(57)【要約】【課題】  貯炭サイロにおいて、設備コストを過度に上昇させることなく、必要最小限の加湿により、石炭の発熱量や石炭のハンドリング性を維持しつつ、確実に自然発火を防止しうる自然発火防止方法およびそれに用いる石炭加湿装置を提供する。【解決手段】  石炭運搬船１から陸揚げされた石炭に、予め、ベルトコンベア３上で散水装置４により加湿してから貯炭サイロ５へ装入するにあたり、石炭の銘柄に応じて、加湿前の全水分量である揚げ地での全水分量ＷT・Bと、固有水分量ＷI・Bと、貯炭サイロ５内での乾燥速度ＶDとから、所要の貯蔵日数ｔ2経過後における石炭の全水分量が前記固有水分量ＷI・Bを下回らないようにするのに必要な加湿量ΔＷを下記式（１）で設定する。    ΔＷ＝ＷI・B＋ＶD・ｔ2−ＷT・B  …式（１）  ただし、ΔＷ＜０となる場合は、ΔＷ＝０とし、加湿は不要である。【選択図】  図１
2006321645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ石炭に加湿してから貯炭サイロへ装入するにあたり、所要の貯蔵日数経過後においても乾燥状態にならないように、石炭の銘柄に応じて加湿量を調整することを特徴とする貯炭サイロにおける自然発火防止方法。
【請求項２】
あらかじめ石炭に加湿してから貯炭サイロへ装入するにあたり、石炭の銘柄に応じて、加湿前の全水分量である揚げ地での全水分量と、固有水分量と、貯炭サイロ内での乾燥速度とから、所要の貯蔵日数経過後における石炭の全水分量が前記固有水分量を下回らないように加湿量を設定することを特徴とする貯炭サイロにおける自然発火防止方法。
【請求項３】
前記貯炭サイロ内での乾燥速度を、前記石炭の積み地での全水分量と、揚げ地での全水分量と、前記積み地から揚げ地までの所要日数とから推算する、請求項２に記載の貯炭サイロにおける自然発火防止方法。
【請求項４】
前記貯炭サイロ内での乾燥速度を、前記石炭の揚げ地での全水分量と、前記貯炭サイロ内からサンプリングした石炭の全水分量と、前記貯炭サイロへの石炭装入時点から前記サンプリング時点までの貯炭日数とから推算する、請求項２に記載の貯炭サイロにおける自然発火防止方法。
【請求項５】
貯炭サイロへ貯蔵する前に石炭を加湿する装置であって、下記（ａ）および（ｂ）の手段を備えたことを特徴とする石炭加湿装置。
（ａ）前記石炭の銘柄に応じた、加湿前の全水分量と、固有水分量と、前記貯炭サイロ内での乾燥速度とから、所要の貯蔵日数経過後における前記石炭の全水分量が前記固有水分量を下回らないようにするのに必要な加湿量を演算する加湿量演算手段
（ｂ）前記加湿量の水分を前記石炭に供給する水分供給手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電所、石炭ガス化プラント、微粉炭吹込み高炉など大量の石炭を使用する設備に併設された貯炭サイロにおける自然発火防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭をサイロ内に貯蔵していると石炭がサイロ内への侵入空気により酸化して発熱し、自然発火を起こすおそれがある。このような自然発火が発生すると大きな火災事故につながる場合があり、また被害が軽微な場合でも石炭が変質して使用できなくなることが多い。そこで、自然発火を防止するため、従来技術として以下のような方法が提案ないし実施されている。
【０００３】
（１）サイロ上部空間内に設置した湿度計で湿度を測定し、この湿度を所定値に保持する      ように、サイロ内へ散水、水噴霧、蒸気吹込みなどを行う方法（特許文献１，２参      照）。
（２）サイロ上部空間内にそれぞれ複数の検温センサーと散水ノズルとを格子状に設置し      、異常昇温を検知した部位に集中的に散水を行う方法（特許文献３参照）。
（３）サイロに、電磁波を用いた水分検出器と複数個の散水口とを設け、水分検出器で石      炭の水分分布状態を常時測定し、乾燥部分が検出されたとき、その乾燥部分の上方      の散水口から集中的に散水を行う方法（特許文献４参照）。
（４）サイロへの装入前に、あらかじめ石炭に散水しておく方法。
【０００４】
しかしながら、上記（１）の方法は、石炭層が局部的に乾燥した場合であっても、石炭層全体に一律に散水等を行うので、必要以上の水を使うことになり、石炭の発熱量が低下したり、石炭の切出し等が困難になったりする問題がある。
【０００５】
また、上記（２）および（３）の方法は、乾燥部分に集中的に散水を行うので、上記（１）の方法の問題点は解消されうるが、現象がある程度進んでから対処する方法であり、大型サイロのように応答性に劣る設備には不適当である。さらに、サイロ内に多くの計測器を設ける必要があり、設備コストが上昇する問題がある。
【０００６】
また、上記（４）の方法は、石炭をサイロへ装入した後は、計測や加湿等を不要とするので、設備コストを節約できる利点があるが、緊急時以外は基本的にサイロ内で加湿を行わないため、サイロ内の石炭層に乾燥部分が生じないよう、安全をみて多めに散水してから石炭をサイロに装入する必要がある。このため、上記（１）と同様に必要以上の水を使うことになり、石炭の発熱量が低下したり、石炭の切出し不良等ハンドリング性が悪化したりする問題がある。
【特許文献１】特開昭５９−１４２９８１号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献２】特開昭５８−１８８２３７号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献３】特開平７−６１５４６号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献４】特公平２−５８１６５号公報（特許請求の範囲など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、貯炭サイロにおいて、設備コストを過度に上昇させることなく、必要最小限の加湿により、石炭の発熱量や石炭のハンドリング性を維持しつつ、確実に自然発火を防止しうる自然発火防止方法およびその方法に用いる石炭加湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記従来技術（４）の方法は設備コストを節約できる利点を有することから、この方法の欠点を解消することにより上記課題を解決できると考え、以下のような検討を行った。
【０００９】
石炭の自然発火のメカニズムは以下のように考えられている。すなわち、石炭を大気雰囲気中に積層しておくと、徐々に乾燥して全水分量（＝付着水分量＋固有水分量）が減少していくが、図２に示すように、その全水分量が固有水分量以上のとき（すなわち、付着水分を有するとき）は、恒率乾燥状態となり、石炭層はほぼ一定温度に維持されつつ乾燥されていく。しかもこの期間では、石炭粒子の表面は付着水で濡れた状態に保持されているので、石炭の酸化反応はほとんど進行しない。ところが、全水分量が固有水分量より少なくなると（すなわち、付着水がなくなると）、減率乾燥状態に移行し、石炭層の温度が上昇し始める。しかもこの期間では、石炭粒子の表面から付着水がなくなって乾燥状態になっているので、石炭の酸化反応が活発化し、その発熱によってさらに石炭層の温度上昇が加速され、一気に自然発火に至る。
【００１０】
上記のように、いったん石炭層の温度が上昇し始めると、急激に酸化反応が進行するため、反応を制御することが非常に困難になる。
【００１１】
したがって、本発明者らは、貯炭サイロ（以下、単に「サイロ」ともいう。）内の石炭が所要の貯蔵日数経過後においても乾燥状態にならないようにすること、すなわち、サイロ内の石炭の全水分量が固有水分量を下回らないようにすることが最も重要と考えた。
【００１２】
ところで、上記従来技術（４）の方法では、一般的に石炭の銘柄に関わらず、一定の水分量（全水分量）となるように加湿を行っていた。
【００１３】
しかしながら、下記表１に示すように、石炭銘柄により、固有水分量が大きく異なっている。また、本発明者らは、一部の銘柄について、サイロ内から定期的に石炭を採取して水分量を測定することにより、サイロ内での石炭の乾燥速度を求める実験を行った結果、表１に併記したように、石炭銘柄により、乾燥速度も大きく異なることが判明した。
【表１】
2006321645.tif 000003
【００１４】
したがって、従来のように、石炭銘柄に関係なく、一律に一定の全水分量になるように加湿を行うと、どうしても安全をみて多めに加湿を行うことになり、石炭の発熱量の低下やハンドリング性の悪化を招くことになってしまう。かといって、石炭の発熱量やハンドリング性を維持しようとして加湿量を節約すると、石炭銘柄によっては、所要の貯蔵日数経過前にサイロ内で乾燥状態が発生してしまい、ひどい場合には自然発火に至ってしまうことがわかった。
【００１５】
そこで、本発明者らは上記知見に基づき、石炭銘柄に応じて加湿量を調整することにより、必要最小限の加湿量で所要の貯蔵日数経過後においても石炭を乾燥状態にすることなく、かつ、石炭の発熱量やハンドリング性を維持できると考え、本発明を完成するに至った。
【００１６】
請求項１に記載の発明は、あらかじめ石炭に加湿してから貯炭サイロへ装入するにあたり、所要の貯蔵日数経過後においても乾燥状態にならないように、石炭の銘柄に応じて加湿量を調整することを特徴とする貯炭サイロにおける自然発火防止方法である。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、あらかじめ石炭に加湿してから貯炭サイロへ装入するにあたり、石炭の銘柄に応じて、加湿前の全水分量である揚げ地での全水分量と、固有水分量と、貯炭サイロ内での乾燥速度とから、所要の貯蔵日数経過後における石炭の全水分量が前記固有水分量を下回らないように加湿量を設定することを特徴とする貯炭サイロにおける自然発火防止方法である。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記貯炭サイロ内での乾燥速度を、前記石炭の積み地での全水分量と、揚げ地での全水分量と、前記積み地から揚げ地までの所要日数とから推算する、請求項２に記載の貯炭サイロにおける自然発火防止方法である。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記貯炭サイロ内での乾燥速度を、前記石炭の揚げ地での全水分量と、前記貯炭サイロ内からサンプリングした石炭の全水分量と、前記貯炭サイロへの石炭装入時点から前記サンプリング時点までの貯炭日数とから推算する、請求項２に記載の貯炭サイロにおける自然発火防止方法である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、貯炭サイロへ貯蔵する前に石炭を加湿する装置であって、下記（ａ）および（ｂ）の手段を備えたことを特徴とする石炭加湿装置である。
（ａ）前記石炭の銘柄に応じた、加湿前の全水分量と、固有水分量と、前記貯炭サイロ内での乾燥速度とから、所要の貯蔵日数経過後における前記石炭の全水分量が前記固有水分量を下回らないようにするのに必要な加湿量を演算する加湿量演算手段
（ｂ）前記加湿量の水分を前記石炭に供給する水分供給手段。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、あらかじめ石炭に加湿してから貯炭サイロへ装入するので、貯炭サイロに計測機器や加湿装置を設ける必要がなく、設備コストを過度に上昇させることがない。また、石炭の銘柄に応じて必要な分の水分量だけ加湿を行うので、石炭の発熱量や石炭のハンドリング性を維持しつつ、確実に自然発火を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
〔実施形態１〕
実施形態の一例を図１に示す。なお、本実施形態では、1つの貯炭サイロには1つの銘柄の石炭のみを貯蔵する場合について説明を行う。海外等の積み地から石炭運搬船１で海上輸送されてきた石炭は、揚げ地でアンローダ２により陸揚げされ、ベルトコンベア３上で散水装置（加湿装置）４により下記のようにして設定された加湿量ΔＷの水分が添加されたのち、貯炭サイロ５に装入され貯蔵される。
【００２４】
ここで、加湿量ΔＷを設定する方法を説明する。すなわち、上記陸揚げの際に石炭の一部をサンプリングし、全水分量ＷT・Bおよび固有水分量ＷI・Bを分析しておく。そして、これら揚げ地での水分量（すなわち、加湿前の水分量）と、別途求めたサイロ５内での石炭の乾燥速度（以下、「サイロ内乾燥速度」、または単に「乾燥速度」ともいう。）ＶDに基づいて、所要の貯蔵日数（目標貯蔵日数）ｔ2経過後においても前記石炭の水分量がその固有水分量を下回らないようにするのに必要な加湿量ΔＷを、例えば下記式（１）で設定する。
【００２５】
ΔＷ＝ＷI・B＋ＶD・ｔ2−ＷT・B  …式（１）
ただし、ΔＷ＜０となる場合は、ΔＷ＝０とする。すなわち、加湿は不要である。
【００２６】
ここで、サイロ内乾燥速度ＶDは、前述のサイロ５内からのサンプリングにより把握した石炭の全水分量の系時変化から求めることができる。すなわち、サイロ内乾燥速度ＶDは、その石炭の揚げ地での全水分量（すなわち、加湿前の全水分量）ＷT・Bと、サイロ５内からサンプリングした石炭の全水分量ＷT・Cと、サイロ５への石炭装入時点から上記サンプリング時点までの貯炭日数ｔ3とから、下記式（２）で推算することができる。
【００２７】
ＶD＝（ＷT・B−ＷT・C）／ｔ3  …式（２）
【００２８】
上記式（１）で算出した加湿量ΔＷに見合う水分量を散水装置４にてベルトコンベア上で石炭に散水する。
【００２９】
散水装置（加湿装置）４としては、図示を省略したが、例えば加湿量演算部（演算手段）と水分供給部（水分供給手段）とを備えたものとする。加湿量演算部は、揚げ地での全水分量（すなわち、加湿前の全水分量）ＷT・Bと、固有水分量ＷI・Bと、サイロ内乾燥速度ＶDと、所要の貯蔵日数（目標貯蔵日数）ｔ2とが入力されると、これらの値を式（１）に代入して加湿量ΔＷを演算するように構成する。そして、水分供給部は、加湿量演算部で演算された加湿量ΔＷに相当する水分量を、流量調節弁にて調節し供給するように構成すればよい。
【００３０】
このように、貯蔵する石炭の銘柄によって異なる固有水分量および乾燥速度に基づいて、きめ細かく加湿量を設定することにより、必要最小限の加湿量で確実に乾燥を防止できる。この結果、石炭の発熱量が過度に低下したり、切出し等のハンドリングが困難になったりすることなく、確実に自然発火を防止できる。
【００３１】
〔実施形態２〕
上記実施形態１では、サイロ内乾燥速度ＶDは、サイロ５内からのサンプリングにより把握した石炭の全水分量の系時変化から求めるとしたが、この方法は、サンプリングの手間や別途サンプリング装置の設置を必要とし、人件費や設備コストの上昇を招くため、以下に述べる方法を用いてもよい。
【００３２】
すなわち、サイロ内乾燥速度ＶDは、石炭の積層状態や雰囲気の温度・湿度等によって変化するものであるが、本発明者らは、前述のサイロ５内からのサンプリングにより把握した石炭の全水分量の系時変化と、積み地と揚げ地間の全水分量の変化とを対比した結果、石炭運搬船１の船倉（ホールド）内に貯蔵された状態での乾燥速度と一定の比例関係にあることを見いだした。したがって、サイロ内乾燥速度Ｖは、その石炭の積み地での全水分量ＷT・Aと、揚げ地での全水分量（すなわち、加湿前の全水分量）ＷT・Bと、積み地から揚げ地までの所要日数（航海日数）ｔ1とから、下記式（３）で推算することができる。
【００３３】
ＶD＝α・（ＷT・A−ＷT・B）／ｔ1  …式（３）
ここに、αは比例定数である。
【００３４】
なお、αの値は、厳密に言えば、石炭の銘柄により、また同じ銘柄であってもロットごとに変化すると考えられるので、貯蔵する石炭の銘柄やロットが変るたびに、サイロ５内からのサンプリングを実施し、サイロ５内における全水分量の経時変化と、積み地および揚げ地間の全水分量の変化とを対比して決定し直すのがより好ましい。しかしながら、サイロ５内と船倉（ホールド）内との石炭の貯蔵条件は近似しており、石炭銘柄やロットによるαの値の変動は小さいと考えられるので、同一のαの値を用いても問題はない。
【００３５】
（変形例）
上記実施形態では、1つのサイロには1つの銘柄の石炭のみを貯蔵する場合を例示したが、本発明は、1つのサイロに複数の銘柄の石炭を混合して貯蔵する場合にも当然に適用しうるものである。この場合、例えば、上記実施形態１または２で説明した方法で銘柄ごとの加湿量を求め、銘柄ごとに分けてその銘柄に対する加湿量を散水したのち、これら加湿後の複数銘柄の石炭を混合してサイロに装入すればよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、揚げ地での全水分量としては、陸揚げ時に採取したサンプルの全水分量の分析値を用いる例を示したが、サイロへの装入までに分析結果が得られない場合は、積み地での全水分量の分析値から、過去の同一銘柄についての石炭運搬船の船倉（ホールド）内における乾燥速度に今回の航海日数（積み地から揚げ地までの所要日数）を掛けて得られる乾燥量の推算値を減じた値を用いてもよい。ただし、この場合、サイロへの装入後に揚げ地での全水分量の分析値が判明するので、この分析値を用いて、貯蔵可能日数を設定しなおすようにすればよい。
【実施例】
【００３７】
石炭火力発電所に併設された１２基の貯炭サイロ（１基当りの貯蔵容量３万トン）に対して上記実施形態１で説明した方法を適用した。すなわち、サイロ内乾燥速度は、サイロ内からのサンプリングにより求めた値を使用し、各サイロには、複数銘柄の石炭を混合して貯蔵するのでなく、単一銘柄の石炭のみを貯蔵するようにした。
【００３８】
本発明適用結果の例として、上記表１に示した各種石炭銘柄のうち、固有水分量およびサイロ内乾燥速度が大きく異なるＪＥ炭とＫＰ炭を上記サイロに貯蔵する場合について以下に示す。
【００３９】
下記表２に、表１に示した固有水分量およびサイロ内乾燥速度を再掲するとともに、本発明適用時における、揚げ地での全水分量と、発電所の操業条件や石炭運搬船の就航状況等から総合的に判断して設定した目標貯蔵日数（所要の貯蔵日数）を示す。そして、このような目標貯蔵日数を達成するために必要な加湿量を、上記実施形態１で説明した式（１）を用いて求め、さらに、この加湿量を加えたときの貯蔵可能日数を求め、ともに表２に併記した。
【表２】
2006321645.tif 000004
【００４０】
上記の結果より、ＪＥ炭を貯蔵する場合は、加湿を行う必要がなく、加湿しなくても目標貯蔵日数６０日をはるかに超える２４４日まで貯蔵可能である。これに対し、ＫＰ炭を貯蔵する場合は、目標貯蔵日数３０日を達成するためには０．４質量％の加湿が必要であることがわかる。
【００４１】
このようにして、石炭銘柄ごとに加湿量をきめ細かく調整することにより、本サイロにおける平均の加湿量は、本発明適用前に比べ０．８５質量％削減された。この結果、石炭中水分の蒸発に使用されていた熱量ロス分が有効に使用できるようになり、石炭の発熱量は平均で約５ｋｃａｌ／ｋｇ上昇した。また、過剰の加湿水分がカットされたことにより、後続の粉砕設備への搬送途中でのシュート詰りやホッパ内棚吊りなど石炭のハンドリング性悪化に起因する設備トラブルの発生頻度も、本発明適用前を１００％とすると２３％へと大幅に減少した。さらに、本発明適用後１年以上経過しているが、上記のように加湿量を削減しても、まったくサイロ内に乾燥状態を発生させることがなく、確実に自然発火を防止できることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施に係る貯炭サイロにおける自然発火防止方法を説明するためのフロー図である。
【図２】積層された石炭の乾燥過程における、石炭の全水分量と石炭層の温度との関係を模式的に示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…石炭運搬船
２…アンローダ
３…ベルトコンベア
４…散水装置
５…貯炭サイロ
【図１】
2006321645.tif 000005
【図２】
2006321645.tif 000006