JPS6220495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、石炭、コークス等の燃料中に含まれ
る揮発分の分析方法及びその分析装置に関する。 石炭及びコークス中の揮発分の分析方法は、
JIS法ではM8812に、ISO法ではISO562に規定さ
れている。JISM8812の方法は、指定された縦型
管状炉を900℃に加熱し、重量既知の白金坩堝に
燃料試料約1gを秤取してこの管状炉に装入し、
７分間加熱する。次いで坩堝を室温まで冷却後秤
量して加熱減量と水分値を補正して揮発分を分析
する。またISO562の方法は、石英坩堝に試料を
1.00〜1.01g秤量して坩堝架合に載せ、900±10℃
に保持したマツフル炉内に装入して７分間保持
し、ついで坩堝を室温まで冷却後秤量して揮発分
を分析する。 しかしこれらの方法は、褐炭、亜瀝青炭、亜炭
など低石炭化度炭（以下若年炭と称す）の揮発分
の分析には問題がある。すなわち若年炭は、水分
及び揮発分を大量に含んでいるので、この分析の
ために急激に加熱すると、揮発分及び水分の発生
にともなう飛沫同伴の現象によつて試料の物理的
な損失を招く。またこの際坩堝の蓋があいて一部
が燃焼すると揮発分の分析値が高くなる。例えば
中国産の褐炭３銘柄について揮発分をJIS法で分
析し、その分析値を測定した結果、下記第１表に
示すように著しく高値であつた。また試料を乾燥
してから測定した場合、直接分析する場合に比べ
て分析値を低く抑えることができたが、２銘柄に
ついては蓋があいて試料の一部が燃焼した形跡が
あり、その分析値は50％以上であつた。

【表】 ＊ 乾燥した試料についての分析値
このことから若年炭の揮発分の分析方法として
ISOではISO／DP5071に規定される方法が提案、
審議されている。この方法は、試料を入れた多数
の坩堝を架台に載せて炉に装入し、この炉を常温
から600℃まで21〜22分間（25℃／分の昇温速
度）で上昇し、ついで600℃から900±10℃まで８
〜９分間（35℃／分の昇温速度）で昇温する。炉
が最終温度に達し、経過時間が約30分になつたと
き、更に900℃±10℃で７分間保持する。この後
架台を取出し、メタルスラブ上で冷却し、ついで
デシケーター中で室温まで冷却した後秤量する方
法である。 この方法によれば、昇温速度を制御することに
より、水分や揮発分の急激な大量発生を避け、飛
沫同伴による試料の損失の防止を図ることができ
る。しかしこの方法では、昇温速度を制御する温
度調節器が必要であり、またくりかえし分析する
ためには測定後に炉温を常温まで冷却することが
必要である。このため多数の試料につき連続して
測定する場合、非能率的となる問題がある。 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、燃料とくに若年炭中の
揮発分を連続して能率よくかつ精度よく分析する
ことができる燃料中の揮発分分析方法及びその分
析装置を得んとするものである。 すなわち本発明は、低石炭化度炭試料を不活性
ガス雰囲気とした加熱炉の予備室に入れて輻射熱
を当てた後、同雰囲気の加熱室に入れて加熱して
揮発分を発生させ、ついで上記予備室で冷却後秤
量する低石炭化度炭中の揮発分分析方法である。 また本発明は、不活性ガス導入口を設けた加熱
炉に予備室と加熱室とを形成して両室を昇降自在
な中扉で区画し、かつ予備室側に低石炭化度炭試
料挿入口を、加熱室側に酸化銅を充填したガス排
出口をそれぞれ設けてなり、不活性ガス雰囲気と
した加熱炉の予備室及び加熱室に順次低石炭化度
炭試料を挿入し、揮発分蒸発後予備室で冷却する
ようにした燃料中の揮発分分析装置である。 以下本発明を図面を参照して説明する。図面は
低石炭化度炭（以下燃料と略称する）中の揮発分
分析装置の説明図である。この分析装置は、中扉
付きの２連式マツフル炉で、炉体１内に予備室２
と加熱室３とを形成し、これら両室２，３を昇降
動自在な中扉４で区画している。この予備室２の
端部には、燃料試料挿入口５及び覗き窓６を形成
し、上部に不活性ガス導入口７を設けている。ま
たこの予備室２には、JISM8812記載の揮発分同
時多数定量用坩堝架台（８個用）を２台まで装入
できるようになつている。なお予備室２には加熱
体は配設されていない。 一方加熱室３には、端部に酸化銅８を充填した
磁製管からなるガス排出口９を設けている。また
上部に不活性ガス導入口１０を設けるとともに、
炉温測定器１１を挿着している。この加熱室３に
は発熱体１２が配設されている。 予備室２と加熱室３とを区画する中扉４は、滑
車１３によつて昇降するもので、この昇降動作に
より予備室２と加熱室３とを連通し又は遮塞する
ものである。この中扉４には複数のガス流通孔１
４…が傾斜して形成され、不活性ガスは流通する
が、輻射熱が予備室２に入らないようになつてい
る。 次にこの装置を用いた揮発分分析方法につき説
明する。 まず予備室２及び加熱室３に不活性ガス導入口
７，１０から不活性ガスを導入する。この不活性
ガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
などで、炉内が若干プラス圧となるように例えば
１／分導入する。また加熱室３を900℃に加熱
する。ガス排気口９からはアスピレーターで例え
ば200〜500ml／分の割合で排気され、ガス排気口
９の酸化銅８は加熱炉の外部で800〜900℃に加熱
するか、あるいは加熱室３内で加熱室内の温度
（900℃）に加熱された状態に保つ。 この状態で秤量ずみの燃料試料を入れた複数の
磁製坩堝を、坩堝架台に載せて予備室２に装入す
る。この装入後中扉４を上げて加熱室３からの輻
射熱で燃料試料を一定時間照射する。この照射時
間は燃料試料の種類によつて異なり、揮発分の少
ない場合は照射時間が零でもよいが、揮発分が多
い場合加熱室からの輻射熱の照射時間を例えば７
分程度とするのが好ましい。 この照射後燃料試料を加熱室３に装入して中扉
４を閉じ、７分間燃料試料を加熱する。この加熱
により揮発分が発生してガス排気口９から排気さ
れるが、ここには酸化銅８が充填されているた
め、揮発分のタール分あるいはススが酸化銅と接
触して酸化される。このため炉体１の上にフード
をおいたり、あるいはドラフト内に入れる必要は
なく衛生的である。また測定後磁製管であるガス
排気口９内に空気を通すことにより、還元された
銅を酸化銅に戻すことができる。このように燃料
試料を加熱した後中扉４を開け燃料試料を入れた
坩堝架台を予備室２に引き出し、中扉４を閉じ
る。予備室２内で約10分間放置して坩堝内の温度
が可燃温度以下に低下したのち、坩堝架台を挿入
口５から外部に引き出す。そして坩堝をデシケー
ター中で室温まで冷却したのち秤量して揮発分を
分析する。 更に別の燃料試料の揮発分を分析する場合に
は、同様に坩堝架台を加熱炉に装入して上述の操
作をおこなう。 そして測定終了後は、不活性ガスの導入をと
め、アスピレーターでガス排気口内を吸引して空
気を例えば１／分程度の割合で導入して還元銅
を酸化銅に戻す。 次に本発明を褐炭、瀝青炭及びコークス中の揮
発分を分析した実施例につき説明する。 実施例 １ （若年炭の揮発分の分析） 分析装置として図示する中扉つき２連式マツフ
ル炉を用い、この炉に１／分の割合で窒素ガス
を導入し、加熱室を900℃に加熱した。この状態
で若年炭の試料を0.5gを基準として秤取し、これ
を入れた磁製坩堝を坩堝架台に載せて予備室内に
装入した。次いで中扉をあけて坩堝を輻射熱（約
600℃）で一定時間（０分、７分、13分、20分、
30分）加熱して、水及び揮発分の一部を発生させ
た。この後坩堝を加熱室に装入して中扉を閉じ、
７分間加熱した後予備室に引き出して冷却し、さ
らに坩堝をデシケーターに移し室温まで冷却した
のち秤量した。その分析結果を第２表に示す。ま
た比較のため瀝青炭（サンタカタリーナ）につき
同様に分析した結果を同表に併記する。

【表】

【表】 第２表から明らかなように輻射熱の照射時間が
０分、７分、13分では分析値のバイアスはみられ
ず、とくに７分間の場合には繰返し精度が良好で
ある。この場合の繰返し精度はＲ＝0.14％であ
り、JISM8812の石炭の揮発分の分析における２
回繰返しの許容差（揮発分50.0％以下で0.40％、
揮発分50.1％以上で0.60％）より小さくなつてい
る。 実施例 ２ （瀝青炭中の揮発分の分析） 瀝青炭試料約1gを秤取してこれを磁製坩堝又
は白金坩堝に入れ、坩堝架台に載せて予備室内に
装入した。次いで中扉を開けた後ただちに加熱室
に入れて中扉を閉じ７分間加熱した。そして中扉
を閉じて予備室に引き出し冷却後坩堝をデシケー
ターに移し、室温まで冷却したのち秤量して揮発
分を分析した。その結果を第３表に示す。 これと比較するためにJISM8812にもとづいて
瀝青炭の揮発分を分析した。その結果を第３表に
併記する。

【表】 第３表に示す実験では、白金坩堝と蓋の適合度
が良好でなかつたこともあり、JISM8812の方法
では、＝0.49であつたが、本発明において白金
坩堝を用いた場合＝0.38、磁製坩堝を用いた場
合＝0.21であり、本発明方法とくに磁製坩堝を
用いた方法では従来に比べて分析精度が向上して
いる。また本発明において磁製坩堝を用いた場合
と白金坩堝を用いた場合について各種銘柄の測定
値の差の検定をおこなつたが有意な差は認められ
ず、方法の差によるバイアスは認められなかつ
た。 実施例 ３ （コークス中の揮発分の分析） 試料として日本コークス標準試料（燃料協会発
行）を用い、またダミーとして石炭（揮発分約30
％の瀝青炭1g）を４個の磁製坩堝に入れ、坩堝
架台に載せて、実施例２と同様の条件で分析し
た。その結果を第４表に示す。また平行水分分析
値、石炭試料を使用しない場合の分析値及び揮発
分標準値を第４表に併記する。

【表】 第４表から明らかなようにダミーの石炭試料を
用いたものは、分析値のバラツキがなく、また試
料の燃焼もみられなかつた。この分析値は、ダミ
ーの石炭試料を用いない場合より低値を示し、ま
た日本コークス標準試料の標準値、平均値、中央
値よりやや低値を示す。しかしコークス試料の場
合、揮発分が低く、試料の一部が燃焼して高い値
を与えがちであり、このことを考慮すれば石炭試
料をダミーとして用いた分値の方がより蓋然性が
あるといえる。 しかしてこの分析装置によれば、中扉を設けて
加熱室と予備室とを設けているので、扉がオープ
ンになつている場合と異なり、保温性がよく、中
扉の開閉にともなう炉温の低下が小さく、かつ加
熱室内の温度分布をより均一とすることができ
る。 また炉内に不活性ガスを流し、試料から揮発分
が発生するため炉内を還元性雰囲気に保持でき、
揮発分の燃焼を防止することができる。 また加熱炉のガス排気口に800〜900℃に保持し
た酸化銅の充填層があるので、試料から発生する
揮発分のタール分あるいはススは酸化銅と接触し
て酸化される。このため測定装置の上に排気フア
ン付きのフードを設置したり、あるいは測定装置
をドラフト内に入れるなどの必要はなく、衛生的
である。更に測定後は空気を通すことにより還元
された金属銅を酸化銅に戻すことができる。 更にまたこの加熱炉では、坩堝架台を１台ない
し２台装入できるので、一度に坩堝を８〜12個載
せて分析することができ、従来のように１個づつ
測定するのに比較して分析能率を向上することが
できる。また不活性ガスを流しているので安価な
磁製坩堝を用いて高い分析精度で分析することが
できる。 この発明方法及び装置によれば、各種燃料の揮
発分を精度よく分析することができる。とくに褐
炭の場合は、水分及び揮発分が高いが、炉内雰囲
気を不活性ガス雰囲気に保ち、また輻射熱で予熱
することにより、加熱時の飛沫同伴の損失を防止
することができ、かつ磁製坩堝を使用しても蓋が
あいた際の燃焼損失を防止でき、このため高い分
析精度を保障することができる。 また瀝青炭については、JISM8812法では検定
分析にたて形管状電気炉と白金坩堝を用いること
を規定しており、試料は１本づつ処理する。磁製
坩堝を架台に載せ角形マツフル炉に装入して多数
の試料中の揮発分を同時に定量する方法は工程管
理用にのみ認められている。 しかも本発明の分析方法によれば磁製坩堝を用
いても、JISM8812法（たて形管状炉に白金坩堝
を用いた方法）の分析値に劣らぬ分析精度、正確
度を保障できる。従来は、白金坩堝が高価である
ことと、揮発分測定時に炭素質試料を用いて900
℃に加熱するという条件のため、熱と酸化性雰囲
気による損傷が激しく、しかも坩堝と蓋の適合度
に対しては特別の注意が要求される。これに対し
本発明によれば、安価な磁製坩堝を使用でき、か
つ損傷のおそれはなく、また中扉つきマツフル炉
と坩堝架台を用いることにより一度に多数の試料
を分析できるので、極めて能率的であり、しかも
分析精度、正確度の点でも優れている。 コークスの場合には、揮発分が低いため、従来
方法では白金坩堝のおとし蓋の適合度が適当でな
いと一部燃焼して、分析値が高値を示す場合があ
る。本発明方法によれば、不活性ガスを導入する
ことにより燃焼を防止し、とくにダミーの石炭試
料を載せれば、ここから発生する揮発分によつて
還元性雰囲気を完全に保障することができ、高い
精度、正確度の分析値を保障することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は燃料中の揮発分分析装置の一実施例を示
す断面図である。 １…炉体、２…予備室、３…加熱室、４…中
扉、５…燃料試料挿入口、６…覗き窓、７…不活
性ガス導入口、８…酸化銅、９…ガス排出口、１
０…不活性ガス導入口、１１…炉温測定器、１２
…発熱体、１３…滑車、１４…ガス流通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低石炭化度炭試料を不活性ガス雰囲気として
   加熱炉の予備室に入れて輻射熱を当てた後、同雰
   囲気の加熱室に入れて加熱して揮発分を発生さ
   せ、ついで上記予備室で冷却後秤量することを特
   徴とする低石炭化度炭中の揮発分分析方法。 ２ 不活性ガス導入口を設けた加熱炉に予備室と
   加熱室とを形成して両室を昇降自在な中扉で区画
   し、かつ予備室側に低石炭化度炭試料挿入口を、
   加熱室側に800〜900℃に加熱した酸化銅充填層を
   有するガス排出口をそれぞれ設けたことを特徴と
   する低石炭化度炭中の揮発分分析装置。