JPH0321594B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高濃度石炭−水スラリの製造法に係
り、特に高石炭濃度で低粘度であり、かつ安定性
の良好な石炭−水スラリを低コストで製造する方
法に関するものである。 近年、火力発電所を中心に石油の代替燃料とし
て石炭が用いられている。しかし、石炭は固体燃
料であるため、ハンドリングが容易でなく、その
ため輸送費が多大となり、石炭自体の価格に大き
な影響を与えている。そこで石炭を粉砕し各種の
液体と混合して流体と同様に扱えるようにする流
体化技術が盛んに行なわれている。 流体化技術の１つに、重油と石炭との混合物で
COM（Coal and Oill Mixture）がある。しか
し、COMの場合、重油と石炭との重量比が約１
対１であり、完全な脱石油燃料とは言えず、価格
の点でのメリツトは少ないと考えられる。また、
メタノールと石炭との混合物であるメタコールも
価格が高く、実用段階には到つていない。 以上のことから、石炭と水を用いてスラリ化す
ることが望まれている。石炭−水スラリの性状は
輸送及び燃焼効率等を考えると、低粘度でかつ水
分が少ない（約30％）ことがスラリ製造にあたり
重要である。一方、粒径分布がスラリ性状に与え
る影響は大きく、広い粒径状分布を有するスラリ
が望まれる。しかし、チユーブミルによる１段粉
砕という従来の方法では、低HGIの石炭に対し
て、単位時間あたりの処理量が小さい、粒径
分布の分布幅が狭い、などの欠点があり、スラリ
性状を改善するために数μ以下の超微細粒子にな
るまで、石炭が低動力で粉砕が行なわれる方法が
望まれる。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、低コストで効率的に超微細粒子（数μ以
下）を製造し、石炭−水スラリに広い粒径分布を
与える方法を提供することである。 本発明者は、数μ以下の超微細石炭粒子を別途
製造することに着目し、スタードミルによる湿式
粉砕で得られる超微細石炭粒子を含むスラリをチ
ユーブミルによる製造スラリに加えることによ
り、低HGI炭に対しても、広い粒径範囲を有す
るスラリを低コストで製造できることを見い出し
た。 本発明は、上記知見に基ずいてなされたもの
で、石炭−水スラリの製造法において、湿式チユ
ーブミルと湿式スタードミルを併用することを特
徴とする。 本発明においては、スタードミルにより粉砕し
た微細石炭粒子を、チユーブミルの入口側または
出口側より供給するか、もしくはチユーブミル出
口後のスラリタンク等で混合するか、いずれか１
つ以上の処理を行うことが好ましい。 また上記チユーブミルの内部の２室以上に分割
し、それぞれの室に異なつた径のボールを使用す
ることが、より広い石炭粒径分布を得る上で好ま
しい。 以下、本発明を図面により詳細に説明する。 本発明の高濃度石炭−水スラリの製造工程の１
例を第１図に示す。コンベア２によつてバンカ３
に送られた石炭Ａは、粗粉砕機４で−7meshまで
粗粉砕された後、管路５，６よりそれぞれチユー
ブミル１１とスタードミル９（Robert H.Perry，
Cecil、H.Chilton“Chemical
Engineers′Handbook”5th ed.p8−29〜30，
New York，1973）に供給湿式粉砕される。こ
の際、水と添加剤は管路７，８からそれぞれのミ
ル内へ供給される。スタードミル９で湿式粉砕、
製造されたスラリは、管路１０によりチユーブミ
ルの入口側からミル内へ供給され湿式粉砕、混合
された後、高濃度石炭−水スラリとして管路１３
から送り出される。 スタードミル９としては、米国Union Process
社のアトライター（商標、同上文献）や西独
Drais社のパールミル（商標）またスタードミル
９と同一の効果が得られる粉砕機としては、タワ
ーミル（河端重勝著「タワーミル」、粉体と工業
社、1972）等があるが、本願では、このようなミ
ルも「スタードミル」の一種とし包含される。 上記以外に、高濃度石炭−水スラリの製造法と
して、(1)スタードミルで製造したスラリをチユー
ブミルの出口側からミル内に供給し、粉砕、混合
して製造する方法、(2)スタードミルで製造したス
ラリをチユーブミル出口後のタンク等内で混合し
て製造する方法。(3)HGIの低い石炭をスタード
ミルで湿式粉砕して得たスラリを、HGIの高い
石炭と共にチユーブミルで湿式粉砕、混合して製
造する方法、(4)前述の(3)とは逆にスタードミルで
HGIの高い石炭を湿式粉砕して得たスラリを、
HGIの低い石炭と共にチユーブミルで湿式粉砕、
混合して製造する方法、(5)スタードミルで製造し
たスラリのうちの一部をチユーブミルに供給して
石炭と共に湿式粉砕し、スタードミルから導びか
れた残りのスラリと混合して製造する方法、(6)チ
ユーブミルで製造したスラリをスタードミルに供
給し、石炭と共に湿式粉砕、混合して製造する方
法がある。 第２図は、上記(1)の製造法を示したものである
が、コンベア２によつてバンカ３に供給された石
炭Ａは、粗粉砕機４で−７メツシユまで粗粉砕さ
れた後、管路５，６によりそれぞれチユーブミル
１１とスタードミル９に供給され、湿式粉砕され
る。この際、水と添加剤は管路７，８よりそれぞ
れのミル内へ供給される。ここで、スタードミル
９で製造したスラリが、管路１０によつてチユー
ブミル１１の出口側からミル内へ供給され、粉
砕、混合された後、高濃度石炭−水スラリとして
管路１３から送り出される。 第３図は、前記(2)の製造法を示したものである
が、コンベア２によつてバンカ３に供給された石
炭Ａは、粗粉砕機４で−７メツシユまで粗粉砕さ
れた後、管路５，６によりそれぞれチユーブミル
１１とスタードミル９に供給、湿式粉砕される。
この際、水と添加剤は管路７，８よりそれぞれミ
ル内へ供給される。ここで、スタードミル９で製
造したスラリは、管路１０からタンク１２へ供給
され、チユーブミル１１で製造されたスラリと混
合し、高濃度石炭−水スラリとして管路１３から
送り出される。 第４図は、(3)の製造法を示したものであるが、
これは粉砕性の異なる２種の石炭Ａと石炭Ｂを用
いて高濃度石炭−水スラリを製造する方法であ
る。コンベア２′によつてバンカ３′に供給された
石炭Ａは、粗粉砕機４′で−７メツシユまで粗粉
砕された後、管路６からスタードミル９へ供給さ
れ、同時に水と添加剤も管路８から供給されて湿
式粉式粉砕される。一方、コンベア２によつてバ
ンカ３に供給された石炭Ｂは、粗粉砕機４で−７
メツシユまで粗粉砕された後、管路５からチユー
ブミル１へ供給される。同時に水と添加剤を管路
７より、およびスタードミル９で製造したスラリ
を管路１０より供給し、湿式粉砕、混合して高濃
度石炭−水スラリが管路１３より得られる。 第５図は、前記(4)の製造法を示したものである
が、(3)の製造法と逆の場合で、石炭Ｂをスタード
ミル９により(3)と同様の方法で製造したスラリ
を、石炭Ａと共にチユーブミル内に導びき、高濃
度石炭−水スラリを管路１３から得るものであ
る。 第６図は、前記(5)の製造法を示したものである
が、コンベア２によつてバンカ３に送られた石炭
Ａは、粗粉砕機４で−７メツシユまで粗粉砕され
た後、管路５，６よりそれぞれチユーブミル１１
とスタードミル９に供給される。管路８より水と
添加剤を導き、スタードミル９で製造されたスラ
リのうち一部は管路１０からチユーブミルに、管
路７より送られる水および添加剤と共に供給さ
れ、湿式粉砕、混合され、タンク１２へ送られ
る。タンク１２内で、スタードミル９で製造され
たスラリと混合され、高濃度石炭−水スラリとし
て管路１３から送り出される。 第７図は、前述の(6)の製造法を示したものであ
るが、コンベアによつてバンカ３に供給された石
炭Ａは、粗粉砕機４で−７メツシユまで粗粉砕さ
れた後、管路５，６よりチユーブミル１１とスタ
ードミル９に供給される、この際水と添加剤は管
路７，８よりそれぞれのミル内へ供給される。チ
ユーブミル１１で製造されたスラリは管路１０に
よりスタードミル９へ供給され、湿式粉砕、混合
された後、高濃度石炭−水スラリとして、管路１
３から送り出される。 上記のフローシートに示した実施例において、
スタードミル内の石炭濃度は、20〜70％（好まし
くは40〜60％）であり、チユーブミル内での石炭
濃度は50〜80％（好ましくは65〜75％）である。
また、全石炭量のうち、スタードミルで粉砕する
量は、全体の５〜50％（好ましくは10〜20％）で
ある、５％未満では効果が少なく、50％を超える
と、全体の粉砕動力が大きくなる。 以下、本発明の具体的実施例を示す。 実施例 １ あらかじめ７メツシユ以下に粗粉砕したＡ炭
（HGI＝36、灰分＝11.7％）を、第１図に示した
系統図に基いた650φチユーブミルシステムにお
いて、その20％をスタードミルで湿式粉砕（石炭
濃度50％、乾炭ベース）した後、チユーブミルに
供給し、最大粒径が297μmになるまで湿式粉砕し
た。ただし、添加剤としてアニオン系の界面活性
剤を石炭に対して0.2％、チユーブミルにおいて
添加し、スタードミルにおいて、石炭に対し0.1
％添加した。このようにして得たスラリと、チユ
ーブミルのみで同一条件で製造した従来法による
スラリの粒径分布を測定した結果を第８図に示
す。図中、２０は従来法の場合、21は本発明方法
の場合を示す。Ａ炭のような低HGI炭に対して
は、本発明を用いた場合（21）の方が、チユーブ
ミルのみの場合に比べると、はるかに粒径分布が
広い範囲にわたることがわかる。このように、広
い粒径分布が得られるために、製造スラリの石炭
濃度は67％から70％に高濃度化でき、かつスラリ
粘度は3000cpから1200cpに低下させることがで
きた。 次に各スラリについてその安定性を検討した。
すなわち、それぞれのスラリを、内径50mm、高さ
300mmのシリンダーに入れ、静置することによつ
てその安定性を調べた。安定性を調べる方法とし
ては、スラリを充填したシリンダーの中に、長さ
370mm直径５mmのガラス棒を貫入させ、自重で落
下するガラス棒が静止したところで、シリンダー
底部に沈降生成したハードパツクの厚さを測定し
た。その結果を第９図に示すが、チユーブミルの
みで製造したスラリ（22）については、静置後
100日でハードパツクの厚さが５cmに達したのに
対し、本発明で製造したスラリ（23）について
は、静置後100日経過後もハードパツクの厚さが
0.5cmと、極めて安定なスラリであることがわか
つた。このような安定スラリが得られることによ
り、スラリ貯蔵・輸送面でのトラブルが減少す
る。 さらに、各スラリについて、製造時におけるア
ニオン系界面活性剤の添加量とスラリ粘度との関
係を検討した。スラリの粘度は回転粘度計を用い
て測定し、各添加量に対する測定結果を第１０図
に示す。チユーブミルのみにより製造したスラリ
（24）については、3000cpの石炭−水スラリを得
るのに界面活性剤の添加量が石炭重量あたり0.5
％必要であるのに対し、本発明による場合（25）
には、0.3％でスラリ粘度が1200cpとなる。すな
わち、本発明を適用することにより、石炭濃度を
３％向上させ、かつ界面活性剤を40％低減するこ
とができ、高濃度石炭−水スラリの製造コスト低
減が可能となる。 第１表に、各スラリの時間あたりの生産量と石
炭濃度および動力原単位を示したものであるが、
第１表から明らかなように、本発明によれば、従
来方法に比べて、時間当りのスラリ生産量、すな
わち時間当りの石炭粉砕量が約57％増加し、その
結果、動力原単位は約10％減少した。

【表】 実施例 ２ 実施例１と同様に、第１図に示した本発明と、
チユーブミルのみの２つの方法により石炭−水ス
ラリを製造する方法を、Ｂ炭（HGI＝72、灰分
＝35.0％）について実施した。その結果、得られ
たスラリの粒径分布は、本発明を用いた場合の方
が広いことがわかつた。また、製造スラリの安定
性についても、実施例１と同様の方法で測定した
結果、本発明で製造したスラリについては、静置
後100日で、ハードパツクの厚さは0.2cm一方チユ
ーブミルのみで製造したスラリは、静置後100日
で、ハードパツクの厚さが１cmとなり、本発明を
用い場合には、安定した高濃度石炭−水スラリを
得ることができた。 第２表は、本発明法と従来法と比較したテスト
結果を示すが、第２表から分るように、本発明法
によれば、時間当りのスラリ製造量、すなわち時
間当りの石炭粉砕量は約56％増加し、その結果、
動力原単位は約９％減少した。また、界面活性剤
を従来法の60％しか使用しなかつたにもかかわら
ず、製造スラリの粘度は約20％低下した。このよ
うに、本発明では、HGIの低い石炭ばかりでな
くHGIの高い石炭に対しても、より高濃度の石
炭−水スラリを低コストで製造できた。

【表】 実施例 ３ あらかじめ−７メツシユに粗粉砕したＣ炭
（HGI＝52、灰分＝7.2％）とＤ炭（HGI＝37、灰
分＝12.3％）を第５図に示した本発明装置を用い
て、Ｃ炭をスタードミルで湿式粉砕（石炭濃度70
％、乾炭ベース）した後、チユーブミルにＤ炭と
共に供給する以外は、実施例１と同様の方法で行
なつた。 第３表に、チユーブミルのみによる従来法と、
本発明法とを比較したテスト結果を示す。第３表
から分かるように、本発明法によれば、時間当り
の石炭粉砕量は約56％増加し、その結果、動力原
単位は約20％減少した。また、界面活性剤を従来
法の60％しか使用しなかつたにもかかわらず、製
造スラリの粘度は、60％減少した。これは、実施
例１、実施例２と比べて非常に良い結果であり、
製造スラリは、安定性の面でも優れていた。

【表】 以上、本発明によれば、従来のチユーブミルの
みによる一段粉砕では、特に低HGI炭に対して、
製造スラリに広い粒径分布をもたすことは困難で
あつたが、チユーブミルとスタードミルの組合せ
によつて、(1)製造スラリの粒径分布の幅を広くす
ることができ、特にHGI炭に関しては、スラリ
中に存在する数μ以下の超微細石炭粒子の割合を
例えば10〜20％増加させることが可能になる。(2)
スラリに広い粒径分布をもたせたことにより、製
造スラリの粘度低減、安定性の向上などが達成さ
れ、(3)スラリ性状への影響の大きい界面活性剤の
添加量も例えば40％減少し、高濃度石炭−水スラ
リの製造コスト低減につながる、などの効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、それぞれ本発明の実施
例を示す高濃度石炭−水スラリの製造法のフロー
シート、第８図は累積粒径分布を示す図、第９図
は高濃度石炭−水スラリの安定性を示す図、第１
０図は、界面活性剤の添加量と粘度の関係を示す
図である。 ２…コンベア、３…バンカ、４…粗粉砕機、５
〜８…管路、９…スタードミル、１０…管路、１
１…チユーブミル、１２…スラリタンク、１３…
スラリ管路、Ａ，Ｂ…石炭。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭−水スラリの製造法において、湿式チユ
   ーブミルと湿式スタードミルを併用することを特
   徴とする高濃度石炭−水スラリの製造法。 ２ 特許請求範囲第１項において、スタードミル
   により粉砕した微細石炭粒子を、チユーブミルの
   入口側または出口側より供給するか、もしくはチ
   ユーブミル出口後のスラリタンク等で混合する
   か、いずれか１つ以上の処理を行うことを特徴と
   する高濃度石炭−水スラリの製造法。 ３ 特許請求範囲第１項または第２項において、
   チユーブミルの内部が２室以上に分割され、それ
   ぞれの室に異なつた径のボールを使用しているこ
   とを特徴とする高濃度石炭−水スラリの製造法。