石炭の吸湿特性と自然発火に及ぼす影響に関する数値シミュレーション

Translated title of the contribution: Water Vapor Adsorption of Coal and Numerical Simulation Related to Its Effect on Spontaneous Combustion in a Low Temperature Range

Kyuro Sasaki, Hiroshi Miyakoshi, Atsushi Saitoh, Tsunenobu Chiba

Research output: Contribution to journalArticle

Abstract

This paper describes experimental results of water vapor adsorption of coal and numerical simulations relating to the spontaneous combustion of coal in a low temperature range. The calculation model using a thermal model as the physical effect of water vapor adsorption in addition to the oxidation due to the equilibrium exposure time concept is proposed. Coal specimens supplied by the Akabira Coal Mine, the Taiheiyo Coal Mine and the Genesee Coal Mine (Alberta, Canada) were used for the water vapor adsorption experiments. The equilibrium moisture content of coal against relative humidity and unsteady water vapor adsorption rate caused by the step change of relative humidity were measured at several temperatures. The new numerical model to express the water vapor adsorption rate is proposed. The calculation models were successfully applied to the numerical simulations of spontaneous combustion in the spherical deposit of coal. The numerical model includes heat conduction, oxygen and water vapor diffusions in the coal deposit. Numerical results show that the water adsorption has an effect to accelerate rising coal temperature at the early stage (<200 hours), but also has an effect to restrain the rise of temperature over the long period.
Original languageJapanese
Pages (from-to)479-486
Number of pages8
JournalShigen to sozai
DOIs
Publication statusPublished - Jun 1992

Fingerprint

Spontaneous combustion
Coal
Steam
Water vapor
water vapor
combustion
coal
adsorption
Adsorption
Computer simulation
Coal mines
simulation
coal mine
Temperature
Numerical models
Atmospheric humidity
relative humidity
Coal deposits
Heat conduction
temperature

All Science Journal Classification (ASJC) codes

  • Earth and Planetary Sciences(all)
  • Chemical Engineering(all)

Cite this

石炭の吸湿特性と自然発火に及ぼす影響に関する数値シミュレーション. / Sasaki, Kyuro; Miyakoshi, Hiroshi; Saitoh, Atsushi; Chiba, Tsunenobu.

In: Shigen to sozai, 06.1992, p. 479-486.

Research output: Contribution to journalArticle

Sasaki, Kyuro ; Miyakoshi, Hiroshi ; Saitoh, Atsushi ; Chiba, Tsunenobu. / 石炭の吸湿特性と自然発火に及ぼす影響に関する数値シミュレーション. In: Shigen to sozai. 1992 ; pp. 479-486.
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abstract = "本研究では,石炭の吸湿と発熱現象の間を結ぶ平衡吸湿特性および非定常吸湿特性を明確にした上で石炭の吸湿と発熱との関係を議論する。ただし,本実験では,石炭の発熱速度を直接測定していない。これは,湿度制御した気流を供給しながら石炭からの微小な発熱速度を測定する場合,供給空気の温度を石炭試料と常に同一温度に厳密に制御しながら長時間の測定をする必要があり,測定精度を確保するのが困難と考えられたためである。しかしながら,吸湿による石炭試料の重量変化については,比較的小さい測定誤差で調べることが可能であることから,絶対的な吸湿量から物理的な発熱量を推定できる。さらに,これによって得られた発熱速度を既報1)の等価酸化時間を考慮した数値シミュレーションモデルに組み込み,解析結果から吸湿に伴う物理的影響について調べた。",
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issn = "0916-1740",

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TY - JOUR

T1 - 石炭の吸湿特性と自然発火に及ぼす影響に関する数値シミュレーション

AU - Sasaki, Kyuro

AU - Miyakoshi, Hiroshi

AU - Saitoh, Atsushi

AU - Chiba, Tsunenobu

PY - 1992/6

Y1 - 1992/6

N2 - 本研究では,石炭の吸湿と発熱現象の間を結ぶ平衡吸湿特性および非定常吸湿特性を明確にした上で石炭の吸湿と発熱との関係を議論する。ただし,本実験では,石炭の発熱速度を直接測定していない。これは,湿度制御した気流を供給しながら石炭からの微小な発熱速度を測定する場合,供給空気の温度を石炭試料と常に同一温度に厳密に制御しながら長時間の測定をする必要があり,測定精度を確保するのが困難と考えられたためである。しかしながら,吸湿による石炭試料の重量変化については,比較的小さい測定誤差で調べることが可能であることから,絶対的な吸湿量から物理的な発熱量を推定できる。さらに,これによって得られた発熱速度を既報1)の等価酸化時間を考慮した数値シミュレーションモデルに組み込み,解析結果から吸湿に伴う物理的影響について調べた。

AB - 本研究では,石炭の吸湿と発熱現象の間を結ぶ平衡吸湿特性および非定常吸湿特性を明確にした上で石炭の吸湿と発熱との関係を議論する。ただし,本実験では,石炭の発熱速度を直接測定していない。これは,湿度制御した気流を供給しながら石炭からの微小な発熱速度を測定する場合,供給空気の温度を石炭試料と常に同一温度に厳密に制御しながら長時間の測定をする必要があり,測定精度を確保するのが困難と考えられたためである。しかしながら,吸湿による石炭試料の重量変化については,比較的小さい測定誤差で調べることが可能であることから,絶対的な吸湿量から物理的な発熱量を推定できる。さらに,これによって得られた発熱速度を既報1)の等価酸化時間を考慮した数値シミュレーションモデルに組み込み,解析結果から吸湿に伴う物理的影響について調べた。

UR - https://www.jstage.jst.go.jp/article/shigentosozai1989/108/6/108_6_479/_article/-char/ja/

U2 - 10.2473/shigentosozai.108.479

DO - 10.2473/shigentosozai.108.479

M3 - 記事

SP - 479

EP - 486

JO - Shigen to sozai

JF - Shigen to sozai

SN - 0916-1740

ER -