JP2003322629A - 活性炭の自然発火状態の検出方法 - Google Patents
活性炭の自然発火状態の検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ごみ焼却施設の環境下における活性炭の自然発
火状態を、より確実に検出し得る検出方法を提供する。 【解決手段】ごみ焼却施設の集塵機内に配置されたダイ
オキシン類除去用の活性炭の自然発火状態を検出する方
法であって、酸素との接触により活性炭が発熱する発熱
速度と、活性炭の放熱速度と、活性炭の蓄熱速度との熱
収支の関係から求められた、活性炭の温度上昇を示す微
分方程式に基づき、活性炭が予め設定された自然発火温
度近傍になるまでの時間を演算して自然発火状態を検出
する際に、活性炭の酸化発熱反応を一次反応となし、且
つその反応の速度定数として頻度因子に比例するととも
に、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数の指数部が温
度の逆数および活性化エネルギーに比例するアレニウス
の式を、上記発熱速度に適用して、上記微分方程式を下
記式とする方法である。
火状態を、より確実に検出し得る検出方法を提供する。 【解決手段】ごみ焼却施設の集塵機内に配置されたダイ
オキシン類除去用の活性炭の自然発火状態を検出する方
法であって、酸素との接触により活性炭が発熱する発熱
速度と、活性炭の放熱速度と、活性炭の蓄熱速度との熱
収支の関係から求められた、活性炭の温度上昇を示す微
分方程式に基づき、活性炭が予め設定された自然発火温
度近傍になるまでの時間を演算して自然発火状態を検出
する際に、活性炭の酸化発熱反応を一次反応となし、且
つその反応の速度定数として頻度因子に比例するととも
に、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数の指数部が温
度の逆数および活性化エネルギーに比例するアレニウス
の式を、上記発熱速度に適用して、上記微分方程式を下
記式とする方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばごみ焼却施
設における排ガスの排出経路の途中に設けられた集塵機
内に配置されたダイオキシン除去用の活性炭の自然発火
状態の検出方法に関する。
設における排ガスの排出経路の途中に設けられた集塵機
内に配置されたダイオキシン除去用の活性炭の自然発火
状態の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ごみ焼却施設から排出される排ガス中に
存在するダイオキシン類の有害物質を取り除く方法の一
つとして、排ガス中に粉末状の活性炭を吹き込み、この
活性炭にダイオキシン類を吸着させ、そして当該活性炭
をバグフィルタなどの集塵機で捕集する方法がある。
存在するダイオキシン類の有害物質を取り除く方法の一
つとして、排ガス中に粉末状の活性炭を吹き込み、この
活性炭にダイオキシン類を吸着させ、そして当該活性炭
をバグフィルタなどの集塵機で捕集する方法がある。
【０００３】ところで、集塵機で捕集された粉末状の活
性炭の温度が時間の経過とともに上昇して自然発火する
畏れがあるため、従来、活性炭を安全に使用するための
指標として、示差熱天秤で測定される発火温度が用いら
れていた。
性炭の温度が時間の経過とともに上昇して自然発火する
畏れがあるため、従来、活性炭を安全に使用するための
指標として、示差熱天秤で測定される発火温度が用いら
れていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、活性炭につ
いては、示差熱天秤で示される発火点よりも低い温度で
発火することがあり、この示差熱天秤による測定された
発火温度を用いて、その安全性を評価することは好まし
くない。
いては、示差熱天秤で示される発火点よりも低い温度で
発火することがあり、この示差熱天秤による測定された
発火温度を用いて、その安全性を評価することは好まし
くない。
【０００５】そこで、本発明は、ごみ焼却施設の環境下
における活性炭の自然発火状態を、より確実に検出し得
る検出方法を提供することを目的とする。
における活性炭の自然発火状態を、より確実に検出し得
る検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る活性炭の自然発火状態の検
出方法は、ごみ焼却施設における排ガスの排出経路途中
に設けられた集塵機内に配置されたダイオキシン類除去
用の活性炭の自然発火状態を検出する方法であって、少
なくとも酸素の接触により活性炭が発熱する発熱速度
と、活性炭の放熱速度と、活性炭の蓄熱速度との熱収支
の関係から求められた、活性炭の温度上昇を示す微分方
程式に基づき、活性炭が予め設定された自然発火温度近
傍になるまでの時間を演算して自然発火状態を検出する
際に、活性炭の酸化発熱反応を一次反応となし、且つそ
の反応の速度定数として、頻度因子に比例するととも
に、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数の指数部が温
度の逆数および活性化エネルギーに比例するアレニウス
の式を、上記発熱速度に適用して、上記微分方程式を下
記の式とする方法である。
に、本発明の請求項１に係る活性炭の自然発火状態の検
出方法は、ごみ焼却施設における排ガスの排出経路途中
に設けられた集塵機内に配置されたダイオキシン類除去
用の活性炭の自然発火状態を検出する方法であって、少
なくとも酸素の接触により活性炭が発熱する発熱速度
と、活性炭の放熱速度と、活性炭の蓄熱速度との熱収支
の関係から求められた、活性炭の温度上昇を示す微分方
程式に基づき、活性炭が予め設定された自然発火温度近
傍になるまでの時間を演算して自然発火状態を検出する
際に、活性炭の酸化発熱反応を一次反応となし、且つそ
の反応の速度定数として、頻度因子に比例するととも
に、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数の指数部が温
度の逆数および活性化エネルギーに比例するアレニウス
の式を、上記発熱速度に適用して、上記微分方程式を下
記の式とする方法である。
【０００７】
【数２】
但し、上記各式中、Ａ，Ａ′は頻度因子、Ｃpは活性炭
の熱容量、Ｅは活性化エネルギー、ΔＨは酸化熱、Ｍは
活性炭の質量、Ｒは気体定数、Ｔは活性炭温度、ｔは保
持時間、ε，ε′は放熱速度を表す。
の熱容量、Ｅは活性化エネルギー、ΔＨは酸化熱、Ｍは
活性炭の質量、Ｒは気体定数、Ｔは活性炭温度、ｔは保
持時間、ε，ε′は放熱速度を表す。
【０００８】また、本発明の請求項２係る活性炭の自然
発火状態の検出方法は、請求項１に記載の検出方法にお
いて、頻度因子Ａ′として、酸素濃度の０．４〜０．７
乗に比例する値を用いる方法である。
発火状態の検出方法は、請求項１に記載の検出方法にお
いて、頻度因子Ａ′として、酸素濃度の０．４〜０．７
乗に比例する値を用いる方法である。
【０００９】上記自然発火状態の検出方法によると、排
ガス中の酸素の存在により、示差熱天秤にて測定される
発火温度よりも低い温度で発火することから、熱収支の
関係から導かれた微分方程式を用いて、排ガス中におけ
る活性炭の温度状態、すなわち活性炭の温度上昇の時間
を演算により求めることができるので、例えば示差熱天
秤にて測定された発火温度よりも低い温度に到達するま
での時間を、すなわち活性炭の使用時間を把握しておく
ことにより、活性炭が発火温度付近に近づいているか否
かを、容易且つより確実に検出し得る。
ガス中の酸素の存在により、示差熱天秤にて測定される
発火温度よりも低い温度で発火することから、熱収支の
関係から導かれた微分方程式を用いて、排ガス中におけ
る活性炭の温度状態、すなわち活性炭の温度上昇の時間
を演算により求めることができるので、例えば示差熱天
秤にて測定された発火温度よりも低い温度に到達するま
での時間を、すなわち活性炭の使用時間を把握しておく
ことにより、活性炭が発火温度付近に近づいているか否
かを、容易且つより確実に検出し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
活性炭の自然発火状態の検出方法を、図１〜図６に基づ
き説明する。
活性炭の自然発火状態の検出方法を、図１〜図６に基づ
き説明する。
【００１１】まず、本発明に係る検出方法を成すに至っ
た経緯について簡単に説明すると、従来の技術の箇所に
て述べたように、粉末状の活性炭が自然発火する温度
は、示差熱天秤にて普通の大気下で測定されていたが、
ごみ焼却施設から排出される排ガス中には種々の物質が
含まれており、これらの物質の存在が、示差熱天秤によ
り測定される発火温度よりも低い温度で発火させる原因
になっているという事実を、本発明者等が突き止めたこ
とによる。
た経緯について簡単に説明すると、従来の技術の箇所に
て述べたように、粉末状の活性炭が自然発火する温度
は、示差熱天秤にて普通の大気下で測定されていたが、
ごみ焼却施設から排出される排ガス中には種々の物質が
含まれており、これらの物質の存在が、示差熱天秤によ
り測定される発火温度よりも低い温度で発火させる原因
になっているという事実を、本発明者等が突き止めたこ
とによる。
【００１２】ここで、自然発火の原因について考察する
と、周囲の酸素の存在に起因する低温での酸化による発
熱であると考えられ、酸化による発熱量が放熱量より大
きければ蓄熱されて発火に至る。勿論、放熱量が大きけ
れば発火に至らない。
と、周囲の酸素の存在に起因する低温での酸化による発
熱であると考えられ、酸化による発熱量が放熱量より大
きければ蓄熱されて発火に至る。勿論、放熱量が大きけ
れば発火に至らない。
【００１３】したがって、活性炭での温度上昇速度は、
少なくとも酸化（酸素）による発熱と熱伝達による放熱
によって決まるため、熱収支から下記の関係が得られ
る。 蓄熱速度＝発熱速度−放熱速度 ところで、上記発熱速度を決定するに際して、活性炭と
酸素との反応速度を考慮する必要がある。
少なくとも酸化（酸素）による発熱と熱伝達による放熱
によって決まるため、熱収支から下記の関係が得られ
る。 蓄熱速度＝発熱速度−放熱速度 ところで、上記発熱速度を決定するに際して、活性炭と
酸素との反応速度を考慮する必要がある。
【００１４】自然発火測定装置を用いて活性炭の温度経
時変化を測定した結果を図１のグラフに示す。このグラ
フから、活性炭の初期温度は１７５℃であったが、約３
０時間後には３５０℃に上昇しており、また始めは緩や
かに上昇しているが、２５時間経過後に急激な温度上昇
を示しているのが分かる。
時変化を測定した結果を図１のグラフに示す。このグラ
フから、活性炭の初期温度は１７５℃であったが、約３
０時間後には３５０℃に上昇しており、また始めは緩や
かに上昇しているが、２５時間経過後に急激な温度上昇
を示しているのが分かる。
【００１５】この温度曲線の各温度での温度上昇速度を
求め、その対数を温度の逆数に対してプロットすると、
図２に示すグラフのようになる。このグラフから温度上
昇速度の対数は、温度の逆数と直線関係にあることが分
かった。すなわち、低温における活性炭と酸素の反応速
度が下記（１）式にて示すアレニウス型の式で表される
ことが明らかとなった。
求め、その対数を温度の逆数に対してプロットすると、
図２に示すグラフのようになる。このグラフから温度上
昇速度の対数は、温度の逆数と直線関係にあることが分
かった。すなわち、低温における活性炭と酸素の反応速
度が下記（１）式にて示すアレニウス型の式で表される
ことが明らかとなった。
【００１６】
【数３】
但し、上記式中、
Ａ；頻度因子［Ｋ／ｈｒ］
Ｅ；活性化エネルギー［ｋＪ／ｍｏｌ］
Ｒ；気体定数［８．１４５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ］
Ｔ；活性炭温度［Ｋ］
ｔ；保持時間［ｈｒ］
そして、上記の測定結果から、すなわち図２のグラフに
示される直線の傾きと切片から、上記（１）式の活性炭
の酸化に対する活性化エネルギーＥと頻度因子Ａに相当
する定数を決定することができる。例えば、実験で用い
た粉末状の活性炭によると、活性化エネルギーＥは６
６．５ｋＪ／ｍｏｌであった。
示される直線の傾きと切片から、上記（１）式の活性炭
の酸化に対する活性化エネルギーＥと頻度因子Ａに相当
する定数を決定することができる。例えば、実験で用い
た粉末状の活性炭によると、活性化エネルギーＥは６
６．５ｋＪ／ｍｏｌであった。
【００１７】一方、ごみ焼却施設から排出される排ガス
中の酸素濃度は、その運転状況によって変化するため、
活性炭の自然発火特性に対する酸素濃度の依存性を明ら
かにする必要がある。
中の酸素濃度は、その運転状況によって変化するため、
活性炭の自然発火特性に対する酸素濃度の依存性を明ら
かにする必要がある。
【００１８】そこで、雰囲気中の酸素濃度（Ｏ2濃度）
を変えて［例えば、２１％（大気）、７５％、１００％
の３種類］活性炭の温度上昇速度と温度との関係を測定
した結果を図３に示す。
を変えて［例えば、２１％（大気）、７５％、１００％
の３種類］活性炭の温度上昇速度と温度との関係を測定
した結果を図３に示す。
【００１９】図３から、酸素濃度が変化しても直線の傾
きに相当する活性化エネルギーは変化しないが、切片に
相当する頻度因子は酸素濃度の低下と共に小さくなって
いるのが分かる。したがって、酸素濃度の影響は反応機
構に対するものでなく通常の化学反応における反応成分
の分圧と同様に、反応速度に影響を与えているものと考
えられる。
きに相当する活性化エネルギーは変化しないが、切片に
相当する頻度因子は酸素濃度の低下と共に小さくなって
いるのが分かる。したがって、酸素濃度の影響は反応機
構に対するものでなく通常の化学反応における反応成分
の分圧と同様に、反応速度に影響を与えているものと考
えられる。
【００２０】そして、各酸素濃度で求めた頻度因子と酸
素濃度との関係を求めると、図４に示すようなグラフと
なる。この図４のグラフから、頻度因子の対数と酸素濃
度（分圧Ｐにて示す）の対数とには直線関係があり、且
つ頻度因子は酸素濃度の約０．６（より正確には０．５
８であるが）乗に比例していることが分かる。
素濃度との関係を求めると、図４に示すようなグラフと
なる。この図４のグラフから、頻度因子の対数と酸素濃
度（分圧Ｐにて示す）の対数とには直線関係があり、且
つ頻度因子は酸素濃度の約０．６（より正確には０．５
８であるが）乗に比例していることが分かる。
【００２１】この図４に基づき、酸素濃度を考慮した頻
度因子を具体的に求めると、以下のようになる。図４か
ら、酸素濃度Ｃ02と頻度因子Ａとの関係は、下記（２）
式にて表され、この（２）式を以下のように変形してい
くと、頻度因子Ａは下記（４）式のようになる。
度因子を具体的に求めると、以下のようになる。図４か
ら、酸素濃度Ｃ02と頻度因子Ａとの関係は、下記（２）
式にて表され、この（２）式を以下のように変形してい
くと、頻度因子Ａは下記（４）式のようになる。
【００２２】
【数４】ｙ＝０．６ｘ＋１７．５・・・（２）
ｌｎＡ＝０．６・ｌｎＣ02＋１７．５
Ｃ02＝０．２１（大気の場合）のときの頻度因子Ａの値
をＡ0とし、（２）式に代入すると、下記（３）式が得
られる。
をＡ0とし、（２）式に代入すると、下記（３）式が得
られる。
【００２３】
ｌｎＡ0＝０．６・ｌｎ（０．２１）＋１７．５・・・（３）
（２）式から（３）式を引くと下記（４）式が得られ
る。 ｌｎＡ−ｌｎＡ0＝０．６・ｌｎＣ02−０．６・ｌｎ（０．２１） ｌｎＡ＝０．６・ｌｎ（Ｃ02／０．２１）＋ｌｎＡ0・・・（４） （４）式を変形すると、下記（５）式が得られる。
る。 ｌｎＡ−ｌｎＡ0＝０．６・ｌｎＣ02−０．６・ｌｎ（０．２１） ｌｎＡ＝０．６・ｌｎ（Ｃ02／０．２１）＋ｌｎＡ0・・・（４） （４）式を変形すると、下記（５）式が得られる。
【００２４】
Ａ＝Ａ0（Ｃ02／０．２１）0.6・・・（５）
すなわち、（５）式は、酸素濃度が２１％のときの頻度
因子の値Ａ0を基準にした場合の頻度因子の一般式を表
す。
因子の値Ａ0を基準にした場合の頻度因子の一般式を表
す。
【００２５】また、多くの測定を行った結果、頻度因子
は酸素濃度の約０．４〜０．７乗の範囲にて、比例する
値であることも分かった。さらに、ごみ焼却施設から排
出される排ガス中には、ＣａＣｌ2のような金属塩化物
およびＳＯXガスのような酸性ガスが存在するため、活
性炭の表面に吸着したこれらの物質（吸着物質である）
が、活性炭の温度上昇に与える影響について調べた。
は酸素濃度の約０．４〜０．７乗の範囲にて、比例する
値であることも分かった。さらに、ごみ焼却施設から排
出される排ガス中には、ＣａＣｌ2のような金属塩化物
およびＳＯXガスのような酸性ガスが存在するため、活
性炭の表面に吸着したこれらの物質（吸着物質である）
が、活性炭の温度上昇に与える影響について調べた。
【００２６】図５に、金属塩化物としてＣａＣｌ2およ
びＺｎＣｌ2、並びに酸性ガスとしてＳＯXガスを吸着さ
せた場合の活性炭における温度上昇速度の自然対数と時
間の逆数とをプロットしたグラフを示す。
びＺｎＣｌ2、並びに酸性ガスとしてＳＯXガスを吸着さ
せた場合の活性炭における温度上昇速度の自然対数と時
間の逆数とをプロットしたグラフを示す。
【００２７】図５のグラフから、ＳＯXガスを吸着させ
た場合の活性炭の頻度因子が特に大きくなっており、表
面に吸着したＳＯXガスが活性炭に対する酸素の反応性
を向上させていると考えられる。
た場合の活性炭の頻度因子が特に大きくなっており、表
面に吸着したＳＯXガスが活性炭に対する酸素の反応性
を向上させていると考えられる。
【００２８】一方、塩化物を吸着させた場合は、発熱反
応が起こすための活性化エネルギーが高くなっていると
ともに、頻度因子も高くなっており、結果として活性炭
の温度上昇速度が何も吸着していないものよりも大きく
なっているのが分かる。
応が起こすための活性化エネルギーが高くなっていると
ともに、頻度因子も高くなっており、結果として活性炭
の温度上昇速度が何も吸着していないものよりも大きく
なっているのが分かる。
【００２９】したがって、上記発熱速度として、反応速
度を表すアレニウスの式を適用するとともに、酸素濃度
および吸着物質の内、特に酸素濃度を考慮して、上記熱
収支の式を、具体的に示すと下記のようになる。
度を表すアレニウスの式を適用するとともに、酸素濃度
および吸着物質の内、特に酸素濃度を考慮して、上記熱
収支の式を、具体的に示すと下記のようになる。
【００３０】なお、以下の式中の記号の意味は下記の通
りである。 Ａ，Ａ′，Ａ0；頻度因子［Ｋ／ｈｒ］ Ｃp；活性炭の熱容量［０．０１５ｋＪ／ｍｏｌ・Ｋ］ Ｅ；活性化エネルギー［ｋＪ／ｍｏｌ］ ΔＨ；酸化熱［ｋＪ／ｍｏｌ］ Ｍ；活性炭の質量［ｍｏｌ］ Ｒ；気体定数［８．１４５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ］ Ｔ；活性炭温度［Ｋ］ ｋ；速度定数 ｔ；保持時間［ｈｒ］ ε，ε′；放熱速度［ｋＪ／ｈｒ］ まず、熱収支の関係式を、数式化すると下記（６）式の
ようになる。
りである。 Ａ，Ａ′，Ａ0；頻度因子［Ｋ／ｈｒ］ Ｃp；活性炭の熱容量［０．０１５ｋＪ／ｍｏｌ・Ｋ］ Ｅ；活性化エネルギー［ｋＪ／ｍｏｌ］ ΔＨ；酸化熱［ｋＪ／ｍｏｌ］ Ｍ；活性炭の質量［ｍｏｌ］ Ｒ；気体定数［８．１４５Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ］ Ｔ；活性炭温度［Ｋ］ ｋ；速度定数 ｔ；保持時間［ｈｒ］ ε，ε′；放熱速度［ｋＪ／ｈｒ］ まず、熱収支の関係式を、数式化すると下記（６）式の
ようになる。
【００３１】
【数５】
次に、活性炭の酸化発熱反応を、一次反応と仮定すると
下記（７）式が得られるとともに、この（７）式中の速
度定数ｋとして、上述したように、下記（８）式に示す
アレニウスの式を適用する。なお、アレニウスの式を簡
単に説明すると、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数
の指数部が温度の逆数（１／Ｔ）および活性化エネルギ
ー（Ｅ）に比例するものである。
下記（７）式が得られるとともに、この（７）式中の速
度定数ｋとして、上述したように、下記（８）式に示す
アレニウスの式を適用する。なお、アレニウスの式を簡
単に説明すると、ｅ（ネイピア数）を底とする指数関数
の指数部が温度の逆数（１／Ｔ）および活性化エネルギ
ー（Ｅ）に比例するものである。
【００３２】
【数６】
そして、上記（６）式に、（７）式および（８）式を代
入して整理すると、下記（９）式に示すように、発熱速
度を、頻度因子、活性化エネルギーおよび温度で表した
蓄熱速度に関する微分方程式が得られる。
入して整理すると、下記（９）式に示すように、発熱速
度を、頻度因子、活性化エネルギーおよび温度で表した
蓄熱速度に関する微分方程式が得られる。
【００３３】
【数７】
但し、Ａ′は、（５）式に示したように、酸素濃度が２
１％のときの値を基準にしたものである。
１％のときの値を基準にしたものである。
【００３４】このように、排ガス中の酸素などの反応物
質および金属塩化物、ＳＯXなどの吸着物質の存在によ
り、示差熱天秤にて測定される発火温度よりも低い温度
で発火することから、熱収支の関係から導かれた上記
（９）式に示す微分方程式を用いて、排ガス中における
活性炭の温度状態、すなわち活性炭の温度上昇の時間を
演算により求めることができるので、示差熱天秤にて測
定された発火温度よりも低い温度でしかも温度上昇が急
激に高くなるような温度、例えば図１に示されるような
３５０℃付近に到達するまでの時間を求めておくととも
に、当該粉末状の活性炭の使用時間を把握しておくこと
により、活性炭が発火温度付近に近づいているか否か
を、容易且つより確実に検出することができる。
質および金属塩化物、ＳＯXなどの吸着物質の存在によ
り、示差熱天秤にて測定される発火温度よりも低い温度
で発火することから、熱収支の関係から導かれた上記
（９）式に示す微分方程式を用いて、排ガス中における
活性炭の温度状態、すなわち活性炭の温度上昇の時間を
演算により求めることができるので、示差熱天秤にて測
定された発火温度よりも低い温度でしかも温度上昇が急
激に高くなるような温度、例えば図１に示されるような
３５０℃付近に到達するまでの時間を求めておくととも
に、当該粉末状の活性炭の使用時間を把握しておくこと
により、活性炭が発火温度付近に近づいているか否か
を、容易且つより確実に検出することができる。
【００３５】なお、図６（Ｆｉｇ７）に、粉末状の活性
炭が種々の雰囲気温度（例えば、１５０℃〜２００℃の
範囲）から３５０℃に至るまでに要する時間を、上記
（９）式を用いて計算した結果のグラフを示す。
炭が種々の雰囲気温度（例えば、１５０℃〜２００℃の
範囲）から３５０℃に至るまでに要する時間を、上記
（９）式を用いて計算した結果のグラフを示す。
【００３６】例えば、大気下にて（Ｏ2濃度が２１
％）、雰囲気温度が１５０℃の場合、３５０℃に至るの
に１２０時間要するのに対し、雰囲気温度が２００℃の
場合、３５０℃に至るのに２０時間要するのが分かる。
一方、酸素濃度が１％の雰囲気下にて、雰囲気温度が２
００℃の場合、３５０℃に至るのに９０時間要するのが
分かる。
％）、雰囲気温度が１５０℃の場合、３５０℃に至るの
に１２０時間要するのに対し、雰囲気温度が２００℃の
場合、３５０℃に至るのに２０時間要するのが分かる。
一方、酸素濃度が１％の雰囲気下にて、雰囲気温度が２
００℃の場合、３５０℃に至るのに９０時間要するのが
分かる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明の活性炭の自然発火
状態の検出方法によると、排ガス中の酸素の存在によ
り、示差熱天秤にて測定される発火温度よりも低い温度
で発火することから、熱収支の関係から導かれた微分方
程式を用いて、排ガス中における活性炭の温度状態、す
なわち活性炭の温度上昇の時間を演算により求めること
ができるので、例えば示差熱天秤にて測定された発火温
度よりも低い温度に到達するまでの時間を、すなわち活
性炭の使用時間を把握しておくことにより、活性炭が発
火温度付近に近づいているか否かを、容易且つより確実
に検出することができる。
状態の検出方法によると、排ガス中の酸素の存在によ
り、示差熱天秤にて測定される発火温度よりも低い温度
で発火することから、熱収支の関係から導かれた微分方
程式を用いて、排ガス中における活性炭の温度状態、す
なわち活性炭の温度上昇の時間を演算により求めること
ができるので、例えば示差熱天秤にて測定された発火温
度よりも低い温度に到達するまでの時間を、すなわち活
性炭の使用時間を把握しておくことにより、活性炭が発
火温度付近に近づいているか否かを、容易且つより確実
に検出することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る自然発火状態の検出
方法を説明する際に用いた活性炭の断熱状態における温
度上昇曲線を示すグラフである。
方法を説明する際に用いた活性炭の断熱状態における温
度上昇曲線を示すグラフである。
【図２】図１の温度上昇曲線を、温度上昇速度の対数と
温度の逆数とで表したグラフである。
温度の逆数とで表したグラフである。
【図３】同検出方法を説明する際の酸素濃度をパラメー
タとする温度上昇曲線を示すグラフである。
タとする温度上昇曲線を示すグラフである。
【図４】同検出方法を説明する際の頻度因子と酸素濃度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図５】同検出方法を説明する際の吸着物質の吸着時に
おける温度上昇速度と時間の逆数の関係を示すグラフで
ある。
おける温度上昇速度と時間の逆数の関係を示すグラフで
ある。
【図６】同検出方法を用いた場合の活性炭の３５０℃に
達するまでに要する時間を示すグラフである。
達するまでに要する時間を示すグラフである。
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(72)発明者 田中 新吾
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
Ｆターム(参考） 2G040 AB15 BA05 BA29 CA02 CB02
DA02 GA01 ZA05
4D002 AA02 AA17 AA21 AC04 BA04
DA41 GA02 GB02 GB11
Claims (2)
- 【請求項１】ごみ焼却施設における排ガスの排出経路途
中に設けられた集塵機内に配置されたダイオキシン類除
去用の活性炭の自然発火状態を検出する方法であって、 少なくとも酸素との接触により活性炭が発熱する発熱速
度と、活性炭の放熱速度と、活性炭の蓄熱速度との熱収
支の関係から求められた、活性炭の温度上昇を示す微分
方程式に基づき、活性炭が予め設定された自然発火温度
近傍になるまでの時間を演算して自然発火状態を検出す
る際に、 活性炭の酸化発熱反応を一次反応となし、且つその反応
の速度定数として頻度因子に比例するとともに、ｅ（ネ
イピア数）を底とする指数関数の指数部が温度の逆数お
よび活性化エネルギーに比例するアレニウスの式を、上
記発熱速度に適用して、上記微分方程式を下記の式とす
ることを特徴とする活性炭の自然発火状態の検出方法。 【数１】 但し、上記各式中、Ａ，Ａ′は頻度因子、Ｃpは活性炭
の熱容量、Ｅは活性化エネルギー、ΔＨは酸化熱、Ｍは
活性炭の質量、Ｒは気体定数、Ｔは活性炭温度、ｔは保
持時間、ε，ε′は放熱速度を表す。 - 【請求項２】頻度因子Ａ′として、酸素濃度の０．４〜
０．７乗に比例する値を用いることを特徴とする請求項
１に記載の活性炭の自然発火状態の検出方法。
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| JP2003322629A true JP2003322629A (ja) | 2003-11-14 |
| JP4056292B2 JP4056292B2 (ja) | 2008-03-05 |
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| JP (1) | JP4056292B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102590265A (zh) * | 2012-03-05 | 2012-07-18 | 华东理工大学 | 一种高压富氧环境中的自燃点测试装置 |
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| KR101972673B1 (ko) * | 2017-12-13 | 2019-04-25 | (주) 피플아이 | Hmm을 이용한 저탄장 자연발화 예측 방법 |
| CN112345120A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-09 | 中国烟草总公司郑州烟草研究院 | 一种基于丙三醇逐口稳定释放的加热卷烟烟芯温度曲线获取方法 |
| CN113670980A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-19 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 确定煤最短自然发火期的方法 |
-
2002
- 2002-05-02 JP JP2002130240A patent/JP4056292B2/ja not_active Expired - Fee Related
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