JPS62244453A

JPS62244453A - 石炭−水スラリ製造用竪型ミルの運転方法

Info

Publication number: JPS62244453A
Application number: JP8894186A
Authority: JP
Inventors: 成仁高本; 信康廻
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1987-10-24
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH0698317B2

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−水スラリ製造用竪型ミルの運転方法に係
り、特に良質の石炭−水スラリを連続的に低コス１−で
製造する粉砕装置の起動・停止力法に関するものである
。

（従来の技術）近年のエネルギー事情を背景に石炭への再転換が活発に
行なわれている。しかしながらイＪ炭εＪ固体であるが
ために、輸送・貯蔵・環境対策等の取扱いが非富に厄介
であるのが欠点である。このため、石炭粒子を水中に分
散さゼでスラリ化することにより取扱いの容易な流体燃
料とする方法の技術開発が盛んに行なわれている。ボイ
ラ燃料として直接噴霧燃焼できる高石炭１度で粘度の低
い石炭−水スラリを調製するためには、スラリを構成す
る石炭粒子を幅ろ広い粒度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、適切な添加剤を使
用して石炭粒子を水中に安定分散化することにより低粘
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方法としては、通
常石炭を湿式粉砕し、界面活性剤を添加することより石
炭粒子を水中に安定に分散させる方法が一般的である。

第５図は、微粉砕機として代表的なボールミルを連続湿
式ボールミルとして使用する従来の石炭−水スラリ製造
装置の系統図である。第５図において、バンカ１から送
り出された石炭Ａはフィーダ２を経たのち湿式ボールミ
ノ□し３９内に供給され、タンク５．６．７からそれぞ
れの注入ポンプ８．９．１０により供給される水Ｂ、界
面活性剤Ｃおよびｐ　Ｈ調整剤りの存在下で、通常、石
炭濃度６０重量％以」二に粉砕され、石炭−水スラリと
してスラリタンク４０に排出される。排出されたスラリ
はポンプ４１により籾粒分離器１４で粗粒が分離され、
ミルへ循環される。

籾粒分離器１４を通過したスラリは製品スラリＥとして
タンク１５に貯蔵される。

上記のミルは通常、水平回転円筒内にスチールボールを
充填したものから構成されている。この方法における粉
砕機構は下記のとおりである。すなわち、第６図に示す
ように、ミル３９の回転に応じてボール４２ばミル内壁
に沿っである高さまで押上げられ、その後落下するか（
第６図（△））、またはボール層表面を転勤流トする（
第６図（Ｂ））　、のいずれかの運動を繰返し、ボール
相互間に衝突あるいは摩擦を生じその際、石炭粒子がボ
ール相互間に挟まれ、それぞれ衝撃または摩砕によって
粉砕される。上記粉砕のうち、衝撃粉砕の場合には生成
する石炭粒子の粒度分布幅は狭くなるのに対し、摩砕粉
砕の場合には微粉が生成する上粒度分布の幅も広くなる
。本発明者らの実験によれば、上記の粉砕機構が衝撃粉
砕支配か摩砕支配のいずれかに属するかは、ミル内のボ
ールの挙動によって決定されることが、明らかとなった
。すなわち、ミル内の粘度が低い場合、すなわち、石炭
濃度が低い場合には、ミルの壁に沿って持上げられたボ
ールが、自由落下するので衝撃粉砕支配となる。一方、
粘度の高い（石炭濃度が高い）場合には、ミル内のボー
ルの運動は抑制を受は自由落下することができないので
、他のボールの表面層を転がりながら流下することとな
り、摩砕支配となる。

第４図は、バーｌ−グローブ粉砕性指数（ＨＧＩｌ、Ｊ
ＩＳ−Ｍ８８０］）５０の石炭を６５０１曹ｉ￥、１２
５（１ｗｍ長の連続５式ボールミルへ供給し・、スラリ
濃度が７０％（Ｃ参照）の場合と５０％（ｂ参照）の場
合につきそれぞれ２００メソシユパス量が７０％となる
ように調整して粉砕した結果を示すものであるが、この
結果から、−ト記したボールの運動と生成粒子の粒度分
布との関係が一層明らかである。以上に説明したように
、高濃度で粉砕すればするほど石炭−水スラリの粒度分
布幅が広くなり、最終的なスラリの濃度は高くなるが、
濃度が高くなり過ぎると（通常約５５％以上）、粘度が
高くなって粉砕が進行しなくなるので、粉砕時に界面活
性剤を添加する必要がある。以上の二つの場合のスラリ
性状および粉砕動力原単位を比較した結果を第１表の従
来法の欄に示す。

第　　　１　　　表木表において、低濃度（５０％）湿式粉砕と乾式粉砕で
は、粉砕動力原単位が２０〜２５ＫＷｈ／ｌであるのに
対し、高濃度（７０％）湿式粉砕でば５０ＫＷｈ／ｌで
前記の２倍Ｊ？Ｊ　ｌ−である。これは、高濃度湿式粉
砕では、第４図に示したように２００メツシユパス量が
７０％でも高石炭濃度のスラリを得るために幅の広い粒
１￥分布（Ｃ参照）を得るための、すなわち微粒子を多
量に製造するための動力を消費することによる。しかし
ながら、石炭−水スラリの製造に必要な粉砕動力が５０
　Ｋ　Ｗ　ｋｔ　／　を必要であることば、例えば原炭
の＠１１ｉ１１ｉ１’５，０００円／ｌ、電力単１ｉ１
１ｉ２３Ｆ］／ＫＷｈとずれば、電力コストが１１５０
円／Ｅであり、原炭コスｌ−の７．７％に相当し、粉砕
動力が莫大であることがわかる。したがって、石炭−水
スラリをボイラ燃料として実用化するためには、原炭コ
ストの約１０％日５００ｒ■Ｊ／Ｌ）を占める添加剤コ
ストの低減とともに粉砕動力の大幅低減が重要な開発課
題となる。

また、このような石炭−水スラリをボイラ燃料として使
用する場合には、その創造設備は大規模となる。例えば
、７００ＭＷ級発電所用としては４００〜５００　ｔ　
／　ｈの石炭−水スラリの！！造設備が必要となる。し
たがってこのような創造設備においては、品質の均一な
石炭−水スラリを連続して調製できなければならない。

特に起動、停止時には数１００１−ン以Ｉ−の所定の性
状を満足しない廃スラリか製造される可能性があり、燃
料の無駄であるとともにその処置が厄介なものとなる。

したがって、廃スラリの生産を極力抑える製造装置の運
転方法の確立も実用化のための大きな開発課題である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、］二記した従来技術の欠点をなくし、
低動力で、効率よく、低粘度で高石炭１度の品質の均一
な石炭−水スラリを連続して製造する石炭−水スラリ製
造用竪型ミルの運転方法を折供することにある。

（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を有する湿式竪
型リングローラミルを用いて石炭を界面活性剤の存在ま
たは不存在下で湿式粉砕し、かつ該ミルで粉砕された石
炭の一部を分配器を通して再循環して石炭、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
％の石炭−水スラリを製造する方法において、起動後の
ミル内粒子の平均滞留時間が経過するまでは粉砕物を全
量ミルに再循環することを特徴とする。

本発明において、粉砕時の石炭濃度が所定の濃度よりも
低い濃度で起動した後、徐々に石炭濃度を増大し、ミル
内の平均滞留時間経過後に所定の石炭濃度になるように
調整することを特徴とすることが好ましい。

また、ミルへの石炭、水および界面活性剤の供給停止後
、ミル内粒子の平均滞留時間の１／４〜１／２の間ミル
システムを運転した後、ミルの運転を停止することを特
徴とすることが好ましい。

ここで上記ミル内の石炭の平均滞留時間を、下式で計算
される。

ＫρｓψＶ平均滞留時間θ−□ 以下、本発明を図面によりさらに詳しく説明する。第１
図は、本発明方法の実施に好適な装置例を示すものであ
る。第１図において、バンカ１内の石炭Ａばフィーダ２
を経て湿式竪型リングローラミル３の頂部の給炭管４か
ら、また水Ｂ、界面活性剤液Ｂおよびｐ　Ｈ調整剤液り
はそれぞれのタンク５．６、および７からそれぞれのポ
ンプ８．９および１０により給炭管４を介してミル内に
注入される。リングローラミル３内で粉砕された石炭、
水および添加剤の混合物はミル底部の排出口１１からス
ラリポンプ１２によりスラリ分配器１３に送られ、その
一部はミルの給炭管４からミル内に循環される。分配器
１３で分配された残りのスラリはミルの上方に設置され
た粗粒分離器１４に送られ、分離された粗粒は重力によ
りミルの給炭管４からミル３内に再循環される。粗粒分
離器１４を通過した石炭−水スラリは製品としてスラリ
タンク１５に貯蔵される。

上記分配器１３としては、流量調整用バルブを設置した
分岐管などが挙げられるが、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１ニ記粗粒分離器１４としては
、ス１−レーナ、湿式スクリーン、シーブヘンｉ等、ス
ラリ中の約３００〜１０００μｍ以−トの粒子を分離で
きるものであれば、どのような形式のものでもよい。

第２図は上記湿式竪型ボールレースミルの構造に関する
ものである。粉砕部は、粉砕テーブル１７、加圧装置１
８により押圧力を加えられた一Ｌ部固定輪（−Ｌ部リン
グ）１９と、駆動装置２０によって回転する粉砕テーブ
ル１７の端部に設置された下部転輪（下部リング）２１
とこれら」一部リング１９と下部リング２１の間に配置
され、下部リング２１の回転とともに転動する複数個の
粉砕用ボール２２と、粉砕テーブル１７の中心から偏心
して設置された給炭管内部清掃用かき欅２３とから構成
されている。下部リング２１の円周端にには粉砕テーブ
ル１７上の石炭−水スラリの保有量を確保するためのリ
ング堰２６が設置されている。

湿式粉砕される石炭Ａは、分配器１３　（第１図参照）
からの循環スラリ、粗粒分離器１４　（第１図参照）か
らの粗粒スラリ、水、界面活性剤液およびｐ　Ｈ調整剤
液とともに粉砕機本体１６の給炭管４に供給される。給
炭管４に（ハ給された石炭、水および添加剤の混合物は
給炭管４内を落下するが、給炭管４内面に付着する混合
物は粉砕テーブル１７とともに回転する清掃用かき棒２
３によりかきとられ、粉砕テーブル１７上に分散する。

粉砕テーブル１７に分散した石炭、水および添加剤の混
合物は粉砕テーブル１７の回転によって生しる遠心力に
より粉砕ボール配置部に移動し、ボールと下部リング間
で圧縮摩砕される。粉砕された石炭はリング堰２６によ
って一部がボールの内側の粉砕部に戻される。堰２６を
オーハーフ１コーシたスラリは下部リング２１端の堰２
６と粉砕機本体１６間の空間部から粉砕テーブル１７下
のスラリ堰２４内に流下し、回転する粉砕テーブル１７
の底部に設置された混合櫂２５により混合されながら排
出口１１から排出される。

第２Ａ図は、第２図に示す装置の改良例を示し１またちので、第１図の堰２６の代わりにかきとり板２７を
設けたものである。このかきとり板２７はボール２２の
周囲に好ましくはミル中心からの法線となす傾斜角度が
３０〜８０度となるように間隔をおいて多数枚設けられ
る。このようなかきとり板２７を設けることにより、ミ
ル内の石炭の粉砕をより均一に行なうことができる。

−Ｆ記第１図、第２図および第２Ａ図に示した装置にお
いて、製造すべき石炭−水スラリの石炭濃度は原炭の性
状と粉砕粒度から決定される。したがってスラリの粒度
（例えば２００メソシュパス７０％）の調製は、リング
ローラミル３への原炭給炭量、それに伴って添加水量お
よび添加剤量を変えてミル内循環量をコントロールする
ことによって達成される。分配器１３においては、ミル
への原炭供給量に相当するスラリ量が粗粒分離器１４に
送られ、粗粒が除去され、残りのスラリはミル内へ循環
される。ミルの粉砕部の容積は一定であるため、原炭供
給量を変えることにより、粉砕部を通過する量（すなわ
ち原炭供給量と循環量との和）が変化するためミル内滞
留時間が変わり、粉砕粒度を制御することができる。し
たがってハードグローブ粉砕性指数の異なる石炭を用い
る場合は、ミルへの原炭供給量を変えるごとにより同一
粒度のスラリを製造することができる。粗粒分離器１４
の役割はバーナチップ等の目詰まり防止のために粗粒を
除去するものである。除去される粗粒は、カッＩ・径（
３００〜１０００μｍ程度）に依存するが通常、全体の
１〜２％以下である。

上記第１図および第２図に示したミルは湿式ボールミル
のようないわゆる滞留時間型ミルでなく、１回通過型ミ
ルであるため、ミル粉砕部のホール１′アンプ（保有ス
ラリ量）が少ない。したがって、ミルシステムが定常状
態に達するまではミル排出口１１から排出されるスラリ
中の石炭粒子の粒度は粗く、石炭濃度が高い場合には、
ポンプ輸送できるほどの低粘度のスラリとはならない。

このためミルシステムをトラブルなく起動し、起動時か
ら所定の性状のスラリを調製するために、さらにミル停
止時においてもミルシステムから排出スラリの性状を最
後まで所定に維持するためには特別の配慮が必要となる
。

本発明者らはこの点に関し鋭、注検剖を加え、下記の起
動・停止法を提供するものである。

すなわち、第１図において、ミル３の起動時には石炭Ａ
、界面活性剤液Ｃおよびｐ　＋（調整剤液りば所定量供
給されるが、ミル３内の石炭、添加剤および水の重量の
合剖に対して石炭の割合が所定の値よりも低くなるよう
に（通常、石炭濃度が６０％以下になるように）、水Ｉ
３が所定量よりも多量に供給してスタートされる。下部
リング２１と粉砕ボール２２間で粉砕された石炭はリン
グ堰２６によって一部ポール内側に再ｉ！ｌ！ｉ環され
て粉砕されるが、＠２６をオーバーフローして、排出し
コ１１から排出されるスラリの粒度は粗いのが特徴であ
る。しかしながら石炭濃度が低いため、ポンプ１２で容
易に分配器１３に輸送される。石炭濃度が所定値よりも
高いままでスター１−すると、ミル再循環によって粒子
が細かくなるまではスラリ粘度が高く、ポンプ輸送が困
難となる。分配器１３ではスラリはミル起動後の石炭粒
子の平均滞留時間経過するまで実質的に全量ミルに戻さ
れる。平均滞留時間経過前に一部の石炭粒子をミルに循
環しない場合は、起動時からむ１い石炭粒子が排出され
ることになり、本発明の目的を達成することができない
。ここで粒子の平均滞留時間は次式で８１算される。

ト ρｓ　ニスラリ密度、ψ：石炭濃度、■：粉砕部容積、
Ｆ：石炭粉砕量。

ここで粉砕部容積■は、第２図における粉砕テーブル１
７の径をＤ、リング堰２６の高さをｈとすればＶ＝−−Ｄ２ｈで計算される。また定数には粉砕部のホールドアツプの
他に粉砕テーブル１７下のスラリ堰２４、配管内等のホ
ールドアツプを考Ｌ＠：する補正係数であり、本発明者
らの検討によればに＝３〜５が好ましい値である。ミル
３への水Ｂの供給量は起動後徐々に低減され、上式でδ
ＶＷされる滞留時間経過後にミル内の石炭濃度が所定の
値になるように設定される。このとき分配器Ｉ３から粗
粒分離器１４への流量がスラリ製造量にほぼ一致するよ
うに分配器１３の設定値が調整される。このようにミル
起動時には低石炭濃度の状態から徐々に濃度を上げつつ
平均滞留時間が経過するまで実質的に全量の石炭−水ス
ラリかミルへ循環され、粒度調製されてスラリか製造さ
れる。ミルでの粉砕物が全量ミルに循環される時間は、
実際には粗粒分離器１４を通過して取出されるスラリの
流量と粒度によって微調整することができる。

一方、ミルの停止時には、石炭Ａ、水Ｂ、界面活性剤Ｃ
およびｐ）ｌ調整剤りのミルへの供給量を停止後、ミル
を石炭粒子の平均滞留時間の１／４〜１／２の間運転す
ることにより、フィーダ停止直前に供給された石炭粒子
も粉砕、再循環され、製品スラリの粒度が所定の値に維
持することができる。

以下、上記の装置を適用した実施例により本発明をさら
に詳しく説明する。

（実施例）１６５ｍ径の回転テーブルを有する湿式竪型ポールレー
スミルを備えた第１図と同様な構成の装置を用いて、Ｈ
ＧＩ＝５０の石炭を下記の条件で粉砕した。

（条件）ミルへの原炭供給量（乾炭基準）：２０ｋｇ／ｈ界面活
性剤供給量（原炭に対し）＝０．５％ｐ　Ｈ調整剤供給
量（原炭に対し）１．０５％ミル内の石炭濃度ニア０．
５％分配器からの循環量（乾炭基準）：４００ｋｇ／ｈ粗粒分離器からの循環量：　Ｏ，ｌ　ｋｇ／　ｈこの場
合の起動、停止特性を第３図に、また定常状態でのスラ
リ　（粘度１５００ｃｐ）の粒径分布を第４図のａに示
す。なお、第３図には社較として従来法による石炭−水
スラリの粒径分布をｂ、Ｃとして示した。また本発明の
実施例により製造したスラリの性状と動力原単位を従来
法と比較して第１表に示した。

第４図に示すように、ミル起動時に石炭濃度５０％でス
タートシ徐々に水量を低減して２０分後に石炭濃度を所
定の７０．５％に設定し、バッチ循環運転から連続運転
に切換えることによって、製品スラリの濃度、粒度、粘
度をほぼ一定に維持することが可能である。また石炭、
水の供給を停止ｅミルを１０分間（ミルの滞留時間の１
／２〜１／４）運転することにより製造されるスラリの
仕様は最後までほぼ一定に維持することができた。

第４図の結果から明らかなように、本実施例によれば石
炭粒子は粉砕部において、ホールと下部リング間で粉砕
される粉砕機構が圧縮粉砕と摩擦粉砕であるために単−
粉砕機会力たりに生成する粒度分布は微粒子を多く含む
幅の広い粒径分布となり、また起動時においてミルにお
いて生成した微粒子が分配器１３により実質的に全量ミ
ル３に循環されて再粉砕されるため、濃度の高い石炭−
水スラリの製造に必要な微粒子を起動時から調製するこ
とができる。さらに第１表から明らかなように、湿式チ
ューブミル粉砕による石炭−水スラリ同等具１−の性状
のスラリを約２／３の動力で製造できることがわかる。

以上の説明は本発明の典型的な実施例について行なった
ものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく
、例えば、第２図では湿式竪型リングローラミルとして
湿式竪型ボールレースミルを示したが、ローラとして上
記のボールの他にビヤだる形状のものや輪状のもの等、
各種の変形物を用いたものでもよい。

（発明の効果）本発明方法によれば、直接燃焼用として好適で品質の均
一な高濃度石炭−水スラリを、起動時からロスを最小限
にして効率よく、したがって動力原単位を大幅に低減さ
せて、連続的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に用いる石炭−水スラリ製造
装置の系統図、第２図および第２Ａ図は、それぞれ第１
図に示す湿式竪型リングローラミルとして好適な湿式竪
型ポールレースミルの構造例を示す説明図、第３図は、
本発明の実施例の効果を説明するための起動・停止時の
運転特性とスラリ性状を示す説明図、第４図は、本発明
の実施例の効果を説明するための粉砕石炭の粒径と累積
重量分率との関係図、第５図は、従来の湿式ボールミル
を用いる石炭−水スラリ製造装置の系統図、第６図（Ａ
）および（Ｂ）は、上記湿式ボールミル内のボールの挙
動と粉砕機構の関係を説明する図である。Ａ・・・石炭、Ｂ・・・水、Ｃ・・・界面活性剤液、Ｄ
・・・ｐ［１［剤液、Ｅ・・・スラリ、１・・・バンカ
、２・・・フィーダ、３・・・湿式竪型リングローラミ
ル、４・・・給炭管、１３・・・分配器、１４・・・粗
粒分離器、１５・・・スラリタンク、１６・・・湿式竪
型ポールレースミル、１７・・・粉砕ケーブル、１８・
・・加圧装置、１９・・・上部リング、２０・・・駆動
装置、２１・・・下部リング、２２・・・粉砕用ボール
、２３・・・かき棒、２４．２６・・・堰、２５・・・
混合種、２７・・・かきとり板。梢１図第２図Ａ：Ｉ５炭Ｂ：水Ｃ：界面活性剤液１　：バシ力２　：　ツイータ４、給炭管１３゛分配器１４゛粗粒分離器１５゛ヌラリタンク１６：湿式竪型ポールレースミル１７　　粉砕ケーブル侶、加圧装置１９　　上部リング２０゛駆動装置２１：下部リング２２゛粒砕用ボール２３：かき棒２６：Ｎ２７°かきとり板棺３図経過時間（分）第４図累積重量分　　　　　　　　ａ率勾配−１，０（Ｏム）−一第５図（Ａ）　　　　　　　　　（Ｂ）粒　　径（Ｐｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉砕リングとローラを有する湿式竪型リングロー
ラミルを用いて石炭を界面活性剤の存在または不存在下
で湿式粉砕し、かつ該ミルで粉砕された石炭の一部を分
配器を通して再循環して石炭、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％の石炭−水
スラリを製造する方法において、起動後のミル内粒子の
平均滞留時間が経過するまでは粉砕物を全量ミルに再循
環することを特徴とする石炭−水スラリ製造用竪型ミル
の運転方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、粉砕時の石炭濃
度が所定の濃度よりも低い濃度で起動した後、徐々に石
炭濃度を増大し、ミル内の平均滞留時間経過後に所定の
石炭濃度になるように調整することを特徴とする石炭−
水スラリ製造用竪型ミルの運転方法。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、ミ
ルへの石炭、水および界面活性剤の供給停止後、ミル内
粒子の平均滞留時間の１／４〜１／２の間ミルシステム
を運転した後、ミルの運転を停止することを特徴とする
石炭−水スラリ製造用竪型ミルの運転方法。
（４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
おいて、ミル内石炭粒子の平均滞留時間を次式で算出す
ることを特徴とする石炭−水スラリ製造用竪型ミルの運
転方法。平均滞留時間θ＝（ＫρｓψＶ）／ＦここでＫは定数（３〜５）、ρｓはスラリ密度、ψは石
炭濃度、Ｖは粉砕部容積、Ｆは石炭粉砕量を示す。