JP2000090953A

JP2000090953A - 燃料電池発電設備

Info

Publication number: JP2000090953A
Application number: JP26203298A
Authority: JP
Inventors: Keiji Saito; 敬二斉藤; Hiroto Sato; 弘人佐藤; Nobuyuki Kusama; 伸行草間
Original assignee: Sapporo Breweries Ltd; Toshiba Corp
Current assignee: Sapporo Breweries Ltd; Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ビール工場内の廃水をメタン処理して得られる
バイオガスを利用する燃料電池発電設備において、長期
にわたり安定した連続運転を実現する。【解決手段】バイオガス濃度センサ８が、バイオガス
中のメタン系炭化水素あるいは炭酸ガスの成分濃度を検
出してその検出値を集計部１６に送る。集計部は、バイ
オガス濃度センサからの検出値と発電量指示部からの現
在の発電量を入力し、これら値に基づいてバイオガス供
給量を算出する。そして、バイオガス供給量調整弁１３
が集計部の算出したバイオガス供給量に応じて、燃料電
池プラント６ヘバイオガスを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビール工場内の廃
水をメタン発酵装置にてメタン発酵処理して得られる発
酵ガス( 以下では、「バイオガス」と記載する。) を燃
料ガスとして利用する燃料電池発電設備に係わり、特
に、供給されるバイオガス中に含まれる燃料電池プラン
ト内の各機器にとって有害なガス成分の除去と、供給さ
れるバイオガスを過不足なく全量消費するための機能を
もつ燃料電池発電設備に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ビール工場では、ビール瓶１本（６３３ミ
リリットル）を製造するために、水が約6 リットル必要
である。主に、製造ラインや空瓶の洗浄水またはビール
の製造過程での水として使われている。これらの過程か
ら排出される水( 以下、排水と記す。) には、ビールか
す等の有機成分が多量に含まれているため、直接下水道
や河川への放流ができない。そのため、各ビールエ場で
は、空気と接触した状態でバクテリアの代謝反応により
有機性廃棄物を分解処理する処理( 好気性処理と言われ
る) や、空気を遮断した状態でバクテリアの代謝反応に
より有機性廃棄物を分解処理する方法( メタン発酵処理
または嫌気性処理と言われる) にて、排水中の有機成分
を除去し、下水道や河川への放流を行っている.最近の
傾向としては、ビール業界のみならず、食品製造業界全
体として、設置面積が少なく、運転維持管理費が低減出
来ることから、メタン発酵処理方式が主流になりつつあ
る。なお、ビール工場でのメタン発酵処理方式による排
水処理の場合には、供給される排水はｐＨが5 以下の酸
性であるため、まず、排水にアルカリ水（ＮａＯＨ水）
を添加し、排水を一旦、中性にした後にメタン発酵が行
われている。

【０００３】メタン発酵処理をした場合には、単に排水
処理が行われるだけではなく、副産物と一して、６０〜
７０％の濃度のメタンガス( バイオガス) が発生する。
このバイオガスを燃料電池プラントやガスエンジンの燃
料として活用することが考えられる。燃料電池プラント
とは、燃料がもつ化学エネルギーを触媒の作用で直接電
気エネルギーに変換する発電装置であり、低騒音、低振
動、低ＮＯ_Xであり、更には、効率が高いことからＣＯ
₂の排出量も少ない。そのため、環境適応型の発電装置
として注目を集めている。このような燃料電池ブラント
の燃料として、上述の廃棄物処理にて副次的に発生する
バイオガスを活用することは、環境保全の観点からも、
リサイクルの観点からも非常に有効な手段である。

【０００４】更に、燃料電池プラントは、発電すると同
時に、その発電量とほぼ同等の熱が発生するため、これ
も利用し、コージェネレションシステムを構築すること
が出来る。具体的には、燃料電池ブラントからの排熱を
用いて、メタン発酵装置内の温度を上昇させ、バクテリ
アの代謝作用を活発化させ、排水処理能力を高めること
が可能である。

【０００５】このように、燃料電池プラントとメタン発
酵装置とは良好な整合性をもつことができる。そこで、
近年では、バイオガスを燃料電池ブラントの燃料として
活用した燃料電池発電設備の実用化が考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バイオガスを
燃料電池プラントの燃料として活用した燃料電池発電設
備を実現させるには、次のような問題点がある。（１）バイオガスの主成分は、６０〜７０％の濃度のメ
タンガスと３０〜４０％の濃度の炭酸ガスであるが、こ
れらの濃度は、排水中の有機物含有量やメタン発酵装置
内のバクテリアの活性状況に応じて変動する。ところ
が、燃料電池プラントは、天然ガス等の一定組成の燃料
が供給されていることを前提とした制御を行っているた
め、燃料ガス組成の変動に対して安定な発電運転ができ
ない。

【０００７】そのため、特開平９−２９２９５号や特開
平９−９７６２２号では、炭酸ガスス成分を除去し、メ
タン成分を濃縮し、常に一定のメタン濃度のガスを製造
し、燃料電池ブラントに供給することが提案されてい
る。しかし、発電設備全休としては、付帯の設備が追加
されることによる所内動力や設置面積や運転管理費の増
大を招き、必ずしも、最適な燃料電池発電設備とはなっ
ていない。（２）バイオガス中には、前記主成分に加えて、徴量で
はあるが、燃料電池プラント内の各機器にとって有害な
ガスとなる硫黄、塩類、アンモニア類が含まれており、
これらの濃度も前記と同様に、排水中の有機物含有量や
メタン発酵装置内のバクテリアの活性状況に応じて変動
する。有害なガスの一般的な含有量とその変動幅を表１
に示す。これらの有害な成分のうち、塩類、アンモニア
類に回しては、その含有量が少ないため、時にその除去
方法に題して問題はない。

【０００８】一方、最も含有量が多く、その変動が大き
い硫黄成分の除去に関しては、特開平７−９９６や特開
平９−２９２９５号において、アルカリ性の液との気液
接触により除去を行うことが提案されているが、硫黄成
分の変動を加味した運転は考慮しておらず、あくまで、
アルカリ性の液か大量にあるような施設が想定されてい
る。そのため、発電設備全体としては、供給するアルカ
リ性の液を製造または供給するための運転管理費や所内
動力の増大を招き、必ずしも、最適な燃料電池発電設備
とはなっていない。

【０００９】

【表１】

【００１０】（３）バイオガスは、メタン発酵装置に供
給される排水がなければ発生しない。各ビ一ル工場で
は、その日に発生した排水はその日中に処理される。そ
のため、ビールの製造を行わない土噌日や日曜目には排
水の発生がないため燃料電池プラントの運転が行えない
ことになる。しかし、製造したビールの瓶詰め工程や出
庫等の業務は休日なしの24時間程動であることから、極
力、燃料電池プラントによる発電運転は実施されること
が期待されている。

【００１１】本発明は、以上のような状況を鑑みて提案
されたものであり、その主たる目的は、バイオガス中の
各成分濃度に応じて燃料電池池プラントヘの燃料ガス流
量と、バイオガス処理装置に供給されるメタン発酵処理
後の排水量を調整することにより、長期にわたって安定
した燃料電池プラントの連続運伝を実現できる燃料電池
発電設備を提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、バイオガスの
供給量に応じて燃料電池プラントの発電量を調整し、さ
らに、供給されるバイオガス量が減少した場合にも、最
少の予備燃料を供給することで、継続して燃料電池プラ
ントの安定な連続運転を実現できる燃料電池発電設備を
提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、バ
イオガス処理装置とメタン発酵装置との間で、メタン発
酵処理後の排水の供給および戻しの手段を備えた燃料電
池発電設備を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、供給されるバ
イオガスの流量、成分を検出し、かつ、正確に把握でき
るようにすぐれた集計部を備えた燃料電池発電設備を提
供することにある。さらに、本発明の他の目的は、バイ
オガスが極めて少量であっても、これを十分に利用する
ことが可能な燃料電池発電設備を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ビール工場内の廃水をメタン発
酵装置にてメタン発酵処理して得られるバイオガスを燃
料とする燃料電池プラントと、燃料電池プラント内の各
機器にとって有害なガスである硫黄、塩類、アンモニア
類をバイオガス中から除去するバイオガス処理装置とが
備えられた燃料電池発電設備において、バイオガス中の
メタン系炭化水素あるいは炭酸ガスの成分濃度を検出す
る検出手段を有し、これにより検出された成分濃度に応
じて、燃料電池発電設備へ供給する燃料ガスの流量を調
整する燃料ガス流量調整手段を有することを特徴とする
ものである。

【００１５】以上のような構成を有する請求項１の発明
では、バイオガス濃度センサが、バイオガス中のメタン
系炭化水素あるいは炭酸ガスの成分濃度を検出してその
検出値をを集計部に送る。集計部は、バイオガス濃度セ
ンサからの検出値と発電量指示部からの現在の発電量を
入力し、これら値に基づいてバイオガス供給量を算出す
る。そして、バイオガス供給量調整弁が集計部の算出し
たバイオガス供給量に応じて、燃料電池プラントヘバイ
オガスを供給する。

【００１６】このような請求項１の発明においては、供
給されるバイオガス中のメタン濃度が変化した場合で
も、現在の燃料電池プラントの発電量を保持することが
出来る。そのため、バイオガス中のメタン濃度に急激な
変動があった場合でも燃料電池プラントを停止させる必
要がなく、燃料電池発電設備の安定な連続運転が実現で
きる。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電
池発電設備において、メタン発酵装置より排出されるメ
タン発酵処理後の排水を前記バイオガス処理装置に供給
し、その後の排水は再びメタン発酵装置に戻す手段を有
し、少なくとも1 つの有害なガスの成分濃度を除去する
ことを特徴とするものである。以上のような構成を有す
る請求項２の発明では、メタン発酵処理後の排水をバイ
オガス処理装置に供給する配管ラインをもつ。バイオガ
ス処理装置では、この排水により、バイオガス中に含ま
れる少なくとも１つの有害なガスの成分濃度を除去す
る。使用後の排水は、再ぴメタン発酵装置に戻す配管ラ
インをもつ。なお、メタン発酵処理装置の排水にアルカ
リ水を添加する配管ラインをもつ場合もあり得る。

【００１８】このような請求項２の発明においては、バ
イオガス中の少なくとも１つの有害なガスの成分濃度を
除去を新たなユーティリティーを使わずに実施すること
が可能である。また、供給された排水にアルカリ水を添
加する場合には、アルカリ水の供給量制御を行なわず、
一定量の供給を実施したとしても、バイオガス処理装置
内で処理されなかったアルカリ水はメタン発酵処理装置
内に戻り、逆にメタン発酵処理装置で添加するアルカリ
水の量が削減されるため、この場合にもアルカリ水の運
転管理費の増大にもつながらず、新たなユーティリティ
の使用にもならない。

【００１９】請求項３の発明は、請求項２記載の燃料電
池発電設備において、前記バイオガス中の少なくとも1
つの前記有害なガスの成分濃度を検出する検出手段を有
し、これにより検出された有害なガスの成分濃度に応じ
て前記バイオガス処理装置への排水の供給量を調整する
排水流量調整手段を含むことを特徴とするものである。

【００２０】以上のような構成を有する請求項３の発明
では、バイオガス濃度センサが、バイオガス中の少なく
とも1 つの有害なガスの成分濃度を検出してその検出値
を集計部に送る。集計部は、バイオガス濃度センサから
検出値を入力し、この値に基づいて排水の供給量を算出
する。そして、排水供給量調整弁が集計部の算出した排
水供給量に応じて、メタン発酵装置からの排水をバイオ
ガス処理装置へ供給する。

【００２１】このような構成を有する請求項３の発明で
は、バイオガス中の少なくとも1 つの有害なガスの成分
の濃度変動に応じた排水量を算出できるため、有害なガ
ス成分の除去機能は保持したままで、排水移送ボンブの
所内動力の低減が可能となる。請求項４の発明は、請
求項２または３記載の燃料電池発電設備において、供給
されるバイオガス量を検出する検出手段を有し、これに
より検出されたバイオガス量に応じてバイオガス処理装
置への排水の供給量を調整する排水流量調整手段を含む
ことを特徴とするものである.以上のような構成を有す
る請求項４の発明では、バイオガス流量センサが、供給
されるバイオガス流量を検出してその検出値を集計部に
送る。集計部では、バイオガス流量センサからの検出値
を入力し、この値に基づいて排水の供給量を算出する。
そして、排水供給量調節弁が集計部の算出した排水供給
量に応じて、メタン発酵装置からの排水をバイオガス処
理装置へ供給する。

【００２２】このような構成を有する請求項４の発明で
は、バイオガス供給量の変動に応じた排水量を算出でき
るため、バイオガスの発生がない場合には、排水の供給
を停止することができるため、排水移送ポンプの所内動
力の低減が可能となる。請求項５の発明は、請求項４記
戟の燃料電池発電設備において、予備水を貯蔵する予備
水タンクと、前記バイオガス処理装置に供給される排水
量の経時的な変化を検出する手段とを有し、供給される
排水量が前記バイオガス処理装置の運転に必要な量より
も少なくなったときに、前記予備水タンクからバイオガ
ス処理装置に前記予備水を供給する予備水供給制御手段
が設けられたことを特徴とするものである。

【００２３】以上のような構成を有する請求項５の発明
では、排水流量センサが、供給される排水量を検出して
その検出値を集計部に送る。集計部では、排水流量セン
サからの検出値とバイオガス濃度センサからの検出値と
バイオガス流量センサからの検出値とを入力し、これら
の値に基づいて、バイオガス処理装置の運転に必要な排
水量の算出と、実際に供給されている排水量の経時的な
変化を算出する。２つの算出結果における偏差が、所定
の許容値を越えた場合には、不足する排水量を算出す
る。そして、予備水供給量調節弁が集計部の算出した不
足分の排水量に応じて、予備タンクからの排水をバイオ
ガス処理装置へ供給する。

【００２４】このような構成を有する請求項５の発明で
は、バイオガス処理装置の運転に必要な排水量が常に確
保されることから、メタン発酵装置あるいは排水移送ポ
ンプの性能劣化や機器不良が発生した場合でも、優れた
安全性を確保しつつ、連続運転を行うことができる。請
求項６の発明は、請求項１又は５記載の燃料電池発電設
備において、前記燃料電池発電設備に供給されるバイオ
ガス量が前記燃料電池プラントの運転に必要な量よりも
少なくなった場合に、前記燃料電池プラントの発電負荷
量を調整し、バイオガスの供給量に見合った発電負荷と
する燃料電池プラントの発電負荷制御手段が設けられた
ことことを特徴とするものである。

【００２５】以上のような構成を有する請求項６の発明
では、バイオガス流量センサが、供給されるバイオガス
流量を検出してその検出値を集計部に送る。集計部は、
バイオガス流量センサからの検出値を入力し、この値に
基づいて燃料電池プラントの発電量を算出する。そし
て、発電量指示部が集計部の算出した発電量に応じて、
燃料電池プラントの発電量を調整する。

【００２６】このような請求項６の発明においては、メ
タン発酵装置から供給されるバイオガス量に応じて、燃
料電池プラントの発電量を変化させることが出来る。そ
のため、バイオガスの発生量が低下した場合でも燃料電
池ブラントを停止させる必要がなく、燃料電池発電設備
の安定な運転運転が実現できる.請求項７の発明は、請
求項６記載の燃料電池発電設備において、予備燃料を貯
蔵する予備燃料タンクと、前記燃料電池発電設備に供給
されるバイオガス量の経時的な変化を検出する手段とを
有し、供給されるバイオガス量が前記燃料電池プラント
の運転に必要な量よりも少なくなったときに、前記予備
燃料タンクから前記燃料電池プラントに前記予備燃料を
供給する予備燃料供給制御手段を設けたことことを特徴
とするものである。

【００２７】以上のような構成を有する請求項７の発明
では、バイオガス流量センサが、供給されるバイオガス
流量を検出してその検出値を集計部に送る。集計部で
は、バイオガス流量センサからの検出値を入力し、この
値に基づいて、燃料電池ブラントの運転に必要なバイオ
ガス流量の算出と、実際に供給されているバイオガス量
の経時的な変化を算出する。２つの算出結果における偏
差が、所定の詐客値を越えた場合には、不足するバイオ
ガス量を算出する。そして、予備燃料供給量調節弁が集
計部の算出した不足分のバイオガス量に応じて、予備タ
ンクからの予備燃料を燃料電池プラントヘ供給する.こ
のような請求項７の発明においては、メタン発酵装置か
ら供給されるバイオガス量が、燃料電池ブラントの安定
運転を継続できる最低の発電量に必要な流量以下となっ
た場合にも、燃料電池プラントを停止させる必要がな
く、燃料電池発電役備の安定な連続運転が実現できる。

【００２８】請求頁８の発明は、請求項７記載の燃料電
池発電設備において、前記バイオガス中の有害なガスの
成分量が所定の許容値を越えたとき、前記予備燃料タン
クからら前記燃料電池ブラントに前記予備燃料を供給す
る予備燃料供給制御手段が設けられたことことを特徴と
するものである。以上のような構成を有する請求項８の
発明では、バイオガス濃度センサが、供給されるバイオ
ガス中の有害なガスの成分量を検出してその検出値を集
計部に送る。集計部では、バイオガス濃度センサからの
検出値を入力する。そして、集計部では、この値が所定
の許容値を越えた場合には、バイオガス供給弁を閉止さ
せ、バイオガスペント弁を開として放出し、燃料電池ブ
ラントヘは、予備燃料供給弁を開とさせ、予備タンクの
予備燃料を供給する。

【００２９】このような請求項８の発明においては、メ
タン発酵装置またはバイオガス処理装置の性能低下や機
器不良の発生により、燃料電池プラントに供給するバイ
オガス組成が、燃料電池プラントの安定運転を阻害する
組成となった場合にも、燃料電池プラントを停止させる
必要がなく、燃料電池発電設備の安定な連続運転が実現
できる.

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実旅の形態につい
て、図１を参照して具体的に説明する。なお、本実施の
形態は、請求項１〜８の発明を包含するものである。（１）構成ビール工場内の廃水は、ｐＨ調整槽１にてｐＨ調整され
た後、メタン発酵タンク２に供給される。メタン発酵タ
ンク２では、ビール廃水をメタン発酵処理する機能を有
しており、メタン発酵処理後の排水は、再ぴｐＨ調整槽
１に戻し、余剰分のみ排水される。ｐＨ調整槽１とメタ
ン発酵タンク２を合わせて、メタン発酵処理装徴３と呼
ぶ。メタン発酵処理装置３より得られたバイオガスは、
バイオガス処理装置４に供給される。バイオガス処理装
置４では、メタン発酵処理装置３から供給された排水を
利用して、燃料電池プラント内の各機器にとって有なガ
スである硫黄、塩類、アンモニア類をバイオガス中から
除去する機能を有している。なお、メタン発酵処理装置
３から供給された排水は、バイオガス処理装置４にて使
用後、再び、メタン発酵処理装置３に戻る。さらに、メ
タン発酵処理装置３から供給された排水ライン上には、
予備水タンク５からの予備水供給ラインとアルカリ水の
供給ラインが接続されている。バイオガス処理装置４に
て有害なガスを除去された後のバイオガスは、燃料電池
ブラント６に供給され、燃料として使われる。この供給
ライン上には、バイオガスべントラインと予備燃料タン
ク７からの予備燃料供給ラインが接続されている。バイ
オガス濃度センサ８とバイオガス流量センサ９は、バイ
オガス処理装置４へのバイオガス供給ライン上に接続さ
れており、排水流量センサ１０は、メタン発酵処理装置
３からバイオガス処理装置４に供給された排水ライン上
に接続されている。これらの検出値は、集計部１６に入
力され、演算処理された後に、排水供給量調整弁１１や
予備水供給量調整弁弁１２やバイオガス供給量調整弁１
３やバイオガスべント弁１４や予備燃料供給量調整弁１
５や発電量指示部１７に指示位が伝送される。

【００３１】（２）動作以下、バイオガス濃度センサ８やバイオガス流量センサ
９排水流量センサ１０の各センサからの検出値で、排水
供給量調整弁１１や予備水供給量調整弁１２やバイオガ
ス供給量調整弁１３やバイオガスペント弁１４や予備燃
料供給量調整弁１５や発電量指示部１７の操作端がどの
ように動作するかを纏める。

【００３２】（ａ）請求項１では、バイオガス濃度セン
サ８が、バイオガス中のメタン系炭化水素あるいは炭酸
ガスの成分濃度を検出してその検出値を集計部１６に送
る。集計部１６は、バイオガス濃度センサ８からの検出
値と発電量指示部１７からの現在の発電量を入力し、こ
れら値に基づいてバイオガス供給量を算出する。そし
て、バイオガス供給量調整弁１３が集計部１６の算出し
たバイオガス供給量に応じて、燃料電池プラントヘバイ
オガスを供給する。

【００３３】（ｂ）請求項２の発明では、メタン発酵装
置２より排出されるメタン発酵処理後の排水をバイオガ
ス処理装置４に供給し、その後の排水を再び、前記メタ
ン発酵装置２に戻す。これにより、少なくとも１つの有
害なガスの成分濃度が除去される。（ｃ）請求項３の発明では、バイオガス濃度センサ８
が、バイオガス中の少なくとも1 つの有害なガスの成分
濃度を検出してその検出値を集計部１６に送る。集計部
１６は、バイオガス濃度センサ８から検出値を入力し、
この値に基づいて排水の供給量を算出する。そして、排
水供給量調整弁１１が集計部１６の算出した排水供給量
に応じて、メタン発酵処理装置３からの排水をバイオガ
ス処理装置４供給する。

【００３４】（ｄ）請求項４の発明では、バイオガス流
量センサ９が、供給されるバイオガス流量を検出してそ
の検出値をの集計部１６に送る。集計部１６では、バ
イオガス流量センサ９からの検出値を入力し、この値に
基づいて排水の供給量を算出する。そして、の排水供給
量調整弁１１が集計部１６の算出した排水供給に応じ
て、メタン発酵処理装置３からの排水をバイオガス処理
装置４へ供給する。

【００３５】（ｅ）請求項５の発明では、排水流量セン
サ１０が、供給される排水量を検出してその検出値を集
計部１６に送る。集計部１６では、排水流量センサ１０
からの検出値とバイオガス濃度センサ８からの検出値と
バイオガス流量センサ９からの検出値とを入力し、これ
らの値に基づいて、バイオガス処理装置４の運転に必要
な排水量の算出と、実際に供給されている排水量の経時
的な変化を算出する。2 つの算出結果における偏差が、
所定の許容値を越えた場合には、不足する排水量を算出
する。そして、予備水供給量調整弁１２が集計部１６の
算出した不足分の排水量に応じて、予備水タンク５から
の排水をバイオガス処理装置４へ供給する。

【００３６】（ｆ）請求項６の発明では、バイオガス流
量センサ９が、供給されるバイオガス流量を検出してそ
の検出値を集計部１６に送る。集計部１６は、バイオガ
ス流量センサ９からの検出値を入力し、この値に基づい
て燃料電池ブラント６の発電量を算出する。そして、発
電量指示部１７が算出した発電量に応じて、燃料電池プ
ラント６の発電量を調整する。

【００３７】（ｇ）請求項７の発明では、バイオガス流
量センサ９が供給されるパイオ一ガス流量を検出してそ
の検出値を集計部１６に送る。集計部１６では、バイオ
ガス流量センサ９からの検出値を入力し、この値に基づ
いて、燃料電池プラント６の運転に必要なバイオガス流
量の算出と、実際に供給されているバイオガス量の経時
的な変化を算出する。２つの算出結果における偏差が、
所定の許容値を越えた場合には、不足するバイオガス量
を算出する。そして、予備燃料供給量調整弁１５が集計
部１６の算出した不足分のバイオガス量にに応じて、予
備燃料タンク７からの予備燃料を燃料電池ブラント６ヘ
供給する。

【００３８】（ｈ）請求項８の発明では、バイオガス濃
度センサ８が、供給されるパイオ一ガス中の有害なガス
の成分量検出してその検出値を集計部１６に送る。集計
部１６では、バイオガス濃度センサ８からの検出値を入
力する。そして、集計部１６では、この値が所定の許容
値を越えた場合には、バイオガス供給量調整弁１３を閉
止させ、バイオガスペント弁１４を開として放出し、燃
料電池ブラント６ヘは、予備燃料供給弁１５を開とさ
せ、予備燃料タンク７の予備燃料を供給する。

【００３９】（３）作用このようにすれば、バイオガス中の各成分濃度に応じて
燃料電池プラントヘの供給する燃料ガス流量と、バイオ
ガス処理装置に供給されるメタン発酵処理後の排水量を
調整し、また、バイオガスの供給量に応じて燃料電池ブ
ラントの発電量を調整し、さらに、供給されるバイオガ
ス量が減少した場合には、最少の予備燃料を供給するた
め、発電設備全体の設備面積や運転管理費を低減でき、
更には、バイオガスの発生量や濃度に変化がある場合で
も、無人で自動的に安定な燃料電池発電設備の連続運転
が可能となる。

【００４０】

【発明の効果】このように本発明によれば、常時監視さ
れたバイオガス濃度、バイオガス流量からの検出値を用
いて演算処理することで、ビール廃水の減少に伴いバイ
オガスの発生量が減少した場合やビール廃水中の有機物
含有量変動やメタン発酵処理装置の性能劣化や機器不良
等によりバイオガス中の各成分濃度が変動した場合に
も、無人で自動的に対応し、長期にわたって安定した燃
料電池ブラントの連続運転が可能となる。さらには、発
電設備全体の設置面積や運転管理費の低減も可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例に係る燃料発電設備の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１ｐＨ調整槽２メタン発酵タンク３メタン発酵処理装置４バイオ−ガス処理装置５予備水タンク６燃料電池プラント７予備燃料タンク８バイオ−ガス濃度センサ９バイオガス流量センサ１０排水流量センサ１１排水供給量調整弁１２予備水供給量調整弁１３バイオ−ガス供給量調整弁１４バイオガスベント弁１５予備燃料供給量調整弁１６集計部１７発電量指示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤弘人千葉県船橋市高瀬町２番サッポロビール株式会社千葉工場内 (72)発明者草間伸行東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 4D040 AA01 AA31 AA61 5H027 AA02 BA01 BA13 DD09 KK31 KK52 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビール工場内の廃水をメタン発酵装置に
てメタン発酵処理して得られるバイオガスを燃料とする
燃料電池プラントと、燃料電池プラント内の各機器にとって有害なガスである
硫黄、塩類、アンモニア類をバイオガス中から除去する
バイオガス処理装置とが備えられた燃料電池発電設備に
おいて、バイオガス中のメタン系炭化水素あるいは炭酸
ガスの成分濃度を検出する検出手段を有し、これにより
検出された成分濃度に応じて、燃料電池発電設備へ供給
する燃料ガスの流量を調整する燃料ガス流量調整手段を
有することを特徴とする燃料電池発電設備
【請求項２】前記メタン発酵装置より排出されるメタ
ン発酵処理後の排水を前記バイオガス処理装置に供給
し、その後の排水を再び、前記メタン発酵装置に戻す手
段を有し、少なくとも１つの前記有害なガスの成分濃度
を除去することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発
電設備。
【請求項３】前記バイオガス中の少なくとも1 つの前
記有害なガスの成分濃度を検出する検出手段を有し、こ
れにより検出された有害なガスの成分濃度に応じて前記
バイオガス処理装置への排水の供給量を調整する排水流
量調整手段を含むことを特徴とする請求項２記載の燃料
電池発電設備。
【請求項４】供給されるバイオガス量を検出する検出
手段を有し、これにより検出されたバイオガス量に応じ
て前記バイオガス処理装置への排水の供給量を調整する
排水流量調整手段を含むことを特徴とする請求項２又は
３記載の燃料電池発電設備。
【請求項５】予備水を貯蔵する予備水タンクと、前記
バイオガス処理装置に供給される排水量の経時的な変化
を検出する手段とを有し、供給される排水量が前記バイ
オガス処理装置の運転に必要な量よりも少なくなったと
きに、前記予備水タンクからバイオガス処理装置に前記
予備水を供給する予備水供給制御手段が設けられたこと
を特徴とする請求項４記載の燃料電池発電設備。
【請求項６】前記燃料電池発電設備に供給されるバイ
オガス量が前記燃料電池プラントの運転に必要な量より
も少なくなった場合に、前記燃料電池プラントの発電負
荷量を調整し、バイオガスの供給量に見合った発電負荷
とする燃料電池プラントの発電負荷制御手段が設けられ
たことことを特徴とする請求項１又は５記載の燃料電池
発電設備。
【請求項７】予備燃料を貯蔵する予備燃料タンクと、
前記燃料電池発電設備に供給されるバイオガス量の経時
的な変化を検出する手段とを有し、供給されるバイオガ
ス量が前記燃料電池プラントの運転に必要な量よりも少
なくなったときに、前記予備燃料タンクから前記燃料電
池プラントに前記予備燃料を供給する予備燃料供給制御
手段を設けたことことを特徴とする請求項６記載の燃料
電池発電設備。
【請求項８】前記バイオガス中の有害なガスの成分量
が所定の許容値を越えたとき、前記予備燃料タンクから
ら前記燃料電池ブラントに前記予備燃料を供給する予備
燃料供給制御手段が設けられたことことを特徴とする請
求項７記載の燃料電池発電設備。