JP2018015677A - フライアッシュ分級装置、フライアッシュ分級方法及び球状フライアッシュ粒子群の生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フライアッシュを高精度で分級する分級装置及び分級方法を提供する。【解決手段】フライアッシュを分級する分級器２と、分級器２にフライアッシュを導入する導入部と、軽いフライアッシュを分級器２から導出する導出部と、重いフライアッシュを分級器２から排出する排出部５とを備え、分級器２と導入部の連結部に設けられた導入側連結孔６と、分級器２と導出部の連結部に設けられた導出側連結孔７が、分級器２と排出部５の連結部に設けられた排出側連結孔１９よりも上方に設けられ、分級器２内における導入側連結孔６から導入されたフライアッシュが衝突する位置に、導入側連結孔６から導入されるフライアッシュが衝突して跳ね返る解砕体が設けられ、分級器２内に、解砕体の下方位置で重いフライアッシュを存在させる排出側空間と、解砕体のその他の位置で軽いフライアッシュを導出部へ流動させる流動側空間とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、フライアッシュを分級するようなフライアッシュ分級装置、フライアッシュ分級方法及び球状フライアッシュ粒子群の生産方法に関する。

従来、石炭火力発電所で副産物として出るフライアッシュ（石炭灰）を、コンクリート混和剤として有効利用することが提案されている。

ここで、フライアッシュ中には、完全燃焼して灰分が溶融・固化した球状粒子に、溶融点に達せず不完全燃焼の状態で排出された多孔質の未燃カーボンが残存している。そして、残存する未燃カーボンは、コンクリートのフレッシュ性状に悪影響を及ぼすことが、知られている。

そのため、石炭灰の未燃炭素分の低減方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、未燃炭素を含む石炭灰を乾式の粉砕機に投入して、石炭灰中の未燃炭素を解砕および微粉砕した後に、乾式の分級機に投入することにより、微粉砕した未燃炭素を分離できるとされている。

特開２０１０−３０８８５号公報

しかし、上述した方法は、粉砕機と分級機を用いる大掛かり装置が必要であった。このため、よりコンパクトにフライアッシュの球状粒子を得る装置が求められていた。
本願発明は、上述の要望を踏まえてなされたものであり、所望の球状粒子をコンパクトな構成で得られるフライアッシュ分級装置、フライアッシュ分級方法及び球状フライアッシュ粒子群の生産方法を提供することを目的とする。

本願発明は、フライアッシュを分級する分級器と、前記分級器に連結されて前記分級器にフライアッシュを導入する導入部と、前記分級器にて分級された軽いフライアッシュを前記分級器から導出する導出部と、前記分級器にて分級された重いフライアッシュを前記分級器から排出する排出部とを備え、前記分級器と前記導入部の連結部に設けられた導入側連結孔と、前記分級器と前記導出部の連結部に設けられた導出側連結孔が、前記分級器と前記排出部の連結部に設けられた排出側連結孔よりも上方に設けられ、前記分級器内における前記導入側連結孔から導入されたフライアッシュが衝突する位置に、前記導入側連結孔から導入されるフライアッシュが衝突して跳ね返る解砕体が設けられ、前記分級器内に、前記解砕体の下方位置で重いフライアッシュを存在させる排出側空間と、前記解砕体のその他の位置で軽いフライアッシュを前記導出部へ流動させる流動側空間とを備えた分級装置であることを特徴とする。

本願発明により、フライアッシュを高精度で分級する装置及び方法を提供できる。

分級装置の部分断面正面図。 フランジ部と蓋体の平面を説明する説明図。 解砕板の正面と右側面を説明する説明図。 分級装置の動作を模式的に説明する縦断正面図。 分級装置の動作を模式的に説明する横断平面図。

以下、本願発明の一実施形態を図面と共に説明する。

図１は、フライアッシュの分級装置１の部分断面正面図であり、図２（Ａ）は、フランジ部１１と解砕板１０の配置を示した平面図であり、図２（Ｂ）は、蓋体９の平面図であり、図３（Ａ）は、蓋体９に固定された解砕板１０周辺の一部断面正面図であり、図３（Ｂ）は、蓋体９に固定された解砕板１０の右側面図である。

分級装置１は、分級を行う分級器２と、フライアッシュを含む気体を分級器２に導入する導入管３と、分級された微粒子のフライアッシュを導出する導出管４と、分級された粗粒子のフライアッシュを排出する排出部５を備えている。

＜導入管＞
導入管３は、内部中空の筒状であり、この実施例では円筒状に形成されている。この導入管３の一端は、分級器２の周壁外方側に連結されており、分級器２の周壁に形成された導入管３の内径と同じ径の導入側連結孔６に連通している。

導入管３の中心軸は、水平で分級器２の中心軸に向いている。すなわち、導入管３は、水平方向の流動経路が当該流動方向から見て分級器２の左右中心位置に向かうように配置されている。

導入管３は、図示省略するポンプに接続されており、供給される分級前のフライアッシュを含む気体を分級器２内に導入する。

＜導出管＞
導出管４は、内部中空の筒状であり、この実施例では円筒状に形成されている。この導出管４の一端は、分級器２の周壁外方側に連結されており、分級器２の周壁に形成された導出管４の内径と同じ径の導出側連結孔７に連通している。

導出管４の中心軸は、水平で分級器２の中心軸に向いている。すなわち、導出管４は、水平方向の流動経路が当該流動方向の反対方向から見て分級器２の左右中心位置に向かうように配置されている。導出管４の中心軸は、導入管３の中心軸と一致する。従って、導入管３から導出管４まで一直線につながるように配置されており、この一直線につながる導入管３と導出管４の間に分級器２が配置されている。

導出管４の断面積は、導入管３の断面積とほぼ等しい。このため、導出管４内を流動する分級された微粒子のフライアッシュを含む気体の流速は、導入管３内を流動するフライアッシュを含む気体の流速とほぼ等しくなる。

＜分級器＞
分級器２は、筒状の筐体８と、筐体８上に設けられている蓋体９と、蓋体９に固定されている解砕板１０とを備えている。

筐体８は、内部中空であり、この実施例では円筒状に形成されている。筐体８は、その中心軸が上下方向を向いており、上下方向に長い。筐体８の上下方向の長さは、筐体８の内径より長くなっている。筐体８の水平断面積は、導入管３の半径方向の断面積の２倍以上であり、且つ導出管４の半径方向の断面積の２倍以上になっている。筐体８の上部側の周壁に、上述の導入側連結孔６と導出側連結孔７とが設けられている。尚、導入側連結孔６と導出側連結孔７は、筐体８の中心軸を挟んで筐体８の周壁に対向して設けられている。筐体８の上端には、筐体８の周壁から外方に向けて張り出すフランジ部１１が設けられている。

図２（Ａ）に示すように、フランジ部１１は、リング状で、上下方向に貫通するボルト挿入孔１２が、外周に沿って等間隔に複数形成されている。フランジ部１１の上面には、蓋体９が載置され固定されている（図１参照）。

図２（Ｂ）に示すように、蓋体９は、板状であり、この実施例では円板状に形成されている。蓋体９の外周は、上述のフランジ部１１の外周に沿うように形成されている。蓋体９の周部には、ボルト１３を通すための上下方向に貫通するボルト挿入孔１２ａが、フランジ部１１のボルト挿入孔１２に対応する位置に形成されている。

蓋体９は、蓋体９のボルト挿入孔１２とフランジ部１１のボルト挿入孔１２ａに挿入されたボルト１３とナット１４（図１参照）により筐体８に固定されている。蓋体９の上面には、取手１５が取り付けられ、蓋体９の下面には、解砕板１０が固定されている。

図３（Ａ）に示すように、解砕板１０は、解砕板本体１６と衝突板１７と支持板１８とを備えて構成されている。

解砕板本体１６は、平面を有する板状である。尚、解砕板本体１６は、上下方向の軸周りに湾曲する板状など、他の形状に形成してもよい。この場合もフライアッシュを跳ね返すことができる。

図３（Ｂ）に示すように、この実施例では、解砕板本体１６は、略矩形状の平板で形成されている。解砕板本体１６の上辺１６ａは、蓋体９の直径に沿うようにして蓋体９の下面に固定されている。解砕板本体１６は、蓋体９の下面からほぼ垂直に垂下している。当該上辺１６ａの中点は、蓋体９の中央に位置している。解砕板本体１６の横幅は、筐体８の内径より小さく、解砕板本体１６の左右の側辺１６ｂは、筐体８の周壁８ａから離隔している。

解砕板本体１６の縦幅は、筐体８の縦幅より小さい。解砕板本体１６の下辺１６ｃは、筐体８の下端に設けられた後述する排出側連結孔１９より上方に位置し、当該排出側連結孔１９から大きく離隔している。この解砕板本体１６の下辺１６ｃから排出側連結孔１９までの距離は、解砕板本体１６の高さよりも長く、２倍以上長く形成されている。解砕板本体１６の下辺１６ｃの高さ位置は、筐体８の上下幅の１／２以上の高さ位置にある。他方、解砕板本体１６の下辺１６ｃは、導入側連結孔６及び導出側連結孔７の下端より下方に位置している。

図３（Ａ）に戻って、衝突板１７は、板状であり、この実施例では略矩形状に形成されている（図３（Ｂ）参照）。衝突板１７は、解砕板本体１６の表面に貼り合わせるようにして設けられている。

図３（Ａ）に示すように、衝突板１７は、導入側連結孔６を含む筐体８の周壁８ａに対向している。衝突板１７の下辺１７ｃは、図３（Ｂ）に示すように、導入側連結孔６の下端より下方に位置している。衝突板１７は、上辺１７ａが導入側連結孔６の上端より上方に位置し、横幅が導入側連結孔６の直径より長く形成されている。衝突板１７の中心の高さ位置は、導入側連結孔６の中心の高さ位置と一致する位置かわずかに低い位置に設定されている。衝突板１７の表面積は、導入側連結孔６の面積（フライアッシュの導入方向に直交する断面の断面積）より大きい（図３（Ｂ）参照）。従って、導入側連結孔６と衝突板１７は、フライアッシュの導入方向に見ると導入側連結孔６が衝突板１７の表面内に収まるように配置されている。衝突板１７と導入管３は、衝突板１７の法線方向と、導入側連結孔６からのフライアッシュの導入方向が一致若しくは平行になるように配置されている。衝突板１７は、耐摩耗鋼が用いられている。そのため、衝突板１７は、摩耗による劣化が生じにくくなっている。衝突板１７は、その四隅が解砕板本体１６にネジ止めされて取り付けられている（図３（Ｂ）参照）。これにより、衝突板に不具合が生じた場合等に、新規の衝突板に取り替えるのが容易である。

支持板１８は、図３（Ａ）に示すように、解砕板本体１６の裏面に設けられている。支持板１８は、二辺が直角である直角三角形の板状で、当該二辺が解砕板本体１６の裏面と蓋体９の下面とに固定されている。そして、支持板１８は、解砕板本体１６の裏面及び蓋体９の下面の何れに対しても垂直になっている（図２（Ａ）参照）。また、支持板１８は、解砕体本体１６の幅方向へ離隔して２つ設けられている（図２（Ａ）参照）。これらの支持板１８により、解砕板本体１６は、その表面側からの外力による変形や歪みが生じにくくなっている。尚、支持板１８に替えて支柱を用いるなど、フライアッシュの衝突や気流による解砕体本体１６の変形や傾きを防止する適宜の支持体とすることもできる。すなわち、支柱は、その両端を解砕板本体１６の裏面と蓋体９の下面とに固定して用いることができる。

上述のように、解砕板１０は、蓋体９に固定されている。そのため、分級器２に蓋体９を固定するボルト１３を外して分級器２から蓋体９を取り外すと、解砕板１０も同時に取り外すことができる。これにより、分級器２の内部の点検や清掃がやり易く、また、解砕板１０の点検及び衝突板１６の交換も同時に実施することができ、効率的である。

また、分級器２に蓋体９を取り付けるに際して、上下に合わせる蓋体９とフランジ部１１のボルト挿入孔１２、１２ａの対応位置を平面視回転させるように変更することにより、解砕板１０の配置角度を変更することができる。すなわち、衝突板１７の正面を分級器２の中心軸周りに角度変更することができる。これにより、導入管３から分級器２に導入されたフライアッシュを真正面に跳ね返す流動方向対向配置と、導入されたフライアッシュを分級器２の軸の半径方向に角度をつけて跳ね返す流動方向傾斜配置のどちらの配置にもセッティングできる。流動方向傾斜配置の場合、当該気体は旋回運動をすることになる。これにより、当該気体に含まれるフライアッシュには遠心力が加わり、重いフライアッシュと軽いフライアッシュの分離を促進することができる。

＜排出部＞
図１に示すように、排出部５は、排出側連結孔１９を介して分級器２の下端に設けられている。排出部５は、下方に行くに従って徐々に内径が小さくなる第１の筒状体２０と当該第１の筒状体２０の下端に連結された第２の筒状体２１とで構成されている。この実施例では、第１の筒状体２０は逆円錐台状の筒状体で、第２の筒状体２１は円筒で形成されている。

＜分級器の内部空間＞
図４に示すように、分級器２の内部空間は、その主たる機能が異なる以下の３つの領域に分けられる。

（１）水平解砕領域２２
解砕板１０の表面を含む平面と、対向する導入側連結孔６を含む筐体８の周壁８ａと、蓋体９の下面と、解砕板１０の下辺１０ｃ位置の水平面とで囲まれた領域。
（２）目的フライアッシュ導出前領域２３
解砕板１０の裏面を含む平面と、対向する導出側連結孔７を含む筐体８の周壁８ａと、蓋体９の下面と、解砕板１０の下辺１０ｃ位置の水平面とで囲まれた領域。

（３）沈降撹拌領域２４
解砕板１０の下辺１０ｃ位置の水平面と、排出側連結孔１９を含む水平面と、筐体８の周壁８ａとで囲まれた領域。

図５に示すように、解砕板１０は、その左右の側辺１０ｂが筐体８の周壁８ａから離隔している。このため、解砕板１０の左右の側辺１０ｂと対向する筐体８の周壁８ａとの間隙は、水平解砕領域２２と目的フライアッシュ導出前領域２３とを連通する２つの水平連通口２５（水平連通領域）を形成している。

２つの水平連通口２５の合計面積は、導入側連結孔６の面積とほぼ同じ、あるいは導入管３の半径方向の断面積とほぼ同じ面積に設定されている。これにより、水平解砕領域２２及び目的フライアッシュ導出前領域２３内で流動するフライアッシュを含む気体の当該領域内流動速度が、導入側連結孔６から導入される分級前のフライアッシュを含む気体の導入流動速度とほぼ等しくなる。尚、２つの水平連通口２５の全面積は、導入側連結孔６の面積、あるいは導入管３の半径方向の断面積の０．５〜２倍とすることができ、０．８〜１．５倍が好ましく、等面積が好適である。ここで言う水平連通口２５の面積は、気体が流動する範囲の面積を指す。つまり、例えば水平連通口２５が上方に１０倍長く設けられたような場合、上方部分の気体があまり流動しない領域（気体が流動しないか気体の流動速度が遅くなる領域）を含まない。この気体の流動速度が遅くなる領域とは、気体の流動速度が水平連通口２５における最高流動速度に対して５０％以下になる領域とすることができ、６０％以下とすることが好ましく、７０％以下とすることがさらに好ましく、８０％以下とすることがより好ましく、９０％以下とすることが好適である。

また、水平解砕領域２２と沈降撹拌領域２４との境界面は、これら２つの領域を連通する平面視半円形の導入側垂直連通口２６（導入側垂直連通領域）を形成する。

同様に、目的フライアッシュ導出前領域２３と沈降撹拌領域２４との境界面は、これら２つの領域を連通する平面視半円形の導出側垂直連通口２７（導出側垂直連通領域）を形成する。

以上のように構成された分級装置１は、次のように動作する。
図４に示すように、分級前のフライアッシュを含む気体は、矢印Ｙ１に示すように、導入管３内を分級器２内の解砕板１０に向かって水平方向に流動している。

導入管３内を流動する分級前のフライアッシュを含む気体の流速は、秒速約２０メートルである。この流速は、秒速１０〜４０メートル程度とすることができ、秒速１５〜３０メートルとすることが好ましく、秒速２０メートル程度が好適である。

導入管３内を流動してきた分級前のフライアッシュを含む気体は、導入側連結孔６を介して分級器２内に導入される。分級器２内に導入された分級前のフライアッシュを含む気体は、矢印Ｙ２に示すように、導入管３の中心軸の延長線上に沿って、水平方向を維持したまま流動する。すなわち、分級器２内に導入された分級前のフライアッシュを含む気体は、水平流となって、分級器２の解砕板１０の衝突板１７へ向かう。そして、当該気体は、矢印Ｙ３に示すように解砕板１０左右の水平連通口２５（図５参照）を通過して目的フライアッシュ導出前領域２３へ向かうものと、矢印Ｙ４に示すように導入側垂直連通口２６を通過して解砕板１０の下方の沈降撹拌領域２４へ向かうものに分かれる。

こうして搬送されてきた分級前のフライアッシュは、重いものほど左右に流れずまっすぐ進み、解砕体１０の衝突板１７に対してほぼ垂直に衝突する。すなわち、導入側連結孔６を介して導入管３から分級器２に気体とともに勢いよく導入された分級前のフライアッシュは、多くが衝突板１７に向かって流動し、衝突板１７に衝突する。この衝突時に、分級前のフライアッシュに含まれるクラスターや、夾雑物とフライアッシュとが結合したものは、その多くが衝突板１７から受ける衝撃力により解砕され、粒度の異なる複数の単粒子のフライアッシュと夾雑物に分離される。さらに、衝突したフライアッシュは、流動方向が反転し、導入管３から分級器２に導入される後続の分級前のフライアッシュとほぼ正面で衝突する。これにより、フライアッシュの解砕がさらに促進される。

なお、勢いよく導入するとは、導入された際に重力によって下方へまっすぐ落下するのではなく、気体によって搬送されてきた慣性力によって搬送方向へまっすぐ進むか、まっすぐ進みつつ重力の影響で少しずつ下方へ方向を変えて放物線を描くように導入することを指す。

後続の分級前のフライアッシュと衝突した当該フライアッシュは、多くが下方へ落下し、粒径の大きいフライアッシュ粒子や未燃カーボン等の夾雑物が導入側垂直連通口２６から沈降撹拌領域２４へ流動して矢印Ｙ５に示すように排出部５に集まっていく。

図４に示すように、導入側垂直連通口２６を通って沈降撹拌領域２４に流動したフライアッシュを含む気体は、沈降撹拌領域２４内で、矢印Ｙ４に示すように導入側垂直連通口２６側が下方へ、矢印Ｙ６に示すように導出側垂直連通口２７側が上方へ移動するように回転する。この間に、フライアッシュ同士が接触してさらに解砕されると共に、重いものが下方に貯まっていき、軽いものが矢印Ｙ６に示すように導出側垂直連通口２７へ導出されていく。すなわち、衝突および解砕によってできた未燃カーボンが付着していない必要なサイズである平均粒径が２〜３μｍのフライアッシュ粒子（すなわち１種相当のフライアッシュ粒子）は、気体の流動によって搬送され、導出側垂直連通口２７から導出側連結孔７へ搬送される。

なお、１種相当は、平均粒径２〜３μｍのフライアッシュ粒子を指し、２種相当は、平均粒径１０〜２０μｍのフライアッシュ粒子を指し、４種相当は、平均粒径３０〜６０μｍのフライアッシュ粒子を指す。

一方で、分級器２内に導入された分級前のフライアッシュの内、軽いもの、すなわち、未燃カーボンが付着していない必要なサイズである平均粒径が２〜３μｍのフライアッシュ粒子は、導入されてきた流速と同じ速度で矢印Ｙ３に示すように水平連通口２５を流動する気体と共に水平連通口２５（図５参照）を通過し、そのままの速度で目的フライアッシュ導出前領域２３から導出管４へ搬送される。

目的フライアッシュ導出前領域２３内は、導出側垂直連通口２７を通過して下方から上がってきた粒径が小さく軽いフライアッシュ（目的サイズの球状フライアッシュ粒子）と、水平連通口２５を通過して側方から入ってきた粒径が小さく軽いフライアッシュ（目的サイズの球状フライアッシュ粒子）が混ざり合い、乱流となりながら、矢印Ｙ７に示すように導出側連結孔７から導出されて導出管４内に流動し、矢印Ｙ８に示すように分級器２外に搬送されていく。

ここで、筐体８の水平断面積は、導入管３の半径方向の断面積の２倍以上になっている。そのため、導入側垂直連通口２６を通って沈降撹拌領域２４に流動したフライアッシュを含む気体の流速は、導入管３を通って分級器２に導入された直後の分級前のフライアッシュを含む気体の流速より小さく、導入側垂直連通口２６近傍で秒速約６．６メートル、分級器２内下部ではさらに小さく、秒速約３．３メートルになっている。尚、この筐体８の水平断面積と導入管３の半径方向の断面積の比率を変えることにより、沈降撹拌領域２４に流動するフライアッシュを含む気体のこれら流速を調節することが可能である。

また、導入管３を通って分級器２に導入される分級前のフライアッシュは、粒度の異なる球状ガラス質の単粒子のフライアッシュだけでなく、粒度の異なる複数の単粒子のフライアッシュがブドウの房のように塊となったクラスター状粒子のフライアッシュも多く含んでいる。また、分級前のフライアッシュには、夾雑物が含まれることがあり、夾雑物とフライアッシュとが結合したものが存在することもある。

上述のように、導入管３から導入された際の流速に対して、沈降撹拌領域２４での流速が１／２以下になるように、さらに言えば１／３程度になるように筐体８の水平断面積の大きさ（さらに沈降撹拌領域２４の体積）を設計することで、所望の粒径以下の微粒子であるフライアッシュを導出管４から導出しつつ、所望の粒径より大きい粗粒子や夾雑物を沈降させることができる。

分級器２内の下方に貯まっていく重いフライアッシュは、排出部５に堆積する。排出部５に堆積した重いフライアッシュは、排出部５の下端に連結され上端と下部側とに夫々開閉可能なダンパー２８、２９が設けられて構成されている円筒状の排出機構３０を用いて排出される。詳述すると、まず、下部ダンパー２９を閉じた状態で、上端ダンパー２８を開ける。これにより、排出部５に堆積した重いフライアッシュを落下して下部ダンパー２９上の空間に移動させる。次に、上端ダンパー２８を閉じ、その状態で、下部ダンパー２９を開ける。これにより、下部ダンパー２９上で上端ダンパー２８までの空間にあった夾雑物を含む重いフライアッシュは、落下し、分級器２外に排出される。上述の一連の排出操作を繰り返すことにより、夾雑物を含む重いフライアッシュを、分級器２外に連続して排出できる。また、排出操作の回数を増減することにより、夾雑物を含む重いフライアッシュの排出量を制御することができる。これによって下部ダンパー２９から排出されるフライアッシュは、４種相当のフライアッシュとなる。

以上の構成と動作により、分級装置１は、粒度の異なる球状ガラス質の単粒子のフライアッシュだけでなく、クラスター状粒子のフライアッシュや、夾雑物とフライアッシュとが結合したものを含む分級前のフライアッシュを、導入管３から分級器２内に導入し、分級器２内で解砕することができる。

そして、分級装置１は、解砕したフライアッシュについて、粒径の小さい軽いフライアッシュ粒子を導出管４から導出し、粒径の大きい重いフライアッシュ粒子を排出部５から排出することができ、フライアッシュの分級が可能となる。

分級装置１は、排出側連結孔１９よりも上方に、導入側連結孔６と導出側連結孔７とが設けられている。そのため、導入側連結孔６を介して気体に含まれて導入された重いフライアッシュ、及び導入後分級器２内で解砕され生じた重いフライアッシュは、重力の影響を受け、下方の排出側連結孔１９に向けて沈降するようになっており、一方、同様にして導入され、あるいは解砕されて生じた軽いフライアッシュは、気体の流れに乗って、導出側連結孔７に向けて流動する。このため、特別な外力を新たに加える必要がなく、装置の構造が簡略化される。

解砕板１０が、分級室２内において、導入側連結孔６から導入された分級前のフライアッシュが衝突する位置に配置されている。そのため、導入側連結孔６から導入される当該フライアッシュは、解砕板１０に衝突して跳ね返るようになっている。これにより、導入側連結孔６から導入された当該フライアッシュが、分級器２内に導入された直後の高速で直進性の高い気体の流れに乗って、ほとんど分級されないまま、導出側連結孔７を通ってそのまま導出される恐れが少ない。他方、分級器２内に導入された直後の高速で直進性の高い気体の流れに乗って、解砕板１０に備えられた衝突板１７に当該フライアッシュは衝突するため、当該フライアッシュの解砕が効率よく行える。

分級器２内には、解砕板１０の下方位置に重いフライアッシュを存在させる排出側空間（沈降撹拌領域２４）と、解砕板１０のその他の位置で軽いフライアッシュを導出管４へ流動させる流動側空間（水平解砕領域２２と目的フライアッシュ導出前領域２３（水平連通口２５を含む））とが形成されている。

これにより、導入側垂直連通口２６を通って沈降撹拌領域２４に流動した重いフライアッシュを含む気体は、沈降撹拌領域２４内で、導入側垂直連通口２６側が下方へ、導出側垂直連通口２７側が上方へ移動するように回転する。これにより、気体に含まれる重いフライアッシュに遠心力が加わり、重いフライアッシュは、下方の排出側連結孔１９に向けて流動しやすく、重いフライアッシュの捕捉効率が向上する。

他方、流動側空間（水平解砕領域２２及び目的フライアッシュ導出前領域２３（水平連通口２５を含む））内では、軽いフライアッシュが、水平解砕領域２２から水平連通口２５を介して目的フライアッシュ導出前領域２３に水平流に乗ってスムーズに流動するため、軽いフライアッシュの捕集効率が高まる。

解砕板１０は、導入側連結孔６に対向する導入側対向面となる衝突板１７の面積が、導入側連結孔６および導出側連結孔７の少なくとも一方よりも広く形成されている。これにより、導入側連結孔６から導入される分級前のフライアッシュは、そのほとんどが衝突板１７に衝突するため、フライアッシュの解砕効率が高まる。

流動側空間（水平連通口２５）内を流動する軽いフライアッシュを含む気体の分級器内流動速度が、導入側連結孔６から導入される分級前のフライアッシュを含む気体の導入流動速度の０．５〜２倍となっている。そのため、水平解砕領域２２及び目的フライアッシュ導出前領域２３内での気体の流れや気圧の変動が低く抑えられるようになる。また、水平解砕領域２２及び目的フライアッシュ導出前領域２３に接する沈降撹拌領域２４内においても、乱流が生じにくく、フライアッシュの分級がよりスムーズに行える。

排出側空間の入り口の面積、すなわち、導入側垂直連通口２６の面積は、導入側連結孔６の面積よりも広く形成されている。そのため、導入側垂直連通口２６を介して水平解砕領域２２から沈降撹拌領域２４に流入する重いフライアッシュを含んだ気体の流動速度は、導入側連結孔６から導入される分級前のフライアッシュを含む気体の導入流動速度より遅くなる。そのため、沈降撹拌領域２４の上部の導入側垂直連通口２６近傍で重いフライアッシュ（粗粒子）の分級が開始される。他方、導入側垂直連通口２６から遠く離れた沈降撹拌領域２４の下部には、気体の流れが生じにくく、重いフライアッシュの沈降が乱されにくくなっている。よって、沈降撹拌領域２４の下部では、重いフライアッシュの濃縮、さらには堆積がスムーズに進行する。

分級器２の内壁は、側壁部分における導入側連結孔６から導出側連結孔７までの部位が外側へ凸となる円弧状に形成され、解砕板１０と当該円弧状の部位の間に流動側空間（水平解砕領域２２及び目的フライアッシュ導出前領域２３（水平連通口２５を含む））が設けられている。そのため、水平解砕領域２２では、衝突板１７に衝突した後のフライアッシュは、当該円弧状の筐体８の周壁８ａや解砕板１０とのその後の衝突により、水平解砕領域２２の中心に向かって詰まることなくスムーズに流動する。これにより、フライアッシュ同士は衝突し合い、フライアッシュの解砕が促進される。また、フライアッシュの水平解砕領域２２に滞留する時間が増加するため、解砕された後のフライアッシュから重いフライアッシュが振り落とされやすくなる。さらに、軽いフライアッシュは、当該円弧状の筐体８の周壁８ａに沿うようにして、水平連通口２５を介して水平解砕領域２２から目的フライアッシュ導出前領域２３に流動する。そのため、軽いフライアッシュの流動はスムーズである。

分級器２の軸心に垂直な断面積である筐体８の水平断面積は、導入管３の半径方向の断面積の２倍以上であり、且つ導出管４の半径方向の断面積の２倍以上になっている。すなわち、筐体８の水平断面積は、導入側連結孔６及び導出側連結孔７の面積の２倍以上となっている。そのため、沈降撹拌領域２４の下部では、気体の流動速度は、導入管３内を流動し導入側連結孔６から導入されるフライアッシュを含む気体の導入流動速度よりかなり小さくなる。これにより、重いフライアッシュや夾雑物ほど沈降撹拌領域２４に留まり易くなり、最終的に捕捉すべき重いフライアッシュや夾雑物を選別することが容易になる。

解砕板１０に備えた衝突板１７の正面を分級器２の中心軸周りに角度変更して固定することができる。これにより、導入されたフライアッシュを分級器２の軸の半径方向に角度をつけて跳ね返す流動方向傾斜配置にセッティングすることが可能になる。そのため、当該気体に含まれるフライアッシュに遠心力を加えることができ、重いフライアッシュと軽いフライアッシュの分離を促進することができる。

このようにして、目的物である２〜３μｍのフライアッシュ粒子を小型コンパクトな分級装置１によって短時間で効率よく取得することができる。この実施例では、重量でフライアッシュ３．５ｔ／ｈの処理を実現できる。従って、１種相当のフライアッシュを簡単かつ迅速に得られるため、分級処理の効率を高めることができる。

また、ダンパー２８、２９から４種相当のフライアッシュ粒子（２種相当のものも含まれる）を処理量に対して５％ほど排出すれば、１種相当のフライアッシュ粒子を導出管４から導出できるため、効率よく多くの１種相当のフライアッシュ粒子を得ることができる。

このようにして得られた１種相当のフライアッシュ粒子は、コンクリート混和剤として好適であり、このフライアッシュ粒子を混和したコンクリートペーストの流動性を向上させることができる。

尚、本願発明と実施形態の対応において、
導入部は、導入管３に対応し、
導出部は、導出管４に対応し、
解砕体は、解砕板１０に対応し、
排出側空間は、沈降撹拌領域２４に対応し、
流動側空間は、水平解砕領域２２と目的フライアッシュ導出前領域２３（水平連通口２５を含む）に対応し、
角度変更固定手段は、蓋体９と蓋体９のボルト挿入孔１２ａとフランジ部１１とフランジ部１１のボルト挿入孔１２とボルト１３とナット１４に対応するが、本願発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。

例えば、分級装置１は、フライアッシュを自燃温度以上である６００℃〜８００℃に加熱して未燃カーボンを取り除く加熱改質装置の後段に設置し、改質後のフライアッシュをさらに解砕して分級する構成とすることができる。これにより、加熱改質後の分級を小型コンパクトな分級装置１で実現することができる。

また、上述した加熱改質装置の前段に分級装置１を備えることもできる。この場合、分級したフライアッシュを加熱改質装置に投入できるため、例えば夾雑物等を除去した状態で加熱改質を実行して熱効率を高めて処理するといったことができる。

また、解砕板本体１６の上辺１６ａ（ここでは、解砕板１０の上辺１０ａと同義）を蓋体９から離隔するようにしてもよい。この場合、解砕板本体１６の上辺１６ａを乗り越えて、水平解砕領域２２から目的フライアッシュ導出前領域２３に流動する気体には、より軽いフライアッシュしか含まれないため、軽いフライアッシュの分級が効率よく行えるようになる。

本願発明は、フライアッシュを分級することを必要とする産業に利用することができる。

１…分級装置
２…分級器
３…導入管
４…導出管
５…排出部
６…導入側連結孔
７…導出側連結孔
８…筐体
８ａ…筐体の周壁
９…蓋体
１０…解砕板
１０ｂ…解砕板の側辺
１０ｃ…解砕板の下辺
１１…フランジ部
１６…解砕板本体
１７…衝突板
１８…支持板
１９…排出側連結孔
２２…水平解砕領域
２３…目的フライアッシュ排出前領域
２４…沈降撹拌領域
２５…水平連通口
２６…導入側垂直連通口
２７…導出側垂直連通口
２８…上端ダンパー
２９…下部ダンパー
３０…排出機構

しかし、上述した方法は、粉砕機と分級機を用いる大掛かりな装置が必要であった。このため、よりコンパクトにフライアッシュの球状粒子を得る装置が求められていた。
本願発明は、上述の要望を踏まえてなされたものであり、所望の球状粒子をコンパクトな構成で得られるフライアッシュ分級装置、フライアッシュ分級方法及び球状フライアッシュ粒子群の生産方法を提供することを目的とする。

１…分級装置
２…分級器
３…導入管
４…導出管
５…排出部
６…導入側連結孔
７…導出側連結孔
８…筐体
８ａ…筐体の周壁
９…蓋体
１０…解砕板
１０ｂ…解砕板の側辺
１０ｃ…解砕板の下辺
１１…フランジ部
１６…解砕板本体
１７…衝突板
１８…支持板
１９…排出側連結孔
２２…水平解砕領域
２３…目的フライアッシュ導出前領域
２４…沈降撹拌領域
２５…水平連通口
２６…導入側垂直連通口
２７…導出側垂直連通口
２８…上端ダンパー
２９…下部ダンパー
３０…排出機構

Claims (8)

1. 流動気体によって搬送されてくるフライアッシュを勢いよく導入する導入部と、
   前記導入部が連結され、前記導入部から勢いよく導入されたフライアッシュを所望サイズ以下の球状粒子である所望球状粒子とそれ以外の排出物に分級する分級器と、
   前記分級器にて分級された前記所望球状粒子を前記分級器から導出する導出部と、
   前記分級器にて分級された重い前記排出物を前記分級器から排出する排出部とを備え、
   前記分級器と前記導入部の連結部に設けられた導入側連結孔と、前記分級器と前記導出部の連結部に設けられた導出側連結孔が、前記分級器と前記排出部の連結部に設けられた排出側連結孔よりも上方に設けられ、
   前記分級器は、
   前記導入側連結孔から勢いよく導入された前記フライアッシュが衝突する位置に設けられて前記フライアッシュを跳ね返す解砕体と、
   前記解砕体の下方位置に設けられて前記排出物を集める排出側空間と、
   勢いよく導入された前記フライアッシュに含まれている前記所望球状粒子を前記解砕体により跳ね返すことなく前記解砕体周囲における前記排出側空間以外の位置で前記導出部へ流動気体とともに流動させる流動側空間とを備えた
   フライアッシュ分級装置。
2. 前記解砕体は、前記導入側連結孔に対向する導入側対向面の大きさが、前記導入側連結孔および前記導出側連結孔の少なくとも一方よりも大きく形成されている
   請求項１記載のフライアッシュ分級装置。
3. 前記流動側空間は、当該流動側空間内で流動する前記所望球状粒子を含む気体の分級器内流動速度が、前記導入側連結孔から導入される前記フライアッシュを含む気体の導入流動速度の０．５倍から２倍の範囲内となる大きさに構成された
   請求項１または２記載のフライアッシュ分級装置。
4. 前記排出側空間の入り口の面積は、前記導入側連結孔の面積よりも広く形成され、前記導入部から勢いよく導入された前記フライアッシュを含む気体の前記導入流動速度よりも前記排出側空間へ進む前記フライアッシュを含む気体の排出側空間内流動速度を低速にする
   請求項１、２、または３記載のフライアッシュ分級装置。
5. 前記排出側空間の横断面積は、前記導入側連結孔の面積の２倍以上である
   請求項１から４のいずれか１つに記載のフライアッシュ分級装置。
6. 前記導入側連結孔に対向する前記解砕体の対向角度を変更して固定できる角度変更固定手段を備えた
   請求項１から５のいずれか１つに記載のフライアッシュ分級装置。
7. 流動気体によって搬送されてくるフライアッシュを勢いよく導入する導入部と、
   前記導入部が連結され、前記導入部から勢いよく導入されたフライアッシュを所望サイズ以下の球状粒子である所望球状粒子とそれ以外の排出物に分級する分級器と、
   前記分級器にて分級された前記所望球状粒子を前記分級器から導出する導出部と、
   前記分級器にて分級された重い前記排出物を前記分級器から排出する排出部とを備えたフライアッシュ分級装置を用いて、
   前記排出部が前記分級器に接続されている排出側連結孔よりも上方に設けられた前記導入部と前記分級器の連結部である導入側連結孔から前記フライアッシュを勢いよく導入し、
   前記導入側連結孔から勢いよく導入された前記フライアッシュを該フライアッシュが衝突する位置に設けられた解砕体により跳ね返し、
   跳ね返したフライアッシュと後続導入されるフライアッシュの衝突による解砕を許容し、
   前記解砕体の下方位置に設けられた排出側空間に前記排出物を集め、
   前記衝突による解砕により得られた所望球状粒子を前記排出側空間内の流動気体によって前記導出部へ導出し、
   前記導入側連結孔から勢いよく導入された前記フライアッシュに含まれている少なくとも一部の前記所望球状粒子を前記解砕体周囲における前記排出側空間以外の位置に設けられた流動側空間を通じて前記解砕体により跳ね返すことなく前記導出部より導出する
   フライアッシュ分級方法。
8. 流動気体によって搬送されてくるフライアッシュを勢いよく導入する導入部と、
   前記導入部が連結され、前記導入部から勢いよく導入されたフライアッシュを所望サイズ以下の球状粒子である所望球状粒子とそれ以外の排出物に分級する分級器と、
   前記分級器にて分級された前記所望球状粒子を前記分級器から導出する導出部と、
   前記分級器にて分級された重い前記排出物を前記分級器から排出する排出部とを備えたフライアッシュ分級装置を用いて、
   前記排出部が前記分級器に接続されている排出側連結孔よりも上方に設けられた前記導入部と前記分級器の連結部である導入側連結孔から前記フライアッシュを勢いよく導入し、
   前記導入側連結孔から勢いよく導入された前記フライアッシュを該フライアッシュが衝突する位置に設けられた解砕体により跳ね返し、
   跳ね返したフライアッシュと後続導入されるフライアッシュの衝突による解砕を許容し、
   前記解砕体の下方位置に設けられた排出側空間に前記排出物を集め、
   前記衝突による解砕により得られた所望球状粒子を前記排出側空間内の流動気体によって前記導出部へ導出し、
   前記導入側連結孔から勢いよく導入された前記フライアッシュに含まれている少なくとも一部の前記所望球状粒子を前記解砕体周囲における前記排出側空間以外の位置に設けられた流動側空間を通じて前記解砕体により跳ね返すことなく前記導出部より導出して、
   前記フライアッシュから前記所望球状粒子を分級した球状フライアッシュ粒子群を生産する
   球状フライアッシュ粒子群の生産方法。