(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭供給設備より供給された石炭を用いて発電する発電手段と、
空気から酸素及び窒素を分離し、石炭の燃焼又は石炭のガス化のために酸素を発電手段に供給する空気分離装置とを備え、
前記石炭供給設備は、
石炭を貯蔵する石炭貯蔵部と、
石炭を粉砕して微粉炭を製造し、当該微粉炭を前記発電手段に供給する微粉炭機と、
前記石炭貯蔵部から供給された石炭を計量し、所定量の石炭を前記微粉炭機に供給する計量給炭機とから構成され、
前記計量給炭機には、前記空気分離装置で発生した窒素が供給され、内部の圧力が常圧又は余剰の窒素が供給されない計量給炭機の内部の圧力よりも低い
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載する石炭火力発電システムにおいて、
前記計量給炭機は、前記空気分離装置から供給された窒素が前記石炭貯蔵部に排出されるように構成されている
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する石炭火力発電システムにおいて、
前記計量給炭機に供給される窒素を加熱する熱交換機を備える
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載する石炭火力発電システムにおいて、
前記熱交換機は、前記発電手段から排出される排ガスの残存酸素処理炉で発生する熱で前記窒素を加熱する
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する石炭火力発電システムにおいて、
前記発電手段は、前記微粉炭をガス化して石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉と、
前記石炭ガス化ガスを燃焼して発電機の動力を得るガスタービンとを備え、
前記石炭ガス化炉に、前記ガスタービンから排出された排ガス中の二酸化炭素及び前記空気分離装置の酸素がガス化剤として供給されるように構成されている
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【請求項６】
請求項５に記載する石炭火力発電システムにおいて、
前記発電手段は、前記排ガスの熱を回収して得られた蒸気を膨張することで発電機の動力を得る蒸気タービンとをさらに備える
ことを特徴とする石炭火力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電システムに関し、特に、石炭ガス化発電システムやOxy-fuel型の発電システムなど、二酸化炭素を回収する石炭火力発電システムにおいて、空気分離装置で発生する余剰窒素を有効利用する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。かかる石炭を燃料とする火力発電の一つの方式として、石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated Coal Gasfication Combined Cycle）システムが知られている。石炭ガス化複合発電システムでは、石炭を不完全燃焼させて得られた石炭ガス化ガスを燃料としてガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
石炭ガス化複合発電システムの一例には、ガスタービンから排出される排ガスから二酸化炭素を回収し、その一部を石炭と共に石炭ガス化炉にガス化剤として供給するものがある。また、石炭ガス化複合発電システムには、空気から酸素や窒素を分離する空気分離装置が設置されており、空気分離装置で得られた酸素も石炭ガス化炉に供給される。二酸化炭素は、石炭のガス化を促進する作用があるので、空気、酸素濃度を高めた空気、または酸素で石炭をガス化することに比べ、二酸化炭素を供給するようにした石炭ガス化炉では、回収二酸化炭素の純度が大幅に向上する。
【０００４】
また、昨今地球温暖化対策の一つとして、発電所などから発生する二酸化炭素を分離、回収し貯留するCCS(Carbon Capture and Storage)が世界各国で検討されている。上述の石炭ガス化複合発電システムはCCSを実現するものとして有望視されている。すなわち、排ガスは高濃度の二酸化炭素となるため、該二酸化炭素を石炭ガス化炉に供給すれば、従来のPre-combustionシステム（IGCCにおいて生成ガスから二酸化炭素を分離するCCSシステム）で行われる二酸化炭素分離工程が不要となり、二酸化炭素排出量を低減できるからである。さらに、その分離工程が不要となることで設備、運転コストが大幅に低減されるとともに、二酸化炭素回収後も40%以上の高い発電効率が維持されると期待されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
このように、石炭ガス化複合発電システムでは、排ガスから回収された二酸化炭素は、石炭のガス化のために有効利用される一方で、空気分離装置で発生する余剰窒素は、有効利用されていないのが現状である。特に、クローズド型のガスタービンを採用する場合では、窒素は大量に発生するため、余剰の窒素の有効利用を図ることは重要な課題となっている。
【０００６】
例えば、石炭ガス化炉において、二酸化炭素は供給せずに酸素を供給してガス化を行う場合では、窒素酸化物対策を行うために、ガスタービンの前で石炭ガス化ガス（生成ガス）中に空気分離装置で発生する余剰窒素を供給することは可能である。
【０００７】
しかし、この例と同様に、二酸化炭素をガス化剤として用いる石炭ガス化炉に余剰窒素を供給すると、二酸化炭素の濃度が相対的に低下し、回収二酸化炭素の純度が低下してしまう。このため、石炭ガス化炉でのガス化に余剰窒素を利用することは、好ましくない。
【０００８】
石炭ガス化複合発電システムは、石炭ガス化炉に微粉炭を供給するための設備を有している。同設備は、石炭を貯蔵するバンカと、石炭を粉砕して石炭ガス化炉に供給する微粉炭機と、バンカから供給された石炭を所定時間に所定量だけ微粉炭機に供給する計量給炭機とから構成されている。石炭は、表面に水分が付着しているため、微粉炭機では、石炭を粉砕すると共に、高温の空気で石炭を乾燥させている。この乾燥のため、多くのエネルギーが必要となるので、石炭ガス化複合発電システム全体のエネルギー効率が下がる要因となっている。
【０００９】
また、計量給炭機では、バンカから供給された石炭が内部で詰まることがあり、物理的に衝撃を与えたり、水で洗浄することで、詰まりを解消している。計量給炭機内部では、石炭の表面に水分が付着しているほど、詰まりやすい傾向にある。したがって、計量給炭機を安定運用するために、計量給炭機に供給される石炭は極力乾燥していることが望まれている。
【００１０】
なお、このような問題は、石炭ガス化複合発電システムに限らず、微粉砕した石炭を燃焼する発電システム一般に存在する。例えば、CCSの他の手法であるOxy-fuelを用いたCCS対応石炭火力発電システムでも同様である。Oxy-fuelを用いたCCS対応火力発電システムは、微粉砕した石炭をボイラで燃焼し、ボイラから排出された排ガス中の二酸化炭素の一部をボイラに供給すると共に、残余の二酸化炭素を圧縮して地層などに隔離する設備を有する。
【００１１】
現時点ではOxy-fuelを用いた石炭火力発電システムでは、空気分離装置で発生する余剰窒素を放風廃棄するもようである。また、既に稼働中の酸素吹き石炭ガス化プラントにおいても、相当量の余剰窒素が放風廃棄されているもようであり、余剰窒素は有効利用されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５―１７１１４８号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】“Development of oxy-fuel IGCC system with CO2 recirculation for CO2 capture”, Oki.Y.,et al, Proceeding of10th International Conference on Greenhouse Gas Control Technology,2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、空気分離装置で発生する余剰窒素を有効利用して微粉炭機で石炭を乾燥するのに要するエネルギーを低減し、さらに計量給炭機に供給される石炭を乾燥させることができる石炭火力発電設備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】
【００１５】
上記目的を達成するための第１の態様は、石炭供給設備より供給された石炭を用いて発電する発電手段と、空気から酸素及び窒素を分離し、石炭の燃焼又は石炭のガス化のために酸素を発電手段に供給する空気分離装置とを備え、前記石炭供給設備は、石炭を貯蔵する石炭貯蔵部と、石炭を粉砕して微粉炭を製造し、当該微粉炭を前記発電手段に供給する微粉炭機と、前記石炭貯蔵部から供給された石炭を計量し、所定量の石炭を前記微粉炭機に供給する計量給炭機とから構成され、前記計量給炭機には、前記空気分離装置で発生した窒素が供給され、内部の圧力が常圧又は余剰の窒素が供給されない計量給炭機の内部の圧力よりも低いことを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００１６】
かかる第１の態様では、計量給炭機に窒素を供給して内部の圧力を下げることで、石炭の計測精度が向上する。これにより、石炭を安定的に発電手段に供給できるので石炭火力発電システムの効率が向上する。また、空気分離装置で発生する余剰窒素を計量給炭器に供給し、その窒素を石炭の乾燥に用いるので、空気分離装置で大量に生じた窒素の有効利用を図ることができる。また、大量に生じた余剰の窒素で石炭が乾燥されるので、微粉炭機で石炭を乾燥するために必要なエネルギーを低減することができ、石炭火力発電システム全体の効率を向上することができる。
【００１７】
さらに、計量給炭機内の石炭が乾燥されるので、石炭が詰まることが防止される。これにより、石炭の詰まりを解消する作業に掛かる負担が低減する。また、不燃性の窒素による消炎効果を期待できるので、微粉炭機で生じた火炎が石炭貯留部の石炭に延焼することを防止することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する石炭火力発電システムにおいて、前記計量給炭機は、前記空気分離装置から供給された窒素が前記石炭貯蔵部に排出されるように構成されていることを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００１９】
かかる第２の態様では、石炭貯蔵部には長時間、石炭が貯蔵される。この石炭に窒素が供給されるので、長時間に亘り石炭を窒素に晒すことで、より確実に石炭を乾燥することができる。さらに、石炭貯蔵部に供給される不燃性の窒素が供給されるので、石炭貯蔵部で石炭が燃焼し、火災が発生することが防止される。
【００２０】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する石炭火力発電システムにおいて、前記計量給炭機に供給される窒素を加熱する熱交換機を備えることを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００２１】
かかる第３の態様では、熱交換機によりさらに高温となった窒素が計量給炭機に供給されるので、石炭をより確実に乾燥させることができる。
【００２２】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載する石炭火力発電システムにおいて、前記熱交換機は、前記発電手段から排出される排ガスの残存酸素処理炉で発生する熱で前記窒素を加熱することを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００２３】
かかる第４の態様では、石炭火力発電システム内で生じる熱を石炭の乾燥に有効利用することができる。
【００２４】
本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか一項の態様に記載する石炭火力発電システムにおいて、前記発電手段は、前記微粉炭をガス化して石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉と、前記石炭ガス化ガスを燃焼して発電機の動力を得るガスタービンとを備え、前記石炭ガス化炉に、前記ガスタービンから排出された排ガス中の二酸化炭素及び前記空気分離装置の酸素がガス化剤として供給されるように構成されていることを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００２５】
かかる第５の態様では、余剰窒素を石炭の乾燥に有効利用すると共に、余剰窒素を石炭ガス化炉に投入しないので、石炭ガス化炉内の二酸化炭素濃度が維持され、炭素転換率及び回収二酸化炭素純度が低下してしまうことを回避できる。
【００２６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する石炭火力発電システムにおいて、前記発電手段は、前記排ガスの熱を回収して得られた蒸気を膨張することで発電機の動力を得る蒸気タービンとをさらに備えることを特徴とする石炭火力発電システムにある。
【００２７】
かかる第６の態様では、ガスタービンの発電動力に加えて、蒸気タービンの発電動力を用いて発電することができ、より効率の高い発電を行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、空気分離装置で発生する余剰窒素を有効利用して微粉炭機で石炭を乾燥するのに要するエネルギーを低減し、さらに計量給炭機に供給される石炭を乾燥させることができる石炭火力発電設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る石炭供給設備の概略構成図である。
【図３】実施形態１に係る計量給炭機の概略構成図である。
【図４】実施形態２に係る計量給炭機の概略構成図である。
【図５】実施形態３に係る石炭供給設備の概略構成図である。
【図６】実施形態４に係る石炭火力発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００３１】
図示するように、石炭ガス化発電システムの一例である石炭ガス化複合発電システム１は、石炭を石炭ガス化炉に供給する石炭供給設備２を備えている。石炭供給設備２は、詳細は後述するが、貯蔵した石炭を微粉炭機で粉砕し、石炭ガス化炉３に供給する設備である。
【００３２】
石炭供給設備２で粉砕された石炭は、石炭ガス化炉３に供給される。石炭ガス化炉３には、系内からの二酸化炭素、すなわち、ガスタービン５で仕事を終え、排熱回収ボイラ６で熱交換された排ガスから分離された二酸化炭素が供給されるようになっている。また、石炭ガス化炉３には、空気分離装置８で原料空気から分離された酸素も供給されるようになっている。
【００３３】
これらの二酸化炭素と酸素は、石炭のガス化剤として機能する。石炭ガス化炉３では、石炭がガス化剤と反応することで石炭ガス化ガスが生成される。二酸化炭素及び酸素で石炭をガス化することで、二酸化炭素のガス化促進効果により、空気、酸素濃度を高めた空気、または酸素で石炭をガス化することに比べ、炭素転換率が大幅に向上する。
【００３４】
石炭ガス化ガスには、一酸化炭素や水素ガスなどの可燃成分が含まれ、また、水溶性不純物、凝縮性不純物、粒子状不純物、及びガス状不純物が含まれている。石炭ガス化炉３で生成された石炭ガス化ガスは、除塵手段（特に図示せず）により除塵され、熱交換器（特に図示せず）で所定温度に調整され、ガス精製設備４に供給される。
【００３５】
ガス精製設備４としては、石炭ガス化ガスの温度を、露点を上回る温度に維持して運転する乾式法や、湿式法により石炭ガス化ガスの不純物を除去するものが用いられる。上述の各種不純物を除去できるものであれば特に構成は限定されないが、例えば、ガス精製設備４として、ハロゲン化物除去装置、脱硫装置、アンモニア除去装置、水銀除去装置などの不純物除去装置を用いることができる。
【００３６】
ガス精製設備４に石炭ガス化ガスが送られると、各種の不純物除去装置により不純物が除去されて精製され、燃料ガスが得られる。
【００３７】
ガスタービン５には、ガス精製設備４で精製された燃料ガスが供給される。詳細には、特に図示しないが燃焼器、圧縮機がガスタービン５に接続されており、燃焼器に燃料ガスが送られる。さらに燃焼器には、空気分離装置８で製造された高濃度の酸素が送られ、燃料ガスが燃焼される。また、排熱回収ボイラ６で熱回収された排ガス中の二酸化炭素は圧縮機で圧縮され、燃焼器に投入されるようになっている。燃焼器での燃焼により生じた燃焼ガスは、ガスタービン５に送られ、ガスタービン５は燃焼ガスの膨張で発電機を駆動する動力を得る。
【００３８】
ガスタービン５で仕事を終えた排ガスは排熱回収ボイラ６に送られる。排熱回収ボイラ６は、排ガスの熱回収を行い、この熱で生じた蒸気を蒸気タービン７に供給する。
【００３９】
蒸気タービン７は、排熱回収ボイラ６から供給された蒸気の膨張で発電機を駆動する動力を得る。上述した圧縮機、ガスタービン５、蒸気タービン７及び発電機（特に図示せず）は、同軸状態で接続されている。直列に接続されたガスタービン５及び蒸気タービン７の動力により発電機が駆動され、ガスタービン５と蒸気タービン７による複合発電が行われる。なお、本実施形態に係る発電手段は、石炭ガス化炉３、燃焼器、圧縮機、ガスタービン５、蒸気タービン７及び発電機から構成されている。
【００４０】
排熱回収ボイラ６で熱回収された排ガスは、二酸化炭素が分離され、その一部はガスタービン５や石炭ガス化炉３に送られる。また、残余の二酸化炭素は、外部に搬送され、地層などに貯留される。
【００４１】
空気分離装置８は、極低温の冷媒で原料空気を冷却し、排ガス中に含まれる窒素、酸素、アルゴン等の各種ガスの沸点に応じて、それらのガスを分離するものである。詳細には、原料空気は、吸着器で水分が除去されて、空気分離装置８で冷却される。このため、空気分離装置８から得られた窒素（沸点−１９６℃）には、沸点が異なる水分（沸点100℃）は含まれず、乾燥した大量の窒素が得られる。
【００４２】
空気分離装置８で分離された酸素は、上述したように、石炭ガス化炉３やガスタービン５（燃焼器）に送られる。さらに、空気分離装置８から分離した窒素は、石炭供給設備２に供給され、窒素の有効利用が図られている。
【００４３】
図２を用いて、窒素を有効利用するための石炭供給設備について説明する。図示するように、石炭供給設備２は、石炭を搬送するコンベア１０と、石炭を貯蔵する石炭貯蔵部１６と、石炭を計量する計量給炭機１３と、石炭を粉砕する微粉炭機１４とから構成されている。
【００４４】
石炭貯蔵部１６は、石炭を貯蔵するバンカ室１１と、バンカ室１１の下側に接続された石炭バンカ１２と、石炭バンカ１２の下側に接続されたホッパ１５とから構成されている。
【００４５】
バンカ室１１は、内部に石炭を貯蔵する箱状に形成されており、微粉炭機１４の上方に設置されている。バンカ室１１には、カバー１８で覆われたコンベア１０が接続されている。コンベア１０により搬送された石炭はバンカ室１１に供給され、貯蔵される。
【００４６】
石炭バンカ１２は、石炭を貯蔵する筒状の容器であり、上側開口部がバンカ室１１に接続され、下側開口部がホッパ１５に接続されている。ホッパ１５は、漏斗状の容器であり、上側開口部が石炭バンカ１２の下側開口部に接続されている。ホッパ１５の下側開口部は、計量給炭機１３に接続されている。
【００４７】
特に図示しないが、ホッパ１５と計量給炭機１３との間には、ゲートバルブが設けられている。ゲートバルブが閉じた状態では、石炭バンカ１２にはバンカ室１１から供給された石炭が貯蔵される。ゲートバルブが開いた状態では、石炭バンカ１２からホッパ１５を介して計量給炭機１３に石炭が供給される。
【００４８】
計量給炭機１３は、石炭貯蔵部１６より供給された石炭を計量しながら所定量の石炭を微粉炭機１４に供給するものである。所定量とは、石炭ガス化複合発電システム１の負荷に応じて定められる所定時間内の量（例えば、kg/分）のことである。また、空気分離装置８（図１参照）から分離された窒素が計量給炭機１３に供給されるように構成されている。計量給炭機１３の構成の詳細は後述する。
【００４９】
微粉炭機１４は、計量給炭機１３から供給された石炭が供給されると共に、乾燥用の高温の空気が供給されるようになっている。微粉炭機は、この石炭を粉砕すると共に、乾燥用の空気で石炭を乾燥する。微粉炭機１４で粉砕、乾燥された石炭は、気流搬送で石炭ガス化炉３に供給される。
【００５０】
図３は、実施形態１に係る計量給炭機内部の概略構成図である。同図に示すように、計量給炭機１３は、計量用の計量コンベア３０を収容した容器２０を備えている。
【００５１】
容器２０は、密閉された空間を有する円筒状に形成されている。容器２０の上側には上部開口２１が設けられており、上部開口２１はゲートバルブ４０を介してホッパ１５に接続されている。容器２０の下側には、下部開口２２が設けられており、微粉炭機１４に接続されている。
【００５２】
容器２０の内部空間には、駆動プーリ３１と従動プーリ３２とが配設されている。駆動プーリ３１と従動プーリ３２には、無端ベルト３３が張設されている。無端ベルト３３の一端側（従動プーリ３２側）は、上部開口２１の下方に位置し、無端ベルト３３の他端側（駆動プーリ３１側）は、下部開口２２の上方に位置している。これらの駆動プーリ３１、従動プーリ３２、及び無端ベルト３３から計量コンベア３０が構成されている。駆動プーリ３１の回転に伴う無端ベルト３３の回動により、上部開口２１から無端ベルト３３上に供給された石炭は、下部開口２２に搬送され、微粉炭機１４に供給される。
【００５３】
また、容器２０の内部には、石炭の重量を計量する計量部５０が設けられている。計量部５０は、キャリアローラ５１、計量ローラ５２及びロードセル５３から構成されている。
【００５４】
キャリアローラ５１は、キャリアローラ５１の円周面が無端ベルト３３の内面に接するように配置されている。本実施形態では、駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間に２つのキャリアローラ５１が間隔を空けて配置されている。また、キャリアローラ５１の軸は駆動プーリ３１の軸と平行となっている。
【００５５】
計量ローラ５２は、キャリアローラ５１と同様に、円周面が無端ベルト３３の内面に接するように配置されている。計量ローラ５２は、２本のキャリアローラ５１の間に１本配置されている。また、キャリアローラ５１の軸は駆動プーリ３１の軸と平行となっている。また、計量ローラ５２は、その軸が支持部５４により支持されている。
【００５６】
ロードセル５３は、荷重を電気信号に変換するセンサである。ロードセル５３は、支持部５４に掛かる加重が伝達されるように支持部と接続されている。
【００５７】
２本のキャリアローラ５１の間に位置する石炭の重量により、２本のキャリアローラ５１の間の無端ベルト３３は撓む。この無端ベルト３３の撓みにより計量ローラ５２に荷重が掛かり、ロードセル５３はその荷重を電気信号に変換する。すなわち、ロードセル５３により、２本のキャリアローラ５１の間に位置する石炭の重量が検出される。そして、その石炭の重量と計量コンベア３０の搬送速度との積により計量コンベア３０により搬送される石炭の搬送量が得られる。計量給炭機１３は、ロードセル５３により得られた石炭の搬送量を基に、所定時間に所定量の石炭を微粉炭機１４に供給するように制御されている。例えば、数十ｋｇ／分の石炭が微粉炭機１４に供給するように制御されている。
【００５８】
ここで、計量給炭機１３は、空気分離装置８（図１参照）から分離された窒素が計量給炭機１３に供給されるように構成されている。具体的には、容器２０の側面には、側部開口２３が設けられ、空気分離装置８からの空気を供給する配管２４が側部開口２３に接続されている。
【００５９】
配管２４から供給された窒素は、容器２０の内部空間に供給される。また、容器２０の内部空間に溜まった窒素は、ゲートバルブ４０を介してホッパ１５側に排出される。このように、空気分離装置８で生じた窒素は、計量給炭機１３に供給され、さらにホッパ１５、石炭バンカ１２、バンカ室１１を経由して外部に放出される。
【００６０】
このとき、計量給炭機１３に供給された窒素は、計量給炭機１３で搬送される石炭を乾燥させる。上述したように、空気分離装置８から得られる窒素は、水分が殆ど含まれず、乾燥しているので、計量コンベア３０で搬送される石炭に付着した水分は蒸発しやすくなり、石炭の乾燥を促進できる。
【００６１】
以上に説明したように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１は、空気分離装置８で発生する余剰窒素を計量給炭機１３に供給し、その窒素を石炭の乾燥に用いるので、空気分離装置８で大量に生じた窒素の有効利用を図ることができる。さらに、計量給炭機１３に供給された窒素はホッパ１５を介して石炭バンカ１２、バンカ室１１に排出されるが、これらの石炭バンカ１２やバンカ室１１でも石炭が窒素により乾燥される。石炭がバンカ室１１及び石炭バンカ１２に貯蔵される時間は、十数時間あるので、長い時間を掛けてより確実に乾燥される。
【００６２】
従来の計量給炭機（余剰の窒素が供給されない計量給炭器）は、その内部に空気を供給し、内部の圧力を高く設定していた。これは、万が一、微粉炭機で微粉炭が粉塵爆発を起こした場合に備えて、火炎が石炭バンカに及ばないようにするためである。すなわち、従来の計量給炭機は、石炭バンカの石炭を微粉炭機で生じた爆発の火炎から保護する機能も兼ねていた。
【００６３】
しかしながら、本実施形態に係る計量給炭機１３は、容器２０の内部空間に不燃性の窒素が供給されている。この窒素による消炎効果を期待できるので、計量給炭機１３の容器２０内部の圧力は、常圧、若しくは従来の計量給炭機よりも低くすることができる。
【００６４】
ここで、計量給炭機１３の容器２０内の圧力は、ロードセル５３の計量精度に影響する。容器２０内の圧力が計量ローラ５２に掛かる荷重に影響するからである。
【００６５】
したがって、本実施形態に係る計量給炭機１３の容器２０に窒素を供給することで、内部の圧力を低くすることができるので、ロードセル５３で得られる石炭の重量の精度が向上する。計量給炭機１３における石炭の重量の計測精度が向上することで、より正確に所定量の石炭を微粉炭機１４に供給することができる。
【００６６】
計量給炭機１３が正確に計量した所定量の石炭を微粉炭機１４に供給することにより、微粉炭機１４が製造する微粉炭の量もばらつきが無く安定し、石炭ガス化炉３で製造される石炭ガス化ガスの量もばらつきが無く安定する。
【００６７】
石炭ガス化複合発電システム１の効率には、石炭ガス化ガスを安定して製造することが影響する。したがって、本実施形態に係る計量給炭機１３に窒素を供給して内部の圧力を下げることで石炭の重量の計測精度を向上することは、石炭ガス化複合発電システム１の効率向上に寄与する。
【００６８】
また、微粉炭機１４で石炭を粉砕する前に石炭を乾燥するので、微粉炭機１４で必要となる石炭の乾燥のためのエネルギーを低減することができ、石炭ガス化複合発電システム１全体の効率を向上することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１は、計量給炭機１３の容器２０内の石炭が乾燥されるので、石炭が詰まることが防止される。これにより、石炭の詰まりを解消する作業に掛かる負担が低減する。
【００７０】
また、容器２０の内部空間に供給される不燃性の窒素による消炎効果を期待できるので、石炭バンカ１２で石炭が燃焼し、火災が発生することが防止される。
【００７１】
他に、余剰窒素を石炭ガス化炉３に投入しないので、石炭ガス化炉３内の二酸化炭素濃度が維持され、炭素転換率及び二酸化炭素純度が低下してしまうことを回避できる。
【００７２】
〈実施形態２〉
実施形態１では、計量給炭機１３に供給した窒素は、ホッパ１５、石炭バンカ１２、バンカ室１１へと排出されたが、このような構成の計量給炭機１３に限られない。
【００７３】
図４は、実施形態２に係る計量給炭機の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
図示するように、本実施形態の計量給炭機１３Ａの容器２０には、側面に開口した排出部２５が設けられている。排出部２５は、側部開口２３と対向する位置に開口しており、配管２６が接続されている。
【００７５】
このような構成の計量給炭機１３Ａでは、側部開口２３から供給された窒素は容器２０を流通して計量コンベア３０上の石炭を乾燥させた後、一部はホッパ１５に排出され残りは排出部２５及び配管２６から外部に排出される。このような計量給炭機１３Ａにおいても実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００７６】
〈実施形態３〉
空気分離装置８から計量給炭機１３に供給される窒素を予め加熱してもよい。図５は、実施形態３に係る石炭供給設備の概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７７】
同図に示すように、空気分離装置８から計量給炭機１３に窒素を供給する配管に熱交換機１７を介在させる。熱交換機１７により窒素を加熱することで、より高温の窒素が計量給炭機１３に供給される。これにより、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システムは、計量給炭機１３内で石炭がより一層乾燥され、微粉炭機１４で石炭の乾燥に要するエネルギーがさらに低減されるなど、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００７８】
なお、熱交換機１７の熱源は特に限定はないが、石炭ガス化複合発電システム１の系内で生じた熱を用いることで、系全体の熱効率を向上することができる。例えば、ガスタービン５（図１参照）の排ガスに含まれる残存酸素処理炉（特に図示せず）で発生する熱を熱交換機１７の熱源としてもよい。
【００７９】
〈実施形態４〉
実施形態１〜実施形態３では、石炭火力発電システムの一例として、石炭ガス化複合発電システムを例に挙げたが、本発明は、いわゆるOxy-fuel型の石炭火力発電システムにも適用することができる。
【００８０】
図６は、実施形態４に係る石炭火力発電システムの概略構成図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８１】
本実施形態に係る石炭火力発電システム１Ａの発電手段は、微粉炭機１４から供給された微粉炭を燃焼するボイラ６０と、ボイラ６０で生じた熱により得られた蒸気を膨張することで発電機の動力を得る蒸気タービン６１と、蒸気タービンにより駆動される発電機６２とを備えている。また、空気分離装置（特に図示せず）は、実施形態１と同様に原料空気から酸素を分離し、その酸素をボイラ６０に供給している。
【００８２】
ボイラ６０で発生した排ガス中の二酸化炭素は回収され、一部は、ボイラ６０に供給され、残余は外部に搬送され、地層等に貯留されるように構成されている。
【００８３】
このような構成のOxy-fuel型の石炭火力発電システムにおいても、二酸化炭素の排出を抑えると共に、空気分離装置８で発生した余剰窒素で計量給炭機１３の石炭の乾燥を促進でき、微粉炭機１４に要するエネルギーを低減するなど、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００８４】
〈他の実施形態〉
以上に説明した実施形態１〜実施形態３では、石炭ガス化発電システムとして石炭ガス化複合発電システム１を例に挙げたが、必ずしもこのような態様に限らず、例えば、蒸気タービン７を設けずにガスタービン５のみで発電を行うものであってもよい。要するに、本発明は、石炭ガス化複合発電システムに限らず、石炭を燃料として発電し、排ガスから窒素が分離される発電システムに適用することができる。
【００８５】
また、石炭貯蔵部は、実施形態１で例示した構成に限らず、例えば、複数の石炭バンカが直列又は並列に接続された構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、石炭を燃料として発電し、排ガスから窒素が分離される発電システムで利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１     石炭ガス化複合発電システム
１Ａ   石炭火力発電システム
２     石炭供給設備
３     石炭ガス化炉
４     ガス精製設備
５     ガスタービン
６     排熱回収ボイラ
７     蒸気タービン
８     空気分離装置
１２   石炭バンカ
１３、１３Ａ  計量給炭機
１４   微粉炭機
１５   ホッパ
１６   石炭貯蔵部
１７   熱交換機
２０   容器
３０   計量コンベア
３１   駆動プーリ
３２   従動プーリ
３３   無端ベルト
５１   キャリアローラ
５２   計量ローラ
５３   ロードセル
【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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