(57)【要約】【課題】石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備の稼働率を維持する。【解決手段】要求出力の変動（電力供給の状況）により、石炭ガス化ガスの一部の成分であるＨ２をＨ２分離プロセス１４により分離し、分離したＨ２を分岐路２８からパイプライン３に送り、速やかに出力の変動に対応し、石炭ガス化設備２４の稼働率を維持した状態で、石炭ガス化発電設備１１Ａの出力の変動（要求出力の変動）を吸収して石炭ガス化発電設備１１Ａの稼働率を維持する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化して石炭ガス化ガスを得る石炭ガス化ガス製造手段と、
前記石炭ガス化ガス製造手段で得られた前記石炭ガス化ガスが送られて高温・高圧ガスを得る膨張ガス生成手段と、
前記膨張ガス生成手段で得られた前記高温・高圧ガスを膨張させて発電動力を得る膨張タービンと、
電力供給の状況に基づいて、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の一部を分離することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、前記石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整するガス化ガス成分調節手段とを備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動されて発電動力を得る蒸気タービンとを更に備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項３】
請求項２に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記膨張ガス生成手段にＯ２含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、
前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記膨張ガス生成手段に供給する循環手段とを備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記ガス化ガス成分調節手段は、
前記電力供給の状況を判断する制御手段と、
前記制御手段の判断に基づいて、前記石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節する分離供給手段とを有する
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項５】
請求項４に記載の石炭ガス化発電設備において、
分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、Ｈ２を含む
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項６】
請求項５に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記石炭ガス化ガス製造手段にＨ２Ｏを供給するＨ２Ｏ供給手段を備え、
前記Ｈ２Ｏ供給手段からＨ２Ｏを供給することにより、前記分離される前記石炭ガス化ガスの成分であるＨ２を増加させる
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項７】
請求項５もしくは請求項６に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記分離供給手段で分離された前記石炭ガス化ガスの成分が供給される系外の設備は、Ｈ２の需要設備である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項８】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、
分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、ＣＯを含む
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記膨張ガス生成手段は、
前記石炭ガス化ガスを燃焼し前記高温・高圧ガスとして燃焼ガスを前記膨張タービンに送る燃焼器である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記膨張ガス生成手段は、
前記石炭ガス化ガスが燃料極に送られ、空気極に酸化剤が送られて電気化学反応により発電を行うと共に、反応後のガスを前記高温・高圧ガスとして前記膨張タービンに送る燃料電池である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、
前記膨張タービンで発電された電力が送られる電力系統と、
前記電力系統に接続される再生可能エネルギー発電設備とを更に備え、
前記ガス化ガス成分調節手段は、
前記再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて前記電力供給の状況を判断し、前記電力供給の状況に基づいて前記石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節する
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化ガスを燃料として用いる石炭ガス化発電設備に関する。
【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。石炭からガス化ガス（石炭ガス化ガス）を得て、石炭ガス化ガスを燃料として用いることで発電を行う石炭ガス化発電設備が実用化されてきている。
【０００３】
石炭ガス化発電設備としては、石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させ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る石炭ガス化発電設備（ＩＧＣＣ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、石炭ガス化発電設備として、石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料として用い、燃料電池で発電を行うと同時に、燃料電池の排気ガスで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る石炭ガス化発電設備（ＩＧＦＣ）が知られている。
【０００５】
一方、化石燃料を使用しない再生可能エネルギーを用いた再生可能エネルギー発電設備が導入されつつある。再生可能エネルギー発電設備は、石炭ガス化発電設備等の発電設備と同時に用いて電力需要に追従させている。このため、再生可能エネルギー発電設備の出力が増加した場合、発電した電力を蓄電して貯蔵することが考えられる。しかし、蓄電容量には限度があり、発電電力を必要に応じて蓄電することは非現実的であった。
【０００６】
このような状況から、再生可能エネルギー発電設備の出力の増減に応じて（出力の変動の要求により）、石炭ガス化発電設備等での発電量を変動させることができれば、再生可能エネルギー発電設備の出力が増減しても、発電電力の供給量を電力需要に追従させることができる。
【０００７】
しかし、再生可能エネルギー発電設備は自然環境により短時間で出力が大きく左右されるため、短時間での出力の増減に応じて石炭ガス化発電設備等で発電量を変動させるには至っていないのが現状であった。このため、再生可能エネルギー発電設備に出力の増減があっても、発電した電力を蓄電することなく、余剰の電力が生じないようにすることができる技術が望まれているのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５―１７１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することができる石炭ガス化発電設備を提供し、もって、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、石炭をガス化して石炭ガス化ガスを得る石炭ガス化ガス製造手段と、前記石炭ガス化ガス製造手段で得られた前記石炭ガス化ガスが送られて高温・高圧ガスを得る膨張ガス生成手段（燃焼器、燃料電池）と、前記膨張ガス生成手段で得られた前記高温・高圧ガスを膨張させて発電動力を得る膨張タービンと、電力供給の状況に基づいて、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の一部を分離することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、前記石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整するガス化ガス成分調節手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスが膨張ガス生成手段（例えば、燃焼器、燃料電池の後燃焼器）で高温・高圧ガス（燃焼ガス）とされ、高温・高圧ガスを膨張タービンで膨張させることで発電電力を得る。電力供給の変動の要求があった場合、石炭ガス化ガス製造手段の稼動状態はそのままにして、ガス化ガス成分調節手段により石炭ガス化ガスの成分の一部を分離し、一部の成分が分離された石炭ガス化ガスを膨張ガス生成手段に送り、石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整して（維持して）出力の変動を吸収する。分離された石炭ガス化ガスの一部の成分は、貯留したり、他の需要地で燃料（燃料の一部）や原料として使用したりすることができる。
【００１２】
例えば、再生可能エネルギー発電設備と共に電力を供給する場合、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに有効に利用し、石炭ガス化ガスの一部の成分を分離することで出力の変動を吸収することができる。また、再生可能エネルギー発電設備で発電する余剰の電力を用いてＨ２を製造する設備が併用されている場合、自然環境の変化により発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてＨ２を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を維持した状態で、Ｈ２の供給量を安定させることができる。つまり、石炭ガス化発電設備（石炭ガス化ガス製造手段）の稼働率の低下を抑制した状態でＨ２を安定して製造することが可能になる。
【００１３】
この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動されて発電動力を得る蒸気タービンとを更に備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明では、膨張タービンと蒸気タービンの駆動により発電を行う複合発電設備で、出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応することが可能になる。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項２に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段にＯ２含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記膨張ガス生成手段に供給する循環手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る本発明では、酸化剤供給手段からＯ２含有ガスを膨張ガス生成手段に供給し、循環手段により排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを膨張ガス生成手段に供給することにより、ＣＯ２を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。酸化剤供給手段としては、例えば、空気からＮ２を分離することでＯ２を製造する酸素製造設備を適用することができる。そして、余剰となったＣＯ２は回収することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記ガス化ガス成分調節手段は、前記電力供給の状況を判断する制御手段と、前記制御手段の判断に基づいて、前記石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節する分離供給手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る本発明では、制御手段により電力供給の状況が判断され、制御手段の判断に基づいて、石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、膨張ガス生成手段に送る石炭ガス化ガスの成分の状況が調節される（燃料成分の状況が調節される）。
【００２０】
また、請求項５に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項４に記載の石炭ガス化発電設備において、分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、Ｈ２を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る本発明では、石炭ガス化ガスのＨ２成分を分離することができる。Ｈ２成分だけを分離した場合、分離したＨ２成分を、例えば、水素ステーションに供給することができる。また、水素製造設備で製造される水素（例えば、再生可能エネルギー発電設備の電力により水素を製造する設備で製造される水素）のバックアップとして用いることができる。
【００２２】
また、請求項６に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項５に記載の石炭ガス化発電設備において、前記石炭ガス化ガス製造手段にＨ２Ｏを供給するＨ２Ｏ供給手段を備え、前記Ｈ２Ｏ供給手段からＨ２Ｏを供給することにより、前記分離される前記石炭ガス化ガスの成分であるＨ２を増加させることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る本発明では、Ｈ２Ｏ供給手段から石炭ガス化ガス製造手段にＨ２Ｏを供給することにより、Ｈ２の供給量を増加させることができる。
【００２４】
また、請求項７に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項５もしくは請求項６に記載の石炭ガス化発電設備において、前記分離供給手段で分離された前記石炭ガス化ガスの成分が供給される系外の設備は、Ｈ２の需要設備であることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に係る本発明では、Ｈ２の需要設備に石炭ガス化ガスの成分であるＨ２を供給することができる。例えば、再生可能エネルギー発電が併用されて水素製造手段を備えている場合、Ｈ２の需要設備として、水素製造手段を適用した場合、自然環境に影響される再生可能エネルギー発電に基づいて製造される水素のバックアップが可能になり、安定して水素を供給（貯留）することができる。水素の需要設備としては、上述した、水素ステーション等が考えられる。また、ガスパイプラインに石炭ガス化ガスの成分であるＨ２を供給することもできる。
【００２６】
また、請求項８に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、ＣＯを含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に係る本発明では、石炭ガス化ガスのＣＯ成分を分離することができる。分離したＣＯ成分は、例えば、天然ガスのパイプラインに供給することができる。天然ガスに供給することにより、燃料としての天然ガスの性状（燃焼速度等）にほとんど影響を与えることがない。
【００２８】
また、請求項９に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段は、前記石炭ガス化ガスを燃焼し前記高温・高圧ガスとして燃焼ガスを前記膨張タービンに送る燃焼器であることを特徴とする。
【００２９】
請求項９に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼して燃焼ガスとし、高温・高圧の燃焼ガスを膨張タービンで膨張させることで発電電力を得ることができる。
【００３０】
また、請求項１０に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段は、前記石炭ガス化ガスが燃料極に送られ、空気極に酸化剤が送られて電気化学反応により発電を行うと共に、反応後のガスを前記高温・高圧ガスとして前記膨張タービンに送る燃料電池であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料極に供給し、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行い、反応後のガスを高温・高圧ガスとして膨張タービンで膨張させることで発電電力を得ることができる。
【００３２】
また、請求項１１に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張タービンで発電された電力が送られる電力系統と、前記電力系統に接続される再生可能エネルギー発電設備とを更に備え、前記ガス化ガス成分調節手段は、前記再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて前記電力供給の状況を判断し、前記電力供給の状況に基づいて前記石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節することを特徴とする。
【００３３】
請求項１１に係る本発明では、再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて電力供給の状況を判断し、石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節することで、再生可能エネルギー発電設備の出力の変動があっても、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を低下させずに速やかに変動に対応する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の石炭ガス化発電設備は、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になる。この結果、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の石炭ガス化発電設備を備えた電力供給系統の全体の概略系統図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図６】本発明の第５実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図７】本発明の第６実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図８】本発明の第７実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【図９】本発明の第８実施例に係る石炭ガス化発電設備の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
石炭ガス化発電設備としてのＩＧＣＣは、石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させて膨張タービン（ガスタービン）を駆動して電力を得る（発電動力）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（発電動力）電力を得る石炭ガス化発電設備である。
【００３７】
また、石炭ガス化発電設備としてのＩＧＦＣは、石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料極に供給されるアノードガス（燃料）として用い、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行うと同時に、燃料電池の排気ガスで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る石炭ガス化発電設備である。
【００３８】
図１には、本発明の実施例に係る石炭ガス化発電設備（ＩＧＣＣ、及び、ＩＧＦＣ）を備え、再生可能エネルギー発電設備、火力発電設備、原子力発電設備等と共に、需要地に電力及び天然ガスを供給する系統の全体の概略を示してある。
【００３９】
図に示すように、天然ガス（液化天然ガス：ＬＮＧ）の貯蔵設備１から、需要地２の間には、ＬＮＧを需要地２に運搬する天然ガスパイプライン（パイプライン）３（都市ガス導管）が構築されている。また、需要地２には、送配電設備４（電力系統）を介して各種の発電設備が接続され、電力が供給される。需要地２としては、発電所、水素ステーション、電力需要家等が適用される（需要設備）。
【００４０】
送配電設備４には、発電設備として、再生可能エネルギー発電設備５からの電力が供給される。再生可能エネルギー発電設備５は、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電が適用される。また、送配電設備４には、発電設備としてＬＮＧ火力発電設備６、微粉炭火力発電設備７、原子力発電設備８からの電力が供給される。
【００４１】
そして、送配電設備４には、膨張ガス生成手段としての燃焼器を備えた石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）、及び、膨張ガス生成手段としての燃料電池を備えた石炭ガス化発電設備１２（ＩＧＦＣ）が接続され、需要地２に電力が供給されるようになっている。再生可能エネルギー発電設備５は、自然環境により出力が大きく変化し、需要地２の電力の需要が変化することになる。
【００４２】
再生可能エネルギー発電設備５で発電された電力の余剰分は、Ｈ２製造設備１３に送られてＨ２が製造され、パイプライン３の燃料に混合される（もしくは、Ｈ２が単独で使用される）。また、安定した電力需要（要求負荷）に対応するため、石炭ガス化発電設備１１、１２の出力を変動させる必要がある。
【００４３】
このため、本発明では、電力供給の状況に基づいて、石炭ガス化発電設備１１、１２で生成された石炭ガス化ガス成分の一部の成分（少なくともＨ２）を分離し（分離状況を調節し）、膨張ガス生成手段（燃焼器、燃料電池）に送られる石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、石炭ガス化発電設備１１、１２の出力を調節している（ガス化ガス成分調節手段）。そして、分離された石炭ガス化ガス成分の一部の成分（少なくともＨ２）を石炭ガス化発電設備１１、１２の系外のパイプライン３に供給している。
【００４４】
これにより、石炭ガス化発電設備１１、１２に出力の変動の要求があった場合に、速やかに変動に対応して出力を調節することが可能になる。そして、石炭ガス化ガス製造手段（後述する石炭ガス化設備）の稼働率を維持した状態で、石炭ガス化発電設備１１、１２の出力の変動を吸収することができる。このため、石炭ガス化ガス製造手段（後述する石炭ガス化設備）の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備１１、１２の稼働率を維持することが可能になる。
【００４５】
例えば、再生可能エネルギー発電設備５と共に需要地２に電力を供給する場合、再生可能エネルギー発電設備５で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに有効に利用し、石炭ガス化ガスの一部の成分（少なくともＨ２）を分離することで出力の変動を吸収することができる。また、再生可能エネルギー発電設備５で発電する余剰の電力を用いてＨ２を製造するＨ２製造設備１３が併用されている場合、自然環境の変化により発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてＨ２を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を維持した状態で、Ｈ２の供給量を安定させることができる。
【００４６】
つまり、石炭ガス化発電設備（石炭ガス化ガス製造手段）の稼働率の低下を抑制した状態でＨ２を安定して製造することが可能になる。この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備５と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備５で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。
【００４７】
図２に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の実施例を具体的に説明する。図２には本発明の第１実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。第１実施例は、膨張ガス生成手段として燃焼器を備えた石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の具体例で、酸化剤として空気を石炭ガス化設備に投入する例を示してある。
【００４８】
図２に示すように、石炭ガス化発電設備１１Ａは、ガスタービン（圧縮機、燃焼器、膨張タービン）１５、及び、蒸気タービン１６で発電機１７、１８が駆動される複合発電設備により構築されている。
【００４９】
複合発電設備のガスタービン１５は、圧縮機２１、及び、膨張タービン２２を備え、圧縮機２１で圧縮された空気が膨張ガス生成手段としての燃焼器２３に送られる。燃焼器２３には、石炭ガス化ガス製造手段としての石炭ガス化設備２４からガス精製設備２５を介して石炭ガス化ガスが供給される。膨張タービン２２では燃焼器２３からの燃焼ガス（高温・高圧ガス）が膨張されて動力が回収され、発電機１７が駆動される。
【００５０】
膨張タービン２２で仕事を終えた排気ガスの熱回収を行う排熱回収ボイラ２６が備えられ、排熱回収ボイラ２６で発生した蒸気は蒸気タービン１６に送られて動力が回収され、発電機１８が駆動される。排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガスは排煙処理されて大気に放出される。
【００５１】
一方、石炭ガス化設備２４からガス精製設備２５を介して燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスは、一部の成分（例えば、Ｈ２）が分離され、Ｈ２が分離されて成分が調節された石炭ガス化ガス（ＣＯリッチガス）が燃焼器２３に送られ、出力が調整される。即ち、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスは、Ｈ２分離プロセス１４でＨ２が分離され、Ｈ２が分離された石炭ガス化ガス（ＣＯリッチガス）が燃焼器２３に送られる。
【００５２】
石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるＨ２は分離供給手段（ガス化ガス成分調節手段）としての分岐路２８に分岐されて貯槽９に貯められ、パイプライン３に送られる。貯槽９の上流側における分岐路２８には分離供給手段（ガス化ガス成分調節手段）としての調整弁２９が備えられ、調整弁２９は、発電機１７からの電力供給の状況に応じて制御される。
【００５３】
調整弁２９が電力供給の状況に応じて制御されることで、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスの成分（ＣＯ、Ｈ２）が調節され、石炭ガス化設備２４の稼働率を維持した状態で（稼働状況を変化させずに）、電力供給の状況の変化（発電設備の出力の変動）が吸収される。例えば、電力供給を抑制する状況の場合、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＨ２成分を分離し、石炭ガス化設備２４の稼動状況を変化させずに燃焼ガスの成分を調整し（Ｈ２を除き）、膨張タービン２２の出力を低下させる。
【００５４】
従って、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備１１Ａの全体の稼働率を維持することが可能になる。
【００５５】
調整弁２９は、電力供給の状況を判断する制御手段３１の指令に基づいて制御される。制御手段３１には再生可能エネルギー発電設備５の発電情報、即ち、再生可能エネルギー発電設備５の出力の情報が入力される。また、制御手段３１には膨張タービン２２で駆動される（燃焼ガスを動力として駆動される）発電機１７の出力状況が入力される。
【００５６】
制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されたＨ２の供給量が調整（増加）され、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＨ２成分が除かれて膨張タービン２２の出力を低下させる。分岐路２８に送られたＨ２の成分はパイプライン３に投入される。
【００５７】
従って、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動に応じて、制御手段３１で電力供給の状況が判断され、分離されるＨ２の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ａの全体の稼働率が維持される。
【００５８】
この結果、石炭ガス化発電設備１１Ａに出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応し、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させずに（稼働率を高い状態のまま維持して）、石炭ガス化発電設備１１Ａ設備の稼働率を維持することが可能になる。つまり、石炭ガス化設備２４での石炭ガス化ガスの生成量（石炭の処理量）を安定させて石炭ガス化発電設備１１Ａを運用することが可能になる。
【００５９】
そして、自然環境に左右される再生可能エネルギー発電設備５で発電する電力に余剰が生じた際に、Ｈ２製造設備１３でＨ２を製造しているが、石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるＨ２をＨ２製造設備１３のバックアップとして用いることができる。
【００６０】
つまり、自然環境の変化により再生可能エネルギー発電設備５の発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてＨ２を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化設備２４の稼働率を維持した状態で、Ｈ２の供給量を安定させることができる。即ち、石炭ガス化発電設備（石炭ガス化ガス製造手段）の稼働率の低下を抑制した状態でＨ２を安定して製造することが可能になる。
【００６１】
この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備５と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備５で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。
【００６２】
上述した実施例では、石炭ガス化ガスから分離したＨ２をパイプライン３の燃料に供給したが、ボンベ、ローリー、タンカー等で需要地に供給することが可能である。また、石炭ガス化ガスから分離したＨ２を用いて化学製品を製造することも可能である。また、石炭ガス化ガスから分離する成分を調整し、Ｈ２リッチのガス（Ｈ２＋ＣＯ）とし、燃焼器２３に送る石炭ガス化ガスをＣＯリッチのガスにすることが可能である。
【００６３】
図３に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図３には本発明の第２実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００６４】
第２実施例は、第１実施例に対し、燃焼器２３に酸化剤としてＯ２が供給されると共に、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）が圧縮機２１に送られる構成となっている。このため、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００６５】
図に示すように、空気からＮ２を分離してＯ２を製造するための酸素製造設備３５（酸化剤供給手段）が備えられ、酸素製造設備３５で製造されたＯ２が燃焼器２３に送られる。酸素製造設備３５で製造されたＯ２は石炭ガス化設備２４にも酸化剤として送られる。
【００６６】
排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）を圧縮機２１に送る循環経路３６（循環手段）が備えられ、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）は圧縮機２１に送られる。循環経路３６には、ＣＯ２回収装置３７が分岐して備えられ、ＣＯ２回収装置３７では排気ガスからＨ２Ｏが分離されてＣＯ２が回収される。排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）は圧縮機２１に送られる。
【００６７】
尚、本明細書で記載された、排気ガス（ＣＯ２）は、特別な記載がない限り、ＣＯ２を主成分とする排気ガスを意味しており、その他の成分としてＨ２Ｏが含まれるものである。
【００６８】
第２実施例の石炭ガス化発電設備１１Ｂは、酸素製造設備３５からＯ２含有ガスを燃焼器２３に供給し、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）を圧縮機２１から燃焼器２３に供給することにより、ＣＯ２を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。ＣＯ２回収装置３７により、余剰となったＣＯ２は回収することができる。
【００６９】
そして、第１実施例と同様に、制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されるＨ２の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ｂの全体の稼働率が維持される。
【００７０】
図４に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図４には本発明の第３実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００７１】
第３実施例は、第２実施例に対し、石炭ガス化設備２４にＨ２Ｏを供給するＨ２Ｏ供給手段３８を備えた構成となっている。このため、図３に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００７２】
石炭ガス化設備２４には、Ｈ２Ｏ供給手段３８としてＨ２Ｏ供給路３９が接続され、Ｈ２Ｏ供給路３９にはＨ２Ｏ調整弁４０が備えられている。Ｈ２Ｏ調整弁４０は制御手段３１の指令により開閉制御される。Ｈ２Ｏ供給手段３８から石炭ガス化設備２４にＨ２Ｏを供給することにより、石炭ガス化ガス中のＨ２の含有量（Ｈ２の供給量）を増加させることができる。
【００７３】
例えば、Ｈ２製造設備１３からＨ２の需要の増加の情報が制御手段３１に入力されると、Ｈ２Ｏ調整弁４０が制御されて石炭ガス化設備２４にＨ２Ｏが供給される。これにより、石炭ガス化ガス中のＨ２の含有量（Ｈ２の供給量）を増加させることができ、石炭ガス化ガスから分離させるＨ２の量を増加させることが可能になる。このため、Ｈ２需要のピークに対応する設備を導入することなく、Ｈ２需要のピークに対応でき、設備投資、Ｈ２製造原価を低減することができる。
【００７４】
図５に基づいて、石炭ガス化発電設備１２（ＩＧＦＣ）の実施例を説明する。図５には本発明の第４実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００７５】
第４実施例は、第１実施例に対し、燃焼器２３に代えて膨張ガス生成手段として燃料電池を備えた構成となっている。このため、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００７６】
圧縮機２１で圧縮された空気が送られる膨張ガス生成手段としての燃料電池４１と後燃焼器４２を備えている。また、燃料電池４１には、Ｈ２分離プロセス１４でＨ２が分離され、Ｈ２が分離された石炭ガス化ガス（ＣＯリッチガス）が送られる。即ち、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気が燃料電池４１の空気極に送られ、石炭ガス化設備２４からの石炭ガス化ガスが燃料電池４１の燃料極に送られ、電気化学反応により発電が実施される。
【００７７】
燃料電池４１での反応後のカソードガス、及び、アノードガスは、後燃焼器４２で燃焼されて燃焼ガス（高温・高圧ガス）とされる。燃焼ガスは、膨張タービン２２に送られ膨張され、発電機１７が駆動される。
【００７８】
第４実施例の石炭ガス化発電設備１２は、石炭ガス化設備２４で得られた石炭ガス化ガスを燃料電池４１の燃料極に供給されるアノードガス（燃料）として使用し、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行い、反応後のガスを高温・高圧ガスとして膨張タービン２２で膨張させることで発電電力を得ることができる。
【００７９】
そして、第１実施例と同様に、制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて石炭ガス化ガスから分離されるＨ２の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１２の全体の稼働率が維持される。
【００８０】
図６に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図６には本発明の第５実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００８１】
第５実施例は、第１実施例に対し、Ｈ２分離プロセス１４に代えてＣＯ分離プロセス１０を備えた構成となっている。このため、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００８２】
石炭ガス化設備２４からガス精製設備２５を介して燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスは、一部の成分（ＣＯ）が分離され、ＣＯが分離されて成分が調節された石炭ガス化ガス（Ｈ２リッチガス）が燃焼器２３に送られ、出力が調整される。即ち、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスは、ＣＯ分離プロセス１０でＣＯが分離され、ＣＯが分離された石炭ガス化ガス（Ｈ２リッチガス）が燃焼器２３に送られる。
【００８３】
石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるＣＯは分岐路２８に分岐されて貯槽９に貯められ、パイプライン３に送られる。
【００８４】
調整弁２９が電力供給の状況に応じて制御されることで、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスの成分（ＣＯ、Ｈ２）が調節され、石炭ガス化設備２４の稼働率を維持した状態で（稼働状況を変化させずに）、電力供給の状況の変化（発電設備の出力の変動）が吸収される。例えば、電力供給を抑制する状況の場合、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＣＯ成分を分離し、石炭ガス化設備２４の稼動状況を変化させずに燃焼ガスの成分を調整し（ＣＯを除き）、膨張タービン２２の出力を低下させる。
【００８５】
従って、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備１１Ｄの全体の稼働率を維持することが可能になる。
【００８６】
制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されたＣＯの供給量が調整（増加）され、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＣＯ成分が除かれて膨張タービン２２の出力を低下させる。
【００８７】
従って、第１実施例と同様に、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動に応じて、制御手段３１で電力供給の状況が判断される。そして、分離されるＣＯの状況が調節され、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ｄの全体の稼働率が維持される。
【００８８】
この結果、石炭ガス化発電設備１１Ｄに出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応し、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させずに（稼働率を高い状態のまま維持して）、石炭ガス化発電設備１１Ｄの稼働率を維持することが可能になる。つまり、石炭ガス化設備２４での石炭ガス化ガスの生成量（石炭の処理量）を安定させて石炭ガス化発電設備１１Ｄを運用することが可能になる。
【００８９】
図７に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図７には本発明の第６実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００９０】
第６実施例は、第５実施例（図６）に対し、燃焼器２３に酸化剤としてＯ２が供給されると共に、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）が圧縮機２１に送られる構成となっている。即ち、図３に示した第２実施例に対応している。このため、図３、図６に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００９１】
排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）を圧縮機２１に送る循環経路３６（循環手段）が備えられ、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）は圧縮機２１に送られる。循環経路３６には、ＣＯ２回収装置３７が分岐して備えられ、ＣＯ２回収装置３７では排気ガスからＨ２Ｏが分離されてＣＯ２が回収される。排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）は圧縮機２１に送られる。
【００９２】
尚、本明細書で記載された、排気ガス（ＣＯ２）は、前述同様に、特別な記載がない限り、ＣＯ２を主成分とする排気ガスを意味しており、その他の成分としてＨ２Ｏが含まれるものである。
【００９３】
ＣＯ２回収装置３７で回収されたＣＯ２の一部が石炭ガス化設備２４に供給される。ＣＯ２の一部が石炭ガス化設備２４に供給されることで、分離されるＣＯの供給量を増加させることができる。尚、図６に示した第５実施例の石炭ガス化設備２４に、酸化剤としてＣＯ２を供給することも可能である。
【００９４】
第６実施例の石炭ガス化発電設備１１Ｅは、酸素製造設備３５からＯ２含有ガスを燃焼器２３に供給し、排熱回収ボイラ２６で熱回収された排気ガスを（ＣＯ２）を圧縮機２１から燃焼器２３に供給することにより、ＣＯ２を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。
【００９５】
そして、第５実施例と同様に、制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されたＣＯの供給量が調整（増加）され、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＣＯ成分が除かれて膨張タービン２２の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ｅの全体の稼働率が維持される。
【００９６】
図８に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図８には本発明の第７実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【００９７】
第７実施例は、第５実施例（図６）に対し、パイプライン３の天然ガスの組成情報に基づいて、石炭ガス化ガスの投入量を制御する構成となっている。図６に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００９８】
図に示すように、石炭ガス化発電設備１１Ｆは、パイプライン３には天然ガスの組成情報を検出する組成検出手段４５が備えられ、組成検出手段４５で検出された情報は、組成制御手段４６に入力される。貯槽９とパイプライン３の間には組成調整弁４８が備えられている。組成調整弁４８は組成制御手段４６の指令に基づいて開閉制御される。
【００９９】
組成検出手段４５によりパイプライン３の組成情報が検出され、パイプライン３の天然ガスの組成が所望の状態（例えば、露点、燃焼速度、熱量、天然ガスとの成分比率）に維持されるように、組成調整弁４８が組成制御手段４６により開閉制御され、分岐路２８に送られ、貯槽９に貯蔵されたＣＯ成分の供給量が調整される。
【０１００】
第７実施例の石炭ガス化発電設備１１Ｆは、ＣＯ成分をパイプライン３に投入しても、パイプライン３の天然ガスの組成状態を維持することができる。
【０１０１】
そして、第５実施例と同様に、制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されたＣＯの供給量が調整（増加）され、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＣＯ成分が除かれて膨張タービン２２の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ｆの全体の稼働率が維持される。
【０１０２】
図９に基づいて、石炭ガス化発電設備１１（ＩＧＣＣ）の他の実施例を説明する。図９には本発明の第８実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。
【０１０３】
第８実施例は、第５実施例（図６）に対し、分離されたＣＯを化学製品に変換してパイプライン３に送る構成となっている。
【０１０４】
図に示すように、石炭ガス化発電設備１１Ｇは、分岐路２８にはＣＯ分離プロセス１０で分離されたＣＯ（Ｈ２分離プロセス１４で分離されたＨ２、またはＣＯ及びＨ２）が送られて化学製品（炭化水素、ＮＨ３等）が合成される化学製品合成設備５１が備えられている。化学製品合成設備５１には、例えば、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２が供給され、石炭ガス化ガスが炭化水素であるＣＨ４（もしくは、メタノール、ＤＭＥ）に合成される。合成された化学製品はパイプライン３に送られる。
【０１０５】
ここでは、ＣＯ分離プロセス１０を用いて炭化水素を製造する場合を主に説明したが、ＮＨ３を製造する場合には、ＣＯ分離プロセス１０に代えて、Ｈ２分離プロセス１４を設置し、分離されたＨ２を化学製品に変換してパイプライン３に送る構成とする。
【０１０６】
第８実施例の石炭ガス化発電設備１１Ｇは、ＣＯ分離プロセス１０で分離されたＣＯを化学製品（炭化水素、ＮＨ３等）に変換してパイプライン３に送ることができる。このため、天然ガスの組成を所望の状態に制御することが容易になる。
【０１０７】
そして、第５実施例と同様に、制御手段３１で、再生可能エネルギー発電設備５の出力が変動（増加）したことが判断されると、調整弁２９が制御されて分離されたＣＯの供給量が調整（増加）され、燃焼器２３に送られる石炭ガス化ガスのＣＯ成分が除かれて膨張タービン２２の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備５の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備１１Ｇの全体の稼働率が維持される。
【０１０８】
上述した石炭ガス化発電設備１１、１２は、要求出力の変動（電力供給の状況）により
石炭ガス化ガスの一部の成分をパイプライン３に送り、石炭ガス化設備２４の稼働率を維持した状態で、石炭ガス化発電設備１１、１２の出力の変動（要求出力の変動）を吸収することができる。従って、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備２４の稼働率が低下することがなく、石炭ガス化発電設備１１、１２の全体の稼働率を大きく低下させることなく稼働率を維持することが可能になる。
【０１０９】
尚、第１実施例から第８実施例の構成を適宜組み合わせて石炭ガス化発電設備を構築することが可能である。また、石炭を原料として記載したが、石炭に代えて重質油、天然ガス等の化石燃料を使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、石炭ガス化発電設備の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  貯蔵設備
２  需要地
３  パイプライン
４  送配電設備
５  再生可能エネルギー発電設備
６  ＬＮＧ火力発電設備
７  微粉炭火力発電設備
８  原子力発電設備
９  貯槽
１０  ＣＯ分離プロセス
１１、１２  石炭ガス化発電設備
１３  Ｈ２製造設備
１４  Ｈ２分離プロセス
１５  ガスタービン
１６  蒸気タービン
１７、１８  発電機
２１  圧縮機
２２  膨張タービン
２３  燃焼器
２４  石炭ガス化設備
２５  ガス精製設備
２６  排熱回収ボイラ
２８  分岐路
２９  調整弁
３１  制御手段
３５  酸素製造設備
３６  循環経路
３７  ＣＯ２回収装置
３８  Ｈ２Ｏ供給手段
３９  Ｈ２Ｏ供給路
４０  Ｈ２Ｏ調整弁
４１  燃料電池
４２  後燃焼器
４５  組成検出手段
４６  組成制御手段
４８  組成調整弁
５１  化学製品合成設備
【図１】
2019082118.tif 000003
【図２】
2019082118.tif 000004
【図３】
2019082118.tif 000005
【図４】
2019082118.tif 000006
【図５】
2019082118.tif 000007
【図６】
2019082118.tif 000008
【図７】
2019082118.tif 000009
【図８】
2019082118.tif 000010
【図９】
2019082118.tif 000011