石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置
【課題】チャーを簡単且つ確実に除去する。
【解決手段】石炭ガス化スラグ２を洗浄槽１内の洗浄液４に沈めて石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させると共に、液供給手段５によって洗浄液４を洗浄槽１内に供給し、浮上したチャー３と一緒に洗浄液４を洗浄槽１から溢れ出させて除去する。
【解決手段】石炭ガス化スラグ２を洗浄槽１内の洗浄液４に沈めて石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させると共に、液供給手段５によって洗浄液４を洗浄槽１内に供給し、浮上したチャー３と一緒に洗浄液４を洗浄槽１から溢れ出させて除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、チャーが付着する又はチャーを捕捉する石炭ガス化スラグの洗浄を、洗浄槽に溜めた洗浄液によって行う石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated coal Gasification Combined Cycle）は、高効率且つ環境性に優れた発電システムとして早期実用化が期待されている。この石炭ガス化複合発電の中核設備である石炭ガス化炉からは、燃料石炭中の灰成分のほぼ全量がガラス状の石炭ガス化スラグとして排出され、その量は、２５０ＭＷ級の発電所においては約２万トン／年と大量である。
【０００３】
この大量に排出される石炭ガス化スラグを資源として有効利用するための技術が各種提案されている。例えば、特許文献１では、石炭ガス化処理後のスラグ中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有率が４５重量％以上となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、石炭ガス化処理後のスラグ中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有率が３０重量％以下となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。
【０００５】
石炭ガス化スラグを骨材などとして有効利用するためには、石炭ガス化スラグに付着しているチャーを洗浄除去する必要がある。即ち、チャーはガス化反応に伴って生成する未燃炭素粒子であり、比表面積が大きいため、炉内で様々な成分を吸着すると予想される。従って、チャーが付着したままの石炭ガス化スラグを骨材等に再利用すると、チャーが吸着していた微量成分が環境に溶出し、土壌汚染基準（環告４６号）などの溶出基準に抵触する可能性がある。
【０００６】
また、チャーは微粒子状のものがスラグ表面に付着するだけではなく、石炭ガス化炉の運転条件によっては、微粒子の凝集体（直径例えば１〜３ｃｍ程度の未燃炭素の球状物、以下、塊状チャーという）となって石炭ガス化スラグに混入することがある。
【０００７】
このようなチャーを除去するための石炭ガス化スラグの洗浄方法として、土壌など
が付着した物を洗い流す場合と同様に、メッシュの上に石炭ガス化スラグを置いて上方から水をかける流水洗浄が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６９３０１
【特許文献２】特開２００４−２６９３０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、流水洗浄では、石炭ガス化スラグの表面にチャーが残留したり、メッシュの周囲にチャーが付着するので、チャーを良好に除去することができない。特に、塊状チャーはスラグとスラグの間に挟まることが多く、流水洗浄だけでは除去するのが困難である。塊状チャーは衝撃によって粉砕しやすいので、塊状チャーの除去が不十分であることに気付かずに洗浄済みスラグとして出荷すると、運搬途中で塊状チャーが粉砕し、洗浄済みであるはずのスラグが運搬先の工場へ届いた時にはチャーまみれのスラグになっているということも考えられる。
【００１０】
本発明は、石炭ガス化スラグに付着している又は捕捉されているチャーを簡単且つ確実に除去することができる石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液に沈めて石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させると共に、洗浄液供給手段によって洗浄液を洗浄槽内に供給し、浮上したチャーと一緒に洗浄液を洗浄槽から溢れ出させて除去するものである。
【００１２】
チャーは比重が軽い。したがって、チャーが付着している又はチャーを捕捉している石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液の中に沈めると、石炭ガス化スラグからチャーが分離して浮上する。洗浄槽内へは洗浄液供給手段によって洗浄液が供給されており、洗浄槽から洗浄液を溢れ出させている（オーバーフロー）。浮上したチャーは溢れ出る洗浄液と一緒に流出し、除去される。これによって石炭ガス化スラグが洗浄される。
【００１３】
また、請求項２記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、洗浄液供給手段によって石炭ガス化スラグの間を上昇する流れを形成するものである。したがって、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れが形成される。
【００１４】
また、請求項３記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、石炭ガス化スラグを撹拌しながら洗浄するものである。塊状チャーが石炭ガス化スラグの間に挟まり、石炭ガス化スラグを洗浄液中に沈めただけでは塊状チャーが浮上しないことがある。石炭ガス化スラグを撹拌することで、石炭ガス化スラグの間に挟まった塊状チャーが外れて浮上する。
【００１５】
また、請求項４記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法のように、洗浄槽内に設けた篩いの上に石炭ガス化スラグを載せて洗浄しながら粒度分布を調整するようにしても良い。
【００１６】
さらに、請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、溢れ出し部を有する洗浄槽と、洗浄槽に溜められて石炭ガス化スラグを沈下させて洗浄すると共に石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させる洗浄液と、洗浄槽内に洗浄液を供給して浮上したチャーと一緒に溢れ出し部から溢れ出させる洗浄液供給手段とを備えるものである。
【００１７】
したがって、チャーが付着又はチャーを捕捉している石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液の中に沈めると、石炭ガス化スラグからチャーが分離して浮上する。洗浄槽内へは洗浄液供給手段によって洗浄液が供給されており、洗浄槽の溢れ出し部から洗浄液を溢れ出させている。浮上したチャーは溢れ出る洗浄液と一緒に流出し、除去される。
【００１８】
また、請求項６記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、洗浄液供給手段が、石炭ガス化スラグの間を上昇する洗浄液の流れを形成するものである。したがって、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れが形成される。
【００１９】
また、請求項７記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、石炭ガス化スラグを撹拌する撹拌手段を備えるものである。したがって、石炭ガス化スラグが撹拌され、石炭ガス化スラグの間に挟まった塊状チャーが外れて浮上する。
【００２０】
また、請求項８記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、洗浄槽内に設けられ、予め定めた大きさ以下のスラグを落下させる篩いを備えるものである。したがって、石炭ガス化スラグを洗浄しながら粒度分布の調整が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、比重の軽いチャーを洗浄液中で浮上させて石炭ガス化スラグから分離し、洗浄槽から溢れ出る洗浄液と一緒に除去するので、石炭ガス化スラグに付着していた又は石炭ガス化スラグの間に捕捉されていたチャーを簡単且つ確実に除去することができる。この結果、石炭ガス化スラグを骨材等として利用する場合の微粒成分溶出の可能性を排除することができ、石炭ガス化スラグの有効利用の拡大を図ることができる。
【００２２】
また、請求項２記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項６記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れを形成することができるので、石炭ガス化スラグに付着していた又は石炭ガス化スラグの間に捕捉されていたチャーをより一層確実に浮上させて除去することができる。
【００２３】
また、請求項３記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項７記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、石炭ガス化スラグを撹拌するので、石炭ガス化スラグの間に挟まっている塊状チャーを外して浮上させることができる。そのため、石炭ガス化スラグに捕捉されているチャーをより一層確実に除去することができる。
【００２４】
さらに、請求項４記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項８記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、石炭ガス化スラグを洗浄しながら粒度分布の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１および図２に本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第１の実施形態を示す。なお、図１，図２中、黒矢印は洗浄液の噴射を示している。石炭ガス化スラグの洗浄装置（以下、単に洗浄装置という）は、溢れ出し部１ａを有する洗浄槽１と、洗浄槽１に溜められて石炭ガス化スラグ２を沈下させて洗浄すると共に石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させる洗浄液４と、洗浄槽１内に洗浄液４を供給して浮上したチャー３と一緒に溢れ出し部１ａから溢れ出させる洗浄液供給手段５とを備えるものである。
【００２７】
洗浄槽１は例えばバッチ式のものであり、洗浄槽１に１回分の石炭ガス化スラグ２（以下、単にスラグ２という）を投入し、洗浄が終わる毎にスラグ２を入れ替える。溢れ出し部１ａは、洗浄液４をその液面の位置から溢れ出させるものであり、洗浄槽１の高い位置に設けることが好ましい。本実施形態では、洗浄槽１の周壁１ｂの上端を切り欠くことで溢れ出し部１ａを形成している。ただし、溢れ出し部１ａは切り欠きに限るものではなく、例えば孔等でも良い。溢れ出し部１ａとして孔を設ける場合には、その位置は洗浄槽１の周壁１ｂの上端近傍であることが洗浄槽１の容量を大きくする上で好ましいが、必ずしも周壁１ｂの上端近傍に設けなくても良い。また、溢れ出し部１ａを設けるのは１箇所のみでも良いが、同じ高さの複数箇所に設けても良い。さらに、溢れ出し部１ａとして切り欠きや孔等を設けず、周壁１ｂの上から洗浄液４を溢れ出させるようにしても良い。この場合は、周壁１ｂの上端が溢れ出し部１ａとなる。なお、溢れ出し部１ａが切り欠きや孔である場合は、その下に例えば樋等の回収手段を設けることができるので、便利である。切り欠きや孔を設けずに周壁１ｂの上端を溢れ出し部１ａとした場合には、例えば洗浄槽１の下に溢れ出た洗浄液４の受けを設け、この受けから洗浄液４を回収するようにしても良い。また、本実施形態では、洗浄槽１は円筒形状を成しており、旋回流が生じやすい形状となっている。ただし、洗浄槽１の形状は円筒形状に限るものではなく、例えば直方体形状等でも良い。
【００２８】
洗浄液４は例えば水である。ただし、チャー３を浮上させ且つスラグ２を浮上させない洗浄液であれば水以外のものを使用しても良い。
【００２９】
洗浄液供給手段５は洗浄槽１の中に洗浄液４を供給して溢れ出させるものであり、例えば洗浄液４を噴射させるノズルである。ノズルから洗浄液４を噴射させることで、洗浄槽１内に流れを形成することでき、スラグ２の洗浄に流れを利用することができる。ただし、必ずしもノズルに限るものではなく、例えば洗浄液４を流出させるポート等でも良い。ポート等の場合には、ノズルの場合に比べて積極的に流れを形成することはできないが、例えば洗浄するスラグ２が丸みを帯びた塊状のものである場合や、スラグ２を洗浄槽１に一気に投入するのではなく少しずつばらばらに投入する場合等には、スラグ２の洗浄を十分に行うことができる。洗浄液供給手段５には、例えば図示しない貯液タンク内の洗浄液４が図示しないポンプによって圧送される。ポンプの運転速度を調節することで、洗浄液供給手段５の噴射速度を調節することができる。
【００３０】
本実施形態の洗浄液供給手段５はスラグ２の間を上昇する洗浄液４の流れを形成するものであり、例えば洗浄槽１の底板１ｃに設けられている。洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設けることで、スラグ２間を上昇する流れを形成するのが容易になる。ただし、洗浄液供給手段５を設ける位置は洗浄槽１の底板１ｃに限るものではなく、スラグ２間を上昇する流れを形成することが可能であれば他の位置、例えば洗浄槽１の周壁１ｂ等に設けても良い。即ち、周壁１ｂに設けた洗浄液供給手段５から斜め上方に洗浄液４を噴射させ、その流れがスラグ２の間を斜めに上昇するのであれば、洗浄液供給手段５を周壁１ｂに設けることも可能である。即ち、スラグ２間を「上昇」には、真下から真上に向けて（鉛直方向の逆方向）上昇する場合の他、斜めに上昇する場合も含まれる。スラグ２間を上昇する流れによってチャー３の浮上を助けることができ、チャー３をより一層確実に浮上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では洗浄液供給手段５を例えば２つ設けている。ただし、洗浄液供給手段５の数は２つに限るものではなく、スラグ２の洗浄を良好に行うことが可能であれば１つでも良く、あるいは３つ以上でも良い。即ち、洗浄液供給手段５の数は、例えば洗浄槽１の大きさや一度に洗浄するスラグ２の量等に応じて適宜決定される。本実施形態では、例えば図２に示すように、２つの洗浄液供給手段５を底板１ｃの一の径上の中心から等距離の位置に配置し、噴射流が螺旋状に旋回しながら斜めに上昇するように先端を斜め上方に向けている。螺旋状に旋回しながら斜めに上昇する流れを形成することで、スラグ２層の中に広い範囲にわたって上昇する流れを形成することができる。ただし、必ずしも上昇流を螺旋状に旋回させる必要はない。また、洗浄液供給手段５の先端を真上に向けて設置しても良い。また、本実施形態では、洗浄液供給手段５を底板１ｃから突出させているが、突出させなくても良い。
【００３２】
次に、本発明の石炭ガス化スラグ２の洗浄方法について説明する。石炭ガス化スラグ２の洗浄方法（以下、単に洗浄方法という）は、石炭ガス化スラグ２を洗浄槽１内の洗浄液４に沈めて石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させると共に、洗浄液供給手段５によって洗浄液４を洗浄槽１内に供給し、浮上したチャー３と一緒に洗浄液４を洗浄槽１から溢れ出させるものである。
【００３３】
洗浄対象であるスラグ２の表面には微粒子状のチャー３が付着している。また、スラグ２の中には塊状チャー３が混入することがあり、混入した塊状チャー３はスラグ２間に挟まれて捕捉されていることがある。なお、図１、図４、図５では、塊状チャー３の記載を省略している。チャー３の比重は軽く、洗浄液４に浮く。したがって、洗浄液４を溜めた洗浄槽１にスラグ２を投入すると、スラグ２は沈み、付着していた又は捕捉されていたチャー３は浮上する。また、スラグ２を洗浄液４中に沈めただけでは分離しなかった微粒子状のチャー３や、スラグ２間に挟まれている塊状チャー３は、洗浄液供給手段５から噴射された洗浄液４の旋回流によってスラグ２から分離され、浮上する。
【００３４】
洗浄液供給手段５から洗浄液４が洗浄槽１内に噴射されることで、洗浄液４は溢れ出し部１ａから溢れ出る。洗浄液４の液面に浮上した微粒子状のチャー３や塊状チャー３は、溢れ出し部１ａから溢れ出る洗浄液４と一緒に流出し、除去される。このようにして洗浄されたスラグ２は洗浄槽１から取り出され、乾燥される。
【００３５】
洗浄液供給手段５の洗浄液４の噴射速度は、例えばスラグ２の状態に応じて調節される。例えば、洗浄するスラグ２として、塊状チャー３をトラップしやすい太い針状のスラグ２が多く含まれている場合には塊状チャー３を崩さない範囲で噴射速度を速くし、トラップしている塊状チャー３を解放し易い塊状のスラグ２が多く含まれている場合には噴射速度を遅くする。また、例えばトラップしている塊状チャー３が多い場合には塊状チャー３を崩さない範囲で噴射速度を速くする。ただし、噴射速度の調節を行わずに、予め定めた噴射速度で洗浄を行うようにしても良い。
【００３６】
例えば、塊状チャー３を考慮しないで良い場合は、内径１８ｍｍ程度のノズル（洗浄液供給手段５）から、噴出流速１．０ｍ／ｓ程度の高速水流を噴射させて良い。しかし、塊状チャー３が多い場合に、これほどの水流を用いると、塊状チャー３が砕けて大量の微粉チャー３が発生してしまい、かえって処理に苦慮することになる。そこで、塊状チャー３が多い場合は、例えば０．３〜０．４ｍ／ｓｅｃ程度の噴出流速に抑えて洗浄を行うことが考えられる。
【００３７】
このように、本発明ではスラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を簡単且つ確実に除去することができる。この結果、骨材等として利用した場合のスラグからの微粒成分溶出の可能性を排除することができ、スラグ有効利用の拡大を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
【００３９】
図３の洗浄装置は、スラグ２を撹拌する撹拌手段６を備えている。本実施形態では、撹拌手段６として例えば回転式の撹拌翼（以下、撹拌翼６という）を使用している。ただし、回転式の撹拌翼６に限るものではなく、例えば往復移動式の撹拌翼６等でも良い。また、撹拌手段６としては撹拌翼に限るものではなく、スラグ層７のスラグ２を撹拌してスラグ２間に捕捉されている塊状チャー３を解放して浮上させることができるものであれば使用可能であり、例えばスラグ層７に振動を与える振動発生手段等の使用が可能である。
【００４０】
撹拌翼６の回転軸６ａは洗浄槽１の底板１ｃに回転自在に支持されている。回転軸６ａの下端は底板１ｃを貫通しており、図示しないモータ等の駆動手段によって回転される。駆動手段の回転速度を変化させることで、撹拌翼６の回転速度を調節することができる。撹拌翼６の大きさは、例えば洗浄槽１の大きさや一度に洗浄するスラグ２の量等に応じて適宜決定される。本実施形態では、撹拌翼６の大きさをスラグ層７の厚さに応じて決定している。即ち、スラグ層７底部の塊状チャー３を撹拌によって除去するためには、洗浄槽１の大きさにもよるが、スラグ層７の厚さを例えば３〜５ｃｍに抑えることが好ましい。そして、撹拌翼６の大きさ（翼の幅）は、例えばスラグ層７の厚さ＋１〜２ｃｍとすることが好ましい。また、撹拌翼６の大きさ（翼の長さ）は、例えば洗浄槽１の底板１ｃの半径よりも若干短くなっている。ただし、撹拌翼６の大きさはこれらの値に限るものではなく、例えば撹拌によって盛り上がったスラグ層７をかき分けて更に撹拌できるか否かに応じて適宜決定される。
【００４１】
塊状チャー３はスラグ２間に挟まれて浮上しないことがある。撹拌翼６を回転させてスラグ２を撹拌することで、スラグ２間に挟まっている塊状チャー３が外れて浮上する。撹拌翼６の回転速度は、例えばスラグ２や塊状チャー３の状態に応じて調節される。例えば、洗浄するスラグ２として塊状チャー３をトラップしやすい太い針状のスラグ２が多く含まれている場合には回転速度を速くし、トラップしている塊状チャー３を解放し易い塊状のスラグ２が多く含まれている場合には回転速度を遅くする。また、例えばトラップしている塊状チャー３が多い場合には回転速度を速くする。ただし、回転速度を速くする場合であっても、あまり速くしすぎると塊状チャー３を崩してしまうので、回転速度の上限を塊状チャー３が崩れない程度の回転速度に設定することが好ましい。即ち、塊状チャー３が崩れない範囲で回転速度を調節することが好ましい。実験では回転速度を例えば１０〜２０ｒｐｍにすると崩れる塊状チャー３が出始めたので、回転速度の上限を例えば１０〜２０ｒｐｍにする。ただし、崩れる塊状チャー３が出始める撹拌翼６の回転速度はスラグ２や塊状チャー３の状態等によっても変化するので、スラグ２や塊状チャー３の状態等に応じて適宜調節することが好ましい。なお、撹拌翼６の回転速度の調節を行わずに、予め定めた回転速度で撹拌を行うようにしても良い。
【００４２】
なお、塊状チャー３を崩さないようにするのは、塊状チャー３は微粒子状のチャー３の凝集体であり、塊状チャー３が崩れると大量の微粒子状のチャー３が発生し、洗浄やチャー３の処分に手間がかかるからである。このように、塊状チャー３を崩さないようにすることで、洗浄や処分にかかる手間を減らすことができる。ただし、洗浄や処分に余分な手間がかかっても良い場合や、洗浄や処分に余分にかかる手間を考慮しても塊状チャー３が崩れる状況での洗浄が必要な場合、例えば撹拌翼６の回転速度を速くする必要がある場合や、洗浄液供給手段５からの噴射速度を速くする必要がある場合等には、無理に塊状チャー３を崩さないように洗浄する必要はない。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４の洗浄装置は、洗浄槽１内に設けられ、予め定めた大きさ以下のスラグ２を落下させる篩８を備えている。篩８は洗浄槽１の底板１ｃとほぼ同じ大きさ、形状を成している。篩８は底板１ｃから離れた位置に固定されており、底板１ｃとの間に空間９を形成している。篩８には予め決定された大きさの孔（目）が多数設けられている。
【００４４】
洗浄槽１に投入されたスラグ２は篩８の上に沈められる。篩８に載せられたスラグ２のうち篩の目よりも細かいものは篩８の目から空間９に落下する。また、洗浄液供給手段５から噴射された流れは空間９から篩８の目を通り抜けてスラグ層７に達し、スラグ層７を通り抜けて上昇する。そのため、スラグ２の洗浄を行いながら、洗浄済みスラグ２の粒径分布を調整することができる。用途によってはスラグ２の分級が必要な場合もあり、洗浄装置により次工程である分級作業を軽減することができるので、コストを低減することができる。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図５の洗浄装置は、連続洗浄式の洗浄装置であり、スラグ２を搬送しながら洗浄する搬送機構を備えている。本実施形態では、搬送機構として、例えば洗浄用コンベア１０、洗浄スラグホッパ１１、傾斜コンベア１２、搬出用コンベア１３を組み合わせて使用している。ただし、搬送機構としてはこの構成に限るものではなく、投入したスラグ２を搬出するまでの間にチャー３を分離することが可能であれば、他の構成でも良い。
【００４６】
投入装置１４によって洗浄槽１内に投入された未洗浄のスラグ２は洗浄用コンベア１０に載せられて底板１ｃに設けられている洗浄液供給手段５の上方を移動する。洗浄用コンベア１０の搬送ベルト１０ａには多数の孔や切り欠きが設けられており、洗浄液供給手段５からの噴射流が搬送ベルト１０ａ上のスラグ２に直接当たる。洗浄用コンベア１０によって搬送されるスラグ２はコンベアの進行による相対的な流れと洗浄液供給手段５による噴射流とによって洗浄され、コンベアの進行に従って洗浄が進む。なお、図５において、洗浄の進み具合をスラグ２の色の濃さによって模式的に示している。そして、洗浄用コンベア１０の終端に到達して洗浄が終了すると、スラグ２は洗浄用コンベア１０から傾斜コンベア１２に落とされて載せ換えられる。傾斜コンベア１２の下端は洗浄スラグホッパ１１内に配置されており、コンベア載せ換え時に傾斜コンベア１２からスラグ２が落ちても洗浄スラグホッパ１１によって捕捉することができる。そして、傾斜コンベア１２によって洗浄液４中から取り出された洗浄済みスラグ２は、搬出用コンベア１３に載せ換えられて洗浄槽１の搬出部１ｄから搬出される。
【００４７】
本実施形態では、洗浄槽１の搬出部１ｄの周囲を仕切り板１５で囲むことで、洗浄液４中の洗浄済みスラグ２を上昇させるエリアをチャー３が浮上するエリアから仕切り、分離したチャー３が洗浄済みスラグ２に再度付着しないようにしている。仕切り板１５は、例えば洗浄用コンベア１０に載せられているスラグ２の高さよりも上のエリアを仕切るように設けられており、洗浄槽１の周壁１ｂに固定されている。ただし、仕切り板１５を設けること以外の手段によってチャー３の再付着を防止しても良い。例えば、溢れ出し部１ａの位置を搬出部１ｄの位置の反対側にし、洗浄液４の液面に浮上したチャー３が搬出部１ｄとは反対側に向けて流れるようにすることでチャー３の再付着を防止しても良い。
【００４８】
この洗浄装置では、次々に連続して未洗浄のスラグ２を洗浄することができるので、大量の未洗浄スラグ２の洗浄を効率良く行うことができる。
【００４９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明において、図１〜図４の実施形態では、洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設けてスラグ２間を上昇する洗浄液４の流れを形成するようにしていたが、必ずしも洗浄液供給手段５によってスラグ２間を上昇する流れを形成する必要はない。即ち、洗浄液供給手段５をスラグ層７よりも高い位置に設けても良い。例えば、スラグ２を洗浄槽１に一気に投入するのではなく少しずつばらばらに投入する場合などスラグ２が沈む過程でチャー３を十分に分離することができる場合等には、洗浄液供給手段５をスラグ層７よりも高い位置に設けても良い。また、図５の実施形態においては、洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設置する代わりに又は底板１ｃに設置するのに加えて、例えば図５中２点鎖線で示すように洗浄用コンベア１０の上下の搬送ベルト１０ａの間に洗浄液供給手段５ａを設けても良い。即ち、例えば洗浄槽１の周壁１ｂから底板１ｃに平行に配管し、洗浄用コンベア１０の上下の搬送ベルト１０ａの中間位置に洗浄液供給手段５ａを設けて上向きに洗浄液４を噴出させても良い。これにより、洗浄用コンベア１０上を搬送される被洗浄スラグ２０への洗浄液４の衝突流速を高めることができる。
【００５０】
また、洗浄槽１に対して高さの異なる位置に複数の溢れ出し部１ａを設けておき、一の高さの溢れ出し部１ａを選択して使用するようにしても良い。即ち、選択した高さの溢れ出し部１ａ以外の溢れ出し部１ａについては蓋や栓等によって塞ぐようにし、溢れ出し部１ａの選択を変えることで使用する溢れ出し部１ａの高さを調節するようにしても良い。この場合には、洗浄液４の液面の高さを調節することができるので、洗浄するスラグ２の量に応じて洗浄液４の量を変えることができる。
【００５１】
さらに、上述の説明では、撹拌手段６と篩８とを別々に使用していたが、これらを組み合わせて使用しても良い。この場合、撹拌によってスラグ２の分級を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】２つの洗浄液供給手段の向きを示す概念図である。
【図３】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第２の実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第３の実施形態を示す概念図である。
【図５】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第４の実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 洗浄槽
１ａ 溢れ出し部
１ｂ 周壁
１ｃ 底板
１ｄ 搬出部
２ 石炭ガス化スラグ
３ チャー
４ 洗浄液
５，５ａ 洗浄液供給手段
６ 撹拌翼（撹拌手段）
６ａ 回転軸
７ スラグ層
８ 篩
９ 空間
１０ 洗浄用コンベア
１０ａ 搬送ベルト
１１ 洗浄スラグホッパ
１２ 傾斜コンベア
１３ 搬出用コンベア
１４ 投入装置
１５ 仕切り板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、チャーが付着する又はチャーを捕捉する石炭ガス化スラグの洗浄を、洗浄槽に溜めた洗浄液によって行う石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated coal Gasification Combined Cycle）は、高効率且つ環境性に優れた発電システムとして早期実用化が期待されている。この石炭ガス化複合発電の中核設備である石炭ガス化炉からは、燃料石炭中の灰成分のほぼ全量がガラス状の石炭ガス化スラグとして排出され、その量は、２５０ＭＷ級の発電所においては約２万トン／年と大量である。
【０００３】
この大量に排出される石炭ガス化スラグを資源として有効利用するための技術が各種提案されている。例えば、特許文献１では、石炭ガス化処理後のスラグ中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有率が４５重量％以上となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、石炭ガス化処理後のスラグ中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有率が３０重量％以下となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。
【０００５】
石炭ガス化スラグを骨材などとして有効利用するためには、石炭ガス化スラグに付着しているチャーを洗浄除去する必要がある。即ち、チャーはガス化反応に伴って生成する未燃炭素粒子であり、比表面積が大きいため、炉内で様々な成分を吸着すると予想される。従って、チャーが付着したままの石炭ガス化スラグを骨材等に再利用すると、チャーが吸着していた微量成分が環境に溶出し、土壌汚染基準（環告４６号）などの溶出基準に抵触する可能性がある。
【０００６】
また、チャーは微粒子状のものがスラグ表面に付着するだけではなく、石炭ガス化炉の運転条件によっては、微粒子の凝集体（直径例えば１〜３ｃｍ程度の未燃炭素の球状物、以下、塊状チャーという）となって石炭ガス化スラグに混入することがある。
【０００７】
このようなチャーを除去するための石炭ガス化スラグの洗浄方法として、土壌など
が付着した物を洗い流す場合と同様に、メッシュの上に石炭ガス化スラグを置いて上方から水をかける流水洗浄が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６９３０１
【特許文献２】特開２００４−２６９３０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、流水洗浄では、石炭ガス化スラグの表面にチャーが残留したり、メッシュの周囲にチャーが付着するので、チャーを良好に除去することができない。特に、塊状チャーはスラグとスラグの間に挟まることが多く、流水洗浄だけでは除去するのが困難である。塊状チャーは衝撃によって粉砕しやすいので、塊状チャーの除去が不十分であることに気付かずに洗浄済みスラグとして出荷すると、運搬途中で塊状チャーが粉砕し、洗浄済みであるはずのスラグが運搬先の工場へ届いた時にはチャーまみれのスラグになっているということも考えられる。
【００１０】
本発明は、石炭ガス化スラグに付着している又は捕捉されているチャーを簡単且つ確実に除去することができる石炭ガス化スラグの洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液に沈めて石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させると共に、洗浄液供給手段によって洗浄液を洗浄槽内に供給し、浮上したチャーと一緒に洗浄液を洗浄槽から溢れ出させて除去するものである。
【００１２】
チャーは比重が軽い。したがって、チャーが付着している又はチャーを捕捉している石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液の中に沈めると、石炭ガス化スラグからチャーが分離して浮上する。洗浄槽内へは洗浄液供給手段によって洗浄液が供給されており、洗浄槽から洗浄液を溢れ出させている（オーバーフロー）。浮上したチャーは溢れ出る洗浄液と一緒に流出し、除去される。これによって石炭ガス化スラグが洗浄される。
【００１３】
また、請求項２記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、洗浄液供給手段によって石炭ガス化スラグの間を上昇する流れを形成するものである。したがって、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れが形成される。
【００１４】
また、請求項３記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法は、石炭ガス化スラグを撹拌しながら洗浄するものである。塊状チャーが石炭ガス化スラグの間に挟まり、石炭ガス化スラグを洗浄液中に沈めただけでは塊状チャーが浮上しないことがある。石炭ガス化スラグを撹拌することで、石炭ガス化スラグの間に挟まった塊状チャーが外れて浮上する。
【００１５】
また、請求項４記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法のように、洗浄槽内に設けた篩いの上に石炭ガス化スラグを載せて洗浄しながら粒度分布を調整するようにしても良い。
【００１６】
さらに、請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、溢れ出し部を有する洗浄槽と、洗浄槽に溜められて石炭ガス化スラグを沈下させて洗浄すると共に石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させる洗浄液と、洗浄槽内に洗浄液を供給して浮上したチャーと一緒に溢れ出し部から溢れ出させる洗浄液供給手段とを備えるものである。
【００１７】
したがって、チャーが付着又はチャーを捕捉している石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液の中に沈めると、石炭ガス化スラグからチャーが分離して浮上する。洗浄槽内へは洗浄液供給手段によって洗浄液が供給されており、洗浄槽の溢れ出し部から洗浄液を溢れ出させている。浮上したチャーは溢れ出る洗浄液と一緒に流出し、除去される。
【００１８】
また、請求項６記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、洗浄液供給手段が、石炭ガス化スラグの間を上昇する洗浄液の流れを形成するものである。したがって、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れが形成される。
【００１９】
また、請求項７記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、石炭ガス化スラグを撹拌する撹拌手段を備えるものである。したがって、石炭ガス化スラグが撹拌され、石炭ガス化スラグの間に挟まった塊状チャーが外れて浮上する。
【００２０】
また、請求項８記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置は、洗浄槽内に設けられ、予め定めた大きさ以下のスラグを落下させる篩いを備えるものである。したがって、石炭ガス化スラグを洗浄しながら粒度分布の調整が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、比重の軽いチャーを洗浄液中で浮上させて石炭ガス化スラグから分離し、洗浄槽から溢れ出る洗浄液と一緒に除去するので、石炭ガス化スラグに付着していた又は石炭ガス化スラグの間に捕捉されていたチャーを簡単且つ確実に除去することができる。この結果、石炭ガス化スラグを骨材等として利用する場合の微粒成分溶出の可能性を排除することができ、石炭ガス化スラグの有効利用の拡大を図ることができる。
【００２２】
また、請求項２記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項６記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、洗浄液中の石炭ガス化スラグの周囲にチャーの浮上方向と一致する方向の流れを形成することができるので、石炭ガス化スラグに付着していた又は石炭ガス化スラグの間に捕捉されていたチャーをより一層確実に浮上させて除去することができる。
【００２３】
また、請求項３記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項７記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、石炭ガス化スラグを撹拌するので、石炭ガス化スラグの間に挟まっている塊状チャーを外して浮上させることができる。そのため、石炭ガス化スラグに捕捉されているチャーをより一層確実に除去することができる。
【００２４】
さらに、請求項４記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法、請求項８記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置では、石炭ガス化スラグを洗浄しながら粒度分布の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１および図２に本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第１の実施形態を示す。なお、図１，図２中、黒矢印は洗浄液の噴射を示している。石炭ガス化スラグの洗浄装置（以下、単に洗浄装置という）は、溢れ出し部１ａを有する洗浄槽１と、洗浄槽１に溜められて石炭ガス化スラグ２を沈下させて洗浄すると共に石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させる洗浄液４と、洗浄槽１内に洗浄液４を供給して浮上したチャー３と一緒に溢れ出し部１ａから溢れ出させる洗浄液供給手段５とを備えるものである。
【００２７】
洗浄槽１は例えばバッチ式のものであり、洗浄槽１に１回分の石炭ガス化スラグ２（以下、単にスラグ２という）を投入し、洗浄が終わる毎にスラグ２を入れ替える。溢れ出し部１ａは、洗浄液４をその液面の位置から溢れ出させるものであり、洗浄槽１の高い位置に設けることが好ましい。本実施形態では、洗浄槽１の周壁１ｂの上端を切り欠くことで溢れ出し部１ａを形成している。ただし、溢れ出し部１ａは切り欠きに限るものではなく、例えば孔等でも良い。溢れ出し部１ａとして孔を設ける場合には、その位置は洗浄槽１の周壁１ｂの上端近傍であることが洗浄槽１の容量を大きくする上で好ましいが、必ずしも周壁１ｂの上端近傍に設けなくても良い。また、溢れ出し部１ａを設けるのは１箇所のみでも良いが、同じ高さの複数箇所に設けても良い。さらに、溢れ出し部１ａとして切り欠きや孔等を設けず、周壁１ｂの上から洗浄液４を溢れ出させるようにしても良い。この場合は、周壁１ｂの上端が溢れ出し部１ａとなる。なお、溢れ出し部１ａが切り欠きや孔である場合は、その下に例えば樋等の回収手段を設けることができるので、便利である。切り欠きや孔を設けずに周壁１ｂの上端を溢れ出し部１ａとした場合には、例えば洗浄槽１の下に溢れ出た洗浄液４の受けを設け、この受けから洗浄液４を回収するようにしても良い。また、本実施形態では、洗浄槽１は円筒形状を成しており、旋回流が生じやすい形状となっている。ただし、洗浄槽１の形状は円筒形状に限るものではなく、例えば直方体形状等でも良い。
【００２８】
洗浄液４は例えば水である。ただし、チャー３を浮上させ且つスラグ２を浮上させない洗浄液であれば水以外のものを使用しても良い。
【００２９】
洗浄液供給手段５は洗浄槽１の中に洗浄液４を供給して溢れ出させるものであり、例えば洗浄液４を噴射させるノズルである。ノズルから洗浄液４を噴射させることで、洗浄槽１内に流れを形成することでき、スラグ２の洗浄に流れを利用することができる。ただし、必ずしもノズルに限るものではなく、例えば洗浄液４を流出させるポート等でも良い。ポート等の場合には、ノズルの場合に比べて積極的に流れを形成することはできないが、例えば洗浄するスラグ２が丸みを帯びた塊状のものである場合や、スラグ２を洗浄槽１に一気に投入するのではなく少しずつばらばらに投入する場合等には、スラグ２の洗浄を十分に行うことができる。洗浄液供給手段５には、例えば図示しない貯液タンク内の洗浄液４が図示しないポンプによって圧送される。ポンプの運転速度を調節することで、洗浄液供給手段５の噴射速度を調節することができる。
【００３０】
本実施形態の洗浄液供給手段５はスラグ２の間を上昇する洗浄液４の流れを形成するものであり、例えば洗浄槽１の底板１ｃに設けられている。洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設けることで、スラグ２間を上昇する流れを形成するのが容易になる。ただし、洗浄液供給手段５を設ける位置は洗浄槽１の底板１ｃに限るものではなく、スラグ２間を上昇する流れを形成することが可能であれば他の位置、例えば洗浄槽１の周壁１ｂ等に設けても良い。即ち、周壁１ｂに設けた洗浄液供給手段５から斜め上方に洗浄液４を噴射させ、その流れがスラグ２の間を斜めに上昇するのであれば、洗浄液供給手段５を周壁１ｂに設けることも可能である。即ち、スラグ２間を「上昇」には、真下から真上に向けて（鉛直方向の逆方向）上昇する場合の他、斜めに上昇する場合も含まれる。スラグ２間を上昇する流れによってチャー３の浮上を助けることができ、チャー３をより一層確実に浮上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では洗浄液供給手段５を例えば２つ設けている。ただし、洗浄液供給手段５の数は２つに限るものではなく、スラグ２の洗浄を良好に行うことが可能であれば１つでも良く、あるいは３つ以上でも良い。即ち、洗浄液供給手段５の数は、例えば洗浄槽１の大きさや一度に洗浄するスラグ２の量等に応じて適宜決定される。本実施形態では、例えば図２に示すように、２つの洗浄液供給手段５を底板１ｃの一の径上の中心から等距離の位置に配置し、噴射流が螺旋状に旋回しながら斜めに上昇するように先端を斜め上方に向けている。螺旋状に旋回しながら斜めに上昇する流れを形成することで、スラグ２層の中に広い範囲にわたって上昇する流れを形成することができる。ただし、必ずしも上昇流を螺旋状に旋回させる必要はない。また、洗浄液供給手段５の先端を真上に向けて設置しても良い。また、本実施形態では、洗浄液供給手段５を底板１ｃから突出させているが、突出させなくても良い。
【００３２】
次に、本発明の石炭ガス化スラグ２の洗浄方法について説明する。石炭ガス化スラグ２の洗浄方法（以下、単に洗浄方法という）は、石炭ガス化スラグ２を洗浄槽１内の洗浄液４に沈めて石炭ガス化スラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を浮上させると共に、洗浄液供給手段５によって洗浄液４を洗浄槽１内に供給し、浮上したチャー３と一緒に洗浄液４を洗浄槽１から溢れ出させるものである。
【００３３】
洗浄対象であるスラグ２の表面には微粒子状のチャー３が付着している。また、スラグ２の中には塊状チャー３が混入することがあり、混入した塊状チャー３はスラグ２間に挟まれて捕捉されていることがある。なお、図１、図４、図５では、塊状チャー３の記載を省略している。チャー３の比重は軽く、洗浄液４に浮く。したがって、洗浄液４を溜めた洗浄槽１にスラグ２を投入すると、スラグ２は沈み、付着していた又は捕捉されていたチャー３は浮上する。また、スラグ２を洗浄液４中に沈めただけでは分離しなかった微粒子状のチャー３や、スラグ２間に挟まれている塊状チャー３は、洗浄液供給手段５から噴射された洗浄液４の旋回流によってスラグ２から分離され、浮上する。
【００３４】
洗浄液供給手段５から洗浄液４が洗浄槽１内に噴射されることで、洗浄液４は溢れ出し部１ａから溢れ出る。洗浄液４の液面に浮上した微粒子状のチャー３や塊状チャー３は、溢れ出し部１ａから溢れ出る洗浄液４と一緒に流出し、除去される。このようにして洗浄されたスラグ２は洗浄槽１から取り出され、乾燥される。
【００３５】
洗浄液供給手段５の洗浄液４の噴射速度は、例えばスラグ２の状態に応じて調節される。例えば、洗浄するスラグ２として、塊状チャー３をトラップしやすい太い針状のスラグ２が多く含まれている場合には塊状チャー３を崩さない範囲で噴射速度を速くし、トラップしている塊状チャー３を解放し易い塊状のスラグ２が多く含まれている場合には噴射速度を遅くする。また、例えばトラップしている塊状チャー３が多い場合には塊状チャー３を崩さない範囲で噴射速度を速くする。ただし、噴射速度の調節を行わずに、予め定めた噴射速度で洗浄を行うようにしても良い。
【００３６】
例えば、塊状チャー３を考慮しないで良い場合は、内径１８ｍｍ程度のノズル（洗浄液供給手段５）から、噴出流速１．０ｍ／ｓ程度の高速水流を噴射させて良い。しかし、塊状チャー３が多い場合に、これほどの水流を用いると、塊状チャー３が砕けて大量の微粉チャー３が発生してしまい、かえって処理に苦慮することになる。そこで、塊状チャー３が多い場合は、例えば０．３〜０．４ｍ／ｓｅｃ程度の噴出流速に抑えて洗浄を行うことが考えられる。
【００３７】
このように、本発明ではスラグ２に付着している又は捕捉されているチャー３を簡単且つ確実に除去することができる。この結果、骨材等として利用した場合のスラグからの微粒成分溶出の可能性を排除することができ、スラグ有効利用の拡大を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
【００３９】
図３の洗浄装置は、スラグ２を撹拌する撹拌手段６を備えている。本実施形態では、撹拌手段６として例えば回転式の撹拌翼（以下、撹拌翼６という）を使用している。ただし、回転式の撹拌翼６に限るものではなく、例えば往復移動式の撹拌翼６等でも良い。また、撹拌手段６としては撹拌翼に限るものではなく、スラグ層７のスラグ２を撹拌してスラグ２間に捕捉されている塊状チャー３を解放して浮上させることができるものであれば使用可能であり、例えばスラグ層７に振動を与える振動発生手段等の使用が可能である。
【００４０】
撹拌翼６の回転軸６ａは洗浄槽１の底板１ｃに回転自在に支持されている。回転軸６ａの下端は底板１ｃを貫通しており、図示しないモータ等の駆動手段によって回転される。駆動手段の回転速度を変化させることで、撹拌翼６の回転速度を調節することができる。撹拌翼６の大きさは、例えば洗浄槽１の大きさや一度に洗浄するスラグ２の量等に応じて適宜決定される。本実施形態では、撹拌翼６の大きさをスラグ層７の厚さに応じて決定している。即ち、スラグ層７底部の塊状チャー３を撹拌によって除去するためには、洗浄槽１の大きさにもよるが、スラグ層７の厚さを例えば３〜５ｃｍに抑えることが好ましい。そして、撹拌翼６の大きさ（翼の幅）は、例えばスラグ層７の厚さ＋１〜２ｃｍとすることが好ましい。また、撹拌翼６の大きさ（翼の長さ）は、例えば洗浄槽１の底板１ｃの半径よりも若干短くなっている。ただし、撹拌翼６の大きさはこれらの値に限るものではなく、例えば撹拌によって盛り上がったスラグ層７をかき分けて更に撹拌できるか否かに応じて適宜決定される。
【００４１】
塊状チャー３はスラグ２間に挟まれて浮上しないことがある。撹拌翼６を回転させてスラグ２を撹拌することで、スラグ２間に挟まっている塊状チャー３が外れて浮上する。撹拌翼６の回転速度は、例えばスラグ２や塊状チャー３の状態に応じて調節される。例えば、洗浄するスラグ２として塊状チャー３をトラップしやすい太い針状のスラグ２が多く含まれている場合には回転速度を速くし、トラップしている塊状チャー３を解放し易い塊状のスラグ２が多く含まれている場合には回転速度を遅くする。また、例えばトラップしている塊状チャー３が多い場合には回転速度を速くする。ただし、回転速度を速くする場合であっても、あまり速くしすぎると塊状チャー３を崩してしまうので、回転速度の上限を塊状チャー３が崩れない程度の回転速度に設定することが好ましい。即ち、塊状チャー３が崩れない範囲で回転速度を調節することが好ましい。実験では回転速度を例えば１０〜２０ｒｐｍにすると崩れる塊状チャー３が出始めたので、回転速度の上限を例えば１０〜２０ｒｐｍにする。ただし、崩れる塊状チャー３が出始める撹拌翼６の回転速度はスラグ２や塊状チャー３の状態等によっても変化するので、スラグ２や塊状チャー３の状態等に応じて適宜調節することが好ましい。なお、撹拌翼６の回転速度の調節を行わずに、予め定めた回転速度で撹拌を行うようにしても良い。
【００４２】
なお、塊状チャー３を崩さないようにするのは、塊状チャー３は微粒子状のチャー３の凝集体であり、塊状チャー３が崩れると大量の微粒子状のチャー３が発生し、洗浄やチャー３の処分に手間がかかるからである。このように、塊状チャー３を崩さないようにすることで、洗浄や処分にかかる手間を減らすことができる。ただし、洗浄や処分に余分な手間がかかっても良い場合や、洗浄や処分に余分にかかる手間を考慮しても塊状チャー３が崩れる状況での洗浄が必要な場合、例えば撹拌翼６の回転速度を速くする必要がある場合や、洗浄液供給手段５からの噴射速度を速くする必要がある場合等には、無理に塊状チャー３を崩さないように洗浄する必要はない。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４の洗浄装置は、洗浄槽１内に設けられ、予め定めた大きさ以下のスラグ２を落下させる篩８を備えている。篩８は洗浄槽１の底板１ｃとほぼ同じ大きさ、形状を成している。篩８は底板１ｃから離れた位置に固定されており、底板１ｃとの間に空間９を形成している。篩８には予め決定された大きさの孔（目）が多数設けられている。
【００４４】
洗浄槽１に投入されたスラグ２は篩８の上に沈められる。篩８に載せられたスラグ２のうち篩の目よりも細かいものは篩８の目から空間９に落下する。また、洗浄液供給手段５から噴射された流れは空間９から篩８の目を通り抜けてスラグ層７に達し、スラグ層７を通り抜けて上昇する。そのため、スラグ２の洗浄を行いながら、洗浄済みスラグ２の粒径分布を調整することができる。用途によってはスラグ２の分級が必要な場合もあり、洗浄装置により次工程である分級作業を軽減することができるので、コストを低減することができる。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図５の洗浄装置は、連続洗浄式の洗浄装置であり、スラグ２を搬送しながら洗浄する搬送機構を備えている。本実施形態では、搬送機構として、例えば洗浄用コンベア１０、洗浄スラグホッパ１１、傾斜コンベア１２、搬出用コンベア１３を組み合わせて使用している。ただし、搬送機構としてはこの構成に限るものではなく、投入したスラグ２を搬出するまでの間にチャー３を分離することが可能であれば、他の構成でも良い。
【００４６】
投入装置１４によって洗浄槽１内に投入された未洗浄のスラグ２は洗浄用コンベア１０に載せられて底板１ｃに設けられている洗浄液供給手段５の上方を移動する。洗浄用コンベア１０の搬送ベルト１０ａには多数の孔や切り欠きが設けられており、洗浄液供給手段５からの噴射流が搬送ベルト１０ａ上のスラグ２に直接当たる。洗浄用コンベア１０によって搬送されるスラグ２はコンベアの進行による相対的な流れと洗浄液供給手段５による噴射流とによって洗浄され、コンベアの進行に従って洗浄が進む。なお、図５において、洗浄の進み具合をスラグ２の色の濃さによって模式的に示している。そして、洗浄用コンベア１０の終端に到達して洗浄が終了すると、スラグ２は洗浄用コンベア１０から傾斜コンベア１２に落とされて載せ換えられる。傾斜コンベア１２の下端は洗浄スラグホッパ１１内に配置されており、コンベア載せ換え時に傾斜コンベア１２からスラグ２が落ちても洗浄スラグホッパ１１によって捕捉することができる。そして、傾斜コンベア１２によって洗浄液４中から取り出された洗浄済みスラグ２は、搬出用コンベア１３に載せ換えられて洗浄槽１の搬出部１ｄから搬出される。
【００４７】
本実施形態では、洗浄槽１の搬出部１ｄの周囲を仕切り板１５で囲むことで、洗浄液４中の洗浄済みスラグ２を上昇させるエリアをチャー３が浮上するエリアから仕切り、分離したチャー３が洗浄済みスラグ２に再度付着しないようにしている。仕切り板１５は、例えば洗浄用コンベア１０に載せられているスラグ２の高さよりも上のエリアを仕切るように設けられており、洗浄槽１の周壁１ｂに固定されている。ただし、仕切り板１５を設けること以外の手段によってチャー３の再付着を防止しても良い。例えば、溢れ出し部１ａの位置を搬出部１ｄの位置の反対側にし、洗浄液４の液面に浮上したチャー３が搬出部１ｄとは反対側に向けて流れるようにすることでチャー３の再付着を防止しても良い。
【００４８】
この洗浄装置では、次々に連続して未洗浄のスラグ２を洗浄することができるので、大量の未洗浄スラグ２の洗浄を効率良く行うことができる。
【００４９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明において、図１〜図４の実施形態では、洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設けてスラグ２間を上昇する洗浄液４の流れを形成するようにしていたが、必ずしも洗浄液供給手段５によってスラグ２間を上昇する流れを形成する必要はない。即ち、洗浄液供給手段５をスラグ層７よりも高い位置に設けても良い。例えば、スラグ２を洗浄槽１に一気に投入するのではなく少しずつばらばらに投入する場合などスラグ２が沈む過程でチャー３を十分に分離することができる場合等には、洗浄液供給手段５をスラグ層７よりも高い位置に設けても良い。また、図５の実施形態においては、洗浄液供給手段５を洗浄槽１の底板１ｃに設置する代わりに又は底板１ｃに設置するのに加えて、例えば図５中２点鎖線で示すように洗浄用コンベア１０の上下の搬送ベルト１０ａの間に洗浄液供給手段５ａを設けても良い。即ち、例えば洗浄槽１の周壁１ｂから底板１ｃに平行に配管し、洗浄用コンベア１０の上下の搬送ベルト１０ａの中間位置に洗浄液供給手段５ａを設けて上向きに洗浄液４を噴出させても良い。これにより、洗浄用コンベア１０上を搬送される被洗浄スラグ２０への洗浄液４の衝突流速を高めることができる。
【００５０】
また、洗浄槽１に対して高さの異なる位置に複数の溢れ出し部１ａを設けておき、一の高さの溢れ出し部１ａを選択して使用するようにしても良い。即ち、選択した高さの溢れ出し部１ａ以外の溢れ出し部１ａについては蓋や栓等によって塞ぐようにし、溢れ出し部１ａの選択を変えることで使用する溢れ出し部１ａの高さを調節するようにしても良い。この場合には、洗浄液４の液面の高さを調節することができるので、洗浄するスラグ２の量に応じて洗浄液４の量を変えることができる。
【００５１】
さらに、上述の説明では、撹拌手段６と篩８とを別々に使用していたが、これらを組み合わせて使用しても良い。この場合、撹拌によってスラグ２の分級を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】２つの洗浄液供給手段の向きを示す概念図である。
【図３】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第２の実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第３の実施形態を示す概念図である。
【図５】本発明の石炭ガス化スラグの洗浄装置の第４の実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 洗浄槽
１ａ 溢れ出し部
１ｂ 周壁
１ｃ 底板
１ｄ 搬出部
２ 石炭ガス化スラグ
３ チャー
４ 洗浄液
５，５ａ 洗浄液供給手段
６ 撹拌翼（撹拌手段）
６ａ 回転軸
７ スラグ層
８ 篩
９ 空間
１０ 洗浄用コンベア
１０ａ 搬送ベルト
１１ 洗浄スラグホッパ
１２ 傾斜コンベア
１３ 搬出用コンベア
１４ 投入装置
１５ 仕切り板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液に沈めて前記石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させると共に、洗浄液供給手段によって前記洗浄液を前記洗浄槽内に供給し、浮上したチャーと一緒に前記洗浄液を前記洗浄槽から溢れ出させて除去することを特徴とする石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄液供給手段によって前記石炭ガス化スラグの間を上昇する流れを形成することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項３】
前記石炭ガス化スラグを撹拌しながら洗浄することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄槽内に設けた篩いの上に前記石炭ガス化スラグを載せて洗浄しながら粒度分布を調整することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項５】
溢れ出し部を有する洗浄槽と、前記洗浄槽に溜められて石炭ガス化スラグを沈下させて洗浄すると共に前記石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させる洗浄液と、前記洗浄槽内に前記洗浄液を供給して浮上したチャーと一緒に前記溢れ出し部から溢れ出させる洗浄液供給手段とを備えることを特徴とする石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液供給手段は、前記石炭ガス化スラグの間を上昇する前記洗浄液の流れを形成することを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項７】
前記石炭ガス化スラグを撹拌する撹拌手段を備えることを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項８】
前記洗浄槽内に設けられ、予め定めた大きさ以下の石炭ガス化スラグを落下させる篩いを備えることを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項１】
石炭ガス化スラグを洗浄槽内の洗浄液に沈めて前記石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させると共に、洗浄液供給手段によって前記洗浄液を前記洗浄槽内に供給し、浮上したチャーと一緒に前記洗浄液を前記洗浄槽から溢れ出させて除去することを特徴とする石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄液供給手段によって前記石炭ガス化スラグの間を上昇する流れを形成することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項３】
前記石炭ガス化スラグを撹拌しながら洗浄することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄槽内に設けた篩いの上に前記石炭ガス化スラグを載せて洗浄しながら粒度分布を調整することを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化スラグの洗浄方法。
【請求項５】
溢れ出し部を有する洗浄槽と、前記洗浄槽に溜められて石炭ガス化スラグを沈下させて洗浄すると共に前記石炭ガス化スラグに付着する又は捕捉されるチャーを浮上させる洗浄液と、前記洗浄槽内に前記洗浄液を供給して浮上したチャーと一緒に前記溢れ出し部から溢れ出させる洗浄液供給手段とを備えることを特徴とする石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液供給手段は、前記石炭ガス化スラグの間を上昇する前記洗浄液の流れを形成することを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項７】
前記石炭ガス化スラグを撹拌する撹拌手段を備えることを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【請求項８】
前記洗浄槽内に設けられ、予め定めた大きさ以下の石炭ガス化スラグを落下させる篩いを備えることを特徴とする請求項５記載の石炭ガス化スラグの洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−８２８１５（Ｐ２００９−８２８１５Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５２８５（Ｐ２００７−２５５２８５）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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