JP2023098047A - 複合プラント並びに複合プラントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス化炉の損傷を抑制することを目的とする。【解決手段】複合プラント１は、固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉１０１と、固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ３０と、ガス化炉１０１から排出された生成ガスと、生成ガスに含まれたチャーとを分離するチャー分離装置１５と、チャー分離装置１５で分離したチャーをガス化炉１０１へ供給するチャー戻しライン４６と、チャー分離装置１５で分離したチャーをボイラ３０へ供給するチャー供給ライン４７と、チャー供給ライン４７を介してボイラ３０へ供給されるチャーの量を調整する流量調整弁４７ａと、ガス化炉１０１へ供給されるチャーの量が所定の閾値を超えた場合に、所定の閾値を超えた分のチャーをボイラ３０へ供給するように流量調整弁４７ａを制御する制御装置９６と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、複合プラント並びに複合プラントの製造方法に関するものである。

低・脱炭素化により、低効率な石炭火力発電プラント等は順次廃止されていくことが考えられている。しかしながら、発電プラントの新設には多額のコストと期間がかかる。このため、既設の石炭火力発電プラントのエネルギ効率を向上させ、既設の発電プラントを継続して使用することが考えられている。

石炭火力発電プラントとして、細かく粉砕した石炭（微粉炭）を燃焼させることで発電する発電プラント（以下、「微粉炭焚き発電プラント」と称する。）が知られている。微粉炭焚き発電プラントは、他の発電プラントと比較して、発電時の二酸化炭素排出量が多いことから、特にエネルギ効率の向上が求められている。石炭火力発電プラントのエネルギ効率を向上させる方法の１つとして、微粉炭焚き発電プラントと、エネルギ効率の高い石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）とを併設することが考えられている（例えば、特許文献１）。

石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化炉でガス化して、ガス化ガスを用いてガスタービンで発電した後に、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）で排ガスから回収した熱を利用して蒸気を発生させ、この蒸気を用いて蒸気タービンでも発電する。このため、微粉炭焚きプラントよりも効率が高い。このため、石炭ガス化複合発電設備と微粉炭焚き発電プラントと組み合わせることで、発電プラント全体のエネルギ効率を向上させることができる。

特許文献１には、既設の石炭焚きボイラに石炭ガス化装置を付加し、石炭ガス化装置で発生した乾留ガスとチャーをチャー捕集器で捕集した後、分離して乾留ガスの一部をガスタービンの燃料として使用し、残りの乾留ガスとチャーを既設の石炭焚きボイラの燃料として使用して燃焼させるシステムが記載されている。

特開２００１－６５８０４号公報

ガス化複合発電設備のガス化炉では、固体燃料をガス化する際に、チャー（燃料の未燃分）が発生する。ガス化炉で発生するチャーの量は、固体燃料の性状の影響を受け易く、固体燃料の種類や性状の変化によって変動する。ガス化炉で発生したチャーは、ガスタービンの上流で回収しガス化炉に再供給して再燃焼させているが、チャーの発生量が安定しないと、ガス化炉へ再度供給するチャーの量も不安定となり、ガス化炉の安定した運転継続が困難となる可能性があった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガス化炉を安定して運転することができる複合プラント並びに複合プラントの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の複合プラント並びに複合プラントの製造方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る複合プラントは、炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉と、炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、前記ガス化炉から排出された前記生成ガスと、該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部と、前記分離部で分離した前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー戻しラインと、前記分離部で分離した前記チャーを前記ボイラへ供給するチャー供給ラインと、前記チャー供給ラインを介して前記ボイラへ供給される前記チャーの量を調整する調整部と、前記ガス化炉へ供給される前記チャーの量が所定の閾値を超えた場合に、前記所定の閾値を超えた分の前記チャーを前記ボイラへ供給するように前記調整部を制御する制御部と、を備える。

また、本開示の一態様に係る複合プラントの製造方法は、炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉及び炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラを備える複合プラントの製造方法であって、前記ガス化炉を設置するガス化炉設置工程と、前記ガス化炉に対して前記ガス化炉から排出された前記生成ガスと該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部を設置する分離部設置工程と、前記分離部で分離した前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー戻しラインを設置するチャー戻しライン設置工程と、既設の前記ボイラと前記分離部と接続するように、前記分離部で分離した前記チャーを前記ボイラへ供給するチャー供給ラインを設置するチャー供給ライン設置工程と、前記ガス化炉及び前記ボイラの何れにも炭素含有固体燃料を供給する燃料供給部を設置する燃料供給部設置工程と、を備える。

本開示によれば、ガス化炉を安定して運転することができる。

本開示の実施形態に係る複合プラントを示す概略構成図である。 本開示の実施形態に係る複合プラントにおけるガスタービン停止時における制御を示すタイミングチャートである。 本開示の実施形態に係る複合プラントにおけるプラントの負荷とミルの負荷との関係を示すグラフである。 本開示の実施形態の変形例に係る複合プラントを示す概略構成図である。 本開示の実施形態の変形例に係る複合プラントの要部を示す構成図である。

以下に、本開示に係る複合プラント並びに複合プラントの製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る発電プラントの概略構成図である。
以降の説明では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

本実施形態に係る複合プラント１は、図１に示すように、ガス化複合発電設備１０と、ボイラ３０と、ガス化複合発電設備１０及びボイラ３０の両方へ固体燃料（例えば、石炭やバイオマス燃料）を供給する燃料供給設備８０と、を備えている。

［ガス化複合発電設備］
まず、ガス化複合発電設備１０について説明する。
本実施形態に係るガス化炉１０１が適用されるガス化複合発電設備１０は、加圧した空気を主とする酸化剤として用いており、ガス化炉１０１において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する加圧空気燃焼方式を採用している。そして、ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉１０１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に供給してガスタービン用発電機２１で発電を行っている。すなわち、本実施形態に係る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。なお、本実施形態ではガス化複合発電設備１０を空気燃焼方式として説明するが、酸素を主とする酸化剤を用いる酸素燃焼方式（酸素吹き）としても良い。ガス化炉１０１に供給する燃料としては、例えば、バイオマス燃料や石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。

ガス化複合発電設備１０は、図１に示すように、ガス化炉１０１と、チャー分離装置１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、ガスタービン用発電機２１と、蒸気タービン１８と、蒸気タービン用発電機１９と、排熱回収ボイラ２０とを備えている。なお、燃料供給設備８０及び蒸気タービン１８は、後述するボイラ３０と共用している。

ガス化炉１０１は、燃料供給設備８０から微粉燃料が供給される。また、ガス化炉１０１は、チャー分離装置１５で分離、回収されたチャー（固体燃料の未反応分）をエネルギとして再利用する目的として供給されている。

ガス化炉１０１は、例えば、２段噴流床形式で構成されており、内部に供給された微粉燃料およびチャーを、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。ガス化炉１０１には、チャー分離装置１５へ生成ガスを供給する第１生成ガスライン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。ガス化炉１０１の壁部は、内部を水が流通する水冷周壁管を有している。

チャー分離装置１５は、ガス化炉１０１で生成された生成ガスと、生成ガスに含まれるチャーとを分離する。チャー分離装置１５は、例えば、１つまたは複数のサイクロンを有し、遠心分離によって生成ガスとチャーとの分離を行う。
チャーが分離された生成ガスは、第２生成ガスライン５３を介してガス精製設備１６に送られる。生成ガスから分離されたチャーは、例えば、ホッパ（図示省略）に一時的に貯留される。ホッパに貯留されたチャーは、チャー戻しライン４６を介して、ガス化炉１０１へ導かれる。すなわち、チャー戻しライン４６は、チャー分離装置１５で分離したチャーをガス化炉１０１へ供給する。

ガス精製設備１６は、チャー分離装置１５で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。

ガスタービン１７は、ガス精製設備１６から燃料ガス供給ライン６６を介して生成ガスを精製した燃料ガスが供給される。ガスタービン１７は、供給された燃料ガスを燃焼させた燃焼ガスによりタービン及びタービンに固定された回転軸を回転させることで、回転軸に連結されたガスタービン用発電機２１を回転駆動させる。

ガスタービン１７から排出された燃焼ガス（排ガス）は、排ガスライン７０を介して排熱回収ボイラ２０に導かれる。排熱回収ボイラ２０は、給水と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。排熱回収ボイラ２０から排出された排ガスは、脱硝設備２２で窒素酸化物が除去され、煙突３９から系外へ排出される。

蒸気タービン１８は、ガス化炉１０１、排熱回収ボイラ２０、及びボイラ３０から、第１蒸気ライン２３、第２蒸気ライン２４、及び第３蒸気ライン２５を介して蒸気が供給される。蒸気タービン１８は、供給された蒸気によりタービン及びタービンに固定された回転軸を回転させることで、回転軸に連結された蒸気タービン用発電機１９を回転駆動させる。
蒸気タービン１８から排出された蒸気は、復水器７３へ導かれる。復水器７３では、蒸気が凝縮することで水となる。復水器７３で凝縮された水は、給水として、第１給水ライン２６、第２給水ライン２７、及び第３給水ライン２８を介して、ガス化炉１０１、排熱回収ボイラ２０、及びボイラ３０へ導かれる。

［ボイラ］
次に、ボイラ３０について説明する。
本実施形態に係るボイラ３０は、固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナ３５により燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。

ボイラ３０は、火炉３１と複数のバーナ３５と燃焼ガス通路３２とを有している。火炉３１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉３１の内部で微粉燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる。

複数のバーナ３５は、火炉３１の下部領域に設置されている。バーナ３５は、火炉３１の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの（例えば、四角形の火炉３１の各コーナ部に設置された４個）を１セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。なお、図１では、図示の都合上、１セットのバーナ３５のうちの１個のみを図示している。火炉の形状やバーナ３５の段数、一つの段におけるバーナ３５の数、バーナ３５の配置などは、この実施形態に限定されるものではない。

バーナ３５は、各々、微粉燃料ライン８６を介して、ミル（粉砕機）３１に連結されている。

燃焼ガス通路３２は、火炉３１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路３２には、燃焼ガスの熱を回収するための図示省略の複数の熱交換器（例えば、過熱器、再熱器、節炭器等）が設けられており、火炉３１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。

燃焼ガス通路３２の下流側には、各熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道３３が連結されている。煙道３３には、脱硝設備３７が設けられている。脱硝設備３７は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道３３内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を、脱硝設備３７内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
また、煙道３３の脱硝設備３７よりも下流側には、燃焼ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫設備３８が設けられている。煙道３３の下流端部は、煙突３９に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。

次に、本実施形態に係るボイラ３０の作用について説明する。
ボイラ３０において、複数のミル８２が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、分離機８３及び微粉燃料ホッパ（微粉燃料貯留部）８４に貯留される。微粉燃料ホッパ８４に貯留された微粉燃料は、第１微粉燃料供給ライン８７を介して、一次空気により搬送されてバーナ３５に供給される。また、空気予熱器（図示省略）で加熱された二次空気（燃焼用空気）が、バーナ３５に供給される。バーナ３５は、一次空気（搬送用空気）と微粉燃料を火炉３１に吹き込むと共に、その周囲から二次空気を火炉３１に吹き込む。火炉３１に吹き込まれた微粉燃料が着火し、一次空気及び二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉３１内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉３１内を上昇し、燃焼ガス通路３２に流入する。

燃焼ガス通路３２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路３２の内部に配置された熱交換器で水や蒸気と熱交換した後、煙道３３に排出され、脱硝設備３７で窒素酸化物が除去され、脱硫設備３８で硫黄酸化物が除去された後、煙突３９から系外に排出される。

［燃料供給設備］
次に、燃料供給設備８０について説明する。本実施形態に係る燃料供給設備８０は、ガス化複合発電設備１０及びボイラ３０の両方に固体燃料を供給する。すなわち、燃料供給設備８０は、ガス化複合発電設備１０とボイラ３０とで共用されている。

燃料供給設備８０は、固体燃料を貯留するバンカ８１と、バンカ８１から導かれる固体燃料を粉砕する複数のミル８２と、ミル８２で粉砕された固体燃料（粉砕された固体燃料である微粉燃料）が搬送ガスとともに導かれる分離機８３と、分離機８３で搬送ガスから分離された微粉燃料を一時的に貯留する微粉燃料ホッパ８４と、微粉燃料ホッパ８４から導かれた微粉燃料を加圧する加圧ホッパ８５と、を備えている。

ミル８２は、例えば、内部に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル８２内に供給される搬送ガスにより、ミル８２が備える分級機（図示省略）に搬送される。分級機では、ガス化炉１０１やボイラ３０に設けられたバーナ３５での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、搬送ガスと共に微粉燃料ライン８６を介して分離機８３に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミル８２の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。

分離機８３は、例えば、１つまたは複数のサイクロンを有し、遠心分離によって搬送ガスと微粉燃料との分離を行う。分離機８３の上部には、分離した搬送ガスを排出する排気口が形成されている。また、分離機８３は、下端部が直接又は間接的に微粉燃料ホッパ８４の上端部と接続されている。微粉燃料ホッパ８４は、下端部が直接又は間接的に加圧ホッパ８５の上端部と接続されている。また、微粉燃料ホッパ８４には、複数（本実施形態では、一例として５本）の第１微粉燃料供給ライン８７が接続されている。加圧ホッパ８５には、端部に第２微粉燃料供給ライン８８が接続されている。

本実施形態では、ミル８２で粉砕された微粉燃料は、一旦微粉燃料ホッパ８４に貯留される。微粉燃料ホッパ８４に貯留された微粉燃料は、第１微粉燃料供給ライン８７もしくは第２微粉燃料供給ライン８８を介することで、ガス化複合発電設備１０と、ボイラ３０との両方に供給可能とされており、各々の設備に必要な供給量を切出し搬送するための計量搬送装置（図示省略）が設置されている。計量搬送装置は、後述の制御装置９６によって制御される。

［制御装置］
次に、本実施形態に係る複合プラント１に設けられる制御装置９６について説明する。
制御装置９６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。

制御装置９６は、複合プラント１に設けられた各種弁（例えば、流量調整弁４７ａ）や、計量搬送装置等を制御する。また、制御装置９６は、後述のチャー計測手段及び生成ガス計測手段が計測したチャーの量や生成ガスの量を受信する。

制御装置９６は、例えば、ガス化炉１０１へ供給されるチャーの量が所定の閾値を超えた場合に、所定の閾値を超えた分のチャーをボイラ３０へ供給するように、流量調整弁４７ａを制御する。ガス化炉１０１へ供給されるチャーの供給量が所定の閾値を超えないように調整することで、ガス化炉１０１を安定して運転継続することができる。

また、制御装置９６は、チャー供給ライン４７を介してボイラ３０に投入されるチャーの量をチャー計測手段から受信し、チャーの単位重量当たり発熱量を乗算して、投入されるチャーによる入熱量を導出する。そして、制御装置９６は、計量搬送装置を制御して、導出されたチャーによる入熱量に相当する分だけ、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を減らす。このようにすることで、ボイラ３０に投入される入熱量を一定として運転を安定化することができる。
また、例えば、ガス化複合発電設備１０の運転中に、チャーの発生量が急変した場合など、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を急速に変化させる必要がある場合がある。本実施形態では、ボイラ３０に供給される微粉燃料は、微粉燃料ホッパ８４に貯留されている。このため、燃料供給量の変化に対するミル８２の応答遅れの影響を受けることなく、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を調整することができる。

また、制御装置９６は、生成ガス供給ライン５４を介してボイラ３０に投入される生成ガスの量を生成ガス計測手段から受信し、生成ガスの単位重量当たり発熱量を乗算して、投入される生成ガスによる入熱量を導出する。そして、制御装置９６は、流量調整弁４７ａを制御して、導出された生成ガスによる入熱量に相当する分だけ、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を減らす。このようにすることで、ボイラ３０に投入される入熱量を一定として運転を安定化することができる。
また、例えば、ガス化複合発電設備１０の運転中に、ガスタービン１７がトリップした場合など、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を急速に変化させる必要がある場合がある。本実施形態では、ボイラ３０に供給される微粉燃料は、微粉燃料ホッパ８４に貯留されている。このため、燃料供給量の変化に対するミル８２の応答遅れの影響を受けることなく、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を調整することができる。

次に、ガスタービン１７が緊急停止した場合における制御装置９６の処理について図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、ボイラ３０への生成ガス及びチャーの投入量の変化を示している。また、図２の（ｂ）は、ボイラ３０への微粉燃料の投入量の変化を示している。また、図２の（ｃ）は、ミル８２に供給される固体燃料の量の変化を示している。また、図２の（ｄ）は、ミル８２から排出される微粉燃料の量の変化を示している。また。図２の（ｅ）は、微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量の変化を示している。

図２（ａ）に示すように、制御装置９６は、ガスタービン１７が緊急停止したタイミング（ｔ）で、生成ガス及びチャーの供給先をボイラ３０に切り替える。このため、タイミングｔでボイラ３０への生成ガス及びチャーの投入量が増大している。
図２（ｂ）に示すように、制御装置９６は、タイミングｔでボイラ３０に投入される微粉燃料の量を低減する。これは、ボイラ３０に投入される入熱量を一定とするためである。すなわち、制御装置９６は、ボイラ３０に投入される生成ガス及びチャーによる入熱量の相当分だけ、ボイラ３０に投入される微粉燃料の量を低減している。
図２（ｃ）に示すように、制御装置９６は、タイミングｔでボイラ３０に投入される微粉燃料の量の減少に応じて、ミル８２に供給される固体燃料の量を低減する。一方、図２（ｄ）に示すように、ミル８２から排出される微粉燃料の量は、一定の時間遅れを伴い徐々に減少する。このため、図２（ｅ）に示すように、微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量は、徐々に増大した後に、徐々に減少する。
このように、微粉燃料ホッパ８４は、ミル８２の負荷応答遅れに起因する微粉燃料の変動を吸収するバッファとして機能している。
なお、微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量が規定レベルでバランスするように制御してもよい。例えば微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量が規定のレベルを超えた場合にミル８２に供給される固体燃料の量を低減し、微粉燃料ホッパ８４内のレベルが規定値を下回った場合にミル８２に供給される固体燃料の量を増加させる制御を行っても良い。なお、制御対象はレベルに限らず、微粉燃料ホッパ８４への投入量と排出量の積算により微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量を算出して制御してもよいし、微粉燃料ホッパ８４の重量により制御してもよい。また、微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料の保有量の増減速度、増減加速度等により制御してもよい。

［固体燃料及び生成ガス等の流れ］
次に、本実施形態の複合プラント１における固体燃料及び生成ガス等の流れについて説明する。
図１に示すように、固体燃料は、固体燃料受入設備９０によって、貯蔵設備９１に貯蔵される。貯蔵設備９１に貯蔵された固体燃料は、コンベアなどによって搬送されバンカ８１内に供給される。バンカ８１内で一時的に貯留された固体燃料は、所定量だけ切り出されて各ミル８２に供給される。各ミル８２に供給された固体燃料は、図示省略の粉砕ローラ及び粉砕テーブルによって粉砕され、微粉燃料となる。各ミル８２内で粉砕された微粉燃料は、ミル８２内に供給される搬送ガスによって、微粉燃料ライン８６を介して、分離機８３へ導かれる。

分離機８３では、微粉燃料と搬送ガスとが分離される。分離された搬送ガスは、分離機８３から大気へ排気される。一方で、分離された微粉燃料は、微粉燃料ホッパ８４へ導かれる。微粉燃料ホッパ８４は、微粉燃料を一時的に貯留する。微粉燃料ホッパ８４へは、各ミル８２で生成された微粉燃料が導かれる。すなわち、本実施形態では、微粉燃料ホッパ８４は１つとされている。

微粉燃料ホッパ８４に貯留された微粉燃料は、計量搬送装置によって所定の量で払い出され、ボイラ３０及びガス化炉１０１へ供給される。各設備への微粉燃料の供給の有無や供給量は、制御装置９６によって調整される。
ボイラ３０に導かれる微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料は、第１微粉燃料供給ライン８７を介して、各バーナ３５へ導かれる。第１微粉燃料供給ライン８７は、複数（本実施形態では一例として５つ）設けられている。第１微粉燃料供給ライン８７は、微粉燃料ホッパ８４と、ボイラ３０に設けられた各バーナ３５とを接続している。
また、ガス化複合発電設備１０へ導かれる微粉燃料ホッパ８４内の微粉燃料は、加圧ホッパ８５へ導かれる。加圧ホッパ８５へ導かれた微粉燃料は、窒素ガスなどの搬送用イナートガスとともに加圧され、第２微粉燃料供給ライン８８を介して、ガス化炉１０１へ供給される。

次に、ボイラ３０における微粉燃料等の流れについて説明する。
上述のように、微粉燃料ホッパ８４から第１微粉燃料供給ライン８７を介して、微粉燃料が搬送用空気（一次空気）とともにバーナ３５に供給される。また、空気予熱器（図示省略）で加熱された燃焼用空気（二次空気）が、バーナ３５に供給される。バーナ３５は、微粉燃料と一次空気を火炉３１に吹き込むと共に、その周囲から二次空気を火炉３１に吹き込む。火炉３１に吹き込まれた微粉燃料が着火し、一次空気及び二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉３１内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉３１内を上昇し、燃焼ガス通路３２に流入する。
燃焼ガス通路３２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路３２の内部に配置された熱交換器で水や蒸気と熱交換した後、煙道３３に排出され、脱硝設備３７で窒素酸化物が除去され、脱硫設備３８で硫黄酸化物が除去された後、煙突３９から系外に排出される。

次に、ガス化複合発電設備１０における微粉燃料等の流れについて説明する。
上述のように、ガス化炉１０１には、微粉燃料ホッパ８４から、加圧ホッパ８５及び第２微粉燃料供給ライン８８を介して、微粉燃料が搬送ガスとともに供給される。また、ガス化炉１０１には、チャー戻しライン４６を介して、チャー分離装置１５で分離されたチャーが供給される。また、ガス化炉１０１には、燃焼用空気が供給される。
また、チャー戻しライン４６の途中位置からは、チャー供給ライン４７が分岐している。チャー供給ライン４７は、ボイラ３０に設けられたチャー用バーナ３４に接続されている。チャー供給ライン４７によって、チャーをボイラ３０に供給し、ボイラ３０の燃料とすることができる。チャー供給ライン４７には、内部を流通するチャーの量を調整する流量調整弁４７ａが設けられている。また、チャー供給ライン４７には、ボイラ３０に投入されるチャーの量を計測するチャー計測手段（図示省略）を設けてもよい。

ガス化炉１０１では、供給された微粉燃料及びチャーが燃焼用空気により部分燃焼し、微粉燃料及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。生成ガスは、ガス化炉１０１から第１生成ガスライン４９を通って排出され、チャー分離装置１５に送られる。

チャー分離装置１５では、生成ガスと生成ガスに含まれるチャーとが分離される。チャーが分離された生成ガスは、第２生成ガスライン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チャーは、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉１０１に戻されてリサイクルされる。
また、第２生成ガスライン５３の途中位置からは、生成ガス供給ライン５４が分岐している。生成ガス供給ライン５４は、ボイラ３０に設けられた生成ガス用バーナ３６に接続されている。生成ガス供給ライン５４によって、生成ガスをボイラ３０に供給し、ボイラ３０の燃料とすることができる。また、生成ガス供給ライン５４には、ボイラ３０に投入される生成ガスの量を計測する生成ガス計測手段（図示省略）を設けてもよい。

ガス精製設備１６は、生成ガスから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を精製し、燃料ガスを製造する。ガス精製設備１６で製造された燃料ガスは、燃料ガス供給ライン６６を介して、ガスタービン１７へ導かれる。ガスタービン１７は、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスを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を回転駆動することで、回転軸を介してガスタービン用発電機２１を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７によって発電を行う。

ガスタービン１７から排出された燃焼ガス（排ガス）は、排熱回収ボイラ２０へ導かれる。排熱回収ボイラ２０は、排ガスと給水とを熱交換することにより蒸気を生成する。

排熱回収ボイラ２０から排出された排ガスは、脱硝設備２２で窒素酸化物が除去され、煙突３９から系外へ放出される。

［水及び蒸気の流れ］
次に、本実施形態の複合プラント１における水及び蒸気の流れについて説明する。
ボイラ３０の燃焼ガス通路３２の内部に配置された熱交換器は、伝熱管の外周面に接触する火炉３１で発生した燃焼ガスと、伝熱管の内部を流通する給水との間で熱交換することで、給水を蒸発させて蒸気を生成する。ボイラ３０で生成された蒸気は、第１蒸気ライン２３を介して蒸気タービン１８へ供給される。第１蒸気ライン２３は、ボイラ３０と蒸気タービン１８とを接続している。

また、ガス化炉１０１の内部に配置された熱交換器（水冷周壁管、生成ガスクーラ等）は、伝熱管の外周面に接触する生成ガスと、伝熱管の内部を流通する給水との間で熱交換することで、給水を蒸発させて蒸気を生成する。ガス化炉１０１で生成された蒸気は、第２蒸気ライン２４及び第１蒸気ライン２３を介して蒸気タービン１８へ供給される。第２蒸気ライン２４は、ガス化炉１０１と第１蒸気ライン２３の途中位置とを接続している。

また、排熱回収ボイラ２０の内部に配置された熱交換器は、伝熱管の外周面に接触するガスタービン１７から排出された燃焼ガスと、伝熱管の内部を流通する給水との間で熱交換することで、給水を蒸発させて蒸気を生成する。排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気は、第３蒸気ライン２５、第２蒸気ライン２４及び第１蒸気ライン２３を介して蒸気タービン１８へ供給される。第３蒸気ライン２５は、排熱回収ボイラ２０と第２蒸気ライン２４の途中位置とを接続している。

蒸気タービン１８は、蒸気によりタービンを回転駆動することで、回転軸を介して蒸気タービン用発電機１９を回転駆動する。このようにして、蒸気タービン１８によって発電を行う。蒸気タービン１８から排出された蒸気は、復水器７３で凝縮され、給水となる。

復水器７３から排出された給水は、第１給水ライン２６を介してボイラ３０に供給され、熱交換器で加熱され蒸気となる。第１給水ライン２６は、復水器７３とボイラ３０とを接続している。このように、蒸気及び給水は、蒸気タービン１８とボイラ３０との間を循環している。
また、復水器７３から排出された給水は、第１給水ライン２６及び第２給水ライン２７を介してガス化炉１０１に供給され、熱交換器で加熱され蒸気となる。第２給水ライン２７は、第１給水ライン２６の途中位置とガス化炉１０１とを接続している。このように、蒸気及び給水は、蒸気タービン１８とガス化炉１０１との間を循環している。
また、復水器７３から排出された給水は、第１給水ライン２６、第２給水ライン２７及び第３給水ライン２８を介して排熱回収ボイラ２０に供給され、熱交換器で加熱され蒸気となる。第３給水ライン２８は、第２給水ライン２７の途中位置と排熱回収ボイラ２０とを接続している。このように、蒸気及び給水は、蒸気タービン１８と排熱回収ボイラ２０との間を循環している。

［製造方法］
次に、複合プラント１を製造する方法について説明する。
本実施形態では、既設のボイラ３０にガス化複合発電設備１０を追設することで複合プラント１を製造する。既設のボイラ３０は、燃料供給設備８０を保有している。また、既設のボイラ３０は、予備用のミル８２を保有しているなど、設備容量に余裕が有る設計となっていることが多い。したがって、本実施形態のように、ガス化複合発電設備１０とボイラ３０とが燃料供給設備８０を共用することで、既設のボイラ３０が備える既設の燃料供給設備８０を流用して、複合プラント１を製造することができる。よって、複合プラント１の製造コストを低減することができる。また、複合プラント１の設置面積を小さくすることができる。

複合プラント１を製造する際には、既設のボイラ３０と同じ敷地内に、ガス化炉１０１を含むガス化複合発電設備１０を設置する（ガス化炉設置工程）。また、ガス化炉１０１に対してチャー分離装置１５を設置する（分離部設置工程）。また、ガス化炉１０１及びボイラ３０に微粉燃料を供給する燃料供給設備８０を設置する（燃料供給部設置工程）。この際、既設のボイラ３０が備えるミル８２等の機器を流用することが可能であり、既設のボイラ３０にて保有している燃料供給設備８０として一部機器（分離機８３、微粉燃料ホッパ８４、加圧ホッパ８５など）がない場合には、足りない機器のみ適宜追設するとよい。
ガス化複合発電設備１０及び燃料供給設備８０を設置すると、次に、チャー分離装置１５で分離したチャーをガス化炉１０１へ供給するチャー戻しライン４６を設置する（チャー戻しライン設置工程）。また、既設のボイラ３０とチャー分離装置１５と接続するように、チャー供給ライン４７を設置する（チャー供給ライン設置工程）。また、その他各種配管等を接続する。
このようにして、複合プラント１は製造される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、ボイラ３０と、エネルギ効率の高いガス化複合発電設備１０とを組み合わせているので、複合プラント１全体のエネルギ効率を向上させることができる。また、ボイラ３０とガス化複合発電設備１０とを組み合わせる前と同一量の燃料を投入した場合、複合プラント１の出力を容易に向上させることができる。これは既設の蒸気タービン１８に加え、ガスタービン１７が追設されているからであり、蒸気タービン１８からの出力とガスタービン１７からの出力の合計により複合プラント１の出力を容易に向上できる。なお、この場合、ガスタービン１７からの電力を伝達する送電設備及び変電設備を増設してもよい。

また、本実施形態では、ガス化炉１０１へ供給されるチャーの量が所定の閾値を超えた場合に、所定の閾値を超えた分のチャーをボイラ３０へ供給するように流量調整弁４７ａを制御する制御装置９６を備えている。これにより、ガス化炉１０１へ戻されるチャーの量を安定化させることができる。したがって、ガス化炉１０１における燃焼を安定化させることができるので、ガス化炉１０１を安定的に運転することが可能となり、ガス化炉１０１の信頼性を向上させることができる。なお、所定の閾値とは、ガス化炉１０１を安定して運転することができるチャーの上限量であり、例えば、ガス化炉１０１内部の許容熱負荷等により規定される。

ガス化炉１０１における燃焼の安定化効果について詳細に説明する。ガス化複合発電設備１０において、ガス化炉１０１で生成されたガスは、チャーを含んでいる。このチャーは、未燃分、つまり、微粉燃料が揮発分を放出した後の固形物であり、固定炭素分を多く含んでいる。ガスタービン１７には固体燃料を投入できないため、ガス化炉１０１の後流側のチャー分離装置１５でチャーが生成ガスから分離される。分離されたチャーは、ガス化炉１０１に還流されて再燃焼される。しかしながら、チャーの発生量は、燃料の性状に大きな影響を受けるので、制御が難しい。チャーの全量をガス化炉１０１に投入する場合、ガス化炉１０１におけるチャーの発生量が不安定になると、チャーの供給量が過多となり、ガス化炉１０１における燃焼が不安定化する可能性があった。
一方、本実施形態では、発生したチャーの全部または一部をボイラ３０に燃料として投入することで、ガス化炉１０１に還流されるチャーの量を安定化させることができる。チャーも燃料であるので、ガス化炉１０１で燃焼させた方が複合プラント１全体のエネルギ効率は向上するが、前述のようにガス化炉１０１へのチャーの供給量に変動があると、ガス化炉１０１における燃焼が不安定化する可能性があるので、許容可能な上限量まではガス化炉１０１へ投入し、それを超える大きな変動分はボイラ３０に投入することが好ましい。

また、本実施形態では、ミル８２で粉砕された微粉燃料は、ガス化炉１０１及びボイラ３０の何れにも供給される。すなわち、ガス化炉１０１とボイラ３０とで燃料供給設備８０を共用している。これにより、ガス化炉１０１へ供給する微粉燃料を粉砕する燃料供給設備８０と、ボイラ３０へ供給する微粉燃料を粉砕する燃料供給設備８０と、を別々に設ける場合と比較して、複合プラント１に設けられる装置の数を低減し、設備を簡素化することができる。したがって、複合プラント１の設置面積を低減することができる。また、複合プラント１を製造する際のイニシャルコストを低減することができる。また、メンテナンスを行う燃料供給設備８０の機器数を低減することができるので、ランニングコストを低減することができる。

また、微粉燃料ホッパ８４が設けられていない構成では、ミル８２とボイラ３０とが直接接続していた。この場合には、ミル８２で使用した微粉燃料を搬送及び乾燥するために、ミル８２で使用した搬送ガスが、そのまま微粉燃料と共にボイラ３０へ投入され、微粉燃料を燃焼させる際の一次空気として用いられていた。したがって、例えば、含有する水分が多い固体燃料を乾燥させるために搬送ガスの温度や流量を上昇させた場合には、ボイラ３０に供給される一次空気の量も増加することとなるので、ボイラ３０において発生する窒素酸化物が増加してしまう等、ボイラ３０の運転上の制約が生じる可能性があった。
一方、本実施形態では、微粉燃料ホッパ８４に貯留されている微粉燃料がボイラ３０に供給される。すなわち、ミル８２とボイラ３０との間に、分離機８３及び微粉燃料ホッパ８４が設けられている。分離機８３では、搬送ガスと微粉燃料との分離が行われる。分離した微粉燃料は、ボイラ３０における燃焼に適した量の一次空気によりバーナ３５へ搬送される。これにより、ミル８２とボイラ３０とが直接接続されず、ミル８２の搬送ガスがボイラ３０まで導かれない構造とすることができる。したがって、ミル８２において、固体燃料の性状に応じて、搬送ガスの量及び温度を設定することができる。また、ミル８２に投入する搬送ガスの量を増加させることができるので、ミル８２における乾燥性の向上、搬送ガス温度の低下による安全性の向上を図ることができる。

また、微粉燃料ホッパ８４から各バーナ３５までは、バーナ３５での燃焼に適した量と温度の一次空気で搬送するため、ボイラ３０の運転上の制約の発生を抑制することができる。また、ミル８２で搬送ガスとして利用した気体を、一次空気としてバーナ３５への搬送に再使用してもよい。

また、本実施形態では、ミル８２とバーナ３５との間に微粉燃料ホッパ８４が設置されている。ミル８２とボイラ３０のバーナ３５とが直接接続する場合には、各バーナ３５の燃焼容量変化範囲や、ボイラ３０の負荷変化可能範囲は、ミル８２の運転可能範囲により制限されることが多かった。一方、本実施形態では、微粉燃料は一旦微粉燃料ホッパ８４に貯留されることになるため、ミル８２の運転可能範囲とバーナ３５の運転可能範囲とを分離することができる。また、複数のミル８２に対応する微粉燃料ホッパ８４を１つにまとめた場合には、ミル８２の運転台数と、バーナ３５の運転台数との関係も分離できるので、より柔軟なボイラ３０の運用が可能となる。

具体的には、図３に示すように、ミル８２とバーナ３５とが直接接続する場合（図３の一点鎖線参照）には、ボイラ３０の負荷を最大負荷から最低負荷まで変動させる際に、バーナ３５の負荷が最小となる前に、バーナ３５に対応（直接接続）するミル８２の負荷が最小となってしまい、バーナ３５の負荷をそれ以上下げることができなかった。このため、バーナ３５及びそれに対応するミル８２を停止させて稼働数を減少させることで、ボイラ３０の負荷を低減させていた。具体的には図３で示すように、ボイラ３０の最高負荷ではバーナ３５（及びそれに対応するミル８２）は５本を稼働させていたが、ボイラ３０の負荷を低減させる過程で５台が稼働していたミル８２の負荷が最小の下限となるため、稼働するバーナ３５（及びそれに対応するミル８２）を４本へと減少させてボイラ３０の負荷を更に低減させる。４台が稼働していたミル８２の負荷が再度最小となると、稼働するバーナ３５（及びそれに対応するミル８２）を３本へと減少させてボイラ３０の負荷を最低負荷まで低減させる。これにより、バーナ３５に対応するミル８２を停止させる度に待ち時間Ｔがそれぞれ発生しており、ボイラ３０の負荷を下げるのに要する時間が長時間化していた。一方、本実施形態では、バーナ３５とミル８２とが直接接続していないので、ミル８２の運転可能範囲とバーナ３５の運転可能範囲とを分離することができ、ミル８２の負荷と関係なくバーナ３５の負荷を下げることができる。したがって、図３の破線矢印で示すように、負荷を変化させる速度を向上させることができる。
また、微粉燃料ホッパ８４内に貯留されている微粉燃料や空間はバッファとして機能する。例えば、ボイラ３０の負荷を上げる際には、ミル８２の負荷追従を待つことなく、微粉燃料ホッパ８４内に貯留されている微粉燃料を用いて、ボイラ３０への燃料供給量を増加することで、負荷を変化させる速度をさらに向上させることができる。また、ボイラ３０の負荷を下げる際には、微粉燃料ホッパ８４の空間容積が許す範囲で、ミル８２の負荷追従を待つことなく、ボイラ３０への燃料供給量を減少することで、負荷を変化させる速度を向上させることができる。

また、一般的に、ガス化複合発電設備用のミル仕様は、コストダウンのために、サイズを大きくし、台数は極力少なくする方法が選択される。これはガス化複合発電設備では、微粉燃料ホッパを備えているため、バーナの段数と同じ台数のミルを設置する必要がないためである。この場合、冗長性確保の為に、予備のミルを設置するとコストの増加となる。このため、ガス化複合発電設備には、予備のミルが設置されないこともあった。予備のミルが設けられていない場合、ミルをメンテナンスする際にミルを1台又は複数台停止させると、必要な粉砕量が確保できず、ガス化複合発電設備の負荷低下や稼働率低下に繋がってしまう可能性があった。一方、本実施形態では、既設のボイラ３０に設けられたミル８２を流用している。一般的に、ボイラは、予備のミルを含め、概ね６台程度の複数のミルを備えている。このため、本実施形態の複合プラント１は、複数台のミル８２に加えて予備のミル８２を備えている。これにより、１台のミル８２がメンテナンスをしている場合であっても、予備のミル８２を起動することで、ガス化複合発電設備１０とボイラ３０の運転が継続できるので、冗長性を確保することができる。

また、ガス化複合発電設備１０を追設することによって、複合プラント１のエネルギ効率が向上している。このため、複合プラント１の出力を変更しない場合には、複合プラント１で消費する燃料の量が減少する。これによりミル８２の粉砕する固体燃料の総量も減少する。しかしながら、既設のボイラ３０の構成は、上述のように１段のバーナ３５と１台のミル８２が連携しており、運転可能な負荷領域の制限により、ミル８２の稼働台数を減少させることが難しかった。本実施形態では、燃料供給設備８０に微粉燃料ホッパ８４を備えているため、ミル８２とバーナ３５との運転可能範囲が分離されている。これにより、必要な燃料量に応じて、自由にミル８２及びバーナ３５の稼働台数を変更できる。これにより、ミル８２の運転台数を必要最小限に設定することができるので、消費動力の削減等が可能となり、複合プラント１のエネルギ効率をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、ガス化炉１０１で生成された生成ガスの一部を、ボイラ３０へ供給する生成ガス供給ライン５４を備えている。これにより、例えば、ガス化炉１０１で余剰分の生成ガスが発生した場合に、生成ガス供給ライン５４を介して余剰分の生成ガスをボイラ３０へ供給し、ボイラ３０で燃焼させることができる。このように、既設のボイラ３０で生成ガスを燃焼させることができるので、別途余剰分の生成ガスを燃焼させる装置（例えば、グランドフレア）を設ける場合と比較して、複合プラント１に設けられる装置の数を低減し、設備を簡易化することができる。したがって、複合プラント１の設置面積を低減することができる。また、複合プラント１のイニシャルコストを低減することができる。また、余剰分の生成ガスをボイラ３０で燃焼させることで、余剰分の生成ガスのエネルギを発電に用いることができるので、生成ガスを燃焼させるだけの装置（例えば、グランドフレア）を設ける場合と比較して、複合プラント１全体のエネルギ効率を向上させることができる。

なお、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

また、本発明のガス化炉は、発電用に限らず、所望の化学物質を得る化学プラント用ガス化炉にも適用可能であり、本発明のボイラは、発電用に限らず、工場で用いる熱源や暖房に用いられる蒸気発生用のボイラにも適用可能である。

また、ガス化炉及びボイラで使用される燃料として、石炭の場合には、高品位炭（無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭等）や低品位炭（褐炭、亜炭、泥炭等）など、多様な石炭に対して適用可能である。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燃料であってもよく、例えば、間伐材、廃木材、流木、草類、廃棄物、汚泥、廃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、上記実施形態では、ボイラ３０に投入されるチャーは、専用バーナ（チャー用バーナ３４）で、火炉３１へ投入される例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、微粉燃料ライン８６にチャーを混合し、微粉燃料とチャーを混合して燃焼させてもよい。また、ガス化炉１０１から得られるチャーは、細かな粉体状であるが、ガス化炉１０１内にて揮発分が抜けているため、燃焼し難い。このためチャー用バーナ３４は、ボイラ３０の火炉３１のできるだけ上流側（本実施形態では下端側）設け、火炉３１内におけるチャーの滞空時間を長くすることが好ましい。また、本実施形態では、生成ガスが供給される生成ガス用バーナ３６が設けられているが、ガス燃料は燃焼が速いので、生成ガス用バーナ３６の設置位置は何れであってもよい。

また、例えば、本実施形態では、ミル８２で使用される搬送ガスはボイラ３０には直接投入されない。このため、搬送ガスとして、空気ではなく他の流体を使用してもよい。例えば、ガスタービン１７の排ガスを搬送ガスとして使用してもよい。この場合、ミル８２内の酸素濃度が低下する。このため、亜瀝青炭等の揮発性の高い微粉燃料を搬送する場合であっても、ミル８２内及び微粉燃料ライン８６における微粉燃料の酸化昇温や着火を抑制することができる。

また、例えば、本実施形態では、既設のボイラ３０と同一の敷地内にガス化複合発電設備１０を追設する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、既設のボイラ３０の近隣にガス化複合発電設備１０を設置し、パイプラインなどで系統を接続してもよい。特にチャーについては固体であり、輸送手段についてはパイプラインの他、コンベアや、トラック輸送することも可能である。また、既設のガス化複合発電設備１０の同一敷地もしくは近隣に、ボイラ３０を追設することも可能である。
また、既設のボイラ３０と、既設または新設のガス化複合発電設備１０をパイプライン等で結合してもよい。特に、最新のガス化複合発電設備１０は、燃料の供給を考慮して、既設のボイラ３０の近隣に設置されることが多く、またコストダウンのため、予備のミル８２を持たない系統であることが多いため、燃料供給設備８０の共用化による冗長性、信頼性向上の効果を得やすい。

また、例えば、図４に示すように、排熱回収ボイラ２０の代わりに、既設のボイラ３０を利用してもよい。この場合には、図４に示すように、ガスタービン１７から排出された排ガスが、ボイラ３０の燃焼ガス通路３２へ供給される。また、この場合、ガスタービン１７の排ガスの量と温度により、ボイラ３０への燃料供給量が変更されるよう、制御装置９６が制御を行っても良い。また、この場合には、図４に示すように、ガスタービン１７の下流側に設けられた排熱回収ボイラ２０及び脱硝設備２２が省略される。この場合、脱硝設備等の環境設備をボイラ３０と共用することができるので、複合プラント１の構成を簡素化することができる。

また、上記実施形態では、微粉燃料ホッパ８４を１つのみとする例について説明したが、本開示はこれに限定されない。上記実施形態で説明したように、微粉燃料ホッパ８４は、単一のものに全ての微粉燃料を一時的に貯留し、そこから各バーナ３５へ微粉燃料を振り分ける系統とすることが好ましいが、微粉燃料ホッパ８４を複数個設けてもよい。この場合には、微粉燃料ホッパ８４や、分離機８３のトラブルやメンテナンス時に、使用する微粉燃料ホッパ８４を切り替えたりすることで複合プラント１の運転を継続することができる。

また、微粉燃料ホッパ８４を複数備える場合には、図５に示すように、ボイラ３０に供給するための微粉燃料を貯留するボイラ用ホッパ（ボイラ用貯留部）８４Ｂと、ガス化炉１０１へ供給するための微粉燃料を貯留するガス化炉用ホッパ（ガス化炉用貯留部）８４Ａと、を別々に設けてもよい。ボイラ３０とガス化炉１０１とでは要求される微粉燃料の微粉度（粒径）が異なる。具体的には、ガス化炉１０１は比較的粒径の大きな微粉燃料（粗粉）であってよい。このため、ボイラ用ホッパ８４Ｂ及びガス化炉用ホッパ８４Ａを別に設けることで、それぞれに最適な微粉度の微粉燃料を供給することができる。また、これによりガス化炉用の微粉燃料の微粉度を落とす（粒径を大きくする）ことができるので、ミル８２の負荷が軽減される。これにより、ミル８２の消費動力の低減や、ミル８２の運転台数を減らすことができるので、複合プラント１のエネルギ効率をさらに向上させることができる。

ボイラ３０に供給するための微粉燃料を貯留するボイラ用ホッパ８４Ｂと、ガス化炉１０１へ供給するための微粉燃料を貯留するガス化炉用ホッパ８４Ａと、を別々に設ける場合には、燃料供給設備８０は、微粉燃料ホッパ８４の上流側に設けられる分級機９５を備えてもよい。この場合には、ミル８２から導かれる微粉燃料は、微粉燃料ライン８６を介して分級機９５に導かれる。
分級機９５は、ガス化炉用ホッパ８４Ａの上方に設けられる。分級機９５は、例えば回転式分級機であり、内部に回転する複数のブレード９５ａを有し、回転するブレード９５ａが粗粉を弾き落とす。弾き落とされた粗粉は、分級機９５の下方に配置されたガス化炉用ホッパ８４Ａに導入される（図５の破線矢印Ａ参照）。一方で、微粉はブレード９５ａ同士の間を通過して、複数のブレード９５ａの内側に形成された出口開口から分級機９５の外部へ排出され、分離機８３へ導入される（図５の矢印Ｂ参照）。分離機８３では、搬送ガスと微粉燃料とが分離される。分離された微粉燃料は分離機８３の下方に配置されたボイラ用ホッパ８４Ｂに導入される。

このような構成は、分級機９５のブレード９５ａの回転数を調整することで、ガス化炉用ホッパ８４Ａに供給される微粉燃料（粗粉）と、ボイラ用ホッパ８４Ｂと供給される微粉燃料（微粉）との割合を容易かつ任意に調整することができる。このような系統とすることで、ミル８２において、微粉燃料をガス化炉用ホッパ８４Ａとボイラ用ホッパ８４Ｂとに分ける必要がなくなるので、例えば予備のミルをボイラ３０用とガス化炉１０１用に各々備える必要がなくなるので、燃料供給設備８０の構成を簡素化できる。

以上説明した実施形態に記載の複合プラント並びに複合プラントの製造方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る複合プラントは、炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉（１０１）と、炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ（３０）と、前記ガス化炉（１０１）から排出された前記生成ガスと、該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部（１５）と、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ガス化炉（１０１）へ供給するチャー戻しライン（４６）と、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ボイラ（３０）へ供給するチャー供給ライン（４７）と、前記チャー供給ライン（４７）を介して前記ボイラ（３０）へ供給される前記チャーの量を調整する調整部（４７ａ）と、前記ガス化炉（１０１）へ供給される前記チャーの量が所定の閾値を超えた場合に、前記所定の閾値を超えた分の前記チャーを前記ボイラ（３０）へ供給するように前記調整部（４７ａ）を制御する制御部（９６）と、を備える。

上記構成では、ガス化炉へ供給されるチャーの量が所定の閾値を超えた場合に、所定の閾値を超えた分のチャーをボイラへ供給するように調整部を制御する制御部を備えている。これにより、ガス化炉へ戻されるチャーの量を安定化させることができる。したがって、ガス化炉における燃焼を安定化させることができる。

また、本開示の一態様に係る複合プラントは、炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機（８２）を備え、前記粉砕機（８２）で粉砕された炭素含有固体燃料は、前記ガス化炉（１０１）及び前記ボイラ（３０）の何れにも供給される。

上記構成では、粉砕機で粉砕された炭素含有固体燃料は、ガス化炉及びボイラの何れにも供給される。すなわち、ガス化炉とボイラとで粉砕機を共用している。これにより、ガス化炉へ供給する炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機と、ボイラへ供給する炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機と、を別々に設ける場合と比較して、複合プラントに設けられる装置の数を低減し、設備を簡素化することができる。したがって、複合プラントの設置面積を低減することができる。また、複合プラントのイニシャルコストを低減することができる。また、メンテナンスを行う機器の数を低減することができるので、ランニングコストを低減することができる。

また、本開示の一態様に係る複合プラントは、炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉（１０１）と、炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ（３０）と、前記ガス化炉（１０１）から排出された前記生成ガスと、該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部（１５）と、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ガス化炉（１０１）へ供給するチャー戻しライン（４６）と、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ボイラ（３０）へ供給するチャー供給ライン（４７）と、炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機（８２）と、を備え、前記粉砕機（８２）で粉砕された炭素含有固体燃料は、前記ガス化炉（１０１）及び前記ボイラ（３０）の何れにも供給される。

また、本開示の一態様に係る複合プラントは、前記粉砕機（８２）で粉砕した炭素含有固体燃料である微粉燃料が供給され、該微粉燃料を貯留する微粉燃料貯留部（８４）を備え、前記ボイラ（３０）は、前記微粉燃料貯留部（８４）に貯留されている前記微粉燃料が供給される。

微粉燃料貯留部が設けられていない構成では、粉砕機とボイラとが直接接続していた。この場合には、粉砕機で使用した微粉燃料を搬送及び乾燥するために、粉砕機で使用したガス（以下、「搬送ガス」と称する。）が、そのまま微粉燃料と共にボイラへ投入され、微粉燃料を燃焼させる際の一次空気として用いられていた。したがって、例えば、含有する水分が多い炭素含有固体燃料を乾燥させるために搬送ガスの温度や流量を上昇させた場合には、ボイラに供給される一次空気の量も増加することとなるので、ボイラにおいて発生する窒素酸化物が増加してしまう等、種々の問題が生じる可能性があった。
一方、上記構成では、微粉燃料貯留部に貯留されている微粉燃料がボイラに供給される。すなわち、粉砕機とボイラとの間に、微粉燃料貯留部が設けられている。これにより、粉砕機とボイラとが直接接続されず、粉砕機で用いる搬送ガスがボイラまで導かれない構造とすることができる。したがって、粉砕機において、微粉燃料の性状に応じた量及び温度の搬送ガスで微粉燃料を搬送した場合であっても、ボイラにおける不具合の発生を抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る複合プラントは、前記微粉燃料貯留部（８４）は、前記ボイラ（３０）に供給される前記微粉燃料が貯留されるボイラ用貯留部（８４Ｂ）と、前記ガス化炉（１０１）に供給される前記微粉燃料が貯留されるガス化炉用貯留部（８４Ａ）と、を有する。

上記構成では、微粉燃料貯留部が、ボイラに供給される微粉燃料が貯留されるボイラ用貯留部と、ガス化炉に供給される微粉燃料が貯留されるガス化炉用貯留部と、を有する。これにより、ボイラ用貯留部及びガス化炉用貯留部に性状の異なる微粉燃料を貯留することができる。したがって、ボイラ及びガス化炉に対して、性状の異なる微粉燃料を供給することができる。よって、ボイラ及びガス化炉に対して、最適な性状の微粉燃料を供給することができるので、ボイラ及びガス化炉で好適に微粉燃料を燃焼させることができる。
なお、所望の性状とは、例えば、微粉燃料の微粉度等である。例えば、微粉度の小さい微粉燃料をボイラ用貯留部に貯留し、微粉度の大きい微粉燃料をガス化炉用貯留部に貯留してもよい。このようにすることで、より微粉度の小さい微粉燃料をボイラに供給することができるので、ボイラにおいて好適に微粉燃料を燃焼させることができる。

また、本開示の一態様に係る複合プラントは、前記ガス化炉（１０１）で生成された前記生成ガスの一部を前記ボイラ（３０）へ供給する生成ガスライン（５４）を備える。

上記構成では、ガス化炉で生成された生成ガスをボイラへ供給する生成ガスラインを備えている。これにより、例えば、ガス化炉で余剰分の生成ガスが発生した場合に、生成ガスラインを介して余剰分の生成ガスをボイラへ供給し、ボイラで燃焼させることができる。このように、既設のボイラで生成ガスを燃焼させることができるので、別途余剰分の生成ガスを燃焼させる装置（例えば、グランドフレア）を設ける場合と比較して、複合プラントに設けられる装置の数を低減し、設備を簡素化することができる。したがって、複合プラントの設置面積を低減することができる。また、複合プラントのイニシャルコストを低減することができる。また、余剰分の生成ガスをボイラで燃焼させることで、余剰分の生成ガスのエネルギを発電等に用いることができるので、生成ガスを燃焼させるだけの装置（例えば、グランドフレア）を設ける場合と比較して、複合プラント全体のエネルギ効率を向上させることができる。

本開示の一態様に係る複合プラントの製造方法は、炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉（１０１）及び炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ（３０）を備える複合プラント（１）の製造方法であって、前記ガス化炉（１０１）を設置するガス化炉（１０１）設置工程と、前記ガス化炉（１０１）に対して前記ガス化炉（１０１）から排出された前記生成ガスと該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部（１５）を設置する分離部（１５）設置工程と、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ガス化炉（１０１）へ供給するチャー戻しライン（４６）を設置するチャー戻しライン（４６）設置工程と、既設の前記ボイラ（３０）と前記分離部（１５）と接続するように、前記分離部（１５）で分離した前記チャーを前記ボイラ（３０）へ供給するチャー供給ライン（４７）を設置するチャー供給ライン（４７）設置工程と、前記ガス化炉（１０１）及び前記ボイラ（３０）の何れにも炭素含有固体燃料を供給する燃料供給部（８０）を設置する燃料供給部設置工程と、を備える。

上記構成では、既設のボイラに対して、ガス化炉等を追設している。これによって、既設のボイラを利用して複合プラントを製造することができるので、新たにボイラを設置する場合と比較して、製造コストを低減することができる。

１ ：複合プラント
１０ ：ガス化複合発電設備
１５ ：チャー分離装置（分離部）
１６ ：ガス精製設備
１７ ：ガスタービン
１８ ：蒸気タービン
１９ ：蒸気タービン用発電機
２０ ：排熱回収ボイラ
２１ ：ガスタービン用発電機
２２ ：脱硝設備
２３ ：第１蒸気ライン
２４ ：第２蒸気ライン
２５ ：第３蒸気ライン
２６ ：第１給水ライン
２７ ：第２給水ライン
２８ ：第３給水ライン
３０ ：ボイラ
３１ ：火炉
３２ ：燃焼ガス通路
３３ ：煙道
３４ ：チャー用バーナ
３５ ：バーナ
３６ ：生成ガス用バーナ
３７ ：脱硝設備
３８ ：脱硫設備
３９ ：煙突
４６ ：チャー戻しライン
４７ ：チャー供給ライン
４７ａ ：流量調整弁（調整部）
４９ ：第１生成ガスライン
５３ ：第２生成ガスライン
５４ ：生成ガス供給ライン
６６ ：燃料ガス供給ライン
７０ ：排ガスライン
７３ ：復水器
８０ ：燃料供給設備（燃料供給部）
８１ ：バンカ
８２ ：ミル（粉砕機）
８３ ：分離機
８４ ：微粉燃料ホッパ（微粉燃料貯留部）
８４Ａ ：ガス化炉用ホッパ（ガス化炉用貯留部）
８４Ｂ ：ボイラ用ホッパ（ボイラ用貯留部）
８５ ：加圧ホッパ
８６ ：微粉燃料ライン
８７ ：第１微粉燃料供給ライン
８８ ：第２微粉燃料供給ライン
９０ ：固体燃料受入設備
９１ ：貯蔵設備
９５ ：分級機
９５ａ ：ブレード
１０１ ：ガス化炉

Claims (7)

1. 炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉と、
   炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
   前記ガス化炉から排出された前記生成ガスと、該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部と、
   前記分離部で分離した前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー戻しラインと、
   前記分離部で分離した前記チャーを前記ボイラへ供給するチャー供給ラインと、
   前記チャー供給ラインを介して前記ボイラへ供給される前記チャーの量を調整する調整部と、
   前記ガス化炉へ供給される前記チャーの量が所定の閾値を超えた場合に、前記所定の閾値を超えた分の前記チャーを前記ボイラへ供給するように前記調整部を制御する制御部と、を備える複合プラント。
2. 炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機を備え、
   前記粉砕機で粉砕された炭素含有固体燃料は、前記ガス化炉及び前記ボイラの何れにも供給される請求項１に記載の複合プラント。
3. 炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉と、
   炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
   前記ガス化炉から排出された前記生成ガスと、該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部と、
   前記分離部で分離した前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー戻しラインと、
   前記分離部で分離した前記チャーを前記ボイラへ供給するチャー供給ラインと、
   炭素含有固体燃料を粉砕する粉砕機と、を備え、
   前記粉砕機で粉砕された炭素含有固体燃料は、前記ガス化炉及び前記ボイラの何れにも供給される複合プラント。
4. 前記粉砕機で粉砕した炭素含有固体燃料である微粉燃料が供給され、該微粉燃料を貯留する微粉燃料貯留部を備え、
   前記ボイラは、前記微粉燃料貯留部に貯留されている前記微粉燃料が供給される請求項２または請求項３に記載の複合プラント。
5. 前記微粉燃料貯留部は、前記ボイラに供給される前記微粉燃料が貯留されるボイラ用貯留部と、前記ガス化炉に供給される前記微粉燃料が貯留されるガス化炉用貯留部と、を有する請求項４に記載の複合プラント。
6. 前記ガス化炉で生成された前記生成ガスの一部を前記ボイラへ供給する生成ガスラインを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の複合プラント。
7. 炭素含有固体燃料をガス化することで生成ガスを生成するガス化炉及び炭素含有固体燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラを備える複合プラントの製造方法であって、
   前記ガス化炉を設置するガス化炉設置工程と、
   前記ガス化炉に対して前記ガス化炉から排出された前記生成ガスと該生成ガスに含まれたチャーとを分離する分離部を設置する分離部設置工程と、
   前記分離部で分離した前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー戻しラインを設置するチャー戻しライン設置工程と、
   既設の前記ボイラと前記分離部と接続するように、前記分離部で分離した前記チャーを前記ボイラへ供給するチャー供給ラインを設置するチャー供給ライン設置工程と、
   前記ガス化炉及び前記ボイラの何れにも炭素含有固体燃料を供給する燃料供給部を設置する燃料供給部設置工程と、を備える複合プラントの製造方法。

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