JP2003065084A - バイオガスを燃料とするガスタービン発電装置 - Google Patents
バイオガスを燃料とするガスタービン発電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発生量が変動するバイオガスの全量を有効利
用することができ、かつ必要とする発電出力を安定して
発電することができるバイオガスを燃料とするガスター
ビン発電装置を提供する。 【解決手段】 有機性排水を処理して低カロリーのバイ
オガス１を発生させる嫌気性排水処理装置１２と、バイ
オガスの全量を燃焼して発電するガスタービン発電機１
４と、ガスタービン発電機に高カロリー燃料２を補助的
に供給する高カロリー燃料供給装置１６とを備え、高カ
ロリー燃料の流量制御により発電出力を調節する。
用することができ、かつ必要とする発電出力を安定して
発電することができるバイオガスを燃料とするガスター
ビン発電装置を提供する。 【解決手段】 有機性排水を処理して低カロリーのバイ
オガス１を発生させる嫌気性排水処理装置１２と、バイ
オガスの全量を燃焼して発電するガスタービン発電機１
４と、ガスタービン発電機に高カロリー燃料２を補助的
に供給する高カロリー燃料供給装置１６とを備え、高カ
ロリー燃料の流量制御により発電出力を調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオガスを燃料
とするガスタービン発電装置に関する。
とするガスタービン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】未利用エネルギーの有効利用という観点
から下水処理場や食品加工工場等から排水処理の際に発
生するバイオガスの有効利用に関する技術開発が行われ
ており、バイオガスのような低カロリーガスを燃料とし
たガスタービン発電装置の開発が行われている。従来技
術では発生するバイオガスの全量または一部をガスター
ビン発電機に供給し、発電を行っている。
から下水処理場や食品加工工場等から排水処理の際に発
生するバイオガスの有効利用に関する技術開発が行われ
ており、バイオガスのような低カロリーガスを燃料とし
たガスタービン発電装置の開発が行われている。従来技
術では発生するバイオガスの全量または一部をガスター
ビン発電機に供給し、発電を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、燃料となるバ
イオガスの発生量やその成分は、その原料となる排水の
量や成分によって図５に模式的に示すように変動する。
そのため、バイオガスを燃料とする従来のガスタービン
発電装置では、その運転や発電容量に対して制約が生
じ、以下の問題点があった。
イオガスの発生量やその成分は、その原料となる排水の
量や成分によって図５に模式的に示すように変動する。
そのため、バイオガスを燃料とする従来のガスタービン
発電装置では、その運転や発電容量に対して制約が生
じ、以下の問題点があった。
【０００４】例えば、下水処理場や食品加工工場等から
発生するバイオガス量は、発生量の多い施設で数百ｋＷ
クラスの発電装置を運転できる。この場合、ある一定出
力のガスタービン発電装置を設定した場合、その定格出
力に相当するバイオガスの量が上限であり、かつガスタ
ービンを安定運転できる最低流量（下限）が存在する。
その結果、図５に模式的に示すように、発電出力の下限
を上回る発電可能時間帯しか、発電ができなくなる。ま
た、この発電可能時間帯において、定格出力を上回るバ
イオガスの発生があっても、その分は利用できず、結果
として発電可能な総出力は、図に斜線で示す部分に制限
されることになる。
発生するバイオガス量は、発生量の多い施設で数百ｋＷ
クラスの発電装置を運転できる。この場合、ある一定出
力のガスタービン発電装置を設定した場合、その定格出
力に相当するバイオガスの量が上限であり、かつガスタ
ービンを安定運転できる最低流量（下限）が存在する。
その結果、図５に模式的に示すように、発電出力の下限
を上回る発電可能時間帯しか、発電ができなくなる。ま
た、この発電可能時間帯において、定格出力を上回るバ
イオガスの発生があっても、その分は利用できず、結果
として発電可能な総出力は、図に斜線で示す部分に制限
されることになる。
【０００５】また、バイオガス発生量の変動の影響を低
減するために、バイオガスタンクを設ける場合でも、バ
イオガス発生量は、季節によっても変動するため、その
タンク容量を数日分以上の大型タンクにした場合でも、
その変動を吸収することは困難であり、無駄に放出し有
効利用できないバイオガス量が多い問題点があった。
減するために、バイオガスタンクを設ける場合でも、バ
イオガス発生量は、季節によっても変動するため、その
タンク容量を数日分以上の大型タンクにした場合でも、
その変動を吸収することは困難であり、無駄に放出し有
効利用できないバイオガス量が多い問題点があった。
【０００６】すなわち、従来のバイオガスを燃料とする
ガスタービン発電装置には、以下の問題点があった。 （１）発生するバイオガスの発生量や成分により、ガス
タービン発電装置の出力や運転時間に制約があり、効率
的な運用が難しい。 （２）ガスタービン発電装置の設置容量は、バイオガス
の発生パターンや成分により制約を受ける。
ガスタービン発電装置には、以下の問題点があった。 （１）発生するバイオガスの発生量や成分により、ガス
タービン発電装置の出力や運転時間に制約があり、効率
的な運用が難しい。 （２）ガスタービン発電装置の設置容量は、バイオガス
の発生パターンや成分により制約を受ける。
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、発生
量が変動するバイオガスの全量を有効利用することがで
き、かつ必要とする発電出力を安定して発電することが
できるバイオガスを燃料とするガスタービン発電装置を
提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、発生
量が変動するバイオガスの全量を有効利用することがで
き、かつ必要とする発電出力を安定して発電することが
できるバイオガスを燃料とするガスタービン発電装置を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、有機性
排水を処理して低カロリーのバイオガス（１）を発生さ
せる嫌気性排水処理装置（１２）と、前記バイオガスの
全量を燃焼して発電するガスタービン発電機（１４）
と、該ガスタービン発電機に高カロリー燃料（２）を補
助的に供給する高カロリー燃料供給装置（１６）とを備
え、高カロリー燃料の流量制御により発電出力を調節す
る、ことを特徴とするバイオガスを燃料とするガスター
ビン発電装置が提供される。
排水を処理して低カロリーのバイオガス（１）を発生さ
せる嫌気性排水処理装置（１２）と、前記バイオガスの
全量を燃焼して発電するガスタービン発電機（１４）
と、該ガスタービン発電機に高カロリー燃料（２）を補
助的に供給する高カロリー燃料供給装置（１６）とを備
え、高カロリー燃料の流量制御により発電出力を調節す
る、ことを特徴とするバイオガスを燃料とするガスター
ビン発電装置が提供される。
【０００９】上記本発明の構成によれば、嫌気性排水処
理装置（１２）で発生した低カロリーのバイオガス
（１）の全量をガスタービン発電機（１４）で燃焼して
発電するので、発生量が変動するバイオガスの全量を有
効利用することができる。また、高カロリー燃料供給装
置（１６）によりガスタービン発電機に高カロリー燃料
（２）を補助的に供給し、かつこの高カロリー燃料の流
量制御により発電出力を調節するので、必要とする発電
出力を安定して発電することができる。従って、本発明
では、不規則に変動する低カロリーガスに高カロリーの
燃料を加えてガスタービン発電装置に供給することによ
り、出力の安定化を図るとともに、高効率な定格条件で
の運転が発生ガス量に関係なく可能となる。
理装置（１２）で発生した低カロリーのバイオガス
（１）の全量をガスタービン発電機（１４）で燃焼して
発電するので、発生量が変動するバイオガスの全量を有
効利用することができる。また、高カロリー燃料供給装
置（１６）によりガスタービン発電機に高カロリー燃料
（２）を補助的に供給し、かつこの高カロリー燃料の流
量制御により発電出力を調節するので、必要とする発電
出力を安定して発電することができる。従って、本発明
では、不規則に変動する低カロリーガスに高カロリーの
燃料を加えてガスタービン発電装置に供給することによ
り、出力の安定化を図るとともに、高効率な定格条件で
の運転が発生ガス量に関係なく可能となる。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
高カロリー燃料（２）は所定の圧力で供給される高カロ
リーガスであり、更に、バイオガスを貯蔵するバイオガ
スタンク（１７）と、該バイオガスタンク内の圧力を一
定に保持したままバイオガスを所定の圧力まで昇圧する
ブースター装置（１８）と、を備える。この構成によ
り、バイオガスタンク（１７）内の圧力を嫌気性排水処
理装置（１２）に最適の圧力に保持することができ、バ
イオガス（１）の発生を効率的に行うことができる。
高カロリー燃料（２）は所定の圧力で供給される高カロ
リーガスであり、更に、バイオガスを貯蔵するバイオガ
スタンク（１７）と、該バイオガスタンク内の圧力を一
定に保持したままバイオガスを所定の圧力まで昇圧する
ブースター装置（１８）と、を備える。この構成によ
り、バイオガスタンク（１７）内の圧力を嫌気性排水処
理装置（１２）に最適の圧力に保持することができ、バ
イオガス（１）の発生を効率的に行うことができる。
【００１１】本発明の好ましい第１実施形態によれば、
昇圧したバイオガス（１）と高カロリーガス（２）を混
合し圧縮してガスタービンの燃焼器に供給する混合ガス
圧縮機（１９）を備える。この構成により、バイオガス
（１）と高カロリーガス（２）の混合ガスをガスタービ
ンの燃焼器で燃焼させるので、混合ガスの発熱量を高め
ることができ、特別な燃焼器（例えば低ＮＯｘ燃焼器）
を用いることなく、安定した燃焼を行うことができる。
昇圧したバイオガス（１）と高カロリーガス（２）を混
合し圧縮してガスタービンの燃焼器に供給する混合ガス
圧縮機（１９）を備える。この構成により、バイオガス
（１）と高カロリーガス（２）の混合ガスをガスタービ
ンの燃焼器で燃焼させるので、混合ガスの発熱量を高め
ることができ、特別な燃焼器（例えば低ＮＯｘ燃焼器）
を用いることなく、安定した燃焼を行うことができる。
【００１２】本発明の好ましい第２実施形態によれば、
昇圧したバイオガス（１）を更に圧縮してガスタービン
の燃焼器に供給するバイオガス圧縮機（２０）と、高カ
ロリーガス（２）を圧縮して前記ガスタービンの燃焼器
に並行して供給する高カロリーガス圧縮機（２２）とを
備える。この構成により、高カロリーガス（２）のパイ
ロット燃焼により、バイオガス圧縮機（２０）から供給
されるバイオガス（１）の全量を安定燃焼させることが
でき、かつ高カロリーガス（２）を別の高カロリーガス
圧縮機（２２）で同一のガスタービンの燃焼器に並行し
て供給するので、高カロリー燃料の流量制御を容易に行
うことができる。
昇圧したバイオガス（１）を更に圧縮してガスタービン
の燃焼器に供給するバイオガス圧縮機（２０）と、高カ
ロリーガス（２）を圧縮して前記ガスタービンの燃焼器
に並行して供給する高カロリーガス圧縮機（２２）とを
備える。この構成により、高カロリーガス（２）のパイ
ロット燃焼により、バイオガス圧縮機（２０）から供給
されるバイオガス（１）の全量を安定燃焼させることが
でき、かつ高カロリーガス（２）を別の高カロリーガス
圧縮機（２２）で同一のガスタービンの燃焼器に並行し
て供給するので、高カロリー燃料の流量制御を容易に行
うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を使用する。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を使用する。
【００１４】図１は、本発明のガスタービン発電装置の
第１実施形態の構成図であり、図２は、図１の燃料系統
図である。図１及び図２に示すように、本発明のガスタ
ービン発電装置１０は、嫌気性排水処理装置１２、ガス
タービン発電機１４、高カロリー燃料供給装置１６、バ
イオガスタンク１７及びブースター装置１８を備える。
第１実施形態の構成図であり、図２は、図１の燃料系統
図である。図１及び図２に示すように、本発明のガスタ
ービン発電装置１０は、嫌気性排水処理装置１２、ガス
タービン発電機１４、高カロリー燃料供給装置１６、バ
イオガスタンク１７及びブースター装置１８を備える。
【００１５】嫌気性排水処理装置１２は、下水処理場や
食品加工工場等の有機性排水を嫌気性処理して低カロリ
ーのバイオガス１を発生させる装置である。発生するバ
イオガス１は、約５０００Ｋｃａｌ／ＮＭ3前後の低発
熱量の燃料ガスであり、上述したように、１日において
も、季節的にも大きく変動する。また、図１において、
発生したバイオガス１は、脱硫装置１３で含有する硫黄
成分を除去された後、バイオガスタンク１７内に所定の
圧力（例えば大気圧）で貯蔵される。
食品加工工場等の有機性排水を嫌気性処理して低カロリ
ーのバイオガス１を発生させる装置である。発生するバ
イオガス１は、約５０００Ｋｃａｌ／ＮＭ3前後の低発
熱量の燃料ガスであり、上述したように、１日において
も、季節的にも大きく変動する。また、図１において、
発生したバイオガス１は、脱硫装置１３で含有する硫黄
成分を除去された後、バイオガスタンク１７内に所定の
圧力（例えば大気圧）で貯蔵される。
【００１６】ガスタービン発電機１４は、空気圧縮器１
４ａ、燃焼器１４ｂ、ガスタービン１４ｃ及び発電機１
５からなり、燃焼器１４ｂでバイオガス１の全量を燃焼
させ、発生した燃焼ガスでガスタービン１４ｃを駆動
し、発電機１５で発電する。この燃焼器１４ｂは、好ま
しくは低カロリー燃料を安定燃焼できる低ＮＯｘ燃焼器
であるのがよいが、本発明はこれに必ずしも限定されな
い。なお、この図でガスタービン１４ｃを出た高温の排
ガスは、排熱回収ボイラ２４に供給され、ここで排熱を
蒸気として回収した後、排気するようになっている。
４ａ、燃焼器１４ｂ、ガスタービン１４ｃ及び発電機１
５からなり、燃焼器１４ｂでバイオガス１の全量を燃焼
させ、発生した燃焼ガスでガスタービン１４ｃを駆動
し、発電機１５で発電する。この燃焼器１４ｂは、好ま
しくは低カロリー燃料を安定燃焼できる低ＮＯｘ燃焼器
であるのがよいが、本発明はこれに必ずしも限定されな
い。なお、この図でガスタービン１４ｃを出た高温の排
ガスは、排熱回収ボイラ２４に供給され、ここで排熱を
蒸気として回収した後、排気するようになっている。
【００１７】高カロリー燃料供給装置１６は、ガスター
ビン発電機１４に高カロリー燃料２を補助的に供給す
る。また、このガスタービン発電装置１０では、図示し
ない出力制御装置により、高カロリー燃料２の燃料制御
弁１６ａを制御して、ガスタービン発電機１４の発電出
力を調節するようになっている。なお、この実施形態に
おいて、高カロリー燃料２は所定の圧力（例えば、約４
００ｍｍＡｑ〜３ｋｇ／ｃｍ2ｇ程度）で供給される高
カロリーガス（例えば都市ガス）である。
ビン発電機１４に高カロリー燃料２を補助的に供給す
る。また、このガスタービン発電装置１０では、図示し
ない出力制御装置により、高カロリー燃料２の燃料制御
弁１６ａを制御して、ガスタービン発電機１４の発電出
力を調節するようになっている。なお、この実施形態に
おいて、高カロリー燃料２は所定の圧力（例えば、約４
００ｍｍＡｑ〜３ｋｇ／ｃｍ2ｇ程度）で供給される高
カロリーガス（例えば都市ガス）である。
【００１８】ブースター装置１８は、図２に示すよう
に、ブースター１８ａ、リリーフ弁１８ｂ、圧力調節弁
１８ｃ、圧力検出器１８ｄ、及び圧力制御器１８ｅから
なる。ブースター１８ａはバイオガス１を所定の圧力ま
で昇圧し、リリーフ弁１８ｂは昇圧したバイオガスの余
剰分を吸引側に循環させる。また、圧力検出器１８ｄは
バイオガスタンク１７内の圧力を検出し、圧力制御器１
８ｅにより圧力調節弁１８ｃを制御する。この構成によ
り、ブースター装置１８は、バイオガスタンク１７内の
圧力を一定に保持したままバイオガス１を所定の圧力ま
で昇圧する。
に、ブースター１８ａ、リリーフ弁１８ｂ、圧力調節弁
１８ｃ、圧力検出器１８ｄ、及び圧力制御器１８ｅから
なる。ブースター１８ａはバイオガス１を所定の圧力ま
で昇圧し、リリーフ弁１８ｂは昇圧したバイオガスの余
剰分を吸引側に循環させる。また、圧力検出器１８ｄは
バイオガスタンク１７内の圧力を検出し、圧力制御器１
８ｅにより圧力調節弁１８ｃを制御する。この構成によ
り、ブースター装置１８は、バイオガスタンク１７内の
圧力を一定に保持したままバイオガス１を所定の圧力ま
で昇圧する。
【００１９】この所定の圧力は、図１及び図２の第１実
施形態において、高カロリー燃料２は供給圧力（例え
ば、約４００ｍｍＡｑ〜３ｋｇ／ｃｍ2ｇ程度）とほぼ
等しいことが好ましい。また、この第１実施形態におい
て、本発明のガスタービン発電装置１０は、昇圧したバ
イオガス１と高カロリーガス２を混合し、この混合ガス
３を圧縮してガスタービンの燃焼器１４ｂに供給する混
合ガス圧縮機１９を備える。また、図２において、１９
ａは、混合ガス３の流量調節弁である。本発明の第１実
施形態では、この流量調節弁１９ａを図示しない出力制
御装置により直接制御して、ガスタービン発電機１４の
発電出力を調節し、これに連動して、高カロリー燃料２
の燃料制御弁１６ａを制御する。
施形態において、高カロリー燃料２は供給圧力（例え
ば、約４００ｍｍＡｑ〜３ｋｇ／ｃｍ2ｇ程度）とほぼ
等しいことが好ましい。また、この第１実施形態におい
て、本発明のガスタービン発電装置１０は、昇圧したバ
イオガス１と高カロリーガス２を混合し、この混合ガス
３を圧縮してガスタービンの燃焼器１４ｂに供給する混
合ガス圧縮機１９を備える。また、図２において、１９
ａは、混合ガス３の流量調節弁である。本発明の第１実
施形態では、この流量調節弁１９ａを図示しない出力制
御装置により直接制御して、ガスタービン発電機１４の
発電出力を調節し、これに連動して、高カロリー燃料２
の燃料制御弁１６ａを制御する。
【００２０】図１（Ｂ）に示したバイオガスと都市ガス
を混合燃焼する場合の燃料系統では、バイオガス１はバ
イオガスタンク１７内の圧力が一定になるように圧力調
整弁１８ｃにより制御され、ガスブースター１８ａによ
り都市ガス２の供給圧力より若干高い圧力に昇圧され、
都市ガス２に混合される。混合ガス３は更にガス圧縮機
１９により燃料噴射圧力まで昇圧され燃焼器１４ｂに供
給さられる。燃焼器１４ｂへの投入熱量とガスタービン
出力の間には１対１の関係があるので、目標の出力にな
るように、流量調節弁１９ａによって混合ガス３の量を
制御する。
を混合燃焼する場合の燃料系統では、バイオガス１はバ
イオガスタンク１７内の圧力が一定になるように圧力調
整弁１８ｃにより制御され、ガスブースター１８ａによ
り都市ガス２の供給圧力より若干高い圧力に昇圧され、
都市ガス２に混合される。混合ガス３は更にガス圧縮機
１９により燃料噴射圧力まで昇圧され燃焼器１４ｂに供
給さられる。燃焼器１４ｂへの投入熱量とガスタービン
出力の間には１対１の関係があるので、目標の出力にな
るように、流量調節弁１９ａによって混合ガス３の量を
制御する。
【００２１】この第１実施形態の構成により、バイオガ
ス１と高カロリーガス２の混合ガス３をガスタービンの
燃焼器１４ｂで燃焼させるので、混合ガス３の発熱量を
高めることができ、特別な燃焼器（例えば低ＮＯｘ燃焼
器）を用いることなく、安定した燃焼を行うことができ
る。
ス１と高カロリーガス２の混合ガス３をガスタービンの
燃焼器１４ｂで燃焼させるので、混合ガス３の発熱量を
高めることができ、特別な燃焼器（例えば低ＮＯｘ燃焼
器）を用いることなく、安定した燃焼を行うことができ
る。
【００２２】図３は、本発明のガスタービン発電装置の
第２実施形態の構成図であり、図４は、図３の燃料系統
図である。図３及び図４において、本発明のガスタービ
ン発電装置１０は、ブースター装置１８で昇圧したバイ
オガス１を更に圧縮してガスタービンの燃焼器１４ｂに
供給するバイオガス圧縮機２０と、高カロリーガス２を
圧縮して同一のガスタービンの燃焼器１４ｂに並行して
供給する高カロリーガス圧縮機２２とを備える。
第２実施形態の構成図であり、図４は、図３の燃料系統
図である。図３及び図４において、本発明のガスタービ
ン発電装置１０は、ブースター装置１８で昇圧したバイ
オガス１を更に圧縮してガスタービンの燃焼器１４ｂに
供給するバイオガス圧縮機２０と、高カロリーガス２を
圧縮して同一のガスタービンの燃焼器１４ｂに並行して
供給する高カロリーガス圧縮機２２とを備える。
【００２３】また、図４において、２０ａは、バイオガ
ス１の燃料制御弁である。本発明の第２実施形態では、
この燃料制御弁２０ａは、通常状態では全開し、昇圧し
たバイオガス１の全量を燃焼器１４ｂに供給して燃焼さ
せるようになっている。更に、この図で高カロリー燃料
２の燃料制御弁１６ａは、高カロリーガス圧縮機２２と
燃焼器１４ｂの間に設置され、図示しない出力制御装置
により直接制御して、ガスタービン発電機１４の発電出
力を調節するようになっている。その他の構成は、第２
実施形態と同様である。
ス１の燃料制御弁である。本発明の第２実施形態では、
この燃料制御弁２０ａは、通常状態では全開し、昇圧し
たバイオガス１の全量を燃焼器１４ｂに供給して燃焼さ
せるようになっている。更に、この図で高カロリー燃料
２の燃料制御弁１６ａは、高カロリーガス圧縮機２２と
燃焼器１４ｂの間に設置され、図示しない出力制御装置
により直接制御して、ガスタービン発電機１４の発電出
力を調節するようになっている。その他の構成は、第２
実施形態と同様である。
【００２４】図４のバイオガスと都市ガスのラインを個
別に設けた場合の燃料系統において、バイオガス系統
は、バイオガスタンク１７内の圧力が一定となるように
ガス圧縮機１８，２０の流量を制御して燃料器１４ｂに
供給する。都市ガス系統は、一般のガスタービン発電機
と同様にガス圧縮機２２で都市ガス２を昇圧し燃焼器１
４ｂに供給する。バイオガス１はその発生量の全量を燃
焼器１４ｂに投入するようバイオガス用の燃料制御弁２
０ａで制御を行い、目標の出力になるように都市ガス系
統の燃料制御弁１６ａにて流量制御を行う。高カロリー
燃料が都市ガスでなく、ＬＰＧや灯油、重油等の燃料の
場合も、図４の都市ガス系統を高カロリー燃料に変更す
ることにより対応可能となる。
別に設けた場合の燃料系統において、バイオガス系統
は、バイオガスタンク１７内の圧力が一定となるように
ガス圧縮機１８，２０の流量を制御して燃料器１４ｂに
供給する。都市ガス系統は、一般のガスタービン発電機
と同様にガス圧縮機２２で都市ガス２を昇圧し燃焼器１
４ｂに供給する。バイオガス１はその発生量の全量を燃
焼器１４ｂに投入するようバイオガス用の燃料制御弁２
０ａで制御を行い、目標の出力になるように都市ガス系
統の燃料制御弁１６ａにて流量制御を行う。高カロリー
燃料が都市ガスでなく、ＬＰＧや灯油、重油等の燃料の
場合も、図４の都市ガス系統を高カロリー燃料に変更す
ることにより対応可能となる。
【００２５】この第２実施形態の構成により、高カロリ
ーガス２のパイロット燃焼により、バイオガス圧縮機２
０から供給されるバイオガス１の全量を安定燃焼させる
ことができ、かつ高カロリーガス２を別の高カロリーガ
ス圧縮機２２で同一のガスタービンの燃焼器に並行して
供給するので、高カロリー燃料の流量制御を容易に行う
ことができる。
ーガス２のパイロット燃焼により、バイオガス圧縮機２
０から供給されるバイオガス１の全量を安定燃焼させる
ことができ、かつ高カロリーガス２を別の高カロリーガ
ス圧縮機２２で同一のガスタービンの燃焼器に並行して
供給するので、高カロリー燃料の流量制御を容易に行う
ことができる。
【００２６】また、第１実施形態及び第２実施形態の構
成により、嫌気性排水処理装置１２で発生した低カロリ
ーのバイオガス１の全量をガスタービン発電機１４で燃
焼して発電するので、発生量が変動するバイオガス１の
全量を有効利用することができる。また、高カロリー燃
料供給装置１６によりガスタービン発電機１４に高カロ
リー燃料２を補助的に供給し、かつこの高カロリー燃料
２の流量制御により発電出力を調節するので、必要とす
る発電出力を安定して発電することができる。従って、
本発明では、不規則に変動する低カロリーガスに高カロ
リーの燃料を加えてガスタービン発電装置に供給するこ
とにより、出力の安定化を図るとともに、高効率な定格
条件での運転が発生ガス量に関係なく可能となる。
成により、嫌気性排水処理装置１２で発生した低カロリ
ーのバイオガス１の全量をガスタービン発電機１４で燃
焼して発電するので、発生量が変動するバイオガス１の
全量を有効利用することができる。また、高カロリー燃
料供給装置１６によりガスタービン発電機１４に高カロ
リー燃料２を補助的に供給し、かつこの高カロリー燃料
２の流量制御により発電出力を調節するので、必要とす
る発電出力を安定して発電することができる。従って、
本発明では、不規則に変動する低カロリーガスに高カロ
リーの燃料を加えてガスタービン発電装置に供給するこ
とにより、出力の安定化を図るとともに、高効率な定格
条件での運転が発生ガス量に関係なく可能となる。
【００２７】また、バイオガスタンク１７内の圧力を一
定に保持したままバイオガス１を所定の圧力まで昇圧す
るブースター装置１８を備える構成により、バイオガス
タンク１７内の圧力を嫌気性排水処理装置１２に最適の
圧力に保持することができ、バイオガス１の発生を効率
的に行うことができる。
定に保持したままバイオガス１を所定の圧力まで昇圧す
るブースター装置１８を備える構成により、バイオガス
タンク１７内の圧力を嫌気性排水処理装置１２に最適の
圧力に保持することができ、バイオガス１の発生を効率
的に行うことができる。
【００２８】バイオガスの供給量が平均４３０ＮＭ3／
ｈの場合、都市ガスを平均３７３ＮＭ3／ｈとすること
により、発電機端出力１８００ｋＷの発電を安定して行
い、かつ発電機端効率２４％以上、ボイラを含む総合効
率７７％以上を達成できることがマテリアルバランスか
ら確認された。この場合のバイオガスと都市ガスの混合
比は５４：４６で、熱量比としては４１：５９となる。
実際の運用時にはバイオガスの発生量に変動があるた
め、投入熱量が一定になるように都市ガスの量を制御す
ることにより、出力の調整を行う。
ｈの場合、都市ガスを平均３７３ＮＭ3／ｈとすること
により、発電機端出力１８００ｋＷの発電を安定して行
い、かつ発電機端効率２４％以上、ボイラを含む総合効
率７７％以上を達成できることがマテリアルバランスか
ら確認された。この場合のバイオガスと都市ガスの混合
比は５４：４６で、熱量比としては４１：５９となる。
実際の運用時にはバイオガスの発生量に変動があるた
め、投入熱量が一定になるように都市ガスの量を制御す
ることにより、出力の調整を行う。
【００２９】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】上述したように、本発明は、不規則に発
生するバイオガスに対して、高カロリーの燃料を加えて
ガスタービン発電装置に供給することにより、ガスター
ビン発電装置の出力の安定化を図るとともに、高効率な
範囲での運転が発生ガス量に関係なく可能とするもので
ある。
生するバイオガスに対して、高カロリーの燃料を加えて
ガスタービン発電装置に供給することにより、ガスター
ビン発電装置の出力の安定化を図るとともに、高効率な
範囲での運転が発生ガス量に関係なく可能とするもので
ある。
【００３１】従って、本発明のガスタービン発電装置
は、以下の特徴を有する。 （１）低カロリーガス（バイオガス）の発生パターンに
影響を受けることなく、安定した運転が可能となる。 （２）バイオガスの発生パターンに起因する部分負荷運
転の必要がなく、定格出力付近の高効率な領域での運転
が可能となる。 （３）ガスタービン発電機の最小必要燃料量以下や余剰
低カロリーガスを捨てることなく、全てのガスをガスタ
ービン発電機で利用できる。 （４）低カロリーガスの発生量に関係なく、ガスタービ
ン発電機の容量を選定することができる。
は、以下の特徴を有する。 （１）低カロリーガス（バイオガス）の発生パターンに
影響を受けることなく、安定した運転が可能となる。 （２）バイオガスの発生パターンに起因する部分負荷運
転の必要がなく、定格出力付近の高効率な領域での運転
が可能となる。 （３）ガスタービン発電機の最小必要燃料量以下や余剰
低カロリーガスを捨てることなく、全てのガスをガスタ
ービン発電機で利用できる。 （４）低カロリーガスの発生量に関係なく、ガスタービ
ン発電機の容量を選定することができる。
【００３２】すなわち、本発明のガスタービン発電装置
は、発生量が変動するバイオガスの全量を有効利用する
ことができ、かつ必要とする発電出力を安定して発電す
ることができる、等の優れた効果を有する。
は、発生量が変動するバイオガスの全量を有効利用する
ことができ、かつ必要とする発電出力を安定して発電す
ることができる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明のガスタービン発電装置の第１実施形態
の構成図である。
の構成図である。
【図２】図１の燃料系統図である。
【図３】本発明のガスタービン発電装置の第２実施形態
の構成図である。
の構成図である。
【図４】図３の燃料系統図である。
【図５】１日のバイオガス発生量の変動を示す模式図で
ある。
ある。
１ バイオガス、２ 高カロリー燃料（高カロリーガ
ス）、３ 混合ガス、１０ ガスタービン発電装置、１
２ 嫌気性排水処理装置、１３ 脱硫装置、１４ ガス
タービン発電機、１４ａ 圧縮器、１４ｂ 燃焼器、１
４ｃ ガスタービン、１５ 発電機、１６ 高カロリー
燃料供給装置、１６ａ 燃料制御弁、１７ バイオガス
タンク、１８ ブースター装置、１８ａ ブースター、
１８ｂ リリーフ弁、１８ｃ 圧力調節弁、１８ｄ 圧
力検出器、１８ｅ 圧力制御器、１９ 混合ガス圧縮
機、２０ バイオガス圧縮機、２０ａ 燃料制御弁、２
２ 高カロリーガス圧縮機、２４ 排熱回収ボイラ
ス）、３ 混合ガス、１０ ガスタービン発電装置、１
２ 嫌気性排水処理装置、１３ 脱硫装置、１４ ガス
タービン発電機、１４ａ 圧縮器、１４ｂ 燃焼器、１
４ｃ ガスタービン、１５ 発電機、１６ 高カロリー
燃料供給装置、１６ａ 燃料制御弁、１７ バイオガス
タンク、１８ ブースター装置、１８ａ ブースター、
１８ｂ リリーフ弁、１８ｃ 圧力調節弁、１８ｄ 圧
力検出器、１８ｅ 圧力制御器、１９ 混合ガス圧縮
機、２０ バイオガス圧縮機、２０ａ 燃料制御弁、２
２ 高カロリーガス圧縮機、２４ 排熱回収ボイラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤 秀実
東京都千代田区大手町２丁目２番１号 石
川島播磨重工業株式会社本社内
(72)発明者 秋山 算甫
東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島
播磨重工業株式会社東京第一工場内
Ｆターム(参考） 4D040 AA42
Claims (4)
- 【請求項１】 有機性排水を処理して低カロリーのバイ
オガス（１）を発生させる嫌気性排水処理装置（１２）
と、前記バイオガスの全量を燃焼して発電するガスター
ビン発電機（１４）と、該ガスタービン発電機に高カロ
リー燃料（２）を補助的に供給する高カロリー燃料供給
装置（１６）とを備え、高カロリー燃料の流量制御によ
り発電出力を調節する、ことを特徴とするバイオガスを
燃料とするガスタービン発電装置。 - 【請求項２】 前記高カロリー燃料（２）は所定の圧力
で供給される高カロリーガスであり、更に、バイオガス
を貯蔵するバイオガスタンク（１７）と、該バイオガス
タンク内の圧力を一定に保持したままバイオガスを所定
の圧力まで昇圧するブースター装置（１８）と、を備え
ることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電
装置。 - 【請求項３】 昇圧したバイオガス（１）と高カロリー
ガス（２）を混合し圧縮してガスタービンの燃焼器に供
給する混合ガス圧縮機（１９）を備える、ことを特徴と
する請求項２に記載のガスタービン発電装置。 - 【請求項４】 昇圧したバイオガス（１）を更に圧縮し
てガスタービンの燃焼器に供給するバイオガス圧縮機
（２０）と、高カロリーガス（２）を圧縮して前記ガス
タービンの燃焼器に並行して供給する高カロリーガス圧
縮機（２２）とを備える、ことを特徴とする請求項２に
記載のガスタービン発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259670A JP4720966B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | バイオガスを燃料とするガスタービン発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259670A JP4720966B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | バイオガスを燃料とするガスタービン発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065084A true JP2003065084A (ja) | 2003-03-05 |
| JP4720966B2 JP4720966B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=19087010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001259670A Expired - Lifetime JP4720966B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | バイオガスを燃料とするガスタービン発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4720966B2 (ja) |
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-
2001
- 2001-08-29 JP JP2001259670A patent/JP4720966B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US7334391B2 (en) | 2003-06-13 | 2008-02-26 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Electric power supply equipment |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4720966B2 (ja) | 2011-07-13 |
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