(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する粉砕テーブルと、該粉砕テーブル上に配置され、該粉砕テーブルに供給された原料を粉砕するために加圧されて転動する粉砕ローラタイヤと、該粉砕ローラタイヤを加圧する手段と、前記粉砕テーブルの外周に設けられて空気を上方の分級装置に向けて吹き出すスロートと、前記粉砕テーブルと前記粉砕ローラタイヤとの間で粉砕されて前記空気により搬送された微粉砕原料の粗粉と微紛とを回転分級する分級装置とを備えた竪型ミルにおいて、
前記スロートの真上で前記粉砕ローラタイヤの上端の高さ位置近傍と、前記分級装置の入口部近傍における上下２点間のミル内圧力の差圧を距離で割った圧力勾配を検出し、この圧力勾配の検出値に基づいて前記分級装置の回転数を補正するようにしたことを特徴とする竪型ミル。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記圧力勾配の検出値がしきい値を超えた場合には前記分級装置の回転数を一時的に減少させることを特徴とする竪型ミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭やセメントクリンカ等の原料を粉砕してボイラバーナ等へ送出する竪型ミルに係り、特に、原料の物性値により異なる粉砕条件下におかれる竪型ミルの過負荷運転を速やかに解消する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭やセメントクリンカ等の原料を細かく粉砕する一つの手段として、図４に示すような竪型ミルが広く知られている。竪型ミルとしてはタイヤ状のローラで粉砕するものと、ボールで粉砕するもの等があるが、同図に示す竪型ミルは、ミルモータ１７により回転駆動される粉砕テーブル１３や、この粉砕テーブル１３上に例えば３個配置された粉砕ローラタイヤ１０や、この粉砕ローラタイヤ１０を粉砕テーブル１３に向けて加圧する油圧シリンダ１５、加圧ロッド１２、加圧フレーム６等の加圧手段や、分級機モータ２により回転駆動されて微粉砕原料を粗粉と微紛とに分級する分級装置（この例では回転式分級機）３や、粉砕テーブル１３の外周部に設けらて一次空気４を上方へ吹き出すスロート１１などによって概略構成されている。
【０００３】
この竪型ミルの粉砕部について説明すると、ミルモータ１７から供給される回転駆動力が減速機１６やヨーク１４を介して粉砕テーブル１３に伝達され、この粉砕テーブル１３の回転に追従して粉砕ローラタイヤ１０が転動、すなわち従動回転するようになっている。また、粉砕ローラタイヤ１０は、加圧フレーム６やピボットピン７、ブラケット８、シャフト（回転軸）９等によって支持されており、油圧シリンダ１５が加圧ロッド１２や加圧フレーム６を介して粉砕ローラタイヤ１０に粉砕荷重（加圧力）を与えている。そして、粉砕テーブル１３上に投入された固体原料を、この粉砕テーブル１３の粉砕溝と粉砕ローラタイヤ１０との間で粉砕して微粉砕原料となす。
【０００４】
また、このローラミルの分級部について説明すると、スロート１１からは熱空気である一次空気４が吹き出され、この一次空気４が前記微粉砕原料を上方の回転式分級機３へ気流搬送すると共に、搬送中の重力分級（一次分級）により粗粉が前記粉砕部に落下して再度粉砕されるようになっている。回転式分級機３は固定羽根３ａおよび回転羽根３ｂを有して、微粉砕原料を主に遠心力で所定の粒度に分級（二次分級）し、粗粉は整流コーン５を経て前記粉砕部に戻し、所定粒径の微粉のみをミル外へ搬出するようになっている。
【０００５】
例えば、石炭設備のローラミルの場合、図示せぬ給炭機から給炭管１を通って粉砕テーブル１３上に投入された石炭を、粉砕テーブル１３と粉砕ローラタイヤ１０との間で粉砕して微粉炭となし、この微粉炭をスロート１１からの一次空気４により吹き上げて回転式分級機３の入口部へと気流搬送し、この搬送中に一次分級を行う。そして、一次分級でふるい分けされた微粉炭を回転式分級機３にて二次分級することにより、所定の粒度の微粉炭のみがミル外へ搬出されて、微粉炭バーナや微紛貯蔵ビン等へ供給されることとなる。
【０００６】
ところで、上述したミルの起動時には、粉砕ローラタイヤ１０の下に所望の炭層厚さの粉砕原料（石炭）を早期に確保して安定運用を図るため、給炭のオーバーシュートが行われる。ただし、ミルの起動時に粉砕ローラタイヤ１０に付与する粉砕荷重と回転式分級機３の回転数は一定に保って、ミル内の粉流体への変動を抑制し、その後、ミル内保有炭が静定した後、給炭量に見合った粉砕荷重や分級機回転数の制御が行われる。しかしながら、粉砕原料となる石炭は性状の違いが大きく、粉砕性の悪い石炭の場合、初期給炭のオーバーシュートによる供給量の増加と粉砕性の悪さとから、ミルの保有炭量が急上昇して過負荷運転を引き起こし、やがて過粉砕状態に至ってミルの運転停止を招く恐れがある。また、石炭の性状によっては、基準粉砕容量に近い運用域（高負荷運転域）において、高微紛度運転による保有炭量の増加が原因で過負荷運転になることもある。
【０００７】
そこで従来、ミルの保有炭量増加による過粉砕状態を回避するため、特開平６−２５４４２１号公報や特開平６−２８５３８２号公報に記載されているような技術が提案されている。これらの従来技術は、特開平６−２５４４２１号公報記載のものはミルの入口部と出口部との差圧を検出し、また特開平６−２８５３８２号公報記載のものはミルの入口部とミル内部との差圧を検出するという相違はあるが、いずれにせよ、こうして実測したミル差圧の値と予め設定しておいた値との偏差に基づいて、回転式分級機の回転数を補正することにより、ミルの保有炭量が正常な量に保たれるようにして過粉砕状態を回避するというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平６−２５４４２１号公報や特開平６−２８５３８２号公報に記載されている従来技術は、ミル差圧の実測値と設定値との偏差を求めて分級機回転数の補正を行うというものであるが、ミル差圧の設定値はミルの型式や原料の性状などにより異なる。そのため、かかる従来技術では、ミル差圧の設定値を決定するために、事前に特性測定を行わねばならぬ場合が多いが、性状の異なる複数の炭種ごとにミルを運転して、保有炭量上限となるミル差圧をそれぞれ検出するという初期設定値決定作業は、かなり煩雑であった。
【０００９】
また、石炭粉砕用のミルは通常、送炭管内での結露を防止するためミル出口温度を制御しているが、例えば、石炭の水分量増加によりミル入口温度が上昇すると、ボリュームフロー増加によりスロート差圧が上昇するため、保有炭量が正常であっても誤って出炭量を増加させる操作を行ってしまう可能性がある。すなわち、図５に示すように、石炭の水分が少ない場合は、ミルの分級部付近が希薄な炭層であれば保有炭量が正常であり、分級部付近まで濃厚な炭層が滞留していれば保有炭量が増加して過負荷運転状態にあると判定できるが、石炭の水分が多い場合はスロート差圧が増大するので、分級部付近が希薄な炭層であってもミル差圧の実測値ΔＰｃが大きくなりやすい。この場合、保有炭量が正常であるにも拘らず、ミル差圧の実測値ΔＰｃが上限設定値ΔＰｓを上回ったことから分級機回転数の補正が行われてしまう可能性があり、そうなるとミルは誤って保有炭量を不所望に減少させてしまうので、安定運用が行えなくなってしまう。なお、図５において、Ｐ１〜Ｐ５はミル内の所定位置で計測される圧力を示しており、例えばスロート差圧は（Ｐ１−Ｐ２）で表せ、ミル差圧は（Ｐ１−Ｐ４）で表せ、分級機差圧は（Ｐ４−Ｐ５）で表せる。また、ΔＰａは石炭の水分が少なくて保有炭量が正常な場合のミル差圧実測値、ΔＰｂは石炭の水分が少なくて過負荷運転状態の場合のミル差圧実測値を示している。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、煩雑な初期設定値決定作業を必要としない簡単な管理で過粉砕状態が確実に回避できると共に、原料の性状に影響されずに安定した運用が行える、ミルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、回転する粉砕テーブルと、該粉砕テーブル上に配置され、該粉砕テーブルに供給された原料を粉砕するために加圧されて転動する粉砕ローラタイヤと、該粉砕ローラタイヤを加圧する手段と、前記粉砕テーブルの外周に設けられて空気を上方の分級装置に向けて吹き出すスロートと、前記粉砕テーブルと前記粉砕ローラタイヤとの間で粉砕されて前記空気により搬送された微粉砕原料の粗粉と微紛とを回転分級する分級装置とを備えた竪型ミルにおいて、前記スロートの真上で前記粉砕ローラタイヤの上端の高さ位置近傍と、前記分級装置の入口部近傍における上下２点間のミル内圧力の差圧を距離で割った圧力勾配を検出し、この圧力勾配の検出値に基づいて前記分級装置の回転数を補正することとした。
【００１２】
すなわち、本発明者らは、ミル内のスロートの上方で分級装置の入口部に近い領域（ミル内のスロートの真上で前記粉砕ローラタイヤの上端の高さ位置近傍と、前記分級装置の入口部近傍における上下２点間）では、正常運転（通常負荷運転）中はほとんど圧力損失が生じないが過負荷運転状態になると圧力損失が増大するという点に着目し、この領域における上下２点間の圧力勾配を検出することによって、保有炭量が正常であるか否かの判定を行うようにした。このようにすると、ミルの型式や原料の性状がどのようなものであれ、事前に特性測定を行うことなく、正常運転状態か過負荷運転状態かの判定が速やかに下せる。そして、過負荷運転状態と判定された場合には、分級装置の回転数を一時的に低下させるなどの補正を行うことにより、正常運転状態に復帰させることができるので、過負荷運転状態が過粉砕状態にまで移行する恐れがなくなって、ミルの安定運用が図りやすくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図１〜図３を参照しつつ説明すると、図１は本実施形態例に係る石炭粉砕用竪型ミルの圧力計測位置やミル内圧力分布を示す説明図、図２は該ミルの分級機入口部付近の圧力勾配と保有炭量との関係を示す特性図、図３は該ミルの分級機入口部付近の圧力勾配に基づく分級機制御方法を示すブロック図である。ただし、これらの図において、図４，５と対応する部分には同一符号が付すことにより、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１において、符号１は給炭機、２は分級機モータ、３は固定羽根３ａおよび回転羽根３ｂを有する回転式分級機、４は一次空気、５は整流コーン、６は加圧フレーム、７はピボットピン、８はブラケット、９はシャフト、１０は粉砕ローラタイヤ、１１はスロート、１２は加圧ロッド、１３は粉砕テーブル、１４はヨーク、１５は油圧シリンダ、１６は減速機、１７はミルモータを示している。また、Ｐ１〜Ｐ５はローラミル内の所定位置で計測される圧力を示しており、例えばスロート差圧は（Ｐ１−Ｐ２）で表せ、ミル差圧は（Ｐ１−Ｐ４）で表せ、分級機差圧は（Ｐ４−Ｐ５）で表せる。そして、本実施形態例では、スロート１１の真上で粉砕ローラタイヤ１０の上端の高さ位置近傍で計測したミル内圧力Ｐ３と、その真上にある回転式分級機３の入口部近傍で計測したミル内圧力Ｐ４との差圧（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ４）を、これら両計測位置間の距離Ｌで割って得られる圧力勾配（ΔＰ／Ｌ）に基づいて、ミルが過負荷運転状態になったか否かの判定を行うこととしている。
【００１５】
すなわち、ミル内の圧力分布を調べてみると、図１右側の特性図に示すように、正常運転状態（破線で示す曲線）の場合はＰ３とＰ４がほぼ等しいが、過負荷運転状態（実線で示す曲線）の場合は圧力損失が生じてＰ３とＰ４の差圧ΔＰが増大する。その理由について説明すると、ミル内では正常運転状態において、スロート１１の直上部で最も石炭濃度が濃く、粉砕ローラタイヤ１０の中心高さ位置付近まで濃厚な炭層が形成されているが、それよりも上方では微粉炭と気流搬送用の熱空気（一次空気４）からなる固気二相流による軽微な粉層が形成されているので、回転式分級機３の入口部付近ではほとんど圧力損失が生じない。しかるに、給炭量の増加などにより過負荷運転状態になると、濃厚な微粉層レベルが回転式分級機３の入口部付近まで上昇するため、Ｐ３が大幅に増加して圧力損失を生じる。具体的には、図２に示すように、ミルが適正な保有炭量で正常に運転されている通常負荷運転状態のとき、分給機入口部付近の圧力勾配ΔＰ／Ｌは０．０００であるが、保有炭量が増えて過負荷運転状態になると、圧力損失が生じるため圧力勾配ΔＰ／Ｌは０．００１以上に上昇する。
【００１６】
このように、通常負荷運転状態のときにはほとんど圧力損失が生じない分級機入口部付近の微粉上昇域における圧力勾配ΔＰ／Ｌを検出すれば、その検出値に基づいて、図３に示すような制御機構で分級機回転数の補正を行うことにより、過負荷運転状態を速やかに解消することができる。つまり、本実施形態例においては、図３に示すように、分級機入口部付近の圧力損失２１（差圧ΔＰ）を計測すると、計測位置間の距離データ２２（Ｌ）で割った圧力勾配２３（ΔＰ／Ｌ）を算出し、この圧力勾配が０．０００から０．００１へ上昇変動した場合には、濃厚な粉層が分級機入口部付近まで上昇して過負荷運転状態になったものと判断する。そして、この場合、モニターリレー２４やシグナルジェネレータ２５の信号により、予め設定されている分級機回転数の５〜２０％程度の回転数を一時的に所定のレート２６にて低下させ、出炭量を増加させる。その後、上昇変動していた分級機入口部付近の圧力勾配が初期状態の０．０００に復帰したならば、ミル後流側へ外乱を与えないよう、補正回転数を設定回転数へ戻す。これにより、ミルの過負荷運転が確実に検出できて速やかに解消されることとなり、過負荷運転が過粉砕状態へ移行してしまう心配がなくなる。また、分級機入口部付近の圧力勾配に基づいて運転状態の判定を行うので、原料（石炭）の性状に影響されない高信頼性の判定が行えると共に、煩雑な初期設定値決定作業が不要となって、ミルの安定運用が図りやすくなる。
【００１７】
なお、圧力損失の計測精度を上げるためには、Ｐ３，Ｐ４を計測する検出座を各々等間隔に周方向に設けておき、全計測位置で求めた圧力損失が上昇傾向にあるときに分級機回転数の補正を行うようにすればよい。
【００１８】
また、上述した検出手段を用いて、回転式分級機３の回転数補正だけでなく、粉砕ローラタイヤ１０に対する加圧力や一次空気４の供給量を増加するといった補正を併用して、過負荷運転状態を一層効率よく解消してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による竪型ミルは、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】
ミル内のスロートの上方で分級装置の入口部に近い領域（ミル内のスロートの真上で前記粉砕ローラタイヤの上端の高さ位置近傍と、前記分級装置の入口部近傍における上下２点間）では、正常運転（通常負荷運転）中はほとんど圧力損失が生じないが過負荷運転状態になると圧力損失が増大するという点に着目し、この領域における上下２点間の圧力勾配を検出することによって、保有炭量が正常であるか否かの判定を行うようにしたので、ミルの型式や原料の性状がどのようなものであれ、事前に特性測定を行うことなく、正常運転状態か過負荷運転状態かの判定が速やかに下せる。そして、過負荷運転状態と判定された場合には、分級装置の回転数を一時的に低下させるなどの補正を行うことにより、正常運転状態に復帰させることができるので、過負荷運転状態が過粉砕状態にまで移行する恐れがなくなって、ミルの安定運用が図りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る竪型ミルの圧力計測位置やミル内圧力分布を示す説明図である。
【図２】同実施形態例に係る竪型ミルの分級機入口部付近の圧力勾配と保有炭量との関係を示す特性図である。
【図３】同実施形態例に係る竪型ミルの分級機入口部付近の圧力勾配に基づく分級機制御方法を示すブロック図である。
【図４】竪型ミルの基本構造を説明するための全体構成図である。
【図５】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
３  回転式分級機
６  加圧フレーム
１０  粉砕ローラタイヤ
１１  スロート
１２  加圧ロッド
１３  粉砕テーブル
１５  油圧シリンダ
１７  ミルモータ
【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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