(57)【要約】【課題】容器の最上部まで粉体が到達しても計測することができる粉体計測装置を提供する。【解決手段】粉体計測装置５０は、内部にチャーＣＨが貯留された容器内にγ線を照射する円筒部用線源部５７と、容器の天井部５２ｄに設けられて円筒部用線源部５７から照射されたγ線を検出する天井部用検出部５９と、天井部用検出部５９にて得られた計測値を得てチャーＣＨの物理量を演算する制御部８０とを備えている。粉体供給ホッパ５２は、粉体計測装置５０と、コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６とを備えている。【選択図】図３
2020056753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射する線源部と、
前記容器の天井部に設けられて前記線源部から照射されたγ線を検出する天井部用検出部と、
前記天井部用検出部にて得られた計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する制御部と、
を備えている粉体計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体計測装置と、
前記粉体計測装置が設けられた前記容器と、
前記容器内に前記粉体燃料が充填された領域に設けられた前記線源部と、
前記容器内に前記粉体燃料が充填された領域に設けられ、前記線源部から照射されたγ線を検出する検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出部にて得られた計測値を用いて、前記天井部用検出部にて得られた計測値を補正する粉体供給ホッパ。
【請求項３】
前記容器の鉛直下方側に設けられ、鉛直下方側に向かって縮径する形状とされたコーン部と、
前記コーン部の下端に設けられ、前記粉体燃料を前記容器の外部へ供給する粉体出口部と、
を備え、
前記線源部は、前記コーン部に設けられたコーン部用線源部を備え、
前記検出部は、前記コーン部用線源部から照射されたγ線を検出するコーン部用検出部を備え、
前記制御部は、前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、他の前記検出部にて得られた計測値を補正する請求項２に記載の粉体供給ホッパ。
【請求項４】
前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部と、
前記粉体出口部を通過する前記粉体燃料の流出及び停止を行う出口弁を備え、
前記制御部は、前記出口弁が閉状態とされかつ前記粉体入口部から前記容器内への前記粉体燃料の受け入れ開始から、前記出口弁を開状態とする前までの間に前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、他の前記検出部にて得られた計測値を補正する請求項３に記載の粉体供給ホッパ。
【請求項５】
前記制御部は、前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部から前記容器内への前記粉体燃料の受け入れが完了した後に前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、他の前記検出部にて得られた計測値を補正する請求項３に記載の粉体供給ホッパ。
【請求項６】
ガスを前記容器内に供給して加圧する加圧ガス供給部を備え、
前記制御部は、前記加圧ガス供給部から前記ガスが供給される前に得られた前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、他の前記検出部の計測値を補正する請求項４又は５に記載の粉体供給ホッパ。
【請求項７】
前記制御部は、所定時間をおいて複数回計測した複数の計測値を用いて演算する請求項２から６のいずれかに記載の粉体供給ホッパ。
【請求項８】
前記粉体計測装置を備えた前記容器が複数設けられ、
前記制御部は、複数の前記容器のぞれぞれの前記検出部の計測値を用いて演算する請求項２から７のいずれかに記載の粉体供給ホッパ。
【請求項９】
前記制御部は、前記粉体燃料の前記物理量と記憶した過去の前記物理量との差異が所定値以上となった場合に警報を出力する請求項２から８のいずれかに記載の粉体供給ホッパ。
【請求項１０】
前記制御部は、前記粉体燃料の前記物理量および／または前記物理量の変化速度が所定範囲から外れた場合に警報を出力する請求項２から９のいずれかに記載の粉体供給ホッパ。
【請求項１１】
前記検出部にて得られた計測値を補正して、チャー質量をＧＵＩ表示する請求項２から１０のいずれかに記載の粉体供給ホッパ。
【請求項１２】
請求項２から１１のいずれかに記載された粉体供給ホッパと、
前記粉体供給ホッパから導かれた前記粉体燃料をガス化するガス化炉と、
を備えているガス化炉設備。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガス化炉設備と、
前記ガス化炉設備で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機と、
を備えているガス化複合発電設備。
【請求項１４】
内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射し、
照射されたγ線を前記容器の天井部で検出し、
検出した計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する粉体計測方法。
【請求項１５】
内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射し、
照射されたγ線を検出した計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する粉体計測方法であって、
前記粉体燃料の流出及び停止を行う出口弁が閉状態とされ、かつ前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部から前記容器内への前記粉体燃料の受け入れ開始から、前記出口弁を開状態とする前までの間に得られた前記計測値を用いて演算を行う粉体計測方法。
【請求項１６】
所定時間をおいて複数回計測した複数の計測値を用いて演算する請求項１５に記載の粉体計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体計測装置、粉体供給ホッパ、ガス化炉設備及びガス化複合発電設備並びに粉体計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器内に貯留された粉体の物理量（例えば粉体の体積、粉体の質量、粉体のかさ密度、貯留高さ等）を計測する方法として、γ線を用いた計測手段が知られている（下記特許文献１及び２）。特許文献１には、粉体を収容した容器の外側にγ線照射装置とγ線検出器とを設け、粉体の密度や粉体の貯留高さを計測することが開示されている。特許文献２には、ガス化炉設備に設けられたチャー（石炭の未反応分と灰分）回収設備のチャー供給ホッパに貯留されたチャー（粉体）の計量を行う際に、γ線を照射する線源部とγ線検出器とを用いることが開示されている。
【０００３】
ガス化炉設備としては、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２１２７４号公報
【特許文献２】特許第５８５９３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１及び２に記載のγ線検出器は、容器の上方に設置されているものの、容器の最上部までの計測はできない構成となっている。これでは、容器の最上部にまで到達した粉体については計測することができず、粉体を貯留できる容積が限定されてしまい、ホッパが大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
特許文献１は、容器内が加圧された状態での計測を想定していない。一方、ガス化炉設備では、内部が高圧とされるため圧力容器が使用され、容器の壁厚が厚くなる。このため、引用文献１のように容器の外側にγ線源とγ線検出器を配置すると、強力なγ線源を必要とするため、安全上の対策を別途必要とする課題がある。
【０００７】
粉体の性状変化（例えば石炭等の炭素含有固体燃料の炭種の変更や運転条件の変更によるかさ密度などの性状変化）に対しては、予想される性状変化に対してγ線検出器の信号との各検量線を事前に保有しておかないと、計測精度が低下するおそれがある。
また、粉体を容器から払い出すときに、粉体の貯留状態が容器下部からの流動化ガスにより変動して安定しない。このため、粉体の計測時に粉体が流動化していると計測精度が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、容器の最上部まで粉体燃料が到達しても計測することができる粉体計測装置、粉体供給ホッパ、ガス化炉設備及びガス化複合発電設備並びに粉体計測方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、粉体の性状変化に対しても補正が可能で、粉体燃料を安定した状態で精度良く計測することができる粉体計測装置、粉体供給ホッパ、ガス化炉設備及びガス化複合発電設備並びに粉体計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る粉体計測装置は、内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射する線源部と、前記容器の天井部に設けられて前記線源部から照射されたγ線を検出する天井部用検出部と、前記天井部用検出部にて得られた計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する制御部と、を備えている。
【００１１】
粉体燃料としては、例えば、炭素含有燃料成分を含む粉体状のものであり、より具体例としてはチャー、微粉炭、バイオマス燃料を粉砕した微粉粒などを含む粉体状のものである。なお、以降は「粉体燃料」を「粉体」と略して記載する場合もある。
線源部から照射されたγ線を検出部で検出することによって、粉体によるγ線の減衰に関する情報を得ることができる。この情報に基づいて制御部にて演算を行い、粉体の物理量を得る。粉体の物理量としては、例えば、粉体の体積、粉体の質量、粉体のかさ密度、貯留高さ等である。
検出部が容器の天井部に設けられ、線源部から照射されたγ線を検出するので、容器内に貯留された粉体の貯留高さが最上部（天井部付近）に達しても粉体を計測することができる。これにより、容器内の容積を粉体の貯留のために無駄なく使うことができるので、容器を大型化する必要がない。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパは、上記の粉体計測装置と、前記粉体計測装置が設けられた前記容器と、前記容器の鉛直下方側に設けられ、鉛直下方側に向かって縮径する形状とされたコーン部と、前記コーン部の下端に設けられ、粉体を容器の外部へ供給する粉体出口部と、前記コーン部に設けられてγ線を照射するコーン部用線源部と、前記コーン部用線源部から照射されたγ線を検出するコーン部用検出部と、を備え、前記制御部は、前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、前記検出部にて得られた計測値を補正する。
【００１３】
粉体供給ホッパの容器の鉛直下方側にコーン部が設けられている。コーン部の下端には粉体出口部が設けられており、ガス化炉など粉体供給ホッパより他機器へと粉体を供給する。コーン部には、コーン部用線源部とコーン部用検出部が設けられている。すなわち、コーン部用線源部とコーン部用検出部は、粉体出口部の直上に設けられており、この領域は高い確率で常に粉体が存在している領域である。したがって、コーン部用線源部とコーン部用検出部によって、常に粉体を検出することができる。そこで、制御部は、粉体の物理量を補正する計測値としてコーン部用検出部の計測値を用いることとした。これにより、粉体の物理量の計測精度を向上させることができる。
コーン部用線源部とコーン部用検出部とは、水平方向に略同じ高さ位置に設けることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部と、前記粉体出口部を通過する前記粉体燃料の流出及び停止を行う出口弁を備え、前記制御部は、前記出口弁が閉状態とされかつ前記粉体入口部から前記容器内への前記粉体燃料の受け入れ開始から、前記出口弁を開状態とする前までの間に前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて、他の前記検出部にて得られた計測値を補正する。
【００１５】
出口弁が閉とされた状態で粉体を受け入れている間は、粉体出口部において粉体が乱れることがないので、計測精度を保つことができる。一方、出口弁が開とされる状態となると粉体出口部で粉体の乱れ（流れ）が生じ、計測精度が低下するおそれがある。そこで、出口弁が閉とされた状態でかつ粉体入口部から容器への粉体の受け入れを開始した時点から、出口弁が開とされる前までの間に計測することとした。
【００１６】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記制御部は、前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部から前記容器内への粉体の受け入れが完了した後に前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて，前記検出部にて得られた計測値を補正する。
【００１７】
粉体入口部から容器内への粉体の受け入れが完了した後は、容器内の粉体の状態が比較的落ち着く。このタイミングで計測することにより、より計測精度を上げることができる。
【００１８】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、ガスを前記容器内に供給して加圧する加圧ガス供給部を備え、前記制御部は、前記加圧ガス供給部からガスが供給される前に得られた前記コーン部用検出部にて得られた計測値を用いて，前記検出部の計測値を補正する。
【００１９】
容器にはガスを供給して容器内を加圧する加圧ガス供給部が設けられている。加圧ガス供給部からガスを供給することによって容器内に貯留した粉体が流動化することにより、コーン部用検出部の計測値が不安定化するおそれがある。そこで、加圧ガス供給部からガスが供給される前に計測することとした。これにより、粉体が流動化して計測精度が低下するタイミングでの計測を回避することができる。
【００２０】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記制御部は、所定時間をおいて複数回計測した複数の計測値を用いて演算する。
【００２１】
複数の計測値を用いて演算することで、運転条件が変更されて複数回分のいずれかの計測値に誤差が含まれた場合にも対応することができる。例えば、所定回数分の計測値の平均値を用いることによって、計測値のバラつきによる影響を抑え，粉体の種類の変更による影響をより正確にとらえることが可能となる、粉体の種類の変更としては、例えば、石炭の炭種の変更などが挙げられる。
【００２２】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記粉体計測装置を備えた前記容器が複数設けられ、前記制御部は、複数の前記容器のぞれぞれの前記検出部の計測値を用いて演算する。
【００２３】
複数の容器のそれぞれの計測値を用いることとしたので、複数の容器を用いる際に例えば、粉体の種類が変化した場合にも大きな誤差を生じさせずに対応することができる。例えば、複数の容器の計測値の平均値を用いることによって、粉体の種類の変更による影響を抑えることができる。粉体の種類の変更としては、例えば、石炭の炭種の変更などが挙げられる。
【００２４】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記制御部は、前記粉体燃料の前記物理量と記憶した過去の前記物理量との差異が所定値以上となった場合に警報を出力する。
【００２５】
粉体の物理量と記憶した過去の物理量との差異が所定値以上となった場合は、機器の異常を推定して警報を出力することとした。
【００２６】
さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパでは、前記制御部は、前記粉体の前記物理量および／または前記物理量の変化速度が所定範囲から外れた場合に警報を出力する。
【００２７】
粉体の物理量が所定範囲を逸脱した場合は、機器の異常と推定して警報を出力することとした。例えば、物理量が粉体の貯留高さの変化速度とした場合、粉体の受入系統や粉体の供給系統に異常が生じたと推定して警報を出力することとした。
【００２８】
また、本発明の一態様に係るガス化炉設備は、上記のいずれかに記載された粉体供給ホッパと、前記粉体供給ホッパから導かれた粉体をガス化するガス化炉と、を備えている。
【００２９】
また、本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記のガス化炉設備と、記ガス化炉設備で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機と、を備えている。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る粉体計測方法は、内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射し、照射されたγ線を前記容器の天井部で検出し、検出した計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する。
【００３１】
また、本発明の一態様に係る粉体計測方法は、内部に粉体燃料が貯留された容器内にγ線を照射し、照射されたγ線を検出した計測値を得て前記粉体燃料の物理量を演算する粉体計測方法であって、前記粉体燃料の流出及び停止を行う出口弁が閉状態とされ、かつ前記容器内へ粉体燃料を受け入れる粉体入口部から前記容器内への前記粉体燃料の受け入れ開始から、前記出口弁を開状態とする前までの間に得られた前記計測値を用いて演算を行う。
【００３２】
さらに、本発明の一態様に係る粉体計測方法は、所定時間をおいて複数回計測した複数の計測値を用いて演算する。
【発明の効果】
【００３３】
検出部を容器の天井部に設けることとしたので、容器内に貯留された粉体燃料の貯留高さが最上部まで達しても粉体計測することができる。
【００３４】
粉体燃料の性状変化に対しても補正が可能で、粉体をガス化炉など粉体供給ホッパより他機器へ供給するための出口弁が閉とされた状態の間に粉体を計測することとしたので、粉体燃料を精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示した概略構成図である。
【図２】図１のガス化炉の概略構成を示した縦断面図である。
【図３】図１の供給ホッパの概略構成を示した縦断面図である。
【図４】図３の検出部が出力する電気信号を示した模式図である。
【図５】図３の検出部を用いた検出工程を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る検出部を用いた検出工程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３７】
［石炭ガス化複合発電設備］
図１には、ガス化複合発電設備の一例として、ガス化炉設備１４を適用した石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycle）１０の概略構成が示されている。石炭ガス化複合発電設備１０は、空気を主とする酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
なお、本実施形態では、上側とは鉛直方向の上方向を示し、下側とは鉛直方向の下方向を示している。また、高さは鉛直方向の高さの位置を示している。
【００３８】
石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat  Recovery  Steam  Generator）２０とを備えている。
【００３９】
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備（ＡＳＵ）４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５体積％以下に制限されるものではない。
【００４０】
ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が再利用を目的として供給されている。
【００４１】
また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉設備１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。さらに、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
【００４２】
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）及びチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図２に示すように、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ１０２（熱交換器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。
【００４３】
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ（粉体供給ホッパ）５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビン（粉体供給ホッパ）を配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
【００４４】
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
【００４５】
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。したがって、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００４６】
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。したがって、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００４７】
そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。
【００４８】
次に、上述した石炭ガス化複合発電設備１０の動作について説明する。
【００４９】
石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。さらに、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
【００５０】
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４からガス生成ライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
【００５１】
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
【００５２】
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
【００５３】
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
【００５４】
その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００５５】
次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
【００５６】
ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。
【００５７】
ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。
【００５８】
圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。
【００５９】
ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間１５６に分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６、１２７が挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。
【００６０】
アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間１５６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。
【００６１】
コンバスタ部１１６は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。
【００６２】
リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。
【００６３】
シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。
【００６４】
次に、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
【００６５】
［粉体供給ホッパ］
次に、本実施形態では粉体燃料として、チャーＣＨを貯留する供給ホッパ５２について説明する。
図３には、供給ホッパ５２が示されている。供給ホッパ５２は、内部が加圧される圧力容器とされており、例えば内圧が大気圧から０．１ＭＰａ〜５ＭＰａ（ゲージ圧）まで変化する。供給ホッパ５２は、鉛直下方側に位置する出口部５２ａが下端に接続されたコーン部５２ｂと、コーン部５２ｂの上端に接続された円筒部５２ｃと、円筒部５２ｃの上端に接続された天井部５２ｄとを備えている。
【００６６】
出口部５２ａは、鉛直方向の下端部が閉塞され、コーン部５２ｂの鉛直方向の下方にあり鉛直方向に沿って水平断面の面積が一定である円筒形状をなし、供給ホッパ５２内のチャーＣＨをチャー戻しライン４６を介してガス化炉設備１４に搬送する。出口部５２ａを介して供給ホッパ５２内のチャーＣＨがガス化炉設備１４へと払い出される。出口部６２ａの下流側には出口弁５４（例えば開閉弁）が設けられており、粉体計測装置５０としての制御部８０によって制御される。
【００６７】
コーン部５２ｂは、鉛直下方側へ行くに従い縮径された略円錐形状を有している。コーン部５２ｂには、粉体計測装置５０としてのコーン部用線源部５５と、コーン部用検出部５６とが設けられている。
【００６８】
コーン部用線源部５５は、γ線を照射する線源部であり、主として水平方向にγ線を照射するように設けられている。具体的には、コーン部５２ｂ内に先端が水平方向に向けて供給ホッパ５２内側に挿入された鞘管内に線源が設置されている。コーン部用線源部５５は、水平方向に加えて鉛直上方向を含めた複数方向へγ線を照射するようにして、後述する円筒部用検出部５８にて鉛直上下方向の計測を行えるようにしてもよい。
【００６９】
コーン部用検出部５６は、γ線を検出する検出部であり、主として水平方向から照射されるγ線を検出するように設けられている。具体的には、コーン部５２ｂ内に先端が水平方向に向けて供給ホッパ５２内側に挿入された鞘管内に検出器が設置されている。コーン部用検出部５６からは出力された電気信号が制御部８０へと送信される。
【００７０】
コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６とは、互いに略対向するように、かつ、略同じ高さ位置に設けられている。コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６との距離Ｌ１は、既知の値として制御部８０に格納されている。コーン部用線源部５５及びコーン部用検出部５６の高さ位置は、常にチャーＣＨが貯留されている高さ位置に設定される。具体的には、出口部５２ａが下流側と連通したときに下流側（図３において鉛直下方側）からガスがチャーＣＨの層を吹き抜けない程度に常に堆積されている高さ以上の高さ（例えば図３のようにコーン部５２ｂに設定された最低チャー貯留高さＨ１’よりも低い高さ）とされている。したがって、コーン部用線源部５５及びコーン部用検出部５６の高さ位置は、チャーを払い出しているとき又は払い出しが終了した時点であってもチャーＣＨが貯留されている位置となっている。これにより、コーン部用検出部５６の出力は、後述する補正用かさ密度として用いることができるようになっている。
【００７１】
コーン部５２ｂには、供給ホッパ５２内を加圧するための加圧ガス供給部８２が設けられている。加圧ガスは、本実施形態では窒素ガスが用いられる。
【００７２】
コーン部５２ｂには、コーン部５２ｂ内に貯留されたチャーＣＨを流動化するための流動化ガス供給部８３が設けられている。流動化ガスとしては、例えば窒素ガスが用いられる。流動化ガスによって、コーン部５２ｂ内に搬送用のガスを追加供給して貯留されたチャーＣＨの流動化が促進されて円滑に払い出すことができるようになっている。
【００７３】
円筒部５２ｃは、鉛直方向に延在する中心軸線を有する円筒形状とされている。円筒部５２ｃによって形成される内容積が、供給ホッパ５２の内容積のうちで最も大きい部分を占める。円筒部５２ｃの側部には、粉体計測装置５０としての円筒部用線源部５７と円筒部用検出部５８とが設けられている。円筒部用線源部５７は、円筒部用検出部５８よりも鉛直上方側で、かつ、鉛直方向に略一致する位置に設けられている。
【００７４】
円筒部用線源部５７は、γ線を照射する線源部であり、主として鉛直方向の上下の２方向にγ線を照射するように設けられている。具体的には、円筒部５２ｃ内に先端が水平方向に向けて供給ホッパ５２内側に挿入された鞘管内に線源が設置されている。
円筒部用検出部５８は、γ線を検出する検出部であり、主として鉛直上方側から照射されるγ線を検出するように設けられている。具体的には、円筒部５２ｃ内に先端が水平方向に向けて供給ホッパ５２内側に挿入された鞘管内に検出器が設置されている。円筒部用検出部５８の出力は、制御部８０へと送信される。
円筒部用線源部５７と円筒部用検出部５８との距離Ｌ２は、既知の値として制御部８０に格納されている。
なお、円筒部用検出部５８は、異なる高さ位置に複数設けるようにしても良い。この場合には、それぞれの円筒部用検出部５８にて計測を行い、これらを総合（例えば積算）してチャー貯留高さ等の計測結果を出力する。
【００７５】
天井部５２ｄは、円筒部５２ｃの上端を覆うように設けられた鏡板とされている。天井部５２ｄには、天井部用検出部５９が設けられている。天井部用検出部５９は、γ線を検出する検出部であり、主として鉛直下方側から照射されるγ線を検出するように設けられている。具体的には、天井部５２ｄ内に先端が鉛直下方側に供給ホッパ５２内側に向けて挿入された鞘管内に検出器が設置されている。天井部用検出部５９の出力は、制御部８０へと送信される。
円筒部用線源部５７と天井部用検出部５９との距離Ｌ３は、既知の値として制御部８０に格納されている。
【００７６】
天井部５２ｄには、チャーＣＨを受け入れる入口部５２ｅが設けられている。入口部５２ｅを介して、チャーＣＨが供給ホッパ５２内へと導かれる。
【００７７】
なお、コーン部用線源部５５は、水平方向に加えて鉛直上方向を含めた２方向へγ線を照射するようにして、円筒部用検出部５８にて鉛直上下方向の計測を行えるようにしてもよい。また、略９０°向きを変えて鉛直上方側に向けてγ線を水平方向と鉛直上方向の２方向へ照射できるようにしても良い。コーン部用線源部５５と円筒部用検出部５８との距離Ｌ４は、既知の値として制御部８０に格納されている。これにより、コーン部用線源部５５から照射されたγ線を用いて、円筒部用検出部５８及び／又は天井部用検出部５９にて計測を行うことができる。そして、コーン部用検出部５６によって補正用かさ密度を計測するために必要なチャーの充填高さを小さくでき、結果としてコーン部５２ｂの容積を有効に利用でき、補正用かさ密度を計測するためのコーン部用線源部５５を別途追加する必要がなくなる。
【００７８】
制御部８０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００７９】
制御部８０には、各検出部５６，５８，５９から得られた出力（電気信号）を用いてチャーＣＨのかさ密度を得る検量線が格納されている。図４には、検量線の一例が示されている。検量線は事前に検証して作成することができる。同図に示すように、線源部５５，５７と検出部５６，５８，５９との間に存在するチャーＣＨの密度によってγ線が減衰し、各検出部５６，５８，５９から得られる電気信号が変化する。例えば、チャーＣＨの存在密度が高ければ電気信号は減衰して小さくなり、チャーＣＨの存在密度が小さければ電気信号は大きくなる。
各検出部５６，５８，５９から得られた出力（電気信号）は、検出部５６，５８，５９にかさ密度を得る検量線を内蔵し、かさ密度の値を直接制御部８０へ送信しても良い。
【００８０】
＜チャー貯留高さＨ１＞
チャー貯留高さＨ１は、以下のように算出される。
検出部５６，５８，５９から得られた電気信号が同じ強度であっても（すなわち同じ見かけ上の密度であっても）、チャーＣＨの実際のかさ密度が異なっていればチャー貯留高さＨ１は異なってくる。このかさ密度に起因する誤差を低減するために、コーン部用線源部５５から照射されたγ線を検出するコーン部用検出部５６の出力を、補正用かさ密度として用いる。かさ密度は、線源部５５，５７と検出部５６，５８，５９との間の高さ方向の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を用いて算出される容積から得ることができる。
したがって、チャー貯留高さＨ１は、下式から得られる。
［チャー貯留高さＨ１（m）］
＝［検出部５８，５９から得られたかさ密度（kg/m3）］
×［線源と検出部との高さの差（m）］÷［補正用かさ密度（kg/m3）］
【００８１】
なお、補正用かさ密度は、チャーＣＨが充填されている領域を用いればよく、コーン部５２ｂではなく円筒部５２ｃを用いてもよい。コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６は、供給ホッパ５２内の高圧ガスがチャーＣＨの層を吹き抜けない程度にチャーＣＨが常に堆積されている高さに設けてあるので、補正用かさ密度の算出には好ましい。
【００８２】
＜チャー体積＞
供給ホッパ５２内のチャー貯留高さＨ１に対応するチャー体積（m3）の検量線を事前に作成して制御部８０内に格納しておくことで、チャー貯留高さＨ１をチャー体積へと換算することが可能となる。例えば、供給ホッパ５２の円筒部５２ｃではチャー貯留高さＨ１に対してチャー体積は１次の相関があり、検量線は直線となる。一方、供給ホッパ５２のコーン部５２ｂではチャー貯留高さＨ１に対してチャー体積は３次の相関があり、検量線は３次曲線となる。
［天井部のチャー体積(m3)］＝［天井部のチャー貯留高さに対する容器容積（m3）］
［円筒部のチャー体積(m3)］＝［円筒部のチャー貯留高さに対する容器容積（m3）］
［コーン部のチャー体積(m3)］＝［コーン部のチャー貯留高さに対する容器容積（m3）］
但し、
［チャー貯留高さＨ１（ｍ）］＝［天井部のチャー貯留高さ］+［円筒部のチャー貯留高さ］+［コーン部のチャー貯留高さ］
なお、天井部５２ｄと円筒部５２ｃとコーン部５２ｂの各チャー貯留高さとの関係を事前に入力しておき関係式から算出しても良い。
【００８３】
＜チャー質量＞
チャーＣＨが充填された天井部５２ｄ、円筒部５２ｃ及びコーン部５２ｂのそれぞれの領域にある検出部５６，５８，５９から得られたかさ密度と、上記のように算出されたホッパ内の各々の領域のチャー体積（m3）と、補正用かさ密度とから、各々の領域のチャー質量を下式のように算出する。なお、ここでいうチャー質量とは、チャー粒子の質量ではなく、供給ホッパ５２ホッパ内に貯留しているチャー全体の質量をいう。
［チャー質量（kg）］＝［天井部のチャー体積(m3)］×［補正用かさ密度(kg/m3)］
＋［円筒部のチャー体積(m3)］×［補正用かさ密度(kg/m3)］
＋［コーン部のチャー体積 (m3)］×［補正用かさ密度(kg/ m3)］
【００８４】
＜計測タイミング＞
次に、検出部５６，５８，５９を用いた計測タイミングについて説明する。
供給ホッパ５２は、出口部５２ａの下流側の出口弁５４を閉とした状態で入口部５２ｅからチャーを受け入れ始める。そして、所定量のチャー貯留高さＨ１となった後に、供給ホッパ５２内のチャーを外部へ払い出す。
【００８５】
チャーＣＨを外部へ払い出す前に、供給ホッパ５２内に加圧ガス供給部８２から加圧ガスを供給して加圧する。また、コーン部５２ｂ下部を流動化させるために流動化ガス供給部８３から流動化ガスを供給する。このときに、供給ホッパ５２内に貯留されたチャーＣＨが流動化して乱れ、検出部５６，５８，５９の出力が変動して計測精度が乱れる。そこで、検出部５６，５８，５９による計測は、チャーＣＨの受け入れ開始から、受け入れを完了して出口弁５４が開とされる前までの間、さらに好ましくは、加圧ガスや流動化ガスを供給する前に行う。
【００８６】
図５には、検出部５６，５８，５９による計測工程についてのフローチャートが示されている。
供給ホッパ５２内にチャーＣＨの受け入れを完了した（ステップＳ１）後に、検出部５６，５８，５９によるチャーＣＨの密度計測を行う（ステップＳ２）。
【００８７】
そして、得られた計測値の計測回数がＮ回以上か否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、Ｎは２以上の整数であり、制御部８０に固定値としてユーザが任意に設定できるようになっている。計測回数がＮ回に満たない場合（ＮＯ）は、検出部５６，５８，５９による密度計測を繰り返す。計装回数がＮ回以上となった場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４へと進み、直近Ｎ回分の密度計測データを選定し、チャーＣＨのかさ密度平均値を算出する。
【００８８】
そして、このかさ密度平均値を用いて、コーン部用検出部５６によって得られた上述の補正用かさ密度によってかさ密度の補正を行う（ステップＳ５）。
【００８９】
ステップＳ５において補正されたかさ密度は、ステップＳ６においてチャーＣＨの質量算出に用いられ、またチャー貯留高さＨ１の算出に用いられる。さらに、ステップＳ５において補正されたかさ密度は、ステップＳ７において計測データとして制御部８０に記憶される。制御部８０には、ステップＳ６にて算出したチャー質量やチャー貯留高さＨ１も記憶される。
【００９０】
制御部８０は、チャー質量などをＧＵＩ（Graphical  User  Interface）表示する（ステップＳ９）。表示部は、例えばオペレータの近くに設置される。
【００９１】
ステップＳ７において、チャー貯留高さＨ１とチャーを受け入れした時間から、チャー貯留高さＨ１の変化速度が算出され、制御部８０に記憶される。ステップＳ７にて制御部８０に記憶された計測データは、ステップＳ１０において、過去に蓄積された計測データと比較され、かさ密度やチャー貯留高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていないか否かを判断する。このかさ密度や，高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていた場合（ＮＯ）には、異常警報を発する（ステップＳ１１）。かさ密度や高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２へ戻り計測を続行する。ここで、かさ密度の所定範囲やチャー貯留高さＨ１の変化速度の所定範囲は、設計値や実際の運用値から適宜設定することができる。
【００９２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
供給ホッパ５２の天井部５２ｄに天井部用検出部５９を設け、円筒部用線源部５７から照射されたγ線を検出することとした。これにより、供給ホッパ５２内に貯留されたチャーＣＨのチャー貯留高さＨ１が最上部（天井部５２ｄ付近）に達してもチャーＣＨを計測することができる。したがって、供給ホッパ５２内の容積をチャーＣＨの貯留のために無駄なく使うことができるので、供給ホッパ５２を大型化する必要がない。
【００９３】
コーン部５２ｂに、コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６を設けることとした。コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６は、出口部５２ａの直上に設けられており、供給ホッパ５２内の高圧ガスがチャーＣＨの層を吹き抜けない程度に常に堆積されている高さの領域を設けてあり、この領域は高い確率で常にチャーＣＨが存在している領域である。したがって、例えば微粉炭の炭種の変更や運転条件が変更されてチャーＣＨの性状が変化した場合などでも、コーン部用線源部５５とコーン部用検出部５６によって、常に実際のチャーＣＨを検出してかさ密度などを計測することができる。そこで、制御部８０は、チャーＣＨの物理量を補正する計測値としてコーン部用検出部５６の計測値を用いることとした。これにより、チャーＣＨの物理量の計測精度を向上させることができる。
【００９４】
入口部５２ｅから供給ホッパ５２へのチャーＣＨの受け入れが開始されたときから、出口部５２ａの下流側の図示しない出口弁５４が開とされる前までの間に検出部５６，５８，５９で計測することとした。これにより、出口弁５４が閉とされた状態でチャーＣＨを受け入れている間は、コーン部５２ｂにおいてチャーＣＨが乱れることがないので、計測精度を保つことができる。
【００９５】
供給ホッパ５２内に加圧ガス供給部８２からガスを供給することによって供給ホッパ５２内に貯留したチャーＣＨを流動化させるおそれがある。そこで、加圧ガス供給部８２から加圧ガスが供給される前に検出部５６，５８，５９によって計測することとした。これにより、チャーＣＨが流動化して計測精度が低下するタイミングでの計測を回避することができる。
【００９６】
所定時間をおいて複数回計測し、Ｎ回以上の計測値を用いて補正用かさ密度を算出することとした。これにより、計測中に例えば運転条件が変更されてＮ回分のいずれかの計測値に誤差が含まれた場合にも補正用かさ密度に大きな誤差を生じさせずに算出することができる。複数回計測にあたっての所定時間は、チャーＣＨの受け入れ開始から、受け入れを完了してチャーＣＨの払い出しを開始する前までの間にＮ回計測できるよう設定されてもよいし、Ｎ回分の受け入れ開始から受け入れを完了してチャーＣＨの払い出しを開始する前までの計測で設定されてもよい。
【００９７】
チャー質量などをＧＵＩ（Graphical  User  Interface）表示することにより、オペレータは従来からの運転で見慣れたチャー質量表示を従来どおりに確認が出来るので、運転監視のモニタリング精度や異常への予知が向上する。
【００９８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、供給ホッパ５２が複数ある場合の計測に特徴があり、その他は第１実施形態と同様である。したがって、以下では、第１実施形態に対して相違する事項についてのみ説明する。
【００９９】
本実施形態では、供給ホッパ５２がホッパＡ，Ｂ，Ｃのように複数設けられている。これら３つのホッパＡ，Ｂ，Ｃは、例えば３０分から６０分で１周期となるよう順次切り替えながら連続してチャーＣＨを供給できるように運用されている。なお、ホッパの数は２つ以上であれば良い。
【０１００】
図６に示すように、各供給ホッパ５２（ホッパＡ，Ｂ，Ｃ）にてチャーＣＨの受け入れを完了した（ステップＳ１’）後に、各ホッパＡ，Ｂ，Ｃにてかさ密度計測を行う（ステップＳ２’）は、第１実施形態と同様である。
そして、ステップＳ３’にて、得られた計測値の計測回数がＮ回以上か否かを判断する（ステップＳ３’）。ここで、Ｎは２以上の整数であり、制御部８０に固定値として設定できるようになっている。計測回数がＮ回に満たない場合（ＮＯ）は、予め設定した密度（固定値）を制御部８０から得て（ステップＳ２０）、ステップＳ２１にて密度計測値の代替値として用いる。計測回数がＮ回以上の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２１へと進み、直近Ｎ回分のかさ密度計測値を用いて平均値を算出する。
【０１０１】
ステップＳ２１で得られた平均のかさ密度計測値を用いて、各ホッパＡ，Ｂ，Ｃにおいて補正用かさ密度によるかさ密度補正を行い（ステップＳ５’）、ステップＳ２２にてホッパＡ，Ｂ，Ｃの補正後のかさ密度の平均値を算出する。このかさ密度平均値は、図５のステップＳ７に示したように（符号Ｉ参照）、制御部８０にデータが蓄積され、またステップＳ６に示したようにチャー質量やチャー貯留高さＨ１の算出に用いられる。また、かさ密度平均値は、制御部８０に蓄積されたデータから得て（符号II参照）、ステップＳ１０’にて用いられる。
【０１０２】
ステップ１０’において、ホッパＡ，Ｂ，Ｃの各チャー貯留高さＨ１と各チャーＣＨを受け入れした時間から、各チャー貯留高さＨ１の変化速度を算出して制御部８０に記憶される。ステップＳ１０’では、過去に蓄積された計測データと比較され、ホッパＡ，Ｂ，Ｃの各かさ密度や各チャー貯留高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていないか否かを判断する。この各かさ密度や各チャー貯留高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていた場合（ＮＯ）には、異常警報を発する（Ｓ１１’）。各かさ密度や各高さＨ１の変化速度が所定範囲を超えていない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２’へ戻り計測を続行する。ここで、各かさ密度の所定範囲や各チャー貯留高さＨ１の変化速度の所定範囲は、設計値や実際の運用値から適宜設定することができる。
【０１０３】
本実施形態によれば、複数の供給ホッパ５２（ホッパＡ，Ｂ，Ｃ）のそれぞれの計測値を用いることとしたので、複数のホッパＡ，Ｂ，Ｃを順次用いる際に例えば微粉炭の炭種や運転条件などが変化した場合にも大きな誤差を生じさせずに対応することができる。具体的には、３つのホッパＡ，Ｂ，Ｃに例えば３０分から６０分毎にチャーＣＨを受け入れて切替えるので、ホッパＡ，Ｂ，Ｃへのチャー受入完了３回分の平均値でかさ密度を演算することで、微粉炭の炭種変更やガス化炉の運転状態が変更されてチャーＣＨの性状の変化があった場合であっても、かさ密度が時間平均されるので、微粉炭の炭種変更やガス化炉の運転状態の変更が経時的に進むことに伴いチャーＣＨが入れ替わるまでの間にかさ密度の補正が追従することができ、一方では短時間の外乱によるかさ密度の変動を抑制することができる。
【０１０４】
なお、上記の各実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
また、粉体の一例としてチャーＣＨを用いて説明したが、微粉炭等の他の粉体燃料を含むものでも適用することができる。
粉体を貯留する容器の一例として供給ホッパ５２を用いて説明したが、例えば、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間に設けられるビンであっても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  石炭ガス化複合発電設備
１１  給炭設備
１１ａ  給炭ライン
１４  ガス化炉設備
１５  チャー回収設備
１６  ガス精製設備
１７  ガスタービン
１８  蒸気タービン
１９  発電機
２０  排熱回収ボイラ（温水供給部）
４１  圧縮空気供給ライン
４２  空気分離設備（窒素供給部）
４３  第１窒素供給ライン
４５  第２窒素供給ライン
４６  チャー戻しライン
４７  酸素供給ライン
４８  異物除去設備
４９  ガス生成ライン
５０  粉体計測装置
５１  集塵設備
５２  供給ホッパ（粉体供給ホッパ）
５２ａ  出口部（粉体出口部）
５２ｂ  コーン部
５２ｃ  円筒部
５２ｄ  天井部
５２ｅ  入口部（粉体入口部）
５３  ガス排出ライン
５４  出口弁
５５  コーン部用線源部（線源部）
５６  コーン部用検出部
５７  円筒部用線源部（線源部）
５８  円筒部用検出部（検出部）
５９  天井部用検出部（検出部）
６１  圧縮機
６２  燃焼器
６３  タービン
６４  回転軸
６５  圧縮空気供給ライン
６６  燃料ガス供給ライン
６７  燃焼ガス供給ライン
６８  昇圧機
６９  タービン
７０  排ガスライン
７１  蒸気供給ライン
７２  蒸気回収ライン
７３  復水器
７４  ガス浄化設備
７５  煙突
８０  制御部
８２  加圧ガス供給部
８３  流動化ガス供給部
１０１  ガス化炉
１０２  シンガスクーラ
１１０  圧力容器
１１１  ガス化炉壁
１１５  アニュラス部
１１６  コンバスタ部
１１７  ディフューザ部
１１８  リダクタ部
１２１  ガス排出口
１２２  スラグホッパ
１２６  バーナ
１２７  バーナ
１３１  蒸発器
１３２  過熱器
１３４  節炭器
１５４  内部空間
１５６  外部空間
ＣＨ  チャー
Ｈ１  チャー貯留高さ
Ｈ１’  最低チャー貯留高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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