(57)【要約】【課題】良好な分級精度が得られる分級機を提供する。【解決手段】分級機は、内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成された分級機ハウジングと、前記外周側領域の内周側において前記分級機ハウジングの前記内部空間に回転可能に設けられ、前記外周側領域からの前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、を備え、前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸周りに隙間を空けて配列された複数の回転フィンを有し、前記複数の回転フィンによって形成される前記環状回転部の外形は、前記環状回転部の上端と下端との間に最大外径部を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成された分級機ハウジングと、
前記外周側領域の内周側において前記分級機ハウジングの前記内部空間に回転可能に設けられ、前記外周側領域からの前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、を備え、
前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸の周りに隙間を空けて配列された複数の回転フィンを有し、
前記複数の回転フィンによって形成される前記環状回転部の外形は、前記環状回転部の上端と下端との間に最大外径部を有することを特徴とする分級機。
【請求項２】
前記下端における前記環状回転部の外径Ｄ１、前記上端における前記環状回転部の外径Ｄ３、及び、前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２は、Ｄ２／Ｄ１≧１．０５、かつ、Ｄ２／Ｄ３≧１．０５の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の分級機。
【請求項３】
前記下端における前記環状回転部の外径Ｄ１、および、前記上端における前記環状回転部の外径Ｄ３は、Ｄ１＝Ｄ３の関係式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の分級機。
【請求項４】
前記回転軸に直交する平面内において、各々の前記回転フィンが占める前記回転軸を中心とした角度範囲をαと、前記回転フィン間の前記隙間が占める前記回転軸を中心とした角度範囲をβとの比である重なり度α／（α＋β）は、０．６≦α／（α＋β）≦１．０の関係式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の分級機。
【請求項５】
各々の前記回転フィンは、該回転フィンの上端が該回転フィンの下端に比べて、前記環状回転部の回転方向に関して下流側に位置するように鉛直方向に対して斜めになっており、
前記回転フィンが前記鉛直方向に対してなす角度θ３は、０°＜θ３≦３０°であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の分級機。
【請求項６】
前記分級機ハウジングの前記内部空間において、前記外周側領域の内周側かつ前記環状回転部の外周側に設けられた環状の偏向リングをさらに備え、
前記偏向リングは、前記最大外径部よりも上方に位置することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の分級機。
【請求項７】
前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２及び前記偏向リングの外径Ｄ４は、１．０２≦Ｄ４／Ｄ２≦１．２の関係式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の分級機。
【請求項８】
前記分級機ハウジングの前記内部空間において、前記外周側領域の内周側かつ前記環状回転部の外周側に設けられ、前記外周側領域に取り込まれた前記気流を整流するための固定フィンを有する環状固定部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の分級機。
【請求項９】
前記固定フィンは、前記環状固定部の内周側に近づくにつれて下方に傾斜するように、前記環状固定部の周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項８に記載の分級機。
【請求項１０】
原料を粉砕するための粉砕ローラと、少なくとも前記粉砕ローラを収容する粉砕機ハウジングとを含む粉砕機と、
前記粉砕機における前記原料の粉砕により生成された粒子を分級するための請求項１乃至９の何れか一項に記載の分級機と、を備え、
前記分級機は、前記環状回転部によって前記粒子中の微粒子を前記環状回転部の内周側に取り出すとともに、前記粒子中の粗粒子を前記環状回転部の外周側にて下方に落下させるように構成され、
前記粉砕機は、前記環状回転部の下方に位置し、前記環状回転部から下方に落下する前記粗粒子を前記粉砕ローラに戻すためのホッパを含み、
前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２及び前記ホッパの最大外径Ｄ６は、０．７≦Ｄ２／Ｄ６≦０．９の関係式を満たすことを特徴とする粉砕分級装置。
【請求項１１】
前記粉砕機は、前記原料としての石炭を粉砕し、
前記分級機は、前記微粒子としての微粉炭を外部に取り出すように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の粉砕分級装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の粉砕分級装置と、
前記粉砕分級装置によって得られた前記微粉炭を燃焼させるための火炉と、を備えることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は分級機、粉砕分級装置及び微粉炭焚きボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転により生じる遠心力を利用して、異なる粒径を有する粒子を分級する分級機が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転軸周りに複数の回転フィンを有する回転式分級機が開示されている。この分級機では、該分級機の外周側から粒子を随伴して流れてくる気流に対して、回転フィンの回転によって旋回が付与される。その結果、気流に随伴される粒子には、回転フィンによって形成される遠心場に起因した半径方向外側に向かう遠心力が作用する。このため、粒径が比較的大きい粗粒子は、半径方向内側に向かう気流の速度成分に起因した抗力よりも遠心力が大きくなり、回転フィンの外側にはじき飛ばされる。一方、粒径が比較的小さい微粒子は、遠心力よりも気流から受ける半径方向内側に向かう抗力が大きくなり、回転フィンを通過する。このように、特許文献１に記載の分級機では、気流に含まれる粗粒子を回転フィンの外側にはじき飛ばすとともに、微粒子を回転フィンの内周側に通過させることによって、気流によって運ばれてきた粒子が分級されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０４１６２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転体の回転により生じる遠心力を利用して粒子を分級する分級機では、回転フィンなどの回転体（回転部）に流入する気体の流入速度が回転軸方向に関して分布を有するため、かかる速度分布の影響を分級精度が受けてしまう場合がある。
例えば、上述の分級機において、気流の流入速度が大きい位置では、気流の流入速度が小さい位置に比べて粒子の運動エネルギーが大きい。このため、このような位置では、気流から分離されるべき粗粒子が遠心力により回転フィンの外方にはじき出されずに、微粒子とともに回転フィンを通過しやすくなる。この場合、回転フィンによる適切な分級ができず、分級機の分級精度が良好とならない場合がある。
この点、特許文献１には、回転軸方向における気体の流入速度の分布に応じて良好な分級精度を得るための方策について、具体的な記載はない。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、良好な分級精度が得られる分級機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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る分級機は、
内部空間のうち外周側領域に下方から気流を取り込むように構成された分級機ハウジングと、
前記外周側領域の内周側において前記分級機ハウジングの前記内部空間に回転可能に設けられ、前記外周側領域からの前記気流に随伴される粒子を分級するように構成された環状回転部と、を備え、
前記環状回転部は、該環状回転部の回転軸の周りに隙間を空けて配列された複数の回転フィンを有し、
前記複数の回転フィンによって形成される前記環状回転部の外形は、前記環状回転部の上端と下端との間に最大外径部を有する。
【０００８】
分級機ハウジングの内部空間のうち外周側領域に下方から取り込まれた気流は、径方向に流れの方向を変えて環状回転部の外周側から環状回転部に流入する。この際、環状回転部に流入する気流の流入速度は、通常、回転軸方向において一定ではなく、環状回転部の上端と下端との間の軸方向位置において流入速度が最大となるような分布を有する。
この点、上記（１）の構成では、気流の流入速度が大きくなる環状回転部の上端と下端との間に最大外径部を有するので、気流の流入速度が大きくなる軸方向位置において比較的大きな遠心力を得ることができる。このため、質量が比較的大きな粗粒子が、環状回転部の上端と下端との間の軸方向位置において気流とともに比較的大きな速度で環状回転部に流入しようとしても、粗粒子に大きな遠心力が加わるので、該粗粒子を回転フィンの外周側にはじき飛ばして微粒子を含む気流から分離することができる。よって、上記（１）の構成によれば、比較的大きな速度で環状回転部に流入しようとする粗粒子を比較的大きな遠心力により分離することにより、分級機の分級精度を向上させることができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記下端における前記環状回転部の外径Ｄ１、前記上端における前記環状回転部の外径Ｄ３、及び、前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２は、Ｄ２／Ｄ１≧１．０５、かつ、Ｄ２／Ｄ３≧１．０５の関係式を満たす。
上記（２）の構成によれば、環状回転部において、下端における外径Ｄ１、上端における外径Ｄ３、及び、最大外径部における外径Ｄ２は、Ｄ２／Ｄ１≧１．０５、かつ、Ｄ２／Ｄ３≧１．０５の関係式を満たすので、環状回転部の上端と下端との間の流入速度が大きくなる位置において適度に大きな遠心力を粗粒子に加えることができる。このため、環状回転部の入口にて微粒子を含む気流から粗粒子を効果的に分離することができる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記下端における前記環状回転部の外径Ｄ１、および、前記上端における前記環状回転部の外径Ｄ３は、Ｄ１＝Ｄ３の関係式を満たす。
上記（３）の構成によれば、環状回転部において、下端における外径Ｄ１と、上端における外径Ｄ３とを等しくしたので、環状回転部の上端部と下端部において同程度の旋回力を得ることができる。
【００１１】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記回転軸に直交する平面内において、各々の前記回転フィンが占める前記回転軸を中心とした角度範囲をαと、前記回転フィン間の前記隙間が占める前記回転軸を中心とした角度範囲をβとの比である重なり度α／（α＋β）は、０．６≦α／（α＋β）≦１．０の関係式を満たす。
上記（４）の構成では、重なり度α／（α＋β）を上記数値範囲内とすることで、回転フィン間に適度な間隙を確保することができる。これにより、気流に同伴する粗粒子が前記間隙を通過しにくくなり、気流に同伴する微粒子が前記間隙を通過しやすくなる。よって、上記（４）の構成によれば、より効果的に分級機の分級精度を向上させることができる。
【００１２】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れかの構成において、
各々の前記回転フィンは、該回転フィンの上端が該回転フィンの下端に比べて、前記環状回転部の回転方向に関して下流側に位置するように鉛直方向に対して斜めになっており、
前記回転フィンが前記鉛直方向に対してなす角度θ３は、０°＜θ３≦３０°である。
上記（５）の構成では、回転フィンが鉛直方向に対してなす角度（以降において「捻り角」とも称する）θ３を０°よりも大きくしたので、粒子を同伴する気流が径方向外方から回転フィンに向かって流入しようとする際に、回転フィンに衝突した粗粒子を下方へ落下させやすい。このため、気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。また、捻り角θ３を３０°よりも小さくしたので、回転フィンの回転により粗粒子に与える遠心力を過度に低下させることがないため、気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができ、これにより分級機の分級精度を向上させることができる。
【００１３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れかの構成において、前記分級機は、
前記分級機ハウジングの前記内部空間において、前記外周側領域の内周側かつ前記環状回転部の外周側に設けられた環状の偏向リングをさらに備え、
前記偏向リングは、前記最大外径部よりも上方に位置する。
上記（６）の構成によれば、外周側領域の内周側かつ環状回転部の外周側に偏向リングを設けたので、環状回転部に向かう気流を下方に偏向して、環状回転部に流入する気流の環状回転部の上部への偏りを低減できる。これにより、環状回転部における分級負荷の環状回転部の上部への偏りを抑制し、環状回転部全体における分級負荷を均一に近づけることができる。
また、偏向リングの設置により、気流の流入速度がピークとなる位置は偏向リングの下端よりも低い位置となる。そこで、上記（６）の構成のように、最大外径部よりも上方に偏向リングを設置することで、気流の流入速度がピークとなる位置を最大外径部に近づけることができ、比較的大きな速度で環状回転部に流入しようとする粗粒子をより効果的に分離して、分級機の分級精度を向上させることができる。
【００１４】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２及び前記偏向リングの外径Ｄ４は、１．０２≦Ｄ４／Ｄ２≦１．２の関係式を満たす。
上記（７）の構成によれば、最大外径部における環状回転部の外径Ｄ２及び偏向リングの外径Ｄ４は１．０２≦Ｄ４／Ｄ２を満たすので、偏向リングと回転フィンとの距離が小さすぎない。このため、下方から分級機ハウジングに取り込まれた気流は、偏向リングを通過後、偏向リングよりも下方のみならず、偏向リングと同じ高さ位置においても環状回転部に流入しやすい。よって、上下方向における回転フィンへ気流の流入量の偏りが緩和されて、流入速度が局所的に大きくなることが抑制されるため、粗粒子が回転フィンを通過しにくくなる。また、Ｄ２及びＤ４はＤ４／Ｄ２≦１．２を満たすので、外周側領域から環状回転部に流入しようとする気流に随伴される粒子と、偏向リングに衝突して跳ね返った粒子との干渉が抑制されるため、固気比の増大を抑制することができる。これにより、固気比の増大による分級性能の低下を抑制することができる。
よって、上記（７）の構成によれば、環状回転部に流入しようとする粗粒子をより効果的に分離して、分級機の分級精度を向上させることができる。
【００１５】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかの構成において、
前記分級機ハウジングの前記内部空間において、前記外周側領域の内周側かつ前記環状回転部の外周側に設けられ、前記外周側領域に取り込まれた前記気流を整流するための固定フィンを有する環状固定部をさらに備える。
上記（８）の構成によれば、外周側領域に取り込まれた気流は、固定フィンにより整流されるため、固定フィンを用いない場合よりも環状回転部に適切に流入しやすくなる。よって、気流に随伴される粒子が環状回転部に流入しやすくなるため、分級される微粒子の回収率を向上させることができる。
【００１６】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記固定フィンは、前記環状固定部の内周側に近づくにつれて下方に傾斜するように、前記環状固定部の周方向に沿って配置されている。
上記（９）の構成によれば、環状固定部の内周側に近づくにつれて下方に傾斜するように配置された固定フィンによって、環状回転部の入口における気流の流入速度の偏りはより緩和される。よって、環状回転部において気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができ、これにより分級機の分級精度を向上させることができる。
【００１７】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る粉砕分級装置は、
原料を粉砕するための粉砕ローラと、少なくとも前記粉砕ローラを収容する粉砕機ハウジングとを含む粉砕機と、
前記粉砕機における前記原料の粉砕により生成された粒子を分級するための上記（１）〜（９）の何れかに記載の分級機と、を備え、
前記分級機は、前記環状回転部によって前記粒子中の微粒子を前記環状回転部の内周側に取り出すとともに、前記粒子中の粗粒子を前記環状回転部の外周側にて下方に落下させるように構成され、
前記粉砕機は、前記環状回転部の下方に位置し、前記環状回転部から下方に落下する前記粗粒子を前記粉砕ローラに戻すためのホッパを含み、
前記最大外径部における前記環状回転部の外径Ｄ２及び前記ホッパの最大外径Ｄ６は、０．７≦Ｄ２／Ｄ６≦０．９の関係式を満たす。
【００１８】
上記（１０）の構成では、最大外径部における環状回転部の外径Ｄ２及びホッパの最大外径Ｄ６は、０．７≦Ｄ２／Ｄ６を満たすので、粒子を伴う気流の流入速度が比較的大きい環状回転部の最大外径部において、比較的大きな遠心力を得ることができる。このため、環状回転部において気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。また、Ｄ２及びＤ６は、Ｄ２／Ｄ６≦０．９を満たすので、回転フィンではじかれた粗粒子は、環状回転部から下方に落下して、環状回転部の下方に位置するホッパにより受け取られやすいため、外周側領域において下方から取り込まれた気流に随伴される粒子との干渉を起しにくい。このため、環状回転部に流入しようとする気流における固気比が増加しにくく、これにより、粗粒子が回転フィンを通過することを抑制することができる。よって、上記（１０）の構成によれば、粉砕分級装置の分級精度を向上させることができる。
【００１９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記粉砕機は、前記原料としての石炭を粉砕し、
前記分級機は、前記微粒子としての微粉炭を外部に取り出すように構成される。
上記（１１）の構成によれば、分級精度が向上された粉砕分級装置により、粗粒子の混入が抑制された微粉炭を得ることができる。
【００２０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る微粉炭焚きボイラは、
上記（１１）に記載の粉砕分級装置と、
前記粉砕分級装置によって得られた前記微粉炭を燃焼させるための火炉と、を備える。
【００２１】
上記（１２）の構成によれば、粗粒子の混入が抑制された微粉炭を燃焼させるので、燃焼ガスにおけるＮＯｘなどの大気汚染物質を低減することができるとともに、灰中未燃分を低減することができ、これによりボイラ効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、良好な分級精度が得られる分級機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態に係る粉砕分級装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す粉砕分級装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】一実施形態に係る粉砕分級装置の模式図である。
【図４】図３に示す粉砕分級装置の拡大模式図である。
【図５Ａ】一実施形態に係る回転フィンの構成を示す図である。
【図５Ｂ】一実施形態に係る回転フィンの構成を示す図である。
【図５Ｃ】一実施形態に係る回転フィンの構成を示す図である。
【図５Ｄ】一実施形態に係る回転フィンの構成を示す図である。
【図６】環状回転部の回転軸に直交する断面の一部を模式的に示した図である。
【図７】一実施形態に係る環状回転部における回転フィンの構成を示す図である。
【図８】一実施形態に係る微粉炭焚きボイラの概略構成図である。
【図９】従来の回転フィンの形状を示す図である。
【図１０】実施例における出口微粉率と出口粗粒子残率のグラフである。
【図１１】実施例における出口微粉率と微粒子循環率のグラフである。
【図１２】実施例における出口微粉率と出口粗粒子残率のグラフである。
【図１３】実施例における出口微粉率と微粒子循環率のグラフである。
【図１４】実施例における出口微粉率と炭層差圧のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２５】
まず、図１及び図２を用いて、一実施形態に係る粉砕分級装置の構成について説明する。図１は、一実施形態に係る粉砕分級装置の概略構成図であり、図２は、図１に示す粉砕分級装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００２６】
図１に示すように、一実施形態に係る粉砕分級装置１は、原料を粉砕するための粉砕機１０と、該原料を粉砕機１０により粉砕して得られた粒子を分級するための分級機２０とを備える。なお、図１に示す粉砕分級装置１は、粉砕機１０の上方に分級機２０が配置された竪型粉砕分級装置である。
粉砕機１０及び分級機２０は、粉砕機ハウジング１１及び分級機ハウジング２１をそれぞれ含み、粉砕機ハウジング１１の上端部と分級機ハウジング２１の下端部とが接続されることにより一体的に粉砕分級装置１を構成している。
【００２７】
粉砕分級装置１は、原料を供給するための供給管５０と、粉砕及び分級された粒子を外部に排出するための排出管５２と、を有している。供給管５０は、粉砕分級装置１の上部に設けられており、粉砕分級装置１の上方から供給される原料が粉砕機１０の内部に落下するように構成されている。また、排出管５２は、粉砕分級装置１の上部において分級機２０の一部と連通するように設けられており、粉砕機１０及び分級機２０で粉砕及び分級された粒子を外部に排出できるようになっている。
【００２８】
粉砕機１０は、原料を粉砕するための粉砕テーブル１２及び粉砕ローラ１４を含み、これら粉砕テーブル１２及び粉砕ローラ１４は、粉砕機ハウジング１１に収容されている。粉砕機１０は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１４との噛み込みにより原料を粉砕するように構成される。
【００２９】
分級機２０は、粒子を分級するための環状回転部２４を含む。環状回転部２４は、分級機ハウジング２１の内部空間における外周側領域Ｒ１よりも内周側において、上下方向に沿った回転軸Ｏの周りを回転可能に設けられている。環状回転部２４は、図２に示すように、回転軸Ｏ回りに隙間Ｇを空けて配列された複数の回転フィン２５を有する。
また、図１に示す実施形態では、分級機２０は、分級機ハウジング２１の内部空間において、環状回転部２４の外周側に設けられた環状固定部２６をさらに備える。環状固定部２６は、周方向に沿って配列される複数の固定フィン２７を有し、外周側から流れ込む気流を整流するように構成されている。
【００３０】
ここで、上述の構成を有する粉砕分級装置１の動作について説明する。なお、図１及び図２の中の矢印は、原料又は原料を粉砕して得られる粒子の流れの方向を示す。
供給管５０より供給された原料（被粉砕物）は、回転する粉砕テーブル１２に落下した後、粉砕テーブル１２の回転に伴う遠心力により粉砕テーブル１２上を外周側へ移動し、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１４との噛み込みにより粉砕される。なお、粉砕テーブル１２は、モータ（不図示）により所定速度で回転するようになっている。また、粉砕ローラ１４は、加圧装置１５により粉砕テーブル１２に押し付けられるようになっている。
【００３１】
原料を粉砕して得られた粒子は、粉砕テーブル１２の周囲に設けられた気体吹出し口１６から吹き出される気流に同伴されて、粉砕分級装置１の内部における外周側領域を、粉砕機１０側から分級機２０側へと、上方へ搬送される（図１の矢印ａ，ｂ）。この際、粒度の大きい粒子は、重力の影響により気流の流れから脱落し（図１の矢印ｃ）、下方へ落下して粉砕テーブル１２に戻り、再び粉砕される（一次分級）。
【００３２】
気流に搬送されて分級機２０の内部空間における外周側領域Ｒ１に到達した粒子は、分級機２０において所定粒度以下の微粒子（製品粒子）と所定粒度以上の粗粒子とに分級される（二次分級）。
すなわち、粒子を随伴する気流は、外周側領域Ｒ１に到達すると、流れの向きが半径方向内側向きに変わり、環状固定部２６の複数の固定フィン２７の間に流れ込む（図１及び図２の矢印ｄ）。該気流は、固定フィン２７を通過して整流された後、中心軸Ｏ周りを所定速度で回転する環状回転部２４の外周側に到達する。そして、気流に随伴される粒子は、環状回転部２４の回転により生じる遠心力により、比較的粒径の大きい粗粒子と、比較的粒径の小さい微粒子とに分離される。
【００３３】
なお、分級機２０において環状固定部２６は任意の構成要素であり、幾つかの実施形態では、分級機２０は環状固定部２６を有していなくてもよい。この場合、下方からの気流に搬送されて外周側領域Ｒ１に到達した粒子は、固定フィンによって整流されることなく環状回転部２４の外周側に到達し、環状回転部２４の回転により生じる遠心力により分級される。
【００３４】
ここで、回転フィン２５の回転による粒子の分級の原理について説明する。
外周側領域Ｒ１から粒子を随伴して流れてくる気流には、環状回転部２４の回転フィン２５の回転によって旋回が付与される。その結果、気流に随伴される粒子には、回転フィン２５によって形成される遠心場に起因した半径方向外側に向かう遠心力と、半径方向内側に向かう気流の速度成分に起因した抗力とが作用する。これら遠心力と抗力とが釣り合う粒径が理論分級径である。この理論分級径よりも粒径が大きい粗粒子は、該気流の速度成分に起因した抗力よりも遠心力が大きくなり、回転フィン２５の外側にはじき飛ばされる。一方、理論分級径よりも粒径が小さい微粒子は、遠心力よりも気流から受ける抗力が大きくなるため、気流に同伴されて回転フィン２５間を通過する。このようにして、気流によって搬送されてきた粒子が粗粒子と微粒子とに分級されるようになっている。
【００３５】
上述のようにして分離された粒子のうち、比較的粒径の大きい粗粒子は、回転フィン２５の外周側にはじき出された後、下方に落下して（図１及び図２の矢印ｅ）粉砕テーブル１２に戻り、再び粉砕される。なお、幾つかの実施形態では、図１に示すように、回転フィン２５の外側にはじき出された粗粒子は、環状回転部２４の下方に設けられたホッパ１８によって、下方の粉砕テーブル１２に戻るように案内されてもよい。
一方、上述のようにして分離された粒子のうち、比較的粒径の小さい微粒子は、気流に同伴されて回転フィン２５間を通過し（図１及び図２の矢印ｆ）、環状回転部２４の内周側に取り出される。該微粒子は、環状回転部２４の内周側と連通する排出管５２から気流とともに排出されて、製品微粒子として取り出されてもよい。
【００３６】
以下、一実施形態に係る分級機２０及び粉砕分級装置１についてより詳細に説明する。
図３は、一実施形態に係る粉砕分級装置１を模式的に示す図である。図４は、図３に示す粉砕分級装置１の要部の拡大図である。なお、図３及び図４では、環状固定部２６の図示を省略している。
【００３７】
分級機２０の環状回転部２４は、上述したように、回転軸Ｏ回りに隙間Ｇを空けて配列された複数の回転フィン２５を有する（図２参照）。
一実施形態では、図３に示すように、複数の回転フィン２５によって形成される環状回転部２４の外形は、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する。すなわち、下端３１における環状回転部２４の外径Ｄ１、上端３３における環状回転部２４の外径Ｄ３、及び、最大外径部３２における環状回転部２４の外径Ｄ２は、Ｄ１＜Ｄ２かつＤ３＜Ｄ２の関係式を満たす。
ここで、環状回転部２４の外形は、複数の回転フィン２５が回転軸Ｏ周りを回転して形成される回転体の外形によって形成される。
【００３８】
この場合、外周側領域Ｒ１から流入する気流の流入速度が大きくなる軸方向位置において比較的大きな遠心力を得ることができる。このため、質量が比較的大きな粗粒子が、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間の軸方向位置において気流とともに比較的大きな速度で環状回転部２４に流入しようとしても、粗粒子に大きな遠心力が加わるので、該粗粒子を回転フィン２５の外周側にはじき飛ばして微粒子を含む気流から分離することができる。よって、比較的大きな速度で環状回転部２４に流入しようとする粗粒子を比較的大きな遠心力により分離することにより、分級機２０の分級精度を向上させることができる。
【００３９】
また、上述の分級機２０では、複数の回転フィン２５の形状や配列を適切に選択して最大外径部３２を有する環状回転部２４を構成することで比較的大きな遠心力を得ることができるため、比較的大きな遠心力を得るために、環状回転部２４の回転数を増加させる必要がない。よって、上述の分級機２０によれば、運転コストの増大を抑制しながら、分級機２０の分級精度を向上させることができる。
【００４０】
幾つかの実施形態において、下端３１における環状回転部２４の外径Ｄ１、上端３３における環状回転部２４の外径Ｄ３、及び、最大外径部３２における環状回転部２４の外径Ｄ２は、Ｄ２／Ｄ１≧１．０５、かつ、Ｄ２／Ｄ３≧１．０５の関係式を満たす。
この場合、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間の流入速度が大きくなる軸方向位置において適度に大きな遠心力を粗粒子に加えることができる。このため、環状回転部２４の入口にて微粒子を含む気流から粗粒子を効果的に分離することができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、回転軸Ｏを含む平面内において、回転軸Ｏに直交する直線Ｌ１，Ｌ１’と、複数の回転フィン２５の各々の延在方向の直線Ｌ２，Ｌ２’との間の角度である傾斜角θ２，θ２’（図４参照）は、６０°≦θ２≦７５°及び６０°≦θ２’≦７５°の関係式を満たす。
この場合、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間の流入速度が大きくなる軸方向位置において適度に大きな遠心力を粗粒子に加えることができる。このため、環状回転部２４の入口にて微粒子を含む気流から粗粒子を効果的に分離することができる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、下端３１における環状回転部２４の外径Ｄ１、および、上端３３における環状回転部２４の外径Ｄ３は、Ｄ１＝Ｄ３の関係式を満たす。
この場合、環状回転部２４において、下端３１における外径Ｄ１と、上端３３における外径Ｄ３とを等しくしたので、環状回転部２４の上端部と下端部において同程度の旋回力を得ることができる。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれ、一実施形態に係る回転フィン２５の構成を示す図である。一実施形態では、分級機２０において、例えば図５Ａ〜図５Ｄの何れかに示される形状を有する回転フィン２５を用いることにより、環状回転部２４の外形が上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する。
【００４４】
図５Ａ〜図５Ｄに示すように、幾つかの実施形態において、回転フィン２５は、環状回転部２４の軸方向において下方及び上方にそれぞれ配置され、環状回転部２４の下端３１及び上端３３にそれぞれ対応する下端２５ａ及び上端２５ｂを有する。また、回転フィン２５は、環状回転部２４の軸方向において環状回転部２４の最大外径部３２に対応する軸方向位置に位置する突出部２３を有する。環状回転部２４において、各回転フィン２５は、突出部２３が外周側を向くように配置される。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、回転フィン２５は、環状回転部２４の軸方向に延びる輪郭部分のうち、環状回転部２４の外形を形成する外周側部２５ｃが直線により構成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、回転フィン２５は、環状回転部２４の軸方向に延びる輪郭部分のうち、環状回転部２４の外形を形成する外周側部２５ｃが円弧状の曲線により構成されていてもよい。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｃに示す回転フィン２５は、下端２５ａにおける幅Ｗ１、上端２５ｂにおける幅Ｗ３、及び、突出部２３における幅Ｗ２がそれぞれ等しい。幾つかの実施形態では、回転フィン２５は、環状回転部２４の軸方向において下端２５ａから上端２５ｂまでの全域にわたって、同一の幅を有していてもよい。
図５Ｂ及び図５Ｄに示す回転フィン２５は、下端２５ａにおける幅Ｗ１と上端２５ｂにおける幅Ｗ３とが等しく、突出部２３における幅Ｗ２は、Ｗ１又はＷ３よりも大きい。
幾つかの実施形態では、回転フィン２５は、下端２５ａにおける幅Ｗ１と上端２５ｂにおける幅Ｗ３とが異なっていてもよい。
【００４７】
図６は、環状回転部２４の回転軸Ｏに直交する断面の一部を模式的に示した図である。
幾つかの実施形態では、環状回転部２４の回転軸Ｏに直交する平面内において、各々の回転フィン２５が占める回転軸Ｏを中心とした角度範囲をα（図６参照）と、回転フィン２５間の隙間Ｇが占めるＯ回転軸を中心とした角度範囲をβ（図６参照）との比である重なり度α／（α＋β）は、０．６≦α／（α＋β）≦１．０の関係式を満たす。
【００４８】
環状回転部２４に向かって径方向内側向きに流れる気流に同伴する粒子は、上述したように、回転フィン２５を含む環状回転部２４の回転により生じる遠心力により分級されるが、これとは別に、粒子と回転フィン２５との衝突によっても分級される。
この際、回転フィン２５の重なり度が小さすぎると、気流に同伴する粒子が回転フィン２５に衝突しにくくなり、微粒子のみならず、粗粒子までもが回転フィン２５と回転フィン２５との間の隙間Ｇを内周側へ通過しやすくなる。一方、回転フィン２５の重なり度が大きすぎると、気流に同伴する粒子が回転フィン２５との衝突により回転フィン２５の外周側にはじき出されやすくなり、粗粒子のみならず、微粒子までもが隙間Ｇを通過しにくくなる。このように、回転フィン２５の重なり度が適切な範囲内でないと、粒子と回転フィン２５との衝突に基づく分級が適切に行われない場合がある。
【００４９】
この点、上述のように重なり度α／（α＋β）が、０．６≦α／（α＋β）≦１．０を満たす場合、回転フィン２５間に適度な隙間Ｇを確保することができる。これにより、気流に同伴する粗粒子が隙間Ｇを通過しにくくなり、気流に同伴する微粒子が隙間Ｇを通過しやすくなる。これにより、より効果的に分級機２０の分級精度を向上させることができる。
【００５０】
回転フィン２５の重なり度α／（α＋β）は、軸方向において環状回転部２４の上端３３から下端３１まで一定であってもよく、あるいは、軸方向において変化するようになっていてもよい。
回転フィン２５の幅が軸方向において一定である場合（例えば、図５Ａ又は図５Ｃに示す回転フィン２５の場合）、外形が比較的大きな軸方向位置では、重なり度α／（α＋β）が小さくなる。
一方、軸方向位置において環状回転部２４の外径が大きい位置において大きな幅を有する回転フィン２５（例えば、図５Ｂ又は図５Ｄに示す回転フィン２５）を用いることで、重なり度α／（α＋β）を、軸方向において環状回転部２４の上端３３から下端３１まで一定に近づけることができる。
このように、各軸方向位置において所望の重なり度α／（α＋β）が得られるように、回転フィン２５の形状を決定することができる。
【００５１】
なお、図６において、θ１は、環状回転部２４における回転フィン２５の取付け角を示す。取付け角θ１は、図６に示すように、回転軸Ｏに直交する平面において、回転フィン２５の外周側端と、回転軸Ｏとを通る直線Ｌ４と、回転フィン２５の幅方向の直線との間の角度である。
【００５２】
図７は、一実施形態に係る環状回転部２４における回転フィン２５の構成を示す図である。なお、図７では、環状回転部２４を構成する複数の回転フィン２５のうち１枚を代表的に示している。また、環状回転部２４の外形２２は、複数の回転フィン２５により形成される。
幾つかの実施形態では、各々の回転フィン２５は、該回転フィン２５の上端２５ｂが該回転フィン２５の下端２５ａに比べて、環状回転部２４の回転方向に関して下流側に位置するように鉛直方向に対して傾斜している。そして、回転フィン２５が鉛直方向に対してなす角度である捻り角θ３は、０°＜θ３≦３０°である。
【００５３】
図７において、捻り角はθ３及びθ３’で表される。捻り角θ３は、鉛直方向の直線Ｌｖと、回転フィン２５の下端２５ａにおける延在方向の直線Ｌ３との間の角度である。また、捻り角θ３’は、鉛直方向の直線Ｌｖ’と、回転フィン２５の上端２５ｂにおける延在方向の直線Ｌ３’との間の角度である。
幾つかの実施形態では、回転フィン２５が鉛直方向に対してなす角度である捻り角θ３及びθ３’は、０°＜θ３≦３０°又は０°＜θ３’≦３０°の何れかの関係式を満たす。
なお、図７に示す環状回転部２４の回転方向は、環状回転部２４を平面視したときの時計回りの方向である。
【００５４】
上述したように、環状回転部２４に向かって径方向内側向きに流れる気流に同伴する粒子は、粒子と回転フィン２５との衝突によっても分級される。この際、回転フィン２５の上端２５ｂが、下端２５ａに比べて、環状回転部２４の回転方向に関して下流側に位置するように鉛直方向に対して傾斜していると（即ち捻り角θ３が０°よりも大きい場合）、気流に同伴する粒子が回転フィン２５に衝突した際に下方へ落下させやすくなる。一方、回転フィン２５の鉛直方向に対する上述の傾斜が過大であると、回転フィン２５の回転により生じる遠心力が十分でなくなり、遠心力に基づく分級が適切に行われなくなる場合がある。
【００５５】
この点、上述のように、捻り角θ３が０°よりも大きいと、粒子を同伴する気流が径方向外方から回転フィン２５に向かって流入しようとする際に、回転フィン２５に衝突した粗粒子を下方へ落下させやすい。このため、気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。また、捻り角θ３が３０°よりも小さいと、回転フィン２５の回転により粗粒子に与える遠心力を過度に低下させることがないため、気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、分級機２０は、図１に示すように、外周側領域Ｒ１から環状回転部２４に向かう気流を偏向するための偏向リング２９を備えていてもよい。
偏向リング２９は環状の部材であり、分級機ハウジング２１の内部空間において、外周側領域Ｒ１の内周側かつ環状回転部２４の外周側において、環状回転部２４の最大外径部３２よりも上方に位置するように設けられる。
偏向リング２９は、環状回転部２４のうち上部を取り囲んでおり、偏向リング２９の下端２９Ａは、環状回転部２４の最大外径部３２よりも上方に位置する。また、環状回転部２４は、最大外径部３２よりも上方の領域のうち少なくとも一部が偏向リング２９によって覆われている。幾つかの実施形態では、偏向リング２９は分級機ハウジング２１に固定されていてもよい。
【００５７】
上述の偏向リング２９を設けることで、環状回転部２４に向かう気流を下方に偏向して、環状回転部２４に流入する気流の環状回転部２４の上部への偏りを低減できる。これにより、環状回転部２４における分級負荷の環状回転部２４の上部への偏りを抑制し、環状回転部２４全体における分級負荷を均一に近づけることができる。
また、偏向リング２９の設置により、気流の流入速度がピークとなる位置は偏向リング２９の下端よりも低い位置となる。よって、上述のように、最大外径部３２よりも上方に偏向リング２９を設置することで、気流の流入速度がピークとなる位置を最大外径部３２に近づけることができ、比較的大きな速度で環状回転部２４に流入しようとする粗粒子をより効果的に分離することができる。
【００５８】
幾つかの実施形態では、最大外径部３２における環状回転部２４の外径Ｄ２及び偏向リング２９の外径Ｄ４（図３参照）は、１．０２≦Ｄ４／Ｄ２≦１．２の関係式を満たす。
【００５９】
１．０２≦Ｄ４／Ｄ２である場合、偏向リング２９と回転フィン２５との距離が小さすぎない。このため、下方から分級機ハウジング２１に取り込まれた気流は、偏向リング２９を通過後、偏向リング２９よりも下方のみならず、偏向リング２９と同じ高さ位置（軸方向位置）においても環状回転部２４に流入しやすい。よって、上下方向（軸方向）における回転フィン２５へ気流の流入量の偏りが緩和されて、流入速度が局所的に大きくなることが抑制されるため、粗粒子が回転フィン２５を通過しにくくなる。また、Ｄ２及びＤ４はＤ４／Ｄ２≦１．２である場合、外周側領域Ｒ１から環状回転部２４に流入しようとする気流に随伴される粒子と、偏向リング２９に衝突して跳ね返った粒子との干渉が抑制されるため、固気比の増大を抑制することができる。これにより、固気比の増大による分級性能の低下を抑制することができる。
【００６０】
図１に示す分級機２０は、上述したように、複数の固定フィン２７を有する環状固定部２６を備えている。環状固定部２６は、分級機ハウジング２１の内部空間において、外周側領域Ｒ１の内周側かつ環状回転部２４の外周側に設けられている。そして、複数の固定フィン２７は、下方から外周側領域Ｒ１に取り込まれた気流を整流するように構成される。
分級機２０が上述の環状固定部２６を有する場合、外周側領域Ｒ１に取り込まれた気流は、固定フィン２７により整流されるため、固定フィン２７を用いない場合よりも環状回転部２４に適切に流入しやすくなる。よって、気流に随伴される粒子が環状回転部２４に流入しやすくなるため、分級される微粒子の回収率を向上させることができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、複数の固定フィン２７は、環状固定部２６の内周側に近づくにつれて下方に傾斜するように、環状固定部２６の周方向に沿って配置されていてもよい。なお、図１及び図２に示す実施形態において、複数の固定フィン２７は、周方向における両端部において支持部材２８によって支持されている。また、図１に示すように、周方向に沿って配置される固定フィン２７は、軸方向において複数配列されたルーバ型のフィンであってもよい。
この場合、環状固定部２６の内周側に近づくにつれて下方に傾斜するように配置された固定フィン２７によって、環状回転部２４の入口における気流の流入速度の偏りはより緩和される。よって、環状回転部２４において気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。
【００６２】
図１に示す粉砕分級装置１において、粉砕機１０は、環状回転部２４の下方に配置され、環状回転部２４から下方に落下する粗粒子を粉砕ローラ１４に戻すためのホッパ１８を含む。ホッパ１８は、下方に近づくにしたがって直径が小さくなる円錐形状の斜面を有しており、上方から落下してきた粒子が該斜面によって円滑に粉砕ローラ１４へ戻るようになっている。
【００６３】
幾つかの実施形態では、最大外径部３２における環状回転部２４の外径Ｄ２及びホッパ１８の最大外径Ｄ６（図３参照）は、０．７≦Ｄ２／Ｄ６≦０．９の関係式を満たす。
０．７≦Ｄ２／Ｄ６である場合、粒子を伴う気流の流入速度が比較的大きい環状回転部２４の最大外径部３２において、比較的大きな遠心力を得ることができる。このため、環状回転部２４において気流に随伴される粗粒子をより効果的に分離することができる。また、Ｄ２／Ｄ６≦０．９である場合、回転フィン２５ではじかれた粗粒子は、環状回転部２４から下方に落下して、環状回転部２４の下方に位置するホッパ１８により受け取られやすいため、外周側領域Ｒ１において下方から取り込まれた気流に随伴される粒子との干渉を起しにくい。このため、環状回転部２４に流入しようとする気流における固気比が増加しにくく、これにより、粗粒子が回転フィン２５を通過することを抑制することができる。
【００６４】
幾つかの実施形態では、粉砕分級装置１は、原料としての石炭を粉砕及び分級するための粉砕分級装置であってもよい。この場合、粉砕機１０は、原料としての石炭を粉砕するように構成され、分級機２０は、粉砕機１０により石炭を粉砕して得られた粒子を分級して、微粒子としての微粉炭を外部に取り出すように構成される。
上述に説明した粉砕分級装置１は分級精度が良好であるため、該粉砕分級装置１により、粗粒子の混入が抑制された微粉炭を得ることができる。
【００６５】
また、上述に説明した粉砕分級装置１を用いて、微粉炭焚きボイラを構成してもよい。
図８は、一実施形態に係る微粉炭焚きボイラの概略構成図である。図８に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係る微粉炭焚きボイラ１００は、上述した粉砕分級装置１と、粉砕分級装置１によって得られた微粉炭を燃焼させるための火炉６２と、を備える。粉砕分級装置１には、送風機５３からの空気が送り込まれるとともに、石炭バンカ６０及び給炭機６１から原料としての石炭が供給されるようになっている。
【００６６】
送風機５３に送り込まれた燃焼用空気Ａは空気Ａ１と空気Ａ２に分岐される。このうち、空気Ａ１は、送風機５４によって粉砕分級装置１に搬送される。空気Ａ１の一部は、予熱器５８によって加熱されて温空気として粉砕分級装置１に搬送される。ここで、予熱器５８によって加熱された温空気と、送風機５４から予熱器５８を経由せずに直接搬送される冷空気とは、混合空気が適温となるように混合調整されてから粉砕分級装置１に供給されるようになっていてもよい。このようにして粉砕分級装置１に供給された空気Ａ１は、粉砕分級装置１の内部において気体吹出し口１６（図１参照）から吹き出されるようになっている。
【００６７】
原料としての石炭は、石炭バンカ６５に投入された後、給炭機６１により定量ずつ、供給管５０（図１参照）を介して粉砕分級装置１に供給される。気体吹出し口１６からの空気Ａ１の気流により乾燥されながら粉砕分級装置１にて粉砕されて生成した微粉炭は、排出管５２（図１参照）から空気Ａ１により搬送されて、ウィンドボックス６３内の微粉炭バーナを介して火炉（ボイラ本体）６２に送られて、バーナにより着火されて燃焼する。
【００６８】
なお、送風機５３に送り込まれた燃焼用空気Ａのうち空気Ａ２は、予熱器５６及び予熱器５８により加熱されて、ウィンドボックス６３を介して火炉６２に送られて、火炉６２内で微粉炭の燃焼に供される。
【００６９】
火炉６２において微粉炭の燃焼で生成した排ガスは、集塵機６４で塵埃が除去された後、脱硝装置６６に送られて、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）が還元される。そして、該排ガスは、予熱器５８を経て送風機６８で吸引され、脱硫装置７０で硫黄分が除去されて、煙突７２から大気中に放出されるようになっている。
【００７０】
上述した微粉炭焚きボイラ１００では、粗粒子の混入が抑制された微粉炭を燃焼させるので、燃焼ガスにおけるＮＯｘなどの大気汚染物質を低減することができるとともに、灰中未燃分を低減することができ、これによりボイラ効率を向上させることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施形態に係る分級機により良好な分級性能が得られることについて、実施例及び比較例により説明する。
【００７２】
（試験例１）
試験例１では、表１に示す特徴をそれぞれ有する実施例１〜３及び比較例１の分級機を備えた粉砕分級装置１を用いて、所定の空気流量及び所定の固気比において運転を行い、環状回転部２４の回転数を変化させながら、所定量の原料を粉砕及び分級した。粉砕分級装置１の出口（排出管５２）で取り出された粒子、又は、粉砕機１０に戻った（循環した）粒子の粒径及び重量に基づいて、出口微粉率（重量％）、出口粗粒子残率（重量％）、及び、微粒子循環率（重量％）を算出した。
【００７３】
なお、下記表１及の「回転フィン形状」の行において、“Ａ”は図５Ａに示す形状の回転フィン２５を用いたことを示し、“Ｂ”は、図９に示す従来型の長方形状の回転フィン１２５を用いたことを示す。ここで、図９は、比較例１で用いた従来型の回転フィンの形状を示す図である。図９に示す長方形状の回転フィン１２５において、下端１２５ａの幅Ｗ１と上端１２５ｂの幅Ｗ３とは同じである。この長方形状の回転フィン１２５を用いて環状回転部２４を構成した場合、環状回転部２４の外形は円筒形状となる。
各実施例及び比較例において、回転フィンの傾斜角θ２、捻り角θ３、重なり度α／（α＋β）及び、取付け角θ１は、表１に示すとおりである。
【表１】
2017140573.tif 000003
【００７４】
実施例１〜３で用いた分級機において、環状回転部には図５Ａに示す形状の回転フィンが用いられており、環状回転部２４の外形は、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する。
一方、比較例１で用いた分級機において、環状回転部には図９に示すような長方形の回転フィンが用いられており、環状回転部の外径は軸方向において一定である。即ち、比較例１の分級機において、環状回転部の外径は、環状回転部の上端と下端との間に、該上端と該下端よりも外径が大きい最大外径部を有しない。
また、本試験例１で用いた実施例１〜３及び比較例１の分級機は、固定フィン含む環状固定部を有していない。
【００７５】
ここで、出口微粉率は、粉砕分級装置１の出口（排出管５２）で回収された粒子のうち、２００メッシュの篩を通過した粒子（粒径が７５μｍ以下の微粒子）の重量割合（出口２００メッシュパス率）である。
また、出口粗粒子残率は、粉砕分級装置１の出口で回収された粒子のうち、１００メッシュの篩に残留した（通過しなかった）粒子（粒径が１５０μ以上の粗粒子）の重量割合（出口１００メッシュ残率）である。
また、微粒子循環率は、原料を粉砕して生成された２００メッシュパス量（粒径が７５μｍ以下の微粒子の量）のうち、環状回転部の内周側から製品として取り出されずに、環状回転部２４の外周側から粉砕テーブルへ落下して戻った（循環した）微粒子の量の割合を重量％で表したものである。すなわち、粉砕分級装置１の出口で回収された粒子の重量をＭｆ、その２００メッシュパス率（すなわち、上述の出口微粉率）をｘ、粉砕テーブルへ循環した粒子の重量をＭｃ、その２００メッシュパス率をｙとすれば、微粒子循環率Ｃ２００＃Ｐは、下記式で表される。
【数１】
2017140573.tif 000004
【００７６】
なお、分級機２０の環状回転部２４の回転数を変化させることにより、製品微粉率を変化させて上述の各種データを計測及び算出した。
【００７７】
図１０は、上述において説明した出口微粉率を横軸にとり、出口粗粒子残率を縦軸にとったグラフである。また、図１１は、出口微粉率を横軸にとり、微粒子循環率を縦軸にとったグラフである。
図１０のグラフに示すように、出口微粉率が約６５〜９５％の範囲において、環状回転部の外径が最大外径部を有しない比較例１の分級機に比べて、環状回転部２４の外径が環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する実施例１〜３の分級機では、出口粗粒子残率が低くなっている。
このことから、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する場合、粉砕分級装置の出口で取り出される製品微粒子中の粗粒子の割合が少ないため、品質が良好な製品微粒子が得られる、ということができる。
【００７８】
なお、粉砕分級装置は、通常、出口微粉率が８０％以上となるような運転条件で運転されることが想定される。この点、図１０のグラフによれば、出口微粉率が８０％の付近において、実施例１〜３の分級機では、比較例１の分級機よりも出口粗粒子残率が５０％程度以上小さく、品質が良好な製品微粒子が得られる。
【００７９】
また、図１１のグラフに示すように、出口微粉率が約６５〜９５％の範囲において、回転フィン２５の捻り角θ３が比較的大きい実施例１、及び、重なり度α／(α＋β)が比較的大きい実施例２では、微粒子循環率が比較例１より小さい傾向にある。特に、実施例２の分級機において、比較例１の分級機に比べて微粒子循環率が顕著に小さくなっている。
よって、捻り角θ３又は重なり度α／(α＋β)が適度な大きさである場合に、微粒子の循環率を低くすることができ、このため、製品微粒子を所定量得るために必要な動力を低減することができ、分級効率を向上させることができることがわかる。
【００８０】
このように、実施例１〜３の各分級機によれば、同一の出口微粉率に対して、出口粗粒子残率（図１０参照）又は微粒子循環率（図１１参照）の少なくとも一方について、比較例１に比べて良好な結果が得られた。よって、実施例１〜３の各分級機は、比較例１の分級機に比べて分級精度が良好であることが確認された。
【００８１】
（試験例２）
試験例２では、表２に示す特徴をそれぞれ有する実施例４，５及び比較例１の分級機を用いて、以下の試験を行った。なお、実施例４，５はそれぞれ本発明の実施例である。
なお、下記表２の「回転フィン形状」の行において、“Ａ”は図５Ａに示す形状の回転フィンを用いたことを示し、“Ｂ”は、図９に示す形状の回転フィンを用いたことを示す。各実施例及び比較例において、回転フィンの傾斜角θ２、捻り角θ３、重なり度α／（α＋β）及び、取付け角θ１は、表２に示すとおりである。
【表２】
2017140573.tif 000005
【００８２】
実施例４，５で用いた分級機では、試験例１で用いた実施例１〜３の分級機と同様に、環状回転部には図５Ａに示す形状の回転フィンが用いられており、環状回転部２４の外形は、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有する。また、実施例４，５で用いた分級機は、複数の固定フィン２７を含む環状固定部２６を備えており、該固定フィン２７は、軸方向において複数配列されたルーバ型のフィンである。
一方、比較例１の分級機は、試験例１で用いた比較例１の分級機と同一の分級機である。なお、比較例１の分級機は、固定フィン含む環状固定部を有さない。
【００８３】
各実施例又は比較例の分級機２０を備えた粉砕分級装置１を用いて、環状回転部２４の回転数を変化させながら、所定量の原料を粉砕及び分級し、試験例１と同様に、粉砕分級装置１の出口（排出管５２）で取り出された粒子、又は、粉砕機１０に戻った（循環した）粒子の粒径及び重量に基づいて、出口微粉率（重量％）、出口粗粒子残率（重量％）、及び、微粒子循環率（重量％）を算出した。
【００８４】
図１２は、出口微粉率を横軸にとり、出口粗粒子残率を縦軸にとったグラフである。また、図１３は、出口微粉率を横軸にとり、微粒子循環率を縦軸にとったグラフである。
図１２及び図１３のグラフに示すように、出口微粉率が約６５〜９５％の範囲において、実施例４，５の分級機では、出口粗粒子残率及び微粒子循環率のいずれもが、比較例１の分級機に比べて低くなっている。
また、図１０と図１２、及び、図１１と図１３をそれぞれ比較すると、実施例４，５の分級機では、実施例１〜３の分級機と同等又はそれ以上に、出口粗粒子残率及び微粒子循環率が小さくなっている。
【００８５】
このことから、回転フィンを備える環状固定部を有する実施例４，５の分級機によれば、粉砕分級装置の出口で取り出される製品微粒子中の粗粒子の割合がより低減されて、品質がより良好な製品微粒子が得られる、ということができる。また、実施例４，５の分級機によれば、微粒子の循環率をより低減することができ、このため、製品微粒子を所定量得るために必要な動力をより低減することができ、分級効率をより向上させることができることがわかる。
【００８６】
このように、実施例４，５の各分級機によれば、同一の出口微粉率に対して、出口粗粒子残率（図１２参照）及び微粒子循環率（図１３参照）について、比較例１に比べて良好な結果が得られた。よって、実施例４，５の各分級機は、比較例１の分級機に比べて分級精度が良好であることが確認された。
【００８７】
図１４は、実施例における炭層差圧のグラフであり、本発明の実施例である実施例６と比較例１の分級機を用いた粉砕分級装置１を同一条件で運転したときの炭層差圧の計測結果をグラフ化したものである。図１４のグラフにおいて、横軸は出口微粉率を、縦軸は炭層差圧（ミル差圧）を示す。
実施例６の分級機は、実施例４，５の分級機と同様に、環状回転部には図５Ａに示す形状の回転フィンが用いられており、環状回転部２４の外形は、環状回転部２４の上端３３と下端３１との間に最大外径部３２を有するとともに、複数の固定フィン２７を含む環状固定部２６を備えており、該固定フィン２７は、軸方向において複数配列されたルーバ型のフィンである。
一方、比較例１の分級機は、上述の比較例１の分級機と同一の分級機である。なお、比較例１の分級機は、固定フィン含む環状固定部を有さない。
【００８８】
図１４のグラフに示すように、実施例６の場合と比較例１の場合とで比較すると、出口微粉率が８０％以上の範囲において、実施例６のほうが炭層差圧が小さく、すなわち、粉砕分級機における圧力損失が小さい。これは、実施例６の分級機は実施例４，５と同様の構造を有するため、実施例６の分級機を用いた場合、微粒子循環率を低減させることができるからであると考えられる。
このように、実施例６の分級機によれば、粉砕分級機における圧力損失を低減することができ、このため、製品微粒子を所定量得るために必要な動力を低減することができ、分級効率を向上させることができる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００９０】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００９１】
１        粉砕分級装置
１０      粉砕機
１１      粉砕機ハウジング
１２      粉砕テーブル
１４      粉砕ローラ
１５      加圧装置
１６      気体吹出し口
１８      ホッパ
２０      分級機
２１      分級機ハウジング
２３      突出部
２４      環状回転部
２５      回転フィン
２５ａ    下端
２５ｂ    上端
２５ｃ    外周側部
２６      環状固定部
２７      固定フィン
２８      支持部材
２９      偏向リング
３１      下端
３２      最大外径部
３３      上端
５０      供給管
５２      排出管
５３，５４    送風機
５６，５８    予熱器
６０      石炭バンカ
６１      給炭機
６２      火炉
６３      ウィンドボックス
６４      集塵機
６５      石炭バンカ
６６      脱硝装置
６８      送風機
７０      脱硫装置
１００    微粉炭焚きボイラ
Ｇ        隙間
Ｏ        回転軸
Ｒ１      外周側領域
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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