JPS6375094A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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、固体燃料である石炭を流体
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かできる。

ざらに、灰分および硫黄分を低減できるために有効な燃
料でおる。

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で利用して燃Ｖｌするさいには、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ＮＯｘ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
さいしては、フライアッシュなどをはじめとする燃焼残
漬にお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ＮＯｘ排出が児られる。

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・水スラリーの湿式製造方法
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（スチールボール）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を生成
し、高濃度石炭・水スラリーを湿式製造することができ
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
であ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−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おり、
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
焼残漬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、ミルの長手方向に
備えた仕切壁によってミルを複数の粉砕室に区画し、ミ
ルの入口から出口に向う各粉砕室にはミル内に投入され
た粉砕媒体を分級する胴体ライナを装着するとともに、
粒度分布をもち平均粒径が順次縮少している粉砕媒体を
それぞれ充填しているミルの入口より石炭を水および分
散剤とともに供給して）９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、複数（少くとも３室、望ましくは５〜６室）
の粉砕室を有するミルの入口より石炭を水および分散剤
とともに供給すると、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、ミルの長手方向のそれぞれの粉砕室
にその平均粒度が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各粉砕室にあ
ける粉砕媒体を分級する胴体ライナと仕切壁とによって
粉砕媒体が他の粉砕室へ移動することが阻止されて、石
炭の粒度に応じた平均粒径をもつ粉砕媒体のもとて適切
な石炭の粉砕が進行する。また、良好な粉砕効率が得ら
れるための粉砕媒体径の好適範囲のもとての粉砕有効長
さの区域を充分に確保できる複数の各粉砕室における粉
砕媒体の配列状態が維持されて、石炭の粉砕が進行する
。これらにより、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。

［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図、第２図において、１はミルをしめし、２はミル
の胴体であり、３は胴体の内壁面に設けた分級ライナで
ある。４はミルの入口であり、５はミルの出口をしめす
。ミルの内部には、ミルの長手方向に複数の仕切壁１０
．１０’　、　１０”　、　１０”’および６をそれぞ
れ設け、ミルの内部を複数の粉砕室１１．１１ａ、　　
・・・Ｉｌｄに区画している。粉砕室は少くとも３室、
望ましくは５〜・６室に区画されており、この実施例の
ものは５室に区画している。各粉砕室には粉砕媒体がそ
れぞれ充填されているが、粉砕室ｉｉ、　ｉｉａ、　　
・・・１１ｄとミルの入口から出口に向うにしたがって
、平均粒径を順次縮小させている。すなわち、ミルの入
口側の粉砕室１１には平均粒径が大となる粒度分布をも
つ粉砕媒体を充填させ、ミルの出口側の粉砕室１１ｄに
は平均粒径が小となる粒度分布をもつ粉砕媒体を充填さ
せており、平均粒径が順次小となる粒度分布をもつ粉砕
媒体を充填さｉることにより仕切壁により大径の粉砕媒
体がミル出口へ移動することを防止させるとともに、粉
砕室に装着した分級ライナ３により分割された粉砕室内
においても大径の粉砕媒体がミル出口側へ移動すること
を防止させている。

ミル１はその軸心ｍを中心として回転するようになって
おり、ミルの入口４から石炭を水および分散剤とともに
所定供給速度をもって供給すると石炭は粉砕作用をうけ
て湿式粉砕され、順次粉砕室１１．１１ａ、・・・１１
ｄを通過するにともない細くなり、前記の所定供給速度
に対応した石炭濃度をもってミル出口から排出される。

第２図は第１図にしめしたＩ−Ｉ線における断面図であ
って、ミル１は矢印Ａの方向に回転している。８は粉砕
媒体であって、ミル１の回転にともないライナ３に沿っ
て粉砕媒体８は上部に持ら−Ｌげられて上昇し、一定高
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ｍ４５状などを呈し、粉砕媒体と石炭と
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られたスリットであり、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・
水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はミル１の有効直径を
しめす。

第３図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例において、
ミル内における石炭の粉砕平均粒径の変化ならびに粉砕
媒体径の説明図である。

第３図（ａ）においては、ミル内で石炭が湿式粉砕され
て石炭の粉砕が進行してゆく過程をしめしている。縦軸
には石炭の粉砕平均粒径を、横軸にはミル入口よりの距
離をそれぞれしめす。６はミル出口仕切壁である。

ミル入口から石炭を水および分散剤とともに所定供給速
度をもって供給すると石炭は粉砕作用を受けて、その粉
砕平均粒径ｄｐが細くなって、ミル出口仕切壁６を経て
ミル出口から高濃度石炭・水スラリーとなって排出され
る。

第３図（ｂ）においては、ミルは粉砕室１１．　ｌｌａ
。

１１ｂ、　ＩＩＣ，ｌｉｄの５室に区画されており、前
記の各粉砕室には粉砕媒体径の範囲Ｂ１１．　Ｂ１１ａ
、　Ｂ１１ｂ。

Ｂ１１ｃ、　Ｂ１１ｄからなる粒度分布をもち、平均粒
径が順次縮小されている粉砕媒体がそれぞれ充填されて
いる。このさい、曲線ｊＢ　、　ＪＢＬ、　ｆＢＩＪは
それぞれミル入口より出口に至る各距離における石炭の
粉砕平均粒径に対応した粉砕媒体径をしめし、βＢは平
均径、ｆＢＬは最小径、Ｉ！ＢＵは最大径をそれぞれ表
わしている。またミル入口よりある距離だけ離れた位置
に１０．１０’　、　１０”　、　１０”’にてしめす
仕切壁を４ケ所設けており、本実施例においては、ミＡ
ｚ　ハ粉砕室１１．　ｌｌａ、　ｌｌｂ、　１１Ｃ，ｌ
ｌｄにてしめされる５室に区画されている。粉砕媒体径
の選定は、次のごとく行われる。すなわち、粉砕室１１
で選定されるべき粉砕媒体径の範囲１３１１は、最大径
はミル入口における曲線Ｉ！ＢＵの点で与えられ、最小
径は粉砕室出口である仕切壁１０と曲線ＪＢＬの交点で
表わされる範囲にてしめされる。その範囲８１１内にお
ける粉砕媒体径の分布は平均径ｆ！Ｂを考慮して決定さ
れる。同様に粉砕室１１ａ、　１１ｂ。

１１ｃ、　ｌｌｄにおいて選定されるべき粉砕媒体径の
範囲Ｂ１１ａ、　Ｂ１１ｂ、　Ｂ１１ｃ、　Ｂ１１ｄが
それぞれ決定される。

発明者らの研究によれば、高濃度石炭・水スラリー製造
用ミルにおいては、良好な粉砕効率が得られるための粉
砕媒体径の平均径の好適範囲は上限値ＥＢＵおよび下限
値ＥＢＬの間にあることが判明し、これらはそれぞれ点
線にてしめされている。

本発明による高濃度石炭・水スラリーを製造した場合に
は、各粉砕室１１．　ｌｌａ、・・・１１ｄにおける粉
砕媒体径の平均径は曲線Ｃ１１，Ｃ１１ａ、・・・Ｃ１
１ｄにしめしたような配列状態を呈し、粉砕のための好
適範囲であるべき上限値ＥＢＵおよび下限値ＥＢＬの範
囲に極めて近接して配列されている。したがって、各粉
砕室におけるそれぞれの粉砕有効長ざＥＬ。

ＥＬａ、・・・ＥＬｄの区域は、著しく拡大されており
、ミル全体の粉砕有効長も大きく増加できて、ミル全長
にわたって良好な粉砕効率を達成しうるちのである。こ
れは、粉砕媒体の配列が、高濃度石炭・水スラリーが高
粘性であり、またミル入口より出口に向かう高濃度石炭
・水スラリーの流れにより大径の粉砕媒体が出口側に押
出されることもなく、分級ライナの分級効果が得られて
各粉砕室にはそれぞれ大径の粉砕媒体がミル入口側に、
小径の粉砕媒体がミル出口側にあるようになされており
、ミル内における粉砕の進行にともなう粉砕平均粒径の
縮小に対応した一定寸法比率からなる粉砕媒体径のもと
ての石炭の粉砕が可能となることに起因している。こと
に、例えば５室などの複数の粉砕室からなる長大なミル
をもちいることにより、前述のごとき、ミル内における
粉砕の進行にともなう粉砕平均粒径の縮小に対応した一
定寸法比率からなる粉砕媒体径のもとての石炭の粉砕を
より強力に進行させることが可能となる。

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や石炭粒度が不均一
状態を呈しているが、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、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
術によるミルと本発明によるミルを用いて高濃度５夫・
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
。

上記表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
口にて一７４１ＪＪｎ、　８１．０％ととくに過大な粉
砕を行うことを要せずして＋１４９７ｆｆｉ。

１．６％と粗大粒子の発生が抑制されており、粒度弁イ
ｎ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、少くとも３室、望ま
しくは５〜６室からなる複数の粉砕室に区画された長大
ミルにおける石炭粉砕の進行にともなう粉砕平均粒径の
縮小に対応した一定寸法比率からなる粉砕媒体径のもと
ての石炭の粉砕が促進せられて充分な粉砕・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、さらに、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ミルの断面図、第２図は第１
図Ｉ−Ｉ線に沿った断面図、第３図（ａＬ　（ｂ）は第
１図のミル内における石炭の粉砕平均粒径の変化ならび
に粉砕媒体径の説明図である。 １・・・ミル　　　　　　　３・・・胴体ライナ４・・
・ミル人口　　　　　５・・・ミル出口８・・・粉砕媒
体 １１、　ｌｌａ、　ｌｌｂ、　ｌｌｃ、　ｌｌｄ・・・
粉砕室特許出願人　川崎重工業株式会社 第３図（ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ミルの長手方向に備えた仕切壁によつてミルを複数の粉
   砕室に区画し、ミルの入口から出口に向う各粉砕室には
   ミル内に投入された粉砕媒体を分級する胴体ライナを装
   着するとともに、粒度分布をもち平均粒径が順次縮少し
   ている粉砕媒体をそれぞれ充填しているミルの入口より
   石炭を水および分散剤とともに供給して湿式粉砕するこ
   とを特徴とする高濃度石炭・水スラリーの湿式製造方法
   。