(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉で発生させた可燃性ガスを後段の発電設備に供給して発電する発電システムの運転方法であって、
前記発電設備が稼働していないときには、前記ガス化炉をマグネシウム精錬炉として利用し、前記ガス化炉を用いて、ピジョン法によってマグネシウムを精錬することを特徴とする発電システムの運転方法。
【請求項２】
前記ガス化炉で発生させた可燃性ガスを、前記ガス化炉においてマグネシウムを精錬するための燃料として利用することを特徴とする請求項１に記載の発電システムの運転方法。
【請求項３】
前記ガス化炉で発生させた可燃性ガスを、前記ガス化炉に循環させることを特徴とする請求項２に記載の発電システムの運転方法。
【請求項４】
前記ガス化炉の周壁部には、マグネシウムの原料となるドロマイトを収容した円筒状のカートリッジを差し込むための差し込み孔が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の発電システムの運転方法。
【請求項５】
前記ガス化炉において可燃性ガスを発生させるために、バイオマス燃料を利用することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の発電システムの運転方法。
【請求項６】
前記バイオマス燃料が間伐材もしくは廃材であることを特徴とする請求項５に記載の発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災は、日本という国に未曽有の被害をもたらしただけでなく、我々に対して原発、放射能、エネルギーといった多くの課題を投げかけている。また、一方において、震災によって被害を被った東北地方の復興は急務であるにもかかわらず、地震や津波によって発生した膨大な量の廃材や瓦礫の撤去作業は一向にすすんでいない。したがって、これらの問題を一挙に解決できる技術の登場が強く望まれている。
【０００３】
本願の発明者らは、日本が原発依存のエネルギー政策から脱却するためのキーテクノロジーの一つとして、マグネシウムに着目している。なぜ、今、「マグネシウム」なのかは、本発明とは直接の関係がないのでここでは詳述しないが、本願の発明者らは、マグネシウムを中心として今後の日本のエネルギー政策における大きなパラダイムの変革が起きるであろうと予想している。
【０００４】
ところで、金属マグネシウムの精錬方法は、電解法と熱還元法の二つに大別される。電解法は、原料からいったん塩化マグネシウムを得て、これを電気分解して精製する方法であり、一方、熱還元法は、原料から酸化マグネシウムを得て、フェロシリコン（鉄−シリコン）などの還元剤を添加して減圧下で高温に加熱して製錬する方法である。現在主流となっているのは、熱還元法の一つであるピジョン法である。ピジョン法は、ドロマイト鉱石（ＭｇＣｌ２・ＣａＣｌ２）を焼成炉によって加熱して炭酸ガス分を除いた後、高温・高真空中でフェロシリコン（ＦｅＳｉ）を還元剤としてマグネシウム分を気化させて分離・凝縮させて結晶として取り出す方法である。
【０００５】
ピジョン法を用いたマグネシウム精錬方法の例として、特許文献１には、ドロマイトにアルミニウムの溶解によって生じたアルミドロスを混合して加熱し、ドロマイトをアルミニウム成分にて還元して金属マグネシウムを蒸発させ、蒸発した金属マグネシウムを冷却部分に導いて金属マグネシウムを凝固させることを特徴とするマグネシウムの精錬方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−４１６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ピジョン法を用いたマグネシウム精錬方法では、ドロマイトを１２００℃〜１５００℃程度の高温に加熱する必要があるため、燃料としてコークス（石炭）を大量に消費する。大量の石炭が燃焼すると、大量のＣＯ２（二酸化炭素）が発生する。このため、より省エネルギーで、かつ、よりＣＯ２発生量の少ないマグネシウム精錬技術の登場が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、より省エネルギーで、かつ、よりＣＯ２発生量の少ないマグネシウム精錬技術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】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段は、以下の発明である。
ガス化炉で発生させた可燃性ガスを後段の発電設備に供給して発電する発電システムの運転方法であって、
前記発電設備が稼働していないときには、前記ガス化炉をマグネシウム精錬炉として利用することを特徴とする発電システムの運転方法。
【００１０】
本発明の発電システムの運転方法は、以下の構成をとることが好ましい。
前記ガス化炉で発生させた可燃性ガスを、前記ガス化炉においてマグネシウムを精錬するための燃料として利用する。
前記ガス化炉で発生させた可燃性ガスを、前記ガス化炉に循環させる。
前記ガス化炉を用いて、ピジョン法によってマグネシウムを精錬する。
前記ガス化炉の周壁部には、マグネシウムの原料となるドロマイトを収容した円筒状のカートリッジを差し込むための差し込み孔が設けられている。
前記ガス化炉において可燃性ガスを発生させるために、バイオマス燃料を利用する。
前記バイオマス燃料が間伐材もしくは廃材である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より省エネルギーで、かつ、よりＣＯ２発生量の少ないマグネシウム精錬技術を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発電システムの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる発電システム１０の全体図である。
図１に示すように、発電システム１０は、ガス化炉２０、及び、発電設備３０を備えており、ガス化炉２０で発生させた可燃性ガスを後段の発電設備３０に供給して発電することのできるシステムである。
【００１４】
ガス化炉２０は、投入口２２から投入される燃料を加熱して熱分解することでガス化することのできる装置である。このようなガス化炉としては、例えば、特開２０１１−２３１１９３号公報に開示されたガス化炉を使用することができる。
【００１５】
ガス化炉２０においてガス化する燃料としては、例えば、バイオマス燃料を使用することができる。バイオマス燃料を使用することによって、いわゆるカーボンニュートラルを達成することが可能になる。
【００１６】
バイオマス燃料としては、例えば、地震や津波等の災害で大量に発生した瓦礫に含まれる木材や廃材、森林を間伐する際に大量に発生する間伐材、建築廃材、食品廃棄物、下水汚泥、廃棄される紙、稲わら、麦わら、もみ殻等を用いることができる。特に、瓦礫に含まれる木材や廃材を燃料として使用した場合、地震や津波で発生した大量の瓦礫の撤去の問題を同時に解決することができる。一方、間伐材を燃料として使用した場合、間伐材に燃料としての付加価値が生まれるため、間伐材を高価で取引することが可能となり、近年問題となっている森林の荒廃化の問題を同時に解決することができる。なお、投入口２２に投入する燃料としては、バイオマス燃料以外にも、例えば、石炭や重油等の化石燃料を使用してもよい。
【００１７】
発電設備３０は、ガス化炉２０から供給される可燃性ガスを燃焼させて発電する設備である。ガス化炉２０でガス化した可燃性ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）やＨ２（水素）等の可燃成分が含まれており、これらの可燃成分の燃焼エネルギーを用いて発電設備３０で発電を行うことができる。発電設備３０としては、可燃性ガスを燃焼させて発電できる設備であればどのようなものでも使用可能であり、例えば、ガスエンジンや、蒸気発電タービンを備えたボイラ等を使用することができる。
【００１８】
図１に示すように、ガス化炉２０で発生した可燃性ガスは、ガス化炉２０と発電設備３０とを接続する接続ダクト３２を通って発電設備３０に供給される。接続ダクト３２の途中にはダンパ３４が設置されており、このダンパ３４によって発電設備３０への可燃性ガスの供給量を制御することができる。
【００１９】
また、ガス化炉２０で発生した可燃性ガスは、ガス化炉２０の上部と下部とを接続する循環ダクト３６を通ってガス化炉２０に循環することが可能となっている。循環ダクト３６の途中にはダンパ３８が設置されており、このダンパ３８によってガス化炉２０への可燃性ガスの循環量を制御することができる。
【００２０】
接続ダクト３２に設置されたダンパ３４を開くとともに、循環ダクト３６に設置されたダンパ３８を閉じることによって、ガス化炉２０で発生した可燃性ガスの全量を発電設備３０に供給することができる。
【００２１】
また、接続ダクト３２に設置されたダンパ３４を閉じるとともに、循環ダクト３６に設置されたダンパ３８を開くことによって、ガス化炉２０で発生した可燃性ガスの全量をガス化炉２０の下部に供給することができる。
【００２２】
さらに、２つのダンパ３４、３８の開度をそれぞれ調整することによって、可燃性ガスの発電設備３０への供給量と、可燃性ガスのガス化炉２０への供給量（循環量）との比率を制御することが可能である。
【００２３】
図１に示すように、ガス化炉２０の周壁部２０ａには複数の孔２４が周方向に沿ってほぼ等間隔に設けられており、この複数の孔２４にはそれぞれ円筒状のカートリッジ２６が差し込まれている。円筒状のカートリッジ２６の内部には、マグネシウムの原料となるドロマイト、及び、還元剤としてフェロシリコンが収容されている。カートリッジ２６の材料としては、耐熱鋼(25Ni15Cr)等を使用することが好ましい。なお、カートリッジ２６としては、例えば特開平６−４１６５４号公報に開示されたレトルトを使用することが可能である。
【００２４】
ガス化炉２０は、ピジョン法（熱還元法）によってマグネシウムを精錬するためのマグネシウム精錬炉として利用することができる。すなわち、ガス化炉２０で発生した可燃性ガスをガス化炉２０に循環させるとともに、この可燃性ガスを燃焼させることによって、ガス化炉２０内の下段部分をピジョン法によるマグネシウム精錬に必要な１２００℃〜１５００℃に加熱することができる。これにより、カートリッジ２６に収容されているドロマイトを還元させてマグネシウムを取り出すことが可能である。
【００２５】
つぎに、本発明の発電システム１０の運転方法について説明する。
本発明の運転方法は、発電設備３０が稼働していないときには、ガス化炉２０をマグネシウム精錬炉として利用することを特徴とする。これにより、例えば夜間の電力需要が少ない間は、ガス化炉２０をマグネシウム精錬炉として利用することができる。一般的に、発電に用いられるガス化炉や焼却炉は電力需要の変動に対応して稼働率を調整することが困難であり、常に１００％の稼働率で運転するのが最も効率的であると言われている。本発明の運転方法によれば、ガス化炉２０は常に１００％の稼働率で運転することが可能であり、夜間の電力需要の少ない間に余った燃焼エネルギーをマグネシウム精錬に振り分けることができる。
【００２６】
また、精錬によって得られたマグネシウムは、電池の負極材として利用することができる。例えば、夜間の電力需要の少ない間に余った燃焼エネルギーを利用してマグネシウムを精錬し、この精錬したマグネシウムを用いて電池を生産することができる。これにより、昼間の電力需要が大きいときには生産した電池を用いて電力供給の不足分を補うことが可能になるため、電力需要が一日の間で大きく変動する場合であっても、ガス化炉２０を一日中ほぼ一定の稼働率で運転することが可能であり、発電システム１０全体を効率的に稼働させることが可能になる。
【００２７】
本発明によれば、発電システムとマグネシウム精錬技術との組み合わせによって、発電システムの効率的な運転が可能になる。したがって、燃料の消費量が少なくなるため、より省エネルギーで、かつ、よりＣＯ２発生量の少ないマグネシウム精錬技術を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００２８】
１０    発電システム
２０    ガス化炉
２６    カートリッジ
３０    発電設備
３２    接続ダクト
３６    循環ダクト
【図１】
0005917938.tif 000002