JP7067197B2 - スラリーの搬送装置、スラリーの搬送方法、及び石炭灰処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、石炭灰含有スラリー等のスラリーを搬送する搬送装置、スラリーの搬送方法及び石炭灰処理装置に関する。

微粉炭焚きボイラー等から発生する石炭灰（フライアッシュともいう）は、コンクリートの耐久性を向上させる効果があることが知られている。このため、石炭灰を、コンクリート用の混和材として利用することが検討されている。しかしながら、石炭灰の中には未燃カーボンが含まれており、この未燃カーボンが、コンクリート用の混和材の一つである空気連行剤（ＡＥ剤）を吸収することがある。このため、未燃カーボンを多く含有する石炭灰を使用する際には、空気連行剤を多量に添加することが必要となる。
このような理由から、未燃カーボン含有量が少ない石炭灰はコンクリート用の混和材として利用されているが、未燃カーボン含有量が多い石炭灰は、一部はセメント原料として利用されているものの、産業廃棄物として埋め立て処分される場合が多い。そこで、未燃カーボン含有量の多い石炭灰から未燃カーボン分を除去して、コンクリート用として有用なフライアッシュを製造する方法が検討されている。

例えば、石炭灰中の未燃カーボンを除去する方法として、浮遊選別が知られている。この浮遊選別により未燃カーボンが除去された石炭灰含有スラリーは、脱水及び乾燥されることにより、改質されたコンクリート用フライアッシュとなる。この浮遊選別は、浮遊選別器の槽内に石炭灰、水及び浮遊選別剤が投入され、撹拌されることにより未燃カーボンを槽の上部に浮遊させ、これを取り除くことにより行われる。そして、浮遊選別器の槽の底部から抜き出したスラリーを脱水装置により脱水してケーキ状に形成した後、乾燥器により乾燥させることにより改質されたコンクリート用フライアッシュを得ることができる。

ところで、浮遊選別器の槽の底部から抜き出した石炭灰含有スラリーは水分率が質量％で４００％～５００％と高く、かつ、粘度が高いため、通常の液体を圧送する回転式ポンプ等では搬送できない。このような石炭灰含有スラリーを搬送する装置として、特許文献１及び２に記載のスクレーパ式チェーンコンベアや特許文献３に記載のバケットコンベアにより搬送する方法が知られている。
例えば、特許文献１に開示されている水封式炉底灰コンベア装置では、石炭焚きボイラーから抜き出された炉底灰（ボトムアッシュ）を冷却及び回収するため、水槽に石炭灰を落下させた後、水封式炉底灰コンベア（スクレーパ式チェーンコンベア）で石炭灰含有スラリーを搬送している。この装置では、スクレーパ式チェーンコンベアにより炉底灰を搬送する際、水槽外から水を供給することにより、処理水の循環を不要としている。
また、特許文献２に開示されている石炭焚ボイラーの灰処理装置では、上記特許文献１と同様に石炭灰を冷却水槽に投入後、スクレーパ式チェーンコンベアにより石炭灰含有スラリーを回収している。この際、冷却水槽からあふれた石炭灰含有スラリーを沈殿槽に流通させ、沈殿槽底部の沈殿物を冷却水槽に供給することにより、沈殿槽の洗浄を不要としている。

一方、特許文献３に開示されているバケットコンベアは、チェーンに固定された複数のバケット内に粉状物などの搬送物が投入され、これら搬送物を連続的に搬送する際に用いられている。このバケットコンベアでは、バケットへの搬送物の投入時に、隣り合うバケットの開口端縁同士が互いに重なった状態とすることで、隣り合うバケット同士の隙間から搬送物が下方にこぼれ落ちるのを防止している。
なお、上記各コンベアによる方法の他、スネーク式若しくはプランジャーピストン方式の圧送ポンプにより搬送する方法も知られている。

特開平７－１２３２５号公報 特開平１０－３３２１２９号公報 特開２００６－１１１３９４号公報

しかしながら、スクレーパ式チェーンコンベアやバケットコンベア、スネーク式若しくはプランジャーピストン方式の圧送ポンプを用いて搬送する石炭灰含有スラリーの水分率は、前述したように質量％で４００％～５００％と高いため、分級後の改質されたフライアッシュの水分率を所望の値（例えば、０．１％）まで下げるためには、脱水装置や乾燥装置が大規模になる他、乾燥に多くの熱エネルギーを要することになる。このため、石炭灰含有スラリーの水分率を脱水装置や乾燥装置に送り込む前にできるだけ少なくすることが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、スラリーの水分率を搬送時に簡便かつ確実に低減できるスラリーの搬送装置、スラリーの搬送方法及び石炭灰処理装置を提供することを目的とする。

本発明のスラリーの搬送装置は、粉体又は粒体からなる固体と液体とが混合したスラリーが貯留される複数の貯留部を搬送する搬送手段を備え、前記複数の貯留部は、上部が開放された複数のバケットにより構成され、前記搬送手段は、前記複数のバケットが間隔を開けた状態で支持されるコンベアと、前記複数のバケットを搬送方向下流に向かうに従って徐々に傾斜させる傾斜手段と、を有し、前記バケットに貯留された前記スラリーを沈降分離させることにより上澄み液を生成しつつ前記傾斜手段で前記バケットを傾斜させることにより前記上澄み液をオーバーフローさせながら搬送する。

本発明では、搬送手段により複数の貯留部を搬送する際に上澄み液を生成しつつ、貯留部から上澄み液をオーバーフローさせながら搬送するので、搬送後のスラリーの水分率を減少させることができる。
なお、以下の説明において、水分率（％）とは、｛（スラリーの質量－スラリー中の固体質量）／スラリー中の固体質量｝×１００により導き出された値（％）をいう。

また、コンベアにより支持された複数のバケットを搬送する際に、これら複数のバケットを搬送方向下流に向かうに従って徐々に傾けるだけで、スラリーの上澄み液を少しずつバケット外に排出できる。この際、バケット内においては、少しずつ固体が沈降することにより、上澄み液が徐々に生成されているが、バケット外に上澄み液が一気に排出されることがないので、固体がバケット外に排出されることを抑制でき、搬送後のスラリーの水分率を確実に減少させることができる。

本発明のスラリーの搬送装置の好ましい態様としては、前記バケットは、支軸により前記コンベアに垂直回動可能に吊り下げ支持され、前記傾斜手段は、前記コンベアの搬送方向に沿って配置されるレールガイドと、前記バケットの前記支軸から離間した位置に設けられ、前記レールガイドに当接しながら移動する回動補助部と、を備え、前記レールガイドは、前記搬送方向下流に向かうに従って、前記搬送方向と交差する方向に延出しており、前記回動補助部が前記レールガイドに沿って前記搬送方向と交差する方向に移動するに従って、前記バケットは、前記支軸を中心に回動する。
上記態様では、搬送方向下流に向かうに従って搬送方向と交差する方向に延出しているレールガイドに沿って回動補助部が移動するのに伴いバケットが支軸を中心に回動して、バケットから上澄み液を徐々に排出できる。
この場合、支軸により垂直姿勢で吊り下げ支持されているバケットの回動補助部がレールガイドに徐々に押されることにより回動する場合と、回動補助部を介してレールガイドにより支持されることで垂直姿勢に保持されているバケットが、レールガイドからの支持を徐々に失うことで回動する場合とがある。

本発明のスラリーの搬送装置の好ましい態様としては、前記バケットは、該バケットを垂直回動可能に吊り下げ支持する支軸により前記コンベアに支持され、前記傾斜手段は、前記支軸に固定される歯車と、前記コンベアの搬送方向に沿って延び、前記歯車に係合する線状に延びるギヤを有する被係合部と、により構成されている。
なお、歯車と被係合部とにより構成される機構としては、チェーンスプロケット又はラックピニオン等を例示できる。また、被係合部は、コンベアの搬送速度と異なる速度でコンベアの搬送方向に沿って移動してもよい。
上記態様では、支軸に固定された歯車が時計回り又は反時計回りに徐々に回転する。このため、この歯車の回転に伴ってバケットが徐々に傾くので、バケットから上澄み液を徐々に排出できる。

本発明のスラリーの搬送装置の好ましい態様としては、前記複数のバケットの底部は、前記粉体及び前記粒体の粒径よりも小さい孔部が複数形成されたメッシュ状である。
上記態様では、複数のバケットの上部から上澄み液を排出するとともに、メッシュ状の底部からも液体を排出できるので、搬送後のスラリーの水分率をより確実に低減できる。

本発明のスラリーの搬送装置の好ましい態様としては、前記搬送手段は、底板及び該底板の両側部に立設する一対の側板を有するトラフ型ケーシングと、該トラフ型ケーシング内を移動する複数のスクレーパとからなるスクレーパコンベアにより構成され、前記複数の貯留部は、前記トラフ型ケーシング内の各スクレーパによって区画された領域により構成され、前記トラフ型ケーシングの前記底板は、搬送方向下流に向かうに従って前記スクレーパの水平に対する傾斜角度が小さくなるように形成されている。
上記態様では、搬送方向下流に向かうに従ってスクレーパの水平に対する傾斜角度が小さくなっており、トラフ型ケーシング内の各スクレーパによって区画された領域に貯留されるスラリーの上澄み液がトラフ型ケーシング外に徐々に排出されることとなるので、搬送後のスラリーの水分率を低減することができる。

本発明の石炭灰処理装置は、石炭灰から未燃カーボンを浮遊選別する浮遊選別器と、前記浮遊選別器により前記未燃カーボンを取り除いた残りの石炭灰と水とからなる石炭灰含有スラリーを搬送する上記スラリーの搬送装置と、前記スラリーの搬送装置により搬送されて濃縮された濃縮石炭灰含有スラリーを脱水して石炭灰ケーキを生成する脱水装置と、前記石炭灰ケーキを乾燥させて解砕する乾燥装置と、前記乾燥装置により乾燥及び解砕された乾燥石炭灰を粒子の大きさの相違によって分ける分級器と、を備える。
本発明では、石炭灰から未燃カーボン、粒子が比較的大きい乾燥石炭灰及び粒子が比較的小さい乾燥石炭灰（コンクリート用フライアッシュ）のそれぞれを取り出すことができる。また、上記搬送装置を備えているので、石炭灰含有スラリーの水分率を確実に低減させた状態で、脱水及び乾燥させることができ、脱水及び乾燥を効率よく実行できる。さらに、上記水分率が低いため、分級後の改質されたフライアッシュの水分率を所望の値まで下げようとするときに、脱水装置及び乾燥装置が大型化することを抑制でき、特に乾燥に用いる熱エネルギーを減少させることができる。

本発明のスラリーの搬送方法は、粉体又は粒体からなる固体と液体とが混合したスラリーが貯留される複数の貯留部が、上部が開放された複数のバケットにより構成されており、前記貯留部を搬送する際に、前記貯留部に貯留された前記スラリーを沈降分離させることにより上澄み液を生成しつつ前記バケットを傾斜させることにより前記上澄み液をオーバーフローさせながら搬送する。

本発明によれば、スラリーの水分率を、搬送時に簡便かつ確実に低減できる。

本発明の第１実施形態に係るスラリーの搬送装置を用いた石炭灰処理装置の全体図である。 図１に示す石炭灰処理装置を構成する搬送装置及び脱水装置を示す図である。 上記実施形態における搬送装置のバケットの傾きを示す図である。 上記実施形態におけるバケットの平面図である。 上記実施形態におけるレールガイドと回転子（回動補助部）とを示す図である。 上記実施形態におけるバケットが徐々に傾く様子を示す図である。 上記実施形態の変形例におけるレールガイドと回動補助部とを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る石炭灰処理装置の搬送装置の一部を示す図である。 上記実施形態のバケットの平面図である。 本発明の第３実施形態に係る石炭灰処理装置の搬送装置を示す図である。 上記実施形態の搬送装置の断面を示す図である。 上記実施形態の搬送装置の一部を拡大して示す平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［石炭灰処理装置の概略構成］
本発明に係る石炭灰処理装置１は、図１に示すように、石炭灰から未燃カーボンを浮遊選別する浮遊選別器２と、浮遊選別器２により未燃カーボンを取り除いた残りの石炭灰と水とからなる石炭灰含有スラリーを搬送するスラリーの搬送装置３（以下、単に搬送装置３という）と、搬送装置３により搬送されて濃縮された濃縮石炭灰含有スラリーを脱水して石炭灰ケーキを生成する脱水装置４と、石炭灰ケーキを乾燥させて解砕する乾燥装置５と、乾燥装置５により乾燥及び解砕された乾燥石炭灰を粒子の大きさの相違によって分ける分級器６と、搬送装置３及び脱水装置４からの上澄み液等の水分を回収する回収槽７と、を備えている。
この石炭灰処理装置１は、本発明の搬送手段に相当する搬送装置３により石炭灰含有スラリーを搬送することにより該石炭灰含有スラリーの水分率を低減させることができる点に特徴を有している。

［浮遊選別器の構成］
浮遊選別器２は、石炭灰及び水等の液体が投入され貯留される貯留槽２１と、貯留槽２１内に配置され、内部で石炭灰、水および浮遊選別剤を撹拌するフィン２２とを備えている。この貯留槽２１内に石炭灰、水及び浮遊選別剤が貯留された状態で、フィン２２が回転すると、石炭灰のうち、未燃カーボンの比重が水の比重よりも小さいため、該未燃カーボンは、貯留槽２１の上側に浮遊する。一方、未燃カーボンを除く石炭灰の比重は、水の比重よりも大きいため、貯留槽２１内で沈降する。このように浮遊選別器２は、未燃カーボンを貯留槽２１内で浮遊させることにより選別する。
上記、浮遊選別剤は、比重が水よりも軽く、疎水性で、かつ未燃炭分に対して親和性を有するものであることが好ましい。例えば、浮遊選別剤としては、液体炭化水素を用いることができる。液体炭化水素の例としては、灯油、ガソリン、軽油、重油などの石油類を挙げることができる。
そして、未燃カーボンが取り除かれた残りの石炭灰と水とが混合した石炭灰含有スラリーは、貯留槽２１の底部に形成された開口部２３から水封式チェーンコンベア２４により搬送装置３へと搬送される。
なお、本実施形態では、石炭灰含有スラリーを開口部２３から水封式チェーンコンベア２４により搬送装置３へ搬送することとしたが、これに限らず、例えば、貯留槽２１の開口部２３から直接搬送装置３に供給してもよい。すなわち、水封式チェーンコンベア２４を備えなくてもよい。

［搬送装置の構成］
搬送装置３は、図２に示すように、複数のバケットによりスラリーを搬送するバケットコンベアである。この搬送装置３は、固体（石炭灰）と液体（水）とが混合した石炭灰含有スラリーが貯留される複数のバケット３３と、複数のバケット３３が間隔を開けた状態で支持される無端状のコンベア３１と、コンベア３１を移動させるモータなどを有する駆動手段３２と、複数のバケット３３を搬送方向下流に向かうに従って徐々に傾斜させる傾斜手段３０と、を備えている。

複数のバケット３３のそれぞれは、例えば図４に示すように、矩形状の底面部３３１と、底面部３３１の各辺から立設する４つの側面部３３２，３３３とからなり、上部が開放された形状である。また、４つの側面部３３２，３３３のうち、対向する２つの側面部３３３のそれぞれには、支軸３４及び回動補助部３５が固定されている。一方、支軸３４及び回動補助部３５が形成されていない２つの側面部３３２のそれぞれは、底面部３３１の両端から上側に向かうに従って外側に広がる傾斜面により構成されている。このため、バケット３３の開口部の面積は、底面部３３１の面積よりも大きくなる。

コンベア３１は、図２に示すように、石炭灰含有スラリーが投入された複数のバケット３３の開口部を真上に向けた状態で水平に搬送する第１水平搬送部（受け入れ部）３１Ａと、複数のバケット３３を搬送方向下流側に向かうに従って徐々に傾斜させながら搬送する傾斜搬送部３１Ｂと、傾斜搬送部３１Ｂにより傾斜させられた複数のバケット３３を更に傾斜させながら水平方向に搬送して、後段で石炭灰含有スラリーを排出する第２水平搬送部（排出部）３１Ｃと、石炭灰含有スラリーが排出された複数のバケット３３を第１水平搬送部３１Ａに戻す戻り搬送部３１Ｄと、を備えている。また、コンベア３１に沿ってレールガイド３６が設けられている。

複数のバケット３３のそれぞれには、図４に示すように、２つの側面部３３３のそれぞれに、該バケット３３をコンベア３１に垂直回動可能に吊り下げ支持するための支軸３４が設けられ、該支軸３４を介してコンベア３１に所定間隔を開けた状態で支持されている。また、２つの側面部３３３のそれぞれには、支軸３４から離間した位置に設けられ、レールガイド３６に当接しながら移動する回動補助部３５が設けられている。この支軸３４は、バケット３３を垂直に配置したときの重心軸（図３に示した例の場合、バケット３３の開口部を真上に向けた状態で該バケット３３の重心を通る垂直軸である重心軸Ｃ）より離間させた位置（図３における左側）に配置され、支軸３４でのみバケット３３が支持されている状態では、バケット３３は軸方向に傾斜した姿勢で支持される。一方、回転補助部３５も上記重心軸Ｃより離間させた位置（図３における右側）に配置されている。
回動補助部３５は、例えば、ころ等の回転子により構成され、支軸３４とともにバケット３３を支持する。この回動補助部３５は、コンベア３１に配置されるレールガイド３６とともに、上記傾斜手段３０を構成する。

レールガイド３６は、図２に示すように、コンベア３１の第１水平搬送部３１Ａ、傾斜搬送部３１Ｂ及び第２水平搬送部３１Ｃの一部の領域に沿って配置されている。このレールガイド３６は、回動補助部３５が当接しながら移動する部位であり、搬送方向下流に向かうにしたがって、搬送方向と交差する方向に延出している。具体的には、レールガイド３６の図２における傾斜搬送部３１Ｂは、コンベア３１から漸次離れる方向に延出している。本実施形態では、回動補助部３５がレールガイド３６に当接していない状態、言い換えると、支軸３４のみでバケット３３が支持されている状態では、前述したようにバケット３３は、軸方向に傾斜した姿勢で支持される。したがって、レールガイド３６は、第１水平搬送部３１Ａでは、バケット３３の回動補助部３５を当接することにより、バケット３３の自重による回動（図２等に示す例では、右回りの回動）を拘束し、バケット３３を、開口部を真上に向けた状態（垂直姿勢）に支持している。

また、搬送装置３は、上記レールガイド３６の他、レールガイド３６Ａを有している。このレールガイド３６Ａは、バケット３３の開口部を真上に向けた状態で維持するために設けられており、図２に示すように、バケット３３に石炭灰含有スラリーが投入される直前から、レールガイド３６の始端位置までの間に配置されている。このレールガイド３６Ａに回動補助部３５が当接している際には、バケット３３は、開口部を真上に開けた状態（垂直姿勢）で支持される。また、第１水平搬送部３１Ａにおいては、レールガイド３６に回動補助部３５が当接して、バケット３３は、開口部を真上に開けた状態で支持され、傾斜搬送部３１Ｂにおいて徐々に傾斜させられる。

ここで、傾斜搬送部３１Ｂにおけるレールガイド３６の具体的な形状について詳しく説明する。
傾斜搬送部３１Ｂにおいてバケット３３の支軸３４が図３に示すように、初期座標（０，０）から角度αで座標（ｘ１，ｙ１）に移動するものとする。支軸３４の移動距離をａ、座標（ｘ１，ｙ１）まで移動したとき、バケット３３の傾斜角がθとなるときの回動補助部の座標（ｘ，ｙ）を求める。なお、支軸３４から回動補助部３５までの距離はＬとする。この場合、移動後の回動補助部３５の座標は、ｘ＝ａcosα＋Ｌcosθ，ｙ＝ａsinθ－Ｌsinθ（０°≦θ≦４５°）…（式１）の値となる。すなわち、レールガイド３６は、式（１）の軌跡（図３における線Ｓ１）となるように設計される。

このようなレールガイド３６の回動補助部３５側の面には、溝３６０が形成され、該溝３６０の底面（当接面３６１）には、図５に示すように、回動補助部３５を構成する回転子の外周面３５１が当接して転動する。すなわち、溝３６０は、上記回転子のレールガイド３６からの脱輪を抑制している。
この傾斜搬送部３１Ｂにおけるレールガイド３６は、上述したように、コンベア３１から漸次離れる方向に延出していることから、図６に示すように、バケット３３は、上側に移動するのに従って、回動補助部３５がレールガイド３６に沿って下降し、傾斜角度が徐々に大きくなる。すなわち、バケット３３は、傾斜搬送部３１Ｂを上側（搬送方向下流側）に移動するのに従って、支軸３４を中心に図２の右回りに傾けられていくこととなる。
なお、上述したように、レールガイド３６の溝３６０により上記回転子の脱輪を抑制できるので、バケット３３は、上記右回りに確実に傾けることが可能となっている。

ここで、石炭灰含有スラリーの水分率は、質量％で４００～５００％と非常に高いことから、バケット３３内においては、石炭灰含有スラリーが貯留された直後から未燃カーボンが取り除かれた石炭灰が沈降分離される。このため、バケット３３の上部には、大半が液体成分により構成される上澄み液が徐々に生成されていく。この場合、バケット３３が図６に示すように、徐々に傾斜していくと、バケット３３の側面部３３３の傾斜面を伝って上澄み液がバケット３３の上方から徐々に排出される（オーバーフローする）こととなる。なお、バケット３３から排出された上澄み液は、回収用トラフ３７を介して回収槽７に供給される。

なお、コンベア３１の移動速度は、石炭灰含有スラリー内における石炭灰の沈降速度に合わせて設定される。
具体的には、石炭灰含有スラリー内における上記石炭灰の沈降速度を以下の（式２）により求め、この沈降速度に合わせて、コンベア３１の移動速度を設定する。

ここで、Ｖｔ：沈降速度（ｍ／ｓ）、ρ_ｐ：固体密度、ρ：液体密度、ｄ_ｐ：粒子径、ｇ：重力加速度、μ：液体粘度であり、例えば石炭灰の固体密度ρ_ｐが２４００ｋｇ/ｍ^３、水の液体密度ρが１０００ｋｇ/ｍ^３、石炭灰の平均粒子径ｄ_ｐが２４×１０^－６ｍ、重力加速度ｇが９．８ｍ/ｓ^２、２０℃の水の液体粘度μが１．０×１０^－３ｋｇ／ｍ・ｓである場合、石炭灰含有スラリー内における上記石炭灰の沈降速度Ｖｔは、
Ｖｔ＝４．４×１０^－４ｍ／ｓ＝０．４４ｃｍ／ｓ＝２．６４ｃｍ／分となる。

ここで、バケット３３の深さを２５ｃｍとした場合、開口端まで石炭灰含有スラリー（水分率５００質量％）を投入した場合に、沈殿層厚さが底から１０ｃｍまで沈降すれば、石炭灰含有スラリーの水分率が略２００質量％になると考えられる。上記の沈降速度より、沈殿層厚さが１０ｃｍになる（平均で１５ｃｍ沈降する）のは石炭灰含有スラリー投入後、１５/２．６４＝５．６分となる。よって、傾斜搬送部３１Ｂを搬送されてから略６分後に傾斜搬送部３１Ｂを搬送されるバケット３３の傾き角度が４５°なるようにバケット３３の移動速度を調整すればよい。
なお、石炭灰含有スラリーに高分子系などの凝集剤を添加し凝集粒子を形成することで、沈降速度を高めてもよく、この場合、バケット３３の移動速度を高めることができる。
この搬送装置３により石炭灰含有スラリーを搬送すると、石炭灰含有スラリーの水分率が質量％で４００～５００％から、質量％で１００～２００％に低減され、濃縮されて脱水装置４に供給される。

［スラリーの搬送方法］
以上説明した搬送装置３では、以下のようにして、スラリーを搬送する。
貯留槽２１の開口部２３から抜き出された石炭灰は、水封式チェーンコンベア２４により搬送されるか、若しくは開口部２３から直接、バケット３３に投入される。なお、図２に示すように、バケット３３の回動補助部３５がレールガイド３６Ａに当接しているため、バケット３３は、開口部を真上に向けた状態で支持されている。このバケット３３に石炭灰含有スラリーが投入された後、バケット３３は、コンベア３１の第１水平搬送部３１Ａを、上記垂直姿勢を保ったまま右方向に水平に移動される。

そして、バケット３３がコンベア３１の傾斜搬送部３１Ｂを移動される際には、回動補助部３５を介してレールガイド３６により支持されることで垂直姿勢に保持されているバケット３３が、上側（搬送方向下流側）に移動するのに従って、レールガイド３６からの支持の位置が徐々に変化することにより、支軸３４を中心に傾けられ、バケット３３内において石炭灰含有スラリーが沈降分離されることにより生成された上澄み液を徐々にオーバーフローさせながら搬送する。
そして、石炭灰含有スラリーの水分率が質量％で１００～２００％に低減した濃縮石炭灰含有スラリーは、再度水平方向に第２水平搬送部３１Ｃを移動され、レールガイド３６の端部に形成された突起３６２に回動補助部３５が当接した際に、開口部が略真下を向く方向にバケット３３が傾けられ、濃縮石炭灰含有スラリーが脱水装置４のコンベア４１上に供給される。この濃縮石炭灰含有スラリーが脱水装置４に供給される部位を超えた領域には、レールガイド３６が形成されていないので、バケット３３は、支軸３４でのみ支持されて傾いた状態（バケット３３の開口部が真上を向いた状態でない状態）で戻り搬送部３１Ｄを搬送される。そして、図２の左端部までバケット３３が搬送されると、回動補助部３５がレールガイド３６Ａに当接して、開口部を真上に向けた状態で支持され、石炭灰含有スラリーが投入されることとなる。

［脱水装置の構成］
脱水装置４は、搬送装置３により搬送されて濃縮された濃縮石炭灰含有スラリーを脱水して石炭灰ケーキを生成する。この脱水装置４は、搬送装置３により搬送される濃縮石炭灰含有スラリーをコンベア４１により移動させつつ、該コンベア４１の下部に設けられた真空ポンプ４２を備えた真空吸引装置４３により濃縮石炭灰含有スラリーの水分を吸引して石炭灰ケーキを生成する。そして、脱水装置４により脱水された石炭灰ケーキは、乾燥装置５へと投入される。
なお、真空吸引装置４３により吸引された水分は、上記搬送装置３により排出された上澄み液と同様に、回収槽７に供給される。この回収槽７には、ポンプ７１が設けられており、該ポンプ７１により回収槽７内に貯留された石炭灰含有スラリー及び水分が浮遊選別器２の貯留槽２１へと供給される。

［乾燥装置の構成］
乾燥装置５は、石炭灰ケーキを乾燥させて解砕する。この乾燥装置５は、例えば、内部に解砕器が設けられており、熱風により石炭灰ケーキを乾燥させつつ解砕する。これにより、乾燥及び解砕された乾燥石炭灰が生成される。そして、この乾燥石炭灰は、分級器６へと供給される。
［分級器の構成］
分級器６は、乾燥装置５により乾燥及び解砕された乾燥石炭灰を粒子の大きさの相違によって分級する装置である。具体的には、分級器６は乾燥石炭灰を、例えば、ブレーン比表面積が３５００ｃｍ^２／ｇ以上になるように分級する。なお、分級条件であるブレーン比表面積は、上記３５００ｃｍ^２／ｇに限られるものではなく、適宜変更可能である。
これらのうち、ブレーン比表面積が３５００ｃｍ^２／ｇ以上となる分級細粉側の乾燥石炭灰は、コンクリート用のフライアッシュとして用いられ、分級粗粉側の乾燥石炭灰は、原料用の石炭灰として用いられる。

上記実施形態では、搬送装置３により複数のバケット３３を搬送する際に上澄み液を生成しつつ、複数のバケット３３から上澄み液をオーバーフローさせながら搬送するので、搬送後の石炭灰含有スラリーの水分率を減少させることができる。
また、本実施形態では、コンベア３１により支持された複数のバケット３３を搬送する際に、これら複数のバケット３３を搬送方向下流に向かうに従って徐々に傾けるだけで、石炭灰含有スラリーの上澄み液を少しずつバケット３３外に排出でき、バケット３３外に上澄み液が一気に排出されることがないので、石炭灰がバケット３３外に排出されることを抑制でき、搬送後の石炭灰含有スラリーの水分率を確実に減少させることができる。

本実施形態では、搬送方向下流に向かうに従って搬送方向と交差する方向に延出しているレールガイド３６に沿って回動補助部３５が移動するのに伴いバケット３３が支軸３４を中心に回動して、バケット３３から上澄み液を徐々に排出できる。

本実施形態の石炭灰処理装置１では、石炭灰から未燃カーボン、粒子が比較的大きい乾燥石炭灰及び粒子が比較的小さい乾燥石炭灰のそれぞれを取り出すことができる。また、搬送装置３を備えているので、石炭灰含有スラリーの水分率を確実に低減させた状態で、脱水及び乾燥させることができ、脱水及び乾燥を効率よく実行できる。さらに、上記水分率が低いため、分級後の改質されたフライアッシュの水分率を所望の値まで下げようとするときに、脱水装置４及び乾燥装置５が大型化することを抑制でき、特に乾燥に用いる熱エネルギーを減少させることができる。

なお、上記第１実施形態の搬送装置３では、バケット３３の上部（開口部）からのみ上澄み液を徐々に排出することとしたが、例えば、バケット３３の底面部３３１に石炭灰（粉体及び粒体）の粒径よりも小さい孔部が複数形成されたメッシュ状に形成されていてもよい。この場合、石炭灰含有スラリーの上澄み液をバケット３３の開口部から排出しつつ、底面部３３１からも水分を排出できるので、搬送後のスラリーの水分率をより確実に低減できる。

また、上記第１実施形態の回動補助部３５をころ状の回転子により構成することとしたが、これに限らない。例えば、図７に示すように、回動補助部３５（回転子）は、歯車３５Ｂにより構成され、レールガイド３６の溝３６０内における歯車３５Ｂが転動する面には、線状のギヤ３６１Ｂが形成されている。
この場合、歯車３５Ｂの歯がレールガイド３６の線状のギヤ３６１Ｂのそれぞれに噛み合った状態で移動することから、歯車３５Ｂをレールガイド３６に沿ってより確実に移動できる。

なお、上記第１実施形態では、支軸３４及び回動補助部３５のそれぞれは、バケット３３の重心軸（図３の重心軸Ｃ）より離間させた位置に配置され、支軸３４でのみバケット３３が支持されている状態では、傾斜するように支持されることとしたが、これに限らない。例えば、支軸３４がバケット３３の重心軸Ｃ上に位置し、該支軸３４により垂直姿勢で吊り下げ支持されているバケット３３の回動補助部３５がレールガイド３６に徐々に押されることにより回動するように構成してもよい。この場合、レールガイド３６は、搬送方向下流に向かうに従ってコンベア３１に漸次近づく方向に延出していればよい。すなわち、レールガイド３６は、搬送方向下流に向かうに従って、搬送方向と交差する方向に延出している。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を用いて説明する。
図８は、本実施形態に係る石炭灰処理装置の搬送装置３Ｃの一部を示す図である。
本実施形態に係る石炭灰処理装置の搬送装置３Ｃは、上記傾斜搬送部３１Ｂにおいてバケット３３を徐々に傾ける傾斜手段が支軸３４Ｃに固定された歯車３４１及びコンベア３１に沿って延び、歯車３４１に係合する線状に延びるギヤを有する被係合部３８により構成されている点で、上記第１実施形態と異なる。
なお、以下では、第１実施形態の構成と同一又は略同一の構成については、同じ番号を付し、説明を省略又は簡略化して説明する。

搬送装置３Ｃの支軸３４Ｃの先端には、図８及び図９に示すように、歯車３４１が固定されている。また、支軸３４Ｃは、本実施形態では、図８に示すように、バケット３３の重心軸（重心軸Ｃ上）に固定されている。この支軸３４Ｃの略中央には、支軸３４Ｃを中心に回転自在にバケット３３を支持する支持部材３４２が設けられており、該支持部材３４２がコンベア３１に支持されることにより、バケット３３が支軸３４Ｃを中心に回転自在に支持されている。

また、被係合部３８は、コンベア３１の搬送方向に沿って延び、かつコンベア３１の上方に対向して配置され、該コンベア３１に沿って延び、歯車３４１に係合する線状に延びるギヤを有している。被係合部３８は、例えば、コンベア３１の傾斜搬送部３１Ｂに対向して設けられ、コンベア３１と同方向に移動する構成である。この場合、被係合部３８の移動速度Ｖ２は、コンベア３１の移動速度Ｖ１よりも若干速く設定されている。このため、コンベア３１の駆動によりバケット３３が傾斜搬送部３１Ｂを移動する際には、支軸３４の歯車３４１が被係合部３８の線状に延びるギヤに係合しながら、傾斜搬送部３１Ｂを移動するが、被係合部の移動速度Ｖ２は、コンベア３１の移動速度Ｖ１よりも若干速い（Ｖ２＞Ｖ１）ため、歯車３４１は、徐々に図８の時計回りに回動し、該歯車３４１の回動に合わせてバケット３３が図６に示したのと同様に傾いていく。
なお、コンベア３１の移動速度Ｖ１及び被係合部３８の移動速度Ｖ２は、上述したように、バケット３３内に貯留された石炭灰含有スラリーの石炭灰の沈降速度に合わせて設定される。

本実施形態では、支軸３４Ｃに固定された歯車３４１が時計回りに徐々に回転することにより、この歯車３４１の回転に伴ってバケット３３が徐々に傾くので、バケット３３から上澄み液を徐々に排出できる。
また、被係合部３８の移動速度Ｖ２がコンベア３１の移動速度Ｖ１よりも若干大きいので、バケット３３内において上澄み液が確実に生成された状態でバケット３３が傾けられていくので、石炭灰含有スラリーの水分を確実にバケット３３から排出できる他、石炭灰が排出されることを抑制できる。

なお、上記実施形態では、被係合部３８は、移動速度Ｖ２で移動し、その速度は、コンベア３１の移動速度Ｖ１よりも速いこととしたが、これに限らない。例えば、被係合部３８をコンベア３１の下方に配置した上、移動速度Ｖ２を移動速度Ｖ１よりも遅くすれば、歯車３４１は、図８の時計回りに徐々に回転するので、上記上澄み液を確実にバケット３３から排出できる。すなわち、移動速度Ｖ１と移動速度Ｖ２とが異なる速度であればよい。また、被係合部３８は、移動速度Ｖ２で移動することとしたが、移動しなくてもよく、徐々にバケット３３を傾かせることができればよい。
このような歯車３４１及び被係合部３８により構成される機構は、いわゆるラックピニオンやチェーンスプロケットにより構成されている。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の石炭灰処理装置の搬送装置３Ｄの断面図であり、図１１は、搬送装置３Ｄの断面図であり、図１２は、スクレーパにより区画された貯留領域を拡大して示す平面図である。
本実施形態の搬送装置３Ｄは、トラフ型ケーシング８１と、該トラフ型ケーシング８１内を移動する複数のスクレーパ８２とからなるスクレーパコンベアにより構成されている点で、上記各実施形態と異なる。
具体的には、搬送装置３Ｄは、図１０～１２に示すように、トラフ型ケーシング８１と、複数のスクレーパ８２と、複数のスクレーパ８２が所定間隔を開けた状態で支持され、該複数のスクレーパ８２をトラフ型ケーシング８１の延出方向に移動させるスクレーパ駆動チェーン８３と、トラフ型ケーシング８１の両側方に位置し、各スクレーパ８２により区画された貯留領域（貯留部）から排出された上澄み液を回収する排水トラフ８５と、を備えている。

トラフ型ケーシング８１は、図１１に示すように、断面視略Ｕ字状に形成され、底板８１１及び該底板８１１の両側部に立設する一対の側板８１２を有し、上部が開放されたケーシングである。このトラフ型ケーシング８１の上側には、スクレーパ駆動チェーン８３が配置され、該スクレーパ駆動チェーン８３により支持された複数のスクレーパ８２がトラフ型ケーシング８１内を移動する。なお、複数のスクレーパ８２の移動速度は、上述したように、石炭灰含有スラリー内における石炭灰の沈降速度に応じて設定されている。
複数のスクレーパ８２のそれぞれは、略矩形板状に形成され、トラフ型ケーシング８１の底板８１１及び側板８１２に当接しながら該トラフ型ケーシング８１内を移動する。各スクレーパ８２により区画された貯留領域のそれぞれには、石炭灰含有スラリーが貯留され、該スクレーパ８２の移動により、各貯留領域内に貯留された石炭灰含有スラリーが搬送方向下流に向けて搬送される。

また、トラフ型ケーシング８１の底板８１１は、搬送方向下流に向かうに従ってスクレーパ８２の水平に対する傾斜角度が小さくなるように形成されている。具体的には、トラフ型ケーシング８１の底板８１１は、図１０に示すように略Ｓ字状に形成され、該Ｓ字状に形成された部位をスクレーパ８２が通過する際に、各スクレーパ８２の水平に対する傾斜角度が徐々に小さくなる。このため、各スクレーパ８２及びトラフ型ケーシング８１により区画された貯留領域の石炭灰含有スラリーは、スクレーパ８２により支持されながら上方向に移動する。この際、搬送方向下流に向かうに従って該スクレーパ８２が徐々に寝てくるので、図１０に示すように、該スクレーパ８２上に支持される石炭灰含有スラリーの量が貯留領域Ａｒ１から貯留領域Ａｒ４に向かうに従って徐々に少なくなる。この際、スクレーパ８２上に支持される石炭灰含有スラリーの上澄み液がトラフ型ケーシング８１外に排出されて、排水トラフ８５により回収される。

本実施形態では、搬送装置３Ｄがスクレーパコンベアにより構成され、搬送方向下流に向かうに従ってスクレーパ８２の水平に対する傾斜角度が小さくなっており、トラフ型ケーシング８１内の各スクレーパ８２によって区画された領域に貯留される石炭灰含有スラリーの上澄み液がトラフ型ケーシング８１外に徐々に排出されることとなるので、搬送後の石炭灰含有スラリーの水分率を低減することができる。

その他、細部構成は各実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、搬送装置３，３Ｃ，３Ｄは、石炭灰含有スラリーを搬送する搬送装置として用いられているが、これに限らず、固体と液体とからなるスラリーであれば、その用途を問わない。
また、上記第１及び第２実施形態では、バケット３３を斜め上方に搬送させながら該バケットを傾斜させ、上澄み液を排出することとしたが、例えば、水平方向に搬送する際にバケット３３を徐々に傾斜させて上澄み液を排出することとしてもよい。すなわち、搬送方向下流側は、搬送方向上流側に対して、必ずしも高い位置に移動することには限定されるものではなく、どのような搬送方向であっても本発明を適用できる。

１ 石炭灰処理装置
２ 浮遊選別器
３ ３Ｃ ３Ｄ 搬送装置（搬送手段）
４ 脱水装置
５ 乾燥装置
６ 分級器
７ 回収槽
３０ 傾斜手段
３１ コンベア
３１Ａ 第１水平搬送部
３１Ｂ 傾斜搬送部
３１Ｃ 第２水平搬送部
３１Ｄ 戻り搬送部
３２ 駆動手段
３３ バケット（貯留部）
３３１ 底部
３３２ ３３３ 側面部
３４ ３４Ｃ 支軸
３４１ 歯車
３４２ 支持部材
３５ 回動補助部
３５Ｂ 歯車
３５１ 外周面
３６Ａ レールガイド
３６ レールガイド
３６０ 溝
３６１ 当接面
３６１Ｂ ギヤ
３６２ 突起
３７ 回収用トラフ
３８ 被係合部
４１ コンベア
４２ 真空ポンプ
４３ 真空吸引装置
８１ トラフ型ケーシング
８１１ 底板
８１２ 側板
８２ スクレーパ
８３ スクレーパ駆動チェーン
８５ 排水トラフ
Ａｒ１ Ａｒ２ Ａｒ３ Ａｒ４ 貯留領域（貯留部）
Ｃ 重心軸
Ｖ１ 移動速度
Ｖ２ 移動速度

Claims (7)

1. 粉体又は粒体からなる固体と液体とが混合したスラリーが貯留される複数の貯留部を搬送する搬送手段を備え、
   前記複数の貯留部は、上部が開放された複数のバケットにより構成され、
   前記搬送手段は、前記複数のバケットが間隔を開けた状態で支持されるコンベアと、前記複数のバケットを搬送方向下流に向かうに従って徐々に傾斜させる傾斜手段と、を有し、
   前記バケットに貯留された前記スラリーを沈降分離させることにより上澄み液を生成しつつ前記傾斜手段で前記バケットを傾斜させることにより前記上澄み液をオーバーフローさせながら搬送することを特徴とするスラリーの搬送装置。
2. 前記バケットは、支軸により前記コンベアに垂直回動可能に吊り下げ支持され、
   前記傾斜手段は、前記コンベアの搬送方向に沿って配置されるレールガイドと、前記バケットの前記支軸から離間した位置に設けられ、前記レールガイドに当接しながら移動する回動補助部と、を備え、
   前記レールガイドは、前記搬送方向下流に向かうに従って、前記搬送方向と交差する方向に延出しており、前記回動補助部が前記レールガイドに沿って前記搬送方向と交差する方向に移動するに従って、前記バケットは、前記支軸を中心に回動することを特徴とする請求項１に記載のスラリーの搬送装置。
3. 前記バケットは、該バケットを垂直回動可能に吊り下げ支持する支軸により前記コンベアに支持され、
   前記傾斜手段は、前記支軸に固定される歯車と、前記コンベアの搬送方向に沿って延び、前記歯車に係合する線状に延びるギヤを有する被係合部と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラリーの搬送装置。
4. 前記複数のバケットの底部は、前記粉体及び前記粒体の粒径よりも小さい孔部が複数形成されたメッシュ状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスラリーの搬送装置。
5. 前記搬送手段は、底板及び該底板の両側部に立設する一対の側板を有するトラフ型ケーシングと、該トラフ型ケーシング内を移動する複数のスクレーパとからなるスクレーパコンベアにより構成され、
   前記複数の貯留部は、前記トラフ型ケーシング内の各スクレーパによって区画された領域により構成され、
   前記トラフ型ケーシングの前記底板は、搬送方向下流に向かうに従って前記スクレーパの水平に対する傾斜角度が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラリーの搬送装置。
6. 石炭灰から未燃カーボンを浮遊選別する浮遊選別器と、
   前記浮遊選別器により前記未燃カーボンを取り除いた残りの石炭灰と水とからなる石炭灰含有スラリーを搬送する請求項１から５のいずれか一項に記載のスラリーの搬送装置と、
   前記スラリーの搬送装置により搬送されて濃縮された濃縮石炭灰含有スラリーを脱水して石炭灰ケーキを生成する脱水装置と、
   前記石炭灰ケーキを乾燥させて解砕する乾燥装置と、
   前記乾燥装置により乾燥及び解砕された乾燥石炭灰を粒子の大きさの相違によって分ける分級器と、を備えることを特徴とする石炭灰処理装置。
7. 粉体又は粒体からなる固体と液体とが混合したスラリーが貯留される複数の貯留部が、上部が開放された複数のバケットにより構成されており、前記貯留部を搬送する際に、前記貯留部に貯留された前記スラリーを沈降分離させることにより上澄み液を生成しつつ前記バケットを傾斜させることにより前記上澄み液をオーバーフローさせながら搬送することを特徴とするスラリーの搬送方法。

Images