(57)【要約】【課題】ガス化炉への固体炭素質燃料の供給量が減少する場合であっても、ガス化炉を停止させずに運転を継続する。【解決手段】酸素含有気体を用いて燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有する石炭ガス化炉１０と、リダクタバーナに微粉炭を供給する給炭装置２０と、リダクタバーナに天然ガスを供給する天然ガス供給装置２２と、制御装置ＣＵとを備え、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合に、リダクタバーナへ供給する微粉炭の第１供給量と、リダクタバーナへ供給する天然ガスの第２供給量とを制御する石炭ガス化炉設備１００を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有気体を用いて燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、
前記リダクタバーナに固体炭素質燃料を供給する第１燃料供給部と、
前記リダクタバーナに炭化水素系可燃性ガスを供給する第２燃料供給部と、
燃料制御部とを備え、
前記燃料制御部は、前記ガス化炉を目標負荷に維持して運転する場合に、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記固体炭素質燃料の第１供給量と、前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記炭化水素系可燃性ガスの第２供給量とを制御するガス化炉設備。
【請求項２】
前記ガス化炉は、
前記リダクタバーナが設置されるリダクタと、
前記固体炭素質燃料を燃焼させるコンバスタバーナと、
該コンバスタバーナが設置されるとともに前記リダクタの下方に配置されるコンバスタとを有する請求項１に記載のガス化炉設備。
【請求項３】
前記第１燃料供給部は、前記コンバスタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給可能であり、
前記第２燃料供給部は、前記コンバスタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給可能であり、
前記第１燃料供給部と、前記第２燃料供給部の少なくとも一方を燃料供給に用いる請求項２に記載のガス化炉設備。
【請求項４】
前記燃料制御部は、前記第１供給量が減少することに応じて前記第２供給量が増加するよう前記第２供給量を制御し、前記リダクタバーナにより生成される前記可燃性ガスの量が一定となるようにする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス化炉設備。
【請求項５】
前記燃料制御部は、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給する場合に前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給しないよう制御し、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給しない場合に前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給するよう制御する請求項４に記載のガス化炉設備。
【請求項６】
前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部を備え、
前記緩和剤供給部は、前記第２供給量が増加するのに応じて、前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス化炉設備。
【請求項７】
請求項５に記載のガス化炉設備と、
前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを精製するガス精製設備と、
前記ガス精製設備により精製された前記可燃性ガスを燃焼させるガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備による前記可燃性ガスの燃焼により生成される燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラから供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備が供給する動力および前記蒸気タービン設備が供給する動力により駆動される発電機と、
前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを前記ガス精製設備へ導く主流路と、
前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを前記ガス精製設備へ導かずに前記ガスタービン設備へ導くバイパス流路と、
前記固体炭素質燃料のガス化反応により生成された前記可燃性ガスを前記主流路へ導き、前記炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された前記可燃性ガスを前記バイパス流路へ導くよう制御する流路制御部とを備えるガス化複合発電設備。
【請求項８】
酸素含有気体を用いて炭化水素系可燃性ガスをガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、
前記リダクタバーナに前記炭化水素系可燃性ガスを供給する燃料供給部と、
前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部とを備え、
前記緩和剤供給部は、前記燃料供給部が供給する前記炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させるガス化炉設備。
【請求項９】
ガス化炉設備の制御方法であって、
前記ガス化炉設備が、酸素含有気体を用いて燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに固体炭素質燃料を供給する第１燃料供給部と、前記リダクタバーナに炭化水素系可燃性ガスを供給する第２燃料供給部とを備え、
前記ガス化炉を目標負荷に維持して運転する場合に、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記固体炭素質燃料の第１供給量と、前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記炭化水素系可燃性ガスの第２供給量とを制御する燃料制御工程を備えるガス化炉設備の制御方法。
【請求項１０】
ガス化炉設備の制御方法であって、
前記ガス化炉設備が、酸素含有気体を用いて炭化水素系可燃性ガスをガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに前記炭化水素系可燃性ガスを供給する燃料供給部と、前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部とを備え、
前記燃料供給部が供給する前記炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、前記緩和剤供給部が前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させるよう制御する緩和剤制御工程を備えるガス化炉設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス化複合発電設備は、例えば、石炭、バイオマス等の固体炭素質燃料をガス化して生成された可燃性ガスを燃焼して得られるガスタービンの回転駆動力と、ガスタービンの排熱を回収して得られる蒸気タービンの回転駆動力によって発電を行う。代表的なものとしては、石炭を用いる石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle：IGCC）が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ガス化複合発電設備は、一般的に、固体炭素質燃料の供給装置、ガス化炉、チャー回収装置、ガス精製設備、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラを具備して構成される。ガス化炉では、固体炭素質燃料がガス化反応によりガス化され、可燃性ガスが生成される。ガス化炉が生成した可燃性ガスは、チャー回収装置にて固体炭素質燃料の未反応分（チャー）が除去されてからガス精製設備により精製され、ガスタービン設備に供給される。
【０００４】
ガスタービン設備は、可燃性ガスを燃焼器で燃焼して高温・高圧の燃焼排ガスを生成して、ガスタービンを回転駆動する。排熱回収ボイラは、ガスタービンを回転駆動した後の燃焼排ガスから熱回収して蒸気を生成する。蒸気タービン設備は、排熱回収ボイラが生成した蒸気により蒸気タービンを回転駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８５５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のガス化複合発電設備において、固体炭素燃料の給炭装置の故障等によってガス化炉への固体炭素質燃料の供給が停止する場合であっても、固体炭素質燃料をガス化して可燃性ガスを生成することができなくなるため、設備そのものを停止する必要がある。
また、ガス精製設備の故障等によって可燃性ガスの精製が不能となる場合、給炭装置からガス化炉への固体炭素質燃料の供給を停止し、可燃性ガスがガス精製設備に供給されないようにする必要がある。
これら装置の故障に対応するために予備装置を予め設置しておく方法があるが、予備装置を設置するための費用が高くなり経済性の点で問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ガス化炉への固体炭素質燃料の供給量が減少する場合であっても、ガス化炉を停止させずに運転を継続することを可能としたガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の制御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】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに前記固体炭素質燃料を供給する第１燃料供給部と、前記リダクタバーナに炭化水素系可燃性ガスを供給する第２燃料供給部と、燃料制御部とを備え、前記燃料制御部は、前記ガス化炉を目標負荷に維持して運転する場合に、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記固体炭素質燃料の第１供給量と、前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記炭化水素系可燃性ガスの第２供給量とを制御する。
【０００９】
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、ガス化炉が有するリダクタバーナに、固体炭素質燃料と炭化水素系可燃性ガスの双方が供給されるようになっている。リダクタバーナへ供給する固体炭素質燃料の第１供給量と炭化水素系可燃性ガスの第２供給量はそれぞれ燃料制御部によって制御される。本発明の一態様に係るガス化炉設備は、燃料制御部を備えるため、例えば、リダクタバーナへの固体炭素質燃料の供給が停止される場合であっても、リダクタバーナへの炭化水素系可燃性ガスの供給を行うことにより、リダクタバーナによる燃料のガス化反応が維持される。
【００１０】
このようにすることで、ガス化炉への固体炭素質燃料の供給量が減少する場合であっても、ガス化炉を停止させずに運転を継続することを可能としたガス化炉設備を提供することができる。
【００１１】
本発明の一態様に係るガス化炉設備においては、前記ガス化炉は、前記リダクタバーナが設置されるリダクタと、前記固体炭素質燃料を燃焼させるコンバスタバーナと、該コンバスタバーナが設置されるとともに前記リダクタの下方に配置されるコンバスタとを有している構成でもよい。
このようにすることで、コンバスタバーナによる固体炭素質燃料の燃焼により、リダクタをガス化反応に必要な高温状態に維持し、リダクタバーナによる固体炭素質燃料のガス化を確実に行うことができる。
【００１２】
上記構成のガス化炉設備においては、前記第１燃料供給部は、前記コンバスタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給可能であり、前記第２燃料供給部は、前記コンバスタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給可能であり、前記第１燃料供給部と、前記第２燃料供給部の少なくとも一方を燃料供給に用いるようにしてもよい。
このようにすることで、例えば、コンバスタバーナへの固体炭素質燃料の供給が停止される場合であっても、コンバスタバーナへの炭化水素系可燃性ガスの供給を行うことにより、コンバスタバーナによる燃料の完全燃焼が維持される。
【００１３】
本発明の一態様に係るガス化炉設備において、前記燃料制御部は、前記第１供給量が減少することに応じて前記第２供給量が増加するよう前記第２供給量を制御し、前記リダクタバーナにより生成される前記可燃性ガスの量が一定となるようにする構成であってもよい。
このようにすることで、リダクタバーナへの固体炭素質燃料の第１供給量が減少しても、その減少を補うように炭化水素系可燃性ガスの第２供給量を増加させ、ガス化炉設備の運転を適切に継続することができる。
生成される可燃性ガスの量が一定となることで、ガスタービン設備へ導かれる可燃性ガスの量が一定となり、ガスタービンの燃焼器が安定して継続して燃焼して、ガスタービンの回転軸出力が安定する。
【００１４】
上記構成において、前記燃料制御部は、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給する場合に前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給しないよう制御し、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記固体炭素質燃料を供給しない場合に前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ前記炭化水素系可燃性ガスを供給するよう制御する形態にしてもよい。
このようにすることで、リダクタバーナへの固体炭素質燃料の供給が停止される場合に、固体炭素質燃料の代替として炭化水素系可燃性ガスを供給し、ガス化炉の運転を適切に継続することができる。
【００１５】
上記構成においては、前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部を備え、前記緩和剤供給部は、前記第１供給量が減少するとともに前記第２供給量が増加するのに応じて、前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させるようにしてもよい。
固体炭素質燃料をリダクタバーナにより燃焼させる場合、溶融スラグが発生するとともに溶融スラグによってガス化炉の内面が被膜される。一方、炭化水素系可燃性ガスをリダクタバーナにより燃焼させる場合、溶融スラグが発生しないためガス化炉の内面が被膜されない状態となる。ガス化炉の内面が被膜されない状態となると、燃焼により発生する高熱によってガス化炉の内面が損傷を受ける可能性がある。
上記構成においては、固体炭素質燃料の供給量が減少するとともに炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、ガス化炉内に供給する緩和剤の供給量を増加させることにより、ガス化炉の内面が高熱によって損傷しないように保護することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記形態のガス化炉設備と、前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを精製するガス精製設備と、前記ガス精製設備により精製された前記可燃性ガスを燃焼させるガスタービン設備と、前記ガスタービン設備による前記可燃性ガスの燃焼により生成される燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備が供給する動力および前記蒸気タービン設備が供給する動力により駆動される発電機と、前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを前記ガス精製設備へ導く主流路と、前記ガス化炉が生成する前記可燃性ガスを前記ガス精製設備へ導かずに前記ガスタービン設備へ導くバイパス流路と、前記固体炭素質燃料のガス化反応により生成された前記可燃性ガスを前記主流路へ導き、前記炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された前記可燃性ガスを前記バイパス流路へ導くよう制御する流路制御部とを備える。
【００１７】
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備によれば、固体炭素質燃料のガス化反応により生成された可燃性ガスは主流路により、ガス精製設備へ導かれる。そのため、固体炭素質燃料から生成された可燃性ガスに含まれる硫黄分を適切に除去してから、可燃性ガスをガスタービン設備へ導くことができる。
【００１８】
また、炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスはバイパス流路により、ガス精製設備を経由せずにガスタービン設備へ導かれる。そのため、炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスに含まれる水分がガス精製設備で凝縮することを防ぎ、水分を含んだ状態の可燃性ガスをガスタービン設備へ供給してより多くのエネルギーを得ることができる。
また、炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスには、硫黄分が含まれていないため、ガス精製設備による精製を行う必要がない。
【００１９】
本発明の他の態様に係るガス化炉設備は、酸素含有気体を用いて炭化水素系可燃性ガスをガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに前記炭化水素系可燃性ガスを供給する燃料供給部と、前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部とを備え、前記緩和剤供給部は、前記燃料供給部が供給する前記炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させる。
【００２０】
炭化水素系可燃性ガスをリダクタバーナにより燃焼させる場合、炭化水素系可燃性ガスに灰分が含まれていないため、溶融スラグが発生しない。そのため、ガス化炉の内面が被膜されない状態となり、燃焼によって発生する高熱によってガス化炉の内面が損傷を受ける可能性がある。
本発明の他の態様に係るガス化炉設備においては、炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、ガス化炉内に供給する緩和剤の供給量を増加させることにより、ガス化炉の内面が高熱によって損傷しないように保護することができる。
【００２１】
本発明の一態様に係るガス化炉設備の制御方法は、前記ガス化炉設備が、酸素含有気体を用いて燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに固体炭素質燃料を供給する第１燃料供給部と、前記リダクタバーナに炭化水素系可燃性ガスを供給する第２燃料供給部とを備え、前記ガス化炉を目標負荷に維持して運転する場合に、前記第１燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記固体炭素質燃料の第１供給量と、前記第２燃料供給部が前記リダクタバーナへ供給する前記炭化水素系可燃性ガスの第２供給量とを制御する燃料制御工程を備える。
【００２２】
本発明の一態様に係るガス化炉設備の制御方法においては、ガス化炉が有するリダクタバーナに、固体炭素質燃料と炭化水素系可燃性ガスの双方が供給されるようになっている。リダクタバーナへ供給する固体炭素質燃料の第１供給量と炭化水素系可燃性ガスの第２供給量はそれぞれ燃料制御工程によって制御される。本発明の一態様に係るガス化炉設備の制御方法は、燃料制御工程を備えるため、例えば、リダクタバーナへの固体炭素質燃料の供給が停止される場合であっても、リダクタバーナへの炭化水素系可燃性ガスの供給を行うことにより、リダクタバーナによる燃料のガス化反応が維持される。
【００２３】
このようにすることで、ガス化炉への固体炭素質燃料の供給量が減少する場合であっても、ガス化炉を停止させずに運転を継続することを可能としたガス化炉設備の制御方法を提供することができる。
【００２４】
本発明の他の態様に係るガス化炉設備の制御方法は、前記ガス化炉設備が、酸素含有気体を用いて炭化水素系可燃性ガスをガス化反応させて可燃性ガスを生成するリダクタバーナを有するガス化炉と、前記リダクタバーナに前記炭化水素系可燃性ガスを供給する燃料供給部と、前記ガス化炉に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給部とを備え、前記燃料供給部が供給する前記炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、前記ガス化炉内に供給する前記緩和剤の供給量を増加させるよう制御する緩和剤制御工程を備える。
【００２５】
炭化水素系可燃性ガスをリダクタバーナにより燃焼させる場合、炭化水素系可燃性ガスに灰分が含まれていないため、溶融スラグが発生しない。そのため、ガス化炉の内面が被膜されない状態となり、燃焼によって発生する高熱によってガス化炉の内面が損傷を受ける可能性がある。
本発明の他の態様に係るガス化炉設備の制御方法においては、炭化水素系可燃性ガスの供給量が増加するのに応じて、ガス化炉内に供給する緩和剤の供給量を増加させることにより、ガス化炉の内面が高熱によって損傷しないように保護することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ガス化炉への固体炭素質燃料の供給量が減少する場合であっても、ガス化炉を停止させずに運転を継続することを可能としたガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の制御方法を提供することができる。
また、本発明によれば、炭化水素系ガスをガス化反応させて可燃性ガスを生成する場合に、ガス化炉の内面が高熱によって損傷しないように保護することを可能としたガス化炉設備、およびガス化炉設備の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の石炭ガス化複合発電設備を示す系統図である。
【図２】図１に示す石炭ガス化炉を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の石炭ガス化複合発電設備の動作を示すフローチャートである。
【図４】他の態様の石炭ガス化複合発電設備の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態の石炭ガス化複合発電設備について、図面を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle：IGCC）１は、石炭ガス化炉設備１００と、ガスタービン設備５０と、排熱回収ボイラ６０と、蒸気タービン設備７０と、発電機７１とを備える。
【００２９】
石炭ガス化炉設備１００は、固体炭素質燃料である石炭をガス化し、可燃性ガスを生成するための設備である。石炭ガス化炉設備１００により生成された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路４１を介して、ガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給される。石炭ガス化炉設備１００の詳細については、後述する。
【００３０】
ガスタービン設備５０は、燃焼器５１と、圧縮機５２と、ガスタービン５３を備える。燃焼器５１は、石炭ガス化炉設備１００から供給される可燃性ガスを、圧縮機５２により圧縮された圧縮空気を用いて燃焼させる。こうして可燃性ガスが燃焼すると、高温高圧の燃焼ガスが生成されて燃焼器５１からガスタービン５３へ供給される。この結果、高温高圧の燃焼ガスが仕事をしてガスタービン５３を回転駆動し、高温の燃焼排ガスが排出される。そして、ガスタービン５３の回転軸出力は、後述する発電機７１や圧縮機５２の駆動源として使用される。
【００３１】
圧縮機５２は、圧縮空気の一部を可燃性ガス燃焼用として燃焼器５１へ供給するとともに、圧縮空気の他の一部を石炭ガス化炉設備１００の抽気空気昇圧機５４へ供給する。抽気空気昇圧機５４に供給された圧縮空気は、昇圧された状態で石炭ガス化炉１０に供給される。
【００３２】
排熱回収ボイラ６０は、ガスタービン５３から排出される高温の燃焼排ガスが保有する熱を回収して蒸気を生成する設備である。排熱回収ボイラ６０は、燃焼排ガスと水との熱交換により蒸気を生成し、生成した蒸気を蒸気タービン設備７０へ供給する。排熱回収ボイラ６０は、水との熱交換により温度低下した燃焼排ガスを、必要な処理を施した後に大気へ放出する。
【００３３】
蒸気タービン設備７０は、排熱回収ボイラ６０から供給される蒸気を駆動源とし、発電機７１が連結される回転軸を回転させる設備である。
発電機７１は、ガスタービン設備５０と蒸気タービン設備７０の双方により駆動される回転軸に連結されており、回転軸の回転により発電を行う。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１は、石炭をガス化して生成した可燃性ガスによりガスタービン設備５０を回転駆動し、ガスタービン設備５０から排出される燃焼排ガスにより蒸気を生成し、生成した蒸気により蒸気タービン設備７０を回転駆動し、ガスタービン設備５０および蒸気タービン設備７０を駆動源として、発電機７１による発電を行うものである。
【００３５】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉設備１００について、より詳細に説明する。
図１に示すように、石炭ガス化炉設備１００は、石炭ガス化炉（ガス化炉）１０と、給炭装置（第１燃料供給部）２０と、天然ガス供給装置（第２燃料供給部）２２と、緩和剤供給装置（緩和剤供給部）２３と、チャー回収装置（チャー回収部）３０と、ガス精製設備４０と、空気分離装置（Air  Separation  Unit：ASU）８０と、フレア設備９０と、抽気空気昇圧機５４と、制御装置（燃料制御部，流路制御部）ＣＵとを備える。
【００３６】
石炭ガス化炉１０は、酸素含有気体であるガス化剤とともに供給された微粉炭をガス化反応させて可燃性ガスを生成する装置である。石炭ガス化炉１０には、例えば空気吹き二段噴流床ガス化炉と呼ばれる方式の炉が採用されている。このガス化炉１０は、ガス化剤とともに導入した微粉炭（固体炭素質燃料）をガス化反応させてガス化する装置である。そして、ガス化炉１０で生成した可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路１１を介して、後述するチャー回収装置３０へと導かれる。
【００３７】
石炭ガス化炉１０に供給されるガス化剤（酸素含有気体）としては、空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気等を例示でき、例えばガスタービン設備５０から抽気空気昇圧機５４を介して導入した圧縮空気に空気分離装置（ＡＳＵ）８０から供給される酸素を混合して使用される。石炭ガス化炉１０の詳細については後述する。
【００３８】
給炭装置２０は、固体炭素質燃料である石炭を、石炭ミル（図示略）を用いて粉砕して微粉炭を生成し、石炭ガス化炉１０へ供給する装置である。給炭装置２０により、生成された微粉炭は、空気分離装置８０からイナートガス供給流路８１を介して供給される窒素ガス（イナートガス）によって搬送されることにより、石炭ガス化炉１０へ供給される。
例えば、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％以下に制限されるものではない。
【００３９】
天然ガス供給装置（第２燃料供給部）２２は、炭化水素系可燃性ガスである天然ガスを、石炭ガス化炉１０へ供給する装置である。天然ガス供給装置２２から供給される天然ガスは、燃料供給流路２１を介して石炭ガス化炉１０へ供給される。
【００４０】
緩和剤供給装置（緩和剤供給部）２３は、石炭ガス化炉１０に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する装置である。緩和剤供給装置２３は、後述するコンバスタ１０ｄおよびリダクタ１０ｅのそれぞれを形成する石炭ガス化炉１０の内面に、緩和剤を供給する。
緩和剤供給装置２３は、制御装置ＣＵからの制御信号に応じて、石炭ガス化炉１０へ供給する緩和剤の供給量を調整することが可能である。
【００４１】
緩和剤としては、種々のものが適用可能であるが、砂、スラグ、石灰石などを原料とした粉体を用いることができる。スラグとして、後述する灰ホッパ１０ｈにより回収されたスラグを再利用することができる。緩和剤によって石炭ガス化炉１０の内面を被膜することにより、石炭ガス化炉１０の内面に対する熱負荷を低下させることができる。
【００４２】
チャー回収装置３０は、石炭ガス化炉１０から供給される可燃性ガスに含まれるチャー（未燃分の微粉炭）を可燃性ガスから分離して回収する装置である。チャー回収装置３０は、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２とが連結管３３を介して直列に接続された構成となっている。チャー回収装置３０でチャーが分離除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路３４を介してガス精製設備４０へ導かれる。
【００４３】
サイクロン３１は、石炭ガス化炉１０から供給される可燃性ガスに含まれるチャーを分離除去し、可燃性ガス成分をポーラスフィルタ３２へ供給する。
ポーラスフィルタ３２は、サイクロン３１の後流側に設置されたフィルタであり、可燃性ガスに含まれる微細チャーを回収する。
チャー回収装置３０により回収されたチャーは、イナートガス供給流路８１を介して供給される窒素ガス（イナートガス）によって搬送されることにより、チャー回収流路３８を介して石炭ガス化炉１０へ供給される。
【００４４】
ガス精製設備４０は、チャー回収装置３０でチャーが分離除去された可燃性ガスを精製して硫黄分等の不純物を取り除き、ガスタービン設備５０の燃料ガスとして適した性状の可燃性ガスを精製する設備である。ガス精製設備４０により精製された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路４１を介してガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給される。
【００４５】
空気分離装置８０は、空気を圧縮しつつ冷却することにより液化し、蒸留により酸素ガス，窒素ガス，アルゴンガス，その他に分離する装置である。空気分離装置８０により分離された酸素ガスは、酸素供給流路８２を介して、石炭ガス化炉１０へ供給される。空気分離装置８０により分離された窒素ガスは、イナートガス供給流路８１を介して、その一部が石炭ガス化炉１０へ供給される。空気分離装置８０により分離された窒素ガスは、イナートガス供給流路８１を介して石炭ガス化炉１０へ供給され、その他の一部が燃料供給流路２１及びチャー回収流路３８へ搬送用ガスとして供給される。
空気分離装置８０は、後述する制御装置ＣＵから送信される制御信号に応じて、イナートガス供給流路８１へ供給する窒素ガスの流量と、酸素供給流路８２へ供給する酸素ガスの流量とを、それぞれ調整することが可能となっている。
【００４６】
フレア設備９０は、チャー回収装置３０によりチャーが回収された可燃性ガスを燃焼させる設備である。フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の起動時あるいは停止時において、石炭ガス化炉１０から排出されるガスを燃焼させて大気に放出する。フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の起動時には、起動用燃料を石炭ガス化炉１０の起動用バーナ（図示略）により燃焼させることにより発生する燃焼ガスに含まれる未燃分を燃焼させる。
【００４７】
また、フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の停止時には、ガス精製設備４０により精製された可燃性ガスを燃焼させる。また、フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の稼働中に発生する余剰の可燃性ガスを燃焼させることもできる。
【００４８】
抽気空気昇圧機５４は、ガスタービン設備５０の圧縮機５２から抽気した圧縮空気を昇圧し、石炭ガス化炉１０へ供給する装置である。抽気空気昇圧機５４により昇圧された圧縮空気は、空気供給流路５５を介して石炭ガス化炉１０へ供給される。
【００４９】
制御装置（燃料制御部，流路制御部）ＣＵは、石炭ガス化炉設備１００の各部を制御する装置である。制御装置ＣＵは、制御動作を実行するための制御プログラムが記憶された記憶部（図示略）から制御プログラムを読み出して実行することにより、以下に説明する各種の制御動作を実行する。
【００５０】
制御装置ＣＵは、給炭装置２０および天然ガス供給装置２２のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）の開度を調整することにより、給炭装置２０が燃料供給流路２１を介して石炭ガス化炉１０へ供給する微粉炭の供給量（第１供給量）と、天然ガス供給装置２２が燃料供給流路２１を介して石炭ガス化炉１０へ供給する天然ガスの供給量（第２供給量）とを制御する。
【００５１】
また、制御装置ＣＵは、空気分離装置８０がイナートガス供給流路８１へ供給する窒素ガスの流量を制御する制御信号を空気分離装置８０へ出力することにより、空気分離装置８０から石炭ガス化炉１０，燃料供給流路２１，及びチャー回収流路３８に供給される窒素ガスの流量を制御する。
また、制御装置ＣＵは、空気分離装置８０が酸素供給流路８２へ供給する酸素ガスの流量を制御する制御信号を空気分離装置８０へ出力することにより、空気分離装置８０から石炭ガス化炉１０に供給される酸素ガスの流量を制御する。
【００５２】
また、制御装置ＣＵは、空気流量調整弁（第１供給部）５６の開度を調整する制御信号を空気流量調整弁５６へ出力することにより、抽気空気昇圧機５４から石炭ガス化炉１０に供給される空気の流量を制御する。
また、制御装置ＣＵは、圧力調整弁９７の開度を調整する制御信号を圧力調整弁９７へ出力することにより、石炭ガス化炉１０内部の圧力を調整することができる。
【００５３】
ここで、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスが流通する流路およびその流路上に設けられる開閉弁について説明する。
石炭ガス化炉１０から排出された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路１１の下流端Ａで分岐し、チャー回収装置３０またはバイパス主流路９１へ流入する。
【００５４】
バイパス主流路９１は、上流端Ａから下流端Ｂに至る流路であり、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスを、チャー回収装置３０を通過させずにフレア設備９０へ供給するための流路である。このバイパス主流路９１に設けられる開閉弁９２は、石炭ガス化複合発電設備１を緊急停止させる場合等に開状態となる。
バイパス主流路９１に設けられる開閉弁９２が閉状態、かつチャー回収装置３０の上流側に設けられる開閉弁１２が開状態の場合、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスは、チャー回収装置３０に供給される。
【００５５】
チャー回収装置３０に供給された可燃性ガスは、サイクロン３１から連結管３３を経由してポーラスフィルタ３２に供給される。ポーラスフィルタ３２にて微細チャーが除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路３４に供給される。
分岐配管３７は、可燃性ガス供給流路３４から開閉弁３５の上流側で分岐し、バイパス主流路９１に接続される。分岐配管３７には、開閉弁３６が設けられている。
また、分岐配管４４は、ガス精製設備４０と燃焼器５１との間を接続する可燃性ガス供給流路４１に設けられる開閉弁４２の上流側で分岐し、バイパス主流路９１に接続される。分岐配管４４には、開閉弁４３が設けられている。
【００５６】
また、バイパス流路４６は、可燃性ガス供給流路３４から開閉弁３５の上流側で分岐し、可燃性ガス供給流路４１に接続される。バイパス流路４６には、開閉弁４５が設けられている。
後述するように、開閉弁４５は、天然ガス供給装置２２から石炭ガス化炉１０へ天然ガスが供給される一方で給炭装置２０から石炭ガス化炉１０へ微粉炭が供給されない場合に開状態となる。この場合、開閉弁９２，３５，３６，４３，４２が閉状態となる。
【００５７】
したがって、バイパス流路４６は、天然ガスのみが燃料として石炭ガス化炉１０へ供給される場合に、天然ガスのガス化反応により生成される可燃性ガスを流通させる流路として利用される。バイパス流路４６を流通する可燃性ガスには灰分が含まれていないため、ガス精製設備４０を通過させる必要がない。また、天然ガスのガス化反応により生成される水分がガス精製設備４０にて凝縮し、可燃性ガスに含まれるエネルギーの一部が損失してしまう不具合が防止される。
【００５８】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉１０について、図２を用いてより詳細に説明する。
石炭ガス化炉１０は、図２に示すように、ガス化部１０ａと、シンガスクーラ（熱交換器）１０ｂと、圧力容器１０ｃとを備える。
【００５９】
ガス化部１０ａは、下方からコンバスタ１０ｄ、リダクタ１０ｅの順で配置される。コンバスタ１０ｄとリダクタ１０ｅとによってガス化部１０ａが構成される。ガス化部１０ａでは、下方から上方へとガスが流れるように形成されている。また、石炭ガス化炉１０は、ガス化部１０ａのリダクタ１０ｅの上部にシンガスクーラ１０ｂが設けられる。
【００６０】
コンバスタ１０ｄには、コンバスタバーナ１０ｆから燃料（微粉炭および天然ガス）、空気及び酸素ガスが投入され、チャーバーナ１０ｇからチャー回収装置３０により回収されたチャーが投入される。そして、コンバスタ１０ｄは、燃料及びチャーを一部燃焼させて、リダクタ１０ｅの温度を、ガス化反応に必要な高温状態を維持する。微粉炭及びチャーの残部は、揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと熱分解される。また、コンバスタ１０ｄでは、溶融した微粉炭の灰は、灰ホッパ１０ｈに貯留されガス化部１０ａの下方から排出される。溶融した灰は、水で急冷、粉砕されてガラス状のスラグとなる。
【００６１】
リダクタ１０ｅでは、コンバスタ１０ｄから供給される高温ガスによって、リダクタバーナ１０ｉから投入された燃料がガス化反応する。これにより、燃料（微粉炭および天然ガス）から可燃性ガスが生成される。
微粉炭のガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中の二酸化炭素及び水分と反応して一酸化炭素及び水素を生成する熱分解反応である。
また、天然ガスのガス化反応は、天然ガスの主成分であるメタンガスが酸素と完全燃焼することにより二酸化炭素及び水分が生成され、生成された二酸化炭素及び水分がメタンガスによって還元されて一酸化炭素及び水素を生成する反応である。
【００６２】
コンバスタバーナ１０ｆには、燃料供給流路２１を介して、給炭装置２０からの微粉炭または天然ガス供給装置２２からの天然ガスが、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。コンバスタバーナ１０ｆには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、コンバスタバーナ１０ｆには、空気分離装置８０から酸素供給流路８２を介して酸素ガスが供給される。更に、コンバスタバーナ１０ｆには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。圧縮空気と酸素ガスは、ガス化剤（酸化剤）として石炭ガス化炉１０に供給される。そして、コンバスタバーナ１０ｆから燃料、空気、窒素ガス及び酸素ガスがコンバスタ１０ｄ内へ投入される。
【００６３】
コンバスタバーナ１０ｆに供給される燃料の量、酸素ガスの流量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、燃料供給流路２１、酸素供給流路８２、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００６４】
チャーバーナ１０ｇには、チャー回収流路３８を介して、チャー回収装置３０からのチャーが、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。チャーバーナ１０ｇには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、チャーバーナ１０ｇには、空気分離装置８０から酸素供給流路８２を介して酸素ガスが供給される。更に、チャーバーナ１０ｇには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。圧縮空気と酸素ガスは、ガス化剤（酸化剤）として石炭ガス化炉１０に供給される。そして、チャーバーナ１０ｇからチャー、空気、窒素ガス及び酸素ガスがコンバスタ１０ｄ内へ投入される。
【００６５】
チャーバーナ１０ｇに供給されるチャーの量、酸素ガスの流量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、チャー回収流路３８、酸素供給流路８２、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００６６】
リダクタバーナ１０ｉには、燃料供給流路２１を介して、給炭装置２０からの微粉炭または天然ガス供給装置２２からの天然ガスが、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。リダクタバーナ１０ｉには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、リダクタバーナ１０ｉには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。そして、リダクタバーナ１０ｉから燃料、空気及び窒素ガスがリダクタ１０ｅ内へ投入される。
【００６７】
リダクタバーナ１０ｉに供給される燃料の量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、燃料供給流路２１、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００６８】
ガス化部１０ａの下流側、すなわちガス化部１０ａの上部には、シンガスクーラ１０ｂが設けられる。シンガスクーラ１０ｂは、単一の熱交換器からなっていても、複数の熱交換器からなっていてもよい。シンガスクーラ１０ｂでは、リダクタ１０ｅから導かれた高温ガスから顕熱を得て、シンガスクーラ１０ｂに導かれた水から蒸気を発生させる。シンガスクーラ１０ｂを通過した生成ガスは、冷却されてから、可燃性ガス供給流路１１へ排出される。
【００６９】
圧力容器１０ｃは、内部からの圧力に耐え得る容器であり、内部にガス化部１０ａとシンガスクーラ１０ｂを収容する。圧力容器１０ｃとガス化部１０ａとシンガスクーラ１０ｂは、共通の軸線回りに配置される。
圧力容器１０ｃの内壁部と、ガス化部１０ａ又はシンガスクーラ１０ｂの外壁部との間には、アニュラス部１０ｊが設けられている。
【００７０】
次に、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
図３に示すフローチャートの各工程は、制御装置ＣＵが石炭ガス化複合発電設備１の各部を制御することにより実行するものとする。図３に示す各工程により制御装置ＣＵが実行する処理は、燃料供給流路２１を介して石炭ガス化炉１０へ供給する燃料を、給炭装置２０が供給する微粉炭とするか、天然ガス供給装置２２が供給する天然ガスとするかを切り換える処理である。制御装置ＣＵは、図３に示す処理を、石炭ガス化複合発電設備１が運転している期間中、常時実行する。
【００７１】
ステップＳ３０１で、制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０への微粉炭の供給をしているかどうかを常時監視し、微粉炭を供給している場合（ＹＥＳ）はステップＳ３０２へ処理を進め、微粉炭を供給していない場合（ＮＯ）はステップＳ３０６へ処理を進める。
後述するステップＳ３０４にて天然ガスの供給が開始されている場合、制御装置ＣＵは、ステップＳ３０１でＮＯと判断する。
【００７２】
ステップＳ３０２で、制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０への微粉炭の供給を停止するかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ３０３へ処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートによる処理を終了する。
燃料供給流路２１を介して石炭ガス化炉１０へ供給する燃料が、給炭装置２０が供給する微粉炭のまま維持されている通常運転中の場合、制御装置ＣＵは、開始、ステップＳ３０１（ＹＥＳ）、ステップＳ３０２（ＮＯ）、終了の各工程を繰り返し実行する。
制御装置ＣＵは、この通常運転中に給炭装置２０が供給する微粉炭の供給量を調整することにより、石炭ガス化炉１０の目標負荷を調整する。
【００７３】
制御装置ＣＵがステップＳ３０２でＹＥＳと判断する場合とは、例えば、給炭装置２０にて装置の異常を検出した場合である。また例えば、給炭装置２０を点検等により一定期間停止させる場合である。また、例えば、ガス精製設備４０にて装置の異常を検出した場合や、ガス精製設備４０を点検等により一定期間停止させる場合である。
【００７４】
ステップＳ３０３（燃料制御工程）で、制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０への微粉炭の供給を停止する。制御装置ＣＵは、給炭装置２０が有する流量調整弁（図示略）を閉状態にすることにより、燃料供給流路２１への微粉炭の供給を停止する。
【００７５】
ステップＳ３０４（燃料制御工程）で、制御装置ＣＵは、天然ガス供給装置２２から石炭ガス化炉１０への天然ガスの供給を開始する。制御装置ＣＵは、天然ガス供給装置２２が有する流量調整弁（図示略）を開状態にすることにより、燃料供給流路２１への天然ガスの供給を開始する。
【００７６】
この場合、天然ガスのガス化反応により発生する可燃性ガスを、バイパス流路４６を介してガスタービン設備５０へ供給するために、開閉弁９２，３５，３６，４３，４２を閉状態かつ開閉弁１２，４５を開状態とする。各開閉弁の開閉状態は、制御装置ＣＵが各開閉弁の開閉状態を表示装置（図示略）に表示することにより作業者に通知される。作業者は、表示装置に表示された開閉状態となるように、各開閉弁の開閉状態を調整する。
【００７７】
このようにすることで、制御装置ＣＵは、天然ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスをバイパス流路４６へ導くよう制御する。天然ガスのガス化反応により発生する可燃性ガスをバイパス流路４６へ導くことにより、可燃性ガスがガス精製設備４０を通過しないようになる。これにより、可燃性ガスに含まれる水分がガス精製設備４０で凝縮し、可燃性ガスが有するエネルギーが減少することを防ぐことができる。また、天然ガスのガス化反応により発生する可燃性ガスには殆ど硫黄分が含まれていないため、ガス精製設備４０を通過させなくても、環境への悪影響がない。
【００７８】
ここでは、天然ガスのガス化反応により発生する可燃性ガスを、バイパス流路４６を介してガスタービン設備５０へ供給するものとしたが、ガス精製設備４０を介して導くようにしてもよい。この場合、開閉弁９２，３６，４３，４５を閉状態かつ開閉弁１２，３５，４２を開状態とする。
【００７９】
ステップＳ３０５（緩和剤制御工程）で、制御装置ＣＵは、緩和剤供給装置２３から石炭ガス化炉１０への緩和剤の供給を開始する。制御装置ＣＵは、緩和剤供給装置２３へ伝達する制御信号によって、石炭ガス化炉１０へ供給する緩和剤の供給量を調整する。
なお、制御装置ＣＵは、ステップＳ３０４で供給が開始される天然ガスの供給量を、ステップＳ３０３で供給が停止される微粉炭の供給量に応じた量とする。具体的には、石炭ガス化炉１０のコンバスタ１０ｄにおいて、微粉炭の燃焼により発生する熱量と、天然ガスの燃焼により発生する熱量が略一致するように天然ガスの供給量が調整される。このようにして、制御装置ＣＵは、リダクタバーナ１０ｉにより生成される可燃性ガスの量が一定となるようにし、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持したまま運転させることができる。
【００８０】
また、緩和剤は、石炭ガス化炉１０の内面を被膜して石炭ガス化炉１０の内面に対する熱負荷を低下させるために供給される。そのため、緩和剤の供給量は、ステップＳ３０３で供給が停止される微粉炭の供給量に応じた量とする。具体的には、ステップＳ３０３で供給が停止される微粉炭の燃焼により生成される溶融スラグの量と略一致するように緩和剤の供給量が調整される。
【００８１】
制御装置ＣＵは、ステップＳ３０１でＮＯと判断した場合、ステップＳ３０６〜Ｓ３０９の処理を実行する。制御装置ＣＵがステップＳ３０１でＮＯと判断する場合とは、前述したステップＳ３０４にて天然ガスの供給が開始されている場合である。
【００８２】
ステップＳ３０６で、制御装置ＣＵは、天然ガス供給装置２２から石炭ガス化炉１０への天然ガスの供給を停止するかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ３０７へ処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートによる処理を終了する。
制御装置ＣＵは、ステップＳ３０６でＹＥＳと判断する場合は、例えば、給炭装置２０にて装置の異常が解除されたことを検出した場合である。また例えば、点検等により一定期間停止していた給炭装置２０を再び動作させる場合である。また、例えば、ガス精製設備４０にて装置の異常が解除されたことを検出した場合である。また、例えば、点検等により一定期間停止していたガス精製設備４０を再び動作させる場合である。
【００８３】
ステップＳ３０７で、制御装置ＣＵは、天然ガス供給装置２２から石炭ガス化炉１０への天然ガスの供給を停止する。制御装置ＣＵは、天然ガス供給装置２０が有する流量調整弁（図示略）を閉状態にすることにより、燃料供給流路２１への天然ガスの供給を停止する。
ステップＳ３０８で、制御装置ＣＵは、緩和剤供給装置２３から石炭ガス化炉１０への緩和剤の供給を停止する。
【００８４】
ステップＳ３０９で、制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０への微粉炭の供給を開始する。制御装置ＣＵは、給炭装置２０が有する流量調整弁（図示略）を開状態にすることにより、燃料供給流路２１への微粉炭の供給を開始する。
この場合、微粉炭のガス化反応により発生する可燃性ガスを、ガス精製設備４０により精製してから可燃性ガス供給流路４１を介してガスタービン設備５０へ供給するために、開閉弁９２，３６，４３，４５を閉状態かつ開閉弁１２，３５，４２を開状態とする。各開閉弁の開閉状態は、制御装置ＣＵが各開閉弁の開閉状態を表示装置（図示略）に表示することにより作業者に通知される。作業者は、表示装置に表示された開閉状態となるように、各開閉弁の開閉状態を調整する。
このようにすることで、制御装置ＣＵは、微粉炭のガス化反応により生成された可燃性ガスを、ガス精製設備４０を介して可燃性ガス供給流路４１へ導くよう制御する。
【００８５】
以上のように本実施形態の制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０のリダクタバーナ１０ｉへ微粉炭を供給する場合は、天然ガス供給装置２２からリダクタバーナ１０ｉへの天然ガスの供給を停止するよう制御する。一方、制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉のリダクタバーナ１０ｉへ微粉炭を供給しない場合は、天然ガス供給装置２２からリダクタバーナ１０ｉへの天然ガスの供給を行うよう制御する。
【００８６】
なお、緩和剤は、灰分が含まれずスラグが発生しない天然ガスを燃焼させる場合に必要となるため、天然ガス供給装置２２から石炭ガス化炉１０へ天然ガスが供給される場合に、天然ガスとともに石炭ガス化炉１０へ供給される。
すなわち、微粉炭をリダクタバーナ１０ｉにより燃焼させる場合、溶融スラグが発生するとともに溶融スラグによって石炭ガス化炉１０の内面が被膜され、燃焼によって発生する高熱によって石炭ガス化炉１０の内面が損傷を受けないよう保護をする効果がある。一方、天然ガスでリダクタバーナ１０ｉにより燃焼させる場合は、溶融スラグが発生しないため石炭ガス化炉１０の内面が被膜されない状態となるため、緩和剤を追加することで石炭ガス化炉１０の内面の被膜を行うことで、保護をするものである。
【００８７】
なお、図３に示すように、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉１０へ供給される燃料を、給炭装置２０からの微粉炭または天然ガス供給装置２２からの天然ガスのいずれか一方とするものであるが、他の態様としてもよい。
例えば、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合に、給炭装置２０からの微粉炭の供給量（第１供給量）が減少することに応じて天然ガス供給装置２２からの天然ガスの供給量（第２供給量）が増加するように制御する図４に示す態様としてもよい。
【００８８】
図４に示す態様の場合、制御装置ＣＵは、ステップＳ４０１で給炭装置２０が有する流量調整弁（図示略）の開度を調整することにより、微粉炭の供給量を制御する。微粉炭の供給量は、微粉炭のみの供給で石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持することが可能な供給量を上限供給量とした場合、０から上限供給量の間の任意の供給量となるように制御される。
【００８９】
また、制御装置ＣＵは、ステップＳ４０２で天然ガス供給装置２２が有する流量調整弁（図示略）の開度を調整することにより、天然ガスの供給量を制御する。天然ガスの供給量は、ステップＳ４０１で制御される微粉炭の供給量に応じた量となるように制御される。具体的には、微粉炭と天然ガスとの供給により石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持されるように天然ガスの供給量が制御される。したがって、ステップＳ４０１で制御される微粉炭の供給量が上限供給量から減少することに応じてステップＳ４０２で制御される天然ガスの供給量が増加するように、天然ガスの供給量が制御される。
【００９０】
また、制御装置ＣＵは、ステップＳ４０３で緩和剤供給装置２３が供給する緩和剤の供給量を制御する。緩和剤の供給量は、ステップＳ４０２で制御される天然ガスの供給量に応じた量とする。具体的には、天然ガスの供給量に応じて減少する微粉炭の供給量と上限供給量との差分を算出し、この差分により減少する溶融スラグの量を補うように緩和剤の供給量を制御する。
【００９１】
この態様の場合、石炭ガス化炉１０へ微粉炭または天然ガスのいずれか一方のみが供給される場合と、微粉炭と天然ガスの双方が供給される場合とで、燃料のガス化反応により生成される可燃性ガスの量が一定となるようにするのが望ましい。
【００９２】
また、この態様の場合、緩和剤供給装置２３は、石炭ガス化炉１０へ供給する微粉炭の供給量が減少するとともに天然ガスの供給量が増加するのに応じて、石炭ガス化炉１０へ供給する緩和剤の供給量を増加させるようにするのが望ましい。生成される可燃性ガスの量が一定となることで、ガスタービン設備５０へ導かれる可燃性ガスの量が一定となる。これにより、ガスタービン設備５０の燃焼器５１が安定して継続して燃焼することができ、ガスタービン５３の回転軸出力が安定する。
【００９３】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉設備１００が奏する作用および効果について説明する。
【００９４】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００は、石炭ガス化炉１０が有するリダクタバーナ１０ｉ、コンバスタバーナ１０ｆに、微粉炭（固体炭素質燃料）と天然ガス（炭化水素系可燃性ガス）の双方が供給されるようになっている。リダクタバーナ１０ｉへ供給する微粉炭の供給量（第１供給量）と天然ガスの供給量（第２供給量）はそれぞれ制御装置ＣＵ（燃料制御部）によって制御される。本実施形態の石炭ガス化炉設備１００は、制御装置ＣＵを備えるため、例えば、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合に、微粉炭の給炭装置２０の故障等により、リダクタバーナ１０ｉへの微粉炭の供給が停止される場合であっても、リダクタバーナ１０ｉ、コンバスタバーナ１０ｆへの天然ガスの供給を行うことにより、リダクタバーナ１０ｉ、コンバスタバーナ１０ｆによる燃料のガス化反応が維持される。
【００９５】
また、本実施形態の制御装置ＣＵは、給炭装置２０から石炭ガス化炉１０へ供給される微粉炭を常に監視しているため、ガス化炉へ供給される微粉炭の異常を検知次第、代替燃料を供給しながら、手動にてスイッチ対応できるため、微粉炭または天然ガスのいずれか一方のみが供給される場合でも、微粉炭と天然ガスの双方が供給される場合であっても、ガス化炉へガス化炉を停止させずに運転を維持できる。
【００９６】
このようにすることで、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合に、石炭ガス化炉１０への微粉炭の供給量が減少する場合であっても、石炭ガス化炉１０を停止させずに運転を継続することを可能とした石炭ガス化炉設備１００を提供することができる。
【００９７】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００において、石炭ガス化炉１０は、リダクタバーナ１０ｉが設置されるリダクタ１０ｅと、微粉炭を燃焼させるコンバスタバーナ１０ｆと、コンバスタバーナ１０ｆが設置されるとともにリダクタ１０ｅの下方に配置されるコンバスタ１０ｄとを有している。
このようにすることで、コンバスタバーナによる微粉炭の燃焼により、リダクタ１０ｅをガス化反応に必要な高温状態に維持し、リダクタバーナ１０ｉによる微粉炭のガス化を確実に行うことができる。
【００９８】
本実施形態において、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合において、給炭装置２０がリダクタバーナ１０ｉへ微粉炭を供給する場合は天然ガス供給装置２２がリダクタバーナ１０ｉへ天然ガスを供給しないよう制御し、給炭装置２０がリダクタバーナ１０ｉへ微粉炭を供給しない場合は天然ガス供給装置２２がリダクタバーナ１０ｉへ天然ガスを供給するよう制御する。
このようにすることで、リダクタバーナ１０ｉへの微粉炭の供給が停止される場合に、微粉炭の代替として天然ガスを供給し、石炭ガス化炉１０の運転を適切に継続することができる。
【００９９】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００において、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉１０を目標負荷に維持して運転する場合に、微粉炭の供給量（第１供給量）が減少することに応じて天然ガスの供給量（第２供給量）が増加するよう天然ガスの供給量を制御する構成にしてもよい。
このようにすることで、リダクタバーナ１０ｉへの微粉炭の供給量が減少しても、その減少を補うように天然ガスの供給量を増加させ、石炭ガス化炉設備１００の運転を適切に継続することができる。
【０１００】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００は、石炭ガス化炉１０に熱負荷を緩和するための緩和剤を供給する緩和剤供給装置２３を備える。緩和剤供給装置２３は、微粉炭の供給量が減少するとともに天然ガスの供給量が増加するのに応じて、石炭ガス化炉１０内に供給する緩和剤の供給量を増加させる。
微粉炭をリダクタバーナ１０ｉにより燃焼させる場合、溶融スラグが発生するとともに溶融スラグによって石炭ガス化炉１０の内面が被膜される。一方、天然ガスをリダクタバーナ１０ｉにより燃焼させる場合、溶融スラグが発生しないため石炭ガス化炉１０の内面が被膜されない状態となる。石炭ガス化炉１０の内面が被膜されない状態となると、燃焼によって発生する高熱によって石炭ガス化炉１０の内面が損傷を受ける可能性がある。
本実施形態においては、微粉炭の供給量が減少するとともに天然ガスの供給量が増加するのに応じて、石炭ガス化炉１０内に供給する緩和剤の供給量を増加させることにより、石炭ガス化炉１０の内面が高熱によって損傷しないように保護することができる。
【０１０１】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１によれば、微粉燃料のガス化反応により生成された可燃性ガスは可燃性ガス供給流路４１により、ガス精製設備４０へ導かれる。そのため、微粉炭から生成された可燃性ガスに含まれる硫黄分を適切に除去してから、可燃性ガスをガスタービン設備へ導くことができる。
【０１０２】
また、炭化水素系可燃性ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスはバイパス流路４６により、ガス精製設備４０を経由せずにガスタービン設備５０へ導かれる。そのため、天然ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスに含まれる水分がガス精製設備４０で凝縮することを防ぎ、さらには、水分を含んだままで熱量が高い状態の可燃性ガスをガスタービン設備５０へ供給してより多くのエネルギーを得ることができる。
また、天然ガスのガス化反応により生成された可燃性ガスには、硫黄分が含まれていないため、ガス精製設備４０による精製を行う必要がない。
【０１０３】
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、可燃性ガスを生成するための設備として、粉砕された石炭（微粉炭）をガス化する石炭ガス化炉１０を用いる例を示したが、他の態様であってもよい。
例えば、可燃性ガスを生成するための設備として、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料など、他の固体炭素質燃料をガス化するガス化炉設備を用いるようにしてもよい。
【０１０４】
以上の説明においては、ガスタービン設備５０と蒸気タービン設備７０の双方が、発電機７１に連結される回転軸に駆動力を与えるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ガスタービン設備５０が駆動力を与える回転軸にガスタービン設備５０専用の発電機を設け、蒸気タービン設備７０が駆動力を与える他の回転軸に蒸気タービン設備７０専用の発電機を設けるようにしてもよい。
【０１０５】
以上の説明においては、イナートガス（不活性ガス）として窒素ガスを例示したが、他の態様であってもよい。例えば、二酸化炭素、二酸化炭素と窒素の混合ガスや、燃焼排気ガスなど、窒素ガスに替えて他のイナートガスを採用してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１      石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１０    石炭ガス化炉（ガス化炉）
１０ａ  ガス化部
１０ｂ  シンガスクーラ（熱交換器）
１０ｄ  コンバスタ
１０ｅ  リダクタ
１０ｆ  コンバスタバーナ
１０ｇ  チャーバーナ
１０ｈ  灰ホッパ
１０ｉ  リダクタバーナ
１２，３５，３６，４２，４３，４５，９２  開閉弁
２０    給炭装置（第１燃料供給部）
２１    燃料供給流路
２２    天然ガス供給装置（第２燃料供給部）
２３    緩和剤供給装置（緩和剤供給部）
４０    ガス精製設備
４１    可燃性ガス供給流路（主流路）
４６    バイパス流路
５０    ガスタービン設備
８０    空気分離装置（ＡＳＵ）
８１    イナートガス供給流路
８２    酸素供給流路
１００  石炭ガス化炉設備（ガス化炉設備）
ＣＵ    制御装置（燃料制御部，流路制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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