JPH068418B2 - 石炭−水スラリ製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は石炭−水スラリ製造方法に係り、特に少ない動
力で、流動性の良い品質の均一な石炭−水スラリを製造
する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、固体燃料である石炭のハンドリング性を改善する
ため、石炭粒子を水中に分散させ、スラリ化することに
より、取り扱いの容易な流体燃料とする方法の技術開発
が盛んに行われている。ボイラ燃料とてし直接噴霧燃焼
できる、高濃度かつ低粘度の石炭−水スラリを製造する
ための課題は、スラリを構成する石炭粒子を幅広い粒径
分布に調整することにより充填密度を増加して高濃度化
をはかり、また適切な界面活性剤を使用して石炭粒子を
水中に安定分散することにより粘度低下をはかることで
ある。このような石炭−水スラリを製造する場合、通常
石炭を湿式粉砕し、界面活性剤を添加することにより石
炭粒子を水中に安定に分散させる方法が一般的である。
従来、石炭の湿式粉砕に用いるミルとしては、連続湿式
ボールミルが一般的であるが、粉砕動力等の点から連続
湿式竪型リングローラミルを用いる方が好ましいことが
判った。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この竪型リングローラミルを用いて石炭
−水スラリを連続的に製造する場合、石炭、水および界
面活性剤の供給量やミルの回転数等の運転条件を一定と
しても、同一な粒径分布を持つ石炭−水スラリを製造す
ることが困難である。すなわち、従来のボールミルにお
いては、石炭、水、添加剤を別々にミル内に投入しても
ミル内での滞留時間が２時間程度と長いために均一に混
合するが、リングローラミルにおいては、石炭が粉砕さ
れる時間は数秒であるため、石炭、水、添加剤が均一に
混合されない。このため、得られるスラリの粒径分布が
変動し、これに伴ってスラリの流動性（粘度）や燃焼性
も変化し、燃料として使用できないという問題がある。
このため、品質の均一な石炭−水スラリを製造する方法
の開発が望まれている。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、品
質の均一な低粘性の石炭−水スラリを製造する方法を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 要するに本発明は、粉砕リングとローラとを有する湿式
竪型リングローラミルを用いて石炭を水および界面活性
剤の存在下で湿式粉砕して石炭−水スラリを製造する方
法において、石炭および水または石炭、水および界面活
性剤をあらかじめ混合した後、ミル内へ供給することを
特徴とする。

（実施例） 以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。第
１図は、本発明の実施に好適な装置例を示す説明図であ
る。第１図において、バンカ１内の石炭Ａはフィーダ２
を経て混合層３内に送られ、同時に水Ｂ、界面活性剤Ｃ
およびｐＨ調整剤Ｄはそれぞれタンク４、５および６か
らのそれぞれのポンプ７、８および９により混合槽３へ
送られる。混合槽３では石炭Ａ、水Ｂ、界面活性剤Ｃお
よびｐＨ調整剤Ｄが充分混合された後、ポンプ１０を通
じて湿式竪型リングローラミル１１の頂部の給炭管１２
によりミル内に注入される。ミル１１内で粉砕された石
炭Ａ、水Ｂ、界面活性剤Ｃおよびｐｈ調整剤Ｄの混合物
は、ミル１１の底部の排出口１３よりポンプ１４を通じ
てスラリ分配器１５に送られ、その一部はミル１１の給
炭管１２によりミル１１内に戻り、再び粉砕される。分
配器１５で分配された残りのスラリはミル１１の上方に
設置された粗粒分級器１６に送られ、分離された粗粒は
重力でミル１１の給炭管１２よりミル１１内に戻され
る。一方、粗粒分離器１６を通過したスラリは製品とし
てスラリタンク１７に貯えられる。

上記分配器１５としては、流量調節用バルブを設置した
分岐管などがあげられるが、石炭粒子を分級せずに、そ
のままの状態で分配できるものであれば、どのような形
式のものでもよい。また上記粗粒分離器１６としては、
ストレーナ、湿式スクリーン、シーブベンド等スラリ中
の約３００〜１０００μｍ以上の粒子を分離できるもの
であれば、どのような形式のものでもよい。

第２図は上記実施例における湿式竪型リングロールミル
１１として代表的な湿式竪型ボールレースミルの構造に
関するものである。混合槽３（第１図）から送られたス
ラリは、粗粒分離器１６により分離された粗粒とともに
粉砕機本体１８の給炭管１２に供給される。粉砕部は粉
砕テーブル１９、加圧装置２０により押圧力を加えられ
た上部固定輪（上部リング）２１、駆動装置２２によっ
て回転する粉砕テーブル１９端に設置された下部転輪
（下部リング）２３、これら上部リング２１と下部リン
グ２３の間に配置（下部リング２３の回転と共に転動す
る複数個の粉砕用ボール２４および粉砕テーブル１９の
中心から偏心して設置された給炭管内部清掃用かき棒２
５とから構成されている。給炭管１２に供給された石炭
Ａ、水Ｂ、および添加剤（スラリ）Ｃ、Ｄの混合物は給
炭管１２内を落下するが、給炭管１２内面に付着する混
合物は粉砕テーブル１９と共に回転する清掃用かき棒２
５によりかき取られ粉砕テーブル１９上に致る。粉砕テ
ーブル１９に至った石炭Ａ、水Ｂおよび添加剤Ｃ、Ｄの
混合物（スラリ）は粉砕テーブル１９の回転によって生
ずる遠心力により粉砕ボール２４配置部に移動し、ボー
ル２４と下部リング２３間で圧縮摩砕される。粉砕され
た石炭は下部リング２３端と粉砕機本体１８間の空間部
から粉砕テーブル１９下のスラリ堰２６内に流下し、回
転する粉砕テーブル１９の底部に設置された混合櫂２７
により混合されながら排出口１３から排出される。

第１図および２図に示した装置を用いて石炭−水スラリ
を製造する場合、スラリの流動性（粘度）は石炭の性状
が同一の場合でも石炭の粒径分布によって異なる。石炭
を粉砕した後の粒径分布は、両対数グラフにプロットす
るとほぼ直線になることは良く知られているが（ゴーダ
ン・シューマン分布）この時の粒径分布の傾き（以下、
分布指数ｎと呼ぶ）がスラリの粘度に影響を及ぼす。ま
た、第１および２図に示す装置を用いて石炭−水スラリ
を製造する場合、粉砕時の石炭濃度により分布指数ｎが
変化することがわかった。第３図に、第１および２図に
示す装置を用いて、アニオン系界面活性剤を０．５％添
加してＡ炭のスラリを製造した場合の粉砕時の石炭濃度
と分指数ｎの関係を示す。また、第４図に分布指数ｎと
石炭濃度７０％時のスラリ粘度の関係を示す。第３図に
示すように、粉砕時の石炭濃度が高い程粉砕後の分布指
数ｎは小さくなり、また第４図に示すように、分布指数
ｎが０．４±０．１でスラリ粘度は最小となる。すなわ
ち、粉砕時の石炭濃度が変化すると、粉砕後の粒径分布
指数ｎが変わるため、スラリの粘度が変動することがわ
かった。また、低粘度のスラリを製造するためには、炭
種によっても異なるが５０〜８０％の石炭濃度で粉砕す
ることか好ましいことがわかった。

粉砕時の石炭濃度が変動する要因としては、第２図に示
すような湿式竪型リングローラミルを用いて石炭を湿式
粉砕する際、下部リング２３と粉砕ボール２４によって
石炭が粉砕される時間は数秒と短時間であり、また通常
石炭と水とを別々に給炭管から注入するため、粉砕テー
ブル１９上で遠心力により石炭および水が外側へ移動す
る時、石炭と水が均一に混合された状態になっていない
ためと考えられる。

これに対し、第１図にフローシートを示した本発明法に
よると、あらかじめ石炭、水および添加剤を所定の割合
で均一に混合するため粉砕後の粒径分布が変動せず、ス
ラリ性状の品質管理が容易である。

第５図は、Ａ炭について第１および２図に示す装置を用
い、アニオン系界面活性剤０．５％を添加して石炭−水
スラリを連続的に製造した時のスラリ粘度の変動を、第
１図に示す混合槽３がある場合（ａ）と、ない場合
（ｂ）について示したものである。第５図の結果から、
混合槽３を設けることにより、スラリ粘度を均一に継続
しつつ、低粘度のスラリを製造することができることが
わかる。なお、界面活性剤の添加量は０．０５〜３．０
％が好ましいことがわかった。

さらに第６図は、第５図に粘度値を示した試験での石炭
の粒径分布の指数を示したものであるが、本発明法
（ａ）では分布指数ｎの値が０．４付近の均一値を保
ち、スラリ粘度にとって理想的な値となっているが、従
来法（ｂ）では粉砕時の石炭濃度が変動するため分布指
数ｎの値も変動し、スラリ粘度にとって好ましい０．４
から大きくずれ、その結果スラリ粘度が高くなると考え
られる。

一方、本発明の付随的効果として、粗粒分離量の低減が
挙げられる。すなわち、第１図に示す装置において、粗
粒分離器１６により通常３００〜１０００μｍ程度以上
の粗粒をミル１１内に戻すわけであるが、粉砕時の石炭
濃度が変動すると石炭の粉砕性も変化し、粗粒が残りや
すい。例えば、第５図の混合槽がない場合（ｂ）では、
２９８μｍ以上の粗粒の循環量は全体の７．０％であっ
たが、混合槽を設置することにより全体の０．８％まで
低減し、粗粒分離器を必ずしも使用しなくともスラリの
燃焼性は低下しなかった。

（発明の効果） 本発明によれば、粘度が低く、かつ品質の均一な石炭−
水スラリを容易に製造でき、また粗粒分離器を設ける場
合はその動力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明法の一実施例を示す装置
フローシートを示す図および構造説明図であり、第３
図、第４図、第５図および第６図は、それぞれ本発明法
に関する実験結果を示す図である。 １…バンカ、２…フィーダ、３…混合槽、４〜６…タン
ク、７〜９…ポンプ、１０…ポンプ、１１…湿式竪型リ
ングローラミル、１２…給炭管、１３…排出口、１４…
ポンプ、１５…分配器、１６…粗粒分離器、１７…スラ
リタンク、１８…湿式竪型ボールレースミル、１９…粉
砕テーブル、２０…加圧装置、２１…上部リング、２２
…駆動装置、２３…下部リング、２４…粉砕用ボール、
２５…かき棒、２６…堰、２７…混合櫂、Ａ…石炭、Ｂ
…水、Ｃ…界面活性剤、Ｄ…ｐＨ調製剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉砕リングとローラとを有する湿式竪型リ
   ングローラミルを用いて石炭を水および界面活性剤の存
   在下で湿式粉砕して石炭−水スラリを製造する方法にお
   いて、石炭および水または石炭、水および界面活性剤を
   あらかじめ混合した後、ミル内へ供給することを特徴と
   する石炭−水スラリ製造方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、粉砕時の
   石炭、水および界面活性剤の重量の合計に対する石炭の
   重量が５０〜８０％であり、界面活性剤の重量が０．０
   ５〜３．０％であることを特徴とする石炭−水スラリ製
   造方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、界面活性剤が陰イオン系または非イオン系界面活性
   剤であることを特徴とする石炭−水スラリ製造方法。