JPH0854362A - 石炭の自然発火予知方法 - Google Patents

石炭の自然発火予知方法

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JPH0854362A
JPH0854362A JP18934494A JP18934494A JPH0854362A JP H0854362 A JPH0854362 A JP H0854362A JP 18934494 A JP18934494 A JP 18934494A JP 18934494 A JP18934494 A JP 18934494A JP H0854362 A JPH0854362 A JP H0854362A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯蔵炭の種類に関係なく、自然発火を精度高
く予知しうる方法を提供する。 【構成】 石炭貯蔵施設に貯蔵される石炭3に炭酸アン
モニウム一水塩等の物質を混入する。貯蔵石炭3が酸化
して石炭層内部の温度が上昇し約60℃を越えると、混
入されていた炭酸アンモニウム一水塩が分解しアンモニ
アガスを発生する。この発生アンモニアは換気ダクト7
によって吸引される気流と共にガスサンプリングライン
8を通ってガス分析装置9で分析される。これによって
貯蔵石炭3内部の蓄熱温度を知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭貯蔵施設等におい
て石炭の自然発火を予知する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、石炭貯蔵施設における石炭の自然
発火を予知する手段としては、次のような方法が用いら
れてきた。一つは赤外線温度計を用いて貯蔵石炭を上部
から監視する方法である。しかしながら、この方法は石
炭の表面温度を検出するものであり、主として石炭層内
部における蓄熱現象によってもたらされる自然発火の予
知には、充分な指標を与えることができなかった。
【0003】もう一つは石炭自身から発生するガスを検
出する方法である。このときの対象ガスとしては一酸化
炭素(CO),二酸化炭素(CO2),メタン(CH4),
エタン(C2 6),プロパン(C3 8),エチレン(C
2 4),プロピレン(C3 6)等が用いられる。
【0004】しかしながら、これらの発生ガスの特性は
石炭の種類、すなわち石炭の粒度、表面積、石炭化度、
化学成分等によって異なり、あらかじめ炭種毎に発生ガ
ス特性を充分把握しておく必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように赤外線温
度計による温度監視では、自然発火の原因となる石炭層
内部の蓄熱状況を検知できないため、補助的な手段でし
かありえなかった。また石炭からの発生ガスを検知する
方法では、炭種毎の発生ガス特性を事前に把握しておく
必要があり、通常数炭種が混在する石炭貯蔵施設におい
ては予知評価が困難であった。
【0006】本発明は貯蔵炭の種類に関係なく、自然発
火を精度高く予知しうる方法を提供することを課題とし
ている。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の状況に鑑み、本発
明においては、貯蔵する石炭にあらかじめ30〜100
℃で分解する物質を所定量混入し、石炭の内部蓄熱によ
る温度上昇に伴って発生する該混入物質の熱分解生成物
を検出することによって、石炭の自然発火を予知できる
ようにするものである。
【0008】本発明による予知方法において石炭に混入
する物質としては、例えば炭酸アンモニウム一水塩を用
いて発生するアンモニアガスを検出する。その他、本発
明により石炭に混入する物質の例としてはカルバミン酸
アンモニウム(NH4 CO2 NH2 ,分解温度;59
℃)やチオ硫酸カルシウム六水和物(CaS2 3 ・6
2 O,分解温度;60℃),亜ジチオン酸ナトリウム
二水和物(Na2 2 4 ・2H2 O,分解温度;52
℃),亜硫酸アンモニウム一水和物((NH4)2 SO3
・H2 O,分解温度;60〜70℃)等がある。
【0009】また、これらの化合物の他、所定温度以下
で分解又は溶融する高分子材料等の物質中に検出すべき
ガスを閉じ込めたものを貯蔵石炭に混入する形態として
もよい。
【0010】
【作用】本発明では前記した手段を採用するため、石炭
中に混入する物質の熱的特性を充分把握していれば、数
種の石炭を混在させて貯蔵する石炭貯蔵施設において
も、混入物質の熱分解生成物を検知することにより、正
確な自然発火予知を実現できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明による予知方法の実施の態様に
ついて具体的に説明する。本発明の手法を説明するため
の石炭への混入物質として、ここでは炭酸アンモニウム
一水塩〔(NH4)2 CO3 ・H2 O〕を用いた。炭酸ア
ンモニウム一水塩の熱分解曲線を図1に示す。これは炭
酸アンモニウム一水塩約20mgを空気10ml/min流通
下、1℃/minで加熱していき、その重量減少率(%)を
測定したものである。
【0012】これによると、炭酸アンモニウム一水塩は
約60℃から分解し始め、約95℃で完全に分解が完了
する。このことは60〜95℃の間でその熱分解生成物
であるアンモニアガス(NH3)を発生することを意味す
る。
【0013】次に、本発明の一実施の態様を図2を用い
て説明する。図2中、1は石炭貯蔵施設下の地面、2は
石炭貯蔵施設の壁、3は貯蔵石炭、4は石炭の払出し機
構(スクレッパー等)、5は石炭の投入機構(ベルトコ
ンベア等)、6は投入石炭、7は換気ダクト、8はガス
サンプリングライン、9はガス分析装置である。
【0014】このような構成において貯蔵施設に石炭を
投入する際、石炭に所定量の炭酸アンモニウム一水塩を
混入しておく。これにより、貯蔵石炭が酸化により蓄熱
し石炭層内部の温度が上昇し、約60℃を越えると混入
された炭酸アンモニウム一水塩が分解してアンモニアガ
ス(NH3)を発生する。
【0015】この発生したアンモニアガスは換気ダクト
7のファンによって吸引される気流に乗って換気ダクト
7に達する。このため、換気ダクト7にガスサンプリン
グライン8を設け、換気ダクト7を通過するガス中のア
ンモニアガスをガスクロマトグラフ等のガス分析装置9
で分析することにより、石炭の内部蓄熱温度を間接的に
知ることができる。
【0016】このように本例ではアンモニアガスが検知
された場合、局部的ではあっても約60℃を越える石炭
層が存在することであり、必然的に次に生じる発火の危
険性を示すものである。石炭の発火温度は炭種によって
異なるが、一般的には100℃以上であるため、本例の
ように100℃以下で熱分解して発生するガスを検出す
ることにより自然発火を予知できる。
【0017】本例では炭酸アンモニウム一水塩を用いて
説明したが、前述の通り100℃以下で熱分解して石炭
からの発生ガスと異なるガスを発生するものであれば、
選択的な指標物質となり得るので、本説明によって本発
明の範囲が限定されるものではない。
【0018】すなわち、本発明の方法において貯蔵石炭
に混入する物質の例としては前記したように、カルバミ
ン酸アンモニウム(NH4 CO2 NH2 ,分解温度;5
9℃)やチオ硫酸カルシウム六水和物(CaS2 3
6H2 O,分解温度;60℃),亜ジチオン酸ナトリウ
ム二水和物(Na2 2 4 ・2H2 O,分解温度;5
2℃),亜硫酸アンモニウム一水和物((NH4)2 SO
3 ・H2 O,分解温度;60〜70℃)等がある。
【0019】このうちカルバミン酸アンモニウムについ
ては、炭酸アンモニウム一水和物の際と同様、その分解
によって発生するアンモニアガスをガスクロマトグラフ
等のガス分析装置によって分析し、自然発火予知の指標
とする。
【0020】またチオ硫酸カルシウム六水和物や亜ジチ
オン酸ナトリウム二水和物においては、それらの分解に
よって発生する二酸化イオウガス(SO2)を例えば赤外
線吸収方式のSO2 分析計によって分析し、指標とす
る。
【0021】更に亜硫酸アンモニウム一水和物について
は、その分解によって発生するアンモニアガスに着目す
る場合はガスクロマト分析装置により、また発生する二
酸化イオウガスに着目する場合はSO2 分析計により測
定し、自然発火予知の指標とする。
【0022】これらを検知手段として使用する場合は、
炭酸アンモニウム一水塩の例で述べた通りであり、石炭
貯蔵施設等に取り付けられた換気ダクトにガスサンプリ
ングラインを設け、発生したアンモニアガスや二酸化イ
オウガスを所定のガス分析装置で測定することにより、
貯蔵施設における石炭内部の蓄熱温度を間接的に評価す
る。
【0023】また指標物質の形態としては、前述したよ
うに直接貯蔵石炭に混入してもよいが、NH3 ガス等を
100℃以下で分解又は溶融する物質中に閉じ込めて混
入すること等も考えられる。
【0024】これは例えば100℃以下に転移温度を有
する高分子材料(例えばポリスチレン,ポリ塩化ビニ
ル,ポリビニルアルコール,ポリ酢酸ビニル等)を用い
て、指標ガスとなるアンモニアガス等をその中に内包さ
せ、貯炭層が蓄熱して昇温し該高分子材料が破壊するこ
とによって内部の指標ガス(アンモニアガス等)が放出
されるようにするものである。
【0025】この場合、指標ガスの放出は該高分子材料
の熱による破壊温度に左右される。このため、指標ガス
としては前述のアンモニアガスや二酸化イオウガスに限
定されることなく、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガス
等が利用できるため、環境上も好ましいものとなる。な
お、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを用いた場合の
ガス検出手段としては、四重極形の質量分析計等が利用
できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、貯蔵炭の種類に関係な
く、貯蔵石炭に混入した物質が発生するガスによって自
然発火の予知を精度よく行う方法が提供され、自然発火
に伴う火災等の災害を未然に防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発火予知方法で用いる物質の例として
の炭酸アンモニウム一水塩の熱分解曲線を示すグラフ。
【図2】本発明の一実施態様を説明するための石炭貯蔵
施設と検知手段を組合せた状態を示す機器配置図。
【符号の説明】
1 貯蔵施設設置場所の地面 2 貯蔵施設の壁 3 貯蔵石炭 4 石炭払出し機構 5 石炭投入機構 6 投入中の石炭 7 換気ダクト(ファン) 8 ガスサンプリングライン 9 ガス分析装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭貯蔵施設に貯蔵する石炭に30〜1
    00℃で分解してガスを発生する物質を混入し、石炭の
    酸化、蓄熱によって該物質が分解する際に発生する前記
    ガスを検出し、石炭の自然発火を事前に検知することを
    特徴とする石炭の自然発火予知方法。
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