JP5159827B2

JP5159827B2 - 石炭貯蔵設備及び石炭貯蔵方法

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Publication number: JP5159827B2
Application number: JP2010114668A
Authority: JP
Inventors: 白木　　聡; 祐木村; 浩之安本; 貞治豊嶋; 武倉村; 和久田村; 誠久光; 二郎大屋; 正明大瀧; 春美藤沖
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: JP2011241052A

Description

本発明は、火力発電所等において使用するまでの間、石炭を貯蔵する石炭貯蔵設備及び石炭貯蔵方法に関するものである。

火力発電所は、石炭、石油、天然ガス等を燃料として、電気エネルギを得ている。これらの燃料のうち石炭は、輸送された後、ボイラで燃焼されるまでの期間、石炭貯蔵設備内の貯炭槽で積み上げて貯蔵される場合が多い。積み上げて貯蔵されると石炭は、時間の経過と共に酸化反応が進み、発熱する場合がある。

このため、長期にわたり貯蔵される石炭が生じないように、石炭サイロの内部に複数個の貯炭槽を設け、それぞれの貯炭槽に石炭を分けて貯蔵し、搬入日時を記憶し、先に貯蔵された石炭から先にボイラへ搬送して使用するように外部供給している（いわゆる先入れ先出し）。

ここで、一つの貯炭槽に貯蔵される石炭は、原則的には一種類である。このため、貯炭槽は、運搬されてくる石炭の量の関係で、満杯にならない可能性もある。しかし、一つの貯炭槽について一種類の石炭を貯蔵していったときに、石炭貯蔵設備の貯炭槽の数が足りなくなる可能性がある。この場合、次に外部から運搬された石炭を貯蔵するために、すでに別の石炭が貯蔵されている貯炭槽に、更に石炭を貯蔵する必要が生じる。その結果、一つの貯炭槽で２つの搬入日時が記憶されることになる。

ここで、先入れ先出しの原則によれば、まず、複数の貯炭槽の中で、石炭搬入日時が最も前（例えば日時Ａとする）の石炭が貯蔵されている貯炭槽が選択される。この貯炭槽が、２以上の石炭搬入日時（日時Ａと、日時Ａよりも後の日時Ｃ）が記憶された貯炭槽であった場合、搬入日時Ａの石炭が外部供給される。そして、その貯炭槽における、日時Ｃに搬入された石炭は、その貯炭槽に残される。次に、石炭搬入日時が日時Ｂ（日時Ａよりも後で日時Ｃよりも前の日時）の貯炭槽における石炭が外部供給される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−４５５６４号公報

しかし、一つの貯炭槽に貯蔵された石炭の一部について外部供給を行って他の石炭をその貯炭槽に残し、次に他の貯炭槽の石炭を外部供給するのは、搬送制御や石炭搬入日時の管理が複雑化する。

本発明の課題は、石炭の搬送制御及び搬入日時管理が容易な石炭貯蔵設備及び石炭貯蔵方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。

（１）本発明の石炭貯蔵設備は、互いに区画され内部に石炭が貯蔵可能な複数の貯炭槽と、前記複数の貯炭槽の上方に配置され石炭を受け入れる石炭受入れ部と、前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受入れ部に受け入れられた石炭を該複数の貯炭槽に搬入する石炭搬入装置と、前記複数の貯炭槽の下方に配置され該複数の貯炭槽に貯蔵された石炭を該貯炭槽の下方から払い出す払出装置と、前記払出装置の下方に配置され該払出装置により払い出された石炭を搬出する石炭搬出路と、前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を外部装置に供給する石炭供給路と、前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を前記石炭受入れ部に返送する石炭返送路と、前記石炭搬出路により搬出される石炭の搬送路を、前記石炭供給路側又は前記石炭返送路側に切り替える搬送路切替部と、前記複数の貯炭槽それぞれに石炭が搬入された石炭搬入日時を記憶する記憶部と、外部装置への石炭の供給指示情報を取得する取得部と、前記取得部により供給指示情報が取得された場合に、前記記憶部に記憶された前記石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時が、前記複数の貯炭槽のうちで最も前の貯炭槽を選択する選択部と、前記選択部により選択された貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を前記外部装置に供給するように前記払出装置、前記石炭搬出路、及び前記搬送路切替部を制御する供給制御部と、を備える。

（２）また本発明の石炭貯蔵方法によると、互いに区画され内部に石炭が貯蔵可能な複数の貯炭槽と、前記複数の貯炭槽の上方に配置され石炭を受け入れる石炭受入れ部と、前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受入れ部に受け入れられた石炭を該複数の貯炭槽に搬入する石炭搬入装置と、前記複数の貯炭槽の下方に配置され該複数の貯炭槽に貯蔵された石炭を該貯炭槽の下方から払い出す払出装置と、前記払出装置の下方に配置され該払出装置により払い出された石炭を搬出する石炭搬出路と、前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を外部装置に供給する石炭供給路と、前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を前記石炭受入れ部に返送する石炭返送路と、前記石炭搬出路により搬出される石炭の搬送路を、前記石炭供給路側又は前記石炭返送路側に切り替える搬送路切替部と、前記複数の貯炭槽それぞれに石炭が搬入された石炭搬入日時を記憶する記憶部と、外部装置への石炭の供給指示情報を取得する取得部と、前記取得部により供給指示情報が取得された場合に、前記記憶部に記憶された前記石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時が、前記複数の貯炭槽のうちの最も前の貯炭槽を選択する選択部と、を備える石炭貯蔵設備において、前記選択部により選択された貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を前記外部装置に供給するように前記払出装置、前記石炭搬出路、及び前記搬送路切替部を制御する。

貯炭槽は、上述のように、先入れ先出しの原則を採用している。しかし、本発明によると、一つの貯炭槽において２以上の搬入日時が記憶されている場合、その貯炭槽における搬入日時のうちの前の日時を元に石炭の外部供給が開始され、その貯炭槽における他の石炭の搬入日時にかかわらず、その貯炭槽に貯蔵されている石炭の全てが一度に外部供給される。

（３）前記記憶部に記憶された石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時から所定時間経過した貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を所定の貯炭槽に積み替えるように、前記払出装置、前記石炭返送路、前記搬送路切替部、前記石炭受入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する積替制御部を備えてもよい。

石炭は、外部供給の順番が来る前に石炭の温度が上昇する場合もある。このため、一定期間経過した場合、石炭の積み替えが行われる。この場合も、この一定期間の判断において、一つの貯炭槽において２つの搬入日時が記憶されているときは、その貯炭槽における搬入日時のうちの先の日時を元に積み替えが開始され、他の石炭の搬入日時にかかわらず、その貯炭槽に貯蔵されている石炭の全てが一度に積み替えられる。

本発明によれば、石炭の搬送制御及び搬入日時管理が容易な石炭貯蔵設備及び石炭貯蔵方法を提供することができる。

火力発電所における石炭サイロ、ボイラ、タービン及び発電機の関係を示す図である。石炭サイロ及びその周囲の石炭搬送装置を含む石炭貯蔵設備を示す図である。石炭サイロの下部に備えられた石炭搬出用のホッパ、払出機及びホッパ下コンベアを説明する図である。石炭貯蔵設備の搬送制御システムのブロック図である。搬送制御装置の外部供給制御を示すフローチャートである。石炭の石炭積替制御を含む、全体的な制御を示すフローチャートである。石炭積替制御を示すフローチャートである。

以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態に係る火力発電所の石炭貯蔵設備について説明する。図１は、火力発電所における石炭サイロ４、ボイラ７、タービン１０，１１，１２及び発電機１３，１４の関係を示す図である。なお、図を簡単に分かりやすくするため、火力発電所におけるその他の機器は省略してある。石炭船１で火力発電所まで運ばれた石炭は、連続式揚炭機（アンローダ）２で石炭船１からサイロ行コンベア４Ａに陸揚げされ、石炭サイロ４に運ばれて、実際に使用されるまでの期間、一時的に貯蔵される。

石炭サイロ４での貯蔵後、石炭は、バンカ行コンベア４Ｂによりバンカ５に搬送される。バンカ５に搬送された石炭は、高性能微粉炭機６で粉末（微粉炭）にされてボイラ７に投入される。微粉炭はボイラ７内で燃焼して、給水８を高温（例えば、約６００度）の熱エネルギを有する蒸気９に変える。この蒸気９は、高圧タービン１０や中圧タービン１１で機械エネルギとなってこれらを回転させ、これらに連結された発電機１３を駆動して電気エネルギを生成する。また、余熱を低圧タービン１２に導き、これに連結された発電機１４も駆動する。

図２は、石炭サイロ４及びその周囲の石炭搬送装置を含む石炭貯蔵設備１００の一例を示す図である。石炭サイロ４は、その周囲を外壁１０１で囲まれている。

図２に示すように、石炭サイロ４の貯炭エリアは、横方向（図２におけるＹ方向）にＡ，Ｂ，Ｃの３列に区分けされ（Ａ，Ｂ，Ｃの符号は外壁１０１の屋根に図示）、各列は更に、縦方向（図２におけるＸ方向）にａ，ｂ，ｃ，ｄの４つに区分けされ（ａ，ｂ，ｃ，ｄの符号は外壁１０１の側面下部に図示）、合計１２個の貯炭槽１０２を備えている。なお、貯炭槽１０２の数は、これに限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。

各貯炭槽１０２を形成する隔壁は、鉛直方向（Ｚ方向）に延びる主柱１０４と、隣接する主柱１０４間において複数本鉛直方向（Ｚ方向）に延びる主柱１０４より細い中間柱１０５及び水平方向のリング梁１０６とを有する。

石炭貯蔵設備１００は、サイロ行コンベア４Ａで運ばれてきた石炭を受け入れて、貯炭槽１０２に石炭を搬送する受入れコンベア（石炭受入れ部）２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）を備える。受入れコンベア２０ＡはＡ列の貯炭槽１０２に石炭を搬送し、受入れコンベア２０ＢはＢ列の貯炭槽１０２に石炭を搬送し、受入れコンベア２０ＣはＣ列の貯炭槽１０２に石炭を搬送する。また、受入れコンベア２０は、それぞれ、貯炭槽１０２の上部に設けられた積付機（石炭搬入装置）１０８（１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ）に連結されている。積付機１０８Ａは受入れコンベア２０Ａに連結され、積付機１０８Ｂは受入れコンベア２０Ｂに連結され、積付機１０８Ｃは受入れコンベア２０Ｃに連結されている。積付機１０８は、各貯炭槽１０２上を縦方向（図中Ｘ方向）に移動可能で、いずれかの貯炭槽１０２内部に石炭を落下可能となっている。

図３は、貯炭槽１０２の下部に備えられた石炭搬出用のホッパ１１０、払出機１３０（払出装置）及びホッパ下コンベア（石炭搬送路）１４０を説明する図である。ホッパ（ｈｏｐｐｅｒ）は、一般に石炭等を流下させる漏斗、つまり、じょうご状の装置を意味する。本実施形態でホッパ１１０は、各貯炭槽１０２の下部に設置されている。ホッパ１１０は、格子状に構成されたホッパ壁を備える。縦方向（図中Ｘ方向）に延在するホッパ壁１１１，１１２，１１３，１１４…のうち、奇数番目のホッパ壁１１１，１１３，…の側壁は斜めになっている。そして、貯炭槽１０２の下部は、隣接する奇数番目のホッパ同士によって底部へ石炭を流し込む逆台形形状の空間を有している。この空間の中に偶数番目のホッパ壁１１２，１１４…が配置され、偶数番目のホッパ壁の下側には、ホッパの底部との間に隙間１３３が形成され、その隙間１３３に、ホッパ壁１１２，１１４…に沿って移動可能な払出機１３０が設置されている。また、横方向にもホッパ壁１２１，１２２，１２３…が延び、これらの横方向ホッパ壁１２１，１２２，１２３…によって縦方向ホッパ壁１１１，１１２，１１３，１１４…の強度の確保と位置決めがなされている。

払出機１３０は、各々が円弧状であって放射状に延びた６本の爪部材を持った回転部材１３１を有する。回転部材１３１は、上述のように、偶数番目のホッパ壁１１２，１１４…の隙間１３３の内部において、爪部材が隙間１３３に配置されるようにしてホッパ壁１１２，１１４…に沿って移動可能に設けられている。また、ホッパ１１０における偶数番目のホッパ壁１１２，１１４…の底部には、払出機１３０の移動方向に沿ってスリット１３２が設けられている。

スリット１３２の下部には、ホッパ下コンベア１４０が設置されている。払出機１３０は、回転部材１３１を回転させながら、ホッパ内に貯蔵された石炭の内部を偶数番目のホッパ壁１１２，１１４…の各々に沿って移動する。これにより、石炭が隙間１３３から払い出され、スリット１３２を通過してホッパ下コンベア１４０に払い出されるようになっている。

ホッパ下コンベア１４０の搬送終点の下部には、一次払出コンベア（石炭搬出路）１６０が横方向（図２におけるＹ方向）に配置され、ホッパ下コンベア１４０に払い出された石炭は、一次払出コンベア１６０に受け渡される。一次払出コンベア１６０の搬送終点には、一次払出コンベア１６０に対して垂直に設けられた二次払出コンベア（石炭搬出路）１６１が配置されている。一次払出コンベア１６０によって搬出された石炭は、二次払出コンベア１６１でその移動方向を９０度変換され、図２においてＸマイナス方向に搬送される。

二次払出コンベア１６１の搬送終点には、搬送路切替部１６２が設けられている。搬送路切替部１６２は、後述する制御装置の指示により、二次払出コンベア１６１から運ばれた石炭を、石炭貯蔵設備１００の外部、即ちボイラ７で燃焼させるためにバンカ５へ送り出すバンカ行コンベア（石炭供給路）４Ｂに乗せるか、又は、再度、貯炭槽１０２に貯蔵させるため再循環コンベア１６３（石炭返送路）に載せるかの切り替えを行う。

再循環コンベア１６３は、搬送路切替部１６２から延び、石炭を貯炭槽１０２に積み替えするように、受入れコンベア２０に連結されている。

次に、石炭貯蔵設備１００の搬送制御システムに２００ついて説明する。図４は、その搬送制御システム２００を示すブロック図である。搬送制御システム２００は、石炭の状態を監視する監視装置２１０と、石炭を移動させる石炭搬送装置２２０と、それらの監視装置２１０及び石炭搬送装置２２０を制御する制御装置２３０とを備える。

監視装置２１０は、タイマ２１１と、このタイマ２１１に接続され、石炭の搬入日時を記憶する記憶部２１２とを有している。各貯炭槽１０２の石炭が搬入（積み替えも含む）されると、タイマ２１１による計時が開始され、搬入日時データは記憶部２１２に送られる。記憶部２１２は、貯蔵日時データを、制御装置２３０に送る。

また監視装置２１０は、貯蔵石炭の温度を感知する温度センサ２１３と、この温度センサ２１３に接続され、貯蔵石炭の温度を監視する温度監視部２１４とを有している。温度センサ２１３は、それぞれの貯炭槽１０２ごとに、ホッパ１１０の頂部における同一水平位置に６ヶ所、及び、ホッパ１１０の頂部よりも上である貯炭槽１０２の内部において、異なる水平位置に６ヶ所設置されている（いずれも図示せず）。温度センサ２１３で感知された温度データは、温度監視部２１４に送信される。温度監視部２１４は、どの貯炭槽１０２の、どの温度センサ２１３かというデータと共に、この温度データを制御装置２３０に送る。

更に、監視装置２１０は、各貯炭槽１０２に設置されたガスセンサ２１５と、このガスセンサ２１５に接続され、ガス濃度を監視するガス濃度監視部２１６とを有している。ガスセンサ２１５は、ＣＯ濃度を測定可能で、それぞれの貯炭槽１０２ごとに、ホッパ１１０の頂部においてＹ方向に等間隔で３ヶ所、及び貯炭槽１０２の内部に１ヶ所設置されている。更にサイロ全体としての上部に１ヵ所設置されている（いずれも図示せず）。

ガスセンサ２１５で感知されたＣＯガス濃度データは、ガス濃度監視部２１６に送信される。ガス濃度監視部２１６は、どの貯炭槽１０２のどのガスセンサ２１５かというデータと共に、このＣＯガス濃度データを制御装置２３０に送る。

制御装置２３０は、バンカ（外部装置）５への石炭の供給指示情報を外部より取得する取得部２３２と、取得部２３２により供給指示情報が取得された場合に、記憶部２１２からの貯蔵日時データに基づき、石炭搬入日時が最も前の石炭が貯蔵された貯炭槽１０２を選択する選択部２３３を備える。

制御装置２３０は、更に、貯炭槽１０２に貯蔵された石炭をバンカ５に供給するように、払出機１３０、ホッパ下コンベア１４０、一次払出コンベア１６０、二次払出コンベア１６１、搬送路切替部１６２、バンカ行きコンベア４Ｂを制御する供給制御部２３４と、記憶部２１２からの貯蔵日時データ、温度監視部２１４からの温度データ、及びガス濃度監視部２１６からのＣＯガス濃度データに基づき、後述する一定の基準を超えた石炭の積み替え（再循環）を行うように、払出機１３０、ホッパ下コンベア１４０、一次払出コンベア１６０、二次払出コンベア１６１、搬送路切替部１６２、再循環コンベア１６３、受入れコンベア２０及び積付機１０８を制御する積替制御部２３１と、を備える。

制御装置２３０は、通常のコンピュータでよく、少なくとも、演算機能を有するＣＰＵと、再循環制御を実行するコンピュータ・プログラムが蓄積されたＲＯＭと、作業領域であるＲＡＭ、記憶部２１２、温度監視部２１４、ガス濃度監視部２１６及び石炭搬送装置２２０に接続された入出力制御装置と、モニタ（いずれも図示せず）と、を有している。

石炭搬送装置２２０は、上述の積替制御部２３１及び供給制御部２３４の制御に基づいて、石炭を外部に送り出し、又は、再循環させる装置である。石炭搬送装置２２０は、上述の払出機１３０、ホッパ下コンベア１４０、一次払出コンベア１６０、搬送路切替部１６２、バンカ行コンベア４Ｂ、再循環コンベア１６３、受入れコンベア２０、積付機１０８を含む搬送部全体をいう。

次に、本実施形態の石炭貯蔵設備１００で実行される動作について説明する。

（先入れ先出し）
まず、上述の石炭貯蔵設備１００における、基本的動作である先入れ先出し動作について説明する。貯炭槽１０２において石炭の平均貯蔵期間を出来るだけ短くするため、原則として、石炭の貯炭槽１０２への搬入及び外部への搬出は「先入れ先出し」により運用される。

サイロ行コンベア４Ａで運ばれてきた新しい石炭は、石炭サイロ４の貯炭槽１０２に受入れコンベア２０によって導かれ、積付機１０８により槽内に落とされ、貯炭槽１０２に貯蔵される。

貯炭槽１０２で貯蔵が開始されると、タイマ２１１の時刻を元に、貯蔵が開始された石炭の搬入日時が記憶部２１２によって管理される。

この際、一つの貯炭槽１０２に貯蔵される石炭は、原則的には一種類（同じ種類であっても搬入日が異なる場合は別の種類とする）である。したがって、空の貯炭槽１０２がある場合は、運搬されてくる石炭の量の関係で貯炭槽１０２が満杯にならない場合であっても、別の種類の石炭が運ばれてきた場合、異なる貯炭槽１０２に石炭は貯蔵される。

ここで、一つの貯炭槽１０２に一種類の石炭を貯蔵していったときに、貯炭槽１０２の数が足りなくなる可能性がある。この場合、次に外部から運搬された石炭を貯蔵するために、すでに別の石炭が貯蔵されている貯炭槽１０２に更に石炭を積む必要が生じる。その結果、一つの貯炭槽１０２で２つの日時が記憶される場合がある。なお、この異なる種類の石炭の一つの貯炭槽１０２における貯蔵は、先に貯蔵された石炭の貯蔵量が、ホッパ１１０頂部での温度管理が可能な一定量以上の場合にのみ行われる。

図５は、制御装置２３０の外部供給制御を示すフローチャートである。
ステップ１０１（以下、ステップをＳで表す）において制御装置２３０の取得部２３２がバンカ（外部装置）５への石炭の供給指示情報を外部より取得する。
Ｓ１０２において選択部２３３は、取得部２３２により供給指示情報が取得された場合に、記憶部２１２からの貯蔵日時データに基づき、石炭搬入日時が最も前の石炭を貯蔵する貯炭槽１０２（例えば貯炭槽１０２Ａとする）を選択する。
Ｓ１０３において、選択部２３３で選択された貯炭槽１０２Ａにおけるホッパ１１０の下部に設置された払出機１３０を作動させる。これによって、払出機１３０の回転部材１３１が回転し、各貯炭槽１０２の下に形成されたスリット１３２から石炭は、ホッパ下コンベア１４０に払い出される。

Ｓ１０４において、ホッパ下コンベア１４０を作動させ、ホッパ下コンベア１４０上に落下した石炭を搬送する。Ｓ１０５において、一次払出コンベア１６０及び二次払出コンベア１６１を作動させる。ホッパ下コンベア１４０で搬送された石炭は、一次払出コンベア１６０に移送され、次いで二次払出コンベア１６１で搬送される。

Ｓ１０６において供給制御部２３４は、搬送路切替部１６２において二次払出コンベア１６１とバンカ行コンベア４Ｂとを連結し、Ｓ１０７において、バンカ行コンベア４Ｂを作動する。これにより、二次払出コンベア１６１により運ばれた石炭は、外部へ搬出、即ちバンカ行コンベア４Ｂに乗せられてバンカ５へ運ばれて、ボイラ７で燃焼される。

ここで、先入れ先出しの原則によれば、まず、複数の貯炭槽１０２の中で、石炭搬入日時が最も前（例えば日時Ａとする）の石炭が貯蔵されている貯炭槽１０２Ａが選択され、この貯炭槽１０２Ａが、２以上の石炭搬入日時（日時Ａと、日時Ａよりも後の日時Ｃ）が記憶された貯炭槽１０２Ａであった場合、搬入日時Ａの石炭が外部供給される。そして、その貯炭槽１０２における、日時Ｃに搬入された石炭は、その貯炭槽１０２に残される。次に、石炭搬入日時が日時Ｂ（日時Ａよりも後で日時Ｃよりも前の日時）の貯炭槽１０２（貯炭槽１０２Ｂとする）における石炭が外部供給される。

しかし、一つの貯炭槽１０２Ａに貯蔵された石炭の一部について外部供給を行って他の石炭をその貯炭槽１０２Ａに残し、次に他の貯炭槽１０２Ｂの石炭を外部供給するのは、搬送制御や石炭搬入日時の管理が複雑化する。本実施形態で供給制御部２３４は、選択部２３３により２以上の石炭搬入日時（日時Ａ及び日時Ｃ）が記憶された貯炭槽１０２Ａが選択された場合に、その貯炭槽１０２Ａに貯蔵された全量の石炭を外部供給する。即ち、２以上の石炭搬入日時（日時Ａ及び日時Ｃ）が記憶された貯炭槽１０２Ａが選択された場合、最も古い石炭の搬入日時である日時Ａのみ考慮され、それ以外の石炭の搬入日時の日時Ｃにかかわらず、その貯炭槽１０２Ａに貯蔵された全ての石炭について外部供給が完了するまで、別の貯炭槽１０２（例えば貯炭槽１０２Ｂ）からの外部供給は開始されない。

このように制御することで、一つの貯炭槽１０２Ａで外部供給が開始されたときに、その貯炭槽１０２Ａ内において搬入日時に応じて、外部供給を停止させる必要がないため、供給制御部２３４における制御が容易となる。また、貯炭槽１０２Ａにおける搬入日時の管理の複雑化も避けられる。更に、一つの貯炭槽１０２Ａにおいて、先（日時Ａ）に貯蔵された（貯炭槽１０２Ａの下層）石炭のみ外部供給するようにしても、貯炭槽１０２Ａの全量について石炭搬出が行われないと、日時Ａで貯蔵された石炭の一部が、貯炭槽１０２Ａに残ってしまう場合がある。その状態を保持すると、残された一部の日時Ａに貯蔵された石炭により、貯炭槽１０２Ａの温度が上昇する可能性がある。しかし、本実施形態では一つの貯炭槽１０２Ａが選択された場合、その貯炭槽１０２Ａの全部の石炭について一度に外部に供給されるので、温度が上昇した石炭が貯炭槽１０２Ａに残ることがない。したがって、より安全性の高い石炭貯蔵設備１００を提供することができる。

（積み替え）
次に、石炭積み替え動作について説明する。図６は、石炭の石炭積替制御を含む、全体的な制御を示すフローチャートである。図７は石炭積替（再循環）制御を示すフローチャートである。

まず、石炭は、受入れコンベア２０によって運搬され、積付機１０８により貯炭槽１０２内に落下されて貯蔵される。貯炭槽１０２で貯蔵が開始されると、タイマ２１１の計時が開始される。タイマ２１１の計時に基づき石炭の貯蔵日時が記憶部２１２によって記憶される。以上は上述の先入れ先出しの場合と同様である。

図６に示すように、制御装置２３０は、まず、Ｓ２０１において、記憶部２１２から石炭搬入後からの貯蔵日時データを読み込む。

Ｓ２０２で、この貯蔵期間が第１の期間（本実施形態では１．５ヶ月）を超えているか否かを判定する。超えていなければ（Ｓ２０２，Ｎｏ）、Ｓ２０３に進む。超えていれば（Ｓ２０２，Ｙｅｓ）、後述のＳ２１１に進み、制御装置２３０は石炭貯蔵設備１００が石炭の積み替えを行うように図７で示す積替制御を行う。

図７の積替制御では積替制御部２３１の外部供給制御と同様に、Ｓ３０１において貯炭槽１０２におけるホッパ２５の下部に設置された払出機１３０を作動させる。これによって、払出機１３０の回転部材１３１が回転し、各貯炭槽１０２の下に形成されたスリット１３２から石炭は、ホッパ下コンベア１４０に払い出される。Ｓ３０２においてホッパ下コンベア１４０を作動し、ホッパ下コンベア１４０上の石炭を搬送する。

Ｓ３０４において一次払出コンベア１６０及び二次払出コンベア１６１を作動させる。ホッパ下コンベア１４０で搬送され、石炭は一次払出コンベア１６０に移送され、次いで二次払出コンベア１６１で搬送される。

Ｓ３０５において積替制御部２３１は、搬送路切替部１６２において二次払出コンベア１６１と再循環コンベア１６３とを連結させる。これにより、石炭は再循環コンベア１６３によって搬送されて受入れコンベア２０に運ばれる。

Ｓ３０６において制御装置２３０は、再循環コンベア１６３及び受入れコンベア２０を作動させる。サイロ行コンベア４Ａによって運ばれた新規搬入の石炭と同じように、再循環コンベア１６３によって運ばれた石炭も積付機１０８に運ばれ、再び元の貯炭槽１０２に戻される。なお、元の貯炭槽１０２に戻す場合、貯蔵されている石炭の管理の効率化を図れるという利点がある。ただし、これに限定されず、他の貯炭槽１０２に戻すこともできる。

「先入れ先出し」の順番がこなくとも、貯蔵期間が一定の期間を超えている場合に、石炭積み替えを行うのは以下の理由による。

本実施形態では、石炭利用において原則として、上述の「先入れ先出し」が採用され、貯炭槽１０２内にある古い石炭から先に出して平均貯炭期間を短くしている。しかし、石炭貯蔵量が多くなると、貯蔵期間が長くなり、長期貯蔵すると、石炭の温度が上昇する可能性がある。このため、石炭搬入後から一定の期間である第１の期間（例えば、１．５ヶ月）を超えて貯蔵する場合は、まだ使用の順番が来ない場合であっても、一旦コンベア上を搬送させ、空冷するのが好ましいからである。

このように温度の上がった貯蔵石炭をベルトコンベアで移動することで石炭の温度を下げることができる。石炭は、全く空気が存在しないところでは酸化反応をおこさないため発熱しないが、わずかな空気がゆっくりと流れるような状態で一番発熱しやすい。しかし、コンベア等を用いて搬送して大量の空気に触れる状態にすると、石炭の発熱量より放散熱量の方が多くなり、石炭の温度は下がる。したがって、サイロに貯蔵されて一旦温度が上がった石炭は、コンベアを用いてサイロ外に払い出し、再びサイロ内に戻す再循環をさせることにより空冷が行われる。

なお、本実施形態で第１の期間として採用する１．５ヶ月は、本出願人の電発石川火力の石炭昇温実績値、三隅発電所の昇温率の高い石炭（例えば、ブレアソール炭）の昇温実績値より求めた値である。

図６に戻り、Ｓ２０２において貯蔵期間が１．５ヶ月を超えていなければ、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３で、制御装置２３０は、温度監視部２１４から、どの貯炭槽１０２のどの温度センサ２１３かというデータと共に温度データを読み込む。

Ｓ２０４で、ホッパ頂部温度ｔｈが、第１の温度（例えば、４５度）を超えているか否かを判定する。超えていれば、Ｓ２１０に進む。超えていなければ、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０５で、サイロ内部温度ｔｓが、第２の温度（例えば、５５度）を超えているか否かを判定する。超えていれば、Ｓ２１０に進む。超えていなければ、Ｓ２０６に進む。

このように、ホッパ頂部温度ｔｈ及びサイロ内部温度ｔｓを測定するのは以下の理由による。

上述のように、長期貯蔵すると、石炭の温度が上昇する可能性があるため、Ｓ２０２では第１の期間を超えたかどうかを判断している。しかし、第１の期間を超えない場合であっても、石炭の温度が上昇する可能性がある。このため、ホッパ頂部温度ｔｈを監視し、その温度が４５度（摂氏、以下同じ）になった時点でＳ２１１へ進み、積み替えを行う。また、ホッパ頂部温度ｔｈが４５度にならなくとも、サイロ内部温度ｔｓが５５度になった時点でＳ２１１進み、積み替えを行う。

ホッパ頂部温度ｔｈにおける第１の温度を４５度、サイロ内部温度ｔｓにおける第２の温度を５５度としたのは以下の理由による。

貯蔵された石炭の性質として、酸化開始温度（６０度程度）となると低温酸化域に入り徐々に昇温を始め、蒸発開始温度（７０度程度）になると低温酸化域が終わり徐々に石炭水分の蒸発が始まり、赤熱開始温度（８５度程度）になると石炭水分が蒸発し放置すると急速に赤熱に至る。

ホッパ頂部温度ｔｈは、この頂部の複数の箇所に設置された（例えば、６点の）温度センサ２１３で計測した温度である。貯炭槽１０２に貯蔵された石炭におけるホッパ頂部温度は、貯炭槽１０２の内部温度よりも一般的に低い。このため、貯炭槽１０２の内部温度が、赤熱開始温度、蒸発開始温度、赤熱開始温度になる前の、警戒温度としてホッパ頂部温度ｔｈを４５度としている。

サイロ内部温度ｔｓとはサイロの槽内部で石炭内部に吊した複数個の（例えば、５点の）ワイヤ式温度計で石炭温度を計測した温度である。第２の温度である５５度は、石炭の赤熱開始温度に対して、積み替え（再循環）に要する時間とその積み替え時間における石炭の温度上昇から求めた温度である。

図６に戻り、Ｓ２０５においてサイロ内部温度ｔｓが５５度を超えていなければ、Ｓ２０６に進む。Ｓ２０６で、ガス濃度監視部２１６から、どの貯炭槽１０２のどのガスセンサかというデータと共に、ＣＯガス濃度データを読み込む。

Ｓ２０７で、ＣＯガス濃度が酸化開始を示す第１の濃度（本実施形態では５ｐｐｍ）を超えているか否かが判定される。超えていれば、Ｓ２０８に進み、監視が強化され、更にＳ０９に進む。超えていなければ、直接Ｓ２０９に進む。

Ｓ２０８では、石炭発熱に対する監視が強化される。監視とは、サイロ内監視であり、毎日定日時にＩＴＶ（工業用テレビジョン）（図示せず）を使用して１２個の槽を順次確認し、更に１回／日の頻度で行う監視員のパトロールである。Ｓ２０９では、このＩＴＶによる槽内の確認作業、監視員のパトロールの頻度を更に頻繁に行うようにする。

Ｓ２０９で、ＣＯガス濃度が直ちに積み替えを要する第２の濃度（本実施形態では２０ｐｐｍ）を超えているか否かが判定される。超えていれば、Ｓ２１０１に進み、超えていなければ、Ｓ２０１に戻る。

第１の濃度５ｐｐｍは、この濃度がガスセンサ２１５の検出限界濃度であり、また僅かではあるが石炭の酸化が始まっていることを示す濃度である。５ｐｐｍが検出されたら、ここで監視強化体制に入る。第２のＣＯ濃度の２０ｐｐｍは、過去の実績データより石炭の酸化が本格的に起こっていることを示すＣＯ濃度である。２０ｐｐｍが検出されたら、直ちに石炭積み替えを開始する。

石炭の温度上昇は、最初は貯蔵石炭に均一に起こるのものではなく局部的に発生し、その後温度上昇は徐々に拡がる。したがって、温度監視用の温度計を用いて、各槽当たり数万トンの石炭を１０数箇所で測定するだけでは、石炭の温度上昇を確実に検知することができない場合がある。

しかし、石炭は温度が上がっていくと一酸化炭素（ＣＯ）を必ず発生する。ＣＯは空気より軽いため、石炭サイロの上部に集まってくる。したがって、貯炭槽１０２の上部にガスセンサ２１５を設置してＣＯ濃度を監視することで、局部的な石炭の発熱も早期に検知することができる。

ＣＯ濃度測定のためのガスセンサ２１５は、人体に対する安全確保のための労働安全法の要請により石炭サイロ４の内部に予め設置されたものであり、これを利用している。

Ｓ２１１で、石炭の積み替えが終了したか否かが判定される。終了していなければ、Ｓ２１０に戻り、石炭の積み替え作業が継続される。終了していれば、Ｓ２０１に戻る。

ここで、この積み替え時においても、一つの貯炭槽１０２で２つの日時（日時Ａと、日時Ａよりも後の日時Ｃ）が記憶されている場合がある。この場合も、Ｓ２０２の貯蔵期間の判断において、最も古い石炭の搬入日時である日時Ａのみ考慮され、それ以外の石炭の搬入日時である日時Ｃにかかわらず、その貯炭槽に貯蔵された全ての石炭の積み替え完了するまで、別の貯炭槽（例えば１０２Ｂ）の積み替えは開始されない。

以上、本実施形態の石炭貯蔵設備１００及び石炭貯蔵方法によれば、一つの貯炭槽１０２で石炭の外部供給又は積み替えが開始されたときに、その貯炭槽１０２に貯蔵された全量の石炭を外部供給又は積み替えを行う。即ち、２以上の石炭搬入日時が記憶された貯炭槽１０２が選択された場合、最も古い石炭の搬入日時のみ考慮され、それ以外の石炭の搬入日時にかかわらず、その貯炭槽に貯蔵された全ての石炭が外部供給又は積み替えが完了するまで、別の貯炭槽の外部供給は開始されない。これにより供給制御部２３４及び積替制御部２３１における制御が容易となる。また、貯炭槽１０２における搬入日時の管理の複雑化も避けられる。また、残留石炭による温度上昇の可能性がなくなり、安全性がより向上する。

以上、説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。

４：石炭サイロ、４Ｂ：バンカ行コンベア、２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）：受入れコンベア、１００：石炭貯蔵設備、１０２：貯炭槽、１０８：積付機、１１０：ホッパ、１３０：払出機、１４０：ホッパ下コンベア、１６０：一次払出コンベア、１６１：二次払出コンベア、１６２：搬送路切替部、１６３：再循環コンベア、２１０：監視装置、２１２：記憶部、２１３：温度センサ、２１４：温度監視部、２１５：ガスセンサ、２１６：ガス濃度監視部、２３０：制御装置、２３１：搬送制御部、２３２：取得部、２３３：選択部、２３４：供給制御部

Claims

互いに区画され内部に石炭が貯蔵可能な複数の貯炭槽と、
前記複数の貯炭槽の上方に配置され石炭を受け入れる石炭受入れ部と、
前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受入れ部に受け入れられた石炭を該複数の貯炭槽に搬入する石炭搬入装置と、
前記複数の貯炭槽の下方に配置され該複数の貯炭槽に貯蔵された石炭を該貯炭槽の下方から払い出す払出装置と、
前記払出装置の下方に配置され該払出装置により払い出された石炭を搬出する石炭搬出路と、
前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を外部装置に供給する石炭供給路と、
前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を前記石炭受入れ部に返送する石炭返送路と、
前記石炭搬出路により搬出される石炭の搬送路を、前記石炭供給路側又は前記石炭返送路側に切り替える搬送路切替部と、
前記複数の貯炭槽それぞれに石炭が搬入された石炭搬入日時を記憶する記憶部と、
外部装置への石炭の供給指示情報を取得する取得部と、
前記取得部により前記供給指示情報が取得された場合に、前記記憶部に記憶された前記石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時が、前記複数の貯炭槽のうちの最も前の貯炭槽を選択する選択部と、
前記選択部により選択された貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を前記外部装置に供給するように前記払出装置、前記石炭搬出路、及び前記搬送路切替部を制御する供給制御部と、を備える石炭貯蔵設備。
前記記憶部に記憶された石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時から所定時間経過した貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を所定の貯炭槽に積み替えるように、前記払出装置、前記石炭返送路、前記搬送路切替部、前記石炭受入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する積替制御部を備える請求項１に記載の石炭貯蔵設備。
互いに区画され内部に石炭が貯蔵可能な複数の貯炭槽と、
前記複数の貯炭槽の上方に配置され石炭を受け入れる石炭受入れ部と、
前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受入れ部に受け入れられた石炭を該複数の貯炭槽に搬入する石炭搬入装置と、
前記複数の貯炭槽の下方に配置され該複数の貯炭槽に貯蔵された石炭を該貯炭槽の下方から払い出す払出装置と、
前記払出装置の下方に配置され該払出装置により払い出された石炭を搬出する石炭搬出路と、
前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を外部装置に供給する石炭供給路と、
前記石炭搬出路の下流側に配置され該石炭搬出路により搬出された石炭を前記石炭受入れ部に返送する石炭返送路と、
前記石炭搬出路により搬出される石炭の搬送路を、前記石炭供給路側又は前記石炭返送路側に切り替える搬送路切替部と、
前記複数の貯炭槽それぞれに石炭が搬入された石炭搬入日時を記憶する記憶部と、
外部装置への石炭の供給指示情報を取得する取得部と、
前記取得部により供給指示情報が取得された場合に、前記記憶部に記憶された前記石炭搬入日時、又は前記記憶部に２以上の前記石炭搬入日時が記憶された貯炭槽については最も前の石炭搬入日時が、前記複数の貯炭槽のうちの最も前の貯炭槽を選択する選択部と、を備える石炭貯蔵設備において、
前記選択部により選択された貯炭槽に貯蔵された全量の石炭を前記外部装置に供給するように前記払出装置、前記石炭搬出路、及び前記搬送路切替部を制御する石炭貯蔵方法。