JPS6344487A - スラリ−タンク - 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〕 この発明は、タンクに貯蔵された石炭−油スラリー（以
下ＣＯＭという）、石炭−水スラリー（以下ＣＷＭとい
う）、特にこれらの高濃度スラリーを循環して攪拌し、
タンク内スラリーを均一にする装置を備えたスラリータ
ンクに関する。

〔従来の技術〕

近年発電用ボイラーの燃焼、石炭液化等の石炭利用技術
の進展に伴って、ＣＷＭ、ＣＯＭが使用されるようにな
っている。例えばＣＷＭについてみれば、従来石炭粒子
濃度は４５〜５０ｗｔ％のＣＷＭであったが、発電用ボ
イラー熱効率の向上、輸送効率の向上、貯蔵効率等の要
請から石炭粒子濃度が６５〜８０ｗｔ％の高濃度ＣＷＭ
が注目されるに至っている。しかし石炭粒子表面は一般
的には疎水性であり、疎水性粒子は本来ａＳ傾向を示し
安定な分散系をつくらないので、高濃度ＣＷＭでは石炭
粒子に電荷を与えて、粒子間の静電気的な反発効果を与
えたり、あるいは石炭粒子表面に形成される高分子吸着
層の熱力学的な相互作用による立体反発効果を与えるた
め、分散剤が添加される。なお分散剤としては、非イオ
ン系のものとして、例えばエチレンオキサイド系、エチ
レン及びプロピレンオキサイド系より成る高分子性表面
活性剤が使用され、イオン系のものとして、アニオン系
のポリナフタレンスルホン酸より成る表面活性剤等が使
用される。このようにして分散剤が添加された高濃度Ｃ
ＷＭにおいては、媒体（水）が石炭粒子表面をおおって
連続相となり、石炭粒子は分散状態となる。しかし分散
状態となった石炭粒子は、周囲の石炭粒子の干渉を受け
なくなる代わりに沈降することが容易となり、条件が悪
いと圧密相（八−ドパック相）を形成して大きなトラブ
ルを引き起こす。

一方工業上石炭粒子濃度が４５〜５０ｗｔ％のＣＷＭ、
石炭粒子濃度が６５〜３０ｗｔ％の高濃度ＣＷＭ、及び
ＣＯＭをタンクに短期又は長期に貯蔵することが必要で
ある。そしてタンクから払出して輸送するスラリーは、
均一な濃度のスラリーでなければならず、かつタンク内
のスラリーも流動しうる状態でなければならない。しか
し、ＣＷＭ及び００Ｍ中の石炭粒子は沈降し、しかも、
より石炭粒子濃度が高くなるに従ってチクソトロピック
な挙動を示す傾向が大きくなり、又最急の状態ではタン
クの下部が圧密相（ハードバック相）を形成することが
ある。従って、タンク内のスラリーを均一化させるため
攪拌することが不可決となるが、翼の回転による攪拌装
置を設けても、スラリー貯蔵用タンクは通常１０００ｒ
ｎ’以上の大型タンクになるため、攪拌装置の構造及び
攪拌効果の点から困難である。そこで、攪拌はタンク内
からスラリーを抜出してから再度戻してやる循環方式に
よらざるをえないが、特に高濃度ＣＷＭ等では実際に工
業上適用可能な循環方法がなかった。

そこで本発明の発明者は大型タンクでスラリーの循環方
法の実験を行った。第６図はその実験装置の説明図であ
る。図において、（１）は１０００　ｍ’のタンク、（
２）はタンク（１）に貯蔵されている微粒石炭粒子の濃
度が７０ｗｔ％程度のＣＷＭのスラリーで、約１ケ月経
過しているものである。１ケ月経過後のＣＷ　Ｍ　（２
）は、微粒石炭粒子が沈降しており、タンク（１）内下
部は微粒石炭粒子濃度が高い状態にある。（４）は回転
式の集泥装置、（６）は集泥装置（４）で集められたス
ラリー（２）の石炭微粒子が塊となったものを塊砕する
塊砕ミキサー、（８）は塊砕ミキサー（６）に連通ずる
スラリー循環用のパイプ、α１はパイプ（８）の途中に
設けられた循環用のポンプである。なおパイプ（８）の
出口（８ａ）は、タンク（１）の中央部に位置させであ
る。

以上の実験装置で、スラリー（２１を循環すると、スラ
リー（２）はパイプ（８）の出口（８＆）から垂直方向
に所定の流速で噴出して、液面（２ａ）に衝突する。そ
して液面（２ａ）に衝突したスラリー流は、タンク（１
）内に分散することなく出口（８＆）の直下からタンク
（１）下部に到る狭い流路０を形成し、その流路（支）
のみを流通して循環ポンプａ１より直ちに循環する流れ
を（９返すことが明かとなった。

［発明が解決しようとする問題点］　−従来タンク中の
スラリーを均一化させるのにスラリーを循環する場合、
工業上実施可能なスラリータンクがないという問題があ
った。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るスラリータンクは、石炭−泊スラリー（
ＣＯＭ）又は石炭−水スラリー（ＣＷＭ）を貯蔵するタ
ンクにおいて、タンクの底部からの上記スラリーを抜出
し手段と、その抜出し手段により抜出したスラリーを循
環させる手段と、径の異なる複数のリング状パイプを連
通させ、カ一つリンク状パイプには、複数の横方向に噴
出口が位置するノズルを備えた分配器であって、タンク
内の液面とほぼ同一平面に維持するように分配器と、か
らなるものである。

〔作用〕

この発明においては、分配器は、複数のリング状パイプ
を連通させているので、タンクの液面全体に噴出流を分
布させることができる。又分配器のノズルは横方向に設
けられ、かつ分配器が液面とほぼ同一平面に位置するの
で、噴出流はほぼ水平方向に噴出し、かつただちに液面
に接触させることができ、石炭粒子は水平方向の速度Ｕ
ｘのみをもち、エネルギーめ減衰によりタンク内に自然
に混在させることができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明に使用するタンクの一実施例の説明
図である。図において、第１０図の従来例と同一符号は
これと同等のものを示す。（１０ｍ）は循環用のスクリ
ュ一式のポンプ、■はスラリー（２）の循環用のパイプ
（８）にその中心を連通させて配設し１２分配器であり
、分配型■の平面は液面（２＆）とほぼ同一の平面に配
設する。

第２図は分配器■の平面図である。分配器■は、十字状
に交差するパイプ（２０ｍ）　、　（２０ｂ）と径の異
なるリング状のパイプ（２０ｅ）　、　（２０ｄ）　、
　（２０ｅ）からなり、ノズルＱυを外側と内側に設け
た構造になっている。

ノズルＱ１１は、液面（２ａ）全体に中心部（２）から
放射状に配置され、各ノズルＱＩ）から噴出されるスラ
リー（２）が液面（２ａ）全体にほぼ均一に分布するよ
うになっている。

なお、第２図において、ノズル圓はリング状パイプ（２
０ｅ）　、　（２０ｄ）　、　（２０ｅ）の外側と内側
の対向する位置に設けているが、全体に分布するように
配設すれば、対向する位置でなくてもよい。

リング状パイプ（２０ｅ）　、　（２Ｑｄ）　、　（２
０ｅ）は、同一の径のパイプを使用してもよいが、各ノ
ズルｅＤから同じ景の噴出流（２）を噴出させることが
望ましいからリング状パイプ（２０ｅ）　、　（２０ｄ
）　、　（２０ｅ）の径をそれぞれ変えてもよい。ただ
し、スラリー流（混和流）は、管壁から発生する流体の
乱れの影響を受けると共に、スラリー流が曲がった流路
を流れるから、石炭粒子も管壁に衝突することにより種
々の影響を受ける。そのためリング状パイプ（２０ｃ）
　、　（２０ｄ）　。

（２０ｅ）それぞれの石炭粒子のレイノズル数と管レイ
ノズル数を同じにしても各ノズル（ハ）から噴出する噴
出流（２）の状態が同じになるとは限らないことが明か
となっており、リング状パイプ（２０ｃ）。

（２０ｄ）　、　（２０ｅ）のそれぞれの径は一義的に
はレイノズル歎息外の石炭粒子の管壁への衝突の影響を
考慮して定めている。又具体的には、ノズルｅｌ）の形
状も重要な要素となりうる。ノズル２１の通路はその先
端を狭くして、三角錐状にしたもの、直線、状の通路に
したもの、あるいは、先端が広がった状態にしたもの等
積にある、しかしこの発明においては、ノズル（２）の
通路は直線状の通路にしたものあるいは、先端が広がっ
た状態にしたもの使用するのが望ましいことが実験によ
り明らかにされている。

さらに、ノズルＱＤは、液面（２ａ）全体に中心部■か
ら放射状に配置され、各ノズルｃ！Ｄから噴出されるス
ラ！Ｊ−（２１が液面（２ａ）全体にほぼ均一に分布す
るようになっている。第３図は分配器翰のノズル（社）
の部分断面図で、噴出口の向き及びノズルＱ１）からの
噴出流の方向（図中の符号Ａの矢印）と、タンク（１）
内のスラリー（２）との位置関係を示す。図からノズル
（２）は液面（２ａ）とほぼ同じ平面に位置しており、
そのためノズルＱυからの噴出流は矢印Ａのように液面
（２ａ）とほぼ同一平面で水平方向に噴出する。

次に上記のような条件で、操作する場合について説明す
る。先ず輸送時の流動性を有効にするため、１．　ＯＯ
Ｏｍｐｍ、　ｓ以下の粘土に調整した高濃度ＣＷＭスラ
リー（２）をパイプにより輸送して、タンク（１）に貯
蔵する。次にタンク（１）内の微粒石炭粒子濃度の均一
化の必要が生じると、１１泥装ｆｆｉ　（４）の翼を回
転して濃縮スラリーを中心に集め、塊砕ミキサー（６）
で塊砕して微粒石炭粒子が分離した状態のスラリーとし
、スクリュ一式ポンプ（１０亀）によりパイプ（８）で
循環する。なお、塊砕ミキサー（６）では微粒石炭粒子
の固まりがある場合、かまりのほとんど、具体的には９
５％以上を砕いて微粒石炭粒子のスラリーとする。タン
ク（１）の底部から抜出されるスラ！Ｊ　−（２１は、
微粒子石炭粒子の濃度が高くなっている上に大きな塊状
の粒子が混入していると、スラリー（２）の粘度は著し
く大きくなるからである。

例えば、第４図はＣＷＭにおける石炭粒子濃度とスラリ
ー粘度との関係を示す線図であるが、図中の曲Ｒ（イ）
のスラリーは、曲Ｉｌ！（ロ）で示すスラリーよりもそ
の石炭粒子径が大きいため、同じ濃度のスラリーでも、
高濃度領域では著しく粘度が高くなっている。そして、
スラリー（２）は、第３図に示すように、ノズルＱ１）
から矢印Ａのように水平方向に噴出する。この場合、噴
出流中の微粒石炭粒子の水平方向の速度をＵ　ｘ　、鉛
直方向の速度をＵｙとすると、事実上速度Ｕｙは無視で
き、水平方向のみの速度Ｕｘをもつことになる。又ノズ
ル２１）は液面（２ａ）と同一平面に位置するので、噴
出流はタンク（１）内の液面（２ａ）近傍のスラ！Ｊ−
（２）と接触する。その際水平方向の速度Ｕｘを有する
流体と静止液体とが接触し、かつ粘度の高い流体とそれ
より若干粘度の低い液体が接触することになるが、観察
の結果、速度差等による噴出流とタンク（１）内液面（
２ａ）近傍のスラ！Ｊ−（２＋との不連続面から層流拡
散層への遷移が直ちに起こり、噴出流のエネルギーが順
次消失するに従って微粒石炭粒子を順次自然にタンク内
スラリー（２）中に混在していく。こうして、これらの
操作を一定時間継続して行うと、タンク（１）内のスラ
リー（２）は均一化した濃度になる。

この発明においては、分配器□□□を液面（２ａ）とほ
ぼ同一平面に維持することが必要であり、第５図は分配
器■を液面（２ａ）に追従させる手段の説明図である。

図において、タンク（１）の側壁にノズル（ＳＯ）とス
イベルリング（５１）を設−け、スイベルリング（５１
）にパイプ（５２）を連通し、パイプ（５２）の先端に
分配器（イ）＃　（４’）の中心部を取付けて連通させ
、タンク（１）下部から抜出されたスラリー（２）は、
ポンプ（１０ａ）によりノズル（５０）、スイベルリン
グ（５１）及びパイプ（５２）を通して分配器（イ）、
　（４０）からスラリー（２）の液面（２ａ）に噴出さ
れる。そして、液面（２ａ）が降下して符号（Ａ）の位
置になってもスイベルリング（５１）を回転することに
より、分配器■。

（４０）の位置を液面（２ａ）に追従させ、分配器■。

（４０）と液面（２亀）とを常時はぼ同一の平面に位置
させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明においては、タンクのＣ
ＯＭ又はＣＷＭスラリーが高濃度であっても、石炭粒子
をタンク内スラリー全体に混在することができ、タンク
内スラリーの濃縮に流路を形成することがなく、大型の
タンクにおいても容易に短時間でタンク内スラリー濃度
を均一化することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるタンクの説明図、第２
図は第１図の分配器の平面図、第３図は第２図の分配器
の部分断面図、第４図はＣＷＭにおける石炭粒子濃度と
スラリーのみかけ粘度との関係を示す線図、第５図は分
配器をタンク内スラリーの液面に追従させる装置の説明
図、第６図は従来のタンクの説明図である。 図において、（１）はタンク、（２）はスラリー、（２
ａ）は液面、（４）は回転式の集泥装置、（６）は塊砕
ミキサー、（８）はスラリー循環用のパイプ、αｌ、　
（１０ｍ）はポンプ、■は分配器、ｅｌ）はノズル、（
５１）はスイベルリングである。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図　　２１ 第２図 第３図 石Ｒ草子廉月［（ｗｔ”ム）　→ 第５図 ？２ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 石炭−油スラリー（ＣＯＭ）又は石炭−水スラリー（Ｃ
   ＷＭ）を貯蔵するタンクにおいて、（イ）上記タンクの
   底部からの上記スラリーを抜出し手段と、 （ロ）上記抜き出し手段により抜出したスラリーを循環
   させる手段と、 （ハ）径の異なる複数のリング状パイプを連通させ、か
   つ該リング状パイプには、複数の横方向に噴出口が位置
   するノズルを備えた分配器であつて、上記タンク内の液
   面とほぼ同一平面に維持するように分配器と、 からなるスラリータンク。