JPH0140078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭・水スラリー中の石炭粒子を低
消費動力かつ短時間でペレツト状に造粒して回収
する石炭の造粒装置に関するものである。 〔従来の技術〕 近年、石油供給の不安定化のため、石炭を有効
利用する技術開発が進められている。石炭の輸送
コストを下げるためには石炭をスラリー輸送する
のが効果的であり、このためスラリー輸送された
石炭粒子を低コスト、短時間で効率よく回収する
装置の開発が要求されている現状である。 従来、産炭地から直接石炭をスラリー輸送する
方法が、アメリカ合衆国、ソビエト連邦で行わ
れ、文献にも報告されている。 従来、特開昭56−73557号公報に示されるよう
に、油性バインダーを含む微粉炭スラリーが、原
料入口２から精製槽１内の沈降分離室８に投入さ
れ、その表面a₁が密スクリーン１１の基端部のみ
を浸漬せしめる程度にそのレベルを維持し、原料
が沈降分離室８で、親油性である微粉炭表面に油
性バインダーの微粒子が付着し、さらにそのよう
なものが相互に付着し合つて凝集した状態とな
り、それが浮遊物ｄとして原料の上層に浮上し、
非親油性の灰分は沈降して下層に分離するように
した装置が提案されている。 また特開昭56−73558号公報には、微粒子状の
油性バインダーを含む微粉炭スラリーが、精製槽
１の原料入口７から円筒スクリーン２を通じて投
入され、親油性である微粉炭表面に油性バインダ
ーの微粒子が付着し、さらにそのようなものが相
互に付着し合つて凝集した状態となり、それが浮
遊物として浮上し、円筒スクリーン２内上部に滞
留し、非親油性である灰分は沈降分離し、円筒ス
クリーン２を通過し、灰分スラリー出口１１から
排出されるようにした装置が記載されている。 さらに特開昭56−122893号公報には、石炭粒子
のスラリーをライン１６から凝集容器１０に供給
し、バインダーをライン１８からライン１６に供
給し、スラリーおよびバインダーを回転する混合
ブレード１２により乱動に付し、相互混合し、つ
いで混合物を回転するドラム１４と凝集容器の壁
２０との間の環状空間を流して、高いせん断応力
によりペレツトを形成させる方法が記載されてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記の従来の方法では、スラリー輸送後の石炭
粒子と水との分離は、遠心分離装置により行われ
ており、消費エネルギが大きい割には脱水後の石
炭粒子中の水分が多い（約25〜39％）などの不都
合点がある。 また特開昭56−73557号公報記載の装置におい
ては、石炭は油性バインダーにより凝集物となる
が、造粒物とはならない。 また特開昭56−73558号公報記載の装置におい
ては、回転円筒スクリーン表面における石炭粒子
凝集物の転動造粒効果をねらつたものであるが、
効率の面で満足な結果を得ることができない。 さらに特開昭56−122893号公報記載の方法にお
いては、回転円筒ドラムにおける石炭粒子凝集物
の転動造粒効果をねらつたものであるが、ドラム
回転速度を高めても、凝集物がドラム表面をすべ
るため、造粒速度には限界がある。 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、輸送
されてきた石炭・水スラリーを１段目の混合槽に
供給するとともに、重油および造粒促進剤を加え
て撹拌し石炭表面に重油および造粒促進剤を被覆
させた後、２段目の造粒機に移送し撹拌して石炭
粒子と重油との混合ペレツトを形成させ、ついで
生成物を振動ふるいなどの簡単な構造の固液分離
器に送り混合ペレツトと灰分を含む廃水とに分離
することにより、石炭・水スラリー中の石炭粒子
を低消費動力、かつ短時間に回収することがで
き、かつ脱水効率も高く（脱水後の石炭中の水分
約20〜25％）、しかも石炭中に含まれる灰分も一
部分離、除去することができる石炭の造粒装置の
提供を目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 本願の第１の発明の石炭の造粒装置は、第６図
および第７図を参照して説明すれば、石炭・水ス
ラリー供給管１５および重油・造粒促進剤供給管
１６が接続され、内部に撹拌翼１７を有する竪型
混合槽１８と、この竪型混合槽の下部に混合液抜
出ポンプ２０を介して一端部が接続され、内部に
撹拌翼２１を有し他端部に生成ペレツト・廃水出
口２２を有する横型造粒機２３と、この横型造粒
機の生成ペレツト・廃水出口に接続された固液分
離器２４とからなることを特徴としている。 また本願の第２の発明の石炭の造粒装置は、第
８図を参照して説明すれば、石炭・水スラリー供
給管１５および重油・造粒促進剤供給管１６が接
続され、内部に撹拌翼１７を有する竪型混合槽１
８と、この竪型混合槽の下部に混合液抜出ポンプ
２０を介して一端部が接続され、内部に撹拌翼２
１を有し、他端部に生成ペレツト・廃水出口２２
を有する横型造粒機２３と、この横型造粒機の生
成ペレツト・廃水出口に接続された固液分離器２
４とからなり、前記竪型混合槽１８の下部に気体
供給管３４を接続してなることを特徴としてい
る。 １段目の混合槽内に石炭・水スラリーを供給す
るとともに、重油および造粒促進剤を加え、それ
らを乱流撹拌した後、２段目の造粒機に送り、撹
拌して石炭粒子と重油との混合ペレツトを形成さ
せる。ついで生成物を振動ふるいなどの固液分離
器に送り混合ペレツトと灰分を含む廃水とに分離
する。 以下、本発明の構成を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明装置の一例を示している。１
は撹拌翼２を備えた１段目の混合槽で、この混合
槽１には石炭・水スラリー供給管３、重油供給管
４、造粒促進剤供給管５、混合液抜出管６が接続
されている。混合液抜出管６は混合液抜出ポンプ
７を介して撹拌翼８を備えた２段目の造粒機１０
に接続され、さらにこの造粒機１０は混合ペレツ
ト・廃水抜出管１１を介して振動ふるいなどの簡
単な構造の固液分離器１２に接続されている。１
３は混合ペレツト抜出ライン、１４は廃水抜出管
である。混合槽１における撹拌翼２は先端速度が
１〜４ｍ／秒、とくに２〜３ｍ／秒となる回転数
とするのが好ましく、また造粒機１０における撹
拌翼８は、先端速度が1.5〜９ｍ／秒、とくに３
〜８ｍ／秒となる回転数とするのが好ましい。 上記のように構成された装置において、まず１
段目の混合槽１内に石炭・水スラリーを供給する
とともに、重油および造粒促進剤を加え、それら
を乱流撹拌して十分混合した後、混合液を２段目
の造粒機１０に送り、撹拌して石炭粒子と重油と
の混合ペレツトを形成させる。ついで生成物を振
動ふるいなどの固液分離器１２に送り混合ペレツ
トと灰分を含む廃水とに分離する。分離された混
合ペレツトは再び輸送されるかまたはボイラで燃
焼される。前記混合槽１においては、消費動力ま
たはスラリーの粘度が急激に増大する直前まで、
すなわち造粒機構の第１段階（後述の第２図にお
ける左側の直線部分）まで滞留させ、それ以後は
造粒機１０内に滞留させる。混合槽１内に石炭・
水スラリー、重油および造粒促進剤を供給する場
合、第１図に示すように各々別々に供給する以外
に、造粒促進剤を予め石炭・水スラリー中に添加
するか、または予め重油中に添加してエマルジヨ
ンとして供給する場合もある。通常、産炭地から
輸送される石炭・水スラリーにおける石炭の濃度
は、ドライベースで40〜50％、とくに43〜47％の
場合が多く、本発明はこれらの濃度の石炭・水ス
ラリーを処理するのに適している。 本発明において用いられる重油は、造粒する際
にバインダーとして必要な粘度を有しかつ比較的
安価なものでなければならない。この意味からＣ
重油、Ｂ重油、常圧蒸留塔塔底油などが好適であ
る。また重油の添加量はドライベースで石炭の４
〜20重量％、好ましくは10〜15重量％である。 また本発明において用いられる造粒促進剤は、
アニオン系、ノニオン系、カチオン系の界面活性
剤を単独または組み合わせて用いられ、炭種によ
つて、適宜選択される。具体的にはアニオン系界
面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレ
ンアルキル（アルキルフエノール）硫酸エステル
塩、アルキルリン酸エステル塩、ジアルキルスル
ホコハク酸エステル塩、アクリル酸もしくは／お
よび無水マレイン酸共重合体、多環式芳香族スル
ホン化物もしくはホルマリン化合物などが使用さ
れ、カチオン系界面活性剤としては、アルキルア
ミン塩、第４級アミン塩などが使用され、ノニオ
ン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルフエノール
エーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブ
ロツクポリマー、ポリオキシエチレンアルキルア
ミン、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンソルビタン脂肪酸エステルなどが使用さ
れ、両性系界面活性剤としては、アルキルベタイ
ンなどが使用され、また、１、２、３モノアミ
ン、ジアミンなどのアミン化合物が使用される。
また造粒促進剤の添加量はドライベースで石炭の
0.01〜5.0重量％、好ましくは0.05〜2.0重量％で
ある。 石炭の種類によつては、たとえばオーストラリ
ア産のブレアソール炭のように酸性を呈するもの
があり、このような場合には、石炭・水スラリー
にCa（OH）₂などの中和剤を添加してPHを6.5〜
10、好ましくは７〜９に調整した後、重油および
造粒促進剤を加える。なお石炭・水スラリーに重
油および造粒促進剤を加えつつ、さらにCa
（OH）₂などの中和剤を添加してPHを6.5〜10、好
ましくは７〜９に調整しても差し支えない。 本発明における造粒はつぎの過程によつてなさ
れていると考えられる。まず石炭・水スラリー中
に添加された重油と造粒促進剤が分散し、造粒促
進剤が石炭粒子表面に吸着して石炭粒子表面を改
質した後、重油が石炭粒子表面に付着して油膜を
形成し、ついで重油と造粒促進剤の吸着した石炭
粒子同志が衝突、接触して油をバインダーとし
て、凝集、結合してフロツクを形成、成長し、さ
らに圧密されてペレツトを形成する。 本発明の２段連続造粒方式の装置において、同
時に石炭・水スラリー100を処理するのに必要
な動力を測定し、１段連続造粒方法の場合の測定
値と比較した。結果は第１表の如くであつた。

〔実施例〕

つぎに本発明の石炭の造粒装置の一実施例につ
いて第６図〜第８図に基づいて説明する。第６図
は竪型混合槽と横型造粒機とを連結してなる２段
造粒装置を示すもので、石炭・水スラリー供給管
１５および重油・造粒促進剤供給管１６が接続さ
れ、内部に撹拌翼１７を有する竪型混合槽１８
と、この竪型混合槽１８に混合液抜出ポンプ２０
を介して一端部が接続され、内部に撹拌翼２１を
有し、他端部に生成ペレツト・廃水出口２２を有
する横型造粒機２３と、この横型造粒機２３の生
成ペレツト・廃水出口２２に接続された振動ふる
いなどの簡単な構造の固液分離器２４とからなつ
ている。２５は邪魔板、２６は混合液出口、２７
は混合液入口、２８はペレツト抜出ライン、３０
は廃水抜出管、３１，３２はモータである。廃水
抜出管３０は分岐して混合液抜出ポンプ２０の入
口側に接続され、混合液抜出ポンプ２０の出口側
は竪型混合槽１８の上部にも接続されている。な
お重油・造粒促進剤供給管１６の代りに、重油供
給管、造粒促進剤供給管を別々に接続することも
ある。 １段目の竪型混合槽１８において、造粒促進剤
を含む重油もしくはそのエマルジヨンを石炭の水
スラリーに加え、十分撹拌混合した後、下部の混
合液出口２６から抜き出し、混合液抜出ポンプ２
０により２段目の横型造粒機２３に移送する。な
お竪型混合槽１８内には複数の邪魔板２５が取り
付けられており、撹拌翼１７の回転により上下循
環流が生じ、乱流状態となつている。この撹拌翼
１７の形状としては、プロペラ型、傾斜付フアン
タービン型などのように上下流を起こすものを用
いるのが望ましい。また撹拌翼の取付け段数は１
〜４段とするのが一般的である。竪型混合槽１８
内で予め重油と十分混合され、造粒機構の第１段
階（消費動力またはスラリー粘度が急激に増大す
る直前の状態）に達したスラリー（混合液）は、
つぎの横型造粒機２３に送られ、この横型造粒機
２３内において撹拌翼２１が回転することによ
り、転動作用と剪断作用を受けて造粒が起こる。
横型造粒機２３の撹拌翼２１としては、たとえば
傾斜付フアンタービン（傾斜角０〜45゜）などの
ように放射流、回転流を起こすものを用いるのが
望ましく、また入口２７から出口２２への方向の
流れをつくる必要がある。横型造粒機２３内で形
成されたペレツトは、廃水とともに出口２２から
抜き出され、簡単な構造の固液分離器２４、たと
えば振動ふるいによつてペレツトと灰分を含む廃
水とに分離される。第６図に示す装置において、
竪型混合槽１８の高さＨと内径D₁との比、Ｈ／
D₁を１〜３程度、撹拌翼１７の幅d₁とD₁との比、
d₁／D₁を0.4〜0.8程度、混合槽１８の底面と最下
段の撹拌翼中心との間隔h₁を0.3d₁〜1.5d₁程度、
撹拌翼１７の間隔h₂を0.5d₁〜3d₁程度、横型造粒
機２３の長さＬと内径D₂との比、Ｌ／D₂を３〜
10程度、撹拌翼２１の幅d₂とD₂との比、d₂／D₂
を0.6〜0.9程度、撹拌翼２１先端速度を1.5〜9.0
ｍ／秒程度、撹拌翼２１の間隔h₃を0.5d₂〜3d₂程
度とするのが望ましい。また竪型混合槽の邪魔板
２５は、完全邪魔板条件（Ｗ／D₁）^1.2nb＝0.35
（nb：取付け枚数、ｗ：邪魔板の幅）を満足する
ようにする。 第６図に示す装置は、１段目の竪型混合槽１８
に重油および造粒促進剤の必要量を全て添加する
場合を示しているが、第７図に示すように、横型
造粒機２３に重油・造粒促進剤供給管３３を接続
して、横型造粒機２３においても重油および造粒
促進剤を分割添加するように構成することもあ
る。この場合は重油および造粒促進剤を分割して
添加することにより、造粒と脱灰が促進されると
いう利点がある。他の構成および作用は第６図に
示す装置の場合と同様である。 第８図は本発明の装置のさらに他の実施例を示
している。この装置は、１段目の竪型混合槽１８
の下部に空気または窒素などの気体を吹き込むた
めの気体供給管３４を接続して、石炭の造粒時間
をさらに短縮するように構成したものである。石
炭・水スラリー、重油および造粒促進剤の撹拌、
混合の際に、空気、窒素などの気体が吹き込まれ
ると、気泡が石炭粒子に付着して油が吸着し易く
なり、このため造粒時間が短縮されるものと考え
られる。なお横型造粒機２３の重油・造粒促進剤
供給管３３を設けない場合もある。他の構成およ
び作用は第６図に示す装置の場合と同様である。 つぎに本発明者らが行つた実験例を示す。 実験例 本実験例は第６図に示す装置を用いて行つた。
粒径１mm以下のブレアソール炭の石炭濃度44重量
％の石炭・水スラリーを10／分（12.2Kg／分）
の割合で竪型混合槽に供給するとともに、Ca
（OH）₂を１ｇ／分（石炭に対し0.2重量％相当）
添加して、PH8.0に調整し、さらに中東系Ｃ重油
（50℃における粘度137.3センチストークス、比重
（15／４℃）0.9515）を644ｇ／分（石炭に対し12
重量％相当）と、造粒促進剤としてジオクチルス
ルホ琥珀酸ナトリウムを5.4ｇ／分（石炭に対し
0.1重量％相当）添加して、撹拌翼の回転数
200rpm、滞留時間15分で撹拌混合した。ブレア
ソール炭の性状は第２表に示す通りであつた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の石炭の造粒装置
は、１段目の混合槽で撹拌作用により石炭粒子表
面に重油および造粒促進剤を被覆させ、２段目の
造粒機で転動作用と剪断作用により造粒を行う２
段プロセスを行えるように構成したものであるか
ら、１段のみの造粒ブロセスと比較して滞留時間
を大幅に短縮することができ、かつ消費動力を大
幅に低減することができ、また石炭粒子を高い脱
水効率で回収でき、さらに石灰中に含まれる灰分
の一部も分離、除去することができるという効果
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の石炭の造粒装置の一例を示す
説明図、第２図は一槽で回分造粒する場合の消費
動力と時間との関係を示す曲線図、第３図は従来
の一槽での連続造粒の場合における消費動力と時
間との関係を示す説明図、第４図および第５図は
本発明の２段造粒方式の装置を用いた場合を示す
もので、第４図は混合槽における消費動力と時間
との関係を示す説明図、第５図は造粒機における
消費動力と時間との関係を示す説明図、第６図は
本発明の竪型混合槽と横型造粒機を連結させた２
段方式の造粒装置の一実施例を示す説明図、第７
図は本発明の２段方式の造粒装置の他の実施例を
示すもので、横型造粒機に重油・造粒促進剤供給
管を接続した場合を示す説明図、第８図は本発明
のさらに他の実施例を示すもので、竪型混合槽に
気体供給管を接続した場合を示す説明図である。 １……混合槽、２……撹拌翼、３……石炭・水
スラリー供給管、４……重油供給管、５……造粒
促進剤供給管、７……混合液抜出ポンプ、８……
撹拌翼、１０……造粒機、１２……固液分離器、
１３……ペレツト抜出ライン、１５……石炭・水
スラリー供給管、１６……重油・造粒促進剤供給
管、１７……撹拌翼、１８……竪型混合槽、２０
……混合液抜出ポンプ、２１……撹拌翼、２２…
…生成ペレツト・廃水出口、２３……横型造粒
機、２４……固液分離器、２５……邪魔板、２７
……混合液入口、２８……ペレツト抜出ライン、
３３……重油・造粒促進剤供給管、３４……気体
供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭・水スラリー供給管および重油・造粒促
   進剤供給管が接続され、内部に撹拌翼を有する竪
   型混合槽と、この竪型混合槽の下部に混合液抜出
   ポンプを介して一端部が接続され、内部に撹拌翼
   を有し他端部に生成ペレツト・廃水出口を有する
   横型造粒機と、この横型造粒機の生成ペレツト・
   廃水出口に接続された固液分離器とからなること
   を特徴とする石炭の造粒装置。 ２ 石炭・水スラリー供給管および重油・造粒促
   進剤供給管が接続され、内部に撹拌翼を有する竪
   型混合槽と、この竪型混合槽の下部に混合液抜出
   ポンプを介して一端部が接続され、内部に撹拌翼
   を有し、他端部に生成ペレツト・廃水出口を有す
   る横型造粒機と、この横型造粒機の生成ペレツ
   ト・廃水出口に接続された固液分離器とからな
   り、前記竪型混合槽の下部に気体供給管を接続し
   てなることを特徴とする石炭の造粒装置。