JPH10279969A - 改質炭の熟成方法及び熟成改質炭 - Google Patents
改質炭の熟成方法及び熟成改質炭Info
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- JPH10279969A JPH10279969A JP9658297A JP9658297A JPH10279969A JP H10279969 A JPH10279969 A JP H10279969A JP 9658297 A JP9658297 A JP 9658297A JP 9658297 A JP9658297 A JP 9658297A JP H10279969 A JPH10279969 A JP H10279969A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水分含有量が多い中低質炭から低自然発火
性、低吸湿性、高発熱量の改質炭を得ること。 【解決手段】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、低質
炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に加
熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却して
得られた改質炭を、７０℃以下に冷却した後、石炭採掘
後の跡地に設けられた窪地に改質炭を入れ、その上を耐
熱、耐水性シートで覆って酸素濃度１２vol％以下、湿
度６０％以下、温度１００℃以下で大気の遮断下に１ヶ
月以上保存する。
性、低吸湿性、高発熱量の改質炭を得ること。 【解決手段】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、低質
炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に加
熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却して
得られた改質炭を、７０℃以下に冷却した後、石炭採掘
後の跡地に設けられた窪地に改質炭を入れ、その上を耐
熱、耐水性シートで覆って酸素濃度１２vol％以下、湿
度６０％以下、温度１００℃以下で大気の遮断下に１ヶ
月以上保存する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中低質炭を高温に
加熱し、冷却したものを、更に、熟成処理して得られた
低自然発火性、低吸湿性、高発熱量の石炭及びその製造
方法に関する。
加熱し、冷却したものを、更に、熟成処理して得られた
低自然発火性、低吸湿性、高発熱量の石炭及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】中低質炭は、石炭化度の低い石炭であ
り、代表的なものは褐炭や高揮発分の亜瀝青炭であり、
通常、亜瀝青炭以下の低品位のものを中低質炭という。
中低質炭は、その埋蔵量の豊富さや低硫黄分のものが多
いことから、今後の利用が増えるものと考えられる。し
かし、中低質炭は水分含有量が多く、したがって重量当
たりの発熱量が低く、さらに乾燥した中低質炭は吸湿性
が高く、また自然発火しやすいという欠点があり、利用
拡大の障害となっていた。
り、代表的なものは褐炭や高揮発分の亜瀝青炭であり、
通常、亜瀝青炭以下の低品位のものを中低質炭という。
中低質炭は、その埋蔵量の豊富さや低硫黄分のものが多
いことから、今後の利用が増えるものと考えられる。し
かし、中低質炭は水分含有量が多く、したがって重量当
たりの発熱量が低く、さらに乾燥した中低質炭は吸湿性
が高く、また自然発火しやすいという欠点があり、利用
拡大の障害となっていた。
【０００３】このため、一つの方法として、これらの中
低質炭を８０〜１５０℃で乾燥する方法（通常乾燥とも
いう）が行われてきた。しかし、この方法で石炭を乾燥
させた場合、乾燥炭は自然発火性が強くなる上、依然と
して吸湿性が高い。したがって、乾燥後の輸送および貯
蔵時に大気中の水分を吸収して、元の表面付着水分のみ
を除去した状態（乾燥前と同じ内部水分の状態）に戻っ
てしまい易く、自然発火性が高いために、輸送、貯蔵に
は不向きで、山元発電等、採掘場所での使用に限られて
いた。
低質炭を８０〜１５０℃で乾燥する方法（通常乾燥とも
いう）が行われてきた。しかし、この方法で石炭を乾燥
させた場合、乾燥炭は自然発火性が強くなる上、依然と
して吸湿性が高い。したがって、乾燥後の輸送および貯
蔵時に大気中の水分を吸収して、元の表面付着水分のみ
を除去した状態（乾燥前と同じ内部水分の状態）に戻っ
てしまい易く、自然発火性が高いために、輸送、貯蔵に
は不向きで、山元発電等、採掘場所での使用に限られて
いた。
【０００４】他の方法として、水分を蒸発させ、親水性
酸素含有基を分解し、タールの揮散を防ぐ方法として、
１８０〜３００℃未満で乾燥する方法が知られている。
この方法では、前記高温急熱後、急冷する方法による改
質炭に比べて、発熱量の向上は不十分であり、長期の自
然発火性の改善は不十分である。
酸素含有基を分解し、タールの揮散を防ぐ方法として、
１８０〜３００℃未満で乾燥する方法が知られている。
この方法では、前記高温急熱後、急冷する方法による改
質炭に比べて、発熱量の向上は不十分であり、長期の自
然発火性の改善は不十分である。
【０００５】更に他の方法として、特公昭５７−１１５
９６号公報では、中低質炭を３００〜５００℃に急速に
加熱した後、急速に冷却して処理することにより改質炭
を得る方法が開示されている。この方法では、自然発火
性の改善や脱水による発熱量の向上は大きいが、自然発
火特性の安定性が未だ十分ではないので、得られた石炭
の発火防止などについて、総合的な考慮の下に慎重な対
策を講じる必要があった。
９６号公報では、中低質炭を３００〜５００℃に急速に
加熱した後、急速に冷却して処理することにより改質炭
を得る方法が開示されている。この方法では、自然発火
性の改善や脱水による発熱量の向上は大きいが、自然発
火特性の安定性が未だ十分ではないので、得られた石炭
の発火防止などについて、総合的な考慮の下に慎重な対
策を講じる必要があった。
【０００６】このように、従来のいずれの方法によって
も、中低質炭から低自然発火性、低吸湿性、高発熱量の
性質を備えた改質炭を得ることは困難であった。
も、中低質炭から低自然発火性、低吸湿性、高発熱量の
性質を備えた改質炭を得ることは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の実情に
鑑みてなされたもので、発明の目的は中低質炭から低自
然発火性、低吸湿性、高発熱量の性質を備えた改質炭を
得ることである。
鑑みてなされたもので、発明の目的は中低質炭から低自
然発火性、低吸湿性、高発熱量の性質を備えた改質炭を
得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高温急熱
後、急冷する方法により得られた改質炭を特定の条件下
で熟成させることにより、自然発火性が低く低吸湿性が
維持された改質炭を得ることができることを見いだし、
本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、中低質
炭を１８０〜３００℃未満に加熱し１５０℃以下に冷却
して得られた改質炭、又は、中低質炭を昇温速度１００
℃／分以上で３００〜５００℃に加熱し降温速度５０℃
／分以上で２５０℃以下に冷却して得られた改質炭を、
７０℃以下に冷却した後、大気の遮断下に、１ヶ月以上
保存することを特徴とする改質炭の熟成方法及びそのよ
うにして得られた熟成改質炭を提供するものである。
後、急冷する方法により得られた改質炭を特定の条件下
で熟成させることにより、自然発火性が低く低吸湿性が
維持された改質炭を得ることができることを見いだし、
本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、中低質
炭を１８０〜３００℃未満に加熱し１５０℃以下に冷却
して得られた改質炭、又は、中低質炭を昇温速度１００
℃／分以上で３００〜５００℃に加熱し降温速度５０℃
／分以上で２５０℃以下に冷却して得られた改質炭を、
７０℃以下に冷却した後、大気の遮断下に、１ヶ月以上
保存することを特徴とする改質炭の熟成方法及びそのよ
うにして得られた熟成改質炭を提供するものである。
【０００９】また、本発明は、上記改質炭を、下記雰囲
気下で１ヶ月以上保存することを特徴とする改質炭の熟
成方法及びそのようにして得られた熟成改質炭を提供す
るものである。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、
（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温度７０℃以下。
気下で１ヶ月以上保存することを特徴とする改質炭の熟
成方法及びそのようにして得られた熟成改質炭を提供す
るものである。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、
（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温度７０℃以下。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明で、中低質炭とは、カーボ
ン含有量がドライアッシュフリー（以下d.a.f.と記す）
基準で８０重量パーセント以下で、かつ平衡水分が８重
量パーセント以上のものをいい、具体的には、褐炭や高
揮発分の亜瀝青炭が挙げられる。
ン含有量がドライアッシュフリー（以下d.a.f.と記す）
基準で８０重量パーセント以下で、かつ平衡水分が８重
量パーセント以上のものをいい、具体的には、褐炭や高
揮発分の亜瀝青炭が挙げられる。
【００１１】中低質炭の水分には、表面付着水と内部水
分（平衡水分という）があり、表面付着水は１００℃以
下の乾燥で除去することができる。内部水分は８０〜１
５０℃で乾燥することにより半分程度まで低下させるこ
とができる。しかしながら、１５０℃以下の加熱乾燥で
は、中低質炭の改質は起こらず、乾燥炭の吸湿性は高い
ままであり、大気中に放置すると大気中の水分を吸収し
て元の平衡水分にもどってしまう。
分（平衡水分という）があり、表面付着水は１００℃以
下の乾燥で除去することができる。内部水分は８０〜１
５０℃で乾燥することにより半分程度まで低下させるこ
とができる。しかしながら、１５０℃以下の加熱乾燥で
は、中低質炭の改質は起こらず、乾燥炭の吸湿性は高い
ままであり、大気中に放置すると大気中の水分を吸収し
て元の平衡水分にもどってしまう。
【００１２】一方、１８０〜３００℃程度で加熱処理す
ると、フェノール基やカルボキシル基などの親水性の含
酸素基が熱分解を起こす。加熱によって石炭中の内部水
分が除去されるとともに、フェノール基やカルボキシル
基などの親水性の含酸素基が分解されることにより、Ｈ
2０、ＣＯ2が発生し、疎水性となり、石炭の吸湿性が低
下する。また石炭中の酸素含有量の低減により、不活性
化し、自然発火がある程度抑制される。
ると、フェノール基やカルボキシル基などの親水性の含
酸素基が熱分解を起こす。加熱によって石炭中の内部水
分が除去されるとともに、フェノール基やカルボキシル
基などの親水性の含酸素基が分解されることにより、Ｈ
2０、ＣＯ2が発生し、疎水性となり、石炭の吸湿性が低
下する。また石炭中の酸素含有量の低減により、不活性
化し、自然発火がある程度抑制される。
【００１３】更に、３００℃以上に加熱すると、平衡水
分が低下し始め、３５０℃以上では著しく減少し、通常
乾燥による平衡水分の１／２以下になる。同時に、石炭
中のタール分も液状化して石炭の細孔を通って表面にに
じみ出してくる。このことは、石炭表面の走査型電子顕
微鏡による観察及び比表面積の測定により石炭の比表面
積が著しく減少していることにより明らかである。例え
ば、原料の石炭で比表面積が１．７ｍ2／ｇであったも
のが４３０℃で加熱処理したものでは０．１ｍ2／ｇ程
度に低下する。即ち、低中質炭を加熱、急冷することに
より、細孔内及び石炭表面に滲出したタールが石炭表面
で固化し表面を被覆することにより、石炭の吸湿性およ
び反応性が低下する。
分が低下し始め、３５０℃以上では著しく減少し、通常
乾燥による平衡水分の１／２以下になる。同時に、石炭
中のタール分も液状化して石炭の細孔を通って表面にに
じみ出してくる。このことは、石炭表面の走査型電子顕
微鏡による観察及び比表面積の測定により石炭の比表面
積が著しく減少していることにより明らかである。例え
ば、原料の石炭で比表面積が１．７ｍ2／ｇであったも
のが４３０℃で加熱処理したものでは０．１ｍ2／ｇ程
度に低下する。即ち、低中質炭を加熱、急冷することに
より、細孔内及び石炭表面に滲出したタールが石炭表面
で固化し表面を被覆することにより、石炭の吸湿性およ
び反応性が低下する。
【００１４】更に、４５０℃を超え、５００℃付近に加
熱すると、平衡水分は更に低下するが、走査型電子顕微
鏡による観察及び比表面積の測定から分かるように、石
炭の表面に亀裂が入り、比表面積も２．４ｍ2／ｇ程度
に急増する。５００℃を超えて加熱すると、石炭はもろ
くなり、壊れ易く形状を保ちにくくなってきたり、微粉
の発生が増加するなどの問題が生じる。
熱すると、平衡水分は更に低下するが、走査型電子顕微
鏡による観察及び比表面積の測定から分かるように、石
炭の表面に亀裂が入り、比表面積も２．４ｍ2／ｇ程度
に急増する。５００℃を超えて加熱すると、石炭はもろ
くなり、壊れ易く形状を保ちにくくなってきたり、微粉
の発生が増加するなどの問題が生じる。
【００１５】また、加熱時間が長いと、タールやＣＯ等
の可燃分が散逸し易いので、１００℃／分以上の速度で
加熱するのが好ましい。これにより、可燃性物質の損失
を防ぎ、加熱処理用高温ガスに混入する可燃性物質の量
を抑えることができる。
の可燃分が散逸し易いので、１００℃／分以上の速度で
加熱するのが好ましい。これにより、可燃性物質の損失
を防ぎ、加熱処理用高温ガスに混入する可燃性物質の量
を抑えることができる。
【００１６】また、加熱に使用するガスは、酸素濃度が
高いと、石炭表面の可燃分の過剰な酸化（損失）あるい
は易燃焼成分の着火や、炭塵爆発等の危険があることか
ら、酸素濃度１２vol％以下の不活性気体や、高温ガス
にスチームを１０vol％以上含有させたもの、あるいは
スチーム単独が用いられるが、酸素濃度４vol％以下の
ガスであることが最も好ましい。
高いと、石炭表面の可燃分の過剰な酸化（損失）あるい
は易燃焼成分の着火や、炭塵爆発等の危険があることか
ら、酸素濃度１２vol％以下の不活性気体や、高温ガス
にスチームを１０vol％以上含有させたもの、あるいは
スチーム単独が用いられるが、酸素濃度４vol％以下の
ガスであることが最も好ましい。
【００１７】加熱時間が長いと、可燃分が散逸し易いの
で、加熱後の冷却も急速である必要があり、５０℃／分
以上の速さで２５０℃以下に急冷することが好ましい。
冷却用のガスとしては、上記の加熱に使用する前のガ
ス、または加熱に使用後のガスを熱交換により冷却した
もの等が使用される。上記のように高温に加熱し、冷却
処理して得られ、原料炭より異なる物性（例えば自然発
火性、吸湿性、発熱量）を示すように変質させた石炭を
改質炭という。
で、加熱後の冷却も急速である必要があり、５０℃／分
以上の速さで２５０℃以下に急冷することが好ましい。
冷却用のガスとしては、上記の加熱に使用する前のガ
ス、または加熱に使用後のガスを熱交換により冷却した
もの等が使用される。上記のように高温に加熱し、冷却
処理して得られ、原料炭より異なる物性（例えば自然発
火性、吸湿性、発熱量）を示すように変質させた石炭を
改質炭という。
【００１８】しかしながら、このようにして得られた改
質炭もなお、ハンドリング上自然発火防止の点では安定
性が十分とはいえず、本発明では、改質炭をさらに、熟
成処理することを特徴としている。熟成は、改質炭の貯
炭時の平均貯炭温度が所定温度以下で、空気の実質的な
遮断下で、又は、低酸素濃度で、あるいは不活性ガスの
雰囲気下に所定期間改質炭を貯蔵することにより、行う
ことができる。
質炭もなお、ハンドリング上自然発火防止の点では安定
性が十分とはいえず、本発明では、改質炭をさらに、熟
成処理することを特徴としている。熟成は、改質炭の貯
炭時の平均貯炭温度が所定温度以下で、空気の実質的な
遮断下で、又は、低酸素濃度で、あるいは不活性ガスの
雰囲気下に所定期間改質炭を貯蔵することにより、行う
ことができる。
【００１９】一般に、石炭は温度の上昇とともに酸素と
反応しやすくなるので、４０〜５０℃を第１警戒温度、
５０〜６０℃を第２警戒温度とし、７０℃を超えると急
激に酸素との反応速度が大きくなり、従って、空気に接
触すると徐々に酸化が進み、昇温して発火する危険があ
るので、通常、約７０℃を貯炭の第１危険温度とし、約
８０℃を貯炭の第２危険温度としている。また、酸素濃
度が１２％以下では、あるいは、空気の流通が遮断され
ていれば空気中の酸素は徐々に消費されるので貯蔵石炭
の内部は酸素濃度２１％以下になり、石炭の貯蔵時に自
然発火する危険はほとんどない。従って、貯炭時に堆積
した石炭層が７０℃に冷却されている状態では空気に触
れても（また空気の流通が遮断されていれば空気中の酸
素は徐々に消費されるので）貯蔵時に自然発火する危険
はほとんどない。
反応しやすくなるので、４０〜５０℃を第１警戒温度、
５０〜６０℃を第２警戒温度とし、７０℃を超えると急
激に酸素との反応速度が大きくなり、従って、空気に接
触すると徐々に酸化が進み、昇温して発火する危険があ
るので、通常、約７０℃を貯炭の第１危険温度とし、約
８０℃を貯炭の第２危険温度としている。また、酸素濃
度が１２％以下では、あるいは、空気の流通が遮断され
ていれば空気中の酸素は徐々に消費されるので貯蔵石炭
の内部は酸素濃度２１％以下になり、石炭の貯蔵時に自
然発火する危険はほとんどない。従って、貯炭時に堆積
した石炭層が７０℃に冷却されている状態では空気に触
れても（また空気の流通が遮断されていれば空気中の酸
素は徐々に消費されるので）貯蔵時に自然発火する危険
はほとんどない。
【００２０】上記で、大気の実質的な遮断下に、又は、
低酸素濃度で、あるいは不活性ガスの雰囲気下にとは、
つぎの（ａ）または（ｂ）の条件である。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、好
ましくは、酸素濃度１２vol％以下、湿度６０％以下、
温度１００℃以下、（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温
度７０℃以下、好ましくは、酸素濃度２１vol％以下、
湿度６０％以上、温度７０℃以下。
低酸素濃度で、あるいは不活性ガスの雰囲気下にとは、
つぎの（ａ）または（ｂ）の条件である。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、好
ましくは、酸素濃度１２vol％以下、湿度６０％以下、
温度１００℃以下、（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温
度７０℃以下、好ましくは、酸素濃度２１vol％以下、
湿度６０％以上、温度７０℃以下。
【００２１】改質炭の熟成期間は、上記貯炭条件による
が、１ヶ月以上、好ましくは２ヶ月以上、特に好ましく
は３ヶ月以上であり、熟成させることにより、改質炭の
貯炭時の自然発火性が改善される。
が、１ヶ月以上、好ましくは２ヶ月以上、特に好ましく
は３ヶ月以上であり、熟成させることにより、改質炭の
貯炭時の自然発火性が改善される。
【００２２】熟成の具体的方法としては、改質炭を竪
穴、採掘跡、トンネル、容器、サイロ、運搬船、車輌等
の貯蔵設備に入れ、大気の流通、雨水の侵入を遮断ない
し抑制して、貯炭量に応じて、温度、湿度、酸素濃度を
監視しながら所定期間保存する。更に好ましくは、貯炭
を適当な大きさの升目に区切り、升目ごとの上部、中
部、下部の条件を測定して、これらの値を制御すること
が好ましい。
穴、採掘跡、トンネル、容器、サイロ、運搬船、車輌等
の貯蔵設備に入れ、大気の流通、雨水の侵入を遮断ない
し抑制して、貯炭量に応じて、温度、湿度、酸素濃度を
監視しながら所定期間保存する。更に好ましくは、貯炭
を適当な大きさの升目に区切り、升目ごとの上部、中
部、下部の条件を測定して、これらの値を制御すること
が好ましい。
【００２３】貯蔵設備には、不活性ガス装入（又は循
環）パイプ、ブロワー、温度調節用熱交換器、散水設備
等が用いられる。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭
素、燃焼排ガス、加熱改質に使用した後のガスを水洗冷
却して脱塵、脱タールを行った後のガス等酸素濃度が低
いものが使用できる。さらに、温度が十分低い場合では
大気を使用することができるし、また、湿度がある程度
高く、温度がある温度以下である場合も大気を使用する
ことができる。
環）パイプ、ブロワー、温度調節用熱交換器、散水設備
等が用いられる。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭
素、燃焼排ガス、加熱改質に使用した後のガスを水洗冷
却して脱塵、脱タールを行った後のガス等酸素濃度が低
いものが使用できる。さらに、温度が十分低い場合では
大気を使用することができるし、また、湿度がある程度
高く、温度がある温度以下である場合も大気を使用する
ことができる。
【００２４】大気の流通、雨水の侵入を遮断ないし抑制
したり、不活性ガスで置換又は流通させるには、貯蔵設
備の種類により、種々の方法を用いることができる。例
えば、改質炭を採掘跡の窪地に積み入れ上から耐熱、耐
水性シート類で覆う方法、改質炭を竪穴に積み入れ上か
ら原料炭を被せ、改質炭底部から加熱改質に使用した後
のガスを水洗したガスを通過させる方法、斜度を持つト
ンネルに上部から改質炭を入れシャッターを閉じ下部取
り出し口を閉じ不活性ガスを送る方法、ドラム缶、サイ
ロないしガスホルダーのような容器様のものに入れその
まま密封する方法、運搬船に積み込み運搬時に運搬船の
燃焼排ガスを冷却して流通する方法等が挙げられる。上
記で、耐熱、耐水性シート類としては、帆布、各種耐熱
性合成樹脂シート、金属製カバー等が挙げられる。
したり、不活性ガスで置換又は流通させるには、貯蔵設
備の種類により、種々の方法を用いることができる。例
えば、改質炭を採掘跡の窪地に積み入れ上から耐熱、耐
水性シート類で覆う方法、改質炭を竪穴に積み入れ上か
ら原料炭を被せ、改質炭底部から加熱改質に使用した後
のガスを水洗したガスを通過させる方法、斜度を持つト
ンネルに上部から改質炭を入れシャッターを閉じ下部取
り出し口を閉じ不活性ガスを送る方法、ドラム缶、サイ
ロないしガスホルダーのような容器様のものに入れその
まま密封する方法、運搬船に積み込み運搬時に運搬船の
燃焼排ガスを冷却して流通する方法等が挙げられる。上
記で、耐熱、耐水性シート類としては、帆布、各種耐熱
性合成樹脂シート、金属製カバー等が挙げられる。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （１）原料炭及び改質炭の性質は以下の方法で測定され
た。 平衡水分：熱処理後の石炭を飽和食塩水デシケーター
（７５%湿度）に入れたものを、ＪＩＳ Ｍ８８１２に
準じて測定した。 揮発分：ＪＩＳ Ｍ８８１２に準じて測定した。 発熱量：ＪＩＳ Ｍ８８１４に準じて測定した。 比表面積：ＢＥＴ法により窒素ガスを使用して測定し
た。 石炭表面の観察：走査型電子顕微鏡を使用して１００〜
１０００倍で撮影した。 （２）保存条件及び自然発火テスト 熟成時の改質炭の温度、湿度、及び酸素濃度は、以下の
ように測定された。 (a)温度：縦、横、深さ方向に５０ｃｍ間隔で配置した
熱電対（ＣＡ線）による。 (b)湿度および酸素濃度：貯炭設備石炭接触壁面の内側
３０ｃｍの周上に５０ｃｍ間隔で、さらに中央部に深さ
方向５０ｃｍ間隔で配置したサンプリング管により吸引
したガスを分析した。自然発火性テストは試験装置１ま
たは２を用いて行った。 (c)試験装置１による方法：試料温度と周囲の雰囲気温
度の差がなくなるようにした断熱型自然発火性測定装置
を使用した。２００メッシュ以下に粉砕した乾燥試料を
サンプル室に充填し窒素ガスにより所定の基底温度まで
加熱した後、試験用酸素濃度のガスに切り換えて試料温
度の変化を追跡する。昇温データより、アレニウスの関
係を用いて昇温速度を求め、各種試料炭の昇温速度を相
対比較して自然発火性を評価した。 (d)試験装置２による方法：直径約３０ｃｍの保温され
た試験装置内に試験温度に予熱された乾燥試料を充填し
て、試験用酸素濃度、温度、通気量を制御されたガスを
導入し装置内に配置された熱電対群で試料の温度変化を
追跡する。各種試料炭の温度変化（最大昇温速度）を相
対比較して自然発火性を評価した。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （１）原料炭及び改質炭の性質は以下の方法で測定され
た。 平衡水分：熱処理後の石炭を飽和食塩水デシケーター
（７５%湿度）に入れたものを、ＪＩＳ Ｍ８８１２に
準じて測定した。 揮発分：ＪＩＳ Ｍ８８１２に準じて測定した。 発熱量：ＪＩＳ Ｍ８８１４に準じて測定した。 比表面積：ＢＥＴ法により窒素ガスを使用して測定し
た。 石炭表面の観察：走査型電子顕微鏡を使用して１００〜
１０００倍で撮影した。 （２）保存条件及び自然発火テスト 熟成時の改質炭の温度、湿度、及び酸素濃度は、以下の
ように測定された。 (a)温度：縦、横、深さ方向に５０ｃｍ間隔で配置した
熱電対（ＣＡ線）による。 (b)湿度および酸素濃度：貯炭設備石炭接触壁面の内側
３０ｃｍの周上に５０ｃｍ間隔で、さらに中央部に深さ
方向５０ｃｍ間隔で配置したサンプリング管により吸引
したガスを分析した。自然発火性テストは試験装置１ま
たは２を用いて行った。 (c)試験装置１による方法：試料温度と周囲の雰囲気温
度の差がなくなるようにした断熱型自然発火性測定装置
を使用した。２００メッシュ以下に粉砕した乾燥試料を
サンプル室に充填し窒素ガスにより所定の基底温度まで
加熱した後、試験用酸素濃度のガスに切り換えて試料温
度の変化を追跡する。昇温データより、アレニウスの関
係を用いて昇温速度を求め、各種試料炭の昇温速度を相
対比較して自然発火性を評価した。 (d)試験装置２による方法：直径約３０ｃｍの保温され
た試験装置内に試験温度に予熱された乾燥試料を充填し
て、試験用酸素濃度、温度、通気量を制御されたガスを
導入し装置内に配置された熱電対群で試料の温度変化を
追跡する。各種試料炭の温度変化（最大昇温速度）を相
対比較して自然発火性を評価した。
【００２６】（実施例１）原料炭に、カナダ炭を用いた
（ＡＳＴＭ基準では高揮発分瀝青炭に属する）。その性
状は下記に示す通りである。 原料の中低質炭の性質（表面水分を除去した後の値） 平衡（内部）水分：１１．０ｗｔ％ 灰分：１０．２ｗｔ％ 揮発分：３８．４ｗｔ％ 固定炭素：４０．４ｗｔ％ 発熱量（平衡水分基準）５７００ｋｃａｌ／ｋｇ 原料炭を粒径１インチ以下に粉砕し、１１０℃で通常乾
燥を行って表面水分を除去した後、２ｔ／ｄの割合で熱
処理用流動層に導入し、１００℃／ｍｉｎの昇温速度で
４００℃に急速加熱した後、直ちに冷却用流動層で５０
℃／ｍｉｎの降温速度で７０℃に急冷し改質炭としてと
り出した。急速加熱用熱ガス発生炉は灯油で運転され加
熱用高温ガスは炉排ガスで酸素濃度４ｖｏｌ%以下にさ
れた。冷却用流動層から排出された改質炭を、長さ５
ｍ、幅２ｍ、深さ２ｍの地下水の漏れ込みのない窪地に
落とし込み、その上に帆布を被せ貯炭全体を覆い、６０
日間熟成した。熟成中の改質炭は、平均雰囲気で、温度
６０℃、湿度７０％、酸素濃度１５％であった。熟成後
の改質炭の水分は水分測定装置内で約５日後には平衡水
分５．５％に達するが、原料炭に比べ平衡水分値ははる
かに小さく、石炭の吸湿性が低下した。熟成後の改質炭
は、揮発分３５％、発熱量６０５０kcal/kgであり、輸
送および使用に適するものであった。得られた熟成炭
は、２種類の自然発火性テストを行ったが、自然発火性
が著しく改善されていた。試験装置１による昇温速度
は、乾燥原料炭および改質直後の石炭の昇温速度がそれ
ぞれ約１１℃／ｈｒ、４℃／ｈｒであったのに対して、
熟成炭の昇温速度は約１．４℃／ｈｒであり、熟成炭は
改質直後の石炭に比較して昇温特性が１／３に低下して
いることがわかる。
（ＡＳＴＭ基準では高揮発分瀝青炭に属する）。その性
状は下記に示す通りである。 原料の中低質炭の性質（表面水分を除去した後の値） 平衡（内部）水分：１１．０ｗｔ％ 灰分：１０．２ｗｔ％ 揮発分：３８．４ｗｔ％ 固定炭素：４０．４ｗｔ％ 発熱量（平衡水分基準）５７００ｋｃａｌ／ｋｇ 原料炭を粒径１インチ以下に粉砕し、１１０℃で通常乾
燥を行って表面水分を除去した後、２ｔ／ｄの割合で熱
処理用流動層に導入し、１００℃／ｍｉｎの昇温速度で
４００℃に急速加熱した後、直ちに冷却用流動層で５０
℃／ｍｉｎの降温速度で７０℃に急冷し改質炭としてと
り出した。急速加熱用熱ガス発生炉は灯油で運転され加
熱用高温ガスは炉排ガスで酸素濃度４ｖｏｌ%以下にさ
れた。冷却用流動層から排出された改質炭を、長さ５
ｍ、幅２ｍ、深さ２ｍの地下水の漏れ込みのない窪地に
落とし込み、その上に帆布を被せ貯炭全体を覆い、６０
日間熟成した。熟成中の改質炭は、平均雰囲気で、温度
６０℃、湿度７０％、酸素濃度１５％であった。熟成後
の改質炭の水分は水分測定装置内で約５日後には平衡水
分５．５％に達するが、原料炭に比べ平衡水分値ははる
かに小さく、石炭の吸湿性が低下した。熟成後の改質炭
は、揮発分３５％、発熱量６０５０kcal/kgであり、輸
送および使用に適するものであった。得られた熟成炭
は、２種類の自然発火性テストを行ったが、自然発火性
が著しく改善されていた。試験装置１による昇温速度
は、乾燥原料炭および改質直後の石炭の昇温速度がそれ
ぞれ約１１℃／ｈｒ、４℃／ｈｒであったのに対して、
熟成炭の昇温速度は約１．４℃／ｈｒであり、熟成炭は
改質直後の石炭に比較して昇温特性が１／３に低下して
いることがわかる。
【００２７】（実施例２）実施例１で得られた急冷後の
改質炭を、試験的に、輸送船槽を模擬した鋼製タンク内
にバラ積みし、密閉して、船舶動力を得た後の燃焼排ガ
スを模擬した酸素濃度約５％のイナートガスをタンク内
に供給した。輸送相当期間４５日中の改質炭の置かれた
雰囲気は、平均温度５５℃、湿度６０％、酸素濃度４％
であった。熟成された改質炭は、平衡水分５．４％、揮
発分３５％、発熱量６１００kcal/kgであり、低吸湿性
で、高発熱量であり輸送および使用に適するものであっ
た。取り出し後、火力発電所の貯炭場に夏期３ヶ月間堆
積放置したが、自然発火は起こらなかった。
改質炭を、試験的に、輸送船槽を模擬した鋼製タンク内
にバラ積みし、密閉して、船舶動力を得た後の燃焼排ガ
スを模擬した酸素濃度約５％のイナートガスをタンク内
に供給した。輸送相当期間４５日中の改質炭の置かれた
雰囲気は、平均温度５５℃、湿度６０％、酸素濃度４％
であった。熟成された改質炭は、平衡水分５．４％、揮
発分３５％、発熱量６１００kcal/kgであり、低吸湿性
で、高発熱量であり輸送および使用に適するものであっ
た。取り出し後、火力発電所の貯炭場に夏期３ヶ月間堆
積放置したが、自然発火は起こらなかった。
【００２８】（実施例３）原料の炭は、米国西部炭であ
り、その性状は下記に示す通りである。 原料の中低質炭の性質（表面水分を除去した後の値） 平衡（内部）水分：２３．７ｗｔ％ 灰分：６．８ｗｔ％ 揮発分：３５．３ｗｔ％ 固定炭素：３４．２ｗｔ％ 発熱量（平衡水分基準）：４８２０ｋｃａｌ／ｋｇ 石炭を粒径１インチ以下に粉砕し、通常乾燥を行って表
面水分を除去した後、２．５ｔ／ｄの割合で熱処理用流
動層に導入し、２８０℃に急速加熱した後、冷却用流動
層で１５０℃に急冷し改質炭としてとり出した。急速加
熱用熱ガス発生炉は灯油で運転され、加熱用高温ガスは
炉排ガスであり酸素濃度４ｖｏｌ%以下であった。冷却
用流動層から排出された改質炭を、内径３ｍ、長さ５
ｍ、傾斜度６０度のコンクリート製トンネル構造体に落
とし込み、急速加熱後のガスを水洗したガスの一部をト
ンネル下部から加え、７０日間、平均で温度５０℃、湿
度６０％、酸素濃度１２％で貯蔵した。熟成後の改質炭
の水分は水分測定装置内で約５日後には平衡水分１２％
に達するが、原料炭に比べ平衡水分値ははるかに小さ
く、石炭の吸湿性が低下した。熟成後の改質炭の発熱量
は、５６２０kcal/kgであり、輸送および使用に適する
ものであった。得られた熟成炭の自然発火性テストを行
ったが、自然発火性が著しく改善されていた。試験装置
２により測定した改質炭の熟成期間中の最大上昇温度の
変化を図１に示す。なお、測定は導入ガスに空気を使用
し、基底温度７０℃で行った。図から判るように、改質
直後に比較して熟成６０〜７０日後の熟成炭の昇温性は
１／８〜１／９に低下し、原料炭（未乾燥）の約１／
４、乾燥炭の１／１０に低下していることが判った。
り、その性状は下記に示す通りである。 原料の中低質炭の性質（表面水分を除去した後の値） 平衡（内部）水分：２３．７ｗｔ％ 灰分：６．８ｗｔ％ 揮発分：３５．３ｗｔ％ 固定炭素：３４．２ｗｔ％ 発熱量（平衡水分基準）：４８２０ｋｃａｌ／ｋｇ 石炭を粒径１インチ以下に粉砕し、通常乾燥を行って表
面水分を除去した後、２．５ｔ／ｄの割合で熱処理用流
動層に導入し、２８０℃に急速加熱した後、冷却用流動
層で１５０℃に急冷し改質炭としてとり出した。急速加
熱用熱ガス発生炉は灯油で運転され、加熱用高温ガスは
炉排ガスであり酸素濃度４ｖｏｌ%以下であった。冷却
用流動層から排出された改質炭を、内径３ｍ、長さ５
ｍ、傾斜度６０度のコンクリート製トンネル構造体に落
とし込み、急速加熱後のガスを水洗したガスの一部をト
ンネル下部から加え、７０日間、平均で温度５０℃、湿
度６０％、酸素濃度１２％で貯蔵した。熟成後の改質炭
の水分は水分測定装置内で約５日後には平衡水分１２％
に達するが、原料炭に比べ平衡水分値ははるかに小さ
く、石炭の吸湿性が低下した。熟成後の改質炭の発熱量
は、５６２０kcal/kgであり、輸送および使用に適する
ものであった。得られた熟成炭の自然発火性テストを行
ったが、自然発火性が著しく改善されていた。試験装置
２により測定した改質炭の熟成期間中の最大上昇温度の
変化を図１に示す。なお、測定は導入ガスに空気を使用
し、基底温度７０℃で行った。図から判るように、改質
直後に比較して熟成６０〜７０日後の熟成炭の昇温性は
１／８〜１／９に低下し、原料炭（未乾燥）の約１／
４、乾燥炭の１／１０に低下していることが判った。
【００２９】
【発明の効果】高温急速加熱・急冷処理した改質炭を、
本発明の熟成処理を行うことにより、低吸湿性、高発熱
量を維持したまま、自然発火性を低下させることができ
た。
本発明の熟成処理を行うことにより、低吸湿性、高発熱
量を維持したまま、自然発火性を低下させることができ
た。
【図１】改質炭の熟成日数と最大上昇温度の関係を示す
図である。●は未乾燥原料炭の最大上昇温度を示す。○
は乾燥原料炭の最大上昇温度を示す。＋は改質炭の熟成
日数と最大上昇温度を示す。
図である。●は未乾燥原料炭の最大上昇温度を示す。○
は乾燥原料炭の最大上昇温度を示す。＋は改質炭の熟成
日数と最大上昇温度を示す。
Claims (6)
- 【請求項１】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、中低
質炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に
加熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却し
て得られた改質炭を、７０℃以下に冷却した後、大気の
遮断下に、１ヶ月以上保存することを特徴とする改質炭
の熟成方法。 - 【請求項２】 大気の遮断下が、石炭採掘後の跡地に設
けられた窪地に改質炭を入れその上を耐熱、耐水性シー
ト類で覆って得られる条件である請求項１に記載の改質
炭の熟成方法。 - 【請求項３】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、中低
質炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に
加熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却し
て得られた改質炭を、下記（ａ）または（ｂ）の雰囲気
下で１ヶ月以上保存することを特徴とする改質炭の熟成
方法。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、
（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温度７０℃以下。 - 【請求項４】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、中低
質炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に
加熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却し
て得られた改質炭を、７０℃以下に冷却した後、大気の
遮断下に１ヶ月以上保存して得られた熟成改質炭。 - 【請求項５】 大気の遮断下が、石炭採掘後の跡地に設
けられた窪地に改質炭を入れその上を耐熱、耐水性シー
ト類で覆って得られる条件である請求項４に記載の熟成
改質炭。 - 【請求項６】 中低質炭を１８０〜３００℃未満に加熱
し１５０℃以下に冷却して得られた改質炭、又は、中低
質炭を昇温速度１００℃／分以上で３００〜５００℃に
加熱し降温速度５０℃／分以上で２５０℃以下に冷却し
て得られた改質炭を、下記（ａ）または（ｂ）の雰囲気
下で１ヶ月以上保存して得られた熟成改質炭。 （ａ）酸素濃度１２vol％以下、温度１００℃以下、
（ｂ）酸素濃度２１vol％以下、温度７０℃以下。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9658297A JP3935553B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 改質炭の熟成方法及び熟成改質炭 |
| IDP980400A ID20131A (id) | 1997-03-31 | 1998-03-20 | Metode dan peralatan pengeringan batu bara, metode untuk penyimpanan lama batu bara yang direformasi dan batu bara yang direformasi yang disimpan lama, dan proses dan sistem untuk produksi batu bara yang direformasi |
| IDP00200100605D ID29498A (id) | 1997-03-31 | 1998-03-20 | Metoda dan peralatan pengeringan batu bara, metoda untuk mengawetkan batu bara yangt kualitasnya telah ditingkatkan, batu bara yang kualitasnya telah ditingkatkan, dan proses serta sistem untuk memproduksi batu bara yang kualitasnya telah ditingkatkan |
| US09/045,792 US6068671A (en) | 1997-03-31 | 1998-03-23 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
| CNB981080839A CN1139747C (zh) | 1997-03-31 | 1998-03-30 | 煤干燥法和设备,重整煤老化法和产品,重整煤制法和系统 |
| AU60575/98A AU729391B2 (en) | 1997-03-31 | 1998-03-31 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
| US10/053,648 US20020104258A1 (en) | 1997-03-31 | 2002-01-24 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
| US10/932,014 US7524341B2 (en) | 1997-03-31 | 2004-09-02 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
| US12/382,381 US7744662B2 (en) | 1997-03-31 | 2009-03-16 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
| US12/382,382 US7766985B2 (en) | 1997-03-31 | 2009-03-16 | Coal drying method and equipment, method for aging reformed coal and aged reformed coal, and process and system for producing reformed coal |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10279969A true JPH10279969A (ja) | 1998-10-20 |
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010155881A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Electric Power Dev Co Ltd | 自然発火性の簡易推定方法、固形燃料の製造方法、及び、固形燃料の製造設備 |
| JP2011111529A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Kobe Steel Ltd | 耐発火性石炭およびその製造方法 |
| WO2015136678A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | 三菱重工業株式会社 | 低質炭を用いた発電システム |
| US9290711B2 (en) | 2010-12-17 | 2016-03-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Coal deactivation apparatus |
| JP6402235B1 (ja) * | 2017-12-08 | 2018-10-10 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 改質炭の製造方法 |
| JP2018168235A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 宇部興産株式会社 | 改質炭の養生方法 |
| JP2019168273A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 日本製鉄株式会社 | チャーの自然発火性の判別方法、及び石炭の自然発火性の判別方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114349176A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-15 | 欧秋香 | 一种加强挺水植物吸收污染物的人工湿地及其使用方法 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9658297A patent/JP3935553B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010155881A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Electric Power Dev Co Ltd | 自然発火性の簡易推定方法、固形燃料の製造方法、及び、固形燃料の製造設備 |
| JP2011111529A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Kobe Steel Ltd | 耐発火性石炭およびその製造方法 |
| US9290711B2 (en) | 2010-12-17 | 2016-03-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Coal deactivation apparatus |
| WO2015136678A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | 三菱重工業株式会社 | 低質炭を用いた発電システム |
| JPWO2015136678A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-06 | 三菱重工業株式会社 | 低質炭を用いた発電システム |
| JP2018168235A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 宇部興産株式会社 | 改質炭の養生方法 |
| JP6402235B1 (ja) * | 2017-12-08 | 2018-10-10 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 改質炭の製造方法 |
| WO2019111540A1 (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 改質炭の製造方法 |
| JP2019099777A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-24 | 日鉄エンジニアリング株式会社 | 改質炭の製造方法 |
| JP2019168273A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 日本製鉄株式会社 | チャーの自然発火性の判別方法、及び石炭の自然発火性の判別方法 |
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