JP4020356B2 - フライアッシュ中の未燃カーボン分離装置、及び分離方法 - Google Patents
フライアッシュ中の未燃カーボン分離装置、及び分離方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュ中の未燃カーボン分離装置、及びその分離方法に関し、特に、未燃カーボン含有量を低減し、かつ互いに凝集・附着した状態のフライアッシュの粒子を分離微細化し、その粒度を揃えて、フライアッシュを有効な資源として使用できるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所では、図４に示すように、燃料となる石炭塊を粉砕機４０により平均粒径で１５〜４０μ程度まで微粉砕し、ボイラの入口で空気と混合しボイラの燃焼室４１内で燃焼する。この石炭にはカーボン分の他、灰分が５〜３０％程度含まれており、この灰分が燃焼されずに石炭灰として排出される。
排出される石炭灰の成分は、酸化珪素４０〜６０％、酸化アルミ（酸化アルミナ）２０〜３０％の他、酸化カルシウム５〜１０％、酸化鉄３〜８％、未燃カーボン２〜１０％などであるが、排出された石炭灰は回収される場所により、クリンカアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュとに分類され、その成分も微妙に異なる。
クリンカアッシュは、ボイラ火炉底部４２からガラス質の固形物として回収され、取り扱いしやすい０．５〜１mm程度に粉砕されて排出され、灰の１０〜２０％程度を占める。
シンダアッシュは、節炭器４３で落下する灰であり、平均粒径３０〜７０μの球形の粒子または球形の粒子が互いに凝集した状態で回収され、灰の５％程度を占める。
フライアッシュは、電気集塵器４４で回収される灰であり、平均粒径１０〜３０μの球形の粒子または球形の粒子が互いに凝集した状態で回収され、灰の７０〜８０％程度を占める。
シンダアッシュとフライアッシュは、燃焼の熱で灰分が気中で液化し、その後冷却されるので平均粒径１０〜７０μの真球粒子の集まりと、それらが互いに付着（凝集）した状態で回収される。未燃カーボンは灰分の真球粒子に付着あるいは単独で混在する。
【０００３】
フライアッシュは排出される量も多いので、その大半は産業廃棄物として埋め立て廃棄処理されてきた。しかしながら、大量に発生するフライアッシュを埋立廃棄処理するには、廃棄する場所の問題、費用の問題がある。
そして、未燃カーボンが多いフライアッシュはセメントの粘土代替素材として使用しても、その消費量に限界があり、結果的には大量のフライアッシュを廃棄処理せざるをえなかった。また、未燃カーボンが少なく粒度が微細なフライアッシュは、セメントと混合される生コンクリートの混和材として使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フライアッシュの用途を新たに開発しようとしても、フライアッシュは、石炭の産出地や燃焼条件などにより粒度、色彩、残留カーボン量などが異なるので、新たな素材としての用途を開発することは容易でない。特に、未燃カーボンの含有量を許容範囲にまで低減することが、新たな素材として使用するためには不可欠である。
【０００５】
この未燃カーボンの含有量低減については、今まで篩い分級、静電分級、湿式分級、振動分級、ジェットミル分級などの方式が試されてきたが、それぞれ一長一短であり、実際には実用に供されていない。その中で、フライアッシュの粒子同士を衝突粉砕後分級するジェットミル（微粉炭機）が注目されているが、構造が複雑で保守に手間がかかる等のため、実用化には多くの課題がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、構造が簡単で、フライアッシュ中の未燃カーボンを容易に分離して効率良く除去することができる未燃カーボン分離装置、および分離方法を提供しようとするものである。
また、機器の摩耗を少なくし、粉体に合わせた粉体分級の調整ができ、保守容易な未燃カーボン分離装置、及び分離方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、該第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口を開設し、該第１排出口に吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
なお、被処理フライアッシュは、主に酸化珪素の粒子、酸化アルミの粒子と未燃カーボン粒子とが混在した状態のフライアッシュである。
【０００８】
請求項２に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに排出口を開設し、該排出口には、排出口から排出したフライアッシュを粒子の質量差により分級する分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【０００９】
請求項３に記載のものは、少なくともいずれか一方の回転翼を回転中心線方向に移動可能とし、両回転翼間の隙間を調整可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【００１０】
請求項４に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、粉砕されてフライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒を、第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を、第１排出口よりも遠い位置であって第２回転翼の外周近くの第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１１】
請求項５に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、粉砕したフライアッシュの粒子を、ケーシングに開設された排出口から分級装置に導入し、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１２】
請求項６に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周に近い位置に第２排出口を開設し、上記第１排出口に分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【００１３】
請求項７に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を第２回転翼の回転中心軸から遠い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口から取り出し、該第２排出口から取り出されなかったフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から分級装置に導入して、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、フライアッシュ中のカーボン分離装置１の第１実施形態の概略構成を示す断面図である。
このカーボン分離装置１は、図１に示すように、ケーシング２内に、モータ等の回転駆動源（図示せず）により回転駆動される第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼３，４とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２に、該第２回転翼４の回転中心軸から近い位置に第１排出口７を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口８を開設し、第１排出口７に吸引力が変えられる吸引装置９を連通することにより概略構成されている。
【００１５】
ケーシング２は、長手方向中央部分の内径が同一で左右隅部を傾斜させることにより左右両端方向に次第に内径を縮径した横向きの両端閉塞の円筒状部材であり、右端部の中心部分に、第１回転翼３の第１支軸１０を回転自在に支持する第１軸受（図示せず）を設け、左端部の中心近傍を軸方向外方に延設して第１排出口７となる延出筒部１１を形成し、この延出筒部１１の先端部分あるいはその外側に第２回転翼４の第２支軸１２を回転自在に支持する第２軸受（図示せず）を設け、第１回転翼３よりも外方（図中右側）の傾斜部分に投入口６に連通する開口部６′を開設し、第２回転翼４の先端が対向する傾斜部分に円周状の間隙である第２排出口８を設けてある。なお、回転翼３，４の回転速度は、例えば５０００〜１００００ｒｐｍというように、適宜変えられるように構成されている。
【００１６】
そして、延出筒部１１の先端に接続流路１３の一端を接続し、この接続流路１３の他端を吸引装置９側に接続し、吸引装置９の上流側に、気流中から未燃カーボンをフィルタ等により捕捉して取り出し可能な取り出し機構１４を設け、該取り出し機構１４の出口に、分離除去した未燃カーボンを貯留するカーボン貯留部１５を設ける。なお、吸引装置９の吸引力は、フライアッシュの特性に応じて可変できるように構成されている。
また、前記した第２排出口８には、処理済みのフライアッシュを貯留するフライアッシュ貯留部１６を設ける。
【００１７】
第１回転翼３は、第１支軸１０の先端に固定したボスに例えば４枚の翼を放射状に取り付けたものであり、各翼はボスの円周方向に等間隔に配置されている。なお、翼の数は適宜設定することができるが、後述する気流の通過上、翼同士の間の空間は広く設定することが望ましい。
また、第２回転翼４は、第１回転翼３と同様に、第２支軸１２の先端に固定したボスに例えば４枚の翼を放射状に取り付けたものである。
【００１８】
そして、本実施形態では第１支軸１０を軸方向に移動可能とし、両回転翼３，４の間の隙間、即ち粉砕室５の幅を調整できるように構成し、これにより処理するフライアッシュの特性に応じて最適な間隔が得られるようにしてある。この粉砕室５の幅を調整する機構としては、第２支軸１２を、あるいは両支軸を移動可能としてもよい。
なお、ケーシング２を中央から分割できるように構成し、保守点検等の作業を容易にできるようにしてもよい。
【００１９】
次に、この様な構成からなるカーボン分離装置１における作用について説明する。なお、カーボン分離装置１は、吸引装置９を作動しつつ第１，第２回転翼３，４を回転した状態である。
【００２０】
投入口６から被処理フライアッシュを投入すると、このフライアッシュが開口部６′からケーシング２内の右端部分に入って、その後、第１回転翼３の翼の間隙内を通過し、その一部の粒子は翼の回転により生成される気流に乗って第１回転翼３の周りを循環し、また、一部の粒子は第２回転翼４側に引かれ、同様に、第２回転翼４の周りを循環する。粉砕室５内における第１回転翼３の循環軌道（即ち、循環気流）と第２回転翼４の循環軌道では互いに逆向きの速度成分を持つため、それぞれの循環軌道上の粒子は互いに衝突するか剪断応力を受けて粉砕される。
【００２１】
酸化珪素粒、酸化アルミ粒は非常に硬いため、それぞれが衝突しても凝集状態が分離するだけで容易に粉砕されないが、被処理フライアッシュは、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の粒子と未燃カーボンの粒子とが混在した粉状であり、酸化珪素の粒子（又は、酸化アルミ粒子）と未燃カーボンの粒子とが衝突した場合には、未燃カーボンの方が崩壊し易いので、未燃カーボンの粒子がより微細な粒子に粉砕される。したがって、被処理フライアッシュは、２つの循環軌道上を気流に乗って循環すると、未燃カーボンの選択的なサブミクロン粉砕が繰り返し行なわれて未燃カーボンが次第に微細な粒子となる。
【００２２】
ところで、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の微細粒子は、同じ大きさの粒子であっても未燃カーボンの粒子よりも比重が大きくて重いので、循環軌道を循環する際に、特に回転翼の半径方向外側に向って流れるときに、未燃カーボンの粒子よりも大きな遠心力で外側に流れる。このため、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）に比べて質量が小さく比重の軽い未燃カーボンの粒子が第２回転翼４の回転中心軸に沿って吸引されて第１排出口７から排出され易いのに対して、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の粒子は質量が大きく比重が重いため第２回転翼４の循環軌道を半径方向外側に流れ易い。換言すると、カーボンの粒子が比較的軽くて、フライアッシュの粒子が比較的重いので、循環軌道を循環する間に凝集状態にある粒子塊が分散され真球状の粒子に粉砕されるとともに、各粒子に作用する遠心力の相違により流される方向が異なり、これにより分離可能となる。
【００２３】
したがって、比較的質量の大きく比重の重いフライアッシュの粒子は、第２回転翼４の先端に臨んだ状態で開口している第２排出口８に飛入し易く、これによりフライアッシュ貯留部１６内にはフライアッシュの粒子が次第に貯留する。なお、フライアッシュ貯留部１６に吸引装置を設けて、フライアッシュの粒子を緩やかにフライアッシュ貯留部１６内に導入するように構成してもよい。
【００２４】
そして、フライアッシュの粒子が次第に回収されて、比較的質量が小さく比重の軽い未燃カーボンの粒子が第１排出口７から吸引されてケーシング２の外に排出され、取り出し機構１４を介してカーボン貯留部１５に貯留される。この様にして、フライアッシュ貯留部１６に貯留されたフライアッシュは、未燃カーボンの含有量が少なく、しかも凝集状態にある粒子が分散され真球状態の上質なフライアッシュである。
【００２５】
なお、第１，第２回転翼３，４の回転速度を変えたり、投入量を変えたり、あるいは吸引装置９の吸引力を変えて粉砕時間を変えることにより、異なった種類のフライアッシュに対し未燃カーボンを適宜調整することができる。また、前記した実施形態では、第１回転翼３と第２回転翼４の回転方向を同じにしたが、回転方向を逆にすると、回転翼の半径方向のみならず回転方向にも剪断応力が発生するので、これにより粉砕効率が向上する。
【００２６】
次に、図２に示すカーボン分離装置１の第２実施形態について説明する。
このカーボン分離装置１は、ケーシング２内に第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼３，４とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２の中心部分に排出口２０を開設し、該排出口２０に接続流路２１を介して吸引装置９を連通するとともに、排出口２０から排出したフライアッシュを分級する分級装置２２を連通し、分級装置２２の第１取り出し口２３にカーボン貯留部２４を、第２取り出し口２５にフライアッシュ貯留部２６を設けたものであり、第１実施形態と異なり、ケーシング２にはフライアッシュを分離して取り出すための排出口を設けない。したがって、この実施形態におけるケーシング２は、第２排出口８を開設していない点を除いて、前記第１実施形態におけるケーシング２と同様の構成である。また、第１，第２回転翼３，４の構成も同様である。
【００２７】
次に、この様な構成からなるカーボン分離装置１における作用について説明する。なお、カーボン分離装置１は、吸引装置９及び分級装置２２を作動しつつ第１，第２回転翼３，４を回転する。
【００２８】
投入口６から被処理フライアッシュを投入すると、この被処理フライアッシュが開口部６′からケーシング２内の右端部分に入って、その後、第１回転翼３の翼の間隙内を通過し、その一部の粒子は翼の回転により生成される気流に乗って第１回転翼３の周りを循環し、また、一部の粒子は第２回転翼４側に引かれ、同様に、第２回転翼４の周りを循環する。粉砕室５内における第１回転翼３の循環軌道と第２回転翼４の循環軌道では互いに逆向きの速度成分を持つため、それぞれの循環軌道上の粒子は互いに衝突するか剪断応力を受けて粉砕される。
【００２９】
この様にしてサブミクロンまで粉砕されたフライアッシュは、酸化珪素の粒子と未燃カーボンの粒子とが混在した状態で排出口２０から吸引されてケーシング２の外部に排出され、分級装置２２に供給される。そして、分級装置２２内に供給された酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）と未燃カーボンとの混在においては、フライアッシュの粒子は微細に粉砕されても未燃カーボンの粒子よりも比重が重い（質量が大きい）ので、未燃カーボンの粒子よりも大きな遠心力で外側に流れる特性を有する。このため、比較的比重が軽い（質量が小さい）未燃カーボンの粒子と比較的比重が重いフライアッシュの粒子とを分離可能であり、比重の重いフライアッシュの粒子がフライアッシュ貯留部２６に、比重の軽い未燃カーボンの粒子がカーボン貯留部２４に次第に貯留される。
したがって、フライアッシュ貯留部２６に貯留されたフライアッシュは、未燃カーボンの含有量が少なく、しかも凝集状態にある粒子が分散され真球状態の粒子に粉砕された上質なフライアッシュとなる。
【００３０】
次に、図３に示すカーボン分離装置１の第３実施形態について説明する。
このカーボン分離装置１は、前記した図２のカーボン分離装置に図１のフライアッシュ貯留部１６を付加したものである。すなわち、ケーシング２内に第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２に、第２回転翼４の外周から近い位置に第２排出口８を設け、この第２排出口８にフライアッシュ貯留部１６を設け、また、第２回転翼４のケーシング２の中心部分に排出口２０を開設し、該排出口２０に吸引装置９′を連通するとともに、排出口２０から排出したフライアッシュを粒子の質量差と比重差により段階的に分級する分級装置２２′を連通して構成される。
【００３１】
なお、第１、第２回転翼３，４、フライアッシュ貯留部１６、吸引装置９′、分級装置２２′などは前記した各実施形態におけるものと同様の構成である。
【００３２】
この様な構成からなるカーボン分離装置１においては、被処理フライアッシュがサブミクロンまで粉砕され、比重の大きなフライアッシュが第２排出口８からフライアッシュ貯留部１６に回収される作用は前記各実施形態と同様であるが、第２排出口８から回収されずに未燃カーボンの粒子と共に排出口２０からフライアッシュが排出されても、このフライアッシュを分級装置２２′により未燃カーボンと分離して回収することができる。したがって、フライアッシュの回収能率を高めることができる。
【００３３】
なお、本発明において、フライアッシュ粒子を取り出す第２排出口８は、前記実施形態では第２回転翼４の先端の延長線上に位置するケーシング２に開設したが、第１排出口７よりも回転翼の回転中心から離れた部位であればよく、例えば循環気流が当たり易いケーシング２のショルダー部でもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１および請求項４の発明によれば、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、該第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口を開設したので、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを構造が簡単な分離装置で容易に分離することができる。
【００３５】
したがって、未燃カーボンの含有量が多くて処分に困っていたフライアッシュであっても、カーボン含有量の少ないフライアッシュとして提供することができる。このため、フライアッシュを新たな資源として提供することができ、新たな用途を開発する場合に、資源の品質安定化を図ることができ、開発を促進することができる。例えば、処理後のフライアッシュをコンクリート混和材として使用すると、コンクリートの流動性を向上させることができ、これによりコンクリート混和材としての用途の拡大を図ることができる。これは、互に凝集しているフライアッシュ粒子が衝突、摩砕により粉砕分散されて球形の一次粒子となり、この球形の一次粒子によってベアリング効果が高まり、これによりコンクリートの流動性が高まるからである。
【００３６】
また、未燃カーボン粒子を被処理フライアッシュから選択的且つ微細に粉砕することができ、しかも循環気流による粉砕なので、必要に応じてサブミクロンまで粉砕することができ、フライアッシュの用途を拡張できる。例えば、本発明による分級プロセスでは未燃カーボンの低減と同時にフライアッシュに含まれる微量元素が分離低減でき、環境汚染の元となる有害物質の分離低減が可能である。したがって、この有害物質元素の低減を図ることにより、フライアッシュの用途のさらなる拡大が期待できる。
【００３７】
さらに、本発明は互いに逆向きの速度成分を持つ循環軌道上で粒子が互いに衝突して剪断応力を受けて粉砕される気体粉砕なので、機器の摩耗が少なく、これにより設備費も少なく押さえることができる。
【００３８】
請求項２および請求項５の発明によれば、請求項１及び請求項４の発明と同様に、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを容易に分離することができ、未燃カーボンの含有量が多くて処分に困っていたフライアッシュであっても、カーボン含有量の少ないフライアッシュとして提供することができる。このため、フライアッシュを新たな資源として提供することができ、新たな用途を開発する場合に、資源の品質安定化を図ることができ、開発を促進することができる。
また、未燃カーボン粒子を被処理フライアッシュから選択的且つ微細に粉砕することができ、しかも循環気流による粉砕なので、必要に応じてサブミクロンまで粉砕することができ、フライアッシュの用途を拡張し易い。さらに、気体粉砕により粉砕するので、機器の摩耗が少なく、これにより設備費も少なく押さえることができる。
【００３９】
そして、粉砕した後にカーボン粒子を珪素粒子との質量差と比重差により分級装置で分離するので、所望する粒度まで粉砕してからカーボン粒子を分離することができ、用途に応じた粒度のフライアッシュを提供し易い。また、粉砕能力に拘らず分級能力を設定することができ、設計の自由度を高めることができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、少なくともいずれか一方の回転翼を回転中心線方向に移動可能とし、両回転翼間の隙間を調整可能としたので、被処理フライアッシュの特性に応じて最適な粉砕条件に調整し易い。
【００４１】
請求項６及び７の発明によれば、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを一層効率良く分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カーボン分離装置の第１実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】カーボン分離装置の第２実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図３】カーボン分離装置の第３実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図４】石炭火力発電所のボイラ等の概略説明図である。
【符号の説明】
１ カーボン分離装置
２ ケーシング
３ 第１回転翼
４ 第２回転翼
５ 粉砕室
６ 投入口
６′開口部
７ 第１排出口
８ 第２排出口
９、９′ 吸引装置
１０ 第１支軸
１１ 延出筒部
１２ 第２支軸
１３ 接続流路
１４ 取り出し機構
１５ カーボン貯留部
１６ フライアッシュ貯留部
２０ 排出口
２１ 接続流路
２２、２２′ 分級装置
２３ 第１取り出し口
２４ カーボン貯留部
２５ 第２取り出し口
２６ フライアッシュ貯留部
４０ 粉砕機
４１ ボイラの燃焼室
４２ ボイラの火炉底部
４３ 節炭器
４４ 電気集塵器
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュ中の未燃カーボン分離装置、及びその分離方法に関し、特に、未燃カーボン含有量を低減し、かつ互いに凝集・附着した状態のフライアッシュの粒子を分離微細化し、その粒度を揃えて、フライアッシュを有効な資源として使用できるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所では、図４に示すように、燃料となる石炭塊を粉砕機４０により平均粒径で１５〜４０μ程度まで微粉砕し、ボイラの入口で空気と混合しボイラの燃焼室４１内で燃焼する。この石炭にはカーボン分の他、灰分が５〜３０％程度含まれており、この灰分が燃焼されずに石炭灰として排出される。
排出される石炭灰の成分は、酸化珪素４０〜６０％、酸化アルミ（酸化アルミナ）２０〜３０％の他、酸化カルシウム５〜１０％、酸化鉄３〜８％、未燃カーボン２〜１０％などであるが、排出された石炭灰は回収される場所により、クリンカアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュとに分類され、その成分も微妙に異なる。
クリンカアッシュは、ボイラ火炉底部４２からガラス質の固形物として回収され、取り扱いしやすい０．５〜１mm程度に粉砕されて排出され、灰の１０〜２０％程度を占める。
シンダアッシュは、節炭器４３で落下する灰であり、平均粒径３０〜７０μの球形の粒子または球形の粒子が互いに凝集した状態で回収され、灰の５％程度を占める。
フライアッシュは、電気集塵器４４で回収される灰であり、平均粒径１０〜３０μの球形の粒子または球形の粒子が互いに凝集した状態で回収され、灰の７０〜８０％程度を占める。
シンダアッシュとフライアッシュは、燃焼の熱で灰分が気中で液化し、その後冷却されるので平均粒径１０〜７０μの真球粒子の集まりと、それらが互いに付着（凝集）した状態で回収される。未燃カーボンは灰分の真球粒子に付着あるいは単独で混在する。
【０００３】
フライアッシュは排出される量も多いので、その大半は産業廃棄物として埋め立て廃棄処理されてきた。しかしながら、大量に発生するフライアッシュを埋立廃棄処理するには、廃棄する場所の問題、費用の問題がある。
そして、未燃カーボンが多いフライアッシュはセメントの粘土代替素材として使用しても、その消費量に限界があり、結果的には大量のフライアッシュを廃棄処理せざるをえなかった。また、未燃カーボンが少なく粒度が微細なフライアッシュは、セメントと混合される生コンクリートの混和材として使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フライアッシュの用途を新たに開発しようとしても、フライアッシュは、石炭の産出地や燃焼条件などにより粒度、色彩、残留カーボン量などが異なるので、新たな素材としての用途を開発することは容易でない。特に、未燃カーボンの含有量を許容範囲にまで低減することが、新たな素材として使用するためには不可欠である。
【０００５】
この未燃カーボンの含有量低減については、今まで篩い分級、静電分級、湿式分級、振動分級、ジェットミル分級などの方式が試されてきたが、それぞれ一長一短であり、実際には実用に供されていない。その中で、フライアッシュの粒子同士を衝突粉砕後分級するジェットミル（微粉炭機）が注目されているが、構造が複雑で保守に手間がかかる等のため、実用化には多くの課題がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、構造が簡単で、フライアッシュ中の未燃カーボンを容易に分離して効率良く除去することができる未燃カーボン分離装置、および分離方法を提供しようとするものである。
また、機器の摩耗を少なくし、粉体に合わせた粉体分級の調整ができ、保守容易な未燃カーボン分離装置、及び分離方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、該第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口を開設し、該第１排出口に吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
なお、被処理フライアッシュは、主に酸化珪素の粒子、酸化アルミの粒子と未燃カーボン粒子とが混在した状態のフライアッシュである。
【０００８】
請求項２に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに排出口を開設し、該排出口には、排出口から排出したフライアッシュを粒子の質量差により分級する分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【０００９】
請求項３に記載のものは、少なくともいずれか一方の回転翼を回転中心線方向に移動可能とし、両回転翼間の隙間を調整可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【００１０】
請求項４に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、粉砕されてフライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒を、第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を、第１排出口よりも遠い位置であって第２回転翼の外周近くの第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１１】
請求項５に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、粉砕したフライアッシュの粒子を、ケーシングに開設された排出口から分級装置に導入し、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１２】
請求項６に記載のものは、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周に近い位置に第２排出口を開設し、上記第１排出口に分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置である。
【００１３】
請求項７に記載のものは、同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を第２回転翼の回転中心軸から遠い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口から取り出し、該第２排出口から取り出されなかったフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から分級装置に導入して、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、フライアッシュ中のカーボン分離装置１の第１実施形態の概略構成を示す断面図である。
このカーボン分離装置１は、図１に示すように、ケーシング２内に、モータ等の回転駆動源（図示せず）により回転駆動される第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼３，４とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２に、該第２回転翼４の回転中心軸から近い位置に第１排出口７を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口８を開設し、第１排出口７に吸引力が変えられる吸引装置９を連通することにより概略構成されている。
【００１５】
ケーシング２は、長手方向中央部分の内径が同一で左右隅部を傾斜させることにより左右両端方向に次第に内径を縮径した横向きの両端閉塞の円筒状部材であり、右端部の中心部分に、第１回転翼３の第１支軸１０を回転自在に支持する第１軸受（図示せず）を設け、左端部の中心近傍を軸方向外方に延設して第１排出口７となる延出筒部１１を形成し、この延出筒部１１の先端部分あるいはその外側に第２回転翼４の第２支軸１２を回転自在に支持する第２軸受（図示せず）を設け、第１回転翼３よりも外方（図中右側）の傾斜部分に投入口６に連通する開口部６′を開設し、第２回転翼４の先端が対向する傾斜部分に円周状の間隙である第２排出口８を設けてある。なお、回転翼３，４の回転速度は、例えば５０００〜１００００ｒｐｍというように、適宜変えられるように構成されている。
【００１６】
そして、延出筒部１１の先端に接続流路１３の一端を接続し、この接続流路１３の他端を吸引装置９側に接続し、吸引装置９の上流側に、気流中から未燃カーボンをフィルタ等により捕捉して取り出し可能な取り出し機構１４を設け、該取り出し機構１４の出口に、分離除去した未燃カーボンを貯留するカーボン貯留部１５を設ける。なお、吸引装置９の吸引力は、フライアッシュの特性に応じて可変できるように構成されている。
また、前記した第２排出口８には、処理済みのフライアッシュを貯留するフライアッシュ貯留部１６を設ける。
【００１７】
第１回転翼３は、第１支軸１０の先端に固定したボスに例えば４枚の翼を放射状に取り付けたものであり、各翼はボスの円周方向に等間隔に配置されている。なお、翼の数は適宜設定することができるが、後述する気流の通過上、翼同士の間の空間は広く設定することが望ましい。
また、第２回転翼４は、第１回転翼３と同様に、第２支軸１２の先端に固定したボスに例えば４枚の翼を放射状に取り付けたものである。
【００１８】
そして、本実施形態では第１支軸１０を軸方向に移動可能とし、両回転翼３，４の間の隙間、即ち粉砕室５の幅を調整できるように構成し、これにより処理するフライアッシュの特性に応じて最適な間隔が得られるようにしてある。この粉砕室５の幅を調整する機構としては、第２支軸１２を、あるいは両支軸を移動可能としてもよい。
なお、ケーシング２を中央から分割できるように構成し、保守点検等の作業を容易にできるようにしてもよい。
【００１９】
次に、この様な構成からなるカーボン分離装置１における作用について説明する。なお、カーボン分離装置１は、吸引装置９を作動しつつ第１，第２回転翼３，４を回転した状態である。
【００２０】
投入口６から被処理フライアッシュを投入すると、このフライアッシュが開口部６′からケーシング２内の右端部分に入って、その後、第１回転翼３の翼の間隙内を通過し、その一部の粒子は翼の回転により生成される気流に乗って第１回転翼３の周りを循環し、また、一部の粒子は第２回転翼４側に引かれ、同様に、第２回転翼４の周りを循環する。粉砕室５内における第１回転翼３の循環軌道（即ち、循環気流）と第２回転翼４の循環軌道では互いに逆向きの速度成分を持つため、それぞれの循環軌道上の粒子は互いに衝突するか剪断応力を受けて粉砕される。
【００２１】
酸化珪素粒、酸化アルミ粒は非常に硬いため、それぞれが衝突しても凝集状態が分離するだけで容易に粉砕されないが、被処理フライアッシュは、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の粒子と未燃カーボンの粒子とが混在した粉状であり、酸化珪素の粒子（又は、酸化アルミ粒子）と未燃カーボンの粒子とが衝突した場合には、未燃カーボンの方が崩壊し易いので、未燃カーボンの粒子がより微細な粒子に粉砕される。したがって、被処理フライアッシュは、２つの循環軌道上を気流に乗って循環すると、未燃カーボンの選択的なサブミクロン粉砕が繰り返し行なわれて未燃カーボンが次第に微細な粒子となる。
【００２２】
ところで、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の微細粒子は、同じ大きさの粒子であっても未燃カーボンの粒子よりも比重が大きくて重いので、循環軌道を循環する際に、特に回転翼の半径方向外側に向って流れるときに、未燃カーボンの粒子よりも大きな遠心力で外側に流れる。このため、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）に比べて質量が小さく比重の軽い未燃カーボンの粒子が第２回転翼４の回転中心軸に沿って吸引されて第１排出口７から排出され易いのに対して、酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）の粒子は質量が大きく比重が重いため第２回転翼４の循環軌道を半径方向外側に流れ易い。換言すると、カーボンの粒子が比較的軽くて、フライアッシュの粒子が比較的重いので、循環軌道を循環する間に凝集状態にある粒子塊が分散され真球状の粒子に粉砕されるとともに、各粒子に作用する遠心力の相違により流される方向が異なり、これにより分離可能となる。
【００２３】
したがって、比較的質量の大きく比重の重いフライアッシュの粒子は、第２回転翼４の先端に臨んだ状態で開口している第２排出口８に飛入し易く、これによりフライアッシュ貯留部１６内にはフライアッシュの粒子が次第に貯留する。なお、フライアッシュ貯留部１６に吸引装置を設けて、フライアッシュの粒子を緩やかにフライアッシュ貯留部１６内に導入するように構成してもよい。
【００２４】
そして、フライアッシュの粒子が次第に回収されて、比較的質量が小さく比重の軽い未燃カーボンの粒子が第１排出口７から吸引されてケーシング２の外に排出され、取り出し機構１４を介してカーボン貯留部１５に貯留される。この様にして、フライアッシュ貯留部１６に貯留されたフライアッシュは、未燃カーボンの含有量が少なく、しかも凝集状態にある粒子が分散され真球状態の上質なフライアッシュである。
【００２５】
なお、第１，第２回転翼３，４の回転速度を変えたり、投入量を変えたり、あるいは吸引装置９の吸引力を変えて粉砕時間を変えることにより、異なった種類のフライアッシュに対し未燃カーボンを適宜調整することができる。また、前記した実施形態では、第１回転翼３と第２回転翼４の回転方向を同じにしたが、回転方向を逆にすると、回転翼の半径方向のみならず回転方向にも剪断応力が発生するので、これにより粉砕効率が向上する。
【００２６】
次に、図２に示すカーボン分離装置１の第２実施形態について説明する。
このカーボン分離装置１は、ケーシング２内に第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼３，４とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２の中心部分に排出口２０を開設し、該排出口２０に接続流路２１を介して吸引装置９を連通するとともに、排出口２０から排出したフライアッシュを分級する分級装置２２を連通し、分級装置２２の第１取り出し口２３にカーボン貯留部２４を、第２取り出し口２５にフライアッシュ貯留部２６を設けたものであり、第１実施形態と異なり、ケーシング２にはフライアッシュを分離して取り出すための排出口を設けない。したがって、この実施形態におけるケーシング２は、第２排出口８を開設していない点を除いて、前記第１実施形態におけるケーシング２と同様の構成である。また、第１，第２回転翼３，４の構成も同様である。
【００２７】
次に、この様な構成からなるカーボン分離装置１における作用について説明する。なお、カーボン分離装置１は、吸引装置９及び分級装置２２を作動しつつ第１，第２回転翼３，４を回転する。
【００２８】
投入口６から被処理フライアッシュを投入すると、この被処理フライアッシュが開口部６′からケーシング２内の右端部分に入って、その後、第１回転翼３の翼の間隙内を通過し、その一部の粒子は翼の回転により生成される気流に乗って第１回転翼３の周りを循環し、また、一部の粒子は第２回転翼４側に引かれ、同様に、第２回転翼４の周りを循環する。粉砕室５内における第１回転翼３の循環軌道と第２回転翼４の循環軌道では互いに逆向きの速度成分を持つため、それぞれの循環軌道上の粒子は互いに衝突するか剪断応力を受けて粉砕される。
【００２９】
この様にしてサブミクロンまで粉砕されたフライアッシュは、酸化珪素の粒子と未燃カーボンの粒子とが混在した状態で排出口２０から吸引されてケーシング２の外部に排出され、分級装置２２に供給される。そして、分級装置２２内に供給された酸化珪素や酸化アルミ（フライアッシュ）と未燃カーボンとの混在においては、フライアッシュの粒子は微細に粉砕されても未燃カーボンの粒子よりも比重が重い（質量が大きい）ので、未燃カーボンの粒子よりも大きな遠心力で外側に流れる特性を有する。このため、比較的比重が軽い（質量が小さい）未燃カーボンの粒子と比較的比重が重いフライアッシュの粒子とを分離可能であり、比重の重いフライアッシュの粒子がフライアッシュ貯留部２６に、比重の軽い未燃カーボンの粒子がカーボン貯留部２４に次第に貯留される。
したがって、フライアッシュ貯留部２６に貯留されたフライアッシュは、未燃カーボンの含有量が少なく、しかも凝集状態にある粒子が分散され真球状態の粒子に粉砕された上質なフライアッシュとなる。
【００３０】
次に、図３に示すカーボン分離装置１の第３実施形態について説明する。
このカーボン分離装置１は、前記した図２のカーボン分離装置に図１のフライアッシュ貯留部１６を付加したものである。すなわち、ケーシング２内に第１回転翼３と第２回転翼４を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシング２の内面とで囲まれた空部を粉砕室５とし、第１回転翼３側のケーシング２に被処理フライアッシュ用の投入口６を連通し、第２回転翼４側のケーシング２に、第２回転翼４の外周から近い位置に第２排出口８を設け、この第２排出口８にフライアッシュ貯留部１６を設け、また、第２回転翼４のケーシング２の中心部分に排出口２０を開設し、該排出口２０に吸引装置９′を連通するとともに、排出口２０から排出したフライアッシュを粒子の質量差と比重差により段階的に分級する分級装置２２′を連通して構成される。
【００３１】
なお、第１、第２回転翼３，４、フライアッシュ貯留部１６、吸引装置９′、分級装置２２′などは前記した各実施形態におけるものと同様の構成である。
【００３２】
この様な構成からなるカーボン分離装置１においては、被処理フライアッシュがサブミクロンまで粉砕され、比重の大きなフライアッシュが第２排出口８からフライアッシュ貯留部１６に回収される作用は前記各実施形態と同様であるが、第２排出口８から回収されずに未燃カーボンの粒子と共に排出口２０からフライアッシュが排出されても、このフライアッシュを分級装置２２′により未燃カーボンと分離して回収することができる。したがって、フライアッシュの回収能率を高めることができる。
【００３３】
なお、本発明において、フライアッシュ粒子を取り出す第２排出口８は、前記実施形態では第２回転翼４の先端の延長線上に位置するケーシング２に開設したが、第１排出口７よりも回転翼の回転中心から離れた部位であればよく、例えば循環気流が当たり易いケーシング２のショルダー部でもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１および請求項４の発明によれば、ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、該第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口を開設したので、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを構造が簡単な分離装置で容易に分離することができる。
【００３５】
したがって、未燃カーボンの含有量が多くて処分に困っていたフライアッシュであっても、カーボン含有量の少ないフライアッシュとして提供することができる。このため、フライアッシュを新たな資源として提供することができ、新たな用途を開発する場合に、資源の品質安定化を図ることができ、開発を促進することができる。例えば、処理後のフライアッシュをコンクリート混和材として使用すると、コンクリートの流動性を向上させることができ、これによりコンクリート混和材としての用途の拡大を図ることができる。これは、互に凝集しているフライアッシュ粒子が衝突、摩砕により粉砕分散されて球形の一次粒子となり、この球形の一次粒子によってベアリング効果が高まり、これによりコンクリートの流動性が高まるからである。
【００３６】
また、未燃カーボン粒子を被処理フライアッシュから選択的且つ微細に粉砕することができ、しかも循環気流による粉砕なので、必要に応じてサブミクロンまで粉砕することができ、フライアッシュの用途を拡張できる。例えば、本発明による分級プロセスでは未燃カーボンの低減と同時にフライアッシュに含まれる微量元素が分離低減でき、環境汚染の元となる有害物質の分離低減が可能である。したがって、この有害物質元素の低減を図ることにより、フライアッシュの用途のさらなる拡大が期待できる。
【００３７】
さらに、本発明は互いに逆向きの速度成分を持つ循環軌道上で粒子が互いに衝突して剪断応力を受けて粉砕される気体粉砕なので、機器の摩耗が少なく、これにより設備費も少なく押さえることができる。
【００３８】
請求項２および請求項５の発明によれば、請求項１及び請求項４の発明と同様に、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを容易に分離することができ、未燃カーボンの含有量が多くて処分に困っていたフライアッシュであっても、カーボン含有量の少ないフライアッシュとして提供することができる。このため、フライアッシュを新たな資源として提供することができ、新たな用途を開発する場合に、資源の品質安定化を図ることができ、開発を促進することができる。
また、未燃カーボン粒子を被処理フライアッシュから選択的且つ微細に粉砕することができ、しかも循環気流による粉砕なので、必要に応じてサブミクロンまで粉砕することができ、フライアッシュの用途を拡張し易い。さらに、気体粉砕により粉砕するので、機器の摩耗が少なく、これにより設備費も少なく押さえることができる。
【００３９】
そして、粉砕した後にカーボン粒子を珪素粒子との質量差と比重差により分級装置で分離するので、所望する粒度まで粉砕してからカーボン粒子を分離することができ、用途に応じた粒度のフライアッシュを提供し易い。また、粉砕能力に拘らず分級能力を設定することができ、設計の自由度を高めることができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、少なくともいずれか一方の回転翼を回転中心線方向に移動可能とし、両回転翼間の隙間を調整可能としたので、被処理フライアッシュの特性に応じて最適な粉砕条件に調整し易い。
【００４１】
請求項６及び７の発明によれば、未燃カーボンを含んだ被処理フライアッシュから未燃カーボンを一層効率良く分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カーボン分離装置の第１実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】カーボン分離装置の第２実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図３】カーボン分離装置の第３実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図４】石炭火力発電所のボイラ等の概略説明図である。
【符号の説明】
１ カーボン分離装置
２ ケーシング
３ 第１回転翼
４ 第２回転翼
５ 粉砕室
６ 投入口
６′開口部
７ 第１排出口
８ 第２排出口
９、９′ 吸引装置
１０ 第１支軸
１１ 延出筒部
１２ 第２支軸
１３ 接続流路
１４ 取り出し機構
１５ カーボン貯留部
１６ フライアッシュ貯留部
２０ 排出口
２１ 接続流路
２２、２２′ 分級装置
２３ 第１取り出し口
２４ カーボン貯留部
２５ 第２取り出し口
２６ フライアッシュ貯留部
４０ 粉砕機
４１ ボイラの燃焼室
４２ ボイラの火炉底部
４３ 節炭器
４４ 電気集塵器
Claims (7)
- ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、該第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周から近い位置に第２排出口を開設し、該第１排出口に吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置。
- ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに排出口を開設し、該排出口には、排出口から排出したフライアッシュを粒子の質量差により分級する分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置。
- 少なくともいずれか一方の回転翼を回転中心線方向に移動可能とし、両回転翼間の隙間を調整可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置。
- 同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、粉砕されてフライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒を、第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を、第１排出口よりも遠い位置であって第２回転翼の外周近くの第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法。
- 同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、粉砕したフライアッシュの粒子を、ケーシングに開設された排出口から分級装置に導入し、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法。
- ケーシング内に第１回転翼と第２回転翼を同軸線上に対向した状態で設け、両回転翼とケーシングの内面とで囲まれた空部を粉砕室とし、第１回転翼側のケーシングに被処理フライアッシュ用の投入口を連通し、第２回転翼側のケーシングに、第２回転翼の回転中心軸から近い位置に第１排出口を、第２回転翼の外周に近い位置に第２排出口を開設し、上記第１排出口に分級装置を連通するとともに、該分級装置を介して吸引装置を連通したことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離装置。
- 同軸線上に対向した状態でケーシング内に設けた第１回転翼と第２回転翼とケーシング内面とに囲まれて形成された粉砕室内に第１回転翼側から被処理フライアッシュを供給し、第１回転翼の周りに発生する循環気流と、第２回転翼の周りに発生する循環気流とに被処理フライアッシュを乗せて移動せしめ、前記した各循環気流に乗って移動する被処理フライアッシュの粒子同士を衝突させてフライアッシュよりも崩壊しやすい未燃カーボンを被処理フライアッシュから選択的に粉砕してフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを混在させ、重さの違いで受ける遠心力が異なることにより、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒を第２回転翼の回転中心軸から遠い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第２排出口から取り出し、該第２排出口から取り出されなかったフライアッシュ粒と未燃カーボン粒とを第２回転翼の回転中心軸から近い位置の第２回転翼側ケーシングに開設した第１排出口から分級装置に導入して、重さの違いで流され方が異なるフライアッシュ粒と未燃カーボン粒を分離して、フライアッシュ粒よりも質量が小さい未燃カーボン粒と、未燃カーボン粒よりも質量が大きいフライアッシュ粒とを異なる排出口からそれぞれ取り出し可能としたことを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン分離方法。
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