JPH052389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスラリー製造装置に係り、特に所定の
濃度、粘度および粒度分布を有するスラリーを自
動的に多量に製造することのできるスラリー製造
装置に関する。

この種スラリー製造装置は、例えば水などの搬
送媒体と微粉炭を構成材料とするスラリー燃料の
製造において需要が高まつている。このことは、
スラリー燃料がポンプ輸送や貯蔵をするのに都合
が良いことから、各種燃焼装置へ普及しつつある
ためである。しかし、スラリー性状、すなわち、
含有する微粉炭の濃度や粒度分布や粘度が所定の
条件を満足していない場合、粗い粒径の微粉炭粒
によつて燃焼装置のバーナチツプを閉塞したり、
燃料輸送が不可能になつたり、貯蔵中に微粉炭と
搬送媒体とが分離するなどの支障をきたすことに
なる。

性状の良いスラリーの条件は、含有する微粉炭
の濃度が高く、所定の粒度分布を有し、粒度が低
いことである。これを実施するため、スラリーの
製造中に界面活性剤を添加し、微粉炭に液膜を形
成して、微粉炭同志の滑りを良好にするとともに
互いに表面を同一極性に帯電させて、同一極性に
よる反発力を利用し微粉炭の分散性を維持してい
た。このような条件を備えたスラリーを多量に製
造することのできるスラリー製造装置の開発が望
まれている。

以下、従来のスラリー燃料の製造装置の概略構
成を第１図とともに説明する。

バンカ１に投入された原料炭は、給炭機２によ
り所定量ずつ湿式ボールミル（以下、ミルと略称
する）３に供給している。このミル３には更に、
貯水槽４からポンプ６を介して所定量の水と、界
面活性剤貯蔵槽５からポンプ７を介して所定量の
界面活性剤と、後述する粗粒分離機１０から粗粒
スラリーとが供給されるようになつている。

ミル３では、原料炭と粗粒スラリーとが水と界
面活性剤のもとで粉砕・混合されて精製前のスラ
リー、すなわち粗製スラリーが製造される。この
粗製スラリーは、ミル３の排出側に備えられた調
整槽４に一時的に貯えられた後、ポンプ９により
粗粒分離機１０に輸送される。なお、粗粒分離機
１０には、所定のふるい網目を有する湿式のふる
い１１と、回収ホツパー１３と、スラリー燃料排
出部１２とが備えられている。

上記の如く輸送された粗製スラリーは、粗粒分
離機１０に備えられているふるい１１において、
粒度の粗い石炭粒を含む粗粒スラリーと、所定の
粒径以下の石炭粒を含む微粒スラリーとに分離さ
れる。ふるい１１を通過した前記微粒スラリーは
排出部１２からスラリー燃料として取り出され、
図示していない燃焼装置へ搬送される。分級ふる
い１１を通過しなかつた前記粗粒スラリーは、ホ
ツパー１３に回収されてミル３へ供給され再粉砕
される。

この製造装置にあつては、粗製スラリーの濃
度、粒度、粒径及び粒度分布を適宜に測定し、そ
の測定結果に基づき、原料炭、水、界面活性剤の
供給量を調整する必要がある。これが適切に行な
われないと、所定品質のスラリー燃料が得られな
いばかりでなく、例えば、水分の少ない原料炭が
供給され、給水量が依然と同じであつた場合、ミ
ル３内の粗製スラリー濃度は高くなり、ミル３の
動力負荷が同化して粉砕能力が低下するなどの支
障が生ずる。

このような支障を除くため、ミル３の排出口１
４近傍で抜き取り検査を行なつている。しかし、
例えば約60重量％以上の微粉炭含有量のスラリー
燃料を製造する場合、粗製スラリーを製造するの
に要する時間（以下、ミル内滞留時間と呼ぶ）は
約１時間から２時間にも及び、更に、検査してか
ら所要の品質に調整がなされるまでに少なくとも
２時間から３時間を要している。

以上のように、従来の製造装置にあつては、オ
ンラインで迅速に制御しないことから、作業か煩
雑で品質の管理が非常に困難であつた。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を除き、所
定の濃度、粘度、粒度分布特性を有するスラリー
の製造を自動化したスラリー製造装置の提供にあ
る。

その目的を達成するため、本発明は、 湿式ミルと、 その湿式ミルに原料炭を供給する原料炭供給手
段と、 前記湿式ミルに微粉炭搬送用液体を供給する液
体供給手段と、 前記湿式ミルに界面活性剤を供給する界面活性
剤供給手段とを備え、 前記微粉炭搬送用液体の存在下で前記原料炭を
粉砕際して微粉炭を含むスラリーを作るスラリー
製造装置において、 前記湿式ミルの動力負荷変動を検知する検知手
段と、 前記湿式ミルで作られたスラリーの総流量を検
知する第１の流量検知手段と、 そのスラリーのうちの所望の性状を有するスラ
リーの流量を検知する第２の流量検知手段と、 その第１および第２の流量検知手段からの検知
流量によつて流量比を求める演算手段と、 前記検知手段と演算手段からの信号に基づいて
前記原料炭、微粉炭搬送用液体ならびに界面活性
剤のうちの少なくとも１つのスラリー構成材料の
供給量を増減する供給量調整手段とを設けること
を特徴とするものである。

以下、本発明のスラリー製造装置の第１実施例
を第２図とともに説明する。

この製造装置は、バンカ２１、給炭機２２、湿
式ボールミル２３、貯水槽２４、界面活性剤貯蔵
槽２５、調整槽２８、粗粒分離機３０、回収槽３
５、トルクメータ３９、第１の制御部４０、第２
の制御部４４、第１の流量計４２、第２の流量計
４３とから主に構成されている。

バンカ２１に投入された原料炭Ａは、スクリユ
ーコンベアからなる給炭機２２により所定量ずつ
湿式ボールミル２３へ供給される。なお上記給炭
量の調整は、給炭機２２のスクリユーを回転する
駆動モータ４５の回転速度を変化させることによ
り行なわれる。ミル２３には、前記給炭機２２か
らの原料炭Ａの他に、後述する回収槽３５で濃
度、粘度が調整された粗粒スラリーＢが供給され
るようになつている。

ミル２３は駆動モータ３７で駆動されており、
それの駆動軸３８にトルクメータ３９が設置され
ている。精製前の粗製スラリーＣがこのミル２３
で製造され、排出部４７側に備えられた調整槽２
８に一時的に貯蔵される。そして、粗製スラリー
Ｃはポンプ２９により、輸送管の途中に設置され
た第１の流量計４２を通り粗粒分離機３０へ輸送
される。

粗粒分離機３０は、所定のふるい網目を有する
湿式のふるい３１と、回収ホツパー３３と、スラ
リー燃料Ｄを出力する排出部３２とを備えてい
る。そして、上記の如く輸送された粗製スラリー
Ｃは、ふるい３１において、粒度の粗い石炭粒を
含む粗粒スラリーＥと、所定の粒径以下の石炭粒
を含む微粒スラリーとに分離される。ふるい３１
を通過した前記微粒スラリーは排出部３２からス
ラリー燃料Ｄとして取り出され、輸送管の途中に
設置された第２の流量計４３を通り、図示してい
ない燃料装置へ搬送される。ふるい３１を通過し
なかつた前記粗粒スラリーＥは、回収ホツパー３
３に回収されて回収槽３５に集められる。

回収槽３５には撹拌機３６が備えられており、
貯水槽２４から第１のポンプ２６によつて水が、
界面活性剤貯蔵槽２５から第２のポンプ２７によ
つて界面活性剤がそれぞれ供給されるようになつ
ている。粗粒スラリーＥは撹拌機３６により水と
界面活性剤と良く混合された粗粒スラリーＢとな
つてミル２３に供給される。

なお、前記第１のポンプ２６の給水量は、ポン
プ２６を駆動するモータ４１の回転速度を変化さ
せることにより調整され、第２のポンプ２７の界
面活性剤供給量は、ポンプ２７を駆動するモータ
４６の回転速度を変化させることにより調整され
ている。第１、第２の流量計４２，４３はともに
電磁式流量計が用いられている。

更に、当該装置には本発明の目的を達成するた
めの各種制御手段が備えられている。

第１の制御手段は、駆動軸３８の駆動トルクを
測定するトルクメータ３９と、その測定値を受信
して、その信号に基づきモータ４１へ回転速度調
整の信号を送信し第１のポンプ２６の給水量を調
整する第１の制御部４０とから構成されている。

この制御手段は、駆動軸３８に掛かる駆動トル
ク値とミル２３でつくられるスラリーの濃度及び
粘度との間に相関関係があることに着目し、ミル
２３内のスラリーの濃度と粘度を検知し制御する
ものである。

以下、その原理を第３図とともに説明する。同
図は、硬度指数（HGI）が50の原料炭を使用し、
内径6.5ｍ、長さ12.5ｍの寸法の湿式ボールミル
を用いて粉砕した場合の、ミル内のスラリーの石
炭粒濃度に対するミルの駆動トルク、及びミル２
３内のスラリーの粘度の関係を示す特性曲線図で
ある。なお曲線は濃度に対する駆動トルクの特
性、曲線は濃度に対する粘度の特性をそれぞれ
示している。

同図から有らかなように、スラリーの濃度が上
昇するのに伴い粘度も上昇し、反面、ミル２３の
駆動トルクは低下している。このようにスラリー
濃度とスラリー粘度とミル駆動トルクとの間に相
関関係がある。このような関係に基づき、ミルの
駆動軸３８における駆動トルクの変動をトルクメ
ータ３９で検知することにより、スラリーの濃度
と粘度の変化を把握できる。この変化を是正する
ために、制御部４０からは、変化量に応じた制御
信号がモータ４１に出力され、それに基づき給水
量が調整されて、スラリーの濃度と粘度が所望の
値に調整される。

第２の制御手段は、調整槽２８から粗粒分離機
３０へ搬送される粗製スラリーＣの流量を測定す
る第１の流量計４２と、粗粒分離機３０の排出部
３２から取り出されるスラリー燃料Ｄの流量を測
定する第２の軽量計４３と、両方の流量計４２，
４３の測定値を受信して、それらの信号に基づき
モータ４６へ回転速度調整の信号を、駆動モータ
４５へ回転速度調整の信号をそれぞれ送信し、第
２のポンプ４６の界面活性剤供給量と給炭機２２
の給炭量を調整する第２の制御部４４とから構成
されている。

この制御手段は、ふるい３１を通過できない粗
粒スラリーＥの量とミル２３内のスラリーの粒度
および濃度との間に相関関係があることに着目
し、ミル内のスラリーの粒度を検知し制御するも
のである。

以下、その原理を第４図とともに説明する。同
図は、硬度指数（HGI）が50の原料炭を使用し、
時間当りの給炭量を変化した場合の、ミル２３内
スラリーの濃度に対する粗製スラリーＣの量とそ
の粗製スラリーＣの内から200メツシユのふるい
を通過したスラリー燃料Ｄの量との重量比（スラ
リー燃料Ｄの量／粗製スラリーＣの量）の関係を
示す特性曲線図である。なお、曲線は時間当り
の給炭量が25Kg、曲線は時間当りの給炭量が70
Kgの場合の特性曲線である。

同図から明らかなように、ミル２３内のスラリ
ーの濃度が一定であつても、時間当りの給炭量が
異なると、スラリー燃料Ｄの量と粗製スラリーＣ
の量との重量比が変化する。この重量比の変化は
粗製スラリーＣの粒度が変化したことを示すもの
である。つまり、ミル２３内のスラリーの粒度を
調整するには給炭量を調整すればよいことがわか
る。このような関係に基づき、第２の制御部４４
は、第１の流量計４２で測定した粗製スラリーＣ
の流量と、第２の流量計４３で測定したスラリー
燃料Ｄの流量とから、粗粒スラリーＥの量に対す
るスラリー燃料Ｄの量の比（以下、循環比と呼
ぶ）を求める。この循環比からミル２３内のスラ
リー粒度特性を把握できる。この循環比の変化を
是正するために、制御部４４からは、循環比の変
化量に応じた制御信号が駆動モータ４５とモータ
４６にそれぞれ送信され、それぞれの信号に基づ
き、給炭量及び、界面活性剤の供給量が調整され
て、ミル２３内のスラリーの粒度特性が所望の状
態に調整される。

なお、濃度を所定の状態に維持するという条件
は、前記第１の制御手段において行なわれてい
る。

更に、第２の制御手段は、スラリー燃料Ｄの粒
度分布をも調整している。以下、その原理を説明
する。

一般に、粗粒分離機３０からミル２３へ循環さ
れる粗粒スラリーＥの量が増加するのに伴い、ス
ラリーのミル２３内に滞留する時間は短かくなつ
ていく。その結果、粗製スラリーＣの粒度が粗く
なるとともに、その粒度分布は粒径の大きな方へ
片寄り、分布幅は狭くなる。このような相関関係
に基づき、第２の制御手段は粗製スラリーＣの粒
度分布を把握し制御している。第５図と第６図と
ともにさらに詳述する。

第５図は、給炭量を一定にし、循環比を変化さ
せた場合の、粗製スラリーＣの粒度分布を示す特
性曲線図である。横軸に粒径、縦軸に頻度を示し
ている。なお、曲線は循環比が１の場合、曲線
は循環比が0.33の場合、曲線は循環比が０の
場合の曲線である。ただし、点線は、便宜的
に、循環比が１の場合のスラリー燃料Ｄの粒度分
布を示している。この時使用した湿式分級ふるい
３１の細線間隔は500μｍである。第６図は同様
の湿式のふるい３１の分級効率を示す特性曲線図
である。横軸に粒径、縦軸に粗製スラリーＣの重
量に対するミル２３へ循環される粗粒スラリーＥ
の重量の比を示している。

第５図より、循環比が１の場合（曲線参照）、
粒径の大きな石炭粒の割合が多く、それに較べて
粒径の小さなものは非常に少ないことがわかる。
循環比が0.33の場合（曲線参照）、粒径の大き
な石炭粒は500μｍ以下の所定の粒径に近づくと
ともに、分布幅は循環比が１の場合より広くな
る。これらの結果から、循環比を小さくすること
により、粗製スラリーＣの性状が良くなることが
わかる。

ただし、第５図中の曲線Ｘに示す如く、循環比
は対さいほど良いが、この循環比を０〜0.5程度
にすると燃焼装置で使用する上で実用上支障のな
いスラリー燃料Ｄを製造できる。また、循環比を
０〜0.2程度にすると非常に性状の良いスラリー
燃料Ｄが製造できる。

以上に述べたように、第の制御手段は給炭量及
び界面活性剤の供給量を調整することにより、ミ
ル２３内のスラリーの粒度を調整していると同時
に、粗製スラリーＣの粒度分布をも調整してい
る。

次に、第６図の曲線に示す如く、湿式ふるい
３１を通過せずミル２３へ循環される粗粒スラリ
ーＥの成分は、粒径が500μｍ以上の石炭粒と、
その石炭粒に付着したりふるい３１の漏れ分など
を粒径に関係なくほぼ一定量で循環される石炭粒
である。この結果から、第５図中の曲線と曲線
に示す如く、粒径が500μｍ未満の範囲におい
ては、粗製スラリーＣの粒度分布とスラリー燃料
Ｄの粒度分布の特性がほぼ等しくなる。つまり、
第２の制御手段で粗製スラリーＣの性状を調整す
ることにより、スラリー燃料Ｄの性状を向上させ
ている。

以上述べたように第１実施例にあつては、第１
の制御手段において、駆動軸３８における駆動ト
ルクの変動をトルクメータ３９で検知し、その変
動の変化量に基づき第１の制御部４０がモータ４
１に制御信号を送信して給水量を調整し、第２の
制御手段において、第１の流量計４２で測定した
粗製スラリーＣの流量と、第２の流量流計４３で
測定したスラリー燃料Ｄの流量とに基づき、第２
の制御部４４から駆動モータ４５とモータ４６に
制御信号を送信して給炭量及び界面活性剤の供給
量を調整するので、所定の濃度、粘度および粒度
分布を有するスラリーを自動的に多量に製造する
ことができる。

次に本発明のスラリー製造装置の第２実施例を
第７図とともに説明する。なお、同図において第
２図と同一符号のものは同一物あるいは均等物で
あり、それらの詳細な説明は省略する。

当該製造装置には、本発明の目的を達成するた
めの各種制御手段が備えられている。

第１の制御手段は、駆動軸３８の駆動トルクを
測定するトルクメータ３９と、その測定値を受信
して、その信号に基づき駆動モータ４５へ回転速
度調整の信号を、モータ４６へ回転速度調整の信
号をそれぞれ送信し、第２のポンプ４６の界面活
性剤供給量及び給炭機２２の給炭量を調整する第
１の制御部４８とから構成されている。

この制御手段は、駆動軸３８に掛かる駆動トル
ク値とミル２３でつくられるスラリーの濃度及び
粘度との間に相関関係があることに着目し、給炭
量及び界面活性剤の供給量を調整することによ
り、ミル２３内のスラリーの濃度と粘度を制御す
るものである。

第２の制御手段は、調整槽２８から粗粒分離機
３０へ搬送される粗製スラリーＣの流量を測定す
る第１の流量計４２と、粗粒分離機３０の排出部
３２から取り出されるスラリー燃料Ｄの流量を測
定する第２の流量計４３と、両方の流量計４２，
４３の測定値を受信し、それらの信号に基づきモ
ータ４１へ回転速度調整の信号を送信し、第１の
ポンプ２６の給水量を調整する第２の制御部５０
から構成されている。

この制御手段は、第４図に示す如く、時間当り
の給炭量が一定の場合であつても、ミル２３内の
スラリーの濃度が変化すると、スラリー燃料Ｄの
量と粗製スラリーＥの量との重量比が変化すると
いう関係に着目し、給水量を調整することにより
ミル２３内のスラリー濃度を変化させるのに伴
い、粗製スラリーＣの粒度及び粒度分布を制御す
るものである。

第２の制御部５０は、上記のような関係に基づ
き、第１の流量計４２で測定した粗製スラリーＣ
の流量と、第２の流量計４３で測定したスラリー
燃料Ｄの流量から、粗粒スラリーＥの量に対する
スラリー燃料Ｄの量の比（循環比）を求める。そ
して、循環比の変化を是正するために、制御部５
０からは、循環比の変動量に応じた制御信号をモ
ータ４１に送信し、給水量が調整されて、ミル２
３内のスラリーの粒度及び粒度分布が所望の状態
に調整される。

以上述べたように第２実施例にあつては、第１
の制御手段において、駆動軸３８における駆動ト
ルクの変動をトルクメータ３９で検知し、その変
動の変化量に基づき第１の制御部４８が駆動モー
タ４５及びモータ４６に制御信号を送信し、第２
の制御手段において、第１の流量計４２で測定し
た粗製スラリーＣの流量と、第２の流量計４３で
測定したスラリー燃料Ｄの流量とに基づき、第２
の制御部５０がポンプ４１に制御信号を送信し
て、給炭量、界面活性剤の供給量及び給水量を調
整するので、所定の濃度、粘度及び粒度分布を有
するスラリーを自動的に多量に製造することがで
きる。

なお、上記第１、第２実施例では、共に湿式ボ
ールミル２３を備えているが、本発明はこれに限
定されず、湿式ボールミル２３の代りに湿式チユ
ーブミルを設けた構成にしてもよい。

また、上記第１、第２実施例にあつては、共に
第１の制御手段では、トルクメータ３９を備えて
いるが、本発明はこれに限定されず、トルクメー
タ３９の代りに、モータ３７に供給する電流、電
圧、電力のうちから選択された少なくとも１つの
ものを計測する計測器を設け、第１、第２の制御
部４０，４８が、その計測器の測定値の変動から
湿式ミルの動力負荷変動を検知し、その変化量に
対応して、それぞれ第１、第２実施例の如く、ス
ラリー構成材料の供給量を調整する信号を出力す
るように構成してもよい。

更に、本発明に係るスラリー製造装置は、水を
搬送媒体とするスラリーの製造に限らず、他の液
体を搬送媒体とするスラリーの製造にも利用が可
能である。

以上に述べたように、本発明のスラリー製造装
置は、湿式ミルの動力負荷変動を検知する検知手
段と、湿式ミルで作られたスラリーの総流量を検
知する第１の流量検知手段と、そのスラリーのう
ちの所望の性状を有するスラリーの流量を検知す
る第２の流量検知手段と、その第１および第２の
流量検知手段からの検知流量によつて流量比を求
める演算手段と、前記検知手段と演算手段からの
信号に基づいて前記原料炭、微粉炭搬送用液体な
らびに界面活性剤のうちの少なくとも１つのスラ
リー構成材料の供給量を調整する供給量調整手段
とを備えているので、所定の濃度、粘度、粒度分
布特性を有するスラリーを自動的に、多量に製造
することが可能になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスラリー燃料製造装置の構成
図、第２図は本発明のスラリー製造装置に係る第
１実施例を示す構成図、第３図から第６図までは
実施例の原理を説明するための特性曲線図であ
り、第３図はミル内のスラリー濃度と粘度とミル
の駆動トルクとの関係を示す特性曲線図、第４図
はミル内のスラリー濃度と粗製スラリー重量に対
するスラリー燃料重量の比との関係を示す特性曲
線図、第５図は粗製スラリーの粒度分布を示す特
性曲線図、第６図はふるいの特性曲線図、第７図
は本発明のスラリー製造装置に係る第２実施例を
示す構成図である。 ２１……バンカ、２３……湿式ボールミル、２
４……貯水槽、２５……界面活性剤貯蔵槽、３０
……粗粒分離機、３１……ふるい、３５……回収
槽、３７……モータ、３８……駆動軸、３９……
トルクメータ、４０，４８……第１の制御部、４
２……第１の流量計、４３……第２の流量計、４
４，５０……第２の制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 湿式ミルと、 その湿式ミルに原料炭を供給する原料炭供給手
   段と、 前記湿式ミルに微粉炭搬送用液体を供給する液
   体供給手段と、 前記湿式ミルに界面活性剤を供給する界面活性
   剤供給手段とを備え、 前記微粉炭搬送用液体の存在下で前記原料炭を
   粉砕して微粉炭を含むスラリーを作るスラリー製
   造装置において、 前記湿式ミルの動力負荷変動を検知する動力負
   荷変動検知手段と、 前記湿式ミルで作られたスラリーの総流量Ｃを
   検知する第１の流量検知手段と、 そのスラリーのうちの所望の性状を有するスラ
   リーの流量Ｄを検知する第２の流量検知手段と、 その第１および第２の流量検知手段からの検知
   流量によつて流量比Ｄ／Ｃを求める演算手段と、 前記動力負荷変動検知手段によつて湿式ミルの
   動力負荷が下がつたことを検知したときには、原
   料炭と界面活性剤の供給量を増加するか、微粉炭
   搬送用液体の供給量を減少し、 前記動力負荷変動検知手段によつて湿式ミルの
   動力負荷が上がつたことを検知したときには、原
   料炭と界面活性剤の供給量を減少するか、微粉炭
   搬送用液体の供給量を増加し、 前記演算手段によつて流量比Ｄ／Ｃが下がつた
   ことを検知したときには、原料炭と界面活性剤の
   供給量を減少するか、微粉炭搬送用液体の供給量
   を増加するようにコントロールする供給量調整手
   段とを設けることを特徴とするスラリー製造装
   置。