JP6660045B1 - 造粒物製造設備 - Google Patents

Abstract

造粒後の造粒物同士の接着及び固着を低減することにより、造粒物の製造効率を向上することができる造粒物製造設備を提供する。本発明の造粒物製造設備１は、石炭灰を含む原料を造粒した造粒物Ｚを排出する造粒機４０と、前記造粒機４０から排出された前記造粒物Ｚを養生エリア７０に搬送するコンベア５０と、養生後の前記造粒物Ｚのうち所定の粒径未満の細粒粉Ｓを貯留する細粒粉貯留部６０と、前記細粒粉貯留部６０から前記コンベア５０へと延び、下端より前記細粒粉Ｓが前記造粒物Ｚに散布される搬送管６１と、を備え、前記搬送管６１は、前記細粒粉貯留部６０から斜め下方に延びる傾斜部６１ａと、前記傾斜部６１ａの下端から鉛直下方に延びる鉛直部６１ｂと、前記鉛直部６１ｂの下端の前記細粒粉貯留部６０と反対側の部分から、さらに下方に延びるフード部６１cと、を備える。

Description

本発明は、石炭灰を含む原料を造粒する造粒物製造設備に関する。

石炭火力発電所から排出される石炭灰は、粉塵状の産業廃棄物である。産業廃棄物の低減と有効利用のために、石炭灰は造粒物に加工され、地盤改良材、水質浄化材等として再利用されている。

石炭灰を造粒物に加工する方法として、例えば、特許文献１には、石炭灰、固化材、水等を含む原料を造粒し連続的に排出する造粒機、造粒物を分級する分級機等を用いる製造方法が開示されている。この製造方法によれば、大量の石炭灰から連続的に造粒物を製造することが可能である。

特開２０１７−１３１８３０号公報

ここで、造粒機から排出された造粒直後の造粒物は湿潤状態にあるため、特に養生の際に、養生エリアに堆積された造粒物同士が固着して塊となる。このため、特許文献１では、振動フィーダを用いて、塊となった複数の造粒物を分解している。しかし、この方法では、塊になる前の各造粒物にうまく分解できないことがある。その場合は、形状が歪であり、所望の粒径から外れた造粒物が製造される。結果として、所望の形状及び粒径の造粒物の効率的な製造が妨げられる。

本発明は、造粒後の造粒物同士の接着及び固着を低減することにより、造粒物の製造効率を向上することができる造粒物製造設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の位置態様の造粒物製造設備は、石炭灰を含む原料を造粒した造粒物を排出する造粒機と、前記造粒機から排出された前記造粒物を養生エリアに搬送するコンベアと、養生後の前記造粒物のうち所定の粒径未満の細粒粉を貯留する細粒粉貯留部と、前記細粒粉貯留部から前記コンベアへと延び、下端より前記細粒粉が前記造粒物に散布される搬送管と、を備え、前記搬送管は、前記細粒粉貯留部から斜め下方に延びる傾斜部と、前記傾斜部の下端から鉛直下方に延びる鉛直部と、前記鉛直部の下端の前記細粒粉貯留部と反対側の部分から、さらに下方に延びるフード部と、を備える。

前記フード部は、前記コンベアの前記養生エリア側の端部を超えた位置に設けられていてもよい。

前記フード部は、前記コンベアの搬送面より下方まで延びていてもよい。

本発明によれば、造粒後の造粒物同士の接着及び固着を低減することにより、造粒物の製造効率を向上することができる造粒物製造設備を提供することができる。

本発明の実施形態の石炭灰の造粒物製造設備１を示す図である。 第２コンベア５０と、細粒粉貯留部６０から第２コンベア５０へと延びる搬送管６１とを示す部分斜視図である。 図３は第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を説明する図であり、（ａ）は第１比較形態、（ｂ）は第２比較形態、（ｃ）は第３比較形態、（ｄ）は実施形態である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る造粒物製造設備１を示す図である。造粒物製造設備１は、石炭灰、固化材、水等の原料から、３ｍｍ〜４０ｍｍ程度の粒径の造粒物Ｚを製造する設備である。

本実施形態に係る造粒物Ｚの原料は、主原料である石炭灰、少量の固化材、水、及び添加材である。石炭灰には、フライアッシュとクリンカアッシュとが含まれる。固化材としては、石炭灰同士を固着することができる物質であれば特に限定されず、例えば、セメント、二水石膏等が挙げられる。添加材としては、例えば、ベントナイト、海水性又は淡水性の浚渫粘土、笠岡粘土等の保水材等が挙げられる。

造粒物製造設備１は、原料を混合する混合機１０と、混合機１０により混合された原料を一時的に貯留して一定量を流出する第１ホッパー２０と、第１ホッパー２０から流出される原料を運搬する第１コンベア３０と、第１コンベア３０から連続運搬される原料を造粒する造粒機４０と、造粒機４０により造粒された造粒物Ｚを運搬する第２コンベア５０と、所定の粒径未満の細粒粉Ｓを第２コンベア５０上の湿潤状態の造粒物Ｚに散布するために貯留する細粒粉貯留部６０と、細粒粉貯留部６０から第２コンベア５０へと延び、下端より細粒粉Ｓが造粒物Ｚに散布される搬送管６１とを備える。

造粒物製造設備１は、さらに第２コンベア５０により運搬された造粒物Ｚを貯留する養生エリア７０と、養生された造粒物Ｚが投入される第２ホッパー８０と、第２ホッパー８０から流出される養生後の造粒物Ｚを大小に分別する振動スクリーン９０と、所定の粒径以上の造粒物Ｚを破砕する破砕機１００と、所定の粒径以下の造粒物Ｚを運搬する第３コンベア１１０と、所定の粒径以下の造粒物Ｚを分級する分級機１２０とを備える。

混合機１０は、所定量に計量された各原料が流入される容器１１と、容器１１内部に配置され回転軸を中心として回転する撹拌羽根１２とを備える。
容器１１の上部より、原料として石炭灰、固化材、水、及び添加材が流入される。該原料は、回転する撹拌羽根１２によって混合される。混合された原料は、容器１１の下部に設けられた流出口より、下部に配置された第１ホッパー２０内に流出される。このように造粒前に混合機１０を用いて原料を混合するため、造粒工程において石炭灰、固化材、水、及び添加材を含む原料を確実に混合することができる。

混合機１０によって混合された原料は、第１ホッパー２０内に流入される。第１ホッパー２０は、容器断面が円錐状又は角錐状に形成され、流出口に向かって減少している容器である。
第１ホッパー２０は、混合された原料を一担貯留し、流出口より第１コンベア３０に対して定量的に供給する。

混合された原料は、第１コンベア３０により運ばれ、造粒機４０に連続して投入される。

造粒機４０は、所定角度で傾斜されて回転可能に設けられており、前面が開口している円形トレイ状のパン４１と、パン４１を回転させる駆動源（図示せず）とを備える。
このパン４１に混合材料を投入して、水を加えて加湿させながら回転し、核を成長させて、造粒を行う。

パン４１は、傾斜角度の調整が可能であり、パン４１の傾斜角度や回転速度を変更することにより、造粒される粒子の大きさを調整することができる。
所定の径に造粒された粒子は、遠心力によってパン４１の半径方向の外側に移動する。パン４１の回転中心付近に原料を流入し、水を加え加湿すると、造粒物Ｚは粒径が大きくなるにしたがって遠心力によって外周方向に移動する。そして所定の径になると開口部から外部に放出される。
すなわち、原料を第１コンベア３０から造粒機４０に連続的に流入すると、造粒機４０の外周部から所定の粒径に成長した造粒物Ｚが連続的に押し出されていく。
本実施形態で造粒される造粒物Ｚの粒径は最大４０ｍｍ程度である。このように、造粒機４０を連続的に回転することにより、所定径の造粒物Ｚが連続的に製造される。

造粒機４０において所定の粒径（実施形態では４０ｍｍ）に成長して外部に飛び出した湿潤状態の造粒物Ｚは、第２コンベア５０によって運搬される。なお、造粒機４０より飛び出した湿潤状態の造粒物Ｚを確実に収集して第２コンベア５０上に乗せるために、造粒機４０の開口部を覆うフードを設け、フードによって捕獲された湿潤状態の造粒物Ｚを第２コンベア５０上に流すようにしてもよい。

細粒粉貯留部６０は、造粒機４０から排出された第２コンベア５０上の湿潤状態の造粒物Ｚに散布するための所定の粒径未満の細粒粉Ｓを貯留する部分である。細粒粉Ｓは、養生後の造粒物Ｚのうち製品として必要な粒径に満たない粉末であり、後述する分級機１２０から分級された粒径３ｍｍ未満の細粒粉Ｓである。

細粒粉貯留部６０は第２コンベア５０よりも上方に配置され、細粒粉貯留部６０から第２コンベア５０へは搬送管６１が延びている。図２は、第２コンベア５０と、細粒粉貯留部６０から第２コンベア５０へと延びる搬送管６１とを示す部分斜視図である。

搬送管６１は、細粒粉貯留部６０から鉛直方向の斜め下方に向かって延びる傾斜部６１ａと、傾斜部６１ａの下端から鉛直下方に延びる鉛直部６１ｂと、鉛直部６１ｂの下端における、細粒粉貯留部６０と反対側の部分からさらに下方に延びるフード部６１ｃとを備える。鉛直部６１ｂの下端における細粒粉貯留部６０側の部分６１ｄには、フード部は設けられていない。

フード部６１ｃは、第２コンベア５０の養生エリア７０側の端部を超えた位置に設けられている。すなわち、図示するように、フード部６１ｃは、第２コンベア５０の搬送面５０ａの上ではなく、搬送面５０ａの端部よりも搬送方向の先の、搬送面５０ａが下方に存在しない領域において、鉛直部６１ｂから下方に向かって延び、フード部６１ｃの下端は、第２コンベア５０の搬送面５０ａよりも下方まで延びている。

造粒機４０から排出された造粒物Ｚは、固化材等が固まっておらず湿潤状態であるため、造粒物Ｚ同士が接着及び固着しやすい。
細粒粉貯留部６０より搬送管６１を介して乾燥した細粒粉Ｓを送り搬送管６１の下端より細粒粉Ｓを散布して湿潤状態の造粒物Ｚの表面に付着させる。これにより、造粒物Ｚ同士の接着及び固着を低減することができる。
また、造粒物Ｚのうちの、製品として必要な粒径に満たない細粒粉Ｓを廃棄せず回収して、コーティング材として再利用しているため、廃棄物の量を削減することができる。

本実施形態の効果について、さらに比較形態と比較して説明する。図３は第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を説明する図であり、（ａ）は第１比較形態、（ｂ）は第２比較形態、（ｃ）は第３比較形態、（ｄ）は実施形態である。なお、比較形態と実施形態とで同一の符号を用いる。

（第１比較形態）
（１）構造
図３（ａ）は、第１比較形態における第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を示す図である。搬送管６１は、図示しない細粒粉貯留部６０から鉛直下方に延びている。
（２）落下速度
第１比較形態において細粒粉Ｓは、細粒粉貯留部６０から鉛直方向に落下する。この場合、細粒粉貯留部６０と第２コンベア５０との間の高低差により、搬送管６１から第２コンベア５０上に落下する細粒粉Ｓの速度は大きく、湿潤状態で柔軟な造粒物Ｚは破壊される可能性がある。
（３）スペース効率
第１比較形態によると、細粒粉Ｓは鉛直方向に落下するので、第２コンベア５０の搬送面５０ａの先端に搬送管６１の下端を配置することができるので、スペース効率はよい。
（４）付着方向
第１比較形態によると、細粒粉Ｓは一方向に落下するので、造粒物Ｚへの細粒粉Ｓの付着方向が一方向となり、造粒物Ｚ同士の接着及び固着効果を十分に得ることができない。

（第２比較形態）
（１）構造
図３（ｂ）は、第２比較形態における第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を示す図である。搬送管６１は、図示しない細粒粉貯留部６０から斜め下方に延びている。
（２）落下速度
第２比較形態において細粒粉Ｓは細粒粉貯留部６０から斜め下方に落下する。この場合、搬送管６１は斜め下方に延びているので、搬送管６１の内壁との摩擦によって第１実施形態と比べて第２コンベア５０上に落下する細粒粉Ｓの速度は低下する。しかし、依然として、細粒粉Ｓが第２コンベア５０上の造粒物Ｚに衝突する際の速度は大きく、湿潤状態で柔軟な造粒物Ｚが破壊される可能性がある。
（３）スペース効率
第２比較形態によると、細粒粉Ｓの速度成分は、鉛直方向成分のみならず水平方向成分も有するので、細粒粉Ｓを無駄なく第２コンベア５０上の造粒物Ｚに散布するには、搬送管６１の下端が第２コンベア５０の搬送面５０ａの先端よりも手前側になくては。すなわち、図示するように、第２コンベア５０を、第１比較形態と比べて距離ｄだけ延ばさなくてはならないので、スペース効率が悪い。
（４）付着方向
第２比較形態においても細粒粉Ｓは一方向に落下するので、造粒物Ｚへの細粒粉Ｓの付着方向が一方向となり、造粒物Ｚ同士の接着及び固着効果を十分に得ることができない。

（第３比較形態）
（１）構造
図３（ｃ）は、第３比較形態における第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を示す図である。搬送管６１は、図示しない細粒粉貯留部６０から鉛直方向の斜め下方に向かって延びる傾斜部６１ａと、傾斜部６１ａの下端から鉛直下方に延びる鉛直部６１ｂとを備える。
（２）落下速度
第３比較形態において細粒粉Ｓは、傾斜部６１ａに沿って斜め下方に落下した後、鉛直部６１ｂの壁面に衝突して方向転換するものと、鉛直部６１ｂの壁面に衝突しないで傾斜部６１ａからそのまま落下するものがある。
この場合、搬送管６１は斜め下方に延びているので、細粒粉Ｓが第１実施形態と比べて第２コンベア５０上に落下する速度は低下し、鉛直部６１ｂの壁面に衝突して方向転換する場合、速度はさらに低下する。しかし、鉛直部６１ｂの壁面に衝突しないで傾斜部６１ａからそのまま落下する細粒粉Ｓは、依然として第２コンベア５０上の造粒物Ｚに衝突する際の速度が大きく、湿潤状態で柔軟な造粒物Ｚが破壊される可能性がある。
（３）スペース効率
第３比較形態によると、細粒粉Ｓは、斜め方向に落下した後、鉛直部６１ｂの壁面に衝突して方向転換するものと、鉛直部６１ｂの壁面に衝突しないで傾斜部６１ａからそのまま落下するものがある。鉛直部６１ｂの壁面に衝突しないで傾斜部６１ａからそのまま落下するものは、傾斜部６１ａ内において下側を搬送されていたものであるので、第２コンベア５０を延ばす距離は、図示するように第２比較形態のｄ１より短いｄ２でよい。
しかし、鉛直部６１ｂの壁面に衝突しないで傾斜部６１ａからそのまま落下するものがあることは変わりないので、搬送管６１の下端は、第２コンベア５０の搬送面５０ａの先端から搬送方向の手前側にしなくてはならない。したがって、第３実施形態では、第２コンベア５０を第１実施形態と比べて距離ｄ２だけ延ばさなくてはならず、依然として、スペース効率が悪い。
（４）付着方向
第１比較形態や第２比較形態と比べて、細粒粉Ｓの速度方向が一様ではなくなるので、造粒物Ｚへの細粒粉Ｓの付着方向領域の偏りが減少する。

（実施形態）
（１）構造
図３（ｄ）は、実施形態における第２コンベア５０に対する搬送管６１の配置を示す図である。上述したように、搬送管６１は、図示しない細粒粉貯留部６０から鉛直方向の斜め下方に向かって延びる傾斜部６１ａと、傾斜部６１ａの下端から鉛直下方に延びる鉛直部６１ｂと、鉛直部６１ｂの下端における、細粒粉貯留部６０と反対側の部分からさらに下方に延びるフード部６１ｃとを備える。
（２）落下速度
実施形態において細粒粉Ｓは、傾斜部６１ａに沿って斜め下方に落下した後、鉛直部６１ｂの壁面又はフード部６１ｃの壁面に衝突して方向転換する。
この場合、細粒粉Ｓは、搬送管６１は斜め下方に延びているので、第１実施形態と比べて第２コンベア５０上に落下する速度が低下し、鉛直部６１ｂの壁面又はフード部６１ｃに衝突して方向転換するのでさらに速度が低下する。したがって、湿潤状態で柔軟な造粒物Ｚが破壊される可能性が低減される。
（３）スペース効率
フード部６１ｃが設けられているため、全ての細粒粉Ｓが鉛直部６１ｂの壁部又はフード部６１ｃに衝突するので、第２コンベア５０は、図示するように第１実施形態よりもさらｄ３だけ短くてよいのでスペース効率がよい。
（４）付着方向
第１比較形態や第２比較形態と比べて、細粒粉Ｓの速度方向が一様ではなくなるので、造粒物Ｚへの細粒粉Ｓの付着方向領域の偏りが減少する。
さらに、第２コンベア５０から方向転換して落下しつつある造粒物Ｚに対しても横方向から細粒粉Ｓを散布することができるので、造粒物Ｚへの細粒粉Ｓの付着がより多方向となる。

次いで、このように実施形態において細粒粉Ｓが付着した造粒物Ｚは、第２コンベア５０により屋根のある養生エリア７０に運搬されて堆積される。この際、第２コンベア５０によって運ばれてきた造粒物Ｚは、細粒粉Ｓが散布されているので、互いに付着しにくくなっているが、水分を含んでいるため柔軟である。したがって、第２コンベア５０の端部が高いところに位置して造粒物Ｚが長い距離落下すると、造粒物Ｚが砕ける場合がある。
このため、本実施形態において、第２コンベア５０の端部は上下動可能である。そして、造粒物Ｚの落下距離が短くなるように、堆積された造粒物Ｚの高さに応じて上下する。このように第２コンベア５０の端部が造粒物Ｚの高さに応じて上下するので、造粒物Ｚが砕ける可能性が低減される。

第２コンベア５０の端部の上下動は、手動であってもよいが、センサー等を設けて、堆積された造粒物Ｚの高さを検知して、自動的に上下動するようにしてもよい。
さらに、養生エリアの収容量も限界がある。したがって、養生エリア７０の収容量が満杯になったときに、第２コンベア５０の端部は、別の養生エリアへと運搬先が変更可能なように、水平方向に可動であってもよい。

養生エリア７０において、造粒物Ｚは数日から数週間程度の自然乾燥により養生される。

養生エリア７０において養生された造粒物Ｚは、第２ホッパー８０を経て、振動スクリーン９０に運搬される。振動スクリーン９０は、篩網を備える傾斜したトラフに機械的な振動を与えることにより、造粒物Ｚを運搬しながら篩い分ける装置である。振動スクリーン９０により、造粒物Ｚは粒径が４０ｍｍ以下のものと４０ｍｍを超えるものとに分別される。

粒径が４０ｍｍを超える上記造粒物Ｚは、破砕機１００に運搬されて破砕される。破砕された造粒物Ｚは、再び第２ホッパー８０へ流入されて、振動スクリーン９０により篩い分けられる。

粒径が４０ｍｍ以下の上記の造粒物Ｚは、第３コンベア１１０により運搬されて、分級機１２０に投入される。分級機１２０は、多段式振動篩機であり、網目の内径が３ｍｍ、１０ｍｍ、１８ｍｍ、２４ｍｍ、及び４０ｍｍの篩いを備える。分級機１２０を用いて分級された３ｍｍ〜４０ｍｍの造粒物Ｚが製品となり、用途に応じて適切な粒径のものが出荷される。

分級機１２０の全ての篩を通過した製品として必要な粒径に満たない３ｍｍ未満の細粒粉Ｓは、回収されて細粒粉貯留部６０に貯留される。そして、上述したように、コーティング材として、造粒機４０から排出された湿潤状態の造粒物Ｚに散布される。

ここで、細粒粉Ｓを造粒物Ｚに付着する工程がない従来の造粒物Ｚの製造方法においては、養生エリアに堆積された湿潤状態の造粒物Ｚ同士が付着した状態で固化して塊となる。このため、塊を分解する工程が必要である。分解工程において、塊になる前の各造粒物Ｚにうまく分解できない場合は、形状が歪であり、所望の粒径から外れた造粒物Ｚが製造されることになる。また、造粒物Ｚ同士が強固に固着しているため塊を分解できない場合は、塊を破砕機に投入して、粒径が４０ｍｍ以下になるように破砕しなければならない。上記分解工程及び破砕工程において、造粒物Ｚの一部が粉砕されて細粒粉Ｓが発生するため、歩留まりが低下する。

しかし、実施形態に係る造粒物Ｚの製造方法においては、造粒物Ｚの表面全体に細粒粉Ｓが付着しているため、堆積された造粒物Ｚ同士の接着及び固着を抑制することができる。
塊の発生を抑えることができるため、上述した分解工程が不要であり、かつ、より多くの所望の形状及び粒径の造粒物Ｚを製造することができ、製造効率が向上する。
また、分解工程が不要であり、かつ、破砕機への造粒物Ｚの投入量を減らすことができるため、分解工程や破砕工程で発生する細粒粉Ｓを抑えることができ、歩留まりが向上する。
さらに、製品として必要な粒径に満たない細粒粉Ｓを廃棄せずコーティング材として繰り返し利用するため、廃棄物の量が減少する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、所定の粒径未満の細粒粉Ｓをコーティング材として利用するだけでなく、それに加えて造粒物Ｚの原料として混合機１０に投入して、再利用してもよい。

上記細粒粉Ｓの発生率は、石炭灰の表面の状態、水分量等の造粒条件により変化する。ただし、石炭火力発電所から発生する石炭灰については、その表面の状態にばらつきがあるため、細粒粉Ｓの発生を抑えることは困難である。このため、造粒物Ｚの歩留まりが安定しない。
製品として必要な粒径に満たない細粒粉Ｓを繰り返し原料として利用することにより、歩留まりを向上及び安定化することができる。

１ 造粒物製造設備
１０ 混合機
１１ 容器
１２ 撹拌羽根
２０ 第１ホッパー
３０ コンベア
４０ 造粒機
４１ パン
５０ コンベア
６０ 細粒粉貯留部
６１ 搬送管６１
６１ｃ フード部
７０ 養生エリア
８０ 第２ホッパー
９０ 振動スクリーン
１００ 破砕機
１１０ コンベア
１２０ 分級機

Claims (2)

1. 石炭灰を含む原料を造粒した造粒物を排出する造粒機と、
   前記造粒機から排出された前記造粒物を養生エリアに搬送するコンベアと、
   養生後の前記造粒物のうち所定の粒径未満の細粒粉を貯留する細粒粉貯留部と、
   前記細粒粉貯留部から前記コンベアへと延び、下端より前記細粒粉が前記造粒物に散布される搬送管と、を備え、
   前記搬送管は、前記細粒粉貯留部から斜め下方に延びる傾斜部と、
   前記傾斜部の下端から鉛直下方に延びる鉛直部と、
   前記鉛直部の下端の前記細粒粉貯留部と反対側の部分から、さらに下方に延びるフード部と、を備え、
   前記フード部は、前記コンベアの前記養生エリア側の端部を超えた位置に設けられ、前記コンベアの搬送面より下方まで延びている、
   造粒物製造設備。
2. 前記フード部は、前記搬送面の端部よりも搬送方向の先の、前記搬送面が下方に存在しない領域において、前記鉛直部から下方に向かって延び、前記フード部の下端は、前記搬送面よりも下方に位置する、
   請求項１に記載の造粒物製造設備。

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