JP4253820B2 - 石炭・水ペーストの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、石炭・水ペースト粘度計測の信頼性を高めた石炭・水ペーストの製造装置に関する。

石炭と水を混合した石炭・水ペーストは、例えば加圧流動層ボイラ（以下ＰＦＢＣと記す）の燃料として用いられる。ＰＦＢＣの火炉で石炭・水ペーストが燃焼し、流動層内に設置された伝熱管内で蒸気を発生させ蒸気タービンを駆動する。更に、ＰＦＢＣの火炉で発生した高温、高圧の燃焼ガスでガスタービンを駆動させ更に発電機を駆動する高効率の加圧流動層ボイラ複合発電が知られている。ＰＦＢＣは石炭粒子を加圧状態の火炉内に連続して安定供給することが要求されている。図８は従来の石炭・水ペーストの製造装置構成を示すフローチャートである。本図に示すように原炭ホッパ１０からの原炭を粗粉砕機２０で粉砕し粗粉砕炭ホッパ３０へ導き、その粗粉炭の一部を注水ライン２からの水と共に湿式微粉砕機４０で微粉砕し微粉炭スラリとする。混練機８０で粗粉炭、微粉炭スラリ、石灰石及び水を混合してペースト状の石炭・水ペースト（以下ＣＷＰと記す）を製造する。製造したＣＷＰはＣＷＰ貯蔵タンク９０で貯蔵する。ＰＦＢＣ火炉へのＣＷＰ供給はＣＷＰポンプ１００で昇圧しＣＷＰライン１０１により図示せざるＰＦＢＣ火炉のバーナノズルへ供給する湿式搬送方式で従来の微粉炭気流搬送方式とは異なるものである。加圧流動層ボイラ複合発電の効率を高めるために、ＣＷＰを製造する際に石炭に添加する水を出来るだけ少なくすることが重要である。このように添加水量を限定したＣＷＰは粘度が高く、然も近年製造コストを低減するため石炭粒子分散用の薬剤を添加しない傾向にあるので、流動性に極めて乏しくなっている。更に、ＣＷＰは粒子の最大径が６〜１０ｍｍであり、重量平均径は１〜２ｍｍと粗いため低水分のＣＷＰを製造するためかなりの微粒子を含んだ粒径が要求される。即ち、ＣＷＰ中の石炭粒子は数十μｍの微粒子から最大１０ｍｍの粗粒子迄の広い範囲のものが存在する特徴がある。このような制約下で安定なＣＷＰを製造するためにＣＷＰの粘度は５〜２０Ｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。ＣＷＰの粘度が２０Ｐａ・ｓ以上ではＣＷＰポンプ１００の吸い込み口で閉塞が発生し、ＣＷＰの輸送ができなくなる。一方、ＣＷＰの粘度が５Ｐａ・ｓ以下では水の割合が多くなるから粗粒子が沈降して石炭と水に分離し、ＣＷＰライン１０１中で閉塞が発生する。ＣＷＰの粘度は主にＣＷＰ中の石炭濃度、粒径分布に相関がある。石炭濃度が高いと粘度は大きくなり、逆に石炭濃度が低いと粘度は小さくなり、粒径分布が微粒の方に移行すると粘度は大きくなる。従ってＣＷＰの粘度を制御するにはＣＷＰ中の石炭濃度を増減する方法が最も効果的である。従来技術では混練機８０の混練機出口８１から排出するＣＷＰを分岐してＣＷＰの粘度を検出するＣＷＰ粘度計１２５及び粘度制御器１３０を設置している。このＣＷＰ粘度計１２５を混練機出口８１の側面に配置し、ＣＷＰの粘度を検出して粘度制御器１３０が混練機８０に注水ライン３から供給する水量、粉砕炭ライン３１から供給する粗粉砕炭、微粉炭スラリライン５１から供給する微粉炭スラリを制御する。図９は図８に示すＣＷＰ粘度計の構成を示す縦断面図である。本図に示すようにＣＷＰ粘度計１２５は案内板１０５、ＣＷＰ粘度計容器１１０、ピン型ロータ１１５、ＣＷＰ撹拌機トルク検出器１２０及びモータ１２１で構成している。混練機出口８１から排出されたＣＷＰは勾配θ1が４０°以上の案内板１０５上に落下すると、案内板１０５を流下しながらＣＷＰ粘度計容器１１０を充填する。ＣＷＰ粘度計容器１１０内にはＣＷＰの粘度を検出するピン型ロータ１１５が中央に配置してある。ピン型ロータ１１５にはＣＷＰ撹拌機トルク検出器１２０及びモータ１２１が連結している。ＣＷＰ粘度計容器１１０の底部にはＣＷＰ排出ゲート弁１４０が配置され、シリンダ１５０が空気圧または油圧により開閉操作を行う。

上記従来技術のＣＷＰ粘度計１２５には下記の問題点がある。
１）混練機出口８１から排出されるＣＷＰをＣＷＰ粘度計容器１１０へ導くための案内板１０５を配置しており、その案内板１０５上をＣＷＰ粘度計容器１１０へ流下するＣＷＰと、案内板１０５の外側の案内板外側縁１０７からＣＷＰ排出シュート１６０へ落下するＣＷＰとがある。図１０は従来のＣＷＰ粘度計の案内板上のＣＷＰ挙動を示す斜視図である。本図に示すように案内板１０５の案内板外側縁１０７から落下するＣＷＰが案内板１０５の裏側に垂れ下がり、時間の経過と共にＣＷＰの付着量が増加し固化する。案内板１０５の裏側に付着したＣＷＰの大きな塊が自重或いは振動によりＣＷＰ排出シュート１６０に落下しＣＷＰ排出シュート１６０を閉塞する。
２）四角形の隅が直角のＣＷＰ粘度計容器１１０内にＣＷＰの充填と排出を繰り返していると、ＣＷＰ粘度計容器１１０の四隅にＣＷＰが付着しやすい。ＣＷＰ粘度計容器１１０の内壁に付着し成長するＣＷＰの塊は四隅が発端となる。なお、ＣＷＰ粘度計容器１１０の内壁では充填したＣＷＰと空気の境界面でＣＷＰが付着し固化する。この付着したＣＷＰは容易に剥離せず連続運転においてＣＷＰ粘度計容器１１０内で閉塞し、ＣＷＰの粘度計測ができなくなる。
３）ＣＷＰの粘度計測はＣＷＰ粘度計容器１１０内にＣＷＰを充填して行い、粘度計測が完了するとＣＷＰ粘度計容器１１０の底部に配置しているＣＷＰ排出ゲート弁１４０を開いてＣＷＰを排出する。図１１は従来のＣＷＰ排出ゲート弁上のＣＷＰ挙動を示す斜視図である。ＣＷＰの粘度計測を長い時間継続すると、ＣＷＰ排出ゲート弁１４０を開いた時にディスク上に堆積していたＣＷＰが、ＣＷＰ排出ゲート弁１４０を閉じる時にＣＷＰ粘度計容器１１０とＣＷＰ排出ゲート弁１４０のディスクとの隙間が何らかの理由で小さくなるとＣＷＰがＣＷＰ粘度計容器１１０壁により削り取られて少しつづ堆積し、ＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材１４１が上向きの為にＣＷＰ粘度計容器１１０壁とＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材１４１間に堆積したＣＷＰがＣＷＰ排出ゲート弁１４０の閉動作を阻止する。 本発明の目的は、製造した石炭・水ペーストの粘度計測の信頼性を高めることにある。

上記目的は、微粉炭スラリと粗粉砕炭、石灰石、水を混練して石炭・水ペースト製造する混練機と、混練機から排出する石炭・水ペーストを粘度計測容器へ流下させる案内板とを備えた石炭・水ペーストの製造装置において、案内板の石炭・水ペースト流下方向と平行な一方の縁を下側へ延長したことにより達成される。前記粘度計測容器の水平方向断面の隅を円弧状に形成することが望ましい。前記粘度計測容器の水平方向断面を円状に形成することが望ましい。上記目的は、微粉炭スラリと粗粉砕炭、石灰石、水を混練して石炭・水ペースト製造する混練機と、該混練機から排出する石炭・水ペーストを粘度計測容器へ流下させる案内板とを備え、粘度計測容器の底部を出し入れ可能な板状部材で構成した石炭・水ペーストの製造装置において、板状部材を５〜４０°の勾配で配置し板状部材を挿入した状態で粘度計測容器の外側に長手方向が板状部材の開閉方向と直交しその幅が板状部材の幅を超えない開口を形成したことにより達成される。上記構成によれば、混練機から排出する石炭・水ペーストは案内板の一方の縁から下へ落下するので、案内板の裏側に付着・固化して大きな塊となり落下しＣＷＰ排出シュートを閉塞することがなくなる。また、粘度計測容器の隅が滑らかな形状になるので、石炭・水ペーストの付着・固化が減少し粘度計測容器を閉塞することがなくなる。そして、粘度計測容器底部の板状部材の勾配により石炭・水ペーストがその上に堆積しなくなり、仮に堆積しても開口から落下するので板状部材の操作に支障を及ぼすことがなくなる。従って製造した石炭・水ペーストの粘度計測の信頼性を高めることができる。

本発明によれば、石炭・水ペーストの粘度計測手段を石炭・水ペーストが付着・固化し難い構造としたことにより、製造した石炭・水ペーストの粘度計測の信頼性を高める効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態の構成を図により説明する。図１は本発明の実施の形態の石炭・水ペーストの製造装置構成を示す説明図である。本図は混練機出口８１から排出するＣＷＰ４を分岐して粘度を計測する粘度計測装置へ供給する状態を説明したものである。混練機出口８１から排出したＣＷＰ４のＣＷＰ粘度計１２５は４０°以上の勾配θ1を有する案内板２０５、ＣＷＰ粘度計容器２１０、ＣＷＰ粘度計容器２１０の中央に設置してあるＣＷＰ４の撹拌トルクを検出するピン型ロータ１１５、ＣＷＰ粘度計容器２１０の低部からＣＷＰ４を排出するＣＷＰ排出ゲート弁２４０とによって構成される。ピン型ロータ１１５にはＣＷＰ撹拌機トルク検出器１２０とモータ１２１が連結している。ＣＷＰ排出ゲート弁２４０の開閉はシリンダ１５０（空気圧または油圧）により行う。ＣＷＰ粘度計容器２１０の底部に設置してあるＣＷＰ排出ゲート弁２４０は５〜４０°の勾配θ2に設定する。

図２は本発明の実施の形態の案内板の構成を示す斜視図である。混練機出口８１から排出するＣＷＰ４は４０°以上の勾配θ1がある案内板２０５上を流下しながらＣＷＰ粘度計容器２１０内に落下する。案内板２０５の奥行き側は混練機出口８１面に密着させて空隙を形成しないように上方向に折り曲げて案内板内側縁１０６とし、その折り曲げ角度は直角に近い。案内板２０５の裏側へのＣＷＰ４の廻り込みを阻止するために手前側の案内板外側縁１０７を下側へ直角に折り曲げている。

図３は図１のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。本図はＣＷＰ粘度計容器２１０の四隅を円弧状（半径Ｒが１０ｍｍ以上）に形成したものである。

図４は図１の他のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。本図はＣＷＰ粘度計容器２１０の二隅を円弧状（半径Ｒが１０ｍｍ以上）に形成し、他を円状に形成したものである。

図５は図１の他のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。本図はＣＷＰ粘度計容器２１０の全体を円状に形成したものである。

図６は本発明の実施の形態のＣＷＰ粘度計容器底部を示す斜視図である。本図に示すようにＣＷＰ排出ゲート弁２４０を閉じた状態でＣＷＰ粘度計容器２１０の外側に長方形のＣＷＰ排出ゲート弁開口２４５を形成し、ＣＷＰ排出ゲート弁２４０とシリンダ１５０のシリンダシャフト１４２を連結するＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材２４１を下側へ直角に折り曲げている。

図７は本発明の実施の形態のＣＷＰ排出ゲート弁ディスクを示す斜視図である。 本図は図６に示す長方形のＣＷＰ排出ゲート弁開口２４５を平行四辺形に変形したものである。

次に本発明の実施の形態の動作を説明する。本実施の形態のＣＷＰの製造装置及び製造工程は図８に示す従来のＣＷＰの製造装置及び製造工程と基本的に同じである。また、ＣＷＰ４の粘度計測方法も基本的に従来と同じである。混練機出口８１から排出するＣＷＰ４を案内板２０５によりＣＷＰ粘度計容器２１０へ流下させ、ＣＷＰ粘度計容器２１０内を充満させてから粘度計測を行うが、ＣＷＰ４は案内板２０５の手前側の案内板外側縁１０７が下側へ直角に折り曲げられているから裏側に廻り込むことなくＣＷＰ排出シュート１６０へ落下するので付着・固化することは無い。ＣＷＰ粘度計容器２１０の内壁の隅は円弧状に形成されているからＣＷＰ４が付着し難い上に、付着しても容易に剥離する。ＣＷＰ排出ゲート弁２４０のディスクは勾配が最大４０°と急であり堆積し難い。仮に堆積してもＣＷＰ排出ゲート弁を閉じる時にＣＷＰ排出ゲート弁開口２４５から落下する。また、ＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材２４１を下側へ直角に折り曲げているためＣＷＰ４がそこで閉動作を阻止することは無い。

本発明の実施の形態の石炭・水ペーストの製造装置構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態の案内板の構成を示す斜視図である。 図１のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。 図１の他のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。 図１の他のＣＷＰ粘度計容器のＡ−Ａ横断面図である。 本発明の実施の形態のＣＷＰ粘度計容器底部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態のＣＷＰ排出ゲート弁ディスクを示す斜視図である。 従来の石炭・水ペーストの製造装置構成を示すフローチャートである。 図８に示すＣＷＰ粘度計の構成を示す縦断面図である。 従来のＣＷＰ粘度計の案内板上のＣＷＰ挙動を示す斜視図である。 従来のＣＷＰ排出ゲート弁上のＣＷＰ挙動を示す斜視図である。

符号の説明

１ 粉砕炭ライン
２ 注水ライン
３ 注水ライン
４ ＣＷＰ
１０ 原炭ホッパ
２０ 粗粉砕機
３０ 粗粉砕炭ホッパ
３１ 粗粉砕炭ライン
４０ 湿式微粉砕機
５０ 微粉炭スラリタンク
５１ 微粉炭スラリライン
５２ 微粉炭スラリ撹拌機
６０ 微粉炭スラリポンプ
７０ 石灰石ホッパ
７１ 石灰石ライン
８０ 混練機
８１ 混練機出口
９０ ＣＷＰ貯蔵タンク
９１ ＣＷＰ撹拌機
１００ ＣＷＰポンプ
１０１ ＣＷＰライン
１０５ 案内板
１０６ 案内板内側縁
１０７ 案内板外側縁
１１０ ＣＷＰ粘度計容器
１１１ ＣＷＰ粘度計容器オーバフローシュート
１１５ ピン型ロータ
１２０ ＣＷＰ撹拌機トルク検出器
１２１ モータ
１２５ ＣＷＰ粘度計
１３０ 粘度制御器
１４０ ＣＷＰ排出ゲート弁
１４１ ＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材
１４２ シリンダシャフト
１５０ シリンダ
１６０ ＣＷＰ排出シュート
２０５ 案内板
２１０ ＣＷＰ粘度計容器
２４０ ＣＷＰ排出ゲート弁
２４１ ＣＷＰ排出ゲート弁・シリンダシャフト連結材
２４５ ＣＷＰ排出ゲート弁開口

Claims (1)

1. 微粉炭スラリと粗粉砕炭、石灰石、水を混練して石炭・水ペースト製造する混練機と、該混練機から排出する前記石炭・水ペーストを粘度計測容器へ流下させる案内板とを備え、前記粘度計測容器の底部を出し入れ可能な板状部材で構成した石炭・水ペーストの製造装置において、前記板状部材を５〜４０°の勾配で配置し前記板状部材を挿入した状態で前記粘度計測容器の外側に長手方向が前記板状部材の開閉方向と直交しその幅が前記板状部材の幅を超えない開口を形成したことを特徴とする石炭・水ペーストの製造装置。

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