JP6664194B2 - Coal heating prediction management system - Google Patents
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Description
本発明は、石炭昇温予測管理システムに関するものである。 The present invention relates to a coal temperature rise prediction management system.
近年、日本国内の発電用の石炭として、以前から使用されている高品位炭の価格が急騰していることを受け、瀝青炭や亜瀝青炭等の低品位炭を導入する動きが活発化している。 In recent years, as the price of high-grade coal that has been used for a long time as coal for power generation in Japan has soared, movement to introduce low-grade coal such as bituminous coal and sub-bituminous coal has been activated.
一般に、石炭は、野積みされる貯炭施設或いはサイロを用いた貯炭施設に貯蔵されるが、いずれの貯炭施設においても貯炭期間が長くなると、自然発火が発生する。 Generally, coal is stored in an open storage facility or a storage facility using silos. In any of the storage facilities, if the storage period becomes long, spontaneous ignition occurs.
従来、自然発火を回避するための石炭の貯炭期間は経験値から決められているのが一般的であるが、前記低品位炭は自然発火しやすいため、前記高品位炭の場合以上に貯炭施設の自然発火発生防止対策を強化する必要がある。 Conventionally, the coal storage period for avoiding spontaneous ignition is generally determined based on empirical values.However, since the low-grade coal easily ignites spontaneously, the coal storage facility is more than the case of the high-grade coal. It is necessary to strengthen the measures to prevent spontaneous combustion in Japan.
前記貯炭施設の自然発火発生防止対策としては、例えば、自然発火を感知できるようにガス検知器を設置したり、或いは昇温防止剤を使用したりすることが行われ、更に、貯蔵された石炭に予め散水して冷却するといった措置も講じられており、多くの研究がなされている。 As measures to prevent spontaneous ignition of the coal storage facility, for example, installing a gas detector so as to detect spontaneous ignition or using an anti-heating agent is performed. Measures such as watering and cooling have been taken in advance, and many studies have been made.
尚、低品位炭の自然発火と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。 In addition, there exists patent document 1 as an example which shows the general technical level relevant to the spontaneous ignition of low-grade coal.
しかしながら、低品位炭の貯炭期間を経験値から決めようとすると、新しい炭種の石炭に対しては適切な管理温度を設定することができず、貯炭期間を正しく求めることが困難となっていた。 However, when trying to determine the storage period of low-grade coal from empirical values, it was not possible to set an appropriate management temperature for coal of a new coal type, making it difficult to correctly determine the storage period. .
又、ガス検知器の設置や昇温防止剤の使用は、多大な費用と手間が掛かると共に、特に昇温防止剤は石炭の品質低下につながる可能性もあり、好ましい対策であるとは言えなかった。 In addition, the installation of a gas detector and the use of a temperature-raising inhibitor are enormous costs and labor, and in particular, the temperature-raising inhibitor may lead to a decrease in the quality of coal, and cannot be said to be a preferable measure. Was.
一方、同じ炭種の石炭であっても、貯蔵量、外気温度、野積み或いはサイロといった貯蔵形態により、石炭の昇温速度は大幅に変化することがある。例えば、同じ炭種の石炭を貯蔵するとしても、ある貯炭施設では発火するが、他の貯炭施設では発火しない場合もある。しかも、自然発火は、その現象が起こるまでに長時間(数日〜数十日)を要し、再現性が乏しく、実測によって自然発火が発生する時間を求めても、そのデータを有効活用することはできなかった。 On the other hand, even with coal of the same coal type, the rate of temperature rise of the coal may greatly change depending on the storage amount, the outside air temperature, the storage mode such as open storage or silo. For example, even if coal of the same coal type is stored, a fire may occur in one storage facility but not in another. In addition, spontaneous ignition takes a long time (several days to several tens of days) until the phenomenon occurs, has poor reproducibility, and effectively uses the data even when the time required for spontaneous ignition to be determined by actual measurement. I couldn't do that.
又、現時点で自然発火防止対策として行われている、貯炭施設での散水による石炭の冷却といった一律的な処置は、石炭の炭種及び貯蔵形態に合わせた管理であるとは言えず、改善の余地が残されていた。 In addition, uniform measures, such as cooling of coal by sprinkling water at coal storage facilities, which are currently being taken as measures to prevent spontaneous combustion, cannot be said to be management that is tailored to the type of coal and the form of storage of coal. Room was left.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、貯蔵中の石炭の炭種及び貯蔵形態に合わせて自然発火を未然に防ぐよう管理を適切に行い得る石炭昇温予測管理システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a coal temperature rise prediction management system capable of appropriately performing management so as to prevent spontaneous ignition in advance according to the coal type and storage form of coal being stored. It is something to offer.
本発明は、貯炭施設に貯蔵される石炭の物性を計測する石炭分析装置と、
該石炭分析装置で計測された前記石炭の物性及び前記貯炭施設の情報に基づき数値解析を行って前記石炭の昇温特性を求める石炭昇温シミュレーション装置とを備え、
該石炭昇温シミュレーション装置で求められた前記石炭の昇温特性をシミュレーション請負業者から前記貯炭施設の貯蔵管理者にフィードバックするよう構成し、
前記石炭分析装置は、
貯蔵される石炭を分級して試料とした粉状炭が供給されて該粉状炭から低温酸化反応速度を計測する第一分析ユニットと、
貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から比熱、含水率を計測する第二分析ユニットと、
貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から熱伝導率を計測する第三分析ユニットと
を備えたことを特徴とする石炭昇温予測管理システムにかかるものである。
The present invention is a coal analyzer for measuring the physical properties of coal stored in a coal storage facility,
A coal temperature rise simulation device for performing a numerical analysis based on the physical properties of the coal measured by the coal analysis device and information on the coal storage facility to obtain a temperature rise characteristic of the coal,
The temperature rise characteristic of the coal determined by the coal temperature rise simulation device is configured to be fed back from a simulation contractor to a storage manager of the coal storage facility ,
The coal analyzer,
A first analysis unit for supplying powdered coal as a sample by classifying the stored coal and measuring a low-temperature oxidation reaction rate from the powdered coal,
A second analysis unit for measuring the specific heat and water content from the bulk coal supplied with the bulk coal as a sample by processing the stored coal into a bulk,
A third analysis unit for processing the stored coal into a lump and supplying a lump coal as a sample and measuring the thermal conductivity from the lump coal;
The present invention relates to a coal temperature rise prediction management system characterized by comprising:
前記貯炭施設の情報は、外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方と、石炭層の形状と、貯炭量とであっても良い。 The information of the coal storage facility may be at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature, the shape of the coal seam, and the amount of stored coal.
前記石炭昇温シミュレーション装置は、前記低温酸化反応速度と、前記比熱と、前記含水率と、前記熱伝導率と、前記外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方とが入力条件を示す情報として入力され、前記石炭層の形状と、前記貯炭量とが石炭の解析領域を示す情報として入力されても良い。 In the coal heating simulation apparatus, the low-temperature oxidation reaction rate, the specific heat, the water content, the thermal conductivity, and at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature are input as information indicating input conditions. The shape of the coal seam and the amount of stored coal may be input as information indicating a coal analysis area.
前記石炭昇温シミュレーション装置は、前記入力条件を示す情報と、前記解析領域を示す情報とを、ガス流動、化学反応、伝熱を考慮した計算流体力学モデルで数値解析し、解析結果として、貯炭温度と、酸素濃度と、含水率と、空気流速と、圧力とを求め、時間経過の反復計算を行うことにより、前記石炭の昇温特性を導き出しても良い。 The coal heating simulation apparatus numerically analyzes the information indicating the input condition and the information indicating the analysis region with a computational fluid dynamics model in consideration of gas flow, chemical reaction, and heat transfer, and as an analysis result, stores coal. The temperature rise characteristics of the coal may be derived by calculating temperature, oxygen concentration, water content, air flow rate, and pressure, and repeatedly calculating the elapsed time.
前記石炭分析装置と石炭昇温シミュレーション装置は無線接続されても良い。 The coal analyzer and the coal heating simulator may be wirelessly connected.
本発明の石炭昇温予測管理システムによれば、貯蔵中の石炭の炭種及び貯蔵形態に合わせて自然発火を未然に防ぐよう管理を適切に行い得るという優れた効果を奏し得る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the coal temperature rise prediction management system of this invention, the outstanding effect that management can be appropriately performed so that spontaneous ignition is prevented beforehand according to the coal type and storage form of the coal under storage can be produced.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図9は本発明の石炭昇温予測管理システムの実施例である。 1 to 9 show an embodiment of the coal temperature rise prediction management system of the present invention.
本実施例の場合、図1に示す如く、貯炭施設に貯蔵される石炭の物性を計測する石炭分析装置1と、該石炭分析装置1で計測された前記石炭の物性及び前記貯炭施設の情報に基づき数値解析を行って前記石炭の昇温特性を求める石炭昇温シミュレーション装置2とを備えている。そして、前記石炭昇温シミュレーション装置2で求められた前記石炭の昇温特性をシミュレーション請負業者(シミュレーション請負業者側のコンピュータを含む)から前記貯炭施設の貯蔵管理者(貯蔵管理者側のコンピュータを含む)にフィードバックするよう構成した点を特徴としている。尚、前記貯蔵管理者は、貯炭施設を有する依頼元としての発電会社等である。又、前記貯蔵管理者へフィードバックされる石炭の昇温特性の内容は、貯炭期間と温度の関係が分かるグラフ(図8参照)や推奨管理温度の情報である。 In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a coal analyzer 1 for measuring physical properties of coal stored in a coal storage facility, and information on the physical properties of the coal measured by the coal analyzer 1 and the information on the coal storage facility. A coal temperature rise simulation device 2 for performing a numerical analysis based on the temperature rise characteristics of the coal. Then, the temperature rise characteristics of the coal obtained by the coal temperature rise simulation device 2 are converted from a simulation contractor (including a computer of the simulation contractor) to a storage manager of the coal storage facility (including a computer of the storage manager). ) To provide feedback. The storage manager is a power generation company or the like as a requestor having a coal storage facility. The contents of the temperature rise characteristics of the coal fed back to the storage manager are a graph (see FIG. 8) showing the relationship between the coal storage period and the temperature, and information on the recommended management temperature.
前記石炭分析装置1は、図2に示す如く、第一分析ユニット10と、第二分析ユニット20と、第三分析ユニット30とを備えている。
As shown in FIG. 2, the coal analyzer 1 includes a
前記第一分析ユニット10は、ヒータ11が内蔵されて断熱材12で囲まれ且つ昇温速度を制御自在な第一加熱炉13と、粉状炭が充填され且つ前記第一加熱炉13の内部にセットされる筒状の反応容器14と、該反応容器14の内部に充填された粉状炭に対して空気を流通させる空気流通装置15と、該空気流通装置15によって前記粉状炭に対し流通させた空気中の酸素濃度を計測する酸素センサ16とを備えている。前記第一分析ユニット10においては、内部に粉状炭が充填された反応容器14を第一加熱炉13にセットし、空気流通装置15から反応容器14の内部に充填された粉状炭に対して空気を流通させつつ、ヒータ11により一定な昇温速度で反応容器14の温度を上昇させ、粉状炭を通過した空気中の酸素濃度を酸素センサ16で計測することにより、低温酸化反応速度を求めるようになっている。因みに、温度と酸素消費量との関係は、例えば、図3に示すようになり、この関係から活性化エネルギー項と定数項等を求めることができる。尚、前記粉状炭は、貯炭施設に貯蔵される石炭を分級して試料としたものである。
The
前記第二分析ユニット20は、ヒータ21が内蔵されて断熱材22で囲まれ且つ昇温速度を制御自在な第二加熱炉23と、該第二加熱炉23のヒータ21に電源24から供給される電力量を計測する電力量計25と、前記第二加熱炉23の内部にセットされる塊状炭の温度を計測する塊状炭温度計26と、前記塊状炭の重量を計測する重量計27とを備えている。前記重量計27としては、ロードセルや天秤等を用いることができる。前記第二分析ユニット20においては、塊状炭を第二加熱炉23にセットし、ヒータ21により塊状炭に熱を与えて温度を上昇させ、電力量計25で計測した電力量に基づき塊状炭に与えた熱量Qを求めるようになっている。更に、この時の塊状炭の重量を重量計27で計測して質量mを求めると共に、塊状炭の温度変化Δtを塊状炭温度計26で計測し、比熱Cを
C=Q/(m×Δt) …(1)
但し、Q:熱量[J]
m:質量[g](重量から換算)
Δt:温度変化[K]
より求めるようになっている。ここで、温度と熱量は、例えば、図4(a)に示す如く、線形関係を有する。前記比熱Cの測定後、塊状炭の温度を100℃以上に昇温させると水分が蒸発し、例えば、図4(b)に示す如く、時間の経過と共に試料としての塊状炭の温度が上昇するのに対して、該塊状炭の重量は減少していくため、昇温後の塊状炭の重量変化から、含水率を求めるようになっている。尚、前記塊状炭は、貯炭施設に貯蔵される石炭を塊状に加工して試料としたものであって、塊状炭の大きさは、およそ30〜50mm程度としてある。
The
However, Q: calorie [J]
m: mass [g] (converted from weight)
Δt: temperature change [K]
It is becoming more demanding. Here, the temperature and the amount of heat have, for example, a linear relationship as shown in FIG. After the measurement of the specific heat C, when the temperature of the lump coal is raised to 100 ° C. or higher, moisture evaporates, and, for example, as shown in FIG. 4B, the temperature of the lump coal as a sample increases with time. On the other hand, since the weight of the lump coal decreases, the moisture content is determined from the change in weight of the lump coal after the temperature rise. The lump coal is obtained by processing coal stored in a coal storage facility into lump and making it into a sample, and the size of the lump coal is about 30 to 50 mm.
前記第三分析ユニット30は、加熱板31が内蔵されて断熱材32で囲まれ且つ昇温速度を制御自在な第三加熱炉33を備えている。更に、前記第三加熱炉33の加熱板31に電源34から供給される電力量を計測する電力量計35と、前記第三加熱炉33の内部に上面側を外部に露出させてセットされる塊状炭の底面側(前記加熱板31に面する側)の高温部温度THを計測する高温部温度計36と、前記第三加熱炉33の内部にセットされる塊状炭の上面側(外部に露出する側)の低温部温度TCを計測する低温部温度計37とを備えている。前記第三分析ユニット30においては、断面積Sが一定になり且つ長さ(高さ)がLとなるように加工した塊状炭を第三加熱炉33の内部に上面側を外部に露出させてセットし、加熱板31により塊状炭の底面側を加熱し、上面側は開放し、図5に示す如く、塊状炭の底面側の高温部温度THが所定温度に到達した後に一定となるよう電力量を調節し、電力量計35で計測した電力量に基づき塊状炭に与えた熱流量qを求めるようになっている。更に、この時の塊状炭の温度差ΔT(=TH−TC)を高温部温度計36及び低温部温度計37で計測し、定常状態の熱伝導率λを
λ=(q/S)/(ΔT/L) …(2)
但し、q:熱流量[W]
S:断面積[m2]
ΔT:温度差[K]
L:長さ[m]
より求めるようになっている。
The
Here, q: heat flow [W]
S: sectional area [m 2 ]
ΔT: temperature difference [K]
L: Length [m]
It is becoming more demanding.
前記貯炭施設の情報は、図6に示す如く、外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方と、石炭層の形状と、貯炭量としてある。前記石炭層の形状は、例えば、図7(a)に示す如く、凸型、或いは図7(b)に示す如く、凹型となる。図7には貯炭施設がサイロ50である場合を示しており、該サイロ50の上部は開放され、その底部には石炭を払い出すための開口が形成されているため、石炭の温度上昇に伴う自然対流により、前記サイロ50の底部から空気が流入し、貯蔵される石炭より放出されるガスを含んだ空気が前記サイロ50の上部の空きスペースを通過して上端から外部へ流出するようになっている。
As shown in FIG. 6, the information on the coal storage facility includes at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature, the shape of the coal seam, and the amount of stored coal. The shape of the coal layer is, for example, a convex shape as shown in FIG. 7A, or a concave shape as shown in FIG. 7B. FIG. 7 shows a case where the coal storage facility is a
前記石炭昇温シミュレーション装置2は、図6に示す如く、前記低温酸化反応速度と、前記比熱と、前記含水率と、前記熱伝導率と、前記外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方とが入力条件を示す情報として入力され、前記石炭層の形状と、前記貯炭量とが石炭の解析領域を示す情報として入力されるようになっている。 As shown in FIG. 6, the coal heating simulation apparatus 2 receives the low-temperature oxidation reaction rate, the specific heat, the water content, the thermal conductivity, and at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature. Information indicating conditions is input, and the shape of the coal seam and the amount of stored coal are input as information indicating an analysis area of coal.
更に、前記石炭昇温シミュレーション装置2は、図6に示す如く、前記入力条件を示す情報と、前記解析領域を示す情報とを、ガス流動、化学反応、伝熱を考慮した計算流体力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)モデルで数値解析し、解析結果として、貯炭温度、酸素濃度、含水率、空気流速、圧力を求め、時間経過の反復計算を行うことにより、前記石炭の昇温特性を導き出すようになっている。 Further, as shown in FIG. 6, the coal heating simulation apparatus 2 compares the information indicating the input conditions and the information indicating the analysis area with a computational fluid dynamics (CFD) in consideration of gas flow, chemical reaction, and heat transfer. : Computational Fluid Dynamics) Numerical analysis with a model, the coal storage temperature, oxygen concentration, water content, air flow rate, and pressure are obtained as analysis results, and the temperature rise characteristics of the coal are derived by repeatedly calculating the passage of time. It has become.
前記石炭分析装置1と石炭昇温シミュレーション装置2は無線接続されている。但し、前記石炭分析装置1からの解析結果を石炭昇温シミュレーション装置2のシミュレーションに使用できれば良いため、前記石炭分析装置1と石炭昇温シミュレーション装置2を必ずしも無線接続する必要はない。 The coal analyzer 1 and the coal heating simulator 2 are wirelessly connected. However, since it is sufficient that the analysis result from the coal analysis device 1 can be used for the simulation of the coal heating simulation device 2, the coal analysis device 1 and the coal heating simulation device 2 do not necessarily need to be wirelessly connected.
次に、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
先ず、貯炭施設に貯蔵される石炭の物性を石炭分析装置1で計測する。 First, the physical properties of coal stored in a coal storage facility are measured by the coal analyzer 1.
前記石炭分析装置1の第一分析ユニット10の反応容器14には、貯炭施設に貯蔵される石炭を分級して試料とした粉状炭が充填され、該粉状炭が充填された反応容器14が第一加熱炉13の内部にセットされる。前記第一分析ユニット10においては、内部に粉状炭が充填された反応容器14が第一加熱炉13にセットされた後、空気流通装置15から反応容器14の内部に充填された粉状炭に対して空気が流通される。空気が流通された状態で、ヒータ11により反応容器14が加熱され、一定な昇温速度で反応容器14の温度が上昇し、粉状炭を通過した空気中の酸素濃度が酸素センサ16で計測される。この時、温度と酸素消費量との関係は、例えば、図3に示すようになり、この関係から低温酸化反応速度が求められる。
The
前記石炭分析装置1の第二分析ユニット20の第二加熱炉23には、貯炭施設に貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭がセットされる。前記第二分析ユニット20においては、ヒータ21により塊状炭が加熱されて温度上昇し、電力量計25で計測した電力量に基づき塊状炭に与えた熱量Qが求められる。この時の塊状炭の重量が重量計27で計測されて質量mが求められると共に、塊状炭の温度変化Δtが塊状炭温度計26で計測される。ここで、温度と熱量は、例えば、図4(a)に示す如く、線形関係を有しており、塊状炭の比熱Cが前記数式(1)(C=Q/(m×Δt))より求められる。更に、前記比熱Cの測定後、塊状炭の温度を100℃以上に昇温させると水分が蒸発し、例えば、図4(b)に示す如く、時間の経過と共に試料としての塊状炭の温度が上昇するのに対して、該塊状炭の重量は減少していくため、昇温後の塊状炭の重量変化から、含水率が求められる。
In the
前記石炭分析装置1の第三分析ユニット30の第三加熱炉33には、断面積Sが一定になり且つ長さ(高さ)がLとなるように加工した塊状炭を第三加熱炉33の内部に上面側を外部に露出させてセットする。前記第三分析ユニット30においては、加熱板31により塊状炭の底面側が加熱され、上面側は開放されており、図5に示す如く、塊状炭の底面側の温度(高温部温度TH)が所定温度に到達した後に一定となるよう電力量が調節され、電力量計35で計測した電力量に基づき塊状炭に与えた熱流量qが求められる。この時の塊状炭の温度差ΔT(=TH−TC)が高温部温度計36及び低温部温度計37で計測され、定常状態の熱伝導率λが前記数式(2)(λ=(q/S)/(ΔT/L))より求められる。
In the
前記石炭分析装置1から、前記低温酸化反応速度と、前記比熱と、前記含水率と、前記熱伝導率とが石炭の物性として出力される。 The coal analyzer 1 outputs the low-temperature oxidation reaction rate, the specific heat, the water content, and the thermal conductivity as physical properties of the coal.
一方、前記貯炭施設の情報として、図6に示す如く、外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方が計測されると共に、石炭層の形状が、図7(a)に示す如く、凸型であるか、或いは図7(b)に示す如く、凹型であるかが確認され、更に、貯炭量が計測される。尚、図7に示す貯炭施設としてのサイロ50の場合、該サイロ50の上部は開放され、その底部には石炭を払い出すための開口が形成されているため、石炭の温度上昇に伴う自然対流により、前記サイロ50の底部から空気が流入し、貯蔵される石炭より放出されるガスを含んだ空気が前記サイロ50の上部の空きスペースを通過して上端から流出する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature is measured as the information of the coal storage facility, and the shape of the coal layer is convex as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 7 (b), it is confirmed whether or not it is concave, and further, the amount of stored coal is measured. In addition, in the case of the
そして、図6に示す如く、前記低温酸化反応速度と、前記比熱と、前記含水率と、前記熱伝導率と、前記外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方とが入力条件を示す情報として、前記石炭分析装置1と無線接続された石炭昇温シミュレーション装置2へ入力されると共に、前記石炭層の形状と、前記貯炭量とが解析領域を示す情報として前記石炭昇温シミュレーション装置2へ入力される。 Then, as shown in FIG. 6, the low-temperature oxidation reaction rate, the specific heat, the water content, the thermal conductivity, and at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature are information indicating input conditions, While being input to the coal heating simulation device 2 wirelessly connected to the coal analysis device 1, the shape of the coal layer and the amount of stored coal are input to the coal heating simulation device 2 as information indicating an analysis area. .
前記石炭昇温シミュレーション装置2においては、図6に示す如く、前記入力条件を示す情報と、前記解析領域を示す情報とが、ガス流動、化学反応、伝熱を考慮した計算流体力学モデルで数値解析され、解析結果として、貯炭温度、酸素濃度、含水率、空気流速、圧力が求められ、時間経過の反復計算を行うことにより、石炭の昇温特性が導き出される。 In the coal heating simulation apparatus 2, as shown in FIG. 6, the information indicating the input condition and the information indicating the analysis area are numerically expressed by a computational fluid dynamics model in consideration of gas flow, chemical reaction, and heat transfer. The temperature is analyzed, and as a result of the analysis, the coal storage temperature, oxygen concentration, water content, air flow rate, and pressure are obtained, and the temperature rise characteristics of the coal are derived by repeatedly calculating the elapsed time.
前記石炭昇温シミュレーション装置2で求められた前記石炭の昇温特性は、図1に示す如く、シミュレーション請負業者から前記貯炭施設の貯蔵管理者にフィードバックされる。 As shown in FIG. 1, the temperature rise characteristics of the coal obtained by the coal temperature rise simulation device 2 are fed back from a simulation contractor to a storage manager of the coal storage facility.
前記貯炭施設の貯蔵管理者は、シミュレーション請負業者からフィードバックされた前記石炭の昇温特性(例えば、貯炭期間と温度の関係が分かるグラフ(図8参照)や推奨管理温度の情報)に基づき、石炭の管理を行うことができる。 The storage manager of the coal storage facility, based on the temperature rise characteristics of the coal (for example, a graph showing the relationship between the coal storage period and the temperature (see FIG. 8) and information on the recommended management temperature) fed back from the simulation contractor, Can be managed.
因みに、本発明者等は、本実施例を実証するために120ton規模の貯炭試験サイロを製作し、該貯炭試験サイロにおける貯蔵日数と管理温度との関係を実測値と数値解析結果で比較する実験を行った。この実験結果は、図8に示すようになり、数値解析結果が実測値と略一致していることが確認された。図8に示す例の場合、貯蔵日数が125日で、貯蔵される石炭の温度が管理温度(例えば、60[℃])に達することが数値解析結果から割り出されており、実測値との誤差もほとんどないことが分かる。 Incidentally, the present inventors manufactured a 120-ton scale coal storage test silo to demonstrate this example, and compared the relationship between the storage days and the control temperature in the coal storage test silo with measured values and numerical analysis results. Was done. The experimental results are as shown in FIG. 8, and it was confirmed that the numerical analysis results substantially coincided with the actually measured values. In the case of the example shown in FIG. 8, it is determined from the numerical analysis result that the number of storage days is 125 days and the temperature of the stored coal reaches the control temperature (for example, 60 [° C.]). It can be seen that there is almost no error.
又、前記貯炭試験サイロの石炭の温度分布を実測値と数値解析結果で比較する実験を行ったところ、45日後と50日後では、図9に示すようになり、数値解析結果が実測値と略一致していることが確認された。 Further, when an experiment was performed to compare the temperature distribution of coal in the coal storage test silo with the actually measured values and the numerical analysis results, as shown in FIG. 9 after 45 days and 50 days, the numerical analysis results were substantially the same as the actually measured values. It was confirmed that they matched.
即ち、本実施例の場合、低品位炭の貯炭期間を経験値から決めるのとは異なり、新しい炭種の石炭に対しても適切な管理温度を設定することができ、貯炭期間を正しく求めることが可能となる。 That is, in the case of the present embodiment, unlike the case of determining the coal storage period of low-rank coal from empirical values, it is possible to set an appropriate management temperature for coal of a new coal type, and to determine the coal storage period correctly. Becomes possible.
又、前記貯炭施設の自然発火発生防止対策として、自然発火を感知できるようにガス検知器を設置したり、或いは昇温防止剤を使用したりしなくて済み、多大な費用と手間が掛からなくなると共に、昇温防止剤の使用による石炭の品質低下も避けることが可能となる。 Also, as a measure for preventing the occurrence of spontaneous ignition of the coal storage facility, it is not necessary to install a gas detector so as to detect spontaneous ignition or to use an anti-heating agent, so that a great deal of cost and labor are not required. At the same time, it is possible to avoid a decrease in the quality of coal due to the use of the temperature rise inhibitor.
一方、同じ炭種の石炭であっても、貯蔵量、外気温度、野積み或いはサイロといった貯蔵形態により、石炭の昇温速度は大幅に変化することがあるが、本実施例の場合、石炭昇温シミュレーション装置2で求められた石炭の昇温特性は、信頼性が高く、そのデータを有効活用することができる。 On the other hand, even with coal of the same coal type, the rate of temperature rise of the coal may vary greatly depending on the storage amount, the outside air temperature, open storage or silo storage mode. The temperature rise characteristics of the coal determined by the temperature simulation device 2 are highly reliable, and the data can be effectively used.
又、現時点で自然発火防止対策として行われている、貯炭施設での散水による石炭の冷却といった一律的な処置とは異なり、石炭の炭種及び貯蔵形態に合わせた管理を行う上で非常に有効となる。 It is very effective in managing coal according to coal type and storage mode, unlike the current measures taken to prevent spontaneous ignition, such as cooling of coal by watering at coal storage facilities. Becomes
尚、本実施例の場合、図7や図9には、貯炭施設としてのサイロに貯蔵される石炭を示しているが、貯炭施設が石炭を野積みしている場合にも適用できることは言うまでもない。 In the case of the present embodiment, the coal stored in the silo as the coal storage facility is shown in FIGS. 7 and 9, but it is needless to say that the present invention can be applied to a case where the coal storage facility is stacking coal. .
こうして、貯蔵中の石炭の炭種及び貯蔵形態に合わせて自然発火を未然に防ぐよう管理を適切に行い得る。 In this way, management can be appropriately performed so as to prevent spontaneous ignition in accordance with the type of coal and the storage form of the coal being stored.
そして、前記石炭分析装置1は、貯蔵される石炭を分級して試料とした粉状炭が供給されて該粉状炭から低温酸化反応速度を計測する第一分析ユニット10と、貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から比熱、含水率を計測する第二分析ユニット20と、貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から熱伝導率を計測する第三分析ユニット30とを備えている。これにより、貯炭施設に貯蔵される石炭の物性を精度良く且つ効率良く計測することができる。
The coal analysis apparatus 1 is provided with a
又、前記貯炭施設の情報は、外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方と、石炭層の形状と、貯炭量としてある。これにより、石炭の昇温特性を求める上で影響の大きい要因を的確に把握し、信頼性を高めることができる。 The information on the coal storage facility includes at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature, the shape of the coal seam, and the amount of stored coal. This makes it possible to accurately grasp the factors that have a large effect in obtaining the temperature rise characteristics of the coal, thereby improving reliability.
又、前記石炭昇温シミュレーション装置2は、前記低温酸化反応速度と、前記比熱と、前記含水率と、前記熱伝導率と、前記外気温度及び石炭内部温度の少なくとも一方とが入力条件を示す情報として入力され、前記石炭層の形状と、前記貯炭量とが石炭の解析領域を示す情報として入力される。これにより、入力条件と解析領域とがそれぞれ明確化され、シミュレーションの精度向上に役立つ。 Further, the coal temperature raising simulation apparatus 2 is configured to provide information indicating that the low-temperature oxidation reaction rate, the specific heat, the water content, the thermal conductivity, and at least one of the outside air temperature and the coal internal temperature indicate input conditions. And the shape of the coal seam and the amount of stored coal are input as information indicating an analysis area of coal. This clarifies the input conditions and the analysis area, respectively, and helps to improve the accuracy of the simulation.
又、前記石炭昇温シミュレーション装置2は、前記入力条件を示す情報と、前記解析領域を示す情報とを、ガス流動、化学反応、伝熱を考慮した計算流体力学モデルで数値解析し、解析結果として、貯炭温度と、酸素濃度と、含水率と、空気流速と、圧力とを求め、時間経過の反復計算を行うことにより、前記石炭の昇温特性を導き出すようになっている。これにより、実測値と比較しても、その誤差が最小限に抑えられた石炭の昇温特性を求めることができ、石炭の自然発火防止にきわめて有効となる。 Further, the coal heating simulation apparatus 2 numerically analyzes the information indicating the input conditions and the information indicating the analysis region using a computational fluid dynamics model in consideration of gas flow, chemical reaction, and heat transfer, and analyzes the results. The temperature rise characteristics of the coal are derived by calculating the coal storage temperature, oxygen concentration, water content, air flow rate, and pressure, and repeatedly calculating the elapsed time. As a result, even when compared with the actually measured values, it is possible to obtain the temperature rise characteristics of the coal with the error being minimized, which is extremely effective in preventing spontaneous ignition of the coal.
更に又、前記石炭分析装置1と石炭昇温シミュレーション装置2は無線接続されているため、貯炭施設が遠隔地にあっても、シミュレーション請負業者は、依頼元である貯蔵管理者から提供される試料に基づく石炭の物性を容易に収集してデータ蓄積することができる。 Furthermore, since the coal analysis device 1 and the coal temperature raising simulation device 2 are wirelessly connected, even if the coal storage facility is located at a remote location, the simulation contractor can use the sample provided by the storage manager as the requester. It is possible to easily collect the physical properties of coal based on and accumulate data.
尚、本発明の石炭昇温予測管理システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, the coal temperature rise prediction management system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
1 石炭分析装置
2 石炭昇温シミュレーション装置
10 第一分析ユニット
20 第二分析ユニット
30 第三分析ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coal analyzer 2 Coal
Claims (5)
該石炭分析装置で計測された前記石炭の物性及び前記貯炭施設の情報に基づき数値解析を行って前記石炭の昇温特性を求める石炭昇温シミュレーション装置とを備え、
該石炭昇温シミュレーション装置で求められた前記石炭の昇温特性をシミュレーション請負業者から前記貯炭施設の貯蔵管理者にフィードバックするよう構成し、
前記石炭分析装置は、
貯蔵される石炭を分級して試料とした粉状炭が供給されて該粉状炭から低温酸化反応速度を計測する第一分析ユニットと、
貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から比熱、含水率を計測する第二分析ユニットと、
貯蔵される石炭を塊状に加工して試料とした塊状炭が供給されて該塊状炭から熱伝導率を計測する第三分析ユニットと
を備えたことを特徴とする石炭昇温予測管理システム。 A coal analyzer that measures the physical properties of coal stored in the coal storage facility,
A coal temperature rise simulation device for performing a numerical analysis based on the physical properties of the coal measured by the coal analysis device and information on the coal storage facility to obtain a temperature rise characteristic of the coal,
The temperature rise characteristic of the coal determined by the coal temperature rise simulation device is configured to be fed back from a simulation contractor to a storage manager of the coal storage facility ,
The coal analyzer,
A first analysis unit for supplying powdered coal as a sample by classifying the stored coal and measuring a low-temperature oxidation reaction rate from the powdered coal,
A second analysis unit for measuring the specific heat and water content from the bulk coal supplied with the bulk coal as a sample by processing the stored coal into a bulk,
A third analysis unit for processing the stored coal into a lump and supplying a lump coal as a sample and measuring the thermal conductivity from the lump coal;
Coal heating prediction management system characterized by comprising a.
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