JPH0443693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、石炭・水混合物（CWM）あるい
は石炭・油混合物（COM）などのスラリーを貯
留するスラリー貯槽に関する。

［従来の技術］ 石油の代替燃料として石炭を利用しようとする
場合には、石炭が固体であるので輸送、貯蔵及び
ハンドリングが容易でないという不具合がある。
そこで、石炭を破枠して水または油と必要により
加えられる添加剤とを混合して流体（スラリー
状）とするような技術が開発されている。ところ
で、このようなスラリーを長期間貯蔵する場合
は、粒子が沈降する結果、下層部分が濃化してし
まい、さらに固化して円滑な排出ができなくなる
という不具合が生じてしまう。そこで、貯槽内に
エアーを吹き込んだり、機械的に撹拌することに
よつて石炭粒子を分散させ、スラリーの濃度を均
一に保つようにする。または、下層の濃化にした
スラリーをスクレーパあるいはコンベアなどによ
つて掻き出してポンプにより槽の上部に循環させ
るようにするなどの方法が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような方法により充分な
堆積、固化の防止の効果を得ようとすると、比重
の大きいスラリーを移動するための多大のエネル
ギーを要し、運転コストが高くなつてしまう。

一般に、スラリーのような非ニユートン流体は
流動に伴つてその内部構造が変化するために、変
形速度により粘性特性が変化する。すなわち、低
剪断速度域においては非常に高い粘度を示して粒
子沈降のない安定なスラリーを形成し、また、静
止状態から流動状態に移行する過程で粒子間の結
合からなる内部構造が破壊されると低粘度スラリ
ーとなり搬送しやすくなる。従つて、スラリーを
過剰に流動させると、このような特性が失われ、
かえつて沈降、堆積を促進してしまうことにな
る。そこで前記のようなスラリーの撹拌、循環な
どを一切行うことなくスラリーを槽内で静置さ
せ、その静置安定性を最大限に発揮させて貯留す
ることがもつとも適切な方法であると言える。

この発明は、このような点に着目してなされた
もので、スラリーの流動を必要最小限に押さえつ
つ、比較的簡単な構成の装置により、スラリーの
貯蔵を円滑にかつ経済的に行うことができるよう
なスラリー貯槽を提供することを目的とするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、底板中央に排出口を有する有底円
筒状の貯槽と、上記底板に沿つて回転自在とした
スクレーパと、このスクレーパを正逆方向に回動
する駆動装置とを設け、このスクレーパに、該ス
クレーパが正転したときにスラリーを上方に移動
させるように傾斜または湾曲させた掻上面と、該
スクレーパが逆転したときにスラリーを底板中央
に移動させるように傾斜または湾曲させた掻寄面
とを形成したものである。

［作用］ スラリー貯留時においては、スクレーパを微速
で正転させ、掻上面により底板近傍のスラリーを
上方に移動させる流れを生じせしめ、貯槽の底板
近傍のスラリーを上の層のスラリーと混合して堆
積と固化を防止して静置貯留する。また、スラリ
ーの排出時においては、スクレーパをより高速で
逆転させ、掻寄面によりスラリーを底板中央に移
動するような流れを底板近傍に生じせしめ、排出
口からスラリーを排出することができるようにす
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

これらの図面において、１は有底円筒状の貯槽
であり、その底板２は中央が低くなるように漏斗
状に傾斜して形成され、内壁１ａの内側の底板２
上方が静置室１ｂとなつており、またこの底板２
の中央のさらに低い位置に有底円筒状の撹拌室３
が設けられている。この撹拌室３はやはり漏斗状
に傾斜した底板３ａを持ち、その中央には排出口
４が形成され、また、上縁には環状にかつやや上
方に突出する凸壁３ｂが設けられて、上記静置室
１ｂと撹拌室３とを区画し、撹拌室３での撹拌の
影響を静置室１ｂに及ぼさないようにしている。

上記貯槽１の上面には、貯槽１をまたいで支持
橋５が架設され、この支持橋５の中央には孔５ａ
が形成されており、この孔５ａに回転軸６垂直に
挿通されている。この回転軸６は、その上端にフ
ランジ状に形成された支持部６ａを支持橋５の上
面に設置された昇降支持機構７により昇降自在に
支持されており、また、上記孔５ａ近傍に設置さ
れた撹拌機構８によつて回動されることにより、
後述する撹拌翼３９を回転させて上記撹拌室３内
のスラリーを撹拌するようになつている。上記昇
降支持機構７は、上記支持橋５上の孔５ａの周囲
に設置された複数の油圧ジヤツキ７ａ……と、こ
の油圧ジヤツキ７ａの可動端を連結するリング体
７ｂと、このリング体７ｂと上記支持部６ａとの
間に装着されて回転軸６を回転自在に支持するベ
アリング７ｃと、上記油圧ジヤツキ７ａを駆動す
る油圧モータ７ｂとから構成されている。また、
上記撹拌機構８は、支持橋５上に設置された撹拌
駆動モータ８ａと、この撹拌駆動モータ８ａの回
転力を回転軸６に伝達するギアボツクス８ｂとか
らなり、このギアボツクス８ｂは上記回転軸６を
その軸方向に移動自在にした状態で該回転軸６に
連結されている。

この回転軸６には、静置室１ｂを撹拌するため
の撹拌構造体９が該回転軸６に対して回転自在に
取り付けられている。すなわち、回転軸６の上部
には筒上部材１０が回転自在に外装され、この筒
状部材１０の外面には複数の梁部材１１が放射状
に取り付けられ、各梁部材１１の外端はリング部
材１２に固着され、このリング部材１２には、貯
槽１の周囲の床１ｃに環状に敷設されたレール１
３上を走行する車輪１４が複数設けられている。
上記各梁部材１１の貯槽内壁１ａよりやや内側の
位置には、垂直な貫通孔１５ａを有する取付部材
１５が取り付けられ、この取付部材１５には、垂
直アーム１６が、上記貫通孔１５ａに挿通される
とともに垂直アーム１６上端に設けた固定金具１
７を取付部材１５に当接させて支持されている。
また回転軸６の上下方向中央よりやや下の位置及
び下端近傍にはストツパ１８，１９が固着され、
該回転軸６のストツパ１８，１９より上側にそれ
ぞれ筒状部材２０，２１が回転自在にかつ摺動自
在に外装されている。そしてこれら筒状部材２
０，２１の外面と上記垂直アーム１６との間に、
下側の第１アーム２２……及び上側の第２アーム
２３……とがそれぞれ放射状にかつ底板２と平行
に架設され、各第１アーム２２には底板２と微小
な間隔を持つてスクレーパ２４……が、また各第
２アーム２３には補助翼２５……がそれぞれ複数
取り付けられている。上記スクレーパ２４は、第
３図（図の左側が貯槽１の中央側、第４図も同
様）に示すように、正転方向前面は下側が突出す
る円弧面あるいは傾斜平面に形成された掻上面に
２６になつているとともにその下端に波状の爪部
２７が形成されており、一方、逆転方向前面は外
側が突出する傾斜平面に形成された掻寄面２８と
なつている。従つて、スクレーパ２４は正転時に
はスラリーを上方に流動させ、また逆転時にはス
ラリーを中央方向に流動させるようになつてい
る。また、上記補助翼２５は、第４図に示すよう
に、平板状の部材が、その下側及び内側が正転方
向に突出するよう傾斜して第２アーム２３に取り
付られており、正転時にはスラリーを上方外側へ
流動させ、逆転時には下方内側に流動させるよう
になつている。

これらの、筒状部材１０，２０，２１，梁部材
１１、第１アーム２２，スクレーパ２４、第２ア
ーム２３、補助翼２５、及び垂直アーム１６とが
一体となつて上記撹拌構造体９を構成しており、
床１ｃとリング部材１２と間に設置されたスクレ
ーパ駆動機構２９により回転駆動されるようなつ
ている。このスクレーパ駆動機構２９は、上記床
１ｃ上に設置されたスクレーパ駆動モータ３０、
このスクルーパ駆動モータ３０の出力軸に設けた
可変可逆装置３１、この可変可逆装置３１の出力
軸に取り付けたピニオン３２、上記リング部材１
２の外側に取り付けられ、上面に上記ピニオン３
２と噛合する歯部を有するリング状のラツク３３
とから構成されており、上記撹拌構造体９を正
転、逆転どちらか可逆に、また速度を変えて回転
させることができるようになつている。

なお、垂直アーム１６の上端の固定金具１７は
スクレーパ２４が底板２との間に適宜の間隔を持
つように位置を設定され、また、そのときに回転
軸６のストツバ１８，１９の筒状部材２０，２１
とは適宜の間隔を有するように設定されており、
従つて、昇支持機構７が作動していない第１図に
示す状態では、垂直アーム１６及び第１アーム２
２、スクレーパ２４、第２アーム２３及び補助翼
２５の荷重は固定金具１７及び取付部材１５を介
して梁部材１１に支持されている。

上記垂直アーム１６の貯槽１の内壁１ａ上部と
対向する位置には、垂直アーム１６の回動に伴い
上記内壁１ａに沿つて動き、内壁１ａにスラリー
が固着するのを防ぐ掻取板３４が装着されてい
る。また、貯槽１の上縁部には、貯槽１の内壁１
ａの上縁が延長されてなる内縁壁３５ａを有する
環状の給液溝３５が形成され、この給液溝３５に
はスラリーの給液配管３６が複数個所において連
通され、この給液配管３６を通して供給されたス
ラリーは給液溝３５から内縁壁３５ａを均等にオ
ーバーフローして貯槽１内に供給されるようにな
つており、また、この給液溝３５にスラリーが固
着するのを防ぐ掻上板３７が上記梁部材１１から
垂設されている。

回転軸６の上記撹拌室３内の部分には、第５図
に示すように外側に筒状のドラム３８、内側に羽
根４０を備えた撹拌翼３９が装着されている。ま
た、撹拌室３の側壁４１には、ねじ部材４２が螺
合されており、この各ねじ部材４２の先端には円
弧板状の振止め部材４３が枢着されており、上記
ねじ部材４２を回動することによつて、上記振止
め部材４３を上記ドラム３８に当接させ、回転軸
６を固定するようなつている。なお、この振止め
部材４３をばねなどによつて撹拌室３内に挿入さ
せ、このばねを地震計等の信号により自動的に作
動するようにしてもよい。回転軸６の上記撹拌翼
３９の下側には底板３ａの傾斜に沿う形状の垂直
翼４４が十字状に取り付けられている。また、こ
れらの撹拌翼３９及び垂直翼４４は回転軸６に対
して一体に回動するとともに、該回転軸６の軸方
向には摺動自在に取り付けられており、回転軸６
が上下してもその高さ方向位置は変化しないよう
になつている。

貯槽１の上部空間Ｒは、床１ｃ上に貯槽１を囲
むように立設された周壁４５及びドーム状の屋根
４６により気密に覆われている。この屋根４６は
強化プラスチツク等の軽量かつ高強度の素材から
一体に製造され、クレーン等で持ち上げて取り外
すことができるようになつており、貯槽１内の付
着スラリーの除去や各機械の保守、点検などの作
業が行いやすくなつている。また、この空間Ｒの
湿度及び温度を測定するセンサ４７と、空間Ｒの
湿度及び必要により温度を調節し、スラリーの水
分が蒸発してスラリーと濃度が上昇するのを防止
する空調設備４８が設置されている。この空調設
備４８は、外部の空気を水槽に吹き込み、気液接
触により湿度を上昇させ、これを空間Ｒ内に送る
ようにしたもの、あるいは空間Ｒ内に水滴を噴霧
するものなどが採用され、また、必要に応じて温
度調整機構を備えたものが使用される。なお、こ
の屋根４６を、一対のレール上を伸縮して走行す
る蛇腹状のものとして開閉自在とし、保守、点検
のときなどの一層簡便に行えるようにしてもよ
い。

次に、上記のように構成されたスラリー貯槽の
作用をCWMを貯蔵する場合について述べる。

CWMは、一般的には石炭を微細に粉枠し、水
及び添加剤と混合し、不燃焼成分（灰分）を低減
することにより製造されている。図示しないポン
プにより給液配管３６を通して送られて給液溝３
５の複数個所に供給されたCWMは、この給液溝
３５の内縁壁３５ａから内壁１ａ全体に均等にオ
ーバーフローして貯槽１内に流入して貯留され
る。貯槽１に流入したスラリーは、経時的に変化
し、高粘度の安定した状態になるが、下部では時
間の経過とともに僅かに濃化する傾向にある。す
なわち貯槽１の底板２近傍ではスラリー粒子の沈
降、堆積が皆無ではなく、非常に穏かな速度では
あるが次第に蓄積され、また固化してゆき、長期
間に亙つてこれを放置すると貯留に支障を来すお
それがある。従つて、貯槽１の静置室１ｂの底板
２に接するごく限定された範囲のスラリーについ
て滞留及び粒子の蓄積を防止するために、スクレ
ーパ駆動機構２９を作動させる。すなわち、可変
可逆装置３１を正転側に設定した状態で、スクレ
ーパ駆動モータ３０を低速で作動させると、その
回転は可変可逆装置３１、ピニオン３２、ラツク
３３を介してリング部材１２に伝達され、撹拌構
造内９を一体に正転させる。この回転により、ス
クレーパ２４の掻上面２６が貯槽１の底板２近傍
のスラリーを上方近傍に滑り上がらせ、上方近傍
のスラリーと混合させる。このときに、補助翼２
０はスクレーパ２４により掻上げられたスラリー
をさらに貯槽１の中央に掻上げて粒子の沈降及び
堆積の防止作用を補助する。このとき、撹拌構造
体９の回転速度を例えば10〜30日で１回転とする
ような低速に設定しておくことにより、撹拌速度
を非ニユートン流体であるスラリーの内部構造を
保持して高粘度を保つような低剪断速度域とし、
過剰な流動を抑えスラリーの安定性を保つとと
も、必要エネルギーを抑え運転コストを下げるこ
とができる。なお、補助翼２５の第２アーム２３
への取付角度をねじなどで可変にしておき、補助
翼２５の作用を調節できるようにしてもよい。

一方、撹拌室３において、特に搬送を行う場合
にはスラリーの流動性を確保しておくことが望ま
しく、適宜撹拌機構８を作動させて撹拌室３内の
スラリーを撹拌し、均一にしておく。すなわち、
撹拌駆動モータ８ａを作動すると、その回転はギ
ヤボツクス８ｂを介して回転軸６に伝達され、そ
の下部に取り付けられた撹拌翼３９と垂直翼４４
を、上記撹拌構造体９よりもはるかに速い速度で
回転させる。この回転により撹拌室３内のスラリ
ー均一に撹拌され、また、この撹拌による乱流は
撹拌室３の上端に設けられた凸壁３ｂにより上方
への伝達を抑えられ、静置室１ｂにおける静置を
乱すような影響を最小限に止どめている。

スラリーを排出する際には、図示しない排出ポ
ンプを作動させるとともに、可変可逆装置３１を
逆転側に切り替えて、スクレーパ駆動モータ３０
を正転時よりもはるかに大きい速度で作動させ、
さらに撹拌駆動モータ８ａを作動させる。スクレ
ーパ駆動モータ３０の回転は撹拌構造体９を一体
に逆転させ、この回転により、スクレーパ２４の
掻寄面２８が貯槽１の底板２近傍のスラリーを中
心近傍に流動させ、凸壁３ｂ上方の〓間より撹拌
室３に送る。また、補助翼２０はやはりスラリー
を下方内側に送り、スクレーパ２４のスラリー移
動作用を補助する。撹拌室３では、羽根４０と垂
直翼４４により、上方から送られたスラリーをさ
らに撹拌して排出口４から排出する。このときの
撹拌構造体９及び回転軸６の回転速度は、排出す
べきスラリーの量や濃度に合わせて調整する。羽
根４０及び垂直翼４４の撹拌により撹拌室３内の
スラリーは内部構造が破壊されて低粘度となり、
排出口４の閉塞を防ぐとともに排出が容易にな
る。

例えば、搬送を行わずに貯留のみを行つていた
ために、貯槽１の底板２に粒子の沈降量が多くな
つて粘度が増し、スクレーパ駆動モータ３０の負
荷が過大となるような場合には、昇降支持機構７
を作動して撹拌構造体９を上昇させる。すなわ
ち、油圧モータ７ｂを作動して油圧ジヤツキ７ａ
を駆動し、リング体７ｂ、ベアリング７ｃを介し
て回転軸６ａを押し上げると、回転軸６が上昇
し、回転軸６に固着されたストツパ１８，１９が
箇状部材２０，２１を押し上げ、第１アーム２２
及び第２アーム２３を介してスクレーパ２４、補
助翼２５、垂直アーム１６を上昇させる。ここ
で、スクレーパ駆動機構２９を作動すると、スク
レーパ２４は濃度の薄いスラリー中を回転するの
で、負荷が軽減され、円滑に撹拌が行える。そし
て、スクレーパ２４の撹拌により底板２近傍のス
ラリーが掻き上げられ、薄くなるとともに、昇降
支持機構７を作動してスクレーパ２４を徐々に降
下させるようにする。

上記の貯留及び排出の過程において、空調設備
４８を作動させて空間Ｒに湿度を、その温度での
飽和蒸気圧に等しいか、やや高い蒸気圧となるよ
うに制御することにより、スラリーからの水分の
気化を防ぎ、スラリーの性状の変化を防ぐことが
できる。また、必要により、空調設備４８の温度
調整機構を作動させて空間Ｒ内の温度を下げ、飽
和蒸気圧を下げることによつて上記の目的を達成
してもよい。

堆積物の除去や補修作業を行う場合には、クレ
ーンなどにより屋根４６を吊持して取り外し、必
要な場合には周壁４５を外すことによつて、クレ
ーン車などを貯槽１に近付けられ、貯槽１内の作
業自由に行える。この場合に、屋根４６を周壁４
５のみで支える構造となつているので、貯槽１内
に邪魔な支柱などがなく、作業がやりやすい。屋
根４６の支持方法としては、空間Ｒの空気圧を外
気圧よりもわずかに高くして屋根４６を押し上
げ、周壁４５の負荷を軽減するようなしてもよ
い。

このようなスラリー貯槽においては、貯槽１の
底部近傍に設けたスクレーパ２４を用いて、槽底
部のスラリーのみをわずかに掻き上げて、濃化し
たスラリーの堆積、固化を防止しているので、全
体としてのスラリーの静置安定性を損なうことが
ない。また、各スクレーパ２４に掻上面２６と掻
寄面２８が形成されており、回転軸６の正逆回転
により二つの作用をなすようにされており、この
両面を別々に設けた場合に比べ、装置が簡略化で
き、コストが安くできる。また、静置室１ｂと撹
拌室３が設けられており、それぞれの部分でスラ
リーを静置し貯留すること、及び撹拌し排出する
ことの別々の機能を行わせ、それにより一方の影
響を他に及ぼすことが少ない。また、それぞれを
撹拌するための別の駆動機構を設けているので、
回転速度を独立に設定し、変化させることがで
き、上記の機能分担をより効果的にし、スラリー
の性状に適合した貯留と排出を行える。屋根４６
及び周壁４５により貯槽１上部の空間Ｒが気密に
覆われ、空調設備４８によりこの空間Ｒの湿度及
び必要により温度が調整されているので、スラリ
ーからの水分の蒸発が防がれ、スラリーの性状が
変化することがない。また、地震が発生した場合
には、撹拌室３の側壁４１に設けられた振止め部
材４３が撹拌翼３９のドラム３８と係合するの
で、回転軸６、第１アーム２２及び第２アーム２
３などの過剰振動による破損を防ぐことができ
る。

なお、上記の例は揮発生のない石炭スラリーを
貯蔵する装置であるが、COMのように油分が揮
発して引火しやすいようなスラリーの場合には、
スクレーパ駆動モータ３０、撹拌駆動モータ８ａ
等を防爆形式のものにする、あるいは屋根４６の
外部に設ける（その場合は固定屋根とする）など
の対策をとればよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明は、底板中央に
排出口を有する有底円筒状の貯槽と、上記底板に
沿つて回転自在なスクレーパと、このスクレーパ
を正逆方向に回動する駆動装置とを設け、このス
クレーパに、該スクレーパが正転したときにスラ
リーを上方に移動させるような傾斜または湾曲し
た掻上面と、上記回転軸が逆転したときにスラリ
ーを底板中央に移動させるように傾斜または湾曲
した掻寄面とを形成したものであるので、スラリ
ーの流動を必要最小限に押さえつつ、粒子の堆
積、固化を押さえ、スラリーの貯蔵及び排出を円
滑に行わせるとともに、装置が簡略化できるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図
はその平面図、第３図は要部を拡大した斜視図、
第４図は同じく要部の拡大斜視図、第５図は第２
図のＶ−Ｖ矢視図、第６図は要部の拡大図であ
る。 １……貯槽、２……底板、４……排出口、７…
…昇降支持機構、２４……スクレーパ、２６……
掻上面、２８……掻寄面、２９……スクレーパ駆
動機構、３１……可変可逆装置、１０……昇降モ
ータ、１７……アーム、１８……スクレーパ、１
８ａ……掻上面、１８ｂ……掻寄面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 底板中央に排出口を有する有底円筒上の貯槽
   と、上記底板に沿つて回転自在に設けられたスク
   レーパと、このスクレーパを正逆方向に回動する
   駆動装置とを備え、このスクレーパには、該スク
   レーパが正転したときにスラリーを上方に移動さ
   せるように傾斜または湾曲した掻上面と、該スク
   レーパが逆転したときにスラリーを底板中央に移
   動させるように傾斜または湾曲した掻寄面とが形
   成されていることを特徴とするスラリー貯槽。 ２ 上記スクレーパを上下動させる手段が設けら
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のスラリー貯槽。