JP5020268B2 - 石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法 - Google Patents
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Description
この発明は、火力発電所における石炭バンカ内に貯留された石炭の温度上昇を抑制する方法に関する。
石炭を燃料とする火力発電所では、貯炭場から供給された石炭を石炭バンカ内に一時的に貯留し、その後、石炭バンカからの石炭をボイラに供給するようにしている。
図６は、火力発電所における石炭の供給経路の一例を示している。図６に示すように、貯炭場１に貯留されている石炭Ｃは、粉砕機２によって所定の大きさに砕かれた後、大形の容器である石炭バンカ１０に供給される。石炭バンカ１０は、粉砕機２からの石炭Ｃを一時的に貯留するものであり、上部から供給された石炭Ｃは徐々に下方に降下するようになっている。そして、石炭バンカ１０の下端部から排出された石炭Ｃは、微粉炭機２０によって微粉状に生成され、ボイラ３０に供給される。
貯炭場１に貯留されている石炭Ｃは、空気との接触により発熱し、自然発火するおそれがある。そこで、貯炭場１では、石炭Ｃの温度が著しく上昇した場合は、積み上げられた石炭Ｃを平面状に拡散させ、拡散させた石炭Ｃをブルドーザーなどによって上から押し固める填圧作業を実施し、石炭Ｃの温度上昇を抑制している。
石炭バンカ１０に貯留された石炭Ｃは、貯炭場１に比べて貯炭量が少なく、また石炭バンカ１０はほぼ密閉構造であることから接触する空気量が少ないので、自然発火する可能性は低いが、一旦石炭Ｃの温度が上昇し始めると、徐々に昇温率が高まる。石炭バンカ１０内で石炭Ｃの温度が著しく上昇した場合は、石炭バンカ１０内での拡散や填圧作業はできないので、石炭Ｃを石炭バンカ１０から抜取ることが行われている。
貯留されている石炭の温度上昇を防止する技術のひとつとして、自然発火した石炭に向けてノズルから水を噴射する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、石炭バンカ１０は大形であり、石炭Ｃの抜き出し量は例えば７００トンにも達し、この抜き出した石炭Ｃを貯炭場１まで移送し、拡散や填圧作業を行うことは、多大な費用を必要とするという問題がある。
また、石炭バンカ１０に貯留された石炭Ｃの温度上昇を抑制するために、特許文献１のように石炭に向けて水を噴射させる場合は、石炭バンカ１０内の石炭Ｃが水に浸漬した状態となるので、石炭Ｃの品質上の問題が生じるとともに、石炭バンカ１０からの水の抜取りも問題となる。
そこでこの発明は、石炭を石炭バンカから抜取ることなく、しかも石炭の品質を損なうことなく、石炭バンカ内の石炭の温度上昇を抑制する方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、上下方向に直列に配置され、前工程から供給される石炭を貯留する上部バンカと、前記上部バンカからの石炭を貯留し、次工程に石炭を供給する下部バンカとを有する石炭バンカにおいて、前記上部バンカの下端部は前記下部バンカの上部開口部内に開口しており、前記下部バンカの前記上部開口部内には空気が存在し、貯留期間が長くなる前記下部バンカ内に貯留された石炭が自然発熱により温度上昇した際に、前記下部バンカの上壁に設けられた既設の点検口から該下部バンカ内に貯留された前記石炭の上面側に向けてドライアイスを投入し、前記下部バンカ内に貯留された石炭の上面側に前記ドライアイスの気化により生じたＣＯ２の遮断層を形成することにより、前記石炭の自然発熱による温度上昇を抑制することを特徴とする石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法である。
この発明によれば、貯留期間が長くなる下部バンカ内に貯留され、発熱した石炭の上面側は、下部バンカの上端部側から投入されたドライアイスの気化により生じたＣＯ２の遮断層によって覆われる。これにより、下部バンカ内に貯留された石炭の上面側からの石炭内部への空気の侵入が遮断され、石炭と接触する空気量の減少により、石炭の発熱が抑制される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法において、前記ドライアイスの投入は、前記下部バンカ内に貯留された前記石炭の温度が５０℃以上または前記下部バンカ内のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上になった時に行うことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法において、前記ＣＯ２の遮断層の厚さは、２０〜３０ｃｍであることを特徴としている。
請求項１に記載の発明によれば、大量の石炭を石炭バンカから抜取ることなく、石炭バンカ内の石炭の温度上昇を抑制することができるので、従来の作業方法に比べて作業コストを大幅に低減することができる。また、貯留期間が長くなり自然発熱により温度上昇する下部バンカ内に貯留された石炭の上面側に向けて、下部バンカの上壁に設けられた既存の点検口からドライアイスを投入すればよく、石炭を抜取る必要がないので、石炭の温度抑制に要する作業日数を短縮することができ、火力発電所の稼動率を高めることができる。さらに、下部バンカ内に貯留された石炭の上面側に形成されるＣＯ２の遮断層は気体であるので、水を石炭に向けて噴射する従来技術のように石炭の品質に悪影響を及ぼすこともない。
また、ドライアイスの投入は、下部バンカの上壁に設けられた既存の点検口から行うようにしているので、ドライアイスの投入場所を新設する必要がない。
また、ドライアイスの投入は、下部バンカの上壁に設けられた既存の点検口から行うようにしているので、ドライアイスの投入場所を新設する必要がない。
請求項２に記載の発明によれば、ドライアイスの投入は、下部バンカ内に貯留された石炭の温度が５０℃以上または下部バンカ内のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上になった時に行うので、石炭が燃焼に至るのを未然に防止することができる。
請求項３に記載の発明によれば、ＣＯ２の遮断層の厚さを２０〜３０ｃｍとしているので、石炭と空気との遮断効果が高まり、石炭の温度上昇の抑制効果を高めることができる。
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
図１ないし図５は、この発明の実施の形態を示している。図１に示すように、石炭バンカ１０は、火力発電所の石炭供給経路の途中に配置されており、上部バンカ１１と下部バンカ１２とを有している。上部バンカ１１と下部バンカ１２は、上下方向に直列に配置されている。上部バンカ１１は、前工程から供給されてくる石炭Ｃを貯留する容器である。下部バンカ１２は、上部バンカ１１からの石炭Ｃを貯留し、次工程に石炭Ｃを供給する容器である。石炭バンカ１０では、上部バンカ１１に供給された石炭Ｃは徐々に下方に降下し、下部バンカ１２に流入するようになっている。石炭バンカ１０は、約５００ｍ３の石炭Ｃを貯留する能力を有している。
図４および図５に示すように、上部バンカ１１は、上下方向に延びる筒状に形成されており、横断面形状が略四角形となっている。上部バンカ１１は、上から下にいくにつれて徐々に径が縮小するように形成されている。上部バンカ１１は、上部に石炭Ｃを供給するための上部開口部１１ａが形成されており、下部に石炭Ｃを下部バンカ１２に供給するための下部開口部１１ｂが形成されている。
下部バンカ１２は、横断面形状が円形の筒状に形成されており、外形が円錐台状となっている。下部バンカ１２は、上から下にいくにつれて徐々に径が縮小するように形成されている。下部バンカ１２は、上部に上部バンカ１１から供給される石炭Ｃを受け入れるための上部開口部１２ａが形成されており、下部に石炭Ｃを次工程に供給するための下部開口部１２ｂが形成されている。上部バンカ１１の下端部は、下部バンカ１２の上部開口部１２ａに進入しており、上部バンカ１１の下端部は下部バンカ１２の上部開口部１２ａ内に開口している。
図２および図３は、石炭バンカ１０の支持構造を示している。図２に示すように、上部バンカ１１の下部外周部は、火力発電所の建物の鉄骨梁１６に支持部材１６ａを介して支持されている。下部バンカ１２の上部外周部は、火力発電所の建物の別の鉄骨梁１７に支持部材１８を介して支持されている。下部バンカ１２の上端部は、上壁１２ｃによって覆われており、上壁１２ｃにおける径方向の中心部に上部バンカ１１の下端部が進入している。すなわち、上部バンカ１１の下端部は、上壁１２ｃを貫通して下部バンカ１２の上部開口部１２ａ内に延びている。上壁１２ｃには、複数の点検口１３が設けられている。各点検口１３は、開閉可能となっており、点検時以外は閉じられている。
図１に示すように、下部バンカ１２の下部には、ゲート弁１４が設けられている。ゲート弁１４は、開度を制御することにより、石炭Ｃの次工程への供給量を調整するものであり、石炭Ｃを供給しない場合は閉じた状態となっている。ゲート弁１４は、摺動部がパッキン１５によってシールされている。下部バンカ１２の直下には、ベルトコンベヤ１９が配置されている。ベルトコンベヤ１９は、下部バンカ１２から排出された石炭Ｃを次工程に搬送する機能を有している。
つぎに、石炭バンカ１０内の石炭温度上昇抑制方法について説明する。
石炭バンカ１０に供給された石炭Ｃは、石炭バンカ１０内に一時的に貯留された後、下部バンカ１２の下端から排出され、ベルトコンベヤ１９によって次工程に搬送される。ここで、上部バンカ１１内に供給された石炭Ｃａは、時間をかけて下部バンカ１２に向けて徐々に降下してくるので、下部バンカ１２内の石炭Ｃｂは、上部バンカ１１内の石炭Ｃａに比べて石炭バンカ１０内に貯留されている期間が長く、自然発熱しやすい状態となっている。つまり、石炭バンカ１０内の石炭Ｃは、密集した状態で貯留されており、自然発熱によって生じた熱を外部に放出しにくい状態となっているので、貯留期間が長くなる下部バンカ１２内の石炭Ｃｂのほうが、上部バンカ１１内の石炭Ｃａよりも自然発熱による熱が蓄積しやすい。
石炭バンカ１０は、ほぼ密閉状態に近い構造であるが、図１に示すように、点検口１３およびゲート弁１４の摺動部（パッキン１５の近傍）を介して空気Ａが侵入しており、この空気Ａが下部バンカ１２内の石炭Ｃｂと接触する。これにより、石炭Ｃｂと空気Ａとの反応により石炭Ｃｂの発熱が促進され、石炭Ｃｂの温度が上昇する。このように、下部バンカ１２内では、一旦石炭Ｃｂの温度が上昇し始めると、徐々に石炭Ｃｂの昇温率が高まる。
下部バンカ１２における石炭Ｃｂの温度およびＣＯ濃度は、常時監視されており、石炭Ｃｂの温度が５０℃以上または下部バンカ１２内のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上になった時には、下部バンカ１２内へのドライアイスＤの投入が作業者によって行われる。ドライアイスＤの投入は、下部バンカ１２の上壁１２ｃに設けられた既設の点検口１３を開き、点検口１３の開口部から下部バンカ１２に貯留された石炭Ｃｂの上面Ｃｂ１側に向けて行われる。この実施の形態においては、後述する遮断層Ｄａの厚さＴが２０〜３０ｃｍとなるように、ドライアイスＤの投入量を１０ｋｇとしている。
ドライアイスＤは、二酸化炭素を固体にしたものであり、液体にならず気化する性質を有しているので、点検口１３から投入されたドライアイスＤは、図１に示すように、気化により石炭Ｃｂの上面Ｃｂ１側にＣＯ２の遮断層Ｄａを形成する。これにより、石炭Ｃｂの上面Ｃｂ１側は、投入されたドライアイスＤの気化により生じたＣＯ２の遮断層Ｄａによって覆われた状態となる。ここで、ＣＯ２の遮断層Ｄａの厚さＴを２０〜３０ｃｍとしているので、石炭Ｃｂと空気Ａとの遮断効果が高まり、石炭の温度上昇の抑制効果を高めることができる。また、ドライアイスＤは氷よりも温度が低いので、低温のＣＯ２が発熱している石炭Ｃｂの下方に降下するので、石炭Ｃｂが低温のＣＯ２によって冷却され、石炭Ｃｂの温度抑制効果をさらに高めることが可能となる。
このように、ドライアイスＤの投入によって石炭Ｃｂの上面Ｃｂ１側にＣＯ２の遮断層Ｄａを形成することにより、石炭バンカ１０内の石炭Ｃｂの温度上昇を抑制することができるので、大量の石炭Ｃを石炭バンカ１０から抜取る必要がなくなり、温度上昇を抑制するための作業コストを大幅に低減することができる。また、ＣＯ２の遮断層Ｄａは気体であるので、石炭に向けて水を噴射する従来技術のように石炭Ｃの品質に悪影響を及ぼすこともない。
そして、ドライアイスＤの投入は、石炭Ｃｂの温度が５０℃以上または石炭バンカ１０内のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上になった時に行うので、石炭Ｃｂが燃焼に至るのを未然に防止することができる。また、ドライアイスＤの投入は、既存の点検口１３から行うようにしているので、ドライアイスＤの投入場所を新設する必要がない。
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、ドライアイスＤの投入は作業者によって行うようにしているが、石炭Ｃｂの発熱を監視する装置と連動させて、ドライアイスＤを自動で投入する構成としてもよい。また、下部バンカ１２に貯留された石炭Ｃｂに対してのみドライアイスＤの投入を実施しているが、上部バンカ１１に貯留されている石炭Ｃａの温度が上昇した際にも、石炭Ｃａの上面Ｃａ１側にドライアイスＤを投入することにより、石炭Ｃａの温度上昇を抑制することも可能となる。
１０ 石炭バンカ
１１ 上部バンカ（石炭バンカ）
１２ 下部バンカ（石炭バンカ）
１３ 点検口
１４ ゲート弁
１９ ベルトコンベヤ
Ａ 空気
Ｃ 石炭
Ｃａ 上部バンカ内の石炭
Ｃｂ 下部バンカ内の石炭
Ｄ ドライアイス
Ｄａ ＣＯ２の遮断層
１１ 上部バンカ（石炭バンカ）
１２ 下部バンカ（石炭バンカ）
１３ 点検口
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Ａ 空気
Ｃ 石炭
Ｃａ 上部バンカ内の石炭
Ｃｂ 下部バンカ内の石炭
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Claims (3)
- 上下方向に直列に配置され、前工程から供給される石炭を貯留する上部バンカと、前記上部バンカからの石炭を貯留し、次工程に石炭を供給する下部バンカとを有する石炭バンカにおいて、前記上部バンカの下端部は前記下部バンカの上部開口部内に開口しており、前記下部バンカの前記上部開口部内には空気が存在し、貯留期間が長くなる前記下部バンカ内に貯留された石炭が自然発熱により温度上昇した際に、前記下部バンカの上壁に設けられた既設の点検口から該下部バンカ内に貯留された前記石炭の上面側に向けてドライアイスを投入し、前記下部バンカ内に貯留された石炭の上面側に前記ドライアイスの気化により生じたＣＯ２の遮断層を形成することにより、前記石炭の自然発熱による温度上昇を抑制することを特徴とする石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法。
- 前記ドライアイスの投入は、前記下部バンカ内に貯留された前記石炭の温度が５０℃以上または前記下部バンカ内のＣＯ濃度が５ｐｐｍ以上になった時に行うことを特徴とする請求項１に記載の石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法。
- 前記ＣＯ２の遮断層の厚さは、２０〜３０ｃｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の石炭バンカ内の石炭温度上昇抑制方法。
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