JPH0326788A - 石炭の脱水燃焼方法 - 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】 ｛ａ｝．産業上の利用分野 本発明は、石炭火力発電所等において燃焼用に野積みさ
れた状態の石炭を、降雨等に起因する表面水を吸収させ
たのちに燃焼させる石炭の脱水（ｂ）．従来の技術 従来、燃焼用に野積みされた状態の石炭は降雨等により
その表面水が増加して水分量が上昇するが、燃焼に際し
ては何らの処理も行うことなくそのまま燃やしていた。

（Ｃ）．発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は、石炭に含まれた水分の蒸発７１１！熱に棺当する熱
量が損失となり、ボイラの燃焼効率が悪化してしまう不
都合が有った。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、燃焼に際して、石
炭の表面水を吸収することにより脱水させた後燃焼させ
る石炭の脱水燃焼方法を提供することを目的とするもの
である。

（ｄ）．問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、湿潤状態の石炭をヤードからボイラま
で運搬して燃焼させろ際に、吸水性ポリマを乾燥状態で
石炭上に散布して石炭の表面に付着した表面水を前記吸
水性ポリマにより、該表面水を前記ポリマの構造内に包
接させた形で吸水し、その後、前記石炭と吸水した吸水
性ボリマを分離し、該吸水性ポリマの分離された石炭を
燃焼させろようにして構威される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されろものではない。以下のｒ　（ｅｌ
　．作用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用 上記した構成により、本発明は、石炭の表面に付着した
表面水は、吸水性ポリマにより吸収されろように作用す
る。

（ｆ）．実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は各単量体のガラス転移点を示す図である。

石炭火力発電所等において、野積みされた状態の石炭を
、燃焼させるためにヤードからボイラに運ぶ際に、搬送
用ベルトコンベアの途中で、表面水によリ湿潤状態にあ
る石炭に対して乾燥状態の吸水性ポリマを散布する。す
ると、該吸水性ボリマにより石炭の表面に付着した表面
水は該ポリマの構造内に吸収させられ、石炭は脱水され
る。

散布される吸水性ボリマ《よ、石炭の表面から吸収した
表面水をその構造内に包接し、外表面には出てこないの
で、吸水後においても粒子独立性を保持する。従って、
給水した後においても石炭の表面に付着したりすること
が無く、石炭と吸水性ボリマは相互に独立した形で挙動
しつつ、石炭の表面水は吸収されろ。

ここで使用されろ吸水性ポリマは、以下の方法で得るこ
とが可能である。即ち、アクリル共重合体を脂肪族炭化
水素に溶解し、アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液
を分散させ逆相懸濁重合し、さらに無機物質存在または
不存在下、架橋剤で架橋し乾燥させるのである。以下、
吸水性ポリマの製法について詳述する。

本発明に用いられる吸水性ポリマ製造の際、分散剤とし
て使われるアクリル共重合体は、（ａｌアクリル酸アル
キルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルで、
アルキル基の炭素数が８以上の単量体４０〜９５重量％ ｆｂｌカルボキシル基もしくは、アミノ基もしくは第４
級アンモニウム基もしくはヒドロキシル基を含有するア
クリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、またはアクリル
アミド誘導体、メタクリルアミド誘導体の中から選ばれ
た１種または２種以上の単量体５〜４０重量％ （ｃ）上記（ａｌ、ｆｂｌと共重合し得る不飽和単量体
Ｏ〜４０重量％ を構成成分とする共重合体である。

ｆａｔ成分のアクリル酸またはメタクリル酸アルキルエ
ステルとしては、アルキル基の炭素数が８以上であれば
よく、市販され容易に入手できる単量体として、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキ
シル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、ア
クリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリ
ル酸ラウリル・トリデシル混合エステル、アクリル酸ス
テアリル、メタクリル酸ステアリルなどがある。

（ａｌ或分を選択する場合、ガラス転移点が出来るだけ
高いほど、水系懸濁重合で分散剤を合成する際、ビーズ
のブロッキングがおこりにくくて都合がよい。各単量体
のガラス転移点を第１図に示す。

例えば、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸ラウリル・トリデシル混合エステ
ル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアｒＪル、
メタクリル酸ステアリル等である。

（ｂｌ成分のカルボキシル基、もしくはアミノ基、もし
くは第４級アンモニウム基、もしくはヒドロキシル基を
含有するアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、また
（よアクリルアミド誘導体、メタクリアミド誘導体とし
ては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリ
ル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミ
ノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリ
ル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸トリメチルアミ
ノエチルクロライド、メタクリル酸トリメチルアミノエ
チルクロライド、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メ
タクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒド
ロキシプロビル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロビル
、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジメチル
アミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノブロビ
ルメタクリルアミド、トリメチルアミノプロピルアクリ
ルアミドクロライド、トリメチルアミノプロビルメタク
リルアミドクロライド等である。

（ｃｌ成分の単量体としては、ガラス転移点が高く、脂
肪族系炭化水素溶媒に親和性のあるメタクリル酸アルキ
ルエステルでアルキル基の炭素数が４以下のものや酢酸
ビニルがあげられる。たとえばメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロビル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、酢酸ビニ
ルなどがある。好ましくは、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルが適当である
。

（ａｌ　，　（ｂｌ、（Ｃｌ成分の構成比は、脂肪族系
炭化水素溶媒への分散溶解性、重合のコロイド分散性、
吸水性ポリマの物性、例えば、吸水能、吸水時の粒子独
立性、粒子の強度、粒径等に大きな影響を与える。

通常、（ａ）成分４０〜９５重量％、（ｂｌ成分５〜４
０重量％、｛Ｃ｝成分０〜４０重量％がよく、より好ま
しくは、（ａｌ成分４５〜７０重量％、（ｂ）成分５〜
２５重量％、（ｃｌ成分２０〜４０重量％が適当である
。（ａｌ成分が４０重量％未満の場合、溶媒への分散溶
解性が低下し、９５重量％を越えろ場合、相対的に（ｂ
）成分が５！量％未満でコロイ．ゼ分散性が悪くなり、
ともに逆相懸濁重合の継続が困難となろ。４０〜９５重
量％の範囲では多いほど、溶媒への分散溶解性がよくな
り、吸水性ポリマの吸水時の粒子独立性、粒子の強度も
よくなる傾向がある。（ｂ）成分が５重量％未満の場合
、前述の通りコロイド分散性が悪くなり、４０重量％を
越える場合、溶媒への分散溶解性が低下し、ともに逆相
懸濁重合の継続が困難となる。

５〜４０重量％の範囲では、多いほど重合のコロイド分
散性がよくなり、吸水性ポリマの吸水速度はアップする
が、吸水時の粒子独立性や粒子強度が低下し、粒径も細
かくなる傾向がある。（ｃｌ成分が４０重量％を越えろ
場合、相対的に（ａｌ成分の比率が低下し溶媒への分散
性が悪くなる。Ｏ〜４０重量％の範囲では多いほど吸水
性ポリマの粒子強度がアップする。

分散剤として用いるデクリル共重合体は、水系懸濁重合
法により合成される。溶液重合では溶剤が残留したり、
低分子量の重合物で分散剤としての機能が劣ってしまう
場合がある。水系懸濁重合法の例を上げろと、イオン交
換水中に部分ケン化ポリビニルアルコールを加′ａ溶解
させ、窒素置換後、（ａｌ　、（ｂｌ、（ｃｌ成分の単
量体にアゾ系またはパーオキサイド系の重合開始剤を溶
かした溶液を滴下分散し、加温保持して重合を終了させ
る。冷却後、固形物を濾過水洗したのち、減圧乾燥しビ
ーズ状のアクリル共重合体、即ち分散剤を得る。

上記方法で得られる分散剤は、逆相懸濁重合の脂肪族炭
化水素溶媒に分散溶解される。分散剤の量は、アクリル
酸とそのアルカリ金属塩単量体に対し、０．１〜１０重
量％、好ましくは０．５〜５重量％の範囲で用いられろ
。分散剤の量が０．１重量％未満では重合のコロイド分
散性が不安定となり、１０重量％を越えろ場合、粒径が
細かくなりすぎ、経済的にもデメリットとなる。

アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液は、アクリル酸
単量体を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶
液で部分中和することにより調整される。中和度は吸水
能、安全性を考慮して６０〜８５％が好ましい。また水
溶液中の単量体濃度は３５〜７５重量％、好ましくは４
０〜７０重量％がよい。

また、吸水性ポリマを製造する範囲内で、アクリル酸と
そのアクリル酸アルカリ金属塩単量体と共重合し得る不
飽和単量体を共重合させてもよい。

アクリル酸とそのアルカリ金属水溶液を逆相懸濁重合さ
せろ際、重合開始剤としては、架橋剤単量体を用いない
自己架橋型であるため、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウムの如き水溶性過硫酸塩や、過酸化水素が好ましい
。重合開始剤の使用量は単量体に対し０．１〜２．０重
量％、好ましくは０．２〜１．０重量％がよい。

逆相懸濁重合の脂肪族炭化水素溶媒としては、ｎ−ベン
タン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へフタン、ｎーオクタン等の
脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、デカリン等の脂環式炭化水素などがあげられるが、
好ましくはｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、シクロヘキサ
ンが適当である。

吸水性ポリマを製造する際、特に重要なもう一つの要件
として、逆相懸ｆｆｉ重合終了後、無機物質存在または
不存在下架橋剤で架橋反応させろことである。

架橋剤は、カルボキシル基（又はカルボキシレート基）
と反応しうる官能基を２個以上有する化合物であればよ
い。かかる架橋剤としては、例えばエチレングリコール
ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリ
シジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等
のポリグリシジルエーテル；エピクロルヒドリン、α−
メチルクロルヒドリン等のハロエポキシ化合物；　グル
タールアルデヒド、グリオキザール等のポリアルデヒド
類などがあげられるが、好ましくはエチレングリコール
グリシジルエーテルが適当である。

架橋剤の添加量は架橋剤の８１類及び分散剤の種類によ
っても異なるが、通常アクリル酸とそのアルカリ金属塩
単量体に対して０．０５〜２１ｌ！量％が適切な範囲で
ある。前記架橋剤使用量が０．０５重量％未満では吸水
時の粒子独立性、粒子の強度が悪く、２重量％より多く
すると架橋密度が高くなりすぎ、吸水能の著しい低下を
きたす。

架橋反応させる際、無機物質を加えると、いっそう吸水
時の粒子独立性が増す。無機物質としてはホワイトカー
ボン、タルク、ハイドロタルサイト、微粉シリカなどが
ある。また、この時、界面活性剤を添加してもよく、従
来公知のノニオン系界面活性剤などが用いられる。

架橋反応の方法は、従来から知られていろ共沸脱水や減
圧加熱乾燥時に架橋剤を加えればよく、共沸脱水時の添
加が容易である。

本発明で用いられる吸水性ボリマは市販のポリマと異な
り吸水すると粒子独立性を示すが、その理由として、分
散剤であるアクリル共重合体の（ａｌ成分が多いほど、
また架橋剤が多いほど効果的なことから、吸水したポリ
マのすべりが関係していると推定される。分散剤の（ａ
ｌ成分は吸水したポリマの撥水性を上げ、架橋剤はポリ
マの架橋度を高めることで吸水速度のアップとともに表
面のべたつきを減少させる。これらの効果により、吸水
したビーズ状のポリマζよバインダとしての水が少ない
ため、お互いすべりあい、空隙が発生し、粒子独立性と
流動性を発現している。

なお、吸水できる水の量はボリマの吸水能（イオン交換
水で吸水性ポリマ重量に対し１００〜２００倍）まで可
能である。また、前記吸水性ボリマに最大限度の表面水
を石炭から吸水させることは可能であるが、独立した微
粒状を保つ上で吸水させる水の量はボリマの吸水能の半
量以下となるように、投入散布するボリマの量を調節す
ることが望ましい。

吸水状態のポリマの粒径は吸水性ポリマの粒径と吸水さ
せる水の量により、０．０３〜３．０一の範囲で自由に
変えられ、吸水時の作業条件に合わせて選ぶことができ
る。

こうして、湿潤状態の石炭に乾燥状態の吸水性ボリマを
散布し、石炭の表面水を該ボリマでζ吸水させたところ
で、公知の篩手段を用いて、石炭と吸水性ボリマを分離
させる。この分離動作は、吸水性ポリマが吸水後におい
ても、粒子独立性を維持することから、ポリマが石炭に
付着すること無く、容易に行うことが出来る。ポリマが
分離されて脱水されたところで、該脱水された石炭をボ
イラで燃焼させるが、石炭は既に表面水が脱水された乾
燥状態なので、燃焼効率が高い状態で燃焼する。なお、
石炭の表面水を吸収した吸水性ポリマは篩手段での石炭
からの分離の後、乾燥させて再使用される。

（ｇ）．発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、湿潤状態の石
炭をヤードからボイラまで運搬して燃焼させろ際に、吸
水性ポリマを乾燥状態で石炭上に散布して石炭の表面に
付着した表面水を前記吸水性ポリマにより、該表面水を
前記ポリマの構造内に包接させた形で吸水し、その後、
前記石炭と吸水した吸水性ボリマを分離し、該吸水性ポ
リマの分離された石炭を燃焼させろようにして構成した
ので、吸水性ポリマにより石炭の表面に付着した表面水
が吸収され、燃焼時には略乾燥した状態で石炭をボイラ
に供給することが出来ろ。これにより、ポイラの燃焼効
率を向上させることが可能となる。また、吸水性ボリマ
は吸収した水をその構造内に包接するので、表面上ζよ
乾燥状態を維持し．、粒子独立性を保つので、石炭との
分離も容易に行うことが出来ろ。また、吸水性ポリマに
吸収された水は、天日乾燥等により容易に外部に蒸発さ
せることが出来、何度も再使用が可能で、極めて経済的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は各単量体のガラス転移点を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 湿潤状態の石炭をヤードからボイラまで運搬して燃焼さ
   せる際に、 吸水性ポリマを乾燥状態で石炭上に散布して石炭の表面
   に付着した表面水を前記吸水性ポリマにより、該表面水
   を前記ポリマの構造内に包接させた形で吸水し、 その後、前記石炭と吸水した吸水性ポリマを分離し、 該吸水性ポリマの分離された石炭を燃焼させるようにし
   て構成した石炭の脱水燃焼方法。