JP6695163B2 - 微粉燃料供給装置及び方法、ガス化複合発電設備 - Google Patents

微粉燃料供給装置及び方法、ガス化複合発電設備 Download PDF

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Description

本発明は、石炭やバイオマスなどの炭素含有固体燃料をガス化することでガス燃料を生成するガス化装置に微粉燃料を供給する微粉燃料供給装置及び微粉燃料供給方法、微粉燃料供給装置を備えたガス化複合発電設備に関するものである。
従来、ガス化装置として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭化質燃料ガス化装置（石炭ガス化装置）が知られている。また、炭化質燃料ガス化装置によるガス化複合発電設備(石炭ガス化複合発電設備)は、給炭装置、微粉炭供給装置、石炭ガス化装置、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などにより構成されている。この石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化装置は、圧力容器内にガス化炉が配置され、このガス化炉の鉛直方向下方に燃焼装置が配置される一方、鉛直方向上方に熱交換器（ガス冷却器）が配置されて構成されているタワー型を用いても良い。微粉炭供給装置は、この石炭ガス化装置に対して微粉炭を供給するものであり、微粉炭ビンに貯留された微粉炭を微粉炭供給ホッパに払い出し、この微粉炭供給ホッパに対して加圧用ガスを供給して加圧した後、流動化用ガスを供給して石炭ガス化装置のガス化炉に微粉炭を供給している。このような微粉炭供給装置として、例えば、下記特許文献１，２に記載されたものがある。
特開平０９−３２４２０６号公報 特開２０００−１１９６６６号公報
従来の微粉炭供給装置にて、窒素ガスの供給ラインは、加圧用ガス供給ラインと流動化用ガス供給ラインの２種類があり、微粉炭供給ホッパ内を加圧するときは、加圧用ガス供給ラインにより短時間で多流量の窒素ガス（加圧用ガス）を微粉炭供給ホッパに供給し、微粉炭供給ホッパ内の微粉炭を流動化させるときは、小流量の窒素ガス（流動化用ガス）を微粉炭供給ホッパに供給する。このとき、流動化の窒素ガスは微粉炭供給ホッパの下部の流動化室から供給されるので、微粉炭供給ホッパ内の必要部分が流動化されない場合がある。またこの改善策として、微粉炭供給ホッパは、コーン部に複数のノズルが所定間隔を空けて配置して、各ノズルは、各供給ラインから供給された窒素ガスを微粉炭供給ホッパ内に噴出することが考えられる。ところが、微粉炭供給ホッパからガス化炉に微粉炭を継続して供給していくと、この微粉炭供給ホッパ内の微粉炭が減少して充填高さが低くなった際に、コーン部の鉛直方向上部にて供給された窒素ガスが内部の微粉炭内を通って鉛直方向上方に向かって貫通してしまうために、必要な部分の流動化を得られないことが判明した。すると、流動化用ガスとして供給された窒素ガスにより、微粉炭供給ホッパ内の微粉炭を十分に流動化することができず、スムーズに微粉炭を排出することが出来なくなり、必要量の微粉炭をガス化炉に供給できなくなるおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流動化用ガスによりホッパ内の微粉燃料を流動化してガス化炉に対して必要量の微粉燃料を供給することができる微粉燃料供給装置及び方法、ガス化複合発電設備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の微粉燃料供給装置は、中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方に設けられる複数の第２ノズルと、前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置と、前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、を備え、前記加圧用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給する、ことを特徴とするものである。
従って、加圧用ガス供給装置を作動すると、複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルからホッパ内に加圧用ガスが供給されることで、内部を所定の供給圧まで短時間で加圧することができる。一方、ホッパ内がこの供給圧に維持された状態で、流動化用ガス供給装置を作動すると、複数の第２ノズルからホッパ内の下部に流動化用ガスが供給されることで、ホッパ内の微粉燃料が流動化され、この微粉燃料を微粉燃料供給ラインに搬送することができる。この微粉燃料の搬送時には、微粉燃料供給ラインが接続されるホッパ内の下部のみに流動化用ガスが供給されるため、ホッパ内の微粉燃料が少量となっても、流動化用ガスによりホッパ内の微粉燃料を効率的に流動化することができ、ガス化炉に対して必要量の微粉燃料を安定して供給することができる。
本発明の微粉燃料供給装置では、前記流動化用ガス供給装置が供給するガス流量は、前記加圧用ガス供給装置が供給するガス流量よりであることを特徴としている。
従って、ホッパ内の圧力を上昇させることは、待ち時間を短くしたいことから短時間で多量のガスを供給する必要がある一方、ホッパ内の微粉燃料を流動化させることは、少量のガスを供給する必要がある。そのため、加圧用ガス供給装置と流動化用ガス供給装置とを別装置として設けると共に流動化のための窒素ガスを少量とすることで、待ち時間の短縮化とガスの使用量を低減させて微粉燃料供給の最適化を実現することができる。
本発明の微粉燃料供給装置では、前記ホッパは、円筒形状をなして上端部が閉塞される本体部と、前記本体部の鉛直方向の下方に連結されて鉛直方向の下方に向かって先細となるコーン部と、前記コーン部の鉛直方向の下方に連結されて下端部が閉塞されるチャンバ部とを備え、前記複数の第１ノズルは、前記コーン部における鉛直方向の上部に周方向に所定間隔を空けて配置され、前記複数の第２ノズルは、前記コーン部における前記複数の第１ノズルよりも鉛直方向の下部に周方向に所定間隔を空けて配置されることを特徴としている。
従って、コーン部に上下２段に複数の第１、第２ノズルを設けることで、ホッパ内部の微粉燃料が壁面に付着して停滞することが抑制され、第２ノズルによりホッパの下部に流動化用ガスが供給されるため、ホッパ内の微粉燃料が少量となっても、微粉燃料を効率的に流動化してガス化炉に対して必要量の微粉燃料を供給することができる。
本発明の微粉燃料供給装置は、中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方に設けられる複数の第２ノズルと、前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置と、前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、を備え、前記加圧用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給し、前記ホッパ内の微粉燃料の搬送時に前記ホッパ内の微粉燃料が予め設定された下限値より減少すると前記流動化用ガス供給装置により前記複数の第１ノズルからの流動化ガスの噴出を停止する制御装置と、を設けることを特徴とするものである。
従って、微粉燃料の残量が多いときは、第１ノズルと第２ノズルの両方からホッパ内に流動化ガスを噴出するため、ガス化炉に必要量の微粉燃料を効率的に流動化させて安定に供給することができ、微粉燃料の残量が少ないきは、下部の第２ノズルからだけホッパ内に流動化ガスを噴出するため、流動化ガスがホッパ内の微粉燃料内を通って上方に貫通することが抑制され、微粉燃料を効率的に流動化することができる。
本発明の微粉燃料供給装置では、前記流動化用ガス供給装置は、流動化用ガス供給ラインと、前記流動化用ガス供給ラインから分岐して前記複数の第１ノズルに接続される第１流動化用ガス供給ラインと、前記第１流動化用ガス供給ラインに設けられる第１開閉弁と、前記流動化用ガス供給ラインから分岐して前記複数の第２ノズルに接続される第２流動化用ガス供給ラインと、前記第２流動化用ガス供給ラインに設けられる第２開閉弁とを備え、前記制御装置は、前記ホッパ内の微粉燃料が前記下限値以上であるとき、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁を開放し、前記ホッパ内の微粉燃料が前記下限値より減少すると、前記第１開閉弁を閉止することを特徴としている。
従って、第１ノズル及び第２ノズルに対して専用の流動化用ガス供給ラインと開閉弁を設けることで、ホッパ内の微粉燃料の残量に応じて流動化ガスの噴出量を容易に変更することができる。
本発明の微粉燃料供給方法は、中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方に設けられる複数の第２ノズルと、前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置）と、前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、を備え、前記加圧用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給する、微粉燃料供給装置において、前記ホッパ内の加圧時に前記加圧用ガス供給装置を作動する工程と、前記ホッパ内の微粉燃料の搬送時に前記流動化用ガス供給装置を作動する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、微粉燃料の搬送時には、微粉燃料供給ラインが接続されるホッパ内の下部のみに流動化用ガスが供給されるため、ホッパ内の微粉燃料が少量となっても、流動化用ガスによりホッパ内の微粉燃料を効率的に流動化することができ、ガス化炉に対して必要量の微粉燃料を安定して供給することができる。
本発明のガス化複合発電設備は、炭素含有固体燃料を粉砕した燃料を供給する前記微粉燃料供給装置と、前記微粉燃料供給装置から供給された微粉燃料をガス化して可燃性ガスを生成するガス化装置と、前記ガス化装置により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置と、前記ガス精製装置によりガス精製された可燃性ガスの少なくとも一部と圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービンを回転駆動するガスタービン設備と、前記ガスタービン設備からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成された蒸気によりタービンを回転駆動する蒸気タービン設備と、を備えることを特徴とするものである。
従って、微粉燃料供給装置にて、微粉燃料の搬送時には、微粉燃料供給ラインが接続されるホッパ内の下部のみに流動化用ガスが供給されるため、ホッパ内の微粉燃料が少量となっても、流動化用ガスによりホッパ内の微粉燃料を効率的に流動化することができ、ガス化炉に対して必要量の微粉燃料を安定して供給することができる。その結果、ガス化装置を安定して運転することができる。
本発明の微粉燃料供給装置及び方法、ガス化複合発電設備によれば、微粉燃料の搬送時に、流動化用ガスをホッパ内の下部のみに供給するので、ホッパ内の微粉燃料が少量となっても、流動化用ガスによりホッパ内の微粉燃料を効率的に流動化することができ、ガス化炉に対して必要量の微粉燃料を供給することができる。
図１は、第１実施形態の微粉燃料供給装置を表す概略構成図である。 図２は、第１実施形態の微粉燃料供給装置における微粉炭供給ホッパへの窒素ガス供給系統を表す概略構成図である。 図３は、第１実施形態の微粉燃料供給装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 図４は、第２実施形態の微粉燃料供給装置における微粉炭供給ホッパへの窒素ガス供給系統を表す概略構成図である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る微粉燃料供給装置及び方法、ガス化複合発電設備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。
［第１実施形態］
図３は、第１実施形態の微粉燃料供給装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）は、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、第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。
第１実施形態において、図３に示すように、石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、給炭装置１１、微粉炭供給装置（微粉燃料供給装置）１２、石炭ガス化装置１３、チャー回収装置１４、ガス精製装置１５、ガスタービン設備１６、蒸気タービン設備１７、発電機１８、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１９を備えている。
給炭装置１１は、炭素含有固体燃料である石炭等が用いられ、原炭バンカ２１と石炭供給機２２とから構成されている。原炭バンカ２１は、石炭を貯留可能であって、所定量の石炭を石炭供給機２２に供給することができる。石炭供給機２２は、原炭バンカ２１から供給された石炭をコンベアなどにより搬送し、微粉炭供給装置１２に供給することができる。
微粉炭供給装置１２は、微粉炭機（粉砕機／ミル）３１を有し、この微粉炭機３１は、石炭粉砕機であって、石炭を細かい粒子状に粉砕して微粉炭（微粉燃料）を製造するものである。即ち、微粉炭機３１は、給炭装置１１により供給された原炭を所定粒径以下の石炭、つまり、微粉炭とするものである。微粉炭供給装置１２は、微粉炭機３１により製造された微粉炭を貯留する微粉炭ビン３２と、微粉炭を石炭ガス化装置１３に供給する複数（本実施形態では、３個）の微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５を有している。そのため、微粉炭機３１により粉砕された微粉炭は、搬送用ガスから分離された後に微粉炭ビン３２に貯留され、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５にそれぞれ供給される。
給炭装置１２で製造された微粉炭は、後述する空気分離装置４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素によって石炭ガス化装置１３へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
石炭ガス化装置１３は、微粉炭供給装置１２で処理された微粉炭が供給可能であると共に、チャー回収装置１４で回収されたチャー（石炭の未反応分および灰分）が戻されてリサイクル可能となっている。
即ち、石炭ガス化装置１３は、ガスタービン設備１６（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１６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が石炭ガス化装置１３に接続され、この第１窒素供給ライン４３に微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５からの給炭ライン３６，３７，３８が接続されている。また、第２窒素供給ライン４４が石炭ガス化装置１３に接続され、この第２窒素供給ライン４４にチャー回収装置１４からのチャー戻しライン４５が接続されている。更に、酸素供給ライン４６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。なお、石炭ガス化装置１３は、図示しないが、ガス化炉が圧力容器内に格納されて構成され、ガス化炉と圧力容器との間のアニュラス部に窒素ガスを供給する窒素供給ライン４７が設けられている。
石炭ガス化装置１３は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉を有し、内部に供給された炭素含有燃料しての石炭（微粉炭）を酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化して可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）を生成する。なお、石炭ガス化装置１３は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。この場合、石炭ガス化装置１３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、この石炭ガス化装置１３は、チャー回収装置１４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１４に供給するとよい。
チャー回収装置１４は、集塵装置５１と供給ホッパ５２とを有している。この場合、集塵装置５１は、１つまたは複数のポーラスフィルタやサイクロンにより構成され、石炭ガス化装置１３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。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１５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４５が第２窒素供給ライン４４に接続されている。
ガス精製装置１５は、チャー回収装置１４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１５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１６に供給する。なお、このガス精製装置１５で、チャーが分離された可燃性ガス中にまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、アミン吸収液によって除去回収し、有効利用する。
ガスタービン設備１６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１５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１６は、圧縮機６１から石炭ガス化装置１３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１５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を回転駆動することで発電機１８を回転駆動することができる。
蒸気タービン設備１７は、ガスタービン設備１６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１８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１９は、ガスタービン設備１６（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、給水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１９は、蒸気タービン設備１７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。
また、排熱回収ボイラ１９で生成する蒸気には、石炭ガス化装置１３の熱交換器（図示せず）で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を排熱回収ボイラ１９で更に熱交換したもの含んでもよい。従って、蒸気タービン設備１７は、排熱回収ボイラ１９から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転駆動することで発電機１８を回転駆動することができる。そして、排熱回収ボイラ１９出口から煙突７５までには、ガス浄化装置７４を備えている。
このように構成された石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０にて、給炭装置１１は、原炭バンカ２１の石炭が石炭供給機２２により微粉炭機３１に供給され、微粉炭機３１は、石炭を細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造し、微粉炭ビン３２に貯留される。微粉炭ビン３２に貯留された微粉炭は、３個の微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５に順次供給され、空気分離装置４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を通して石炭ガス化装置１３に供給される。また、チャー回収装置１４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４４を通して石炭ガス化装置１３に供給される。更に、ガスタービン設備１６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を通して石炭ガス化装置１３に供給される。
石炭ガス化装置１３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、可燃性ガス（石炭ガス）を生成する。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化装置１３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１４に送られる。チャー回収装置１４にて、可燃性ガスは、集塵装置５１により可燃性ガスから微粒のチャーが分離され、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１５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４５を通して石炭ガス化装置１３に戻されてリサイクルされる。
チャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１５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１６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１５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を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１８を回転駆動し、発電を行う。
ガスタービン設備１６のタービン６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ１９にて、給水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１７に供給する。蒸気タービン設備１７は、排熱回収ボイラ１９から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１８を回転駆動し、発電を行う。ガス浄化装置７４は、排熱回収ボイラ１９から排出された排気ガスの有害物質を除去し、浄化された排ガスが煙突７５から大気へ放出される。なお、ガスタービン設備１６と蒸気タービン設備１７は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１０における微粉炭供給装置１２について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の微粉燃料供給装置を表す概略構成図である。
微粉炭供給装置１２は、図１に示すように、微粉炭機３１（図３参照）と、微粉炭ビン３２と、３個の微粉炭供給ホッパ（微粉燃料供給ホッパ）３３，３４，３５とを有している。微粉炭ビン３２は、鉛直方向の上端部に微粉炭ライン１０１が接続され、微粉炭機３１が生成した微粉炭が窒素などの搬送用イナートガスとともに微粉炭ライン１０１を通して供給され、内部に微粉炭を貯留することができる。微粉炭供給ホッパは２個以上であれば個数を限定するものではない。
各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、同形状をなし、本体部３３ａ，３４ａ，３５ａと、コーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂと、チャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃとから構成されている。本体部３３ａ，３４ａ，３５ａは、鉛直方向の上端部が閉塞され、鉛直方向に沿って水平断面の面積が一定である円筒形状をなす。コーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂは、本体部３３ａ，３４ａ，３５ａの鉛直方向の下方にあり鉛直方向の下方に向かって水平断面の面積が減少する円錐形状をなす。チャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃは、鉛直方向の下端部が閉塞され、コーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの鉛直方向の下方にあり鉛直方向に沿って水平断面の面積が一定である円筒形状をなす。
この各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、微粉炭ビン３２の鉛直方向の下方に並列に配置されており、微粉炭払い出しライン１０２，１０３，１０４を介して微粉炭ビン３２に連結されている。そのため、供給ホッパ入口弁（図示略）を開放すると、微粉炭ビン３２の微粉炭を微粉炭払い出しライン１０２，１０３，１０４により微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５に払い出すことができる。
各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、チャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃにおける鉛直方向の下部に給炭ライン（微粉燃料供給ライン）３６，３７，３８が連結されている。そのため、供給ホッパ出口弁（図示略）を開放すると、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の微粉炭を給炭ライン３６，３７，３８により石炭ガス化装置１３のバーナ１３３に供給することができる。
また、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、内部にガスを供給して所定の圧力まで加圧するガス供給装置が設けられている。所定の圧力とは、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の内部の圧力がガス化炉１３４内の圧力より高く設定されていて、後工程で微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５から微粉炭を払い出して、給炭ライン３６，３７，３８を経由して、ガス化炉１３４のバーナ１３３に供給するに必要な圧力である。このガス供給装置は、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内に加圧用ガスとしての窒素ガスを供給する加圧用ガス供給装置１１１と、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内に流動化ガスとしての窒素ガスを供給する流動化用ガス供給装置１２１，１２５とから構成される。加圧用ガス供給装置１１１は、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに窒素ガスを供給し、流動化用ガス供給装置１２１，１２５は、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂとチャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃに窒素ガスを供給する。加圧用ガスと流動化用ガスの窒素ガスは空気分離装置４２（図３参照）などに設けた各々用の窒素ガスバッファタンクから供給しても良い。なお、加圧用ガスと流動化用ガスを窒素ガスとしたが、これに限定されるものではなく、不活性ガス（イナートガス）であればよい。流動化用ガスを、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内で微粉炭が停滞しやすい領域に供給するため、最低限のガス供給量で微粉炭を均一に流動化することができる。
即ち、加圧用ガス供給ライン１１１は、一端部が加圧用ガスタンク（図示略）に連結され、他端部が３個の加圧用ガス供給分岐ライン１１２，１１３，１１４に分岐され、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂにそれぞれ連結されている。そのため、加圧用ガスタンクの窒素ガスを加圧用ガス供給ライン１１１及び各加圧用ガス供給分岐ライン１１２，１１３，１１４により各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに供給して内部を加圧することができる。
圧力調整用ガス供給ライン１１５は、一端部が例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた圧力調整用ガスタンク（図示略）に連結され、他端部が３個の圧力調整用ガス供給分岐ライン１１６，１１７，１１８に分岐され、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の本体部３３ａ，３４ａ，３５ａの上端部にそれぞれ連結されている。そのため、圧力調整用ガスタンクの窒素ガスを圧力調整用ガス供給ライン１１５及び各圧力調整用ガス供給分岐ライン１１６，１１７，１１８により各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の本体部３３ａ，３４ａ，３５ａに供給して内部の圧力を調整することができる。
流動化用ガス供給ライン１２１は、一端部が例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた流動化用ガスタンク（図示略）に連結され、他端部が３個の流動化用ガス供給分岐ライン１２２，１２３，１２４に分岐され、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂにそれぞれ連結されている。そのため、流動化用ガスタンクの窒素ガスを流動化用ガス供給ライン１２１及び各流動化用ガス供給分岐ライン１２２，１２３，１２４により各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに供給して微粉炭を流動化することができる。
また、流動化用ガス供給ライン１２５は、一端部が例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた流動化用ガスタンク（図示略）に連結され、他端部が３個の流動化用ガス供給分岐ライン１２６，１２７，１２８に分岐され、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のチャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃの鉛直方向の下端部にそれぞれ連結されている。そのため、流動化用ガスタンクの窒素ガスを流動化用ガス供給ライン１２５及び各流動化用ガス供給分岐ライン１２６，１２７，１２８により各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のチャンバ部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃに供給して微粉炭を流動化して給炭ライン３６，３７，３８に排出することができる。
なお、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、各給炭ライン３６，３７，３８の先端部が分配器１３１に連結され、分配器１３１は、複数の微粉炭供給ライン１３２を介して複数のバーナ１３３に連結されている。そのため、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の微粉炭を給炭ライン３６，３７，３８から分配器１３１及び微粉炭供給ライン１３２を介して複数のバーナ１３３に供給し、この複数のバーナ１３３は、石炭ガス化装置１３を構成するガス化炉１３４内に窒素ガスと共に微粉炭を供給することができる。
ところで、加圧用ガス供給装置１１１と流動化用ガス供給装置１２１は、各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに窒素ガスを供給するものであり、前述したように、供給ラインは相違するものの、噴出ノズルは共用化されている。
ここで、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５における窒素ガスの供給系統について詳細に説明する。なお、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５は、ほぼ同様の構成であるため、微粉炭供給ホッパ３３について説明する。図２は、第１実施形態の微粉燃料供給装置における微粉炭供給ホッパ３３への窒素ガス供給系統を表す概略構成図である。
図２に示すように、加圧用ガス供給分岐ライン１１２は、２本の加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａ，１１２ｂとから構成され、各加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａ，１１２ｂは、コーン部３３ｂへの窒素ガスの供給の開始と停止を実行するための加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂが設けられている。一方、流動化用ガス供給分岐ライン１２４は、コーン部３３ｂへの窒素ガスの供給の開始と停止を実行する流動化用遮断弁１４３が設けられている。流動化用開閉弁（手動弁）１４４は設備の運用から不要であれば省略しても良い。さらに、上流側には流動化用流量調整弁１４２が設けられ、必要な流量を制御しても良い。
微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂに複数の第１噴出ノズル１４５と複数の第２噴出ノズル１４８が設けられている。複数の第１噴出ノズル１４５は、コーン部３３ｂにおける上部に周方向に所定間隔を空けて配置されている。複数の第２噴出ノズル１４８は、コーン部３３ｂにおける下部に周方向に所定間隔を空けて配置されている。即ち、微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂにて、複数の第２噴出ノズル１４８が複数の第１噴出ノズル１４５より鉛直方向の下方に配置されている。そして、各噴出ノズル１４５，１４８は、コーン部３３ｂの内部に向けて窒素ガスを噴出することができる。
微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂにおける上部の周囲にリング形状をなすガス連結ライン１４６が配置されており、ガス連結ライン１４６は、複数のガス分岐ライン１４７を介して各第１噴出ノズル１４５が連結されている。また、微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂにおける下部の周囲にリング形状をなすガス連結ライン１４９が配置されており、ガス連結ライン１４９は、複数のガス分岐ライン１５０を介して各第２噴出ノズル１４８が連結されている。
そして、加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａは、ガス連結ライン１４６に連結され、加圧用ガス供給分岐ライン１１２ｂは、ガス連結ライン１４９に連結されている。また、流動化用ガス供給分岐ライン１２２は、ガス連結ライン１４９に連結されている。そのため、加圧用ガスとしての加圧用ガス供給分岐ライン１１２からの窒素ガスは、複数の第１噴出ノズル１４５と複数の第２噴出ノズル１４８から微粉炭供給ホッパ３３内に噴出され、流動化用ガスとしての流動化用ガス供給装置１２４からの窒素ガスは、複数の第１噴出ノズル１４５からは噴出されずに、複数の第２噴出ノズル１４８からだけ微粉炭供給ホッパ３３内に噴出される。
そのため、加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂを開放すると、加圧用ガスタンクの窒素ガスが加圧用ガス供給ライン１１１（図１参照）及び各加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａ，１１２ｂにより各第１噴出ノズル１４５及び各第２噴出ノズル１４８に供給され、各第１噴出ノズル１４５及び各第２噴出ノズル１４８から各微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂ内に噴出することができる。このとき、各第１噴出ノズル１４５及び各第２噴出ノズル１４８から各微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂ内に噴出する窒素ガス量は、図示しない系統中に設けたオリフィスなどで流量が制限されるように事前に調整されていても良い。
また、流動化用遮断弁１４３を開放すると、例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた流動化用ガスタンクの窒素ガスが流動化用ガス供給ライン１２１（図１参照）及び流動化用ガス供給分岐ライン１２４により各第２噴出ノズル１４８に供給され、各第２噴出ノズル１４８から各微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂ内の下部だけに噴出することができる。
ところで、微粉炭供給ホッパ３３は、内部に微粉炭を払い出した後、内部の圧力を上昇させるときは、待ち時間を短くしたいことから短時間で多量の窒素ガス（加圧用ガス）を供給する必要があるため、窒素ガスを供給する配管（加圧用ガス供給分岐ライン１１２，１１２ａ，１１２ｂ）の径が大きなものとなっている。一方、微粉炭供給ホッパ３３は、内部を所定の供給圧まで加圧した後に微粉炭を流動化させて供給するときは、窒素ガスを均一に噴出したいことから少量の窒素ガス（流動化用ガス）を供給すればよいことから、窒素ガスを供給する配管（流動化用ガス供給分岐ライン１２４）の径は小さなものとなっている。そのため、窒素ガスの供給ラインは、加圧用ガス供給ライン１１１と流動化用ガス供給ライン１２１の２種類がある。一方、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内へ窒素ガスを噴出する噴出ノズル１４５，１４８は、配置の制約や構造の簡素化、低コスト化等のため、加圧用と流動化用が共用化されてコーン部３３ｂに設けられておいる。
第１実施形態の微粉炭供給装置１２は、図１及び図２に示すように、微粉炭機３１（図３参照）が石炭を粉砕して微粉炭を生成して微粉炭ビン３２に貯留し、微粉炭ビン３２に貯留された微粉炭を各微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５に払い出す。そして、３個の微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５を順に用いて複数のバーナ１３３に対して連続して微粉炭を供給する。即ち、微粉炭供給ホッパ３３の微粉炭を複数のバーナ１３３に供給し、微粉炭供給ホッパ３３の微粉炭がなくなると、次に、微粉炭供給ホッパ３４の微粉炭を複数のバーナ１３３に供給する。そして、微粉炭供給ホッパ３４の微粉炭を複数のバーナ１３３に供給している間、微粉炭がなくなった空の微粉炭供給ホッパ３３に対して微粉炭ビン３２から微粉炭の払い出しが実施される。
そして、微粉炭がなくなった空の微粉炭供給ホッパ３３を図示しない減圧排気ラインへ通じる減圧弁を開放することで、大気圧状態まで減圧し、微粉炭ビン３２から所定量の微粉炭を微粉炭供給ホッパ３３に払い出すと共に、加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂを開放して窒素ガスを加圧用ガス供給ライン１１１及び加圧用ガス供給分岐ライン１１２から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに供給して加圧し、所定の供給圧に到達したら加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂを閉止する。また、流動化用遮断弁１４３を開放して窒素ガスを流動化用ガス供給ライン１２１及び流動化用ガス供給分岐ライン１２４から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに供給して微粉炭を流動化させるとともに、遮断弁１５１，１５２を開放して窒素ガスを流動化用ガス供給ライン１２５及び流動化用ガス供給分岐ライン１２６から微粉炭供給ホッパ３３のチャンバ部３３ｃに供給して微粉炭を流動化し、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭を窒素ガスとともに給炭ライン３６に排出する。
このような各種弁の開閉制御は、制御装置１６１により行われる。即ち、図２に示すように、上述した加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂ、流動化用遮断弁１４３及び遮断弁１５１，１５２は、制御装置１６１により開閉制御可能となっている。即ち、微粉炭供給ホッパ３３内を加圧するとき、制御装置１６１が加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂを開放し、窒素ガスを加圧用ガス供給ライン１１１及び加圧用ガス供給分岐ライン１１２から第１噴出ノズル１４５及び第２噴出ノズル１４８に供給し、全ての噴出ノズル１４５，１４８から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出する。一方、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭を給炭ライン３６を介してガス化炉１３４に搬送するとき、制御装置１６１が流動化用遮断弁１４３を開放し、窒素ガスを流動化用ガス供給ライン１２１及び流動化用ガス供給分岐ライン１２４から第２噴出ノズル１４８だけに供給し、この第２噴出ノズル１４８からだけ微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出して微粉炭を流動化させる。
微粉炭供給ホッパ３３に窒素ガスを供給して流動化させると共に、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭を給炭ライン３６に排出していくと、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭が減少し、充填面（微粉炭の上面）が低下していく。そして、微粉炭供給ホッパ３３内に充填されている微粉炭の上面がコーン部３３ｂまで低下したときに、仮に第１噴出ノズル１４５及び第２噴出ノズル１４８の両方から流動化用の窒素ガスを噴出する場合には、コーン部３３ｂの上部に配置された第１噴出ノズル１４５から噴出された窒素ガスが微粉炭の上面側へ貫通してしまい、微粉炭を均一に流動化することが困難となる。そのため、微粉炭の搬送時は、第２噴出ノズル１４８からだけ微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出する。そのため、コーン部３３ｂの下部に配置された第２噴出ノズル１４８から噴出された窒素ガスが微粉炭の上面側へ貫通することが抑制され、微粉炭を均一に流動化することができる。
このように第１実施形態の微粉燃料供給装置にあっては、中空形状をなす微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５と、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに設けられる複数の第１噴出ノズル１４５と、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂにおける複数の第１噴出ノズル１４５より鉛直方向の下方に設けられる複数の第２噴出ノズル１４８と、複数の第１噴出ノズル１４５及び複数の第２噴出ノズル１４８に加圧用の窒素ガスを供給する加圧用ガス供給ライン１１１と、複数の第２噴出ノズル１４８だけに流動化用の窒素ガスを供給する流動化用ガス供給ライン１２１と、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の鉛直方向の下部に設けられる給炭ライン３６，３７，３８を設けている。
従って、加圧用ガス供給ライン１１１から複数の第１噴出ノズル１４５及び複数の第２噴出ノズル１４８に加圧用の窒素ガスを供給すると、各第１噴出ノズル１４５及び各第２噴出ノズル１４８は、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内にこの窒素ガスを供給することで、内部を所定の供給圧まで短時間で加圧することができる。一方、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内がこの供給圧に維持された状態で、流動化用ガス供給ライン１２１から複数の第２噴出ノズル１４８に流動化用の窒素ガスを供給すると、各第２噴出ノズル１４８は、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの鉛直方向の下部に窒素ガスを供給することで、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内のコーン部の微粉炭を効率的に流動化し、この微粉炭を給炭ライン３６，３７，３８に搬出することができる。この微粉炭の搬送時には、給炭ライン３６，３７，３８が接続される微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの下部のみに窒素ガスが供給されるため、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が少量となっても、窒素ガスが微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を鉛直方向の上方へと貫通し難くなる。そのため、窒素ガスにより微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を効率的に流動化することができ、ガス化炉１３４に対して必要量の微粉炭を安定して供給することができる。
第１実施形態の微粉燃料供給装置では、流動化用ガス供給ライン１２１から各第２噴出ノズル１４８への流動化用の窒素ガスの供給量は、加圧用ガス供給ライン１１１から各第１噴出ノズル１４５及び各第２噴出ノズル１４８への窒素ガスの供給量より少量に設定される。従って、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の圧力を上昇させることは、待ち時間を短くしたいことから短時間で多量のガスを供給する必要がある一方、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を流動化させることは、少量のガスを供給する必要がある。そのため、各供給ライン１１１，１２１を別ラインとして設けると共に流動化のための窒素ガスを少量とすることで、待ち時間の短縮化と窒素ガスの使用量を低減させて微粉燃料供給の最適化を実現することができる。
第１実施形態の微粉燃料供給装置では、複数の第１噴出ノズル１４５を微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂにおける鉛直方向の上部にガス連結ライン１４６を介して周方向に所定間隔を空けて配置し、複数の第２噴出ノズル１４８を微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂにおける鉛直方向の下部に周方向にガス連結ライン１４９を介して所定間隔を空けて配置している。従って、コーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに上下２段に複数の第１、第２噴出ノズル１４５，１４８を設けることで、加圧用ガス供給時に微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が壁面に付着して停滞することが抑制され、第２噴出ノズル１４８により微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５の鉛直方向の下部に流動化用の窒素ガスが供給されるため、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が少量となっても、微粉炭を効率的に流動化してガス化炉１３４に対して必要量の微粉炭を供給することができるとともに、窒素ガスの使用量を低減させることができる。
また、第１実施形態の微粉燃料供給方法にあっては、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の加圧時に加圧用ガス供給ライン１１１から窒素ガスを供給し、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭の搬送時に流動化用ガス供給ライン１２１だけから窒素ガスを供給する。従って、微粉炭の搬送時には、給炭ライン３６，３７，３８が接続される微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の鉛直方向の下部のみに窒素ガスが供給されるため、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が少量となっても、窒素ガスが微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を上方に貫通し難くなる。そのため、窒素ガスにより微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を効率的に流動化することができ、ガス化炉１３４に対して必要量の微粉炭を安定して供給することができる。
また、第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備にあっては、石炭を粉砕した微粉炭を供給する微粉炭供給装置１２と、微粉炭供給装置１２から供給された微粉炭をガス化して可燃性ガスを生成する石炭ガス化装置１３と、石炭ガス化装置１３により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置１５と、ガス精製装置１５によりガス精製された可燃性ガスと圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービン６３を回転駆動するガスタービン設備１６と、ガスタービン設備１６からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラ１９と、排熱回収ボイラ１９により生成された蒸気によりタービン６９を回転駆動する蒸気タービン設備１７を備えている。従って、微粉炭供給装置１２にて、微粉炭の搬送時には、給炭ライン３６，３７，３８が接続される微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の鉛直方向の下部のみに窒素ガスが供給されるため、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が少量となっても、窒素ガスが微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を上方に貫通し難くなる。そのため、窒素ガスにより微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭を効率的に流動化することができ、ガス化炉１３４に対して必要量の微粉炭を安定して供給することができる。その結果、石炭ガス化装置１３を安定して運転することができる。
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の微粉燃料供給装置における微粉炭供給ホッパへの窒素ガス供給系統を表す概略構成図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第２実施形態において、図４に示すように、各加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａ，１１２ｂは、微粉炭供給ホッパ３３におけるコーン部３３ｂへの窒素ガスの供給の開始と停止を実行するための加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂが設けられている。一方、流動化用ガス供給分岐ライン１２４は、２本の流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａ，１７１ｂに分岐し、微粉炭供給ホッパ３３におけるコーン部３３ｂへの窒素ガスの供給の開始と停止を実行する流動化用遮断弁（第１開閉弁、第２開閉弁）１７２ａ，１７２ｂが設けられている。さらに、上流側には流動化用流量調整弁１４２が設けられ、必要な流量を制御しても良い。
微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂに複数の第１噴出ノズル１４５と複数の第２噴出ノズル１４８が設けられている。微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂにおける上部にガス連結ライン１４６が配置されており、複数のガス分岐ライン１４７を介して各第１噴出ノズル１４５が連結されている。また、微粉炭供給ホッパ３３は、コーン部３３ｂにおける鉛直方向の下部にガス連結ライン１４９が配置されており、複数のガス分岐ライン１５０を介して各第２噴出ノズル１４８が連結されている。
そして、加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａは、ガス連結ライン１４６に連結され、加圧用ガス供給分岐ライン１１２ｂは、ガス連結ライン１４９に連結されている。また、流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａは、ガス連結ライン１４６に連結され、流動化用ガス供給分岐ライン１７１ｂは、連結ライン１４９に連結されている。そのため、加圧用ガスとしての加圧用ガス供給ライン１１２からの窒素ガスは、複数の第１噴出１ノズル１４５と複数の第２噴出ノズル１４８から微粉炭供給ホッパ３３内に噴出され、流動化用ガスとしての流動化用ガス供給分岐ライン１２４からの窒素ガスは、複数の第１噴出１ノズル１４５と複数の第２噴出ノズル１４８から微粉炭供給ホッパ３３内に噴出される。
そのため、流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを開放すると、例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた流動化用ガスタンクの窒素ガスが各流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａ，１７１ｂにより各第１噴出１ノズル１４５と各第２噴出ノズル１４８に供給され、全ての噴出ノズル１４５，１４８から各微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂ内に窒素ガスを噴出することができる。また、流動化用遮断弁１７２ｂを開放し、流動化用遮断弁１７２ａを閉止すると、例えば空気分離装置４２（図３参照）出口に設けた流動化用ガスタンクの窒素ガスが流動化用ガス供給分岐ライン１７１ｂにより各第２噴出ノズル１４８だけに供給され、各第２噴出ノズル１４８からだけ各微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂ内の鉛直方向の下部に窒素ガスを噴出することができる。
このような各種弁の開閉制御は、制御装置１６１により行われる。即ち、上述した加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂ、遮断弁１５１，１５２，流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂは、制御装置１６１により開閉制御可能となっている。即ち、微粉炭供給ホッパ３３内を加圧するとき、制御装置１６１が加圧用遮断弁１４１ａ，１４１ｂを開放し、窒素ガスを加圧用ガス供給分岐ライン１１２ａ，１１２ｂから第１噴出ノズル１４５及び第２噴出ノズル１４８に供給し、全ての噴出ノズル１４５，１４８から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出する。一方、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭を給炭ライン３６を介してガス化炉１３４に搬送するとき、制御装置１６１が流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを開放し、流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａ，１７１ｂから第１噴出ノズル１４５及び第２噴出ノズル１４８に供給し、全ての噴出ノズル１４５，１４８から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出して微粉炭を流動化させる。
微粉炭供給ホッパ３３に窒素ガスを供給して微粉炭を流動化させると共に、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭を給炭ライン３６に排出していくと、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭が減少し、充填面（微粉炭の上面）が低下していく。そして、微粉炭供給ホッパ３３内に充填されている微粉炭の上面がコーン部３３ｂまで低下した場合に、仮に第１噴出ノズル１４５及び第２噴出ノズル１４８の両方から流動化用の窒素ガスを噴出すると、コーン部３３ｂの上部に配置された第１噴出ノズル１４５から噴出された窒素ガスが微粉炭の上面側へ貫通してしまい、微粉炭を均一に流動化することが困難となる。そのため、制御装置１６１は、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭の搬送時に、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭が予め設定された下限値より減少すると、複数の第１噴出ノズル１４５から微粉炭供給ホッパ３３内への流動化ガスの噴出を停止する。
即ち、制御装置１６１は、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭が予め設定された下限値以上であるとき、流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを開放し、微粉炭供給ホッパ３３内の微粉炭が予め設定された下限値より減少すると、流動化用遮断弁１７２ｂを開放状態のままで流動化用遮断弁１７２ａを閉止する。すると、第１噴出ノズル１４５から微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂへの窒素ガスの噴出が停止され、第２噴出ノズル１４８からだけ微粉炭供給ホッパ３３のコーン部３３ｂに窒素ガスを噴出する。そのため、コーン部３３ｂの鉛直方向の下部に配置された第２噴出ノズル１４８から噴出された窒素ガスが微粉炭の上面側へ貫通することが抑制され、微粉炭を均一に流動化することができる。
予め設定された下限値とは、例えば微粉炭の蓄積した上面が本体部３３ａとコーン部３３ｂの境界を設定しておいてもよい。微粉炭の位置は微粉炭供給ホッパ３３にγ線などを用いた微粉炭のレベル計を設けておくことで、微粉炭の蓄積した上面の位置を確認することができる。
このように第２実施形態の微粉燃料供給装置にあっては、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭の搬送時に微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が予め設定された下限値より減少すると複数の第１噴出ノズル１４５からの流動化用の窒素ガスの噴出を停止する。
従って、微粉炭の残量が多いときは、第１噴出ノズル１４５と第２噴出ノズル１４８の両方から微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内のコーン部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂに窒素ガスを噴出するため、ガス化炉１３４に必要量の微粉炭を効率的に流動化させて安定に供給することができ、微粉炭の残量が少ないときは、鉛直方向の下部の第２噴出ノズル１４８からだけ微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内に窒素ガスを噴出するため、窒素ガスが微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭内を通って上方に貫通することが抑制され、微粉炭をさらに効率的に流動化することができる。
また、第２実施形態の微粉燃料供給装置では、流動化用ガス供給分岐ライン１２４から分岐した流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａを複数の第１噴出ノズル１４５に連結し、流動化用遮断弁１７２ａを設け、流動化用ガス供給分岐ライン１２４から分岐した流動化用ガス供給分岐ライン１７１ｂを複数の第２噴出ノズル１４８に連結し、流動化用遮断弁１７２ｂを設け、制御装置１６１は、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が予め設定された下限値以上であるとき、各流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを開放し、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭が予め設定された下限値より減少すると、流動化用遮断弁１７２ａを閉止する。
従って、第１噴出ノズル１４５と第２噴出ノズル１４８に対して専用の流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａ，１７１ｂと流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを設けることで、微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５内の微粉炭の残量に応じて窒素ガスの噴出量を容易に変更することができる。
なお、上述した第１実施形態では、流動化用ガス供給分岐ライン１２４の流動化用開閉弁１４４を手動弁としたが、制御弁として制御装置１６１により開閉制御可能としてもよい。また、第２実施形態では、流動化用ガス供給分岐ライン１７１ａ，１７１ｂの流動化用遮断弁１７２ａ，１７２ｂを制御弁としたが、手動弁としてもよい。
また、上述した実施形態では、噴射ノズル１４５，１４８を上下２段としたが、上下３段以上としてもよい。
また、上述した実施形態では、微粉炭ビン３２に対して３個の微粉炭供給ホッパ３３，３４，３５を設けたが、その数に限定されるものではなく、微粉炭供給ホッパを２個または４個以上設けてもよい。
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り、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。
１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１ 給炭装置
１２ 微粉炭供給装置（微粉燃料供給装置）
１３ 石炭ガス化装置
１４ チャー回収装置
１５ ガス精製装置
１６ ガスタービン設備
１７ 蒸気タービン設備
１８ 発電機
１９ 排熱回収ボイラ
３１ 微粉炭機
３２ 微粉炭ビン
３３，３４，３５ 微粉炭供給ホッパ
３６，３７，３８ 給炭ライン
１０２，１０３，１０４ 微粉炭払い出しライン
１１１ 加圧用ガス供給ライン（加圧用ガス供給装置、ガス供給装置）
１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１３、１１４ 加圧用ガス供給分岐ライン
１１５ 圧力調整用ガス供給ライン
１１６，１１７，１１８ 圧力調整用ガス供給分岐ライン
１２１，１２５ 流動化用ガス供給ライン（流動化用ガス供給装置、ガス供給装置）
１２２，１２３，１２４，１２６，１２７，１２８，１７１ａ，１７１ｂ 流動化用ガス供給分岐ライン
１３１ 分配器
１３２ 微粉炭供給ライン
１３３ バーナ
１３４ ガス化炉
１４１ａ，１４１ｂ 加圧用遮断弁
１４２ 流動化用流量調整弁
１４３，１７２ａ，１７２ｂ 流動化用遮断弁（開閉弁）
１４４ 流動化用開閉弁
１４５ 第１噴出ノズル
１４６ ガス連結ライン
１４７ ガス分岐ライン
１４８ 第２噴出ノズル
１４９ ガス連結ライン
１５０ ガス分岐ライン
１５１，１５２ 遮断弁
１６１ 制御装置

Claims (7)

  1. 中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、
    前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、
    前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方で且つ前記ホッパの下端部より上方に設けられる複数の第２ノズルと、
    前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、
    前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置と、
    前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、
    を備え、
    前記加圧用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、
    前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給する、
    ことを特徴とする微粉燃料供給装置。
  2. 前記流動化用ガス供給装置が供給するガス流量は、前記加圧用ガス供給装置が供給するガス流量より少量であることを特徴とする請求項１に記載の微粉燃料供給装置。
  3. 前記ホッパは、円筒形状をなして上端部が閉塞される本体部と、前記本体部の鉛直方向の下方に連結されて鉛直方向の下方に向かって先細となるコーン部と、前記コーン部の鉛直方向の下方に連結されて下端部が閉塞されるチャンバ部とを備え、前記複数の第１ノズルは、前記コーン部における鉛直方向の上部に周方向に所定間隔を空けて配置され、前記複数の第２ノズルは、前記コーン部における前記複数の第１ノズルよりも鉛直方向の下部に周方向に所定間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微粉燃料供給装置。
  4. 中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、
    前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、
    前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方に設けられる複数の第２ノズルと、
    前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、
    前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置と、
    前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、
    を備え、
    前記加圧用ガス供給装置は、
    前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、
    前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給し、
    前記ホッパ内の微粉燃料の搬送時に前記ホッパ内の微粉燃料が予め設定された下限値より減少すると前記流動化用ガス供給装置により前記複数の第１ノズルからの流動化ガスの噴出を停止する制御装置と、
    を設けることを特徴とする微粉燃料供給装置。
  5. 前記流動化用ガス供給装置は、流動化用ガス供給ラインと、前記流動化用ガス供給ラインから分岐して前記複数の第１ノズルに接続される第１流動化用ガス供給ラインと、前記第１流動化用ガス供給ラインに設けられる第１開閉弁と、前記流動化用ガス供給ラインから分岐して前記複数の第２ノズルに接続される第２流動化用ガス供給ラインと、前記第２流動化用ガス供給ラインに設けられる第２開閉弁とを備え、前記制御装置は、前記ホッパ内の微粉燃料が前記下限値以上であるとき、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁を開放し、前記ホッパ内の微粉燃料が前記下限値より減少すると、前記第１開閉弁を閉止することを特徴とする請求項４に記載の微粉燃料供給装置。
  6. 中空形状をなし、内部に微粉燃料を貯留するホッパと、
    前記ホッパに設けられる複数の第１ノズルと、
    前記ホッパにおける前記複数の第１ノズルより鉛直方向の下方で且つ前記ホッパの下端部より上方に設けられる複数の第２ノズルと、
    前記ホッパの内部圧力を上昇する加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、
    前記ホッパの前記微粉燃料を流動化する流動化用ガスを供給する流動化用ガス供給装置と、
    前記ホッパの鉛直方向の下部に設けられる微粉燃料供給ラインと、
    を備え、
    前記加圧用ガス供給装置は、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルに加圧用ガスを供給し、
    前記流動化用ガス供給装置は、前記複数の第２ノズルに流動化用ガスを供給する、
    微粉燃料供給装置において、
    前記ホッパ内の加圧時に前記加圧用ガス供給装置を作動する工程と、
    前記ホッパ内の微粉燃料の搬送時に前記流動化用ガス供給装置を作動する工程と、
    を備えることを特徴とする微粉燃料供給方法。
  7. 炭素含有固体燃料を粉砕した微粉燃料を供給する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の微粉燃料供給装置と、
    前記微粉燃料供給装置から供給された微粉燃料をガス化して可燃性ガスを生成するガス化装置と、
    前記ガス化装置により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置と、
    前記ガス精製装置によりガス精製された可燃性ガスの少なくとも一部と圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービンを回転駆動するガスタービン設備と、
    前記ガスタービン設備からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラにより生成された蒸気によりタービンを回転駆動する蒸気タービン設備と、
    を備えることを特徴とするガス化複合発電設備。

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