(57)【要約】【課題】  水を使用しない簡便な方法で石炭の自然発火を防ぐことができる石炭の自然発火防止方法および自然発火を防止した石炭混合燃料を提供すること。【解決手段】  塊状の石炭２と、石炭２より酸化しにくい炭化バイオマス等の塊状の物質４とを混合させて石炭混合燃料１を製造すること。  さらに、前記塊状の物質４の大きさは、前記塊状の石炭２間の空隙３を埋める大きさであること。  さらに、前記塊状の石炭２は、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊状の石炭と、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質とを混合させることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
【請求項２】
請求項１記載の石炭の自然発火防止方法であって、
前記石炭より酸化しにくい塊状の物質の大きさは、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさであることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の石炭の自然発火防止方法であって、
前記石炭より酸化しにくい塊状の物質は、炭化バイオマスであることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載した石炭の自然発火防止方法であって、
前記塊状の石炭は、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
【請求項５】
塊状の石炭と、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質とを混合させることを特徴とする自然発火を防止した石炭混合燃料。
【請求項６】
請求項５記載の自然発火を防止した石炭混合燃料であって、
前記石炭より酸化しにくい塊状の物質の大きさは、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさであることを特徴とする自然発火を防止した石炭混合燃料。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の自然発火を防止した石炭混合燃料であって、
前記石炭より酸化しにくい塊状の物質は、炭化バイオマスであることを特徴とする自然発火を防止した石炭混合燃料。
【請求項８】
請求項５から請求項７までのいずれかに記載の自然発火を防止した石炭混合燃料であって、
前記塊状の石炭は、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであることを特徴とする自然発火を防止した石炭混合燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭の自然発火防止方法および自然発火を防止した石炭混合燃料に関するものであり、特に、水を使用しない簡便な方法で石炭の自然発火を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭はその埋蔵量が豊富であり、エネルギーの安定供給の観点から重要な発電用燃料である。この石炭としては、亜瀝青炭、瀝青炭等がある。しかし、亜瀝青炭は自然発火しやすいので、産炭地近傍の発電所以外では、発電用燃料として使用されていなかった。
このような問題を解決するため、石炭の自然発火防止方法が提案されている。たとえば、石炭の微粉末と水とを混合したスラリーを２００℃〜３５０℃の温度で、かつ７０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2の圧力下で所定時間保持して得られた改質炭スラリーまたはその濾液を石炭に散布して石炭の自然発火を防止する方法がある（たとえば特許文献１参照）。
また、泥炭、褐炭、亜瀝青炭等の低品位炭の水分を除去した後の乾燥炭を、水素および一酸化炭素を含有するガスを用いて、改質温度２００℃〜４００℃で熱処理して石炭の自然発火性を改善する方法がある（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９７２８８号公報
【特許文献２】特開平７−１６６１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の特許文献１に記載された方法では、石炭を高圧下で改質処理する必要があり、そのための設備が必要となり、また、貯炭パイルに散布する改質炭スラリーまたはスラリー濾液には、フェノール類等が含まれている可能性があるので、排水処理の面で不都合となる可能性がある。さらに、石炭表面の濡れ性が改善され、石炭層内部の水分が多くなることから、自然発火上は好ましいが、石炭の取り扱い面においてはバンカ内等で石炭の詰まりが起こりやすくなることが考えられる。
また、特許文献２に記載された方法では、石炭全量を改質処理しなければならないという問題があった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、水を使用しない簡便な方法で石炭の自然発火を防ぐことができる石炭の自然発火防止方法および自然発火を防止した石炭混合燃料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、塊状の石炭と、前記石炭より酸化しにくい（常温において酸化しにくい場合を含む。）塊状の物質とを混合させることを特徴とする石炭の自然発火防止方法である。
これにより、石炭より酸化しにくい塊状の物質を塊状の石炭に混合した混合物は石炭より酸化しにくくなるので、この混合物は塊状の石炭よりも自然発火性が低下する。
【０００５】
さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質の大きさは、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさであることである。
これにより、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさの前記石炭より酸化しにくい塊状の物質を前記塊状の石炭に混合することにより、前記塊状の石炭層内部の空隙を少なくし空気がこの空隙に流入することを少なくすることができる。
【０００６】
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質は、炭化バイオマス（バイオマスの炭化物）であることである。
これにより、炭化バイオマスを前記石炭より酸化しにくい塊状の物質として使用することにより、炭化バイオマスを新エネルギー源として利用することができる。
【０００７】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載した発明において、前記塊状の石炭は、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであることである。
これにより、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つを前記塊状の石炭として使用することにより、瀝青炭および亜瀝青炭の塊の自然発火性を低下させることができる。
【０００８】
さらに、請求項５記載の発明は、塊状の石炭と、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質とを混合させることを特徴とする自然発火を防止した石炭混合燃料である。
これにより、請求項１記載の発明と同様に、石炭より酸化しにくい塊状の物質を塊状の石炭に混合した石炭混合燃料が石炭よりも酸化しにくくなるので、この石炭混合燃料は塊状の石炭よりも自然発火しにくくなる。
【０００９】
さらに、請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質の大きさは、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさであることである。
これにより、請求項２記載の発明と同様に、前記塊状の石炭間の空隙を埋める大きさの前記石炭より酸化しにくい塊状の物質を前記塊状の石炭に混合することにより、前記塊状の石炭層内部の空隙を少なくし空気がこの空隙に流入することを少なくすることができる。
【００１０】
さらに、請求項７記載の発明は、請求項５または請求項６記載の発明において、前記石炭より酸化しにくい塊状の物質は、炭化バイオマスであることである。
これにより、請求項３記載の発明と同様に、炭化バイオマスを前記石炭より酸化しにくい塊状の物質として使用することにより、炭化バイオマスを新エネルギー源として利用することができる。
【００１１】
請求項８記載の発明は、請求項５から請求項７までのいずれかに記載の発明において、前記塊状の石炭は、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであることである。
これにより、請求項４記載の発明と同様に、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つを前記塊状の石炭として使用した石炭混合燃料を製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、水を使用しない簡便な方法で塊状の石炭の層が自然発火しにくくなる。
さらに、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果とともに、塊状の石炭の層の自然発火を一層少なくすることができる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明の効果とともに、電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法（以下、「ＲＰＳ法」という。）に対応することができる。
さらに、請求項４記載の発明によれば、請求項１から請求項３までのいずれかに記載した発明の効果とともに、瀝青炭および亜瀝青炭の塊を自然発火しにくくすることができる。
さらに、請求項５記載の発明によれば、塊状の石炭よりも自然発火しにくい石炭混合燃料を製造することができる。
さらに、請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明の効果とともに、石炭混合燃料が一層自然発火しにくくなる。
さらに、請求項７記載の発明によれば、請求項５または請求項６記載の発明の効果とともに、ＲＰＳ法に対応することができる。
さらに、請求項８記載の発明によれば、請求項５から請求項７までのいずれかに記載の発明の効果とともに、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つを使用して石炭混合燃料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る石炭混合燃料を説明し、図２は石炭混合燃料における炭化バイオマスの混合率と平均燃料比の関係を示し、図３は石炭混合燃料における炭化バイオマス混合率と平均揮発分の関係を示し、図４は石炭混合燃料における炭化バイオマス混合率と炭素分に対する酸素分の比の平均（平均Ｏ／Ｃ）の関係を示す。
【００１４】
図１に示すように、石炭混合燃料１は、塊状の石炭２（たとえば粒径が５０ｍｍ以下の石炭）と、前記塊状の石炭２より酸化しにくい塊状の物質４を混合したものである。この塊状の物質４の大きさは、前記塊状の石炭２間の空隙３（石炭２の層中の空隙）を埋める大きさである。
そして、前記塊状の石炭２は、たとえば瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つであり、前記石炭２より酸化しにくい塊状の物質４は、たとえば炭化バイオマス、木炭、コークス、石油コークス、炭化廃棄物（炭化ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料などのゴミから得られる燃料）など）、ゴム炭化物、活性炭である。前記バイオマスは、たとえば木くず、間伐材、廃材、籾殻等であり、このバイオマスを炭化炉内にて低酸素状態で５００〜１，０００℃の温度で部分燃焼または外部加熱することにより、可燃ガスと炭化物に熱分解して生成された炭化物が炭化バイオマスである。炭化バイオマスは、バイオマスよりも酸化しにくく、水分が少なく、灰分は多いものの、重量あたりの発熱量が高く、かさ密度が低く、輸送に適している。また炭化バイオマスは石炭よりも良好な粉砕性を有する。
【００１５】
図２に示すグラフは、燃料比１．０の石炭と燃料比５．５の炭化バイオマスを混合した場合の石炭混合燃料１の平均燃料比を示している。炭化バイオマス混合率（重量比）が高いほど、平均燃料比が高くなり、石炭混合燃料１の自然発火性は低下する。ここで、「燃料比」は、石炭混合燃料１中の揮発分に対する固定炭素の比（固定炭素／揮発分）であり、燃料比が低いほど自然発火しやすい。なお、仮にバイオマスを石炭に混合する場合には、バイオマスの粉砕動力の増加およびバイオマスの未燃分の増加を抑制するために、通常バイオマス混合率を５％以下にする必要があるが、炭化バイオマス混合率は図２から図４までに示すように、バイオマス混合率のような制限がない。
また、図３に示すグラフは、揮発分４５．４％の石炭と揮発分１５．４％の炭化バイオマスを混合した場合の石炭混合燃料１の平均揮発分を示す。石炭混合燃料１の炭化バイオマス混合率が高いほど、平均揮発分が減少し、自然発火性が低下する。この場合、１７％程度の炭化バイオマス混合率が望ましい。なお、揮発分は無水無灰ベースである。
また、図４に示すグラフは、Ｏ／Ｃが０．１１５の石炭と、Ｏ／Ｃが０．０９の炭化バイオマスを混合した場合の石炭混合燃料１の平均Ｏ／Ｃを示す。石炭混合燃料１の炭化バイオマス混合率が高いほど、平均Ｏ／Ｃが低くなり、自然発火性は低下する。この場合、２０％程度の炭化バイオマス混合率が望ましい。
【００１６】
（実施例）
バイオマス（水分３０％、燃料比０．２、破砕性１４−１５）を炭化炉で炭化し、炭化バイオマス（水分１％、燃料比５．５、破砕性１００）にし、この炭化バイオマスを５ｍｍ以下の粒径になるように粉砕する。なお、破砕性（ＨＧＩ）は、ハードグローブインデックスと呼ばれる石炭の粉砕性の難易度を表す指標であり、一定の石炭を所定時間粉砕に掛け、所定粒度以下の重量割合をその指数とする。このため、数字の大きいもの程粉砕されやすい石炭となる。通常は前記指数は５０前後であり、前記指数が４０以下のときは硬い石炭、前記指数が６０以上のときは脆い石炭となる。ここでは、前記指数を炭化バイオマスにも適用している。
つぎに、前記炭化バイオマスと石炭（水分９％、燃料比１．０、破砕性５０、粒径５０ｍｍ以下）とを混合し、炭化バイオマス混合率を１０％とする。このようにして、石炭混合燃料１（水分８％、燃料比１．５、破砕性５５）を製造することができる。
この結果、ａ．石炭に炭化バイオマスを１０％混合することで、燃料比を向上（１．５以上が望ましい）させることができる。ｂ．５０ｍｍ以下の粒径の石炭に５ｍｍ以下の粒径の炭化バイオマスを混合することにより、石炭層の空隙を減少させ、自然発火を抑制することができる。ｃ．石炭中に事前に炭化バイオマスが混入されていることから、既設石炭火力での特別な改造等の対応は不要となる。ｄ．石炭混合燃料１の破砕性は５５となり、石炭の破砕性５０よりも、石炭混合燃料１の破砕性が５増加するので、石炭混合燃料１の単位石炭流量当たりの粉砕動力が１ｋｗ／ｋｇ／ｈ程度低減できる。また、石炭混合燃料１の未燃分増加の心配はない。このため、炭化バイオマス混合率の制約がなくなる。ただし、石炭の燃料比に合わせた炭化バイオマスの混合が必要となる。また、炭化バイオマスを石炭に混合することで、石炭混合燃料１の水分が少なくなり、石炭混合燃料１の輸送効率が向上する。
【００１７】
以上により、塊状の石炭２より酸化しにくい塊状の物質４を塊状の石炭２に混合した石炭混合燃料１は塊状の石炭２より酸化しにくくなるので、この石炭混合燃料１は塊状の石炭２の層よりも自然発火しにくくなる。
さらに、前記塊状の石炭２間の空隙３を埋める大きさの前記石炭より酸化しにくい塊状の物質４を前記塊状の石炭２に混合することにより、前記塊状の石炭２間の空隙３を少なくし空気（たとえば図１の矢印５で示す方向の空気の流れ）がこの空隙３に流入することを少なくすることができる。このため、空気中の酸素による石炭２の酸化を抑制することができる。なお、石炭２の酸化時には発熱し、この熱が蓄積されて石炭２の温度が上昇すると、石炭２の自然発火が発生しやすくなるので、空気の流入を抑制することで石炭２の自然発火を抑制することができる。このため、石炭混合燃料１の輸送時および貯蔵時における石炭混合燃料１の自然発火が抑制される。そして、このような自然発火しにくい石炭混合燃料１の輸送、貯蔵および石炭火力としての利用が容易になる。
さらに、瀝青炭および亜瀝青炭の少なくとも一つを塊状の石炭２として使用した石炭混合燃料１を製造することができる。このため、自然発火しやすいので従来使用されなかった亜瀝青炭を石炭火力等の燃料として利用することができる。
【００１８】
また、炭化バイオマスはバイオマスよりも酸化しにくい。このため、この炭化バイオマスを石炭２より酸化しにくい塊状の物質４として使用することにより、ＲＰＳ法の対応に寄与することができる。さらに、炭化バイオマスは粉砕しやすいので、これを粉砕するミルの動力は増大しない。また、バイオマスは粉砕性が低いので、燃焼性が低くその未燃分が増加する。このため、空気比を上げるなどしてバイオマスの燃焼性を向上させる必要がある。ただし、空気比を上げるとＮＯXが増大するので、あまり空気比を上げることはできない。また、燃焼により発生する灰の有功利用のためには、未燃分を５％以下にする必要がある。これに対し、炭化バイオマスは粉砕性が良いので、これを微粉砕することにより、炭化バイオマスの未燃分が増加することもない。
さらに、石炭火力にてバイオマスを混焼する場合には、バイオマス供給設備、バイオマス専用のミル設備等の追加が必要になるが、炭化バイオマスを混合した石炭混合燃料１を使用する火力発電設備の改造は不要である。
【００１９】
なお、上記実施の形態において、図１の石炭２および塊状の物質４の大きさおよび形状は、イメージ的に示したものであるので、図示したものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る石炭混合燃料を説明する説明図である。
【図２】石炭混合燃料における炭化バイオマス混合率と平均燃料比の関係を示すグラフである。
【図３】石炭混合燃料における炭化バイオマス混合率と平均揮発分の関係を示すグラフである。
【図４】石炭混合燃料における炭化バイオマス混合率と炭素分に対する酸素分の比の平均（平均Ｏ／Ｃ）の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１  石炭混合燃料
２  塊状の石炭
３  塊状の石炭間の空隙
４  石炭より酸化しにくい塊状の物質
５  空気の流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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