特開 2024-94810 灰中未燃分濃度計測システム及び方法、並びに静電分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094810

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】灰中未燃分濃度計測システム及び方法、並びに静電分離装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20240703BHJP

   F23G 5/50 20060101ALI20240703BHJP

   G01N 21/359 20140101ALI20240703BHJP

   B03C 7/02 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 B

F23G5/50 N

G01N21/359

B03C7/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211618

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井原 崇之

(72)【発明者】

【氏名】山形 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】雄関 康隆

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智之

(72)【発明者】

【氏名】池田 光毅

【テーマコード（参考）】

2G059

3K062

4D054

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB09

2G059CC20

2G059DD20

2G059EE02

2G059EE12

2G059GG01

2G059GG02

2G059JJ05

2G059JJ17

2G059KK01

2G059MM01

2G059MM03

2G059MM05

2G059MM10

3K062AA24

3K062DA40

4D054GA04

4D054GB08

4D054GB09

(57)【要約】

【課題】燃料の種類の変動に影響を受けずに灰中未燃分濃度の測定を行う。
【解決手段】第１反射光強度指標及び第２反射光強度指標をそれぞれ灰の反射光の光強度を表す指標とし、灰の特性データは、灰の第１反射光強度指標、及び、灰の第２反射光強度指標と灰中未燃分濃度の相関情報を含む。灰中未燃分濃度計測システムは、複数件の特性データを記憶した記憶装置と、選択部及び灰中未燃分濃度算出部を含む演算装置とを備える。選択部は、記憶された複数件の特性データの中から、対象灰と第１反射光強度指標が一致又は相似する１つの特性データを選択する。灰中未燃分濃度算出部は、選択された特性データ中の相関情報を用いて、対象灰の第２反射光強度指標と対応する灰中未燃分濃度を対象灰の灰中未燃分濃度として算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１反射光強度指標及び第２反射光強度指標をそれぞれ灰の反射光の光強度を表す指標とし、灰の特性データは、前記灰の前記第１反射光強度指標、及び、前記灰の前記第２反射光強度指標と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数件の前記特性データを記憶した記憶装置と、
対象灰の前記第１反射光強度指標を取得し、前記記憶装置に記憶された複数件の前記特性データの中から、前記対象灰と前記第１反射光強度指標が一致又は相似する１つの前記特性データを選択する選択部と、前記対象灰の前記第２反射光強度指標を取得し、選択された前記特性データ中の前記相関情報を用いて、前記対象灰の前記第２反射光強度指標と対応する灰中未燃分濃度を前記対象灰の灰中未燃分濃度として算出する灰中未燃分濃度算出部とを有する演算装置と、を備える、
灰中未燃分濃度計測システム。

【請求項2】

灰に対して光を照射する光源と、前記灰の反射光を前記複数の波長に分光して波長ごとの反射光強度を測定する分光器とを有する測定装置を、更に備え、
前記演算装置は、前記測定装置で測定された前記対象灰の複数の波長の反射光強度を取得し、前記複数の波長の反射光強度に基づいて前記対象灰の前記第１反射光強度指標と前記第２反射光強度指標とを算出する指標演算部を更に有する、
請求項１に記載の灰中未燃分濃度計測システム。

【請求項3】

前記第１反射光強度指標が、前記対象灰の反射率を前記反射率の平均値で除することによって標準化された反射率のスペクトルである、
請求項１又は２に記載の灰中未燃分濃度計測システム。

【請求項4】

前記第２反射光強度指標が、前記対象灰について測定された反射光強度を標準白色板について測定された反射光強度で除して得られた反射率である、
請求項１又は２に記載の灰中未燃分濃度計測システム。

【請求項5】

前記特性データは、燃料種に関する情報を更に含み、
前記演算装置は、選択された前記特性データ中の前記燃料種を前記対象灰の燃料種と推定する燃料種推定部を更に有する、
請求項１又は２に記載の灰中未燃分濃度計測システム。

【請求項6】

導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する灰からなる灰層と、
前記灰から静電分離によって分離された前記導電性粒子を含む第１粉体が回収される導電性粒子回収容器と、
前記灰から前記第１粉体が取り除かれた第２粉体が回収される絶縁性粒子回収容器と、
前記第１粉体及び前記第２粉体のうち少なくとも一方の灰中未燃分濃度を計測する、請求項１に記載の灰中未燃分濃度計測システムとを、備える、
静電分離装置。

【請求項7】

前記灰中未燃分濃度計測システムが、前記灰の灰中未燃分濃度を更に計測する、
請求項６に記載の静電分離装置。

【請求項8】

前記灰層の底部に配置されたガス分散板と、
前記ガス分散板より上方の前記灰層内に配置された少なくとも１つの振動体と、
前記ガス分散板を通じて前記灰層を上昇する流動化ガスを供給する流動化ガス供給装置と、
前記灰層の上方に配置された上部電極と、
前記ガス分散板と同一面又は前記ガス分散板より上方の前記灰層内に配置された下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように前記上部電極と前記下部電極の電極間に電圧を印加する電源装置と、
前記灰層の表面から前記上部電極へ向けて飛び出した前記導電性粒子を捕捉する捕捉装置と、
コントローラとを更に備え、
前記コントローラは、計測された灰中未燃分濃度を取得し、計測された前記第１粉体の灰中未燃分濃度が所定の第１閾値以上となるように、又は、計測された前記第２粉体の灰中未燃分濃度が所定の第２閾値以下となるように、前記灰層への前記灰の供給量、電極間に印加される電圧、前記捕捉装置の捕捉速度、前記振動体の振動速度及び振幅、並びに、前記ガス分散板の傾斜角度のうち少なくとも１つを調整する、
請求項６又は７に記載の静電分離装置。

【請求項9】

第１反射光強度指標及び第２反射光強度指標をそれぞれ灰の反射光の光強度を表す指標とし、灰の特性データは、前記灰の前記第１反射光強度指標、及び、前記灰の前記第２反射光強度指標と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数件の前記特性データを記憶装置に記憶すること、
対象灰の前記第１反射光強度指標を取得し、前記記憶装置に記憶された複数件の前記特性データのなかから前記対象灰と前記第１反射光強度指標が一致又は相似する１つの前記特性データを選択すること、及び、
前記対象灰の前記第２反射光強度指標を取得し、選択された前記特性データ中の前記相関情報を用いて、前記対象灰の前記第２反射光強度指標と対応する灰中未燃分濃度を前記対象灰の灰中未燃分濃度として算出すること、を含む、
灰中未燃分濃度計測方法。

【請求項10】

前記対象灰に対して光を照射し、分光器で前記対象灰の反射光を前記複数の波長に分光して波長ごとの反射光強度を測定すること、
測定された前記対象灰の複数の波長の反射光強度に基づいて前記第１反射光強度指標と前記第２反射光強度指標とを算出することを、更に含む、
請求項９に記載の灰中未燃分濃度計測方法。

【請求項11】

前記第１反射光強度指標が、前記対象灰の反射率を前記反射率の平均値で除することによって標準化された反射率のスペクトルである、
請求項９又は１０に記載の灰中未燃分濃度計測方法。

【請求項12】

前記第２反射光強度指標が、前記対象灰について測定された反射光強度を標準白色板について測定された反射光強度で除して得られた反射率である、
請求項９又は１０に記載の灰中未燃分濃度計測方法。

【請求項13】

前記特性データは、燃料種に関する情報を更に含み、
選択された前記特性データ中の前記燃料種を前記対象灰の燃料種と推定することを、更に含む、
請求項９又は１０に記載の灰中未燃分濃度計測方法。

【請求項14】

前記対象灰について、強熱により発生するガスを分析すること又は強熱後の重量を計測することにより灰中未燃分濃度を計測すること、及び、
前記計測された灰中未燃分濃度で、前記記憶装置に記憶された前記対象灰の前記特性データ、又は、前記対象灰と対応する燃料種の灰の前記特性データを修正すること、を更に含む、
請求項９又は１０に記載の灰中未燃分濃度計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、石炭などの燃料の燃焼により発生した灰中に残存する未燃分の質量割合（以下、「灰中未燃分濃度」と称する）を計測する灰中未燃分濃度計測システム及び方法、並びに、灰中未燃分濃度計測システムを具備する静電分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、灰に光を照射し、反射光の強さから灰の明度を測定し、灰の明度に基づいて灰中未燃分濃度を求める、灰中未燃分濃度の計測方法が提案されている。特許文献１は、この種の灰中未燃分濃度計測システムを開示する。

【0003】

特許文献１の灰の色計測装置（これは、灰中未燃分濃度計測システムと対応する）は、ろ紙に吸着された灰に対し投光する光源と、反射光を検知して反射光の明度に応じた出力を出す反射光用センサと、反射光用センサの出力から灰の明度を判断する色判断手段と、灰の明度と灰中未燃分濃度との相関情報から灰中未燃分濃度を演算する演算装置とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２－１３０４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料が燃焼して生じる灰の色は、燃料の種類（即ち、組成）に影響を受ける。そのため、明度が等しい灰であっても、灰中未燃分濃度が異なることがある。よって、特許文献１の灰中未燃分濃度計測システムでは、燃料又は灰の種類に応じて適切な灰の明度と灰中未燃分との相関情報を選択しなければ、求めた灰中未燃分濃度の値の信頼性が低下するおそれがある。

【0006】

本開示は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料の種類の変動に影響されず、信頼性のある灰中未燃分濃度の測定を行い得る技術を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る灰中未燃分濃度計測システムは、
第１反射光強度指標及び第２反射光強度指標をそれぞれ灰の反射光の光強度を表す指標とし、灰の特性データは、前記灰の前記第１反射光強度指標、及び、前記灰の前記第２反射光強度指標と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数の前記特性データを記憶した記憶装置と、
対象灰の前記第１反射光強度指標を取得し、前記記憶装置に記憶された複数の前記特性データの中から、前記対象灰と前記第１反射光強度指標が一致又は相似する１つの前記特性データを選択する選択部と、前記対象灰の前記第２反射光強度指標を取得し、選択された前記特性データ中の前記相関情報を用いて、前記対象灰の前記第２反射光強度指標と対応する灰中未燃分濃度を前記対象灰の灰中未燃分濃度として算出する灰中未燃分濃度算出部とを有する演算装置と、を備えるものである。

【0008】

本開示の一態様に係る静電分離装置は、
導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する灰からなる灰層と、
前記灰から静電分離によって分離された前記導電性粒子を含む第１粉体が回収される導電性粒子回収容器と、
前記灰から前記第１粉体が取り除かれた第２粉体が回収される絶縁性粒子回収容器と、
前記第1粉体及び前記第２粉体のうち少なくとも一方の灰中未燃分濃度を計測する、前記灰中未燃分濃度計測システムとを、備えるものである。

【0009】

本開示の一態様に係る灰中未燃分濃度計測方法は、
第１反射光強度指標及び第２反射光強度指標をそれぞれ灰の反射光の光強度を表す指標とし、灰の特性データは、前記灰の前記第１反射光強度指標、及び、前記灰の前記第２反射光強度指標と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数の前記特性データを記憶装置に記憶すること、
対象灰の前記第１反射光強度指標を取得し、前記記憶装置に記憶された複数の前記特性データのなかから前記対象灰と前記第１反射光強度指標が一致又は相似する１つの前記特性データを選択すること、及び、
前記対象灰の前記第２反射光強度指標を取得し、選択された前記特性データ中の前記相関情報を用いて、前記対象灰の前記第２反射光強度指標と対応する灰中未燃分濃度を前記対象灰の灰中未燃分濃度として算出すること、を含むものである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、燃料の種類の変動に影響されず、信頼性のある灰中未燃分濃度の測定を行い得る技術を提案できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る灰中未燃分濃度計測システムの概略構成を示す図である。

【図2】図２は、灰中未燃分濃度計測方法の処理の流れ図である。

【図3】図３は、反射率波形の一例を示す図である。

【図4】図４は、標準化された反射率波形の一例を示す図である。

【図5】図５は、本開示の一実施形態に係る静電分離装置の全体的な構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本開示の一実施形態に係る灰中未燃分濃度計測システム６の概略構成を示す図である。灰中未燃分濃度計測システム６は、石炭灰などの燃料の燃焼により発生した灰の灰中未燃分濃度を測定するものである。灰中未燃分濃度とは、灰中に残存する未燃分の質量割合である。

【0013】

〔灰中未燃分濃度計測システム６の概略構成〕
灰中未燃分濃度計測システム６は、測定装置５と演算装置７１と記憶装置７３とを備える。測定装置５は、灰８１の反射光の光強度（以下、「反射光強度」と称する）を測定する。なお、反射には、鏡面反射、拡散反射、内部反射などの形態があり、特に限定されるわけではないが、拡散反射、或いは、拡散反射及び鏡面反射による反射光が灰中未燃分濃度の計測に利用されてよい。

【0014】

演算装置７１は、測定された灰８１の波長ごとの反射光強度に基づいて、第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２を求め、第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２を利用して灰８１の灰中未燃分濃度を求める。第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２は、いずれも、灰の反射光強度の大きさを表す指標である。第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２に、同一の指標が採用されてもよい。第１反射光強度指標Ｉ１は、主に、計測対象である対象灰の燃料種を特定するために利用される。ここで、対象灰とは、測定対象の灰を意味する。また、第２反射光強度指標Ｉ２は、主に、対象灰の灰中未燃分濃度を特定するために利用される。

【0015】

演算装置７１は、測定された対象灰の反射光強度に基づいて第１反射光強度指標Ｉ１、及び第２反射光強度指標Ｉ２を求める指標演算部７１１と、予め与えられた複数件の特性データのなかから対象灰の特性データを選択する選択部７１２と、対象灰の灰中未燃分濃度を算出する灰中未燃分濃度算出部７１３と、対象灰の燃料種を推定する燃料種推定部７１４との各機能部を有する。これらの機能部は、演算装置７１のプロセッサが所定のプログラムを実行することによって演算装置７１上で実現される。これらの機能部の処理については後ほど詳細に説明する。

【0016】

測定装置５は、測定ケース６１と、測定ケース６１内に配置されたステージ６２、光源６３、受光部６４、及び標準白色板６５と、分光器６８と、アクチュエータ６６とを備える。光ファイバ６７の先端部が受光部６４となっていて、受光部６４で受け取った光は光ファイバ６７を介して分光器６８へ伝送される。

【0017】

測定ケース６１の内部は暗室となっている。測定ケース６１内の上部には、光源６３と受光部６４とが配置されている。光源６３からの光の照射領域にステージ６２が配置されている。ステージ６２には灰８１が供給される。灰８１は、例えば管路を気流搬送又は自重搬送されている灰の一部が抜き出されて、サンプリング配管などを通じてステージ６２上へ供給されたものである。灰８１の量は予め定められていてよい。

【0018】

光源６３としては、波長帯域が比較的広く、出力が一定であるものが望ましい。このような光源６３として、白熱灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、レーザー励起光源、及び、マルチチップＬＥＤなどが例示される。

【0019】

受光部６４は、ステージ６２及びステージ６２上の灰８１からの反射光を受光できるように配置されている。受光部６４には、光源６３が照射した光がステージ６２、灰８１、又は標準白色板６５ではね返って入射する。受光部６４に入射した光は、光ファイバ６７を通じて分光器６８へ伝送される。分光器６８は、反射光を波長ごとに分光して、波長ごとの光強度を測定する。分光器６８は、光源６３の波長帯域と対応したものが採用される。例えば、光源６３が白熱灯である場合、約４００乃至８５０ｎｍの波長帯域において４ｎｍごとの光強度が測定されてよい。或いは、約９００乃至１７００ｎｍの赤外域において、４ｎｍごとの光強度が測定されてよい。

【0020】

標準白色板６５は、アクチュエータ６６の動作によって、光源６３の照射領域へ進出した位置と照射領域から後退した位置との間を往復移動可能である。標準白色板６５が照射領域へ進出した位置にあるとき、標準白色板６５に光が照射され、標準白色板６５で反射した光が受光部６４へ入射する。標準白色板６５が照射領域から後退した位置にあるとき、標準白色板６５には光は照射されず、ステージ６２及びステージ６２上の灰８１に光が照射され、ステージ６２又は灰８１で反射した光が受光部６４へ入射する。なお、標準白色板６５は、ステージ６２と置き換えできるように構成されていてもよい。

【0021】

演算装置７１は、測定装置５の動作の制御と、灰中未燃分濃度を求める演算とを行う。表示装置７２は演算装置７１と接続されており、演算装置７１での演算結果が表示装置７２で表示出力される。記憶装置７３は、演算装置７１と情報の書き込みと読み出しが可能に接続されている。

【0022】

記憶装置７３には、演算装置７１が灰中未燃分濃度の演算で用いる情報が記憶されたデータベース７６が構築されている。データベース７６には、複数件の特性データが格納されている。各特性データは、識別情報と、灰の燃料種と、灰の第１反射光強度指標Ｉ１と、灰の第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報とを含む。演算装置７１は、特性データをデータベース７６から読み出すことができる。データベース７６は、演算装置７１と通信ネットワークを介して通信可能に接続されたサーバ７５に構築されていてもよい。サーバ７５に格納された情報は、演算装置７１だけではなく、他の情報端末からも読み出し可能である。

【0023】

特性データに含まれる「燃料種」は、灰を生じさせた燃料の種類に係る情報である。燃料種として、石炭採掘炭鉱名（即ち、産地）、石炭の炭質（無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、及び褐炭などの炭種）、バイオマス燃料の種類、などが例示される。このように特性データに燃料種が含まれることから、燃料種を推定することができる。

【0024】

特性データに含まれる「第１反射光強度指標Ｉ１」は、反射光強度、又は、反射光強度に相関する値である。このような第１反射光強度指標Ｉ１は、反射光強度、較正された反射光強度、反射率、及び、標準化された反射率のうちいずれかのスペクトルであってよい。スペクトルは、縦軸を指標値とし、横軸を波長とし、複数の波長の指標値を波長の長さに従って配列したものである。ここで、指標値は、反射光強度、較正された反射光強度、反射率、又は、標準化された反射率である。或いは、第１反射光強度指標Ｉ１は、反射光強度の代替値のスペクトルであってもよい。反射光強度の代替値とは、反射光強度を直接的に表すものではないが、反射光強度を間接的に表す値である。

【0025】

第１反射光強度指標Ｉ１は燃料種ごとに異なり、同じ燃料種では第１反射光強度指標Ｉ１は一致又は相似することが分かっている。そのため、既知の燃料種の第１反射光強度指標Ｉ１なかから、対象灰の第１反射光強度指標Ｉ１と形状が一致又は相似するものを探索し、探索結果に基づいて対象灰の燃料種を推定することが可能である。

【0026】

較正された反射光強度は、測定された灰の反射光強度と、標準白色板の反射光強度を用いて、次式１で求められる。
＜式１＞較正された反射光強度＝標準白色板の反射光強度－灰の反射光強度

【0027】

反射率は、測定された灰の反射光強度と、標準白色板の反射光強度とから、次式２で求められる。
＜式２＞反射率＝灰の反射光強度÷標準白色板の反射光強度

【0028】

標準化された反射率は、測定された反射率と、反射率の平均値と、任意の係数Ｋを用いて、次式３で求められる。反射率の平均値は、測定した波長帯域の反射率の平均値である。係数Ｋは、正の数であればよく、例えば２である。また、係数Ｋは、波長に応じて異なる数であってもよい。
＜式３＞標準化された反射率＝反射率÷（反射率の平均値×Ｋ）

【0029】

第１反射光強度指標Ｉ１が反射光強度スペクトルの場合、横軸を波長とし縦軸を反射光強度とし、複数の波長の反射光強度を波長の長さに従って配列したものが第１反射光強度指標Ｉ１として採用される。また、第１反射光強度指標Ｉ１が較正された反射光強度スペクトルの場合、横軸を波長とし縦軸を較正された反射光強度とし、複数の波長の較正された反射光強度を波長の長さに従って配列したものが第１反射光強度指標Ｉ１として採用される。また、第１反射光強度指標Ｉ１が反射率スペクトルの場合、横軸を波長とし縦軸を反射率とし、複数の波長の反射率を波長の長さに従って配列したものが第１反射光強度指標Ｉ１として採用される。また、第１反射光強度指標Ｉ１が標準化された反射率スペクトルの場合、横軸を波長とし縦軸を標準化された反射率とし、複数の波長の標準化された反射率を波長の長さに従って配列したものが第１反射光強度指標Ｉ１として採用される。第１反射光強度指標Ｉ１は上記のうちいずれが採用されてもよいが、第１反射光強度指標Ｉ１はスペクトル形状の比較のために用いられることから、燃料種に関わらずスペクトルの平均値が実質的に同一となるように標準化された反射率スペクトルが第１反射光強度指標Ｉ１として採用されることが好ましい。なお、燃料種比較のために、標準化された反射率の中の最大値が同一となるように調整された反射率スペクトルが採用されてもよい。

【0030】

第１反射光強度指標Ｉ１は、試験により求めることができる。例えば、測定装置５で測定された反射光強度の値又はその値を用いて第１反射光強度指標求めることができる。

【0031】

特性データに含まれる「第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報」は、第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の関係を表す情報である。灰中未燃分の濃度に比例して反射光強度が小さくなる傾向を示すため、同一の燃料種同士では、反射光強度が小さいほど灰中未燃分濃度が大きい。このことから、既知の第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報を用いることによって、測定された第２反射光強度指標Ｉ２から灰中未燃分濃度を推定できる。

【0032】

相関情報は、例えば、灰中未燃分濃度が既知の灰についての第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の関係を示した検量線である。但し、相関情報は検量線に限定されず、第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の関係が式やテーブルで表されたものであってもよい。第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報は試験により得られる。なお、灰中未燃分濃度の算出に用いられる第２反射光強度指標Ｉ２の値は、測定された第２反射光強度指標Ｉ２の最大値であってもよいし、測定された第２反射光強度指標Ｉ２の所定の波長帯域の積算値であってもよいし、測定された所定の波長の第２反射光強度指標Ｉ２であってもよい。

【0033】

第２反射光強度指標Ｉ２は、反射光強度、又は、反射光強度に相関する値である。このような第２反射光強度指標Ｉ２は、反射光強度、較正された反射光強度、標準化された反射率、又は、反射率であってよい。但し、第２反射光強度指標Ｉ２は光強度に基づいて灰中未燃分濃度を求めるために用いられることから、第２反射光強度指標Ｉ２として反射率又は較正された反射光強度が採用されることが好ましい。

【0034】

〔灰中未燃分濃度計測方法〕
ここで、上記構成の灰中未燃分濃度計測システム６を用いた灰中未燃分濃度計測方法について説明する。図２は、灰中未燃分濃度計測方法の処理の流れ図である。

【0035】

測定装置５のステージ６２では、定常的に、アクチュエータ６６によって標準白色板６５が光源６３の照射領域へ進出した状態とされたうえ、灰８１が供給される。これにより、ステージ６２に供給されている灰８１と、光源６３及び受光部６４とは、標準白色板６５によって隔離される。なお、光源６３、受光部６４、及び標準白色板６５の各々は適時にエアパージクリーニングされる。

【0036】

任意のタイミングに、測定装置５で、標準白色板６５の反射光の波長ごとの反射光強度、即ち、反射光強度スペクトルを測定する（ステップＳ１）。予め設定された時刻に反射光強度スペクトルが測定されるように、測定装置５が制御されてもよい。そして、標準白色板６５について、光源６３による照射、及び、分光器６８による分光解析がｍ回繰り返される。測定された標準白色板６５の反射光強度が任意の閾値よりも低い場合、光源６３の劣化が疑われることから、測定装置５に警告を出力して処理を終了する。一方、反射光強度が任意の閾値よりも高い場合、アクチュエータ６６が動作して、標準白色板６５は照射領域から退避した位置へ移動される。なお、標準白色板６５への照射及び分光解析を行う場合に、標準白色板６５をステージ６２を覆う位置へ進出させるが、これに代えて、ステージ６２と標準白色板６５とが置換されてもよい。

【0037】

次に、測定装置５で、灰８１の反射光の波長ごとの反射光強度、即ち、反射光強度スペクトルを測定する（ステップＳ２）。灰８１について、光源６３による照射、及び、分光器６８による分光解析がｎ回繰り返される。測定が終われば、アクチュエータ６６が動作して、標準白色板６５は照射領域へ進出した位置へ移動されるとともに、ステージ６２上の灰８１は、測定ケース６１から排出される。このあと、ステージ６２はエアパージクリーニングされるとよい。

【0038】

演算装置７１は、上記の一連の操作によって測定された標準白色板６５の反射光強度スペクトル及び灰８１の反射光強度スペクトルを取得する（ステップＳ３）。ここで、演算装置７１は、ｍ回測定された標準白色板６５の反射光強度スペクトルの標準偏差と、ｎ回測定された灰８１の反射光強度スペクトルの標準偏差とを求め、標準偏差が所定の閾値よりも大きい場合には、光源６３の劣化、各部へのエアパージ不足、ステージ６２への灰供給状態不良等の測定装置５の不具合又は測定ミスが疑われることから表示装置７２に警告を出力して、処理を終了する。演算装置７１は、標準偏差が所定の閾値以下である場合には、処理を継続する。

【0039】

演算装置７１の指標演算部７１１は、測定された灰８１の反射光強度スペクトルから、反射率スペクトルを求める（ステップＳ４）。灰８１の反射光強度を標準白色板６５の反射光強度で除して求めた反射率では、測定された灰８１の反射光強度から光源６３の経時劣化の進捗段階による影響が除去されている。なお、反射率を求める際の灰８１の各波長の反射光強度は、ｎ回測定された反射光強度の平均値であってよい。同様に、標準白色板６５の反射光の各波長の光強度は、ｍ回測定された光強度の平均値であってよい。反射率スペクトルの一例が図３に示されている。

【0040】

また、演算装置７１の指標演算部７１１は、反射率スペクトルから標準化された反射率スペクトルを求める（ステップＳ５）。標準化された反射率スペクトルの一例が図４に示されている。

【0041】

燃料種及び灰中未燃分濃度が既知の試験用の灰８１について、上記ステップＳ１～Ｓ５の処理を行って、測定された標準白色板６５の反射光強度スペクトル、測定された灰８１の反射光強度スペクトル、灰８１の反射率スペクトル、及び、灰８１の標準化された反射率スペクトルを得る。試験用の灰８１の識別情報と、燃料種と、灰中未燃分濃度と、測定された標準白色板６５の反射光強度スペクトルと、測定された灰８１の反射光強度スペクトルと、灰８１の反射率スペクトルと、灰８１の標準化された反射率スペクトルと、灰８１の反射率スペクトルと灰中未燃分濃度の相関情報とは、試験用の灰８１の特性データとして、識別情報に紐づけられてデータベース７６に格納される。灰８１の反射率スペクトルと灰中未燃分濃度の相関情報は、測定された試験用の灰８１の反射率スペクトルと灰中未燃分濃度とから生成され得る。本実施形態では、特性データに含まれる情報のうち、灰８１の標準化された反射率スペクトルが第１反射光強度指標Ｉ１として用いられ、灰８１の反射率が第２反射光強度指標Ｉ２として用いられる。このようにしてデータベース７６には、予め複数件の特性データが記憶されている。データベース７６に蓄積された特性データは、実際の灰中未燃分濃度の計測結果に基づいて逐次追加又は更新されてよい。

【0042】

なお、試験用の灰８１の灰中未燃分濃度は、未燃分分析装置７７を用いて測定されてもよい。未燃分分析装置７７では、試験用の灰８１は試験容器に充填され、強熱前の灰８１の質量が測定され、炉で強熱され、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素量は赤外線分析により計測され、強熱前の質量に対する発生二酸化炭素量の割合が灰中未燃分濃度として算出される。灰中未燃分濃度計測システム６では灰８１の灰中未燃分濃度を短時間で連続的に計測することができるが、未燃分分析装置７７では試験容器への充填、加熱炉への出し入れ操作、加熱時間などの計測作業に比較的時間を要する。また、未燃分分析装置７７は、強熱後の発生ガスに対するガス分析（例えば、赤外線分析や蛍光Ｘ線分析等）などの測定方法だけに限定されず、例えば強熱減量試験法を適用してよい。なお、未燃分分析装置７７は測定装置５に対して遠隔地に設置されていてもよい。

【0043】

図２に戻って、演算装置７１の選択部７１２は、対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１と相関性の高い第１反射光強度指標Ｉ１を含む特性データをデータベース７６の複数件の特性データの中から探索し（ステップＳ６）、該当する特性データ又はその識別情報を選択する（ステップＳ７）。本実施形態では、第１反射光強度指標Ｉ１として標準化された反射率スペクトルが用いられていることから、「相関性の高いスペクトル」とは、２つのスペクトルの形状が一致する又は相似することを意味する。また、相関性の高いスペクトルとは、２つのスペクトルの偏差が小さいことを意味する。対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１が機械学習済モデルによって分類されることによって、対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１と相関性の高い第１反射光強度指標Ｉ１を有する特性データが特定されてもよい。

【0044】

演算装置７１の灰中未燃分濃度算出部７１３は、データベース７６からステップＳ９で選択された特性データに含まれる第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報を読み出し（ステップＳ８）、この相関情報を利用して、対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２と対応する灰中未燃分濃度を対象灰８１の灰中未燃分濃度として求める（ステップＳ９）。ここで、灰中未燃分濃度の算出のために、対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２のうち、特定の波長の第２反射光強度指標Ｉ２が利用されてもよいし、測定された全波長の第２反射光強度指標Ｉ２が利用されてもよい。

【0045】

演算装置７１は、対象灰８１について、求めた灰中未燃分濃度と、測定された反射光強度スペクトルと、反射率スペクトルと、標準化された反射率スペクトルとを含む新たな特性データを生成し、対象灰８１の識別情報に紐づけてデータベース７６に格納する。

【0046】

対象灰８１の灰中未燃分濃度は、未燃分分析装置７７においても計測されてよい。この場合、灰中未燃分濃度計測システム６で計測された灰中未燃分濃度と未燃分分析装置７７で計測された灰中未燃分濃度とが比較され、灰中未燃分濃度計測システム６の計測精度が評価されてよい。また、未燃分分析装置７７で計測された灰中未燃分濃度で、記憶装置７３に記憶された対象灰８１の特性データ、又は、対象灰８１と対応する燃料種の灰の特性データが修正又は補正されてもよい。これにより、特性データが逐次適切に更新されて、灰中未燃分濃度計測システム６ではより高い精度で灰中未燃分濃度を計測することが可能となる。

【0047】

［灰中未燃分濃度計測システム６の適用例］
次に、灰中未燃分濃度計測システム６を静電分離装置１に適用した例を説明する。図５は、本開示の一実施形態に係る静電分離装置１の全体的な構成を示す図である。静電分離装置１は、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する灰８１から、主に導電性粒子１６を分離するものである。この静電分離装置１は、例えば、未燃炭素（導電性粒子１６）と灰分（絶縁性粒子１８）を含む石炭灰（灰８１）から未燃炭素を分離するために用いられ得る。以下、静電分離装置１の構成について詳細に説明するが、灰中未燃分濃度計測システム６が適用される静電分離装置１の構成はこれに限定されず、灰中未燃分濃度計測システム６は灰８１から導電性粒子１６を静電分離する装置に広く適用することができる。

【0048】

〔静電分離装置１の構成〕
図５に示す静電分離装置１は、灰層１５が形成された容器２５と、灰層１５の底部に配置されたガス分散板２６と、ガス分散板２６と同一面（又は、ガス分散板２６より上方）の灰層１５内に配置された少なくとも１つの振動体Ｖと、ガス分散板２６を通じて灰層１５を上昇する流動化ガス３１を供給する流動化ガス供給装置２９と、灰層１５の上方に配置された上部電極２２と、ガス分散板２６と同一面（又は、ガス分散板２６より上方）の灰層１５内に配置された下部電極２８と、捕捉装置５０と、電源装置２０と、コントローラ２とを備える。

【0049】

捕捉装置５０として、コンベヤ式捕捉装置が採用されている。捕捉装置５０は、無端状のコンベヤベルト５１と、コンベヤベルト５１の回転駆動装置５５からなる。コンベヤベルト５１は、不導体からなる。

【0050】

コンベヤベルト５１の環の内側に上部電極２２が配置されている。コンベヤベルト５１は、環の外側の面を搬送面５２としている。灰層１５の上方且つ上部電極２２の下方を「捕捉領域１０」と規定する。回転するコンベヤベルト５１は、搬送面５２が下向きの姿勢で捕捉領域１０を通過する。捕捉領域１０を通過するコンベヤベルト５１の搬送面５２は、略水平であってよい。

【0051】

捕捉装置５０は、粒子分離部材４３を備える。粒子分離部材４３の下方には、導電性粒子回収容器４１が設けられている。粒子分離部材４３は、例えば、へら状の部材であって、コンベヤベルト５１に付着した粒子を掻き落とすことができる。へら状の粒子分離部材４３として、スクレーパが例示される。但し、粒子分離部材４３は、除電機能を有する部材であって、コンベヤベルト５１に付着した粒子の除電を行うことにより、コンベヤベルト５１から粒子を分離させるものであってもよい。除電機能を有する粒子分離部材４３として、除電ブラシが例示される。

【0052】

容器２５の底部には、多数の微小孔を有するガス分散板２６が配置されている。ガス分散板２６は、多孔板であってもよいし、多孔シートであってもよい。ガス分散板２６の傾斜角度は可変であってよい。本開示ではガス分散板２６として金属製のガス分散板が採用されており、ガス分散板２６が下部電極２８の機能を併せ備えている。容器２５には、供給装置によって、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する灰８１が供給される。容器２５内に堆積した灰８１によって、灰層１５が形成される。

【0053】

灰８１が容器２５の第１側に連続的又は断続的に供給されることによって、灰８１は容器２５の第１側から反対側の第２側に向かって徐々に移動する。容器２５の第２側には、容器２５からオーバーフローした粒子（主に絶縁性粒子１８）を回収する絶縁性粒子回収容器４０が設けられている。

【0054】

容器２５の下方には、風箱３０が設けられている。風箱３０には、流動化ガス供給装置２９から流動化ガス３１が供給される。流動化ガス３１は、例えば、空気であってよい。流動化ガス３１は、除湿されたガスであることが望ましい。流動化ガス３１は、風箱３０から前記容器２５の底部から灰層１５内へ導入され、ガス分散板２６、下部電極２８及び中間電極３４を通過しながら灰層１５を上昇する。

【0055】

ガス分散板２６と同一面、又は、ガス分散板２６より上方の灰層１５内には、少なくとも１つの振動体Ｖが配置されている。振動体Ｖは加振装置３５により加振され、振動体Ｖの振幅と振動速度が可変である。本実施形態においては、振動体Ｖはガス分散板２６より上方の灰層１５内に配置された金属製のメッシュ板で構成され、振動体Ｖは中間電極３４としての機能を併せ備えている。但し、中間電極３４が省略され、振動体Ｖのみが設けられていてもよい。

【0056】

電源装置２０は、上下方向に対峙する上部電極２２及び下部電極２８の両電極間に電圧を印加することにより、上部電極２２及び下部電極２８のうち一方をマイナス（－）電極とし他方をプラス（＋）電極とし両電極間に電界を生じさせる。本実施形態では、上部電極２２がマイナス電極となり下部電極２８がプラス電極となるように、電源装置２０によって上部電極２２にマイナス電圧が与えられ、下部電極２８が接地されている。一例として、上部電極２２と下部電極２８との間隔が数十ｍｍ乃至数百ｍｍである場合に、上部電極２２と下部電極２８との間に生じる電界の強度の絶対値は０．１乃至１．５ｋＶ／ｍｍ程度であってよい。

【0057】

また、電源装置２０は、中間電極３４がマイナス電極とプラス電極のうち下部電極２８と同じ極性となるように、上部電極２２と中間電極３４の電極間に電圧を印加する。上部電極２２と中間電極３４の各々との電位差は、上部電極２２と下部電極２８との電位差以下であればよい。

【0058】

コントローラ２は静電分離装置１の動作を司る。具体的には、コントローラ２は電源装置２０、回転駆動装置５５、及び加振装置３５と接続されており、これらに対して制御指令を出力する。コントローラ２は、適切な電界強度が得られるように電源装置２０を動作させる。コントローラ２は、振動体Ｖの適切な振動速度及び振幅が得られるように加振装置３５を動作させる。コントローラ２は、コンベヤベルト５１の適切な回転速度が得られるように回転駆動装置５５を動作させる。容器２５への灰８１の供給量が、コントローラ２によって制御されていてもよい。

【0059】

〔静電分離方法〕
ここで、上記構成の静電分離装置１を用いた静電分離方法を説明する。静電分離装置１では、上部電極２２と下部電極２８との間に生じた電界によって不導体（絶縁体・誘導体）であるコンベヤベルト５１に誘電分極が生じ、コンベヤベルト５１のうち捕捉領域１０を通過する下向きの搬送面５２に上部電極２２と対応したマイナス又はプラスの電荷が発生する。本実施形態では、上部電極２２がマイナス電極であるから、搬送面５２にはマイナスの電荷が発生する。

【0060】

容器２５内の灰層１５は流動化ガス３１によって流動化され、灰層１５には上下及び左右方向の灰８１の流れが生じている。つまり、灰層１５は攪拌されている。この攪拌によって下部電極２８及び／又は中間電極３４と接触した導電性粒子１６は下部電極２８と対応したプラス又はマイナスに帯電する。本実施形態では、下部電極２８がプラス電極であるから、導電性粒子１６はプラスに帯電する。絶縁性粒子１８（不導体）は、下部電極２８と接触しても帯電しない。

【0061】

帯電した導電性粒子１６は、灰８１の流れによって灰層１５の表層部まで移動して、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に静電気力によって引き付けられ、灰層１５から飛び出して下向きの搬送面５２に付着する。導電性粒子１６は上部電極２２へ直接に接触しないので、帯電した状態を維持でき、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に引き付けられた状態を継続することができる。

【0062】

上記のようにコンベヤベルト５１の搬送面５２に付着した導電性粒子１６は、コンベヤベルト５１の回転によって電界の外へ運ばれる。そして、導電性粒子１６は、電界の外で粒子分離部材４３によってコンベヤベルト５１の搬送面５２から剥がされて、導電性粒子回収容器４１に回収される。

【0063】

一方、灰層１５にある絶縁性粒子１８は帯電していないため、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に静電気によって引き付けられることなく、灰層１５内に留まる。容器２５に投入された灰８１は、容器２５を第１側から第２側へ向かうに従って導電性粒子１６の割合が低下し、絶縁性粒子１８の割合が高まる。容器２５の第２側に配置された絶縁性粒子回収容器４０では、容器２５からオーバーフローした絶縁性粒子１８の割合が高い灰８１が回収される。

【0064】

〔灰中未燃分濃度計測システム６の適用〕
上記構成の静電分離装置１は灰中未燃分濃度計測システム６を備え、灰中未燃分濃度計測システム６は絶縁性粒子回収容器４０へ流入する粉体Ｃの灰中未燃分濃度を計測する。但し、灰中未燃分濃度計測システム６は、容器２５へ流入する静電分離される前の灰８１、及び、導電性粒子回収容器４１へ流入する粉体Ｂのうち少なくとも一方の灰中未燃分濃度を更に計測するように構成されていてもよい。本開示に係る静電分離装置１の灰中未燃分濃度計測システム６は、灰８１、粉体Ｂ、及び粉体Ｃの灰中未燃分濃度を計測することができる。

【0065】

灰中未燃分濃度計測システム６は、第１の測定装置５Ａ、第２の測定装置５Ｂ、及び第３の測定装置５Ｃを備える。第１の測定装置５Ａは、容器２５へ流入する灰８１をサンプリングして、灰８１の反射光の波長ごとの光強度、即ち、光スペクトルを測定する。第２の測定装置５Ｂは、導電性粒子回収容器４１へ流入する粉体Ｂをサンプリングして、粉体Ｂの反射光の波長ごとの光強度、即ち、光スペクトルを測定する。第３の測定装置５Ｃは、絶縁性粒子回収容器４０へ流入する粉体Ｃをサンプリングして、粉体Ｃの反射光の波長ごとの光強度、即ち、光スペクトルを測定する。演算装置７１は、第１乃至第３の測定装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃから反射光の波長ごとの光強度に係る情報を取得して、灰８１、粉体Ｂ、及び粉体Ｃの各々の灰中未燃分濃度を求め、表示装置７２に表示出力する。

【0066】

粉体Ｂは、導電性粒子１６である未燃炭素を多く含む。粉体Ｃは、絶縁性粒子１８である灰分を多く含む。従って、静電分離装置１によって灰８１が適切に静電分離されている場合は、粉体Ｃの灰中未燃分濃度は、原料の灰中未燃分濃度よりも低く、且つ、粉体Ｂの灰中未燃分濃度よりも低い。粉体Ｃの灰中未燃分濃度が所定の閾値よりも高い場合は、静電分離が十分に行われておらず、粉体Ｃに多くの導電性粒子１６が混入していることが推定される。一方で、粉体Ｂの灰中未燃分濃度が所定の閾値よりも低い場合は、粉体Ｂに多くの絶縁性粒子１８が混入していることが推定される。

【0067】

作業者は、表示装置７２に表示された灰８１、粉体Ｂ、及び粉体Ｃの各々の灰中未燃分濃度に基づいて、適切な静電分離が行われるように、静電分離装置１で行われる静電分離に影響を与える制御パラメータを調整することができる。静電分離装置１の制御パラメータには、灰８１の供給量、電界強度、コンベヤベルト５１の搬送速度、並びに、振動体Ｖの振動速度及び振幅などが含まれる。

【0068】

或いは、灰中未燃分濃度計測システム６で計測された灰８１、粉体Ｂ、及び粉体Ｃの灰中未燃分濃度に係る情報はコントローラ２へ伝達され、コントローラ２が灰８１、粉体Ｂ、及び粉体Ｃの灰中未燃分濃度に基づいて適切な静電分離が行われるように静電分離装置１の制御パラメータを自動調整してもよい。この場合、コントローラ２は、粉体Ｂの灰中未燃分濃度が所定の第１閾値以上となるように、静電分離装置１の制御パラメータを調整してよい。或いは、コントローラ２は、粉体Ｃの灰中未燃分濃度が所定の第２閾値以下となるように、静電分離装置１の制御パラメータを調整してよい。或いは、コントローラ２は、粉体Ｃの灰中未燃分濃度を灰８１の灰中未燃分濃度で除した値が所定の第３閾値以下となるように、静電分離装置１の制御パラメータを調整してよい。

【0069】

〔総括〕
以上に説明した通り、本開示の第１の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６は、
第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２をそれぞれ灰８１の反射光の光強度を表す指標とし、灰８１の特性データは、灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１、及び、灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数件の特性データを記憶した記憶装置７３と、
対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１を取得し、記憶装置７３に記憶された複数件の特性データの中から、対象灰８１と第１反射光強度指標Ｉ１が一致又は相似する１つの特性データを選択する選択部７１２と、対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２を取得し、選択された特性データ中の相関情報を用いて、対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２と対応する灰中未燃分濃度を対象灰８１の灰中未燃分濃度として算出する灰中未燃分濃度算出部７１３とを有する演算装置７１と、を備えるものである。

【0070】

本開示の第２の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６は、第１の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６において、
灰８１に対して光を照射する光源６３と、灰８１の反射光を複数の波長に分光して波長ごとの反射光強度を測定する分光器６８とを有する測定装置５を、更に備え、
演算装置７１は、測定装置５で測定された対象灰８１の複数の波長の反射光強度を取得し、複数の波長の反射光強度に基づいて対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１と第２反射光強度指標Ｉ２とを算出する指標演算部７１１を更に有するものである。

【0071】

また、本開示の第９の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、
第１反射光強度指標Ｉ１及び第２反射光強度指標Ｉ２をそれぞれ灰８１の反射光の光強度を表す指標とし、灰８１の特性データは、灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１、及び、灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２と灰中未燃分濃度の相関情報を含み、複数件の特性データを記憶装置７３に記憶すること、
対象灰８１の第１反射光強度指標Ｉ１を取得し、記憶装置７３に記憶された複数件の特性データのなかから対象灰８１と第１反射光強度指標Ｉ１が一致又は相似する１つの特性データを選択すること、及び、
対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２を取得し、選択された特性データ中の相関情報を用いて、対象灰８１の第２反射光強度指標Ｉ２と対応する灰中未燃分濃度を対象灰８１の灰中未燃分濃度として算出すること、を含むものである。

【0072】

また、本開示の第１０の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、第９の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法において、
対象灰８１に対して光を照射し、分光器６８で対象灰８１の反射光を複数の波長に分光して波長ごとの反射光強度を測定すること、
測定された対象灰８１の複数の波長の反射光強度に基づいて第１反射光強度指標Ｉ１と第２反射光強度指標Ｉ２とを算出することを、更に含むものである。

【0073】

第１及び第２の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６、並びに、第９及び第１０の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法によれば、対象灰の反射光強度特性に基づいて対象灰の特性データが特定され、当該特性データに含まれる相関情報を用いて測定された光強度から対象灰の灰中未燃分濃度が算出される。よって、灰の種類の変動に影響されずに、対象灰に対応した相関関係を用いて灰中未燃分濃度を算出することができるので、灰中未燃分濃度を灰採取から短時間で算定できる。

【0074】

なお、上記の灰中未燃分濃度計測システム６の測定装置５、演算装置７１、及び、記憶装置７３は一箇所に集中して配置されていてもよい。或いは、上記の灰中未燃分濃度計測システム６の測定装置５、演算装置７１、及び、記憶装置７３は、分散して配置されて、通信ネットワークを介して通信可能に接続されていてもよい。また、演算装置７１の機能の少なくとも一部分がクラウドサービスにより提供されてもよい。この場合、コンピュータからアクセスを受けたクラウドサーバが所定のプログラムを実行することによって演算装置７１として機能し、コンピュータへ灰中未燃分濃度計測結果を返してもよい。演算装置７１は、灰中未燃分濃度計測結果をクラウドストレージに保存してもよい。

【0075】

本開示の第３の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６は、第１又は２の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６において、第１反射光強度指標Ｉ１が、対象灰８１の反射率を反射率の平均値で除することによって標準化された反射率のスペクトルであるものである。

【0076】

また、本開示の第１１の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、第９又は１０の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法において、第１反射光強度指標Ｉ１が、対象灰８１の反射率を反射率の平均値で除することによって標準化された反射率のスペクトルであるものである。

【0077】

第３の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６及び第１１の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法によれば、第１反射光強度指標Ｉ１として標準化された反射率が用いられることによって、比較的単純な方法で反射光強度指標を得ることができる。また、第１反射光強度指標Ｉ１のスペクトルとして標準化された反射率スペクトルが用いられることによって、スペクトルの形状の比較が容易である。

【0078】

本開示の第４の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６は、第１乃至３のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６において、第２反射光強度指標Ｉ２が、対象灰８１について測定された反射光強度を標準白色板６５について測定された反射光強度で除して得られた反射率であるものである。

【0079】

また、本開示の第１２の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、第９乃至１１のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測方法において、第２反射光強度指標Ｉ２が、対象灰８１について測定された反射光強度を標準白色板６５について測定された反射光強度で除して得られた反射率であるものである。

【0080】

第４の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６及び第１２の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法によれば、第２反射光強度指標Ｉ２として反射率が用いられることによって、比較的単純な方法で反射光強度指標を得ることができる。また、第２反射光強度指標Ｉ２として反射率が用いられることによって、測定された反射光強度スペクトルに含まれる灰８１の反射光以外の要素が除かれた情報が用いられるので、灰８１の反射光強度の度合いをより正確に捉えることができる。

【0081】

本開示の第５の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６は、第１乃至４のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６において、特性データは、燃料種に関する情報を更に含み、演算装置７１は、選択された特性データ中の燃料種を対象灰８１の燃料種と推定する燃料種推定部７１４を更に有するものである。

【0082】

また、本開示の第１３の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、第９乃至１２のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測方法において、特性データは、燃料種に関する情報を更に含み、選択された特性データ中の燃料種を対象灰８１の燃料種と推定することを、更に含むものである。

【0083】

第５の項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６及び第１３の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法によれば、対象灰８１の燃料種を特定することができるので、灰８１の次のプロセスにおいて灰８１の燃料種に応じた制御を行うことができる。

【0084】

本開示の第１４の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法は、第９乃至１３のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測方法において、対象灰８１について、強熱により発生するガスを分析すること又は強熱後の重量を計測することにより灰中未燃分濃度を計測すること、及び、計測された灰中未燃分濃度で、記憶装置７３に記憶された対象灰８１の特性データ、又は、対象灰８１と対応する燃料種の灰の特性データを修正すること、を更に含むものである。

【0085】

第１４の項目に係る灰中未燃分濃度計測方法によれば、特性データが逐次適切に更新されて、より高い精度で反射光強度に基づいて灰中未燃分濃度を計測することが可能となる。

【0086】

本開示の第６の項目に係る静電分離装置１は、
導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する灰８１からなる灰層１５と、
灰８１から静電分離によって分離された導電性粒子１６を含む第１粉体Ｂが回収される導電性粒子回収容器４１と、
灰８１から第１粉体Ｂが取り除かれた第２粉体Ｃが回収される絶縁性粒子回収容器４０と、
第１粉体Ｂ及び第２粉体Ｃのうち少なくとも一方の灰中未燃分濃度を計測する、第１乃至５のいずれかの項目に係る灰中未燃分濃度計測システム６とを、備えるものである。

【0087】

本開示の第７の項目に係る静電分離装置１は、第６の項目に係る静電分離装置１において、灰中未燃分濃度計測システム６が、灰８１の灰中未燃分濃度を更に計測するものである。

【0088】

第６及び第７の項目に係る静電分離装置１によれば、静電分離装置１で分離回収される第１粉体Ｂ、第２粉体Ｃの灰中未燃分濃度を灰中未燃分濃度計測システム６を用いてオンラインで監視することが可能となる。静電分離装置１では、供給される灰８１の種類によって分離性能が大幅に変動するが、測定された灰中未燃分濃度に基づいて静電分離装置１の適正な運転条件を連続的にフィードバックすることが可能となる。

【0089】

本開示の第８の項目に係る静電分離装置１は、第６又は７の項目に係る静電分離装置１において、
灰層１５の底部に配置されたガス分散板２６と、
ガス分散板２６より上方の灰層１５内に配置された少なくとも１つの振動体Ｖと、
ガス分散板２６を通じて灰層１５を上昇する流動化ガス３１を供給する流動化ガス供給装置２９と、
灰層１５の上方に配置された上部電極２２と、
ガス分散板２６と同一面又はガス分散板２６より上方の灰層内に配置された下部電極２８と、
上部電極２２及び下部電極２８のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように上部電極２２と下部電極２８の電極間に電圧を印加する電源装置２０と、
灰層１５の表面から上部電極２２へ向けて飛び出した導電性粒子１６を捕捉する捕捉装置５０と、
コントローラ２とを更に備え、
コントローラ２は、計測された灰中未燃分濃度を取得し、計測された第１粉体Ｂの灰中未燃分濃度が所定の第１閾値以上となるように、又は、計測された第２粉体Ｃの灰中未燃分濃度が所定の第２閾値以下となるように、灰層１５への灰８１の供給量、電極間に印加される電圧、捕捉装置５０の捕捉速度、振動体Ｖの振動速度及び振幅、並びに、ガス分散板２６の傾斜角度のうち少なくとも１つを調整するように構成されたものである。

【0090】

第８の項目に係る静電分離装置１によれば、計測された粉体の灰中未燃分濃度に応じて適正な運転条件となるように制御パラメータが自動的に調整される。よって、静電分離装置１において所望の分離性能を自動的に維持することが可能となり、ひいては静電分離装置１の遠隔操作の実現に寄与することができる。

【0091】

本明細書で開示する演算装置７１及びコントローラ２について、これらのデバイスの機能は、開示された機能を実行するように構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせを含む回路、又は、処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見做される。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、或いは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

【0092】

本開示の前述の議論は、例示及び説明の目的で提示されたものであり、本開示を本明細書に開示される形態に限定することを意図するものではない。例えば、前述の詳細な説明では、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で１つの実施形態にまとめられている。但し、本開示に含まれる複数の特徴は、上記で論じたもの以外の代替の実施形態、構成、又は態様に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0093】

１ ：静電分離装置
２ ：コントローラ
５ ：測定装置
６ ：灰中未燃分濃度計測システム
１５ ：灰層
１６ ：導電性粒子
１８ ：絶縁性粒子
２０ ：電源装置
２２ ：上部電極
２５ ：容器
２６ ：ガス分散板
２８ ：下部電極
２９ ：流動化ガス供給装置
３１ ：流動化ガス
４０ ：絶縁性粒子回収容器
４１ ：導電性粒子回収容器
５０ ：捕捉装置
６３ ：光源
６８ ：分光器
７１ ：演算装置
７１１ ：指標演算部
７１２ ：選択部
７１３ ：灰中未燃分濃度算出部
７１４ ：燃料種推定部
７３ ：記憶装置
８１ ：灰
Ｂ ：第１粉体
Ｃ ：第２粉体
Ｖ ：振動体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】