竪型粉砕装置ならびに石炭焚ボイラ装置
【課題】装置内部の圧力損失が低減でき、外周ハウジングの磨耗も低減できる竪型粉砕装置を提供する。
【解決手段】被粉砕物を回転テーブル２と粉砕ローラ３で粉砕し、その粉砕された粒子群をスロート部４２から噴出した旋回力を有する搬送用気体６１で上方に吹き上げて分級部へ搬送する竪型粉砕装置において、搬送用気体６１で吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子７６と、スロート部４２から吹き上げられた新たな粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、搬送用気体６１の一部を噴射して、密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段６８を設けたことを特徴とする。
【解決手段】被粉砕物を回転テーブル２と粉砕ローラ３で粉砕し、その粉砕された粒子群をスロート部４２から噴出した旋回力を有する搬送用気体６１で上方に吹き上げて分級部へ搬送する竪型粉砕装置において、搬送用気体６１で吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子７６と、スロート部４２から吹き上げられた新たな粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、搬送用気体６１の一部を噴射して、密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段６８を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕ローラと回転テーブルにより固体原料を粉砕し、分級装置により所定の粒度分布に調整することが可能な竪型粉砕装置に係り、特に石炭焚ボイラ装置の微粉炭製造装置として好適な竪型粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電用の石炭焚ボイラ装置において、微粉炭製造装置として竪型粉砕装置が一般に使用されている。
【０００３】
図１５は従来から用いられている竪型粉砕装置の概略構成図、図１６は図１５Ｘ−Ｘ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【０００４】
この竪型粉砕装置は図１５に示すように、回転テーブル２を回転駆動させる駆動部Ａ、前記回転テーブル２と粉砕ローラ３の噛み込みにより微粉炭の原料である石炭６０を粉砕する粉砕部Ｂ、その粉砕部Ｂの上部に設置されて微粉炭を任意の粒度に分級する分級部Ｃ、その分級部Ｃより送られてきた微粉炭を石炭焚ボイラに接続された複数の送炭管３１へ分配する分配部Ｄとから主に構成されている。
【０００５】
次に、図１５を用いてこの竪型粉砕装置の動作について説明する。
給炭管１より供給された石炭６０は、矢印で示すように回転テーブル２の中心部に落下する。その回転テーブル２は、減速機５０を介して駆動モータ５１により所定の方向に回転駆動されている。回転テーブル２上に落下した石炭６０は、回転に伴う遠心力によって回転テーブル２上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動され、回転テーブル２とタイヤ状の粉砕ローラ３との間に噛み込まれて粉砕される。
【０００６】
粉砕された石炭は、回転テーブル２の周囲に設けられたスロート４２から導入される一次空気６１（搬送用空気）によって上方に吹き上げられる。吹き上げられた粒子群６２のうち、粒子が大きいものは分級部Ｃへと搬送される途中で重力により落下し、粉砕部Ｂに戻される（一次分級）。符号７６は、前記一次分級により分離された粒子が大きい落下粒子である。
【０００７】
分級部Ｃに到達した上昇粒子６９は、所定粒度以下の微粒子６７と所定粒度を越えた粗粒子６３とに分級され（二次分級）、粗粒子６３は粉砕部Ｂへ落下して、再び粉砕される。一方、分級部Ｃを通過した微粒子６７は、分配器３０において複数の送炭管３１に分配されて、製品微粉６４として図示しない石炭焚ボイラへ送られる。
【０００８】
一次空気６１は、一次空気ダクト４０を介して一次空気ウィンドボックス４１の側面から導入され、その一次空気ウィンドボックス４１内で整流化された後、スロート４２から上方に噴出する。
【０００９】
図１７は、従来の竪型粉砕装置におけるスロート部付近の拡大断面図である。
同図に示すようにスロート４２は、内側リング４４に囲まれて形成された空気流路である。この例では、スロート４２が回転テーブル２側に接続されている回転式旋回流スロートであるが、外周ハウジング４６側に接続されている固定式旋回流スロートの場合もある。
【００１０】
図１５ないし図１７において、図中の符号５は加圧フレーム、６はローラブラケット、７はローラピボット、８は加圧ロッド、９は加圧装置、１０は固定式分級機構、１１は回収コーン、１２は固定フィン、２０は回転式分級機構、２１は回転フィン、２２は回転軸、２３は分級機モータ、４５は外側リング、４６は外周ハウジング、４７は傾斜部材、６５は分級部Ｃに流入する粒子群である。
【００１１】
この種の竪型粉砕装置に係る先行技術文献として、例えば下記の特許文献などを挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２３１１１２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９３７４３号公報
【特許文献３】特開昭５８−２０７９５３号公報
【特許文献４】特開昭５９−１０２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年の発電プラントでは、電力の自由化や設備供給のグローバル化により、国内外において価格競争の激化が進んでいる。特に竪型粉砕装置では、発電コストを削減するために運転動力の低減が望まれている。
【００１４】
竪型粉砕装置の運転動力のうち、約半分は粉砕した石炭粉を乾燥・搬送する搬送用空気（一次空気６１）の送風ファンの動力が占める。よって、竪型粉砕装置内の圧力損失を下げることが重要な課題となっており、これを下げることが動力低減を達成するために有効な手段である。竪型粉砕装置内での圧力損失発生には多種、多様な原因が考えられるが、その一因に、粉砕ローラ外周での粒子の密集帯発生による圧力損失増大が挙げられる。
【００１５】
図１８はスロート４２から噴出される一次空気の流れを平面から見た図、図１９はスロート４２から噴出される一次空気の流れを垂直方向から見た図、図２０は粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間に生じる粒子の密集帯７７を説明するための図である。
【００１６】
図１８に示すようにスロート４２によって旋回力が与えられ一次空気流７０は、外周ハウジング４６の内壁に向けて噴出する。そして、外周ハウジング４６の内壁に衝突した一次空気流７０は図１９に示すように外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って上昇する上昇一次空気流７５となり、この上昇一次空気流７５により図２０に示すように粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２を粉砕装置上部の分級部Ｃへと吹き上げる。
【００１７】
吹き上げられた粒子群６２のうち、粒度の大きい粒子は向きを変えて重力によって落下する（落下粒子７６）。すると、粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間の落下粒子７６と下から吹き上げられた粒子群６２が合流して、局所的に粒子濃度が高くなる粒子の密集帯７７（図２０参照）が生じる。これにより、この領域での圧力損失が高まり、結局、粉砕装置内での圧力損失が増加することになる。
【００１８】
この粒子の密集帯７７は図１６に示すように、特に回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された石炭粉が排出される、粉砕ローラ３の背後（後方）の領域で発生し易いことが、各種の実験で確認されている。
【００１９】
また従来の竪型粉砕装置では、粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２が旋回力を有する一次空気流７０に運ばれて、図１７、図１８に示すように外周ハウジング４６に衝突することにより、外周ハウジング４６の壁面が摩耗７９するという問題もある。
【００２０】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置内部の圧力損失が低減でき、しかも外周ハウジングの磨耗も低減できる竪型粉砕装置ならびにそれを用いた石炭焚ボイラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、回転テーブルと、その回転テーブルの上面に載置されて前記回転テーブルの回転に伴って回転する複数個の粉砕ローラとを有する粉砕部と、
搬送用気体が供給されるウインドボックスと、
前記粉砕部の外周に設置されて前記ウインドボックスに供給された搬送用気体に旋回力を付与して前記回転テーブルの外周部から噴出するスロート部と、
前記粉砕部の上方に設置されて前記粉砕部で粉砕された粒子群の分級を行なう分級部と、
前記粉砕部、ウインドボックスならびに分級部を収容するハウジングを備え、
前記回転テーブル上に投下された被粉砕物を回転テーブルと粉砕ローラとの噛み込みで粉砕し、その粉砕された粒子群を前記スロート部から噴出した旋回力を有する前記搬送用気体で上方に吹き上げて前記分級部へ搬送する竪型粉砕装置を対象とするものである。
【００２２】
そして、前記搬送用気体で上方に吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が前記分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子と、前記スロート部から吹き上げられた新たな前記粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、前記搬送用気体の一部を噴射して、前記密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記密集帯粒子分散手段が、前記粉砕ローラの回転テーブル回転方向後流部にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記密集帯粒子分散手段が、前記ウインドボックスを区画形成するために、前記ハウジングとスロート部の間に配置され、ハウジングからスロート部側へ向って下降した傾斜部材に設けた気体噴出孔で構成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記粉砕ローラを回転可能に支持するローラブラケットと対向している前記傾斜部材の部分には前記気体噴出孔を形成しないことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記スロート部の総和開口面積（Ａ１）に対する気体噴出孔の総和開口面積（ｎ×Ａ２）の比（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲に規制したことを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第６の手段は前記第３の手段において、前記傾斜部材の下端から上端までの長さ（Ｌ１）に対する傾斜部材の下端から前記気体噴出孔の上端までの長さ（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．１〜０．９の範囲に規制したことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の第７の手段は前記第３の手段において、前記傾斜部材の気体噴出孔にノズルを設置したことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第８の手段は前記第７の手段において、前記ノズルが前記傾斜部材の表面よりも上方に突出していることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第９の手段は、石炭を粉砕する竪型粉砕装置と、その竪型粉砕装置で粉砕して得られた微粉炭を微粉炭バーナで燃焼する石炭焚ボイラを備えた石炭焚ボイラ装置において、
前記竪型粉砕装置が前記第１ないし第８の手段のいずれか１つの手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は前述のような構成になっており、スロートでの圧力損失を有効に低減しつつ、外周ハウジングの摩耗も低減することが可能となり、運転時の信頼性を向上することができる竪型粉砕装置ならびにそれを用いた石炭焚ボイラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図である。
【図２】図１Ｙ−Ｙ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【図３】その竪型粉砕装置のスロート部付近の拡大断面図である。
【図４】図３Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。
【図５】その第１の実施形態において、気体噴出孔から噴出した空気の流れにより、密集帯中の高濃度粒子群を拡散させる状態を説明するための図である。
【図６】従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを比較して示す図である。
【図７】スロート部での空気の流れを垂直方向から示す図である。
【図８】スロート部での空気の流れを水平方向から示す図である。
【図９】従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の外周ハウジングでの磨耗量を比較して示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕装置の水平方向から見た粉砕部の概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚ボイラ装置の概略構成図である。
【図１５】従来の竪型粉砕装置の概略構成図である。
【図１６】図１５Ｘ−Ｘ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【図１７】その竪型粉砕装置におけるスロート部付近の拡大断面図である。
【図１８】スロートから噴出される一次空気の流れを平面から見た図である。
【図１９】スロートから噴出される一次空気の流れを垂直方向から見た図である。
【図２０】粉砕ローラと外周ハウジングの間に生じる粒子の密集帯を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
次に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図、図２は図１Ｙ−Ｙ線上から見た粉砕部の概略構成図、図３はその竪型粉砕装置のスロート部付近の拡大断面図、図４は図３Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。
【００３４】
本実施形態に係る竪型粉砕装置の全体的な概略構成ならびに動作は、前述した従来のものとほぼ同様なので、重複する説明は省略する。この実施形態におけるスロート４２は図３に示すように、回転テーブル２と外周ハウジング４６の環状隙間に設置され、内側リング４４と、その内側リング４４の径方向外側に配置された外側リング４５と、前記内側リング４４と外側リング４５の間で円周方向に複数個設置されているスロートベーン４３とに囲まれた空気流路で構成されている。前記内側リング４４、外側リング４５ならびにスロートベーン４３は回転テーブル２の外周部に支持されており、回転テーブル２の回転とともに回転することから回転式旋回流スロートと呼ばれる。
【００３５】
このスロート４２は本実施形態のみには限定されず、少なくとも回転テーブル２と外周ハウジング４６の環状隙間に、円周方向に複数個設置されたスロートベーン４３を備えていればよい。
【００３６】
竪型粉砕装置では、粉砕ローラ３はローラブラケット６により同じ位置に支持されているため、一次分級を強化する目的で、回転テーブル２と外周ハウジング４６の隙間にスロートベーン４３を複数設置して、スロート４２から噴出される一次空気６１に旋回力を与えている。
【００３７】
そのためスロート４２から噴出される一次空気６１は、後述するようにスロート通過後、外周ハウジング４６の方向に向けて噴出し、その後外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って旋回しながら上昇して行く。
【００３８】
次にスロート４２の機能について説明する。スロート４２は、一次空気６１を回転テーブル２の外周部から噴出する機能を有している。
図４は、スロート４２を通過する一次空気の流れを示す図である。一次空気ウィンドボックス４１（図３参照）から流入した一次空気６１は、スロートベーン４３の傾斜方向に沿ってスロート４２を通過し、粉砕部Ｂに噴出される。スロートベーン４３を傾斜させることで、粉砕部Ｂに噴出される一次空気流７０に旋回力を与えており、旋回力が付与された一次空気流７０で粉砕ローラ３により粉砕された粉体をほぼ均一に上方へ吹き上げることができる。
【００３９】
また、同図に示すスロートベーン４３の傾斜角度θ２を４５°以上（θ２≧４５°）、すなわちスロートベーン４３を伏せるように設置することで、一次空気流７０を回転テーブル２に対して平行な速度成分を、回転テーブル２に対して垂直な速度成分よりも大きくし、一次空気流７０に効果的に旋回力を与えることが可能となる。
【００４０】
図１９に示しているように、外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って旋回しながら上昇する一次空気流７５により、粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２（図１参照）を粉砕装置上部の分級部Ｃへと吹き上げる。
【００４１】
このとき従来の竪型粉砕装置では図２０に示すように、吹き上げられた粒子群６２のうち、粒度の大きい粒子は重力によって落下し、落下粒子７６と下から吹き上げられた粒子群６２が合流して、粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間で局所的に粒子濃度が高くなる密集帯７７が生じて、これが粉砕装置内での圧力損失の要因となっている。
【００４２】
これを解消するため本実施形態では図３に示すように、外周ハウジング４６とスロート４２の間に位置し、外周ハウジング４６の内壁に連接され、外周ハウジング４６よりスロート４２側へ向かって下降した構造の傾斜部材４７に、粉砕装置の中心方向に向かって一次空気を噴出するように気体噴出孔６８を周方向に沿って複数個設置した（図２参照）。なお、この傾斜部材４７は図１や図３に示すように、ウィンドボックス４１を区画形成する１つの部材となっている。
【００４３】
傾斜部材４７の傾斜角度θ１（図３参照）は約２０°≦θ１≦７０°であり、これは従来の粉砕装置と同じである。気体噴出孔６８の設置により、一次空気６１がスロート４２だけでなく気体噴出孔６８も通って粉砕部に流入することが可能となる。
【００４４】
これにより図５に示すように、気体噴出孔６８から粉砕装置の中心斜め上方に向かう空気流７１が生じ、その空気流７１が前記粒子の密集帯７７（図２０参照）に衝突し、その密集帯７７内にある高濃度粒子群を拡散させて、この領域での圧力損失を低減することができる。
【００４５】
図中の７８は前記空気流７１によって拡散された粒子であり、図では拡散された粒子７８を特定するために便宜上１つの塊状で描いているが、実際には粒子が拡散して図に示すような塊状にはなっていない。気体噴出孔６８は、その形状によらず密集帯７７の粒子を拡散させる効果があれば、例えば丸穴やスリットなどのような適宜な形状で良い。
【００４６】
図６は、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを比較して示す図である。この図では、従来の竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを１とした場合の、本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを示している。
【００４７】
なお、この試験において、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置でのスロート４２は同じ構造であり、供給する一次空気流量も同等とした。本実施形態に係る竪型粉砕装置では、スロート４２の総和開口面積に対する複数個設置した気体噴出孔６８の総和開口面積の比を０．５とした。この図から明らかなように、従来の竪型粉砕装置に較べて圧力損失量ΔＰを約６０％低減することができた。
【００４８】
スロート４２全体の総和開口面積をＡ１、１個の気体噴出孔６８の開口面積をＡ２、全部（ｎ個）の気体噴出孔６８の総和開口面積をｎ×Ａ２とすると、Ａ１に対するｎ×Ａ２の比率（ｎ×Ａ２／Ａ１）が０．１未満になると、実質的に気体噴出孔６８の径が小さくなり、空気流７１が気体噴出孔６８を通過する時に、流路が急縮小及び急拡大となることにより発生する剥離渦の影響により、空気流７１が密集帯７７内の高濃度粒子群を効果的に拡散することができなくなる。従って、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．１以上にすることが望ましい。
【００４９】
また、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝１．３を超えると、気体噴出孔６８を通過する空気流７１の量が多くなり、反対にスロート４２を通過する空気流７０の量が少なくなって、スロート４２から噴出される空気流速が低下することにより、気体噴出孔６８から石炭粉の落下量が増加するため、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝１．３以下にすることが望ましい。さらには、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．６以下にすることで、気体噴出孔６８から石炭粉の落下がほぼ無くなる。
【００５０】
このようなことから（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲、好ましくは０．１〜０．６の範囲に規制するとよい。
【００５１】
次に外周ハウジング４６の磨耗について説明する。
従来の竪型粉砕装置では図１７や図１８に示すように、スロート４２により旋回力が与えられた一次空気流７０は外周ハウジング４６へ向かって噴出し、外周ハウジング４６の近傍での流速が高くなる。そしてこの一次空気流７０によって運ばれた粒子群６２が外周ハウジング４６に衝突することにより、外周ハウジング４６の周壁が摩耗７９するという問題がある。
【００５２】
これに対して本実施形態では、図７、図８に示すように、気体噴出孔６８から粉砕装置の中心方向に向かって噴出される空気流７１により、スロート４２から噴出された空気流７０が粉砕部中心方向へシフトし（図８参照）、空気の流れが空気流７２へと変わる（図７参照）。この空気流のシフトにより、外周ハウジング４６近傍での空気流速が減少し、そのために外周ハウジング４６の磨耗が軽減される。
【００５３】
図９は、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の外周ハウジング４６での摩耗量を比較して示す図である。この図では、従来の竪型粉砕装置の磨耗量を１とした場合の、本実施形態に係る竪型粉砕装置の磨耗量を示している。
【００５４】
なお、この試験において、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置でのスロート４２は同じ構造であり、供給する一次空気流量も同等とした。本実施形態に係る竪型粉砕装置では、スロート４２の総和開口面積に対する気体噴出孔６８の総和開口面積の比を０．５とした。この図から明らかなように、従来の竪型粉砕装置に較べて外周ハウジング４６での摩耗量を低減できることが分かる。
【００５５】
図３に示すように、傾斜部材４７の傾斜角度θ１を４５°、傾斜部材４７の下端から上端までの傾斜部材４７の長さをＬ１、傾斜部材４７の下端から気体噴出孔６８の上端までの長さをＬ２とし、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．５で、気体噴出孔６８の径を同じにして、気体噴出孔６８の設置位置を色々変化させて外周ハウジング４６での摩耗量をテストした。
【００５６】
その磨耗テストの結果、傾斜部材４７上に設置する気体噴出孔６８の位置（Ｌ２／Ｌ１）が０．９未満の場合、すなわち気体噴出孔６８が傾斜部材４７の下端部近くに形成した場合は、気体噴出孔６８からの空気流７１の方向が、比較的垂直に近くなることにより、空気流７０を粉砕部中心方向への流れへと変える力が弱いため、外周ハウジング４６での摩耗低減効果は十分に発揮できない。
【００５７】
摩耗低減効果を高めるためには、傾斜部材４７上に設置する気体噴出孔６８の位置Ｌ２は、傾斜部材４７の長さＬ１に対して（Ｌ２／Ｌ１）≦０．９となる位置に設置することが望ましく、また、気体噴出孔６８施工部の強度を保つために、Ｌ２／Ｌ１≧０．１とすることが望ましい。従って（Ｌ２／Ｌ１）は、０．１〜０．９の範囲〔０．１≦（Ｌ２／Ｌ１）≦０．９〕に規制するとよい。
【００５８】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕装置の粉砕部の平面から見た概略構成図である。
【００５９】
図１に示すように、粉砕ローラ３はローラブラケット６によって回転可能に支持されており、そのローラブラケット６は粉砕ローラ３の外側にあって、傾斜部材４７の上方に設置されている。そのためローラブラケット６は、気体噴出孔６８から噴出する空気流７１に対して抵抗体になり得る。
【００６０】
そのため本実施形態では、傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置には気体噴出孔６８を形成しないで、前記空気流７１に対するローラブラケット６の抵抗を回避することにより、圧力損失をさらに低減することができる。
【００６１】
なお、傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置に気体噴出孔６８を形成しないでも、同図に示すように粒子の密集帯７７が形成され易い位置は粉砕ローラ６の背後（後方）の領域であり、位置的にずれているから、密集帯７７内での粒子の拡散効果は殆ど変わらない。
【００６２】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態では、傾斜部材４７に形成した気体噴出孔６８の上部開口に、軸方向に一定の長さを有する下流ノズル７３を設置している。
【００６３】
この下流ノズル７３を設置したことによる整流効果により、気体噴出孔６８から噴出される粉砕装置中心方向へ向かう空気の流れ７１が強化される。この空気流７１の強化により、粒子の密集帯７７の分散効果が高まるとともに、スロート４２通過後の一次空気を効果的に粉砕装置中心方向への流れ７２へと変えることが可能になる。
【００６４】
また、傾斜部材４７に気体噴出孔６８のみを形成した場合では、傾斜部材４７から気体噴出孔６８に石炭粉が滑って落ち込む可能性があるが、気体噴出孔６８の上部開口に下流ノズル７３を設置することで、傾斜部材４７から気体噴出孔６８に滑り落ち込む石炭粉がなくなる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態では、傾斜部材４７に形成した気体噴出孔６８の下部開口に上流ノズル７４を設置している。
【００６６】
この上流ノズル７４を設置したことによる整流効果により、気体噴出孔６８から噴出される粉砕装置中心方向へ向かう空気の流れ７１が強化され、スロート４２通過後の一次空気を効果的に粉砕装置中心方向への流れ７２へと変えることが可能になる。この上流ノズル７４は傾斜部材４７の上部まで突出しても構わず、ノズル流路を長くすることで、整流効果がより一層高まる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態は、スロートベーン４３、内側リング４４ならびに外側リング４５で構成されるスロート４２を傾斜部材４７の内周部に連接した、いわゆる固定式旋回流スロートでの実施形態である。
【００６８】
スロート４２（内側リング４４）と回転テーブル２の間に形成されている隙間からの石炭粉の落下を防止するため、回転テーブル２の外周上部にリングシート４８が設置される。
【００６９】
この固定式旋回流スロートにおいても、図１０に示すように傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置には気体噴出孔６８を形成しない構成、図１１に示すように気体噴出孔６８に下流ノズル７３を設置する構成、あるいは図１２に示すように気体噴出孔６８に上流ノズル７４を設置する構成などを適宜適用することも可能であり、同様の効果を奏することができる。
【００７０】
図１４は、本発明の実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚ボイラ装置の概略構成図である。
同図に示すように、押送風機込８１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送風機込８２により直接竪型粉砕装置８３に送られるものと、排ガス空気予熱器８４により加熱されて竪型粉砕装置８３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、一次空気６１として竪型粉砕装置８３に供給される。
【００７１】
石炭６０は石炭バンカ８５に投入された後、給炭機８６により定量ずつ竪型粉砕装置８３に供給されて粉砕される。一次空気６１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６１により搬送され、微粉炭バーナ８７を介して石炭焚ボイラ８８内に送られて燃焼する。前記二次空気Ａ２は蒸気式空気予熱器８９と排ガス空気予熱器８４により加熱されてウィンドボックス９０に送られて、石炭焚ボイラ８８内での微粉炭の燃焼に供せられる。
【００７２】
微粉炭の燃焼によって生成した排ガスは電気集塵機９１で塵埃が除去され、脱硝装置９２で窒素酸化物が還元されて、排ガス空気予熱器８４を経て誘引送風機９３で吸引され、脱硫装置９４で硫黄分が除去されて、煙突９５から大気中に放出されるシステムになっている。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・給炭管、２・・・回転テーブル、３・・・粉砕ローラ、６・・・ローラブラケット、３１・・・送炭管、４０・・・一次空気ダクト、４１・・・一次空気ウィンドボックス、４２・・・スロート、４３・・・スロートベーン、４４・・・内側リング、４５・・・外側リング、４６・・・外周ハウジング、４７・・・傾斜部材、６０・・・石炭、６１・・・一次空気、６２・・・吹き上げられた粒子群、６３・・・粗粒子、６４・・・製品微粉、６５・・・分級部に流入する粒子群、６７・・・微粒子、６８・・・気体噴出孔、６９・・・上昇粒子、７０・・・スロートから噴出される空気流、７１・・・気体噴出孔から噴出される空気流、７２・・・粉砕装置中心部へシフトした空気流、７３・・・下流ノズル、７４・・・上流ノズル、７５・・・上昇一次空気流、７６・・・落下粒子、７７・・・粒子の密集帯、７８・・・拡散された粒子、８３・・・竪型粉砕装置、８７・・・微粉炭バーナ、８８・・・石炭焚ボイラ、Ａ・・・駆動部、Ｂ・・・粉砕部、Ｃ・・・分級部、Ｄ・・・分配部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕ローラと回転テーブルにより固体原料を粉砕し、分級装置により所定の粒度分布に調整することが可能な竪型粉砕装置に係り、特に石炭焚ボイラ装置の微粉炭製造装置として好適な竪型粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料として微粉炭を燃焼させる火力発電用の石炭焚ボイラ装置において、微粉炭製造装置として竪型粉砕装置が一般に使用されている。
【０００３】
図１５は従来から用いられている竪型粉砕装置の概略構成図、図１６は図１５Ｘ−Ｘ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【０００４】
この竪型粉砕装置は図１５に示すように、回転テーブル２を回転駆動させる駆動部Ａ、前記回転テーブル２と粉砕ローラ３の噛み込みにより微粉炭の原料である石炭６０を粉砕する粉砕部Ｂ、その粉砕部Ｂの上部に設置されて微粉炭を任意の粒度に分級する分級部Ｃ、その分級部Ｃより送られてきた微粉炭を石炭焚ボイラに接続された複数の送炭管３１へ分配する分配部Ｄとから主に構成されている。
【０００５】
次に、図１５を用いてこの竪型粉砕装置の動作について説明する。
給炭管１より供給された石炭６０は、矢印で示すように回転テーブル２の中心部に落下する。その回転テーブル２は、減速機５０を介して駆動モータ５１により所定の方向に回転駆動されている。回転テーブル２上に落下した石炭６０は、回転に伴う遠心力によって回転テーブル２上を渦巻き状の軌跡を描いて外周部へ移動され、回転テーブル２とタイヤ状の粉砕ローラ３との間に噛み込まれて粉砕される。
【０００６】
粉砕された石炭は、回転テーブル２の周囲に設けられたスロート４２から導入される一次空気６１（搬送用空気）によって上方に吹き上げられる。吹き上げられた粒子群６２のうち、粒子が大きいものは分級部Ｃへと搬送される途中で重力により落下し、粉砕部Ｂに戻される（一次分級）。符号７６は、前記一次分級により分離された粒子が大きい落下粒子である。
【０００７】
分級部Ｃに到達した上昇粒子６９は、所定粒度以下の微粒子６７と所定粒度を越えた粗粒子６３とに分級され（二次分級）、粗粒子６３は粉砕部Ｂへ落下して、再び粉砕される。一方、分級部Ｃを通過した微粒子６７は、分配器３０において複数の送炭管３１に分配されて、製品微粉６４として図示しない石炭焚ボイラへ送られる。
【０００８】
一次空気６１は、一次空気ダクト４０を介して一次空気ウィンドボックス４１の側面から導入され、その一次空気ウィンドボックス４１内で整流化された後、スロート４２から上方に噴出する。
【０００９】
図１７は、従来の竪型粉砕装置におけるスロート部付近の拡大断面図である。
同図に示すようにスロート４２は、内側リング４４に囲まれて形成された空気流路である。この例では、スロート４２が回転テーブル２側に接続されている回転式旋回流スロートであるが、外周ハウジング４６側に接続されている固定式旋回流スロートの場合もある。
【００１０】
図１５ないし図１７において、図中の符号５は加圧フレーム、６はローラブラケット、７はローラピボット、８は加圧ロッド、９は加圧装置、１０は固定式分級機構、１１は回収コーン、１２は固定フィン、２０は回転式分級機構、２１は回転フィン、２２は回転軸、２３は分級機モータ、４５は外側リング、４６は外周ハウジング、４７は傾斜部材、６５は分級部Ｃに流入する粒子群である。
【００１１】
この種の竪型粉砕装置に係る先行技術文献として、例えば下記の特許文献などを挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２３１１１２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９３７４３号公報
【特許文献３】特開昭５８−２０７９５３号公報
【特許文献４】特開昭５９−１０２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年の発電プラントでは、電力の自由化や設備供給のグローバル化により、国内外において価格競争の激化が進んでいる。特に竪型粉砕装置では、発電コストを削減するために運転動力の低減が望まれている。
【００１４】
竪型粉砕装置の運転動力のうち、約半分は粉砕した石炭粉を乾燥・搬送する搬送用空気（一次空気６１）の送風ファンの動力が占める。よって、竪型粉砕装置内の圧力損失を下げることが重要な課題となっており、これを下げることが動力低減を達成するために有効な手段である。竪型粉砕装置内での圧力損失発生には多種、多様な原因が考えられるが、その一因に、粉砕ローラ外周での粒子の密集帯発生による圧力損失増大が挙げられる。
【００１５】
図１８はスロート４２から噴出される一次空気の流れを平面から見た図、図１９はスロート４２から噴出される一次空気の流れを垂直方向から見た図、図２０は粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間に生じる粒子の密集帯７７を説明するための図である。
【００１６】
図１８に示すようにスロート４２によって旋回力が与えられ一次空気流７０は、外周ハウジング４６の内壁に向けて噴出する。そして、外周ハウジング４６の内壁に衝突した一次空気流７０は図１９に示すように外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って上昇する上昇一次空気流７５となり、この上昇一次空気流７５により図２０に示すように粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２を粉砕装置上部の分級部Ｃへと吹き上げる。
【００１７】
吹き上げられた粒子群６２のうち、粒度の大きい粒子は向きを変えて重力によって落下する（落下粒子７６）。すると、粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間の落下粒子７６と下から吹き上げられた粒子群６２が合流して、局所的に粒子濃度が高くなる粒子の密集帯７７（図２０参照）が生じる。これにより、この領域での圧力損失が高まり、結局、粉砕装置内での圧力損失が増加することになる。
【００１８】
この粒子の密集帯７７は図１６に示すように、特に回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された石炭粉が排出される、粉砕ローラ３の背後（後方）の領域で発生し易いことが、各種の実験で確認されている。
【００１９】
また従来の竪型粉砕装置では、粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２が旋回力を有する一次空気流７０に運ばれて、図１７、図１８に示すように外周ハウジング４６に衝突することにより、外周ハウジング４６の壁面が摩耗７９するという問題もある。
【００２０】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置内部の圧力損失が低減でき、しかも外周ハウジングの磨耗も低減できる竪型粉砕装置ならびにそれを用いた石炭焚ボイラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、回転テーブルと、その回転テーブルの上面に載置されて前記回転テーブルの回転に伴って回転する複数個の粉砕ローラとを有する粉砕部と、
搬送用気体が供給されるウインドボックスと、
前記粉砕部の外周に設置されて前記ウインドボックスに供給された搬送用気体に旋回力を付与して前記回転テーブルの外周部から噴出するスロート部と、
前記粉砕部の上方に設置されて前記粉砕部で粉砕された粒子群の分級を行なう分級部と、
前記粉砕部、ウインドボックスならびに分級部を収容するハウジングを備え、
前記回転テーブル上に投下された被粉砕物を回転テーブルと粉砕ローラとの噛み込みで粉砕し、その粉砕された粒子群を前記スロート部から噴出した旋回力を有する前記搬送用気体で上方に吹き上げて前記分級部へ搬送する竪型粉砕装置を対象とするものである。
【００２２】
そして、前記搬送用気体で上方に吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が前記分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子と、前記スロート部から吹き上げられた新たな前記粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、前記搬送用気体の一部を噴射して、前記密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記密集帯粒子分散手段が、前記粉砕ローラの回転テーブル回転方向後流部にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記密集帯粒子分散手段が、前記ウインドボックスを区画形成するために、前記ハウジングとスロート部の間に配置され、ハウジングからスロート部側へ向って下降した傾斜部材に設けた気体噴出孔で構成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記粉砕ローラを回転可能に支持するローラブラケットと対向している前記傾斜部材の部分には前記気体噴出孔を形成しないことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記スロート部の総和開口面積（Ａ１）に対する気体噴出孔の総和開口面積（ｎ×Ａ２）の比（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲に規制したことを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第６の手段は前記第３の手段において、前記傾斜部材の下端から上端までの長さ（Ｌ１）に対する傾斜部材の下端から前記気体噴出孔の上端までの長さ（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．１〜０．９の範囲に規制したことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の第７の手段は前記第３の手段において、前記傾斜部材の気体噴出孔にノズルを設置したことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第８の手段は前記第７の手段において、前記ノズルが前記傾斜部材の表面よりも上方に突出していることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第９の手段は、石炭を粉砕する竪型粉砕装置と、その竪型粉砕装置で粉砕して得られた微粉炭を微粉炭バーナで燃焼する石炭焚ボイラを備えた石炭焚ボイラ装置において、
前記竪型粉砕装置が前記第１ないし第８の手段のいずれか１つの手段の竪型粉砕装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は前述のような構成になっており、スロートでの圧力損失を有効に低減しつつ、外周ハウジングの摩耗も低減することが可能となり、運転時の信頼性を向上することができる竪型粉砕装置ならびにそれを用いた石炭焚ボイラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図である。
【図２】図１Ｙ−Ｙ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【図３】その竪型粉砕装置のスロート部付近の拡大断面図である。
【図４】図３Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。
【図５】その第１の実施形態において、気体噴出孔から噴出した空気の流れにより、密集帯中の高濃度粒子群を拡散させる状態を説明するための図である。
【図６】従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを比較して示す図である。
【図７】スロート部での空気の流れを垂直方向から示す図である。
【図８】スロート部での空気の流れを水平方向から示す図である。
【図９】従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の外周ハウジングでの磨耗量を比較して示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕装置の水平方向から見た粉砕部の概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る竪型粉砕装置のスロート部の拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚ボイラ装置の概略構成図である。
【図１５】従来の竪型粉砕装置の概略構成図である。
【図１６】図１５Ｘ−Ｘ線上から見た粉砕部の概略構成図である。
【図１７】その竪型粉砕装置におけるスロート部付近の拡大断面図である。
【図１８】スロートから噴出される一次空気の流れを平面から見た図である。
【図１９】スロートから噴出される一次空気の流れを垂直方向から見た図である。
【図２０】粉砕ローラと外周ハウジングの間に生じる粒子の密集帯を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
次に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る竪型粉砕装置の概略構成図、図２は図１Ｙ−Ｙ線上から見た粉砕部の概略構成図、図３はその竪型粉砕装置のスロート部付近の拡大断面図、図４は図３Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。
【００３４】
本実施形態に係る竪型粉砕装置の全体的な概略構成ならびに動作は、前述した従来のものとほぼ同様なので、重複する説明は省略する。この実施形態におけるスロート４２は図３に示すように、回転テーブル２と外周ハウジング４６の環状隙間に設置され、内側リング４４と、その内側リング４４の径方向外側に配置された外側リング４５と、前記内側リング４４と外側リング４５の間で円周方向に複数個設置されているスロートベーン４３とに囲まれた空気流路で構成されている。前記内側リング４４、外側リング４５ならびにスロートベーン４３は回転テーブル２の外周部に支持されており、回転テーブル２の回転とともに回転することから回転式旋回流スロートと呼ばれる。
【００３５】
このスロート４２は本実施形態のみには限定されず、少なくとも回転テーブル２と外周ハウジング４６の環状隙間に、円周方向に複数個設置されたスロートベーン４３を備えていればよい。
【００３６】
竪型粉砕装置では、粉砕ローラ３はローラブラケット６により同じ位置に支持されているため、一次分級を強化する目的で、回転テーブル２と外周ハウジング４６の隙間にスロートベーン４３を複数設置して、スロート４２から噴出される一次空気６１に旋回力を与えている。
【００３７】
そのためスロート４２から噴出される一次空気６１は、後述するようにスロート通過後、外周ハウジング４６の方向に向けて噴出し、その後外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って旋回しながら上昇して行く。
【００３８】
次にスロート４２の機能について説明する。スロート４２は、一次空気６１を回転テーブル２の外周部から噴出する機能を有している。
図４は、スロート４２を通過する一次空気の流れを示す図である。一次空気ウィンドボックス４１（図３参照）から流入した一次空気６１は、スロートベーン４３の傾斜方向に沿ってスロート４２を通過し、粉砕部Ｂに噴出される。スロートベーン４３を傾斜させることで、粉砕部Ｂに噴出される一次空気流７０に旋回力を与えており、旋回力が付与された一次空気流７０で粉砕ローラ３により粉砕された粉体をほぼ均一に上方へ吹き上げることができる。
【００３９】
また、同図に示すスロートベーン４３の傾斜角度θ２を４５°以上（θ２≧４５°）、すなわちスロートベーン４３を伏せるように設置することで、一次空気流７０を回転テーブル２に対して平行な速度成分を、回転テーブル２に対して垂直な速度成分よりも大きくし、一次空気流７０に効果的に旋回力を与えることが可能となる。
【００４０】
図１９に示しているように、外周ハウジング４６の内壁を周方向に沿って旋回しながら上昇する一次空気流７５により、粉砕ローラ３で粉砕された粒子群６２（図１参照）を粉砕装置上部の分級部Ｃへと吹き上げる。
【００４１】
このとき従来の竪型粉砕装置では図２０に示すように、吹き上げられた粒子群６２のうち、粒度の大きい粒子は重力によって落下し、落下粒子７６と下から吹き上げられた粒子群６２が合流して、粉砕ローラ３と外周ハウジング４６の間で局所的に粒子濃度が高くなる密集帯７７が生じて、これが粉砕装置内での圧力損失の要因となっている。
【００４２】
これを解消するため本実施形態では図３に示すように、外周ハウジング４６とスロート４２の間に位置し、外周ハウジング４６の内壁に連接され、外周ハウジング４６よりスロート４２側へ向かって下降した構造の傾斜部材４７に、粉砕装置の中心方向に向かって一次空気を噴出するように気体噴出孔６８を周方向に沿って複数個設置した（図２参照）。なお、この傾斜部材４７は図１や図３に示すように、ウィンドボックス４１を区画形成する１つの部材となっている。
【００４３】
傾斜部材４７の傾斜角度θ１（図３参照）は約２０°≦θ１≦７０°であり、これは従来の粉砕装置と同じである。気体噴出孔６８の設置により、一次空気６１がスロート４２だけでなく気体噴出孔６８も通って粉砕部に流入することが可能となる。
【００４４】
これにより図５に示すように、気体噴出孔６８から粉砕装置の中心斜め上方に向かう空気流７１が生じ、その空気流７１が前記粒子の密集帯７７（図２０参照）に衝突し、その密集帯７７内にある高濃度粒子群を拡散させて、この領域での圧力損失を低減することができる。
【００４５】
図中の７８は前記空気流７１によって拡散された粒子であり、図では拡散された粒子７８を特定するために便宜上１つの塊状で描いているが、実際には粒子が拡散して図に示すような塊状にはなっていない。気体噴出孔６８は、その形状によらず密集帯７７の粒子を拡散させる効果があれば、例えば丸穴やスリットなどのような適宜な形状で良い。
【００４６】
図６は、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを比較して示す図である。この図では、従来の竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを１とした場合の、本実施形態に係る竪型粉砕装置の圧力損失量ΔＰを示している。
【００４７】
なお、この試験において、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置でのスロート４２は同じ構造であり、供給する一次空気流量も同等とした。本実施形態に係る竪型粉砕装置では、スロート４２の総和開口面積に対する複数個設置した気体噴出孔６８の総和開口面積の比を０．５とした。この図から明らかなように、従来の竪型粉砕装置に較べて圧力損失量ΔＰを約６０％低減することができた。
【００４８】
スロート４２全体の総和開口面積をＡ１、１個の気体噴出孔６８の開口面積をＡ２、全部（ｎ個）の気体噴出孔６８の総和開口面積をｎ×Ａ２とすると、Ａ１に対するｎ×Ａ２の比率（ｎ×Ａ２／Ａ１）が０．１未満になると、実質的に気体噴出孔６８の径が小さくなり、空気流７１が気体噴出孔６８を通過する時に、流路が急縮小及び急拡大となることにより発生する剥離渦の影響により、空気流７１が密集帯７７内の高濃度粒子群を効果的に拡散することができなくなる。従って、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．１以上にすることが望ましい。
【００４９】
また、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝１．３を超えると、気体噴出孔６８を通過する空気流７１の量が多くなり、反対にスロート４２を通過する空気流７０の量が少なくなって、スロート４２から噴出される空気流速が低下することにより、気体噴出孔６８から石炭粉の落下量が増加するため、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝１．３以下にすることが望ましい。さらには、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．６以下にすることで、気体噴出孔６８から石炭粉の落下がほぼ無くなる。
【００５０】
このようなことから（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲、好ましくは０．１〜０．６の範囲に規制するとよい。
【００５１】
次に外周ハウジング４６の磨耗について説明する。
従来の竪型粉砕装置では図１７や図１８に示すように、スロート４２により旋回力が与えられた一次空気流７０は外周ハウジング４６へ向かって噴出し、外周ハウジング４６の近傍での流速が高くなる。そしてこの一次空気流７０によって運ばれた粒子群６２が外周ハウジング４６に衝突することにより、外周ハウジング４６の周壁が摩耗７９するという問題がある。
【００５２】
これに対して本実施形態では、図７、図８に示すように、気体噴出孔６８から粉砕装置の中心方向に向かって噴出される空気流７１により、スロート４２から噴出された空気流７０が粉砕部中心方向へシフトし（図８参照）、空気の流れが空気流７２へと変わる（図７参照）。この空気流のシフトにより、外周ハウジング４６近傍での空気流速が減少し、そのために外周ハウジング４６の磨耗が軽減される。
【００５３】
図９は、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置の外周ハウジング４６での摩耗量を比較して示す図である。この図では、従来の竪型粉砕装置の磨耗量を１とした場合の、本実施形態に係る竪型粉砕装置の磨耗量を示している。
【００５４】
なお、この試験において、従来の竪型粉砕装置と本実施形態に係る竪型粉砕装置でのスロート４２は同じ構造であり、供給する一次空気流量も同等とした。本実施形態に係る竪型粉砕装置では、スロート４２の総和開口面積に対する気体噴出孔６８の総和開口面積の比を０．５とした。この図から明らかなように、従来の竪型粉砕装置に較べて外周ハウジング４６での摩耗量を低減できることが分かる。
【００５５】
図３に示すように、傾斜部材４７の傾斜角度θ１を４５°、傾斜部材４７の下端から上端までの傾斜部材４７の長さをＬ１、傾斜部材４７の下端から気体噴出孔６８の上端までの長さをＬ２とし、（ｎ×Ａ２／Ａ１）＝０．５で、気体噴出孔６８の径を同じにして、気体噴出孔６８の設置位置を色々変化させて外周ハウジング４６での摩耗量をテストした。
【００５６】
その磨耗テストの結果、傾斜部材４７上に設置する気体噴出孔６８の位置（Ｌ２／Ｌ１）が０．９未満の場合、すなわち気体噴出孔６８が傾斜部材４７の下端部近くに形成した場合は、気体噴出孔６８からの空気流７１の方向が、比較的垂直に近くなることにより、空気流７０を粉砕部中心方向への流れへと変える力が弱いため、外周ハウジング４６での摩耗低減効果は十分に発揮できない。
【００５７】
摩耗低減効果を高めるためには、傾斜部材４７上に設置する気体噴出孔６８の位置Ｌ２は、傾斜部材４７の長さＬ１に対して（Ｌ２／Ｌ１）≦０．９となる位置に設置することが望ましく、また、気体噴出孔６８施工部の強度を保つために、Ｌ２／Ｌ１≧０．１とすることが望ましい。従って（Ｌ２／Ｌ１）は、０．１〜０．９の範囲〔０．１≦（Ｌ２／Ｌ１）≦０．９〕に規制するとよい。
【００５８】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る竪型粉砕装置の粉砕部の平面から見た概略構成図である。
【００５９】
図１に示すように、粉砕ローラ３はローラブラケット６によって回転可能に支持されており、そのローラブラケット６は粉砕ローラ３の外側にあって、傾斜部材４７の上方に設置されている。そのためローラブラケット６は、気体噴出孔６８から噴出する空気流７１に対して抵抗体になり得る。
【００６０】
そのため本実施形態では、傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置には気体噴出孔６８を形成しないで、前記空気流７１に対するローラブラケット６の抵抗を回避することにより、圧力損失をさらに低減することができる。
【００６１】
なお、傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置に気体噴出孔６８を形成しないでも、同図に示すように粒子の密集帯７７が形成され易い位置は粉砕ローラ６の背後（後方）の領域であり、位置的にずれているから、密集帯７７内での粒子の拡散効果は殆ど変わらない。
【００６２】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態では、傾斜部材４７に形成した気体噴出孔６８の上部開口に、軸方向に一定の長さを有する下流ノズル７３を設置している。
【００６３】
この下流ノズル７３を設置したことによる整流効果により、気体噴出孔６８から噴出される粉砕装置中心方向へ向かう空気の流れ７１が強化される。この空気流７１の強化により、粒子の密集帯７７の分散効果が高まるとともに、スロート４２通過後の一次空気を効果的に粉砕装置中心方向への流れ７２へと変えることが可能になる。
【００６４】
また、傾斜部材４７に気体噴出孔６８のみを形成した場合では、傾斜部材４７から気体噴出孔６８に石炭粉が滑って落ち込む可能性があるが、気体噴出孔６８の上部開口に下流ノズル７３を設置することで、傾斜部材４７から気体噴出孔６８に滑り落ち込む石炭粉がなくなる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態では、傾斜部材４７に形成した気体噴出孔６８の下部開口に上流ノズル７４を設置している。
【００６６】
この上流ノズル７４を設置したことによる整流効果により、気体噴出孔６８から噴出される粉砕装置中心方向へ向かう空気の流れ７１が強化され、スロート４２通過後の一次空気を効果的に粉砕装置中心方向への流れ７２へと変えることが可能になる。この上流ノズル７４は傾斜部材４７の上部まで突出しても構わず、ノズル流路を長くすることで、整流効果がより一層高まる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るスロート部付近の拡大断面図である。本実施形態は、スロートベーン４３、内側リング４４ならびに外側リング４５で構成されるスロート４２を傾斜部材４７の内周部に連接した、いわゆる固定式旋回流スロートでの実施形態である。
【００６８】
スロート４２（内側リング４４）と回転テーブル２の間に形成されている隙間からの石炭粉の落下を防止するため、回転テーブル２の外周上部にリングシート４８が設置される。
【００６９】
この固定式旋回流スロートにおいても、図１０に示すように傾斜部材４７のローラブラケット６と対向している位置には気体噴出孔６８を形成しない構成、図１１に示すように気体噴出孔６８に下流ノズル７３を設置する構成、あるいは図１２に示すように気体噴出孔６８に上流ノズル７４を設置する構成などを適宜適用することも可能であり、同様の効果を奏することができる。
【００７０】
図１４は、本発明の実施形態に係る竪型粉砕装置を備えた石炭焚ボイラ装置の概略構成図である。
同図に示すように、押送風機込８１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送風機込８２により直接竪型粉砕装置８３に送られるものと、排ガス空気予熱器８４により加熱されて竪型粉砕装置８３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、一次空気６１として竪型粉砕装置８３に供給される。
【００７１】
石炭６０は石炭バンカ８５に投入された後、給炭機８６により定量ずつ竪型粉砕装置８３に供給されて粉砕される。一次空気６１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６１により搬送され、微粉炭バーナ８７を介して石炭焚ボイラ８８内に送られて燃焼する。前記二次空気Ａ２は蒸気式空気予熱器８９と排ガス空気予熱器８４により加熱されてウィンドボックス９０に送られて、石炭焚ボイラ８８内での微粉炭の燃焼に供せられる。
【００７２】
微粉炭の燃焼によって生成した排ガスは電気集塵機９１で塵埃が除去され、脱硝装置９２で窒素酸化物が還元されて、排ガス空気予熱器８４を経て誘引送風機９３で吸引され、脱硫装置９４で硫黄分が除去されて、煙突９５から大気中に放出されるシステムになっている。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・給炭管、２・・・回転テーブル、３・・・粉砕ローラ、６・・・ローラブラケット、３１・・・送炭管、４０・・・一次空気ダクト、４１・・・一次空気ウィンドボックス、４２・・・スロート、４３・・・スロートベーン、４４・・・内側リング、４５・・・外側リング、４６・・・外周ハウジング、４７・・・傾斜部材、６０・・・石炭、６１・・・一次空気、６２・・・吹き上げられた粒子群、６３・・・粗粒子、６４・・・製品微粉、６５・・・分級部に流入する粒子群、６７・・・微粒子、６８・・・気体噴出孔、６９・・・上昇粒子、７０・・・スロートから噴出される空気流、７１・・・気体噴出孔から噴出される空気流、７２・・・粉砕装置中心部へシフトした空気流、７３・・・下流ノズル、７４・・・上流ノズル、７５・・・上昇一次空気流、７６・・・落下粒子、７７・・・粒子の密集帯、７８・・・拡散された粒子、８３・・・竪型粉砕装置、８７・・・微粉炭バーナ、８８・・・石炭焚ボイラ、Ａ・・・駆動部、Ｂ・・・粉砕部、Ｃ・・・分級部、Ｄ・・・分配部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルと、その回転テーブルの上面に載置されて前記回転テーブルの回転に伴って回転する複数個の粉砕ローラとを有する粉砕部と、
搬送用気体が供給されるウインドボックスと、
前記粉砕部の外周に設置されて前記ウインドボックスに供給された搬送用気体に旋回力を付与して前記回転テーブルの外周部から噴出するスロート部と、
前記粉砕部の上方に設置されて前記粉砕部で粉砕された粒子群の分級を行なう分級部と、
前記粉砕部、ウインドボックスならびに分級部を収容するハウジングを備え、
前記回転テーブル上に投下された被粉砕物を回転テーブルと粉砕ローラとの噛み込みで粉砕し、その粉砕された粒子群を前記スロート部から噴出した旋回力を有する前記搬送用気体で上方に吹き上げて前記分級部へ搬送する竪型粉砕装置において、
前記搬送用気体で上方に吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が前記分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子と、前記スロート部から吹き上げられた新たな前記粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、前記搬送用気体の一部を噴射して、前記密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段を設けたことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項２】
請求項１に記載の竪型粉砕装置において、
前記密集帯粒子分散手段が、
前記粉砕ローラの回転テーブル回転方向後流部にそれぞれ設けられていることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の竪型粉砕装置において、
前記密集帯粒子分散手段が、
前記ウインドボックスを区画形成するために、前記ハウジングとスロート部の間に配置され、ハウジングからスロート部側へ向って下降した傾斜部材に設けた気体噴出孔で構成されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項４】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記粉砕ローラを回転可能に支持するローラブラケットと対向している前記傾斜部材の部分には前記気体噴出孔を形成しないことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項５】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記スロート部の総和開口面積（Ａ１）に対する気体噴出孔の総和開口面積（ｎ×Ａ２）の比（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲に規制したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項６】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記傾斜部材の下端から上端までの長さ（Ｌ１）に対する傾斜部材の下端から前記気体噴出孔の上端までの長さ（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．１〜０．９の範囲に規制したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項７】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記傾斜部材の気体噴出孔にノズルを設置したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項８】
請求項７に記載の竪型粉砕装置において、
前記ノズルが前記傾斜部材の表面よりも上方に突出していることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項９】
石炭を粉砕する竪型粉砕装置と、その竪型粉砕装置で粉砕して得られた微粉炭を微粉炭バーナで燃焼する石炭焚ボイラを備えた石炭焚ボイラ装置において、
前記竪型粉砕装置が請求項１ないし８のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。
【請求項１】
回転テーブルと、その回転テーブルの上面に載置されて前記回転テーブルの回転に伴って回転する複数個の粉砕ローラとを有する粉砕部と、
搬送用気体が供給されるウインドボックスと、
前記粉砕部の外周に設置されて前記ウインドボックスに供給された搬送用気体に旋回力を付与して前記回転テーブルの外周部から噴出するスロート部と、
前記粉砕部の上方に設置されて前記粉砕部で粉砕された粒子群の分級を行なう分級部と、
前記粉砕部、ウインドボックスならびに分級部を収容するハウジングを備え、
前記回転テーブル上に投下された被粉砕物を回転テーブルと粉砕ローラとの噛み込みで粉砕し、その粉砕された粒子群を前記スロート部から噴出した旋回力を有する前記搬送用気体で上方に吹き上げて前記分級部へ搬送する竪型粉砕装置において、
前記搬送用気体で上方に吹き上げた粒子群のうちで粒度の大きい粒子が前記分級部に到達する前に重力によって落下する落下粒子と、前記スロート部から吹き上げられた新たな前記粒子群が合流して形成される粒子濃度の高い密集帯に対して、前記搬送用気体の一部を噴射して、前記密集帯内の粒子を分散させるための密集帯粒子分散手段を設けたことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項２】
請求項１に記載の竪型粉砕装置において、
前記密集帯粒子分散手段が、
前記粉砕ローラの回転テーブル回転方向後流部にそれぞれ設けられていることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の竪型粉砕装置において、
前記密集帯粒子分散手段が、
前記ウインドボックスを区画形成するために、前記ハウジングとスロート部の間に配置され、ハウジングからスロート部側へ向って下降した傾斜部材に設けた気体噴出孔で構成されていることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項４】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記粉砕ローラを回転可能に支持するローラブラケットと対向している前記傾斜部材の部分には前記気体噴出孔を形成しないことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項５】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記スロート部の総和開口面積（Ａ１）に対する気体噴出孔の総和開口面積（ｎ×Ａ２）の比（ｎ×Ａ２／Ａ１）を０．１〜１．３の範囲に規制したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項６】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記傾斜部材の下端から上端までの長さ（Ｌ１）に対する傾斜部材の下端から前記気体噴出孔の上端までの長さ（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．１〜０．９の範囲に規制したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項７】
請求項３に記載の竪型粉砕装置において、
前記傾斜部材の気体噴出孔にノズルを設置したことを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項８】
請求項７に記載の竪型粉砕装置において、
前記ノズルが前記傾斜部材の表面よりも上方に突出していることを特徴とする竪型粉砕装置。
【請求項９】
石炭を粉砕する竪型粉砕装置と、その竪型粉砕装置で粉砕して得られた微粉炭を微粉炭バーナで燃焼する石炭焚ボイラを備えた石炭焚ボイラ装置において、
前記竪型粉砕装置が請求項１ないし８のいずれか１項に記載の竪型粉砕装置であることを特徴とする石炭焚ボイラ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２４０２３３（Ｐ２０１１−２４０２３３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３３９２（Ｐ２０１０−１１３３９２）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
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