(57)【要約】【課題】ミルの磨耗トラブルを解消し、石炭の無駄な消費を抑制すると共に、燃焼効率が低下するのを防止し、安定して石炭が供給可能な異物除去装置及び石炭中の異物除去方法を提供する。【解決手段】第一の異物除去装置１０は、パイライト１１、石炭１２からなる石炭原料１３を供給し、パイライト１１を粗選別し、除去する選別手段１４と、粗選別した石炭原料１３中のパイライト含有量を判定し、パイライト含有量が２５％未満の石炭主体原料Ａと、パイライト含有量が２５％以上、１００％未満のパイライト含有石炭原料Ｂと、パイライト１１とに分別する第１の判定手段１５Ａと、パイライト含有石炭原料Ｂ中のパイライト含有量を判定し、パイライト含有量が２５％以上、５０％未満の第１のパイライト含有石炭ｂ１と、パイライト含有量が５０％以上、１００％未満の第２のパイライト含有石炭ｂ２とに分別する第２の判定手段１６Ａとを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性異物と石炭とからなる石炭原料を供給し、該石炭原料中の前記磁性異物を粗選別し、前記磁性異物を除去する選別手段と、
粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料と、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定手段と、
前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定手段と、
を具備することを特徴とする異物除去装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の判定手段が、
波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の第１の光、波長が１１５０ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射する光発振器と、
照射された光のうち前記石炭原料で主に前記石炭を反射した反射光を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の判定手段が、
波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第３の光、波長が１１５０ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射する光発振器と、
照射された光のうち前記石炭原料で主に前記磁性異物を反射した反射光を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の判定手段が、
前記石炭原料を判定用に収容する石炭原料判定容器と、
前記石炭原料判定容器を搬送するコンベアと、
前記コンベアの両側に設けられた一対の並行板コンデンサーとを有する静電容量判定装置であることを特徴とする異物除去装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１の判定手段が、
前記石炭原料を収容する石炭原料収容容器と、
前記石炭原料収容容器に向けてテラヘルツ光又はＸ線を照射する光発振器と、
前記石炭原料収容容器を通過したテラヘルツ光又はＸ線を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定手段が、前記石炭原料の重量と体積から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定手段が、
パルスレーザを前記石炭原料に向けて照射するパルスレーザ発振器と、
前記石炭原料に照射した前記パルスレーザの反射光を検出する光検出器とからなり、
検出された反射光から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定手段が、
ＣＷレーザを前記石炭原料に向けて照射するＣＷレーザ発振器と、
前記ＣＷレーザ発振器と前記石炭原料との間に設けられ、高周波電源と連結される石英と、
前記石炭原料に照射した前記ＣＷレーザの反射光を検出する光検出器とからなり、
検出された反射光から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一つにおいて、
前記磁性異物が、パイライト、鉄、磁鉄鉱の少なくとも何れか一つであることを特徴とする異物除去装置。
【請求項１０】
磁性異物と石炭とからなる石炭原料を搬送すると共に、前記磁性異物と磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料とを分別し、前記磁性異物を除去する請求項１乃至９の何れか一つの異物除去装置と、
前記異物除去装置より搬送された石炭を粗粉砕する粗粉砕機と、
前記粗粉砕機で粗粉砕された石炭を更に微粉砕する微粉砕機と、
供給される空気と前記微粉砕機から排出される燃焼排ガスとを用いて燃焼させるバーナを有するボイラと、
該ボイラから排出される排ガスを蒸気発生用の熱源として使用すると共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水器で再び回収し、循環させる蒸気タービンと、
前記ボイラから排出される前記排ガス中の煤塵を除去する集塵装置と、
前記排ガス中のＳＯXを希硫酸へ脱硫反応させると共にＳＯ3ミストを捕集する排煙脱硫装置と、
前記排煙脱硫装置で脱硫された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする石炭燃焼システム。
【請求項１１】
磁性異物を含有する石炭原料から前記磁性異物と前記石炭とを分離する石炭中の異物除去方法であって、
前記石炭原料を供給し、該石炭原料中の磁性異物を粗選別して前記磁性異物を分別する選別工程と、
粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料と、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定工程と、
前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定工程と、
からなることを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１の判定工程が、波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の第１の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射し、照射された光のうち前記石炭原料で主に前記石炭を反射した波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の光の反射光と、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の光の反射光を検知して、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記第１の判定工程が、波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第１の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射し、前記石炭原料で主に前記磁性異物を反射した波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第１の光の反射光と、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光の反射光を検知して、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記第１の判定工程が、前記石炭原料を判定用に収容する石炭原料判定容器をコンベアにより搬送し、前記コンベアの両側に設けられた一対の並行板コンデンサーにより前記石炭原料の静電容量を測定し、
前記石炭原料の静電容量の変化から前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１５】
請求項１１において、
前記第１の判定手段が、前記石炭原料に向けてテラヘルツ光又はＸ線を照射し、前記石炭原料を通過したテラヘルツ光又はＸ線を検知し、検知したテラヘルツ光から前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定工程が、前記石炭原料の重量と体積から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定工程が、前記石炭原料に向けてパルスレーザを照射し、前記石炭原料に照射した前記パルスレーザの反射光をストリークカメラで検出し、検出した測定値から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１５の何れか一つにおいて、
前記第２の判定工程が、ＣＷレーザを前記石炭原料に向けて照射し、ＣＷレーザに所定時間毎に高周波電圧を印加してＣＷレーザの軌道を変化させ、前記ＣＷレーザの波形をトレインパルスとし、前記石炭原料で反射した波形がトレインパルスのＣＷレーザの反射光を高速応答フォトレシーバで検出し、検出した測定値から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１８の何れか一つにおいて、
前記磁性異物が、パイライト、鉄、磁鉄鉱の少なくとも何れか一つであることを特徴とする石炭中の異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭中のパイライト等の磁性異物を除去する異物除去装置及び石炭中の異物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭を用いた火力発電所において、微粉炭の製造技術が発電効率の向上を図るうえで重要な要素となっている。発電コスト抑制の取り組みの中で燃料コストを低下させるため、低品位炭の使用による微粉炭火力発電が適用されている。その際、低品位炭にはパイライト（ＦｅＳ2）などの磁性異物が多く含まれており、石炭ミルなど微粉炭製造設備の耐久性低下の原因となる。
【０００３】
そのため、従来より、パイライトなどの磁性異物を除去する技術の開発が進められている。例えば、石炭バンカに貯められた石炭原料（原炭）は、ベルトコンベアによりミルなど粗粉砕機に送られて粗粉砕される。粗粉砕された粉炭は水洗して洗炭した後、パイライトなどの磁性異物を除去し、ミルで微粉砕して微粉炭とし、ボイラの燃焼用燃料として用いられている（特許文献１〜特許文献４、参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５３５２４号公報
【特許文献２】特開平９−２４８４８６号公報
【特許文献３】特開平９−１８７６７３号公報
【特許文献４】特開平９−２６２４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、石炭原料中にパイライトなどの磁性異物が含まれているか否かを判定し、磁性異物が含有されていれば除去するに留まり、磁性異物がどのくらい含有されているか明確でなかった。図１６は、従来のパイライトの除去工程を簡略に示す図である。図１６に示すように、磁性異物除去手段として石炭原料中に磁性異物の含有量が少ない場合には、石炭としてミルに送給されていた。そして、石炭をミルなどの粗粉砕機で粉砕する際、石炭原料には石炭の他にパイライト等の磁性異物を含むことで、ミルの磨耗トラブルが発生しミルが停止してしまう、という問題がある。
【０００６】
また、図１６に示すように、石炭原料中に磁性異物の含有量が多い場合には、磁性異物として廃棄されていたため石炭を廃棄することになり、石炭の供給量が低下し、石炭を無駄に消費することになる、という問題がある。
【０００７】
また、石炭原料にパイライト等の異物が混入してしまうと石炭燃料として用いる際の燃焼比率が低下し、燃焼効率が低下する、という問題がある。
【０００８】
更に、石炭原料中の磁性異物含有量を分析するには、多大な分析時間を要する、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、ミルの磨耗トラブルを解消し、石炭の無駄な消費を抑制すると共に、燃焼効率が低下するのを防止し、安定して石炭を供給することが可能な異物除去装置及び石炭中の異物除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、磁性異物と石炭とからなる石炭原料を供給し、該石炭原料中の前記磁性異物を粗選別し、前記磁性異物を除去する選別手段と、粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料と、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定手段と、前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定手段と、を具備することを特徴とする異物除去装置にある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１の判定手段が、波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の第１の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射する光発振器と、照射された光のうち前記石炭原料で主に前記石炭を反射した反射光を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、前記第１の判定手段が、波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第３の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射する光発振器と、照射された光のうち前記石炭原料で主に前記磁性異物を反射した反射光を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明において、前記第１の判定手段が、前記石炭原料を判定用に収容する石炭原料判定容器と、前記石炭原料判定容器を搬送するコンベアと、前記コンベアの両側に設けられた一対の並行板コンデンサーとを有する静電容量判定装置であることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明において、前記第１の判定手段が、前記石炭原料を収容する石炭原料収容容器と、前記石炭原料収容容器に向けてテラヘルツ光又はＸ線を照射する光発振器と、前記石炭原料収容容器を通過したテラヘルツ光又はＸ線を検知する検知器とを有する異物含有量判定装置であることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記第２の判定手段が、前記石炭原料の重量と体積から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１６】
第７の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記第２の判定手段が、パルスレーザを前記石炭原料に向けて照射するパルスレーザ発振器と、前記石炭原料に照射した前記パルスレーザの反射光を検出する光検出器とからなり、検出された反射光から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記第２の判定手段が、ＣＷレーザを前記石炭原料に向けて照射するＣＷレーザ発振器と、前記ＣＷレーザ発振器と前記石炭原料との間に設けられ、高周波電源と連結される石英と、前記石炭原料に照射した前記ＣＷレーザの反射光を検出する光検出器とからなり、検出された反射光から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１８】
第９の発明は、第１乃至８の何れか一つの発明において、前記磁性異物が、パイライト、鉄、磁鉄鉱の少なくとも何れか一つであることを特徴とする異物除去装置にある。
【００１９】
第１０の発明は、磁性異物と石炭とからなる石炭原料を搬送すると共に、前記磁性異物と磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料とを分別し、前記磁性異物を除去する第１乃至９の何れか一つの発明の異物除去装置と、前記異物除去装置より搬送された石炭を粗粉砕する粗粉砕機と、前記粗粉砕機で粗粉砕された石炭を更に微粉砕する微粉砕機と、供給される空気と前記微粉砕機から排出される燃焼排ガスとを用いて燃焼させるバーナを有するボイラと、該ボイラから排出される排ガスを蒸気発生用の熱源として使用すると共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水器で再び回収し、循環させる蒸気タービンと、前記ボイラから排出される前記排ガス中の煤塵を除去する集塵装置と、前記排ガス中のＳＯXを希硫酸へ脱硫反応させると共にＳＯ3ミストを捕集する排煙脱硫装置と、前記排煙脱硫装置で脱硫された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする石炭燃焼システムにある。
【００２０】
第１１の発明は、磁性異物を含有する石炭原料から前記磁性異物と前記石炭とを分離する石炭中の異物除去方法であって、前記石炭原料を供給し、該石炭原料中の磁性異物を粗選別して前記磁性異物を分別する選別工程と、粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料と、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定工程と、前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定工程と、からなることを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２１】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記第１の判定工程が、波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の第１の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光を前記石炭原料に交互に照射し、照射された光のうち前記石炭原料で主に前記石炭を反射した波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の光の反射光と、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の光の反射光を検知して、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２２】
第１３の発明は、第１１の発明において、前記第１の判定工程が、波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第３の光、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第３の光を前記石炭原料に交互に照射し、前記石炭原料で主に前記磁性異物を反射した波長が２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の第３の光の反射光と、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の第２の光の反射光を検知して、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２３】
第１４の発明は、第１１の発明において、前記第１の判定工程が、前記石炭原料を判定用に収容する石炭原料判定容器をコンベアにより搬送し、前記コンベアの両側に設けられた一対の並行板コンデンサーにより前記石炭原料の静電容量を測定し、前記石炭原料の静電容量の変化から前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２４】
第１５の発明は、第１１の発明において、前記第１の判定手段が、前記石炭原料に向けてテラヘルツ光又はＸ線を照射し、前記石炭原料を通過したテラヘルツ光又はＸ線を検知し、検知したテラヘルツ光から前記石炭原料中の前記磁性異物の含有割合を判断することを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２５】
第１６の発明は、第１１乃至１５の何れか一つの発明において、前記第２の判定工程が、前記石炭原料の重量と体積から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２６】
第１７の発明は、第１１乃至１５の何れか一つの発明において、前記第２の判定工程が、前記石炭原料に向けてパルスレーザを照射し、前記石炭原料に照射した前記パルスレーザの反射光をストリークカメラで検出し、検出した測定値から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２７】
第１８の発明は、第１１乃至１５の何れか一つの発明において、前記第２の判定工程が、ＣＷレーザを前記石炭原料に向けて照射し、ＣＷレーザに所定時間毎に高周波電圧を印加してＣＷレーザの軌道を変化させ、前記ＣＷレーザの波形をトレインパルスとし、前記石炭原料で反射した波形がトレインパルスのＣＷレーザの反射光を高速応答フォトレシーバで検出し、検出した測定値から前記石炭原料の形状を特定し、前記石炭原料の体積を求め、予め測定した前記石炭原料の重量から前記石炭原料の比重を求めることを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【００２８】
第１９の発明は、第１１乃至１８の何れか一つの発明において、前記磁性異物が、パイライト、鉄、磁鉄鉱の少なくとも何れか一つであることを特徴とする石炭中の異物除去方法にある。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、磁性異物と石炭とからなる石炭原料を供給し、該石炭原料中の前記磁性異物を粗選別し、前記磁性異物を除去する選別手段と、粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料Ａと、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定手段と、前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定手段と、を具備し、前記石炭原料中の前記磁性異物を除去することができると共に、石炭主体原料を回収することができる。また、前記第１のパイライト含有石炭と、前記第２のパイライト含有石炭とに更に分別することができる。このため、前記パイライト含有石炭原料のパイライト含有量に応じてパイライト含有石炭から前記石炭を多く含む石炭主体原料となる原料は回収し、石炭主体原料となる原料をほとんど回収できないパイライト含有石炭は前記パイライトと共に廃棄することができる。
【００３０】
このため、前記石炭原料をミルなどの粗粉砕機で粉砕する際、前記石炭原料中には前記磁性異物の含有量が少ないため、前記磁性異物に起因するミルの磨耗トラブルを軽減しミルが停止するのを防止し、前記磁性異物の廃棄に伴って石炭を無駄に廃棄するのを抑制することができると共に、石炭燃料として用いる際に燃焼比率が低下するのを防止することができる。また、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有量の分析を従来よりも短時間で行うことができる。
従って、石炭主体原料を安定してミルなどに供給することができるため、石炭燃料として用いる際の燃焼効率の低下を防止することができると共に、ミルを安定して稼動させることができる。
【００３１】
また、本発明によれば、磁性異物を含有する石炭原料から前記磁性異物と前記石炭とを分離する石炭中の異物除去方法であって、前記石炭原料を供給し、該石炭原料中の磁性異物を粗選別して前記磁性異物を分別する選別工程と、粗選別した石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％未満の石炭主体原料と、磁性異物含有量が２５％以上、１００％未満の磁性異物含有石炭原料と、前記磁性異物とに分別する第１の判定工程と、前記磁性異物含有石炭原料中の磁性異物含有量を判定し、磁性異物含有量が２５％以上、５０％未満の第１の磁性異物含有石炭と、磁性異物含有量が５０％以上、１００％未満の第２の磁性異物含有石炭とに分別する第２の判定工程と、からなるので、前記石炭原料中の前記磁性異物を除去することができると共に、石炭主体原料を回収することができる。また、前記第１のパイライト含有石炭と、前記第２のパイライト含有石炭とに更に分別することができる。このため、前記パイライト含有石炭原料のパイライト含有量に応じてパイライト含有石炭から前記石炭を多く含む石炭主体原料となる原料は回収し、石炭主体原料となる原料をほとんど回収できないパイライト含有石炭は前記パイライトと共に廃棄することができる。
【００３２】
このため、前記石炭主体原料をミルなどの粗粉砕機で粉砕する際、前記石炭主体原料中には前記磁性異物の含有量が少ないため、前記磁性異物に起因するミルの磨耗トラブルを軽減しミルが停止するのを防止し、前記磁性異物の廃棄に伴って石炭を無駄に廃棄するのを抑制することができると共に、石炭燃料として用いる際に燃焼比率が低下するのを防止することができる。また、前記石炭原料中の前記磁性異物の含有量の分析を従来よりも短時間で行うことができる。
従って、石炭主体原料を安定してミルなどに供給することができるため、石炭燃料として用いる際の燃焼効率の低下を防止することができると共に、ミルを安定して稼動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００３４】
本発明による実施例１に係る異物除去装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による実施例１に係る異物除去装置の構成を簡略に示す模式図であり、図２は、本発明による実施例１に係る異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す図である。
また、本実施例において、石炭原料中に含まれる磁性異物としてパイライト（ＦｅＳ2）を用いて説明する。
図１に示すように、本実施例に係る第一の異物除去装置１０は、パイライト１１と石炭１２とからなる石炭原料（原炭）１３を供給し、石炭原料１３中のパイライト１１を粗選別し、パイライト１１を除去する選別手段１４と、粗選別した石炭原料１３中のパイライト含有量を判定し、パイライト含有量が２５％未満の石炭主体原料Ａと、パイライト含有量が２５％以上、１００％未満のパイライト含有石炭原料Ｂと、パイライト１１とに分別する第１の判定手段１５Ａと、パイライト含有石炭原料Ｂ中のパイライト含有量を判定し、パイライト含有量が２５％以上、５０％未満の第１のパイライト含有石炭ｂ１と、パイライト含有量が５０％以上、１００％未満の第２のパイライト含有石炭ｂ２とに分別する第２の判定手段１６Ａと、を具備するものである。
また、パイライトのうち、特に磁化率の高いものをピロタイト（ＦｅＳ）という。本発明では、パイライトにはこのような磁化率の高いものも含むものとする。
【００３５】
選別手段１４では、石炭原料１３中のパイライト１１を粗選別し、例えば数十ｍｍに破砕された石炭原料１３中のパイライト１１を除去している。また、選別手段１４で粗選別されるパイライト１１は、ある程度、目視が可能なものなど明らかなものを除去するようにしている。除去されたパイライト１１は回収されて、保管し、廃棄される。
【００３６】
粗選別した石炭原料１３は、第１の判定手段１５Ａに送給される。第１の判定手段１５Ａでは、粗選別した石炭原料１３中のパイライト１１の含有量を判定し、パイライト含有量が２５％未満の石炭主体原料Ａと、パイライト含有量が２５％以上、１００％未満のパイライト含有石炭原料Ｂと、パイライト１１とに分別する。
【００３７】
図２に示すように、第１の判定手段１５Ａとして異物含有量判定装置が用いられる。異物含有量判定装置１５Ａは、波長が１２０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の第１の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光を石炭原料１３に交互に照射する光発振器２１と、照射された光のうち石炭原料１３で主にパイライト１１を反射した反射光を検知する検知器２２とを有するものである。光発振器２１より、波長が１５５ｎｍの第１の光、１２４０ｎｍの第２の光を交互に発振し、石炭原料１３に照射される。ハーフミラー２３で反射した光は、石炭原料１３に入射し、石炭原料１３で主にパイライト１１を反射した反射光はハーフミラー２３を通過して検知器２２に入射し、波長が１５５ｎｍの第１の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光の反射光を検出する。
また、本明細書において、ハーフミラーとは、ある特定の指定波長域の光を任意の反射率と透過率に分け、光量を調整するものをいう。
【００３８】
検知器２２で検出された波長が１５５ｎｍの第１の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光の反射光によりイメージングを行なう。イメージングは、下記式のように、波長が１５０ｎｍの第１の光の反射光Ｓと波長が１２４０ｎｍの第２の光の参照光Ｒとの比より求める。
また、波長が１２４０ｎｍの第２の光の参照光とは、波長が１２４０ｎｍの第２の光が石炭原料１３で反射されたときの反射光をいう。後述のように、波長が１０００ｎｍの第２の光はパイライト１１、石炭１２の何れの場合でも反射されるために用いられる。
Ｓ（波長が１５５ｎｍの第１の光の反射光）／Ｒ（波長が１２４０ｎｍの第２の光の参照光）・・・（１）
なお、入射光が１００％確実に反射する場合には、参照光は不要であるが、入射光が変化する場合を考慮して参照光を用いる。
【００３９】
図３は、パイライト（ＦｅＳ2）の光エネルギーと吸収量との関係を示す図である。図３に示すように、光エネルギーが８ｅＶ付近では吸収量のピークが低いことから、パイライト１１は光エネルギーが８ｅＶ付近の光は吸収するが、光エネルギーが１〜２ｅＶ付近では吸収量のピークが高いことから、パイライト１１は光エネルギーが１〜２ｅＶ付近の光は吸収しない。
【００４０】
また、８ｅＶの時の光の波長は一般に１５５ｎｍ程度であり、１ｅＶの時の光の波長は一般に１２４０ｎｍである。よって、図３に示すように光エネルギーが８ｅＶ程度のとき（波長は１５５ｎｍに相当）、光がパイライトに吸収されるので、光は反射しないが、波長が１２４０ｎｍの光は反射することになる。
【００４１】
また、光発振器２１より照射される第１の光の波長は１５５ｎｍとしているが、パイライト１１が光を吸収し、光を反射しない波長の範囲であればよく、波長が１２０ｍ以上、１８０ｎｍ以下の光であればよく、好ましくは波長が１４０ｎｍ以上、１６０ｎｍ以下の光であればよく、更に好ましくは１５５ｎｍ程度の波長がよい。本実施例では、１５５ｎｍの波長の光を用いている。
【００４２】
また、光発振器２１より照射される第２の光の波長は１２４０ｎｍとしているが、パイライト１１が光を高反射する範囲であればよく、波長が１０００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の光であればよく、好ましくは波長が１０５０ｎｍ以上、１３００ｎｍ以下の光であればよい。本実施例では、１２４０ｎｍの波長の光を用いている。
【００４３】
図４、５は、検知器で検出した石炭原料をイメージングした像の状態を示す図である。図４に示すように、石炭原料１３にパイライト１１が含有されていない場合には、波長が１５５ｎｍの第１の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光は何れも石炭原料１３で反射されるため、検知器２２には石炭原料１３が白い像として映し出される。一方、石炭原料１３にパイライト１１が一部含有されている場合には、波長が１５５ｎｍの第１の光はパイライト１１で吸収され反射しないため、図５に示すように、検知器２２にはパイライト１１の部分が黒い像として映し出される。
【００４４】
よって、異物含有量判定装置（第１の判定手段）１５Ａにより、波長が１５５ｎｍの第１の光、１２４０ｎｍの第２の光を石炭原料１３に交互に照射し、光発振器２１で検出された波長が１５５ｎｍの第１の光の時に石炭原料１３で主に石炭１２を反射した反射光と、波長が１２４０ｎｍの第２の光の時の参照光とを用いることで、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を判断することができる。
【００４５】
異物含有量判定装置１５Ａで分別された石炭主体原料Ａは燃料として使用するために回収される。また、パイライト１１は選別手段１４と同様に、回収された後、廃棄される。
また、パイライト含有石炭原料Ｂは、パイライト含有量が２５％以上、１００％未満であり、燃料として使用可能な石炭１２も含有されている。そのため、使用可能な石炭１２を回収すると共に、パイライト１１として廃棄するものとを分別するため、第２の判定手段１６Ａに送給される。
【００４６】
第２の判定手段１６Ａでは、石炭原料１３の重量と体積から石炭原料１３の比重を求める。所定の容積内に石炭原料１３を充填させ、石炭原料１３の重量と体積を計測して、石炭原料１３の比重を求める。石炭１２の比重は１〜２程度であり、パイライト１１の比重は６程度である。ここで石炭１２の比重を１．５とすれば、石炭原料１３の比重が２．６２５程度の場合には、パイライト含有量が２５％程度であり、石炭原料１３の比重が３．７５程度の場合には、パイライト含有量が５０％程度である。
【００４７】
よって、石炭原料１３の比重とパイライト含有量との関係を予め求めておくことで、得られたパイライト含有石炭原料Ｂのパイライト含有量を求めることができる。
【００４８】
第２の判定手段１６Ａにより、パイライト含有量が２５％以上、５０％未満の第１のパイライト含有石炭ｂ１は、燃料として使用可能な石炭１２も多く含有されている。そのため、第１のパイライト含有石炭ｂ１を破砕して石炭原料１３と混合し、選別手段１４において、上記のようにパイライト１１を粗選別した後、第１の判定手段１５Ａで石炭１２を回収する。
【００４９】
また、第２の判定手段１６Ａにより、パイライト含有量が５０％以上、１００％未満の第２のパイライト含有石炭ｂ２は、ほとんどがパイライト１１である。そのため、第２のパイライト含有石炭ｂ２は選別手段１４、第１の判定手段１５Ａで回収されたパイライト１１と共に回収された後、廃棄される。
【００５０】
よって、第２の判定手段１６Ａにより、パイライト含有量が２５％以上、５０％未満の第１のパイライト含有石炭ｂ１と、パイライト含有量が５０％以上、１００％未満の第２のパイライト含有石炭ｂ２とに分別することで、第１のパイライト含有石炭ｂ１から回収できる石炭１２は回収し、石炭１２をほとんど回収できない第２のパイライト含有石炭ｂ２はパイライト１１と共に廃棄することができるため、石炭原料１３中のパイライト１１を効率よく分別することができる。
【００５１】
また、石炭原料１３は例えば数十ｍｍに破砕され、搬送されるが、搬送される石炭原料１３の大きさは特にこれに限定されるものではなく、更に大きいもの、微粉砕されたものでもよい。
【００５２】
また、本実施例に係る異物除去装置１０Ａにおいては、磁性異物としてパイライト１１を用いて説明したが、鉄、磁鉄鉱など他の磁性異物でも用いることができ、他の磁性異物と石炭１２との分別を行うために用いるようにしてもよい。
【００５３】
このように、本実施例に係る異物除去装置１０によれば、選別手段１４により石炭原料１３中のパイライト１１を粗選別し、ある程度のパイライト１１を除去した後、異物含有量判定装置（第１の判定手段）１５Ａを用いてその粗選別した石炭原料１３中のパイライト含有量を判定し、石炭主体原料Ａと、パイライト含有石炭原料Ｂと、パイライト１１とに分別することで、パイライト１１は除去することができると共に、石炭原料１３から石炭１２が多く含まれる石炭主体原料Ａを回収することができる。また、第２の判定手段１６Ａにより、得られたパイライト含有石炭原料Ｂの比重の値からパイライト含有石炭原料Ｂ中のパイライト含有量を判定し、第１のパイライト含有石炭ｂ１と、第２のパイライト含有石炭ｂ２とに更に分別することができる。このため、パイライト含有石炭原料Ｂのパイライト１１の含有量に応じて第１のパイライト含有石炭ｂ１から石炭１２を多く含む石炭主体原料Ａとなる原料は回収し、石炭主体原料Ａとなる原料をほとんど回収できない第２のパイライト含有石炭ｂ２はパイライト１１と共に廃棄することができる。
【００５４】
これにより、石炭原料１３をミルなどの粗粉砕機で粉砕する際、石炭原料１３中にはパイライト１１等の磁性異物の含有量が少ないため、パイライト１１に起因するミルの磨耗トラブルを軽減しミルが停止するのを防止し、パイライト１１等の磁性異物の廃棄に伴って石炭を無駄に廃棄するのを抑制することができると共に、石炭燃料として用いる際に燃焼比率が低下するのを防止することができる。また、石炭原料１３中のパイライト１１の含有量の分析を従来よりも短時間で行うことができる。
従って、本発明の実施例に係る異物除去装置１０によれば、石炭主体原料をミルなどに安定して供給することができるため、石炭燃料として用いる際の燃焼効率の低下を防止することができると共に、ミルを安定して稼動させることができる。
【実施例２】
【００５５】
本発明による実施例２に係る異物除去装置について説明する。
本実施例に係る第二の異物除去装置は、図１に示す実施例１に係る第一の異物除去装置１０の構成と同様であるため、第二の異物除去装置の構成を示す図は省略し、重複した説明は省略する。
本実施例に係る第二の異物除去装置は、前記図１に示した実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第１の判定手段１５Ａの光発振器２１から波長が２５０ｎｍの第１の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光を石炭原料１３に交互に照射するようにしたものである。
【００５６】
図２に示す光発振器２１より、波長が２５０ｎｍの第３の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光を交互に照射される。ハーフミラー２３で反射した光は、石炭原料１３に入射し、石炭原料１３で主にパイライト１１を反射した反射光はハーフミラー２３を通過して検知器２２に入射し、波長が２５０ｎｍの第３の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光の反射光を検出する。
【００５７】
石炭１２は波長が２５０ｎｍの第３の光を吸収するため、波長が２５０ｎｍの第３の光は石炭１２に照射されても反射しないが、波長が１０００ｎｍの第２の光は石炭１２で吸収されず、反射する。
検知器２２で検出された波長が２５０ｎｍの第３の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光の反射光によりイメージングを行なう。イメージングは、下記式のように、波長が２５０ｎｍの第３の光の反射光Ｓと波長が１２４０ｎｍの第２の光の参照光Ｒとの比より求める。
Ｓ（波長が２５０ｎｍの第３の光の反射光）／Ｒ（波長が１２４０ｎｍの第２の光の参照光）・・・（２）
【００５８】
また、光発振器２１より照射される第３の光の波長は２５０ｎｍとしているが、石炭１２が光を反射しない範囲であればよく、波長が２００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の光であればよく、好ましくは波長が２２５ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下の光であればよい。本実施例では、２５０ｎｍの波長の光を用いている。
【００５９】
図６、７は、検知器で検出した石炭原料の像の状態を示す図である。図６に示すように、石炭原料１３にパイライト１１が含有されていない場合には、波長が２５０ｎｍの第３の光は石炭原料１３で反射されず、波長が１２４０ｎｍの第２の光は石炭原料１３で反射されるため、検知器２２には石炭原料１３が黒い像で映し出される。一方、図７に示すように、石炭原料１３にパイライト１１が一部含有されている場合には、波長が２５０ｎｍの第３の光はパイライト１１で反射されるため、検知器２２にはパイライト１１の部分が白い像として映し出される。
【００６０】
検知器２２に映し出されるパイライト１１の像の方が白く映し出されるため、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合をよりはっきり認識することができる。
【００６１】
よって、異物含有量判定装置（第１の判定手段）により、波長が２５０ｎｍの第３の光、波長が１２４０ｎｍの第２の光を石炭原料１３に交互に照射し、光発振器２１で検出された波長が２５０ｎｍの第３の光の時に石炭原料１３で主にパイライト１１を反射した反射光と、波長が１０００ｎｍの第２の光の時の参照光とを用いても石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を判断することができる。
【実施例３】
【００６２】
本発明による実施例３に係る第三の異物除去装置について、図８を参照して説明する。
図８は、本発明による実施例３に係る第三の異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係る第三の異物除去装置は、図１に示す実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第１の判定手段１５Ａ以外は同様の構成であるため、第１の判定手段の構成についてのみ説明し、第１の判定手段以外の構成の説明は省略する。
【００６３】
図８に示すように、本実施例に係る第三の異物除去装置は、前記図１に示した実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第１の判定手段１５Ａに代えて静電容量判定装置１５Ｂが用いられる。静電容量判定装置１５Ｂは、石炭原料１３を収容する石炭原料判定容器３１と、石炭原料判定容器３１を搬送するコンベア３２と、コンベア３２の両側に設けられた一対の並行板コンデンサー３３とを有するものである。
【００６４】
コンベア３２に石炭原料判定容器３１を載置し、石炭原料判定容器３１内に石炭原料１３を所定容量投入して、一対の並行板コンデンサー３３の間を通過させる。一対の並行板コンデンサー３３の間に石炭原料判定容器３１を通過させる時、電源３４を入れて静電容量計３５により各々の石炭原料判定容器３１内の石炭原料１３の静電容量の変化を見る。
【００６５】
石炭１２とパイライト１１との静電容量は異なり、石炭１２の静電容量をｘとする。このとき、静電容量計３５により計測される石炭原料１３の静電容量がｘよりも大きく、２ｘ未満である場合には、パイライト含有量が２５％未満の石炭主体原料Ａと判断され、石炭燃料として利用される。また、石炭原料１３の静電容量が２ｘ以上、３ｘ未満である場合には、パイライト含有量が２５％以上、５０％未満の第１のパイライト含有石炭ｂ１と判断される。また、石炭原料１３の静電容量が３ｘ以上、５ｘ未満である場合には、パイライト含有量が５０％以上、１００％未満の第２のパイライト含有石炭ｂ２と判断される。第１のパイライト含有石炭ｂ１、第２のパイライト含有石炭ｂ２とは、パイライト１１含有石炭原料Ｂとして第二の判定手段１６Ａに送給される。また、石炭原料１３の静電容量が５ｘである場合には、パイライト含有量が１００％であり、パイライト１１と判断され、回収された後、廃棄される。
【００６６】
よって、石炭原料判定容器３１内に石炭原料１３を所定容量投入して、一対の並行板コンデンサー３３の間を通過させ、石炭原料１３の静電容量を見ることで、静電容量計３５で検出された石炭原料１３の静電容量の変化を見ることができるため、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を短時間で確認することができる。
このため、石炭焚き火力発電プラントのように、例えば２０００ｔ／日の石炭を消費する場合でも短時間で処理することができる。
【実施例４】
【００６７】
本発明による実施例４に係る第四の異物除去装置について、図９を参照して説明する。
図９は、本発明による実施例４に係る第四の異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係る第四の異物除去装置は、図１に示す実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第１の判定手段１５Ａ以外は同様の構成であるため、第１の判定手段の構成についてのみ説明し、第１の判定手段以外の構成の説明は省略する。
【００６８】
図９に示すように、本実施例に係る第四の異物除去装置は、前記図１に示した実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第１の判定手段１５Ａに代えて異物含有量判定装置が用いられる。異物含有量判定装置１５Ｃは、石炭原料１３を収容する石炭原料収容容器４１と、石炭原料収容容器４１に向けてテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光発振器４２と、石炭原料収容容器４１を通過したテラヘルツ光を検知する検知器４３とを有するものである。
テラヘルツ光は、３００ＧＨｚ以上、１０ＴＨｚ以下の範囲の周波数であり、テラヘルツ光の波長は、３０μｍ以上、１０００μｍ以下である。
【００６９】
石炭原料収容容器４１内に石炭原料１３を所定容量投入して、石炭原料収容容器４１を台４４に載置し、テラヘルツ光発振器４２よりテラヘルツ光を石炭原料収容容器４１内の石炭原料１３に向けて照射する。
【００７０】
テラヘルツ光は有機物である石炭１２を通過するが、金属であるパイライト１１は通過しない。パイライト１１を含有する石炭原料１３の場合には、テラヘルツ光は通過する部分もあれば通過しない部分も生じる。
【００７１】
また、石炭原料収容容器４１はテラヘルツ光が透過可能であることが必要であるため、アクリル樹脂など光が透過可能な樹脂を用いればよい。
【００７２】
よって、石炭原料収容容器４１内の石炭原料１３に向けてテラヘルツ光を照射することで、石炭１２に照射されたテラヘルツ光は通過するが、パイライト１１に照射されたテラヘルツ光は通過しないため、石炭原料１３を透過したテラヘルツ光を検知器４３で検知し、テラヘルツ光の石炭原料１３の透過の度合いにより、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を判断することができる。
【００７３】
また、テラヘルツ光に代えてＸ線を照射して透過したＸ線を検知することで石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を判断することもできる。なお、Ｘ線は波長が１ｐｍ以上、１０ｎｍ以下の電磁波であり、放射線の一種である。そのため、Ｘ線を用いる場合には、作業者を保護するための設備を別途設け、操作を行なう必要がある。
【実施例５】
【００７４】
本発明による実施例５に係る第五の異物除去装置について、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明による実施例５に係る第五の異物除去装置の第２の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係る第五の異物除去装置は、図１に示す実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第２の判定手段１６Ａ以外は同様の構成であるため、第２の判定手段の構成についてのみ説明し、第２の判定手段以外の構成の説明は省略する。
【００７５】
図１０に示すように、本実施例に係る第五の異物除去装置は、前記図１に示した実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第２の判定手段１６Ａに代えて異物体積計測装置が用いられる。異物体積計測装置１６Ｂは、パルスレーザを石炭原料１３に向けて照射するパルスレーザ発振器５１と、石炭原料１３に照射したパルスレーザの反射光を検出するストリークカメラ（光検出器）５２とからなるものである。
また、パルスレーザのパルス幅は１０ｐｓ以上、３０ｐｓ以下である。
【００７６】
パルスレーザ発振器５１から発振されたパルスレーザは光コリメータ５３で光束が調製された後、ハーフミラー５４で反射して台５５に設置された石炭原料１３に向けて照射される。石炭原料１３で反射されたパルスレーザの反射光はハーフミラー５４を通過して集光レンズ５６で集光された後、ストリークカメラ５２で計測される。ストリークカメラ５２において石炭原料１３の形状の凹凸を計測する。そして、石炭原料１３の一方の面の形状の凹凸を測定した後、台５５を１８０°反転して、上記と同様に、パルスレーザを石炭原料１３に向けて照射し、石炭原料１３の反対側の面の形状の凹凸を測定する。ストリークカメラ５２で計測された石炭原料１３の画像を画像解析装置５７で解析して石炭原料１３の体積を求める。
【００７７】
石炭原料１３の重量は予め測定しておき、上述と同様に、下記式に従い、求められた石炭原料１３の体積から石炭原料１３の比重を求める。
石炭原料の比重＝石炭原料の重量／石炭原料の体積・・・（３）
【００７８】
パルスレーザのパルス幅は１×１０-9ｓ（１ｎｓ）で空間分解能は３０ｃｍであり、パルス幅が１×１０-12ｓ（１ｐｓ）で空間分解能は０．３ｍｍである。ストリークカメラ５２は、３０ｐｓの連続撮影が可能であり、このときの空間分解能は１．０ｃｍ程度である。よって、パルスレーザのパルス幅はストリークカメラ５２の連続撮影が可能な撮影スピードに対応可能であり、パルスレーザのパルス幅とストリークカメラ５２の撮影スピードとの間隔を調整することで、石炭原料１３の形状を把握することができるため、従来よりも短時間で石炭原料１３の体積を求めることができる。
従って、石炭原料１３の体積を従来よりも短時間で求めることができるため、石炭原料１３の重量から石炭原料１３の比重を従来よりも短時間で求めることができる。
【００７９】
また、本実施例では、石炭原料１３の重量は、石炭原料１３の形状を計測し、石炭原料１３の体積を求める前に予め測定しているが、台５５で石炭原料１３の体積を求めるのと同時に石炭原料１３の重量を測定してもよい。
【００８０】
また、本実施例では、石炭原料１３の一方の面側からのみ石炭原料１３の形状の凹凸を計測しているが、石炭原料１３の両方の面の形状の凹凸を同時に計測してもよい。図１１に示す異物体積計測装置１６Ｃのように、パルスレーザ発振器５１から発振されたパルスレーザをハーフミラー５４−１で分岐して、一方のパルスレーザは反射ミラー５８−１を介してハーフミラー５４−２で反射させ、石炭原料１３の一方の面にパルスレーザを照射する。石炭原料１３で反射したパルスレーザの反射光は、ハーフミラー５４−２を通過してストリークカメラ５２−１で検出され、石炭原料１３のパルスレーザが照射された面側の凹凸形状を計測される。また、ハーフミラー５４−１で分岐した他方のパルスレーザは反射ミラー５８−２、５８−３を介してハーフミラー５４−３で反射させ、石炭原料１３の他方の面にパルスレーザを照射する。石炭原料１３で反射したパルスレーザの反射光は、ハーフミラー５４−３を通過してストリークカメラ５２−２で検出され、石炭原料１３のパルスレーザが照射された面側の凹凸形状を計測される。そして、ストリークカメラ５２−１、５２−２で検出された画像は各々画像解析装置５７−１、５７−２で解析され、石炭原料１３の体積を求める。よって、石炭原料１３の一方の面の形状の凹凸を測定した後、１８０°反転させることなく、同時に石炭原料１３の像の凹凸を計測することができるため、石炭原料１３の体積の測定を更に短時間で行なうことができる。
【００８１】
また、本実施例では、図１２に示す異物体積計測装置１６Ｄのように、パルスレーザ発振器５１からＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）を発振し、ハーフミラー５４−１、５４−２、５４−５、５４−６からなる第一ルート５９−１を介して石炭原料１３に照射する。石炭原料１３で反射した反射光をストリークカメラ５２で検出することで、石炭原料１３の凹凸形状を確認すると共に、石炭原料１３中の石炭１２の参照光を検出することができる。
また、ハーフミラー５４−２を通過したＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）は、波長変換器６０により第四光調波（波長：２６６ｎｍ）に変換してハーフミラー５４−３、５４−４からなる第二ルート５９−２を介して石炭原料１３に照射する。石炭１２は第四光調波（波長：２６６ｎｍ）を吸収するため、石炭原料１３で反射した第四光調波（波長：２６６ｎｍ）の反射光をストリークカメラ５２で検出することで、石炭原料１３中の石炭１２を確認することができる。
よって、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）を複数のハーフミラーと波長変換器を用いて、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）と第四光調波（波長：２６６ｎｍ）とに分けて石炭原料１３に照射することができるため、一回のレーザの照射で石炭原料１３の面の凹凸形状を更に効率よく測定することができ、石炭原料１３の体積の測定を更に効率よく行なうことができる。
【００８２】
また、波長変換器６０により波長１２０ｎｍ〜１８０ｎｍのレーザに変換できれば、同様な操作によって、石炭原料１３中のパイライト１１を確認することができる。
【００８３】
このように、本実施例に係る第五の異物除去装置によれば、石炭原料１３に向けてパルスレーザを照射して反射した反射光をストリークカメラ５２で計測することで、従来よりも短時間で石炭原料１３の体積を求めることができるため、予め測定した石炭原料１３の重量から石炭原料１３の比重を従来よりも短時間で求めることができる。これにより、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を判断することもできる。
【実施例６】
【００８４】
本発明による実施例６に係る第六の異物除去装置について、図１３を参照して説明する。
図１３は、本発明による実施例６に係る第六の異物除去装置の第２の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係る第六の異物除去装置は、図１に示す実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第２の判定手段１６Ａ以外は同様の構成であるため、第２の判定手段の構成についてのみ説明し、第２の判定手段以外の構成の説明は省略する。
【００８５】
図１３に示すように、本実施例に係る第六の異物除去装置は、前記図１に示した実施例１に係る第一の異物除去装置１０の第２の判定手段１６Ａに代えて異物体積計測装置が用いられる。異物体積計測装置１６Ｅは、ＣＷレーザを石炭原料１３に向けて照射するＣＷレーザ発振器６１と、ＣＷレーザ発振器６１と石炭原料１３との間に設けられ、高周波電源６２と連結される石英６３と、石炭原料１３に照射したＣＷレーザの波形がトレインパルスの位相差を検出する高速応答フォトレシーバ（光検出器）６４とからなるものである。
【００８６】
ＣＷレーザ発振器６１から発振されたＣＷレーザは高周波電源６２によって電圧が印加されていないときには、石炭原料１３に照射される。また、高周波電源６２によって電圧が印加されるときには、ＣＷレーザは屈折して石炭原料１３に照射されない。これによって図１４に示すような矩形波（トレインパルスとよばれている）が形成される。発生したトレインパルスを石炭に照射する。トレインパルスは反射され、ハーフミラー６５で反射されて高速応答フォトレシーバ６４に検出される。高速応答フォトレシーバ６４にて検出されたトレインパルスと基準トレインパルスからの時間差（位相差）を測定することによって、石炭原料１３の凹凸の形状を測定することが可能となる。
【００８７】
この一連の操作を順次繰り返し行なうことで、トレインパルスの石炭原料１３の各場所での到達時間を測定し、石炭原料１３の面の凹凸の形状を測定することができる。
【００８８】
石炭原料１３の重量は予め測定しておき、上述と同様に、下記式に従い、求められた石炭原料１３の体積から石炭原料１３の比重を求める。
石炭原料の比重＝石炭原料の重量／石炭原料の体積・・・（４）
【００８９】
時間分解能の高いパルスレーザは一般に高価で、耐久性に課題があるものが多い。一方、トレインパルスを用いる場合、出力安定なＣＷレーザを使用するため、時間幅の短いパルスを容易に得ることができる。さらに高速応答フォトレシーバ６４にて検出されたトレインパルスと基準トレインパルス位相差を測定することも可能である。よって、パルス時間幅を長くした場合であっても、位相差を測定することでより短い時間差が議論できるため、空間分解能のよい凹凸形状の測定を可能とする。
【００９０】
また、本実施例では、高速応答フォトレシーバ６４で所定時間ごとに石炭原料１３に照射され、反射されたトレインパルスを検出するようにしているが、光検出器としては高速応答フォトレシーバ６４に限定されるものではなく、例えば１０ｐｓ間隔で所定時間ごとに石炭原料１３に照射され、反射されたトレインパルスの検出が可能な装置であればよい。
【００９１】
また、本実施例では、石炭原料１３の重量は石炭原料１３の体積を求める前に予め測定しているが、台６６で石炭原料１３の体積を求めるのと同時に石炭原料１３の重量を測定してもよく、又は石炭原料１３の体積を求めた後に石炭原料１３の重量を測定してもよい。
【００９２】
このように、本実施例に係る第六の異物除去装置によれば、石炭原料１３に向けてトレインパルスを照射して反射したトレインパルスを高速応答フォトレシーバ６４で計測することで、従来よりも更に空間分解能よく石炭原料１３の面の凹凸形状を計測することができる。従来よりも更に高精度で石炭原料１３の体積を求めることが可能となるため、予め測定した石炭原料１３の重量から石炭原料１３の比重を精度よく算出することができる。このことから、石炭原料１３中のパイライト１１の含有割合を更に精度よく算出することができる。
【実施例７】
【００９３】
次に、本発明の異物除去装置を用いた石炭を処理する石炭燃焼システムの一実施例について、図１５を参照して説明する。
図１５は、本発明による実施例７に係る石炭燃焼システムの構成を簡略に示す概念図である。
異物除去装置の構成は、本発明の実施例１に係る異物除去装置１０と同様であるため、ここでは説明は省略する。
図１５に示すように、本実施例に係る石炭燃焼システム７０は、屋内貯炭場７１内から運び出された石炭原料（原炭）１３を搬送するコンベア７２と、コンベア７２より搬送された石炭原料（原炭）１３をパイライト１１と石炭主体原料Ａとを分別回収する異物除去装置１０と、異物除去装置１０より搬送された石炭主体原料Ａを粗粉砕する粗粉砕機７３と、粗粉砕された石炭主体原料Ａを貯蔵する石炭バンカ７４と、貯蔵された石炭１２を搬送する供給手段７５と、搬送された石炭１２を更に微粉砕する微粉砕機７６と、油タンク７７から供給される油７８と空気予熱器７９で予熱された空気８０とを用いて燃焼させるバーナ８１を有するボイラ８２と、ボイラ８２から排出される排ガス８３を蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機８４を駆動し、該発電機８４で凝縮した水８５を復水器８６で再び回収し、循環させる蒸気タービン８７と、ボイラ８２から排出される排ガス８３の脱硝を行う排煙脱硝装置８８と、ボイラ８２で熱交換され、排出される排ガス８３中の煤塵を除去する集塵装置８９と、排ガス８３中のＳＯXを希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）へ脱硫反応させると共にＳＯ3ミストを捕集する排煙脱硫装置９０と、排煙脱硫装置９０で脱硫された浄化ガス９１を外部へ排出する煙突９２とからなるものである。
【００９４】
屋内貯炭場７１内に貯蔵された原炭１３はコンベア７２により異物除去装置１０に運び出される。原炭１３は、石炭の他にパイライト１１が含まれており、パイライト１１を含有する石炭をいう。この運び出された原炭１３は、異物除去装置１０において原炭１３中のパイライト１１と石炭主体原料Ａとに判別され、パイライト１１は除去し、廃棄される。石炭主体原料Ａは、パイライト１１の含有率が２５％未満の石炭をいい、石炭主体原料Ａにはパイライト１１が含有されない石炭のみのものも含まれる。異物除去装置１０としては本発明の実施例１に係る異物除去装置の他に、実施例２乃至実施例６に係る異物除去装置の何れか一つが用いられる。
【００９５】
パイライト１１と分別回収された石炭１２は例えばミルなどの粗粉砕機７３に送給され、例えば３〜１０ｍｍ程度に粗粉砕されている。粗粉砕機７３で粗粉砕された石炭主体原料Ａは、石炭バンカ７４に送給される。また、本実施例においては、異物除去装置１０は屋内貯炭場７１から運び出される原炭１３を判別するようにしているが、異物除去装置１０を粗粉砕機７３の後に配置し、粗粉砕機７３で原炭１３を粗粉砕してからパイライト１１と石炭１２とを分別するようにしてもよい。
【００９６】
そして、石炭バンカ７４に貯蔵された石炭主体原料Ａは供給手段７５により微粉砕機７６に搬送され、搬送された石炭主体原料Ａは例えば直径７５μｍ程度の微粉炭に微粉砕される。また、供給手段７５としては例えばスクリューフィーダを用い微粉砕機７６に連続的に供給するようにしてもよい。また、外部から供給される空気８０は押込みファン９３により空気予熱器７９に送給され予熱される。
【００９７】
そして、破砕された微粉炭と油タンク７７から供給される油７８と空気予熱器７９で予熱された空気８０とはバーナ８１に供給され、例えば火力発電設備の蒸気タービン８７を駆動するための蒸気を発生させるため、石炭主体原料Ａや油７８等の燃料がボイラ８２で燃焼される。
【００９８】
ボイラ８２内で燃焼して発生する排ガス８３は排出され、排煙脱硝装置８８に送給される。このとき、排ガス８３は復水器８６から排出される水８５と熱交換し、蒸気を発生する熱源として使用され、発生した蒸気は蒸気タービン８７の発電機８４を駆動している。そして、復水器８６により凝縮した水８５を給水ポンプ９４により再びボイラ８２に戻し、循環せしめるようにしている。また、ボイラ８２には必要に応じて別途水８５を供給するようにしてもよい。また、ボイラ８２内に堆積する石炭灰（クリンカ）９５はボイラ８２の底部より抜出されるようにしている。
【００９９】
そして、ボイラ８２から排出され、排煙脱硝装置８８に導かれた排ガス８３は排煙脱硝装置８８内で脱硝され、空気予熱器７９で空気８０と熱交換した後、集塵装置８９に送給され、排ガス８３中の煤塵を除去する。集塵装置８９は、電気式のものを採用しているが、排ガス８３中の煤塵を除去するものであれば、特にこれに限定されるものではない。また、集塵装置８９内に発生する石炭灰（フライアッシュ）９６は集塵装置８９の底部より抜出されるようにしている。
【０１００】
そして、集塵装置８９で除塵された排ガス８３は誘引ファン９７により排煙脱硫装置９０内に供給される。排ガス８３には硫黄酸化物（ＳＯX)が含有され、排煙脱硫装置９０では、所定量の脱硫剤として石灰水９８を排煙脱硫装置９０の上方から供給し、排ガス８３中のＳＯXを希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）へ脱硫反応させると共にＳＯ3ミストを捕集し、排ガス８３中の脱硫を効率良く行うことができる。
【０１０１】
また、排煙脱硫装置９０に供給する前に排ガス８３を冷却すると共に増湿を行う図示しない増湿冷却装置を設けるようにしてもよい。
【０１０２】
また、排煙脱硫装置９０には、得られた希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を貯蔵すると共に石灰スラリを供給して石膏を析出させる石膏反応槽と、石膏を沈降させる沈降槽（シックナー）と、石膏スラリーから水分を排水（濾液）として除去して石膏９９を得る脱水器とを備えるようにしている。本実施例では、排煙脱硫装置９０で得られた希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）に石灰スラリーを供給して石膏スラリーを得た後、脱水して石膏９９として利用する。また、脱硫して得られた希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）をそのまま硫酸（Ｈ2ＳＯ4）として使用するようにしてもよい。その場合には、希硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を濃縮する濃縮槽を設ける。
【０１０３】
また、排煙脱硫装置９０から排出される浄化された浄化ガス９１を排出するラインには必要に応じてミストエリミネータを介装し、ガス中の水分を分離するようにしてもよい。
【０１０４】
そして、排煙脱硫装置９０で脱硫された浄化ガス９１は煙突９２より外部へ排出されるようにしている。また、最終的に大気に排出する排出口である煙突９２の出口部分にはダイオキシン類、前駆体濃度を検出するため図示しない検出手段を設けている。検出手段の検出端は必要箇所でのガスのサンプルを取得し、図示しない吸引手段で随時サンプリングが可能なように構成されている。このサンプルガスは検出手段に含まれる図示しない分析器によって、ガス中の物質が同定、定量され、制御するようにしている。なお、ダイオキシン類若しくは前駆体の分析器としては、例えばガスクロマトグラフ、真空紫外光（ＶＵＶ）、レーザなどが使用できる。
【０１０５】
このように、本実施例に係る石炭燃焼システム７０によれば、異物除去装置１０を採用することにより、パイライト１１と石炭主体原料Ａとを分別し、石炭原料１３中のパイライト１１を除去すると共に、石炭主体原料Ａを回収することができる。これにより、石炭主体原料Ａをミルなどの粗粉砕機７３で粉砕する際、パイライト１１に起因するミルの磨耗トラブルを軽減し、粗粉砕機７３が停止するのを防止することができる。また、パイライト１１等の磁性異物の廃棄に伴って石炭を無駄に廃棄するのを抑制することができると共に、石炭燃料として用いる際に燃焼比率が低下するのを防止することができる。また、石炭原料１３中のパイライト１１の含有量の分析を従来よりも短時間で行うことができるため、石炭燃焼システムの効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上のように、本発明に係る異物除去装置及び石炭中の異物除去方法は、磁性異物を含有する石炭原料を磁性異物含有量から石炭主体原料と磁性異物とを分別することができるため、磁性異物を含有する石炭の異物除去装置に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明による実施例１に係る異物除去装置の構成を簡略に示す模式図である。
【図２】本発明による実施例１に係る異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す図である。
【図３】パイライトの光エネルギーと吸収量との関係を示す図である。
【図４】検知器で検出した石炭原料をイメージングした像の状態を示す図である。
【図５】検知器で検出した石炭原料をイメージングした像の状態を示す図である。
【図６】本発明による実施例２に係る異物除去装置の第１の判定手段において、検知器で光を検出した時の石炭原料の像の状態を示す図である。
【図７】本発明による実施例２に係る異物除去装置の第１の判定手段において、検知器で光を検出した時の石炭原料の像の状態を示す図である。
【図８】本発明による実施例３に係る第三の異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
【図９】本発明による実施例４に係る第四の異物除去装置の第１の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
【図１０】本発明による実施例５に係る第五の異物除去装置の第２の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
【図１１】実施例５に係る第五の異物除去装置の第２の判定手段の他の構成を簡略に示す図である。
【図１２】実施例５に係る第五の異物除去装置の第２の判定手段の他の構成を簡略に示す図である。
【図１３】本発明による実施例６に係る第六の異物除去装置の第２の判定手段の構成を簡略に示す概念図である。
【図１４】電圧の印加の入れ替えを交互に行なっている時のＣＷレーザの時間と電圧との関係を示す図である。
【図１５】本発明による実施例７に係る石炭燃焼システムの構成を簡略に示す概念図である。
【図１６】従来のパイライトの除去工程を簡略に示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  第一の異物除去装置
１１  パイライト（磁性異物）
１２  石炭
１３  石炭原料
１４  選別手段
１５Ａ、１５Ｃ  異物含有量判定装置（第１の判定手段）
１５Ｂ  静電容量判定装置（第１の判定手段）
１６Ａ〜１６Ｅ  第２の判定手段
２１  光発振器
２２、４３  検知器
２３、５４、５４−１〜５４−６、６５  ハーフミラー
３１  石炭原料判定容器
３２  コンベア
３３  並行板コンデンサー
３４  電源
３５  静電容量計
４１  石炭原料収容容器
４２  テラヘルツ光発振器
４４、５５、６６  台
５１  パルスレーザ発振器
５２、５２−１、５２−２  ストリークカメラ（光検出器）
５３  光コリメータ
５６  集光レンズ
５７、５７−１、５７−２  画像解析装置
５８−１〜５８−３  反射ミラー
５９−１、５９−２  第一ルート、第二ルート
６０  波長変換器
６１  ＣＷレーザ発振器
６２  高周波電源
６３  石英
６４  高速応答フォトレシーバ（光検出器）
７０  石炭燃焼システム
７１  屋内貯炭場
７２  コンベア
７３  粗粉砕機
７４  石炭バンカ
７５  供給手段
７６  微粉砕機
７７  油タンク
７８  油
７９  空気予熱器
８０  空気
８１  バーナ
８２  ボイラ
８３  排ガス
８４  発電機
８５  水
８６  復水器
８７  蒸気タービン
８８  排煙脱硝装置
８９  集塵装置
９０  排煙脱硫装置
９１  浄化ガス
９２  煙突
９３  押込みファン
９４  給水ポンプ
９５  石炭灰（クリンカ）
９６  石炭灰（フライアッシュ）
９７  誘引ファン
９８  石灰水
９９  石膏
Ａ  石炭主体原料
Ｂ  パイライト含有石炭原料
ｂ１  第１のパイライト含有石炭
ｂ２  第２のパイライト含有石炭
【図１】
2010156613.tif 000003
【図２】
2010156613.tif 000004
【図３】
2010156613.tif 000005
【図４】
2010156613.tif 000006
【図５】
2010156613.tif 000007
【図６】
2010156613.tif 000008
【図７】
2010156613.tif 000009
【図８】
2010156613.tif 000010
【図９】
2010156613.tif 000011
【図１０】
2010156613.tif 000012
【図１１】
2010156613.tif 000013
【図１２】
2010156613.tif 000014
【図１３】
2010156613.tif 000015
【図１４】
2010156613.tif 000016
【図１５】
2010156613.tif 000017
【図１６】
2010156613.tif 000018