高浓度煤、水混合燃料及其制造方法技术

一种高浓度煤·水混合燃料，所述高浓度煤·水混合燃料系将煤粉碎至具有所定粒径分布的粉煤后，将该粉煤和水、分散剂混合而成，其特征在于，所述混合燃料中包括对粉煤具有保护效果的亲水胶体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将煤和水混合而成地煤·水混合燃料及其制造方法。更详细地说，本专利技术涉及一种其浓度高而流动性良好的高浓度煤·水混合燃料及其制造方法。
技术介绍
近年来，作为煤的利用方法，有人提出将煤粉碎成微粒，然后混入少量水，使其成为高浓度的浆状或糊状，以便于管道运送的方法。这种煤、水混合物被称为高浓度煤·水浆(以下，简称为CWM)，或称为高浓度煤·水糊(以下，简称为CWP)。在制造CWM的场合，上述煤·水混合物中煤的粒径分布被调节，所述煤·水混合物的浓度被提高至65～70％(重量)，并具有流动性，不用脱水，即可直接用于在通常锅炉中的燃烧。另一方面，在将上述煤·水混合物制成CWP的场合，其中煤的粒径被调节至稍大于CWM粒径的、6mm以下的分布，将其与脱硫剂同时混练于水中，使其浓度达70～80％(重量)，并具有流动性。而且，在加压的流动床锅炉内用泵从管道中挤压出CWP，使其直接燃烧。为此，对CWM和CWP的要求是其水分浓度降低至30～35％(重量)，且具有更充分的流动性。上述CWM和CWP的制造，已经由采用湿式粉碎的湿式制造方法而得以商业化。但是，由于湿式粉碎所需的粉碎动力较大，因而其制造成本被提高。所以，人们期待开发一种粉碎动力小、干式粉碎的干式制造方法。另外，在干式制造方法中，粉煤(微粉状的煤)在粉碎时被干燥，从而显示了较强的拒水性，使其难以成为糊浆状。由此，在以往的CWM和CWP的制造中，为了将拒水性强的粉煤作成糊浆状，使其易于在管道中流动，在为获得高浓度的、例如，其浓度高达65～70％的CWM时，就有必要添加约为0.1～1％(重量)的、以通常的表面活性剂为主成分的分散剂。虽然，其具体的添加量也依表面活性剂的性能而异。由此，可提高粉煤的湿润性，防止粉煤在水中凝集。当然，在湿式制造方法中，为提高粉煤的湿润性，防止粉煤在水中凝集，同样也有必要添加大量的表面活性剂。然而，在制造上述的CWM及CWP中，由于分散剂的单位添加量的成本较高，用量约为0.1～1％(重量)的分散剂的成本即占了CWM及CWP成本的约2～4成。为降低该分散剂的成本，有人提出了各种分散剂的使用。例如，已有人开发了一种其性能高而添加量减少的分散剂，然而，另一方面，该分散剂的单价提高了。也有人开发了单价较为便宜的分散剂，但是，这样一来，又须增加分散剂的添加量。由此，因很难降低分散剂成本而也无法降低CWM及CWP的成本。另外，CWM及CWP的流动性也取决于粒子的填充状态。在大粒子之间的间隙中充填有中粒子，在中粒子之间的间隙中充填有小粒子，在小粒子之间的间隙中又充填有超细微粒，在超细微粒之间的间隙中充填有水。在由所述充填的少许水分产生流动性的同时，存在于其粒径达数μm以上的较大粒子周围、其粒径为1μm左右的超细微粒起了润滑剂的作用，确保了流动性。另一方面，在以干式制造方法制造CWM和CWP时，由于以干式粉碎所得的粉煤成为大致不定形的带棱角的多面体，由此，在粒子之间形成较大的间隙，既使充填有通常生成量的超细微粒，其间隙也不能充分的充填，从而，要提高CWM的浓度就很困难。又，既使欲提高CWM的浓度，由于超细微粒填充量的不够，较大的煤粒(数μm以上)之间，无法通过超细微粒联系，而是直接接触，所以要提高流动性是困难的。为此，有人考虑，预先准备大量的被称为超细微粒的1μm左右粒径的煤粒，将其混入上述粉煤中，并使其介于较大的煤粒之间。由此，可提高CWM和CWP的浓度及流动性。然而，在上述CWM和CWP的制造方法中，由于需要大量的、其粉碎较为困难的超细微粒，因此，其制造大量的CWM和CWP显得困难，实际上很难降低制造成本。在本专利技术的说明书中，是将CWM和CWP总称为高浓度煤·水混合燃料，如无特别的说明，所谓的高浓度煤·水混合燃料除了高浓度的煤·水浆之外，也包括高浓度的煤·水混合糊。专利技术的揭示本专利技术的目的在于提供一种在提高其浓度的同时，其流动性也良好的高浓度煤·水混合燃料。本专利技术的目的又在于提供一种可降低分散剂的制造成本的高浓度煤·水混合燃料及其制造方法。又，本专利技术的目的在于提供一种不必混入大量的超细微粒，以干式粉碎方法也可大量生产CWM和CWP的、高浓度煤·水混合燃料的低成本的制造方法。为达到上述目的，本专利技术者进行了各种研究，结果发现高浓度的煤·水混合燃料系将煤粒分散于水中而成，由于其中1μm以下的粒子占了相当部分，所以，本专利技术者着眼于胶态分散系，或着眼于由粗大分散系向胶态分散系过渡的领域。因此，为稳定地保持胶态分散系，只要使分散粒子之间不产生结合即可。作为其方法之一，本专利技术者考虑到利用分散剂和分散质的亲和性，使亲水胶体吸附于作为疏水胶体的煤粒的表面，使其显示出恰如亲水胶体般的性质，利用该胶体增加稳定性，及所谓的胶体保护作用。但是，由混合粉煤、水、及亲水胶体而生成的粉煤浆，其粘性增大，流动性恶化。又将分散剂以少于通常添加于煤浆的量混合其中时，则可发现，混合所得的煤浆的粘性减少，成为流动性能良好的煤浆。产生该现象的原因可认为如下(1)由保护胶体的凝胶化及溶胶化形成的情况使亲水胶体吸附于作为疏水胶粒的煤粒表面，亲水胶体包覆粉煤粒子表面，使粉煤粒子亲水化。由此，亲水胶体对粉煤粒子起了作为保护胶体的保护作用。另外，吸附了保护胶体的粉煤粒子之间通过自粉煤粒子溶出的金属离子等的多价离子，由离子键等形成二次结合，生成可逆的粉煤凝胶。由此，可推断煤炭浆的粘性增大，流动性恶化。再有，由将分散剂混合于该浆液中，使粉煤之间的二次结合被破坏，粉煤凝胶恢复为溶胶。粉煤粒子因保护胶体的保护作用，不会在亲水性的状态下凝集，所以其性能稳定。由此，可推断得到具备充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。此时，所用的分散剂添加量只要是能达到足够破坏粉煤粒子的二次结合的量即可，所以，可以不添加亲水胶体，与仅以分散剂防止粉煤粒子凝集的场合比较起来，可以减少分散剂的添加量。(2)由电解质的微粒凝集和离子对抗作用产生分散的情况由于粉煤是一种细微粒子，带有电荷，在其周围吸附了相反符号的离子(对离子)，成为所称之为电双层的双层结构。通常，由于对离子之间的电相斥性，使粉煤分散为胶体状。然而，由于亲水胶体的添加等，使上述粉煤被赋予电解质，则对离子被推至粒子表面，减少了微电双层的厚度。而且可以推知由于粒子间距离的减小，各个粉煤粒子进入相互之间的粒子引力范围，产生凝集。另外，由于分散剂混合于所述的浆液中，加入了与上述电解质不同类别的电解质。结果，由于二种以上的电解质加于粉煤粒子中，离子的对抗作用使粉煤粒子的凝集力被抑止。由此可以推断，据此方法可以制得具有充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。此时，分散剂的添加量只要是使其的添加可以产生离子的对抗作用即可，所以，比起不添加亲水胶体，仅以分散剂防止粉煤粒子的凝集的场合比较起来，可以减少分散剂的添加量。(3)由高分子物质的微粒凝集和分散剂的双分子层吸附产生分散的情况由于亲水胶体为水溶性高分子物质，具有许多氢键基团，所以其对粉煤粒子的吸附与电及离子无关，而由氢键基团吸附于粉煤粒子上。而且，少量高分子在吸附于粉煤粒子上时，并不是完全吸附于整个粒子表面，而是呈稀疏状的吸附。由此，吸附于其它粒子的部分高分子吸附于粒子表面上的空隙部分，一个高分子连接二个以上的粒子。由此，可推断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：小野哲夫，
申请(专利权)人：财团法人电力中央研究所，
类型：发明
国别省市：