分級裝置及具備其的立式粉碎裝置和燒煤鍋爐裝置的製作方法

2023-05-09 22:49:11

專利名稱：分級裝置及具備其的立式粉碎裝置和燒煤鍋爐裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及將氣固兩相流中的粒子分離為粗粒和微粒的分級裝置，尤其涉及適於 組裝在燒煤鍋爐裝置等的立式粉碎裝置上的分級裝置。
背景技術：
在以煤粉作為燃料燃燒的火力發電用的燒煤鍋爐裝置中，在燃料供給裝置上使用 立式輥式粉碎機。圖27表示其一現有例。該立式輥式粉碎機具備通過粉碎臺2與粉碎輥3的咬入而粉碎作為煤粉的原料 的煤的粉碎部5 ；以及設置於該粉碎部5的上部，並將煤粉分級為任意的粒度的分級部6。對該立式輥式粉碎機的動作說明如下，由供煤管(原料供給管)1供給的煤即被粉 碎物50如箭頭所示，在落下至旋轉中的粉碎臺2的中心部之後，通過伴隨粉碎臺2的旋轉 的離心力，在粉碎臺2上描繪出渦旋狀的軌跡向外周部移動，並咬入粉碎臺2與粉碎輥3之 間被粉碎。被粉碎的被粉碎物通過從設置於粉碎臺2的周圍的頸部4導入的熱風51，在進行 乾燥的同時被吹向上方。被吹上去的粉體中粒度大的粉體，在被向分級部6輸送的途中由 於重力而落下55，返回粉碎部5 ( 一次分級)。到達分級部6的粒子群，通過分級部6被分級為規定粒度以下的微粒54和規定粒 度以上的粗粒53 ( 二次分級)，粗粒53落下至位於立式粉碎機下部的粉碎部5再次被粉碎。 另外，離開分級部6的微粒54，經過供煤管(產品微粉排出管)30送向鍋爐主體(未圖示)。如圖28及圖29所示，構成上述分級部5的現有的分級裝置，一般使用組合了配置 在分級裝置入口的固定式分級器10、和配置在其內部的旋轉式分級機20的兩極式分級裝 置。固定式分級器10從分級部上面板40向下懸吊，在圓周方向上具有多張相對於分 級裝置的中心軸方向以任意的角度設置的固定翅片12，在該固定翅片12的下側具有向下 呈凸圓錐形狀的整流錐11。旋轉式分級機20沿圓周方向具有多張旋轉翅片21，該旋轉翅 片21其板的長度方向朝向垂直方向且相對於分級裝置的中心軸方向以任意的角度設置。用圖28和圖29說明上述兩極式分級裝置的動作。由下方吹上來並導入分級裝置 的氣固兩相流52在通過固定翅片12時，在被整流化的同時預先給予較弱的旋轉。並且，在到達以裝置中心軸為軸心以規定的轉速旋轉的旋轉翅片21時給予較強 的旋轉，對氣固兩相流52中的粒子通過離心力施加向旋轉翅片21的外側彈飛的力。此時， 質量大的粗粒53被施加的離心力大，所以從通過旋轉翅片21的氣流分離。並且，由於重力 而在旋轉翅片21與固定翅片12之間的空間下沉，最終沿整流錐11的內壁向位於下部的粉 碎部5落下。另一方面，由於微粒54被施加的離心力較小，所以伴隨氣流通過旋轉翅片21，如 圖27所示，作為微粉54向立式粉碎裝置的外部排出。再者，產品微粉的粒徑分布可通過調 整旋轉式分級機20的轉速來控制。另外，圖中的22為旋轉翅片21的旋轉方向，41為分級部外周殼體。圖32是具備該立式輥式粉碎機的燒煤鍋爐裝置整體的概略結構圖。通過壓力鼓 風機57送入的燃燒用空氣A分支為一次空氣A1和二次空氣A2，一次空氣A1分支為作為冷 空氣利用一次空氣用壓力鼓風機58直接送入上述立式輥式粉碎機59的空氣、和利用排氣 式空氣預熱器64加熱並送入立式輥式粉碎機59的空氣。並且，冷空氣和溫空氣進行混合 調整，以使混合空氣成為適當溫度，並作為上述熱風51供給立式輥式粉碎機59。被粉碎物50即原煤在投入煤料鬥65之後，通過供煤機66每次定量供給立式輥式 粉碎機59進行粉碎。在利用一次空氣A1乾燥的同時被粉碎而生成的煤粉，利用一次空氣 A1搬運並通過風箱68內的煤粉燃燒器送入鍋爐主體67進行點火、燃燒。上述二次空氣A2 利用蒸汽式空氣預熱器69和排氣式空氣預熱器64進行加熱並送入風箱68，在鍋爐主體67 內供煤粉燃燒。成為如下系統，因煤粉的燃燒而生成的排氣被吸塵器70除去塵埃，利用脫硝裝置 71還原氮氧化物(N0X)，並經過排氣式空氣預熱器64被誘導式鼓風機72吸引，利用脫硫裝 置73除去硫磺成分，並從煙囪74排出到大氣中。有關上述分級裝置，例如可舉出如下所述的專利文獻。專利文獻1 特開2002-233825號公報送給燒煤鍋爐裝置的煤粉，為了降低N0X等大氣汙染物質或灰中未燃燒成分，需要 做得比規定的粒徑分布細小。特別是灰中未燃燒成分對鍋爐效率產生很大影響，另外通過 降低這些，能以煤灰作為菸灰循環利用。在現有的兩極式分級裝置中，在產品微粉的能通過 200目篩(75i!m以下)的微粒的質量比例為80 90%的通常運用時，能夠將不能通過100 目篩的混入比例抑制在2重量％以下。在近年的燒煤鍋爐裝置中，使用各種性狀的煤，其中有粉碎性差、為了使粒徑分布 細小而需要很大動力的煤，和當提高產品微粉的能通過200目篩的比例時在粉碎部引起自 激振動的煤。在這種性狀的煤中，不能將能通過200目篩的微粒提高至80 90%，不能通 過100目篩的量增加至百分之幾以上。其結果，面臨不能降低N0x等的大氣汙染物質和灰 中未燃燒成分的問題。雖然也是立式輥式粉碎機的特性，但在固定式分級器入口產生流速偏差，在設置 於固定式分級器的尾流側的旋轉式分級機入口，流速偏差也不會消除，因此，存在旋轉式分 級機的分級性能變差的問題。分級裝置的性能通過由進行大部分分離操作的內部分級裝置 (旋轉式分級機)給予一樣的流速分布而可以進行銳利的分級。除了上述以外，具有若粉體濃度高則粒子的分散不充分，且分級的精度也變差的 特性。這推定為由於煤濃度變高的粒子彼此的幹涉作用或部分凝聚所引起的。通常，在將 煤用立式輥式粉碎機粉碎時，從粉碎機排出的粉體濃度為o. 3kg/m3 0. 6kg/m3的範圍，但 通過從固定式分級器10的粗粉回收等循環量增加，因此，實際上旋轉式分級機20的入口粉 體濃度變為約2kg/m3以上。因而，在旋轉式分級機20的入口需要儘可能使流速和粉體濃度一定，不產生局部 的高濃度區域。作為其對策，將用於固定式分級器10的翅片做成水平百葉板式(葉片板 型)，從而使在旋轉式分級機20的入口的流速分布變得相同的方法比較有效。而且，保持現 有的固定翅片的形狀，並利用其一部分作為水平百葉板的支撐部件的方法有效。
若分級裝置的性能變差，則從粉碎機出口作為產品要排出的微粉也未排出，而供 給粉碎機粉碎部並再次經過粉碎工序。因此，在壓輥內咬入微粉，其成為原因而產生輥的自 激振動，粉碎機粉碎部的擁有煤量增加，結果導致粉碎量降低和粉碎動力增加。

發明內容
本發明是鑑於這種現有技術的實際情況而完成的，其第一目的在於提供一種能夠 取得粗粒的混入比例少的產品微粉的分級裝置。本發明的第二目的在於提供一種能夠實現降低裝置內部的粉碎粒子層的差壓、降 低粉碎動力和防止自激振動的立式粉碎裝置。本發明的第三目的在於提供一種在使用粉碎性較差的煤或容易引起立式粉碎裝 置的自激振動的煤時，也能保持灰中未燃燒成分較低、且能提高鍋爐效率的燒煤鍋爐裝置。為了實現上述第一目的，本發明的第一方案為一種分級裝置，具備配置於裝置的 入口側的大致圓筒狀的固定式分級器、和配置在該固定式分級器的內部的旋轉式分級機， 上述旋轉式分級機沿圓周方向具有多枚板的長度方向朝向鉛垂方向且相對於裝置的中心 軸方向以任意的角度設置的旋轉翅片，其特徵在於，就上述固定式分級器而言，多張固定翅 片相對於裝置的中心軸以環狀配置，該多張固定翅片組在多級範圍安裝，上述各固定翅片 朝向裝置的中心軸方向向下傾斜。本發明的第二方案是在第一方案的基礎上，其特徵在於，在上述固定翅片與旋轉 翅片之間從裝置上面部懸吊呈圓筒狀的偏轉環。本發明的第三方案是在第二方案的基礎上，其特徵在於，在設上述偏轉環的距離 裝置上面部的長度為H、上述旋轉翅片的長度為Hkf時，H/Hef的值限制在1/3以下。本發明的第四方案是在上述第一至第三方案的基礎上，其特徵在於，上述固定翅 片的傾斜角度相對於水平限制在50° 70°的範圍。本發明的第五方案是在上述第一至第四方案的基礎上，其特徵在於，在設上述 固定翅片的傾斜角度為9，固定翅片的相對級方向的設置間距為P，固定翅片的粒子 流通方向的寬度為L時，組合固定翅片的設置間距P與粒子流通方向的寬度L，使得在 50°彡0彡70°的範圍，P/L的值在於0. 042X ( 0 -50)+0. 64 0. 019X ( 0 -50)+0. 22的範圍內。本發明的第六方案是在上述第一至第五方案的基礎上，其特徵在於，支撐上述固 定翅片的支撐部件由多個板狀部件構成，設定上述支撐部件的設置角度，使得通過上述支 撐部件之後的分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流動方向朝向設置於上述固定翅片的內 側的上述旋轉分級機的旋轉方向。本發明的第七方案是在上述第六方案的基礎上，其特徵在於，使上述支撐部件的 寬度與上述固定翅片的寬度相比更向內側延伸。本發明的第八方案是在上述第一至第五方案的基礎上，其特徵在於，接近上述固 定翅片的外周或內周，設置沿鉛垂方向以多個平板形成的整流板，設定上述整流板的設置 角度，使得通過上述整流板之後的上述分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流動方向朝向設 置於上述固定翅片的內側的上述旋轉分級機的旋轉方向。
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為了實現上述第二目的，本發明的第九方案是一種立式粉碎裝置，具備具有粉碎 臺和粉碎輥等粉碎子的粉碎部、及配置在該粉碎部的上部的分級部，將用上述粉碎部粉碎 的粉碎物從設置於粉碎臺的外周的頸部與上升氣流一起進行輸送，將被輸送的粉碎物用上 述分級部進行分級，並將已分級的微粒輸出至裝置外，將已分級的粗粒用上述粉碎部再次 進行粉碎，其特徵在於，上述分級部由上述第一至第八方案的任何一項所述的分級裝置構 成。為了實現上述第三目的，本發明的第十方案是一種燒煤鍋爐裝置，具備粉碎煤的 立式粉碎裝置、和燃燒由該立式粉碎裝置粉碎而得到的煤粉的鍋爐主體，其特徵在於，上述 立式粉碎裝置為上述第九方案所述的立式粉碎裝置。本發明的效果如下。本發明具有如上所述的結構，根據上述第一至第八方案，能夠提供一種可獲得粗 粒的混合比例少的產品微粉的分級裝置。根據上述第九方案，能夠提供一種可實現裝置內部的粉碎粒子層的差壓降低、粉 碎動力降低和防止自激振動的立式粉碎裝置。根據上述第十方案，能提供一種在使用粉碎性差的煤或容易引起立式粉碎裝置的 自激振動的煤時，也能保持灰中未燃燒成分較低、且能提高鍋爐效率的燒煤鍋爐裝置。
具體實施例方式接著，參照


本發明的實施方式。圖1至圖3是用於說明本發明第一實施 方式的分級裝置的圖，圖1是表示分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖，圖2是圖1的A-A 線上的橫概略剖視圖，圖3是表示固定翅片的變形例的圖1的A-A線上的橫概略剖視圖。另 外，具備該分級裝置的立式輥式粉碎機的概略結構與圖27所示的裝置相同，因此省略其說 明。如圖1所示，分級裝置為組合了配置於分級裝置的入口側的大致圓筒狀的固定式 分級器10、和配置在其內部的旋轉式分級機20的兩極式分級裝置。固定式分級器10包括長板狀的支撐部件14 ；如圖2所示兩端部支撐在上述支撐 部件14上的固定翅片13 ；以及配置在支撐部件14的下側且向下凸出的圓錐形狀的整流錐 11。如圖1所示，固定翅片13相對於分級裝置的中心軸方向向下以一定的角度e、隔 開規定的間隔以多級安裝，如圖2所示，各固定翅片13(百葉板)彼此通過支撐部件14以 環狀連接。如圖2所示，固定翅片13由內側和外側的周緣呈圓弧狀的平板構成，並用支撐部 件14固定兩端。固定翅片13的固定方法如下，插入到支撐部件14，並通過焊接或螺釘緊固 等固定。固定翅片13的平面形狀不限定於圓弧狀，也使用如圖3所示的平面形狀為長方形 的固定翅片13。此時固定翅片13也相對於分級裝置的中心軸以環狀排列，各翅片13朝向 分級裝置的中心向下方傾斜。在該固定翅片13與旋轉翅片21之間，呈圓筒狀的偏轉環33從分級部上面板40懸吊。接著，使用圖1說明分級裝置的作用。從粉碎部5(參照圖27)上升的氣固兩相流52中的粒子進入固定翅片13與分級部外周殼體41之間，在通過固定翅片13與固定翅片 13之間時，在與固定翅片(百葉板)13的面碰撞後變為向下流動。此時，質量大的粗粒通過 向下的慣性力和重力，從通過旋轉翅片21的氣流分離，並向位於下部的整流錐11側落下。 另外，微粒由於向下施加的慣性力和重力較小，所以伴隨氣流流向旋轉翅片21。接著，對於固定翅片(百葉板)13的傾斜角度、寬度、間距以及偏轉環33的長度表 示利用流動解析和冷模試驗進行了最佳化的研究結果。圖4是在分級裝置的各部位標註標 記的參考圖。圖中的各標記如下。L 固定翅片(百葉板)13的粒子流通方向的寬度(百葉板寬度)
0 :百葉板13的相對水平方向的傾斜角度(百葉板角度)P 百葉板13的相對級方向的設置間距(百葉板間距)H 偏轉環33的向下的長度(偏轉環長度)Hef 旋轉翅片21的向下的長度(旋轉翅片長度)Rr 百葉板13的內徑(百葉板內徑)RH 從分級裝置的中心到偏轉環33的距離(偏轉環位置)圖5是表示A、B、C這3種類型的分級裝置的結構和各分級裝置的流動解析結果的 圖。圖中的A類型是用圖28說明了的現有構造的分級裝置，設置有縱長的平板狀的固定翅 片12和旋轉翅片21。B類型是在其縱長的平板狀的固定翅片12與旋轉翅片21之間設置 有偏轉環33的分級裝置，是上述專利文獻1所記載的結構。C類型是圖1所示的本發明的 實施方式的分級裝置。圖5D表示這些3種類型的分級裝置中的旋轉翅片21的入口流速分布。橫軸表示 粒子向旋轉翅片的流入速度，縱軸表示旋轉翅片的長度位置。再者，在縱軸上例如所謂旋轉 翅片長度位置-0. 06m是表示從帶有旋轉翅片21的根部向下0. 06m的位置。由圖5D的結果可知，A類型的結構在帶有旋轉翅片21的根部附近向旋轉翅片的 流入速度存在峰值，流速分布的偏差較大。B類型的結構其峰值位置下降到旋轉翅片的大致 中央位置，但流速分布依然不平衡。與此相比可知，C類型的結構幾乎不存在向旋轉翅片的 流入速度的峰值，在旋轉翅片入口的流速大體均勻。再者，用於該測試的C類型的分級裝置 將百葉板角度0設為60°。圖30是表示上述A類型的分級裝置中的旋轉翅片入口的流速分布的圖。如該圖 所示，流速分布在旋轉翅片的高度方向不均勻，有在分級裝置上部流速較高、且在下部較低 的傾向。這是因為固定式分級器的間隙在縱向開口的緣故。就粒子的分割比例而言，旋轉式分級機比固定式分級器大，旋轉式分級機入口的 流速分布很重要。根據旋轉式分級機的分離直徑由基於向旋轉式分級機的空氣流入速度的 流體阻力和在旋轉式分級機產生的離心力之比一義地決定。因而，在旋轉式分級機入口的 空氣流的不均勻成為降低粒子的分離性能的原因。相反，旋轉式分級機入口的流速分布相 同關係到提高分級性能。旋轉式分級的理論分級粒子直徑Dth如(1)式所示，由旋轉翅片的周向速度 Vr (離心力)與向旋轉翅片的空氣流入速度Va之比決定，因此，旋轉式分級機入口的流速分 布的變化直接關係到Dth的變化。Dth = C/Vr (18 u rVa/ ( p s_ P )) 5......(1)
在此，r 旋轉翅片的外徑，U 空氣粘度，P s 粒子密度，P 空氣密度，C 修正係數。圖31是表示從粉碎部搬運的向固定式分級器和內部的旋轉式分級機的粒子舉動 的圖。從粉碎部被氣體或空氣吹上來的煤粒與粉碎機上部(固定式分級器上部)碰撞，並 經由固定式分級器向旋轉式分級機導入。當然，在固定式分級器上部形成煤濃度高的層，這 即使在旋轉式分級機的入口也不會平滑化而發生濃度偏差。這樣，在現有的固定式分級器 中無法容易消除在粉碎機上部產生的粉體濃度偏差。接著，說明對本發明的分級裝置中的百葉板構造的最佳化進行了研究的結果。圖 6是表示百葉板角度e、與表示旋轉翅片入口流速分布的均勻性的旋轉翅片入口流速的最 大流速Vmax和其平均速度Vave之比(Vmax/Vave)的關係的圖。在該圖中，表示Vmax/Vave 越接近1，粒子的旋轉翅片入口速度分布越均勻。由該圖可知，在百葉板角度為40°和80°時Vmax/Vave超過了 3。由實驗已確認， 在百葉板角度較小時對產生於固定式分級器的入口的流速偏差進行整流的效果較小，另一 方面，百葉板角度較大時在旋轉式分級機下方集中空氣流，流速偏差變大。與此相對，在將 百葉板角度設定在50° 70°的範圍時能使Vmax/Vave為2. 5以下，實現旋轉翅片入口的 流速分布的均勻化，特別是如果百葉板角度為60°，則Vmax/Vave變得最小。圖7是表示百葉板角度與固定式分級器的壓力損失比的關係的圖。圖中的壓力損 失比以百葉板角度40°的固定式分級器的壓力損失AP為基準，用與各百葉板角中的壓力 損失API之比(AP1/AP)表示。由該圖可知，存在百葉板角度越大，壓力損失越增加的傾向，但可知即使在百葉板 角度為70°時壓力損失比也為1.1較小。另外，即使百葉板角度一定，若減小百葉板間距 P，則百葉板的壓力損失也存在變高的傾向，百葉板角度越大，該傾向越強。圖8是對於百葉板角度60°的百葉板寬度L和百葉板間距P的最適化，用流動解 析來求出與旋轉式分級機入口的流速分布(Vmax/Vave)的關係的圖。在該圖中，橫軸為百 葉板間距P與百葉板寬度L之比(P/L)，橫軸為(Vmax/Vave)。由該圖可知，P/L越小，Vmax/Vave越小，旋轉式分級機入口的流速分布變得均勻。 存在P/L為1.2，Vmax/Vave急劇增加的傾向。這是由於若P/L增加，則百葉板之間的間隙 變大，因此空氣流的整流效果減少。另一方面，存在若P/L變小，則Vmax/Vave再次增加的傾向。雖然具有若P/L增 加，則分級器的壓力損失變小的特性(未圖示)，但從分級性能方面考慮，P/L的上限值為 1.1，優選0.8以下。另一方面，P/L的下限為0.4，優選0.5以上。因而，P/L的限制範圍為 0. 4 1. 1，優選 0. 5 0. 8。圖9是求出百葉板角度70°的P/L與Vmax/Vave的關係的圖。由此可知，在百葉 板角度高為70°時，P/L為1.1，Vmax/Vave變得最小。這與百葉板角度60°的情況相比， 通過增大百葉板間距或減小百葉板寬度(即增大P/L)，實現分級裝置出口速度的均等化。 百葉板角度為70°時，將P/L限制為0. 6 1. 5，優選1. 0 1. 1的範圍。圖10是求出百葉板角度50°的P/L與Vmax/Vave的關係的圖。在百葉板角度 50°時，與百葉板角度60°時比較，在P/L較廣的範圍Vmax/Vave具有較大的值，推定為難 以實現旋轉翅片出口的流速的均等化。但是，Vmax/Vave變小的傾向與百葉板角度60°類似，通過減小P/L能夠減小Vmax/Vave。若百葉板角度變小，則存在即使是一定的P/L，壓力損失也變小的傾向，Vmax/Vave的最佳值也移至較小的值。在百葉板角度為50°時，將P/L 限制為0. 22 0. 65的範圍為好。根據以上的解析結果，在百葉板角度50°時將P/L限制為0. 22 0. 65的範圍， 在百葉板角度60°時將P/L限制為0.4 1. 1的範圍，在百葉板角度70°時將P/L限制為 0. 6 1. 5的範圍，由此能維持Vmax/Vave較小。圖11是表示根據這些結果總結百葉板角度在50° 70°的範圍的P/L的最佳範 圍的圖。圖中的上限線能以formula see original document page 9表示，下限線能以formula see original document page 9表示。而且，式中的0. 042和0. 019為係數，具有I/deg的單位。因而，通過組合百葉板寬度L和百葉板翅片間距P，使得在50°≤θ ≤70°的範 圍P/L在於上限線formula see original document page 9
下限線formula see original document page 9
的範圍內，由此能使旋轉式分級機入口的流速分布相同。接著，說明對於偏轉環長度的最佳化進行研究的結果。圖12是表示使百葉板角度 θ為60°的一定值時的偏轉環長度H相對於旋轉翅片長度Hkf的比率(H/HKF)與Vmax/Vave 的關係的圖。由該圖可知，偏轉環長度比(H/Hkf)在0至0. 3的範圍，Vmax/Vave稍微變小，但從 超過0. 35的範圍開始Vmax/Vave變高。認為這是由於若增加偏轉環長度，則向旋轉式分級 機的空氣流路變窄，同時，下降流增加，所以旋轉式分級機的入口流速分布變得不均勻的緣故。圖13是表示相對於偏轉環長度比(H/Hkf)的分級裝置的壓力損失的實驗結果的 圖。在這裡，Δ P2表示沒有偏轉環時的分級裝置的壓力損失，Δ Ρ3表示分級裝置的壓力損失。由該圖可知，分級裝置的壓力損失比(ΔΡ3/ΔΡ2)在偏轉環長度比(H/HKF)為0時 最小，若偏轉環長度比(H/Hkf)增加，則分級裝置的壓力損失比(ΔΡ3/ΔΡ2)變高；當偏轉環 長度比(H/Hkf)超過0.35時急劇增加。從降低壓力損失的觀點考慮，偏轉環長度比(H/Hkf) 需要規定為0至1/3的範圍。在圖12及圖13中對將百葉板角度θ設定為60°的情況進行了說明，但百葉板角 度θ為50°和70°時也表示同樣的傾向。圖14是作為分級特性例表示使從粉碎機出口回收的微粉的能通過200目篩的量 發生變化時的超過100目篩(粗粉粒徑為150 μ m以上)的混合比例的分級特性圖。由該圖可知，現有技術和本發明(百葉板角度60° )均在能通過200目篩的量增 加時，則存在不能通過100目篩的部分減少的傾向。粉碎機中的通常的能通過200目篩的 量的運用以重量比例為80% 90%的範圍，但在現有技術中在能通過200目篩的量為80% 時超過100目篩的部分為約2%，與此相對，在本發明中為0.5%以下。在現有技術中，能通 過200目篩的量為90%時超過100目篩的部分為約0.7%，與此相對，本發明為0%。另外，不能通過100目篩的部分在僅是百葉板的情況、和百葉板與偏轉環(H/Hkf =30%)的情況沒有差異，為同等的結果。百葉板相對於水平向下遊側傾斜60°，因此，粗粒也沿氣流被輸送。這推定為在旋轉翅片的周圍比較粗的粒子與翅片碰撞而彈飛懸浮，但通 過百葉板形成下降流，因此，返回粉碎部。另外，由於通過百葉板的設置能夠使旋轉式分級 機入口的流速分布均等化，所以推定為粗粒難以進入分級裝置內部，粒徑相同。根據這些結 果，推定為通過將百葉板設置在固定翅片，從而分級變得銳利化。而且，為了降低粉碎機的粉碎動力，不使微粒混入粉碎機粉碎部也很重要。被分級 裝置回收的微粒再次返回粉碎機內，被過粉碎。在被返回的粗粉內若混入微細的粒子，則粉 碎機內的擁有煤量增加，粉碎機煤層差壓增加，成為粉碎機動力增加的原因。因此，希望在 被分級裝置回收的粒子內沒有微細粒子。圖15是表示分級裝置出口粒度(200目篩通過量)與返回分級裝置內的微粒 38 μ m的冷模試驗結果的圖。就返回分級裝置內的微粉38 μ m通過量而言，分級裝置出口 的粒度越細越減少，與現有技術相比在採用本發明的[百葉窗葉板與偏轉環(H/Hkf = 0. 3) 的組合]的情況下，38 μ m通過量為約50%以下。因而，通過使用本發明的百葉板結構，微粉從粉碎出口排出，再次返回粉碎機粉碎 部的比例變少，因此，粉碎機內的煤層(保持量)減少。接著，關於分級精度敘述。分級精度可根據由分級試驗求出的粒度分布及質量平 衡結果並基於式(2)算出部分分級效率。formula see original document page 10在此，Ci為部分分級效率，Wf為在分級機出口的試樣回收量，Wc為試樣投入量，Ff 為分級機出口回收試樣的通過率，Fc為投入試樣的通過率，χ為粒徑，dFf/dx為分級機出口 回收試樣的頻率分布，dFc/dx為投入試樣的頻率分布。另外，使用了將由式(2)求出的部分分級效率用羅辛-拉姆勒線圖(RR線圖)近 似，計算其斜率η (銳度)的方法。圖16是比較現有技術與本發明的分級精度銳度的冷模試驗結果的圖。分級精度 銳度是按照各粒度分布的分離效率，值越大表示越銳利。由該圖可知，本發明和現有技術的分級裝置均是分級裝置出口粒度能通過200目 篩的量越大，銳度越大，分級越銳利，本發明與現有構造相比，在所有的粒度範圍分級精度 銳度很高。在能通過200目篩量為90%的條件下，銳度變為1.29倍。基於圖16的結果，圖17是表示根據模擬的銳度與粉碎動力降低率的關係的圖。由 此可知，銳度越高，粉碎動力降低率越高。這是由於分級變銳利，從而返回粉碎機粉碎部的 微粉量降低，粉碎機內的保持量減少。其結果，通過使用本發明的百葉板式固定式分級器， 從而能夠實現粉碎動力降低率約10%。圖18是表示比較本發明與現有的分級裝置的煤層差壓的主控粉碎機的試驗結果 的圖。根據該圖可知，本發明的分級裝置與現有技術的分級裝置相比，煤層差壓在粉碎粒度 200目篩通過率85%時為約65%，粉碎粒度200目篩通過率90%時也能降低約50%。這是由於分級變銳利，從而返回粉碎機粉碎部的微粉量降低，粉碎機內的保持量 減少。粉碎機動力由粉碎動力和作為空氣源的風扇的動力構成。就這些構成比率而言，粉 碎動力相當於70%，風扇動力相當於30%，因此能實現粉碎機整體的動力降低。圖19是表示用於說明第二實施方式的分級裝置的側剖視圖，圖20是表示圖19的B-B線上的橫概略主要部分的圖。在本實施方式中，固定翅片13的支撐部件16是沿圓周方向與固定翅片13相同寬度的多個板狀，相對於裝置中心軸沿鉛垂方向配置。該固定翅片13與旋轉分級機20的旋 轉半徑方向所成的角度和方向，向與設置於固定翅片13的內側的旋轉分級機20的旋轉翅 片21相同的方向以相同位置角度配置。但是，其角度不特別限定，與旋轉半徑方向所成的 角度在20°至50°的範圍。固定翅片支撐部件16沿周向等間隔配置，其數量為足夠加強 固定翅片13的數量8個至16個。另外，在固定翅片13與旋轉翅片21之間配置偏轉環33。因此，利用支撐部件16， 通過支撐部件16之後的分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流動方向形成為設置於固定翅 片13的內側的旋轉分級機20的旋轉方向。這些固定翅片支撐部件16與固定翅片13的施 工方法，通過以在支撐部件16上夾住固定翅片13的方式設置切口來減少焊接部位。圖21是用於說明第三實施方式的分級裝置的側剖視圖，圖22是表示圖21的D-D 線上的橫概略主要部分的圖。基本的結構與圖19和圖20相同。在本實施方式中，支撐部件17的寬度比固定翅片13長，並延長至固定翅片13的 內側。其寬度以固定翅片寬度的2倍左右構成。固定翅片支撐部件17相對於裝置中心軸 配置在鉛垂方向，其角度而言，與旋轉半徑方向所成的角度向與設置於固定翅片13的內側 的旋轉分級機20的旋轉翅片21相同的方向以相同位置配置。其角度不特別限定，與旋轉 半徑方向所成的角度在20°至50°的範圍內活用。固定翅片支撐部件17沿周向等間隔配 置，其數量為8個至16個。在固定翅片13與旋轉翅片21之間配置偏轉環33。因此，利用支撐部件17，通過支撐部件17之後的分級裝置的剖面上的氣體和粒子 的流動方向形成為設置於固定翅片13的內側的旋轉分級機20的旋轉方向。本實施方式與 用圖19說明了的實施方式相比，延伸了支撐部件17的寬度，因此，實現了旋轉翅片入口的 旋轉流的強化。圖23是用於說明第四實施方式的分級裝置的側剖視圖，圖24是表示圖23的E-E 線上的橫概略主要部分的圖。在本實施方式中，雖然在固定翅片13的外側追加設置縱向的整流板19，但也可以 取代固定翅片13的外側而是在固定翅片13的內側追加設置縱向的整流板19。在圖24中 固定翅片13與整流板19接近，但不特別限定，也可以在整流板19與固定翅片13之間存在 間隙。整流板19與旋轉分級機20的旋轉半徑方向所成的角度配置為與設置於固定翅片13 的內側的旋轉分級機20相同的方向。因此，利用整流板19，通過整流板19之後的分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流 動方向形成為設置於固定翅片13的內側的旋轉分級機20的旋轉方向。在本實施方式中， 固定翅片13的支撐部件14由與圖2相同的結構構成。就整流板19的數量而言，由於位於 旋轉翅片21的外側，因此，希望其數量多。固定翅片(百葉板)促進了旋轉分級機入口的縱向的流速分布均等化，與此相對， 上述第二 第四實施方式實現了旋轉分級機內部的平面方向的流速分布的均等化。圖25 是旋轉分級機內的粒子與空氣的流動的模式圖。由氣流輸送的粒子中的微粒不與旋轉翅片碰撞而是被分級，並排出至系統外。另 一方面，粗粒脫離氣流並與旋轉翅片碰撞，分離為被分級並再次返回粉碎部的粒子。如圖25所示，在旋轉翅片的旋轉方向相反側(背側)產生氣流的剝離。若剝離區域增加，則產生相反的氣流，因此，粒子滯留，在分級變得不穩定的同時，有可能引起旋轉翅片的磨損。圖26是表示通過流動解析整理了 2個旋轉翅片之間的中心部的流速分布的圖。 在該圖中，本發明是將旋轉翅片入口側的支撐部件的角度向與旋轉翅片相同的方向傾斜45 度的結構，現有技術是支撐部件呈放射線狀設置的結構。該圖的縱軸表示2張旋轉翅片間 中心部的速度比(速度/平均速度)，橫軸表示2張旋轉翅片的距離。在旋轉翅片間中心部的速度比中負側是相反方向的流動，表示產生了上述剝離。 由該圖可知，本發明與現有技術相比剝離區域減少為一半以下。另外，旋轉翅片間的流速分布也變得均等，在現有技術中旋轉翅片間中心部的速 度比的最大值為4. 3，與此相對，在本發明中旋轉翅片間中心部的速度比的最大值變小為 3. 0。利用在旋轉翅片的入口縱向設置的支撐部件或接近旋轉翅片設置的整流板，通過使通 過支撐部件或整流板之後的分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流動方向與旋轉翅片旋轉 角的方向相同，從而減小剝離區域，也能使旋轉翅片間的流速分布均等化，其結果能提高分 級效率。根據本發明的實施，由於分級性能的提高所引起的向粉碎部的粉碎物的循環量降 低，所以粉碎機內的擁有煤量下降，具有在粉碎機差壓降低的同時能降低粉碎機動力的效 果。當然，在一定動力下具有提高粉碎粒度的效果。因而，能實現即使是比較堅硬的煤也能 生成粗粒的混入比例少的產品微粉的分級裝置和具備其的立式粉碎裝置。因而，如果將本發明適用於燒煤鍋爐用的立式粉碎裝置，則在使用粉碎性差的煤 或容易誘發立式粉碎裝置的自激振動的煤時，也能保持灰中未燃燒成分較低，能夠提高鍋 爐效率。而且，能夠利用廉價的劣質煤，因此大大有助於降低發電成本。在上述實施方式中，對立式輥式粉碎機的情況進行了說明，但本發明也可以適用 於立式球磨機。

圖1是表示本發明第一實施方式的分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖。圖2是圖1的A-A線上的橫概略剖視圖。圖3是表示固定翅片的變形例的圖1的A-A線上的橫概略剖視圖。圖4是在分級裝置的各部位標註標記的參考圖。圖5是表示各類型的分級裝置的結構和它們的流動解析結果例的圖。圖6是表示百葉板角度θ與旋轉翅片入口的流速分布Vmax/Vave的關係的圖。圖7是表示百葉板角度θ與固定式分級器的壓力損失比的關係的圖。圖8是求出百葉板角度60°的P/L與Vmax/Vave的關係的圖。圖9是求出百葉板角度70°的P/L與Vmax/Vave的關係的圖。圖10是求出百葉板角度50°的P/L與Vmax/Vave的關係的圖。圖11是總結表示百葉板角度在50° 70°的範圍時的P/L的最佳範圍的圖。圖12是求出H/Hkh與Vmax/Vave的關係的圖。圖13是求出H/Hra與分級機壓力損失的關係的圖。圖14是表示從粉碎出口回收的微粉的能通過200目篩的量發生變化時的超過100目篩的混合比例的分級特性圖。圖15是表示分級裝置出口粒度(200目篩通過量)與返回分級裝置內的微粒38 μ m的冷模試驗結果的圖。圖16是比較現有技術與本發明的分級精度銳度的冷模試驗結果的圖。圖17是表示根據模擬的銳度與粉碎動力降低率的關係的圖。圖18是表示比較本發明與現有的分級裝置的煤層差壓(粉碎機差壓)的主控粉 碎機的試驗結果的圖。圖19是表示本發明第二實施方式的分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖。圖20是圖19的B-B線上的橫概略剖視圖。圖21是表示本發明第三實施方式的分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖。圖22是圖21的D-D線上的橫概略剖視圖。圖23是表示本發明第四實施方式的分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖。圖24是圖23的E-E線上的橫概略剖視圖。圖25是表示旋轉分級機內的粒子與空氣的流動的模式圖。圖26是表示通過流動解析來整理2個旋轉翅片間的中心部的流速分布的圖。圖27是表示立式輥式粉碎機的概略結構的圖。圖28是表示現有的分級裝置的主要部分的縱概略剖視圖。圖29是在圖28的C-C線上的橫概略剖視圖。圖30是表示現有的分級裝置中的流速分布的解析結果的說明圖。圖31是表示現有的分級裝置中的粉體濃度的解析結果的說明圖。圖32是具備立式輥式粉碎機的燒煤鍋爐裝置整體的概略結構圖。
權利要求
一種分級裝置，具備配置於裝置的入口側的大致圓筒狀的固定式分級器、和配置在該固定式分級器的內部的旋轉式分級機，上述旋轉式分級機沿圓周方向具有多枚板的長度方向朝向鉛垂方向且相對於裝置的中心軸方向以任意的角度設置的旋轉翅片，其特徵在於，就上述固定式分級器而言，多張固定翅片相對於裝置的中心軸以環狀配置，該多張固定翅片組在多級範圍安裝，上述各固定翅片朝向裝置的中心軸方向向下傾斜。
2.根據權利要求1所述的分級裝置，其特徵在於，在上述固定翅片與旋轉翅片之間從裝置上面部懸吊呈圓筒狀的偏轉環。
3.根據權利要求2所述的分級裝置，其特徵在於，在設上述偏轉環的距離裝置上面部的長度為H、上述旋轉翅片的長度為Hkf時，H/Hee的 值限制在1/3以下。
4.根據權利要求1至3中任何一項所述的分級裝置，其特徵在於，上述固定翅片的傾斜角度相對於水平限制在50° 70°的範圍。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的分級裝置，其特徵在於，在設上述固定翅片的傾斜角度為9，固定翅片的相對級方向的設置間距為P，固定翅 片的粒子流通方向的寬度為L時，組合固定翅片的設置間距P與粒子流通方向的寬度L，使得在50° ≤ 0 ≤70°的範 圍，P/L的值在於0. 042X ( 0 -50)+0. 64 0. 019X ( 9 -50)+0. 22的範圍內。
6.根據權利要求1至5中任何一項所述的分級裝置，其特徵在於，支撐上述固定翅片的支撐部件由多個板狀部件構成，設定上述支撐部件的設置角度， 使得通過上述支撐部件之後的上述分級裝置的剖面上的氣體和粒子的流動方向朝向設置 於上述固定翅片的內側的上述旋轉分級機的旋轉方向。
7.根據權利要求6所述的分級裝置，其特徵在於，使上述支撐部件的寬度與上述固定翅片的寬度相比更向內側延伸。
8.根據權利要求1至5中任何一項所述的分級裝置，其特徵在於，接近上述固定翅片的外周或內周，設置沿鉛垂方向以多個平板形成的整流板，設定上 述整流板的設置角度，使得通過上述整流板之後的上述分級裝置的剖面上的氣體和粒子的 流動方向朝向設置於上述固定翅片的內側的上述旋轉分級機的旋轉方向。
9.一種立式粉碎裝置，具備具有粉碎臺和粉碎子的粉碎部、以及配置在該粉碎部的上 部的分級部，將用上述粉碎部粉碎的粉碎物從設置於粉碎臺的外周的頸部與上升氣流一起 進行輸送，將被輸送的粉碎物用上述分級部進行分級，並將已分級的微粒輸出至裝置外，將 已分級的粗粒用上述粉碎部再次進行粉碎，其特徵在於，所述分級部由上述權利要求1至8中任何一項所述的分級裝置構成。
10.一種燒煤鍋爐裝置，具備粉碎煤的立式粉碎裝置、和燃燒由該立式粉碎裝置粉碎而 得到的煤粉的鍋爐主體，其特徵在於，上述立式粉碎裝置為權利要求9所述的立式粉碎裝置。
全文摘要
提供一種能獲得粗粒的混入比例少的產品微粉的分級裝置。在設固定翅片(13)的傾斜角度為θ，設置間距為P，粒子流通方向的寬度為L時，組合固定翅片(13)的設置間距P與寬度L，使得在50°≤θ≤70°的範圍，P/L的值在0.042×(θ-50)+0.64～0.019×(θ-50)+0.22的範圍內。
文檔編號B07B7/083GK101808753SQ20088010913
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月26日 優先權日2007年9月27日
發明者三井秀雄, 大谷義則, 竹野豐, 野村伸一郎, 金本浩明 申請人:巴布考克日立株式會社