JP6590484B2 - 燃焼システム及び燃焼システム運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼システム及び燃焼システム運転方法に関する。

放射性物質を含む物質である放射性物質含有物としては、放射性廃棄物や放射性物質を含有する燃料等がある。放射性廃棄物は、環境に悪影響を与えることを抑制するために、管理した状態で保管している。ここで、大量の放射性廃棄物が発生すると管理する場所の確保が困難になる、管理に生じるリスクが増大するという問題がある。これに対して、放射性廃棄物を処理し、減容化する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、プラズマバーナを有し、有毒廃棄物や放射性廃棄物等の廃棄物を燃焼させ溶融させる高温度炉が記載されている。

特表２００７−５１１７３１号公報

特許文献１に記載の溶融炉で処理することができるが、処理量に限界がある。また、放射性物質含有物の処理方法としては、放射性物質含有物を焼却炉等で燃焼させる方法がある。しかしながら、この方法では、燃焼時に発生する飛灰中の放射性物質が飛灰とともに飛散してしまう恐れがある。また、飛灰中の放射性物質は、水に溶出しやすいため、放射性物質を溶出させ吸着剤で処理する手法が必要であるがコストが増加する。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、放射性物質含有物を効率よく減容化することができる燃焼システム及び燃焼システム運転方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明は、燃焼システムであって、投入された物質の一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉に燃料を供給する燃料供給装置と、前記変換炉に放射性物質を含有する放射性物質含有物を供給する放射性物質含有物供給装置と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に変換する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有することを特徴とする。

また、燃焼システムは、放射線量を検出する少なくとも１つの放射線モニタを有する計測ユニットと、前記放射線モニタの計測結果に基づいて、前記放射性物質含有物供給装置から前記変換炉に供給する放射性物質含有物を制御する制御装置と、を有することが好ましい。

また、前記放射線モニタは、前記計測ユニットの１つが、前記放射性物質含有物供給装置に配置されることが好ましい。

また、前記放射線モニタは、前記計測ユニットの１つが、前記スラグ回収装置に配置されることが好ましい。

また、前記スラグ回収装置は、貯蔵ホッパと、再処理用ホッパとを有し、前記制御装置は、前記スラグ回収装置に配置された前記計測ユニットで検出した放射線量が閾値以下の場合、前記貯蔵ホッパにスラグを排出させ、放射線量が閾値を超える場合、前記再処理用ホッパにスラグを排出させることが好ましい。

また、前記放射線モニタは、前記計測ユニットの１つが、前記戻しラインに配置されることが好ましい。

また、前記放射線モニタは、前記計測ユニットの１つが、前記排出部に配置されることが好ましい。

また、前記放射線モニタは、前記計測ユニットの１つが、前記煙突に配置されることが好ましい。

また、前記変換炉は、燃料を燃焼・ガス化することでガス燃料を生成するガス化炉であり、前記分離機は、チャー回収装置であることが好ましい。

また、前記変換炉は、燃料を燃焼し、放射性物質含有物を溶融する溶融炉であることが好ましい。

上記の目的を達成するための本発明は、放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に変換する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測し、前記変換炉よりも下流側の計測点の放射線量を計測する線量計測ステップと、前記線量計測ステップで計測した放射線量に基づいて前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を決定する供給量決定ステップと、を有することを特徴とする。

また、前記供給量決定ステップは、前記計測点で計測した放射線量が第１閾値以下の場合、前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を増加させ、前記計測点で計測した放射線量が前記閾値よりも高い第２閾値以上の場合、前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を減少させることが好ましい。なお、閾値は、本発明の燃焼システムでは、戻しラインを有する循環系のため、循環系に放射性物質が濃縮する可能性があることから、濃縮を考慮した値とする。濃縮量は、放射性物質投入時の入口出口の放射性物質量を事前に把握することで、あるいは、モニタリングすることで、把握できる。

また、前記供給量決定ステップは、前記計測点で計測した放射線量に基づいて供給する放射性物質含有物の放射線量の総量を決定し、決定した放射性物質含有物の放射線量の総量と前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量とに基づいて、前記放射性物質含有物の供給量を決定することが好ましい。

また、前記計測点は、前記スラグ回収装置を含むことが好ましい。

また、前記計測点は、前記戻しライン、前記排出部の少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、前記スラグ回収装置は、貯蔵ホッパと、再処理用ホッパとを有し、前記スラグ回収装置で検出した放射線量が閾値以下の場合、前記貯蔵ホッパにスラグを排出させ、放射線量が閾値を超える場合、前記再処理用ホッパにスラグを排出させるステップを有することが好ましい。

上記の目的を達成するための本発明は、放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に変換する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、前記変換炉の運転を開始する指示を検出した後、設定された時間、前記変換炉に燃料のみを供給する専焼ステップと、前記専焼ステップの後、前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測する線量計測ステップと、前記線量計測ステップで計測した放射線量が閾値以下の場合、放射性物質含有物を前記変換炉に供給するステップと、を有することを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明は、放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に変換する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、前記変換炉の運転を停止する指示を検出した後、前記変換炉への放射性物質含有物の供給を停止するステップと、前記変換炉よりも下流側の計測点の放射線量を計測する線量計測ステップと、前記線量計測ステップで計測した放射線量が閾値以下の場合、前記変換炉の運転を停止する処理を開始するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、燃料によって高温雰囲気が生成された変換炉に放射性物質含有物を投入することで、放射性物質含有物を燃焼させ、かつスラグ化させることができる。これにより、放射性物質含有物を効率よく減容化することができる。

図１は、本実施形態の燃焼システムの一例である石炭ガス化複合発電システムの概略構成図である。 図２は、石炭ガス化複合発電システムの制御装置を模式的に示すブロック図である。 図３は、ガス化炉の運転開始時の動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、ガス化炉の運転停止時の動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態の燃焼システムの他の例である溶融システムの概略構成図である。 図９は、石炭ガス化複合発電システムの制御装置を模式的に示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、本実施形態において、放射性物質含有物は、放射性物質を含有する各種物体が含まれる。具体的には、原子力施設から排出された放射性廃棄物、飛散した放射性物質が付着した放射性廃棄物、放射性物質を含有する燃料等が含まれる。

図１は、本実施形態の燃焼システムの一例である石炭ガス化複合発電システムの概略構成図である。図２は、石炭ガス化複合発電システムの制御装置を模式的に示すブロック図である。

本実施形態の石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）は、燃焼システムの一例であり、空気を酸化剤としてガス化装置で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行っている。即ち、石炭ガス化複合発電システムは、空気燃焼方式（空気吹き）の発電システムである。なお、本実施形態では、空気吹きの発電システムとして説明するが、空気吹きの発電システムは一例であり、空気吹きに限定されない。

本実施形態において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電システム１０は、給炭装置（燃料供給装置）１１と、放射性物質含有物供給装置１２と、混合装置１３と、ガス化炉１４と、チャー回収装置１５と、ガス精製装置１６と、ガスタービン設備１７と、蒸気タービン設備１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０と、スラグ回収装置２１と、線量計測ユニット２２と、制御装置２３と、を有する。

給炭装置１１は、混合装置１３に石炭を粉砕した微粉炭を供給する。給炭装置１１は、石炭供給源２４と、粉砕機２５と、を有する。石炭供給源２４は、石炭を貯留するバンカとバンカに貯留された石炭を搬送する搬送機構とを有する。搬送機構は、空気搬送する機構やコンベヤ等である。粉砕機２５は、石炭供給源２４から供給された石炭を粉砕し、微粉炭とする。給炭装置１１は、石炭を粉砕した微粉炭を混合装置１３に供給する。なお、給炭装置１１は、石炭（原炭）を乾燥させる乾燥装置を有していてもよいし、粉砕機２５を複数段有していてもよい。

放射性物質含有物供給装置１２は、放射性物質含有物供給源２６と、粉砕機２７と、開閉弁２８と、を有する。放射性物質含有物供給装置１２は、放射性物質含有物供給源２６は、放射性物質含有物を貯留するバンカとバンカに貯留された放射性物質含有物を搬送する搬送機構とを有する。搬送機構は、コンベヤや空気搬送する機構等である。放射性物質含有物を搬送する機構は、外部と遮断された閉じられた空間で放射性物質含有物を搬送する機構とすることが好ましい。放射性物質含有物を搬送する機構は、放射性物質含有物を搬送する経路の搬入口、搬出口以外で、外部と連通している部分に放射性物質含有物が漏れることを抑制するフィルタ等を設けることが好ましい。粉砕機２７は、放射性物質含有物供給源２６から供給された放射性物質含有物を粉砕する。開閉弁２８は、粉砕機２７と混合装置１３との間の放射性物質含有物が搬送される配管に設けられている。開閉弁２８は、開閉を切り換えることで、混合装置１３に放射性物質含有物を供給する状態と、供給を停止する状態とを切り換える。放射性物質含有物供給装置１２は、粉砕した放射性物質含有物を混合装置１３に供給する。また、本実施形態放射性物質含有物供給装置１２は、粉砕機２７で放射性物質含有物を粉砕したが、放射性物質含有物供給源２６から供給される放射性物質含有物が微粉炭と同様の細かい粒子であれば、粉砕しなくてもよい。

混合装置１３は、給炭装置１１から供給された微粉炭と、放射性物質含有物供給装置１２から供給された放射性物質含有物と、を一時的に貯留しガス化炉１４に供給する。混合装置１３は、供給ホッパ３１ａ，３１ｂと給炭ライン３２ａ，３２ｂとを有する。供給ホッパ３１ａ，３１ｂは、粉砕機２５で粉砕された微粉炭と、粉砕機２７で粉砕された放射性物質含有物が供給される。供給ホッパ３１ａ、３１ｂは、供給された微粉炭と粉砕された放射性物質含有物を混合しつつ貯留する。供給ホッパ３１ａ、３１ｂは、微粉炭と放射性物質含有物とが供給され、微粉炭と放射性物質含有物とを排出する際に、微粉炭と放射性物質含有物とが移動することで混合されるが、微粉炭と射性物質含有物とを混合するための撹拌機構を備えていてもよい。給炭ライン３２ａ，３２ｂは、供給ホッパ３１ａ、３１ｂから排出された微粉炭と放射性物質含有物とをガス化炉１４に供給する。具体的には、ガス化炉１４に向けた方向に窒素が流れている第１窒素供給ライン４３に供給ホッパ３１ａ、３１ｂから排出された微粉炭と放射性物質含有物を供給することで、窒素とともに微粉炭と放射性物質含有物をガス化炉１４に供給する。なお、本実施形態の混合装置１３は、２組の供給ホッパ３１ａ，３１ｂと給炭ライン３２ａ，３２ｂを設けたが１つでもよい。

ガス化炉１４は、混合装置１３を介して給炭装置１１から微粉炭（燃料）が供給され、混合装置１３を介して放射性物質含有物供給装置１２から放射性物質含有物が供給される。また、ガス化炉１４は、チャー回収装置１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が戻されて供給される。ガス化炉１４は、各部の制御によって、微粉炭、放射性物質含有物、チャーが供給される状態と供給されない状態とが切り換え可能となっている。

ガス化炉１４は、ガスタービン設備１７（圧縮機６１）から圧縮空気供給ライン４１が接続されており、このガスタービン設備１７で圧縮された圧縮空気が供給可能となっている。空気分離装置４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３がガス化炉１４に接続されている。また、第１窒素供給ライン４３は、上述したように給炭ライン３２ａ，３２ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン４５もガス化炉１４に接続され、この第２窒素供給ライン４５にチャー回収装置１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、酸素供給ライン４７は、圧縮空気供給ライン４１に接続されている。この場合、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、酸化剤として利用される。

ガス化炉１４は、例えば、２段２室噴流床形式のガス化炉を有し、内部に供給された石炭、チャー、空気（酸素）、またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）が発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。また、ガス化炉１４は、ガス化反応で生じる高温の雰囲気で石炭とともに供給される放射性物質含有物を溶融させる。放射性物質含有物は、溶融されることで、一部がガス化し、一部がスラグ化する。また、放射性物質含有物から生成されるスラグは、生成時に石炭に含まれる成分によりガラス固化される。なお、ガス化炉１４には、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置や、ガス化炉１４の熱を回収する熱交換器等が設けられている。ガス化炉１４は、噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉や固定床ガス化炉としてもよい。そして、このガス化炉１４は、チャー回収装置１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン４９が設けられており、チャーを含む可燃性ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を設けることで、可燃性ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収装置１５に供給するとよい。

チャー回収装置１５は、集塵装置５１と供給ホッパ５２と上述したチャー戻しライン４６とを有している。この場合、集塵装置５１は、１つまたは複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、ガス化炉１４で生成された可燃性ガスに含有するチャーを分離することができる。集塵装置５１は、チャーとともに可燃性ガスに含まれる粒子状の放射性物質を分離する。そして、チャーと粒子状の放射性物質が分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガスから分離されたチャーと粒子状の放射性物質を貯留するものである。なお、集塵装置５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。チャー回収装置１５は、ガス化炉１４から排出された可燃性ガスからチャー（収支分）及び粒子状の放射性物質を分離し、ガス化炉１４に再度供給する。つまり、チャー回収装置１５は、ガス化炉１４との間で、粒子分を循環させる循環機構となる。

ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、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、ガス精製装置１６は、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン設備１７に供給する。なお、このガス精製装置１６では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓ）が含まれているため、アミン吸収液によって除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。

ガスタービン設備１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を有しており、圧縮機６１とタービン６３は、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２は、圧縮機６１から圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製装置１６から燃料ガス供給ライン６６が接続され、タービン６３に燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１からガス化炉１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気とガス精製装置１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。

蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７における回転軸６４に連結されるタービン６９を有しており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン設備１７（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、空気と高温の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。そのため、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン設備１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に、蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。従って、蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が駆動し、回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突７５から大気へ放出される。

スラグ回収装置２１は、ガス化炉１４で生成されたスラグを回収する。スラグ回収装置２１は、スラグ排出ライン３４と、スラグ貯蔵装置３５ａ、３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置３６と、を有する。スラグ排出ライン３４は、ガス化炉１４と接続され、ガス化炉１４から排出されたスラグが流れる。スラグ排出ライン３４は、スラグ貯蔵装置３５ａ、３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置３６と接続している。

スラグ貯蔵装置３５ａ、３５ｂは、埋め立て等の処理に使用できるスラグを貯留する。具体的には、体積当たりの線量が設定した基準以下のスラグを貯留する。スラグ貯蔵装置３５ａは、分岐スラグライン９０ａと、貯蔵ホッパ９１ａと、開閉弁９２ａと、を有する。分岐スラグライン９０ａは、スラグ排出ライン３４に接続され、スラグ排出ライン３４からスラグが供給される。貯蔵ホッパ９１ａは、分岐スラグライン９０ａから供給されたスラグを貯留する。開閉弁９２ａは、分岐スラグライン９０ａに設けられている。開閉弁９２ａは、開閉を切り換えることで、貯蔵ホッパにスラグを供給する状態と、供給を停止する状態とを切り換える。スラグ貯蔵装置３５ｂは、スラグ貯蔵装置３５ａと同様の構造であり、分岐スラグライン９０ｂと、貯蔵ホッパ９１ｂと、開閉弁９２ｂと、を有する。

高濃度スラグ貯蔵装置３６は、再処理が必要なスラグを貯留する。具体的には、体積当たりの線量が設定した基準を超えるスラグを貯留する。高濃度スラグ貯蔵装置３６は、分岐スラグライン９４と、再処理用ホッパ９５と、開閉弁９６と、を有する。分岐スラグライン９４は、スラグ排出ライン３４に接続され、スラグ排出ライン３４からスラグが供給される。再処理用ホッパ９５は、分岐スラグライン９４から供給されたスラグを貯留する。開閉弁９６は、分岐スラグライン９４に設けられている。開閉弁９６は、開閉を切り換えることで、貯蔵ホッパにスラグを供給する状態と、供給を停止する状態とを切り換える。

スラグ回収装置２１は、スラグ貯蔵装置３５ａ、３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置３６と、を有し、運転状態によって、具体的にはスラグの放射線量に応じて、開閉弁９２ａ、９２ｂ、９６を切り換え、スラグを貯留するホッパを切り換える。これにより、スラグ回収装置２１は、処理可能なスラグを好適に貯留することができる。なお、貯留するホッパの切り換え処理については後述する。

線量計測ユニット２２は、石炭ガス化複合発電システム１０の各部の放射線量を計測する。線量計測ユニット２２は、第１放射線モニタ８０と、第２放射線モニタ８２と、第３放射線モニタ８４と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８と、を有する。第１放射線モニタ８０と、第２放射線モニタ８２と、第３放射線モニタ８４と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８と、は、いずれも測定位置における放射線量を計測する。

第１放射線モニタ８０は、放射性物質含有物供給装置１２の粉砕機２７よりも下流側で混合装置１３よりも上流側の放射性物質含有物の通過経路に設けられている。第１放射線モニタ８０は、混合装置１３を流れる物質（主に放射性物質含有物）の放射線量を計測する。第１放射線モニタ８０は、ガス化炉１４に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測する。第１放射線モニタ８０は、放射線量に加え、放射性物質含有物に含まれる放射性物質の成分分析、つまり、どの種類の放射性物質がどの割合で含まれるかを計測する計測機器を用いてもよい。

次に、第２放射線モニタ８２と、第３放射線モニタ８４と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８と、は、ガス化炉１４よりも下流側の計測点の放射線量を計測する。第２放射線モニタ８２は、スラグ回収装置２１のスラグ排出ライン３４に設けられている。第２放射線モニタ８２は、スラグ排出ライン３４を流れる物質、つまり主にスラグの放射線量を計測する。第３放射線モニタ８４は、チャー回収装置１５のチャー戻しライン４６に設けられている。第３放射線モニタ８４は、チャー戻しライン４６を流れる物質、つまり主に集塵装置５１でチャーとともに捕集された粒子状の放射性物質の放射線量を計測する。第４放射線モニタ８６は、チャー回収装置１５でチャーが分離された可燃性ガスが流れるガス排出ライン５３に設けられている。第４放射線モニタ８６は、ガス排出ライン５３を流れる物質、つまり主に可燃性ガスとともに流れる集塵装置５１で捕集されなかった放射性物質の放射線量を計測する。第５放射線モニタ８８は、煙突７５に設けられている。第５放射線モニタ８８は、外部に排出される空気に含まれる放射性物質の放射線量を計測する。

制御装置２３は、石炭ガス化複合発電システム１０の動作を制御する。制御装置２３は、演算部３８と、記憶部３９とを有する。制御装置２３としては、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。制御装置２３は、キーボード、マウス、タッチパネル等の利用者からの情報や指示の入力を受け付ける入力部、液晶パネルや有機ＥＬ（Organic Electro−Luminescence）パネル等の表示装置や、プリンタ、音声を出力するスピーカ等の各種情報を出力して、オペレータ等の利用者に情報を報知する出力部、所定の通信プロトコルに基づいて、他の装置との間での情報の送受信を制御する通信部、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されたプログラムやデータを読み取る媒体読取部等をさらに備えていてもよい。

演算部３８は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶手段であるメモリとを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算部３８は、記憶部３９に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算部３８は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部３９に対してデータの読み書きを行ったり、各部の動作を制御したりする。

記憶部３９は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部３９に記憶されるプログラムには、運転を制御する制御プログラム３９ａが含まれる。記憶部３９に記憶されるデータには、運転時の各種条件が記憶される条件テーブル３９ｂと、が含まれる。条件テーブル３９ｂには、線量計測ユニット２２の計測結果に基づいて、放射性物質含有物供給装置１２による放射性物質含有物の供給動作を制御する各種条件や、スラグ回収装置２１の動作を制御する条件を含む。

なお、記憶部３９が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、制御装置２３がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて制御装置２３にダウンロードされることとしてもよい。また、図２において記憶部３９が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部によって読み取られることとしてもよい。

制御装置２３は、図２に示すように、制御プログラム（燃焼制御プログラム）３９ａを演算部３８に実行させることにより、線量計測ユニット２２の計測結果に基づいて、石炭供給源２４、放射性物質含有物供給源２６、開閉弁２８、９２ａ、９２ｂ、９６の動作を制御する機能を実現する。制御プログラム（燃焼制御プログラム）３９ａを実行することで実現できる機能については、後述する。

次に、石炭ガス化複合発電システム１０の作動について説明する。石炭ガス化複合発電システム１０は、給炭装置１１から混合装置１３に微粉炭が供給され、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に放射性物質含有物が供給される。

混合装置１３に供給された微粉炭と放射性物質含有物は第１窒素供給ライン４３を通してガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１５で回収されたチャーが、空気分離装置４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を通してガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離装置４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉１４に供給される。

ガス化炉１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）を生成することができる。そして、この可燃性ガスは、ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通して排出され、チャー回収装置１５に送られる。

このチャー回収装置１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここで可燃性ガスからこのガスに含有するチャーが分離される。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通してガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。そして、ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製装置１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによりタービン６３を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。

そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ２０にて、空気と熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。

その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排ガスが煙突７５から大気へ放出される。

石炭ガス化複合発電システム１０は、以上のように、燃料である石炭とともに放射性物質含有物をガス化炉１４に供給することで、放射性物質含有物を燃焼させることができる。燃料とともにガス化炉に投入することで、放射性物質を燃料から生成されるスラグとともにスラグ化することができる。これにより、燃料成分と放射性物質とが混合し、放射性物質濃度を低減できる。また、本実施形態では、放射性物質をガラス固化してスラグにすることができる。これにより、放射性物質を、ガラス中に封入することで、適切に放射性物質を処理することができる。

また、石炭ガス化複合発電システム１０は、チャーとともに粒子分の放射性物質を循環させることができ、また、燃焼しガス化した放射性物質も、循環中に温度が低下し、チャー等の循環粒子に付着し、循環させることで、放射性物質の処理時に放射性物質が外部に漏れることを抑制することができる。

また、石炭ガス化複合発電システム１０は、各部で放射線量を検出することで、運転状態を正確に把握することができる。また、石炭ガス化複合発電システム１０は、検出した放射線量に基づいて、供給する放射性物質含有物の供給を管理することでより安全に放射性物質含有物を処理することができる。

以下、図３から図７を用いて、石炭ガス化複合発電システム１０のガス化炉１４の周辺の動作、具体的には、燃料と放射性物質含有物の供給動作およびスラグの回収動作について詳細に説明する。

図３は、ガス化炉の運転開始時の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置２３は、運転開始の指令を検出したら、図３の処理を行う。制御装置２３は、燃料の供給を開始する（ステップＳ１２）。つまり、制御装置２３は、給炭装置１１から混合装置１３に微粉炭を供給し、混合装置１３からガス化炉１４に微粉炭を供給する。また、制御装置２３は、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に放射性物質含有物を供給しない。制御装置２３は、ガス化炉１４に燃料である微粉炭のみを供給し、ガス化炉１４で燃料のみを燃焼、ガス化させる。

制御装置２３は、ガス化炉１４で燃料のみの燃焼、ガス化を開始したら、一定時間経過したかを判定する（ステップＳ１４）。一定時間は、予め条件テーブル３９ｂに記憶されている設定された時間である。また、一定時間は、入口燃料のスラグ換算量と出口のスラグ量が一定となる定常状態となる時間であることが、好ましい。制御装置２３は、一定時間経過していない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１４に戻る。制御装置２３は、一定時間経過した（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、混合装置１３に供給する放射性物質含有物の線量を計測する（ステップＳ１６）。つまり、制御装置２３は、第１放射線モニタ８０で計測した放射線量を取得する。

制御装置２３は、線量を検出したら、検出した線量が基準値（閾値）以下であるかを判定する（ステップＳ１８）。ここで、基準値は、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に供給し、ガス化炉１４で燃焼させる放射性物質含有物が、燃料可能な放射性物質含有物であるかを判定する基準の値である。なお、本実施形態の燃焼システムの石炭ガス化複合発電システム１０は、戻しラインを有し、物質が循環する循環系であるため、循環系に放射性物質が濃縮する可能性がある。このため、基準値は、濃縮を考慮した値とすることが好ましい。濃縮量は、放射性物質投入時の入口出口の放射性物質量を事前に把握することで、あるいは、モニタリングすることで、把握できる。後述する基準値も同様に循環を考慮した値とすることが好ましい。

制御装置２３は、検出した線量が基準値より高い（ステップＳ１８でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１６に戻る。制御装置２３は、検出した線量が基準値以下となるまで、ステップＳ１８の処理を繰り返す。つまり、制御装置２３は、検出した線量が基準値より高い場合は、燃料のみを燃焼する状態を維持する。また、石炭ガス化複合発電システム１０は、検出した線量が基準値より高い場合、放射性物質含有物供給装置１２を交換するようにしてもよい。

制御装置２３は、検出した線量が基準値以下（ステップＳ１８でＹｅｓ）と判定した場合、混合装置１３への放射性物質含有物の供給を開始する（ステップＳ２０）。制御装置２３は、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に放射性物質含有物を供給し、混合装置１３からガス化炉１４に放射性物質含有物を供給する。これにより、石炭ガス化複合発電システム１０は、ガス化炉１４での放射性物質含有物の燃焼、放射性物質のスラグ化を開始する。

石炭ガス化複合発電システム１０は、運転開始時は、燃料である石炭のみを供給し、放射性物質含有物を供給しないことで、石炭ガス化複合発電システム１０の経路内に初期層として、放射性物質を備えない燃料由来付着物（チャー、灰など）で満たすことができる。これにより、炉壁表面層への放射性物質由来の付着物の付着を抑制できる。

また、放射性物質含有物供給装置１２から供給される放射性物質含有物の線量が高い場合、放射性物質含有物を投入しないことで、石炭ガス化複合発電システム１０を安定して運転することができる。

図４は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置２３は、燃料とともに放射性物質含有物をガス化炉に供給している場合に、図４の処理を繰り返し実行する。制御装置２３は、計測点の放射線量を計測する（ステップＳ３２）。ここで、計測点は、第２放射線モニタ８２で計測する位置、第３放射線モニタ８４で計測する位置、第４放射線モニタ８６で計測する位置、第５放射線モニタ８８で計測する位置の少なくとも１つである。つまり、計測点は、燃料及び放射性物質含有物の流れ方向において、ガス化炉１４よりも下流側となる位置である。

制御装置２３は、計測点で放射線量を計測したら、放射線量が第１基準値以下であるかを判定する（ステップＳ３４）。第１基準値は、予め設定されている値である。また、複数の測定点を有する場合、第１基準値は、測定点のそれぞれに対して設定されている。制御装置２３は、放射線量が第１基準値以下である（ステップＳ３４でＹｅｓ）と判定した場合、混合装置１３に供給する放射性物質含有物を増加させる（ステップＳ３６）。

制御装置２３は、放射線量が第１基準値より高い（ステップＳ３４でＮｏ）と判定した場合、放射線量が第２基準値以上であるかを判定する（ステップＳ３８）。第２基準値は、第１基準値よりも高い値であり、予め設定されている値である。また、複数の測定点を有する場合、第２基準値は、測定点のそれぞれに対して設定されている。制御装置２３は、放射線量が第２基準値以上である（ステップＳ３８でＹｅｓ）と判定した場合、混合装置１３に供給する放射性物質含有物を減少させる（ステップＳ４０）。

制御装置２３は、放射線量が第２基準値未満である（ステップＳ３８でＮｏ）と判定した場合、つまり、放射線量が第１基準値より高く第２基準値未満である場合、供給量を変更せず、処理を終了する。制御装置２３は、決定した供給量に基づいて、放射性物質含有物供給装置１２から供給する放射性物質含有物を供給し、ガス化炉１４に放射性物質含有物を供給する。

石炭ガス化複合発電システム１０は、計測点、つまり、ガス化炉よりも下流側の各位置の放射線量をモニタリングし、その結果に基づいて、放射性物質含有物の供給量を制御することにより、経路内の放射線量を基準値以下にしつつ、かつ、より多くの放射性物質含有物を処理することができる。つまり効率よくかつ安全に放射性物質含有物を処理することができる。

石炭ガス化複合発電システム１０は、計測点として、第２放射線モニタ８２を用いることで、スラグの線量を適正に制御することができる。石炭ガス化複合発電システム１０は、計測点として、第３放射線モニタ８４を用いることで、循環する経路の線量を管理することができる。また、循環しており、濃縮された位置での線量を計測することができ、分解能を高くすることができる。また、第３放射線モニタ８４の計測結果からチャー回収装置１５よりも下流側の可燃性ガスの放射線量を推定することができる。石炭ガス化複合発電システム１０は、計測点として、第４放射線モニタ８６を用いることで、排出される可燃性ガスの線量を制御することができ、線量が高いガスが排出されることを抑制することできる。石炭ガス化複合発電システム１０は、計測点として、第５放射線モニタ８８を用いることで、排出される排ガスの線量を制御することができ、線量が高いガスが排出されることを抑制することできる。

線量計測ユニット２２は、第１放射線モニタ８０と、第２放射線モニタ８２と、第３放射線モニタ８４と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８と、の全てを設けることが好ましい。特に、放射性物質含有物の投入量を好適に制御できるため、第１放射線モニタ８０を設けることが好ましい。また、排出される物質（スラグ、可燃性ガス）の線量を計測するため、第２放射線モニタ８２と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８とも設けることが好ましい。

図５は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。図５は、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に供給する放射性物質含有物の量を決定し、決定した量の放射性物質含有物を供給する処理の一例である。制御装置２３は、燃料とともに放射性物質含有物をガス化炉に供給している場合に、図５の処理を繰り返し実行する。制御装置２３は、図４の処理で決定する放射性物質の増加量を図５に示す処理で行っても、図４の処理とは別の処理として行ってもよい。

制御装置２３は、計測点の放射線量に基づいて、供給する放射性物質の線量の総量を決定する（ステップＳ４２）。制御装置２３は、線量の総量を決定したら、決定した放射性物質の線量の総量と、放射性物質含有物の放射線量の計測結果、つまり、第１放射線モニタ８０の計測結果とに基づいて、供給する放射性物質含有物の供給量を決定する（ステップＳ４４）。制御装置２３は、放射性物質含有物供給装置１２から供給する放射性物質含有物の放射性物質の総量が、決定した供給する放射性物質の線量の総量となる放射性物質含有物の量を決定し、決定した量を供給する放射性物質含有物の供給量とする。制御装置２３は、混合装置１３に供給している放射性物質含有物の線量を加味して、ガス化炉１４に供給する放射性物質の線量の総量が所定の量となるように放射性物質含有物の供給量を決定してもよい。

制御装置２３は、供給する放射性物質含有物の供給量を決定したら、決定した量の放射性物質含有物を供給する（ステップＳ４６）。

石炭ガス化複合発電システム１０は、図５に示すように、放射性物質含有物の放射線量を加味して、供給量を調整することで、経路内の放射線量をより高い精度で調整することができる。また、この場合、第２放射線モニタ８２は、放射性物質の割合も算出し、その割合に基づいて、供給量を調整することが好ましい。これにより、放射性物質の種類によって、異なるガス化炉内での挙動、スラグとなるかガス化するかをより高い精度で予測することができ、経路内の放射線量をより高い精度で調整することができる。また、事前に放射性物質の種類によってのガス化炉内での挙動、スラグ側に移行するか、ガス側に移行するかを、要素試験で把握することで、より高い精度で予測することができ、経路内の放射線量をより高い精度で調整することができる。

図６は、ガス化炉の運転時の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置２３は、燃料とともに放射性物質含有物をガス化炉に供給している場合に、図６の処理を繰り返し実行する。制御装置２３は、図４の処理、図５の処理と並行して図６の処理を実行する。制御装置２３は、図４の処理、図５の処理と別に図６の処理を実行してもよい。

制御装置２３は、計測点の放射線量を計測する（ステップＳ５２）。ここで、計測点は、第２放射線モニタ８２で計測する位置である。制御装置２３は、ガス化炉１４からスラグ回収装置２１のスラグ排出ライン３４に供給されるスラグの放射線量を計測する。

制御装置２３は、計測点で放射線量を計測したら、放射線量が基準値以下であるかを判定する（ステップＳ５４）。基準値は、予め設定されている値であり、例えば、廃棄物として埋め立てできる基準の放射線量に基づいて設定した値である。制御装置２３は、放射線量が基準値以上である（ステップＳ５４でＹｅｓ）と判定した場合、スラグ回収装置２１のスラグを供給するホッパを再処理用ホッパに設定する（ステップＳ５６）。制御装置２３は、開閉弁９２ａ、９２ｂを閉じて、開閉弁９６を開き、スラグ排出ライン３４のスラグが再処理用ホッパ９５に供給される状態とする。

制御装置２３は、放射線量が基準値未満（ステップＳ５４でＮｏ）、つまり基準値より低いと判定した場合、スラグ回収装置２１のスラグを供給するホッパを貯蔵ホッパに設定する（ステップＳ５８）。制御装置２３は、開閉弁９２ａ、９２ｂの１つを開いて、１つを閉じて、開閉弁９６を閉じて、スラグ排出ライン３４のスラグが貯蔵ホッパ９１ａ、９１ｂのいずれかに供給される状態とする。

石炭ガス化複合発電システム１０は、スラグの放射線量を検出し、スラグの放射線量が高い場合、スラグを再処理用ホッパ９５にスラグを排出し、基準を満たすスラグを貯蔵ホッパ９１ａ、９１ｂに排出することで、埋め立て等の次の処理ができない放射性物質を含有するスラグが大量に発生することを抑制することができる。これにより、放射性物質含有物を効率よく処理することができる。

また、本実施形態では、スラグを供給するホッパを再処理用ホッパ９５か、貯蔵ホッパ９１ａ、９１ｂかで切り換えたが、第２放射線モニタ８２の計測結果とスラグの排出量との統計に基づいて、開閉弁９２ａ、９２ｂの開閉を切り換え、貯蔵ホッパ９１ａ、９１ｂに許容値のスラグが貯留されるようにしてもよい。つまり、放射線量が低いスラグが多く排出されている場合は、放射線量が高いスラグが排出された場合でも同じホッパに排出するようにしてもよい。この場合、供給する放射性物質含有物の量を制御することで、生成されるスラグの放射線量を調整することができ、貯蔵ホッパに許容値のスラグを貯留することができる。

図７は、ガス化炉の運転停止時の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置２３は、給炭装置１１から混合装置１３に微粉炭を供給し、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に放射性物質含有物を供給している状態で、運転停止の指令を検出したら、図７の処理を行う。

制御装置２３は、混合装置１３への放射性物質含有物の供給を停止する（ステップＳ７２）。制御装置２３は、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３に放射性物質含有物を供給し、かつ、給炭装置１１から混合装置１３に微粉炭を供給している状態から、放射性物質含有物供給装置１２から混合装置１３への放射性物質含有物の供給を停止し、給炭装置１１から混合装置１３に微粉炭を供給している状態に切り換える。これにより、混合装置１３には、微粉炭のみが供給され、混合装置１３内の放射性物質の濃度が徐々に低下する状態となる。

制御装置２３は、混合装置１３への放射性物質含有物の供給を停止したら、計測点の放射線量を計測する（ステップＳ７４）。計測点は、第２放射線モニタ８２で計測する位置、第３放射線モニタ８４で計測する位置、第４放射線モニタ８６で計測する位置、第５放射線モニタ８８で計測する位置の少なくとも１つである。

制御装置２３は、線量を検出したら、検出した線量が基準値以下であるかを判定する（ステップＳ７６）。ここで、基準値は、予め設定した値である。基準値は、測定点または経路内に作業員が立ち入ることができると判定できる値である。

制御装置２３は、検出した線量が基準値より高い（ステップＳ７６でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ７４に戻る。制御装置２３は、検出した線量が基準値以下となるまで、ステップＳ７４、Ｓ７６の処理を繰り返す。つまり、制御装置２３は、検出した線量が基準値より高い場合は、燃料のみを混合装置１３に新たに供給し、混合装置１３から供給された物質をガス化炉１４で燃焼する状態を維持する。

制御装置２３は、検出した線量が基準値以下（ステップＳ７６でＹｅｓ）と判定した場合、プラントの運転停止動作を開始する（ステップＳ７８）。プラントの運転停止動作は、石炭ガス化複合発電システム１０の運転を停止する際に実行する各種処理である。

本実施形態の石炭ガス化複合発電システム１０は、停止時に、混合装置１３への放射性物質含有物の供給を停止し、ガス化炉１４に供給される物質の放射線量を下げ、燃料専焼運転をした後、停止処理を行うことで、炉壁表面の放射性廃棄物由来付着物を燃料由来付着物に入れ替えることができ、経路内の放射線量を低減することができる。これにより、点検時に作業員に与える影響や、交換部品の汚染を抑制することができる。

また、放射性物質含有物は、放射性廃棄物に限定されず、放射性物質を含有する種々の物質に用いることができる。

また、本実施形態の石炭ガス化複合発電システム１０は、放射性物質含有物を混合装置１３に供給し、燃料と混合した後、ガス化炉１４に供給したが、これに限定されない。石炭ガス化複合発電システム１０は、燃料（微粉炭）と放射性物質含有物とを別々の経路でガス化炉１４に供給してもよい。

ここで、上記実施形態では、燃焼システムを石炭ガス化複合発電システム１０とした場合を説明したが、これに限定されない。燃焼システムは、投入された物質の一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、変換炉に燃料を供給する燃料供給装置と、変換炉に放射性物質を含有する放射性物質含有物を供給する放射性物質含有物供給装置と、変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を変換炉に変換する戻しラインを有する循環装置と、循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する構造であればよい。

図８は、本実施形態の燃焼システムの他の例である溶融システムの概略構成図である。図９は、石炭ガス化複合発電システムの制御装置を模式的に示すブロック図である。溶融システム１００は、変換炉を溶融炉１１４とし、循環装置をフライアッシュ回収装置１１８としている。溶融システム１００は、燃料供給装置１１１と、放射性物質含有物供給装置１１２と、混合装置１１３と、溶融炉１１４と、熱交換器１１６と、フライアッシュ回収装置１１８と、熱交換器１１９と、煙突１２０と、スラグ回収装置１２１と、線量計測ユニット１２２と、制御装置１２３と、を有する。

燃料供給装置１１１は、混合装置１１３に燃料、例えば石炭を粉砕した微粉炭を供給する。燃料供給装置１１１は、燃料供給源１２４と、粉砕機１２５と、を有する。燃料供給源１２４、粉砕機１２５は、石炭供給源２４と、粉砕機２５と同様である。

放射性物質含有物供給装置１１２は、放射性物質含有物供給源１２６と、粉砕機１２７と、開閉弁１２８と、を有する。放射性物質含有物供給源１２６と、粉砕機１２７、開閉弁１２８の構成は、放射性物質含有物供給源２６と、粉砕機２７、開閉弁２８と同様である。

混合装置１１３は、燃料供給装置１１１から供給された燃料と、放射性物質含有物供給装置１１２から供給された放射性物質含有物と、を一時的に貯留し溶融炉１１４に供給する。混合装置１１３の構造も混合装置１３と同様である。混合装置１１３は、供給ホッパ１３１と給炭ライン１３２とを有する。

溶融炉１１４は、混合装置１１３を介して燃料供給装置１１１から燃料が供給可能であり、混合装置１１３を介して放射性物質含有物供給装置１１２から放射性物質含有物が供給される。また、溶融炉は、フライアッシュ回収装置１１８で回収されたフライアッシュ（未燃分を含む灰）が戻されて供給される。溶融炉１１４は、各部の制御によって、燃料、放射性物質含有物、フライアッシュが供給される状態と供給されない状態とが切り換え可能となっている。

溶融炉１１４は、供給された燃料を燃焼させて、炉内に高温の雰囲気を形成し、放射性物質含有物を溶融させる。溶融炉１１４は、燃焼を燃焼することで生成される排ガスを排出する。また、溶融炉１１４は、放射性物質含有物を溶融させることで、一部がガス化し、一部がスラグ化する。また、燃料が石炭である場合、放射性物質含有物から生成されるスラグは、生成時に石炭に含まれる成分によりガラス固化される。

熱交換器１１６は、溶融炉１１４から排出された排ガスが流れる経路上に配置され、排ガスと熱交換を行い、排ガスの熱を回収する。熱交換器１１６は、タービン等、熱エネルギを他のエネルギに変換する機器に接続されている。

フライアッシュ回収装置１１８は、熱交換器１１６が通過した排ガスが流れる経路上に配置されている。集塵装置１４０と戻しライン１４２と送風ポンプ１４４とを有している。集塵装置１４０は、１つまたは複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、溶融炉１１４で生成された排ガスに含有するフライアッシュを分離することができる。集塵装置１４０は、フライアッシュとともに排ガスに含まれる粒子状の放射性物質を分離する。排ガスから分離されたフライアッシュと粒子状の放射性物質は戻しライン１４２に送られる。また、フライアッシュと粒子状の放射性物質が分離された排ガスは、熱交換器１１９に送られる。戻しライン１４２は、集塵装置１４０と給炭ライン１３２に接続されている。送風ファン１４４は、戻しライン１４２に接続され、集塵装置１４０から給炭ライン１３２に向けた流れを形成する。フライアッシュ回収装置１１６は、溶融炉１１４から排出された排ガスからフライアッシュ及び粒子状の放射性物質を分離し、溶融炉１１４に再度供給する。つまり、フライアッシュ回収装置１１５は、溶融炉１１４との間で、粒子分を循環させる循環機構となる。

熱交換器１１９は、フライアッシュ回収装置１１８でフライアッシュが分離された排ガスが流れる経路に配置されている。熱交換器１１９は、排ガスと熱交換を行い、排ガスの熱を回収する。熱交換器１１６は、タービン等、熱エネルギを他のエネルギに変換する機器に接続されている。煙突１２０は、熱交換器１１９を通過した排ガスの経路に配置されており、排ガスを大気に排出する。

スラグ回収装置１２１は、溶融炉１１４で生成されたスラグを回収する。スラグ回収装置１２１は、スラグ排出ライン１３４と、スラグ貯蔵装置１３５ａ、１３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置１３６と、を有する。スラグ排出ライン１３４と、スラグ貯蔵装置１３５ａ、１３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置１３６とは、スラグ排出ライン３４と、スラグ貯蔵装置３５ａ、３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置３６と同様の構造である。

スラグ貯蔵装置１３５ａは、分岐スラグライン１９０ａと、貯蔵ホッパ１９１ａと、開閉弁１９２ａと、を有する。スラグ貯蔵装置１３５ｂは、分岐スラグライン１９０ｂと、貯蔵ホッパ１９１ｂと、開閉弁１９２ｂと、を有する。高濃度スラグ貯蔵装置１３６は、分岐スラグライン１９４ａと、再処理用ホッパ１９５と、開閉弁１９６と、を有する。

スラグ回収装置１２１は、スラグ貯蔵装置１３５ａ、１３５ｂと、高濃度スラグ貯蔵装置１３６と、を有し、運転状態によって、具体的にはスラグの放射線量に応じて、開閉弁１９２ａ、１９２ｂ、１９４を切り換え、スラグを貯留するホッパを切り換える。これにより、スラグ回収装置１２１は、処理可能なスラグを好適に貯留することができる。

線量計測ユニット１２２は、燃焼システム１００の各部の放射線量を計測する。線量計測ユニット１２２は、第１放射線モニタ１８０と、第２放射線モニタ１８２と、第３放射線モニタ１８４と、第４放射線モニタ１８６と、第５放射線モニタ１８８と、を有する。第１放射線モニタ１８０と、第２放射線モニタ１８２と、第３放射線モニタ１８４と、第４放射線モニタ１８６と、第５放射線モニタ１８８と、は、いずれも測定位置における放射線量を計測する。線量計測ユニット１２２は、第１放射線モニタ１８０と、第２放射線モニタ１８２と、第３放射線モニタ１８４と、第４放射線モニタ１８６と、第５放射線モニタ１８８と、は、それぞれ第１放射線モニタ８０と、第２放射線モニタ８２と、第３放射線モニタ８４と、第４放射線モニタ８６と、第５放射線モニタ８８とに対応する位置に配置されている。

第１放射線モニタ１８０は、放射性物質含有物供給装置１１２の粉砕機１２７よりも下流側で混合装置１１３よりも上流側の放射性物質含有物の通過経路に設けられている。第１放射線モニタ１８０は、混合装置１１３を流れる物質（主に放射性物質含有物）の放射線量を計測する。第１放射線モニタ１８０は、溶融炉１１４に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測する。

次に、第２放射線モニタ１８２と、第３放射線モニタ１８４と、第４放射線モニタ１８６と、第５放射線モニタ１８８と、は、溶融炉１１４よりも下流側の計測点の放射線量を計測する。第２放射線モニタ１８２は、スラグ回収装置１２１のスラグ排出ライン１３４に設けられている。第２放射線モニタ１８２は、スラグ排出ライン１３４を流れる物質、つまり主にスラグの放射線量を計測する。第３放射線モニタ１８４は、フライアッシュ回収装置１１８の戻しライン１４２に設けられている。第３放射線モニタ８４は、戻しライン１４２を流れる物質、つまり主に集塵装置１４０でフライアッシュとともに捕集された粒子状の放射性物質の放射線量を計測する。第４放射線モニタ１８６は、フライアッシュ回収装置１１８でフライアッシュが分離された排ガスが流れる管路、具体的に集塵装置１４０と熱交換器１１９との間に設けられている。第４放射線モニタ１８６は、フライアッシュが分離された排ガスが流れる管路を流れる物質、つまり主に排ガスとともに流れる集塵装置１４０で捕集されなかった放射性物質の放射線量を計測する。第５放射線モニタ１８８は、煙突１２０に設けられている。第５放射線モニタ１８８は、外部に排出される空気に含まれる放射性物質の放射線量を計測する。

制御装置１２３は、溶融システム１００の動作を制御する。制御装置１２３は、制御装置２３と同様の構成であり、演算部１３８と、記憶部１３９とを有する。制御装置１２３は、入力部、出力部、通信部、媒体読取部等をさらに備えていてもよい。記憶部１３９は、運転を制御する制御プログラム１３９ａと、条件テーブル１３９ｂと、が含まれる。

制御装置１２３は、図９に示すように、制御プログラム（燃焼制御プログラム）１３９ａを演算部１３８に実行させることにより、制御部２３と同様に線量計測ユニット１２２の計測結果に基づいて、燃料供給源１２４、放射性物質含有物供給源１２６、開閉弁１２８、１９２ａ、１９２ｂ、１９６の動作を制御する機能を実現する。

溶融システム１００は、溶融炉１１４で供給された燃料を燃焼させ、放射性物質含有物を溶融させ、排ガスに含まれるフライアッシュをフライアッシュ回収装置１１８で回収して循環させる。このように、ガス化ではなく溶融させ、回収する物質がチャーではなく、フライアッシュの場合も、放射性物質含有物を変換炉である溶融炉で燃焼させ、粒子分をフライアッシュ回収装置１１８で循環させることで、石炭ガス化複合発電システム１０と同様に、放射性物質の飛散を抑制しつつ、効率的に放射性物質を減容化することができる。

また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能である。燃焼システムは、燃料として、石炭を用いることで、放射性物質をガラス固化させたスラグとすることができる。これにより、放射性物質を飛散しにくくすることができ、安定な状態でスラグにすることができる。また、燃料が石炭以外の場合でも放射性物質がスラグに付着することで、飛灰になりにくくすることができる。

また、燃焼としては、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であってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、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、固形の燃料にも限定されず、重油、軽油、バイオエタノール等の液体燃料、ＬＮＧ、シェールガス等の気体燃料を用いることもできる。

１０ 石炭ガス化複合発電システム（燃焼システム）
１１ 給炭装置（燃料供給装置）
１２、１１２ 放射性物質含有物供給装置
１３、１１３ 混合装置
１４ ガス化炉（石炭ガス化装置）
１５ チャー回収装置
１６ ガス精製装置
１７ ガスタービン設備
１８ 蒸気タービン設備
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
２１、１２１ スラグ回収装置
２２、１２２ 線量計測ユニット
２３、１２３ 制御装置
２４ 石炭供給源
２５、１２５ 粉砕機
２６、１２６ 放射性物質含有物供給源
２７、１２７ 粉砕機
２８、１２８ 開閉弁
３１ａ，３１ｂ 供給ホッパ
３２ａ，３２ｂ 給炭ライン
３４ スラグ排出ライン
３５ａ、３５ｂ スラグ貯蔵装置
３６ 高濃度スラグ貯蔵装置
３８ 演算部
３９ 記憶部
３９ａ 制御プログラム（燃焼制御プログラム）
３９ｂ 条件テーブル
４１ 圧縮空気供給ライン
４２ 空気分離装置
４３ 第１窒素供給ライン
４５ 第２窒素供給ライン
４６ チャー戻しライン
４７ 酸素供給ライン
４９ ガス生成ライン
５１、１４０ 集塵装置
５２ 供給ホッパ
５３ ガス排出ライン
６１ 圧縮機
６２ 燃焼器
６３ タービン
６４ 回転軸
６５ 圧縮空気供給ライン
６６ 燃料ガス供給ライン
６７ 燃焼ガス供給ライン
６８ 昇圧機
６９ タービン
７０ 排ガスライン
７１ 蒸気供給ライン
７２ 蒸気回収ライン
７３ 復水器
７４ ガス浄化装置
７５、１２０ 煙突
８０、１８０ 第１放射線モニタ
８２、１８２ 第２放射線モニタ
８４、１８４ 第３放射線モニタ
８６、１８６ 第４放射線モニタ
８８、１８８ 第５放射線モニタ
９０ａ、９０ｂ、９４、１９０ａ、１９０ｂ、１９４ 分岐スラグライン
９１ａ、９１ｂ、１９１ａ、１９１ｂ 貯蔵ホッパ
９２ａ、９２ｂ、９６、１９２ａ、１９２ｂ、１９６ 開閉弁
９５、１９５ 再処理用ホッパ
１００ 溶融システム（燃焼システム）
１１１ 燃料供給装置
１１４ 溶融炉
１１６、１１９ 熱交換器
１１８ フライアッシュ回収装置
１２４ 燃料供給源
１４２ 戻しライン
１４４ 送風ポンプ

Claims (18)

1. 投入された物質の一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、
   前記変換炉に燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記変換炉に放射性物質を含有する放射性物質含有物を供給する放射性物質含有物供給装置と、
   前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、
   前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に返還する戻しラインを有する循環装置と、
   前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、
   前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有し、
   前記変換炉は、内部に供給された燃料、酸素またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガスを発生させ、前記可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応を発生させ、ガス化反応で生じる温度の雰囲気で燃料とともに供給される放射性物質含有物を溶融させ、前記放射性物質の一部をスラグで固化させることを特徴とする燃焼システム。
2. 前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測する放射線モニタと、前記変換炉よりも下流側の計測点の放射線量を計測する放射線モニタとを有する計測ユニットと、
   前記計測ユニットの計測結果に基づいて、前記放射性物質含有物供給装置から前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を制御する制御装置と、を有することを特徴とする請求項１に記載の燃焼システム。
3. 前記計測ユニットは、前記放射線モニタの１つが、前記放射性物質含有物供給装置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の燃焼システム。
4. 前記計測ユニットは、前記放射線モニタの１つが、前記スラグ回収装置に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の燃焼システム。
5. 前記スラグ回収装置は、貯蔵ホッパと、再処理用ホッパとを有し、
   前記制御装置は、前記スラグ回収装置に配置された前記計測ユニットで検出した放射線量が閾値以下の場合、前記貯蔵ホッパにスラグを排出させ、放射線量が閾値を超える場合、前記再処理用ホッパにスラグを排出させることを特徴とする請求項４に記載の燃焼システム。
6. 前記計測ユニットは、前記放射線モニタの１つが、前記戻しラインに配置されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の燃焼システム。
7. 前記計測ユニットは、前記放射線モニタの１つが、前記排出部に配置されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の燃焼システム。
8. 前記計測ユニットは、前記放射線モニタの１つが、前記煙突に配置されることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の燃焼システム。
9. 前記変換炉は、燃料を燃焼・ガス化することでガス燃料を生成するガス化炉であり、
   前記分離機は、チャー回収装置であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の燃焼システム。
10. 前記変換炉は、燃料を燃焼し、放射性物質含有物を溶融する溶融炉であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の燃焼システム。
11. 放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に返還する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、
    前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測し、前記変換炉よりも下流側の計測点の放射線量を計測する線量計測ステップと、
    前記線量計測ステップで計測した放射線量に基づいて前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を決定する供給量決定ステップと、を有することを特徴とする燃焼システム運転方法。
12. 前記供給量決定ステップは、前記計測点で計測した放射線量が第１閾値以下の場合、前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を増加させ、
    前記計測点で計測した放射線量が前記第１閾値よりも高い第２閾値以上の場合、前記変換炉に供給する放射性物質含有物の量を減少させることを特徴とする請求項１１に記載の燃焼システム運転方法。
13. 前記供給量決定ステップは、前記計測点で計測した放射線量に基づいて供給する放射性物質含有物の放射線量の総量を決定し、決定した放射性物質含有物の放射線量の総量と前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量とに基づいて、前記放射性物質含有物の供給量を決定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の燃焼システム運転方法。
14. 前記計測点は、前記スラグ回収装置を含むことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の燃焼システム運転方法。
15. 前記計測点は、前記戻しライン、前記排出部の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の燃焼システム運転方法。
16. 前記スラグ回収装置は、貯蔵ホッパと、再処理用ホッパとを有し、
    前記スラグ回収装置で検出した放射線量が閾値以下の場合、前記貯蔵ホッパにスラグを排出させ、放射線量が閾値を超える場合、前記再処理用ホッパにスラグを排出させるステップを有することを特徴とする請求項１５に記載の燃焼システム運転方法。
17. 放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に返還する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、
    前記変換炉の運転を開始する指示を検出した後、設定された時間、前記変換炉に燃料のみを供給する専焼ステップと、
    前記専焼ステップの後、前記変換炉に投入する前の放射性物質含有物の放射線量を計測する線量計測ステップと、
    前記線量計測ステップで計測した放射線量が閾値以下の場合、放射性物質含有物を前記変換炉に供給するステップと、を有することを特徴とする燃焼システム運転方法。
18. 放射性物質を含有する放射性物質含有物と燃料とが投入され、一部を変換ガスとし、一部をスラグとする変換炉と、前記変換炉で生成されたスラグを回収するスラグ回収装置と、前記変換炉から排出される変換ガスに含まれる粒子成分を分離する分離機及び分離した粒子分を前記変換炉に返還する戻しラインを有する循環装置と、前記循環装置で粒子が分離された変換ガスが通過する排出部と、前記排出部を通過した変換ガスを排出する煙突と、を有する燃焼システムを運転する燃焼システム運転方法であって、
    前記変換炉の運転を停止する指示を検出した後、前記変換炉への放射性物質含有物の供給を停止するステップと、
    前記変換炉よりも下流側の計測点の放射線量を計測する線量計測ステップと、
    前記線量計測ステップで計測した放射線量が閾値以下の場合、前記変換炉の運転を停止する処理を開始するステップと、を有することを特徴とする燃焼システム運転方法。
    

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