JP2006015298A - 粉粒体の静電分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性粒子と絶縁性粒子が混在する粉粒体より、導電性粒子を静電分離するシステムにおいて、分離能力及び分離効率の向上を図り、スパークの発生を低減して安定運転を行う。
【解決手段】 上部メッシュ電極３に沿って一方の側より搬送用空気７を吸引し、他方の側から搬送用空気７でもって導電性粒子を排出する。このことにより、低い電界強度で上部メッシュ電極３の近傍に導電性粒子を選択的に浮遊させることができると共に、絶縁性粒子を下部多孔性電極４に保持した状態で下部の出口に移動できるため、両者を効率良く容易に分離できる。また、電界強度を低くできるので、スパークの発生が低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、導電性粒子と絶縁性粒子とが混在した被処理物であって、導電性粒子に帯電させ、導電性粒子と絶縁性粒子とを安定、かつ、高効率に分離する粉粒体の静電分離装置に関する。

導電性粒子（帯電する粒子）と絶縁性粒子（帯電しない粒子）が混在した被処理物として、石炭を燃料とする発電プラントからの石炭灰、廃プラスチック等の廃棄物、穀物等の食品、医薬品、肥料、農薬、鉱物など（以下粉粒体という）が挙げられる。

この粉粒体を静電分離装置で分離する場合に、粉粒体の水分量によって粉粒体の帯電状態、凝集状態、流動状態が異なり、分離能力（単位時間当たりの絶縁性粒子排出量）、分離効率（原料中の導電性粒子量に対する分離後の絶縁性粒子中の導電性粒子の割合）が大きく影響することが知られている。即ち、水分は高い導電性物質であるので、水分が多くなって絶縁性粒子の表面に水膜ができると、その水膜により絶縁性粒子があたかも帯電したかのような状態になると共に、凝集が促進され、流動状態が悪くなる。その結果、導電性粒子と絶縁性粒子の分離が困難となったり、導電性粒子と絶縁性粒子の誘電率の差が小さくなり、導電性粒子の選択的な浮遊ができなくなって分離効率が低下する。逆に水分が少なくなると、水分吸着能に優れる導電性粒子の水分量が減少し、導電性粒子と絶縁性粒子の誘電率の差が小さくなり、導電性粒子の選択的な分離が悪くなる。

また、粉粒体の水分が高いと、上部電極と下部電極間でスパークが発生し易くなり好ましくない。また、粉粒体は貯蔵及び搬送されるので、この粉粒体の水分は、外気の温度及び湿度に大きく影響される。特に、粉粒体を空気搬送する場合に、この搬送用空気として外気を利用した場合には、その影響は大きくなるので、搬送用空気は露点が５〜１５℃となるように除湿することが望ましい。

また、分離能力及び分離効率に大きく影響する要因として、上部電極と下部電極に印加する電圧がある。即ち、この静電分離の原理において、粉粒体の導電性粒子と絶縁性粒子は、両方の電極間の高電界中で誘導帯電される。即ち、上部電極が−、下部電極が＋の場合、絶縁性粒子は−、導電性粒子は＋に帯電する。そして、＋に帯電した導電性粒子は下部電極に接すると反発力により、電極から上部電極に向かって飛び出す。一方、−に帯電した絶縁性粒子は誘導電荷が誘起されるまで長時間を要するので、下部電極付近に溜まる。このようにして、導電性粒子は、上部に移動（飛散）し、搬送用空気にて装置外に排出され、絶縁性粒子は下部より排出されることで、導電性粒子と絶縁性粒子が分離される。

然しながら、上部電極と下部電極間の電圧を上げて、両電極間で形成される静電分離ゾーンの電界強度をある一定の値以上に上げると、絶縁性粒子の飛散量が多くなり分離能力が低下する。一方、電界強度をある一定の値よりも低くした場合は誘導帯電による電荷が粒子に与えられず、絶縁性粒子、導電性粒子共に静電分離ゾーンに残留してしまい、分離効率が低下する。従って、分離能力、分離効率を高めるための最適な電界強度が存在し、この電界強度は粉粒体の種類や性状によって異なる。また、この電界強度は上部電極と下部電極間でのスパーク発生にも関係する。

このように粉粒体の静電分離においては、粉粒体の水分、外気条件、電界強度等が、互いに有機的な関係をもって、粉粒体の流動状態、帯電状態、凝集状態などに影響を及ぼし、しいては分離能力、分離効率、スパーク発生などに影響を及ぼす。

特願２００２−５７５１２５号 特表２００１−５１２３６９号公報

特許文献１に開示された技術は次の通りである。先ず、導電性粒子の回収は、分離ゾーン内の電界強度を上げて、導電性粒子の帯電量を大きくし、上部電極であるメッシュ電極の開口部を通過させて、分離ゾーンの上方に移動して分離するようにしている。このような分離回収は、次のような改良すべき問題がある。即ち、電界強度をあげるに伴い、絶縁性粒子の帯電量が増加するので、導電性粒子の選択的な飛散が低下する。また、反発方向がいろいろであるので、飛散した導電性粒子の全てが装置外に移動せず、分離ゾーンに落下する粒子も多くある。従って、導電性粒子を高効率に、選択的に回収できなくなり、分離能力、分離効率が低下するという問題がある。また、分離ゾーンの電界強度を上げると、電極間でスパークが発生しやすくなり問題である。

次に、底面電極（下部電極）を通気性を有するガス分散板とし、ガス分散板の下側に風箱を設けて、ガス分散板の下側から分散用気体を導入し、原料の分散性を向上すると共に、更に、この分散用気体を予め除湿することが開示されている。然しながら、単に分散用気体を除湿しただけでは、次のような改良すべき問題がある。即ち、外気条件、粉粒体の生成履歴などにより、粉粒体の性状や水分などは変動し、適正な分離条件が変化する。従って、安定した高い分離能力と分離効率を達成するには、流動化空気を除湿するのみでは問題があり、流動化空気の温度、湿度、量と共に、印加電圧、搬送用空気量等の調整が必要である。

更に、ここに開示された上部電極は一体であり（直列に連結）、上部電極に同一の電圧が印加されるので、次のような改良すべき問題がある。即ち、被処理物である粉粒体を静電分離装置の一方から供給し、電圧を印加し、振動と流動化空気でもって他方に移動させながら導電性粒子を飛散させる場合、供給口側の流動層が厚く、出口側に行くに伴い薄くなる。従って、粉粒体の供給側と出口側では、その層の厚さの違いにより、層上部と上部電極の距離が異なり、分離ゾーン内での電界強度が異なることになる。そのため、直列に繋がった上部電極に対し印加電圧を調整しても、粉粒体の層厚に起因する分離ゾーン内の電界強度が一定になるように調整するのは不可能であり、所定の分離能力、分離効率を得ることができず、更にスパーク発生についても対応できないという問題がある。

また、ここに開示された技術において、導電性粒子と共に排出された搬送用空気を再循環することについての開示がない。従って、搬送用空気として外気を使用した場合には、外気の温度や湿度により、粉粒体搬送用空気の温度と湿度が変化し、所定の分離能力及び分離効率を得るのが困難になると共に、スパークの発生にも影響し、印加電圧の調整、流動化空気の除湿のみでは、分離能力、分離効率を維持しながらスパーク発生の防止を図るのは難しいという問題がある。

次に、特許文献２に開示された技術は次の通りである。ここに開示された技術は粉粒体雰囲気の湿度を５〜３０％とすることにより、粉粒体の凝集をなくして帯電程度に差をつけ、分離能力、分離効率を向上する点である。即ち、粉粒体の分離能力、分離効率は、粉粒体雰囲気の湿度に大きく影響されることを説明し、この粉粒体雰囲気の湿度を５〜３０％に調整することに関するものである。そこで、粉粒体雰囲気の湿度調整の具体的な手段として、粉粒体の搬送用空気を加熱すること、水、水蒸気を添加すること、粉粒体を流動化させるための流動化空気の加熱、フライアッシュを搬送するため空気搬送装置を大気温度以上に加熱することが開示されている。また、加熱手段としてヒータを用いるようにしている。然しながら、搬送用の空気を除湿すること、及び粉粒体雰囲気の調整をするかしないかを何でもって判断し、どのようにしてどの程度調整するかについては開示されていない。

本発明は、粉粒体の水分、分離ゾーンでの電界強度、外気条件等の有機的な関係において、分離能力、分離効率を監視し、流動化空気条件、印加電圧、搬送用空気等の調整により、安定し、高い分離能力、分離効率を達成し、スパークの発生を軽減した粉粒体の静電分離装置を提供するものである。

上記課題を解決するための請求項１の記載から把握される手段は、上部電極にメッシュ電極を用い、下部電極に多孔性電極を用い、下部電極の下側に風箱を設けて流動化空気を供給し、直流高電圧を印加した上部電極と下部電極との間に流動化させた被処理物を振動させながら移動させて導電性粒子を帯電し、絶縁性粒子と導電性粒子とを分離する粉粒体の静電分離装置において、導電性粉粒体の搬送用空気が前記上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにした。このことにより、電界強度を大きくしなくても、浮遊している導電性粒子を搬送用空気でもって装置より排出することができると共に、スパーク発生を低減できる。

次に、請求項２の記載から把握される手段は、搬送用空気を予め除湿して露点が５〜１５℃とした後、静電分離装置に供給するようにした。このことにより、粉粒体の水分増加が最小限に抑えられ、外気条件の影響を受け難くなって、安定した分離能力、分離効率とすることができる。

次に、請求項３の記載から把握される手段は、上記静電分離装置において、上部メッシュ電極を絶縁性粒子の移動方向に沿って複数に分割し、分割した上部メッシュ電極に印加する電圧を分割した上部メッシュ電極毎に単独で調整できるようにすることにより、流動化層と上部電極との間の距離に対応して電界強度の制御が可能になる。

次に、請求項４の記載から把握される手段は、上記静電分離装置において、直流高圧電源の電圧一定下で、静電分離装置における電流値が所定値となるように流動化空気の温度、湿度と量、搬送用空気量を調整することにより、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

次に、請求項５の記載から把握される手段は、上記静電分離装置において、風箱に圧力センサを設け、この圧力センサで検知する圧力の大きさと変動幅が所定の範囲内になるように、流動化空気の温度、湿度と量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部メッシュ電極と下部多孔性電極に印加する電圧の何れかを調整することにより、分離状態を監視でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

次に、請求項６の記載から把握される手段は、上記静電分離装置において、一定時間に所定回数以上のスパークが発生した場合に、スパークの頻度に応じて一定時間所定電圧の１０〜４０％電圧を下げた後に、所定電圧に復帰させることにより、装置を停止せずに安定運転をすることができる。

次に、請求項７の記載から把握される手段は、上記静電分離装置において、導電性粒子の搬送用空気が上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにし、この排出した搬送用空気を集塵器に導いて導電性粒子を回収し、集塵器から出た搬送用空気を静電分離装置の搬送用空気吸引口に再循環させることにより、外気条件の変動に影響されずに、安定運転をすることができる。

上記課題を解決するための請求項８の記載から把握される手段は、導電性粒子、絶縁性粒子の各排出口の後に、ロードセル付きの一時貯蔵できる容器を設け、所定時間毎に重量を計測し、重量が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、および上部電極と下部電極に印可する電圧の何れかを調整する。このことにより、分離状態を把握でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

上記課題を解決するための請求項９の記載から把握される手段は、粉粒体の供給装置及び導電性粒子、絶縁性粒子の排出後の一時貯蔵できる容器内に、粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付け、センサの指示値が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部電極と下部電極に印可する電圧の何れかを調整する。このことにより、粉粒体性状を把握でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

上記課題を解決するための請求項１０の記載から把握される手段は、粉粒体の静電分離装置前に粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付けた分散機を設け、粉粒体を振動と流動化空気でもって分散しながら電気特性を調整する。このことにより、粉粒体の特性を安定化することができ、安定した分離能力、分離効率を得ることができる。

請求項１の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、上部電極にメッシュ電極を用い、下部電極に多孔性電極を用い、下部電極の下側に風箱を設けて流動化空気を供給し、直流高電圧を印加した上部電極と下部電極との間に流動化させた被処理物を振動させながら移動させて導電性粒子を帯電し、絶縁性粒子と導電性粒子とを分離する粉粒体の静電分離装置において、導電性粒子の搬送用空気が前記上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにした。

この結果、低い電界強度でもって、上部電極の近傍に選択的に導電性粒子を浮遊させ、絶縁性粒子を下部電極近傍に保持した状態で両者を分離し、導電性粒子は上部電極に沿って流れる搬送用空気によって回収し、絶縁性粒子は振動と流動化空気で移動させて下部電極の端部より回収することができる。

従って、導電性粒子を上部電極の開口部を通過させるに必要な大きな誘導反発力は必要とせず、導電性粒子が帯電するのに必要な電界強度で十分であり、高い分離能力と分離効率を得ることができる。また、電界強度を低くできるので、スパーク発生を低減でき、安定運転をすることができる。

次に、請求項２の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、搬送用空気を予め除湿して露点が５〜１５℃とした後、静電分離装置に供給する。即ち、外気温度が低い冬場では露点が５℃となるように除湿し、外気温度が高い夏場では露点が１５℃となるように除湿することにより、外気条件の影響を受け難くなる。その結果、粉粒体の誘電率は安定し、高い分離能力、分離効率を維持した運転が可能となると共に、外気の湿度が高い条件下でのスパークの発生が大幅に低減される。

次に、請求項３の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、上部メッシュ電極を絶縁性粒子の移動方向に沿って複数に分割し、分割した上部メッシュ電極に印加する電圧を分割した上部メッシュ電極毎に単独で調整できるようにして、流動化層と上部電極との間の距離に対応して電界強度の制御を可能にしたので、粉粒体が入口から出口に移動するに伴い、流動化層と上部電極の距離が変化しても、静電分離ゾーン内の電界強度を一定にすることができ、導電性粒子と絶縁粒子との分離を確実にして、分離能力及び分離効率を向上すると共に、スパークの発生を軽減することができる。

次に、請求項４の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、直流高圧電源の電圧一定下で、静電分離装置における電流値が所定値となるように流動化空気の温度、湿度と量、搬送用空気量を調整する。この結果、粉粒体性状を監視でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。具体的に、電流値が高くなれば、粉粒体の誘電率が高くなるか、雰囲気湿度が高くなるか、導電性粒子が多く浮遊するかであり、流動化空気の温度を上げるか、湿度を下げるかし、更に必要ならば搬送用空気の量を増加させる。

次に、請求項５の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、上記静電分離装置において、風箱に圧力センサを設け、この圧力センサで検知する圧力の大きさと変動幅が所定の範囲内になるように、流動化空気の温度、湿度と量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部メッシュ電極と下部多孔性電極に印加する電圧の何れかを調整する。この結果、粉粒体の流動状態、風箱上の粉粒体の重量を通じて分離状態を監視でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

具体的に、圧力が高くなるのは、流動性が悪くなるか、導電性粒子の飛散量が減少するか、粉粒体供給量が増加しているかの何れかである。又、圧力の変動幅が小さくなるのは、粉粒体の流動性が悪くなること、流動層厚さが薄くなることである。従って、圧力の大きさと変動幅でもって、分離状態が把握できるので、流動化空気条件、印加電圧等の制御により高い分離能力、分離効率を得ることができる。

次に、請求項６の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、上記静電分離装置において、一定時間に所定回数以上のスパークが発生した場合に、スパークの頻度に応じて一定時間所定電圧の１０〜４０％電圧を下げた後に、所定電圧に復帰させる。この結果、装置を停止させずに、最低限の分離能力、分離効率の低下で連続した安定運転をすることができる。

次に、請求項７の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、上記静電分離装置において、導電性粒子の搬送用空気が上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにし、排出した搬送用空気を集塵器に導いて導電性粒子を回収し、集塵器から出た搬送用空気を静電分離装置の搬送用空気吸引口に再循環させる。この結果、特に夏場の雨天時のように温度が高く、湿度が高い場合や、冬場の低温、低湿度下でも、搬送用空気の温度、湿度の変化を最小限とすることができ、安定運転をすることができる。

次に、請求項８の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、導電性粒子、絶縁性粒子の各排出口の後に、ロードセル付の一次貯蔵できる容器を設け、所定時間毎に重量を計測し、重量が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整する。この結果、導電性粒子の飛散状態が把握できることにより、分離状態を確認でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御することができる。

具体的に、導電性粒子の重量が減少するのは、流動状態が悪いこと、粉粒体の誘電率が低いこと、粉粒体の供給量が減少することなどであるので、風箱に設けた圧力センサの指示値等とも連動すれば、原因がより確実に特定でき、流動化空気条件、印加電圧等の制御を行うことで、安定し、高い分離能力、分離効率を得ることができる。

次に、請求項９の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、粉粒体の供給装置及び導電性粒子、絶縁性粒子の排出後の一次貯蔵できる容器内に、粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付け、センサの指示値が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整する。この結果、入口、分離後の粉粒体性状を把握でき、入口と分離後の性状の差により、分離能力、分離効率が把握できるので、流動化空気条件、印加電圧などを制御し、安定し、高い分離能力、分離効率を得ることができる。電気特性は導電性、誘電性、電気抵抗などが適しており、いずれかを測定できるセンサが望ましい。具体的に、供給装置の誘電率センサと導電性粒子貯蔵容器の誘電率センサの指示値の差が小さいのは、導電整流子が選択的に飛散していないためであり、その際、供給装置の誘電率が大きく、圧力センサの変動幅場が小さいと、粉粒体の水分過剰が原因であり、流動化空気の温度を上げ、湿度を下げ、量を増加させる等の制御を行う。

次に、請求項１０の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明によれば、粉粒体の静電分離装置前に粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付けた分散機を設け、粉粒体を振動と流動化空気でもって分散しながら電気特性を調整する。このことにより、粉粒体の特性を安定化することができ、安定した分離能力、分離効率を得ることができる。具体的に、導電率センサによる指示値が所定値より大きい場合、粉粒体の水分、雰囲気湿度が高いためであり、流動化空気の温度を上げ、湿度を下げ、流量を大きくして水分の揮散を促進すると共に、雰囲気の湿度を下げ、粉粒体の電気特性を調整すると共に、流動状態を改善する。

請求項１の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図１（幅方向から吸引、排出）、図２（長さ方向から吸引、排出）に示すように、上部電極３に１〜１０メッシュのメッシュ電極を用い、下部電極４に流量０．１Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ２で圧力損失が０．５〜３ｋＰａの多孔性電極を用い、下部電極４の下側に風箱６を設けて線速度が０．１〜３ｃｍ／ｓの流動化空気を供給し、電界強度が０．０５〜０．５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印加した上部電極３と下部電極４との間に流動化させた被処理物を振動機２でもって振幅１．５〜５ｍｍ、振動数７００〜２０００ｒｐｍで振動させながら移動させて導電性粒子を帯電し、絶縁性粒子と導電性粒子とを分離する粉粒体の静電分離装置１において、導電性粒子を含んだ搬送用空気が前記上部電極３に沿って０．５〜５ｃｍ／ｓの速度で流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気７を幅方向又は長さ方向より吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気８を幅方向又は長さ方向に排出する。

装置の大きさ、導電性粒子の量などにより、吸引口、排出口は装置の幅方向または長さ方向に複数設ける。流動化空気による線速度、搬送用空気による線速度、印加電圧、振動条件等の大きさは、粉粒体の誘電率、粒度などにより異なる。例えば、導電性粒子含有量が多く、粒度が小さい場合は、スパーク防止等のために印加電圧を下げ、流動化空気による飛散防止のために線速度を下げ、電極間に浮遊する導電性粒子量を少なくするために搬送用空気の線速度を上げ、流動状態をよくするために振動数を多くする。搬送用空気７は、上部電極３の下側、上側のどちらでもよいが、下側のほうが飛散した粒子が上部電極３に接触する前に移動できるので、導電性粒子の回収がしやすくなり、且つ、上部電極３の粒子付着が少なくなる。

次に、請求項２の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図２に示すように、露点が５〜１５℃となるように除湿機２５を介して除湿した搬送用空気７を静電分離装置１に供給する。これにより、静電分離装置内での振動、流動化空気、搬送用空気による粉粒体の水分増加は抑制され、電極間の電界強度に大きな変化を及ぼさなくなり、スパークの発生も大幅に低減され、高い分離能力、分離効率を維持し、安定運転が可能となる。

次に、請求項３の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図３に示すように、上部電極３を絶縁性粒子の移動方向に沿って３ａ、３ｂ、３ｃに三分割し、流動層と上部電極３ａ、３ｂ、３ｃとの距離に対応して、分割した上部電極毎に電源装置５ａ、５ｂ、５ｃでもって印加する電圧を調整し、電界強度を制御する。電界強度は印加電圧、電極間距離、流動層厚さ、粉粒体の誘電率で定まる。従って、出口に行くにともない、流動層厚さは薄くなり、粉粒体の誘電率は小さくなるので、電界強度を一定値とするには、上部電極３ａ、３ｂ、３ｃの順に印加電圧を上げる。

次に、請求項４の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図４に示すように、直流高圧電源５の電圧一定下で、静電分離装置１における電流値が所定値となるように、制御装置１５ｂを介して加熱器９、湿度調整器１０、流量計１１，１２の調整により、流動化空気の温度、湿度、量、及び搬送用空気量を調整する。これにより、安定した電界強度が得られると共に、安定運転が可能となる。

次に、請求項５の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図５に示すように、風箱６に圧力センサ１３を設け、この圧力センサ１３で検知する圧力の大きさ、変動幅が所定範囲内になるように、加熱器９、湿度調整器１０、流量計１１，１２、粉粒体の供給装置１４、電源装置５によって、制御装置１５ｂを介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、印加電圧のいずれかを調整する。これにより、粉粒体の流動状態、風箱上の粉粒体の重量を通じて分離状態などを監視でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御する。

次に、請求項６の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図６に示すように、一定時間に所定回数以上のスパークが発生した場合、制御装置１５ａにより、スパークの発生頻度に応じて一定時間所定電圧の１０〜４０％電圧を下げた後に、所定電圧に復帰させる。これにより、装置を停止せず、最低限の分離能力、分離効率の低下で、連続した安定運転をすることができる。

次に、請求項７の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図７に示すように、静電分離装置１の端部より排出された搬送用空気を集塵器１６ａに導いて導電性粒子を回収し、集塵器１６ａから出た搬送用空気１７をブロワ２４を介して静電分離装置１の端部の搬送用空気吸引口に再循環させる。これにより、特に夏場の雨天時のように温度が高く、湿度が高い場合や、冬場の低温、低湿度下でも、搬送用空気の温度、湿度の変化を最小限とすることができ、安定運転をすることができる。

次に、請求項８の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図８に示すように、導電性粒子、絶縁性粒子の各排出口の後に、ロードセル付の一時貯蔵できる容器１８、１９を設け、所定時間毎に重量を計測し、重量が所定範囲外であると、加熱器９、湿度調整器１０、流量計１１，１２、粉粒体の供給装置１４、電源装置５によって、制御装置１５ｂを介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整する。これにより、導電性粒子の飛散状態が把握できることにより、分離状態を確認でき、粉粒体の種類、水分の違いなどに対応し、分離能力、分離効率を制御する。

次に、請求項９の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図９に示すように、粉粒体の供給装置１４及び導電性粒子、絶縁性粒子の排出後の一時貯蔵できる容器１８、１９内に、粉粒体の電気特性を測定するセンサ２０、２１を取り付け、センサの指示値が所定範囲外であると、加熱器９、湿度調整器１０、流量計１１，１２、粉粒体の供給装置１４、電源装置５によって制御装置１５ｂを介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整する。これにより、入口、分離後の粉粒体性状を把握でき、入口と分離後の性状の差により、分離能力、分離効率が把握できるので、流動化空気条件、印加電圧などを制御し、安定し、高い分離能力、分離効率を得ることができる。

次に、請求項１０の記載に基いて、発明の開示から把握される本発明は、図１０に示すように、粉粒体の静電分離装置１の前に粉粒体の電気特性を測定するセンサ２２を取り付けた分散機２３を設け、制御装置１５ｂを介して粉粒体を振動と流動化空気でもって分散しながら電気特性を調整する。このことにより、粉粒体の特性を安定化することができ、安定した分離能力、分離効率を得ることができる。分散機２３は複数に分割することにより、電気特性が調整されたものとそうでないものとの仕分をする。

図１に示した構成の装置を用いて、以下の条件で静電分離を行った。下面に設置された多孔質の＋電極４に２０℃、７５％ＲＨの空気を加熱、調湿して得た３５℃、４０％ＲＨの流動化空気を１ｃｍ／ｓで供給し、２０℃、５５％の搬送用空気７を吸引すると共に、装置１全体を振幅４ｍｍ、振動回数９００回／ｍｉｎにて振動し、１２５ｍｍの電極間距離に設けられた４メッシュの−電極３と＋電極４間に、０．２５ｋＶ／ｍｍの直流電圧をかけ、石炭灰（導電性粒子（未燃分）割合：３％、水分：０．１５％）を８ｋｇ／ｍｉｎで供給し、上部電極の上方垂直部位置より、導電性粒子を含んだ搬送用空気７を回収しながら、分離ゾーンでの滞留時間１５０秒で１５分間運転を行った。その結果、下部より回収した石炭灰は、供給量の７５％で、導電性粒子割合が０．８％であった。

図２に示した構成の装置を用いて、以下の条件で静電分離を行った。下面に設置された多孔質の＋電極４に０．６ｃｍ／ｓで１５℃、８０％ＲＨの空気を過熱、調湿して得た２０℃、４０％ＲＨの流動化空気を供給し、１５℃、８０％の外気を１０℃露点まで除湿した搬送用空気７を吸引すると共に、装置１全体を振幅３ｍｍ振動回数１４００回／ｍｉｎにて振動し、１２５ｍｍの電極間距離で設けられた４メッシュの−電極３と＋電極４間に、０．２５ｋＶ／ｍｍの直流電圧をかけ、石炭灰（導電性粒子（未燃分）割合：３％、水分：０．１５％、）を８ｋｇ／ｍｉｎで供給し、上部電極の上方側部位置より、導電性粒子を捕集しながら、滞留時間１８０秒で１５分間運転を行った。その結果、下部より回収した石炭灰は、供給量の６７％で、導電性粒子割合が０．５％であった。

図３に示した構成の装置を用いて、雰囲気が１５℃、５０％ＲＨのもと、以下の条件で静電分離を行った。下面に設置された多孔質の＋電極４に１．５ｃｍ／ｓで８０℃、３０％ＲＨの流動化空気を供給し、装置全体を振幅３ｍｍ、振動回数１４００／ｍｉｎにて振動し、１５０ｍｍの電極間距離で設けられた４メッシュの−電極３と＋電極４間に、電極３ａに０．２２ｋＶ／ｍｍ、電極３ｂに０．２５ｋＶ／ｍｍ、電極３ｃに０．３０ｋＶ／ｍｍの直流電圧をかけ、石炭灰（導電性粒子（未燃分）割合：３％、水分：０．１５％）を１０ｋｇ／ｍｉｎで供給し、下部電極４の上方垂直部位置より、導電性粒子を捕集しながら滞留時間１５０秒で１５分間運転を行った。その結果、下部より回収した石炭灰は、供給量の６９％で、導電性粒子割合が０．５％であった。

図５に示した構成の装置を用いて、雰囲気が１５〜２０℃、５０〜８５％ＲＨのもと、以下の条件で静電分離を行った。下面に設置された多孔質の＋電極４に０．５ｃｍ／ｓで流動化空気を供給し、搬送用空気７を吸引すると共に、装置１全体を振幅３ｍｍ、振動回数１４００／ｍｉｎにて振動し、１００ｍｍの電極間距離で設けられた３メッシュの−電極３と＋電極４間に、０．２ｋＶ／ｍｍの直流電圧をかけ、石炭灰（導電性粒子（未燃分）割合：４．５％、水分：０．１７％）を６ｋｇ／ｍｉｎで供給し、圧力の大きさ、変動幅が所定範囲となるように、加熱器８、湿度調整器９、流量計１０，１１にて、制御装置１５ｂを介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量を調整し、下部電極の上方垂直部位置より導電性粒子を捕集し、滞留時間１５０秒で１２０分間運転を行った。その結果、圧力の大きさ、変動は１４５±５ｍｍＡｑであり、下部より回収した石炭灰は、供給量の６１％で、導電性粒子割合が１．３％であった。

図６、図１０に示し、スパーク対策を付与した制御装置１５ａ，１５ｂと分散機２３より構成される装置を用いて、雰囲気が１５〜２５℃、５０〜７５％ＲＨのもと、以下の条件で静電分離を行った。静電分離装置１の前の分散機２３に石炭灰（未燃分）割合：２０．６％、水分：０．２５％）を５ｋｇ／ｍｉｎで供給し、４０〜９０℃、２０〜５０％ＲＨの流動化空気と、振幅２．５ｍｍ、振動回数１５００回／ｍｉｎで予め粉粒体の流動性、誘電率を調整した後、静電分離装置１に供給した。静電分離装置１は、下部電極４に０．９ｃｍ／ｓ、４０℃、３０％ＲＨの流動化空気を供給し、装置１全体を振幅２．５ｍｍ、振動回数１５００回にて振動し、電極間隔を１２０ｍｍとし、電界強度０．１ｋＶ／ｍｍの印加電圧をかけ、下部電極４の上方垂直部位置より、導電性粒子を含んだ搬送用空気７を排出しながら、滞留時間１５０秒で６０分間運転を行った。その結果、スパークが時々起こったが連続運転が可能で、下部より回収した石炭灰は、供給量の６５％で、導電性粒子割合が６％であった。

〔比較例１（振幅変化）〕
この比較例では、実施例１の振幅幅が４ｍｍであるのに対し、１ｍｍとし、その他の条件は実施例１と同じとした。その結果、回収した石炭灰は７５％より８５％に増大したが、導電性粒子割合が０．６％より１．８％と高くなった。この結果より、振幅を小さくしすぎると、導電性粒子の飛散が悪くなる。これは、振幅を小さくしすぎると、流動状態が悪くなり、誘導帯電、誘導反発力が悪くなるためと考えられる。但し、振幅を大きくしすぎると、激しく流動化し、導電性粒子のみでなく、絶縁性粒子も浮遊するので、選択的に導電性粒子を分離できなくなる。

〔比較例２（圧力の大きさ、変動対応なし）〕
この比較例では、実施例４と同じ雰囲気が１５〜２０℃、５０〜８５％ＲＨのもと、実施例４では風箱６の圧力の大きさ、変動幅が所定範囲となるように、加熱器９、湿度調整器１０、流量計１１，１２にて、制御装置１５ｂを介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量を調整するのに対し、温度２０℃、湿度４０％ＲＨの一定下の流動化空気を供給し、その他の条件は実施例４と同じとした。その結果、回収した石炭灰は６１％より６５〜８５％と変動し、導電性粒子割合が１．３％より１．５〜３．０％と高めでかなり変動した。この結果より、雰囲気条件が変動すると、分離能力、分離効率に影響が及ぶ。即ち、粉粒体の水分量などが変化し、同一の流動化空気条件では、安定的な流動状態、誘導反発力などが得られないためと考えられる。

〔比較例３（電界強度変化）〕
この比較例では、実施例２の電界強度が０．２ｋＶ／ｍｍであるのに対し、０．６５ｋＶ／ｍｍとし、その他の条件は実施例２と同じとした。その結果、回収した石炭灰は６７％より４４％と低下したが、導電性粒子割合が０．５％より０．４％と低くなった。この結果より、電界強度を高くすると、より多くの粒子が飛散し、搬送用空気で装置外に持ち出されることになり、分離能力、分離効率とも高くすることは難しい。即ち、導電性粒子を選択的に飛散させるには、電界強度が低いほうが好ましいが、あまり低くすると、滞留時間を相当長くしないと導電性粒子の多くを回収することができない。

〔比較例４（搬送用空気条件変化）〕
この比較例では、実施例２の搬送用空気が１０℃露点まで除湿されたのに対し、１５℃、８０％ＲＨの外気を除湿しないで搬送用空気とし、その他は実施例２と同じとした。その結果、回収した石炭灰は６７％より５０％と減少し、導電性粒子割合が０．５％より１．８％と増加した。この結果より、搬送用空気の湿度が高くなりすぎると、より多くの粉粒体が飛散すると共に、導電性粒子の選択的な飛散ができなくなる。即ち、粉粒体の水分が増加すると、絶縁性粒子、導電性粒子とも誘電率が高くなり、その差が小さくなって、分離能力、分離効率とも低下する。

請求項１の実施の形態であり、導電性粒子の搬送用空気を上部電極に沿って軸方向から吸引・排出することを示す図である。 請求項２の実施の形態であり、導電性粒子の搬送用空気を除湿後、上部電極に沿って長さ方向から吸引・排出することを示す図である。 請求項３の実施の形態であり、上部電極を絶縁性粒子の移動方向に沿って分割し、流動層と上部電極との距離に対比して、分割した上部電極毎に電源装置でもって印加する電圧を調整し、電界強度を制御することを示す図である。 請求項４の実施の形態であり、直流高圧電源の電圧一定下で、静電分離装置における電流値が所定値となるように、制御装置を介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量のいずれかを調整することを示す図である。 請求項５の実施の形態であり、風箱に圧力センサを設け、この圧力センサで検知する圧力の大きさ、変動幅が所定範囲内になるように、制御装置を介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、印加電圧のいずれかを調整することを示す図である。 請求項６の実施の形態であり、一定時間に所定回数以上のスパークが発生した場合、制御装置により、スパークの発生頻度に応じて一定時間所定電圧に下げた後に所定電圧に復帰させることを示す図である。 請求項７の実施の形態であり、排出した搬送用空気を集塵器に導いて導電性粒子を回収し、集塵器から出た搬送用空気を静電分離装置の搬送用空気吸引口に再循環させることを示す図である。 請求項８の実施の形態であり、導電性粒子、絶縁性粒子の各排出口の後に、ロードセル付の一時貯蔵できる容器を設け、所定時間毎に重量を計測し、重量が所定範囲外であると、制御装置を介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整することを示す図である。 請求項９の実施の形態であり、粉粒体の供給装置及び導電性粒子、絶縁性粒子の排出後の一時貯蔵できる容器内に、粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付け、センサの指示値が所定範囲外であると、制御装置を介して流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量、及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整することを示す図である。 請求項１０の実施の形態であり、粉粒体の静電分離装置の前に粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付けた分散機を設け、制御装置を介して粉粒体を振動と流動化空気でもって分散しながら電気特性を調整することを示す図である。

符号の説明

１ 静電分離装置
２ 振動機
３ 上部電極
３ａ上部電極（上流）
３ｂ上部電極（中間）
３ｃ上部電極（下流）
４ 下部電極
５ 電源装置
５ａ電源装置（上流）
５ｂ電源装置（中間）
５ｃ電源装置（下流）
６ 風箱
７ 導電性粒子搬送用空気（入口）
８ 導電性粒子搬送用空気（出口）
９ 加熱器
１０ 湿度調整器
１１ 流動化空気流量計
１２ 導電性粒子搬送用空気流量計
１３ 圧力センサ
１４ 粉粒体供給装置
１５ａ制御装置
１５ｂ制御装置
１６ａ導電性粒子用集塵器
１６ｂ絶縁性粒子用集塵器
１７ 再循環搬送用空気
１８ 導電性粒子貯蔵容器
１９ 絶縁性粒子貯蔵容器
２０ 導電性粒子用電気特性センサ
２１ 絶縁性粒子電気特性センサ
２２ 分散機用電気特性センサ
２３ 分散機
２４ ブロワ
２５ 除湿機

Claims (10)

1. 上部電極にメッシュ電極を用い、下部電極に多孔性電極を用い、下部電極の下側に風箱を設けて流動化空気を供給し、直流高電圧を印加した上部電極と下部電極との間に流動化させた被処理物を振動させながら移動させて導電性粒子を帯電し、絶縁性粒子と導電性粒子とを分離する粉粒体の静電分離装置において、導電性粒子の搬送用空気が前記上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにしたことを特徴とする粉粒体の静電分離装置。
2. 搬送用空気を予め除湿して露点が５〜１５℃とした後、静電分離装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の静電分離装置。
3. 上部メッシュ電極を絶縁性粒子の移動方向に沿って複数に分割し、分割した上部メッシュ電極に印加する電圧を分割した上部メッシュ電極毎に単独で調整できるようにしたことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
4. 直流高圧電源の電圧一定下で、静電分離装置における電流値が所定値となるように流動化空気の温度、湿度、量及び搬送用空気の量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
5. 風箱に圧力センサを設け、該圧力センサで検知する圧力の大きさと変動幅が所定の範囲内になるように、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気の量、粉粒体の供給量、及び上部メッシュ電極と下部多孔性電極に印加する電圧の何れかを調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
6. 一定時間に所定回数以上のスパークが発生した場合に、スパークの頻度に応じて一定時間所定電圧の１０〜４０％電圧を下げた後に、所定電圧に復帰させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
7. 導電性粒子の搬送用空気が上部電極に沿って流れるように静電分離装置の一方の側から搬送用空気を吸引すると共に、他方の側から導電性粒子を含んだ搬送用空気を排出するようにし、該排出した搬送用空気を集塵器に導いて導電性粒子を回収し、集塵器から出た搬送用空気を静電分離装置の搬送用空気吸引口に再循環させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
8. 導電性粒子、絶縁性粒子の各排出口の後に、ロードセル付の一次貯蔵できる容器を設け、所定時間毎に重量を計測し、重量が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
9. 粉粒体の供給装置及び導電性粒子、絶縁性粒子の排出後の一次貯蔵できる容器内に、粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付け、センサの指示値が所定範囲外であると、流動化空気の温度、湿度、量、搬送用空気量、粉粒体の供給量及び上部電極と下部電極に印加する電圧のいずれかを調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。
10. 粉粒体の静電分離装置前に粉粒体の電気特性を測定するセンサを取り付けた分散機を設け、粉粒体を振動と流動化空気でもって分散しながら電気特性を調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の粉粒体の静電分離装置。

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