JP2018065135A - 粉体の振動流動層式分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離された密度差の大きい粉体を排出量調整用の弁体を使用することなく排出できる唸り振動を利用した振動流動層式分離装置を提供する。【解決手段】密度差の異なる粉体が導入される円筒状の分離容器１と、分離容器内の粉体に容器外側から唸り振動を作用させる加振手段２ｃ，２ｈと、円筒状の内部振動体３を介して分離容器内の粉体に容器内側から唸り振動を作用させる加振手段と分離容器底部から上記分離容器内に流動化気体を供給する流動化気体供給手段１４Ａと、分離された密度差の大きい粉体の排出手段とを備えた振動流動層式分離装置であって、粉体の排出手段を弁体の不要なエアリフティング構造の粉体排出通路４１により構成した。【選択図】図１９

Description

この出願の発明は、密度差（比重差）の異なる粉体を唸り振動による振動、衝撃作用および微細気泡による流動化、分散作用を利用して、効率良く分離できるようにした粉体の振動流動層式分離装置に関するものである。

従来から火力発電所等のボイラ設備では石炭焚きのボイラ設備が多く使用されている。この石炭焚きのボイラ設備から出る排ガス中には大量の石炭灰（ダスト）が含まれており、これをそのまま排出したのでは周辺環境に悪影響を及ぼす。このため、そのような石炭灰は、所定の集塵機（たとえば乾式集塵機、乾式電気集塵機など）を用いて回収し、多くは廃棄物として処理（埋め立て等）されている。また、一部のものは、フライアッシュと称され、フライアッシュセメントの原料、あるいはセメントの混和剤として活用されている。

しかし、上記回収された石炭灰中には、再利用可能な未燃炭分も相当量含まれており、これをそのまま焼成分と共に廃棄してしまうのはエネルギー資源の無駄となる。また、石炭灰をフライアッシュセメント等の原料として利用する場合、未燃炭量が多いと、コンクリートの表面が黒色化し、また混和剤を吸着するなどの不都合を伴う。

しかるに、最近の石炭焚き火力発電所では、窒素酸化物による周辺環境への影響を考慮して、ボイラ部分の燃焼温度を低く抑えるようにしており、それが原因で余計に石炭灰中の未燃炭の含有量が増える傾向にある。

このような事情に基づき、従来から上記回収された石炭灰中の未燃炭分を分離回収するための分離装置として、例えば静電分離方式を採用した静電式分離装置や遠心分離方式を採用した遠心式分離装置、振動による分離作用と空気流による流動化、分散作用を利用した振動流動層式分離装置などが提案されている。

しかし、静電分離方式を採用した静電式分離装置や遠心分離方式を採用した遠心式分離装置の場合、その分離性能、分離効率の点で、いまだ改善の余地がある。

これに対して振動による分離作用と空気流による流動化、分散作用を利用した振動流動層式分離装置は、たとえば未燃炭を含む使用済みの石炭灰が収容される分離容器を備えるとともに、同分離容器の底部に流動化空気供給空間、上部に石炭灰収容空間を設け、それらの間を少なくとも石炭灰粒子の径よりも小さい孔径の散気孔を有する散気板で仕切り、分離容器に対して振動モータ等の回転式の加振源を取り付けて振動させる一方、流動化気体供給空間にコンプレッサ等の流動化気体発生源からの流動化気体を供給し、散気板を介して分離容器内に流動化気体を流すように構成されている（特許文献１の構成を参照）。

このような構成によると、加振源の駆動により、未分離の石炭灰を収容した分離容器が上下垂直方向に所定の振動数で振動し、収容された石炭灰と未燃炭が比重差により上下に密度分離される一方、流動化気体発生源の駆動により、流動化気体発生源からの流動化気体が流動化気体供給空間に導入され、散気板の散気孔を介して石炭灰中に下方から上方に向けて吹き出され、石炭灰中に所定量の気泡が発生して、石炭灰全体が流動化されて流動層を形成するとともに、石炭灰中の付着性の高い燃焼済み石炭灰と未燃炭が相互に分散される。

この結果、比重が小さい未燃炭が上層部に浮上し、比重が大きい石炭灰が下層側に沈むようになり、比較的容易に両者の分離が可能となる。

特許第３３６２０６５号公報

しかし、上記従来の振動流動層式分離装置の構成の場合、その特許請求の範囲および明細書の記載からも明らかなように、流速０.5〜４．０ｃｍ/秒という低流速の空塔速度で粉体を流動化、分散させること、加振源の振動数を１０Ｈｚ以上とすること、振幅を０．１〜２．０ｍｍとすることが必須の要件となっており、しかも付加される振動は、垂直方向に振幅が一定の単振動である。

本件出願人が実験により確認したところによると、このような０．５〜４．０ｃｍ/秒という低流速の空塔速度では、付着性が高い例えば粒径５〜１０μｍ以下の微粒子が多く含まれているような石炭灰の場合には、安定した状態で石炭灰を流動化、分散させることができず、精度よく未燃炭分を分離することができない。一方、これを解消するために供給される気体の石炭灰中への流入速度を上げると、石炭灰中に大きな気泡が発生するようになり、逆に石炭灰が混合されてしまって、分離不可能となる。

また、付加される振動が、垂直方向に振幅が一定の単振動の場合、たとえば付着力が大きい粒径５〜１０μｍ以下の微粒子の付着状態を有効に断ち切って、自由に分散、流動化させることができず、必ずしも有効な密度差分離を実現することができない。

このような問題を解決しようとすると、予めネックとなっている上記粒径５〜１０μｍ以下の微粒子を除去するか、種々の石炭灰の特性を個別に分析し、その特性に応じた試験を行って、微細な気泡と振動の組み合わせで適切に分散、分離しうる最適な気体供給速度、振動条件を求める必要があり、きわめて面倒な作業を伴う。

そこで、このような従来の粉体の振動流動層式分離装置の課題を解決するために、本願発明者らは、各々振動数の異なる複数の振動モータを採用し、分離容器内の分離すべき密度差の異なる粉体中において、半径方向外側の分離容器外周側複数組の振動モータからの唸り振動、半径方向内側の内部振動体側複数の振動発生機からの唸り振動に加え、内部振動体および粉体を介して相互に対向する分離容器外周側複数組の振動モータ相互の間で生じる唸り振動の複数の唸り振動が相互に干渉して機械的な衝撃力を発生するようにすると共に、分離容器底部の散気孔部を介して分離容器下方側から供給される流動化気体供給装置からの流動化気体によって分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させるようにし、分離容器内の粉体を分離容器の内外各方向から作用する唸り振動による振動とそれらの干渉による衝撃力、微細な流動化気泡の上昇により生じる流動化の促進によって、分離すべき密度差の異なる粉体間の付着力を低減して、分散化効果を高め、振動による密度差分離効果を有効に向上させるようにした粉体の振動流動層式分離装置を提案した（原出願である特願２０１４−７９３０９を参照）。

このような振動流動層式分離装置によると、複数の唸り振動による振動およびそれら相互の干渉による機械的な衝撃力に加え、微細な流動化気泡により、分離すべき密度差の異なる粉体をそれら相互の混合状態を生じさせることなく、より効果的に流動化、分散化させることができる。

したがって、それら各作用の相乗効果によって、分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の付着力がさらに効果的に低減され、流動化、分散効果が向上して、密度差の異なる粉体間の振動による効果的な密度差分離が可能となり、密度差の小さい粉体は分離容器内上方に、また密度差の大きい粉体は分離容器内下方に集積するようになる。

そこで、次には、このような分離容器内下方に集積する密度の大きい粉体をどうやって効率よく外部に排出するかが課題となる。密度差の異なる粉体が、未燃炭を含む石炭灰などである場合、分離容器の底部に排出口と流出量調整用の排出弁を設ければ、重量により比較的簡単に流出させることができる。

しかし、装置運転状態で排出させると、排出すべき粉体が流動状態であるため、流速が速く、排出弁の弁体が早期に摩耗してしまう問題が生じる。

この出願の発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、上記のような振動流動層式分離装置において、分離容器下部の粉体排出口下流部分に、流動化気体が供給される散気ノズルを備えた上方側への粉体排出通路を設け、上記粉体排出口より流出する粉体を散気ノズルを介して、エアリフト状態で外部に排出するようにすることにより、そのような問題を解決した振動流動層式分離装置を提供することを目的とするものである。

この出願の発明は、上記の課題を解決するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている
（１）請求項１の発明による課題解決手段
この発明は、分離すべき密度差の異なる粉体が収容される外部振動体である円筒状の分離容器と、該分離容器の底部全面に設けられた散気孔部と、上記分離容器内の中心軸部分に位置して上方から下方に吊設された円筒状の内部振動体と、上記分離容器の外周側に設けられていて上記分離容器を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記内部振動体側に設けられていて上記内部振動体を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記分離容器の下方側から上記分離容器底部の散気孔部を介して流動化気体を供給し、上記分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させる第１の流動化気体供給装置と、上記分離容器下部の粉体排出口から分離された密度の大きい粉体を排出する粉体排出手段とを備え、上記分離容器外周側複数の振動モ―タにより上記分離容器内の粉体に対して半径方向外側から唸り振動を作用させると共に、上記内部振動体側複数の振動モータにより上記分離容器内の粉体に対して半径方向内側から唸り振動を作用させることにより、密度差の異なる粉体相互の密度差分離を可能にしてなる振動流動層式分離装置であって、上記粉体排出手段は、上記粉体排出口に取り付けられた散気ノズル挿入ダクトと、該散気ノズル挿入ダクト内に挿入された散気ノズルと、該散気ノズルに流動化気体を供給する第２の流動化気体供給装置と、上記散気ノズル挿入ダクトの上部開口から所定の長さ上方に延び、上記粉体排出口から流出する粉体を上記散気ノズルを介してエアリフト状態で上方に向けて排出する粉体排出通路と、該粉体排出通路の上端に接続された空気吸引手段と、上記粉体排出通路の上端部に設けられた粉体流出口とからなることを特徴としている。

このように、分離すべき密度差の異なる粉体が収容される外部振動体である円筒状の分離容器と、該分離容器の底部全面に設けられた散気孔部と、上記分離容器内の中心軸部分に位置して上方から下方に吊設された円筒状の内部振動体と、上記分離容器の外周側に設けられていて上記分離容器を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記内部振動体側に設けられていて上記内部振動体を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記分離容器の底部側から、上記分離容器底部の散気孔部を介して流動化気体を供給し、上記分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させる流動化気体供給流量の調節が可能な流動化気体供給装置とを備えてなる振動流動層式分離装置において、上記分離容器の外周側複数の振動モータを２台一組にして周方向に複数組配設し、該複数組の振動モータによって上記円筒状の分離容器を振動させることにより、上記分離容器内の粉体に対して半径方向外側から唸り振動を作用させると共に、上記内部振動体側複数の振動モータによって上記内部振動体を振動させることにより、上記分離容器内の粉体に対して半径方向内側から唸り振動を作用させるようにし、上記分離容器内の粉体に対して、上記半径方向外側の分離容器外周側複数組の振動モータからの唸り振動と上記半径方向内側の内部振動体側複数の振動発生機からの唸り振動に加え、上記内部振動体および上記分離容器内の粉体を介して相互に対向する上記分離容器外周側複数組の振動モータ相互の間で生じる唸り振動を相互に干渉させると共に、同状態において、上記散気孔部を介して供給される上記流動化気体供給装置からの流動化気体により上記分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させるようにすると、上記分離容器内の粉体を上記分離容器の内外各方向から作用する唸り振動による振動とそれらの干渉による衝撃力と上記微細な流動化気泡の上昇により生じる流動化の促進によって、分離すべき密度差の異なる粉体間の付着力を効果的に低減して、分散化効果を高めることができ、振動による密度差分離効果を大きく向上させることが可能となる。

すなわち、以上の構成では、分離容器内の分離すべき密度差の異なる粉体中において、半径方向外側の分離容器外周側複数組の振動モータからの唸り振動、半径方向内側の内部振動体側複数の振動発生機からの唸り振動に加え、内部振動体および分離容器内の粉体を介して相互に対向する分離容器外周側複数組の振動モータ相互の間で生じる唸り振動の複数の唸り振動が相互に干渉するようになる。

その結果、それぞれの振動だけでなく、それら相互の干渉による機械的な衝撃力を作用させることができ、同衝撃力によって付着力が高い粉体粒子間の付着状態を効果的に低減し、粉体粒子同士の分散性を有効に向上させることができる。したがって、本来の振動による密度差分離の分離性能が大きく向上する。

しかも、上記の構成では、それに加えて、上記分離容器の底部側に流動化気体供給流量の調節が可能な流動化気体供給装置を設け、該流動化気体供給装置により、上記分離容器の底部側から上記分離容器底部の散気孔部を介して上記分離容器内に流動化気体を供給するようにしており、その流動化気体の供給流量を上記分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させるに適切なものとして、上記複数の唸り振動による振動およびそれら相互の干渉による機械的な衝撃力に加え、同微細な流動化気泡により、上記分離すべき密度差の異なる粉体をそれら相互の混合状態を生じさせることなく、より効果的に流動化、分散化させるようにしている。

したがって、それら各作用の相乗効果によって、分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の付着力がさらに効果的に低減され、流動化、分散効果が大きく向上して、密度差の異なる粉体間の振動による効果的な密度差分離が可能となる。

しかも、以上の構成では、そのようにした場合において、上記分離容器下部の粉体排出口からの粉体排出手段を、上記粉体排出口に取り付けられた散気ノズル挿入ダクトと、該散気ノズル挿入ダクト内に挿入された散気ノズルと、該散気ノズルに流動化気体を供給する第２の流動化気体供給装置と、上記散気ノズル挿入ダクトの上部開口から所定の長さ上方に延び、上記粉体排出口から流出する粉体を上記散気ノズルを介してエアリフティング状態で上方に向けて排出する粉体排出通路と、該粉体排出通路の上端に接続された空気吸引手段と、上記粉体排出通路の上端部に設けられた粉体流出口とから構成している。

したがって、上記粉体排出口から散気ノズル部分に排出される粉体は、上記第２の流動化気体供給装置から供給される適切な量の流動化気体によって効率よく流動化され、同流動化気体の供給量に応じた供給圧と上記分離容器内の粉体の量に応じた流出圧によって容易に上記粉体排出通路内を流動性の高いエアリフティング状態となって上昇し、同粉体排出通路の上端部に設けられた粉体流出口部分から排出される。

この結果、同構成では、上記粉体排出通路内に生じるエアリフティング作用が実質的に弁体機能を発揮するようになり、従来のような摩耗を生じる弁体は不要となる。

この場合、上記粉体排出通路の上端には、当該粉体排出通路内の空気を吸引する空気吸引手段が接続されており、上方に向けて排出される気体成分は所望に吸引されて外部に排出される一方、粉体はその重力により粉体流出口から排出される。

そして、同粉体の排出量は、上記分離容器の粉体排出口からの粉体流出量に応じた上記散気ノズルへの気体供給量の調節によってコントロールすることができ、その調節は容易である。

以上の結果、この出願の発明によると、付着性の高い粒径１０μｍ以下の微粒子が多く含まれているような石炭灰などの場合にも、有効に付着力を低減して、安定した状態で石炭灰を流動化、分散させることができ、精度よく未燃炭分を分離することができるようになる。したがって、必要以上に供給気体の流速を上げる必要もなく、石炭灰中に大きな気泡が発生するようなこともないので、従来のような混合状態を招くことなく、安定した運転が可能となる。

その結果、未燃炭の回収効率が向上し、エネルギー資源の可及的な有効利用が図られる。また、未燃炭を分離回収した焼成済みの石炭灰をフライアッシュセメントの原料としたときにも、コンクリート表面の黒色化、混和剤の吸着などの問題を生じなくなる。

さらに、この出願の発明は、上記石炭灰中の未燃炭の分離だけでなく、例えば比重や形状が大きく異なる混合粉体の分離にも適用することができ、製紙スラッジ灰、ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、バイオマス焼却灰などの廃棄物の密度差分離、医薬品や鉱物原料などの密度差分離にも利用することが可能である。

この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の基本的な構成を示す断面図である。 同装置本体部分の基本的な構成を示す上面図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第１の運転台数、第１の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第１の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第２の運転台数、第２の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第２の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第３の運転台数、第３の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第３の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第４の運転台数、第４の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第４の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第５の運転台数、第５の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第５の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 同装置本体部分の複数台の振動発生機を第６の運転台数、第６の運転条件で運転したときに石炭灰部分に生ずる唸り振動の第６の合成波形例（（ａ）は振幅、（ｂ）は加速度比）を示す図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の上記装置本体部分に必要な付属装置やセンサー、制御装置等を付加した制御システムの構成を示す図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置における流動化空気に対して除電機能を付与した、この出願の発明を実施するための第２の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体および制御システム部分の構成を示す図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において分離容器の側部上方側に分離された未燃炭を排出する未燃炭排出ダクトを設けるとともに、分離容器内に回転可能な未燃炭押し出し用のスクレバーを設けて未燃炭を排出するようにした、この出願の発明を実施するための第３の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 同図１１の装置本体におけるスクレバーの構成と作用を示す上面図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において分離容器の側部上方側に分離された未燃炭を排出する未燃炭排出ダクトを設けるとともに、分離容器内に未燃炭排出用のエアパイプを設けた、この出願の発明を実施するための第４の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 同図１３の装置本体におけるエアパイプ部分の構成と作用を示す上面図である。 この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において分離容器の側部上方側に分離された未燃炭を排出する未燃炭排出ダクトを設けるとともに、分離容器内に未燃炭を掬い取って排出ダクト側に流す樋部材を設けた、この出願の発明を実施するための第５の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 同図１５の樋部材の要部の断面図（図１５のＡ−Ａ断面図）である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置における分離容器の側部に石炭灰投入用のダクトを設けた、この出願の発明を実施するための第６の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において分離容器中央部に設けられている内部振動体を利用して分離容器内へ石炭灰を投入するようにした、この出願の発明を実施するための第７の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、エアリフト方式で未燃炭分離後の石炭灰を外部に排出するようにした、この出願の発明を実施するための第８の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す断面図である。 この出願の発明を実施するための上記第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同構成の振動流動層式分離装置を複数台段階的に組み合わせ、その分離精度を向上させた、この出願の発明を実施するための第９の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の構成を示す全体図である。

以下、図１〜図１５を参照して、この出願の発明を実施するための幾つかの形態について、具体的に説明する。なお、以下に説明する各形態は、この出願の発明に係る粉体の振動流動層式分離装置を、一例として、例えば石炭火力発電所等のボイラ設備から出る使用済み石炭灰（以下、単に石炭灰という）中の未燃炭成分（以下、単に未燃炭という）の分離回収に適用した石炭灰未燃分分離装置の構成について示すものである。

＜この出願の発明を実施するための第１の形態＞
まず図１および図２は、この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の装置本体部分の基本となる構成を示している。

（装置本体部分の構成）
すなわち、この振動流動層式分離装置の装置本体は、大別して、いったんボイラ設備で燃焼させたものではあるが、未だ所定量の未燃炭成分Ｃ２を含む使用済みの石炭灰Ｃが投入される被振動体（外部振動体）である所定の高さの大径筒状の分離容器１と、該分離容器１を振動可能な状態に支持する所定のバネ定数の防振部材Ｄ、Ｄ・・と、上記分離容器１の底部側外周に配設された複数台（８台）の第１の振動発生機２a~２ｈと、上記分離容器１内に上方側から下方に向けて挿入され、同分離容器１の中心軸Ｏ部分に位置して吊設された被振動体である所定の長さの小径筒状の内部振動体３と、該内部振動体３の上端部側外周に設けられた複数台（２台）の第２の振動発生機４a、４ｂとからなっている。

分離容器１内は、多数の散気孔を有する散気板５を介して上部側大容積の石炭灰収容空間１Ａと底部側小容積の流動化空気導入空間１Ｂとの２つの空間部に仕切られており、上部側石炭灰収容空間１Ａ内に未燃炭Ｃ２を含む使用済みの石炭灰Ｃが上端側開口部付近まで収容されるようになっている一方、底部側流動化空気導入空間１Ｂ内には、後述する流動化空気発生装置１４から流動化空気供給ライン１８を介して流動化空気が供給されるようになっている。流動化空気導入空間１Ｂ内に供給された流動化空気は、散気板５の多数の散気孔を通して、上記石炭灰Ｃ内に吹き込まれ、上記石炭灰Ｃ中を微細な気泡となって均一に上昇し、上記石炭灰Ｃの全体を適切に流動化させ、石炭灰Ｃの流動化層を形成する。符号１ｆは、流動化空気導入空間１Ｂへの流動化空気導入口（流動化空気供給ライン１８の接続口）である。

散気板５は、たとえば上記石炭灰Ｃ中の最も粒径が小さな微粉体の粒径５〜１０μｍよりも小さな孔径の散気孔を多数有する所定の厚さの高分子プレートにより構成されており、上記流動化空気導入空間１Ｂ側から圧送される所定圧の流動化空気を、上記のように石炭灰収容空間１A内に均一に吹き込んで、当該石炭灰収容空間１Ａ中の石炭灰Ｃ中の全体に亘って、均一に、下方から上方に向けて上昇する多数の微細な気泡を発生させ、同多数の微細な上昇気泡によって上記未燃炭Ｃ２を含む石炭灰Ｃ中に多数の微細な上昇空間を形成することによって、例えば粒子径が１０μｍ以下と小さく、そのままだと相互に付着しやすい石炭灰粒子を効果的に分散させて、流動化させる作用を果たす。

第１の振動発生機２a~２ｈは、例えばインバータ制御方式の誘導モータ（三相または単相）のロータ軸先端に２枚の扇型偏心錘を設け、その偏心回転時に強力な遠心力振動を発生させる振動モータよりなっている。同振動モータの２枚の扇型偏心錘の一方は、ロータ軸に固定された固定ウエイト、他方は同固定ウエイトに対する相対的な取り付け角を調整することができる調整ウエイトとなっていて、それらの相対角を変えることにより、例えば０〜１００％の範囲で発生する遠心力を調整することができるようになっている。この振動モータのロータ軸の図１および図２の矢印に示すような回転（偏心回転）により生じる遠心力振動は基本的に正弦波振動であり、この正弦波の遠心力振動（図１中の矢印参照）が、後述する所定の振動伝達部材７、７・・を介して被振動部である上記分離容器１に伝達されると、同分離容器１が同伝達された正弦波の遠心力振動に応じて水平面方向に正弦波振動（揺動）する。

すなわち、この第１の形態の構成の場合、上記第１の振動発生機２ａ~２ｈは、所定の振動伝達部材７、７・・を介して上記分離容器１の底部外周側取り付け部１ａ~１ｄに連結されており、上記第１の振動発生機２ａ~２ｈの正弦波の遠心力振動が振動伝達部材７および取り付け部１a〜１ｄを介して上記分離容器１の底部に伝達され、上記分離容器１が同正弦波の遠心力振動に応じて水平面方向に正弦波振動（揺動）する。

ところで、この実施の形態の場合、上記８台の第１の振動発生機２a~２ｈは、例えば図２（図１の装置本体を上方側から見た平面図）に示されるように、それぞれ２台のもの２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２ｆ、２ｇと２ｈがそれぞれ１組（１ユニット）となって相互に隣接する形で周方向に４組設けられており、それら隣接するもの同士が上記分離容器１の底部外周（流動化空気導入空間１Ｂ部分の外周）に周方向に９０度の間隔を保って各々共通の取り付け部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅを利用して取り付けられている。

これら第１の振動発生機２ａ~２ｈそれぞれのインバータ運転周波数（振動数）は、例えば一例として、背面側２ａ=８３Ｈｚ、２ｂ=８０Ｈｚ、右側面側２c=７７Ｈｚ、２ｄ=７４Ｈｚ、正面側２ｅ=９５Ｈｚ、２ｆ=９２Ｈｚ、左側面側２ｇ=８９Ｈｚ、２ｈ=８６Ｈｚ等に設定され、上記直接隣り合う２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２ｆ、２ｇと２ｈの間のインバータ運転周波数の差（振動数の差）がそれぞれ３Ｈｚ、また周方向に各々９０度の間隔を置いて隣り合う２ｂと２ｃ、２ｄと２ｅ、２ｆと２ｇ、２ｈと２ａとの間のインバータ運転周波数の差（振動数の差）がそれぞれ３Ｈｚ、２１Ｈｚ、３Ｈｚ、３Ｈｚ、さらに上記分離容器１の中心軸Ｏを通して相互に対向する位置関係にある振動発生機２ａと２ｅ、２ｂと２ｆ、２ｃと２ｇ、２ｄと２ｈ相互の間のインバータ運転周波数の差（振動数の差）がそれぞれ１２Ｈｚ、１２Ｈｚ、１２Ｈｚ、１２Ｈｚ，１２Ｈｚとなるように設定されている。

いま、上記８台の第１の振動発生機２ａ〜２ｈの全てが駆動され、その運転条件が上記のような運転周波数関係（振動数関係）にあるとすると、それら各振動発生機２ａ〜２ｈで発生し、それら相互に運転周波数が僅かに異なる各振動発生機２ａ〜２ｈから、上記振動伝達部材７、７・・を介して、上記外側の振動体（外部振動体）である分離容器１に伝達される正弦波の遠心力振動は、当該分離容器１および石炭灰Ｃ部分で相互に干渉し、合成されて、同分離容器１および石炭灰Ｃ部分に、例えば図３の（ａ）に示すような振幅、図３の（ｂ）に示すような加速度比で、振幅が周期的に変化する合成波よりなる唸り振動を生じさせることになる。そして、この所定の加速度比で、振幅が周期的に変化する唸り振動が、上記分離容器１を水平面方向において複雑に揺動させ、上記分離容器１内の石炭灰Ｃ部分に周期的な機械的衝撃力を発生させ、この機械的な衝撃力が焼成済みの石炭灰Ｃ１と未燃炭Ｃ２との付着力を破壊して効果的に分離するようになる。

この図３の（ａ）、（ｂ）に示す唸り振動は、特に相互の間に１２Ｈｚのインバータ運転周波数の差（振動数の差）がある上記分離容器１の中心軸Ｏを通して相互に対向する位置関係にある振動発生機２ａと２ｅ、２ｂと２ｆ、２ｃと２ｇ、２ｄと２ｈの間で効果的に発生する。

また、この図３の（ａ）、（ｂ）に示す唸り振動の波形は、それぞれ上記のような運転条件（インバータ運転周波数（振動数））の下で、上記図１および図２のような位置関係で設置された第１の振動発生機２ａ〜２ｈ（８台）のすべての台数を運転したときのものであるが、この第１の振動発生機２ａ〜２ｈの運転台数および運転条件は種々の変更が可能であり、それによって発生する唸り振動の形態（振幅、加速度比など）を所望に調整することができる。

例えば運転する第１の振動発生機を上記正面側および左側面側２ｅ〜２ｈの４台とし、それらについて上記図３の（ａ）、（ｂ）の場合と同じ運転条件で運転すると、例えば図４の（ａ）、（ｂ）のような振幅、加速度比の唸り振動となる。

また、例えば運転する第1の振動発生機を上記正面側２ｅ、２ｆの２台のみとし、それらについて上記図3の（ａ）、（ｂ）場合と同じ運転条件で運転すると、例えば図５の（ａ）、（ｂ）のような小さな振幅、加速度比の唸り振動となる。

また、例えば運転する第1の振動発生機は、上記図３の（ａ）、（ｂ）の場合と同じ２ａ〜２ｈの８台であるが、隣り合う第１の振動発生機２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２ｆ、２ｇと２ｈの間のインバータ運転周波数の差（振動数の差）を３Ｈｚから２Ｈｚに小さくすると、例えば図６の（ａ）、（ｂ）のような振幅、加速度比の唸り振動となる。

また、例えば運転する第１の振動発生機を正面側および左側面側２ｅ〜２ｈの４台とし、それらについて上記図６の（ａ）、（ｂ）の場合と同じ運転条件（インバータ運転周波数の差（振動数の差）が２Ｈz）で運転すると、例えば図７の（ａ）、（ｂ）のような振幅、加速度比の唸り振動となる。

また、例えば運転する第１の振動発生機を上記正面側２ｅ、２ｆの２台のみとし、それらについて上記図６の（ａ）、（ｂ）の場合と同じ運転条件（インバータ運転周波数の差（振動数の差）が２Ｈz）で運転すると、例えば図８の（ａ）、（ｂ）のような小さな振幅、加速度比の唸り振動となる。

このように、上記第１の振動発生機２ａ〜２ｈは、その運転条件（インバータ運転周波数や同周波数の差）や運転台数などを変えることによって、具体的な制御条件に応じて適切に振動数、加速度比、振幅等の振動特性が可変され、分離効率の高い衝撃作用が実現されるようになる。

一方、内部振動体３は、上下方向に長い内部が空洞の小径の筒状体よりなり、上記分離容器１の石炭灰収容空間１Ａ内の中心軸部Ｏ分に位置して上方側から下方側に向けて挿入され、上述した散気板５に当接しない状態で吊設されている。そして、この内部振動体３の上端部外周には、上記第１の振動発生機２ａ〜２ｈと同様の振動モータよりなる複数台（２台）の第２の振動発生機４ａ、４ｂが設けられている。これら２台の第２の振動発生機４ａ、４ｂは、例えば図２に示すように、相互に１８０度位置を異にして内部振動体３の両側に設けられ、それぞれ上記第１の振動発生機２ｃ、２ｄ間および２ｅ，２ｆ間に対向する状態で設けられ、上記第１の振動発生機２ａ〜２ｈの場合と同様に、それぞれ振動伝達部材７、７を介して内部振動体３側の取り付け部３ａ、３ｂに連結して取り付けられている。

そして、この場合にも、同第２の振動発生機４ａ、４ｂは、そのロータ軸の偏心回転により、設定された所定の振動周波数（インバータ運転周波数）の正弦波の遠心力振動を発生し、この正弦波の遠心力振動が内部振動体３に伝達されて内部振動体３を水平面方向に正弦波振動（揺動）させるが、この第２の振動発生機４ａ、４ｂ相互の間にも所定のインバータ運転周波数（振動数）の差、また、この第２の振動発生機４a、４ｂに対して、上記分離容器１内の石炭灰Ｃを介して相互に対向する位置関係にある上記隣接する第1の振動発生機２ｇ、２ｈと２ｃ、２ｄ相互の間にも所定のインバータ運転周波数（振動数）の差を設けている。

このため、同内部振動体３自体に生じる正弦波振動も、上記分離容器１の場合と同様の唸り振動になるとともに、第２の振動発生機４a、４ｂと石炭灰Ｃを介して相互に対向する２組の第１の振動発生機２ｇ、２ｈと２ｃ、２ｄ相互の間でも同様に唸り振動を発生し、石炭灰Ｃそのものが効果的に衝撃を伴った振動を受けるようになる。

これらの結果、上記分離容器１と内部振動体３が共に振幅が周期的に変化する図３〜図８のような唸り振動を起こすことになり、上記分離容器１内に収容された未燃炭Ｃ２を含む石炭灰Ｃは、上記半径方向外側の第１の振動発生機２ａ，２ｂ、２ｃ，２ｄ、２ｅ，２ｆ、２ｇ，２ｈからの唸り振動と半径方向内側の第２の振動発生機４ａ，４ｂからの唸り振動、さらには上記第２の振動発生機４ａ、４ｂと石炭灰Ｃを介して相互に対向する2組の第1の振動発生機２ｇ、２ｈと２ｃ、２ｄ相互の間で生じる唸り振動による効果的な衝撃力を受けて、すでに述べたような付着性の高い５〜１０μｍ以下の石炭灰Ｃ１と密度差（比重差）がある未燃炭Ｃ２分の付着力が効果的に断ち切られ、かつ上記散気板５を介して供給される微細な気泡によって効果的に分散され、流動化されて、密度の大きい石炭灰Ｃ１が下方に沈む一方、密度の小さい未燃炭Ｃ２が石炭灰収容空間１Ａの上層部に集められるようになり、効果的な分離作用が実現される。

特に、以上の構成の場合、処理能力を大きくするために上記分離容器１内の石炭灰収容空間１Ａの容積を大きくしたとしても、収容された石炭灰Ｃは、単に分離容器１側からだけでなく内部振動体３側からの唸り振動による衝撃、分離作用を受け、内外両方向からの効果的、かつ均一な分離作用が実現されるので、高い分離効率を維持させることができる。

このように分離容器１の外側および内側両方向から、分離すべき未燃炭Ｃ２を含む石炭灰Ｃに唸り振動を与えて未燃炭Ｃ２を分離する振動流動層式分離装置の場合、その分離効率を可及的に向上させるためには、上記内外の複数台の振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂそれぞれの振動周波数、それら振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂ相互間の振動周波数の差、それら振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂの運転台数などを最適に調整することが必要であり、それによって始めて分離効率の高い振動形態、振動特性を得ることができる。

このために、この第1の形態の振動流動層式分離装置では、上記のような装置本体の基本構成に加え、さらに次に述べるような各種のセンサーや同センサーを用い所望の制御装置、付属装置を備えて構成されている。

（センサー、制御装置、付属装置部分の構成）
すなわち、この第１の形態の振動流動層式分離装置の場合、たとえば図９に示すように、上記図１および図２の構成の装置本体には、さらに上記石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃの温度を検出する粉体温度検出センサー１１、上記石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃ流動層部分の回転トルクを検出する回転トルク計１２、上記石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃ流動層部分の流動層圧力を検出する圧力検出器１３、上記分離容器１の流動化空気導入空間１Ｂに供給される流動化空気を発生させる流動化空気発生装置１４、上記分離槽１の流動化空気導入空間１Ｂに供給される流動化空気を暖める電気ヒータ１５、上記粉体温度検出センサー１１の石炭灰温度検出値ａ、上記回転トルク検出器１２の回転トルク検出値ｂ、上記流動層圧力検出器１３の石炭灰Ｃ流動層部分の流動層圧力検出値ｃを入力し、上記第１の振動発生機２ａ~２ｈ、第２の振動発生機４ａ、４ｂの駆動状態、上記流動化空気発生装置１４の供給空気量、電気ヒータ１５の発熱温度を制御する制御装置１７等がそれぞれ付設されている。

石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃの温度を検出する粉体温度検出センサー１１は、センサー本体部分から所定の長さ下方に伸びる挿入パイプ１１aを有し、その先端にサーミスタ等の温度検知手段を設けて構成されている。そして、同温度検知手段部分からの電気信号を石炭灰の温度検出信号として出力する。また、石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃ流動層部分の回転トルクを検出する回転トルク検出器１２は、検出器本体部分から所定の長さ下方に伸びる回転軸を有し、その先端に石炭灰の流動に応じて回転する回転体１２ａを有し、該回転体１２ａの回転トルクに応じた電気信号を回転トルク検出値として出力する。また、上記石炭灰収容空間１Ａ内の石炭灰Ｃ流動層部分の流動層圧力を検出する圧力検出器１３は、検出器本体の圧力検出センサー部分を上記分離槽１の側壁部分に設けた圧力センサー取り付け口１ｇ部分に連通させる形で取り付け、上記分離槽１内の石炭灰流動層の圧力に応じた電気信号を石炭灰流動層圧力検出信号として出力する。

また、上記流動化空気発生装置１４は、例えばコンプレッサ、ブロワ等からなっており、外気を所定の圧力以上に上昇させたうえで、流動化空気供給ライン１８を介して、上記分離容器１底部の上記流動化空気導入空間１Ｂに供給する。また、上記電気ヒータ１５は、例えば電源電圧の調節が可能なＡＣ電源１６により駆動され、上記所定の値に調節された上記ＡＣ電源電圧に応じて発熱し、上記流動化空気発生装置１４から上記分離容器１底部の流動化空気導入空間１Ｂに供給される流動化空気を所定の温度に加熱する。

さらに、制御装置１７は、例えばマイクロコンピュータその他のコンピュータ制御ユニットおよび必要なディスプレイを備えて構成されており、例えば上記石炭灰温度検出センサー１１による石炭灰温度検出値a、上記回転トルク検出器１２による回転トルク検出値b、上記流動層圧力検出器１３による石炭灰Ｃの流動層部分の流動層圧力検出値ｃを入力し、上記第１の振動発生機２ａ~２ｈ、第２の振動発生機４ａ、４ｂの駆動台数、駆動周波数、駆動周波数差、上記流動化空気発生装置１４から上記流動化空気導入空間１Ｂの供給空気量、同供給される空気を加熱する上記電気ヒータ１５の発熱温度等を最適な分離効率を実現できる状態に制御する。

以上のように、分離容器１に設けた外側第１の振動発生機２ａ〜２ｈと内部振動体３に設けた内側第２の振動発生機４ａ，４ｂとの内外両方向の複数数の加振源から、分離容器１内の石炭灰Ｃに対して振幅が周期的に変化する唸り振動を与えるようにすると、分離容器１内の石炭灰Ｃ部分に複数の唸り振動の干渉による機械的な衝撃力が発生し、石炭灰Ｃ中の粒径が小さく、付着力が大きい未燃炭Ｃ２および燃焼済み石炭灰Ｃ１等の分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の付着力が低減され、それらの分散性が大きく向上する。

一方、上記分離容器１の底部側には、未燃炭Ｃ２を含む石炭灰Ｃ中の最も粒径が小さな粒子の粒径５μｍよりも孔径が小さいか、または略同等な孔径の多数の散気孔を有する散気板５を介した流動化気体の供給区間１Ｂを設けて、当該分離容器１内の石炭灰Ｃ中の全体に多数の微細な流動化気泡を供給させるようにしている。

このようにすると、上記唸り振動による機械的な衝撃力により、分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の付着力が低減されて、分散性が向上した粒径の小さな未燃炭Ｃ２および燃焼済み石炭灰Ｃ１の粒子が、石炭灰Ｃ中を全体に亘って均一に上昇する多数の微細な気泡（微細空間）によって大きく流動化され、分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の分離効果が大きく向上して、効果的な密度差分離が可能となる。

そして、その場合において、上記唸り振動を発生させる上記第1の振動発生機２ａ〜２ｈ、第２の振動発生機４ａ、４ｂは、それら各振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂ各々の振動周波数、それら各振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂ相互間の振動周波数の差、それら各振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂの駆動台数、また上記流動化空気発生装置１４からの流動化空気の供給量等を制御する制御装置１７を設け、上記唸り振動の発生レベル、振動特性、流動化気泡の発生量等の適切な調節制御がなされる。

上述のように、この第１の形態の振動流動層式分離装置の構成では、上記分離容器１に設けた内外両方の複数数の加振源から、分離容器１内の微粉体に対して振幅が周期的に変化する唸り振動を与えて粉体部分に振動と共に機械的な衝撃力を発生させる一方、分離容器１の底部側に流動化気体の供給源を設け、その供給量を適切に調節制御することによって、分離容器１内の粉体中に混合を招くことなく微細な流動化気泡を発生させるようにし、それら唸り振動による機械的な衝撃力と微細な流動化気泡による流動化、分散促進作用の相乗効果によって、分離すべき密度差の異なる微粉体相互間の付着力を低減して、分散効果を高め、効果的な密度差分離を可能としている。

そして、同唸り振動による機械的な衝撃力の発揮と微細な流動化気泡による流動化促進作用を、最も効果的に生ぜしめるためには、複数の加振源各々の振動周波数、複数の加振源相互間の振動周波数の差、複数の加振源の駆動台数、気体供給源からの流動化気体の供給量等を適切に制御する必要がある。

このため、この第１の形態の振動流動層式分離装置では、上記複数の加振源である第1の振動発生機２ａ〜２ｈ、第２の振動発生機４ａ、４ｂ各々の振動周波数、それら各振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂ相互間の振動周波数の差、それら各振動発生機２ａ〜２ｈ、４ａ、４ｂの駆動台数、また上記流動化空気発生装置１４からの流動化空気の供給量等を最適な状態に制御する制御装置１７を設け、上記唸り振動の発生レベル、振動特性、流動化気泡の発生量等を、上記唸り振動による機械的な衝撃力の発揮と微細な流動化気泡による流動化促進作用を最も効果的に生ぜしめ、可及的に分離効果を高めることができる適切な運転条件に調節できるようにしている。

もちろん、このような制御をより適切に行うために、さらに上述したように分離容器１内の石炭灰Ｃの温度、石炭灰Ｃ流動層部分の微粉体密度、粘性などをも検出し、それらを制御パラメータとして、より効果的な制御を行うようにすることが好ましい。

これらの結果、この第1の形態の粉体の振動流動層式分離装置によると、付着性の高い粒径５〜１０μｍ以下の微粒子が多く含まれている石炭灰などの場合にも、有効に付着力を低減して、安定した状態で石炭灰を流動化、分散させることができ、精度よく未燃炭分を分離することができるようになる。したがって、必要以上に空塔速度を上げる必要もなく、また石炭灰中に大きな気泡が発生するようなこともないので、安定した運転が可能となる。

その結果、未燃炭の回収効率が向上し、エネルギー資源の可及的な有効利用が図られる。また、未燃炭Ｃ２を分離回収した燃焼済みの石炭灰Ｃ１をフライアッシュセメントの原料としたときにも従来のような問題を生じなくなる。

＜この出願の発明を実施するための第２の形態＞
次に図１０は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において石炭灰中に供給される流動化空気に対して除電機能を付与した、この出願の発明を実施するための第２の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を示している。

上記石炭火力発電所等のボイラ設備から出た石炭灰Ｃは所定のレベルの静電気を帯びており、同静電気の影響で燃焼済みの石炭灰粒子Ｃ１と未燃炭粒子Ｃ２との間に吸着力が発生し、上述した分散、流動、分離作用が低下する問題がある。

この第２の形態は、そのような問題を解決するために構成されたもので、図示のように、所定量の空気を吹き出すパージエア発生装置２３と、このパージエア発生装置２３からのパージエアを上述した分離容器１底部の流動化空気供給空間１ｂ内に供給するパージエア供給ライン１９と、このパージエア供給ライン１９の途中に設けられていて、当該パージエア供給ライン１９内を流れるパージエアの構成分子に正の電荷をあたえる除電器２０と、上記パージエア供給ライン１９の先端側に設けられたパージエア供給ノズル２２とからなる除電空気供給装置が設けられている。パージエア供給ノズル２２は、所定の長さを有して構成されており、その先端側ノズル口（吹き出し口）を上記分離容器１底部の流動化空気供給空間１ｂの側壁部に設けたノズル挿入口２１から内部に所定長さ挿入される形で設置されている。その他の部分の構成は、すべて上記第１の形態のものと同様であり、同様の作用効果を有する。

このような構成によると、上記パージエア発生装置２３からのパージエアにより、上記分離容器１底部の流動化空気供給空間１b内に供給された流動化空気の分子が正または負いずれかの極性の電荷に帯電されることになり、同正または負に帯電した流動化空気の分子が上述した散気板５の散気孔を介して上記分離容器１の石炭灰収容空間１Ａ内に供給されることになる。

その結果、同空気によって、上記未燃炭を含む石炭灰Ｃの各構成粒子間のイオンバランスが良好になって、静電気による付着力が低下し、分散性、流動性、分離性が向上する。

この場合のパージエア発生装置２３からのパージエア発生量、除電器２０における除電量も、上述のマイコンを備えたマイコン式制御装置１７によって適正な条件に制御される。 ＜この出願の発明を実施するための第３の形態＞
次に図１１および図１２は、上記この出願を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、上記分離された分離容器上層部の未燃炭を排出するためのオーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃを設けるとともに、同オーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃからの排出効率を向上させた、この出願の発明を実施するための第３の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を示している。

上述のように、この出願の発明を実施するための第１の形態の粉体の振動流動層式分離装置によると、未分離の石炭灰Ｃを入れた筒状の分離容器１の上層部に燃焼済みの石炭灰Ｃ１から分離された未燃炭Ｃ２が次第に積層されてゆく。そこで、この未燃炭Ｃ２を順次排出、回収してゆかなければ、連続的な分離を行うことができなない。

そこで、この第３の形態の構成では、まず上記分離容器１上端側の側壁部の一部に未燃炭Ｃ２を排出するためのオーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃを形成し、該未燃炭排出口１Ｃの外方に下方側に向けた未燃炭排出路２４ａを有する未燃炭排出用のダクト２４を設けて、上記分離作用の進行に伴って上層部に溜まってくる未燃炭Ｃ２を重力および振動を利用して排出するように構成する。

しかし、未燃炭Ｃ２の場合、ある程度の流動性があるとは言え、水などに比べれば粘性も高く、重力や振動だけでは、上記分離容器１内上層部から必ずしも効率良く流れ出るわけではない。

そこで、さらに図１１に示すように、上記分離容器１内に、上記内部振動体３を回転中心として水平方向に回転する回転スクレバー２５を設け、その直径方向に１８０度の間隔を置いて配設した掃き出し羽根２５ａ、２５ａを回転させることによって、上記オーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃから上記未燃炭排出用ダクト２４の未燃炭排出路２４ａ側に未燃炭Ｃ２をスムーズに掃き出して、効率よく排出させるようにしている。

上記スクレバー２５の掃き出し羽根２５ａ、２５ａは、上記内部振動体３の外周に遊嵌されたスリーブ部材２５ｂの外周に固定され、スリーブ部材２５ｂの上端にはプーリー２５ｃが設けられている。このプーリー２５ｃは、所定のベルト部材２７を介してスクレバー駆動モータ２６の駆動プーリー２６ａに連係されている。そして。同スクレバー駆動モータ２６の駆動によって、上記掃き出し羽根２５ａ、２５ａを回転させて未燃炭Ｃ２を効率よく連続的に排出する。

上記掃き出し羽根２５ａ、２５ａは、例えば図１２に示すように、上記積層される未燃炭層の厚さに対応した上下幅を有する一方、回転方向前方側に凸となった平面視円弧形状をなして形成されていて、回転時に遠心方向への効果的な掃き出しが可能となっている。

＜この出願の発明を実施するための第４の形態＞
次に図１３および図１４は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、上記分離された分離容器上層部の未燃炭を排出するためのオーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃを設けるとともに、さらに未燃炭を吹き出すオーバーフローノズルを設けて、上記オーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃからの未燃炭Ｃ２の排出効率を向上させた、この出願の発明を実施するための第４の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を示している。

上述のように、この出願の発明を実施するための上記第１の形態の粉体の振動流動層式分離装置によると、未分離の石炭灰Ｃを入れた筒状の分離容器１の上層部に燃焼済みの石炭灰Ｃ１から分離された未燃炭Ｃ２が次第に積層される。そこで、この未燃炭Ｃ２を順次排出、回収してゆかなければ、連続的な分離を行うことができなない。

そこで、この第４の形態の構成では、まず上記分離容器１上端側の側壁部の一部に未燃炭Ｃ２を排出するためのオーバーフロー型の未燃炭排出口１Ｃを形成し、該未燃炭排出口１Ｃの外方に下方側に向けた未燃炭排出路２４ａを有する未燃炭排出用のダクト２４を設けて、上記分離作用の進行に伴って上層部に溜まってくる未燃炭Ｃ２を重力および振動を利用して排出するように構成する。

しかし、未燃炭Ｃ２の場合、先にも述べたように、ある程度の流動性があるとは言え、水などに比べれば粘性も高く、重力や振動だけでは、上記分離容器１内上層部から必ずしも効率よく流れ出るわけではない。

そこで、この第４の形態の構成では、さらに図１３および図１４に示すように、上記分離容器１内に、当該積層される未燃炭Ｃ２を分離容器１内の周方向から排出口１Ｃ方向に吹き出すオーバーフローノズル２６を設け、同オーバーフローノズル２６から吹き出される空気によって未燃炭Ｃ２を上記排出口１Ｃからスムーズに押し出す構成を採用している。

すなわち、この第５の形態の構成では、例えば図１３、図１４に示すように、上記分離容器１上端の内部振動体３の外周部（未燃炭Ｃ２の積層部上面）に位置して、水平方向から少し下方に向けて空気を吹き出す複数個（４個）のエアノズルを有する複数本(4本)のエアパイプ２６ａ、２６ａ、２６ａ、２６ａを９０度間隔で放射状に設け、同エアパイプ２６ａ、２６ａに押し出しエア供給ライン２８を介してブロワ等の押し出し空気発生装置２７から所定の圧力の押し出しエアを供給し、上記エアパイプ２６ａ、２６ａ、２６ａ、２６ａの軸方向複数のエアノズル部分から所定の流速で所定の量の空気を未燃炭排出口１Ｃ方向に吹き出すことによって、未燃炭Ｃ２をスムーズに、かつ効率よく排出させる。
＜この出願の発明を実施するための第５の形態＞
次に図１５および図１６は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、上記分離された未燃炭を重力でオーバーフローさせるための未燃炭排出口および未燃炭排出ダクトを設けるとともに、同未燃炭排出口および未燃炭排出ダクトからの排出効率を向上させた、この出願の発明の第５の実施の形態に係る振動分離装置の構成を示している。
上述のように、上記第１の形態の構成の振動分離装置によると、未分離の石炭灰Ｃを入れた筒状の分離容器１の上層部には分離された未燃炭Ｃ２が次第に積層される。そこで、この未燃炭Ｃ２を順次排出、回収してゆかなければならない。

このため、この第５の形態の構成でも、上記第３、第４の形態の場合と同様に上記筒状の分離容器１上端の側壁部の一部に未燃炭排出用の開口部１Ｃを形成し、該開口部１Ｃに対して下方側に向けた未燃炭排出路２９ａを有する未燃炭排出ダクト２９を設けて、上記分離作用の進行に伴って上層部に溜まってくる未燃炭Ｃ２を重力および振動による周方向への流動作用を利用して排出するように構成することが考えられるが、ただ単に開口部１Ｃおよび未燃炭排出ダクト２９を設けただけでは分離容器１内上部の未燃炭Ｃ２が必ずしも効率良く排出されるわけではない。

そこで、この第５の形態では、例えば図１５および図１６に示すように、上記分離容器１の開口部部分から内方側内部振動体３付近にかけて、上記うなり振動による石炭灰Ｃの周方向への回転移動時に未燃炭Ｃ２を掬い取る断面Ｕ状の樋部材３０を設け、この樋部材３０で掬い取った未燃炭Ｃ２を上記未燃炭排出用のダクト２９の未燃炭排出路２９ａに、その下降傾斜面３０ａを利用して重力により排出するように構成している。

このような構成によると、断面Ｕ状の樋部材３０を設けるだけの簡単な構成で、うなり振動による石炭灰Ｃの周方向への回転移動（流動）および重力を利用した効果的な未燃炭Ｃ２の排出が可能となる。

＜この出願の発明を実施するための第６の形態＞
次に図１７は、上記この出願の発明を実施するため第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、外部振動体である上記分離容器の側壁部側に未燃炭が未分離の石炭灰の投入口を設けた、この出願の発明を実施するための第６の形態に係る振動分離装置の構成を示している。

上記第１の形態の構成の振動分離装置の構成の場合、上記分離容器１の石炭灰収容空間１Ａ内に未燃炭分離用の石炭灰Ｃを投入する方法としては、例えば筒状の分離容器１の上端側開口部を利用する方法、筒状の内部振動体３を投入ダクトとして利用し、その下部に供給口を設けて投入する方法、分離容器１の側壁部に導入用の開口および投入用のダクトを設ける方法などの種々の投入方法が考えられる。

しかし、分離容器１の上端側開口部部分には分離された未燃炭Ｃ２が積層されるので、同部分から新たな未分離の石炭灰Ｃを投入するのは困難である。

そこで、この第６の形態では、上記分離容器１の側壁部中間部分に未分離の石炭灰導入用の開口３０ａを設けるとともに、同石炭灰導入用の開口３０ａに対して未分離の石炭灰投入用のダクト３０を設け、その上端部分をホッパー部３０ｂとし、同ホッパー部３０ｂに対して石炭灰搬入装置３１を対応させて未分離の石炭灰Ｃを投入するようにしたものである。その他の構成は、すべて第１の形態のものと同様であり、同様に作用する。

このような構成の場合、石炭灰導入用の開口３０ａおよび石炭灰投入用のダクト３０が、外部振動体である分離槽１と一体になっているために、ホッパー部３０ｂから投入された石炭灰は、ダクト部３０を通る段階で早々に振動を受け、分散、分離作用を生じながら分離槽１内に供給されるようになる。そのため、分散、分離効率が高くなる。

＜この出願の発明を実施するための第７の形態＞
次に図１８は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、それ自身がうなり振動する筒状の内部振動体を利用して未燃炭が未分離の状態の石炭灰を投入するようにした、この出願の発明を実施するための第７の形態に係る粉体の振動流動層式振動分離装置の構成を示している。

すなわち、この第７の形態の構成では、たとえば図１８に示すように、上記分離容器１の石炭灰収容空間１Ａの中央部に位置し、それ自身がうなり振動する筒状の内部振動体３の上端部３c側に未燃炭Ｃ２が未分離の状態の石炭灰Ｃを投入するためのホッパー部が形成され、また同内部振動体３の下端部３ｄの外周に上記ホッパー部から投入された未燃炭Ｃ２が未分離の状態の石炭灰Ｃを半径方向外方に向けて導入する石炭灰導入口３ｅ、３ｅ・・が設けられている。また、上記内部振動体３の上端部３ｃ側ホッパー部には、上記第６の形態と同様の石炭灰搬入装置３１が対応せしめられている。

内部振動体３の下端部３ｄ側の石炭灰導入口３ｅ、３ｅ・・部分には、さらに底部材として、当該内部振動体３の筒体部内側に位置して同軸状態で上方側に凸となった円錐カバー３ｆが設けられており、同円錐カバー３ｆのテーパ面部分に位置して周方向に所定の流動化空気の吹き出し口３ｇ、３ｇ・・が設けられており、これら流動化空気吹き出し口３ｇ、３ｇ・・から斜め上方に向けて流動化空気が吹き出されるようになっている（矢印参照）。

このため、この第７の形態の構成によると、石炭灰投入ダクトである筒状の内部振動体３自体が有効に振動することと相俟って、同部分に下方側から効果的に流動化空気が供給され、分離容器１内に供給される未分離の石炭灰Ｃが内部振動体３内で効果的に分散、流動化されながら、分離容器１内に供給されるようになり、上記第６の形態の構成以上に灰詰まりが生じにくくなるとともに、焼成済み石炭灰Ｃ１と未燃炭Ｃ２の分散、分離効率が高くなる。

＜この出願の発明を実施するための第８の形態＞
次に図１９は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同装置において、エアリフト方式で未燃炭分離後の燃焼済み石炭灰を排出するようにした、この出願の発明を実施するための第８の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を示している。

上述のようにして未燃炭Ｃ２を分離した燃焼済み石炭灰Ｃ１は、分離容器１の石炭灰収容空間１Ａの底部に排出口と排出弁を設ければ、重量により比較的簡単に流出させることができる。しかし、装置運転状態で排出させると、燃焼済み石炭灰Ｃ１が流動化状態にあるため、流速が速く、排出弁の弁体の摩耗が早いという問題がある。

そこで、この第８の形態では、例えば図１９に示すように、分離容器１の側壁部下部に設けた燃焼済み石炭灰排出口１ｈの外部に、所定の長さでＴ型の散気ノズル挿入ダクト４０を連結して、十分な長さの散気ノズル３７を挿入設置し、同散気ノズル３７に流動化空気供給ライン１８ｂを介して第２の流動化空気発生装置１４Ｂからの流動化空気を供給し得るように構成している。

この場合、流動化空気供給ライン１８ｂの途中には、フィルタレギュレータ３５と空気流量調整弁３６が設けられており、すでに述べたものと同様のマイコン式の制御装置１７によって、供給される空気流量が適切に調整されるようになっている。

ところで、上記散気ノズル挿入ダクト４０は、上述のように、全体としてＴ型の構造をなし、軸方向の一端側開口部を上記分離容器1下部の燃焼済み石炭灰Ｃ１の排出口１ｈに対して連結している一方、他端側の開口部に散気ノズル３７を取り付けている。また、その上端側交差方向の開口部４０ｂ部分を、図示のごとく、コイル骨入りのフレキシブルホース４１を介して全体としてＹ型の構造をなす燃焼済み石炭灰排出ダクト４２の同軸状態にある空気吸引側ダクト４２ａの下端側開口部に接続している。

他方、同燃焼済み石炭灰排出ダクト４２の空気吸引側ダクト４２ａの上端側開口部は、連結部材４２ｃ、エアパイプ４３を介してブロワ構造の空気吸引機４４に接続されている一方、その側部の開口には、下方に向けて分岐された燃焼済み石炭灰流下ダクト４２ｂの上端側開口部が連結されており、上記空気吸引側ダクト４２ａの上端側開口部と同燃焼済み石炭灰流下ダクト４２ｂの上端側開口部との相互に分岐される連通空間により、上方側に空気が吸引され、下方側に燃焼済み石炭灰Ｃ１が流下される分離空間が形成されている。

このような構成の場合、未燃炭Ｃ２と分離され、上記分離容器１の下部側から上記散気ノズル挿入ダクト４０の散気空間４０ａ内に排出された燃焼済みの石炭灰Ｃ１は、上記流動化空気発生装置１４Ｂから供給される適切な量の流動化空気によって効率よく流動化され、同流動化空気発生装置１４Ｂから供給される流動化空気の量と上記分離容器１内の石炭灰Ｃの量（ヘッド）に応じた流出圧とによって容易にフレキシブルホース４１内を図示のように吹き上げられて上昇し、安定したエアリフティング状態となって、上記散気ノズル挿入ダクト４０内に供給される上記散気ノズル３７からの流動化空気を吸引する空気吸引側ダクト４２ａおよび燃焼済み石炭灰Ｃ１を外部に流下させる燃焼済み石炭灰流下ダクト４２ｂ相互の上記分離空間部分まで連続的に供給されるようになる。

そして、同供給された分離空間部分において、上記空気吸引機４４により上記上方側連結部材４２ｃ側に上昇してくる流動化空気分が吸引されてスムーズに排出される一方、その重力により側方の燃焼済み石炭灰流下ダクト４２ｂ側には燃焼済みの石炭灰Ｃ１がスムーズに流下せしめられる。

しかも、この実施の形態の構成では、上記のようにして生じるスムーズなエアリフティング作用自体が実質的に弁体機能を発揮することになり、従来のような摩耗する弁体は不要となり、前述した弁体の摩耗の問題や灰漏れなどの問題は確実に解消され、きわめて耐久性の高いものとなる。

また、同時に上記燃焼済み石炭灰Ｃ１の排出量は、基本的に上記散気ノズル３７に供給される流動化空気量の調整によって容易に調整できるので、排出量の調節も容易である。

なお、上記燃焼済み石炭灰Ｃ１の排出時以外には、上記散気ノズル３７に流動化空気を供給する流動化空気発生装置１４Ｂを停止し、それによって上記燃焼済み石炭灰流下ダクト４２ｂをマテリアルシールすればよい。

また、図１９では、分離容器１底部の流動化空気供給空間１Ｂに流動化空気を供給する流動化空気発生装置を符号１４Ａ、同装置からの流動化空気供給ラインの符号を１８ａで示したが、これは前述の図９の構成の符号１４、１８に対応するものである。

＜この出願の発明を実施するための第９の形態＞
次に図２０は、上記この出願の発明を実施するための第１の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を前提とし、同構成の振動流動層式分離装置を複数台使用することによって、未燃炭Ｃ２、燃焼済み石炭灰Ｃ１共に、より分離精度の高い粉体の振動流動層式分離システムを構成した、この出願の発明を実施するための第９の形態に係る粉体の振動流動層式分離装置の構成を示している。

上述の第１の形態に係る振動流動層式分離装置は、１台でも十分に実用に耐える分離性能を有している。しかし、そうは言っても用途によっては可及的に高い分離精度が要求されるケースも考えられる。また、大量の処理を想定した場合、１台で長時間運転するより効率よく分離も、複数台の分離装置を複数の段階に組み合わせ、複数の段階で順次分離していった方ができ、処理能力を向上させることができる。

この第９の形態は、このような観点から構成されたものであり、例えば図２０に示すように、上述した第１の形態の構成の振動流動層式分離装置（ただし、石炭灰Ｃの投入方式としては、上記第８の形態に係る投入方式を採用）を第１〜第３の３台採用し、同第１〜第３の振動分離装置Ａ１〜Ａ３を、例えば図２０に示すように、第１の振動流動層式分離装置Ａ１で燃焼済み石炭灰Ｃ１から分離された未燃炭Ｃ２を再び第２の振動流動層式分離装置Ａ２に供給して燃焼済み石炭灰Ｃ１と未燃炭Ｃ２に分離する第１のシステム、上記第１の振動流動層式分離装置Ａ１で未燃炭Ｃ２と分離された燃焼済み石炭灰Ｃ１を再び第３の振動流動層式分離装置Ａ３に供給して未燃炭Ｃ２と燃焼済み石炭灰Ｃ１とに分離する第２のシステムとの２段階のシステムを構成し、未燃炭Ｃ２および燃焼済み石炭灰Ｃ１各々の分離精度を向上させるとともに、分離効率、分離能力をアップしたことを特徴としている。

すなわち、同システムでは、まず石炭火力発電所等のボイラ設備６０Ａで発生し、貯留槽６１に貯留されている未燃炭Ｃ２を含む石炭灰Ｃを、第１段目の第１の振動流動層式分離装置Ａ１の内部振動体３から投入して、第１次的に未燃炭Ｃ２と燃焼済み石炭灰Ｃ１とに分離する。次に、同第１段目の第１の振動流動層式分離装置Ａ１で分離した未燃炭Ｃ２を第２段目の第２の振動流動層式分離装置A２の内部振動体３から投入して、再び燃焼済み石炭灰Ｃ１と未燃炭Ｃ２に分離する。これにより、上記１次的に分離回収された未だ一定量の燃焼済み石炭灰Ｃ１を含んでいる未燃炭Ｃ２中から、さらに高精度に同石炭灰Ｃ１が除去され、より純度の高い未燃炭Ｃ２が回収される。この高純度の未燃炭Ｃ２は、未燃炭貯留槽６２に供給されて貯留され、必要に応じて未燃炭供給用のブロワ４８を設けた燃料供給ライン中に燃料導入部４９を介して導入され、ボイラ設備６０Ｂに供給される。

また、同第２段目の第２の振動流動層式分離装置Ａ２で分離された高純度の燃焼済み石炭灰Ｃ１は、例えばフライアッシュセメントなどの原料として、所定の貯留槽６３に貯留され、やがてトラック等の運送手段５０の収容部５０ａに積み込まれて搬送される。

他方、上記第１段目の第１の振動流動層式分離装置Ａ１で分離された燃焼済み石炭灰Ｃ１は、第２段目の第３の振動流動層式分離装置Ａ３の内部振動体３から投入されて、より高精度に未燃炭Ｃ２が分離される。そして、同分離された高純度の未燃炭Ｃ２は、上述の未燃炭貯留槽６２に供給されて貯留され、その後、上記同様に燃料導入部４９を介してボイラ設備６０Ｂに供給される。また、そのようにして高精度に未燃炭Ｃ２が分離除去された第２段目の第３の振動流動層式分離装置Ａ３からの高純度の燃焼済み石炭灰Ｃ１は、上記第２の振動流動層式分離装置Ａ２からの燃焼済み石炭灰Ｃ１と同様に上記フライアッシュセメントなどの原料として、所定の搬送用貯留槽６３に貯留される。

このような構成によると、上述のような可及的に高い分離精度が要求されるケースや、また、大量の処理が必要な場合に対応して、効率のよい分離性能を実現し、有効に処理能力を向上させることができる。

１は分離容器、１Ａは石炭灰収容空間、１Ｂは流動化空気導入空間、２ａ〜２ｈは第１の振動発生機、３は内部振動体、４ａ、４ｂは第２の振動発生機、５は散気板、１１は粉体温度検出手段、１２は流動層粘性検出手段、１３は流動層圧力検出手段、１４は流動化空気発生装置、１５は温度ヒータ、１７は制御装置である。

Claims (1)

1. 分離すべき密度差の異なる粉体が収容される外部振動体である円筒状の分離容器と、該分離容器の底部全面に設けられた散気孔部と、上記分離容器内の中心軸部分に位置して上方から下方に吊設された円筒状の内部振動体と、上記分離容器の外周側に設けられていて上記分離容器を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記内部振動体側に設けられていて上記内部振動体を振動させる各々振動数が異なる複数台の振動モ―タと、上記分離容器の下方側から上記分離容器底部の散気孔部を介して流動化気体を供給し、上記分離容器内の粉体中に微細な流動化気泡を発生させる第１の流動化気体供給装置と、上記分離容器下部の粉体排出口から分離された密度の大きい粉体を排出する粉体排出手段とを備え、上記分離容器外周側複数の振動モ―タにより上記分離容器内の粉体に対して半径方向外側から唸り振動を作用させると共に、上記内部振動体側複数の振動モータにより上記分離容器内の粉体に対して半径方向内側から唸り振動を作用させることにより、密度差の異なる粉体相互の密度差分離を可能にしてなる振動流動層式分離装置であって、上記粉体排出手段は、上記粉体排出口に取り付けられた散気ノズル挿入ダクトと、該散気ノズル挿入ダクト内に挿入された散気ノズルと、該散気ノズルに流動化気体を供給する第２の流動化気体供給装置と、上記散気ノズル挿入ダクトの上部開口から所定の長さ上方に延び、上記粉体排出口から流出する粉体を上記散気ノズルを介してエアリフト状態で上方に向けて排出する粉体排出通路と、該粉体排出通路の上端に接続された空気吸引手段と、上記粉体排出通路の上端部に設けられた粉体流出口とからなることを特徴とする振動流動層式分離装置。

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