JPS6227050A - 石炭水スラリ粉砕法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明汀ボールミル、或いは、チューブミルなどＶＣ類
似した粉砕装置の粉砕動力を低減するための運転法に係
り、特に石炭を水及び添加剤と共に湿式粉砕することに
より、高濃度で低粘性の石炭水スラリを（＃、動力で製
造する方法に関する。

〔発明の背景〕

本発明が対象とする石炭水スラＩＪ　Ｈ石炭、水、界面
活性剤、アルカリ物質などの添加剤よりなる混合物であ
り、スラリ中の石炭濃度が６０ｗｔ％以上、好ましくは
、５５ｗｔ％以上であり、その粘度が４０００ｃｐ以下
、好ましくは、２０００ｃｐ以下のものである。

このような高濃度でかつ流動性の高いスラリ（Ｃｏａｌ
　Ｗａｔｅｒ　１ｌｄｉｘｔｕｒｅ、以下ＣＷＭと称す
る）を製造するための必要条件は特裏昭５６−５０１５
６８゜特製昭５８−５０１１８３及び特開昭５４−１６
５１１号公報に開示されている。その内容は石炭を粉砕
して（１）式で示される粒径分布に調整し、３μｍ以下
のコロイド粒子を５ｗｔ％　以上とすることにより、Ｃ
ＷＭを製造するもので粉砕について論及されていない。

Ｒ：篩下累積重量割合（ｗｔ係） Ｄ：粒　径（μｍ） ＤＬ：最大粒径（μｍ） ＤＩｌ：最小粒径（μｍ） しかし、この方法では石炭を微粉砕して微粒を多く製造
する必要があり、このため、粉砕動力が増す欠点がある
。

ＣＷＭ製造用粉砕法は特開昭５７−９６０９０号公報に
開示されている。その内容は粗粒と微粒を別々Ｉ／ｃ製
造したのち、これらに水及び分散剤を添加１−たのち、
剪断力を与えて混合分散処理する。

この方法によってＣＷＭの製造が可能であるが、粉砕機
が二台とその他に高剪断混合掬拌装置が必要であり、そ
のため、粉砕動力以外に混合動力が新たに加わり、スラ
リ製造コストが高くなる欠点がある。

現在、国内外で行なわれているＣＷＭの一般的夷造方法
はチューブミル（ボールミルとも呼ばれる）に石炭と水
、界面活性剤及びアルカリ′吻質などの添加剤を連続的
に供給しながら連続粉砕するものである。ミルに供給す
る石炭と水との重量比は６対４から８対２のあいだであ
り、ミル内で石炭の粉砕及び石炭粒子の水への分散を同
時に行うことにより一台のミルでＣＷＭを製造すること
ができる。

チューブミルが用いられている理由は一台のミルで（１
）式に示される粒径分布をもつＣＷＭを製造できるので
、プロセスが簡単であるという点である。チューブミル
は円筒状の容器の中に粉砕ボールと被砕物を投入し、容
器の回転によってボールを高くまでかき上げ、その自然
落下による衝撃や摩擦によシ粉砕を進めるものである。

しかし、ボールの自然落下では粉砕効率が悪く、長時間
の粉砕が必要である。また、ミルが大型化するほど、そ
の本体重量（回転部）か増すため、これを回転きせるた
めに大きな力が必要となり粉砕動力は高くなる。このた
め、チューブミルの粉砕効率を向上することによシ粉砕
動力を低減してＣＷＭの燃料コストを抑制することが望
まれている。

チューブミルの粉砕効率を向上する方法については特開
昭５３−１１６５６１号、特開昭５４−２５６８゛　　
号公報が開示されている。前２者はミル内に大きさの異
なるボールを投入し、且つ、内壁にリフタを設けたミル
を開示している。この発明によるとりフタにより、大き
ざの異なるボールを分離でき、その結果、ミル入口に大
きなボール、ミル出口に小さなボールのみが位置するよ
うになる。このため、ミル入口よシ投入された被砕物は
大きなボールにより粗粉砕されたのち、ミル出口側に移
動しながら小さなボールにより微粉砕される。このミル
は一台にして粗粉砕と微粉砕を同時に進行きせ得る機能
をもち、高濃度石炭水スラリに好適な広い粒径分布の製
造に有効と考えられる。しかし、特開昭５３−１１６５
６１号公報１％開昭５４−２５６８号公報に開示されて
いるミルは、従来の家型チューブミルと同じ効果をもつ
と考えられる従来の二車型ミルではミル入口に近い第−
室に大きなボールが配置されており、一方、ミル出口に
近い第二室に小さなボールが投入されている。このよう
なミルでも被砕物は第−室で大きなボールにより粗粉砕
されたのち、隔壁を通過して第二室に移動して、次に小
さなボールによシ微粉砕される。この結果、製造スラリ
中には粗粒と微粒が均一に含有されており、石炭スラリ
に好適な広い粒径分布となることをすでに本発明者らは
実験で確認している。しかし、いずれのミルも広い粒径
分布の微粒を製造するＶＣハ適しているが、ミルそのも
のの粉砕動力を低減する機能をもつものではない。ミル
粉砕動力を低減することは換言すると、粉砕効率が最も
高くなる条件で粉砕することである。特開昭５３−１１
６５６１号公報１％開昭５４−２５６８号公報はりフタ
やミル構造を規定したものであるが、それだけでは最大
粉砕効率は得られない。

〔発明の目的〕

本発明の目的はボールミルやチューブミルなどに類似し
た粉砕装置の粉砕効率が最大となる運転方法、特に、石
炭を水及び添加剤と共に湿式粉砕して高濃度で流動性の
高い水スラリを製造する際の粉砕動力を低減する方法を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に基く石炭水スラリプロセス製造プロセスの基本
的概念を第２図に示す。

原料石炭１１はフィーダー１２で粗粉砕機１３に供給き
れて粗粉砕されたのち、フィーダー１４でホッパー１５
に貯蔵される。粗粉砕炭はフィーダー１６と分配器１７
を通過し、ボールミル１８に供給される。一方、タンク
１９に貯蔵された水及び溶媒はポンプ２０、分配器２１
でミル１８Ｖｃ供給される。原料石炭及び溶媒が所定量
だけミル１８内に供給されるとポンプ２０とフィングー
１６は停止してミル１８が始動する。粉砕に必要な時間
が経過したあと、ミル１８は停止してミル内スラリはポ
ンプ２２で排出され、スクリーン２３に供給される。粗
粒が除去されたスラリはポンプ２５で製品タンク２４に
貯蔵される。ミル１８はそれぞれについてはバッチ運転
されているが、スクリーン２３にスラリか連続的に供給
されるようにミルの運転時間がずらされており、個々の
ミルからスラリか排出される時間が異なる。従って、第
２図のプロセスげ、個々のミルでの粉砕はバッチであり
、スラリは間欠的に製造されるが、貯蔵タンク２４には
連続的にスラリか貯蔵され、プロセス全体としては、ス
ラリは連続製造されている。第２図ではミルが王台とな
っているがプラントの処理容量に応じてその台数は変化
されるべきである。

従来、ボールミルで石炭水スラリを製造する場合は、第
３図に示すようにミル３３内ＶＣ原料石炭３１、及び、
溶媒３２が連続的に供給され、ミル内のボール３４で粉
砕されたのち、スラリ３５となり、ミル出口３６からオ
ーバーフローして製品スラリとして回収される。しかし
、この方法では、ミル内の石炭粒子は完全混合状態であ
り、一般に滞留時間分布は第４図のようになる。即ち、
ミル内滞留時間■が長い粒子は少なく、■が極端に短い
ものが多い。滞留時間■は粉砕時間と等しいので、充分
粉砕されずにミル出口から排出される粒子が多いことが
わかる。このように、従来のスラリ製造法は粒子のミル
内滞留時間が短いため粉砕効率が低い。そこで、本発明
者らは粒子滞留時間を長くすれば、ミルの粉砕効率が高
くなると考え、バッチ粉砕に注目した。

バッチ粉砕では粒子のミル内滞留時間分布は第５図のよ
うになる。ミル内のすべての粒子の滞留時間■は等しく
、滞留時間が短い粒子はないのでミルの微細化効率は高
いと考えられる。

そこで、本発明者らは連続粉砕とバッチ粉砕性能を実施
例により比較検討した。

〔発明の実施例〕

第１図に実施例で用いたバッチ粉砕プロセスを示した。

ホッパ１に貯蔵された原料石炭はフィーダ２によりボー
ルミル３に供給される。一方、タンク５に貯蔵てれた水
及び添加剤はポンプ４でミル３に供給される。原料石炭
と溶媒が所定量だけミルに供給されると、ポンプ４及び
フィーダ２は停止し、ミル３が始動する。ミル３内では
石炭と溶媒が混合され、さらに微細化され高濃度石炭水
スラリとなる。所定時間経過したのち、ミルは停止され
、ミル内部スラリはスクリーン６ｖｃ排出される。スク
リーン６によシ粗粒が除去されたスラリは製品としてタ
ンク７に貯蔵される。ミル３内のスラリかすべてスクリ
ーン６に排出されたのち、ポンプ４及びフィーダ２が作
動して原料石炭及び溶媒が、再び、ミル３内に供給され
る。このとき、スクリーン６で分離源れた粗粒はミル３
１Ｃ戻され、再粉砕される。以後、前述と同じプロセス
が繰り返される。なお、図中８．９ｒＸミル３け人、出
口ヘッダである。

第６図にバッチ粉砕によシ石炭２７．２　ｋｇを湿式粉
砕したときの粉砕炭の２００ｍｅｓｈパス量の時間変化
を示す。約６４分で２００　ｍｅｓｈパス量が７０チと
なる。従って、２００　ｍｅｓｈパス７０憾のスラリを
製造するため粉砕処理能力ｎ　２５．５　ｋｇ／ｈｒで
あることがわかる。

次に、第６図で用いたものと同じミルで連続粉砕を実施
したときの石炭供給量と出口スラリ中の２００　ｍｅｓ
ｈ　ハス量の関係を第７図に示す。

２００　ｍｅｓｈ　ベス量が７０％のスラリを製造する
ＶＣは石炭処理量を１３ｋｇ／ｈｒと下げなければなら
ないことが分る。

現在、火力発電所で使用されている微粉炭は２００　ｍ
ｅｓｈパス量が７０ｗｔ％であるので、石炭水スラリも
同等の粒度をもつことが必要である。

第６図、第７図から２００　ｍｅｓｈパス量７０チの粒
度のスラリを製造するためのボールミルの粉砕処理量は
バッチ運転によるものは連続運転によるものの約二倍と
なることが分る。

ボールミルの実質粉砕動力は、一般に、次式で示される
。

ＷｏｃＮ　−Ｔ　−ｔ　　　　　　　　　　　・（２）
Ｎ：ミル回転数（ｒｐｍ　） Ｔ：ミルを回転させるに必要なトルク（ｋｇｆ−ｍ）ｔ
：粉砕時間（騙） Ｗ：粉砕動力（ｋｗｈｒ　） 一方、ボールミルの処理量１．Ｊ　（ｋｇ　）は、Ｑ＝
Ｆ−ｔ　　　　　　　　　　　　・・・（３）Ｆ：石炭
供給量（ｋｇ　／ｓｍ　ｌ ｔ：粉砕時間（−） ボールミルのスケールアップ上の粉砕動力は単位石炭重
度の粉砕に要した動力で粉砕動力原単位Ｑ　（ｋｗｈｒ
／ｋｇｃｏａｌ　）で評価される。このＧを低減するこ
とが、実質的な動力の低減につながる。

（２）、　（３）式より 第６図、第７図の結果からボールミルの粉砕処理ｆＦけ
バッチ運転により従来の連続運転の二倍にでき、（４）
式を合せて考えると、動力源単位を１／２Ｖｃできるこ
とが明らかである。（但し、第６図、第７図で示した実
験ではミル回転数Ｎは一定、また、ミル内ボール及びス
ラＩＪ　ｆも一定としたので、トルクＴは一定である。

） バッチ粉砕の処理能力が大きい理由は前述のように、す
べての粒子が同じ時間粉砕されるためであり、連続粉砕
の場合のように、粉砕されずに排出される粒子が少ない
ためである。

しかし、一方第１図のようなバッチ運転の場合、スラリ
製造が間欠的であるという欠点がある。これを避けるた
めに、工業規模の装置では数台のミルを用いて全体とし
て連続製造できるようにする必要がある。そのプロセス
を第２図に示した。

従来、火力発電所等で大量ニ石炭を粉砕するためＶＣハ
数台のボールミルを用いて連続粉砕していた。本発明に
よるプロセスを適用すればボールミルの台数を変更せず
に粉砕所要動力を低減できる。

また、スラリ中ｖｃ３００μｍ以上の粗粒が微少でも存
在すると、輸送中にスラリ沈降安定性や燃焼効率に悪影
％Ｉを及ばず。これを解決するために、第２図でば、ス
ラリをミル１８よりスラリポンプ２２でスクリーンｃ２
３ｖｃ供給して、粗粒を除去しているが、スクリーンの
代りにローラミルを設置し、スラリ中の粗粒を所定粒度
に粉砕してスラリ中石炭粒子の最大粒径を制−すること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、石炭粒子のミル内滞留時間を長くでき
るので、粉砕効率を高くでき、この結果、粉砕所要動力
を従来の５０％に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高濃度石炭水スラリの工業
規模製造プロセスフローチャート、第２図は本発明によ
る高濃度石炭水スラＩＪ　製造プロセスを示すフローチ
ャート、第３図は高濃度石炭水スラリ製造時のボールミ
ル内部状態を示す図、第４図はボールミルによる連続粉
砕時の粒子滞留時間と粒子頻度との関係を示す特性図、
第５図はボールミルによるバッチ粉砕時の粒子滞留時間
と粒子頻度との関係を示す特性図、第６図はボールミル
による石炭のバッチ粉砕における粉砕時間と２００メツ
シユパス量との関係を示す特性図、第７図にボールミル
による石炭の連続粉砕における石炭供給量と２００メツ
シユパス量との関係を示す特注図である。 １・・、石炭ホッパ、２・・・石炭フィーダ、３・・・
ボールミル、４・・・添加剤ポンプ、５・・・添加剤タ
ンク、６・・・スクリーン、７・・・スラリ貯蔵タンク
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料石炭、水、界面活性剤及びＰＨ調整剤を所定量
   だけボールミルに供給し、前記ボールミルで所定時間バ
   ッチ粉砕したのち、製造された石炭水スラリを抜出して
   分級装置に導き、スラリ中の粗粒を除去し、さらに、同
   じ操作を繰返すことにより石炭水スラリをバッチ製造す
   るプロセスにおいて、 前記ボールミルを二台以上用いて前記各ボールミルにつ
   いて前記バッチ粉砕を行ない、かつ、前記各ボールミル
   の粉砕時間をずらすことにより、前記石炭水スラリが見
   かけ上連続的に製造されるようにしたことを特徴とする
   石炭水スラリ粉砕法。