JPS61141790A - 石炭−水スラリの製造方法 - 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−水スラリの製造方法に係り、特に石炭−
水スラリを構成する石炭粒子の最大径を微小化する方法
に関するものである。

（従来の技術） 近年、石油代替燃料の柱の１つである石炭のハンドリン
グ性を改善するために、石炭粒子を水中に分散させてス
ラリ化することにより取扱いの容易な流体燃料とする技
術が注目を集めている。ボイラ燃料として直接噴霧燃焼
するのに好適な、石炭濃度が高く、低粘度で安定−な石
炭−水スラリを調製するためには、幅の広い粒径分布を
もつ石炭粒子を調整することにより充填密度を増して高
濃度化をはかり、適切な添加剤を使用して石炭粒子を水
中に安定分散化ことにより低粘性化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、界面活性
剤を添加しながら石炭を湿式粉砕し、石炭粒子を水中に
安定分散させる方法が−般的である。第５図は、連続湿
式ボールミルを使用する従来の石炭−水スラリ製造装置
の構成を示す系統図である。第５図において、石炭バン
カ１から送り出された石炭Ａは給炭機２を経たのち湿式
ボールミル７内に供給され、タンク８．９．１０からそ
れぞれの注入ポンプ１１．１２．１３により供給される
水Ｃ１界面活性剤りおよびｐＨ１ｍ整剤Ｅとともに石炭
濃度が通常約６０重量２以上の条件下で、７４μｍフル
イ通適量が約７０重量％以上に粉砕され、石炭−水スラ
リとしてスラリタンク１４に排出される。排出したスラ
リはポンプ１５により粗粒分離器１６で粗粒が分離され
ミル７に循環される。粗粒分離器１６を通過したスラリ
は製品スラリＦとしてタンク１７に貯蔵される。ミル７
から排出されるスラリの粒度は７４μｍフルイ通過量が
約７０重量％以上の細かさであるが、約１０００μｍ以
上の粗粒が若干残存する（通常１重量％以下）。この粗
粒がバーナチップのノズル等の閉塞の問題となる。この
ため分離径約５００〜１０００μｍ程度の粗粒分離器に
より粗粒が分離される。このような粗粒分離器としては
、通常ストレーナ、湿式スクリーン、シープベンド等が
使用可能である。

このようにして製造される石炭−水スラリの燃焼性は、
主としてスラリを構成する石炭の性状、スラリの濃度、
粒度に依存する０石炭−水スラリの粒度については、従
来の微粉炭焚ボイラ用に使用される燃料比（固定炭素／
揮発分）が１程度の石炭であれば７４μｍフルイ通過量
が約７０〜８０重量％程度の細かさで充分である。一方
、近年炭種の多様化が進み、微粉炭焚ボイラにも難燃性
の石炭（燃料比的１〜３）が使用されるようになってき
ており、このような石炭を微粉炭あるいは石炭−水スラ
リとして使用する場合、未燃分を少なくするためには石
炭粒子の微細化が要求される。

未燃分は、一般に約１５０μｍ以上の粒子の存在量とと
もに増加するため、このような難燃性の石炭をスラリと
して利用する場合、１５０ＩＪｍ以上の粒子量を極力低
減するか、好ましくは皆無にする必要がある。第５図に
示すような、約１０〜３０龍以下の石炭を粉砕する従来
の製造方式においては、石炭粉砕量を減少することによ
り、ミル７内の石炭粒子の滞留時間（すなわち、粉砕時
間）を増大し、微粒化を図ることは可能であるが、本発
明者らの実験によれば１４９μｍフルイ通適量９７〜９
８％程度の微粒化が限界である。またミル７から排出さ
れる、石炭濃度が約６０重量％以上で粘度が約５００〜
２０００ｃＰのスラリを約４００μｍ以下の目開きの粗
粒分離器で分離することは極めて困難である。その−例
として、本発明者らが評価した湿式振動スクリーンの特
性を第６図に示すが、約２５０μｍ以下のフルイで高濃
度の石炭−水スラリを処理することは実際上不可能であ
ることがわかる。このように石炭濃度が約６０重量％以
上の条件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、スラリ中の最大粒径が約１５０〜５００μ
ｍ以下に調整できる方法の技術開発が望まれる。

（発明が解決ごようとする問題点） 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、ボ
イラ燃料として好適な石炭濃度が約６０重量％以上で、
最大粒径が約１５０〜５００μｍ以下の石炭−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、湿式粉砕により石炭濃度が約６０重
量％以上の石炭−水スラリを製造する方法において、供
給石炭粒子の最大径が約１０００〜１５０μｍ以下にな
るように予め粉砕した後、湿式粉砕し、最大粒径が約５
００μｍ以下の石炭−水スラリを調製することを特徴と
する。すなわち、本発明は、石炭を、（１）乾式粉砕ま
たは乾式粉砕と乾式分級、（２）湿式粉砕または湿式粉
砕と湿式分級により約１０００〜１５０μｍ以下に粒度
調整し、石炭濃度が約６０重量％以上の条件下で粉砕し
て石炭−水スラリを製造する湿式粉砕機に供給するよう
にしたものである。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示す装置系統図である。第
１図において、石炭バンカ１に貯蔵された、約３０ｗ以
下の石炭Ａは給炭機２により乾式竪型リングローラミル
３　（例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
’　　ｓ　　Ｈａｎｄｂｏｏｋ。

５ｔｈＥｄ、、Ｒ，Ｈ，Ｐｅｒｒｙ　　ａｎｄ　　Ｃ。

Ｈ，Ｃｈｉ、ｌ　ｔｏｎ、８−３３．ＭｃＧｒａｗ−Ｈ
ｉ　Ｉ　１．Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ、１９７３）に供給さ
れ粉砕される。ミル３には通常乾燥および気流搬送用の
熱風Ｂが送風機４により供給される。石炭粒子は粉砕と
同時に熱風によって乾燥されミル系外の捕集装置５に気
流搬送されて微粉炭が熱風から分離されて捕集される。

リングローラミル３では石炭は通常８４０μｍフルイ通
過量が約１００％程度に粉砕されるが、粉砕粒度はミル
３内に設置された、図示されない分級器および熱風量を
調節することにより任意に変えられるものである。

捕集装置５で捕集された微粉炭は給炭機６により湿式ボ
ールミル７に供給され、タンク８．９．１０からそれぞ
れのポンプ１１．１２．１３によって供給される水Ｃ１
界面活性剤りおよびｐＨ調整剤Ｅの存在下で、かつ石炭
濃度が通常約６０重量％以上の条件下で１４９μｍフル
イ通過量が９８％以上になるように湿式粉砕されて石炭
−水スラリとしてスラリタンク１４に排出される。排出
したスラリ中には約３００μｍ以上の石炭粒子は含まれ
ていないが、ボールミル７内の粉砕用ボール片等の異物
の混入があり、これを除去するためにポンプ１５により
粗粒分離器１６に送られ、異物が除去される。粗粒分離
器としてはスクリーン径８００μｍ程度のストレーナが
好適である。粗粒分離器を通過したスラリは製品スラリ
Ｆとしてタンク１７に一時貯蔵され、図示されない次工
程に移送される。

第２図は、竪式リングローラミルの１種である乾式ポー
ルレースミルと湿式ボールミルを備えた第１図と同様な
構成の装置（石炭−水スラリ製造能力１００ｋｇ／ｈ）
を用い、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）５０、燃
料比２．２、灰分１５％の石炭を下記の条件で粉砕して
石炭−水スラリを製造したときの粒径分布の推移を示す
ものである。

〔条件〕

石炭粉砕量（乾炭基準）ニア０ｋｇ／ｈ界面活性剤供給
量（対乾炭）：０．５％ｐＨ関整剤供給量（対乾炭）：
０．０３％石炭−水スラリ製造量＝９７眩／ｈ 石炭濃度ニア２重量％ スラリ粘度＝１０００ｃＰ 粒径が３０ｍ以下の石炭（第２図ａ参照）は乾式ポール
レースミルで５９０μｍフルイ通１９９゜８％に粉砕、
分級され（第２図す参照）、湿式ボールミルへのフィー
ドとして供給された。湿式ミルでは石炭は石炭濃度７２
重量％の条件で粉砕されて石炭−水スラリとなり、目開
き６００μｍのストレーナで微量の異物が除去され、石
炭濃度７２重量％、１４９μｍフルイ通過９９．８％、
粘度１０００ｃＰの石炭−水スラリを得た。このスラリ
の粒径分布を第２図Ｃに示す、第２図には、本発明の実
施例の具体例に使用した同一の石炭（粒径３０鶴以下）
を使用し、第５図に示した従来法に基づいて石炭粉砕量
（乾炭基準）４０ｋｇ／ｈで湿式粉砕し、目開き６００
μｍのストレーナで粗粒を分離し、石炭濃度７２重量％
、粘度１０００ｃＰの石炭−水スラリを製造したときの
スラリの粒径分布（第２図ｄ）を比較のために示した。

図から明かなように、このスラリの最大粒径は６００μ
ｍ、１４９μｍフルイ通過９８％であることがわかる０
本発明の実施例に基づくスラリの１４９μｍフルイ上残
分は０．２％に対し、従来法のスラリの残分は２％であ
り、その差は数値的には小さいが、スラリの燃焼面から
言及すれば非富に大きな差であることが下記の理由から
れかる。いま、天分含有率１５％、燃料比２．２の石炭
のスラリを噴霧燃焼する場合、１４９μｍフルイ上の残
分が未燃分として残ると仮定すれば、本発明の実施例に
基づくスラリの燃焼後の灰中未燃分は約１．３％である
のに対し、従来法に基づくスラリの灰中未燃分は約１３
％である。これは、近年の微粉炭焚ボイラにおいて、灰
中未燃分を３〜５％程度以下に抑えるというニーズを考
えると重大な差である。

燃焼に及ぼす影響因子はスラリを構成する石炭粒子の粒
径のみではないが、粒径の影響を検討するために本発明
者らは、スラリ燃焼量１００ｋｇ／ｈシングルバーナを
用いて、上記スラリを空気を噴霧媒体として燃焼試験を
実施した。その結果本発明の実施例に基づくスラリを燃
焼したときの灰中未燃分は４．８％に対し、従来法のス
ラリは１４％であった。このように本発明によれば、第
５図に示すような従来の石炭−水スラリの製造方式にお
ける湿式粉砕機へ供給する粒径約１０〜３０ｍ以下の石
炭を、前もって乾式粉砕、分級して約８４０μｍ以下と
して湿式ミルへ供給し、湿式粉砕することにより、難燃
性の石炭をボイラ燃料として好適な、石炭濃度が約６０
重量％以上の石炭−水スラリに調製することができる。

第３図は、第１図に示した本発明の実施例と本質的には
同一であるが、その変形を示すもので、乾式粉砕機とし
て乾式竪型ボールレースミルの代わりに、乾式ボールミ
ル１８により約１０〜３０鶴以下の石炭を乾式粉砕し、
粉砕物を送風機４により送られた熱風Ｂにより乾燥、気
流搬送してミル１８外に取り出し、乾式分級機１９によ
り分級して粗粒をミルへ循環し、約３００〜１０００μ
ｍ以下の細粒を調製する方式である。ここで乾式分級機
１９としては、サイクロン型、メカニカル型環最大粒径
を約３００〜１０００μｍにコントロールできるもので
あればどのような型式でもよい。

第４図は、本発明の他の実施例を示す装置系統図である
。第４図において、石炭Ａはバンカ１から給炭機２によ
り湿式ボールミル２０に供給され、タンク８からポンプ
１１により供給される水Ｃともに石炭濃度約３０〜５０
重量％の条件で、８４０μｍフルイ通過約９９．９％、
７４μｍフルイ通過約５０〜７０重量％程度に湿式粉砕
され、タンク２１に排出される。スラリはポンプ１１か
ら供給される水Ｃにより石炭濃度が約５〜２５重量％程
度に稀釈される。稀釈されたスラリはポンプ２２により
脱灰装置２３に送られ、精製炭スラリはポンプ２４によ
り脱水装置２５により水分が約２０〜４０重量％になる
ように脱水され、脱水された精製炭ケーキはバンカ２６
に一時貯蔵すれる。

ここで脱灰装置としては浮遊選鉱法等を用いる方法が適
切である。貯蔵された脱水ケーキはフィーダ２７により
湿式ボールミル７に供給され、ポンプ１２および１３に
より供給される界面活性剤りおよびｐＨ調整剤Ｅにとも
に石炭濃度が約６０重量％以上の条件で７４μｍフルイ
下通過量が約２０〜４０重量％程度に湿式粉砕され、ミ
ル７よりタンク１４に排出される。このスラリはポンプ
１５により目開き約６００〜１２００μｍ程度の粗粒分
離機１７で異物等が除去され、石炭濃度約６０重量％以
上、７４μｍフルイ通過約７０〜９５重量％のボイラ燃
料として好適な低灰分含有率の石炭−水スラリか製造さ
れる。

以下、本発明の具体的な実施例を示す。

実施例１ 第４図と同様な構成の１００ｋｇ／ｈ低灰分石炭−水ス
ラリ製造設備により、ＨＧＩ５４、燃料比２．２、灰分
含有率１５％の石炭を用いて試験を実施した。約Ｉｏｎ
以下の石炭を石炭濃度４２重量％の条件で８４０μｍ以
下約１００％、７４μｍフルイ通過５５％に湿式粉砕し
、水でスラリを石炭濃度２０重量％に稀釈後、連続式浮
選装置で脱灰し、精製炭スラリをベルトフィルタで脱水
した。

石炭濃度７７％に脱水したケーキを湿式ボールミルにお
いて界面活性剤０．５％、ｐＨＫＮ整剤０．０３％の存
在下で石炭濃度７２重量％の条件で７４μｍフルイ通過
８８％まで粉砕し、製造したスラリを目開き６００μｍ
のストレーナで処理し、石炭濃度７２重量％、粘度１０
００ｃＰの石炭−水スラリを得た。スラリの粒度分析を
行った結果、２１０μｍフルイ通過９９．９％、１４９
μｍフルイ通過９９．３％、７４μｍフルイ通過８８％
であった。また石炭中の天分含有率は原炭の１５％に対
し、スラリ中の石炭の天分は６％であった。本発明の実
施例によるスラリはボイラ燃料として直接噴霧燃焼する
のに好適な微粒スラリであり、また脱灰により灰分が原
炭の４０％に低減されているために燃焼後の灰処理費さ
らにボイラチューブの摩耗、スラッギングやファウリン
グ等の灰のボイラ管壁への付着等のトラブルが大幅に低
減されることはいうまでもない。

（発明の効果） 本発明によれば、石炭濃度が約６０重量％以上の条件で
湿式粉砕することにより石炭−水スラリを製造する方式
において、湿式粉砕機への供給石炭の粒径を従来の約１
０〜３０ｍｍ以下として使用する代わりに、乾式粉砕ま
たは乾式粉砕と乾式分級あるいは湿式粉砕または湿式粉
砕と湿式分級することにより約１０００〜１５０μｍ以
下として湿式粉砕機に供給して粉砕することにより、ス
ラリの最大粒径が約５００μｍ以下（好ましくは約１４
９μｍ以下）の石炭−水スラリか調製でき、特に燃料比
約１〜３程度の難燃性の石炭を用いた石炭−水スラリを
ボイラ燃料として好適なスラリ燃料とするのに極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す説明図、第２図は、本
発明の実施例に基づいて製造した石炭−水スラリの粒度
分布を示す説明図、第３図は、本発明の第２の実施例を
示す説明図、第４図は、本発明の第３の実施例を示す説
明図、第５図は、従来法を示す説明図、第６図は湿式ス
クリーンの性能特性を示す説明図である。 １・・・石炭バンカ、２・・・給炭機、３・・・乾式竪
型リングローラミル、４・・・送風機、５・・・捕集装
置、６・・・給炭機、７・・・湿式ボールミル、８〜１
０．１４・・・タンク、１１〜１３・・・ポンプ、１６
・・・粗粒分離器、Ａ・・・石炭、Ｂ・・・熱風、Ｃ・
・・水、Ｄ・・・界面活性剤、Ｅ・・・ｐＨ調整剤、Ｆ
・・・製品スラリ、Ｇ・・・粗粒（異物）。 代理人　弁理士　川　北　武　長 ４　　第１図 １０次圧死（、ｕｍ　） 第３崗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）湿式粉砕により石炭濃度が約６０重量％以上の石
   炭−水スラリを製造する方法において、供給石炭粒子の
   最大径が約１０００〜１５０μｍ以下になるように予め
   粉砕した後、湿式粉砕し、最大粒径が約５００μｍ以下
   の石炭−水スラリを調製することを特徴とする石炭−水
   スラリの製造方法。 （１）特許請求の範囲第１項において、石炭を乾式粉砕
   または乾式粉砕および乾式分級することにより供給石炭
   粒子の最大径を約１０００〜１５０μｍ以下にすること
   を特徴とする石炭−水スラリの製造方法。 （３）特許請求の範囲第１項において、石炭を湿式粉砕
   または湿式粉砕および湿式分級することにより、供給石
   炭粒子の最大径を約１０００〜１５０μｍ以下にするこ
   とを特徴とする石炭−水スラリの製造方法。