JP7463881B2 - 石炭の管理装置、及び石炭の管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭の管理装置、及び石炭の管理方法に関する。

貯炭施設に貯蔵される石炭は、大気中の酸素や水との反応により発熱し、最終的には発火する可能性がある。近年の火力発電では、亜瀝青炭など、石炭化度が低い低品位炭の使用が増加している。このような低品位炭は、従来火力発電で使用してきた瀝青炭よりも発熱し易く、より慎重な管理が求められる。

石炭は、石炭種のみならず、貯炭施設への受け入れロッド毎に発熱性が異なる。このため、従来から、石炭の発熱性を評価する方法が提案されている。例えば、Ｒ７０法と呼ばれる評価方法は、一定量の酸素が継続して供給されるオーブンの中に２００ｇ程度の石炭を入れ、石炭が４０℃から７０℃までに昇温する時間を測定する。そして、単位時間当たりの温度上昇率を算出し、石炭の発熱性を評価している。なお、オーブンの中に入れる前処理として、石炭の含水率を限りなく０％に近づける乾燥処理を行っている。

また、貯炭施設に貯蔵される石炭を安全に管理するため、下記特許文献１の昇温予測システムでは、石炭が所定の温度まで昇温する日数を予測している。具体的に、下記特許文献１の昇温予測システムでは、石炭の物性を計測する石炭分析装置と、石炭の昇温性を求める石炭昇温シミュレーション装置と、を備える。また、石炭昇温シミュレーション装置は、石炭分析装置で計測された石炭の物性及び貯炭施設の情報に基づいて数値解析を行い、石炭の発熱性を求めている。

特開２０１７－９０２８６号公報

特許文献１の昇温予測システムでは、粉状の石炭を試料として酸化速度を計測している。また、塊状の石炭を試料として比熱、含水率を計測している。さらに、塊状の石炭を試料として熱伝導率を計測している。このため、多くの試料を準備し、多くのデータを計測する必要がある。また、複雑な演算処理が必要である。

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたもので、石炭が所定の温度まで昇温する時間を容易に把握でき、石炭を安全に管理できる石炭の管理装置及び石炭の管理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係る石炭の管理装置は、含水率が１０％以上のデータ用石炭を予め試験し得られた、単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係を示す境界線によって、石炭を複数のグループに分ける判別マップと、前記データ用石炭を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線によって分けられた複数の前記グループが示された時間推定マップと、を記憶し、試料の前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記試料の含水率と、を前記判別マップに照合して前記試料が属する前記グループを判別し、前記時間推定マップから、前記試料が属する前記グループを選択するとともに、前記試料が属する前記グループと他の前記グループと区分ける前記基準線から前記所定の温度に到達するまでの時間を判断する。

これによれば、必要となるデータは、試料の含水率と単位時間当たりの温度上昇率に限定され、試料を準備したり計測したりする労力が削減する。また、試料の含水率が１０％以上であるため、含水率が０％に近づける労力が削減される。さらに、判別マップと時間推定マップとにより、所定の温度に到達するまでの時間を把握できる。よって、複雑な演算処理をする必要がない。

また、上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係る石炭の管理方法は、石炭を粉砕し、かつ含水率を１０％以上に調整した試料を準備する試料準備工程と、前記試料を試料容器の内部で発熱させ、前記試料の単位時間当たりの温度上昇率を算出する試験工程と、前記石炭を、前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係から複数のグループに分ける判別マップを用いて、前記試料が属する前記グループを判別するグループ判別工程と、時間推定マップを用いて、前記試料が所定の温度に到達するまでの時間を推定する時間推定工程と、を含み、前記判別マップは、前記含水率が１０％以上のデータ用石炭を予め試験し得られた、前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係を示す境界線によって、前記石炭が複数の前記グループに分けられており、前記グループ判別工程は、前記試料の前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記試料の含水率と、を前記判別マップに照合して、前記試料が属する前記グループを判別し、前記時間推定マップは、前記データ用石炭を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線により分けられた複数の前記グループが示されており、前記時間推定工程は、前記時間推定マップから、前記試料が属する前記グループを選択するとともに、前記試料が属する前記グループと他の前記グループと区分ける前記基準線から前記所定の温度に到達するまでの時間を判断する。

これによれば、準備する試料は、試験工程で使用する試料に限定され、試料の準備する労力が削減される。また、含水率が１０％以上の試料を使用するため、含水率が０％に近づける労力が削減される。さらに、判別マップと時間推定マップとにより、所定の温度に到達するまでの時間を把握できる。よって、複雑な演算処理を行う必要がない。

また、一態様に係る石炭の管理方法の望ましい態様として、前記試料容器は、上部に開口部が設けられた外容器と、前記外容器に嵌合し、前記外容器の開口部を密閉する密閉蓋と、前記外容器に収容され、上部に開口部が設けられた内容器と、を備え、前記内容器は、前記外容器よりも熱容量が小さい容器であり、かつ、上部の開口部が解放状態で前記外容器に収容されている。

この試料容器によれば、少量の試料であっても発熱し、昇温させることができる。よって、準備する試料が少量となり、試料の準備する労力が削減される。

本開示の石炭の管理装置及び石炭の管理方法によれば、石炭が所定の温度まで昇温する時間を容易に把握することができる。

図１は、実施形態に係る石炭の管理方法に含まれる各工程を説明するフロー図である。 図２は、実施形態に係る石炭発熱性評価装置及び石炭の管理装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る試料容器の断面形状を示す断面図である。 図４は、実施形態に係る判別マップを示す図である。 図５は、図４の判別マップを通常の表示にした場合の参考図である。 図６は、実施形態に係る時間推定マップを示す図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る石炭の管理方法に含まれる各工程を説明するフロー図である。図２は、実施形態に係る石炭発熱性評価装置及び石炭の管理装置の構成を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る試料容器の断面形状を示す断面図である。図４は、実施形態に係る判別マップを示す図である。図５は、図４の判別マップを通常の表示にした場合の参考図である。図６は、実施形態に係る時間推定マップを示す図である。

図１に示すように、実施形態に係る石炭の管理方法は、試料Ｃ（図３参照）を準備する試料準備工程Ｓ１と、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）を算出する試験工程Ｓ２と、判別マップ３０（図４参照）により試料Ｃが属するグループを判別するグループ判別工程Ｓ３と、時間推定マップ４０（図６参照）により、試料Ｃが所定の温度まで到達する時間を推定する時間推定工程Ｓ４と、を含む。また、本実施形態の試験工程Ｓ２では、図２に示すように、石炭発熱性評価装置１０を用いた例を挙げて説明する。さらに、本実施形態のグループ判別工程Ｓ３及び時間推定工程Ｓ４は、石炭の管理装置５０を用いた例を挙げて説明する。なお、石炭の管理装置５０については、単に管理装置５０と呼ぶ場合がある。

（試料準備工程）
試料準備工程Ｓ１は、貯炭施設から石炭を採取して粉砕する。そして、粉砕した石炭を乾燥させて所定の含水量に調整することを行う。対象となる石炭種は、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、及び亜炭のいずれであってもよい。ただし、本実施形態では、低品位炭に含まれる亜瀝青炭を対象として説明する。

本発明の石炭自然発熱性評価方法に用いる石炭粉砕試料の粒度としては、その９０％以上、好ましくは実質的に１００％の試料が、５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましく、２５０μｍ 以下であることがさらに好ましい。本発明の方法に用いる石炭粉砕試料は、粉砕後、所定の大きさ以下のもののみになるように篩分けをしてもよいが、この篩分けを省略することもできる。

石炭の含水率の調整は、スチームチューブドライヤなど、石炭の発火を防止しつつ乾燥させることで調整する。試料Ｃとして要求される石炭の含水率は１０％以上である。含水率が１０％未満であると、グループ判別工程Ｓ３の判別マップ３０により試料Ｃがどのようなグループに属するかを判別できないためである。なお、含水率（％）を調整後に、試料Ｃの含水率を測定しておく。この試料Ｃは、グループ判別工程Ｓ３で使用するからである。ここで、含水率（％）は、ＪＩＳ－Ｍ－８８１２で規定される工業分析方法の分析により求められる値である。

（試験工程）
試験工程Ｓ２は、試料準備工程Ｓ１で準備した試料Ｃに酸素を供給し発熱させ、所定初期温度から所定終期温度に昇温させる。その際、試料Ｃが所定初期温度から所定終期温度に到達するまでの時間を測定する。そして、所定終期温度と所定初期温度との差分値を測定時間で除算する。これにより、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が算出される。また、所定初期温度としては、例えば２０℃から５０℃までの範囲であり、所定終期温度としては、例えば６０から１５０℃までの範囲が挙げられる。Ｒ７０法と同様に、所定初期温度を４０℃とし、所定終期温度を７０℃としてもよい。

図２に示すように、本実施形態で使用する石炭発熱性評価装置１０は、酸素含有ガス（酸化ガス）を貯蔵する酸素ガスタンク１１と、窒素ガスを貯蔵する窒素ガスタンク１２と、流量温度制御部１３と、流量温度制御部１３からガスが供給される加温槽１４と、加温槽１４に収容される試料容器１５と、を備える。

流量温度制御部１３は、内部を通過するガスを加温し、所望の温度に調整することができる。酸素ガスタンク１１及び窒素ガスタンク１２と、流量温度制御部１３と、の間には、第１ガス供給管２０ａが設けられている。第１ガス供給管２０ａの上流部は、二つに分岐しており、酸素ガスタンク１１と窒素ガスタンク１２とのそれぞれに接続している。第１ガス供給管２０ａの下流部は、流量温度制御部１３に接続している。流量温度制御部１３と加温槽１４との間には、第２ガス供給管２０ｂが設けられている。第２ガス供給管２０ｂの上流部は、流量温度制御部１３に接続している。第２ガス供給管２０ｂの下流部は、加温槽１４の壁部を貫通し、加温槽１４の内部に配置された試料容器１５に接続している。

また、第１ガス供給管２０ａには、制御弁１１ａ、１２ａが設けられている。このため、流量温度制御部１３を通過して加温槽１４に供給するガスの種類を選択したり、ガスの流量を調整したりすることができる。なお、制御弁１１ａ、１２ａの開閉は、流量温度制御部１３が行っている。また、流量温度制御部１３は、試料温度測定装置２２（図３参照）を有しており、試料Ｃの温度データを収集している。そして、試料温度測定装置２２は、試料Ｃにおける単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）を管理装置５０に送信する。

加温槽１４は、試料容器１５を収容すると共に、試料Ｃの温度に追従して試料容器１５の内部の温度を調整して試料容器１５を保温する装置である。例えば、加温槽１４における熱媒体は、液体であってもよいが、気体であることが好ましい。なお、第２ガス供給管２０ｂは、加温槽１４の内部を通っているため、流量温度制御部１３でガスを温める代わりに加温槽１４の内部でガスを温めるようにしてもよい。

図３に示すように、試料容器１５は、支持台１９に支持されている。試料容器１５は、試料Ｃを収容する内容器１６と、内容器１６を収容した外容器１７と、外容器１７の開口部を閉塞する密閉蓋１８と、を備える。

外容器１７は、保温性を有する容器である。外容器１７は、上部に開口部を有し、有底筒状と成っている。外容器１７の上部の開口部には、密閉蓋１８が嵌合している。よって、外容器１７の内部空間は、密閉されている。外容器１７としては、例えば、ガラス製、ステンレス製等の魔法瓶（内側層及び外側層の間の空間が真空となっている容器）を挙げられる。つまり、外容器１７として、水筒、ポットなどの市販の魔法瓶（既製品）を用いることができる。このため、外容器１７を安価とすることができる。

内容器１６は、上部に開口部を有し、有底筒状を成している。内容器１６の内部には、試料Ｃが収容される。内容器１６は、上部の開口部が開放状態で外容器に収容されている。つまり、内容器１６の内部と、外容器１７の内部とが、連通した状態となっている。内容器１６は、外容器１７よりも熱容量が小さい。内容器１６の熱容量としては、０．５Ｊ／Ｋ以上１０．０Ｊ／Ｋ以下であることが好ましく、０．８Ｊ／Ｋ以上６．０Ｊ／Ｋ以下であることがより好ましく、１．０Ｊ／Ｋ以上５．０Ｊ／Ｋ以下であることがさらに好ましい。内容器１６の材質としては、比熱が小さく、加工の容易な材料からなることが好ましく、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスを挙げることができる。これらの中でも、変形が容易で、壁厚の薄い容器（熱容量の小さな容器）を容易に作製できることから、アルミニウムが好ましい。

内容器１６の容量としては、所定量の試料Ｃを収容できる大きさである。ここで、所定量の試料Ｃとは、２０ｇ以上８０ｇ以下程度、好ましくは３０ｇ以上６０ｇ以下程度、さらに好ましくは３５ｇ以上４５ｇ以下程度である。具体的に、内容器１６の容量としては、３０ｃｍ^３以上１２０ｃｍ^３以下であることが好ましく、４５ｃｍ^３以上９０ｃｍ^３以下であることがより好ましく、５０ｃｍ^３以上７０ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。

なお、従来は、試料の量が少ないと昇温が生じず、石炭の発熱性の評価を行うことができなかった。しかしながら、試料容器１５は、比熱が小さな材料を用いて作製した壁厚の薄い小型の内容器１６を用いると共に、さらに内容器１６を連通状態で外容器１７に収容することにより、内容器１６の内部に導入された加温ガスが外容器１７の内部にも充満して内容器１６の保温性が十分に確保される。このため、４０℃程度の低温であっても少量の石炭が発熱し、石炭の昇温が生じる。

第２ガス供給管２０ｂと、ガス排出管２１と、試料温度測定装置２２と、が密閉蓋１８を貫通している。第２ガス供給管２０ｂは、内容器１６の上部の開口部を通過し、先端が内容器１６の底部寄りに配置されている。これにより、下方から試料Ｃに酸素ガスが供給される。ガス排出管２１は、外容器１７内の酸素ガスを外部に排出する。ガス排出管２１の先端は、密閉蓋１８の下面から僅かに突出し、外容器１７の上方に配置されている。また、試料温度測定装置２２は、内容器１６の内部に配置されている。

次に石炭発熱性評価装置１０の使用方法について説明する。まず、粉砕後の試料Ｃを７０℃の環境で真空乾燥し、試料Ｃの含水率を調整する。その後、試料Ｃを真空下で室温まで冷却した後、指定量の試料Ｃを容器１６に充填する。試料Ｃの充填後、ガス供給部２０ｂから室温の窒素ガスを供給しながら内容器１５の密閉蓋１８を締め、試料Ｃを封入する。

次に、窒素ガスから酸素ガスに切り替え、試料Ｃに酸素ガスを供給し、試料Ｃを発熱させる。試料Ｃに導入された酸素ガスは、内容器１６の底部から上方に向かって流れ、試料Ｃ全体に拡散する。そして、さらに上方に向かって流れた酸素ガスは、外容器１７の密閉蓋１８に貫通して設けられたガス排出管２１から外部に排出される。このとき、外容器１７内にも加温酸素ガスが充満することとなり、内容器１６内の保温性が高まり、低温であっても試料Ｃの昇温を促すことができる。なお、初期の窒素ガス供給時も同様の作用により内容器１６内の保温性が高められる。

また、流量温度制御部１３は、試料Ｃの発熱により試料Ｃの温度が上昇するため、試料Ｃの温度に追従するように酸素ガスを加温する。これによれば、第２ガス供給管２０ｂが配置される加温槽１４の内部の温度も上昇する。この動作を継続し、試料Ｃの温度を所定終期温度まで昇温させ、所定初期温度から所定終期温度までの上昇に要した時間により石炭の発熱性を測定する。

（グループ判別工程）
グループ判別工程Ｓ３は、試験工程Ｓ２で算出された試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）と、試料準備工程Ｓ１で準備された時点の試料Ｃの含水率（％）と、に基づいて、試料Ｃが石炭のいずれのグループに属するか、を判別する工程である。このグループ判別工程Ｓ３では、図４に示す判別マップ３０を使用する。なお、石炭のいずれのグループとは、石炭種によって分けられるグループではなく、発熱性によって分けられるグループを指す。つまり、本実施形態では、低品位炭（亜瀝青炭）を挙げて説明しているが、亜瀝青炭であっても受け入れロッド毎に発熱性が異なることから、試料Ｃがどのような発熱性を有する亜瀝青炭のグループに属するかを判別するものである。

グループ判別工程Ｓ３で使用される石炭の管理装置５０は、図２に示すように、例えばプロセッサの一例であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを格納する記憶手段の一例であるメモリ５２、及び結果を出力する出力手段の一例である表示部５３を有する。また、管理装置５０は、情報（データ）を入力手段するための手段として、試料温度測定装置２２と接続する通信配線４８と、キーボードなどの情報入力装置４９と、を有している。

石炭の管理装置５０は、図４に示す判別マップ３０を記憶している。判別マップ３０の縦軸は、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）である。判別マップ３０の横軸は、含水率（％）である。判別マップ３０には、横軸方向に延びて判別マップ３０を上下に区分けする境界線Ｍ１、Ｍ２が設けられている。なお、図４に示す判別マップ３０では、含水率が０％から２０％を超える範囲で開示されているが、本開示の石炭の管理方法においては、含水率が１０％以上の範囲（破線Ｎよりも右側の範囲）で開示されていればよい。同様に、境界線Ｍ１、Ｍ２も含水率が１０％以上の範囲で開示されていればよい。

境界線Ｍ１、Ｍ２は、予め試験したデータにより設定された線である。詳細に説明すると、一つの貯蔵現場に貯蔵される石炭（低品位炭）を粉砕し、かつ含水率が異なるように調整した複数の石炭（低品位炭）を準備する。そして、含水率が異なる石炭（低品位炭）毎の単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）を算出し、プロットする（図４の○と●を参照）。そして、複数のプロットを結んだ線が境界線Ｍ１、Ｍ２となっている。つまり、境界線Ｍ１、Ｍ２は、データ用石炭（データ用低品位炭）を予め試験し得られた、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）と、含水率（％）と、の関係を示す線である。なお、本開示の石炭の管理方法においては、境界線Ｍ１、Ｍ２の含水率が１０％以上の範囲で開示されていればよいことから、データ用石炭（データ用低品位炭）は含水率が１０％以上のものを用意して試験すればよい。

実施形態では、データ用石炭（データ用低品位炭）として亜瀝青炭を使用している。また、実施形態では、貯蔵現場から採取した２つの亜瀝青炭をデータ用石炭（データ用低品位炭）としている。このため、判別マップ３０上には、２つの境界線Ｍ１、Ｍ２が設けられている。なお、貯蔵現場が異なる２つの亜瀝青炭のうち、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が高い方を亜瀝青炭１といい、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が低い方を亜瀝青炭２という。つまり、境界線Ｍ１は、含水率が異なる第１亜瀝青炭の単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）のプロットを結んでなる。境界線Ｍ２は、異なる第２亜瀝青炭の単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）のプロットを結んでなる。

図４に示すように、判別マップ３０は、境界線Ｍ１と境界線Ｍ２とにより、上下方向に区分けされている。言い換えると、判別マップ３０上で、石炭（低品位炭）が複数のグループ（本実施形態では３つのグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３）に区分けされている。詳細には、境界線Ｍ１よりも上方に位置し、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が亜瀝青炭１よりも高い高温グループＲ１と、境界線Ｍ１と境界線Ｍ２との間に位置し、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が亜瀝青炭１よりも低く、かつ亜瀝青炭２よりも高い中温グループＲ２と、境界線Ｎ２よりも下方に位置し、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が亜瀝青炭２よりも低い低温グループＲ３と、に分けられている。

管理装置５０には、通信配線４８を介して試料温度測定装置２２から試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が入力される。また、石炭（低品位炭）の管理装置５０は、情報入力装置４９を介して試料Ｃの含水率（％）に入力される。そして、管理装置５０は、単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）と、含水率（％）と判別マップ３０に照合し、試料Ｃが属するグループを判別する。具体的には、図４に示すように、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）がＫ１であり、含水率（％）がＫ２の場合、管理装置５０は、Ｋ１とＫ２とから引いた仮想線の交点Ｋを判別マップ３０上で探す。本実施形態の判別マップ３０では、交点Ｋは、境界線Ｍ１と境界線Ｍ２との間に位置するため、試料Ｃは中温グループＲ２に属する、と判断する。

上記の方法によれば、試料Ｃの発熱性を把握することができる。つまり、試料Ｃが高温グループＲ１に属する場合に、亜瀝青炭１よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が高い石炭（低品位炭）である、と把握できる。また、試料Ｃが中温グループＲ２に属する場合、亜瀝青炭１よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が低く、かつ、亜瀝青炭２よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が高い石炭（低品位炭）である、と把握できる。さらに、試料Ｃが低温グループＲ３に属する場合、亜瀝青炭２よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が低い石炭（低品位炭）である、と把握できる。

ここで、図４に示すプロット（図４の○と●を参照）は、実際の実験結果に基づいている。図４に示すように、含水率が１０％未満の場合、境界線Ｍ１と境界線Ｍ２とが上下に離れているものの、プロットを見てみると、亜瀝青炭１と亜瀝青炭２は、同じような単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）を示している。つまり、試料Ｃの含水率（％）が１０％未満の場合、グループ分けを行うことができない。一方で、含水率が１０％以上となると、同じ亜瀝青炭であっても、発熱性の違いが明確であり、グループ分け、言い換えると、発熱性の判別が可能となっている。以上から、本開示の石炭（低品位炭）の管理方法は、試料準備工程で準備する試料の含水率を１０％以上となっている。また、判別マップ３０及び境界線Ｍ１、Ｍ２も含水率が１０％以上の範囲（破線Ｎよりも右側の範囲）で開示されていればよい。

さらに、判別マップ３０は、縦軸が対数であり、片対数グラフとなっている。これによれば、含水率が１０％以下のプロットが直線状に並び、直線状の境界線を設定できるからである。ちなみに、図５は、亜瀝青炭１の単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）と含水率（％）との関係、及び、亜瀝青炭２の単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）と含水率（％）との関係を通常のグラフで表した場合のマップである。図５に示すように、プロットが離散的となり、直線状の境界線を設定し難い。このような理由からマップが片対数グラフとなっている。

（時間推定工程）
時間推定工程Ｓ４は、試料Ｃが所定の温度Ｔまで到達する時間を推定する工程である。所定の温度Ｔの一例として、試料Ｃの石炭（低品位炭）が発火する温度が挙げられるが、本開示の管理方法はこれに限定されない。例えば、試料Ｃの石炭（低品位炭）が発火する温度よりも低い温度に設定してもよい。そして、所定の温度Ｔを発火する温度よりも低い温度に設定している場合には、その温度に到達する時間に散水して温度を下げたり、若しくは、火力発電に使用したりしてもよい。時間推定工程Ｓ４では、図６に示す時間推定マップ４０を使用する。また、時間推定工程Ｓ４も、管理装置５０（図２参照）を使用している。

管理装置５０は、時間推定マップ４０を記憶している。時間推定マップ４０の縦軸は、温度（℃）である。時間推定マップ４０の横軸は、経過日（経過時間）である。時間推定マップ４０には、右側に変位するにつれて上昇する基準線Ｌ１、Ｌ２が設けられ、高温グループＲ１と中温グループＲ２と低温グループＲ３の範囲が示されている。なお、基準線Ｌ１、Ｌ２の開始温度は、試験工程Ｓ２における試料Ｃの所定初期温度４０℃となっているが、異なる温度にしてもよい。また、時間推定マップ４０の横軸の単位は、日となっているが、時間であってもよい。

基準線Ｌ１、Ｌ２は、亜瀝青炭１と亜瀝青炭２とが積み上げられたパイルから測定したデータに基づいて作成される。詳細には、亜瀝青炭１のパイルに熱電対を差し込み、時間の経過とともに上昇するパイル（石炭）の温度を測定する。そして、その測定値（℃）をプロットし、そのプロットを結んで出来たのが基準線Ｌ１である。同様に、亜瀝青炭２のパイルに熱電対を差し込み、時間の経過とともに上昇するパイル（石炭）の温度を測定する。そして、その測定値（℃）をプロットし、そのプロットを結んで出来たのが基準線Ｌ２である。つまり、基準線Ｌ１、Ｌ２は、データ用石炭（亜瀝青炭１と亜瀝青炭２）を予め試験して得られた、経過日（経過時間）と、温度と、の関係を示す線である。

基準線Ｌ１の傾き（横軸の変位量に対する縦軸の変位量）は、基準線Ｌ２の傾きよりも大きい。よって、亜瀝青炭１の方が亜瀝青炭２よりも所定の温度に到達する日数が少ない。具体的に、亜瀝青炭１は、所定の温度Ｔに到達する時間はＡ日であり、亜瀝青炭２は、所定の温度Ｔに到達する日数はＢ（Ｂ＞Ａ）日である。

時間推定マップ４０においては、基準線Ｌ１、Ｌ２により分けられた領域に、高温グループＲ１、中温グループＲ２、低温グループＲ３が示されている。高温グループＲ１は、亜瀝青炭１よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が高い。このため、時間推定マップ４０において、基準線Ｌ１の左上側の範囲に、高温グループＲ１が位置づけされる。中温グループＲ２は、亜瀝青炭１よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が低く、かつ、亜瀝青炭２よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が高い。このため、基準線Ｌ１と基準線Ｌ２との間の範囲に中温グループＲ２が位置づけされる。低温グループＲ３は、亜瀝青炭３よりも単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）が低い。このため、基準線Ｌ２よりも右下側の範囲に低温グループＲ３が位置づけされる。

管理装置５０は、グループ判別工程Ｓ３に相当する処理、つまり、試料Ｃの属するグループを判別した後、時間推定マップ４０上で、試料Ｃが属すると判別されたグループの位置を特定する。例えば、試料Ｃがグループ判別工程Ｓ３で中温グループＲ２に属すると判別された場合、中温グループＲ２が時間推定マップ４０上のどこにあるかを探し、場所を特定する。これによれば、試料Ｃの経過日（経過時間）と温度との関係式Ｋ４を、時間推定マップ４０上に設定しようとした場合、その関係式Ｋ４は中温グループＲ２の範囲を通過する、と考えることができる。ただし、図６に示すように、試料Ｃの関係式Ｋ４と、所定の温度Ｔと、が交わる交点Ｋ５に対応する経過日、つまり所定の温度Ｔに到達する到達日Ｋ６が不明である。よって、次に、試料Ｃが属するグループと他のグループと区分ける基準線を特定し、その基準線から所定の温度Ｔに到達するまでの時間を判断する。

具体的には、試料Ｃが属する中温グループＲ２と、高温グループＲ１と、を区分ける基準線は、基準線Ｌ１である。そして、基準線Ｌ１と、所定の温度Ｔと、が交わる交点に対応する経過日は、Ａ日である。よって、試料Ｃが所定の温度Ｔとなる到達日Ｋ６は、Ａ日よりも後ということがわかる。同様に、試料Ｃが属する中温グループＲ２と、低温グループＲ３と、を区分ける基準線は、基準線Ｌ２である。そして、基準線Ｌ２と、所定の温度Ｔと、が交わる交点の対応する経過日は、Ｂ日である。よって、試料Ｃが所定の温度Ｔとなる到達日Ｋ６は、Ｂ時間よりも前ということがわかる。以上から、試料Ｃが所定の温度Ｔに到達する到達日Ｋ６は、Ａ日からＢ日までの間と推定される。

そのほか、試料Ｃが高温グループＲ１に属する場合には、試料Ｃが所定の温度Ｔに到達する到達日は、Ａ日よりも前と推定される。また、試料Ｃが低温グループＲ３に属する場合には、試料Ｃが所定の温度Ｔに到達する到達日は、Ｂ日よりも後と推定される。そして、本処理が終了したら、管理装置５０は、表示部５３に、試料Ｃが所定の温度Ｔに到達する到達日を表示して知らせる。なお、本実施形態において、出力手段の一例として、表示部５３を用いているが、音声を出力する装置で知らせるようにしてもよい。

以上、実施形態の石炭の管理装置５０は、含水率が１０％以上のデータ用石炭（亜瀝青炭１、２）を予め試験し得られた、単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係を示す境界線Ｍ１、Ｍ２によって、石炭を複数のグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３に分ける判別マップ３０と、データ用石炭を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線Ｌ１、Ｌ２によって分けられた複数のグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が示された時間推定マップ４０と、を記憶し、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率と、試料Ｃの含水率と、を判別マップ３０に照合して試料Ｃが属するグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３を判別し、時間推定マップ４０から、試料Ｃが属するグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３を選択するとともに、試料Ｃが属するグループと他のグループと区分ける基準線から所定の温度に到達するまでの時間を判断する。

これによれば、必要となるデータは、試料Ｃの含水率（％）と単位時間当たりの温度上昇率（℃／ｈ）に限定されるため、試料Ｃの準備をしたり計測したりする労力が削減する。また、試料Ｃの含水率が１０％以上であるため、含水率が０％に近づける労力が削減される。さらに、判別マップ３０と時間推定マップ４０とにより、所定の温度に到達するまでの時間を把握できる。よって、複雑な演算処理をする必要がない。以上から、石炭が所定の温度まで昇温する時間を容易に把握できる。

また、実施形態の石炭の管理方法は、石炭を粉砕し、かつ含水率を１０％以上に調整した試料Ｃを準備する試料準備工程Ｓ１と、試料Ｃを試料容器１５の内部で発熱させ、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率を算出する試験工程Ｓ２と、石炭を、単位時間当たりの温度上昇率と、含水率と、の関係から複数のグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３に分ける判別マップ３０を用いて、試料Ｃが属するグループを判別するグループ判別工程Ｓ３と、時間推定マップ４０を用いて、試料Ｃが所定の温度に到達するまでの時間を推定する時間推定工程Ｓ４と、を含んでいる。判別マップ３０は、含水率が１０％以上のデータ用石炭（亜瀝青炭１、２）を予め試験し得られた、単位時間当たりの温度上昇率と、含水率と、の関係を示す境界線Ｍ１、Ｍ２によって、石炭が複数のグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３に分けられている。グループ判別工程Ｓ３は、試料Ｃの単位時間当たりの温度上昇率と、試料Ｃの含水率と、を判別マップ３０に照合し、試料Ｃが属するグループを判別している。時間推定マップ４０は、データ用石炭（亜瀝青炭１、２）を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線Ｌ１、Ｌ２により分けられた複数のグループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が示されている。時間推定工程Ｓ４は、時間推定マップ４０から、試料Ｃが属するグループを選択するとともに、試料が属するグループと他のグループと区分ける基準線から所定の温度に到達するまでの時間を判断する。

これによれば、準備する試料は、試験工程Ｓ２で使用する試料Ｃに限定される。よって、試料Ｃの準備する労力を削減できる。また、含水率が１０％以上の試料Ｃを使用するため、含水率が０％に近づける労力を削減できる。さらに、判別マップ３０と時間推定マップ４０とにより、所定の温度に到達するまでの時間（到達日）を把握でき、複雑な演算処理を行う必要がない。以上から、石炭が所定の温度まで昇温する時間を容易に把握できる。

また、実施形態の石炭の管理方法の試料容器１５は、上部に開口部が設けられた外容器１７と、外容器１７に嵌合し、外容器の開口部を密閉する密閉蓋１８と、外容器１７に収容され、上部に開口部が設けられた内容器１６と、を備える。内容器１６は、外容器１７よりも熱容量が小さい容器であり、かつ、上部の開口部が解放状態で外容器１７に収容されている。

この試料容器１５によれば、少量の試料であっても発熱し、昇温させることができる。よって、準備する試料が少量となり、試料の準備する労力を削減できる。

以上、実施形態について説明したが、実施形態は例示である。本開示の実施形態では、判別マップ及び時間推定マップに示される境界線や基準線が２つとなっているが、１つ又は３つ以上であってもよいが、境界線や基準線が多いほど好ましい。境界線や基準線が多いほど、試料Ｃの到達日の詳細な日を把握できるからである。

また、実施形態の石炭の管理装置５０は、クライアントサーバシステムを構成していてもよい。つまり、別装置である端末から石炭の管理装置５０に対して、所定の温度に到達するまでの時間（到達日）の情報を要求し、石炭の管理装置５０がこれに答えて端末に到達日を出力するようにしてもよい。

１０ 石炭発熱性評価装置
１１ 酸素ガスタンク
１２ 窒素ガスタンク
１３ 流量温度制御部
１４ 加温槽
１５ 試料容器
１６ 内容器
１７ 外容器
１８ 密閉蓋
２０ａ 第１ガス供給管
２０ｂ 第２ガス供給管
２１ ガス排出管
２２ 試料温度測定装置
３０ 判別マップ
４０ 時間推定マップ
５０ 石炭の管理装置
５１ ＣＰＵ
５２ メモリ
Ｃ 試料
Ｍ１、Ｍ２ 境界線
Ｌ１、Ｌ２ 基準線
Ｓ１ 試料準備工程
Ｓ２ 試験工程
Ｓ３ グループ判別工程
Ｓ４ 時間推定工程

Claims (3)

1. 含水率が１０％以上のデータ用石炭を予め試験し得られた、単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係を示す境界線によって、石炭を複数のグループに分ける判別マップと、
   前記データ用石炭を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線によって分けられた複数の前記グループが示された時間推定マップと、
   を記憶し、
   含水率が１０％以上に調整された石炭の試料の前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記試料の含水率と、を前記判別マップに照合して前記試料が属する前記グループを判別し、
   前記時間推定マップから、前記試料が属する前記グループを選択するとともに、前記試料が属する前記グループと他の前記グループと区分ける前記基準線から所定の温度に到達するまでの時間を判断する
   石炭の管理装置。
2. 石炭を粉砕し、かつ含水率を１０％以上に調整した試料を準備する試料準備工程と、
   前記試料を試料容器の内部で発熱させ、前記試料の単位時間当たりの温度上昇率を算出する試験工程と、
   前記石炭を、前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記含水率と、の関係から複数のグループに分ける判別マップを用いて、前記試料が属する前記グループを判別するグループ判別工程と、
   時間推定マップを用いて、前記試料が所定の温度に到達するまでの時間を推定する時間推定工程と、
   を含み、
   前記判別マップは、含水率が１０％以上のデータ用石炭を予め試験し得られた、前記データ用石炭の単位時間当たりの温度上昇率と、前記データ用石炭の含水率と、の関係を示す境界線によって、前記データ用石炭が複数のグループに分けられており、
   前記グループ判別工程は、前記試料の前記単位時間当たりの温度上昇率と、前記試料の含水率と、を前記判別マップに照合して、前記試料が属する前記グループを判別し、
   前記時間推定マップは、前記データ用石炭を予め試験して得られた、経過時間と、温度と、の関係を示す基準線により分けられた複数の前記グループが示されており、
   前記時間推定工程は、前記時間推定マップから、前記試料が属する前記グループを選択するとともに、前記試料が属する前記グループと他の前記グループと区分ける前記基準線から前記所定の温度に到達するまでの時間を判断する
   石炭の管理方法。
3. 前記試料容器は、
   上部に開口部が設けられた外容器と、
   前記外容器に嵌合し、前記外容器の開口部を密閉する密閉蓋と、
   前記外容器に収容され、上部に開口部が設けられた内容器と、
   を備え、
   前記内容器は、前記外容器よりも熱容量が小さい容器であり、かつ、上部の開口部が解放状態で前記外容器に収容されている
   請求項２に記載の石炭の管理方法。

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