特許 7439578 竪型ローラミル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】竪型ローラミル

(51)【国際特許分類】

   B02C 15/04 20060101AFI20240220BHJP

   B02C 23/00 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

B02C15/04

B02C23/00 D

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020040686

(22)【出願日】2020-03-10

(65)【公開番号】P2021142453

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 和宏

【審査官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０２８６８４６２（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１２５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０４９０４４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０２Ｃ １５／０４

Ｂ０７Ｂ ７／０８３

Ｂ０２Ｃ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

竪型ハウジングと、
該竪型ハウジングの下部に設けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部と、
該粉砕部に被粉砕物を供給する原料供給部と、
前記粉砕部で発生する粉砕物を上方に搬送する上昇流を発生させる気流発生部と、
前記粉砕部の上方に設けられ前記粉砕物を分級する分級部と、
該分級部に取り込まれた前記粉砕物に旋回させる力を作用させる旋回流形成部と、
前記旋回流として流入する前記粉砕物を外部に排出する複数の排出管と
を備え、
前記分級部は、水平面内で回転する回転分級機であり、外周から前記上昇流とともに前記粉砕物を内部に取り込み、
前記旋回流形成部は、前記回転分級機における上部支持枠に固定された追加翼であり、
前記複数の排出管は、一端が前記回転分級機の上方に所定間隔で開口することを特徴とする竪型ローラミル。

【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。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、竪型ローラミルが開示されている。この竪型ローラミルは、ハウジング、粉砕部、輸送機構、分級機、排出管、第１の縮流リング及び第２の縮流リングを備えるものであり、粉砕部と分級機との間に第１の縮流リングと第２の縮流リングとで形成される縮流流路を設けることにより未粉砕物が分級機を通過して排出管から外部に排出されることを抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０００７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、複数の後段設備（例えばボイラ）に竪型ローラミルから粉砕物（微粉炭あるいはバイオマス粒）を供給する場合、上記排出管は複数設けられる。すなわち、このような場合、排出管は後段設備の数に応じた個数だけ設けられる。分級機から排出された粉砕物は、各々の排出管に分配供給される。

【0005】

しかしながら、上記竪型ローラミルには、粉砕物を各々の排出管に均等分配する機能が備えられていないので、各々の後段設備に供給される粉砕物の量に偏りが生じる虞がある。例えば後段設備がバーナであった場合、上記竪型ローラミルでは各バーナに異なる量の粉砕物が燃料として供給されるので、発熱量に偏りが生じることになる。

【0006】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の排出管に対して従来よりも均等に粉砕物を供給することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では、竪型ローラミルに係る第１の解決手段として、竪型ハウジングと、該竪型ハウジングの下部に設けられ被粉砕物を粉砕する粉砕部と、該粉砕部に被粉砕物を供給する原料供給部と、前記粉砕部で発生する粉砕物を上方に搬送する上昇流を発生させる気流発生部と、前記粉砕部の上方に設けられ前記粉砕物を分級する分級部と、該分級部に前記粉砕物の旋回流を形成する旋回流形成部と、前記旋回流として流入する前記粉砕物を外部に排出する複数の排出管とを備える、という手段を採用する。

【0008】

本発明では、竪型ローラミルに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記分級部は、水平面内で回転する回転分級機であり、外周の流入部から前記上昇流とともに前記粉砕物を内部に取り込み、前記旋回流形成部は、前記回転分級機に固定された追加翼であり、前記複数の排出管は、一端が前記回転分級機の上方に所定間隔で開口する、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、竪型ローラミルに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記追加翼は、前記流入部の外側に設けられる、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、竪型ローラミルに係る第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記追加翼は、前記流入部の内側に設けられる、という手段を採用する。

【0011】

本発明では、竪型ローラミルに係る第５の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記追加翼は、前記流入部を支持する支持枠に設けられる、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の排出管に対して従来よりも均等に粉砕物を供給することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルＡの構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の一実施形態における回転分級機及６び追加翼７の構成を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施形態の変形例における追加翼７を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る竪型ローラミルＡは、図１に示すように石炭あるいはバイオマスを被粉砕物Ｘとするものである。すなわち、この竪型ローラミルＡは、例えば火力発電所のボイラに併設される設備であり、ボイラの燃料である被粉砕物Ｘを所定の粒径（最適燃料粒径）まで粉砕してボイラに供給する燃料供給系を構成している。

【0015】

ここで、上記最適燃料粒径は、燃料としての性質の違いから石炭とバイオマスとで異なる。石炭の最適燃料粒径は例えば数十ミクロンメートルであり、バイオマスの最適燃料粒径は例えば数百ミクロンメートルである。この竪型ローラミルＡは、ボイラに向けて排出する粉砕物Ｘａの粒径が最適燃料粒径となるように被粉砕物Ｘを破砕する。

【0016】

このような竪型ローラミルＡは、図１に示すように、竪型ハウジング１、粉砕部２、原料供給部３、気流発生部４、縮流部５、分級部６、複数の追加翼７及び排出部８を備えている。なお、これら構成要素のうち、複数の追加翼７は、本発明の旋回流形成部に相当する。

【0017】

竪型ハウジング１は、鉛直姿勢の有底円筒状部材である。この竪型ハウジング１は、ハウジング本体１ａ、当該ハウジング本体１ａの下端に設けられた支持体１ｂ、またハウジング本体１ａの上端に設けられた蓋体１ｃを備える。

【0018】

上記ハウジング本体１ａは、略円筒状の部材であり、支持体１ｂによって鉛直姿勢に支持されている。支持体１ｂは、ハウジング本体１ａの下端を閉塞させると共に鉛直姿勢つまり中心軸線が鉛直方向となるようにハウジング本体１ａを地面に対して支持する基礎構造物である。蓋体１ｃは、竪型ハウジング１の上端を閉塞状態とする略円板状の部材である。

【0019】

粉砕部２は、回転テーブル２ａ、複数の粉砕ローラ２ｂ、回転動力源２ｃ及び連結機２ｄを備え、被粉砕物Ｘである石炭あるいはバイオマスを粉砕して粉砕物を生成する。回転テーブル２ａは、水平姿勢で回転する回転体であり、上面が円環状の破砕面２ｅである。この回転テーブル２ａは、連結機２ｄを介して回転動力源２ｃによって回転駆動されることによって、上記破砕面２ｅを水平面内で回転させる。

【0020】

なお、上記破砕面２ｅは、鉛直方向から見た場合に所定幅を有する円環状の面である。また、破砕面２ｅの内側は、図示するように水平方向から見た場合に略円錐状に盛り上がる突出部２ｆが設けられている。この中央突出部２ｆは、破砕面２ｅと同軸状に設けられており、上方の原料供給部３から落下する被粉砕物Ｘを受ける受部である。

【0021】

粉砕ローラ２ｂは、周面が上記破砕面２ｅに対峙する円形ローラであり、竪型ハウジング１に対して回転自在に支持されている。この粉砕ローラ２ｂは、破砕面２ｅとの間に被粉砕物Ｘを挟んだ状態で従動回転する。上述した被粉砕物Ｘは、回転テーブル２ａの破砕面２ｅ（上面）と粉砕ローラ２ｂの周面との間に噛み込まれることによって破砕され、粉砕物Ｘａとなる。

【0022】

このような粉砕ローラ２ｂは、鉛直方向から見た場合に、回転テーブル２ａ（破砕面２ｅ）の回転中心周りに所定の角度割で複数設けられている。例えば、この粉砕ローラ２ｂは、回転中心周りに１２０°の角度割で３つ設けられている。すなわち、被粉砕物Ｘは、回転テーブル２ａ（破砕面２ｅ）上の離散する複数個所、例えば３か所で破砕されて粉砕物Ｘａとなる。

【0023】

回転動力源２ｃは、出力軸が水平姿勢となるように設けられた原動機であり、連結機２ｄを介して回転テーブル２ａに接続されている。連結機２ｄは、回転動力源２ｃと回転テーブル２ａとの間に設けられており、回転動力源２ｃの回転を減速させて回転テーブル２ａに伝達する減速機である。すなわち、この連結機２ｄは、回転動力源２ｃの回転を減速させると共に回転軸を水平方向から鉛直方向に変換する変換器としても機能する。

【0024】

原料供給部３は、上記蓋体１ｃによって回転自在に支持された管状体であり、粉砕部２の直上に鉛直姿勢で延在する。この原料供給部３は、中心軸線（鉛直軸）が回転テーブル２ａ（破砕面２ｅ）の回転中心と同軸であり、内部を被粉砕物Ｘが流通する。すなわち、原料供給部３は、上記中央突出部２ｆの中心に向けて被粉砕物Ｘを直上から供給する。

【0025】

気流発生部４は、空気導入部４ａ及び複数の案内口４ｂを備え、外部から供給される圧縮空気Ｆを受け付けて竪型ハウジング１に上昇流を形成する。空気導入部４ａは、圧縮空気Ｆの受入口であり、図示するように竪型ハウジング１の下部に設けられている。複数の案内口４ｂは、回転テーブル２ａの外周側に所定間隔を空けて設けられており、矢印で示すように空気導入部４ａから流入する圧縮空気Ｆを上方に向けて放出する。

【0026】

ここで、回転テーブル２ａ上で生成される粉砕物Ｘａは、上記気流発生部４が発生させる上昇流に乗って回転テーブル２ａの上方に搬送される。また、この粉砕物Ｘａは、縮流部５を通過することによって分級部６に至る。

【0027】

縮流部５は、粉砕部２の上方かつ分級部６の下方に設けられており、第１縮流リング５ａと第２縮流リング５ｂとを備える。第１縮流リング５ａは、ハウジング本体１ａの内壁に設けられた環状体であり、当該内壁から所定寸法だけ内側（ハウジング本体１ａの中心側）に突出している。この第１縮流リング５ａは、気流発生部４が発生させた上昇流に乗って上方に吹き上げられる粉砕物Ｘａの流路を狭く絞る。

【0028】

第２縮流リング５ｂは、原料供給部３の外周壁に設けられた環状体であり、当該外周壁から所定寸法だけ外側（ハウジング本体１ａの外周側）に突出している。すなわち、この第２縮流リング５ｂは、第１縮流リング５ａと同様に粉砕物Ｘａの流路を狭く絞る。このような第２縮流リング５ｂ及び上述した上記第１縮流リング５ａは、粉砕物Ｘａが通過する所定幅の縮流通路を形成している。

【0029】

分級部６は、ハウジング本体１ａ内において縮流部５の上方に設けられ、鉛直方向に延在する原料供給部３（管状体）周りに回転する円筒状の回転体である。すなわち、この分級部６は、回転分級機である。このような分級部６は、る流入部６ａ及び支持枠６ｂを備えている。

【0030】

流入部６ａは、分級部６において略円筒状の外周部に形成された複数のスリットによって構成されている。これらスリットは、互いに隣接すると共に鉛直方向に延在する開口である。このような流入部６ａは、図２にも示すように支持枠６ｂによって原料供給部３に支持されている。支持枠６ｂは、原料供給部３周りに所定の角度間隔で設けられており、上記流入部６ａを支持すると共に粉砕物Ｘａの流通が自在である。

【0031】

このような分級部６は、回転によって発生する風圧と粉砕物Ｘａの粒径（重量）とに基づいて、上昇流とともに流入部６ａ（外周部）から内部に進入した粉砕物Ｘａを分級する。すなわち、この分級部６は、流入部６ａ（外周部）から内部に進入した粉砕物Ｘａのうち、粒径が最適燃料粒径以下のもの（つまり比較的小径の粉砕物Ｘａ）を上部（上部流出部）から上方つまり排出部８に排出し、粒径が最適燃料粒径を超えるもの（つまり比較的大径の粉砕物Ｘａ）を下部（下部流出部）から下方つまり縮流部５に排出する。

【0032】

また、このような分級部６は、図示しない駆動部によって回転駆動される。すなわち、竪型ハウジング１の上部には、分級部６の駆動部が設けられており、鉛直姿勢の原料供給部３（管状体）を介して分級部６を鉛直軸（回転軸）周りに回転させる。

【0033】

追加翼７は、図２にも示すように分級部６（回転分級機）に固定された翼であり、複数設けられている。なお、図２は、分級部６及び追加翼７を上方つまり排出部８側から見た模式図であり、追加翼７の分級部６に対する取付位置を示している。

【0034】

この図２にも示すように、複数の追加翼７は、流入部５ａの外側かつ周方向に所定間隔を空けて設けられており、所定サイズの平板である。このような複数の追加翼７は、原料供給部３周りに分級部６（回転分級機）と共に回転することにより、上昇流とともに分級部６の内部に取り込まれる粉砕物Ｘａに対して原料供給部３周りに旋回させる力を作用させる。

【0035】

例えば、本実施形態における追加翼７は、図２に示すように原料供給部３周りに４５度の角度間隔で８つ設けられている。各追加翼７の翼面の延在方向は、図２に示すように分級部６（回転分級機）の半径方向と同一である。このような複数の追加翼７は、矢印で示すように原料供給部３周りに所定速度で回転することによって、分級部６の内部に粉砕物Ｘａの旋回流を発生させる。

【0036】

排出部８は、分級部６の上方に設けられており、排出室８ａ及び複数の排出管８ｂを備えている。排出室８ａは、原料供給部３周りに設けられた略円環状の空間であり、上記複数の追加翼７の作用によって分級部６の内部に形成された粉砕物Ｘａの旋回流が下方（つまり分級部６の上部）から進入する。

【0037】

複数の排出管８ｂは、排出室８ａの上部平面（水平面）に均等間隔で設けられている。例えば排出管８ｂの個数が４の場合、４つの排出管８ｂは、一端が原料供給部３周りに９０°の角度間隔で開口する。また、排出管８ｂの個数が３の場合には、３つの排出管８ｂは、一端が原料供給部３周りに１２０°の角度間隔で開口する。このような複数の排出管８ｂは、一端に旋回流として流入する粉砕物Ｘａを他端から外部（後段設備）に向けて排出する。

【0038】

次に、本実施形態に係る竪型ローラミルＡの動作について詳しく説明する。
この竪型ローラミルＡでは、被粉砕物Ｘが外部から原料供給部３の上端に順次連続的に供給される。そして、この被粉砕物Ｘは、原料供給部３を経由して回転テーブル２ａの中央突出部２ｆに順次供給され、中央突出部２ｆの形状効果に基づいて破砕面２ｅに順次供給される。

【0039】

すなわち、被粉砕物Ｘは、上方から中央突出部２ｆに供給されるが、中央突出部２ｆが中央が上側に盛り上がった山形に形状設定されているので、中央突出部２ｆの傾斜面に沿って流動して内側から破砕面２ｅに流れ込む。このような被粉砕物Ｘの動きは破砕面２ｅの内側の各所において発生するので、破砕面２ｅには内側の各所に被粉砕物Ｘが順次供給される。

【0040】

一方、外部から原料供給部３への被粉砕物Ｘの供給に並行して、回転テーブル２ａが回転動力源２ｃによって回転駆動される。この結果、破砕面２ｅに供給された被粉砕物Ｘは、破砕面２ｅと粉砕ローラ２ｂとの間に噛み込まれて破砕される。

【0041】

すなわち、粉砕ローラ２ｂの回転に伴って粉砕ローラ２ｂが従動回転すると共に粉砕ローラ２ｂの周面には破砕面２ｅに対する押圧力が作用するので、被粉砕物Ｘは、破砕面２ｅと粉砕ローラ２ｂの周面との間で押し潰され、かつせん断力が作用することによって破砕される。このような被粉砕物Ｘに対する破砕作用によって破砕面２ｅ上には粉砕物Ｘａが徐々に生成される。

【0042】

そして、破砕面２ｅ上で生成された粉砕物Ｘａは、気流発生部４によって回転テーブル２ａの外周に発生している上昇流によって上方に吹き上げられる。すなわち、破砕面２ｅ上の粉砕物Ｘａは、上昇流の圧力が作用することによって上方に吹き上げられる。そして、この粉砕物Ｘａは、上昇流とともに縮流部５の縮流通路を通過して分級部６に至る。

【0043】

ここで、粉砕物Ｘａは縮流通路を通過する際に流体力学におけるベルヌーイ効果つまり流速の上昇効果（増速効果）を受けて分級部６の外周に設けられた流入部６ａから内部に進入する。そして、粉砕物Ｘａにおいて粒径が比較的大きい粒子は比較的重いので、落下して縮流部５に戻される。一方、粒径が比較的小さい粒子は、分級部６の上部から排出部８に供給される。

【0044】

また、粉砕物Ｘａは、追加翼７が発生させる風圧によって旋回流となって流入部６ａから内部に進入する。すなわち、粉砕物Ｘａは、分級部６の内部において原料供給部３周りに旋回するが、粒径が比較的大きい粒子は自重に基づいて下方に落下して縮流部５に戻され、粒径が比較的小さい粒子は上昇流に従って上昇して排出部８に至る。

【0045】

排出部８において旋回流として下方から進入した粉砕物Ｘａは、略円環状の排出室８ａ内で旋回を維持しつつ、上方に均等配置された複数の排出管８ｂの一端に下方から流れ込む。この際、水平面内に均等間隔で開口する複数の排出管８ｂには、粉砕物Ｘａが原料供給部３周りに旋回するが故に、粉砕物Ｘａが略均等に流れ込む。

【0046】

このように竪型ローラミルＡによれば、粉砕物Ｘａが旋回流として排出部８に流れ込むので、複数の排出管８ｂに対して従来よりも均等に粉砕物Ｘａを供給することが可能である。したがって、本実施形態によれば、後段設備に対してより均等に粉砕物Ｘａを供給することが可能である。

【0047】

ここで、分級部６の流入部６ａは、鉛直方向に延在する複数のスリットによって構成されているので、分級部６の回転に伴って粉砕物Ｘａに対して旋回力を作用させ得る。しかしながら、分級部６の流入部６ａは、粉砕物Ｘａを旋回させることを目的としたものではなく、粉砕物Ｘａを衝突することにより比較的大径の粗粉と比較的小径の微粉を分級するものである。したがって、この流入部６ａは、粉砕物Ｘａに対して旋回力を作用させることができない。

【0048】

このような流入部６ａに対して、複数の追加翼７は、粉砕物Ｘａに対して十分な旋回力を作用させることが可能である。例えば、複数の追加翼７は、流入部６ａよりも十分に大きな表面積を備えており、粉砕物Ｘａを旋回流とするために必要な十分な旋回力を粉砕物Ｘａに与えることが可能である。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、分級部６内に粉砕物Ｘａの旋回流を形成する旋回流形成部として複数の追加翼７を採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明の旋回流形成部は、複数の追加翼７に限定されない。例えば、分級部６内に圧縮ガス（圧縮空気）を噴射することによって粉砕物Ｘａを旋回流としてもよい。

【0050】

（２）上記実施形態では、流入部５ａの外側に複数の追加翼７を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば図３（ａ）に示すように、流入部５ａの内側に複数の追加翼７を設けてもよい。このような複数の追加翼７は、上記実施形態の追加翼７と同様に粉砕物Ｘａを原料供給部３周りの旋回流とすることができる。

【0051】

（３）また、複数の追加翼７のと取付位置としては、図３（ｂ）に示すように支持枠６ｂとすることが考えられる。図３（ｂ）では、分級部６における上部側の支持枠６ｂに複数の追加翼７を設けた場合を示しているが、必要に応じて分級部６における下部側の支持枠６ｂに複数の追加翼７を設けてもよい。

【0052】

（４）上記実施形態では、被粉砕物Ｘとして石炭及びバイオマスを例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、石炭及びバイオマス以外の被粉砕物Ｘについても適用することが可能である。

【符号の説明】

【0053】

Ａ、Ｂ 竪型ローラミル
Ｘ 被粉砕物
Ｘａ 粉砕物
１ 竪型ハウジング
１ａ ハウジング本体
１ｂ 支持体
１ｃ 蓋体
２ 粉砕部
２ａ 回転テーブル
２ｂ 粉砕ローラ
２ｃ 回転動力源
２ｄ 連結機
２ｅ 破砕面
２ｆ 中央突出部
３ 原料供給部
４ 気流発生部
４ａ 空気導入部
４ｂ 案内口
５ 縮流部
５ａ 第１縮流リング
５ｂ 第２縮流リング
６ 分級部
６ａ 流入部
６ｂ 支持枠
７ 追加翼（旋回流形成部）
８ 排出部
８ａ 排出室
８ｂ 排出管

【図1】

【図2】

【図3】