JP6303308B2

JP6303308B2 - 石炭搬送方法

Info

Publication number: JP6303308B2
Application number: JP2013146403A
Authority: JP
Inventors: たかし吉川; 宗亮井上
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: JP2015017215A

Description

本発明は、石炭搬送方法に関する。

石炭は、コークス原料として用いられ、また、発電ボイラや焼成キルンの燃料等として利用される。石炭は、その輸送・貯蔵工程において降雨の影響を受け、水分が上昇する場合がある。水分が上昇するとベルトコンベアーでの搬送工程やシュート部、ホッパー等で詰まりや閉塞、付着等の問題が生じやすくなり、一旦問題が生じると石炭搬送停止による次工程の生産トラブルにまで発展する場合がある。

その対策としては、人力で詰まり物を除去する他に、配管内の詰まりであれば圧縮空気を送ることで詰まり物を除去したり、調湿炭設備により石炭水分を低減させ詰まりを起き難いように処理する等の方法があった。

しかし、人力の処理は、詰まりが発生した後の処理であるため、予防対策とはならず、また、人力での処理は、対処をする迄に時間が掛かった。圧縮空気による除去も、詰まりが発生した後の処理であるため予防対策とはならず、また、配管のような箇所でないと使用できない方法であった。調湿炭設備は、予防対策としてはよいが、加熱源に蒸気が必要であり、そのための設備投資も必要であった。

特許文献１には石炭の全水分が５％以上のとき、石炭粒子間の付着力を低減させるために界面活性剤を添加する方法が記載されている。

特開昭６１−５７６８１公報

しかしながら、この方法は、石炭全水分を基準にしており、後述の通り、付着力に影響を与えている付着水分に着目していないため、実際に付着の問題が発生していない場合でも薬剤を散布する場合が多く、経済的でない。

本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、過剰な設備投資を必要とせず、簡便にかつ経済的に石炭の詰まりの抑制することができる石炭搬送方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、石炭の付着水分によって石炭の詰まりやすさが異なることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）６〜１０質量％の付着水分を含む石炭に、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される１種以上を含む製剤を適用する工程を有する、石炭搬送方法。

（２）前記製剤の適用は、前記石炭の付着水分を検出し、その結果に基づいて行う（１）に記載の石炭搬送方法。

（３）前記付着水分の検出は、前記石炭に含まれる全水分と包蔵水分とを測定し、その測定値に基づいて行う（２）に記載の石炭搬送方法。

（４）石炭に含まれる付着水分に基づいて、前記石炭の詰まりやすさを評価する方法。

本発明によれば、石炭の搬送において、６〜１０質量％の付着水分を含む石炭に、所定の製剤を適用するので、過剰な設備投資を必要とせず、簡便にかつ経済的に石炭の詰まりの抑制をすることができる。

石炭搬送工程で用いられるホッパーの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜石炭搬送方法＞
本発明の石炭搬送方法は、６〜１０質量％の付着水分を含む石炭に、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される１種以上を含む製剤を適用する工程を有することを特徴とする。

石炭の付着水分が上昇すると、石炭粒子同士が接触している時の付着力を上げる働きを持つため、流動性が悪化し詰まりを促進させることとなる。本発明の製剤は、石炭と付着水分とに作用することで、付着水分が石炭表面から石炭内部の細孔へ浸透させる働きを持つため、表面で付着力を発揮する水分が少なくなる。これによって、本発明の石炭搬送方法は、石炭の滑りを促進させ、その結果、石炭の詰まりを予防すると考えられる。

石炭に含まれる付着水分が６質量％より少ないと、石炭粒子同士の付着力が低いため、石炭詰まりが発生し難く、製剤を適用する必要が無い。これに対し、本発明の製剤は、付着水分が６〜１０質量％である石炭に適用されるため、石炭詰まりが促進されるが、表面水分が石炭内部に浸み込むことができるため、製剤によって石炭の滑りが促進され、石炭詰まりが抑制される。なお、本発明は、石炭に含まれる付着水分が１０質量％以上である場合に製剤を適用してもよい。付着水分が１０質量％以上である石炭に対して製剤を適用する場合は、付着水分が１０質量％以上である石炭に対して滑り促進効果を発揮する、別の化合物を使用してもよく、また、その化合物と、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される１種以上を併用してもよい。

本発明の製剤は、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される1種以上を含めば特に限定されない。これらの化合物を含むことによって、本発明は、石炭の滑りを促進させることができる。

本発明の製剤は、６〜１０質量％の付着水分を含む石炭に、ジアルキルスルホコハク酸等の上記滑り促進効果を有する化合物を適用することのみで、石炭の詰まりを防止することができるので、過剰な設備投資を要さず、簡便に、かつ、経済的に石炭の詰まりを防止することができる。また、本発明によると、６質量％より少ない付着水分を含む石炭には本発明の製剤を適用する必要はないので、製剤の余計な消費を抑えることができ、この点においても本発明は経済的である。

製剤の形態は、特に限定されず、液状であっても、粉状であってもよいが、製剤中に含まれるジアルキルスルホコハク酸等が、石炭に適用した際に、石炭と混合しやすいという点で、液状であるのが好ましい。

本発明の製剤を適用する方法は、特に限定されないが、散布、塗布等によって適用することができる。製剤が石炭全体に均一に適用できるという点において、散布により適用するのが好ましい。特に、製剤の形態が液状であった場合、散布により適用することによって、より石炭全体に均一に製剤が広がり、さらに迅速に滑り防止効果が発揮される。

製剤が液状である場合、製剤が溶媒を含み、製剤の粘度を低減することによって、さらに、迅速に石炭に製剤が適用される。このような溶媒として、水、プロピレングリコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。より粘度を低減させるためには、溶媒は水であるのが好ましい。

本発明の製剤が液状である場合、製剤中に含まれるジアルキルスルホコハク酸等の化合物は、上記溶媒によって希釈せずに使用してもよく、希釈して使用してもよい。水等で希釈した場合、製剤の粘度を低減することができるので、１．５倍以上の希釈倍率で希釈するのが好ましい。ただし、水で希釈する場合、３倍より高いと付着水分を石炭に与えることにより、滑り促進効果が低減する。従って、水で希釈する場合、希釈倍率は３倍以下であることは、滑り促進効果の低減を防止できるという点において好ましい。また、本発明の製剤が粉状である場合、溶媒に溶解して用いてもよい。

本発明の製剤は、ジアルキルスルホコハク酸等の滑り促進効果を有するものの他、従来の公知の成分を含んでもよく、例えば、消泡剤、防錆剤等を含んでもよい。

石炭に含まれる水分は付着水分と、包蔵水分がある。これら水分の関係は、以下の関係にある。
［全水分］＝［付着水分］＋［包蔵水分］

全水分とは、ＪＩＳＭ８８２０（石炭類及びコークス類ロットの全水分測定方法）に記載の測定値であり、これに準拠して測定した石炭水分を示す。包蔵水分とはＪＩＳＭ８８０３（ハードコール包蔵水分測定方法）に記載の測定値であり、９６〜９７％相対湿度の雰囲気中に静置し、その湿度と平衡に達した時、その試料が含有する水分である。

石炭の水分が上がると詰まり等が発生しやすくなるが、通常は全水分の測定に準拠した方法で石炭の水分を測定しており、対象となる石炭種によっては同じ全水分でも詰まりを引き起こしやすい石炭もあれば、詰まりを起こさない石炭もある。これは、全水分が包蔵水分の影響を受けることに起因し、石炭種によっては包蔵水分の多い石炭があり、特に炭素含有量の少ない亜瀝性炭等は包蔵水分が高い等の理由によるものである。つまり、石炭に含まれる全水分は高くても、そのうちの包蔵水分が高ければ、石炭の詰まりは発生し難い場合がある。

しかし、石炭の詰まりに特に関係するのは石炭粒子の表面に存在する付着水分である。また、石炭に含まれる付着水分は、６質量％より低いと詰まりは発生し難く、６質量％以上であると石炭の詰まりが発生しやすい。よって、本発明は、石炭の付着水分を検出し、その結果に基づいて、石炭の詰まりの発生しやすさの程度を評価することができる。なお、本発明において、検出とは、測定又は把握を意味する。

また、本発明によれば、石炭に含まれる付着水分を測定し、付着水分が６質量％以上であることを把握してから、本発明の製剤の適用をすることによって、付着水分が６質量％より低い場合の製剤の適用を省くことができ、効率的に石炭の詰まりを防止することができる。すなわち、本発明によれば、石炭に含まれる付着水分を検出し、その結果に基づいて製剤の適用を行うことができ、これによって、効率的な石炭の詰まりの防止が可能である。

石炭に含まれる付着水分の上昇に伴って、石炭の詰まりが発生しやすくなる傾向にあるため、６〜１０質量％である間における付着水分の増減に応じて、製剤の適用する量を増減させるのが好ましい。

製剤の適用量の増減は、付着水分の値に完全又は不完全に依存すればよい。すなわち、付着水分の値の変化に対し、完全に連続して適用量を変化させてもよいが、製剤の適用量の範囲を１又は２以上に区画化し、製剤の適用量の値が異なる区画に移った場合にのみ、適用量を変化させてもよい。例えば、付着水分の値が所定範囲の下限を下回り又は上限を超えた場合にのみ、適用量を増加又は減少させ、付着水分の値が所定範囲内にある場合には適用量を一定にしてもよい。このような区画化は、適用量の調節制御を簡素化できる点で好ましい。

付着水分は、全水分と包蔵水分とを測定し、これらの値に基づいて測定してもよい。包蔵水分の値は略一定であるため、包蔵水分は事前に測定しておくことが可能である。従って、包蔵水分を事前に測定しておくことによって、包蔵水分をその都度測定する必要はなくなり、全水分を測定するだけで、付着水分を測定することができる。全水分を測定する方法は、特に限定されないが、オンラインの石炭水分計の数値を用いて全水分を測定することによって、事前に測定した包蔵水分の値と併せて、付着水分を迅速に測定することができる。

製剤の適用場所は、特に限定されないが、石炭と製剤が混合されやすい箇所が好ましい。このような箇所としては、ベルトコンベアーの乗り継ぎ部分、石炭を混合する作用のある設備の前等が挙げられる。

＜石炭の詰まりやすさの評価方法＞
本発明は、石炭に含まれる付着水分に基づいて、石炭の詰まりやすさを評価する方法も包含する。

石炭に含まれる付着水分は、上述の通り、石炭の詰まりやすさと密接に関係しているので、石炭に含まれる付着水分に基づいて、石炭の詰まりやすさを評価することが可能である。

石炭の詰まりやすさの評価方法は、石炭に含まれる付着水分に基づけば、特に限定されない。例えば、石炭に含まれる付着水分を検出し、その結果に基づいて、石炭の詰まりやすさを評価することができる。上述の通り、石炭に含まれる付着水分が６質量％より低いと、石炭の詰まりが発生しにくく、石炭に含まれる付着水分が６質量％以上であると石炭の詰まりが発生しやすい。

石炭の詰まりやすさを評価することによって、石炭に適用する製剤を選択することが可能である。選択される製剤は、特に限定されないが、例えば、石炭に含まれる付着水分を検出し、石炭に含まれる付着水分が６〜１０質量％であるときは、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される１種以上を含む製剤を用いてよい。また、付着水分が１０質量％以上であるときは、これらとは別の化合物を含む製剤を用いてもよい。

以下の方法で、振動させたホッパーから、一定量の石炭が排出されるまでの時間を測定し、石炭の詰まり易さを確認した。

まず、ホッパーとして、ステンレス製で四角錐の形状をしたものを作成した。そのホッパーの寸法を図１に示す。排出部の角度は６０°とした。ホッパーは電動篩装置（ニットー電動ふるいＡＮＦ−３０）に取り付け、ホッパー全体が振動するように設置した。石炭はＡ、Ｂ、Ｃと包蔵水分の異なる三種類を準備し、−２ｍｍ粒度に調整したものを用いた。石炭の全水分及び包蔵水分の測定はＪＩＳに準拠して行い、全水分はＪＩＳＭ８８２０（石炭類及びコークス類ロットの全水分測定方法）、包蔵水分はＪＩＳＭ８８０３（ハードコール包蔵水分測定方法）に準拠した。水分の調整は、３０℃で湿度を９７％の相対湿度中に１週間静置したあとで、石炭重量に対して必要な水分を霧吹きで散布し、１分間混合したものを使用した。石炭は１１００ｇ準備し、製剤を散布した後はスコップで１分間混合した。ホッパー内にはスパーテルで石炭重量１０００gを挿入した。このとき、ホッパー排出口を閉じ、また、石炭の嵩密度を安定させるため、排出口は閉じたまま５秒間振動を加えた。次に、振動を与えると同時に排出口を開け、全ての石炭が排出されるまでの時間を測定した。製剤としては、アルカンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベタイン、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのいずれかを含み、水で２倍希釈したものを用いた。ただし、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムに関しては原液のまま製剤として添加した。その結果を表１、表２に示す。

石炭種としてＡ〜Ｃのいずれかを用い、付着水分が６質量％より低い石炭を用いた比較例１、５、９、１３、１５、１７については、製剤中に化合物を含んでいても、含んでいなくても、排出時間が短いことが確認された。この結果より、石炭の付着水分が６質量％より低いと、石炭種や製剤の添加の有無に関わらず、石炭の詰まりが発生しにくいことが示唆された。

製剤を用いず、石炭の付着水分が１０質量％より高い比較例２〜４（石炭種Ａ）、比較例６〜８（石炭種Ｂ）、比較例１０〜１２（石炭種Ｃ）については、いずれも排出時間が１０秒以上であり、石炭の詰まりが十分に抑制されないことが確認された。石炭の付着水分が１２質量％であり、化合物としてアルカンスルホン酸ナトリウムを用いた比較例１４（石炭種Ａ）、１６（石炭種Ｂ）、１８（石炭種Ｃ）は、排出時間が３０秒以上であり、石炭の詰まりが抑制されないことが確認された。石炭の付着水分が１０質量％であり、製剤に含まれる化合物としてジデシルジメチルアンモニウムクロライドを用いた比較例１９（石炭種Ａ）、ラウリルジメチルベタインを用いた比較例２０（石炭種Ａ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いた比較例２１（石炭種Ａ）は、排出時間が１５秒以上であり、石炭の詰まりが十分に抑制されないことが確認された。これらに対し、製剤に含まれる化合物として、アルカンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのいずれかを用い、石炭種としてＡ〜Ｃのいずれかを用い、付着水分が６〜１０質量％である石炭に製剤を添加した実施例１〜９は、いずれも排出時間が１０秒以下であり、石炭の詰まりが抑制されたことが確認された。

この結果より、付着水分が１０質量％以上であれば、石炭種に関わらず、製剤を添加しても石炭の詰まりが抑制されないことが示唆された。また、付着水分が１０質量％以下であった場合、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベタイン又はドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加によっても、石炭種に関わらず、石炭の詰まりが抑制されないことが示唆された。すなわち、この結果より、石炭の詰まりを抑制するには、アルカンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルのいずれかを用いる必要があり、さらにこれらを付着水分が６〜１０質量％である石炭に適用することで、石炭種に関わらず、石炭の詰まりを抑制することが示唆された。また、実施例と比較例の結果を参酌すると、石炭詰まりの発生しやすさは、全水分量の値に依存せず、付着水分の値に依存することが示された。

また、付着水分が６〜１０質量％である石炭に、アルカンスルホン酸ナトリウム等を含む製剤を適用することのみで、石炭の詰まりを抑制できることから、過剰な設備投資を必要とせず、簡便かつ経済的に石炭の詰まりを抑制できることが示された。

Claims

６〜１０質量％の付着水分を含む石炭に、ジアルキルスルホコハク酸及び／又はその塩、アルカンスルホン酸及び／又はその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩及び／又はそのトリエタノールアミン塩ならびにポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選択される１種以上を含む製剤を適用する工程を有する、石炭搬送方法であって、
前記製剤の適用は、前記石炭の付着水分を検出し、前記石炭の付着水分が６〜１０質量％の場合に、前記石炭に散布又は塗布により行う、石炭搬送方法。
前記付着水分の検出は、前記石炭に含まれる全水分と包蔵水分とを測定し、その測定値に基づいて行う請求項１に記載の石炭搬送方法。