飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法

摘要

本发明提供能够降低装置成本且可根据飞灰特性而进行稳定的性能调整的飞灰中未燃碳去除装置及方法。将水加入至飞灰形成浆料，添加捕捉剂，供应给静态型混合器(4)或文丘里管(24)等以赋予剪切力，添加起泡剂使气泡产生，使飞灰的未燃碳附着于气泡并上浮。也可以将起泡剂、空气与浆料及捕捉剂一起供应给静态型混合器等。根据飞灰特性的变化，对静态型混合器等的串联使用台数进行增减，根据必要处理能力，对静态型混合器等的并联使用台数进行增减。在静态型混合器中，包括设置多个导流叶片(4d)将浆料等转换为螺旋流的导流叶片室(4b)、以及通过多个蘑菇状突起(4e)对浆料等施加剪切力的截流室(4c)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法，特别涉及一种用于从在燃煤火电厂等产生的飞灰中高效去除未燃碳、并将去除的未燃碳以及去除未燃碳后的飞灰进行有效利用的装置及方法。

背景技术

在燃煤火电厂等产生的飞灰，可以用于水泥或人工轻型骨料的原料、以及混凝土用混合材料等。作为混凝土的混合材料使用时，飞灰中的未燃碳吸收AE减水剂等，降低混凝土的工作性能。另外，具有在混凝土浇筑时未燃碳上浮、在混凝土的浇接部产生黑色部等的弊端。而且，还具有当飞灰中未燃碳较多时导致人工轻型骨料的品质降低的问题。因此，对于未燃碳较少的飞灰，可用于水泥的原料等，但未燃碳含有率高的飞灰则不能有效利用，而是作为工业废弃物被掩埋处理。

为此，为了从未燃碳含有率高的飞灰中去除未燃碳以进行有效利用，专利文献1中记载这样一种飞灰中未燃碳的去除方法，即，将水加入飞灰形成浆料后，添加入捕捉剂，并将浆料及捕捉剂供应给液中搅拌装置，赋予剪切力后，添加入起泡剂，边搅拌边使气泡产生，使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮；其中，上述液中搅拌装置包括在轴线方向上贯通圆筒状本体的旋转轴、将本体内在轴线方向上分割而形成的多个腔室、以及固定在旋转轴上在各腔室内部旋转的搅拌叶片。

根据该方法，在浮选工艺前，通过对添加有捕捉剂的含有未燃碳的原飞灰浆料赋予剪切力，可以大幅降低未燃碳成分，可得到未燃碳成分在0.5％左右的飞灰。另外，此时添加的捕捉剂，可以使用煤油等常见材料，还可节省捕捉剂的使用量，因此具有在作为产品的飞灰中煤油等的残存量少，浮选工艺后的后续处理易于进行的效果。

专利文献1：日本专利第3613347号公报

但是，上述现有的飞灰中未燃碳的去除方法中，为对飞灰浆料赋予剪切力，而使用较大型的液中搅拌装置，因此存在装置成本增高的问题。此外，由于通常是在未燃碳的去除系统中设置1台该液中搅拌装置，故存在难以根据飞灰特性来调整处理能力的问题。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术存在的问题，以提供一种在降低装置成本的同时能够根据飞灰特性而进行稳定的性能调整的飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法作为目的。

为达到上述目的，本发明的飞灰中未燃碳的去除装置，特征在于包括：对含飞灰的浆料和捕捉剂赋予剪切力的静态型混合器或具有节流部的管路；及将上述赋予了剪切力的浆料和捕捉剂与起泡剂进行搅拌而产生气泡、使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮的浮选机。

根据本发明，使用较小型且不含可动部分的静态型混合器或具有节流部的管路对浆料和捕捉剂赋予剪切力，随后，在浮选机中边对浆料、捕捉剂及起泡剂进行搅拌边产生气泡，使飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮，因此在去除飞灰中未燃碳时，可以降低装置成本。

此外，本发明的飞灰中未燃碳的去除装置，特征在于包括：对含飞灰的浆料、捕捉剂和起泡剂赋予剪切力的静态型混合器或具有节流部的管路；边对上述赋予了剪切力的浆料、捕捉剂及起泡剂进行搅拌边产生气泡，使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮的浮选机。据此，与上述发明相同，在去除飞灰中未燃碳时，可以降低装置成本。

上述飞灰中未燃碳的去除装置中，可以包括向静态型混合器或具有节流部的管路提供空气的空气供应装置。通过向静态型混合器等导入空气，利用在静态型混合器等的内部的空穴作用，进行未燃碳表面的改性，且可将导入的空气作为浮选机的浮选用空气进行使用。

上述飞灰中未燃碳的去除装置中，可以将上述静态型混合器或具有节流部的管路串联或/及并联配置多个。通过增减串联设置的静态型混合器等的台数，即使飞灰的特性发生变化，也可以进行稳定的性能调整。另外，通过增减并联设置的静态型混合器等的台数，即使飞灰的必要处理能力发生变化，也可以进行稳定的性能调整。

上述飞灰中未燃碳的去除装置中，可以串联设置多台上述浮选机，在相邻的该浮选机之间设置上述静态型混合器或具有节流部的管路。通过反复进行对浆料及捕捉剂等的剪切力赋予、浮选，可以高效地从飞灰中分离出未燃碳。

上述静态型混合器的构成可以是，包括设置有多个导流叶片而将被供应的流体转换为螺旋流的导流叶片室、及竖立设有多个蘑菇状突起而对被转换为螺旋流的流体赋予剪切力的截流室(カレントカツタ一室)。

此外，上述具有节流部的管路，可以由文丘里管或节流孔构成。

此外，本发明的飞灰中未燃碳的去除方法，特征在于，将水加入飞灰而形成浆料，在该浆料中添加捕捉剂，将上述浆料及捕捉剂供应给静态型混合器或具有节流部的管路，赋予剪切力，在上述赋予了剪切力的浆料及捕捉剂中添加起泡剂，边搅拌边使气泡产生，使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮。

根据本发明，使用较小型且不存在可动部分的静态型混合器或具有节流部的管路，对浆料和捕捉剂赋予剪切力，随后，添加起泡剂并进行搅拌同时产生气泡，使飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮，因此可降低装置成本。

更进一步，本发明的飞灰中未燃碳的去除方法的特征在于，将水加入飞灰形成浆料，在该浆料中添加捕捉剂及起泡剂，将上述浆料、上述捕捉剂及上述起泡剂供应给静态型混合器或具有节流部的管路，赋予剪切力后，边搅拌边使气泡产生，使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮。据此，与上述发明相同，在去除飞灰中未燃碳时，可降低装置成本。

上述飞灰中未燃碳的去除方法中，可以向上述静态型混合器或具有节流部的管路导入空气，利用空穴作用，进行未燃碳表面的改性，且可将导入的空气作为浮选机的浮选用空气进行使用。

上述飞灰中未燃碳的去除方法中，可以根据上述飞灰特性的变化，对上述静态型混合器或具有节流部的管路的串联使用台数进行增减。据此，即使飞灰的特性发生变化，也可以进行稳定的性能调整。

此外，上述飞灰中未燃碳的去除方法中，可以根据上述飞灰的必要处理能力，对上述静态型混合器或具有节流部的管路的并联使用台数进行增减。据此，即使飞灰的必要处理能力发生变化，也可以进行稳定的性能调整。

而且，上述飞灰中未燃碳的去除方法中，根据上述静态型混合器或具有节流部的管路的前后的压力损失，可以确定该静态型混合器或具有节流部的管路的更换时期。从而可以准确掌握因具有摩擦性的飞灰粒子引起的对静态型混合器或具有节流部的管路各部分的磨损状况，以进行妥当的系统维护管理。

如上所述，根据本发明，在从飞灰去除未燃碳时，在降低装置成本的同时，可根据飞灰特性而进行稳定的性能调整。除此之外，通过创制飞灰粒子新表面的效果，在将飞灰添加入水泥进行固化时，可以使其与水泥水化物进行更加牢固的反应。

附图说明

图1是表示适用了本发明的飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法的系统一例的流程图。

图2是表示作为用于本发明的飞灰中未燃碳去除装置的静态型混合器的一例的OHR搅拌器的图，(a)是纵向截面图，(b)是横向截面图。

图3是表示本发明的飞灰中未燃碳去除装置的一个实施方式的流程图。

图4是表示本发明的飞灰中未燃碳去除装置的另一个实施方式的流程图。

图5是表示本发明的飞灰中未燃碳去除装置的其它实施方式的流程图。

图6是表示作为用于本发明的飞灰中未燃碳去除装置的具有节流部的管路的一例的文丘里管的截面图。

附图标记说明

1飞灰；2浆料储罐；3泵；4(4A-4D)静态型混合器；4a本体；4b导流叶片室；4c截流室；4d导流叶片；4e突起；4f入口部；4g出口部；5泵；6煤油储罐；7调整槽；8泵；9起泡剂储罐；10泵；11(11A-11D)浮选机；12泵；13固液分离器；14干燥机；15袋滤器；16热风炉；17泵；18压滤机；24文丘里管；24a圆筒状管路；24b节流部；24c管路。

具体实施方式

图1显示使用本发明的飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法的系统的构成例，该系统大致区分的话，包括：飞灰储罐1；用于对从飞灰储罐1供应的飞灰加水而生成浆料的浆料储罐2；浆料中添加捕捉剂后、对浆料及捕捉剂赋予剪切力来进行未燃碳表面改性等的静态型混合器4(4A-4C)；在浆料中添加起泡剂产生气泡、使飞灰的未燃碳附着于该气泡并上浮、由此分离未燃碳的浮选机11；使来自浮选机11的尾渣固液分离的固液分离器13；用于使来自固液分离器13的滤饼干燥以得到干燥的飞灰(制品)的干燥机14；以及，用于使来自浮选机11的泡沫固液分离以得到未燃碳的压滤机18等。

浆料储罐2是为由飞灰和水生成浆料而设置的，内部设有用于搅拌浆料的搅拌叶片。在该浆料储罐2的前段，设有飞灰储罐1和供水装置，在浆料储罐2的后段，设置有用于输送浆料至静态型混合器4的泵3。

静态型混合器4是为对浆料及捕捉剂赋予剪切力而对未燃碳表面进行改性或极细地粉碎浆料中含有的粒子而设置的。作为该静态型混合器4的一个范例，有图2所示的静态型混合器(西华产业株式会社制，OHR管路搅拌器)。该静态型混合器4的圆筒状本体4a分为导流叶片室4b和截流室4c，在导流叶片室4b中竖立设置多个导流叶片4d，在截流室4c中竖立设置多个蘑菇状突起4e。

根据上述构成，从入口部4f流入导流叶片室4b的两种流体，由导流叶片4d转换为螺旋流，因强大的离心力而使重物质向外侧、轻物质向内侧移动，通过截流室4c的突起4e，外侧的重质流体层和内侧的轻质流体层均成为超微粒子群，重质流体的微粒子群和轻质流体的微粒子群连续相互剧烈碰撞并反应。

此外，如图1所示，在静态型混合器4的前段，设置有用于储藏作为捕捉剂的煤油的煤油储罐6、以及将煤油供应给静态型混合器4的泵5。

调整槽7将通过泵8从起泡剂储罐9供应来的起泡剂添加到来自静态型混合器4的浆料及捕捉剂中，并将其混合，在内部设有搅拌叶片。在调整槽7的后段，设置有用于将浆料输送给浮选机11的泵10。

浮选机11使飞灰的未燃碳附着于气泡并上浮，以分离未燃碳和去除未燃碳后的飞灰，在浮选机11的上方，设置有用于产生气泡的空气供应装置。在浮选机11的后段，设置有用于将尾渣输送给固液分离器13的泵12。

固液分离器13是为对从浮选机11排出的含有飞灰的尾渣进行固液分离而设置的，其将尾渣分离为滤饼和水。

干燥机14是为利用来自热风炉16的热风对来自固液分离器13的滤饼进行干燥而设置的，干燥后的滤饼、即飞灰(制品)作为水泥混合材料等被利用。

过滤器15是为从干燥机14回收细粉而设置的，被回收的细粉也可以用于水泥混合材料等。

压滤机18是为对来自浮选机11的含有未燃碳的泡沫进行固液分离而设置的，分离后的滤饼中含有的未燃碳可以作为燃料使用。另外，从压滤机18排出的水，可以经由泵17再利用于浆料储罐2等。

热风炉16是为向干燥机14供应热风而设置的，也可用于对从压滤机18排出的未燃碳进行干燥。

以下，对使用上述系统的本发明的飞灰中未燃碳的去除方法，重点参照图1进行说明。

从飞灰储罐1向浆料储罐2提供飞灰，与水混合后生成浆料。在此，浆料中的飞灰浓度调整为3-50重量％的范围内。

其次，经由泵3向静态型混合器4供应浆料储罐2内的含有飞灰的浆料。另一方面，经由泵5从煤油储罐6向静态型混合器4供应作为捕捉剂的煤油。煤油之外，也可以使用柴油、重油等以及一般的捕捉剂。该捕捉剂的添加量调整为飞灰中未燃碳量的5-100重量％的范围。

其次，在静态型混合器4中，对浆料及捕捉剂赋予剪切力，或极细地粉碎浆料中含有的粒子。该剪切力赋予等工艺是本发明的特征部分。剪切力的赋予等例如可以使用如图2所示的静态型混合器4来进行。在静态型混合器4中，从入口部4f供应的浆料及捕捉剂的流动，由导流叶片室4b的导流叶片4d转换为螺旋流，由截流室4c的突起4e赋予剪切力，并且极细地粉碎浆料中含有的粒子。被施与了剪切力赋予等之后的浆料及捕捉剂被从出口部4g排出，供应给调整槽7。

如上所述，对飞灰浆料及捕捉剂进行剪切力赋予等，是为通过未燃碳表面改性而提高浮选浮游性，据此，未燃碳被捕捉剂所吸附。于是，使用浮选机11进行浮选时，附着于捕捉剂的未燃碳会附着于气泡并上浮。如此可以提高未燃碳的浮选浮游性。

其次，如图1所示，通过压滤机18对来自浮选机11的含有未燃碳的泡沫进行固液分离，回收未燃碳。在压滤机18脱水的水分经由泵17提供给浆料储罐2，再利用于添加给新的飞灰，或在浮选机11中再利用于使未燃碳附着于气泡时的消泡。

另一方面，在固液分离器13中对来自浮选机11的含有飞灰的尾渣进行固液分离，滤饼的水分多时，利用在热风炉16燃烧从压滤机18排出的未燃碳而得到的热风，在干燥机14干燥滤饼，可以将未燃碳成分为1重量％以下的作为制品的飞灰，利用于水泥混合材料等。此外，由袋滤器15回收的细粉，也可以用于水泥混合材料等。

另外，在静态型混合器4中，除上述OHR搅拌器之外，还可以使用具有以向下游侧倾斜状态配置为八字形的阻抗体的类型，或由扭转元件进行分割、反转、混合的类型。

另外，上述实施方式中，是在静态型混合器4(4A-4C)后段的调整槽7中添加起泡剂，边搅拌边使气泡产生，在浮选机11使飞灰的未燃碳附着于气泡并上浮。也可以是，将浆料及作为捕捉剂的煤油与起泡剂一起供应给静态型混合器4(4A-4C)，赋予剪切力后，在调整槽7边搅拌它们边产生气泡，在浮选机11中使飞灰的未燃碳附着于气泡并上浮。

更进一步，为使OHR搅拌器等静态型混合器4中成为易于发生空穴效应的状态，可以利用此，如图3所示，向静态型混合器4导入空气的话，利用空穴作用进行未燃碳表面改性的同时，将导入的空气作为浮选机11的浮选用空气使用也可以。

另外，如图4所示，可以将静态型混合器4A、4B串联为两段设置，在静态型混合器4A的下游侧与起泡剂同时导入空气，提高未燃碳表面改性效果，并将导入的空气作为浮选机11的浮选用空气使用。

而且，如图5所示，设置多个浮选机11A-11D，在各浮选机之间设置静态型混合器4B、4C、4D，通过依次从浮选机11A-11D导入含有飞灰的尾渣，可以对浆料及捕捉剂赋予剪切力，高效地从飞灰中分离未燃碳。在此，无需对浮选机11B-11D添加煤油和起泡剂，仅导入空气即可。

其次，作为使用了本发明的飞灰中未燃碳的去除装置及去除方法的系统的另一个构成例，针对使用具有节流部的管路来以取代图1的静态型混合器的情况进行说明。

作为具有节流部的管路，是例如图6所示那样，以节流部(收缩部)24b为界，具有圆筒状管路24a、以及沿箭头所示浆料流动方向管径渐增的管路24c的文丘里管24。

使用这样的文丘里管24时，浆料及捕捉剂流经节流部24b时，流速加快并且压力下降，在管路24c中浆料等的流速变缓并且压力上升。如此，流经文丘里管24的浆料等会产生急剧的压力变化，因此剪切力被赋予给浆料等，可以极细地粉碎浆料等中含有的粒子，可以通过对未燃碳表面改性等提高浮选浮游性，提高未燃碳的浮选浮游性。

另外，可以用于本发明的具有节流部的管路，并不限定于上述文丘里管24，使用利用节流孔板的部件等也可以。

另外，可以取代图3-图5所示的静态型混合器4，使用文丘里管24等具有节流部的管路，与使用静态型混合器4的情况具有同样效果。