JP2007117873A - 静電分離方法および静電分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】石炭焚火力発電所のホ゛イラーから発生するには石炭灰の未燃分濃度が15〜30％と高い場合においても、スパークを発生することなく安定的に灰の分離（高未燃分灰と低未燃分灰への分離）が可能であり、高未燃分灰は燃料として再利用を行ない、低未燃分灰は、例えばコンクリートの副原料として再利用することができる静電分離方法および静電分離装置を提供する。
【解決手段】石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法において、略平板状の下面電極とその上方に、高誘電体樹脂部を有する上面電極とを設け、前記下面電極もしくは上面電極のいずれか一方の電極をフ゜ラス極、他方の電極をマイナス極として、前記下面電極と上面電極との間に直流電界を発生させて静電気力による分離ソ゛ーンを形成させ、該分離ソ゛ーンに供給した石炭灰中の未燃炭素灰を分離することを特徴とする静電分離方法および静電分離装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法および静電分離装置に関する。
具体的には、例えば石炭焚火力発電所のボイラーなどで発生する石炭灰に含まれる灰を分離する静電分離方法および静電分離装置に関する。

例えば石炭焚火力発電所のボイラーなどで発生する石炭灰には約２０％以上の未燃炭素が含まれており、この未燃炭素を分離・回収してエネルギー源として用いることが検討されており、従来から種々の提案がなされている。
例えば、W02002/076620号公報（特許文献１）には、粒子の静電分離方法および静電分離装置ならびに製造システムが記載されており、導電性成分と絶縁性成分が混在する粉粒体の原料を静電気力によりそれぞれの成分に分離する静電分離装置が提案されている。

この特許文献１の図５（本願の図１参照）には、従来の静電分離装置の一例が示されており、電極は上下配置になっており底面電極１に通気性を有するカ゛ス分散板電極（積層燒結多孔式電極）を配置し、粉の流動化のためにその底面電極１の下側に設置された風箱６からエアーを吹き込む構造となっている。
また、上面電極２には粒子が通過しうる多数の開口部を有する略平板状のメッシュ電極が配置されており、更に、装置全体に振動を付与する振動機またはノッカー５が取り付けられている。そして、その上下面電極間に直流高圧電圧を印加し、静電分離ソ゛ーン３に導電性粒子（未燃分）と絶縁性粒子（灰分）が混在する粉粒体の原料（未燃分濃度＝導電性粒子重量比2〜5％）を投入し装置に振動を付与しながら静電分離を行なう方法が記載されている。

しかし、この特許文献１に記載された方法では、導電性成分と絶縁性成分が混在する粉粒体の原料の未燃分濃度が15〜30％と高い場合には、静電分離ソ゛ーン３のエアーの導電性成分の濃度が高くなることは避けられず、絶縁性が低下しスハ゜ークが発生することで分離性能が低下するという問題点があった。
W02002/076620号公報

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、石炭焚火力発電所のホ゛イラーから発生する石炭灰の未燃分濃度が15〜30％と高い場合においても、スパークを発生することなく安定的に灰の分離（高未燃分灰と低未燃分灰への分離）が可能であり、高未燃分灰は燃料として再利用を行ない、低未燃分灰は、例えばコンクリートの副原料として再利用することができる静電分離方法および静電分離装置を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するために、鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法において、下面電極と上面電極とを設け、前記下面電極と前記上面電極との間の電圧印加回路中に高誘電体樹脂部を有し、前記下面電極と上面電極との間に直流電界を発生させることにより石炭灰中の未燃炭素灰を分離することを特徴とする静電分離方法。
（２）石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法において、下面電極と高誘電体樹脂部を有する上面電極とを設け、前記下面電極と上面電極との間に直流電界を発生させることにより石炭灰中の未燃炭素灰を分離することを特徴とする（１）に記載の静電分離方法。
（３）前記上面電極に、棒状の高誘電体樹脂部を有するメッシュ電極としたことを特徴とする（１）または（２）に記載の静電分離方法。
（４）前記上面電極を、高誘電体樹脂を用いた平板電極としたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の静電分離方法。
（５）前記上面電極に付着粉の除去手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の静電分離方法。

（６）石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電気分離装置において、下面電極と該下面電極から所定間隔をおいてその上側に設置された上面電極とを設け、前記下面電極と前記上面電極との間の電圧印加回路の途中に高誘電体樹脂部を設けたことを特徴とする静電分離装置。
（７）石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電気分離装置において、下面電極と該下面電極から所定間隔をおいてその上側に設置された上面電極とを設け、該上面電極に高誘電体樹脂部を設け、前記下面電極または上面電極の少なくとも一方に接続された直流電源とを備えており、下面電極と上面電極との間に電圧が印加されることを特徴とする（６）に記載の静電分離装置。
（８）前記上面電極を高誘電体樹脂で製作された樹脂棒電極と、石炭灰が通過しうる多数の開口部とを有するメッシュ電極としたことを特徴とする（６）または（７）に記載の静電分離装置。
（９）前記上面電極を高誘電体樹脂で製作された平板電極としたことを特徴とする（６）乃至（８）のいずれかに記載の静電分離装置。
（１０）前記上面電極への付着粉を除去する手段として、エアーを用いて粉の除去ができるように構成されてなることを特徴とする（６）乃至（９）のいずれかに記載の静電分離装置。
（１１）前記上面電極への付着粉を除去する手段として、電極に振動または衝撃手段が構成されてなることを特徴とする（６）乃至（１０）のいずれかに記載の静電分離装置。
（１２）前記下面電極および/または前記上面電極と直流電源との間の給電線の途中に、金属端子で樹脂棒または樹脂板を挟んだ構造の装置を装入したことを特徴とする（６）乃至（１１）のいずれかに記載の静電分離装置。

本発明によれば、石炭焚火力発電所のボイラーから発生する石炭灰の未燃分濃度が15〜30％と高い場合においても、スパークを発生することなく安定的に灰の分離（高未燃分灰と低未燃分灰への分離）が可能であり、高未燃分灰は燃料として再利用を行ない、低未燃分灰は、例えばコンクリートの副原料として再利用することができる静電分離方法および静電分離装置を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。

本発明の実施形態について、図２乃至図１７を用いて詳細に説明する。
発明者らは、石炭焚ホ゛イラーから発生する石炭灰に含まれる未燃炭素濃度が15〜30％と高い場合における灰分離技術（高未燃炭素灰と低未燃炭素灰に分離する技術）に関して鋭意検討中であり、以下、原料は石炭灰を使用する前提で説明を行なうことにする。
＜金属網での実験＞

前述の従来技術の問題点の確認のために実際に前述の特許文献１に記載された装置構造と同等機能の小型装置（平面積W100mm×L200mm、上下電極間80mm）を準備し検証実験を行なうことにした。そして、図１に示すような、上面電極２のメッシュ電極に金属網電極（目開き：15mm、素線径φ1mm）を準備し、その金属網電極に直流高圧電源４から直接給電を行ない、原料として石炭灰（未燃炭素濃度が15〜30％）を使用し、実験を行った。以下に実験結果を示す。
金属網を用いた実験の結果、図２に示すように、電圧5KV以上で上下電極間の各部からスハ゜ーク発生し分離性能が低下することが判明した。
よって、金属網電極では、石炭灰（未燃分濃度が15〜30％）を使用することでスパークが発生することはこの実験で検証できた。
＜樹脂網での実験＞

次に、スハ゜ーク対策も含め、金属網電極の代替として、絶縁物である高誘電体樹脂を使用した網電極（以下樹脂網電極と言う）を準備し同様に実験を行なった。
ここで、メッシュ電極２に使用した樹脂網電極（厚さ3mmの平板にφ10の孔を数十個開けた網）は、直流高圧電源から給電点の金属端子で直接給電を行なうと高誘電体樹脂であり樹脂内部で双極子が発生して給電電位と同電位を樹脂網電極表面に均一に印加することが可能で、その電位を利用して静電分離が可能であることは、これまで、種々の実験を重ね見出していたので今回の実験で使用したものである。
樹脂網を用いた実験の結果、図３に示すように電圧20KV以上で給電点の金属端子と下面電極間でスハ゜ークが発生し分離性能が低下することが判明した。
この実験でもスハ゜ーク発生電圧は金属網よりやや高くなっているがスハ゜ークが発生することが判明した。
よって、電圧の高い低いはあるもののメッシュ電極２の材質には関係なくスハ゜ークが発生するため、次に発明者らは、そのスハ゜ーク発生メカニス゛ムおよびスハ゜ーク発生防止について考えることにした。
＜スハ゜ーク発生メカニス゛ム＞

スハ゜ークの発生メカニス゛ムは、定性的には、電界の強い部分でコロナ放電が発生し周囲の空気を電離しながらが電子なだれ現象が発生する。その後の詳述は省略するが、結果的にはフ゜ラス゛マ状の細い放電路（ストリーマ）が形成され、上下電極間は電気的に短絡状態となり、電源から電子が連続的に供給されるので電源側から見れば急峻な電流が流れることになる。この現象がスハ゜ークとなって見えるものである。
また、ここで少し定量的に考えてみることにする。ここでは、金属網電極の一例の検討結果であるが、一般的に空気のコロナ放電開始電界Ec（電離開始電圧）は3KV/mmとされており、金属網電極の素線径がφ1mm（素線半径r＝0.5mm）で、金属網電極への印加電圧V、上下電極間の空間キ゛ャッフ゜Gとすれば、理論的には下記の理論式を導出することができる。
V＝Ec・ｒ・ln（G/ｒ）…(a)
この(a)式を変形して、電離が開始する空間キ゛ャッフ゜Gを求めると以下に式となる。
G＝ｒ・exp（V/Ec/ｒ）…(b)
この(b)式にr=0.5mm、Ec＝3KV/mm、印加電圧V＝5、6、7、8KVを代入して電離開始空間キ゛ャッフ゜Gを求めると、G＝14、27、53、103mmとなることが判明した。
つまり、石炭灰の未燃炭素濃度が高くなれば静電分離ソ゛ーンの絶縁性も低下するので、上下電極間空間キ゛ャッフ゜G=80mmであっても空間キ゛ャッフ゜Gが等価的には減少する方向になるので金属網電極では6〜7KV付近でもスハ゜ークが発生したものと思われる。また、樹脂網電極の給電点の金属端子からのスハ゜ーク発生電圧は20KV以上とやや高いものの、これは、スハ゜ーク発生経路が樹脂網電極を一部迂回するようになるため、等価的には空間キ゛ャッフ゜が長くなった効果があるためであると考えられる。
＜スハ゜ーク発生防止について＞

金属網電極だけに注目すれば、スハ゜ークの発生防止を行なうには素線径を太くすれば良い。例えば、上記検討条件で素線径をφ2mm（素線半径r=1ｍｍ）にすることで、印加電圧V＝8KVで電離開始空間キ゛ャッフ゜G＝14ｍｍとすることができ効果があることは理解できるが、金属網電極の重量が重くなり取り付けを強化する必要があるばかりでなく、市販品では対応できなくなり、特注品となる可能性も出てくるので費用面でも高価になり経済的ではなくなる。
よって、ここでのスハ゜ーク発生防止の考え方であるが、電子なだれ現象〜ストリーマの発生を防止することを考えた。その具体的な対策は、金属網電極（または、樹脂網電極）に直流高圧電源から給電点の金属端子を金属網電極（または、樹脂網電極）に直接給電を行なっていたのが問題であると考えた。そして、対策1として、電子の電源からの急激な供給を防止し、かつ、電位は伝える必要があるとの考えのもとに、図４に示すように、高誘電体樹脂からなる樹脂棒電極８（本発明の高誘電体樹脂部に相当し、以下樹脂棒電極８と言う）を、メッシュ電極２（金属網電極または樹脂網電極）と直流高圧電源４からの給電点の金属端子７の間に装入することを発想した。
これによって、分離ゾーン３における未燃分（Ｃ）濃度が15〜30％と高い場合であっても、電子の電源からの急激な供給を防止することによって灰分離性能の低下を招くことなくスパーク発生を防止することができる。

また、対策2として、メッシュ電極２の代替として、図５に示すような網目を有しない高誘電体樹脂からなる平板電極（本発明の高誘電体樹脂部に相当し、以下樹脂板電極と言う）２'を使用することを発想した。そして、実際に実験を行なってみたところ、分離ゾーン３における未燃分（Ｃ）濃度が15〜30％と高い場合であっても、電子の電源からの急激な供給を防止することによって灰分離性能の低下を招くことなくスハ゜ークの発生を防止することを見出した。
以下の説明は樹脂網電極と金属網電極と樹脂板電極での共通することなので、樹脂網電極＝金属網電極＝樹脂板電極と取り扱い単なる上面電極と言う。
なお、本発明の高誘電体樹脂部の材質に関しては、フェノール樹脂、塩化ヒ゛ニル樹脂などの高誘電体樹脂であれば何でも使用できる。
＜電流発生について＞

しかし、スハ゜ークの発生を防止出来たものの、連続運転時間が10分程度を過ぎると僅かに電流の流れる現象が発生し、次第に増加し1mA程度にまで達すると、直流高圧電源装置の電流制限機能（電流を設定電流1mAに保持しながら電圧を下げる機能）が働き、印加電圧が下がってしまい、分離性能の低下を招くことになってしまった。よって、次に電流発生メカニス゛ムおよび電流発生防止について考えることにした。
＜電流発生メカニス゛ム推定のための実験＞

電流発生の原因として以下の5項目を推定し、樹脂棒電極と樹脂網電極との組み合わせの実験装置での確認と電流発生の原因追求を行なっていった。
（推定1）
樹脂棒電極に実際に1mA程度の電流が流れている。
（推定1対する確認実験結果）
実際に高分子構造の樹脂に電流値は10のマイナス11乗（A/cm2）であり殆ど電流は流れないことが理解できるので、これが原因でないことが判明した。
（推定２）
直流高圧電源から樹脂棒電極への給電点の金属端子での電離による正、負イオンが発生し、そのイオンが樹脂棒電極、その他の壁面に蓄積することによって電流が流れている。
（推定2対する確認実験結果）
イオン蓄積であれば電源極性の切換えを行なえば、イオン中和が発生するために電源切換え直後においては電流が減少するはずであるが、実験の結果は電流減少は認められなかったのでこれが原因でないことも判明した。

（推定3）
微粉炭素を含む空気が導電性を増し電流が流れる。
（推定3対する確認実験結果）
負荷運転で60分経過後に電流値は0.1mAまで達した。その後に負荷運転を停止し、その状態で電流の流れる状況を調査したが、実験の結果は、負荷運転を停止した状態でも電流は0.1mA流れたのでこれが原因でないことも判明した。
（推定4）
樹脂棒電極表面に付着した粉による電流経路形成が原因で電流が流れる。
（推定4対する確認実験結果）
負荷運転で60分経過後に電流値は0.1mAまで達した。その後に負荷運転を停止し、その状態で樹脂棒電極表面に付着した粉を除去した。実験の結果は、粉を除去しても電流は0.1mA流れたこれが原因でないことも判明した。

（推定5）
上面電極下面への粉付着（ミクロ突起物付着）により部分的に電界が強くなり電離が発生。その電離により発生する正、負イオンが電源側、接地側に移動し電流が流れる。
（推定5対する確認実験結果）
負荷運転中に上面電極下面に付着した粉をエアー直接吹付けることで除去を行なってみた。実験の結果電流が流れないことが確認でき、この上面電極下面への粉付着が電流発生の原因であることが判明した。
（電流発生部分特定のための追加実験）
また、上面電極下面の粉付着が電流発生原因であることは判明したが、全面か、部分的かを確認するための実験を行うことにした。その結果、樹脂棒電極下部付近の粉を部分的に除去を行なうことで電流が流れないことが判明した。
＜電流発生メカニス゛ムの推定＞

上記の各種実験の結果から電流発生メカニス゛ムを推定した結果、図６に示すように、電圧を印加して負荷運転を行なうと、上面電極２の裏面に粉が静電気力で付着する。樹脂棒電極８の下部付近の電界は他の上面電極部分より強く、粉が付着すると粉はミクロな突起物であり、突起物表面の電界は強く、除々にコロナ放電を開始し、空気を電離して、正、負イオンを発生させ、そのイオンで帯電した粉が更にその上に付着し堆積していく。そして、粉体層が厚くなってくると粉内部の保持する電荷が大きくなり、粉体層内の電界強度が大きくなり増幅的に正、負イオンを発生させることになる。その正、負イオンが電源側、接地側に引き寄せられ各々で電子の受け渡しを行ない電源側からみれば電流が流れることになるものと推定した。
＜スパーク、電流発生対策について＞

よって、整理を行なうと、金属網電極や樹脂網電極などのメッシュ電極2の上部に樹脂棒電極8を設けたり、メッシュ電極の代替として樹脂板電極2'を使用することで、電子の電源からの急激な供給を防止することでスパークを抑制することができる。
樹脂棒電極８の直径としては、望ましくはφ5〜150、好ましくはφ20〜40であり、長さとしては、望ましくは0〜300mm、好ましくは0〜200mmである。また、樹脂網電極、樹脂板電極の厚みは望ましくは1〜20mm、好ましくは3〜5mmで良い。
そして、上面電極下面の粉付着の部分的な除去を行なうことで電流発生も抑制することができる。また、粉付着の除去が困難である場合においても、粉付着により発生した正、負イオンが電源側、接地側との電子の受け渡しが出来ないように、樹脂棒電極8と同等の樹脂棒電極を電源側、接地側の給電線の中間に挿入することで電流発生の抑制効果があることは、詳述は省略するが追加検証実験にで確認済みである。（この給電線の中間に挿入する樹脂棒電極も、本発明の高誘電体樹脂部に相当し、以下、中間挿入用樹脂棒電極と言う）

以下に、本発明の静電分離装置の好ましい実施形態について説明する。
実施形態１〜７は樹脂棒電極８を有する場合、実施形態８，９は樹脂棒電極８を有しない場合を示す。
（実施形態1）

図７は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極およびエアー供給による付着粉の除去手段を用いた実施形態１を例示する図である。
本発明の高誘電体樹脂部に相当する樹脂棒電極８の下部付近まで上面電極２の上部からエアー配管を導き、直接エアーで粉の除去を行なう。
電流が流れるのは樹脂棒電極８の下部付近に付着した粉が原因で電離が発生し電流が流れるので、その付着粉を直接エアーを吹き付け除去することで電流発生を防止することが可能である。
除去を行なう範囲としては、望ましくは全面除去であって、好ましくは樹脂棒電極直径の2〜4倍である。
また、エアー量は線速で望ましくは1〜20m/s、好ましくは5〜15m/sである。
（実施形態2）

図８は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー供給による付着粉の除去手段および低誘電体を用いた実施形態２を例示する図である。
本発明の高誘電体樹脂部に相当する樹脂棒電極８の下部付近に低誘電体９の板を取り付け、かつ、上面電極２の上部からエアー配管を導き、直接エアーで粉の除去を行なう。
樹脂棒電極８の下部付近に低誘電体９の板を取り付けることで、粉の付着量を軽減することが出来るため、エアー吹き付けで粉の除去が容易となる。
低誘電体９の材質はテフロン（登録商標）樹脂、シリコン樹脂等の低誘電体物質であれば何でも良い。
（実施形態3）

図９は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管による付着粉の除去手段および低誘電体を用いた実施形態３を例示する図である。
本発明の高誘電体樹脂部に相当する樹脂棒電極８の下部付近に低誘電体９の板を取り付け、かつ、上面電極２の下部からエアー配管を導き、直接エアーで粉の除去を行なう。
樹脂棒電極８の下部付近に低誘電体の板を取り付けることで、粉の付着量を軽減することが出来るため、エアー吹き付けで粉の除去が容易となる。
エアー配管と上面電極２との距離は吹付け必要吹付け面積に応じて決定すると良い。
（実施形態4）

図１０は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管による付着粉の除去手段および低誘電体を用いた実施形態４を例示する図である。
本発明の高誘電体樹脂部に相当する樹脂棒電極８の内部にエアーを通し、下部付近に多孔板を取り付け、粉の除去を行なう。
樹脂棒電極８の内部にエアーを通し、下部付近に多孔板１０を取り付け、粉の除去を行なうことで、外部からのエアー配管の供給が不要となり容易に粉の除去が可能となる。なお、エアーは樹脂棒電極を通さず、エアー配管で多孔板に直接エアー供給しても良い。
多孔板１０に関しては、圧損面、目詰り面から実験で都度決定するのが良い。
（実施形態5）

図１１は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管による付着粉の除去手段およびリング状の重りを用いた実施形態５を例示する図である。
本発明の高誘電体樹脂部に相当する樹脂棒電極８にリンク゛状の重り１１を取り付け粉の除去を行なう。
樹脂棒電極８にリンク゛状の重り１１を取り付けることで、装置全体の振動が伝わり、リンク゛状の重り１１が振動し、その振動で樹脂棒電極８の下部付近の粉の除去が可能となる。
リンク゛状の重り１１の内径は樹脂棒電極直径より1mm以上大きくすると良い。
また、重さは望ましくは5〜300g、好ましくは20〜100gである。材質に関しては、ゴム系統、樹脂系統、セラミック系統、金属系統の何れでも良い。重りはリンク゛状に限定するのではなくホ゛ール状であっても良く、また、全面に配置しても良い。
（実施形態6）

図１２は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極および中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態６を例示する図である。
樹脂棒電極８〜直流高圧電源４の給電線の間に、本発明の高誘電体樹脂部に相当する中間挿入用樹脂棒電極１２を装入し下記の電流対策を行なう。
つまり、粉付着により発生した正、負イオンが電源側との電子の受け渡しが出来ないように給電線の中間に中間挿入用樹脂棒電極１２を装入することで電流の流れを防止する。
装入用の樹脂棒電極１２の直径としては、望ましくはφ5〜150、好ましくはφ20〜40であり、円形でなくても角でも良い。長さとしては、望ましくは2〜500mm、好ましくは50〜100mmで良い。
（実施形態7）

図１３は、本発明の静電分離装置における樹脂棒電極および中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態７を例示する図である。
直流高圧電源４の接地線に、本発明の高誘電体樹脂部に相当する中間挿入用樹脂棒電極１２'を装入し電流対策を行なう。
粉付着により発生した正、負イオンが接地側との電子の受け渡しが出来ないように給電線の中間に中間挿入用樹脂棒電極１２'を装入することで電流の流れを防止する。
（実施形態8）

図１４は、本発明の静電分離装置における中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態８を例示する図である。
上面電極２〜直流高圧電源４の給電線の間に、本発明の高誘電体樹脂部に相当する中間挿入用樹脂棒電極１２を装入し電流対策を行なう。
粉付着により発生した正、負イオンが電源側との電子の受け渡しが出来ないように給電線の中間に中間挿入用樹脂棒電極１２を装入することで電流の流れを防止する。
（実施形態9）

図１５は、本発明の静電分離装置における中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態９を例示する図である。
直流高圧電源４の接地線に本発明の高誘電体樹脂部に相当する中間挿入用樹脂棒電極１２'を装入し電流対策を行なう。
粉付着により発生した正、負イオンが接地側との電子の受け渡しが出来ないように給電線の中間に中間挿入用樹脂棒電極１２'を装入することで電流の流れを防止する。
樹脂網電極、樹脂棒電極、樹脂板電極の材質に関しては、フェノール樹脂、塩化ヒ゛ニル樹脂などの高誘電体樹脂であれば何でも使用できる。

本発明の静電分離方法および静電分離装置を、下記条件にて実施した。
（実施例1）
図１６に示すハ゛ッチ処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1)上面電極２構造：(1)メッシュ電極2（樹脂網電極）W100×L200×3t
(2)樹脂棒電極8 φ20×L100
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度25％を含む石炭灰（100g）を使用
4)電流対策：上面電極の上部からエアー配管13で上面電極下面中央へエアーを導き吹付け
付着粉除去面積：樹脂棒電極下部付近□50mmの範囲14
吹付けエアー線速：10m/s
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：16L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果、電流値は10μA程度となり、灰分離結果は高未燃炭素灰の炭素濃度68％（28g）、低未燃炭素灰の炭素濃度8％（72g）となった。
（実施例2）

図１６に示すハ゛ッチ処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1) 上面電極２構造：(1)メッシュ電極2（樹脂網電極）W100×L200×3t
(2)樹脂棒電極8 φ20×L100
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度27％を含む石炭灰（100g）を使用
4)電流対策：下記の対策1、対策2の各々の効果を確認した。
（対策1）上部電極の上部からエアー配管13でエアーを導き上面電極下 面中央に吹付け + 低誘電体9の板（□50mm）
（対策2）上部電極の下部からエアー配管15でエアーを導き上面電極下面
中央に吹付け + 低誘電体9の板（□50mm）
付着粉除去面積：樹脂棒電極下部付近□50mmの範囲14
吹付けエアー線速：10m/s
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：16L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果、対策1、対策2の双方の実験結果は殆ど同じであり、電流値は4μA程度とさらに低くなり、灰分離結果は高未燃炭素灰の炭素濃度70％（32g）、低未燃炭素灰の炭素濃度7％（68g）となった。
（実施例3）

図16に示すハ゛ッチ処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1)上面電極２構成：(1)メッシュ電極2（樹脂網電極）W100×L200×3t
(2)樹脂棒電極8 φ20×L100
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度21％を含む石炭灰（100g）を使用
4)電流対策：樹脂棒電極内部貫通によるエアー供給 + 多孔板面積（□50mm）
（樹脂棒電極８の構造を図10の構造と同様とした）
付着粉除去面積：樹脂棒電極下部付近□50mmの範囲14
吹出しエアー線速：5m/s
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：16L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果：電流値は2μA程度とさらに低くなり、灰分離結果は、高未燃炭素灰の炭素濃度65％（25g）、低未燃炭素灰の炭素濃度6％（75g）となった。
（実施例4）

図17に示す連続処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1) 上面電極２構造：(1)メッシュ電極2（樹脂網電極）W200×L1600×3t
(2)樹脂棒電極8 φ20×L100×4本
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度24％を含む石炭灰、連続供給量100kg/h
4)電流対策：樹脂棒電極にリンク゛状の重り１１を取りつける方式
リンク゛仕様：内径22mm、重量75g×4個
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：260L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果、樹脂棒電極4本の合計電流値は20μA程度で、灰分離結果は
高未燃炭素灰の炭素濃度67％（26kg/h）、低未燃炭素灰の炭素濃度9％（74ｋg/h）となった。
（実施例5）

図17に示す連続処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1) 上面電極２構造：（1）メッシュ電極2（樹脂網電極）W200×L1600×3t
(2)樹脂棒電極8 φ20×L100×4本
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度29％を含む石炭灰、連続供給量100kg/h
4)電流対策：下記の対策1、対策2の各々の効果を確認した。
（対策1）樹脂棒電極〜直流高圧電源の供給線の間に樹脂棒電極12を挿入
（対策2）直流高圧電源の接地線に樹脂棒電極12'を挿入
挿入用の樹脂棒電極仕様：φ20×L60
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：260L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果：対策1、対策2の双方の実験結果は殆ど同じであり、樹脂棒電極4本の合計電流値は2μA程度で、灰分離結果は高未燃炭素灰の炭素濃度69％（33kg/h）、低未燃炭素灰の炭素濃度9％（67kg/h）となった。
（実施例6）

図18に示す連続処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1)上面電極２構成：メッシュ電極2（金属網電極）W200×L1600×素線径φ1
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度24％を含む石炭灰、連続供給量100kg/h
4)電流対策：樹脂棒電極〜直流高圧電源の供給線の間に樹脂棒電極12を挿入
挿入用の樹脂棒電極仕様：φ20×L60
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：260L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果、スハ゜イク状の電流波形が滑らかになり、電流値は30μA程度で、灰分離結果は高未燃炭素灰の炭素濃度67％（26kg/h）、低未燃炭素灰の炭素濃度9％（74ｋg/h）となった。
（実施例7）

図18に示す連続処理を行う静電分離装置を用いて以下の基本構成および条件にて実験した。
1)上面電極２構成：樹脂板電極W200×L1600×3t（メッシュ電極2の代替）
2)上下電極キ゛ャッフ゜：80mm（下面電極1と上面電極２の鉛直方向間距離）
3)原粉：未燃炭素濃度30％を含む石炭灰、連続供給量100kg/h
4)電流対策：直流高圧電源の接地線に樹脂棒電極12‘を挿入
挿入用の樹脂棒電極仕様：φ20×L60
5)振動機５の振動条件：振幅2mm、周波数28Hz
6)分散用エアー供給量：260L/min
上記の条件により高未燃炭素灰を吸引口から回収した。その結果、電流値は25μA程度で、灰分離結果は高未燃炭素灰の炭素濃度71％（35kg/h）、低未燃炭素灰の炭素濃度8％（65kg/h）となった。
以上の実施例により、石炭焚火力発電所のホ゛イラーから発生するには石炭灰の未燃分濃度が15〜30％と高い場合においても、スパークを発生することなく安定的に灰の分離（高未燃分灰と低未燃分灰への分離）が可能であることが確認された。

従来の静電分離装置を例示する図である。 従来の静電分離装置におけるスパーク発生メカニズムを説明する図である。 従来の静電分離装置におけるスパーク発生メカニズムを説明する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極を用いた実施形態を例示する図である。 本発明の静電分離装置における高誘電体樹脂からなる平板電極を用いた実施形態を例示する図である。 本発明の静電分離装置における電流発生を防止するメカニズムを説明する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極およびエアー供給を用いた実施形態１を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー供給および低誘電体を用いた実施形態２を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管および低誘電体を用いた実施形態３を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管および低誘電体を用いた実施形態４を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極、エアー配管およびリング状の重りを用いた実施形態５を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極および中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態６を例示する図である。 本発明の静電分離装置における樹脂棒電極および中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態７を例示する図である。 本発明の静電分離装置における中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態８を例示する図である。 本発明の静電分離装置における中間挿入用樹脂棒電極を用いた実施形態９を例示する図である。 バッチ処理を行う本発明の静電分離装置の実施例を示す図である。 樹脂棒電極8がある場合の連続処理を行う本発明の静電分離装置の実施例を示す図である。 樹脂棒電極8がない場合の連続処理を行う本発明の静電分離装置の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 下面電極
２ メッシュ電極（上面電極）
２´高誘電体樹脂からなる平板電極（上面電極）
３ 分離ゾーン
４ 直流高圧電源
５ 振動機またはノッカー
６ 風箱
７ 給電点の金属端子
７´金属端子
８ 樹脂棒電極（高誘電体樹脂部）
９ 低誘電体
１０ 多孔板
１１ リング状の重り
１２、１２´ 中間挿入用樹脂棒電極（高誘電体樹脂部）
１３ エアー供給配管
１４ 上面電極下面へのエアー吹きつけ範囲
１５ エアー供給配管

Claims (12)

1. 石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法において、下面電極と上面電極とを設け、前記下面電極と前記上面電極との間の電圧印加回路中に高誘電体樹脂部を有し、前記下面電極と上面電極との間に直流電界を発生させることにより石炭灰中の未燃炭素灰を分離することを特徴とする静電分離方法。
2. 石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電分離方法において、下面電極と高誘電体樹脂部を有する上面電極とを設け、前記下面電極と上面電極との間に直流電界を発生させることにより石炭灰中の未燃炭素灰を分離することを特徴とする請求項１に記載の静電分離方法。
3. 前記上面電極に、棒状の高誘電体樹脂部を有するメッシュ電極としたことを特徴とする請求項１または２に記載の静電分離方法。
4. 前記上面電極を、高誘電体樹脂を用いた平板電極としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電分離方法。
5. 前記上面電極に付着粉の除去手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電分離方法。
6. 石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電気分離装置において、下面電極と該下面電極から所定間隔をおいてその上側に設置された上面電極とを設け、前記下面電極と前記上面電極との間の電圧印加回路の途中に高誘電体樹脂部を設けたことを特徴とする静電分離装置。
7. 石炭灰に含まれる未燃炭素灰を静電気力により分離する静電気分離装置において、下面電極と該下面電極から所定間隔をおいてその上側に設置された上面電極とを設け、該上面電極に高誘電体樹脂部を設け、前記下面電極または上面電極の少なくとも一方に接続された直流電源とを備えており、下面電極と上面電極との間に電圧が印加されることを特徴とする請求項６に記載の静電分離装置。
8. 前記上面電極を高誘電体樹脂で製作された樹脂棒電極と、石炭灰が通過しうる多数の開口部とを有するメッシュ電極としたことを特徴とする請求項６または７に記載の静電分離装置。
9. 前記上面電極を高誘電体樹脂で製作された平板電極としたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の静電分離装置。
10. 前記上面電極への付着粉を除去する手段として、エアーを用いて粉の除去ができるように構成されてなることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の静電分離装置。
11. 前記上面電極への付着粉を除去する手段として、電極に振動または衝撃手段が構成されてなることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の静電分離装置。
12. 前記下面電極および/または前記上面電極と直流電源との間の給電線の途中に、金属端子で樹脂棒または樹脂板を挟んだ構造の装置を装入したことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の静電分離装置。
    

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