JPS58142981A - ヤ−ド貯蔵石炭の管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ヤード貯蔵石炭の貯蔵期間中の発熱状況と
粘結性劣化状況の推移を、同時に精度よく推定すること
によシ、効率的かつ計画的な貯炭期間管理と使用時の粘
結性管理とを行い得る方法にかかわるものであり、その
目的は、良質のコークスを安軍的に製造することにある
。

一般に、コークスの原料となる石炭は、ヤードに野積み
の状態で貯蔵される。しかるに、このヤード貯蔵石炭は
酸化によシ発熱と粘結性劣化とを起す。これについては
古くから大きな問題とされ、その管理方法も数多く提案
されているが、いずれの方法も次に述べるように精度面
で問題があり、十分とはいえなかった。

ヤード貯蔵石炭の異常発熱や自然発火に対しては、横圧
、積み替え、散水強化などの事後対策がとられ、また予
防対策としては、堆積石炭の表面を薬剤でコーティング
して内部への空気の侵入を防止することなどが行われて
いる。また、粘結性はコークス用原料炭として特に重要
な特性であるが、その劣化に対しては前記の発熱防止対
策が有効である。また、コークス品位の安定化に対して
は銘柄毎に固有な貯炭期間と粘結性劣化速度との関係か
ら所定期間貯炭後の粘結性を推定し、その粘結性に応じ
た配合管理を行う方法（特開昭５３−１３２００１）が
挙げられる。

しかるに、これらの対策はいずれも発熱と粘結住方化と
を別個に取り扱うため、精度が悪い。たとえば、ヤード
貯蔵石炭の粘結性劣化は、単に貯炭期間のみから一義的
に決定されるものではなく、温度や酸素濃度の影響を大
きく受けるのである。

このため、従来においては、発熱、粘結性劣化に対する
管理が行われているとはいえ、必ずしも十分ではなく、
これらが今日でもなお大きな問題であることに変りはな
−。特に、近年のように、コークス製造用原料として良
質の原料炭に替えて酸化しやすい低品位原料炭を多く使
用する技術が開発されるに至っては、ヤード貯蔵石炭の
管理はむしろむすかしくなってきているとさえいうこと
ができる。

本発明者らは、ヤード貯蔵石炭の粘結性劣化が同石炭層
の温度や酸素濃度の影響を強く受けることから、同石炭
の管ｉを適切に行イためには、従来のように酸化による
発熱と粘ｉ性劣化とを別個に管理するのではなく、両者
を同時管理、なかでも石炭層の温度および酸素濃度を媒
介として両者を有機的に結合して同時管理することが有
効であると考え、この考え方に立って基礎実験を繰り返
すとともに、実際のヤード貯蔵石炭の発熱状況および粘
結性劣化状況に関する数多くのデータを蓄積し、その理
論解析を進めた。その結果、ヤード貯蔵石炭の粘結性劣
化速度と、同石炭の温度および酸素濃度との間には、極
めて明瞭な関係が成立し、同石炭の粘結性劣化速度が、
その温度および酸素濃度に基づいて極めて精度よく推定
されることを知見した。

本発明は、この知見に基づきなされたもので、ヤード貯
蔵開始時の石炭層の温度、嵩密度、堆積体寸法および銘
柄により異なる酸素吸収速度等より各銘柄毎の貯蔵期間
中の温度上昇推移および酸素濃度推移を求めるとともに
、該温度ト昇推移および酸素濃度推移に基づいて各銘柄
毎の貯蔵期間中の粘結性推移を求め、得られた温度上昇
ふ・よび粘結性の推移に基づいて、各銘柄毎の貯蔵期間
の管理と使用時の粘結性管理とを行うことを特徴とする
ヤード貯蔵石炭の管理方法を要旨とする。

以下、本発明の方法を更に具体的に説明する３゜まず、
ヤード貯蔵石炭の発熱状況の推定についてであるが、こ
れにはたとえば、一般に考えられでいるように、堆積石
炭層を近似的に擬連続体とみなし、かつ、石炭の低温酸
化による発熱と堆積体表面からの放熱との差が蓄熱され
、堆積体を温ＷＦ昇させると考えて、堆積体各部の熱収
支と酸素収支とをとればよい。すなわち、これら２つの
収支をとることにより、下記に示す連立偏微分方程式が
得られ、これを解くことにより貯蔵中の石炭の温度ト昇
推移が求められ・〜更に同石炭層・の酸素濃度推移も求
められることになる。

熱収支式（ベクトル表示） ８ｐρ−＝λｅｖ２θ−ｄｉｖ（Ｃｐａρａｕθ）＋Ｒ
−ΔＨ・・・・・・・・・（１）を 酸素収支式（ベクトル表示） ”＝ＤｅＶ”Ｃ−ｄｉｖ（ｕｃ）　−−−１・・・（２
１領　　　　　　　　　　　　　　　　　εここで、θ
：石炭層□の、温度 ｔ：同貯蔵時間 Ｃｐ：同比熱 ρ：同嵩密度 Ｕ：同通気速度 ΔＨ：石炭の酸化反応熱 Ｃ：石炭層の酸素濃度 ε：同空隙率 λｅ：同有効熱伝導度 Ｒ：石炭の酸素吸収速度 Ｄｅ二万石炭層有効拡散係数 Ｃｐａ　：空気の比熱 ρａ：同密度 なお、（１）式中の酸素吸収速度Ｒは下式で表わすこと
ができる。

酸素吸収速度式 ％式％ ここで、Ｅ：活性化エネルギー Ｓ：石炭の比表面積 ＲＧ：ガス定数 Ａ、４？、ｍ、ｎ：定数 ｆｉｌ　、　（２１式を解くにあたシ重要なことは初期
条件および境界条件の与え方であり、これらについては
実際のヤード貯蔵石炭毎に変化するので事前に調査して
おく必要がある。

また、（３）式中の定数Ａ、ｌ、ｍ、ｎについては各銘
柄毎に事前に実験的に求めておくことが必要である。

次にヤード貯蔵石炭の酸化による粘結性劣化の推定であ
るが、これについては、例えば本発明者らが実験的に導
出した下式等によシ、一般式に用いられている最高流動
度（ＭＦ　）を用いて、上記した発熱状況の推定と同時
並行的に行うこととする。

１ｏｇＭＦ　＝　ｌｏｇＭＦｏ　−Ｓ”　ｅｘｐ（βθ
−ｒ）−Ｃδ・ｔ・・・・・・・・・（４）ここで、Ｍ
Ｆ：貯蔵中の石炭の最高流動度ＭＦｏ　：貯蔵開始時の
石炭の最高流動度Ｓ：石炭の比表面積 ｔ：同貯蔵期間 θ：石炭層温度 Ｃ：同酸素濃度 α、β、ｒ、δ：炭種によって決定される定数すなわち
、（４）式において貯蔵中の石炭層の温度０および酸素
濃度Ｃには、（１）、（２）式によって計算される温度
推移および酸素濃度推移の各値を用いることができるの
で、ｆｉｌ　、　（２）　、　（３１式とｉ４）式とを
用いることによりヤード貯蔵石炭の粘結性劣化状況が同
石炭の発熱状況と同時並行して推定できるのである。

このようにして得た粘結性劣化状況は、石炭層の温度お
よび酸素濃度を介して発熱状況と深く結びつき、発熱状
況の影響、更には酸素濃度の影響がよく反映したものと
なっているから、精度の非常に高いものとなる。

次に、これらに基づいて貯炭期間の管理と使用時の粘結
性の管理とを行うことになるが、上記したように、本発
明法はそのペースとなる発熱状況と粘結性劣化状況の推
定精度が高いため、効率的かつ計画的に厳密な管理を行
うことができ、その結果として配合原料の粘結性品位が
安定し、コークス品質の安定化を図ることが可能となる
。

本発明の妥当性については、本発明の方法の実施結果と
、実際のヤード貯蔵石炭の発熱状況および粘結性劣化状
況の実測結果との比較から十分に立証される。以下、実
施例により本発明の実施効果を明らかにする。

〔実施例１〕 第１表に示す性状の３種類の石炭Ａ、Ｂ、Ｃをヤードに
それぞれ第２表に示す条件で貯蔵し、貯蔵期間中の発熱
状況の推移を前記ｆｉｌ　、　（２＋　、　＋３１式を
用いて算出するとともに、実際の温度推移を測定した。

第　　１　　表 第　　　２　　　表 なお、（１）　、　（２１式中の有効熱伝導度λｅ１有
効拡散係数Ｄｅ、および酸化反応熱ΔＨについては、室
内酸化モデル実験や実ヤード貯炭での発熱試験などを繰
返した結果から第３表に示す値を採用し、（３）式中の
定数Ａ、Ｅ、Ｊ、ｍ＋ｎについても実験室的な酸化試験
から、第３表に示す値を採用した。

第　　　　　３　　　　　表 結果を第１図に示すが、ｆｉｔ　、　（２１、（３）式
による計算値と実測値との間には、良い一致の見られる
ことがわかる。

第１図は深さ２ｍの地点における温度推移であるが、本
発明者らはｆｌ　、　＋２１　、　＋３１式の使用によ
り、他の地点においても第１図の結果と同様に精度よく
温度推移を算出できることを確認している。。

〔実施例２〕 〔実施例１〕で得たヤード貯蔵期間の石炭層Ａ。

Ｈ，Ｃの各温度推移および各酸素濃度推移を（４）式に
代入して、各石炭の粘結性劣化状況を最高流動度ＭＦに
ついてそれぞれ推算するとともに、実際の最高流動度Ｍ
Ｆの推移を測定した。

（４）式中の定数α、βｌ　ｒ　ｌδとしては、実験室
的な酸化試験から第４表に示す値を採用した。

第　　　４　　　表 結果を第２図に示すが、（４）式による計算値と実測値
との間には良い一致が見られ、本発明の方法がヤード貯
蔵石炭の粘結性劣化状況を精度よく推定するのに極めて
有効なことがわかる。

第２図も貯炭層表面から２ｍの深さの地点の値をノＪ（
シているが、本発明者らは他の地点においても同様に精
度良く粘結性劣化状況を算出できることを確認している
。

また、第２図に破線で示す曲線は、ヤード貯蔵石炭の粘
結性劣化が貯炭期間のみで一義的に決定されるとした従
来方法（特開昭５３−１３２００１　）による推定値で
あるが、この方法では貯炭期間が長くなった場合、すな
わち石炭層温度が上昇した場合に、実測値との間に大き
な相違を示すことがわかる。しかるに、本発明の方法で
は劣化状況の推定に石炭層温度を反映させているから、
このようなズレは見られず、このことからも本発明の妥
当性が確認される。

〔実施例３〕 〔実施例１〕および〔実施例２〕において得たヤード貯
蔵石炭Ａ、Ｂ、Ｃの計算発熱状況および計算粘結性劣化
状況の推移を基にして各石炭の貯蔵期間の管理を行おう
とすると次のようになる。

管理温度の上限を４０℃とすれば、実験期間中にこの温
度を上回ったのはＢ炭だけで、その時期は約５５日経過
後である（第１図参照）。したがって、Ｂ炭については
、約５５日以内に使用してしまうことが窒ましいといえ
る。一方、Ａ炭、Ｃ炭については、発熱状況の推移から
判断すれば１００日以内では貯炭期間に制限はないが、
粘結性の劣化状況から判断するなら、やはり貯炭期間に
制限が必要である。

すなわち、粘結性劣化の下限を、最高流動度（ｌｏｇ　
ＭＦ）が貯炭開始時の半分となる点におけば、第２図に
示すように、Ａ炭については約８０日、Ｃ炭については
約３５日が貯炭期間の唄界となるのである。

同じ判断を従来の方法（特開昭５３−１３２００１）で
行った場合には、Ａ炭については約１０日、Ｃ炭につい
ては４０日強となり、いずれの場合も貯炭期限が実際よ
りも遅く表われ、Ａ炭に至っては２０日も過った判断が
下されることになる。

〔実施例４〕 〔実施例２〕で得た各石炭Ａ、Ｂ、Ｃの粘結性劣化状況
の推移に基づき他銘柄炭においても、同様の手法により
使用時の粘結性を推定し、各石炭の配合管理を実施した
。

本発明性実施後のコークス強度（Ｄ１１６）の・・ラツ
キを、実施前、すなわち入荷時の粘結性を基に配合を組
んだときの結果と比較して第３図に示す。

第３図に示すように、本発明の実施前に０．２１７あっ
たコークス強度（Ｄ　Ｉ　、、）の全炉平均標準偏差Ｑ
が、本発明の実施により０．１８４まで低下し、本発明
の方法がコークス強度の安定化に大きく寄与することが
確認された。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ヤー
ド貯蔵石炭の温度推移と粘結性推移とが精度よく予測で
きることから、適正な貯炭計画の指針が得られるばかり
でなく、適正な配合計画の指針も得ることができ、これ
によシコークス品質の安定化に大きな効果が得られるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明法の妥当性を示す図表で、第１
図は貯蔵中の石炭の温度推移を本発明法と実測値との間
で比較した図表、第２図は同石炭の流動度推移を本発明
法と従来法と実測値との間で比較した図表、第３図はコ
ークス強度の全炉平均標準偏差を本発明実施前と本発明
実施後との間で比較した図表である。 出願人　　住友金楓工粂株式会社 第１図 貯炭多月開　〔日〕 フ ｓ２図 第３図 α３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ヤード貯蔵開始時の石炭層の温度、嵩密度、
   堆積体寸法および銘柄によシ異なる酸素吸収速度等より
   、各銘柄毎の貯蔵期間中の温度上昇推移および酸素濃度
   推移を求めるとともに、該温度上昇推移および酸素濃度
   推移に基ついて、前記各銘柄毎の貯蔵期間中の粘結性の
   推移を求め、得られた温度り昇および粘結性の推移に基
   づいて、各銘柄毎の貯蔵期間の管理と使用時の粘結性管
   理とを行うことを特徴とするヤード貯蔵石炭の管理方法
   。