JPH08155319A

JPH08155319A - ローラミル

Info

Publication number: JPH08155319A
Application number: JP30079994A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Satou; 一教佐藤; Nobuyasu Meguri; 信康廻; Kazunori Shoji; 一紀正路; Hideo Mitsui; 秀雄三井; Hidekazu Nishida; 英一西田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】自励振動のないローラミルを提供する。【構成】回転テーブル３と、その回転テーブル３上で
回転する複数の粉砕ローラ４とを備えたローラミルにお
いて、上記回転テーブル３のテーブルコーン１７を偏心
させて設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転するテーブルとタ
イヤ型の粉砕ローラの連動により、石炭等の固体燃料を
微粉砕するミルに係わり、特に異常振動の発生を防止す
ることを目的としたローラミルの粉砕用回転テーブルの
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きボイラでは、低公害燃焼（低Ｎ
Ｏｘ、灰中未燃分低減）や広域負荷操業が実施され、そ
れにともない微粉炭機（ミル）も性能向上が要求されて
いる。

【０００３】石炭、セメント原料あるいは新素材原料な
どの塊状物を細かく粉砕するミルのひとつのタイプとし
て、回転するテーブルと複数個のタイヤ形ローラで粉砕
を行う堅型のローラミルが広く用いられるようになり、
最近では代表機種のひとつとしての地位を固めつつあ
る。

【０００４】この種のローラミルは、円筒型をしたハウ
ジングの下部にあってモータで駆動され減速機を介して
低速回転する略円板状の回転テーブルと、その回転テー
ブルの外周部の上面において円周方向へ等分する位置へ
油圧あるいはスプリング等で圧加されて回転する複数個
の粉砕ローラを備えている。

【０００５】回転テーブルの中心へシュートより供給さ
れた粉砕原料は、回転テーブル上において遠心力により
うず巻状の軌跡を描いて回転テーブルの外周へ移動し、
回転テーブルの粉砕レース面と粉砕ローラの間にかみ込
まれて粉砕される。

【０００６】ミルハウジングの下部には、ダクトを通し
て熱風が導かれており、この熱風が回転テーブルとハウ
ジングの間にあるエアスロートから吹き上っている。粉
砕後の粉砕体は、エアスロートから吹き上る熱風によっ
てハウジング内を上昇しながら乾燥される。

【０００７】ハウジングの上方へ輸送された粉粒体は、
粗いものから重力により落下し（１次分級）粉砕部で再
粉砕される。この１次分級部を貫通したやや細かな粉粒
体は、ハウジングの上部に設けたサイクロンセパレータ
あるいはロータリーセパレータ（回転分級機）で再度分
級される（２次分級）。所定の粒径より小さな微粉は気
流により搬送され、ボイラでは微粉炭バーナあるいは微
粉貯蔵ビンへと送られる。

【０００８】分級機を貫通しなかった所定粒径以上の粗
粉は、回転テーブル上へ重力により落下し、ローラミル
内へ供給されたばかりの原料とともに再度粉砕される。
このようにして、ローラミル内では粉砕が繰り返され、
製品微粉が生成されていく。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ローラミルを低負荷で
運用しようとする場合や停止運用をする場合、問題とな
るのはローラミルの振動である。この振動現象は、炭層
と粉砕ローラのすべりに起因する一種の摩擦振動である
と考えられる。振動のタイプとしては、自励振動の一タ
イプである。普通の石炭では、図１２に示すように、低
負荷運用時（ミル内における石炭ホールドアップの少な
い条件）にこの振動が激しくなることが多いが、石炭種
によってはかなりの高負荷時にも発生することがある。

【００１０】図１５は、従来式ローラミルにおける粉砕
ローラの支持構造を断面図として示したものである。こ
のタイプのローラミルでは、ローラブラケット１５０２
を介して、ローラピボット１５０８を支軸として、粉砕
ローラ１５０１が首振り可能なように支持される。この
首振り機能は大変に重要であり、粉砕ローラ１５０１が
鉄片等粉砕されにくい異物をかみ込んだ場合、粉砕ロー
ラ１５０１は首を振ることによって衝撃を回避すること
ができる。また粉砕ローラ１５０１や粉砕レース１５１
３が摩耗変形したときには、適切な押圧位置（粉砕ロー
ラ１５０１と粉砕レース１５１３との位置関係）を自動
調心的に見つけ出す作用も、この首振り機能にはある。

【００１１】一般に高負荷粉砕時には、粉砕ローラ１５
０１はほとんど首を振ることが無い。上記したように、
ローラミルの起動時あるいは負荷上昇時などにおいて粉
砕ローラ１５０１が原料を活発にかみ込む場合には、粉
砕ローラ１５０１は首を振るものの、この首振り動作に
おいて３個の粉砕ローラ１５０１の動きは同期しない。
このときローラミルは振動しかけるが、周波数分布がブ
ロードないわゆる強制振動的なものであり、ローラミル
の運用をさまたげることはない。

【００１２】なお、図中の１５０３は回転中心軸、１５
０４は鉛直軸、１５０５は断面中心軸、１５０６はシャ
フト、１５０７はピボットボックス、１５０９は加圧フ
レーム、１５１０は荷重、１５１１は回転テーブル、１
５１２は粉砕リング、１５１４はテーブル回転軸、１５
１５は原料、１５１６は圧縮粉層である。

【００１３】一方、粉砕ローラが激しく自励振動する場
合には、図１３に示すように、粉砕ローラ１３０１は３
個ともほぼ同時に外側へ横ずれし（β）、次いで図１４
のように上下振動する（γ）。３個の粉砕ローラ１３０
１は、同期して（同位相で）いっしょに上下振動する。
あるひとつの粉砕ローラ１３０１が横ずれ状の首振り運
動（β）を起こし粉砕ローラ１３０１の上下振動（γ）
が生じると、この動きは３個の粉砕ローラ１３０１を上
方かに加圧支持する一体型加圧フレーム（図１５の加圧
フレーム１５０９）あるいは回転テーブル１３０６やそ
の上の粉層を伝わって他の粉砕ローラへと瞬時に伝播
し、これが粉砕ローラ１３０１の同位相振動である。

【００１４】以上から、ローラミルの振動を、粉砕部の
ハードウェアの工夫によって抑止しようとするには、３
個の粉砕ローラが同期して動くこと、すなわち同位相運
動を阻止することが肝要であることが分かる。なお、図
１３，１４において１３０２はローラピボット、１３０
３は鉛直軸、１３０４は断面中心軸、１３０５は回転中
心軸、１３０６は回転テーブル、１３０７は粉砕リン
グ、１３０８は粉砕レース、１３０９はテーブル回転
軸、１３１０は原料、１３１１は圧縮粉層、（Ｉ）は正
常位置、（II）は横ずれ方向に首を振った状態、（α）
は下降動作、（β）は首振動作を示す。

【００１５】なお、異常振動は、図１５にローラの支持
方法を示したタイプのローラミルに限らず、図１６に示
すように各ロールを片持ちばり的にアームに支持するタ
イプのローラミルにおいても発生する。この場合でも、
複数の粉砕ローラが同位相で上下方向に振動するという
挙動は、前述した図１４と同様である。

【００１６】なお、図１６において、１６０１は粉砕ロ
ーラ、１６０２はアームシャフト、１６０３は回転軸、
１６０４は回転テーブル、１６０５は原料である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明においては次のような手段を採用す
る。

【００１８】回転テーブルの上部を、回転テーブルの回
転軸に対して軸対称な形状とする。具体的には、次のよ
うな２つのタイプが挙げられる。

【００１９】回転テーブルの上部形状を、回転テーブ
ルの回転軸とは非同軸の軸芯を有し、この軸芯の円周方
向に対しては軸対称な円錐形状とする。

【００２０】回転テーブルの上部形状を、回転テーブ
ル回転軸とは非同軸の軸芯を有し、この軸芯の円周方向
に対しては円錐斜面の形状が変化する擬円錐体とする。

【００２１】以上のような手段を採用することで、各粉
砕ローラに対する粉砕原料の供給状態が異なり、同一ミ
ル内にある複数個（一般には３個の場合が多い）の粉砕
ローラの動作が同位相化する激しい自励振動が抑制され
るようになる。

【００２２】

【作用】回転テーブル上部の形状を、回転テーブルの回
転軸に対して非軸対称な円錐体とすることで、その非軸
対称円錐体の斜面から流下する原料の供給状態が、回転
テーブルの回転（円周）方向に対して異なることにな
る。円錐体の頂軸が、ある粉砕ローラに近づいた場合、
この粉砕ローラとは逆方向の円錐斜面方向に多量の原料
が流下供給され、この粉砕ローラのかみ込み量は一時的
に減少する。しかし、この粉砕ローラへの原料の供給
は、大きな加速度を持つ流下状態となる。以上のような
作用は、前述した手段あるいはにおいても基本的に
は同一である。

【００２３】このようにして、同一ミル内において、例
えば３個の粉砕ローラの原料かみ込み状態が、同時に同
じになることが無ければ、３個の粉砕ローラが同期して
動く問題は解消される。あるひとつの粉砕ローラのかみ
込み状態が不安的になり、図１３のような挙動を起こし
かけても、他の２個の粉砕ローラはそれに追従しない。
このようにして、３個の粉砕ローラは、どのような粉砕
状態においても相互キャンセル的な動作をするようにな
る。この相互キャンセル作用は、・ミル内の原料供給量（ホールドアップ）の多い高負荷
粉砕条件、・ミル内のホールドアップが少なくなる低負荷運用域、・ミル内への原料投入が開始される起動時、・原料の供給が停止し、ミル内に残存する原料が粉砕さ
れながらエア・パージされるミル停止時（原料供給が止
まれば、円錐体斜面に沿う原料の流下は無くなるもの
の、テーブル上の原料の堆積状態は、非同軸円錐体の存
在の影響を直接受けるため、各粉砕ローラの原料かみ込
み状態も異なることになる）のいずれの粉砕条件においても有効である。

【００２４】以上のような粉砕ローラの相互キャンセル
作用により、粉砕ローラの自励振動は抑制され、ほぼ全
ての操業範囲において、静粛な運転状態が達成されるこ
とになる。

【００２５】

【実施例】図１は本発明になる粉砕部構造を具体化した
ローラミルの構造を、中心軸を通る断面図である。

【００２６】このローラミルの粉砕部は、大まかに、主
要素である粉砕ローラ４と回転テーブル３により構成さ
れている。本発明の特徴は、これら主要素における回転
テーブル３の形状にある。

【００２７】図中の５はローラブラケット、６はシャフ
ト、７はローラ回転軸、８はローラピボット、９は加圧
アーム、１０は粉砕荷重、１４は粉砕レース、１５は粉
層、１６は圧縮粉層、２２は円錐体頂軸（テーブルコー
ンの中心軸）、２３はハウジングである。

【００２８】図２は粉砕部の断面図（図３のＡ−Ａ線断
面図）として、図３は粉砕部の上方からの視図（図２の
Ｂ−Ｂ視図）である。従来技術におけるセンターコーン
２０４（図中で破線で記載）は、回転テーブル２０３の
回転軸２０５に対して軸対称であるが、本発明において
は、センターコーン２０４を、それの中心２０４′すな
わち円錐体の頂点が、回転テーブル２０３の回転軸２０
５からの距離εをオフセットした状態になるよう非軸対
称な形状としている。このオフセットεは、回転テーブ
ル２０３の有効半径Ｒ_rのおよそ約１／４である。

【００２９】なお、図２、図３において、２０１は粉砕
ローラ、２０２はローラ回転軸、２０６はローラシャフ
ト、２０７はローラブラケット、２０８はセンターコー
ンである。

【００３０】図４に断面図（図５のＣ−Ｃ線断面図）と
して、図５に上方からの視図（図４のＤ−Ｄ視図）とし
て構造を示す実施例は、センターコーン４０４に対して
は軸対称であるものの、回転テーブル４０３の回転軸４
０５からは距離εだけオフセットを設けたセンターコー
ン（円錐体）４０４を回転テーブル４０３の上部に設け
た例である。ここにおけるオフセット距離εも、図１及
び図２に示した実施例と同様に、回転テーブルの有効半
径Ｒ_rの約１／４とすることで、後述する効果を十分に
生み出すことができる。

【００３１】なお、図４、図５において、４０１は粉砕
ローラ、４０２はローラ回転軸、４０４′はセンターコ
ーン４０４の中心軸、４０６はローラシャフト、４０７
はローラブラケットである。

【００３２】図１〜５に示した実施例では、粉砕ローラ
を、ローラピボット（図１のローラピボット８）を介し
て振り子運動可能なように支持するタイプであるが、本
発明になる回転テーブルの形状は、他のローラ支持構造
を採用しているローラミルへも適用することが可能であ
る。図６は、図１〜３に記載した非軸対象の偏心コーン
６０５を有する回転テーブル６０３を、ロールタイヤ６
０１をシャフト６０２により片持ちばり式に支持するタ
イプのローラミルへ適用した例である。６０４はテーブ
ル回転軸、６０６は偏心コーン６０５の頂角軸である。

【００３３】図７も、図６の例と同様に、本発明になる
偏心コーン７０５を有する回転テーブル７０３を、シャ
フト７０２により粉砕ローラ７０１を片持ちばりとして
支持するローラミルに適用する例であるが、図６とは粉
砕ローラ７０１の粉砕面の断面形状が異なる。７０４は
テーブル回転軸、７０９は偏心コーン７０５の頂角軸で
ある。

【００３４】これら粉砕部構造を採用したローラミルの
全体構成について、図１とともに説明する。原料１は、
ミル上部の中心軸上にある原料供給管（センターシュー
ト）２から供給され、ローラミルの下部で回転する回転
テーブル３上に落下する。回転テーブル３上の原料１に
は遠心力が働き、回転テーブル３の外周にある粉砕リン
グ１３上に供給されて、この粉砕リング１３の上面に刻
設され断面が略円弧型をした粉砕レース１４の上で、粉
砕ローラ４により圧縮粉砕される。

【００３５】前述したように、この実施例のローラミル
では、回転テーブル３の上部形状が、回転テーブル３の
回転軸２１まわりに非回転軸対称になっている。すなわ
ち、非軸対称円錐体（テーブルコーン）１７で形成され
ており、この円錐体頂角（テーブルコーンの中心）２２
を回転テーブル３の回転軸２１とはずらしてある。

【００３６】この粉砕部において粉砕されて生成した粉
体は、スロートベーン１２の間を貫通して、ローラミル
内へ吹き込まれる熱風１１により乾燥されながら、ロー
ラミルの上方へ輸送される。

【００３７】粗い粒子は重力により回転テーブル３上に
落下し（１次分級）、粉砕部で再粉砕される。この１次
分級部を貫通した粒子群は、回転分級機１８により遠心
分級される（２次分級）。比較的粗い粒子は、回転分級
機１８の羽根の間を貫通し、製品微粉２０として微粉送
給管１９から排出される。石炭の場合は、微粉炭バーナ
へ直接送られるか（熱風１１が燃焼用１次空気となる）
もしくは貯蔵ビンへ回収される。

【００３８】図８は、ローラミル粉砕部における粉砕原
料の状況を模式的に描いたものである。

【００３９】この実施例に係る回転テーブル８０３の上
部形状は、センターコーン頂点８０６が、テーブル回転
軸８０４に対し図の右側へずらしてある。すなわち、セ
ンターコーンが、非軸対称な形状になっている。

【００４０】ミル中心軸上の上部にうる原料供給管（セ
ンターシュート）から供給される原料８０２のほとんど
は、センターコーンのなめらかな斜面８０５（ａ）上に
落下する。粉砕ローラａ８０１（ａ）は、多くの粗い原
料８０２を含む多量の原料粉層８０８をかみ込む。した
がって、粉砕ローラａ８０１（ａ）の下部にある圧縮粉
層ａ８０７（ａ）は厚い。この状態において、粉砕ロー
ラａ８０１（ａ）は、粉砕レース８０９の内側（テーブ
ル回転軸８０４の方向）にあり、粉砕ローラの傾斜角度
θは小さい。

【００４１】一方、粉砕ローラｂ８０１（ｂ）のかみ込
み部へは、粗い原料８０２の供給は少なく、１次もしく
は２次分級部から循環する比較的細かい粒子群が、急落
下するように流下する。この場合、粉砕ローラｂ８０１
（ｂ）は、粉砕レース８０９上では外側にあり、この粉
砕ローラｂ８０１（ｂ）の傾斜角度θは、粉砕ローラａ
８０１（ａ）のθよりも大きい。

【００４２】以上のように、同一ローラミル内における
粉砕ローラの状態が異なると、各粉砕ローラが同期し
て、同位相で動くきっかけが生じにくくなり、激しい自
励振動は抑制される。

【００４３】つまり、あるひとつの粉砕ローラの動作
に、他の粉砕ローラが同位相で呼応することが無くなる
わけである。このようにして、ミル内における各粉砕ロ
ーラの動きが相互にキャンセルし合うようになれば、自
己同期化現象に起因する激しい自励振動の発生を防ぐこ
とができるようになる。次に、以上のような粉砕ローラ
における動作の相互キャンセル作用によって得られた振
動レベル低減の結果について延べる。

【００４４】図９は、ミル内における石炭ホールドアッ
プに対する振動の振幅の変化をまとめ、本発明の実施例
と従来技術とを比較したものである。縦軸の振幅δ
_OCは、粉砕ローラと粉砕レースがメタルタッチする空回
転時の振幅δ_OC＊で割られて無次元化されている。一
方、横軸のホールドアップＷは、ローラミルが定格給炭
量で運用されたときのホールドアップＷ＊で割られて無
次元化されている。

【００４５】この実験結果は、炭質の影響により、比較
的激しい振動を起こしやすい石炭を粉砕したときに得ら
れたものである。従来技術（図１５）では、低負荷域
（Ｗ／Ｗ＊０．３８）で著しく振幅が増大する。

【００４６】これに対して本発明を具体化した形状の回
転テーブルを搭載するローラミルでは、振幅の大幅な低
減が可能であることが実証された。本発明の実施例の場
合でも、他のホールドアップの条件よりは、Ｗ／Ｗ＊
０．３８の近傍において振幅がやや大きくなるが、この
振動は自己増幅的な自励振動ではなく、強制振動の−タ
イプである。

【００４７】図１０は、粉砕ローラが振動を起こしても
さほど激しくない石炭を利用した場合の結果をまとめた
ものである。この例においても、本発明を具体化するこ
とにより、振幅を低減できることが分かる。

【００４８】図１１は、給炭量Ｑｃに対する製品微粉粒
度ｑの変化を示したものである。縦軸の粒度ｑは、定格
給炭量Ｑｃ＊のときの従来式ミルにおける基準微粉度ｑ
＊で割られて表わされている。横軸のＱｃも、Ｑｃ＊で
割られて無次元化されている。

【００４９】一般に粒度ｑは、給炭量Ｑｃの増加ととも
に減少する。本発明の実施例では、製品微粉粒度が、従
来式ローラミルにおけるそれとほぼ同等であることが判
明した。すなわち、本発明で具体化した程度の粉砕部構
造（回転テーブルの上部形状）の改良では、粉砕性能に
大きな影響を与えない（少なくとも粉砕性能を低下させ
ることはない）ことが実証されたわけである。

【００５０】本発明を具体化した粉砕用回転テーブルを
採用するローラミルは、実施例において説明した石炭焚
ボイラ用のローラミルに限らず、（ｉ）同じ固体燃料で
あるオイルコークス用のミル、（ii）脱硫用の石灰石を
微粉砕するためのミル、（iii）鉄鋼スラグや非鉄錆錬
スラグ等の硬質スラグを微粉砕するミル、（iv）セメン
トクリンカを微粉砕するセメント仕上げ用ミル、（ｖ）
各種化学製品の原料を微粉砕するミル、（vi）ＦＲＤ
（繊維強化プラスチック）廃材等の産業廃棄物の再利用
のための微粉砕処理用のミル、の振動抑制技術としてほ
ぼ直接適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明を実施することによる効果をまと
めると次のようになる。

【００５２】（１）ミルの自励振動の発生を防止でき
る。本発明は、低負荷運用時に発生する自励振動に比べ
て、より激しい自励振動になりやすいミル停止時の振動
の防止に対しても有効である。

【００５３】（２）上記の効果（１）に関連し、ミル自
体及びミル周辺にあるプラント機器の信頼性や耐久性が
向上する。

【００５４】（３）上記効果（１）に関連し、プラント
内従業員の不快感が無くなり、作業能率が向上する。

【００５５】（４）低負荷運用時にミルの振動を抑制で
きるため、ボイラ全体の広域負荷運用が可能になる。

【００５６】（５）自励振動を起こしやすいと危惧され
る石炭種や固体燃料も問題無く使用できるようになる。
これによって、ミルに対する粉砕原料の適用性が拡大す
る。

【００５７】（６）本発明のような簡単なハードウェア
の工夫のみで振動を抑制できることは、ミルの運用経費
を大幅に削減できることになる。具体的には、振動回避
のための複雑な制御系統の設置や制御機器のメインテナ
ンスのための費用が不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るローラミルの断面図であ
る。

【図２】そのローラミルの回転テーブル中央部の断面図
である。

【図３】図２Ｂ−Ｂ視図である。

【図４】別の実施例に係るローラミルの回転テーブル中
央部の断面図である。

【図５】図４Ｄ−Ｄ視図である。

【図６】さらに別の実施例に係るローラミルの回転テー
ブル中央部の断面図である。

【図７】さらに別の実施例に係るローラミルの回転テー
ブル中央部の断面図である。

【図８】本発明の実施例に係るローラミルの粉砕ローラ
の挙動を模式的に示す図である。

【図９】ローラミルの振幅特性図である。

【図１０】ローラミルの振幅特性図である。

【図１１】ローラミルの粉砕性能特性図である。

【図１２】従来のローラミルにおける自励振動の発生領
域を示す特性図である。

【図１３】従来のローラミルにおける粉砕ローラの振子
動作を模式的に示す図である。

【図１４】従来のローラミルにおける粉砕ローラの上下
動を示す図である。

【図１５】従来のローラミルにおける粉砕ローラの支持
構造を示す図である。

【図１６】従来の他のローラミルにおける粉砕ローラの
挙動を模式的に示す図である。

【図１７】従来のローラミルの回転テーブルの形状を示
す図である。

【符号の説明】

３回転テーブル４粉砕ローラ１４粉砕レース１７非軸対称円錐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三井秀雄広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者西田英一広島県呉市宝町３番36号バブコツク日立株式会社呉研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機で駆動されて回転する円形の回転
テーブルと、その回転テーブルの外周部に刻設された溝
部に押圧された状態で回転する複数個の粉砕ローラとの
連動作用により、粉砕原料を微粉砕するローラミルにお
いて、前記回転テーブルのテーブルコーンを偏心させて配置し
たことを特徴とするローラミル。
【請求項２】請求項１において、前記回転テーブルの
上部形状を、回転軸とは異なる軸芯を有し、軸芯の先端
を頂点とし、軸芯の円周方向に対しては軸対称な円錐形
状とすることを特徴とするローラミル。
【請求項３】請求項１において、前記テーブル回転軸
とは非同軸の軸芯を有し、軸芯の先端を頂点とし、軸芯
の円周方向に対しては円錐斜面の形状が変化する擬円錐
体とすることを特徴とするローラミル。
【請求項４】請求項２または３のいずれかにおいて、
前記回転テーブルの回転軸と、当該円錐体の頂点を通る
軸芯あるいは当該擬円錐体の頂点を通る軸芯とのオフセ
ット距離が、回転テーブルにおける有効粉砕半径の１／
１２以上で１／１．５未満であることを特徴とするロー
ラミル。