粉砕機

粉砕機、グラインダー、または製粉機は、さまざまな種類の材料を粉砕するための機械装置です。たとえば、粉砕機は、石炭火力発電所の蒸気発生炉で燃焼させるために石炭を粉砕するために使用されます。

石炭粉砕機は速度によって次のように分類されます。^[1]

• 低速
• 中速
• 高速

ボールミルは、最大直径の 3 倍の長さの水平回転シリンダーで構成され、その中に転がったり流れ落ちたりする鋼球、小石、または棒が詰め込まれた粉砕機です。

チューブミルは、鉱石、岩石、その他の材料を細かく粉砕するために使用される、直径の 5 倍までの長さの回転シリンダーです。水と混合された材料は、一方の端からチャンバー内に供給され、スラリーとしてもう一方の端から排出されます。

どちらのタイプのミルにも、ミルの円筒構造を摩耗から保護するライナーが含まれています。したがって、これらのミルの主な摩耗部品は、ボール自体とライナーです。ボールは摩耗プロセスによって単に「消費」されるため、補充する必要がありますが、ライナーは定期的に交換する必要があります。

ボールミルとチューブミルは、回転する水平シリンダー内で鋼球を使って石炭を粉砕する低速機械です。形状からチューブミルと呼ばれ、粉砕に粉砕ボールを使用するためボールミルと呼ばれています。または、両方の用語を合わせてボールチューブミルと呼ばれます。

これらのミルは、例としてサイズ BBD-4772 としても指定されています。

• B – Broyer（発明者の名前）。
• B – Boulet（フランス語でボールの意味）。
• D – 直接発射。
• 47 – 殻の直径（デシメートル単位）、つまり直径 4.7 m。
• 72 – 殻の長さ（デシメートル単位）、つまり長さ 7.2 m。

ボール チューブ ミルの粉砕は、チューブの回転による鋼球の落下と上昇によって行われます。ボールの充填量は、シェルの全内部容積の 3 分の 1 から半分を占めます。BBD ミルに組み込まれた重要な機能は、両端操作で、各端がボイラーの 1 つの高さに対応していることです。このシステムにより、同じ端から同時に原炭の投入と粉砕燃料の排出が容易になりました。これにより、ユニットあたりの設置数を削減できます。

ボール チューブ ミルは、鋼板でできた円筒形で、両端に別々のヘッドまたはトラニオンが取り付けられており、各トラニオンは機械を支えるための適切なベアリングの上に載っています。トラニオンは中空になっており、サイズが縮小される材料の排出口として利用できます。ミル シェルは、皿ボルトでシェル本体に取り付けられたチルド鉄、炭素鋼、マンガン鋼、または高クロム ライナーで裏打ちされています。これらのライナーは、ミルのカウンター内面が特定の用途の要件に適合するように、さまざまな形状で作られています。

シェルは 3 つの部分から構成されています。中間シェルはフランジ ジョイントによって端シェルに接続され、シェルの全長は 7.2 m です。ライナーはミル シェル (円筒形部分) の内側に固定され、シェルを鋼球の衝撃から保護します。各シェルには 10 種類のライナーが 600 個あり、重量は 60.26 トンです。ライナーの元の揚程値は 55 mm で、最小許容揚程は 20 mm です。

ボール チューブ ミルへの一次空気入力は、2 つの機能を果たします。乾燥と燃料輸送媒体として使用され、これを調整することでミル出力が調整されます。粉砕燃料出口温度要件によって左右され、冷気ダンパーと熱風ダンパーは適切な一次空気温度を達成するように調整されます。ミル内の石炭温度を上げて乾燥と粉砕を向上させることに加えて、同じ空気は粉砕石炭をミルから移動させる輸送媒体としても機能します。空気は固定トラニオン チューブと回転熱風チューブの間の環状空間を通過して分級機に進みます。石炭を含んだ空気は、調整可能な分級羽根を備えたダブル コーン静的分級機を通過し、必要な細かさの粉砕燃料と粗粒子に分離されます。粉砕燃料は、燃焼のために石炭バーナーに向かって移動を続けます。分級機で拒否された粗粒子は、粉砕機に戻され、次の粉砕サイクルに使用されます。

ミルから石炭が過剰に排出されるのを避けるため、ボイラーの負荷需要に直接比例する一次空気の一部のみがミルを通過します。さらに、粉砕燃料がパイプ内で沈殿するのを防ぐのに十分な速度を確保するため、追加の一次空気が原炭回路の混合ボックスに供給されます。ミルに入る一次空気ダクトから取り出されたこのバイパス空気は、ミル出口から粉砕燃料を拾い上げて分級機に運ぶだけでなく、フラッシュ乾燥効果によって原炭の乾燥に大きく貢献します。

チューブミルの出力 (ボイラー負荷需要への応答) は、一次空気流量を調整することで制御されます。ミルから粉砕燃料を掃き出すこの調整は非常に高速で、石油燃焼応答に匹敵しますが、ミル内の石炭レベルを維持する必要があります。制御回路はミル内の石炭レベルを監視し、それを維持するために原炭フィーダーの速度を制御します。ミル内の石炭レベルを維持することで、原炭回路の短時間の中断に対処するための粉砕燃料の内蔵容量クッションが提供されます。

ミルは加圧されており、回転トラニオンの周囲のプレナム チャンバーに加圧シール空気を充填することで気密性が確保されます。プレナム チャンバーからミルにシール空気を排出することで、ミル内の粉砕燃料と外気との分離が維持されます。シール空気が不十分または不足していると、粉砕燃料が外気に漏れてしまいます。一方、ミルに漏れるシール空気が多すぎると、ミル出口温度に影響します。そのため、シール空気は、シールに十分な差圧を維持するローカル コントロール ダンパーによって制御されます。

このタイプのミルは、スラスト ベアリングのような一連の大きなボールで区切られた 2 種類のリングで構成されています。下部のリングが回転し、上部のリングがスプリングとアジャスター アセンブリ、または加圧ラムを介してボールを押し下げます。粉砕する材料は、粉砕機の中央または側面 (設計によって異なります) に投入されます。下部のリングが回転すると、ボールが上部リングと下部リングの間を周回し、下部リング上の石炭層の上を転がります。粉砕された材料は、ミルを通過する空気の流れによってミルから運び出されます。ミルの粉砕セクションから放出される粉砕粒子のサイズは、分級セパレーターによって決定されます。石炭が空気で拾えるほど細かい場合は、分級機に運ばれます。粗い粒子は戻ってさらに粉砕されます。

リングミルやボールミルと同様に、垂直スピンドルローラーミルは大きな「タイヤ」を使用して石炭を粉砕します。これらのミルは通常、ユーティリティプラントで使用されます。

原炭は、中央の供給パイプを通って重力で粉砕テーブルに送られ、そこで遠心力によって外側に流れ、ローラーとテーブルの間で粉砕されます。乾燥と石炭の輸送のための熱い一次空気は、粉砕テーブルの下にある風箱プレナムに入り、粉砕テーブルを囲む複数の傾斜ノズルを備えた渦巻きリングを通って上方に流れます。空気は粉砕ゾーンで石炭と混合して乾燥させ、粉砕された石炭粒子を上方の分級機に運びます。

細かく粉砕された石炭は、バーナーにつながる複数の排出石炭パイプを通って出口セクションから排出されますが、大きすぎる石炭粒子は排除され、粉砕ゾーンに戻されてさらに粉砕されます。黄鉄鉱と余分な高密度不純物はノズルリングから落ち、粉砕テーブルに取り付けられたスクレーパーブレードによって黄鉄鉱チャンバーに押し込まれて除去されます。機械的には、垂直ローラーミルは、力を加えるミルに分類されます。ミル粉砕セクションには、ピボットポイントを介してローディングフレームに取り付けられた3つの粉砕ローラーホイールアセンブリがあります。各ローラーホイールアセンブリの固定軸ローラーは、モーターに直接結合された遊星ギア減速機によって支持および駆動されるセグメントライニングされた粉砕テーブル上で回転します。石炭粉砕の粉砕力は、ローディングフレームによって適用されます。このフレームは、垂直テンションロッドによって、ミルの基礎に固定された3つの油圧シリンダーに接続されています。粉砕プロセスで使用されるすべての力は、ギア減速機とローディング要素を介して基礎に伝達されます。ローラーホイールの振り子運動により、ホイールが半径方向に自由に移動できるようになり、粉砕プロセス中にミルハウジングに対して半径方向の負荷がかかりません。

必要な石炭の細かさに応じて、垂直ローラーミル用に選択できる分級機には 2 つのタイプがあります。回転する羽根アセンブリまたはケージを囲む固定の角度付き入口羽根アセンブリで構成される動的分級機は、狭い粒度分布を持つマイクロメートル単位の細かさの微粉炭を生産できます。さらに、回転ケージの速度を調整することで、分級ゾーンの遠心力場の強度を簡単に変更して、石炭の細かさをリアルタイムで制御し、燃料またはボイラーの負荷条件の変化に即座に対応できます。マイクロメートル単位の細かさの微粉炭が必要ない用途では、可動部品がないため低コストのオプションとして、調整可能な羽根を備えたコーンで構成される静的分級機があります。十分な粉砕能力があれば、静的分級機を備えた垂直ミルは、石炭の細かさを最大 99.5% 以上 <50 メッシュ、80% 以上 <200 メッシュまで生産することができ、動的分級機を備えた垂直ミルは、石炭の細かさを最大 100% <100 メッシュ、95% <200 メッシュ、またはそれ以上まで生産することができます。

1954年にジェット粉砕機が開発されました。これは垂直粉砕機のように動作しますが、対象物は高速空気の作用によって粉砕されます。例えば、石炭を石炭に押し付けるような場合です。^[2]

垂直ローラーミルと同様に、タイヤを使用して石炭を粉砕します。深型ボウルミルと浅型ボウルミルの2種類があります。

アトリションミルは、粉砕される材料と粗い粉砕媒体のスラリーを激しく撹拌することによって固体粒子のサイズを機械的に縮小する装置です。たとえば、10 時間の粉砕で、アルミナと重晶石の比表面積はそれぞれ 38 nm と 56 nm の球相当直径に相当し、40 m2/g と 25 m2/g になりました。比較的粗い粒子のサイズ縮小率は一次であり、ミルへの入力電力に比例して増加しました。最適な粉砕媒体濃度は、媒体粒子が別の粒子と衝突する前にその直径の約 0.7 の距離を移動する量に相当しました。アトリションミルの電力特性は、ラジアルフロータービンミキサーの電力特性と基本的に同じでした。層流はN Re ≈ 200 で乱れ、 N Re > 8000で乱流が確立されました。微粉末のスラリーは、単相液体と同じ線形電力平均密度依存性を示しました。ただし、大きな粒子では異なる依存性が観察されました。

ビーターホイールミルは、石炭を乾燥、粉砕、分級、輸送することにより、石炭火力発電所の炉室で燃焼するための石炭粉末空気燃料混合物を調製するように設計されています。それらの多目的機能は通常、許容できない振動を伴う動作不安定性をもたらします。これは通常、計画外の停止による重大な問題です。ビーターホイールミルのメンテナンスプログラムは、非定常条件下での動作のため、特別な注意が必要です。この論文の目的は、幅広い動作条件下で統計原理を使用して、ビーターホイールミルの振動レベルと重大度に同時に影響を与える粉砕プロセスパラメータを特定することです。この論文^{[説明が必要]は、より優れた}予測メンテナンスプログラムを設定するために、粉砕プロセスパラメータとビーターホイールミルの振動の相関関係を調査するための基礎を確立することを目的としています。この目標を達成するために、選択された粉砕プロセスパラメータのさまざまな組み合わせでのビーターホイールミルの振動を、統計ツールを使用して分析します。実験は、2つの同一であるが別々のビーターホイールミルに対して異なる条件下で実施されました。粉砕プロセスパラメータ（駆動モーターの電流、ミル容量、ボイラー生産量、石炭の種類など）がミルの振動に与える影響を調査し、予知保全を目的としてビーターホイールミルとその関連コンポーネントの潜在的な故障を特定します。結果は、選択された粉砕プロセスパラメータがビーターホイールミルの振動の激しさに大きな影響を与えないことを示しています。粉砕プロセスパラメータを考慮する必要があるほとんどの石炭ミルとは異なり、^{ビーターホイールインパクトミルではそうではありません。}これらのミルの状態監視は、標準的な振動状態監視方法を使用してオフラインまたはオンラインで実行できます。

ハンマーミルは農場で穀物や籾殻を動物の飼料用に粉砕するために使用されます。

掘削機に取り付けられるアタッチメント。主に解体作業で大きなコンクリート片を砕くのに使用されます。

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  ベルリンのクリンゲンベルク発電所
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  ロイター・ヴェスト発電所（ベルリン）
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  ロイター・ヴェスト発電所（ベルリン）
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  シュヴァルツェ・ポンペ発電所

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• バーミル
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• 発電所
• 化石燃料発電所
• 火力発電所
• ローラー式石炭ミル

• シューマッハ、グレン（201）。石炭粉砕機の種類。グレン・シューマッハ。ISBN 978-0-646-53759-7。