JPH0651107B2 - 石炭・水スラリーの貯蔵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、微細な石炭粉と水の混合物である石炭・水
スラリーを、その性状の変化を防ぎつつ貯留し、また、
円滑に排出することができる石炭・水スラリーの貯蔵装
置に関する。

〔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、貯蔵などにおける取り
扱いが容易でないという不具合がある。そこで、石炭を
破砕して水と添加物とを混合して流体（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
な石炭・水スラリーを貯槽に長期間貯蔵する場合には、
粒子が沈降して下層部分のスラリー濃度が高くなってし
まい、排出口付近において粒子が堆積して円滑な排出が
できなくなり、さらには固化して排出口を閉塞せしめる
という不具合が生じてしまう。そこで、気密性の高い鋼
製の固定屋根式貯槽内に撹拌装置等の機械類を設け、こ
れら設備により槽内を撹拌して粒子を分散させ、石炭・
水スラリーを均一に保つようにした貯蔵装置、あるいは
下層の濃度が高くなった石炭スラリーをスクレーパ等に
よって掻き出してポンプにより槽上部に循環させるよう
にした貯蔵装置などが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、石炭・水スラリーを貯留する貯蔵装置
は、一般の液体を取り扱う貯槽より補修の必要性が大き
く、上記のような気密性の高い鋼製の固定屋根式貯槽内
に機械類を設けているものにおいては、石炭・水スラリ
ーを排出口から排出させた後、マンホールから内部に人
が入って補修する必要があり、またスラリーが固化し排
出口が閉塞している場合にはその作業は極めて困難とな
る。

この発明は、貯槽内の清掃あるいは設備類の補修、メン
テナンス等の作業が極めて容易に行うことができると共
に、石炭・水スラリー中の水分が雨水の侵入や大気中に
蒸散することなどにより大きく変動するのを防止し、安
定して石炭・水スラリーを貯蔵できる石炭・水スラリー
の貯蔵装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような問題点を解決するために、本発明の第１発
明は、石炭・水スラリーを貯留するスラリー貯槽と、こ
のスラリー貯槽の上部空間を開閉自在に覆う可動被覆部
材と、この空間の湿度を増加させる空調設備とを設けた
構成としたものである。

可動被覆部材の形状としては、例えば、移動可能な複数
のフレームを骨としてプラスチックなどからなるシート
材を貼付した蛇腹式のものなどが挙げられ、簡単にスラ
リー貯槽の上部空間を開放できるものがよい。したがっ
て、ボルト・ナットのみにより屋根片を結合して形成し
た被覆部材は、ボルト・ナットの結合を解き屋根片をは
ずしても該屋根片を移動させるのに苦労するので好まし
くない。

また、本発明の第２発明は、石炭・水スラリーを貯留す
るスラリー貯槽と、このスラリー貯槽の上部空間を開閉
自在に覆う可動被覆部材と、上記スラリー貯槽に水を補
給する水供給手段とを設けた構成としている。

〔作用〕

この発明の石炭・水スラリーの貯蔵装置においては、沈
澱物の除去やメンテナンスのときは可動被覆部材を移動
してスラリー貯槽の上部を開放した状態とし、クレーン
その他の作業機械を使用して作業を行う。作業終了後
は、可動被覆部材を移動しスラリー貯槽の上部を閉状態
とし、貯留中に雨水が石炭・水スラリーに流入するのを
防止する。

この可動被覆部材は、通常気密性が低くもしくは気密性
が全く無く、石炭・水スラリーの水分が蒸散しスラリー
濃度が大きく変化するが、第１発明においては、空調設
備を作動して貯槽上部の空間の湿度を増加させることに
より、貯留スラリーの水分の気化を抑え、スラリーの濃
度が大きく変化するのを防止し、また、第２発明におい
ては、水供給手段により貯留スラリーの気化水分量を補
給し、スラリーの濃度が大きく変化するのを防止する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、これらの図面において、１は有底円筒状の石炭・水
スラリーを貯留するスラリー貯槽(以下貯槽と略称する)
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、底板２の中央には撹拌室３が設けら
れ、他の部分は安定室１ａとなっている。

この撹拌室３は、上記底板２よりさらに傾斜度の大きい
漏斗状の傾斜底板４と、傾斜底板４の上端から中央に向
けて該傾斜底板４の上部空間を円錐台状に覆うように立
設された複数の板状の支持体５と、この支持体５の上端
に支持された天板６とから構成されている。この傾斜底
板４の下部には排出口７が形成され、また隣接する上記
支持体５どうしの間には下部が広がった縦長のスリット
５ａが形成されてスラリーが流通できるようになってい
る。

そして、天板６の上には中空筒状の支持塔８が立設され
ている。この支持塔８の上端のフランジ部９上面には、
中央に軸受部１０を有する円板状の支持板１１が固着さ
れ、この軸受部１０と、上記天板６の中央に形成された
軸封部６ａにより撹拌軸１２が垂直にかつ回動自在に支
持されている。この撹拌軸１２の下端は上記撹拌室３の
傾斜底板４近傍に達しており、撹拌軸１２の撹拌室３内
の部分には、撹拌軸１２から放射状に延びて形成された
複数のアーム１３を介して第１撹拌翼１４ａ及び掻寄翼
１４ｂが、また撹拌軸１２の下端には第２撹拌翼１５が
設けられている。上記第１撹拌翼１４ａは撹拌室３の高
さのほぼ中央に、また第２撹拌翼１５は排出口７とほぼ
同じ高さに位置しており、これらの撹拌翼１４a,１５は
垂直な板状をなしている。一方、上記掻寄翼１４ｂは上
記傾斜底板４に平行に該傾斜底板４との間に適宜の間隙
を持って設置されており、また、その形状は、後述する
スクレーパ３４と同様に垂直面に対して傾斜した面ある
いは円弧面を持った形状になっている。この撹拌軸１２
は、上記支持板１１に設置された撹拌駆動モータ１６に
より、歯車１７，１８を介して回転駆動されるようにな
っている。

一方、上記フランジ部９の下面には、支持塔８の外側面
に沿って環状の内レール１９が敷設され、この内レール
１９には、第２図に示すように支持リング２０が回動自
在に吊持されている。この支持リング２０は、断面が上
に開口したコ字状をなすリング部材２１の周方向適宜の
箇所の互いに対向する内面に、それぞれ一対の車輪２２
がその軸２３を片持ちして取り付けられて構成されてい
る。そして、この車輪２２の間に上記内レール１９の垂
直部１９ａが挿入されており、内レール１９の水平部１
９ｂの上面を上記車輪２２が走行するようになってい
る。

この支持リング２０の下面には内環状部材２４が固着さ
れ、この内環状部材２４の外周には、放射状にビーム部
材２５が固着され、各ビーム部材２５の外端は外環状部
材２６に固着されている。この外環状部材２６の下面に
は、貯槽１の周縁部上面に敷設された環状の外レール２
７上を走行する車輪２８が設けられ、また、外環状部材
２６上には、上記車輪２８をプーリ２９及びベルト３０
を介して回転駆動させる可変速型のスクレーパ駆動モー
タ３１が設置されている。なお、このスクレーパ駆動モ
ータ３１を貯槽１の周囲の床１ｃ上に設置し、スクレー
パ駆動モータ３１に設けたピニオンと外環状部材２６に
設けたラックとを介して該外環状部材２６を回転駆動さ
せるようにしてもよい。

上記ビーム部材２５及び内環状部材２４の下側には、径
方向の適宜箇所に複数の縦アーム３２が垂設され、この
縦アーム３２の下部は貯槽１の径方向に延びる複数段
(図では３段)の横アーム３３により連結されて補強され
ている。最下端の横アーム３３は貯槽１の傾斜した底板
２に平行に設けられ、この横アーム３３には底板２に近
接するスクレーパ３４が一本の横アーム３３に対し複数
取り付けられている。

このスクレーパ３４は、第３図に示すように、回転方向
前面は下側が回転方向に突出すうように形成された斜面
または曲面とされ、各スクレーパ３４の径方向外側が回
転方向に突出するように横アーム３３に斜めに取り付け
られている。そして、その下端には爪部３５が形成され
ており、スクレーパ駆動モータ３１が作動してビーム部
材２５を回転させ、横アーム３３が第３図で白抜き矢印
の方向に回転したときに貯槽１の底板２近傍の石炭・水
スラリーを貯槽１の中央かつ上方向に移動するようにな
っている。なお、スクレーパ３４の傾斜面は外側及び回
転方向前面が突出するように傾斜した球体の一部のよう
な円弧面としてもよい。上記撹拌室３上部の縦アーム３
２の下端には、支持体５に沿って内スクレーパ３４ａが
取り付けられ、この内スクレーパ３４ａは、平板状の部
材が横アーム３３に対して傾斜して取り付けられ、ビー
ム部材２５が第３図で白抜き矢印の方向に回転したとき
に安定室１ａの石炭・水スラリーを撹拌室３に送るよう
になっている。

最外側の縦アーム３２の貯槽１の内壁１ｂ上部と対向す
る位置には、縦アーム３２の回動に伴い上記内壁１ｂに
沿って動き、内壁１ｂにスラリーが固着するのを防ぐ板
状の掻取板４１が装着されている。貯槽１の上縁部には
内壁１ｂが延長された内縁壁４２を有する環状の給液溝
４３が形成され、この給液溝４３には、貯槽１の周を等
分する位置に石炭・水スラリーの給液配管４４が複数連
通され、この給液配管４４を通して供給された石炭・水
スラリーは給液溝４３から上記内縁壁４２をオーバーフ
ローして貯槽１内に均等に供給されるようになってい
る。また、この給液溝４３にスラリーが固着するのを防
ぐ掻上板４５が上記ビーム部材２５から垂設されてい
る。

貯槽１の上部の空間Ｒは、貯槽１の両側の、前記プーリ
２９、ベルト３０の外側に敷設された一対のレール５１
上を走行する開閉自在の可動被覆部材５２によって覆わ
れている。この可動被覆部材５２は、両下端に車輪を備
えた門型のフレーム５３を、耐候性、耐久性の優れたプ
ラスチックシート５４で連結して蛇腹状に構成したもの
が、一対、上記レール５１の両端を起点として中央方向
に伸縮自在に設置されて構成されている。このレール５
１の両端には側壁５５が形成され、フレーム５３間には
伸縮自在にされた支持部材(図示略)がレール５１と平行
に設けられ、左右の可動被覆部材５２が中央方向に伸張
された状態においてその先端が互いに接合されて梁を形
成するようにされている。そして、可動被覆部材５２が
伸張して空間Ｒが形成されたときに、上記可動被覆部材
52の先端の接合部等は雨水などが侵入しないようになっ
ている。各フレーム５３は、側壁５５に設置された駆動
モータ（図示略）によって駆動されるワイヤ(図示略)に
連結されており、不使用時には壁ぎわに収縮して畳まれ
ている。

側壁５５の外部には、空間設備４８が設置されており、
また、側壁５５または可動被覆部材５２の内側の適宜箇
所には、空間Ｒの温度または湿度を測定するためのセン
サ４９が設けられている。この空調設備４８は、外部の
空気を図示しない水槽中に吹き込んで気液接触により湿
度を上昇させて空間Ｒ内に送るもの、あるいは空気中に
水滴を噴霧するもので、上記センサ４９の検知値に従っ
て作動され、空間Ｒ内の湿度を増加させて石炭・水スラ
リー中の水分の気化を防ぐようになっている。なお、こ
の空調設備４８に温度調整装置を組み込み，必要に応じ
て空間Ｒ内の温度調整を行えるようにしてもよい。

次に、上記のように構成された石炭・水スラリーの貯蔵
装置の作用を述べる。

石炭・水スラリーは、ポンプ(図示略)により給液配管４
４を通して送られて給液溝４３の複数箇所に供給され、
この給液溝４３の内縁壁４２から内壁１ｂ全体に均一に
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に流入した石炭・水スラリーは、径時的に変化し、
高粘度の安定した状態となるが、貯槽１の下部では時間
の経過とともに、僅少ではあるがスラリーの固形分濃度
が高くなる。すなわち、貯槽１の底板２へのスラリー粒
子の沈降、堆積が緩慢な速度で起こり、これを長期間に
亙って放置すると、スラリーの均質化が妨げられ貯留に
支障をきたすおそれがある。この場合、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その滞留、蓄積
を防止すればよく、スクレーパ駆動モータ３１を低速作
動して外環状部材２６を回転させる。スクレーパ３４が
貯槽１の底板２近傍のスラリーを傾斜面上を滑らせ、上
方かつ僅かに中央方向に向けて舞い上げ、上方近傍のス
ラリーと混合させ、底部近傍のスラリーの粒子の沈降、
堆積を防止する。この回転速度を、例えば１０〜３０日
を１回転として、スラリーの内部構造を保持して粘度を
保つような低剪断速度域とすることにより、スラリーの
大部分を高い粘度のままに保ち、底板２の近傍だけを撹
拌して、必要なエネルギーを少なく押さえつつ堆積およ
び固化を防止する。

撹拌室３では、適宜撹拌駆動モータ１６をスクレーパ３
４の回転速度よりはるかに速い回転速度で回転させ、撹
拌翼１４ａ，１５と掻寄翼１４ｂとによりスラリーを均
一にする。この撹拌により発生する乱流は支持体５によ
り遮断されて、撹拌室３内に止どまり安定室１ａの静置
に大きく影響しないようになっている。

スラリーを排出する際には、排出口７からポンプ（図示
略）によりスラリーを吸引するとともに、スクレーパ駆
動モータ３１を上記の場合よりも高速で回転させ、さら
に撹拌駆動モータ１６を回転させる。スクレーパ３４が
貯留時よりも高速で回転するので、スラリーを中央方向
への掻き寄せる作用が強く働き、また、内スクレーパ３
４ａは支持体５の円錐状の側面に平行でかつ横アーム３
３に対して傾斜して取り付けられているので、スラリー
をその内スクレーパ３４ａの上下高さ全体に亙って下方
に押し下げる。これらの作用と排出口７からの排出に伴
う流れにより、スラリーは底板２の中央に移動して撹拌
室３に送り込まれ、撹拌翼１４ａ，１５によって均一に
撹拌されて排出口４から排出される。このとき、撹拌翼
１４ｂは、傾斜底板４にスラリーを中央へ掻き寄せて混
合させ均一にして排出させる作用をなす。このときのス
クレーパ３４の回転速度は、排出する石炭・水スラリー
の量や濃度に合わせて調整すればよく、また、撹拌翼１
４ａ，１５、掻寄翼１４ｂの回転速度は撹拌駆動モータ
１６を変速して適当な速度に調整するとよい。

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の湿度を、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、石炭・水スラリーからの水分の気化を防ぎ、石炭・
水スラリーの性状の変化に防ぐことができる。また、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って上記の目的を
達成してもよい。

この貯槽１において、貯槽２内に堆積したスラリー粉体
（スラリー固形分）を除去する場合、あるいはスクレー
バ３４や撹拌翼１４ａ，１５、掻寄翼１４ｂ等を回転す
るための装置の保守点検を行う場合には、側壁５５に設
置された駆動モータを駆動して、ワイヤを介して可動被
覆部材５２のフレーム５３をそれぞれ側壁５５側に移動
し、空間Ｒを開放する。これにより、貯槽１にクレーン
などの作業機械を装備した作業車などが自由に近付ける
ことになり、また大形の部材の出し入れが簡単になり、
上記作業が円滑に行える。

この例の石炭・水スラリーの貯蔵装置においては、撹拌
室３での撹拌により、石炭・水スラリーの内部構造が破
壊されて石炭・水スラリーが低粘度となり、容易に排出
されるとともに閉塞が防がれる。また、安定室１ａと撹
拌室３が設けられており、それぞれの部分で石炭・水ス
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、石炭・水スラリーの性状に適合した貯留と排出
を行える。そして、空調設備４８が空間Ｒ内の湿度ある
いは温度を調整し、石炭・水スラリーからの水分の蒸発
を防いでスラリー濃度が高くなるのを防止しその品質を
一定に保つので、スラリー固形分の沈降やさらには排出
口７の閉塞の防止効果をより高めている。

第４図は、この発明の第２の実施例を示すもので、貯槽
１の形状や構造、撹拌翼１４ａ，１５、掻寄翼１４ｂ、
ビーム部材２５、スクレーパ３４、内スクレーパ３４ａ
およびこれらを回転駆動する機構ならびに貯槽１の上部
空間を開閉自在に覆う可動被覆部材５２等は、上記第１
実施例と同様であり、その図を省略している。上記第１
実施例と異なる点は、第１実施例の空調設備４８に代え
て貯槽１に水を補給する給水装置６１が設けられている
点である。以下、第１実施例と同じものは同一符号を付
して説明する。

すなわち、第４図に示すように、この給水装置６１は、
水タンク６２、送水ポンプ６３、制御弁６４、流量計６
５、この流量計６５の指示置を入力して上記送水ポンプ
６３の送水量あるいは制御弁６４の開度を調整する制御
装置６６、及びこれらを連通する配管６７とからなって
いる。なお、６８は送水ポンプ６３の運転中に制御弁６
４が全閉となっても送水ポンプ６３が故障しないように
配置されたミニマムフロー配管で、圧損を付加するため
のオリフィス６９を備えている。

そして、配管６７の先端の供給配管６７ａは貯槽１内に
給水を行うように開口されている。この供給配管６７ａ
の開口部（図示略）の形態は適宜のものが採用されてよ
く、例えば、貯槽１の上方の適宜の位置にビーム部材２
５の回転に支障を来さないように配管し、この配管に散
水ノズルを設けたもの、または供給配管を貯槽１の給液
溝４３に連通させたもの、さらには、直接貯槽１の内壁
１ｂあるいは底板２などに開口させて連通するようにし
たものなどが考えられる。

上記のように構成された第２実施例の石炭・水スラリー
の貯蔵装置の作用を説明する。

スラリーの貯留及び排出における撹拌翼１４ａ，１５、
掻寄翼１４ｂなどの作動法及び作用については前述した
第１実施例と同様であるので省略し、貯留中における給
水装置６１の作用について述べる。給水装置は、上記第
１実施例と同様にスラリーの濃度を一定に保ち、スラリ
ーの品質の保持と円滑な排出を行わせることを目的とし
ており、貯槽１へ給水してスラリー濃度を調整したり、
あるいはその撹拌作用によりスラリーの粉体を分散させ
るもので、その作動制御方法は適宜なものが採用され
る。例えば、直接貯槽１内のスラリーをサンプリングし
てその濃度から補充すべき水量を算出し、そのような補
充すべき水量が一定の値を越えたときに、制御装置６６
によって送水ポンプ６３、制御弁６４などを作動させ
て、流量計６５の計測値がその必要量になるまで貯槽１
に給水する。

この場合、供給配管６７ａの先端の開口部の形態によ
り、供給された水の作用が異なる。すなわち、開口部が
貯槽１上方のノズルであるような場合は、水はスラリー
の上側から徐々にスラリーに混入すると共に、スラリー
中の粉体の飛散を防止し、給液溝４３に供給される場合
には給液溝４３の詰まりを防止する。また、貯槽１に直
接開口している場合は、貯槽１内のスラリーを撹拌する
作用を持つ。なお、給水方法は上記のように断続的でな
く、径時的に石炭・水スラリーの固形分濃度を機器測定
し、連続的に給水するようにしてもよい。

この例においても、堆積物の除去や補修作業を行う場合
の作業の容易性や貯槽１における安定室１ａの静置作用
と撹拌室３での撹拌作用を複合して円滑な貯留と排出を
行わせる効果は、上述した第１実施例と同様である。そ
して、給水装置６１が貯槽１への給水を行うことによ
り、スラリーの濃度変化を防止して常に均質なスラリー
を供給するとともに、スラリーを撹拌する作用などをも
発揮し、上記効果をさらに高めるものである。

なお、第２実施例において給水装置６１の他に第１実施
例の空調設備４８を付設してもよい。

さらに、上記いずれの実施例においても、可動被覆部材
５２等の空間Ｒを覆う部材の気密性が高く、開閉が希で
ある場合には、可動被覆部材５２や側壁５５などにテー
プや紐を吊り下げ、これにより空間Ｒ内の水分を凝縮さ
せるとともに凝縮水を伝わらせてこれを貯槽１内のスラ
リーに戻すなどの手段を施すことにより、空調設備４８
や給水装置６１の能力を削減させることもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本願の第１発明は、石炭・水スラ
リーを貯留するスラリー貯槽と、このスラリー貯槽の上
部空間を開閉自在に覆う可動被覆部材と、この空間の湿
度を増加させる空調設備とを設けたものであり、可動被
覆部材を閉じた状態では、雨水が石炭・水スラリー中に
流入するのを防止すると共に、可動被覆部材によって覆
われた貯槽上部の空間の相対湿度を空調設備によって増
加させ、積極的に水分蒸発を抑えることにより、石炭・
水スラリーの濃度の変動を抑えて所定の濃度に維持し、
スラリーの濃度が高くなって固化し貯槽排出口を閉塞し
たりするのを防止し、石炭・水スラリーを安定した非ニ
ュートン流体として保持し長期間貯蔵することができ
る。

また、開閉自在の可動被覆部材を開けて貯槽を開放状態
とすることにより、内部への機械の搬入出が容易にな
り、設備類の点検、補修等のメンテナンスや貯槽内の沈
殿物の除去、清掃等の作業が容易に、かつ効率よく行
え、石炭・水スラリーの効率的な利用への道を開くもの
である。

また、本願の第２発明は、上記可動被覆部材と、上記ス
ラリー貯槽に水を補給する給水装置とを設けたものであ
るので、スラリー中の水分の蒸発による減量を補うこと
により、上述の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の断面図、第２図はそ
の要部を拡大した図、第３図は要部を拡大した斜視図、
第４図はこの発明の第２の実施例で給水装置の構成を示
す図である。 １……スラリー貯槽、４８……空調設備、 ５２……可動被覆部材、６１……給水装置、 Ｒ……空間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭・水スラリーを貯留するスラリー貯槽
   と、このスラリー貯槽の上部空間を開閉自在に覆う可動
   被覆部材と、この空間の湿度を増加させる空調設備とを
   具備していることを特徴とする石炭・水スラリーの貯蔵
   装置。
2. 【請求項２】石炭・水スラリーを貯留するスラリー貯槽
   と、このスラリー貯槽の上部空間を開閉自在に覆う可動
   被覆部材と、上記スラリー貯槽に水を補給する水供給手
   段とを具備していることを特徴とする石炭・水スラリー
   の貯蔵装置。