JPH0710987B2 - Solid fuel / water slurry - Google Patents

Solid fuel / water slurry

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JPH0710987B2
JPH0710987B2 JP62005841A JP584187A JPH0710987B2 JP H0710987 B2 JPH0710987 B2 JP H0710987B2 JP 62005841 A JP62005841 A JP 62005841A JP 584187 A JP584187 A JP 584187A JP H0710987 B2 JPH0710987 B2 JP H0710987B2
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water slurry
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particles
weight
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高濃度の固体燃料・水スラリーに関し、更に
詳しくは、高濃度で、かつ低粘度であって、輸送、貯
蔵、取扱などが容易な固体燃料・水スラリーに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-concentration solid fuel / water slurry, and more particularly to a high-concentration solid fuel / water slurry, which has a low viscosity and is suitable for transportation, storage, handling, and the like. For easy solid fuel / water slurry.

[従来技術及びその問題点] 近年、エネルギー源として、石炭、石油コークスなどの
固体燃料が見直されている。しかしながら、固体燃料
は、石油のような液体燃料と比較して、輸送や貯蔵を円
滑に行うことが困難であり、また取り扱いに際しても作
業能率が悪いと言う欠点がある。
[Prior Art and Problems Thereof] In recent years, solid fuels such as coal and petroleum coke have been reviewed as energy sources. However, solid fuels have the drawbacks that they are difficult to transport and store smoothly and have poor work efficiency in handling, as compared with liquid fuels such as petroleum.

これらの欠点を改善するために、固体燃料を微粉状にし
て水中に分散させた固体燃料・水スラリーの開発が進め
られている。しかし、固体燃料・水スラリーにおいて、
固体燃料の濃度を上げると、固体燃料・水スラリーの粘
度が著しく高くなり、流動性が失われ、取扱いや、管路
輸送などが困難になる。また、固体燃料・水スラリーの
粘度を下げるために、固体燃料の濃度を下げると、輸送
効率が低下し、さらに燃料やガス化原料として使用する
ためには、事前に脱水処理を必要とするなどの難点があ
る。
In order to improve these drawbacks, development of a solid fuel / water slurry in which a solid fuel is made into a fine powder and dispersed in water is under way. However, in the solid fuel / water slurry,
When the concentration of the solid fuel is increased, the viscosity of the solid fuel / water slurry becomes extremely high, the fluidity is lost, and it becomes difficult to handle and transport it by pipe. In addition, if the concentration of the solid fuel is reduced in order to reduce the viscosity of the solid fuel / water slurry, the transport efficiency will be reduced, and further dehydration treatment will be required before it can be used as a fuel or gasification raw material. There are drawbacks.

固体燃料・水スラリーを工業的に使用するためには、固
体燃料・水スラリー中の固体燃料の含有量を高濃度に維
持しながら、しかもその粘度を低くする必要がある。高
濃度でかつ低粘度の固体燃料・水スラリーの製造方法と
しては、幾何標準偏差(σg)の値が大きくなるように
固体燃料の粒度分布を調整する方法が提案されている
(特開昭59−15486号公報参照)。この方法において、
固体燃料粒子の幾何標準偏差の値を大きくするために
は、該粒子の粒度分布の幅を広くする必要があり、その
ためには、該粒子の粗粒分および/または超微粒子分の
量を増大させることが必要となる。そして、粗粒分を増
大させることは、貯蔵、輸送時の安定性の低下、噴霧時
におけるバーナーなどの閉塞、燃焼時における未燃焼分
の増加など種々の好ましくない現象の原因となり、一
方、超微粒子分を増大させることは、固体燃料粒子表面
積の著しい増大にともなって、その分散のために多量の
添加物を必要とし、粉砕に要する動力の増大すると言う
欠点がある。また、固体燃料の粒径を非常に小さくする
こと自体極めて困難なことである。
In order to industrially use the solid fuel / water slurry, it is necessary to maintain the content of the solid fuel in the solid fuel / water slurry at a high concentration and reduce its viscosity. As a method for producing a high-concentration and low-viscosity solid fuel / water slurry, a method has been proposed in which the particle size distribution of the solid fuel is adjusted so that the geometric standard deviation (σg) becomes large (JP-A-59). -15486 gazette). In this way,
In order to increase the value of the geometric standard deviation of solid fuel particles, it is necessary to widen the width of the particle size distribution of the particles, and therefore increase the amount of coarse particles and / or ultrafine particles of the particles. Will be required. And, increasing coarse particles causes various unfavorable phenomena such as deterioration of stability during storage and transportation, blockage of burners and the like during spraying, increase of unburned content during combustion, while Increasing the amount of fine particles has a drawback that a large amount of an additive is required for the dispersion of the solid fuel particles along with a significant increase in the surface area of the solid fuel particles, and the power required for pulverization increases. Further, it is extremely difficult to make the particle size of the solid fuel very small.

[発明の目的] 本発明は、前記のような従来技術が有する欠点のない、
工業的に容易に製造することができ、しかも有利に使用
することができる、固体燃料を高濃度で含有し、かつ低
粘度である固体燃料・水スラリーを提供することを目的
とする。
[Object of the Invention] The present invention does not have the drawbacks of the prior art as described above.
An object of the present invention is to provide a solid fuel / water slurry containing a high concentration of solid fuel and having a low viscosity, which can be easily produced industrially and can be advantageously used.

[発明の構成] 本発明は、石炭及び/またはコークスからなる固体燃料
を含む固体燃料・水スラリーにおいて、該固体燃料を50
〜80重量%含有し、該固体燃料は、その粒子の幾何平均
径(Dp50)が、74μm以下であり、粒度分布が、対数正
規分布における上側幾何標準偏差(σg+)と下側幾何標
準偏差(σg-)との算術平均が6〜12の範囲内の値であ
り、それらの比(σg+/σg-)が0.6以下の範囲の値で
あるように調整されていることを特徴とする固体燃料・
水スラリーにある。
[Structure of the Invention] The present invention provides a solid fuel / water slurry containing a solid fuel comprising coal and / or coke, wherein
The solid fuel has a geometric mean diameter (Dp50) of 74 μm or less, and the particle size distribution has an upper geometric standard deviation (σg + ) and a lower geometric standard deviation in a lognormal distribution. The arithmetic mean with (σg-) is a value within a range of 6 to 12, and the ratio (σg + / σg-) is adjusted to a value within a range of 0.6 or less. Solid fuel
In water slurry.

本発明において使用される「幾何平均径」及び「幾何標
準偏差」の各用語は、粉末の粒度及びその分布を規定す
るために一般に使用されている用語であり、対数正規分
布での粒径と積算通過重量百分率との関係から、次のよ
うに定義される。
The terms "geometric mean diameter" and "geometric standard deviation" used in the present invention are terms generally used to define the particle size of powder and its distribution, and the particle size in lognormal distribution and It is defined as follows from the relationship with the cumulative passing weight percentage.

幾何平均径(Dp50): 積算通過重量百分率が50%に相当する粒径上側幾何標準
偏差(σg+): 積算通過重量百分率が84.13%に相当する粒径(Dp+σ)
と幾何平均径(Dp50)との比(Dp+σ/Dp50) 下側幾何標準偏差(σg-): 幾何平均径(Dp50)と、積算通過重量百分率が、15.87
%に相当する粒径との比(Dp50/ Dpσ) 本発明における固体燃料は、石炭及び/または石油コー
クスである。石炭及び石油コークスとしては、特に限定
されず、通常燃料として一般に使用されているものを使
用することが出来る。石炭として、灰分が約6%以下で
あるようなものが特に好ましい。脱灰処理された石炭、
例えば、灰分約10重量%含有する石炭を、例えば重液選
炭法などそれ自体公知の方法で脱灰処理した約6重量%
以下の石炭も好適に使用することができる。また、石油
コークスは、一般に石油精製工程から副生する石油コー
クスであり、通常灰分を0.1〜1重量%含有するものが
使用される。
Geometric mean diameter (Dp50): Particle size corresponding to a cumulative cumulative weight percentage of 50% Upper geometric standard deviation (σg + ): Particle size corresponding to a cumulative cumulative weight percentage of 84.13% (Dp + σ)
(Dp50) and geometric mean diameter (Dp50) ratio (Dp + σ / Dp50) Lower geometric standard deviation (σg-): Geometric mean diameter (Dp50) and cumulative passing weight percentage are 15.87.
% Ratio of the corresponding particle size - solid fuel in (Dp50 / Dp sigma) The present invention is coal and / or petroleum coke. The coal and petroleum coke are not particularly limited, and those generally used as fuel can be used. Particularly preferred coal is one having an ash content of about 6% or less. Decalcified coal,
For example, about 6% by weight of coal containing about 10% by weight of ash is deashed by a method known per se such as heavy liquid coal separation method.
The following coals can also be used suitably. The petroleum coke is generally a petroleum coke produced as a by-product from a petroleum refining process, and one containing 0.1 to 1% by weight of ash is usually used.

本発明の固体燃料・水スラリー中の固体燃料の含有量
は、50〜80重量%、好ましくは、65〜75重量%である。
固体燃料粒子の幾何平均径は、74μm以下、好ましくは
20〜53μmである。幾何平均径が74μmよりも大きいと
粗大粒子が増加して、使用時における種々の障害の原因
となり、余り小さすぎると微細粒子が多くなるため、そ
の製造効率が低下し、かつ粒子分散のために分散剤を多
量添加することが必要になる。
The content of the solid fuel in the solid fuel / water slurry of the present invention is 50 to 80% by weight, preferably 65 to 75% by weight.
The geometric mean diameter of the solid fuel particles is 74 μm or less, preferably
20 to 53 μm. If the geometric mean diameter is larger than 74 μm, coarse particles increase, causing various obstacles during use. If it is too small, the number of fine particles increases, resulting in a decrease in production efficiency and dispersion of particles. It is necessary to add a large amount of dispersant.

固体燃料粒子の粘度分布が、対数正規分布における上側
幾何標準偏差(σg+)と下側幾何標準偏差(σg-)との
算術平均が6〜12の範囲の値であり、上側幾何標準偏差
と下側幾何標準偏差との比(σg+/σg-)が0.6以下、
好ましくは、0.4以下の範囲の値になるように調整する
ことが必要である。それにより固体燃料・水スラリー中
の固体燃料粒子の粗粒分含量が低減し、高濃度化と低粘
度化が可能となる。
The viscosity distribution of the solid fuel particles is such that the arithmetic mean of the upper geometric standard deviation (σg + ) and the lower geometric standard deviation (σg-) in the lognormal distribution is in the range of 6 to 12, and the upper geometric standard deviation is The ratio (σg + / σg-) to the lower geometric standard deviation is 0.6 or less,
Preferably, it is necessary to adjust the value within the range of 0.4 or less. As a result, the content of coarse particles of the solid fuel particles in the solid fuel / water slurry is reduced, and it is possible to increase the concentration and reduce the viscosity.

上記標準偏差の比が、0.6よりも大きくなると、粗粒分
を低減させるためには、幾何平均径(Dp50)を著しく小
さくさせなくてはならず、固体燃料、水スラリーの高濃
度化と低粘度化が困難になり、また工業的製造プロセス
においても不利となる。
When the ratio of the standard deviation is larger than 0.6, the geometric mean diameter (Dp50) must be remarkably reduced in order to reduce the coarse particles, and the solid fuel and the water slurry should have a high concentration and a low concentration. It becomes difficult to increase the viscosity, and it is also disadvantageous in the industrial manufacturing process.

本発明の固体燃料・水スラリーを製造する方法として
は、例えば、固体燃料を通常使用される乾式または湿式
の粉砕機を使用して、幾何平均径(Dp50)が74μm以下
である種々の幾何平均径(Dp50)を有する固体燃料粒子
を製造し、これらを用いて、混合物の固体燃料粒子の粘
度分布が上記規定した範囲内にはいるように調製混合し
た後所定量の水と混合する方法がある。また、各種の粒
径を有する固体燃料粒子の調製に際しては公知の分級操
作を利用することもできる。
The method for producing the solid fuel / water slurry of the present invention includes, for example, a dry type or wet type pulverizer which is usually used for solid fuel, and various geometric average diameters (Dp50) of 74 μm or less. A method of producing solid fuel particles having a diameter (Dp50) and using these to prepare and mix so that the viscosity distribution of the solid fuel particles of the mixture falls within the range specified above, and then mixing with a predetermined amount of water is there. In addition, a known classification operation can be used when preparing solid fuel particles having various particle sizes.

本発明の固体燃料・水スラリー中には、高濃度化に伴な
う粘度上昇を抑制するために、適当な分散剤などのごと
き添加物を含有させることができる。分散剤としては、
それ自体公知の物質を使用することができ、例えば、ナ
フタレンスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンス
ルホン酸塩、及びこれらのホルマリン縮合物;ポリオキ
シエチレンアルキルエーテエル硫酸エステル塩、ポリオ
キシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル
塩;ポリグリセリンの硫酸化物;メラミン樹脂のスルホ
ン酸塩;石炭抽出物のスルホン酸塩等を挙げることが出
来る。
The solid fuel / water slurry of the present invention may contain an additive such as a suitable dispersant in order to suppress the increase in viscosity accompanying the increase in concentration. As a dispersant,
Known substances can be used, for example, naphthalene sulfonate, petroleum sulfonate, lignin sulfonate, and formalin condensates thereof; polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl. Aryl ether sulfate ester salt; sulfated product of polyglycerin; sulfonate of melamine resin; sulfonate of coal extract and the like.

分散剤の使用量は、固体燃料・水スラリー100重量部に
対して、0.01〜3重量部が適当である。また、分散剤は
固体燃料・水スラリーの製造工程の任意の時点、固体燃
料・水スラリーの製造後に添加することができる。
The appropriate amount of the dispersant used is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid fuel / water slurry. Further, the dispersant can be added at any point in the manufacturing process of the solid fuel / water slurry and after the manufacturing of the solid fuel / water slurry.

本発明の固体燃料・水スラリーは、70重量%以上の固体
燃料を含有する高濃度固体燃料・水スラリーでありなが
ら、後述する方法で測定した粘度が約800mPa・s以下程
度の低粘度であるため、そのまま工業的に有利に使用す
ることができる。
The solid fuel / water slurry of the present invention is a high-concentration solid fuel / water slurry containing 70% by weight or more of solid fuel, but has a low viscosity of about 800 mPa · s or less as measured by the method described below. Therefore, it can be industrially advantageously used as it is.

[発明の効果] 本発明の固体燃料・水スラリーは、固体燃料粒子を高濃
度で含有しながら、しかも低粘度であるので、石油など
の液体燃料と同様に工業的に有利に使用することがで
き、固体燃料粒子の表面積が低減され、かつ粗粒分の含
有量が著しく少ないため、分散剤などの添加剤の必要量
が軽減され、更に、燃焼時における未燃焼分の発生が極
めて抑制されるなどの特徴を有する。従って、本発明の
固体燃料・水スラリーは、ボイラー、加熱炉等における
燃料として、また、水素、一酸化炭素などの製造におけ
るガス化用原料として好適に利用することが出来るもの
である。
[Effects of the Invention] The solid fuel / water slurry of the present invention contains solid fuel particles in a high concentration and has a low viscosity, so that it can be industrially advantageously used like liquid fuels such as petroleum. Since the surface area of solid fuel particles is reduced and the content of coarse particles is extremely small, the required amount of additives such as dispersants is reduced, and the generation of unburned components during combustion is extremely suppressed. It has features such as Therefore, the solid fuel / water slurry of the present invention can be suitably used as a fuel in boilers, heating furnaces, etc., and as a raw material for gasification in the production of hydrogen, carbon monoxide and the like.

次に実施例及び比較例を示す。実施例及び比較例に於け
る、固体燃料の性状、固体燃料粒子の粒度分布の測定方
法、固体燃料・水スラリーの粘度測定方法を、次に示
す。
Next, examples and comparative examples will be shown. The properties of the solid fuel, the method for measuring the particle size distribution of the solid fuel particles, and the method for measuring the viscosity of the solid fuel / water slurry in Examples and Comparative Examples are shown below.

(1)固体燃料の性状 下記性状の脱灰処理した石炭を使用した。(1) Properties of solid fuel Demineralized coal having the following properties was used.

工業分析(重量%): 水分 5.1 (恒湿基準) 灰分 2.3 [JIS M8812] 揮発分 40.8 固定炭素 51.8 発熱量(kcal/kg): 7410 (恒湿基準)[JIS M8814] 元素分析(重量%): 炭素 79.6 [JIS M8813] 水素 5.2 窒素 1.7 硫黄 0.5 酸素 10.6 灰分 2.4 (2)固体燃料粒子の粒度分布の測定方法 島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定装置CP−50型と、
通常の篩とを併用して測定した。
Industrial analysis (wt%): Moisture 5.1 (constant humidity) Ash 2.3 [JIS M8812] Volatile 40.8 Fixed carbon 51.8 Calorific value (kcal / kg): 7410 (constant humidity) [JIS M8814] Elemental analysis (wt%) : Carbon 79.6 [JIS M8813] Hydrogen 5.2 Nitrogen 1.7 Sulfur 0.5 Oxygen 10.6 Ash 2.4 (2) Method for measuring particle size distribution of solid fuel particles Centrifugal sedimentation particle size analyzer CP-50 manufactured by Shimadzu Corporation,
The measurement was performed in combination with an ordinary sieve.

(3)固体燃料・水スラリーの粘度測定方法 固体燃料・水スラリーを製造後直ちに、東京計器(株)
製B型回転粘度計(No3ローター使用)を用いて測定し
た。測定は、温度27℃、回転数12rpmで行い、測定開始
1分後の値を読み取って行なった。
(3) Method for measuring viscosity of solid fuel / water slurry Immediately after manufacturing the solid fuel / water slurry, Tokyo Keiki Co., Ltd.
It was measured using a B-type rotational viscometer manufactured by No. 3 rotor. The measurement was performed at a temperature of 27 ° C. and a rotation speed of 12 rpm, and the value was read one minute after the start of measurement.

[実施例1] 固体燃料を、ボールミルを用いて湿式粉砕した後、目開
き297μmの篩で分級して、粉砕の程度が異なる種々の
固体燃料粉砕試料を調製した。
[Example 1] The solid fuel was wet pulverized using a ball mill, and then classified with a sieve having an opening of 297 µm to prepare various solid fuel pulverized samples having different pulverization degrees.

各試料の幾何平均径(Dp50)、上側幾何標偏差(Dp+
σ)および下側幾何標準偏差(Dp-σ)を第1表に示
す。
Geometric mean diameter (Dp50) of each sample, upper geometric standard deviation (Dp +
σ) and lower geometric standard deviation (Dp-σ) are shown in Table 1.

試料Aを64重量部、試料Cを28重量部および試料Dを8
重量部均一に混合して、第2表に示すような幾何平均径
および粒度分布を有する固体燃料粒子を調製した。
64 parts by weight of sample A, 28 parts by weight of sample C and 8 parts of sample D
Parts by weight were uniformly mixed to prepare solid fuel particles having a geometric mean diameter and a particle size distribution as shown in Table 2.

固体燃料粒子70重量部、水30重量部および分散剤として
のβ−ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮
合物0.5重量部を室温で混合容器に入れ、手攪拌で予備
混合した後、特殊機化工業(株)製のラボディスパーを
使用して、回転数3000r.p.m.で3分間攪拌して、固体燃
料濃度70重量%の固体燃料・水スラリーを製造した。そ
の粘度を第2表に示す。
70 parts by weight of solid fuel particles, 30 parts by weight of water, and 0.5 parts by weight of a formalin condensate of sodium β-naphthalenesulfonate as a dispersant were placed in a mixing container at room temperature and premixed by hand stirring, followed by special machinery ( A lab disper manufactured by Co., Ltd. was used to stir at a rotation speed of 3000 rpm for 3 minutes to produce a solid fuel / water slurry having a solid fuel concentration of 70% by weight. The viscosity is shown in Table 2.

[実施例2] 実施例1に記載した試料Bを72重量部、試料Cを21重量
部および試料Dを7重量部を均一に混合して、第2表に
示すような幾何平均径および粒度分布を有する固体燃料
粒子を調製した他は、実施例1におけると同様にして固
体燃料・水スラリーを製造した。その粘度を第2表に示
す。
[Example 2] 72 parts by weight of the sample B described in Example 1, 21 parts by weight of the sample C and 7 parts by weight of the sample D were uniformly mixed to obtain a geometric mean diameter and a particle size as shown in Table 2. A solid fuel / water slurry was produced in the same manner as in Example 1 except that solid fuel particles having a distribution were prepared. The viscosity is shown in Table 2.

[比較例1〜2] 実施例1におけると同様の方法により、本発明の範囲外
の粒度分布を有する固体燃料を調製し、実施例1におけ
ると同様にして固体燃料・水スラリーを製造した。固体
燃料の幾何平均径および粒度分布、そして固体燃料・水
スラリーの粘度を第2表に示す。
[Comparative Examples 1 and 2] By the same method as in Example 1, a solid fuel having a particle size distribution outside the scope of the present invention was prepared, and a solid fuel / water slurry was produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the geometric mean diameter and particle size distribution of the solid fuel and the viscosity of the solid fuel / water slurry.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】石炭及び/又は石油コークスからなる固体
燃料・水スラリーにおいて、該固体燃料を50〜80重量%
含有し、該固体燃料は、その粒子の幾何平均径(Dp50)
が、74μm以下であり、粒度分布が、対数正規分布にお
ける上側幾何標準偏差(σg+)と下側幾何標準偏差(σ
g-)との算術平均が6〜12の範囲内の値であり、それら
の比(σg+/σg-)が0.6以下の値であるように調整さ
れていることを特徴とする固体燃料・水スラリー。
1. A solid fuel / water slurry comprising coal and / or petroleum coke, wherein the solid fuel is 50 to 80% by weight.
Containing the solid fuel, the geometric mean diameter of the particles (Dp50)
Is 74 μm or less, and the particle size distribution has an upper geometric standard deviation (σg + ) and a lower geometric standard deviation (σ
g-) is a value within the range of 6 to 12 and the ratio (σg + / σg-) of them is adjusted to a value of 0.6 or less. Water slurry.
【請求項2】該固体燃料の含有量が、65〜75重量%の範
囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
固体燃料・水スラリー。
2. The solid fuel / water slurry according to claim 1, wherein the content of the solid fuel is in the range of 65 to 75% by weight.
【請求項3】固体燃料の粒子の幾何平均径(Dp50)が20
〜53μmの範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の固体燃料・水スラリー。
3. The geometric mean diameter (Dp50) of particles of solid fuel is 20.
The solid fuel / water slurry according to claim 1, wherein the solid fuel / water slurry is in the range of ˜53 μm.
【請求項4】上側幾何標準偏差と下側幾何標準偏差との
比(σg+/σg-)が0.4以下であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の固体燃料・水スラリー。
4. The solid fuel / water slurry according to claim 1, wherein the ratio (σg + / σg −) of the upper geometric standard deviation and the lower geometric standard deviation is 0.4 or less.
【請求項5】分散剤が含有されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の固体燃料・水スラリー。
5. The solid fuel / water slurry according to claim 1, further comprising a dispersant.
【請求項6】ナフタレンスルホン酸塩、石油スルホン酸
塩、リグニンスルホン酸塩、及びこれらのホルマリン縮
合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステ
ル塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫
酸エステル塩、ポリグリセリンの硫酸化物、メラミン樹
脂のスルホン酸塩、石炭抽出物のスルホン酸塩からなる
群より選ばれる分散剤が含有されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の固体燃料・水スラリー。
6. A naphthalene sulfonate, a petroleum sulfonate, a lignin sulfonate, and a formalin condensate thereof, a polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt, a polyoxyethylene alkyl aryl ether sulfate ester salt, and a polyglycerin sulfate. The solid fuel / water slurry according to claim 1, further comprising a dispersant selected from the group consisting of a compound, a sulfonate of a melamine resin, and a sulfonate of a coal extract.
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