JPH02232296A - 石炭・水スラリーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭・水スラリーの製造方法に関し、より詳細
には石炭を熱風供給下に乾式粉砕し、得られた微粉炭を
界面活性剤を添加した混気ジェット水流中に吸引して石
炭・水スラリーを製造する方法に関する。

〔従来技術〕

従来、石炭を山元あるいは火力発電所において石炭・水
スラリ−ｃ以下、ＣＷＭ　（Ｃｏａｌ　Ｗａｔｅｒ旧ｘ
ｔｕｒｅ）と記す〕を製造する方法としては、粉砕ミル
に石炭と水を供給し、石炭の粉砕、粒度関整および水と
の混合を同時に行う、湿式製造法が採用されていた。

ところでＣＷＭは、大きな石炭粒子の充虜空隙に、小さ
な石炭粒子が充填される形の粒径分布を持つことによっ
て得られる。このため、石炭粒子の粒径分布が重要であ
り、その粒径分布を得るための粉砕方法が重要になる。

ＣＷＭの製造方法には石炭の粉砕方法を加味して、乾式
法、湿式法および乾式一湿式混合法に区分される。

乾式法は、複数の粉砕機を用いて乾式粉砕して得られた
微粉炭をその混合比率の調整によって必要な粒度分布を
得る方法であり、これに水を加え混練してＣＷＭを得る
ことができる。

この方法は、乾式粉砕によるため粉砕動力費が安価であ
るという利点を有するが、粉砕時に乾燥させることなど
から微粉炭が溌水性を強く示し、水との混練が比較的困
難である。このため混練時間や混練動力を多く必要とす
るなどの欠点があった． 湿式法は、乾式法の欠点である混練、ＣＷＭ化を容易に
するために、石炭に水を加えて粉砕と混線を同時に行っ
て、ＣＷＭ化を一度に達成せんとする方法である． しかしながら、この湿式法では粉砕速度が遅いため長時
間かかるばかりでなく、石炭粉砕に大量のボール等を転
勤させるので粉砕動力としての電力消費量が膨大となっ
たり、複雑なミルを用いるため装置費が嵩むと共に技術
的には大型化が困雌である等の問題点があった．また、
石炭微粒子を７０％程度の高濃度に水中に分散させた高
濃度スラリ一の製造に必要な、石炭粒子と粒子との間に
より小さな石炭粒子を介在させるための粒度調整も、湿
式製造法では困難であった． このため、予備粉砕として比較的低濃度で一度湿式粉砕
し、これを説水したのち更に湿式粉砕してＣＷＭ化する
二段粉砕法も考えられている． この二段粉砕法は、ＣＷＭ化を一度に達成しようとする
一段粉砕法の粉砕時間および動力を緩和しようとする方
法であるが、二度目の粉砕に先立って脱水工程が付加さ
れるなどから、あまり効果が期待できない方法である。

一方、乾式一湿式混合法は、乾式および湿式の欠点をカ
バーしようとする方法であり、乾式および湿式粉砕に必
要な粒度を受け持たせて粉砕し、これを合わせ混練して
ＣＷＭ化するものである． この乾式一湿式混合法によれば、乾式および湿式の各問
題点が緩和されるが、逆に両方の欠点が僅かづつではあ
るが残された方法となる。

このように、ＣＷＭ製造方法には上記三方法があるが、
それぞれの方法に問題点があり、ＣＷＭ製造方法として
確立されたものはないといえる。

従って、関連メーカ等がそれぞれ工夫し、特色づけをし
た方法、装置の開発を更に進めつつあるのが現状である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者の一部は先に特開昭６２−２２３２９６号とし
て混気ジェット水流中に、乾式粉砕と粒度開整によって
得られた所定の粒度を有する微粉炭を混入させてＣＷＭ
を製造する方法を提案した。

しかしながらこの方法は、熱風中の粒度調整された微粉
炭をバクフィルターのような微粉炭捕集器で気体分離し
て捕集し、粉砕炭ビンに貯蔵し、湿気ジェットボンブに
導入するため、設備コストが比較的高く、バクフィルタ
ーの敷地面積が大きい等の問題点があった。

また、石炭の乾燥用および分級用の熱風使用量が通常の
乾式微粉炭用ミルでは多く、ファンの動力および設備コ
ストが無視できない割合を占める欠点があった． また、微粉炭が有する強い溌水性を微粉炭の混気ジェッ
ト水流への混入のみによっては完全に解消することがで
きず、均一で安定した高濃度スラリーが得られない問題
点もあった。

本発明は、この先の提案を改善し、乾式粉砕によって得
られた微粉炭をより容易に所定の粒度に開整することが
でき、かつ乾燥微粉炭が有する強い撥水性を抑制してよ
り容易にＣＷＭを製造することができる方法を提供する
ことを目的とするものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本発明は、石炭を熱風供給下
に乾式粉砕して粒径２００μｍ以下９０％以上、１０μ
Ｉ以下１０〜６０％の微粉炭を製造し、この微粉炭を前
記熱風と共に界面活性剤を添加した混気ジェット水流中
に混入することを特徴とするものである。

以下、本発明を図面に示す工程に従って説明する。

まず、第１図に示すように石炭をバンカー１を経て乾式
粉砕機に供給し粉砕する。

乾式粉砕機としては、例えば粗粉ミル２と細粉ミル３が
用いられ、これらミルには混気ジェットポンブ５によっ
て熱風が吸引、供給されている。石炭は、この熱風によ
って乾燥されると共に粉砕され、ミル内部に組込まれた
気流分級器によって粒度が調整され、粗粉ミル２と細粉
ミル３からの２種類の粒度分布を有する粉砕炭が得られ
る． これら２種類の粉砕炭は、ミル２および３がら乾燥およ
び分級用の熱風に乗って移送されると同時に均一に混合
されて粒径２００μ…以下９０％以上、１０μ一以下１
０〜６０％に粒径が調整された微粉炭と熱風の混合物が
得られる。

ここで本発明で使用される石炭は、褐炭、亜瀝青炭、瀝
青炭、無煙炭のいずれであっても良いが、より高濃度の
スラリーを得るためには、固有水分の少ない瀝青炭、無
煙炭の使用が望ましい。

また、石炭の乾燥用および気流分級器用として使用され
る熱風の温度は、通常では１５０〜３００℃であり、移
送用の熱風量は石炭１重量部に対して０．２〜０．６重
量部が好ましい。

通常の乾式微粉炭用ミルでは、同様に石炭１重量部に対
して２〜１０重量部の空気が用いられているので、本発
明における熱風使用にもとづくコストを著しく低くする
ことができる。

また、熱風量が少ないので、分級器によって粉砕ミルに
戻される粗大石炭粒子が多《なる．従って、上記のよう
に１０μｍ以下工Ｏ〜６０％の粒度分布の微粉炭を容易
に得ることができる。

なお第１図では、粗粉ミル２と細粉ミル３を用いて２種
類の粒度分布を有する粉砕炭をそれぞれ得て、これらを
混合する場合を示したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、上記所定粒径の微粉炭を得ることができれ
ば、ｌｆ！のミルを用いても良いし、３種以上のミルを
使用して粉砕炭を得て混合することもできる．次いで上
記の粒径が調整された微粉炭と熱風の混合物は湿気ジェ
ット水流中に供給され、気体を含んだ水と混合されて気
液固混合物が形成される。

混気ジェット水流は、高圧ジェット水に気体が混入され
る機能を有するボンブを用いて形成することができ、例
えば特公昭５６−１３２００号公報記載の流送装置用ジ
ェ７｝ノズル（湿気ジェットポンプ）５を用いることが
できる． この湿気ジェットボンブを用いれば、水を噴射するノズ
ルの近傍から気体を自然吸引して気体と水との混合流を
形成し、この混合流によって微粉炭を吸引することがで
きる． また、駆動水の噴射速度を大にしても、噴水ノズルの外
周辺におけるキャビテーション現象を生じないので、吸
引カを任意に上昇させることができる。吸引力を増大さ
せると、混気流と吸引される微粉炭との混練作用を増大
し、微粉炭を少量の水中に効率的に分散さることができ
る。

なお、本発明においては、気体を含む微粉炭が吸引され
、混練されるので、微粉炭による摩耗を回避するために
混気ジェットボンブにおけるノズルが、上記特公昭５６
−１３２００号公報記載の混器ジェットポンプにおける
ように流送管中に突きだされていない形状であることが
好ましい．混気ジェットボンブ５の駆動水としては、通
常では界面活性剤が添加された水、好ましくはｐＨｆｉ
整剤によってｐＨが調整され、かつ界面活性剤が添加さ
れた水が使用され、ボンブ４によって混気ジェットボン
ブ５に供給される。

界面活性剤の添加によって一定の含水率で低粘度のスラ
リー、例えばポンプで移送できる限界といわれるＩＯＯ
ＯＣＰ程度の高濃度ＣＷＭを得ることができる。

本発明で使用する界面活性剤は、界面活性剤単独か、ま
たはこれとｐＨ開整剤であるアルガリ性物質との併用系
からなる。

界面活性剤には陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性
剤、非イオン界面活性剤および両性界面活性剤があり、
特に陰イオン界面活性剤と非イオン界面活性剤が望まし
い。

陰イオン界面活性剤としては、リグニンスルホン酸塩、
ナフタレンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン
酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、これらスルホン
酸塩類のホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシアルキレ
ンアルキルフエニルエーテル硫酸エステル塩、ボリオギ
シアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオ
キシアルキレン多価アルコールエーテル硫酸エステル塩
、アルキル硫酸エステル塩、脂肪酸塩、ポリアクリル酸
塩、ポリメタクリル酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、
重合性カルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸、無水マ
レイン酸等）とビニル化合物（α−オレフイン、スチレ
ン等）との共重合物の塩等がある。

非イオン界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンア
ルキルエーテル、ボリオキシアルキレンアルキルアミン
、ボリオキシアルキレン脂肪酸アミド、ポリオキシアル
キレン多価アルコールエーテル、ポリオキシアルキレン
脂肪酸エエステル、ポリオキシアルキレン多価アルコー
ル脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等が
ある。

陽イオン界面活性剤としては、アルキルトリメチルアン
モニウムハライド、ジアルキルジメチルアンモニウムハ
ライド、トリアルキルメチルアンモニウムハライド、ア
ルキルジメチルベンジルアンモニウムハライド、アルキ
ルビリジニウムハライド、アルキルキノリウムハライド
等の第四アンモニウム塩のほか、アミンの酢酸塩やハロ
ゲン化水素酸塩等のアミン塩がある。

また、両性界面活性剤としては、アルキルベタイン、ア
ルキルグリシン等がある。

これら界面活性剤の使用量は、ｐｔｌＪＪｉ整剤である
アルカリ性物質との併用系とするかどうかなどによって
異なるが、スラリー中の石炭に対して０．０５〜３重量
％、好ましくは０．１　〜１重量％となるようにするの
が良い。

使用量がこの範囲より少ないと十分な分散が行われず、
高濃度のスラリ〜が得られない。

また、使用量がこの範囲より多くても、それ以上の微粉
炭分散効果は期待できないので、経済的に不利である。

アルカリ性物質を併用すると、界面活性剤の使用量は少
なくて済む。

また、添加される界面活性剤は複数種類の混合物であっ
ても良く、この場合には陽イオン界面活性剤と陰イオン
界面活性剤との併用を避け、微粉炭スラリ一の安定性や
粘度低下の効果が損なわれないように組み合わせること
が必要である。

本発明において使用されるｐｌ！調整剤であるアルカリ
性物質としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化カルシウム、アンモニア、低級，アミンな
どが挙げられる。

かかるアルカリ性物質の添加量は、スラリーのｐＨにし
て３〜１２、スラリー中の石炭に対して０．０２〜２重
量％、好ましくはスラリ一のｐｌｌにして６〜１０、ス
ラリー中の石炭に対して０．０４〜０．５重量％とする
のが良い。

アルカリ性物質の添加量がこの範囲より少ないと界面活
性剤の分散能力を十分に発揮させることができず、高濃
度のスラリーを得られない。

また、アルカリ性物質の添加量がこの範囲より多い場合
にはそれ以上の効果が期待できないため、経済的に不利
であるうえ、高いｐｌ１のためにスラリー燃焼させる際
に燃焼炉が侵されるという問題点を生ずる。

これら界面活性剤およびｐＨ調整剤の使用方法は特に限
定されないが、通常では湿気ジエソトボンブ５の駆動水
にあらかじめ添加しておくか、または石炭に添加される
。

本発明において微粉炭の輸送および混気ジェットボンブ
５に自然吸引されて水と微粉炭の混合に使用される気体
としては、空気のほか、窒素、炭酸ガス、ヘリウム、キ
セノンなどの不燃性気体があるが、経済的には空気、窒
素、炭酸ガスが望ましい。

気固液混合物は、気固液分離器６に導入され、底部に所
望のＣＷＭが得られる。

以下、本発明の実施例を述べる。

〔実施例〕

第１図に示す工程に従ってＣＷＭを製造した．まず、石
炭バンカー１　（容量２ｎ？）から、粗粉ミル２に２８
ｋｇ／Ｈ，また細粉ミル３へ１４ｋｇ／！｛の定められ
た比率（２：１）で石炭（サクソンベール炭）を供給し
、湿気ジェットポンブ５で吸引された熱風によって乾燥
すると同時に乾式粉砕してミル内部の気流分級器によっ
て粒度を調整した、二種類の粒度分布を有する微粉炭を
合計４０ｋｇ／Ｈの割合で製造した。

この微粉炭を、熱風の気流に乗ったまま移送すると同時
に均一に混合して、粒径２００μｍ以下が９８％以上、
１０μｍ以下が３６％の微粉炭を得た。使用した熱風は
約１５Ｎｍ’　／Ｈであった。

この微粉炭と気体の混合物を混気ジェット水流中に供給
し、気固液混合物を得た。

ボンブ５の駆動水としては、石炭に対し有効分で０．９
重量％のナフタレンフルホン酸アルデヒド縮合物のナト
リウム塩と石炭に対し有効分で０．１重量％の水酸化ナ
トリウムを予め添加したｐＨ９の高圧水＜１０　Ｉｌ／
ＩＩ）を使用し、ノズル付近から空気を少量、自然吸引
しながら高速の混気ジェット水流で微粉炭を混練し、こ
の気固液混合物を、気固液分離器６に導入し、底部から
ＣＷＭが得られた。

得られたＣＷＭは、濃度７０．３％で粘度が２０℃で９
６２ＣＰを示し、２週間の貯蔵後も石炭の沈降は認めら
れず、安定した流体であることが分った。

〔発明の効果〕

上記のように、本発明においては、微粉炭を熱風と共に
混気ジェット水流中に混入することができるので、バク
フィルター等を省略することが可能となり、設備コスト
を減少させることができ、また従来の乾式微粉砕用ミル
に比較して少量の熱風で石炭の粉砕、分級を行うことが
できるので、この熱風使用にもとづくコストを低減する
ことができる。

また、界面活性剤を添加した、高速の混練能力を有する
混気ジェット水流中に微粉炭を混入するので、極めて短
時間に、かつ完全にスラリー化を行うことができ、スラ
リー化エネルギーの消費が僅かですむ利点がある。

例えば本発明にもとづく大型装置のフィージビリティス
タディーにおいては、サクソンベル炭を用いて本発明の
方法を実施した場合、動力費は２　９　Ｋ　Ｗ　１１　
／スラリートンとなり、湿式法によるスラリー製造に比
較して大巾に動力費を低下させることができる。

更に乾式で石炭を粉砕するので、大型のボールを使用す
る従来の湿式粉砕法に比較しても動力としての電力消費
を低減することができ、大型化も容易である。また、粉
砕殿が縦型であるので、少ない敷地面積での建設が可能
である。

更にまた乾式粉砕機は、湿式粉砕機のような特殊構造も
持つものではないので、機器費を安価にすることができ
る。

本発明によって得られた石炭・水スラリーは、７０％程
度の高濃度であるにもかかわらず、水中に安定して懸濁
し、固体石炭をあたかも流体のように扱うことができる
． 従って本発明によって得られたスラリーは、重油と同様
に燃料として好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す工程図である．２・・一
粗扮ミル、３一細粉ミル、５−・一混気ジェットポンプ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石炭を熱風供給下に乾式粉砕して粒径２００μｍ以下９
   ０％以上、１０μｍ以下１０〜６０％の微粉炭を製造し
   、この微粉炭を前記熱風と共に界面活性剤を添加した混
   気ジェット水流中に吸引することを特徴とする石炭・水
   スラリーの製造方法