JPS58172120A - 石炭の供給方法 - 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】 本発明は、原料石炭を６５〜９５重量％の高濃度スラリ
ーにして加圧下または常圧下で操作されるガス化炉、高
炉、燃焼炉さらにはスラリー輸送ラインなどに効率よく
供給する方法に関するものである。

従来から、石炭を部分酸化して合成ガスを得るプロセス
や、高炉への石炭の吹込みプロセスなどにおりで、原料
石炭を粉砕して石炭・水スラリーを調製し、ガス化炉や
高炉に供給する湿式方法が提案されているが、スラリー
濃度が６０％以下と低いためガス化炉や高炉などで大量
の水を蒸発することにな）、ガス化効率や熱効率が低く
なるという問題があった。また石炭・水スラリーをパイ
プフィン輸送する場合、スラリー濃度が低いと、石炭単
位量当シの動力費が高くつくなどの問題があった。

本発明者らは、上記の間Ｕを解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、粉砕石炭と少量の水との混合物に気泡安定化剤
を添加し充分混合すると、生成する気泡が石炭粒子層内
に介在することによって流動性が生じることと、加圧下
においても同様の操作によって高圧の気泡を生成し流動
性を生じることを知見した。

本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、石炭を常圧
または加圧下で操作されているガス化炉、高炉、燃焼炉
、さらにはスラリー輸送フィンなどに供給する方法にお
いて、空気、０．ガス、ＣＯ，ガスまたはＣｏｎガスを
含むガスなどの気体からなる気泡を含んだ石炭濃度６５
〜９５重量％の高濃度スラリーを調製し、生成したスラ
リーを加圧できる容器に移し、スラリーを撹拌しながら
空気、０厘ガス、ＣＯ，ガスまたはＣＯｌガスを含むガ
スなどの気体によって加圧し、高圧の空気、０．ガス、
ＣＯ，ガスまたはＣＱ、ガスを含むガスなどの気体から
なる気泡を含むスラリーを調製した後、空気、Ｏ，ガス
、ＣｏｎガスまたはＣＱ、ガスを含むガスなどの気体を
容器に送入するなどして、高濃度スラリーをガス化炉、
高炉、燃焼炉、さらにはスラリー輸送ラインなどに供給
することにより、高濃度スラリーを常圧系、加圧系にか
かわりなく安定供給が再伸とな夛、従来のスラリーのよ
うに大量の水を蒸発させる必要がなく高いガス化効率と
熱効率を達成することができ、あるいは石炭単位量当シ
の輸送費を安価にすることができる石炭の供給方法を提
供せんとするものである。

すなわち、本発明の方法は、気体雰囲気中で粉砕炭、水
および気泡安定化剤を充分混合して気泡を含んだ石炭濃
度６５〜９５重量％の高濃度スラリーを調製し、この高
濃度スラリーを加圧できる容器に移して撹拌しつつ、ス
ラリーの流動化に必要な気泡を含ませるための加圧気体
を送入し昇圧して、スラリー中の気泡容積の占める割合
がスラリーが安定となるような値になる気泡含有スラリ
ーを調製した後、この高圧、高濃度の気泡含有スラリー
をガス化炉、高炉、燃焼炉、スラリー輸送フィンなどへ
供給することを特徴としている。

本発明において用いられる気体としては、前述のように
空気、ヘガス、ＣＯ，ガス、ＣＯ，ガスを含むガスなど
が用いられ、スラリー中の気泡容積の占める割合は、ス
ラリー全体の０，１〜７５容量％、望ましくは１〜５０
容量％である。

以下、本発明の構成を流動床式ガス化炉に適用した場合
について図面に基づいて説明する。第１図は本発明の方
法を実施する装置の一例を示している。原料石炭（粘結
炭、非粘結炭いずれでもよい）を予め３ｆｌ以下に粉砕
した後、混合機１（たとえば二軸型ニーダ−）に供給す
る。同時に水および気泡安定化剤を加え、−例としてＣ
Ｑ、ガスまたはＣＱ、ガスを含むガスを吹き込みながら
混合機１で充分混合する。このときの気泡安定化剤の添
加量は対石炭比で０．０１〜６重量％、望ましくは０．
３〜１．５重量％であシ、スフリーの濃度（石炭含有量
）はドブイペースで６５〜９５重量％であ如、粘度は６
００〜３０００ＣＰ（２０°Ｃ）程度である。

混合機１で調製されたスラリーは、一旦コレクトタンク
２に貯留された後、スラリーポンプ６によシ圧力容器に
移される。圧力容器は複数基設けられるが、説明を簡単
にするため、２基の圧力容器４ａ、４ｂを設ける場合を
図示している。これらの圧力容器４ａ、　４ｂには夫々
撹拌機５ａ％５ｂ、スラリー導入管６ａ、６ｂ、　　ス
ラリー排出管７ａ、　７ｂ、高圧気体供給管８ａ、８ｂ
、高圧気体分散管１０ａ、　１０ｂ、気体抜取シ管１１
ａ、１１ｂが設けられている。本発明を実施するために
は、第１図に示すように同様の圧力容器を２基設け、ス
ラリー導入・気体抜取多工程、スラリー外圧・気体混合
工程、スラリー排出工程を交互に順次繰シ返すことによ
シ、連続的に高濃度、加圧下で高圧のＣＱ、ガスまたは
ＣＱ、ガスを含む気体からなる気泡を含んだスラリーを
、常圧または加圧下で操作されているガス化炉１２に供
給する。

１３は高圧気体を供給するためのガスコンプレッサーで
ある。

つぎに第１図に示す装置の動作状態を圧力容器４ａにつ
いて説明する。圧力容器４ａに気泡を含んだスラリーを
導入する場合、気体抜取り管１１＆の弁１８およびスラ
リー導入管６ａの弁２０を開としてスラリーを圧力容器
４ａに導入する。このとき他の弁はすべて閉である。つ
いで高圧気体分散管１０ａの弁２１を開としてガスコン
プレッサー１３からの高圧気体を撹拌機５ａを回転させ
ながら送入する。

このとき他の弁はすべて閉である。圧力容器４ａ内が設
定圧力に達した時点で気体の送入を停止し、撹拌機５ａ
によってガス混合を充分に行なう。しかる後、スラリー
排出管７ａの弁２６および高圧気体供給管８ａの弁２２
を開として、圧力容器４ａ内の気泡含有スラリーをガス
化炉１２に排出、供給する。

このとき他の弁はすべて閉である。圧力容器４ａから排
出されるスラリー中の気泡容積の占める割合は、スリリ
ー全体の０．１〜７５容量％、望ましくは１〜５０容量
％である。

なおガス化炉には、主に噴流層タイプや流動床タイプな
どが有り、噴流層タイプでは石炭の粒径が小さい方が適
し、たとえば２００メツシュ通過率１０〜８０％程度で
あり、流動床タイプでは１石炭の粒径が大きい方が適し
、たとえば５鱈以下に粉砕され、粘度は両ケースとも３
００〜５０００　ＣＰ　（２０°Ｃ）程度のスラリーが
用いられる。

本発明において用いられるＣｏｔガスまたはＣＯ，ガス
を含むガスとしては、液化ＣＱ、ガスを気化させたＣＱ
、ガス、石炭のガス化によって生成したガスのリサイク
ルガス（たとえばＮ１２．８％、Ｈ，３１，２％、Ｃ０
１１，５％、Ｃｏｗ　３８．４％、ＯＨ，１０，０％、
ＣＩ４．６％、ル８１．５％）石炭のガス化によって生
成したガスを燃焼させた後の排ガス、その他の燃焼排ガ
ス（たとえばＣＱ。

１２．０％、Ｈｓ０１２．０％、Ｎ＃７４．５％、ｏｉ
、５％）などが用いられる。

また本発明において用いられる気泡安定化剤は、アニオ
ン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤などを単独
でまたは組み合せて用いられ、炭種によって適宜選択さ
れる。具体的にはアニオン系界面活性剤としては、脂肪
油硫酸エステル塩、高級アルコール硫酸エステル塩、非
イオンエーテル硫酸エステル塩、オレ７．イン硫酸エス
テル塩、プルキルプリルスルホン酸塩、二塩基酸エステ
ルスＭホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アシル
ザルコシネート、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アル
キル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル（ア
ルキ／Ｌ／フェノール）硫酸エステル塩、アルキルリン
酸エステル塩、ジアルキルスルホコへり酸エステル塩、
アクリル酸もしくハ／および無水マレイン酸共重合体、
多環式芳香族スルホン化物もしくはホルマリン化合物な
どが使用される。カチオン系界面活性剤としては、アル
キルアミン塩、第４級アミン塩などが使用される。ノニ
オン界面活性剤としては、ポリオキシアルキルエーテル
、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、オ
キシエチレン・オキンプロピレンブロツクボリマー、ポ
リオキシエチレンアルキルアミン、ソルビタン脂肪酸エ
ステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキ
ルジメチルベンジルアンモニウムクロワイド、アルキル
ピリジニウム塩、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、
脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテル、アルキ
ルフェノールポリオキＶエチレンエーテル、多価アルコ
ール脂肪酸エステル、脂肪酸のエタノールアマイドなど
が用いられる。両性系界面活性剤としては、アルキルア
ミン塩どが使用されまた１、　２．５七ノアミン、ジア
ミンなどのアミン化合物、高級プルキルアミノ酸などが
用いられる。

第２図は本発明の方法を実施する装置の他の例を示して
いる。本例においては、−例として５基の圧力容器４ａ
〜４ｅを用いる場合を示し、番゛号１〜１３は第１図の
場合と同じ機器を表わしている。

原料石炭（粘結炭、非粘結炭いずれでもよい）を予め３
ｔＩＩＩＩ以下、０．１ｇ＋＋＋以上に粉砕ふるい分け
した後、混合機１（たとえば二軸型ニーダ−）に供給す
る。同時に水および気泡安定化剤を加えＣＯ１ガスまた
はＣＱ、ガスを含むガスを吹き込みながら混合機１で充
分混合する。このときの気泡安定化剤の添加量は対石炭
比０．０１〜６重量％、望ましくは０３〜１．５重量％
であ如、スラリーの濃度（石炭含有量）はドライベース
で６５〜９５重量％であり、粘度は３００〜３００（Ｎ
：Ｐ（２０°Ｃ）程度である。混合機１で調製されたス
ラリーは、一旦コレクトタンク２に貯留された後、スリ
リーポンプ３によυ圧力容器４ａ〜４ｅに順番に導入さ
れる。圧力容器４ａ〜４ｅには、夫々撹拌機５ａ〜５ａ
、スリリー導入管６ａ〜６ｅ、スヲリー排出管７ａ〜７
ｅ、高圧気体供給管８ａ〜８ｅ、高圧気体分散管１０ａ
〜１０θ、気体抜取多管１１ａ〜１１ｅ、高圧水供給管
１４ａ〜１４ｅが設けられている。１５は貯水槽、１６
は高圧水供給ポンプ、１７はガスホルダーである。

本例の方法を実施するためには、同様の圧力容器を複数
基（第２図では一例として５基の場合を示シテいる）設
け、スラリー排出工程、高圧水注入・気体抜取り工程、
水排出工程、スラリー導入工程、気体昇圧・混合工程を
交互に順次繰り返すことによって、連続的に高濃度、加
圧下で高圧のＣＯ，ガスまたはＧＯ，ガスを含む気体か
らなる気泡を含んだスラリーを、常圧または加圧下で操
作されているガス化炉１２に供給する。第２図における
圧力容器の動作状態の一例を示すとつぎのようになる。

工　程　　　　　　　　　圧力容器 スラリー排出工程　　　　　　　　４ａ高圧水注入・気
体抜取り工程　　　　４ｂ水排出工程　　　　　　　　
　　　　４Ｃスラリー導入工程　　　　　　　　４ｄ気
体昇圧・混合工程　、）４ｅ つぎに第２図に示す装置の動作状態を圧力容器４ａＫつ
いて説明する。圧力容器４ａに気泡を含んだスラリーを
導入する場合、圧力容器４ａ内の気体を気体抜取シ管１
１ａの弁１８を開としてガスホルダー１７に送シながら
、スラリー導入管６ａの弁２０を開としてスラリーを導
入する。このとき他の弁はすべて閉である。スラリーを
圧力容器４ａに移した後、ガスコンプレッサー１３によ
って昇圧されたＣＱ、ガスまたはＣＯ，ガスを含む気体
を高圧気体分散管１０ａの弁２１を開とし、撹拌機５ａ
を回転させながら送入する。このとき他の弁はすべて閉
である。圧力容器４ａ内が設定圧力に達した時点で気体
の送入を停止する。本発明の方法における昇圧範囲は、
理論上は大気圧から使用気体が液化するまで可能である
が１通常は５〜１００１程度である。

撹拌機５ａによって充分ガス混合された後、スラリー排
出工程が行なわれる。圧力容器４ａにおいて、高圧ガス
からなる気泡を含んだスラリーをガス化炉１２に供給す
る場合、高圧気体供給管８５Ｌの弁２２を開として圧力
゛容器４ａ上部に高圧気体を供給し、スラリー排出管７
ａの弁２６を開として気泡を含んだスラリーと置換しな
がらガス化炉１２に供給する。このとき他の弁はすべて
閉である。気泡を含んだスラリーを供給し終えた後、圧
力容器４ａ内に残留する高圧気体を、貯水槽１５から高
圧水供給ポンプ１６を用いて高圧水供給管１４ａの弁２
４を開として圧力容器４ａの下部に供給し、かつ高圧気
体供給管８ａの弁２２を関として圧力容器４ａ内の気体
ヲガスコンプレッサー１３の出口の高圧ガス配管に抜き
取υ、他の圧力容器の外圧工程あるいはスラリー排出工
程に供給し、高圧気体のエネルギ器りａ内に残留する水
を抜き取る場合、気体抜取り管１１ａの弁１８を開、ス
ラリー排出管７ａに接続された水排出管２５の弁２４を
開として、圧力容器４納の水は貯水槽１５に戻される。

このとき他の弁はすべて閉である。貯水槽１５における
水は、圧力容器などに付着したスラリーを洗い流した石
炭粒子を含むため、貯水槽１５において高圧水供給ポン
プ１６に影響をあたえない程度に石炭粒子を沈降分離す
る。分離した石炭粒子は混合機１へ戻し再使用される。

この様に各工程を交互に順次繰り返すことによって連続
的にスラリーをガス化炉１２に供給する。なお気体とし
て空気のような安価なガスを用いる場合は、ガスホルダ
ーは不要である。

つぎに本発明の実施例について説明する。

実施例 太平洋炭（非粘結または弱粘結性の亜歴青炭）を予め１
０口麿以下（１，０〜０．１．ｗｇの粒子が９７重量％
）に粉砕した後、二軸型ニーダ−に水および気泡安定化
剤（石炭に対して１．０重量％）とともに供給し、燃焼
排ガスを雰囲気ガスとして気泡を含んだ高濃度スラリー
を調製した。なお太平洋炭の性状は下記のとおシであっ
た。

恒湿水分　　６．ＯＮ量％ 灰分　　　１６．５　　重量％ 揮発分　　４１．５　　重量％ 固定炭素　３９．０　　重量％ 燃料比　　　０．９４ また燃焼排ガスの組成は下記のとおシであった。

ｃＱ、　　　　　　１２．０　　　容量％ＪＱ　　　　
１２．０　　容量％ Ｎｌ　　　　　７４．５　　容量％ ｏ、　　　　　１．５　　容量％ 二軸型ニーダ−出口のスラリーの性状は、スラリー濃度
７５重量％（ドライペース）、粘度１７５０ＣＰ（２０
°Ｃ）、みかけ比重０．５１であった。ついでこのスラ
リーを容器容積２０１の圧力容器５基からなる小型試験
装置（フローは第２図と同じ）に供給した。スラリー排
出工程、気体昇圧・混合工程、スラリー導入管程、水排
出工程、高圧水注入・気体抜取シ工程に夫々１０分を要
した。スラリーの供給圧力４０１、スラリー供給量１．
０２Ｋｐスワリー／Ｍで３８１で操作されるガス化炉に
供給した。

本発明の方法において、ＣＱ、ガスまたはＣＱ、ガスを
含む気体の雰囲気中で、粉砕炭、水、気泡安定化剤を混
合し、高濃度スラリーを調製する場合、微粉炭による爆
発（たとえば炭塵爆発）を防止することができるととも
に、石炭の劣化を抑えることができる。この場合、ＣＱ
、ガスまたはＣＯ，ガスを含む気体中のＯＳ　９度が５
％以下であれば、劣化を抑える効果は高くなる。スラリ
ー中に巻き込まれたＣＱ、ガスは、ガス化炉中で下記の
水性ガス化反応によってＣＯに変化しガス化原料の炭素
源として有効に作用する。

Ｃ−１−ＣＱオ→　２ＣＯ Ｇｏ　−１−Ｈ，Ｏ−Ｇｏ、千鳥 また石炭ガス化によシ生成したガスのリサイクルガスを
用匹た場合は、ＣＱ、以外にＣＨ，を含んでいル？、：
メ、　ＣＨ４＋ＨｓＯ−ＧＯ＋３Ｈｓ　（７）反応によ
Ｊ）　ＣＱ、為を生成することによってＣＯよ同様有効
に作用する。一方、空気の雰囲気中で粉砕炭、水、気泡
安定化剤を混合し、高濃度スラリーを調製する場合。

気泡中に酸化性ガスを含んでｂるため、石炭を完全燃焼
させる場合（たとえば高炉吹込みなど）には、燃焼速度
を高めることができるとともに燃焼効率も高められる。

本発明の方法におけるスつジー中の気泡は、雰囲気ガス
を巻き込むことによって生成し、気泡安定化剤によって
安定化されるものである。このため雰囲気ガスを巻き込
み易い構造のたとえば二軸型ニーダ−（混線機）や、平
板付タービン羽根または螺旋型羽根の撹拌機などを用い
ている。また分散効果を有する気泡安定化剤を用いるの
が望ましい。

以上説明したように、本発明の方法によれば、スラリー
濃度が高いため従来スラリーよシ水の蒸発が少なくてす
み、またスラリー中に気泡が介在しているため、スラリ
ーの分散がよく酸素との混合が十分かつ速やかに起こシ
、ガス化効率、熱効率、燃焼効率を高める効果を奏し、
常圧から高圧まで任意の圧力でガス化炉にシール性よく
連続的に石炭を安定供給することができる。なお実施例
ではガス化炉について説明したが、高炉、燃焼炉などへ
の石炭の連続的安定供給に適用することも勿論可能であ
る。また石炭スラリーをパイプワイン輸送する場合にも
効率よく適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す系統
的説明図、第２図は本発明の方法を実施する装置の他の
例を示す系統的説明図である。 １−ａ合ｍ、２°・・コレクトタンク、６・・・スラリ
ーポンプ、４ａ〜４ｅ・・・圧力容器、５ａ〜５ｅ・・
・撹拌機。 ６ａ〜６ｅ・・・スラリー導入管、７ａ〜７ｅ・・・ス
ラリー排出管、　８ａ〜８ｅ・・・高圧気体供給管、１
０ａ〜１０ｅ・・・高圧気体分散管、１１ａ〜１１ｅ・
・・気体抜取シ管、１２・・・ガス化炉、１３・・°ガ
スコンプレッサー、１４ａ〜１Ａｅ・・・ｉ％圧水供給
管、１５・・・貯水槽、１６・・・高圧水供給ポンプ。 １７・・・〃スホルダー、　１８，２０．２１．２２．
２３．２４・・・弁、２５・・・水排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　気体雰囲気中で粉砕炭、水および気泡安定化剤を
   充分混合して気泡を含んだ石炭濃度６５〜９５重量％の
   高濃度スラリーを調製し、この高濃度スラリーを加圧で
   きる容器に移して撹拌しつつ、スラリーの流動化に必要
   な気泡を含ませるための加圧気体を送入し昇圧して、ス
   ラリー中の気泡容積の占める割合がスラリーが安定とな
   るような値になる気泡含有スラリーを調製した後、この
   高圧、高濃度の気泡含有スラリーをガス化炉、高炉、燃
   焼炉、スラリー輸送フィンなどへ供給することを特徴と
   する石炭の供給方法。