JPS625478B2 - - Google Patents

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JPS625478B2
JPS625478B2 JP12517081A JP12517081A JPS625478B2 JP S625478 B2 JPS625478 B2 JP S625478B2 JP 12517081 A JP12517081 A JP 12517081A JP 12517081 A JP12517081 A JP 12517081A JP S625478 B2 JPS625478 B2 JP S625478B2
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JP
Japan
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coal
water
slurry
viscosity
particles
Prior art date
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Expired
Application number
JP12517081A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS5827795A (en
Inventor
Tadashi Muranaka
Hidetoshi Akimoto
Ryuichi Kaji
Hideo Kikuchi
Takao Hishinuma
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS625478B2 publication Critical patent/JPS625478B2/ja
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  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は石炭・水スラリーの製造方法に関す
る。 石炭・水スラリーは粉粒状の石炭の輸送、直接
燃焼原料などとして注目を集めている。 このような途に供するために、所望の濃度と粘
度のスラリーが製造でき、特に高濃度低粘性のス
ラリーを製造できる方法が期待されている。 従来石炭スラリーの製造方法として種々のもの
が提案されているが、この期待に応えたものは未
だ提案されていない。例えば特開昭54−16511号
公報には石炭粒子を60〜80重量%含有するスラリ
ーの製造方法が開示されているが、この方法では
低粘性のものは得られない。 本発明の目的はこのような従来技術の問題点を
解消し、所望の濃度と粘度のスラリーが製造で
き、特に高濃度低粘性のスラリーも製造できる石
炭・水スラリーの製造方法を提供するにある。 発明者らは各種の石炭・水スラリーの濃度と粘
度について鋭意研究を重ねたところ、濃度と粘性
に一定の相関関係が成立し、この相関関係は次に
述べる液膜モデルによつて説明されること、従つ
てこの液膜モデルを用いてスラリーの濃度及び粘
度を所望のものとすることができ、高濃度、低粘
性のスラリーも製造できることが見出された。 本発明はこのような知見に基づいてなされたも
のであり、粉粒状の石炭と水とを混合撹拌して石
炭・水スラリーを製造するに際し、あらかじめ実
験的に求めた。スラリーの粘性ηと下記の(1)式で
算出される液膜水量vとの関係から、目的とする
粘度ηに対応した液膜水量v0を求め、目的とす
る濃度に応じて液膜水量がv0となるように石炭粘
度を調整することを特徴とする目標値通りの粘度
及び濃度を有する石炭・水スラリーの製造方法に
よつて前述の目的を達成するものである。 v=(V/V−ρC・ν)(1−ε)−ε …(1) ただし VT:水添加量(cm3) VC:石炭粒子体積(cm3) ρC:石炭粒子のかさ密度(g/cm3) ν:単位重量の石炭が水中で吸収する
水の体積(cm3/g) ε:空気中における石炭粒子間の空隙
部分の体積割合 先ずスラリー粘度に影響を及ぼす液膜水の概念
を液膜モデルを用いて説明する。液膜モデルを第
1図に示す。先ず石炭粒子10は空気中で第1図
aのように互いに接触して充填されている。この
石炭粒子をスラリー化するために水VT(cm3)を
加えると水分は石炭粒子10どおしの間に入り込
み、第1図bのように石炭粘子が互いに離れた状
態となる。このとき、スラリー化するために加え
られた全水分VTを次の3つに分けて考える。即
ち、石炭粒子の内部に吸収される“吸収水分
20Vab(cm3)”、石炭粒子の周りを覆う“液膜水
30Vf(cm3)”そして液膜水の間に存在する“間隙
水40Vp(cm3)”である。そしてこの中でスラリー
粘性に影響及ぼすのは液膜水であると考える。こ
こにおける液膜水は次の定義によるものである。
液膜水は、第1図aに示した空気中における石炭
粒子と、第1図bに示したスラリー中における石
炭粒子とその周りの液膜水とを合わせたものとを
比較して、それらの形状及び大きさが互いに相似
になるように考えたものである。このように考え
ると、第1図aとbを較べて明らかなように、空
気中における石炭粒子どおしの間の空隙の部分の
体積割合(空隙率)εは、スラリー中における間
隙水の、スラリー全体積、即ち間隙水Vpと液膜
水Vf及び石炭粒子体積Vcを合わせたものに対す
る体積割合に等しいことになる。従つて(2)式が得
られる。 ε=Vp/Vp+Vf+Vc …(2) 一方、スラリー中の全水分VTは、液膜水Vfと
間隙水Vpと吸収水分Vabに等しいので、(3)式が
得られる。 VT=Vf+Vp+Vab …(3) また石炭粒子のかさ密度をρC(g/cm3)、単位
重量の石炭が水スラリー中で吸収する水の体積を
γ(cm3/g)とすると吸収水分Vabは(4)式で表さ
れる。 Vab/Vc=ρCγ …(4) (2)〜(4)式より石炭の単位体積あたりの液膜水量
vを求めると(5)式となる。 v=Vf/Vc=(V/V−ρCγ)(1−ε)
−ε…(5) 液膜モデルでは、液膜水量が多ければ第1図b
のおける液膜厚みが大きくなり、従つて石炭粒子
間距離が離れ、そのためスラリー粘度は低下する
ものと考える。この考え方の妥当性を実証するた
めに実際に石炭の種類や粒径分布の異なる石炭粒
子についてスラリー粘度を測定し、スラリー粘度
と石炭の単位体積あたりの液膜水量との相関性を
調べた。その結果を第2図に示す。用いた石炭
は、オーストラリア産ブレアソール炭及びワーク
ワース炭そして国内炭の三池炭である。スラリー
粘度と石炭の単位体積あたりの液膜体積との間に
は第2図のようによい相関性があり、石炭の単位
体積あたりの液膜体積が増加するにつれてスラリ
ー粘度は低下することが認められ、液膜モデルの
妥当性が示されている。 また第2図より、粘度ηと液膜水量との間には
次の実験式が成立することが認められる。 従つてスラリーの目的とする粘度と濃度が設定
された後、まず(6)式のηに目標粘度の値を代入し
て液膜水量の所要値を求める。次にこの液膜水量
の所要値を(5)式に代入し、さらに水添加量VT
(目標濃度値から算出される)、吸水量γ(あらか
じめ測定された、単位重量の石炭の吸水量)、ρC
(あらかじめ測定された石炭粒子のかさ密度)、及
び石炭粒子体積VC(スラリー濃度とかさ密度ρC
とから算出される)を代入すると、空隙率εが計
算される。この算出されたεとなるように石炭粉
末の粒度分布を調整することによつて、目的とす
る粘度、濃度を有する石炭・水スラリーを製造す
ることが可能となる。 以下実施例について説明する。 実施例 1 目的とする粘度2Pa・S以下、石炭濃度60〜80
重量%のスラリーを本発明の方法に従つて製造す
る。 まず液膜水量を求め、次にこの液膜水量から空
隙率εを求める。 粘度が2Pa・S以下であることから第(7)式よ
り、 η=8×10-3・(Vf/Vc)-2≦2 …(8) 従つて、 Vf/Vc≧0.06 …(9) となる。 また石炭濃度が60〜80%であることから 0.25≦Vρ/Vρ≦0.67 …(10) が成立する。(VTρwはスラリー中の水の重量、
CρCはスラリー中の石炭重量であり、石炭濃度
60%の場合この比は40/60=0.67、80%の場合は
20/80=0.25となるからである。) ここで(6)式を変形すると V/V=1/1−εVf/Vc+ε/1−ε+ρ
Cν…(11) となる。この(11)式を(10)式に代入すると、 (0.25ρ/ρ−ρCγ)(1−ε)−ε≦Vf/V
c ≦(0.67ρ/ρ−ρCγ)(1−ε)−ε …(12) となる。 また(9)式より Vf/Vc≧0.06 …(9) であるから、この(9)式と(12)式より 0.06≦Vf/Vc≦(0.67ρ/ρ−ρCγ)(1−
ε)−ε…(1 3) 従つて (0.67ρ/ρ−ρCγ)(1−ε)−ε≧0.06…(14
) εについて整理すると、 ここでρC及びγは石炭固有の値であるので、
これらより空気中の石炭粒子の空隙率が(14)式に
よつて求められる最適値を満すように石炭粒子を
粒径調整すれば、所望の石炭種について目的とす
る低粘度(η≦2Pa・S)かつ高濃度(石炭含有
率60〜80重量%)のスラリーが製造される。 次に様々の炭種について空隙率の最適値を求め
る方法について説明する。 供試石炭は燃料として用いられる瀝青炭の中で
最も吸収水分の多い石炭の1つであるオーストラ
リア産ブレアソール、吸収水分の最も少い石炭の
1つである国内三池炭及びこれら2つの石炭の吸
収水分の値の中間の値をもつオーストラリア産ワ
ークワース炭である。 これら3炭種の嵩密度ρC及び石炭の単位体積
あたりの吸収水分ρCγの測定値と石炭重量濃度
が60〜80%でガラスラリー粘性が2Pa・S以下の
高濃度水スラリーを製造するための、空気中にお
ける石炭粒子の最適空隙率をまとめて第1表に示
す。
The present invention relates to a method for producing a coal-water slurry. Coal/water slurry is attracting attention as a material for transporting granular coal and as a raw material for direct combustion. For use in such applications, there is a need for a method that can produce a slurry with a desired concentration and viscosity, particularly a slurry with high concentration and low viscosity. Although various methods for producing coal slurry have been proposed in the past, no method has yet been proposed that meets these expectations. For example, JP-A-54-16511 discloses a method for producing a slurry containing 60 to 80% by weight of coal particles, but this method does not produce a slurry with low viscosity. The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art and provide a method for producing coal/water slurry that can produce a slurry with a desired concentration and viscosity, and in particular can produce a slurry with high concentration and low viscosity. . The inventors conducted extensive research on the concentration and viscosity of various coal/water slurries, and found that a certain correlation was established between concentration and viscosity, and this correlation is explained by the liquid film model described below. Therefore, it has been found that using this liquid film model, the concentration and viscosity of the slurry can be set to desired values, and that slurries with high concentration and low viscosity can also be produced. The present invention was made based on such knowledge, and was determined experimentally in advance when producing a coal/water slurry by mixing and stirring powdered coal and water. From the relationship between the slurry viscosity η and the liquid film water volume v calculated by equation (1) below, determine the liquid film water volume v 0 corresponding to the target viscosity η 0 , and then The above object is achieved by a method for producing a coal/water slurry having a viscosity and concentration matching a target value, which is characterized by adjusting the viscosity of coal so that the amount of water becomes v0 . v=(V T /V C −ρ C・ν)(1−ε)−ε …(1) where V T : Water addition amount (cm 3 ) V C : Coal particle volume (cm 3 ) ρ C : Coal Bulk density of particles (g/cm 3 ) ν: Volume of water that unit weight of coal absorbs in water (cm 3 /g) ε: Volume ratio of voids between coal particles in air First, let us consider the effect on slurry viscosity. We will explain the concept of liquid film water by using a liquid film model. The liquid film model is shown in Figure 1. First, coal particles 10 are packed in air in contact with each other as shown in FIG. 1a. When water V T (cm 3 ) is added to slurry the coal particles, the water enters between the coal particles 10, and the coal sticks become separated from each other as shown in FIG. 1b. At this time, the total water V T added to form a slurry is divided into the following three parts. In other words, the “absorbed moisture” absorbed inside the coal particles
20Vab (cm 3 )”, “liquid film water” surrounding coal particles
30Vf (cm 3 )'' and ``40Vp (cm 3 )'' of pore water existing between the liquid film water.Among these, it is the liquid film water that affects the slurry viscosity.The liquid film here Water is defined as:
The liquid film water was determined by comparing the coal particles in the air shown in Figure 1a with the coal particles in the slurry and the liquid film water around them as shown in Figure 1b. The shapes and sizes of the two are designed to be similar to each other. Considering this, as is clear from comparing Figure 1 a and b, the volume ratio (porosity) ε of the voids between coal particles in the air is the same as the pore water in the slurry. , is equal to the volume ratio to the total volume of the slurry, that is, the sum of pore water Vp, liquid film water Vf, and coal particle volume Vc. Therefore, equation (2) is obtained. ε=Vp/Vp+Vf+Vc (2) On the other hand, since the total moisture V T in the slurry is equal to the liquid film water Vf, the pore water Vp, and the absorbed moisture Vab, equation (3) is obtained. V T = Vf + Vp + Vab … (3) Also, if the bulk density of coal particles is ρ C (g/cm 3 ) and the volume of water absorbed by unit weight of coal in water slurry is γ (cm 3 /g), the absorbed moisture is Vab is expressed by equation (4). Vab/Vc=ρ C γ (4) When the liquid film water amount v per unit volume of coal is calculated from equations (2) to (4), equation (5) is obtained. v=Vf/Vc=(V T /V C −ρ C γ)(1−ε)
−ε…(5) In the liquid film model, if the amount of liquid film water is large, the
It is thought that the thickness of the liquid film becomes larger and the distance between the coal particles increases, and therefore the viscosity of the slurry decreases. In order to prove the validity of this idea, we actually measured the slurry viscosity of coal particles with different coal types and particle size distributions, and investigated the correlation between the slurry viscosity and the amount of liquid film water per unit volume of coal. The results are shown in FIG. The coals used were Australian Blairsall and Warkworth coals, and domestic Miike coal. There is a good correlation between the slurry viscosity and the liquid film volume per unit volume of coal, as shown in Figure 2, and it is recognized that the slurry viscosity decreases as the liquid film volume per unit volume of coal increases. The validity of the liquid film model is demonstrated. Furthermore, from FIG. 2, it is recognized that the following empirical formula holds true between the viscosity η and the amount of water in the liquid film. Therefore, after the target viscosity and concentration of the slurry are set, first, the value of the target viscosity is substituted into η in equation (6) to find the required value of the liquid film water amount. Next, substitute the required value of this liquid film water amount into equation (5), and further add water amount V T
(calculated from the target concentration value), water absorption γ (previously measured water absorption of unit weight of coal), ρ C
(bulk density of coal particles measured in advance), and coal particle volume V C (slurry concentration and bulk density ρ C
) is substituted, the porosity ε is calculated. By adjusting the particle size distribution of the coal powder so that the calculated ε is achieved, it becomes possible to produce a coal/water slurry having the desired viscosity and concentration. Examples will be described below. Example 1 Target viscosity 2Pa・S or less, coal concentration 60-80
% by weight slurry is prepared according to the method of the present invention. First, the liquid film water amount is determined, and then the porosity ε is determined from this liquid film water amount. Since the viscosity is 2Pa・S or less, from equation (7), η=8×10 -3・(Vf/Vc) -2 ≦2 …(8) Therefore, Vf/Vc≧0.06 …(9) becomes. Furthermore, since the coal concentration is 60 to 80%, 0.25≦V T ρ W /V C ρ C ≦0.67 (10) holds true. (V T ρ w is the weight of water in the slurry,
V C ρ C is the weight of coal in the slurry, and the coal concentration
For 60% this ratio is 40/60=0.67, for 80%
This is because 20/80=0.25. ) Here, by transforming equation (6), V T /V C =1/1-εVf/Vc+ε/1-ε+ρ
C ν…(11) becomes. Substituting this equation (11) into equation (10), (0.25ρ cw −ρ C γ) (1−ε)−ε≦Vf/V
c≦(0.67ρ cw −ρ C γ)(1−ε)−ε (12). Also, from equation (9), Vf/Vc≧0.06 …(9), so from equation (9) and (12), 0.06≦Vf/Vc≦(0.67ρ cw −ρ C γ) (1 −
ε) − ε…(1 3) Therefore (0.67ρ cw −ρ C γ)(1−ε)−ε≧0.06…(14
) ε, we get Here, ρ C and γ are values specific to coal, so
From these, if the particle size of coal particles is adjusted so that the porosity of coal particles in the air satisfies the optimum value determined by equation (14), the desired low viscosity (η≦2Pa) can be achieved for the desired coal type.・S) and high concentration (coal content 60-80% by weight) slurry is produced. Next, a method for determining the optimum value of porosity for various types of coal will be explained. The test coals were Australian Blair sole, which is one of the bituminous coals that absorbs the most moisture among the bituminous coals used as fuel, domestic Miike coal, which is one of the coals that absorbs the least amount of moisture, and the coals that absorb these two coals. This is Australian Warkworth coal with an intermediate moisture content. A highly concentrated water slurry with a glass slurry viscosity of 2 Pa・S or less is produced with the measured values of the bulk density ρ C of these three coal types and the absorbed water ρ C γ per unit volume of coal, and the coal weight concentration of 60 to 80%. Table 1 summarizes the optimum porosity of coal particles in air for the following reasons.

【表】 第1表より吸収水分の多い石炭ほど空隙率の最
適値が低くなつている。吸収水分が多い石炭は、
スラリー化するために加えられた水分を粒子内に
多量に吸収するため、石炭粒子の外側に位置する
媒体としての水が減少してスラリー粘度が高くな
る。液膜モデルを用いて説明すれば(7)式の中で吸
収水分ρCγが大きくなるため、液膜水Vf量/Vc
が少くなりスラリー粘度は高くなる。従つてスラ
リー粘度を抑制するためには(7)式中の空隙率εを
低くすればよいことになる。従つて吸収水分の多
い石炭ほど空隙率の最適値は低くなるのである。 表1のブレアソール炭は瀝青炭の中でも最も吸
収水分の多い石炭であるので空隙率の最適値は最
も低いはずである。従つてこのブレアソール炭の
空隙率の最適値ε≦0.324をとるような粒径分布
に各石炭を粒径調整すれば、ほとんどの瀝青炭に
ついて高濃度水スラリーを製造できることにな
る。 そこで次にε≦0.324となるような粒径分布の
調整法について述べる。第3図に粉砕条件を変え
て製造した粒径範囲の異なる石炭について累積重
量割合CPFTと空隙率を測定した結果を示す。第
3図より粒径範囲が広いものほど空隙率は低くな
つていることがわかつた。第3図ではA,B,C
がε≦0.324を満たすが、εは低ければ低いほど
高濃度でかつ低粘性のスラリーを製造できるので
さらにεを低下させる粒径調整法を説明する。空
隙率を下げるためには粗粒子の間に微粒子を充填
すればよい。つまり粒径範囲をより広くすればよ
いのである。そこで石炭粒子を20hr湿式粉砕して
6μ以下の微粒子をつくり、これを第3図のAの
石炭に混合してその空隙率を測定した。その結果
が第4図に示す。6μ以下の粒子の重量配合比
が、0〜10%のとき空隙率が低下している。この
ときの粒径分布を第5図に示す。6μ以下の粒子
を0〜10%混合した場合、6μ以下の累積重量割
合CPFT(%)は0〜11.3%となつている。 以上のように空隙率εを低くするためには、乾
式粉砕によつて製造した粗粒径の粒子を含む石炭
に、数μのコロイドサイズの粒子を重量で0〜10
%混合して、粒径範囲を広くすればよい。従つて
より細かい微粒子を混ぜて粒径範囲をさらに広く
すれば、空隙率がもつと低下し、より高濃度で低
粘性のスラリーをつくることができる。しかし工
業的に数μのコロイドサイズの粒子を大量に製造
するためには、多数の湿式粉砕機を長時間連続運
転することになるので、湿式粉砕の媒体としての
水の使用量が多く、また粉砕機の運転費用がかな
り嵩むという問題がある。従つてコロイドサイズ
の、より細かな粒子を製造して、粒径調整によつ
て空隙率をさらに低くすることができたとして
も、製造した高濃度水スラリーはコストが高く、
燃料としてはCOMやCMMと同等あるいはそれ以
上の高価なものとなり、高濃度水スラリーの特徴
がなくなつてしまうことになる。従つてコストと
の兼合いより、コロイドサイズの粒子の大きさに
は制限が生じ、またこれより空隙率も下限が生ず
るようになる。 次にブレアソール炭を原料とし、上述の計算結
果に基づいて粘度2Pa・S以下、石炭濃度60〜80
%のスラリーを製造した。 第6図はその工程図である。 原炭1は乾式粉砕機2により少くとも1mm以下
に粉砕したあと、この1mm以下の石炭粒子の一部
を湿式粉砕機5へ送り約6μ以下のコロイドサイ
ズの粒子に粉砕したあと乾燥機6へ送る。次にこ
の6μ以下の微粉炭を1mm以下の粉砕炭に重量で
5%混合して、6μ以下のCPFTが0〜11.3%の
範囲になるように粒径調整した。粒径調整した石
炭を混合機3で充分混合したあとこれに、水槽7
より水を供給して撹拌槽4においてスラリー化す
る。スラリー中の石炭重量濃度を60%〜80%とし
て、その粘性を測定した。その結果を第7図に示
す。粘性測定は2重円筒型の測定器を用い剪断速
度を変化させて測定したところ第7図に示す結果
が得られた。第7図より、各スラリーの粘度はい
ずれも2Pa・S以下であることが認められる。 また同様にして、第8図I〜Kに示す粒度分布
を有する、いずれも6μm以下のCPFTが10%以
下の石炭粉末を製造し、石炭濃度が65%となるよ
うに水を添加した後撹拌した。また比較のために
6μm以下のCPFTが20%のもの(第8図H)、
及び細粒分を含まないもの(第8図L)をも製造
し、同様のスラリーとした。 これらの粉末の空隙率は測定の結果第9図に示
すものであり、I,J,Kについてはε≦0.324
であるが、H,Lについては0.35よりも大きくな
つている。 これらのスラリーの粘度を測定したところ第1
0図に示す結果が得られた。 第10図よりε≦0.324であるI,J,Kのも
のはη≦2Pa・Sであるが、ε>0.324であるH,
Lはη>2Pa・Sであることが認められる。 以上の実施例はη≦2Pa・S、石炭濃度60〜80
重量%のものであるが、本発明はその他の粘度、
濃度のものについても同様に液膜水量を制御し製
造することができる。 本発明の方法によつて製造されたスラリーを微
粉粒炭燃焼ボイラの燃料として用いる場合は石炭
粒子の最大粒径を100〜1000μmとするのが好ま
しい。これは粗大粒子は燃焼速度が小さく燃焼困
難であるからである。 また本発明の方法によつて低粘度のスラリーを
製造するには石炭の粒度分布は可能な限り最密充
填系に近いものが好ましい。これは空気中におけ
る石炭粒子の空隙率が低くなるからである。例え
ば最大粒径が100〜1000μmの粒度を有するスラ
リーにおいては粒径6μm以下の微粉を10重量%
以下含有するのが好ましい。この範囲においては
空隙率は小さくなり、粘度も低くなる。6μm以
下の微粉の量が10重量%を超えると次第に空隙率
が増加しスラリー粘度も大きくなる。 以上の通り本発明は液膜モデルに基づく液膜水
量を調整することによつて目的とする粘度及び濃
度を有するスラリーを製造するものであり、目的
値通りの濃度・粘性を有するスラリーを製造する
ことができ、特に高濃度低粘性のスラリーをも製
造することができる。
[Table] From Table 1, the optimum value of porosity becomes lower as coal absorbs more moisture. Coal that absorbs a lot of moisture is
Since a large amount of water added to form a slurry is absorbed into the particles, water as a medium located outside the coal particles decreases, increasing the viscosity of the slurry. Explaining using a liquid film model, in equation (7), the absorbed water ρ C γ increases, so the amount of liquid film water Vf / Vc
decreases and the slurry viscosity increases. Therefore, in order to suppress the slurry viscosity, it is sufficient to lower the porosity ε in equation (7). Therefore, the optimum value of porosity becomes lower as coal absorbs more water. The Blairsall coal shown in Table 1 is the coal that absorbs the most moisture among bituminous coals, so the optimum value of the porosity should be the lowest. Therefore, if the particle size of each coal is adjusted to a particle size distribution such that the optimum value ε≦0.324 for the porosity of this Blairsall coal is achieved, a highly concentrated water slurry can be produced for most bituminous coals. Therefore, next we will discuss a method for adjusting the particle size distribution so that ε≦0.324. Figure 3 shows the results of measuring the cumulative weight percentage CPFT and porosity of coals with different particle size ranges produced under different grinding conditions. From FIG. 3, it was found that the wider the particle size range, the lower the porosity. In Figure 3, A, B, C
satisfies ε≦0.324, but the lower ε is, the more highly concentrated and low viscosity slurry can be produced, so a particle size adjustment method for further lowering ε will be explained. In order to lower the porosity, fine particles may be filled between coarse particles. In other words, the particle size range needs to be made wider. Therefore, coal particles were wet-pulverized for 20 hours to produce fine particles of 6 microns or less, which were mixed with coal A in Figure 3 and the porosity was measured. The results are shown in FIG. When the weight blending ratio of particles of 6μ or less is 0 to 10%, the porosity decreases. The particle size distribution at this time is shown in FIG. When 0 to 10% of particles of 6μ or less are mixed, the cumulative weight proportion CPFT (%) of 6μ or less is 0 to 11.3%. As mentioned above, in order to lower the porosity ε, it is necessary to add colloidal particles of several microns by weight to coal containing coarse particles produced by dry grinding.
% to widen the particle size range. Therefore, if finer particles are mixed in to further widen the particle size range, the porosity will decrease and a slurry with higher concentration and lower viscosity can be produced. However, in order to industrially produce large quantities of colloidal particles of several micrometers in size, many wet mills must be operated continuously for long periods of time, which means that a large amount of water is used as a wet milling medium. There is a problem in that the operating cost of the crusher is quite high. Therefore, even if finer particles of colloidal size could be produced and the porosity could be further reduced by particle size adjustment, the produced highly concentrated water slurry would be costly;
As a fuel, it will be as expensive as or even more expensive than COM or CMM, and the characteristics of highly concentrated water slurry will be lost. Therefore, due to cost considerations, there are restrictions on the size of colloidal particles, and this also places a lower limit on the porosity. Next, Blairsall coal is used as a raw material, and based on the above calculation results, the viscosity is 2 Pa・S or less, and the coal concentration is 60 to 80.
% slurry was produced. FIG. 6 is a process diagram. The raw coal 1 is crushed to at least 1 mm or less by a dry crusher 2, and then a part of the coal particles of 1 mm or less is sent to a wet crusher 5, where it is crushed into colloidal particles of about 6μ or less, and then sent to a dryer 6. send. Next, 5% by weight of this pulverized coal of 6μ or less was mixed with 1 mm or less of pulverized coal, and the particle size was adjusted so that the CPFT of 6μ or less was in the range of 0 to 11.3%. After the coal whose particle size has been adjusted is thoroughly mixed in the mixer 3, it is added to the water tank 7.
More water is supplied to form a slurry in the stirring tank 4. The viscosity was measured at a coal weight concentration of 60% to 80% in the slurry. The results are shown in FIG. The viscosity was measured using a double cylindrical measuring device while changing the shear rate, and the results shown in FIG. 7 were obtained. From FIG. 7, it is recognized that the viscosity of each slurry is 2 Pa·S or less. In the same manner, coal powder having a particle size distribution shown in Fig. 8 I to K, all of which are 6 μm or less and a CPFT of 10% or less, was produced, and after adding water so that the coal concentration was 65%, the mixture was stirred. did. For comparison, the CPFT of 6 μm or less is 20% (Fig. 8H),
A slurry containing no fine particles (L in Figure 8) was also produced to obtain a similar slurry. The measured porosity of these powders is shown in Figure 9, and for I, J, and K, ε≦0.324.
However, H and L are larger than 0.35. When the viscosity of these slurries was measured, it was found that
The results shown in Figure 0 were obtained. From Fig. 10, for I, J, and K where ε≦0.324, η≦2Pa・S, but for H, where ε>0.324,
It is recognized that L is η>2Pa·S. The above examples are η≦2Pa・S, coal concentration 60-80
% by weight, but the present invention is applicable to other viscosities,
Concentration products can also be manufactured by controlling the amount of liquid film water in the same manner. When the slurry produced by the method of the present invention is used as a fuel for a pulverized coal combustion boiler, the maximum particle size of the coal particles is preferably 100 to 1000 μm. This is because coarse particles have a low combustion speed and are difficult to burn. Further, in order to produce a low-viscosity slurry by the method of the present invention, it is preferable that the particle size distribution of the coal be as close to a close-packed system as possible. This is because the porosity of coal particles in the air becomes low. For example, in a slurry with a maximum particle size of 100 to 1000 μm, 10% by weight of fine powder with a particle size of 6 μm or less is used.
It is preferable to contain the following. In this range, the porosity becomes small and the viscosity becomes low. When the amount of fine powder of 6 μm or less exceeds 10% by weight, the porosity gradually increases and the viscosity of the slurry also increases. As described above, the present invention produces a slurry having a desired viscosity and concentration by adjusting the amount of liquid film water based on a liquid film model, and produces a slurry having a desired concentration and viscosity. In particular, highly concentrated and low viscosity slurries can also be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,bは、液膜モデル、第2図はスラリ
ー粘度と液膜水量の相関図、第3図は空隙率と
CPFTの相関図、第4図は6μ以下の粒子の配合
比と空隙率の相関図、第5図は6μ以下の粒子の
配合比を変化させたときのCPFTと空隙率の相関
図、第6図は、本発明の一実施例のプロセス図、
第7図は本発明により調製した水スラリーについ
てスラリー中石炭濃度とスラリー粘度の相関図、
第8図は石炭粉末の粒度分布を示すグラフ、第9
図は石炭粉末の空隙率を示すグラフ、第10図は
石炭スラリーの粘度を示すグラフである。 1…原料石炭、2…乾式粉砕機、3…混合機、
4…撹拌槽、5…湿式粉砕機、6…乾燥機、7…
水槽。
Figures 1a and b are liquid film models, Figure 2 is a correlation diagram between slurry viscosity and liquid film water content, and Figure 3 is a relationship between porosity and
CPFT correlation diagram, Figure 4 is a correlation diagram between the blending ratio of particles of 6μ or less and porosity, Figure 5 is a correlation diagram of CPFT and porosity when the blending ratio of particles 6μ or less is changed, Figure 6 The figure is a process diagram of an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a correlation diagram between the coal concentration in the slurry and the slurry viscosity for the water slurry prepared according to the present invention.
Figure 8 is a graph showing the particle size distribution of coal powder, Figure 9 is a graph showing the particle size distribution of coal powder.
The figure is a graph showing the porosity of coal powder, and FIG. 10 is a graph showing the viscosity of coal slurry. 1... Raw coal, 2... Dry crusher, 3... Mixer,
4... Stirring tank, 5... Wet grinder, 6... Dryer, 7...
Aquarium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 粉粒状の石炭と水とを混合撹拌して石炭・水
スラリーを製造するに際し、あらかじめ実験的に
求めた、スラリーの粘性ηと下記の(1)式で算出さ
れる液膜水量vとの関係から、目的とする粘度η
に対応した液膜水量v0を求め、目的とする濃度
に応じて液膜水量がv0となるように石炭粒度を調
整することを特徴とする目標値通りの粘度及び濃
度を有する石炭・水スラリーの製造方法。 v=(V/V−ρC・ν)(1−ε)−ε …(1) ただし VT:水添加量(cm3) VC:石炭粒子体積(cm3) ρC:石炭粒子のかさ密度(g/cm3) ν:単位重量の石炭が水中で吸収する
水の体積(cm3/g) ε:空気中における石炭粒子間の空隙
部分の体積割合 2 目標とする粘性ηが2Pa・S以下であり、
かつスラリー中の水分が40重量%以下である特許
請求の範囲第1項記載の石炭・水スラリーの製造
方法。 3 粉末石炭は、最大粒径が100〜1000μmであ
り、かつ6μm以下の微粒子の含有率が10重量%
以下である特許請求の範囲第2項記載の石炭・水
スラリーの製造方法。
[Claims] 1. When producing a coal/water slurry by mixing and stirring powdered coal and water, the viscosity η of the slurry, which has been experimentally determined in advance, is calculated by the following equation (1). From the relationship with the liquid film water volume v, the target viscosity η
0 , and the coal particle size is adjusted so that the liquid film water volume becomes v 0 according to the target concentration. Method for producing water slurry. v=(V T /V C −ρ C・ν)(1−ε)−ε …(1) where V T : Water addition amount (cm 3 ) V C : Coal particle volume (cm 3 ) ρ C : Coal Bulk density of particles (g/cm 3 ) ν: Volume of water absorbed by unit weight of coal (cm 3 /g) ε: Volume ratio of voids between coal particles in air 2 Target viscosity η 0 is below 2Pa・S,
The method for producing a coal/water slurry according to claim 1, wherein the slurry has a water content of 40% by weight or less. 3 Powdered coal has a maximum particle size of 100 to 1000 μm, and the content of fine particles of 6 μm or less is 10% by weight.
A method for producing a coal/water slurry according to claim 2, which is as follows.
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