JP2002226878A - バイオガスの利用方法および利用設備 - Google Patents

バイオガスの利用方法および利用設備

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Tomomasa Kumagai
智正 熊谷
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイオガスの高度有効利用を実現する。 【解決手段】 バイオガスを燃料ガスとして利用するに
あたり、バイオガスの供給量や成分に応じてバイオガス
に対し補助燃料ガスと空気を混合してそれらの混合量を
調節することで、バイオガスを含みかつ熱量が一定の混
合ガスを調製してその混合ガスを燃料ガスとして利用す
る。バイオガスに対して所望量の補助燃料ガスを混合す
るためのLPG気化器6(補助燃料ガス供給手段)と、
所望量の空気を混合するためのベンチュリミキサー8
(空気混合手段)を具備する。バイオガスの供給量を検
出するガスメータ4(バイオガス量検出手段)と、バイ
オガスの熱量を簡易に検出するための熱量検出手段と、
それらの検出結果に基づいて補助燃料ガス供給手段と空
気混合手段を制御する制御手段を具備する。簡易な熱量
検出手段としてCO2濃度計2を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃水や畜産
廃棄物等から発生するメタンガス等のバイオガスをボイ
ラーあるいはマイクロガスタービンやガスエンジン等の
発電装置等の燃料ガスとして利用する方法およびそのた
めの設備に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、食品工場等から発生する
有機性廃水や農業施設から発生する畜産廃棄物等を嫌気
性処理した際には、副産物としてメタンガス等を主成分
とするバイオガスが発生する。近年における資源有効利
用や省エネルギー、環境保全に対する社会的要請からそ
のようなバイオガスを有効利用しようとする機運があ
り、特にボイラー燃料や発電用のマイクロガスタービン
あるいはガスエンジン等の燃料としての有効利用が検討
されつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のバイ
オガスはその発生量や成分が大きく変動することが通常
であるので、そのままでは十分な有効利用が望めず、そ
のためバイオガスの安定供給を可能とする有効な方策の
開発が急務とされている。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、有機
性廃水や畜産廃棄物等から発生するメタンガス等のバイ
オガスをボイラーや発電装置等の燃料ガスとして利用す
るにあたり、バイオガスの供給量や成分に応じてそのバ
イオガスに対し補助燃料ガスと空気を混合してそれらの
混合量を調節することにより、バイオガスを含みかつ熱
量が一定の混合ガスを調製してその混合ガスを燃料ガス
として利用することを特徴とする。
【0005】請求項2の発明は、有機性廃水や畜産廃棄
物等から発生するメタンガス等のバイオガスをボイラー
や発電装置等の燃料ガスとして利用するための設備であ
って、バイオガスに補助燃料ガスを混合するための補助
燃料ガス供給手段と、空気を混合するための空気混合手
段を具備してなることを特徴とする。
【0006】請求項3の発明は、請求項2の発明のバイ
オガスの利用設備であって、バイオガスの供給量を検出
するバイオガス量検出手段と、バイオガスの熱量を検出
する熱量検出手段と、それらの検出結果に基づいて補助
燃料ガス供給手段と空気混合手段を制御する制御手段を
具備してなることを特徴とする。
【0007】請求項4の発明は、請求項3の発明のバイ
オガスの利用設備であって、熱量検出手段はCO2濃度
計であることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1を参照し
て説明する。図1は食品工場における有機性廃水の嫌気
性処理に伴って発生するバイオガスを対象として、それ
を燃料ガスとして有効利用するための設備の概略系統図
である。本実施形態の設備では、バイオガスをそのまま
使用するのではなく、バイオガスの発生量や成分に応じ
てそのバイオガスに対して補助燃料ガスとしてのLPG
と空気とを混合することにより、熱量が一定の安定な混
合ガスを調製し、その混合ガスを燃料ガスとして利用す
るようにしている。
【0009】図1において符号1はバイオガスを貯留す
るガスホルダ、2はバイオガス中に含まれる不燃ガスの
大半を占めるCO2の濃度を検出することでバイオガス
の熱量を簡易に検出するためのCO2濃度計、3はバイ
オガスの供給量を検出するガスメータ、4は流量調節弁
である。また、符号5は補助燃料ガスとしてのLPGの
タンク、6はその気化器、7は流量調節弁、8はLPG
に対し空気を混合するベンチュリミキサー、9は混合ガ
スのガスホルダ、10は混合ガスの熱量を検出するカロ
リーメータ、11はガスブースターである。
【0010】そして、上記のCO2濃度計2、ガスメー
タ3、カロリーメータ10の検出値は制御手段(図示せ
ず)に入力され、制御手段はそれらの検出値に基づいて
流量調整弁4,7、気化器6およびベンチュリミキサー
8に制御信号を出力し、それらの作動を制御することに
より混合ガスの熱量と供給量を常に一定に維持するよう
に構成されている。
【0011】本実施形態の設備においては、ガスホルダ
1からのバイオガスの供給量をガスメータ3により検出
するとともに、バイオガス中のCO2濃度からバイオガ
スの熱量を検出し、そのバイオガスのみでは十分な供給
量と熱量、燃焼性能が得られない場合には、バイオガス
に補助燃料ガスとしてのLPGと空気とを混合すること
により安定な燃焼が可能な所定熱量の混合ガスを調製す
ることができる。
【0012】すなわち、この種のバイオガスは通常80
00kcal/m3程度の熱量を有しているが、その程度の熱
量では汎用のボイラーやマイクロガスタービンの燃料ガ
スとして不十分であり、またCO2等の不燃ガスを10
%程度含んでいることから安定な燃焼が望めない場合が
ある。そこで、LPG等の熱量の大きい燃料ガスを所定
量混合することで混合ガスの熱量を高めることができ、
また燃焼性を安定させるさせることができる。たとえ
ば、熱量が8000kcal/m3程度のバイオガスに対して
熱量が24000kcal/m3のLPGを3:1の混合比
で混合したとすると、混合ガスの熱量は12000kcal
/m3程度になるから、そのような混合比を基準として
バイオガスの供給量が変動した場合や成分が変動した場
合にはそれに応じてLPGの混合量を増減し、併せてL
PGに対する空気の混合量を適切に調節することで、混
合ガスの熱量と供給量を常に一定に維持することがで
き、燃焼性を良好に維持することが可能となる。
【0013】そこで、本実施形態では、バイオガスの発
生量とCO2濃度を事前に計測することにより、バイオ
ガスの熱量を概略把握し、それに基づき、LPG供給量
と空気の混合量を微調整して熱量が一定の混合ガスを製
造する。バイオガスの熱量が8000kcal/m3の場合
において、混合ガスの熱量を12000kcal/m3とす
る場合の具体的な制御例を図2を参照しながら以下に示
す。 ・ケース:所定の混合ガス量よりバイオガス量が上回
る場合 混合ガス中のバイオガスの最大比率を最大0.748に
留める。その熱量は5984kcal(8000×0.74
8)となる。混合ガス中のLPGの比率は0.252と
なり、その熱量は6048kcal(24000×0.25
2)となる。混合ガスの熱量は約12000kcal(59
84+6048)となる。 ・ケース:混合ガス中にある比率のバイオガス量があ
る場合 たとえばバイオガス比率が0.374の場合、バイオガ
ス熱量は2992kcal(8000×0.374)とな
る。混合ガス中のプロパンエアの熱量を9008kcal
(12000−2992)とすると、LPG比率を0.
375(9008/24000)とすれば混合ガスの熱
量は12000kcalとなり、混合ガス中のバイオガス:
LPG:空気=0.374:0.375:0.251と
なる ・ケース:バイオガスの供給がない場合 LPGに50%の空気を混合して熱量12000kcal
(24000×0.5)とする。
【0014】以上のように、本実施形態の設備では、食
品工場等において発生するバイオガスを燃料ガスとして
最大限に有効利用でき、それにより得られる温水や電力
を施設内外で有効に使用することができ、資源節約効果
と省エネルギー効果、環境保全効果が得られ、極めて有
効である。また、混合ガスの熱量を市販の燃料ガス(L
PGや都市ガス等)と同等に調製することでその混合ガ
スを市販の燃料ガスと同様に使用することができるか
ら、ボイラーやマイクロガスタービン等の発電装置も汎
用のものをそのまま採用可能であり、その点においても
有効である。
【0015】なお、本発明は食品工場における嫌気性廃
水処理施設からのバイオガスを対象とするのみならず、
燃料ガスとして利用し得るものであればたとえば農業施
設における畜産廃棄物の処理施設その他の施設から発生
するバイオガス全般を対象とし得ることは言うまでもな
い。また、上記実施形態では補助燃料ガスとしてLPG
を用いたが都市ガス等の他の燃料ガスも採用可能であ
る。勿論、本発明の設備における各装置類の構成や制御
の方式も上記実施形態に限らず適宜の変更が可能であ
る。たとえば上記実施形態ではバイオガスの熱量をCO
2濃度計によって簡易に検出するようにしたが、CO2
度計に代えてカロリーメータを設けてバイオガスの熱量
を直接的に検出するようにしても勿論良い。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明は、バイオガスの供給量
や成分に応じてそのバイオガスに対し補助燃料ガスと空
気を混合することにより、バイオガスを含みかつ熱量が
一定の混合ガスを調製し、その混合ガスを燃料ガスとし
て利用するので、バイオガスの発生量や成分が変動して
も安定供給が可能であり、バイオガスの高度の有効利用
を実現することができる。
【0017】請求項2の発明は、バイオガスに補助燃料
ガスを混合するための補助燃料ガス供給手段と、空気を
混合するための空気混合手段を具備するので、それらに
よりバイオガスの供給量や成分の変動に応じて補助燃料
ガスや空気を混合することで所望の熱量の混合ガスを安
定に調製することができ、バイオガスの高度有効利用を
実現することができる。
【0018】請求項3の発明は、バイオガスの供給量を
検出するバイオガス量検出手段と、バイオガスの熱量を
検出する熱量検出手段と、それらの検出結果に基づいて
補助燃料ガス供給手段と空気混合手段を制御する制御手
段を具備するので、バイオガスの発生量や熱量が変動し
ても混合ガスの供給量や熱量を常に一定に維持し、燃焼
性を良好に維持するような自動制御が可能である。
【0019】請求項4の発明は、熱量検出手段としてC
2濃度計を採用したので、熱量を簡易に検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態であるバイオガスの利用設
備の概略系統図である。
【図2】 同、具体的な制御例を示す図である。
【符号の説明】
1 ガスホルダ 2 CO2濃度計(熱量検出手段) 3 ガスメータ(バイオガス量検出手段) 4 流量調節弁 5 LPGタンク 6 気化器(補助燃料ガス供給手段) 7 流量調節弁 8 ベンチュリミキサー(空気混合手段) 9 ガスホルダ 10 カロリーメータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性廃水や畜産廃棄物等から発生する
    メタンガス等のバイオガスをボイラーや発電装置等の燃
    料ガスとして利用するにあたり、バイオガスの供給量や
    成分に応じてそのバイオガスに対し補助燃料ガスと空気
    を混合してそれらの混合量を調節することにより、バイ
    オガスを含みかつ熱量が一定の混合ガスを調製してその
    混合ガスを燃料ガスとして利用することを特徴とするバ
    イオガスの利用方法。
  2. 【請求項2】 有機性廃水や畜産廃棄物等から発生する
    メタンガス等のバイオガスをボイラーや発電装置等の燃
    料ガスとして利用するための設備であって、バイオガス
    に補助燃料ガスを混合するための補助燃料ガス供給手段
    と、空気を混合するための空気混合手段を具備してなる
    ことを特徴とするバイオガスの利用設備。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のバイオガスの利用設備で
    あって、バイオガスの供給量を検出するバイオガス量検
    出手段と、バイオガスの熱量を検出する熱量検出手段
    と、それらの検出結果に基づいて補助燃料ガス供給手段
    と空気混合手段を制御する制御手段を具備してなること
    を特徴とするバイオガスの利用設備。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のバイオガスの利用設備で
    あって、熱量検出手段はCO2濃度計であることを特徴
    とするバイオガスの利用設備。
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