JP5405388B2 - 石炭貯蔵設備 - Google Patents

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に貯蔵される。貯蔵された石炭は、適宜、貯炭槽から払い出されて搬送路に載せられ、ボイラへ搬送、又は空冷されて再度、貯炭槽へと搬送される（例えば、特許文献１参照）。

この搬送路は、一部、貯炭槽の建物の外部に設けられており、その外部部分は、天候の影響を受けにくいように搬送路カバーで覆われている。この搬送路カバーには、複数個所、内部の空気を外部に放出するための換気ユニットが設けられている。

特開２００７−４５５６４号公報

しかし、搬送路のその外部部分は、外が強風の場合等、換気ユニットの排気口から空気が逆流し、搬送路カバーの内部の空気がうまく排気されない場合がある。

本発明の課題は、石炭の搬送路への外部空気の逆流が防止された石炭貯蔵設備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、石炭を搬送する搬送路と、前記搬送路を覆うとともに、周面に開口部が設けられた搬送路カバーと、前記開口部に取り付けられた換気ユニットと、を具備し、前記換気ユニットは、前記開口部から上方に延びる筒部材と、前記筒部材の内部に配置されるとともに駆動部の駆動力により回転されるファンと、前記筒部材の上方に配置された天井部、及び該天井部の周囲から連続して前記筒部材の外周面の上部を覆うように延びる側部を有し、前記筒部材内部を上昇した空気が前記天井部内面に沿って方向転換し下向きに外部に流れ出ることができるよう、前記側部と前記筒部材の前記外周面との間に排気口が形成される笠状部材と、前記排気口と対向して設けられ、前記排気口の下方に配置された底部、及び該底部から連続して前記笠状部材の前記側部側に延びる側壁部を有する風除け部と、を備え、前記底部は前記筒部材の前記外周面から外方に向かって水平に延び、前記側壁部は、底部の外縁部から鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって前記筒部材から離れる方向に延びる。

搬送路を搬送される石炭は、温度が上昇していたり、ＣＯを発生している場合がある。このため、搬送路を覆う搬送路カバーには換気ユニットが設けられ、搬送路カバー内の空気を外部に排気している。この換気ユニットによって、搬送路内部の空気が換気され、石炭の温度の低下が促進され、また搬送路カバー内のＣＯ濃度が低減される。ここで、搬送路カバーが設けられていない場合、搬送路カバーの外部が強風の場合等においては、換気ユニットを風が逆流して搬送路カバー内に空気が流れ込み、搬送路カバー内の空気がうまく排気されない可能性がある。しかし、本発明によると、換気ユニットの排気口が、風除け部で覆われているため、排気口を通って換気ユニット内部へ入り込む風の逆流が防止される。これにより、搬送路カバーの空気の外部へ排気が良好に行われる。また、搬送路カバーに沿って吹く風は、換気ユニットの筒部材に衝突すると、筒部材の外周面に沿って下から上に吹き上げる。この際、風除け部の側壁部が鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって筒部材から離れる方向に延びている場合、下から上に吹き上げられた風は筒部材から離れる方向に導かれる。

（２）前記搬送路は、水平方向に対して傾いて配置され、前記側壁部の一部は前記搬送路の下側に面し、前記側壁部の他部は前記搬送路の上側に面し、前記側壁部の前記一部の前記上方に延びる長さは、前記側壁部の前記他部の前記上方に延びる長さよりも長くてもよい。

搬送路が水平方向に対して傾いて配置されると、風は、搬送路カバーに沿って下から上に吹きやすく、換気ユニットにおける搬送路の下側に面している側にその風が衝突する。側壁部における搬送路の下側に面している部分の上方に延びる長さを長くすると、下から吹き上げる風の排気口への流入を効果的に阻止できる。

本発明によれば、石炭の搬送路への外部空気の逆流が防止された石炭貯蔵設備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。 二次払出コンベアにおける建物の外部に配置された部分の拡大図である。 （ａ）は換気ユニットの側面図であり、（ｂ）は、換気ユニットの側断面図である。 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は、経路の途中から水平に対して所定角度傾いている。二次払出コンベア１６１におけるその所定角度傾いた部分の一部は、石炭貯蔵設備１００における貯炭槽１０２の建物の外部に配置され、外部の天候等の影響を受けにくいように搬送路カバー１６４で覆われている。

図４は、二次払出コンベア１６１における建物の外部に配置された部分の拡大図である。二次払出コンベア１６１の搬送路カバー１６４の上部（Ｚプラス側の部分）には、２つの開口部１６５が設けられており、その開口部１６５には、それぞれ換気ユニット１７０が配置されている。

図５（ａ）は換気ユニット１７０の側面図であり、図５（ｂ）は、換気ユニット１７０の側断面図である。換気ユニット１７０は、水平（ＸＹ平面に沿った）断面矩形の下筒部材１７１と、その下筒部材１７１の上端から連続して設けられた水平（ＸＹ平面に沿った）断面円形の上筒部材１７２とを有する。上筒部材１７２は、下筒部材１７１の上端との連続部分から、上方に向かって径が縮小している。

上筒部材１７２の上方には、上筒部材１７２の上部開口部を覆うようにして天井フード（笠状部材）１７３が配置されている。天井フード１７３は、上筒部材１７２の上方に配置された天井部１７３ａと、その天井部１７３ａの周囲から連続して上筒部材１７２の外周面の上部を覆うように延びる側部１７３ｂを有する。この天井フード１７３は上筒部材１７２に支持されているが、上筒部材１７２の内部を上昇した空気が図５（ｂ）において矢印Ａで示すように天井フード１７３の内面に沿って方向転換し、天井フード１７３の側部１７３ｂの内面と上筒部材１７２の外周面との間に形成された排気口１７４を通って下向き（Ｚマイナス向き）に外部に流れ出ることができるように、上筒部材１７２との間に空気流路が確保された状態で取り付けられている。

下筒部材１７１の内部には、モータ取付板１８０が略水平（ＸＹ平面に沿って）に設けられ、そのモータ取付板１８０の中央部には駆動モータ１８１が配置されている。駆動モータ１８１は図示しない電源部に接続されている。駆動モータ１８１の回転軸には本実施形態では３枚の羽根を有するファン１８２が取り付けられている。

更に、下筒部材１７１と上筒部材１７２との境界部には、側部フード（風除け部）１９０が取り付けられている。側部フード１９０は、その境界部から水平（ＸＹ平面に沿って）に外方に延びる矩形の底部１９１と、底部１９１の４辺の縁部からそれぞれ、鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって上筒部材１７２から離れる方向に延びる４枚の側壁部とを備える。底部１９１は、下筒部材１７１から延びる支持部１７５によって支えられている。

側部フード１９０の側壁部は、傾いた二次払出コンベア１６１の下側に面する前面側壁部１９２と、前面側壁部１９２と対向するとともに二次払出コンベア１６１の上側に面する後面側壁部１９３と、前面側壁部１９２と後面側壁部１９３とを連結する２枚の側面側壁部１９４とを有する。そして、前面側壁部１９２の上方に延びる長さＨは、後面側壁部１９３の上方に延びる長さｈよりも長い。

図２に戻り、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６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ごとに設置されている。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かというデータとともに、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かというデータとともに、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、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からのガス濃度データに基づき、石炭を外部に送り出すか、積み替え（再循環）を行うかを制御する。

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、上述の制御装置２３０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、二次払出コンベア１６１、換気ユニット１７０、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。

図７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は、上述した貯蔵期間の長い貯炭槽１０２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（図３参照）。

Ｓ１０２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。Ｓ１０３において、一次払出コンベア１６０、二次払出コンベア１６１及び換気ユニット１７０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に移送される。

二次払出コンベア１６１において、換気ユニット１７０の駆動モータ１８１が駆動されて、ファン１８２が回転する。ファン１８２が回転すると、図５に示すように、搬送路カバー１６４内部の空気は下筒部材１７１、上筒部材１７２の内部を上昇する。そして、上筒部材１７２の内部を上昇した空気は、天井フード１７３の内面に衝突し、天井フード１７３の側面に沿って、天井フード１７３の内面と上筒部材１７２の外側面１７２ａとの間の排気口１７４を通って下向きに流れ、側部フード１９０と天井フード１７３の縁部との間を通って外に流れ出る。

例えば外部が強風の場合、建物の壁部においては、その壁部に沿う風の流れが生じやすく、搬送路カバー１６４に沿って下から風が吹いている場合がある。このとき、搬送路カバー１６４に沿って吹く風は、換気ユニット１７０の下筒部材１７１の側面に衝突し、その側面に沿って上に流れる。そして更に側部フード１９０の側面に沿って流れて図５（ｂ）の矢印Ｂに示すように換気ユニット１７０から離れるように流れる。このように流れることにより、外部の空気が、天井フード１７３の内面と上筒部材１７２の外側面との間の排気口１７４から流入することがなく、したがって搬送路カバー１６４内部に流れ込まず、搬送路カバー１６４の内部の空気の十分な換気が確保される。

図７に戻り、Ｓ１０４において制御装置２３０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、Ｓ１０５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。

このように、本実施形態の、先入れ先出し方式によると、貯蔵期間の長い貯炭槽１０２から、また、同一の貯炭槽１０２においても先に貯蔵された石炭から外部へ搬出される。

（積み替え）
次に、石炭積み替え動作について説明する。図８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９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８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Ｓ２１０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９で示す積替制御を行う。

図９の積替制御では制御装置２３０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。

Ｓ３０３において一次払出コンベア１６０、二次払出コンベア１６１及び換気ユニット１７０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で移送される。

そして、先入れ先出しの場合と同様に、二次払出コンベア１６１において、換気ユニット１７０の駆動モータ１８１が駆動されて、ファン１８２が回転する。ファン１８２が回転すると、図５に示すように、搬送路カバー１６４内部の空気は下筒部材１７１、上筒部材１７２の内部を上昇する。そして、上筒部材１７２の内部を上昇した空気は、天井フード１７３の内面に衝突し、天井フード１７３の側面に沿って、天井フード１７３の内面と上筒部材１７２の外側面１７２ａとの間の排気口１７４を通って下向きに流れ、側部フード１９０と天井フード１７３の縁部との間を通って外に流れ出る。

例えば外部が強風で、搬送路カバー１６４に沿って下から風が吹いている場合がある。このとき、搬送路カバー１６４に沿って吹く風は、換気ユニット１７０の下筒部材１７１の側面に衝突し、その側面に沿って上に流れる。そして更に側部フード１９０の側面に沿って流れて図５（ｂ）の矢印Ｂに示すように換気ユニット１７０から離れるように流れる。このように流れることにより、外部の空気が、天井フード１７３の内面と上筒部材１７２の外側面１７２ａとの間の排気口１７４から流入することがなく、したがって搬送路カバー１６４内部に流れ込まず、搬送路カバー１６４の内部の空気の十分な換気が確保される。

Ｓ３０４おいて制御装置２３０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。

Ｓ３０５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８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かというデータととも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Ｓ２１０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Ｓ２１０へ進み、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８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ともに、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Ｓ２０９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。

以上、本実施形態の石炭貯蔵設備１００は、石炭を搬送する二次払出コンベア１６１と、その二次払出コンベア１６１を覆うとともに、周面に開口部１６５が設けられた搬送路カバー１６４と、開口部１６５に取り付けられた換気ユニット１７０と、を具備し、換気ユニット１７０は、開口部１６５から上方に延びる筒部材１７１，１７２と、筒部材１７１，１７２の内部に配置されるとともに駆動部の駆動力により回転されるファン１８２と、筒部材１７１，１７２の上方に配置された天井部１７３ａ、及び該天井部１７３ａの周囲から連続して筒部材１７１，１７２の外周面の上部を覆うように延びる側部１７３ｂを有し、側部１７３ｂと筒部材１７１，１７２の外周面との間に排気口１７４が形成される天井フード１７３と、排気口１７４と対向して設けられ、排気口１７４の下方に配置された底部１９１、及び該底部１９１から連続して天井フード１７３の側部１７３ｂ側に延びる前面側壁部１９２を有する側部フード１９０と、を備える。

二次払出コンベア１６１を搬送される石炭は、温度が上昇していたり、ＣＯを発生している場合がある。このため、二次払出コンベア１６１を覆う搬送路カバー１６４には換気ユニット１７０が設けられ、搬送路カバー１６４内の空気を外部に排気している。この換気ユニット１７０によって、二次払出コンベア１６１内部の空気が換気され、石炭の温度の低下が促進され、また搬送路カバー１６４内のＣＯ濃度が低減される。ここで、搬送路カバー１６４が設けられていない場合、搬送路カバー１６４の外部が強風の場合等においては、換気ユニット１７０を風が逆流して搬送路カバー１６４内に空気が流れ込み、搬送路カバー１６４内の空気がうまく排気されない可能性がある。しかし、本発明によると、換気ユニット１７０の排気口１７４が、側部フード１９０で覆われているため、排気口１７４を通って換気ユニット１７０内部へ入り込む風の逆流が防止される。これにより、搬送路カバー１６４の空気の外部へ排気が良好に行われる。

また、本実施形態の石炭貯蔵設備１００において、底部１９１は筒部材１７１，１７２の外周面から外方に向かって水平に延び、側壁部１９２は、底部１９１の外縁部から鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって筒部材１７１，１７２から離れる方向に延びている。

搬送路カバー１６４に沿って吹く風は、換気ユニット１７０の筒部材１７１，１７２に衝突すると、筒部材１７１，１７２の外周面に沿って下から上に吹き上げる。この際、側部フード１９０の側壁部１９２が鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって筒部材１７１，１７２から離れる方向に延びている場合、下から上に吹き上げられた風は筒部材１７１，１７２から離れる方向に導かれる。

更に、本実施形態において二次払出コンベア１６１は、水平方向に対して傾いて配置され、側壁部１９２の一部は二次払出コンベア１６１の下側に面し、側壁部１９２の他部は二次払出コンベア１６１の上側に面し、側壁部１９２の一部の上方に延びる長さは、側壁部１９２の他部の上方に延びる長さよりも長い。

二次払出コンベア１６１が水平方向に対して傾いて配置されると、風は、搬送路カバー１６４に沿って下から上に吹きやすく、換気ユニット１７０における二次払出コンベア１６１の下側に面している側にその風が衝突する。側壁部１９２における二次払出コンベア１６１の下側に面している部分の上方に延びる長さを長くすると、下から吹き上げる風の排気口１７４への流入を効果的に阻止できる。

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、１００：石炭貯蔵設備、１０２：貯炭槽、１６０：一次払出コンベア、１６１：二次払出コンベア（搬送路）、１６４：搬送路カバー、１６５：開口部、１７０：換気ユニット、１７１：下筒部材、１７２：上筒部材、１７３：天井フード、１７３ａ：天井部、１７３ｂ：側部、１７４：排気口、１８１：駆動モータ、１８２：ファン、１９０：側部フード、１９１：底部、１９２：前面側壁部、１９３：後面側壁部、１９４：側面側壁部、２３０：制御装置

Claims (2)

1. 石炭を搬送する搬送路と、
   前記搬送路を覆うとともに、周面に開口部が設けられた搬送路カバーと、
   前記開口部に取り付けられた換気ユニットと、を備え、
   前記換気ユニットは、
   前記開口部から上方に延びる筒部材と、
   前記筒部材の内部に配置されるとともに駆動部の駆動力により回転されるファンと、
   前記筒部材の上方に配置された天井部、及び該天井部の周囲から連続して前記筒部材の外周面の上部を覆うように延びる側部を有し、前記筒部材内部を上昇した空気が前記天井部内面に沿って方向転換し下向きに外部に流れ出ることができるよう、前記側部と前記筒部材の前記外周面との間に排気口が形成される笠状部材と、
   前記排気口と対向して設けられ、前記排気口の下方に配置された底部、及び該底部から連続して前記笠状部材の前記側部側に延びる側壁部を有する風除け部と、を備え、
   前記底部は前記筒部材の前記外周面から外方に向かって水平に延び、
   前記側壁部は、底部の外縁部から鉛直方向に対して傾いた状態で上方に向かって前記筒部材から離れる方向に延びる、
   石炭貯蔵設備。
2. 前記搬送路は、水平方向に対して傾いて配置され、
   前記側壁部の一方は前記搬送路の下側に面し、
   前記側壁部の他方は前記搬送路の上側に面し
   前記側壁部の前記下側に面する部分の前記上方に延びる長さは、前記側壁部の前記上側に面する部分の前記上方に延びる長さよりも長い、
   請求項１に記載の石炭貯蔵設備。

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