中央部
１０ｂ  外周部
２０    燃料供給部
３０    ローラ
４０，４０’    分級機
４１    分級補助コーン
４１ａ  固定式分級機
４１ｂ  分級補助部
４１ｃ  固定翼
４１ｄ  開口部
４１ｅ  下端
４１ｆ  旋回流抑制板（旋回流抑制部）
４１ｇ  案内板（案内部）
４２    回転式分級機
４２ａ  回転翼
４３    供給流路
５０    吹出口（送風部）
５１    一次空気流路
６０    ハウジング
７０    駆動部
７１    駆動軸
１００  竪型ローラミル
Ｓ１    外周側空間
Ｓ２    内周側空間
Ｓ３    内部空間
Ｘ，Ｙ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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