JP5425704B2 - 石炭貯蔵設備及び石炭貯蔵方法 - 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、貯蔵日時を記憶し、先に貯蔵された石炭から先に使用している（いわゆる先入れ先出し）。

しかし、石炭貯蔵量が多くなると、先入れ先出しを行っていても、石炭の貯蔵期間が長くなり、使用の順番が来る前に温度が上昇する場合もある。このため、貯炭槽に温度センサを設置し、温度が上昇した場合に、石炭の積み替えを行い、石炭を搬送することにより空冷している。

ここで、温度センサは、石炭を貯炭槽の下に払い出すために貯炭槽の下部に備えられたホッパの頂部と、貯炭槽におけるホッパの頂部よりも上部の貯炭槽内部とに設置されている。そしてホッパ頂部温度が、第１温度を超えている場合、又は貯炭槽内部温度が、第１温度より高い第２温度を超えている場合に石炭の積み替えが行われる。

ここで第２温度は、貯炭槽内部に貯蔵された石炭の赤熱開始温度に対して、積み替え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。一方、ホッパ頂部温度は貯炭槽内部温度よりも一般的に低いため、第２温度よりも低い第１温度が閾値として設定されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−４５５６４号公報

貯炭槽は、その下部に払出機を備えるホッパを備え、石炭がボイラでの燃焼のために外部搬送される場合、その払出機によって貯炭槽の下に設けられたコンベアに払い出される。この際、ホッパによって貯炭槽下部から払い出されるに従い、貯炭槽上部にある石炭は下部に移動してくる。また、石炭の外部搬送は貯炭槽全部の石炭に対して一度に行われずに、一部のみに行われることがある。そうすると、搬送前は貯炭槽内部の閾値である第２温度に満たなかったため積み替え対象でなかった石炭であっても、一部の石炭が外部搬送されたためにホッパ頂部に移動し、ホッパ頂部の閾値である第１温度を超える場合がある。この場合、上記従来技術では、すぐに積み替えの対象となる。

しかし、この場合、しばらく放置することでホッパ頂部の石炭温度は低下する可能性がある。したがって、このような石炭に対してすぐに積み替えを行うのは効率的でない。

本発明の課題は、効率的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け入れ部と、 前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受け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、 前記複数の貯炭槽それぞれの下方に設けられる複数のホッパ部と、前記複数のホッパ部の下方に配置され前記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け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のホッパ部の頂部近傍に配置される複数の第１温度測定部と、前記複数の貯炭槽それぞれの内部における前記ホッパ部よりも上方に配置される複数の第２温度測定部と、 前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を外部供給するように、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、前記払出装置の非作動状態において、前記第１温度測定部により、前記貯炭槽に外部供給されずに残された石炭があるときであって、前記払出装置が停止されて、一定期間を超えてから第１温度以上の温度が測定された場合、前記一定期間内において前記第１温度よりも高い第２温度以上の温度が測定された場合、及び前記第２温度測定部により、前記第２温度以上の温度が測定された場合に、前記第１温度又は前記第２温度が測定された貯炭槽に貯蔵された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、前記石炭受け入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する積替制御部と、を備える石炭貯蔵設備を提供する。

（２）本発明は、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け入れ部と、前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受け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、前記複数の貯炭槽それぞれの下方に設けられる複数のホッパ部と、前記複数のホッパ部の下方に配置され前記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け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のホッパ部の頂部近傍に配置される複数の第１温度測定部と、前記複数の貯炭槽それぞれの内部における前記ホッパ部よりも上方に配置される複数の第２温度測定部と、前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を外部供給するように、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、前記払出装置の非作動状態において、前記第１温度測定部により、前記貯炭槽に外部供給されずに残された石炭があるときであって、前記払出装置が停止されて一定期間を超えてから第１温度以上の温度が測定された場合、前記一定期間内において前記第１温度よりも高い第２温度以上の温度が測定された場合、及び前記第２温度測定部により、前記第２温度以上の温度が測定された場合に、前記第１温度又は前記第２温度が測定された貯炭槽に貯蔵された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、前記石炭受け入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する石炭貯蔵方法を提供する。

石炭が、貯炭槽からボイラでの燃焼のために外部搬送される場合、払出機によって石炭搬出器に払い出される。この際、ホッパ部によって貯炭槽下部から払い出されるに従い、貯炭槽上部にある石炭は下部に移動してくる。また、石炭の外部搬送は貯炭槽全部の石炭に対して一度に行われずに、一部のみに行われることがある。そうすると、搬送前は貯炭槽内部の閾値である第２温度に満たなかったため積み替え対象でなかった石炭であっても、一部の石炭が外部搬送されたためにホッパ頂部に移動し、ホッパ頂部の閾値である第１温度を超える場合がある。このような石炭は、そのまま放置することで温度が低下してくることがあり、積み替え不要の可能性がある。本発明では、このような石炭は積み替え対象とならず、不要な積み替えが防止される。

（３）前記積替制御部は、前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を全量循環させてもよい。この場合、石炭が全部積み替えられるので、石炭の貯蔵管理が容易である。

（４）前記第１温度測定部は、前記複数の貯炭槽のそれぞれに、水平面方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置され、前記第２温度測定部は、前記複数の貯炭槽のそれぞれに、該貯炭槽の高さ方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置してもよい。

これによると、一の貯炭槽に複数の第１温度測定部及び複数の第２温度測定部を配置したので、より正確に貯蔵石炭の温度が測定される。なお、前記第１温度は例えば４５℃であり、前記第２温度は例えば５５℃である。

本発明によれば、効率的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。 温度センサの配置を示す図である。 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に接続され石炭の貯蔵期間を記憶する記憶部２１２とを有している。タイマ２１１は、所定の貯炭槽１０２における石炭の貯蔵期間を計時する。また、記憶部２１２は、その貯蔵期間と、後述する払出機１３０が停止してからの経過時間とを記憶する。

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。

図５は、温度センサ２１３の配置を示す図である。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（第１温度センサ２１３ｈ）、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（第２温度センサ２１３ｓ）設置されている。図４に戻り、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、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、記憶部２１２からの貯蔵期間データ及び（払出機１３０が停止してからの）経過時間データ、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、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、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の計時が開始される。タイマ２１１の計時に基づき石炭の貯蔵期間が記憶部２１２によって管理される。そして、石炭使用時（外部に供給してボイラで燃焼させる場合）において、制御装置２３０は、記憶部２１２によって管理された貯蔵期間に基づいて、貯蔵期間の最も貯炭槽１０２の石炭を外部供給するように制御する（以下、この制御を外部供給制御という）。

図６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。

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。

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。なお、この外部供給は、一つの貯炭槽１０２の石炭全量について一度に行われるとは限らず、要求に応じて、一部についてのみ行われる場合もある。この場合、外部供給が停止された後、残りの石炭は貯炭槽１０２に貯蔵されたままとなる。このように、外部供給が貯炭槽１０２内の一部についてのみ行われた場合、記憶部２１２は、制御装置２３０から、その外部供給が一部について行われたという情報（全部について行われなかったという情報）を受け取り、その情報と払出機１３０が停止してからの経過時間の情報とを記憶する。

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７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８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期間が記憶部２１２によって管理される。以上は上述の先入れ先出しの場合と同様である。

図７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期間データを読み込む。

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８で示す積替制御を行う。

図８の積替制御では搬送制御部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において搬送制御部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。この積み替えにおいては、貯炭槽１０２の石炭の全量いついて一度に積み替えが行われる。積み替えを一度に全量で行うことにより、石炭の貯蔵日時の管理が容易になるからである。

「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７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、後述のＳ２２０に進む。超えていなければ、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０５で、貯炭槽内部温度ｔｓが、第２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、Ｓ２１１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及び貯炭槽内部温度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、貯炭槽内部温度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温度を４５度、貯炭槽内部温度ｔｓにおける第２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、上述のように、ホッパ１１０の頂部における同一水平位置に６ヶ所に設置された第１温度センサ２１３ｈ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。

貯炭槽内部温度ｔｓとは、上述のように、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ヶ所に設置された第２温度センサ２１３ｓで計測した温度である。第２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７に戻り、上述したように、Ｓ２０４で、ホッパ頂部温度ｔｈが、第１温度（例えば、４５度）を超えている場合Ｓ２２０へ進む。
Ｓ２１９で制御装置２３０は、記憶部１２１に外部供給が貯炭槽１０２内の全ての石炭について行われずに、一部についてのみ行われたものであるという情報（貯炭槽１０２に貯蔵されている石炭が外部供給されずに残された石炭であるという情報）が記憶されているかを判断する。外部供給の残りの石炭である場合、Ｓ２２０へ進む。外部供給残りの石炭でない場合はＳ２１０へ進む。Ｓ２２０では、払出機１３０が停止してからの経過時間の情報を受け取る。そして、払出機１３０が停止してからの経過時間が一定期間である第２の期間内（例えば数時間内）かどうかを判断する。第２の期間を超えている場合は、Ｓ２１１へ進む。

第２の期間内の場合は、Ｓ２２１へ進む。Ｓ２２１では、ホッパ頂部温度ｔｈが、上記サイロ内部での判断基準である第２温度（例えば、５５度）を超えているか否かが判断される。第２温度以上の場合は、Ｓ２１１へ進み、第２温度以下の場合はＳ２０５へ進む。

このように、ホッパ頂部温度ｔｈが、第１温度（例えば、４５度）を超えていた場合に、まず、Ｓ２２０において、石炭が外部供給停止後、一定期間である第２の期間（例えば数時間）内にあるかを判断するのは以下の理由による。

石炭が貯炭槽１０２からボイラ７での燃焼のために外部搬送される場合、貯炭槽１０２の石炭は、ホッパ１１０での払い出しに伴い、貯炭槽１０２下部のホッパ頂部に移動する。石炭の外部搬送が貯炭槽１０２全部の石炭に対して一度に行われずに一部搬送して終了した場合、外部搬送前は貯炭槽１０２内部で第２温度に満たずに積み替え対象外だった石炭であっても、ホッパ頂部に移動して、第１温度を超え、積み替え対象となる場合がある。このような石炭はそのまま放置することで温度が低下してくることがあり、積み替え不要の可能性があるからである。

しかし、そのような場合であっても、Ｓ２２１により判断を行い、ホッパ頂部の温度が第２温度を超えている場合には、貯炭槽１０２内部において第２温度を超えていた石炭であるので積み替えが行われる。これにより、貯蔵石炭の温度上昇をより確実に防止できる。

図７に戻り、Ｓ２０５において貯炭槽内部温度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、毎日定時刻に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。ステップ２０９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、Ｓ２１１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。

Ｓ２１２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、Ｓ２１１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によれば、石炭が貯炭槽１０２からボイラ７での燃焼のために外部搬送される場合、貯炭槽１０７の石炭は、ホッパ１１０での払い出しによって、貯炭槽１０２下部のホッパ頂部に移動する。石炭の外部搬送が貯炭槽全部の石炭に対して一度に行われずに一部搬送して終了した場合、外部搬送前は貯炭槽内部で第２温度に満たず、積み替え対象外だった石炭であっても、ホッパ頂部に移動して、第１温度を超え、積み替え対象となる場合がある。このような石炭はそのまま放置することで温度が低下してくることがあり、積み替え不要の可能性がある。本実施形態ではこのような石炭は積み替え対象とならないため、不要な積み替えが防止され、石炭貯蔵設備１００の効率化が図られる。

制御装置２３０は、貯炭槽１０２に貯蔵されている石炭を全量循環させるので、石炭の貯蔵日時の管理が容易である。

第１温度センサ２１３ｈは、複数の貯炭槽１０２のそれぞれに、水平面方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置され、第２温度センサ２１３ｓは、複数の貯炭槽１０２のそれぞれに、貯炭槽１０２の高さ方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置されている。これによると、一の貯炭槽１０２に複数の第１温度センサ２１３ｈ及び複数の第２温度センサ２１３ｓを配置したので、より正確に貯蔵石炭の温度が測定される。

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、２１３ｈ：第１温度センサ、２１３ｓ：第２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

Claims (5)

1. 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け入れ部と、
   前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受け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、
   前記複数の貯炭槽それぞれの下方に設けられる複数のホッパ部と、
   前記複数のホッパ部の下方に配置され前記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け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のホッパ部の頂部近傍に配置される複数の第１温度測定部と、
   前記複数の貯炭槽それぞれの内部における前記ホッパ部よりも上方に配置される複数の第２温度測定部と、
   前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を外部供給するように、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、
   前記払出装置の非作動状態において、
   前記第１温度測定部により、貯炭槽に外部供給されずに残された石炭があるときであって、前記払出装置が停止されて、一定期間を超えてから警戒温度としての第１温度以上の温度が測定された場合、前記一定期間内において前記第１温度よりも高い石炭の赤熱開始温度に対して積み替え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第２温度以上の温度が測定された場合、及び
   前記第２温度測定部により、前記第２温度以上の温度が測定された場合に、
   前記第１温度又は前記第２温度が測定された貯炭槽に貯蔵された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、前記石炭受け入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する積替制御部と、を備える石炭貯蔵設備。
2. 前記積替制御部は、前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を全量循環させる請求項１に記載の石炭貯蔵設備。
3. 前記第１温度測定部は、前記複数の貯炭槽のそれぞれに、水平面方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置され、
   前記第２温度測定部は、前記複数の貯炭槽のそれぞれに、該貯炭槽の高さ方向に所定の間隔をあけて複数ずつ配置される請求項１又は２に記載の石炭貯蔵設備。
4. 前記第１温度は４５℃であり、前記第２温度は５５℃である請求項１〜３のいずれかに記載の石炭貯蔵設備。
5. 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け入れ部と、
   前記複数の貯炭槽の上方に配置され前記石炭受け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、
   前記複数の貯炭槽それぞれの下方に設けられる複数のホッパ部と、
   前記複数のホッパ部の下方に配置され前記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け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のホッパ部の頂部近傍に配置される複数の第１温度測定部と、
   前記複数の貯炭槽それぞれの内部における前記ホッパ部よりも上方に配置される複数の第２温度測定部と、
   前記貯炭槽に貯蔵されている石炭を外部供給するように、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、
   前記払出装置の非作動状態において、
   前記第１温度測定部により、貯炭槽に外部供給されずに残された石炭があるときであって、前記払出装置が停止されて一定期間を超えてから警戒温度としての第１温度以上の温度が測定された場合、前記一定期間内において前記第１温度よりも高い石炭の赤熱開始温度に対して積み替え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第２温度以上の温度が測定された場合、及び
   前記第２温度測定部により、前記第２温度以上の温度が測定された場合に、
   前記第１温度又は前記第２温度が測定された貯炭槽に貯蔵された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、前記石炭受け入れ部及び前記石炭搬入装置を制御する石炭貯蔵方法。

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