(57)【要約】【課題】石炭の自然発火に関する情報を的確に認識することで、比較的容易に且つより信頼性を向上させる管理体制を構築することができる石炭状態管理システムを提供する。【解決手段】所定の装置が停止したタイミングで、石炭を貯蔵する貯炭場、受渡可能な石炭を一時的に貯留する原炭バンカ、及び受渡可能な石炭を流し込む中継ホッパの石炭温度をそれぞれ測定して監視する石炭温度監視手段１１と、前記貯炭場、前記原炭バンカ、及び前記中継ホッパの何れか一つの石炭温度が所定値を超えた場合に、前記貯炭場のＣＯ濃度を測定して監視するＣＯ濃度監視手段１２と、前記石炭温度及び前記ＣＯ濃度の状態に基づいて石炭の発火状態の有無を判定する石炭状態判定手段１３と、石炭が発火状態にあると判定された場合に発火状態を引き起こしたと想定される原因及び原因箇所を特定して所定の対策を指示する発火対策指示手段１４とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の装置が停止したタイミングで、石炭を貯蔵する貯炭場、受渡可能な石炭を一時的に貯留する原炭バンカ、及び受渡可能な石炭を流し込む中継ホッパの石炭温度をそれぞれ測定して監視する石炭温度監視手段と、
前記貯炭場、前記原炭バンカ、及び前記中継ホッパの何れか一つの石炭温度が所定値を超えた場合に、前記貯炭場のＣＯ濃度を測定して監視するＣＯ濃度監視手段と、
前記石炭温度及び前記ＣＯ濃度の状態に基づいて石炭の発火状態の有無を判定する石炭状態判定手段と、
石炭が発火状態にあると判定された場合に発火状態を引き起こしたと想定される原因及び原因箇所を特定して所定の対策を指示する発火対策指示手段とを具備することを特徴とする石炭状態管理システム。
【請求項２】
前記発火対策指示手段は、前記貯炭場のＣＯ濃度が所定値を超えた場合に、少なくとも前記原炭バンカのＣＯ濃度の測定を指示することを特徴とする請求項１に記載の石炭状態管理システム。
【請求項３】
過去の発火実績を実績データとして格納したデータベースをさらに具備し、前記石炭状態判定手段は、前記実績データに基づいて判定された発火状態に関する信憑性を導出すると共に、前記発火対策指示手段は、導出された信憑性の割合に応じて指示する対策を選定することを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭状態管理システム。
【請求項４】
前記発火対策指示手段は、前記貯炭場及び前記原炭バンカでそれぞれ検出された石炭温度及びＣＯ濃度の値に応じて石炭の発火に関する警報を二段階に区分して発令することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の石炭状態管理システム。
【請求項５】
前記発火状態は、石炭が正常状態と判定される値に余裕値を加味して算出される値で判定され、石炭が発火手前の状態にあることを示すことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の石炭状態管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石炭状態管理システムに関し、火力発電所などで保有する石炭の管理に関する信頼性を向上させる場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力会社の火力発電所などにおいて石炭を管理する際には、火災の発生に対して温度管理を適切に実施することで安全性を保持していた。通常では、石炭の性質上、石炭を積んだ状態にしておくと、酸化反応が進み発熱する恐れがある。このような状態の石炭をそのまま放置すると、酸化反応が一層進んで高温になり火災（自然発火）に至る場合がある。このため、電力会社では、火力発電所などにおいて管理する石炭をどのような体制で維持・管理するのかという事が重要な問題となっている。
【０００３】
従来から、石炭の自然発火を防止する手法として、石炭の成分比率や保持条件などを改善することなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように石炭自体や石炭を取り巻く環境を変化させることで石炭の自然発火を防止すれば、低コストによる運用が可能になるが、安全面をも考慮して円滑な管理体制を構築するにはシステムが不完全であった。
【０００４】
また、上述のような自然発火に対する対策として、石炭を貯蔵する貯炭場（貯炭山）の温度管理を実施していたが、ＣＯ濃度の適切な管理は実施していなかった。すなわち、貯炭場の温度を基準とした温度管理のみを実施していたため、貯炭場に比べて温度上昇率が低くなる貯炭場以外の設備（例えば、原炭バンカや中継ホッパ）で起こり得る自然発火が予期し難かった。そして、自然発火した場合にその信頼性の指標として活用できるＣＯ、メタン、及びＯ２などの気体の発生濃度に関して、各設備において適切な管理が実施されていなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９７２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、石炭の自然発火に関する情報を的確に認識することで、比較的容易に且つより信頼性を向上させる管理体制を構築することができる石炭状態管理システム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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、所定の装置が停止したタイミングで、石炭を貯蔵する貯炭場、受渡可能な石炭を一時的に貯留する原炭バンカ、及び受渡可能な石炭を流し込む中継ホッパの石炭温度をそれぞれ測定して監視する石炭温度監視手段と、前記貯炭場、前記原炭バンカ、及び前記中継ホッパの何れか一つの石炭温度が所定値を超えた場合に、前記貯炭場のＣＯ濃度を測定して監視するＣＯ濃度監視手段と、前記石炭温度及び前記ＣＯ濃度の状態に基づいて石炭の発火状態の有無を判定する石炭状態判定手段と、石炭が発火状態にあると判定された場合に発火状態を引き起こしたと想定される原因及び原因箇所を特定して所定の対策を指示する発火対策指示手段とを具備することを特徴とする石炭状態管理システムにある。
【０００８】
かかる第１の態様では、所定の装置が停止したタイミングで、石炭を貯蔵する貯炭場、受渡可能な石炭を一時的に貯留する原炭バンカ、及び受渡可能な石炭を流し込む中継ホッパの石炭温度がそれぞれ測定されて監視され、貯炭場、原炭バンカ、中継ホッパの何れか一つの石炭温度が所定値を超えた場合に、貯炭場のＣＯ濃度が測定されて監視され、石炭温度及びＣＯ濃度の状態に基づいて石炭の発火状態の有無が判定される。そして、石炭が発火状態にあると判定された場合に発火状態を引き起こしたと想定される原因及び原因箇所が特定されて所定の対策が指示される。これにより、石炭の自然発火に関する情報として、石炭温度、ＣＯ濃度、及び発火状態を認識することができるため、比較的容易に管理体制を構築することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記発火対策指示手段は、前記貯炭場のＣＯ濃度が所定値を超えた場合に、少なくとも前記原炭バンカのＣＯ濃度の測定を指示することを特徴とする第１の態様に記載の石炭状態管理システムにある。
【００１０】
かかる第２の態様では、貯炭場のＣＯ濃度が所定値を超えた場合に、少なくとも原炭バンカのＣＯ濃度の測定が指示される。これにより、石炭の自然発火に関する情報を的確に認識して信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、過去の発火実績を実績データとして格納したデータベースをさらに具備し、前記石炭状態判定手段は、前記実績データに基づいて判定された発火状態に関する信憑性を導出すると共に、前記発火対策指示手段は、導出された信憑性の割合に応じて指示する対策を選定することを特徴とする第１又は２の態様に記載の石炭状態管理システムにある。
【００１２】
かかる第３の態様では、実績データに基づいて判定された発火状態に関する信憑性が導出されると共に、導出された信憑性の割合に応じて指示する対策が選定される。これにより、石炭の自然発火に関する情報をより的確に認識して、信頼性を向上させる管理体制を構築することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様は、前記発火対策指示手段は、前記貯炭場及び前記原炭バンカでそれぞれ測定された石炭温度及びＣＯ濃度の値に応じて石炭の発火に関する警報を二段階に区分して発令することを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様に記載の石炭状態管理システムにある。
【００１４】
かかる第４の態様では、貯炭場及び原炭バンカでそれぞれ測定された石炭温度及びＣＯ濃度の値に応じて石炭の発火に関する警報が二段階に区分して発令される。これにより、より信頼性を向上させる管理体制を構築することができる。
【００１５】
本発明の第５の態様は、前記発火状態は、石炭が正常状態と判定される値に余裕値を加味して算出される値で判定され、石炭が発火手前の状態にあることを示すことを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様に記載の石炭状態管理システムにある。
【００１６】
かかる第５の態様では、発火状態が、石炭が正常状態と判定される値に余裕値を加味して算出される値で判定され、石炭が発火手前の状態にあることを示している。これにより、より的確に石炭の自然発火に関する情報を認識することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、石炭の発火状態を判定するに際し、石炭温度及びＣＯ濃度の双方を監視してその測定値に応じて段階的に注意を促し対策を講じるようにしたため、石炭の自然発火に関する情報を的確に認識することができ、比較的容易に且つより信頼性を向上させる管理体制を構築することができる石炭状態管理システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る石炭状態管理システムのシステム構成を示す図である。本実施形態では、電力会社の各火力発電所に貯蔵されている石炭を電力会社の内部（遠隔地も含む）で維持・管理する場合を想定する。
【００２０】
図１に示すように、石炭状態管理システム１は、電力会社が管理する石炭状態管理サーバ１０及び石炭の状態を遠隔地から管理する複数の管理端末２０Ａ・・・２０Ｄが、ネットワーク３０を介してそれぞれ接続されることで構成される。
【００２１】
このうち、石炭状態管理サーバ１０は、石炭温度監視手段１１、ＣＯ濃度監視手段１２、石炭状態判定手段１３、及び発火対策指示手段１４を具備している。そして、石炭温度監視手段１１、ＣＯ濃度監視手段１２、及び石炭状態判定手段１３がデータベース（「ＤＢ」と図示する）１５と接続されることで、データベース１５に格納されている各種データに基づいて石炭の状態が管理される。さらに、石炭状態判定手段１３及び発火対策指示手段１４は、石炭の状態を管理するために必要な各種情報を表示するための表示装置１６と接続されている。この表示装置１６は、例えば、管理端末２０Ａ・・・２０Ｄの代替として活用してもよいし、石炭状態管理サーバ１０と離れている遠隔地でモニタリングする場合に活用するようにしてもよい。これにより、電力会社側は、各火力発電所に貯蔵されている石炭の状態を監視しながら石炭の自然発火に関して予防又は対策を採ることができる。
【００２２】
このような石炭状態管理サーバ１０は、一般的なコンピュータの各種機能を備える情報通信機器であればよく、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバなどが挙げられる。
【００２３】
なお、図示するように、石炭状態管理サーバ１０は、データベース１５及び表示装置１６を含めた一つの石炭状態管理サーバ１０Ａとして構成するようにしてもよいし、データベース１５及び表示装置１６を別途外部に設けて構成するようにしてもよい。これにより、例えば、データベース１５及び表示装置１６を石炭状態管理サーバ１０と切り離して電力会社内の別の場所に設置することもできる。
【００２４】
石炭温度監視手段１１は、所定の装置が停止したタイミングで、石炭を貯蔵する貯炭場、受渡可能な石炭を一時的に貯留する原炭バンカ、及び受渡可能な石炭を流し込む中継ホッパの石炭温度をそれぞれ測定して監視する。ここでいう所定の装置とは、火力発電所内に設置してあるメイン装置を想定している。また、監視方法としては、基準となる所定値を設けて、４０℃又は５０℃を超えるか否かを監視する。ここでいう所定値とは、貯蔵されている石炭が石炭温度から判断して注意を促す状態、すなわち発火状態にあるか否かを判定する石炭温度の管理基準値であり、本実施形態では４０℃及び５０℃と二段階に区分して設定している。
【００２５】
ＣＯ濃度監視手段１２は、上述した貯炭場、原炭バンカ、及び中継ホッパの何れか一つの石炭温度が所定値を超えた場合に、貯炭場のＣＯ濃度を測定して監視する。すなわち、石炭温度の状態に応じてＣＯ濃度を監視するか否かが選択される。また、ＣＯ濃度に関しても、石炭温度の管理基準値と同様に、注意を促す状態、すなわち発火状態にあるか否かを判定するＣＯ濃度の管理基準値を設定している。本実施形態では、ＣＯ濃度について１ｐｐｍ及び５ｐｐｍと二段階に区分して設定している。
【００２６】
石炭状態判定手段１３は、石炭温度及びＣＯ濃度の状態に基づいて石炭の発火状態の有無を判定する。ここでいう発火状態は、石炭が正常状態と判定される値に余裕値を加味して算出される値で判定され、石炭が発火手前の状態にあることを示している。本実施形態における発火状態は、石炭温度が４０℃以上又はＣＯ濃度が１ｐｐｍ以上の場合に軽度の発火状態と判定されて一次警報の対象となる一方で、石炭温度が５０℃以上又はＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上の場合に重度の発火状態と判定されて二次警報の対象となり、それぞれ対策が講じられることになる。
【００２７】
また、本実施形態では、石炭温度５０℃を石炭の昇温管理温度値として設定している。この昇温管理温度値は、貯炭場（貯炭山）の温度分布について調査・解析を実施した結果に基づいて、真の温度を把握する指標として設定されたものであり、石炭温度の管理基準値を設定する際の目安になっている。
【００２８】
ここで、昇温管理温度値の設定方法について説明する。図２は、本実施形態に係る昇温管理温度値の設定方法について説明する図である。
【００２９】
一般的に、石炭は貯炭の初期に粒子間に存在する空気中の酸素によって全体的に酸化昇温する。場所によっては外部から積極的に空気（酸素）を供給することにより昇温及び放熱が起こり、昇温が放熱を上回った時に昇温が継続して発火に至る恐れがある。自然積み貯炭山において発火する可能性が高い部分は、中上肩部である（図２に示すＡ部）。その理由は、下部では粗粒が集まるために空気の流通が盛んとなり酸化発熱が大きくなって放熱するのに対し、中上肩部では小粒径のために換気量が少なく酸化発熱は小さいが比較的よく蓄熱するためである。
【００３０】
上述のようなことを測定結果に置き換えると、貯炭山において最も蓄熱する部分は、高さ３〜４ｍの肩部となり表層２ｍ付近の測定値よりも約７℃高い層が存在することになる。また低温酸化域のため６０℃を過ぎると昇温が速くなる。これらより、貯炭場における昇温管理温度値を５０℃に設定した。すなわち、現状の温度計指示値と中上肩部最大温度との差に余裕値を加算した値を１０℃と仮定すると、６０℃−１０℃＝５０℃が昇温管理温度値として算出される。
【００３１】
発火対策指示手段１４は、石炭が発火状態にあると判定された場合に発火状態を引き起こしたと想定される原因及び原因箇所を特定して所定の対策を指示する。発火対策指示手段１４は、貯炭場のＣＯ濃度が所定値を超えた場合に、少なくとも原炭バンカのＣＯ濃度の測定を指示する。すなわち、ＣＯ濃度の値に応じて段階的に監視するようにする。そして、発火対策指示手段１４は、貯炭場及び原炭バンカでそれぞれ測定された石炭温度及びＣＯ濃度の値に応じて石炭の発火に関する警報を二段階に区分して発令する。すなわち、測定される値に応じて段階的に注意を促すようにすることで、その時点に発令された警報の種類に基づいて重要性を認識しながら対応することができるようになる。
【００３２】
また、データベース１５には、石炭に関する石炭温度及びＣＯ濃度の測定結果を示す監視データ及び過去の発火実績に基づいて作成される実績データなどの各種データが格納されて管理される。これらのデータが参照されることで、石炭状態判定手段１３は、実績データに基づいて判定された発火状態に関する信憑性を導出すると共に、発火対策指示手段１４は、導出された信憑性の割合に応じて指示する対策を選定する。ここでいう信憑性は、例えば、後述する重み付けの度合いで導き出すことができる。
【００３３】
ここで、データベース１５に格納される実績データのデータ構造について説明する。図３は、本実施形態に係る実績データを示す図である。
【００３４】
図３に示すように、実績データとして、貯炭場、原炭バンカ、及び中継ホッパのそれぞれについての石炭温度とＣＯ濃度とが発火の可能性の度合いを示す重み付けと関連付けられて管理されている。すなわち、発火の可能性の度合いを重み付けという基準によって認識できるようにしている。この基準は過去の実績に基づいて作成される。このようにして、過去の実績に応じて測定精度を厳密にすることで、発火状態の判定をより厳密に実施することができる。
【００３５】
また、これらのデータは、単独又は組み合わせにより、発火が発生する確率の度合いを示すことができる。すなわち、一つの項目だけを抽出して単独で判定するようにしてもよいし、複数の項目を幾つか抽出して組み合わせにより判定するようにしてもよい。これにより、多面的な要素に基づいて発火の確率を分析することができると共に、発火の確率の高さに応じて対策を講じることができるようになる。
【００３６】
次に、石炭の状態を管理する手順について説明する。図４は、本実施形態に係る石炭状態の管理手順を示す処理フローである。
【００３７】
図４に示すように、まず、所定の装置として火力発電所内のメインユニットが停止すると、石炭温度監視手段１１及びＣＯ濃度監視手段１２により、火力発電所に設置されているユニット内の所定箇所の石炭の石炭温度及びＣＯ濃度が監視される（Ｓ１）。具体的には、石炭温度監視手段１１が貯炭場、原炭バンカ、及び中継ホッパの石炭温度を監視すると共に、ＣＯ濃度監視手段１２が貯炭場のＣＯ濃度を監視する。
【００３８】
そして、石炭状態判定手段１３は、貯炭場、原炭バンカ、及び中継ホッパの何れか一つの石炭温度が４０℃以上であるか否かを判定して（Ｓ２）、石炭温度が４０℃以上である場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４が一次警報を発令し、原因及び原因箇所に応じた対策を指示し（Ｓ３）、且つ貯炭場のＣＯ濃度が１ｐｐｍ以上であるか否かを判定する（Ｓ４）。具体的には、ステップＳ３において、各設備に対して次のようなことが指示できる。貯炭場においては、現場の担当者に対して拡散及び鎮圧作業の検討を指示し、原炭バンカにおいては、パトロールを強化させると共に未測定となっている全てのバンカの温度測定を指示し、中継ホッパにおいては、パトロールを強化させる旨を指示することが考えられる。
【００３９】
ここで、貯炭場のＣＯ濃度が１ｐｐｍ以上である場合（Ｓ４；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４が一次警報を発令し、貯炭場及び原炭バンカのＣＯ濃度が再測定される（Ｓ５）。このとき、監視計器などの故障による測定誤差が生じることが考えられるため、現場確認を実施すると共に、貯炭場の温度についても再測定することが望ましい。
【００４０】
ステップＳ３で各種指示を実施した後、石炭状態判定手段１３は、原炭バンカ又は中継ホッパの何れかの石炭温度が５０℃以上であるか否かを判定すると共に（Ｓ６）、貯炭場の石炭温度が５０℃以上であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、原炭バンカ又は中継ホッパの何れかの石炭温度が５０℃以上である場合（Ｓ６；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４は、二次警報を発令し、原炭バンカ又は中継ホッパに対する対策を指示する（Ｓ８）。具体的には、石炭温度が５０℃以上であった何れかの設備に対して、石炭の抜き出し作業を実施する旨が指示される。一方、貯炭場の石炭温度が５０℃以上である場合（Ｓ７；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４は、二次警報を発令し、貯炭場に対する対策を指示する（Ｓ９）。具体的には、貯炭場の拡散及び鎮圧作業を開始する旨が指示される。
【００４１】
さらに、ステップＳ５で各種指示を実施した後、石炭状態判定手段１３は、原炭バンカのＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上であるか否かを判定すると共に（Ｓ１０）、貯炭場のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。ここで、原炭バンカのＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上である場合（Ｓ１０；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４は、二次警報を発令し、原炭バンカ又は中継ホッパに対する対策を指示する（Ｓ１２）。具体的には、原炭バンカ及び中継ホッパの双方に対して石炭の抜き出し作業を実施する旨が指示される。一方、貯炭場のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上である場合（Ｓ１１；Ｙｅｓ）には、発火対策指示手段１４は、二次警報を発令し、貯炭場に対する対策を指示する（Ｓ１３）。
【００４２】
なお、各ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ１１において、対策が指示されない場合（Ｎｏ）には、石炭温度及びＣＯ濃度の監視が継続される（Ｓ１）。
【００４３】
以上説明したように、石炭状態管理システム１によれば、一次警報を発令する指標として４０℃が設定され、二次警報を発令する指標として５０℃が設定されることで、石炭温度及びＣＯ濃度という二つの要素を用いて二段階で注意を促すことができる。これにより、状態に応じて対策を明確にすることができ、信頼性を向上させることができる。また、経験則に基づいた判定が行われるため、一連の処理を迅速にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る石炭状態管理システムのシステム構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る昇温管理温度値の設定方法について説明する図である。
【図３】本実施形態に係る実績データを示す図である。
【図４】本実施形態に係る石炭状態の管理手順を示す処理フローである。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０Ａ  石炭状態管理サーバ
１１  石炭温度監視手段
１２  ＣＯ濃度監視手段
１３  石炭状態判定手段
１４  発火対策指示手段
１５  データベース
１６  表示装置
２０Ａ・・・２０Ｄ  管理端末
３０  ネットワーク
【図１】
2008195760.tif 000003
【図２】
2008195760.tif 000004
【図３】
2008195760.tif 000005
【図４】
2008195760.tif 000006