立式辊碾机的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明专利申请是针对进入中国国家阶段日期为2013年1月23日、中国专利申 请号为201080068213. 8、发明名称为"立式乳辊"的发明专利申请提出的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于立式辊碾机的立式乳辊，并且涉及一种适合于煤炭或石油焦 炭的微粉碎、以及石灰石之类的粉碎微粉易于附着于辊表面的原料的粉碎等的万能的立式 乳辊。
【背景技术】
[0003] 就发电用锅炉而言，仍然大量使用以煤炭、石油焦炭为燃料的锅炉。其理由在于燃 料成本低廉、容易调节发电量等，在发展中国家的中国等国家自不待言，即使在日本，发电 量的相当大的部分也依赖煤炭、石油焦炭。然而，煤炭、石油焦炭中存在二氧化碳的排放量 较多的重大缺陷。
[0004] 日本已向世界承诺在2020年度之前将二氧化碳排放量削减1990年度的二氧化碳 排放量的25%。为了达成该承诺，民众、产业界必须担负很大的责任，虽然该承诺的数值是 极难实现的数值，然而既然已经承诺，就必須努力实现该目标。为此，抑制产生自发电用锅 炉中所使用的煤炭、石油焦炭的二氧化碳的量也成为非常重要的对策。
[0005] 即，当使用作为发电用燃料的煤炭或石油焦炭时，由于二氧化碳的排放量非常多， 因此受到了如下评价：上述理由在二氧化碳的排放方面正是万恶之源。然而，对于化石燃料 中的煤炭，要求立即停止使用，这对资源匮乏的日本而言是不可能的。考虑到煤炭资源的经 济性、便利性、且由于其蕴藏量丰富又难以枯竭，因此，至少在核能发电、洁净的替代能源准 备妥当且技术成熟以前，停止使用煤炭万无可能。
[0006] 因此，如何能够将从这些化石燃料排放出的二氧化碳量控制得较少便成为将来技 术层面上的重要课题，为了解决该课题，进行新技术开发便成为非常重要的主题。而且，作 为其中的一环，通过在朝锅炉供给的煤炭、石油焦炭的粉碎阶段进行微粉化而降低二氧化 碳产生量的方案值得考虑。固然通过一台粉碎碾磨机实现的削减效果甚微，但放眼全世界， 使用的台数不计其数，综合所有粉碎碾磨机在这方面所产生的效果，能够有助于巨大的二 氧化碳排放量的削减。我们认为，在发达国家、尤其是以技术立国为宗旨的日本，率先致力 于粉碎碾磨机的微粉化是我们的使命、责任及义务之所在。
[0007] 本发明人很早就着眼于此而致力于粉碎碾磨机的微粉化对策，并取得了重大的成 果。代表性的技术为专利文献1及2中所记载的辊破碎面形状的改进，尤其是狭缝辊的开 发。狭缝辊是在粉碎辊的破碎面即外周面沿着周向以规定间隔形成有中心线方向（与辊周 向成直角的方向）上的狭缝槽的辊。在立式辊碾机的领域，与现有的碾磨机相比，通过使用 狭缝辊而改善了粉碎物的夹入性，达成了微粉化率的提升。
[0008] 即，在火力发电厂的情况下，现状为在煤炭粉碎粒度达到200目（mesh)便能通过 的条件下平均能够采集获取总量的75%的微粉，但与现有碾磨机相比，使用改进后的本发 明的狭缝辊能够使粉碎粒度更小，能够在达到200目便通过的条件下采集获取超过总量的 75 %的较多的微粉，从而能够提高锅炉中的燃烧效率，结果能够实现完全燃烧，在有助于减 少二氧化碳排放量这方面获得了成功。
[0009] 另外，生铁是在炼钢厂的高炉中制造的，为了还原、熔化铁矿石而生成并使用大量 的焦炭还原气体，但由于焦炭是由昂贵的粘结炭制造的，因此非常昂贵，为了降低其使用 量，从高炉风口吹入较为廉价的微粉炭，由此减少焦炭消耗量而降低生铁制造成本。
[0010] 本发明人所开发的狭缝辊还在高炉微粉炭吹入设备中被大量使用，有助于大幅降 低成本。听闻在某炼钢厂，其成本降低效果达到一年降低6亿~7亿日元。与现有的碾磨 机相比，包括200目在内的200目以下的微粉的制造量增加了约20 %以上，从而使得高炉燃 烧效率上升，有助于更进一步减少焦炭消耗量。换言之，焦炭消耗量的减少还与削减焦炭制 造时所产生的二氧化碳密切相关，对二氧化碳量的削减贡献良多。
[0011] 就发电用锅炉的煤炭粉碎机而言，大多使用立式辊碾机。立式辊碾机构成为包括： 水平旋转的一个驱动工作台；以及以包围上述工作台的旋转中心线的方式配置于驱动工 作台上的多个粉碎辊，从碾磨机中央供给到工作台中心部上的煤炭因离心力而被朝外侧输 送，并被夹入到辊与工作台之间，从而逐渐将煤炭粉碎。被粉碎后的煤炭被输送气流朝上方 输送并被分级机分级，捕捉到具有所需粒度的煤炭并将其朝后续阶段输送，并将与其相比 粒度更大的煤炭再次送回到碾磨机内部。
[0012] 煤炭粉碎用立式辊碾机大致划分为如下类型：莱歇（L0ESCHE)碾磨机式，其中，粉 碎辊的形状为台锤形，旋转工作台上表面的环状破碎部为水平面；以及轮胎式，其中，粉碎 辊的外周面在与旋转方向成直角的面内朝凸向外周侧的方向弯曲，在旋转工作台的上表面 形成有与其粉碎辊的外周面嵌合的截面呈弧状的环状槽。轮胎式粉碎辊进一步分为其最大 直径D相对于与轮胎破碎面的旋转方向成直角的面的曲率半径R的比率为4. 3以上的凸型 轮胎、以及上述比率不足4. 3的扁平型轮胎。本发明人对市面上销售的轮胎式辊的D/R进 行了调查，结果表明，前者的凸型轮胎的平均D/R为4. 5~5.0,后者的扁平型轮胎的平均 D/R处于3. 8~4. 1的范围内，所以D/R = 4. 3适合作为两者的分界点。
[0013] 除了狭缝辊之外，本发明人还继续研究了螺旋辊。所谓螺旋辊，是指在辊外周面并 列设置有相对于辑周向倾斜的多个螺旋槽（screw槽，螺旋槽）的辑（专利文献3、4)。与车昆 轴平行的方向（与辊周向成直角的方向）的狭缝槽夹入原料的性能优异，使原料飞散到外 部的能力明显较高。另一方面，对于与辊轴成直角的方向（辊周向）的圆周槽而言，并不具 备夹入粉碎原料的性能。针对这些槽，若将狭缝槽形成为螺旋状，并使其形成在可将粉碎原 料刮扫回收到工作台中心侧的方向上，则粉碎原料在形成于辊与工作台之间的粉碎空间的 夹入量增加，即使在辊间隙相同的情况下，也能够增大与辊之间的接触摩擦力，从而能够期 待有效地防止在火力发电厂进行低负荷作业等时的碾磨机振动。
[0014] 然而，根据本发明人多年的经验、实验研究等能够判明：不论对于在立式粉碎辊的 整个粉碎面形成有提高了夹入性的狭缝槽的粉碎辊、还是对于形成有粉碎原料的移送性优 异的螺旋槽的粉碎辊，都存在共通的课题。
[0015] 即，不论是设有狭缝槽的辊、还是设有螺旋槽的辊，当处理具有高硬度的粉碎原料 时都会因极度的磨损而产生无法100%地充分发挥其所具有的优异的附加价值的效用的状 况，本发明人持续地探索了其解决方法。只要能够解决该问题，则能够实现设有狭缝槽的粉 碎辊、设有螺旋槽的粉碎辊这样的立式乳辊的最终形态，该立式乳辊具有如下性能：针对任 何粉碎材料，即除了易燃材料以外，即使针对高硬度材料、高水份含有量的材料、附着及凝 结性材料的所有材料，都能够充分发挥其粉碎性的真正价值。
[0016] 因而，本发明人决定回归到基本点，探究清楚现有的粉碎辊已实现的真正功能、作 用，进行绝对新颖的破碎面的开发。为此，本发明人首先查明了设有狭缝槽的辊及设有螺旋 槽的辊共通的问题点。其结果，发现了辊周向及辊轴向上的下述两个问题点。
[0017] 其一为粉碎辊破碎面的辊周向（旋转方向）上的磨损形态的问题。详细情况如下。 在粉碎硬材料的情况下，会产生狭缝槽易于产生早期磨损的重大缺陷。即，以往是在整个辊 破碎面形成狭缝槽。对此类粉碎辊而言，当粉碎柔软的原料时，形成狭缝槽的软质肋条逐渐 磨损，从而开始形成狭缝槽，介于软质肋条之间的耐磨损硬化金属呈现齿轮状。然而，由于 粉碎原料柔软，因此显现出的硬化金属的边缘不会受到磨损而大致保持直角，其结果，长期 地显示出优异的夹入性与耐磨损性，从而能保持其效果、寿命并带来令人满意的使用结果。 当以该方式粉碎柔软的原料时，即使将狭缝槽、螺旋槽形成于整个辊破碎面，也能充分发挥 其效果。
[0018] 例如，在粉碎HGI为45以上的煤炭的情况、高炉熔渣的熔渣粉碎方面，在生产率的 提高与长寿命化方面能够充分发挥显著效果。
[0019] 反之，在粉碎非常硬的粉碎原料的情况下，形成狭缝槽的柔软肋条会在早期产生 磨损，耐磨损金属在短期内便呈现齿轮状，该耐磨损性金属的角部有效地粉碎硬的原料而 使粉碎效率提升，另一方面，锐角的齿轮形状因硬的原料而受到极度磨损，提前变成尖角 形，逐渐丧失粉碎效率，同时因产生极度磨损而产生在短期内强迫进行部件更换的现象。其 磨损速度与现有的围绕圆周的堆焊辊相比极快。
[0020] 例如，在水泥厂所使用的水泥原料粉碎辊的情况下，虽然每单位时间的产量提高 了约20%以上，但寿命与现有的堆焊辊的寿命相比却变为其一半以下。另外，在粉碎硬度非 常高的硅石或陶瓷、并未风化的高炉熔渣、含有大量灰分（ash)的低品质炭等的情况下，磨 损速度也极度增大。
[0021] 本发明人根据这些现象判断出：设有狭缝槽的辊、设有螺旋槽的辊的使用寿命不 仅取决于所采用的耐磨损性金属的耐磨损性，很大程度上取决于进行粉碎的粉碎面的形 状。对某一例子进行了数值解析，根据其结果可判明：当使用具有相同的耐磨损性的硬化金 属时，与在轮胎式辊中围绕圆周进行堆焊的光滑破碎面的情况相比，设有狭缝槽的辊的齿 轮形状的边缘部受到的面压上升了约3倍。
[0022] -般而言，由于磨损是与其磨损面受到的面压的乘方成比例，所以推测出与光滑 面相比，边缘受到的磨损为面压的2倍~4倍以上。因此，当务之急是必须开发一种新式的 破碎面，若使用