JP2009131792A - フライアッシュバルーン回収方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】フライアッシュバルーンの効率的な回収を可能とし、フライアッシュの無駄な廃棄を防止することのできるフライアッシュバルーン回収方法を提供すること。
【解決手段】閉鎖水域の水面に浮遊するフライアッシュバルーンを吸引により収集するために風下に設置される吸引収集手段を用いて、閉鎖水域の風下に集まるフライアッシュバルーンを収集する。これにより、フライアッシュバルーンの効率的な収集作業が可能となる。すなわち、本発明の方法によって、フライアッシュバルーンを効率よく回収するための手法が提供されることとなるので、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状況を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フライアッシュバルーン回収方法及びシステムに関し、特に、火力発電所等の石炭を使用する施設から排出されるフライアッシュに含まれるフライアッシュバルーンを回収する方法及びシステムに関する。

火力発電所において、石炭が砕かれて生じた微粉炭を燃焼させることで発生するフライアッシュは、フライアッシュバルーンを含んでいる。このフライアッシュバルーンは、多量の二酸化珪素を含む中空の無機物で、粒径が１５０μｍ以下であり、耐熱性に優れており、高強度であるので、コンクリートモルタル製品、耐火物、タイル、塗料、接着剤、シーリング材、応用シート材、農薬等に混合されて利用される。また、このフライアッシュバルーンは、比重が０．４〜０．７で水よりも小さい。従って、例えば、特許文献１に記載されているように、このフライアッシュバルーンはフライアッシュが投棄された１ｋｍ四方程度の閉鎖水域（灰沈殿池）に浮遊する。そして、従来ではこの浮遊したフライアッシュバルーンを人手により採取していた。また、その他にも、化学的な分離精製によりフライアッシュからフライアッシュバルーンを採取することもあった。

特開２００７−２３８３９５

しかし、広大な灰沈殿池における人手によるフライアッシュバルーンの採取は、言うまでもなく、極めて非効率であるので実用的ではない。一方、化学的な分離精製に関しては、その分離精製作業を行うことのできる設備が高価であり、複雑で実用に供するレベルには達しておらず、フライアッシュバルーンの効率的な回収を望むことは難しかった。

このように、従来では、フライアッシュバルーンをフライアッシュから回収する効率的な手段が確立されていないため、工業上極めて有用なフライアッシュバルーンがフライアッシュに含まれているにもかかわらず、そこからフライアッシュバルーンを回収することができず、フライアッシュを無駄に廃棄せざるを得ないという状況が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フライアッシュバルーンの効率的な回収を可能とし、フライアッシュの無駄な廃棄を防止することのできるフライアッシュバルーン回収方法及びシステムを提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載のフライアッシュバルーン回収方法は、フライアッシュからフライアッシュバルーンを回収するフライアッシュバルーン回収方法であって、閉鎖水域に投棄されたフライアッシュから分離して前記閉鎖水域の水面に浮遊するフライアッシュバルーンを吸引により収集するために前記閉鎖水域内の風下に吸引収集手段を設置する設置工程と、前記風下に集まる前記フライアッシュバルーンを吸引して収集する吸引収集工程と、を有することを特徴とする。

本出願人は、フライアッシュから分離して閉鎖水域の水面に浮遊したフライアッシュバルーンが、風で閉鎖水域の風下に流され集まる傾向があることを発見した。従って、本発明では、フライアッシュバルーンを吸引により収集する吸引収集手段を風下に設置し、集まったフライアッシュバルーンを吸引収集手段を用いて吸引により収集する。これにより、フライアッシュバルーンの効率的な収集作業が可能となる。すなわち、本発明の方法によって、フライアッシュバルーンを効率よく回収するための手法が提供されることとなるので、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状況を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフライアッシュバルーン回収方法において、収集された前記フライアッシュバルーンを貯水槽に投入するフライアッシュバルーン投入工程と、前記貯水槽内の水を攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌工程により前記貯水槽の水面に再浮遊したフライアッシュバルーンを回収する回収工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、吸引収集手段により収集されたフライアッシュバルーンを貯水槽に投入して攪拌することによって、その攪拌によるせん断力及び、攪拌によって水が回転することで生じる遠心分離作用によって、フライアッシュバルーンに付着している他のフライアッシュの成分やゴミ等の付着物が、フライアッシュバルーンから分離する。従って、余計な付着物が取れたフライアッシュバルーンが貯水槽に再浮遊し、その再浮遊したフライアッシュバルーンを回収することができる。すなわち、フライアッシュバルーンを精製した後に回収することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフライアッシュバルーン回収方法において、前記投入工程の後で、前記回収工程の前に前記貯水槽内の水を熱する加熱工程を有することを特徴とする。

これにより、貯水槽内の水を熱することによりその水で熱対流が起こる。この対流によって比重の小さいフライアッシュバルーンには、それを上方に押し上げるように力が働き、比重の大きい付着物には、それを沈殿させるように力が働くので、フライアッシュバルーンからの付着物の分離が促進されるとともに貯水槽内におけるフライアッシュバルーンの再浮遊が促進される。すなわち、フライアッシュバルーンの精製の精度をより一層向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のフライアッシュバルーン回収方法において、閉鎖水域の風下に設置され、該閉鎖水域に投棄されたフライアッシュから分離して水面に浮遊するフライアッシュバルーンを吸引により収集する吸引収集手段と、該吸引収集手段により収集されたフライアッシュバルーンが投入される貯水槽と、該貯水槽に前記フライアッシュバルーンが投入された後に前記貯水槽内の水を攪拌する攪拌手段と、前記フライアッシュバルーンが投入された後に前記貯水槽内の水を熱する加熱手段と、前記攪拌手段による攪拌及び前記加熱手段による加熱の後に、前記貯水槽の水面に浮遊したフライアッシュバルーンを回収する回収手段と、を有することを特徴とする。

本出願人は、フライアッシュから分離して閉鎖水域の水面に浮遊したフライアッシュバルーンが、風で閉鎖水域の風下に流され集まる傾向があることを発見した。従って、本発明では、フライアッシュバルーンを吸引により収集する吸引収集手段を風下に設置し、集まったフライアッシュバルーンを吸引収集手段を用いて吸引により収集する。これにより、フライアッシュバルーンの効率的な収集が可能となる。また、フライアッシュバルーンの収集後、貯水槽にそのフライアッシュバルーンが投入され、貯水槽内の水が攪拌及び加熱されることにより、フライアッシュやゴミ等の他の成分からフライアッシュバルーンが積極的に分離し、再浮遊する。すなわち、フライアッシュバルーンが精製される。そして、その後、精製されたフライアッシュバルーンが回収される。

従って、本発明によって、フライアッシュバルーンを精製しつつ効率よく回収できる手法が提供されたこととなるので、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状況を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のフライアッシュバルーン回収システムにおいて、前記吸引収集手段は、該吸引収集手段を浮遊支持し前記風下に設置されたフェンスに固定される浮体を有することを特徴とする。

これにより、吸引収集手段は、常に閉鎖水域の風下の位置、すなわち、フライアッシュバルーンが集まる位置に固定されることとなる。従って、フライアッシュバルーンの回収効率をより高めることができる。

本発明にかかるフライアッシュバルーン回収方法によれば、フライアッシュバルーンを効率よく回収するための手法が提供されることとなるので、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状況を防止することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかるフライアッシュバルーン回収装置の構成を説明する説明図である。図示のように、吸引収集手段としてのフライアッシュバルーン回収装置１０は、火力発電所等のフライアッシュの排出機関から搬送されて投棄されたフライアッシュから分離し灰沈殿池１００に浮遊したフライアッシュバルーンを含む表層水を吸い上げるための取水管１２と、この取水管１２を通って送られる表層水からフライアッシュバルーンを回収する回収装置１４と、フロート１６によって浮遊支持され装置全体をささえる浮体としての支持枠体１９を有している。

取水管１２には、吸水ポンプ１３が設けられている。そして、この吸水ポンプ１３の駆動によって、灰沈殿池１００の表層水中に置かれた一端の吸水口１２ａからフライアッシュバルーンを含む表層水を吸い上げられ、その表層水が他端の供給口１２ｂから回収装置１４に供給される。

回収装置１４は、取水管１２の供給口１２ｂから供給される表層水を固液分離する固液分離装置としての傾斜式フィルター１８と、傾斜式フィルター１８の最下流位置で支持枠体１９に固設されたフライアッシュバルーン容器２０を有している。

傾斜式フィルター１８は、柱２２により支持枠体１９に支持され設置されている。この傾斜式フィルター１８は、金属を積層させて形成する網目状フィルターである。従って、取水管１２を通って供給口１２ｂから供給される表層水に含まれるフライアッシュバルーンＦは、上記網目で採取される。支持枠体１９は、金属を格子状に組んで形成される格子状構造を有している。

図２は、フライアッシュバルーン回収装置１０の灰沈殿池１００上において固定された状態を示す図である。なお、図中の矢印Ａは、風が吹く方向を示している。図２に示すように、灰沈殿池１００上の風下位置には、両端の支柱２６に支持されたフェンス２４が設けられている。このフェンス２４は、フライアッシュバルーンの粒径よりも細かい格子を有する金属網状で形成されており、表層水を浮遊して風に流されるフライアッシュバルーンを堰き止めることができるように水中の所定深さまで亘っている。

そして、フライアッシュバルーン回収装置１０は、この両支柱２６に一端が取り付けられたワイヤ２５によって、両側から引張固定する。これにより、フライアッシュバルーン回収装置１０は、常に灰沈殿池１００の風下の位置、すなわち、フライアッシュバルーンが集まる位置に固定されたこととなる。

図３は、灰沈殿池１００にフライアッシュバルーン回収装置１０が設置された様子を示す図である。これにより、フライアッシュバルーン回収装置１０の設置態様が容易に理解される。

上記構成を有する本実施の形態にかかるフライアッシュバルーン回収方法について説明する。本実施の形態におけるフライアッシュバルーンの回収は、灰沈殿池１００に投棄されたフライアッシュが、灰沈殿池１００内でフライアッシュバルーンと他の成分に分離し、比重の小さいフライアッシュバルーンが表層に浮遊している状態で行われる。

先ず、浮遊したフライアッシュバルーンは、風に流され、フライアッシュバルーン回収装置１０が固定されている風下位置に集まる。

そして、ポンプ１３の駆動をさせ、取水管１２の取水口１２ａから集まったフライアッシュバルーンを含む表層水が吸い上げ、その表層水を供給口１２ｂから傾斜フィルター１８の最上流位置に供給する。

このように、集まったフライアッシュバルーンを、フライアッシュバルーン回収装置１０を用いて吸引により収集するので、フライアッシュバルーンの効率的な収集作業が可能となる。その後、傾斜フィルター１８の最上流位置に供給された表層水は、傾斜フィルター１８上でフライアッシュバルーンＦ（図１参照）と水に分離される。ここで、フライアッシュバルーンが分離されて残った水は、傾斜フィルター１８の網目から下方に流れ、支持枠体１９の格子間の間隙１９ａを通って灰沈殿池１００に戻る。

そして、水から分離されたフライアッシュバルーンＦは、傾斜式フィルター１８上を滑動しフライアッシュバルーン容器２０に収容される。なお、フライアッシュバルーンＦが、傾斜フィルター１８との摩擦によりスムーズに滑動しせず傾斜フィルター１８上に残ってしまう場合には、傾斜フィルター１８上に残ったフライアッシュバルーンを、例えば、後に人手によりフライアッシュバルーン容器２０に収容しても良い。また、傾斜式フィルター１８とフライアッシュバルーン容器２０の間に、洗浄装置及び乾燥装置を設け、フライアッシュバルーンを洗浄及び乾燥してからフライアッシュバルーン容器２０に収容するようにしても良い。

上述のように、本実施の形態では、灰沈殿池１００上で集まったフライアッシュバルーンを効率的に回収することができる。すなわち、本発明の方法によって、フライアッシュバルーンを効率よく回収するための手法が提供されることとなるので、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状態を防ぐことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態では、灰沈殿池１００から汲み上げたフライアッシュバルーンを含む表層水を固液分離するためのフィルターとして、傾斜式フィルター１８を用いたが、振動篩等の他の種々のフィルターを用いても良い。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる第２の実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。なお、第１の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に灰沈殿池１００からフライアッシュバルーンＦを回収し、フライアッシュバルーン容器２２に収容する。その後、本実施の形態の特有の構成として、回収されたフライアッシバルーンＦからの他のフライアッシュの成分やゴミ等の付着物の除去、すなわち、フライアッシュバルーンＦの精製を行う。

図４は、フライアッシュバルーンＦの精製を行うフライアッシュバルーン精製装置の構成を示す図である。フライアッシュバルーン精製装置３０は、フライアッシュバルーン容器２２から搬送されたフライアッシュバルーンＦが搬入される貯水槽３２と、貯水槽内３２の水を攪拌する攪拌装置３４と、貯水槽３２内の水を熱するヒーター３６と、貯水槽３２内の水を汲み上げる吸水装置３８と、吸水装置３８の下流側に設けられた固液分離装置４０と、固液分離装置４０の下流側に設けられた洗浄機４２と、洗浄機４２の下流側に設けられた乾燥機４４を備えている。

貯水槽３２には、予め所定量の水が貯留されている。そして、本実施の形態において、フライアッシュバルーン容器２０に収容されているフライアッシュバルーンＦが、図示しない設備で水と混合されスラリー化される。そして、貯水槽３２に、このスラリー化されたフライアッシュバルーンが搬入管４８を通して供給される。

なお、本実施の形態では、フライアッシュバルーンが水と混合された状態で貯水槽３２内に投入されるので、初めに貯水槽３２内に水が貯留されていなくても良いが、予め、貯水槽３２内に所定量の水を貯めて置き、フライアッシュバルーンをスラリー化せずに、直接貯水槽３２内に投入するようにしても良い。

また、攪拌装置３４は、貯水槽３２内に配置される攪拌羽３４ａ、この攪拌羽３４ａを支持する攪拌羽支持軸３４ｂ、及び、攪拌羽支持軸３４ｂを介して攪拌羽３４ａを回転させるための回転駆動手段（図示せず）を有している。

この攪拌羽３４ａは、回転駆動手段により、攪拌羽支持軸３４ｂを介してフライアッシュバルーンが破損しない程度の回転速度で回転駆動される。そして、貯水槽３２の下側には、貯水槽３２内の水を熱する電熱線式のヒーター３６が設けられている。なお、本実施の形態のヒーター３６は、電熱線式のものであるが、これに限られず、例えば、ガスヒーター等の他の種類のヒーターを用いても良い。

更に、吸水装置３８は、フライアッシュバルーンを含む水の汲み上げ口である吸水口３８ａを有する。この吸水口３８ａから汲み上げられた水は、供給管５０を通して固液分離装置４０に送られる。なお、吸水装置３８が備えるポンプ等の動力発生手段は、図示していない。

また、固液分離装置４０は、スラリーを傾斜状の図示しないフィルターにより液体と粒子に分離する傾斜スクリーン式固液分離機が使用され、供給管５０を通って供給される表層水からフライアッシュバルーンを分離する。なお、固液分離装置４０として、振動篩、遠心濃縮脱水機等を用いても良い。また、この固液分離装置４０で分離された水は、水容器５２に貯められ、図示しない循環機構により貯水槽３２に戻され再利用される。

以上の構成を有するフライアッシュバルーン精製装置３０を用いて行われる精製の流れを説明する。

図５は、本実施の形態のフライアッシュバルーンの精製の流れを説明するフローチャートである。図示のように、先ず、ステップＳ（以下、単にＳと記載する）１０１において、貯水槽３２内に、スラリー化したフライアッシュを搬入する（投入工程）。

フライアッシュが貯水槽３２内に搬入されると、Ｓ１０２において、攪拌装置３４により、フライアッシュが搬入された貯水槽３２内の水を攪拌する（攪拌工程）。この攪拌によるせん断力及び、攪拌によって水が回転することで生じる遠心分離作用によって、フライアッシュバルーンに付着する付着物がフライアッシュバルーンから効率よく分離する。

そして、上述の攪拌とともに、Ｓ１０３において、ヒーター１５により、貯水槽３２内の水を熱する（加熱工程）。これにより、貯水槽３２内の水に熱対流が起こり、その熱対流で水に含まれる比重の小さいフライアッシュバルーンには、それを上方に押し上げる力が働く。一方、比重の大きい付着物には、それを沈殿させる力が働く。

この加熱工程及び攪拌工程によって、閉鎖水域で収集されたフライアッシュバルーンにまだ付着している付着物のフライアッシュバルーンからの分離が大いに促進されるとともに、分離されたフライアッシュバルーンの貯水槽３２内における再浮遊が促進される。すなわち、フライアッシュバルーンの精度の良い精製を行うことができる。

攪拌工程及び加熱工程の終了後、Ｓ１０４において、貯水槽３２内で浮遊するフライアッシュバルーンを、吸水装置３８を用いて、表層水とともに汲み上げる（汲み上げ工程）。

フライアッシュバルーンを含む表層水を汲み上げた後、Ｓ１０５において、表層水に混合したフライアッシュバルーンＦを固液分離装置４０を用いて水とフライアッシュバルーンに分離する（固液分離工程）。

表層水からフライアッシュバルーンが分離された後、Ｓ１０６において、洗浄機４２によりフライアッシュバルーンＦを洗浄する。そして、洗浄されたフライアッシュバルーンＦを乾燥装置４４により乾燥する。その後、乾燥されたフライアッシュバルーンＦをフライアッシュバルーン容器４６に収容して回収する（回収工程）。これにより、最終的にフライアッシュバルーン容器２０に収容されたフライアッシュバルーンは、商品としてすぐに出荷できる状態となっている。

以上により、本実施の形態によれば、フライアッシュバルーンＦを商品としてすぐに出荷できるように精製された状態で、効率よく回収することができる。従って、従来のようにフライアッシュバルーンを回収する手法がないがために無駄にフライアッシュを廃棄せざるを得ないという状況を防止することができる。

また、フライアッシュバルーンの付着物からの分離及び再浮遊の促進を、加熱工程を行うことなく攪拌工程のみで行うようにしても良い。更に、上記フライアッシュバルーンの付着物からの分離は、貯水槽３２内の水を超音波で振動させることにより、水に含まれるフライアッシュバルーンを振動させ付着物を振い落とす等の方法を用いても良い。

また、本実施の形態では、灰沈殿池１００から回収されたフライアッシュバルーンＦを水と混合してスラリー化した状態で、そのまま貯水槽３２内に投入したが、これに限られず、スラリー化したフライアッシュバルーンＦを予め混合機等で攪拌した後に、貯水槽３２内に投入するようにしても良い。これにより、予めフライアッシュバルーンから他のフライアッシュやゴミがある程度分離した状態で、貯水槽３２内に投入されることとなる。従って、その後上記各工程を経ると、上記混合を行うことなくフライアッシュを貯水槽３２内に投入した場合と比較して、フライアッシュバルーンをより精度良く精製することができる。

フライアッシュバルーン回収設備の概要を示す説明図である。 フライアッシュバルーン回収設備の概略平面図である。 フライアッシュバルーン回収装置が灰沈殿池に設置された状態を示す図である。 フライアッシュバルーン精製装置の構成を説明する図である。 フライアッシュバルーンの精製の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ フライアッシュバルーン回収設備（吸引収集手段）
１２ 取水管
１４ 回収装置
１７ 供給管
１８ 傾斜式フィルター
１９ 支持枠体（浮体）
２４ フェンス
３０ フライアッシュバルーン精製装置
３２ 貯水槽
３４ 攪拌装置
３６ ヒーター

Claims (5)

1. フライアッシュからフライアッシュバルーンを回収するフライアッシュバルーン回収方法であって、
   閉鎖水域に投棄されたフライアッシュから分離して前記閉鎖水域の水面に浮遊するフライアッシュバルーンを吸引により収集するために前記閉鎖水域内の風下に吸引収集手段を設置する設置工程と、
   前記風下に集まる前記フライアッシュバルーンを吸引して収集する吸引収集工程と、
   を有することを特徴とするフライアッシュバルーン回収方法。
2. 収集された前記フライアッシュバルーンを貯水槽に投入する投入工程と、
   前記貯水槽内の水を攪拌する攪拌工程と、
   前記攪拌工程の後、前記貯水槽の水面に再浮遊したフライアッシュバルーンを回収する回収工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュバルーン回収方法。
3. 前記投入工程の後で前記回収工程の前に、前記貯水槽内の水を熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフライアッシュバルーン回収方法。
4. 閉鎖水域の風下に設置され、該閉鎖水域に投棄されたフライアッシュから分離して水面に浮遊するフライアッシュバルーンを吸引により収集する吸引収集手段と、
   該吸引収集手段により収集されたフライアッシュバルーンが投入される貯水槽と、
   該貯水槽に前記フライアッシュバルーンが投入された後に前記貯水槽内の水を攪拌する攪拌手段と、
   前記フライアッシュバルーンが投入された後に前記貯水槽内の水を熱する加熱手段と、
   前記攪拌手段による攪拌及び前記加熱手段による加熱の後に、前記貯水槽の水面に浮遊したフライアッシュバルーンを回収する回収手段と、
   を有することを特徴とするフライアッシュバルーン回収システム。
5. 前記吸引収集手段は、
   該吸引収集手段を浮遊支持し前記風下に設置されたフェンスに固定される浮体を有することを特徴とする請求項４に記載のフライアッシュバルーン回収システム。

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