JPS6397219A

JPS6397219A - スラリ−タンクの移動式分配装置

Info

Publication number: JPS6397219A
Application number: JP61243263A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Ishii; 良和石井; Hajime Unno; 海野　元
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-04-27

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−泊スラリ−（以
下ＣＯＭという）１石炭−水スラリーＣ以下ＣＷ　Ｍ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スラリータンクの移動
式分配装置に関する。

〔従来の技術〕

近年発電用ボイラーの燃焼１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６５〜８５ｗｔ％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
適には疎水性であり、疎水性粒子は本来凝集傾向を示し
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（ハートバック相）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６５〜８０ｗｔ％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す、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Ｃ０Ｍ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、又最悪の状態ではタン
クの下部が圧密相（ハートバック相）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欠となるが、翼の回転による攪拌装
置を設けることは、スラリー貯蔵用タンクが通常１００
０　ｍ’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１１図はその実験装置の説明図で
ある。図において、（１）は１０００ｍ’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か高い状態にある。（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、ａｒｊ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（２）を循環すると、スラ
リー（２）はパイプ（８）の出口（８ａ）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（８ａ）の直下からタンク
（１）下部に到る狭い流路０２を形成し、その流路（財
）のみを流通して循環ポンプαＱより直ちに循環する流
れをくり返すことか明かとなった。

（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
循環する方法しかとりえない場合、工業上実施可能に循
環することができるスラリータンク、特にスラリータン
クの液面が上下に移動した場合、その液面に追従する分
配装置がなく、分配器からの噴出液を液面近傍で水平方
向に噴出することができないという問題があった。

ｃ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の移動分配装置は、貯蔵
された石炭−油スラリー、又は石炭−水スラリーを抜出
してポンプにより循環パイプを通じてタンク内に定して
循環攪拌する装置を有するスラリータンクにおいて、タ
ンク内上部に設けられ、端部を循環パイプに接続され、
かつスラリーが流通可能で、しかも上下に伸縮可能な連
結部と、その連結部の他の端部と接続され、かつ浮筒を
設けた分配器とからなるものである。

〔作用〕この発明においては、分配器には浮筒が設けられ、かつ
分配器は上下に伸縮可能な連結部に接続され、しかも連
結部は循環用パイプに接続されているので、分配器はタ
ンクスラリーの液面が上下に変動しても、その液面に位
置し、かつポンプにより圧送されるスラリーは分配器か
ら液面に噴出される。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例の説明図である。図にお
いて、第１１図の従来例と同一符号はこれと同等のもの
を示す。図において、（＋Ｏａ）は循環用のスクリュ一
式のポンプ、翰は分配器、（社）は分配器（イ）の周囲
に設けられた４箱で、分配器−は４箱（イ）により液面
（２ａ）かられずか上に配設される。又１２４）は循環
用のポンプ（８）と分配器□□□の中心部との連結部で
ある。連結部に）はパイプ等の内部をスラリー（２）が
流通可能な手段で、かつ上下に伸縮可能になっている。

具体的には蛇腹のようなフレキシブルパイプ、折れ曲か
り可能なパイプ、又は直立のパイプを分配器に接続し、
循環用パイプ（８）と、符号（Ａ）て示す部分てフレキ
シブルな状態で接続してもよい。なお、連結部２４）を
上下動可能な直立パイプにした場合、タンク（１）の屋
根等からガイドを設けて、そのガイド内を直立パイプか
上下動するようにすると、スクリューポンプ（１０ａ）
からの脈動等によって、分配器−に流入したスラリー（
２）の圧力か変動しても、分配器−が横方向に動くこと
はない。

第２図は分配器−の平面図である。分配器−は、十字状
に交差するパイプと径の異なるリング状パイプ（２０ａ
）　、　　（２０ｂ）　、　　（２０ｃ）からなり、ノ
ズル１２１）を外側と内側に設けた構造になっている。

そして、複数の４箱２２）は最外側のリング状パイプ（
２０ａ）に設けられている。なお、４箱１２ｚはリング
状パイプ（２０ａ）　、　（２０ｂ）　、　（２０ｃ）
のそれぞれに設けてもよい。４箱２２）の数、配置は、
分配器（イ）の大きさ１重量及びスクリューポンプ（１
０ａ）の吐出圧等を考序して定められる。

第３図は第２図の４箱の別の態様を示す平面図である。

図において、（３０ａ）〜（３０ｄ）は、それぞれ円弧
状の４箱で、それら４箱（３０ｄ）〜（３０ｄ）をリン
グ状パイプ（２０ａ）　に設りて、浮力により分配器（
イ）を液面（２ａ）よりわずか上に位置させてもよい。

又４箱をリング状に形成して用いてもよい。

４箱を第３図のように円弧状、あるいはリング状にする
と分配器（イ）は安定して常時液面よりわずか上に位置
させることができる。

第４図は分配器１１ωの平面図である。分配器６０）は
パイプ（４２ａ）　、　　（４２ｂ）をＵ状に形成し、
連結部１２４）に接続した短パイプ０４）に連通させて
ほぼ十字にパイプを配設したものである。そして、パイ
プ（４２ａ）　、　　（４２ｂ）の一方の側面で、かつ
それぞれ同し左側の側面にのみノズル（４６ａ）　、　
（４６ｂ）　。

（４６ｃ）を設けたものである。なおノズル（４６ａ）
　。

（４６ｂ）　、　　（４６ｃ）をパイプ（４２ａ）　、
　　（４２ｂ）の側面の右側のみに設けてもよい。そし
て、パイプ（４２ａ）　、　　（４２ｂ）には、はぼ均
等の位置に４箱（イ）が設けられている。

第５図は分配器（資））の平面図である。分配器に））
は、パイプ（５２ａ）〜（５２ｃ）をほぼ等角度に配設
し、中心部で連結部１２４）に連通したものである。そ
して、ノズル（５４・ａ）〜（５４ｃ）　は各パイプ（
５２ａ）〜（５２ｃ）の下部に設けられている。第６図
はパイプ（５２Ｃ）の部分断面図であり、Ｌ字状に曲げ
たノズル（５４ｃ）が設けられ、かつノズル（５４Ｃ）
の噴出口（５６ｃ）は液面（２ａ）とほぼ同一平面で、
かつ水平方向に開口し℃？入る。しかしパイプ自体は４
箱て支持されているので液面（２ａ）より上方に位置し
ている。

第７図（ａ）、第７図（ｂ）は、４箱の分配器（財））
の取付ける配置の態様を示した説明図である。第７図（
ａ）はパイプ（５２ａ）〜（５２ｃ）の先端にそれぞれ
４箱（７０ａ）〜（７０ｃ）を設けたものである。又第
７図（ｂ）は、パイプ（５２ａ）〜（５２ｃ）のそれぞ
れのノズル（Ｓ＋ａ）〜（５４ｃ）の位置に４箱（７２
ａ）〜（７２ｃ）を設けたものである。その場合、ノズ
ル（Ｓ＋ａ）〜（５４ｃ）は第６図の状態を維持させる
。そしてノズル（５４ａ）〜（５４ｃ）　と４箱（７２
ａ）〜（７２ｃ）は別の構造にしてもよいが、ノズル（
５４ａ）〜（５４ｃ）　と４箱Ｃ７２ａ）〜（７２ｃ）
　　とを、例えば第７図（ｃ）のように一体構造にして
、かつノズル（５４ａ）〜（５４ｃ）の噴出口（５６Ｃ
）を第６図の状態に維持するようにしてもよい。

さらに、第７図（ａ）の場合において、４箱（７ｏａ）
〜（７０ｃ）の代りにリング状の４箱、あるいは第３図
に示すような円弧状の４箱を設けてもよい。

又、第７図（ｂ）において、図中の４箱（５４ａ）〜（
５４Ｃ）の代りに第８図に示したように、ノズル（５４
Ｃ）の噴出方向（矢印イ）の反対側を鋭角に形成した４
箱（ａＯ）、あるいは鋭角の代りに半円状の形成にして
、流動するスラリー流が、その部分に衝突しても、抵抗
無く流れるようにしてもよい。

第９図は、分配器（財））のノズル（５４ａ）〜（５４
ｃ）の別の態様を示す部分断面図で、パイプ（５２ｃ）
の斜下方から下方に曲がったノズル（９０）を設け、ノ
ズル（９０）の噴出口（９２）を水平方向に向けたもの
である。なお、分配器（資））のノズル（５４ａ）〜（
５４ｃ）を第９図のような形態にしても、種々の４箱を
設けつるのは、上述の場合と同様である。

第１０図は、分配器ＩＦＩＪ）のパイプ（５２ａ）〜（
５２Ｃ）の先端の形態についての他の態様を示す説明図
である。この分配器′閾ではパイプ（５２ａ）〜（５２
ｃ）の各先端もノズルの機能があるから、噴出量か多く
なる。なお、この場合、パイプの先端及びノズル（５４
ａ）〜（５４ｃ）から適切に配分された噴出量で噴出さ
せることが、必要であり、圧力損失を考慮してパイプ（
５２ａ）〜（５２Ｃ）先端の口径を決める。又４箱（財
）、（３０ａ）〜（３０ｄ）、（７０ａ）〜（７０Ｃ）
をパイプ（５２ａ）〜（５２Ｃ）先端に設ける場合、先
端に取付けてもよく、先端と一体構造のものにしてもよ
い。

次に上記のような移動式分配器（イ）、＠０）、（財）
）を備えたタンク（１）でスラリー（２）を循環する操
作について説明する。

先ず輸送時の流動性を有効にするため、１，０００ｍｐ
ａ、ｓ程度以下の粘度に調整した高濃度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、集泥装置（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（１０ａ）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、固まりのほとんど、具体的には９５％以上を砕
いて微粒石炭粒子のスラリーとする。タンク（１）の低
部から抜き出されるスラリー（２）は、微粒石炭粒子の
濃度が高くなっているうえに、大きな塊状の粒子が混入
していると、スラリー（２）の粘度は著しく犬きくなる
からである。

例えは、第１２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、図中の曲線αり
のスラリーは、曲線（１１）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ても、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＝（２）をノズル（社）。

（４６ａ）〜（４６ｃ）　、　　（５４ａ）〜（５４Ｃ
）から噴出すると、噴出流中の微粒石炭粒子の水平方向
の速度をＵｘ、鉛直方向の速度をｕｙである場合、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＠１）、　　（４６ａ）　〜（４
６ｃ）　。

（５４１１）〜（５４Ｃ）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）
近傍のスラリー（２）と接触する。その際水平方向の速
度Ｕ×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）近傍のスラリー（２）との不連続
面から層流拡散層への遷移か直ちに起こり、噴出流エネ
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。

一方タンク（１）のスラリー（２）のン夜面（２ａ）は
、タンク（１）へ供給するスラリー（２）量は、一定で
ない場合が多いから、タンク（１）内スラリー（２）を
循環する場合、液面（２ａ）は上下に変化した位置にあ
る。しかし分配器□、　６０）、　Ｕ）は４箱２２）　
、　　（３０ａ）　〜（３０ｄ）　。

（７０ａ）〜（７０ｃ）　、　　（７２ａ）〜（７２ｃ
）により常時液面（２ａ）近傍の位置に、維持されてお
り、そのためノズルａＬ　　（４８ａ）　〜（４６ｃ）
　　、　　（５４ａ）　〜（５４ｃ）　　もン夜面（２
ａ）と近傍の位置、又は液面（２ａ）とほぼ同一平面に
維持される。なお、分配器翰、ｆ４０）、（財））が液
面（２ａ）に追従して位置を変えても、循環用パイプ（
８）と分配器（イ）、　６０）　、　缶０）との間は上
下に伸縮可能な連結部に）を通じて連通しているので、
スクリューボンブＯＱて供給するスラリー（２）は分配
器翰、＠０）、（資））に供給される。さらに分配器（
財））の場合であって、第８図のように４箱（８０）が
ノズル（５４ｃ）の噴出方向（矢印イ）を反対側が鋭角
に形成されていると、その鋭角の部分か対向するノズル
（５２ｂ）から噴出されたスラリー流が旋回して、ノズ
ル（５４ｃ）の位置にきても、スラリー流は、４箱（８
０）により抵抗を最小限にしてノズル（５４Ｃ）の下を
流れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明においては、分配器には
４箱が設けられ、かつ分配器は上下に伸縮可能な連結部
に接続され、しかも連結部は循環用パイプに接続されて
いるので、次のような効果を生ずる。

■　分配器を常時液面近傍に位置させることができ、噴
出流を液面とほぼ同一平面に噴出させることができる。

■　タンクに供給するスラリー量を一定にする必要がな
く、液面が異なった状態で所定の循環操作か可能なる。

■　分配器の構造が変って、それに対応した４箱を設け
ることにより、分配器を液面の近傍に位置させることが
できるので、分配器の設計に柔軟性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の説明図、第２図、第４
図、第５図は分配器の平面図、第３図は４箱の平面図、
第６図はパイプの部分断面図、第７図（ａ）、第７図（
ｂ）は４箱の説明図、第７図（Ｃ）は４箱の斜視図、第
８図は４箱の平面図、第９図は分配器のノズルの部分断
面図、第１０図は分配器のパイプ先端の説明図、第１１
図は従来のスラリータンクの説明図、第１２図はＣＷＭ
の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。図において、（１０ａ）はスクリューポンプ、翰。１（ＩＩ、（！１ＩＯ）は分配器、２４）は連結部、＠
、　　（３０ａ）　〜（３０ｄ）　、　　（７０ａ）　
〜（７０ｃ）　、　　（７２ａ）　〜（７２ｃ）　、　
　（８０）は４箱である。代理人７、弁理士　　佐　藤　正　年へＩ　　　　　　　　　　Ｊｉ型藁　　団［１

Claims

【特許請求の範囲】貯蔵された石炭−油スラリー、又は石炭−水スラリーを
抜出してポンプによりパイプを通じてタンク内に戻して
循環攪拌する装置を有するスラリータンクにおいて、上記タンク内上部に設けられ、端部を上記パイプに接続
し、かつ上記スラリーが流通可能で、しかも上下に伸縮
可能な連結部と；該連結部の他の端部と接続され、かつ浮箱を設けた分配
器と、からなるスラリータンクの移動式分配装置。