JPS633095A - 高濃度石炭・水スラリ−の湿式製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粗大粒子を含まない高濃度石炭・水スラリーの
湿式製造方法に関する。

［従来の技術］ 高濃度石炭・水スラリーは、固体燃料でおる石炭を流体
化することにより、その輸送、貯蔵のみならず直接燃焼
のために利用することができる。

ざらに、灰分および硫黄分を低減できるために有効な燃
料である。

高濃度石炭・水スラリーを発電用ボイラをはじめとする
燃焼装置などにおいて利用して燃焼するざいには、その
燃焼時間は石炭の燃料比、灰分をはじめ粒子径、酸素濃
度、燃料温度などの影響をうけ、燃焼装置内における滞
留時間が燃焼時間に対して充分でないときは、燃焼ガス
とともに排出されるフライアッシュなどをはじめとする
燃焼残渣には、未燃炭素分が残留してしまい、未燃損失
となってしまう。また燃焼ガス中のＮ　Ｏｘ排出抑制の
ために、空気比を少くし燃焼温度をある程度低くする場
合には、同様に燃焼時間が増大してしまう。

とくに粗大粒子を含む高濃度石炭・水スラリーの燃焼に
ざいしては、フライアッシュなどをはじめとする燃焼残
渣にあける未燃炭素分の増大と空気比増大による燃焼ガ
ス中のＮｏ、Ｘ排出が見られる。

したがって高濃度石炭・水スラリーの製造方法としては
粗大粒子を含まぬ微粒よりなる高濃度石炭・水スラリー
の湿式製造方法の実現が課題となっている。これらは経
済性をもって実現されることが要請されている。

従来、この種の高濃度石炭・水スラリーの湿式ｖａＭ方
法は、例えば特開昭６０−１３８８７号公報に記載され
ているように、湿式ボールミルの一端より石炭を水およ
び分散剤からなる適切な添加剤とともに供給して、大径
および小径と直径の異なる粉砕媒体（スチールポール）
をそれぞれに充てんしている湿式ボールミルの複数の粉
砕室の回動により石炭を湿式粉砕して石炭スラリーが生
成され、高Ｓ度石炭・水スラリーが湿式製造されている
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の高濃度石炭・水スラリーの湿
式製造方法では、粗大粒子を含まない高濃度石炭・水ス
ラリーを簡易な製造方法をもちいて製造することが困難
でおるという問題があった。

すなわち、湿式ボールミルの大径と小径と径の異なる粉
砕媒体をそれぞれ第一粉砕室と第二粉砕室に充てんして
、湿式ボールミルの回動により石炭を湿式粉砕して高濃
度石炭・水スラリーを製造するが、湿式ボールミル内に
おいて供給された石炭の一部および粉砕が進行した石炭
の一部が粉砕媒体との衝突、磨砕の充分な粉砕作用を伴
わぬままに湿式ボールミルから流出され粗大粒子を含ん
だ石炭スラリーとなってしまう。ことに、石炭濃度が約
６０重量％以上の高濃度石炭・水スラリーの製造過程に
おいて、粉砕作用の進行にともない石炭・水混合系の粘
度は増大傾向を呈するが、かかる状態下においては、石
炭粒子が粉砕媒体と石炭・水混合系との間に充分に分散
されずして、石炭と粉砕媒体との衝突、磨砕をはじめと
する充分な粉砕、混合作用が阻害されて、粗大粒子が石
炭・水スラリー表面を移動してしまい、前記のごとく湿
式ボールミルからの粗大粒子の流出が促進されて石炭の
粗大粒子を含んだ高濃度石炭・水スラリーが製造される
という欠点を有していた。

本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、
粗大粒子を含まぬ高濃度石炭・水スラリーを湿式製造す
ることができ、燃焼装置に供給して燃焼させた場合、燃
焼残渣における未燃炭素分が少くＮＯｘ排出温度を抑制
できる優れた高濃度石炭・水スラリーの湿式製造方法を
提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、仕切壁により複数
の粉砕室に区画した湿式ボールミルの一端より石炭を水
および分散剤とともに供給して、石炭の粉砕の進行にと
もなう粒度に応じた平均粒度を有する粒度分布をもつ粉
砕媒体の平均粒度を湿式ボールミルの入口から出口に向
って順次縮少してそれぞれの粉砕室に充てんされ、該粉
砕室の仕切壁の間隔はそれぞれの粉砕媒体の平均粒度と
湿式ボールミル有効直径との所定の比率を保持するよう
に形成された前記湿式ボールミルの回動による粉砕の進
行とともに、粉砕室の仕切壁による粉砕媒体の運動を順
次付加させて石炭を湿式粉砕するようにしたものである
。

［作　用］ 本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。

すなわち、湿式ボールミルの一端より石炭を水および分
散剤とともに供給すると、湿式ボールミルの回動にとも
ない石炭の粉砕が進行され、石炭の粉砕の進行にともな
う石炭の粒度に応じた平均粒度を有する粒度分布をもつ
粉砕媒体が、平均粒度を異にして、湿式ボールミルの長
手方向のそれぞれの粉砕室にその平均粒度が湿式ボール
ミルの入口から出口に向って順次縮少されている充てん
状態のもとて石炭は各粉砕室を順次移動しながら湿式粉
砕され、石炭の粉砕が進行されるとともに石炭・水混合
系の粘度は漸次増大傾向を呈するにいたり、かかる状態
のもとての粉砕とともにさらに各粉砕室の両側における
仕切壁によって粉砕媒体にはせん断力が作用して粉砕媒
体の運動を行わせ、湿式ボールミルの回動にともなうミ
ルライナに沿った粉砕媒体の運動に対してざらに付加さ
れるため、石炭は粉砕媒体と石炭・水混合系との間に充
分に分散されて、石炭と粉砕媒体との衝突・磨砕をはじ
めとする活発にして充分な粉砕・混合作用が行われて、
高粘度状態のもとでも石炭の粗大粒子が湿式ボールミル
から流出されることが抑制されて粉砕効率や粉砕性能の
著しい改善のもとで、粗大粒子を含まない高濃度石炭・
水スラリーを製造することができ、燃焼装置に供給して
燃焼させた場合、燃焼残漬にあける未燃炭素分を減少で
きるとともに、燃焼排ガス中のＮＯｘ排出濃度を抑制す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面について詳述する。

第１，２図において、１は湿式ボールミルをしめし、２
は湿式ボールミルの胴体であり、３は胴体２の内壁面に
設けたミルライナでおる。

４は湿式ボールミルの入口であり、５は湿式ボールミル
の出口をしめす。湿式ボールミル１の内部には、長手方
向に複数の仕切壁Ｐ＋　、Ｐ２　。

Ｐ３．Ｐ４．６をそれぞれ設け、複数の粉砕室Ｃ＋　、
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５に区画している。

各粉砕室の長さすなわち粉砕室の仕切壁の間隔はその中
心線間隔をもって表わすものとしてＬ＋　。

Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５にてしめされ、湿式ボールミル
１の入口４から出口５に向う各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５におい
てその間隔は順次縮小している。

各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５には粉砕媒体８がそれぞれ充てんさ
れているが、いずれも粉砕媒体８の粒度分布、平均粒度
が異っており、粉砕室Ｃ＋　、Ｃ２。

Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５と湿式ボールミル１の入口から出口に
向うにしたがって、粉砕媒体８の粒度分布。

平均粒度を順次縮小させている。

すなわち、湿式ボールミル１の入口側４の粉砕室Ｃ１に
は平均粒度が大となる粒度分布をもつ粉砕媒体を充てん
させ、出口側５の粉砕室Ｃ５には平均粒度が小となる粒
度分布をもつ粉砕媒体を充てんさせており、同様に粉砕
室Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には平均粒度が順次率となる粒度分
布をもつ粉砕媒体８を充てんされている。かくして、前
記の粉砕室の区画により、各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５にそれぞ
れ充てんされている粉砕媒体８は任意の粉砕室から他の
粉砕室へ移動することが防止されている。

このように各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５には、粒度分布をもつ粉
砕媒体８が平均粒度を順次縮少された確実な充てん状態
を保持できるため、石炭は各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５を順次移
動しながら湿式粉砕され、石炭の粉砕が進行されるにあ
たり、粉砕される石炭の粒度に応じた平均粒度による粒
度分布をもつ粉砕媒体との衝突・磨砕が順次行われ、石
炭の粉砕効率を著しく改善しうる。

湿式ボールミル１はその軸心ｍを中心として回動するよ
うにされている。

高濃度石炭・水スラリーの原料となる石炭が水および分
散剤とともにそれぞれ所要の供給速度をもって、湿式ボ
ールミル１の入口４から供給されると石炭は粉砕作用を
受けて粉砕が進行され、順次粉砕室Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３、
Ｃ４、Ｃ５を通過して移動しながら湿式粉砕され、石炭
の粉砕が進行されるとともに粒度が細くなり、ミル出口
５から前記の所要供給速度に対応した石炭濃度ならびに
石炭粒度をもった高濃度石炭・水スラリーが製造され、
排出される。

第２図は第１図にしめしたニーＩ線における断面図であ
って、湿式ボールミル１は矢印Ａの方向に回転されてい
る。

８は粉砕媒体で必って、ミル１０回転にともないライナ
３に沿って粉砕媒体８は上部に持ち上げられて上昇し、
−定高さに達した後、重力作用によって落下する。落下
の状態としては激しい製布状などを呈し、粉砕媒体８と
石炭との間には衝撃作用、磨砕作用が行われて粉砕され
る。７はそれぞれの仕切壁に設けたスリットでおり、ス
リットの巾は粉砕媒体８の直径よりも狭いために、粉砕
媒体が隣接する粉砕室へ移動することが防止され、石炭
スラリーのみが仕切壁のスリット７を通過してミル出口
５から排出される。なお、Ｄは湿式ボールミル１の有効
直径をしめす。

第３図（ａ）、　（ｂ）は湿式ボールミル１の各粉砕室
の仕切壁の間隔と仕切壁によって粉砕媒体に作用するせ
ん断力との関係をしめしている。

第３図（ａ）は任意の粉砕室の両側における仕切壁Ｐｉ
　、Ｐｉ＋１の間隔Ｌ１３が適切である場合をしめし、
第３図（ｂ）は同様な間隔”＋１が適切でない場合をし
めしている。

いずれの場合においても、横軸は湿式ボールミル−の胴
体２に相当し、ｈは仕切壁Ｐ・、Ｐｉ＋１の高ざをそれ
ぞれしめしている。

第３図（ａ）において仕切壁Ｐｉにおける粉砕媒体に作
用するせん断力曲線Ｓｉのごとくしめされ、仕切壁Ｐｉ
＋１における粉砕媒体に作用するせん断力曲線はＳｉ＋
１のごとくしめされる。またぜん断力曲線Ｓ５．はそれ
ぞれのぜん断力曲線Ｓｉ。

Ｓｉヤ１の合成曲線である。

せん断力の値は粉砕媒体が仕切壁Ｐ・、Ｐ１＋１に接触
して近接した位置において最大値をしめし、仕切壁Ｐｉ
　、Ｐｉ＋１から離れた位置において低下している。同
様に第３図（ｂ）においてはそれぞれのせん断力曲線は
Ｓｉ、Ｓｉ、１を合成曲線はＳ５１にてしめしている。

第３図（ａ）および第３図（ｂ）における合成せん断力
曲線Ｓ　およびＳ５．により粉砕媒体に作用Ｓ するせん断力をみると、第３図（ｂ）の場合には仕切壁
Ｐｉ　、Ｐｉ＋１の間隔Ｌｉ、は’ｉｓに比して広くな
っており、仕切壁Ｐ・、Ｐｉ＋１から離れた位置におけ
る合成せん断力Ｓ５．は著しく低下し、殆んど作用が行
われていない。

発明者らは、各粉砕室の仕切壁の間隔はそれぞれの粉砕
室に充てんしている粉砕媒体の平均粒度とミル直径との
間に所定の比率を保持するように形成することが高濃度
石炭・水スラリー製造用ミルにおいては高粘度状態のも
とでも高い粉砕効率や粉砕性能を得ることができること
を見出した。

上記の関係は次式によってしめすことができる。

Ｌｉ≦ｄｉ／　（ａＦ〕＋ｂ） ここに、Ｌｉ　：仕切壁の間隔（＃） ｄｉ　：各粉砕室における粉砕媒体の平均粒度（ｍ）１
重量基準算術平均径 Ｄ　：湿式ボールミル有効直径（舖） ａ　：定数、　−１，０９２ｘ１０’ ｂ　：定数、　　０．０１２４１ 前記のごとく、石炭は各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５を順次移動し
ながら湿式粉砕され、石炭の粉砕が進行されるとともに
、石炭・水混合系の粘度は漸次増大傾向を呈するにいた
り、かかる状態のもとての前記の粉砕媒体８の製布状の
運動に加えて、各粉砕室Ｃ１〜Ｃ５の両側における仕切
壁によって粉砕媒体にはせん断力の作用による運動が行
われて粉砕媒体の運動を著しく活発にすることとなり、
高粘度環境下のもとでも、石炭は粉砕媒体との衝突・磨
砕にともなう高い粉砕速度のもとて湿式粉砕される。

ざらに、湿式粉砕過程において、石炭・水混合系におけ
る分散状態としては局部的石炭濃度ヤ石炭粒度が不均一
状態を呈しているが、前記の粉砕媒体の活発な運動が行
われて、各粉砕室を順次移動するにともない均一状態を
呈するようになり、充分な粉砕混合作用が行われて、高
粘度環境下のもとでも、石炭の粗大粒子の発生が著しく
低減され、湿式ボールミルから流出されることが抑制さ
れて、粗大粒子を含まない高濃度石炭・水スラリーを製
造することができる。

尚、上述実施例にもとづく実験例によるデータを従来技
術による湿式ボールミルと本発明による湿式ボールミル
を用いて高濃度石炭・水スラリー製造を行ったデータと
比較した表を次に示す。

上記衣のデータにても判る通り、高濃度石炭・水スラリ
ーの湿式製造において石炭の粗大粒子を含まない高濃度
石炭・水スラリーが製造されており、その粒度はミル出
口にて一７４柳、　ａｉ、ｏ％ととくに過大な粉砕を行
うことを要せずして＋１５０柳。

１．６％と粗大粒子の発生が抑制されており、粒度分布
をしめすＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ式のｎ−値が増大
されていることも前記粒度に関連して同様に粗大粒子を
含まない高濃度石炭・水スラリーが製造されていること
がしめされている。さらに前記スラリー製造における粉
砕効率や粉砕・混合性能の改善をはかることができ、消
費動力にてしめす粉砕効率が増大している品位の優れた
スラリーを製造しうる湿式製造方法であることが実証さ
れている。

そして、高濃度石炭・水スラリーをボイラなどの燃焼装
置に供給して燃焼させた場合、燃焼残渣における未燃炭
素分を減少できるとともに燃焼排ガス中のＮＯｘ排出濃
度を抑制することができる。

尚、この発明にもちいられる湿式ボールミルの粉砕室、
仕切壁や粉砕媒体の種類などその実施態様は上述実施例
のものに限るものでないことは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は、上記実施例より明らかなように、高濃度石炭
・水スラリーの湿式製造にあたり、湿式ボールミルにお
ける粉砕媒体の運動が活発にされて充分な粉砕・混合作
用が行われるため粗大粒子を含まない高濃度石炭・水ス
ラリーを良好な粉砕効率と粉砕性能のもとで製造するこ
とができ、ざらに、燃焼装置に利用して燃焼させた場合
、燃焼効率およびＮＯｘ排出抑制を改善しうるという多
大な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る高濃度石炭・水スラリ
ーの湿式製造方法に用いる湿式ボールミルの断面図、第
２図は第’ＩニーＩ線に沿った断面図、第３図は第１固
装部の説明図である。 １・・・湿式ボールミル　　　８　・・・粉砕媒体Ｃ＋
　、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃｓ・・・粉砕室Ｌ１．Ｌ２　
、Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５・・・仕切壁の間隔第１図 １・・・湿ｖｃ７：−ルミル Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５・・・粉砕室Ｌｌ、Ｌ２
．Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５・・・仕切費の開陥第３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 仕切壁により複数の粉砕室に区画した湿式ボールミルの
   一端より石炭を水および分散剤とともに供給して、石炭
   の粉砕の進行にともなう粒度に応じた平均粒度を有する
   粒度分布をもつ粉砕媒体の平均粒度を湿式ボールミルの
   入口から出口に向つて順次縮少してそれぞれの粉砕室に
   充てんされ、該粉砕室の仕切壁の間隔はそれぞれの粉砕
   媒体の平均粒度と湿式ボールミル有効直径との所定の比
   率を保持するように形成された前記湿式ボールミルの回
   動による粉砕の進行とともに、粉砕室の仕切壁による粉
   砕媒体の運動を順次付加させて石炭を湿式粉砕すること
   を特徴とする高濃度石炭・水スラリーの湿式製造方法。