(57)【要約】【課題】石炭の自然発火を抑制することのできる石炭の自然発火抑制方法、貯炭設備及び搬送設備を提供すること。【解決手段】堆積される石炭の自然発火を抑制する方法であって、前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積される石炭の自然発火を抑制する方法であって、
前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記堆積される石炭は、貯炭場に貯蔵されている石炭、搬送手段により搬送されている石炭、及び貯炭容器の内部に貯蔵されている石炭の少なくともいずれかの石炭である、自然発火抑制方法。
【請求項３】
請求項２に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭を前記貯炭場、前記搬送手段、及び前記貯炭容器の少なくともいずれかに堆積する前に、前記石炭に前記相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている前記石炭に、前記相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている前記石炭を取り出して前記相変化物質と混合し、前記相変化物質が混合された前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に戻す、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種である、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭１００質量部に対して、前記相変化物質を３質量部以上１５質量部以下混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記相変化物質は、粒状である、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記相変化物質をカプセルに内包した状態で前記石炭に混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭を使用する前に、前記カプセルを回収する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記回収は、スクリーンまたはマグネットセパレータで行う、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
堆積された前記石炭の温度を測定し、測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭に前記相変化物質を混合して圧縮成形することにより、前記石炭と前記相変化物質との塊状物を形成する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記堆積される石炭の少なくとも一部として、前記塊状物を堆積する、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記塊状物は、ブリケットである、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の石炭の自然発火抑制方法において、
前記石炭は、瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭である、石炭の自然発火抑制方法。
【請求項１７】
貯炭場及び貯炭容器の少なくとも一方に堆積される石炭の貯炭設備であって、
前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える貯炭設備。
【請求項１８】
請求項１７に記載の貯炭設備において、
前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種である、貯炭設備。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の貯炭設備において、
堆積された前記石炭の温度を測定する測定手段を備え、
前記混合手段は、前記測定手段で測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合する、貯炭設備。
【請求項２０】
搬送手段に堆積される石炭の搬送設備であって、
前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える搬送設備。
【請求項２１】
請求項２０に記載の搬送設備において、
前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種である、搬送設備。
【請求項２２】
請求項２０または請求項２１に記載の搬送設備において、
堆積された前記石炭の温度を測定する測定手段を備え、
前記混合手段は、前記測定手段で測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合する、搬送設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭の自然発火抑制方法、貯炭設備及び搬送設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭は、石油及び天然ガスに並ぶ主要なエネルギー資源である。国内で電力向けに使用される石炭は、瀝青炭が主流であるが、経済性あるいは炭種拡大により、発熱量の低い亜瀝青炭及び褐炭も使用されるようになってきている。東南アジアにおいても、亜瀝青炭専焼ボイラの建設が進んでいる。したがって、今後の石炭需要の増加に対応するには、亜瀝青炭及び褐炭のような石炭可採埋蔵量の約半分を占める低品位炭の利用技術を確立する必要がある。
低品位炭の利用を難しくしているのは、低発熱量だけでなく、貯炭時の自然発火現象が挙げられる。石炭は、常温においても、空気中の酸素との反応により発熱し、発熱速度が放熱速度よりも大きい状態が続くと、最終的には発火する。貯蔵する石炭を適切に取り扱い、自然発火を防止するには、石炭の発熱速度を抑制することが必要になる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、尿素粉末及び／又は尿素水溶液を主成分としてなることを特徴とする石炭の自然発火防止剤が開示されている。
特許文献２には、堆積した石炭に繊維、結合剤及び界面活性剤を水分散液として散布することを特徴とする石炭の自然発熱防止方法が開示されている。
特許文献３には、撥水性塗布剤中の界面活性剤含有量を、野積み石炭中の細粒炭混合率に応じて、調整含有せしめた組成物を石炭山に被覆することを特徴とする野積み石炭の表面被覆方法が開示されている。
特許文献４には、有機重合体の水溶液または水性分散液に膨潤度が２０〜１５０％のポリビニルアルコール系繊維を分散させた表面処理剤を野積みした堆積物の表面に塗布することを特徴とする野積み堆積物の表面処理方法が開示されている。
特許文献５には、有効成分としてモリブデン酸塩及び／又はタングステン酸塩を含有することを特徴とする石炭の自然発火防止剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９４４４７号公報
【特許文献２】特開昭５８−２１７５９２号公報
【特許文献３】特開平１０−２５９３９０号公報
【特許文献４】特開平０７−１２５８１７号公報
【特許文献５】特開２０１９−２６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２の方法は、自然発火防止剤を水に含ませ、散水し、石炭粒子表面に自然発火防止剤を担持させることで自然発火を防止する方法である。この方法の場合、水を使用するため、石炭の発熱量が低下する、乾燥時に散水すると石炭の発熱を助長する可能性がある、蒸発により酸化点がむき出しになるため散水を継続する必要がある、及び水分増加によりハンドリング性が悪化する、といった様々な課題がある。また、自然発火防止剤の担持量に限界があるという課題もある。
特許文献３、４の方法は、自然発火防止剤を貯炭パイル表面に散布し、貯炭パイル表面を樹脂被膜で覆うことで自然発火を防止する方法である。この方法の場合、例えば、貯炭パイル表面に亀裂が入る、または作業に伴い貯炭パイル表面が崩壊すると自然発火防止効果が消失するといった課題がある。
特許文献５の方法は、酸化力を有するモリブデン酸塩及びタングステン酸塩を用いて、あらかじめ石炭表面を酸化して、空気中酸素と反応する石炭表面の反応サイトを減少させる手法と考えられる。この方法の場合でも、水を使用するため、石炭の発熱量が低下する、乾燥時に散水すると石炭の発熱を助長する可能性がある、及び水分増加によりハンドリング性が悪化する、といった様々な課題がある。
【０００６】
近年では、低品位炭の有効利用の要請がより高まっている。低品位炭を有効利用するためには、貯炭時における石炭の発熱速度を少しでも遅らせ、石炭の自然発火を未然に抑制する方法の開発が求められている。また、石炭の自然発火を未然に抑制するためには、貯炭時だけでなく、石炭の搬送時から石炭の発熱速度を遅らせることも重要である。
本発明の目的は、石炭の自然発火を抑制することのできる石炭の自然発火抑制方法、貯炭設備及び搬送設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、堆積される石炭の自然発火を抑制する方法であって、前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する、石炭の自然発火抑制方法が提供される。
【０００８】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記堆積される石炭は、貯炭場に貯蔵されている石炭、搬送手段により搬送されている石炭、及び貯炭容器の内部に貯蔵されている石炭の少なくともいずれかの石炭であることが好ましい。
【０００９】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭を前記貯炭場、前記搬送手段、及び前記貯炭容器の少なくともいずれかに堆積する前に、前記石炭に前記相変化物質を混合する。
【００１０】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている前記石炭に、前記相変化物質を混合することが好ましい。
【００１１】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている前記石炭を取り出して前記相変化物質と混合し、前記相変化物質が混合された前記石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に戻すことが好ましい。
【００１２】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１３】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭１００質量部に対して、前記相変化物質を３質量部以上１５質量部以下混合することが好ましい。
【００１４】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記相変化物質は、粒状であることが好ましい。
【００１５】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記相変化物質をカプセルに内包した状態で前記石炭に混合することが好ましい。
【００１６】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭を使用する前に、前記カプセルを回収することが好ましい。
【００１７】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記回収は、スクリーンまたはマグネットセパレータで行うことが好ましい。
【００１８】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、堆積された前記石炭の温度を測定し、測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合することが好ましい。
【００１９】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭に前記相変化物質を混合して圧縮成形することにより、前記石炭と前記相変化物質との塊状物を形成することが好ましい。
【００２０】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記堆積される石炭の少なくとも一部として、前記塊状物を堆積することが好ましい。
【００２１】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記塊状物は、ブリケットであることが好ましい。
【００２２】
本発明の一態様に係る石炭の自然発火抑制方法において、前記石炭は、瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭であることが好ましい。
【００２３】
本発明の一態様によれば、貯炭場及び貯炭容器の少なくとも一方に堆積される石炭の貯炭設備であって、前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える貯炭設備が提供される。
【００２４】
本発明の一態様に係る貯炭設備において、前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２５】
本発明の一態様に係る貯炭設備において、堆積された前記石炭の温度を測定する測定手段を備え、前記混合手段は、前記測定手段で測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合することが好ましい。
【００２６】
本発明の一態様によれば、搬送手段に堆積される石炭の搬送設備であって、前記石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える搬送設備が提供される。
【００２７】
本発明の一態様に係る搬送設備において、前記相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２８】
本発明の一態様に係る搬送設備において、堆積された前記石炭の温度を測定する測定手段を備え、前記混合手段は、前記測定手段で測定された前記石炭の温度に基づいて、前記石炭に前記相変化物質を混合することが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様によれば、石炭の自然発火を抑制することのできる石炭の自然発火抑制方法、貯炭設備及び搬送設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る貯炭日数及び石炭の温度の関係を示すグラフ。
【図２】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ａを説明する図。
【図３】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｂを説明する図。
【図４】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｃを説明する図。
【図５】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｄを説明する図。
【図６】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｅを説明する図。
【図７】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｆを説明する図。
【図８】第１実施形態に係る石炭及び相変化物質の混合の態様Ｇを説明する図。
【図９】第２実施形態に係るＰＣＭ内包カプセルの断面図。
【図１０】第３実施形態に係る塊状物の概略図。
【図１１】ＰＣＭの種類及び石炭１トンを３０℃低下させるのに必要なＰＣＭの量の関係を示すグラフ。
【図１２】石炭９０質量部にＰＣＭ１０質量部を混合したときの貯炭日数及び石炭の温度の関係を示すグラフ。
【図１３】実施例及び比較例の評価試験で用いた自然発火測定装置の概略図。
【図１４】実施例１−１及び比較例１に係る時間及び石炭の温度の関係を示すグラフ。
【図１５】実施例１−１及び比較例１に係る石炭の温度が１８０℃まで昇温するのに要する時間Ｔ１８０（分）を示すグラフ。
【図１６】実施例１−２、実施例１−３及び比較例２に係る時間及び石炭の温度の関係を示すグラフ。
【図１７】実施例１−１、実施例１−２、及び実施例１−３に係るエリスリトールの混合量及び時間Ｔ１８０の差（分）の関係を示すグラフ。
【図１８】実施例２−１及び比較例３に係る時間及び石炭の温度の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書において、相変化物質（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）とは、固体−液体間の相変化により熱を蓄え、または熱を放出する物質を意味する。
以下の説明では、相変化物質を「ＰＣＭ」と称することがある。
【００３２】
〔第１実施形態〕
〔石炭の自然発火抑制方法〕
本実施形態に係る石炭の自然発火抑制方法（以下、「本実施形態の抑制方法」とも称する）は、堆積される石炭の自然発火を抑制する方法であり、具体的には、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する方法である。
本実施形態の抑制方法は、相変化物質の潜熱による吸熱作用を利用して、堆積される石炭の温度を低下させ、当該石炭の自然発火を未然に抑制するというものである。
前記堆積される石炭は、貯炭場に貯蔵されている石炭、搬送手段により搬送されている石炭、及び貯炭容器の内部に貯蔵されている石炭の少なくともいずれかの石炭であることが好ましい。
【００３３】
貯炭場とは、石炭を貯蔵する場所を意味する。本明細書における貯炭場は、石炭鉱山で採掘された石炭が輸送されて積込港まで到着する過程で使用される貯炭場、積込港から陸揚港まで到着する過程で使用される貯炭場、陸揚港に到着した石炭が揚炭されて各地の発電所、製鉄所、及び工場等の敷地内に搬送される過程で使用される貯炭場、前記敷地内に搬送された石炭が火炉まで搬送される過程で使用される貯炭場、並びに前記敷地内に搬送された石炭が消費（例えば燃焼等）されるまでの過程で使用される貯炭場のいずれであってもよい。貯炭場としては、屋外、あるいは屋内の屋根付き（ドーム方式、倉庫型など）の場所に石炭が堆積される場所などが挙げられる。
【００３４】
貯炭容器とは、石炭を貯蔵する容器を意味する。本明細書における貯炭容器は、石炭鉱山で採掘された石炭が輸送されて積込港まで到着する過程で使用される貯炭容器、積込港から陸揚港まで到着する過程で使用される貯炭容器、陸揚港に到着した石炭が揚炭されて各地の発電所、製鉄所、及び工場等の敷地内に搬送される過程で使用される貯炭容器、前記敷地内に搬送された石炭が火炉まで搬送される過程で使用される貯炭容器、並びに前記敷地内に搬送された石炭が消費（例えば燃焼等）されるまでの過程で使用される貯炭容器のいずれであってもよい。貯炭容器としては、例えば、船倉、サイロ、ホッパー、並びに船倉、サイロ及びホッパー以外の容器（例えばビン）等が挙げられる。
【００３５】
搬送手段とは、石炭を搬送する手段を意味する。本明細書における搬送手段とは、石炭鉱山で採掘された石炭が輸送されて積込港まで輸送される過程で使用される搬送手段（例えば、エレベーター、車、船及びコンベア等）、積込港から陸揚港まで到着する過程で使用される搬送手段（例えば、エレベーター、車、船及びコンベア等）、陸揚港に到着した石炭が揚炭されて各地の発電所、製鉄所、及び工場の敷地内に搬送される過程で使用される搬送手段（例えば、アンローダ（揚炭機）、エレベーター、車及びコンベア等）、前記敷地内に搬送された石炭が火炉まで搬送される過程で使用される搬送手段（例えば、エレベーター、ベルトフィーダー、微粉炭機（ミル）、車、及びコンベア等）、並びに前記敷地内に搬送された石炭が消費（例えば燃焼等）されるまでの過程で使用される搬送手段（例えば、エレベーター、ベルトフィーダー、微粉炭機（ミル）、車、及びコンベア等）のいずれであってもよい。
コンベアの種類は特に限定されず、例えば、ベルトコンベア、フローコンベア及びパイプコンベアが挙げられる。車としては、例えば、各種トラック、ブルドーザー、及びパワーショベル等が挙げられる。
貯炭場、搬送手段及び貯炭容器は、屋内に設置されていても屋外に設置されていてもよい。
【００３６】
本実施形態の抑制方法について、具体的に図１を参照して説明する。
図１は、貯炭場における貯炭日数及び石炭の温度の関係を示すグラフである。なお、貯炭場の実際の温度履歴は、天候及び石炭の堆積のされ方等によって大きく変わるため、図１は、あくまで概念図である。通常、石炭の温度は、貯炭日数に伴い上昇する。図１の場合、曲線Ｘのように上昇し、ある貯炭日数（図１中、ｔｅｒｍ Ａ）で、８０℃〜９０℃に到達する。石炭の温度は、保有する水分の蒸発潜熱により一時停滞するが、その間も発熱反応は止まっておらず、石炭の保有する水がすべて蒸発した時（図１中、ｔｅｒｍ Ｂを経過したＸ２の時）、９０℃を超えて上昇する。発熱反応速度は、温度に対し、指数関数的に増加するため、水分を失った石炭は、さらに温度上昇が早くなり、急速に自然発火温度に至る。
これに対し本実施形態の抑制方法では、例えば、石炭の温度が４０℃〜５０℃に到達した時（図１の場合、Ｘ１の時）に、相変化物質としてＰＣＭ１を石炭に混合する。これにより、ＰＣＭ１の潜熱による吸熱作用で石炭の発熱が抑制される。その結果、石炭の温度が８０℃〜９０℃に到達するまでの時間を延ばすことができ、さらに９０℃を超えて上昇するまでの期間を延ばすことができる。すなわち、石炭へのＰＣＭ１の混合により、石炭が自然発火するまでの時間を稼ぐことができる。図１の場合、石炭の温度が９０℃を超えるまでの貯炭日数を「ｔｅｒｍ Ｃ」まで延ばすことができる。
【００３７】
また、本実施形態の抑制方法では、石炭が自然発火し得る温度として、８０℃から１００℃程度までを想定している。そのため、相変化物質の潜熱による吸熱作用を発現する観点、及び前記吸熱作用による石炭の温度低下効果を得る観点から、相変化物質として、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を選択している。
【００３８】
したがって、本実施形態の抑制方法によれば、石炭の自然発火を抑制することができる。例えば、火力発電所における石炭の１日の使用量は非常に多いので、通常、火力発電所には、複数の貯炭場及び貯炭容器が設けられており、複数の搬送手段（例えばベルトコンベア、各種トラック等）が稼働している。貯炭場及び貯炭容器の中には、貯炭日数が長くなるところもあり、このような貯炭場及び貯炭容器において、石炭の自然発火がより生じ易いとされている。そのため、貯炭場及び貯炭容器に堆積されている石炭の自然発火を抑制し、石炭使用時までの貯炭日数を１日でも延ばすことができれば有効である。また、搬送手段によって、これから貯炭場及び貯炭容器に搬送されて堆積される石炭の自然発火を未然に抑制することも有効である。
本実施形態の抑制方法によれば、貯炭日数を延ばすことができる。その結果、以下の効果が奏される。
・急なトラブルによるボイラ停止時及び定期点検によるボイラ停止時において、貯炭場及び貯炭容器に貯蔵された石炭の自然発火のリスクが低減される。定期点検によるボイラ停止時においては、貯炭場及び貯炭容器に石炭を貯蔵し易くなる。
・より多くの安価な石炭を1回で購入することできる。これにより、安価な石炭の使用量を増やすことができる。また、石炭の調達回数が減り、貯炭場及び貯炭容器の運用効率が改善される。同様に搬送手段の運用効率も改善される。
【００３９】
本実施形態の抑制方法において、相変化物質の溶融温度は、３０℃以上１００℃以下である。
相変化物質の溶融温度が３０℃以上であると、常温（２５℃）で相変化物質が溶融しないため、相変化物質の潜熱による吸熱作用が良好に発現される。
相変化物質の溶融温度が１００℃以下であると、石炭の自然発火を抑制する効果が良好に発現される。石炭の発熱反応速度は、前述の通り、温度に対し指数関数的に増加するので、相変化物質の溶融温度が１００℃より高くなると、石炭の自然発火を抑制することが困難になるためである。
相変化物質の溶融温度は、好ましくは３０℃以上９０℃以下、より好ましくは４０℃以上９０℃以下、さらに好ましくは４０℃以上８０℃以下である。
【００４０】
石炭は、自然発火をより抑制する観点から、低品位炭とされる亜瀝青炭、又は褐炭がより好ましい。
・瀝青炭…無水無灰基準において、総発熱量が８、１００ｋｃａｌ／ｋｇ以上８、４００ｋｃａｌ／ｋｇ未満の石炭
・亜瀝青炭…無水無灰基準において、総発熱量が７、３００ｋｃａｌ／ｋｇ以上８、１００ ｋｃａｌ／ｋｇ未満の石炭
・褐炭…無水無灰基準において、総発熱量が５、８００ｋｃａｌ／ｋｇ以上７、３００ ｋｃａｌ／ｋｇ未満の石炭
【００４１】
通常、石炭は、屋外または屋内の貯炭場で石炭山として堆積（山積み）されて貯蔵されるか、屋外または屋内の貯炭容器（例えばサイロ及びホッパー等）の内部で堆積されて貯蔵される。
【００４２】
本実施形態の抑制方法は、水を散水する等の湿式法とは異なる乾式法であるので、相変化物質は固体状のものを用いる。本実施形態の抑制方法は、乾式法であるため、水による石炭の発熱量の損失がなくなる。また、相変化物質が固体状であることにより、ハンドリング性が良好になる。
固体状の相変化物質の形態としては、石炭との混合のし易さの観点から、粒状が好ましい。
【００４３】
本明細書における「混合」とは、石炭と相変化物質とを直接混ぜ合わせることだけでなく、間接的に混ぜ合わせることを含む概念である。直接混ぜ合わせる例としては、粒状の相変化物質を石炭に混ぜ合わせること、及び石炭と相変化物質との混合物を圧縮成形して塊状物とすること等が挙げられる。間接的に混ぜ合わせる例としては、相変化物質をカプセル等の内包材に内包し、その内包材を石炭と混ぜ合わせること等が挙げられる。
すなわち、本明細書でいう「混合」とは、相変化物質が、潜熱による吸熱作用を発現できる態様で石炭中に存在していればよく、混合過程において石炭と相変化物質とが共存していればよい。したがって、本実施形態の抑制方法においては、石炭と相変化物質とが均一に混ぜ合わされている必要はなく、例えば、石炭と相変化物質とが交互に層状に積まれている状態及び各種コンベアで搬送される石炭に相変化物質が添加された状態も「混合」に含まれる。
【００４４】
石炭に相変化物質を混合する具体的な態様としては、例えば、ショベルカーを用いて、石炭と相変化物質とを交互に積み上げる方法、石炭及び相変化物質を共にトラックに積み込んで輸送過程でこれらを自然に混合する方法、ベルトコンベアで石炭を搬送する途中で、ベルトコンベアに相変化物質を添加する方法、石炭及び相変化物質をスクリーンに通過させる方法、石炭及び相変化物質を粉砕機により粉砕しながら混合する方法、石炭及び相変化物質を混炭機により混合する方法、並びにシャベル等を用いて手動で混合する方法等が挙げられる。混合の好ましい態様については後述する。
【００４５】
以下、本実施形態の抑制方法について具体的に説明する。
【００４６】
本実施形態の抑制方法では、相変化物質として、粒状の相変化物質を用いた例について説明する。すなわち、本実施形態の抑制方法は、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の粒状の相変化物質を混合する方法である。
本実施形態の抑制方法により、石炭と相変化物質との混合物が得られる。以下では、この混合物を「ＰＣＭ含有石炭」と称することがある。
本実施形態の抑制方法で得られる「ＰＣＭ含有石炭」はそのまま燃料として使用される。したがって、第１実施形態において、相変化物質は「使い捨て型」である。
【００４７】
＜相変化物質＞
相変化物質としては、溶融温度が３０℃以上１００℃以下のものであれば特に限定されないが、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、無機塩水和物、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００４８】
パラフィンとしては、例えば、炭素数１９以上６０以下のパラフィン等が挙げられる。
糖としては、例えば、リボース等が挙げられる。
糖アルコールとしては、例えば、スレイトール、キシリトール、ソルビトール、及びイジトール等が挙げられる。
アルコールとしては、例えば、８−ペンタデカノール、ヘプタデカノール、及びセタノール等が挙げられる。
【００４９】
無機塩水和物としては、例えば、炭酸カリウム６水和物、硝酸リチウム３水和物、硫酸ナトリウム１０水和物、炭酸ナトリウム１０水和物、チオ硫酸ナトリウム５水和物、硝酸ニッケル６水和物、酢酸ナトリウム３水和物、硝酸鉄６水和物、硝酸アルミニウム９水和物、４ホウ酸ナトリウム１０水和物、水酸化バリウム８水和物、水酸化ストロンチウム８水和物、硝酸マグネシウム６水和物、ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ、ＡｌＮＨ２（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ、塩化カルシウム６水和物、リン酸水素二ナトリウム３水和物、塩化第二鉄６水和物、硫酸マグネシウム７水和物、酢酸リチウム２水和物、及び水酸化ナトリウム１水和物等が挙げられる。
【００５０】
有機酸としては、例えば、トリミリスチン酸、１−テトラデカノール、ラウリン酸ヘキサデシル、ドデカン酸オクタデシル、イコセン酸メチル、ミリスチン酸オクタデシル、テトラデカン酸ヘキサデシル、パルミチン酸ヘキサデシル、ベヘン酸メチル、リグノセリン酸エチル、ステアリン酸セチル、パルミチン酸オクタデシル、ステアリン酸ステアリル、イコサン酸ヘキサデシル、カプリン酸、ラウリン酸、エライジン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、Ｅｔｈｙｌ ｃｅｒｏｔａｔｅ、イコサン酸オクタデシル、パルミチン酸、及びステアリン酸等が挙げられる。
上記で列挙した以外の相変化物質としては、例えば、Ｃａｍｐｈｅｎｉｌｏｎｅ、１−ブロモドコサン、オクタデシルシクロヘキサン、シアナミド、カンフェン、次亜リン酸、アセトアミド、及びエチルリチウム等が挙げられる。
【００５１】
相変化物質は、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、有機酸、及びポリマーからなる群から選択される少なくとも１種であることがより好ましく、パラフィン、糖、糖アルコール、アルコール、及び有機酸からなる群から選択される少なくとも１種であることがさらに好ましい。
本実施形態の抑制方法では、ＰＣＭ含有石炭をそのまま燃料として使用するため、燃焼設備を保持する観点から、相変化物質は、無機塩を含まないことが好ましい。
【００５２】
本実施形態の抑制方法において、石炭１００質量部に対して、相変化物質を３質量部以上１５質量部以下混合することが好ましい。すなわち、石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量は、３質量部以上１５質量部以下であることが好ましい。ただし、「石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量」とは、混合対象とする石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量を意味する。後述する実施形態においても同様である。
具体的には、例えば、貯炭場に貯蔵されている石炭全体に相変化物質を混合する場合、「石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量」とは、貯炭場全体の石炭の質量を１００質量部としたときの相変化物質の混合量を意味する。また、貯炭場に貯蔵されている石炭のうち、自然発火が予想される場所に貯蔵されている石炭に相変化物質を混合する場合（すなわち、石炭に相変化物質を局所的に混合する場合）、「石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量」とは、自然発火が予想される場所にある石炭の質量を１００質量部としたときの相変化物質の混合量を意味する。貯炭容器の内部に貯蔵されている石炭に相変化物質を混合する場合も同様である。
また、ベルトコンベア（搬送手段の一例）で搬送される石炭全体に相変化物質を混合する場合、「石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量」とは、ベルトコンベアで搬送される石炭全体の質量を１００質量部としたときの相変化物質の混合量を意味する。また、ベルトコンベアで搬送される石炭のうち、自然発火が予想される場所（例えば、石炭山の端から深さ１メートル〜２メートルまでの所）に搬送され得る石炭に相変化物質を混合する場合、「石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量」とは、自然発火が予想される場所に搬送され得る石炭全体の質量を１００質量部としたときの相変化物質の混合量を意味する。
なお、ベルトコンベアで搬送される石炭の質量は、ベルトコンベアの搬送速度（ｋｇ／分）から算出することができる。
石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量が３質量部以上であると、相変化物質の潜熱による吸熱作用が発現され易くなる。
石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量が１５質量部以下であると、混合時の取扱い性が向上する。また、前記混合量が１５質量部以下であると、相変化物質の使用量が過度に増えないため、コスト削減の効果も得られる。
石炭１００質量部に対する相変化物質の混合量は、より好ましくは４質量部以上１５質量部以下、さらに好ましくは５質量部以上１５質量部以下である。
【００５３】
本実施形態の抑制方法において、相変化物質は粒状である。
粒状である相変化物質の大きさは特に限定されないが、取扱い性の観点から、ミリオーダーであることが好ましい。
【００５４】
本実施形態の抑制方法において、堆積された石炭の温度を測定し、測定された石炭の温度に基づいて、石炭に相変化物質を混合することが好ましい。これにより、石炭の自然発火をより抑制することができる。
「測定された石炭の温度」は、相変化物質の潜熱による吸熱作用を発現し易くする観点から、好ましくは４０℃以上９０℃以下、より好ましくは４０℃以上７０℃以下、さらに好ましくは４０℃以上５０℃以下、特に好ましいのは４０℃である。
石炭の温度を測定する手段としては特に限定されないが、例えば、温度計及び温度センサー等の公知の測定手段が挙げられる。
なお、この態様の抑制方法は、堆積された石炭の温度を測定し、測定された石炭の温度に基づいて、相変化物質を石炭に混合するか否かを判断し、必要に応じて、石炭に相変化物質を混合することがより好ましい。
判断基準の一例は、測定された石炭の温度が４０℃以上であることである。
【００５５】
本実施形態の抑制方法において、石炭を前記貯炭場、前記搬送手段、及び前記貯炭容器の少なくともいずれかに堆積する前に、石炭に相変化物質を混合することが好ましい。
これにより、石炭を堆積する前から石炭の温度上昇を抑制することができる。また、潜熱等の特性を考慮して相変化物質を選択することにより、石炭を自然発火させずに貯炭できる日数の予測が立てやすくなる。その結果、低品位炭であっても有効利用することができる。
【００５６】
本実施形態の抑制方法において、石炭を前記貯炭場及び前記貯炭容器の少なくとも一方に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている石炭に、相変化物質を混合することも好ましい。
石炭が自然発火し易い場所は、石炭山の場合、通常、石炭山の端から深さ１メートル〜２メートルまでの所とされている。そのため、石炭を石炭山に堆積してから所定の時間が経過した後、または、石炭を石炭山に堆積してから石炭の温度上昇が認められたときに、自然発火し易い場所に相変化物質を混合することで当該場所における石炭の自然発火を抑制することができる。その結果、石炭山に堆積された石炭全体を有効利用することができる。
なお、石炭を貯炭容器に貯蔵した場合も同様の方法により、貯炭容器に貯蔵された石炭全体を有効利用することができる。
【００５７】
本実施形態の抑制方法において、石炭を前記貯炭場に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている石炭を取り出して相変化物質と混合し、前記相変化物質が混合された石炭を前記貯炭場に戻すことも好ましい。
石炭が自然発火しやすい場所は、上述の通り、予想することができる。そのため、石炭山の場合、石炭を石炭山に堆積してから所定の時間が経過した後、または、石炭を石炭山に堆積してから石炭の温度上昇が認められたときに、自然発火し易い場所にある石炭を取り出して相変化物質と混合し、石炭山の任意の場所に戻すことで石炭の自然発火を抑制することができる。その結果、石炭山に堆積された石炭全体を有効利用することができる。
【００５８】
本実施形態の抑制方法において、石炭を前記貯炭容器に堆積した後に、自然発火が予想される場所に堆積されている石炭を取り出して相変化物質と混合し、前記相変化物質が混合された石炭を前記貯炭容器に戻すことも好ましい。
石炭を石炭山に堆積した場合と同様に、石炭を貯炭容器に貯蔵してから所定の時間が経過した後、または、石炭を貯炭容器に貯蔵してから石炭の温度上昇が認められたときに、自然発火し易い場所にある石炭を取り出して相変化物質と混合し、貯炭容器の任意の場所に戻すことで石炭の自然発火を抑制することができる。その結果、貯炭容器に貯蔵された石炭全体を有効利用することができる。
【００５９】
＜混合の好ましい態様＞
石炭と相変化物質との混合の好ましい態様について図を参照して説明する。ただし、混合の態様はこれらに限定されない。
【００６０】
（混合の態様Ａ）
図２は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ａを説明する図である。
図２には、貯炭設備１００が示されている。貯炭設備１００は、ＰＣＭが山積みされたＰＣＭ山１０と、「ＰＣＭ含有石炭」が山積みされたＰＣＭ含有石炭山２０と、石炭が山積みされた石炭山３０と、ＰＣＭ山１０及びＰＣＭ含有石炭山２０間を往復するショベルカー１ａと、ＰＣＭ含有石炭山２０及び石炭山３０間を往復するショベルカー１ｂとを備えている。
貯炭設備１００において、石炭と相変化物質との混合は、例えば以下のように行われる。
まず、ショベルカー１ａは、ＰＣＭ山１０の一部のＰＣＭを、ＰＣＭ含有石炭山２０が構築される場所２０ａまで運び、場所２０ａでＰＣＭを排出する。次に、ショベルカー１ｂは、石炭山３０の一部の石炭を、場所２０ａまで運び、場所２０ａでＰＣＭを排出する。このようにして、例えば、ＰＣＭ、石炭、石炭、石炭及びＰＣＭを順に積み上げていくことによって、ＰＣＭと石炭とは層状に混合され、最終的にＰＣＭ含有石炭が堆積されたＰＣＭ含有石炭山２０が得られる。ＰＣＭ含有石炭山２０は、通常の石炭山と同様に、そのまま使用してもよいし、さらにＰＣＭ含有石炭山２０の一部または全部のＰＣＭ含有石炭を別の石炭山に運んで堆積してもよいし、貯炭容器（例えばサイロ及びホッパー等）に運んで堆積してもよい。
なお、混合の態様Ａにおける混合手段は、ショベルカー１ａ、１ｂである。
【００６１】
（混合の態様Ｂ）
図３は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｂを説明する図である。
図３には、貯炭設備１０１が示されている。貯炭設備１０１は、ＰＣＭが山積みされたＰＣＭ山１１と、「ＰＣＭ含有石炭２１」が荷台に積まれたトラック１ｘと、石炭が山積みされた石炭山３１と、ＰＣＭ山１１及びトラック１ｘ間を往復するショベルカー１ｃと、トラック１ｘ及び石炭山３１間を往復するショベルカー１ｄとを備えている。
貯炭設備１０１において、石炭と相変化物質との混合は、例えば以下のように行われる。
まず、ショベルカー１ｃは、ＰＣＭ山１１の一部のＰＣＭを、トラック１ｘの荷台まで運び、荷台でＰＣＭを排出する。次に、ショベルカー１ｄは、石炭山３１の一部の石炭を、トラック１ｘの荷台まで運び、荷台でＰＣＭを排出する。このようにして、例えば、ＰＣＭ、石炭、石炭、石炭、及びＰＣＭを順に荷台に積み上げていくことによって、ＰＣＭと石炭とは混合され、ＰＣＭ含有石炭２１が得られる。ＰＣＭ含有石炭２１が積まれたトラック１ｘを、目的とする貯炭場または貯炭容器（不図示）に運んで荷台からＰＣＭ含有石炭２１を排出する。この操作を繰り返し行うことによって、最終的にＰＣＭ含有石炭２１が堆積された貯炭場または貯炭容器が得られる。
なお、混合の態様Ｂにおける混合手段は、ショベルカー１ｃ、１ｄ及びトラック１ｘである。
【００６２】
（混合の態様Ｃ）
図４は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｃを説明する図である。
図４には、搬送設備１０２が示されている。搬送設備１０２は、ＰＣＭ１２を搬送するベルトコンベア２ａと、石炭３２を搬送するベルトコンベア２ｂと、ベルトコンベア２ａ、２ｂの乗り継ぎ部にあり、ＰＣＭ１２及び石炭３２が合流されるベルトコンベア２ｃと、ＰＣＭ１２及び石炭３２が排出される容器４２とを備えている。なお、容器４２は、貯炭容器としての役割も有している。
搬送設備１０２において、石炭３２とＰＣＭ１２との混合は、ベルトコンベア２ｃ上のＰＣＭ１２及び石炭３２が、容器４２中へ排出される際に行われる。この操作を繰り返し行うことによって、最終的に容器４２中に、石炭３２とＰＣＭ１２との混合物（ＰＣＭ含有石炭２２）が堆積される。
容器４２としては、例えば、サイロ、ホッパー、及びビン等が挙げられる。以下の、図５〜図７中の容器４２、及び図８中の容器４３、４４も同様である。
なお、混合の態様Ｃにおける混合手段は、ベルトコンベア２ａ、２ｂ、２ｃ及び容器４２である。
【００６３】
（混合の態様Ｄ）
図５は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｄを説明する図である。
図５には、搬送設備１０３が示されている。搬送設備１０３は、ＰＣＭ１３を搬送するベルトコンベア２ｄと、石炭３３を搬送するベルトコンベア２ｅと、スクリーン３と、スクリーン３を通過した石炭３３とＰＣＭ１３との混合物（ＰＣＭ含有石炭２３）を搬送するベルトコンベア２ｆと、ＰＣＭ含有石炭２３が排出される容器４２とを備えている。なお、容器４２は、貯炭容器としての役割も有している。
搬送設備１０３において、石炭３３とＰＣＭ１３との混合は、石炭３３及びＰＣＭ１３が、それぞれスクリーン３を通過する際に行われる。さらにベルトコンベア２ｆ上のＰＣＭ含有石炭２３が、容器４２中へ排出される際にも行われる。この操作を繰り返し行うことによって、最終的に容器４２中に、ＰＣＭ含有石炭２３が堆積される。
なお、混合の態様Ｄにおける混合手段は、ベルトコンベア２ｄ、２ｅ、２ｆ、スクリーン３及び容器４２である。
【００６４】
（混合の態様Ｅ）
図６は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｅを説明する図である。
図６には、搬送設備１０４が示されている。搬送設備１０４は、ＰＣＭ１４を搬送するベルトコンベア２ｇと、石炭３４を搬送するベルトコンベア２ｈと、粉砕機４と、粉砕機４により粉砕された石炭３４とＰＣＭ１４との混合物（ＰＣＭ含有石炭２４）を搬送するベルトコンベア２ｉと、ＰＣＭ含有石炭２４が排出される容器４２とを備えている。なお、容器４２は、貯炭容器としての役割も有している。
搬送設備１０４において、石炭３４とＰＣＭ１４との混合は、石炭３４及びＰＣＭ１４が粉砕機４により粉砕される際に行われる。さらにベルトコンベア２ｉ上のＰＣＭ含有石炭２４が、容器４２中へ排出される際にも行われる。この操作を繰り返し行うことによって、最終的に容器４２中に、ＰＣＭ含有石炭２４が堆積される。
なお、混合の態様Ｅにおける混合手段は、ベルトコンベア２ｇ、２ｈ、２ｉ、粉砕機４及び容器４２である。
【００６５】
（混合の態様Ｆ）
図７は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｆを説明する図である。
図７には、搬送設備１０５が示されている。搬送設備１０５は、ＰＣＭ１５を搬送するベルトコンベア２ｊと、石炭３５を搬送するベルトコンベア２ｋと、石炭３５及びＰＣＭ１５が排出される容器４２とを備えている。なお、容器４２は、貯炭容器としての役割も有している。
搬送設備１０５において、石炭３５とＰＣＭ１５との混合は、ベルトコンベア２ｊ上のＰＣＭ１５及びベルトコンベア２ｋ上の石炭３５が、容器４２中へ排出される際に行われる。この操作を繰り返し行うことによって、最終的に容器４２中に、石炭３５とＰＣＭ１５との混合物（ＰＣＭ含有石炭２５）が堆積される。
なお、混合の態様Ｆにおける混合手段は、ベルトコンベア２ｊ、２ｋ及び容器４２である。
【００６６】
（混合の態様Ｇ）
図８は、石炭及び相変化物質の混合の態様Ｇを説明する図である。
図８には、搬送設備１０６が示されている。搬送設備１０６は、ＰＣＭ１６を搬送するベルトコンベア２ｍと、石炭３６を搬送するベルトコンベア２ｎと、石炭３６とＰＣＭ１６との混合物（ＰＣＭ含有石炭２６）が排出される容器４３と、さらに容器４３から排出されたＰＣＭ含有石炭２６を順に搬送する３つのベルトコンベア２ｐ、２ｑ、２ｒと、ＰＣＭ含有石炭２６が排出される容器４４とを備えている。なお、容器４３及び容器４４は、貯炭容器としての役割も有している。
搬送設備１０６において、石炭３６とＰＣＭ１６との混合は、ベルトコンベア２ｍ上のＰＣＭ１６及びベルトコンベア２ｎ上の石炭３６が、容器４３中へ排出される際に行われる。さらに容器４３中のＰＣＭ含有石炭２６が３つのベルトコンベア２ｐ、２ｑ、２ｒを乗り継いで、３つ目のベルトコンベア２ｒから容器４４中へ排出される際にも行われる。したがって、容器４４中に排出されたＰＣＭ含有石炭２６Ａは、容器４３中に排出されたＰＣＭ含有石炭２６よりも、ＰＣＭ１６及び石炭３６が均一に混合されている。
なお、混合の態様Ｇにおける混合手段は、ベルトコンベア２ｍ、２ｎ、２ｐ、２ｑ、２ｒ及び容器４３、４４である。
【００６７】
混合の態様Ａ〜Ｇにおいて、貯炭場及び貯炭容器に堆積されたＰＣＭ含有石炭に、さらにＰＣＭを混合してもよい。かかるＰＣＭの混合は、自然発火が予想される場所に対して行うことが好ましい。
混合の態様Ａ〜Ｇにおいて、貯炭設備及び搬送設備は、任意の場所に、石炭の温度を測定する測定手段を備えていてもよい。
【００６８】
〔第２実施形態〕
第２実施形態の抑制方法は、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質をカプセルに内包した状態で石炭に混合する方法である。以下では、カプセルに内包された相変化物質を「ＰＣＭ内包カプセル」と称することがある。
第２実施形態の抑制方法は、第１実施形態における相変化物質に代えて「ＰＣＭ内包カプセル」を用いたこと以外は第１実施形態と同様の方法であるので、以下では「ＰＣＭ内包カプセル」について説明する。それ以外は記載を省略する。
第２実施形態で用いる「ＰＣＭ内包カプセル」は、石炭を使用する前に回収される。したがって、第２実施形態において、相変化物質は「再利用型」である。
ＰＣＭ内包カプセルの回収方法としては、例えば、スクリーン、マグネットセパレータ、及び遠心分離で行う方法等が挙げられる。中でも、ＰＣＭ内包カプセルの回収方法としては、スクリーンまたはマグネットセパレータで行うことが好ましい。例えば、火力発電所において、スクリーンまたはマグネットセパレータは、既に設置されていることが多いため、これらの装置の使用により、既存の装置を有効利用することができる。さらに、ＰＣＭ内包カプセルを回収する装置を新規に導入するコストが不要になり、当該装置を設置するのに必要な労力も少なくなる。
【００６９】
＜ＰＣＭ内包カプセル＞
ＰＣＭ内包カプセル中に内包される相変化物質としては、第１実施形態で例示した相変化物質と同様のものが挙げられる。
ただし、第２実施形態で用いる相変化物質としては、カプセルに内包して用いられ、かつ石炭の使用前にカプセルが回収されるため、溶融温度が３０℃以上１００℃以下のものである限り、いずれの相変化物質も用いることができる。
すなわち、第２実施形態の抑制方法では、相変化物質の種類を幅広く選択することができる。そのため、相変化物質の形態も、カプセルに内包できる形態であれば特に限定されない。ただし、取扱い性の観点から、相変化物質の形態は、第１実施形態と同様に、粒状であることが好ましい。
【００７０】
第２実施形態の抑制方法において、ＰＣＭ内包カプセル中に内包される相変化物質の混合量は、第１実施形態における前記相変化物質の混合量と同様であることが好ましい。
すなわち、ＰＣＭ内包カプセル中に内包される相変化物質は、石炭１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上１５質量部以下、より好ましくは４質量部以上１５質量部以下、さらに好ましくは５質量部以上１５質量部以下である。
【００７１】
カプセルの材質は特に限定されず、金属製及び樹脂製のいずれも用いることができる。ただし、石炭と共に貯炭場に堆積される観点から、石炭の重みに耐えることのできる強度を有することが好ましい。
カプセルの大きさ及び形状は特に限定されないが、ＰＣＭ内包カプセルの回収手段に応じて適宜選択することが好ましい。
例えば、ＰＣＭ内包カプセルをスクリーンで回収する場合は、スクリーンの目の大きさに応じた大きさのカプセルを選択することが好ましい。
例えば、ＰＣＭ内包カプセルをマグネットセパレータで回収する場合は、鉄製のカプセルを用いるか、カプセル中に、ＰＣＭと共に鉄粉を含有させることが好ましい。
【００７２】
また、第２実施形態の抑制方法における、石炭とＰＣＭ内包カプセルとの混合の態様としては、例えば、第１実施形態で説明した混合の態様Ａ〜Ｇが挙げられる。具体的には、前記混合の態様Ａ〜Ｇにおける相変化物質に代えて、ＰＣＭ内包カプセルを用いたときの混合の態様が挙げられる。
【００７３】
＜ＰＣＭ内包カプセルの形態＞
図９に、第２実施形態の抑制方法で用いられるＰＣＭ内包カプセルの断面図を示す。
ＰＣＭ内包カプセル７０は、カプセル７３と、カプセル７３に内包されたＰＣＭ７４とを有する。カプセル７３は、ＰＣＭ７４を内包できる内包空間７１と、外縁７２ａを有するカプセル壁７２と、を有する。図９においては、カプセル７３の内包空間７１全体に、粒状のＰＣＭ７４が充填され内包されている。
なお、ＰＣＭ内包カプセルの形態及びＰＣＭの内包の形態は、図９に限定されない。
【００７４】
〔第３実施形態〕
第３実施形態の抑制方法は、石炭に前記相変化物質を混合して圧縮成形することにより、石炭と相変化物質との塊状物を形成する方法である。以下では、石炭と相変化物質との塊状物を、単に「塊状物」と称することがある。
第３実施形態の抑制方法は、第１実施形態における相変化物質に代えて、塊状物を用いたこと以外は第１実施形態と同様の方法であるので、以下では塊状物について説明する。それ以外は記載を省略する。
第３実施形態の抑制方法で得られる塊状物はそのまま燃料として使用される。そのため、相変化物質は、第１実施形態と同様に、無機塩を含まないことが好ましい。
したがって、第３実施形態において、相変化物質は「使い捨て型」である。
【００７５】
＜塊状物＞
塊状物は、石炭と相変化物質との混合物を圧縮成形することにより得られる。
混合物を圧縮成形する方法としては特に限定されず、公知の圧縮成形方法を用いることができる。
相変化物質の形態は、石炭との混合のし易さ及び圧縮成形のし易さの観点から、第１実施形態と同様に粒状であることが好ましい。
【００７６】
第３実施形態の抑制方法において、堆積される石炭の少なくとも一部として塊状物を堆積することが好ましく、具体的には、堆積される石炭の少なくとも一部として塊状物を前記貯炭場、前記搬送手段、及び前記貯炭容器の少なくともいずれかに堆積することが好ましい。
塊状物は、石炭と相変化物質との混合物を圧縮成形することにより、大きさが揃えられたものとなる。そのため、石炭（本実施形態では塊状物）を使用する際に、通常行われている石炭の大きさを整える作業等を省略することができ、塊状物のまま燃料として使用することができる。これにより、効率よく石炭を燃焼させることができ、燃焼効率を向上させることができる。
塊状物の大きさは特に限定されないが、数十ｍｍ程度であることが好ましい。
塊状物形状は特に限定されない。
【００７７】
塊状物は、ブリケットであることが好ましい。なお、ブリケットは、ペレットを含む概念である。ブリケットの大きさ及び形状は特に限定されない。
ブリケットは、石炭及び相変化物質の他に、必要に応じて、バインダー樹脂、及び添加剤等を含んでもよい。添加剤としては、接着剤、及び酸化防止剤等が挙げられる。
【００７８】
第３実施形態の抑制方法における、石炭と相変化物質との混合の態様としては、例えば、第１実施形態で説明した混合の態様Ａ〜Ｇが挙げられる。
すなわち、第３実施形態の抑制方法において、石炭と相変化物質との塊状物を形成する方法としては、例えば、前記混合の態様Ａ〜Ｇで得られた「ＰＣＭ含有石炭」を用いて塊状物を形成する方法が挙げられる。
【００７９】
＜塊状物の形態＞
図１０に、第３実施形態の抑制方法で得られる塊状物の概略図を示す。
塊状物８０は、円筒状のブリケットである。塊状物８０は、石炭８２とＰＣＭ８１との混合物が圧縮成形されたものである。塊状物８０においては、石炭８２中に、ＰＣＭ８１が均一に近い状態で混合され圧縮成形されている。
なお、塊状物８０の形態は、図１０に限定されない。
【００８０】
〔第４実施形態〕
〔貯炭設備〕
本実施形態に係る貯炭設備は、貯炭場及び貯炭容器の少なくとも一方に堆積される石炭の貯炭設備であって、石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える。
本実施形態の貯炭設備は、例えば、前述の第１実施形態〜第３実施形態の方法を実施する際に用いられる。そのため、本実施形態の貯炭設備で用いられる貯炭場、貯炭容器、石炭、及び相変化物質等は、第１実施形態〜第３実施形態と同様のものを使用することができる。
第４実施形態の貯炭設備によれば、石炭の自然発火を抑制することができる。また、石炭の自然発火を抑制できるので、貯炭設備の運用効率を向上させることができる。
【００８１】
以下、混合手段及び測定手段について説明する。
＜混合手段＞
混合手段としては特に限定されないが、例えば、ショベルカー、トラック、ベルトコンベア、スクリーン、粉砕機、混炭機、及びシャベル等を用いた手段が挙げられる。
【００８２】
＜測定手段＞
本実施形態の貯炭設備は、堆積された石炭の温度を測定する測定手段をさらに備えることが好ましい。
すなわち、本実施形態の貯炭設備は、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段と、堆積された石炭の温度を測定する測定手段とを備え、前記混合手段は、測定手段で測定された石炭の温度に基づいて、石炭に相変化物質を混合することが好ましい。
これにより、石炭が自然発火する恐れがあるか否かを容易に予測することができるので、自然発火する恐れがある石炭に対し早急に対応することができる。その結果、石炭の自然発火を効率よく抑制することができる。
測定手段としては特に限定されないが、例えば、温度計及び温度センサー等の公知の測定手段が挙げられる。
【００８３】
本実施形態の貯炭設備が、密閉構造に近い貯炭場（例えば、屋内の屋根付き（ドーム方式、倉庫型など）の場所）または貯炭容器を備える場合、貯炭設備は、一酸化炭素（以下、「ＣＯ」とも称する）濃度を検出するＣＯ濃度検出手段をさらに備えることが好ましい。
すなわち、本実施形態の貯炭設備は、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段と、貯炭設備内におけるＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出手段とを備え、前記混合手段は、前記ＣＯ濃度検出手段で検出されたＣＯ濃度に基づいて、石炭に相変化物質を混合することも好ましい。
ＣＯ濃度検出手段により、貯炭設備内でＣＯが検知され，かつＣＯ濃度の上昇傾向が続くことが確認された場合，堆積された石炭が発熱している可能性が高いと予測することができる。この予測に基づき、石炭に相変化物質を混合することで、自然発火する恐れがある石炭の自然発火を効率よく抑制することができる。
ＣＯ濃度検出手段としては特に限定されないが、例えば、ＣＯセンサー等の公知のＣＯ濃度検出手段が挙げられる。
【００８４】
＜貯炭設備の態様＞
貯炭設備の態様としては、例えば、図１〜図２に示す貯炭設備が挙げられるがこれに限定されない。
【００８５】
〔第５実施形態〕
〔搬送設備〕
本実施形態に係る搬送設備は、搬送手段に堆積される石炭の搬送設備であって、石炭に、溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段を備える。
本実施形態の搬送設備は、例えば、前述の第１実施形態〜第３実施形態の方法を実施する際に用いられる。そのため、本実施形態で用いられる搬送手段、石炭及び相変化物質等は、第１実施形態〜第３実施形態と同様のものを使用することができる。
第５実施形態の搬送設備によれば、石炭の自然発火を抑制することができる。具体的には、これから貯炭場及び貯炭容器に搬送されて堆積される石炭の自然発火を未然に抑制することができる。例えば、自然発火が予想される場所（例えば、石炭山の端から深さ１メートル〜２メートルまでの所）に搬送され得る石炭に予め相変化物質を混合することにより、当該予想される場所に堆積された石炭の自然発火を効率よく抑制することができる。その結果、貯炭場及び貯炭容器に堆積された石炭全体を有効利用することができる。また、石炭の自然発火を抑制できるので、搬送設備の運用効率を向上させることができる。
混合手段としては、第４実施形態で記載した混合手段が挙げられる。
【００８６】
本実施形態の搬送設備は、第４実施形態の貯炭設備と同様に、堆積された石炭の温度を測定する測定手段をさらに備えることが好ましい。
すなわち、本実施形態の搬送設備は、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段と、堆積された石炭の温度を測定する測定手段とを備え、前記混合手段は、測定手段で測定された石炭の温度に基づいて、石炭に相変化物質を混合することが好ましい。
これにより、石炭が自然発火する恐れがあるか否かを容易に予測することができるので、自然発火する恐れがある石炭に対し早急に対応することができる。その結果、石炭の自然発火を効率よく抑制することができる。
測定手段としては、第４実施形態で記載した測定手段が挙げられる。
【００８７】
本実施形態の搬送設備が、密閉構造に近い搬送手段（例えば、フローコンベア等）を備える場合、搬送設備は、ＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出手段をさらに備えることが好ましい。
すなわち、本実施形態の搬送設備は、石炭に溶融温度が３０℃以上１００℃以下の相変化物質を混合する混合手段と、搬送設備内におけるＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出手段とを備え、前記混合手段は、前記ＣＯ濃度検出手段で検出されたＣＯ濃度に基づいて、石炭に相変化物質を混合することも好ましい。
ＣＯ濃度検出手段により、搬送設備内でＣＯが検知され，かつＣＯ濃度の上昇傾向が続くことが確認された場合，堆積された石炭が発熱している可能性が高いと予測することができる。この予測に基づき、石炭に相変化物質を混合することで、自然発火する恐れがある石炭の自然発火を効率よく抑制することができる。
ＣＯ濃度検出手段としては、第４実施形態で記載したＣＯ濃度検出手段が挙げられる。
【００８８】
＜搬送設備の態様＞
搬送設備の態様としては、例えば、図３〜図８に示す搬送設備が挙げられるがこれに限定されない。
【００８９】
〔他の実施形態〕
本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良等は、本発明に含まれる。
【実施例】
【００９０】
以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されない。
【００９１】
〔ＰＣＭの蓄熱効果〕
図１１は、ＰＣＭの種類及び石炭１トンを３０℃低下させるのに必要なＰＣＭの量の関係を示すグラフである。図１１には、比較として、水の蒸発潜熱及び水の顕熱を利用した場合に必要な水の量も示した。図１１より、ＰＣＭは、水の顕熱よりも少量で石炭の温度を低下できることがわかる。
【００９２】
〔ＰＣＭによる石炭の発熱抑制効果〕
図１２は、石炭９０質量部にＰＣＭ１０質量部を混合したときの貯炭日数及び石炭の温度の関係を示すグラフである。図１２には、直線的に温度上昇する場合を想定したＰＣＭを混合していない石炭を「標準」として示した。
図１２より、石炭に、ＰＣＭとしてセタノール、Ｃ２２Ｈ４６、またはＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏを混合することにより、石炭の温度が４０℃から８０℃まで上昇する日数をおよそ２日間〜５日間延長できることがわかる。
【００９３】
〔自然発火性の評価試験〕
自然発火測定装置（島津製作所社製：ＳＩＴ−２）を用いて、石炭の自然発火性の評価試験を行った。
図１３は、自然発火測定装置の概略図である。
自然発火測定装置５０は、恒温槽５１と、反応器５９とを備えている。恒温槽５１の内部には反応器５９が設けられ、反応器５９の内部には円筒状の試験容器６０が設けられている。試験容器６０は、内部に試料５２を充填できるようになっている。
反応器５９は、下部にガス供給管６１が設けられ、上部に排気管６２が設けられている。反応器５９には、ガス供給管６１から窒素ガスまたは酸素ガスが導入され、反応器５９の上方に連通する排気管６２から排出されるようになっている。
反応器５９の周囲には、断熱制御用ヒータ５５が設けられ、温度調節器６６により温度調節されるようになっている。温度調節器６６には、試験容器６０内及び反応器５９内にそれぞれ設けられた熱電対５３ａ、５３ｂからのデータを取得する増幅器６５が接続されている。
また、恒温槽５１内には、温度センサー５４が設けられている。恒温槽５１の下部には、ヒータ５７及び温度調節器６３が設けられ、温度センサー５４及び初期温度設定器６７により、恒温槽５１内の初期温度が設定されるようになっている。また、ヒータ５７の下方には、ファン５８が設けられている。
自然発火性の評価試験は、試験容器６０内を断熱状態に保持して行われる。
【００９４】
＜評価試験１＞
石炭ＡにＰＣＭとしてエリスリトールを混合して、自然発火性の評価試験を行った。
実施例１−１は、加速試験であるため、ＰＣＭとして溶融温度が１２０℃のエリスリトールを選択した。
【００９５】
〔実施例１−１〕
まず、粒径０．２５ｍｍ以下に粉砕した石炭Ａ（１．０１ｇ、インドネシア産の亜瀝青炭）に、ＰＣＭとしてエリスリトール（０．１５ｇ、和光純薬工業株式会社：ＣＡＳ１４９−３２−６）を混合し、エリスリトールと石炭Ａとの混合物を得た。実施例１−１のエリスリトールと石炭Ａとの混合物を「ＰＣＭ含有石炭Ｃ１」とする。ＰＣＭ含有石炭Ｃ１を試験容器６０に充填した。
次に、反応器５９内に窒素ガスを導入して反応器５９の雰囲気を窒素ガスで置換した。窒素雰囲気下で、試験容器６０中のＰＣＭ含有石炭Ｃ１を１１０℃まで昇温した。
次に、反応器５９内に酸素ガスを導入して反応器５９の雰囲気を酸素ガスで置換し、ＰＣＭ含有石炭Ｃ１の温度上昇の履歴を記録した。
【００９６】
〔比較例１〕
ＰＣＭ含有石炭Ｃ１に代えて石炭Ａを用いたこと以外、実施例１−１と同様の方法で評価試験を行った。
【００９７】
（時間及び石炭の温度の関係）
図１４は、実施例１−１及び比較例１に係る時間及び石炭の温度の関係を示すグラフである。
図１４に示すように、実施例１−１のＰＣＭ含有石炭Ｃ１は、比較例１の石炭Ａに比べ、２００℃まで昇温速度が遅いことがわかる。
【００９８】
（時間Ｔ１８０（分））
実施例１−１及び比較例１について、上記の自然発火測定装置（島津製作所社製：ＳＩＴ−２）を用いて、石炭の温度が１８０℃まで昇温するのに要する時間Ｔ１８０（分）を測定した。図１５に結果を示す。
なお、石炭の発熱性は、この時間Ｔ１８０（分）によって、「発火の危険性」及び「普通」に判定できるとされている。
この判定によれば、比較例１の石炭Ａが「発火の危険性」の判定であるのに対し、実施例１−１のＰＣＭ含有石炭Ｃ１は、「普通」の判定とすることができる。
したがって、実施例１−１によれば、石炭の自然発火を抑制できることが推測された。
【００９９】
＜評価試験２＞
石炭ＢにＰＣＭとしてエリスリトールを混合して、自然発火性の評価試験を行った。
実施例１−２〜１−３は、実施例１−１と同様に加速試験であるため、ＰＣＭとしてエリスリトールを選択した。
【０１００】
〔実施例１−２〕
石炭Ａに代えて石炭Ｂ（１．００ｇ、インドネシア産の亜瀝青炭）を用いたこと、及び、この石炭Ｂにエリスリトール（０．０５ｇ、和光純薬工業株式会社：ＣＡＳ１４９−３２−６）を混合したこと以外、実施例１−１と同様の方法で、評価試験を行った。実施例１−２のエリスリトールと石炭Ｂとの混合物を「ＰＣＭ含有石炭Ｃ２」とする。
【０１０１】
〔実施例１−３〕
石炭Ｂにエリスリトール（０．１０ｇ、和光純薬工業株式会社：ＣＡＳ１４９−３２−６）を混合したこと以外、実施例１−２と同様の方法で、評価試験を行った。実施例１−３のエリスリトールと石炭Ｂとの混合物を「ＰＣＭ含有石炭Ｃ３」とする。
【０１０２】
〔比較例２〕
ＰＣＭ含有石炭Ｃ２に代えて石炭Ｂを用いたこと以外、実施例１−２と同様の方法で評価試験を行った。
【０１０３】
（時間及び石炭の温度の関係）
図１６に、実施例１−２、実施例１−３及び比較例２に係る時間及び石炭の温度の関係を示す。
図１６に示すように、実施例１−２のＰＣＭ含有石炭Ｃ２及び実施例１−３のＰＣＭ含有石炭Ｃ３は、比較例２の石炭Ｂに比べ、２００℃までの昇温速度が遅いことがわかる。
したがって、実施例１−２及び実施例１−３によれば、石炭の自然発火を抑制できることが推測された。
【０１０４】
＜評価試験３＞
（エリスリトールの混合量及び時間Ｔ１８０の差（分）の関係）
エリスリトールの混合量及び時間Ｔ１８０の差（分）の関係を示すため、実施例１−１について、下記式１を用いて時間Ｔ１８０の差（分）を算出し、実施例１−２〜１−３について、下記式２を用いて時間Ｔ１８０の差（分）を算出した。結果を図１７に示す。
図１７に示すように、時間Ｔ１８０の差（分）は、石炭に混合するエリスリトールの混合量が多い程大きくなる傾向が見られる。なお、図１７中、「ｇ／ｇ−ｃｏａｌ」とは、１ｇの石炭あたりのエリスリトールの混合量「ｇ」であることを表す。
【０１０５】
式１：時間Ｔ１８０の差（分）＝（実施例で用いたＰＣＭ含有石炭の時間Ｔ１８０）−（比較例で用いた石炭Ａの時間Ｔ１８０）
式２：時間Ｔ１８０の差（分）＝（実施例で用いたＰＣＭ含有石炭の時間Ｔ１８０）−（比較例で用いた石炭Ｂの時間Ｔ１８０）
【０１０６】
＜評価試験４＞
石炭にＰＣＭとして溶融温度が６９℃のドトリアコンタンを混合して、自然発火性の評価試験を行った。
【０１０７】
〔実施例２−１〕
石炭Ｂ（１．０１ｇ）に、ＰＣＭとしてドトリアコンタン（０．０５ｇ、和光純薬工業株式会社：ＣＡＳ１４９−３２−６）を混合したこと以外、実施例１−２と同様の方法で、評価試験を行った。実施例２−１のＰＣＭと石炭Ｂとの混合物を「ＰＣＭ含有石炭Ｃ４」とする。
なお、ドトリアコンタンの溶融温度は６９℃である。
【０１０８】
〔比較例３〕
ＰＣＭ含有石炭Ｃ４に代えて石炭Ｂを用いたこと以外、実施例２−１と同様の方法で評価試験を行った。
【０１０９】
（時間及び石炭の温度の関係）
図１８に、実施例２−１及び比較例３に係る時間及び石炭の温度の関係を示す。
図１８に示すように、実施例２−１のＰＣＭ含有石炭Ｃ４は、比較例３の石炭Ｂに比べ、８０℃までの昇温速度が遅いことがわかる。
したがって、実施例２−１によれば、石炭の自然発火を抑制できることが推測された。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、例えば、石炭鉱山で採掘された石炭が輸送されて積込港まで到着する過程で使用される貯炭場、貯炭容器及び搬送手段、積込港から陸揚港まで到着する過程で使用される貯炭場、貯炭容器及び搬送手段、陸揚港に到着した石炭が揚炭されて各地の発電所等の敷地内に搬送される過程で使用される貯炭場、貯炭容器及び搬送手段、前記敷地内に搬送された石炭が火炉まで搬送される過程で使用される貯炭場、貯炭容器及び搬送手段、並びに前記敷地内に搬送された石炭が消費されるまでの過程で使用される貯炭場、貯炭容器及び搬送手段の少なくともいずれかにおいて、石炭に、相変化物質を混合するだけで、石炭が自然発火までの時間を延ばすことができる。この方法によれば、石炭の使用時期を延ばすことができるので、石炭を有効利用することができる。特に、自然発火が生じやすい低品位炭の有効利用に好適である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…ショベルカー、１ｘ…トラック、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｍ、２ｎ、２ｐ、２ｑ、２ｒ…ベルトコンベア、３…スクリーン、４…粉砕機、１０、１１…ＰＣＭ山、１２、１３、１４、１５、１６、７４、８１…ＰＣＭ、２０…ＰＣＭ含有石炭山、２０ａ…場所、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２６Ａ…ＰＣＭ含有石炭、３０、３１…石炭山、３２、３３、３４、３５、３６…石炭、４２、４３、４４…容器、５０…自然発火測定装置、５１…恒温槽、５２…試料、５４…温度センサー、５３ａ、５３ｂ…熱電対、５５…断熱制御用ヒータ、５７…ヒータ、５８…ファン、５９…反応器、６０…試験容器、６１…ガス供給管、６２…排気管、６３…温度調節器、６５…増幅器、６６…温度調節器、６７…初期温度設定器、７０…ＰＣＭ内包カプセル、７１…内包空間、７２…カプセル壁、７２ａ…外縁、７３…カプセル、８０…塊状物、８２…石炭、１００、１０１…貯炭設備、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６…搬送設備。
【図１】
2020176184.tif 000003
【図２】
2020176184.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2020176184.tif 000016
【図１５】
2020176184.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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