JP2004091580A - Digestive gas cleaning apparatus and gas turbine power generation equipment using digestive gas - Google Patents

Digestive gas cleaning apparatus and gas turbine power generation equipment using digestive gas Download PDF

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Kaoru Hatano
Shoichi Samejima
Hiroshi Shimazaki
島崎 弘志
秦野 薫
鮫島 正一
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株式会社明電舎
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    • Y02W10/23Anaerobic processes with biogas recycling, capture or flaring

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability of apparatuses by cleaning a digestive gas. <P>SOLUTION: The digestive gas obtained from a sewage-treatment plant 11, etc., is supplied to a desulfurization column 12. The desulfurization column 12 is packed with an iron oxide as a desulfurizing agent, the iron oxide in the desulfurization column 12 is reacted with hydrogen sulfide in the supplied digestive gas component to form iron sulfide and the digestive gas is desulfurized. The digestive gas is introduced into dehumidifier main bodes 13a and 13b and water in the digestive gas is adsorbed on contact materials 17a and 17b packed with or supporting a dehumidifying agent held in the dehumidifier main bodies 13a and 13b. Water adsorbed on the contact materials 17a and 17b is released, for example, from a regeneration valve 19b to the outside by closing one of the regeneration valves 19a and 19b and supplying air from a four-way valve 14 to the dehumidifier main bodies 13a and 13b by a pump 16. These actions are alternately carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、消化ガスを燃焼させてガスタービン発電機を運転するための良好な消化ガス得る消化ガス清浄装置及び消化ガスを用いたガスタービン発電装置に関するものである。 The present invention, the biogas is burned relates gas turbine power generation apparatus using a good digestion gas obtained digestion gas cleaning device and digestion gas for operating a gas turbine generator.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
下水処理場では、流入する汚濁物質を標準活性汚泥法や嫌気・好気法等により有機物質を処理し、減量化する手段を採っている。 The sewage treatment plant, the pollutants flowing treated organic materials by standard activated sludge method or anaerobic-aerobic method adopts the means for volume reduction. また、有機物質の減容化のために35〜40℃程度の温度で嫌気消化処理(消化)を実施している。 Also conducted anaerobic digestion process (digest) at a temperature of about 35-40 ° C. for volume reduction of the organic material. このとき、副生成物として消化ガス(メタンガス60〜65%を含有、その他、炭酸ガス30〜35%、硫化水素ガスが数%である。)が発生する。 At this time, (containing 60 to 65% methane, other 30-35% carbon dioxide gas, hydrogen sulfide gas is several percent.) Biogas as a by-product is generated. 発生した消化ガスは、従来では、消化槽の加温に利用され、残った消化ガスは、燃焼処理していた。 Generated digestion gas is, conventionally, are used to warm the digester remaining digestion gas was combusted.
【0003】 [0003]
また、嫌気消化処理では、メタン細菌の活性を高めるために、消化槽を加温しなければならない。 Further, in the anaerobic digestion process, in order to enhance the activity of the methane bacteria, it should be the digester heated. そのため、多量の熱量が必要でエネルギー効率が低くなる。 Therefore, energy efficiency is low and requires a lot of heat.
【0004】 [0004]
さらに、有効利用を目的とし、エネルギー効率を高めるために、消化ガスをガスタービン発電に利用する対策が採られている。 Further, for the purpose of effective use, in order to increase the energy efficiency, measures to utilize digestion gas to the gas turbine power generation is adopted.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述したように、消化ガスをガスタービン発電に利用する場合、ガスタービンの燃焼器まで配管により消化汚泥から発生する消化ガスを導く構成を採用している。 As described above, when utilizing the digestion gas to the gas turbine power generation, it employs a configuration which guides the digestion gas generated from digested sludge through a pipe to the combustor of a gas turbine.
【0006】 [0006]
一方、消化ガスは、湿潤状態であるため、気温の影響により配管で結露などが発生する場合がある。 On the other hand, digester gas are the wet state, there is a case where dew condensation in piping generated by the influence of temperature. この結果、消化ガス中の硫化水素などにより機器や配管系などに腐食が発生し、その腐食が進行して、機器や配管の耐久性を低下させたり、ガスタービン発電を安定に運転することができないおそれがある。 As a result, digestion etc. by hydrogen sulfide in the gas corrosion occurs to equipment or piping system, and progress the corrosion, or to reduce the durability of the equipment and piping, to be operating a gas turbine power generation stably there can not be afraid.
【0007】 [0007]
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、消化ガスを清浄化して機器や配管の耐久性を向上させるとともに、運転を安定にできる消化ガス清浄装置及び消化ガスを用いたガスタービン発電装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, digestion gas improves the durability of the equipment and pipes and clean the can and stable operation digested gas treatment system and the gas turbine power generation using digestion gas and to provide a device.
【0008】 [0008]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記の課題を達成するために、第1発明は、消化汚泥から発生する消化ガスを脱硫する脱硫装置と、この脱硫装置で脱硫された消化ガスが導入され、この消化ガスから水分を除去する除湿装置とを備えたものであって、 To achieve the above object, the first invention provides a desulfurization apparatus for desulfurizing a digestion gas generated from digested sludge, desulfurized digestion gas in this desulfurization apparatus is introduced, dehumidifying to remove water from the digestion gas be those having a device,
除湿装置は、内部に除湿剤を充填または担持した接触材が設けられた一対の除湿器本体と、この除湿器本体の外周に配設された乾燥用ヒータと、前記一対の除湿器本体に消化ガスを導入する流路に介挿された四方弁と、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられた消化ガス送出バルブと、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられ、前記乾燥用ヒータをオンにして、前記消化ガス送出バルブが閉じられた側の除湿器本体内の接触材に吸着された水分を、前記四方弁から導入される空気で外部に放出する再生バルブとから構成したことを特徴とするものである。 Dehumidifier includes a pair of dehumidifier body contact member filled or carrying dehumidifying agent therein is provided, and the drying heater provided on the outer circumference of the dehumidifier body, digesting the pair of dehumidifier body a four-way valve interposed in the flow path for introducing a gas, said pair of dehumidifier digestion gas delivery valve respectively provided in the main body, respectively provided on the pair of dehumidifier body, to turn on the drying heater Te, and wherein the digestion gas delivery valve moisture adsorbed on the contact material in the dehumidifier body closed side was composed of a playback valve to release to the outside air introduced from the four-way valve it is intended to.
【0009】 [0009]
第2発明は、タービン、空気圧縮機と発電機とを同軸で連結し、圧縮機で空気を圧縮してタービン駆動用の燃焼ガスを得る燃焼器に供給したガスタービン発電装置であって、 The second invention is a turbine, a connecting the air compressor generator coaxially, a gas turbine power generator is supplied by compressing the air to a combustor for obtaining a combustion gas for a turbine driven by the compressor,
消化汚泥から発生する消化ガスを脱硫する脱硫装置と、この脱硫装置で脱硫された消化ガスが導入され、この消化ガスから水分を除去する除湿装置とを備え、前記除湿装置は、内部に除湿剤を充填または担持した接触材が設けられた一対の除湿器本体と、この除湿器本体の外周に配設された乾燥用ヒータと、前記一対の除湿器本体に消化ガスを導入する流路に介挿された四方弁と、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられた消化ガス送出バルブと、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられ、前記乾燥用ヒータをオンにして、前記消化ガス送出バルブが閉じられた側の除湿器本体内の接触材に吸着された水分を、前記四方弁から導入される空気で外部に放出する再生バルブとから構成したものである。 A desulfurization apparatus for desulfurizing a digestion gas generated from digested sludge, desulfurized digestion gas in this desulfurization apparatus is introduced, and a dehumidifier for removing moisture from the digestion gas, the dehumidifier includes a dehumidifying agent therein a pair of dehumidifier body filling or carrying contact material is provided to, via a drying heater provided on the outer circumference of the dehumidifier body, the flow path for introducing the digestion gas to the pair of dehumidifier body a four-way valve which is inserted, the pair of dehumidifier digestion gas delivery valve respectively provided in the main body, respectively provided on the pair of dehumidifier body, turn on the drying heater, said digestion gas delivery valve the moisture adsorbed on the contact material in the dehumidifier body closed side, which is constituted from a playback valve to release to the outside air introduced from the four-way valve.
【0010】 [0010]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to the embodiment of the invention with reference to the drawings. 図1はこの発明の実施の形態を示す概略構成図で、図1において、下水処理場11などから得られた消化ガスは脱硫装置を構成する脱硫塔12に供給される。 Figure 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, in FIG. 1, digestion gas obtained from sewage treatment plants 11 are supplied to the desulfurization tower 12 of the desulfurization apparatus. この脱硫塔12には、脱硫剤として酸化鉄(FeO)系が充填され、この脱硫塔12内の酸化鉄と供給された消化ガス成分中の硫化水素が反応して硫化鉄が生成され、脱硫される。 This desulfurization tower 12, is iron oxide (FeO) system filler as desulfurizing agent, the iron sulfide hydrogen sulfide is reacted in the digestion gas components supplied with iron oxide of the desulfurization tower 12 is generated, desulfurization It is.
【0011】 [0011]
脱硫された消化ガスは、除湿装置を構成する2塔式除湿器本体13a,13bの下部から、四方弁14と消化ガス導入バルブ15a,15bを介して導入される。 Desulfurized digestion gas, double column dehumidifier body 13a constituting the dehumidifying device, from the bottom of 13b, the four-way valve 14 and the digester gas introduction valve 15a, is introduced through 15b. 四方弁14には、ポンプ16により空気が供給され、この空気は消化ガスとともに除湿器本体13a,13bに導入される。 The four-way valve 14, air is supplied by the pump 16, the air dehumidifier body 13a with digestion gases are introduced into 13b.
【0012】 [0012]
2塔式除湿器本体13a,13b内には、シリカゲル(除湿剤)を充填または担持した接触材17a,17bが収納され、この接触材17a,17bにより消化ガス中の水分が吸着される。 2 tower dehumidifier body 13a, the inside 13b, the contact member 17a filled or supported on silica gel (dehumidifying agent), 17b are housed, the contact member 17a, the moisture in the digestion gas is adsorbed by 17b. 接触材17a,17bに吸着された水分は、次のような動作にて外部に放出される。 Contact material 17a, moisture adsorbed to 17b is discharged to the outside by the following operations.
【0013】 [0013]
上記吸着された水分を放出するには、まず、除湿器本体13a,13bの外周囲に配置される乾燥用のヒータ18をオンにし、再生バルブ19a,19bの一方を閉じ、例えば、再生バルブ19aを閉じ(このとき、後述する消化ガス送出バルブ20bも閉じる)、ポンプ16により空気を四方弁14から除湿器本体13a,13bに供給して、再生バルブ19bから外部に水分を放出する。 To release the adsorbed water is first dehumidifier body 13a, a heater 18 for drying which is disposed on the outer periphery of 13b is turned on, closes one of the reproduction valves 19a, 19b, for example, regeneration valve 19a closed (this time, also close digestion gas delivery valve 20b to be described later), dehumidifier body 13a of the air from the four-way valve 14 by a pump 16, is supplied to 13b, to release the moisture to the outside from the reproducing valve 19b.
【0014】 [0014]
上記のバルブ操作を交互に行って、除湿器本体13a,13b内の接触材17a,17bに吸着された水分を、再生バルブ19a,19bから外部に放出する。 Alternately performed the above valve operation, a dehumidifier body 13a, the contact member 17a in 13b, and adsorbed moisture 17b, releasing regeneration valve 19a, from 19b to the outside. このとき、多少の消化ガスも放出されるが、問題を発生するほどでもない。 At this time, it is also released some digestion gas, nor enough to cause problems.
【0015】 [0015]
2塔式除湿器本体13a,13bの上部には、消化ガス送出バルブ20a,20bを設ける。 2 tower dehumidifier body 13a, the upper portion of 13b, digestion gas delivery valve 20a, provided 20b. このバルブ20a,20bを介して清浄化された消化ガス(除湿された消化ガス)が、図2に示すマイクロガスタービン発電機21を構成する燃焼器に供給される。 The valve 20a, cleaned biogas through 20b (dehumidified digestion gas) is supplied to the combustor constituting the micro gas turbine generator 21 shown in FIG.
【0016】 [0016]
図2はマイクロガスタービン発電機21の概略構成図で、図2において、タービン22、圧縮機23及び発電機24は軸25により連結されている。 Figure 2 is a schematic diagram of a micro gas turbine generator 21 in FIG. 2, the turbine 22, compressor 23 and generator 24 are connected by a shaft 25. 26は燃焼器、27は再生器である。 26 combustor 27 is regenerator. 燃焼器26には、図1で得られた消化ガスと、圧縮機23により圧縮された空気が供給される。 The combustor 26, a digestion gas obtained in FIG. 1, air compressed by the compressor 23 is supplied. 空気は再生器27を介して燃焼器26に供給され、ここで消化ガスと空気とを混合して燃焼させ、そのエネルギーでタービン22を回転させて発電機24を駆動し発電電力を得る。 Air is supplied to the combustor 26 via the regenerator 27, where the biogas and the mixture was by burning air, obtaining a driving power generation power generator 24 rotates the turbine 22 at its energy.
【0017】 [0017]
このとき、多量の熱エネルギーが発生する。 At this time, a large amount of heat energy is generated. この熱エネルギーを、再生器27を通して図示しない排熱回収装置(排熱回収ボイラー)に導き、循環水と熱交換することで排熱が回収できる。 The thermal energy, not shown through the regenerator 27 led to the exhaust heat recovery device (heat recovery boiler), waste heat can be recovered by circulating water heat exchanger.
【0018】 [0018]
上記のように、燃焼器26に供給される消化ガスは、清浄化されているために、除湿装置から燃焼器までの配管系などの機器類を腐食させるような問題を発生させないから、機器類の耐久性の向上を図ることができるとともに、マイクロガスタービン発電機を安定に運転することができる。 As described above, digestion gas supplied to the combustor 26, because it is clean, because does not generate problems such as corrode the equipment such as piping system to the combustor from the dehumidifier, equipment it is possible to improve the durability, it is possible to operate the micro gas turbine generator stably.
【0019】 [0019]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上述べたように、この発明によれば、消化汚泥から発生する消化ガスを清浄化させてガスタービン発電機の燃焼器に供給することができるので、機器類を腐食させることが無く、機器類の耐久性を飛躍的に向上させることができるようになる。 As described above, according to the present invention, since the digestion gas generated from digested sludge by cleaning can be supplied to the combustor of a gas turbine generator, without causing corrosion of equipment, equipment consisting of durability can be improved remarkably. また、清浄化した消化ガスを用いてガスタービン発電機を運転するようにしたので、その発電機を安定に運転することができる。 Further, since the so operating a gas turbine generator with a cleaned digestion gas, it is possible to operate the generator stably.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】この発明の実施の形態を示す概略構成図。 Figure 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】マイクロガスタービン発電機の概略構成図。 2 is a schematic configuration view of a micro gas turbine generator.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
11…下水処理場12…脱硫塔13a,13b…2塔式除湿器本体14…四方弁15a,15b…消化ガス導入バルブ16…ポンプ17a,17b…接触材18…乾燥用ヒータ19a,19b…再生バルブ20a,20b…消化ガス送出バルブ 11 ... sewage treatment plant 12 ... desulfurizer 13a, 13b ... 2 tower dehumidifier body 14 ... four-way valve 15a, 15b ... gastrointestinal gas introducing valve 16 ... pumps 17a, 17b ... contact member 18 ... drying heater 19a, 19b ... reproduction valve 20a, 20b ... gastrointestinal gas delivery valve

Claims (2)

  1. 消化汚泥から発生する消化ガスを脱硫する脱硫装置と、この脱硫装置で脱硫された消化ガスが導入され、この消化ガスから水分を除去する除湿装置とを備えたものであって、 A desulfurization apparatus for desulfurizing a digestion gas generated from digested sludge, desulfurized digestion gas in this desulfurization apparatus is introduced, there is provided with a dehumidifier for removing moisture from the digestion gas,
    前記除湿装置は、内部に除湿剤を充填または担持した接触材が設けられた一対の除湿器本体と、この除湿器本体の外周に配設された乾燥用ヒータと、前記一対の除湿器本体に消化ガスを導入する流路に介挿された四方弁と、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられた消化ガス送出バルブと、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられ、前記乾燥用ヒータをオンにして、前記消化ガス送出バルブが閉じられた側の除湿器本体内の接触材に吸着された水分を、前記四方弁から導入される空気で外部に放出する再生バルブとから構成したことを特徴とする消化ガス清浄装置。 The dehumidifier includes a pair of dehumidifier body contact member filled or carrying dehumidifying agent therein is provided, and the drying heater provided on the outer circumference of the dehumidifier body, the pair of dehumidifier body on a four-way valve interposed in the flow path, wherein a pair of dehumidifier digestion gas delivery valve respectively provided in the main body, respectively provided on the pair of dehumidifier body, the drying heater for introducing a digestion gas a manner, characterized in that the digestion gas delivery valve moisture adsorbed on the contact material in the dehumidifier body closed side was composed of a playback valve to release to the outside air introduced from the four-way valve the digestion gas cleaning apparatus.
  2. タービン、空気圧縮機と発電機とを同軸で連結し、圧縮機で空気を圧縮してタービン駆動用の燃焼ガスを得る燃焼器に供給したガスタービン発電装置であって、 Turbine, a connecting the air compressor generator coaxially, a gas turbine power generator is supplied by compressing the air to a combustor for obtaining a combustion gas for a turbine driven by the compressor,
    消化汚泥から発生する消化ガスを脱硫する脱硫装置と、この脱硫装置で脱硫された消化ガスが導入され、この消化ガスから水分を除去する除湿装置とを備え、前記除湿装置は、内部に除湿剤を充填または担持した接触材が設けられた一対の除湿器本体と、この除湿器本体の外周に配設された乾燥用ヒータと、前記一対の除湿器本体に消化ガスを導入する流路に介挿された四方弁と、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられた消化ガス送出バルブと、前記一対の除湿器本体にそれぞれ設けられ、前記乾燥用ヒータをオンにして、前記消化ガス送出バルブが閉じられた側の除湿器本体内の接触材に吸着された水分を、前記四方弁から導入される空気で外部に放出する再生バルブとから構成し、 A desulfurization apparatus for desulfurizing a digestion gas generated from digested sludge, desulfurized digestion gas in this desulfurization apparatus is introduced, and a dehumidifier for removing moisture from the digestion gas, the dehumidifier includes a dehumidifying agent therein a pair of dehumidifier body filling or carrying contact material is provided to, via a drying heater provided on the outer circumference of the dehumidifier body, the flow path for introducing the digestion gas to the pair of dehumidifier body a four-way valve which is inserted, the pair of dehumidifier digestion gas delivery valve respectively provided in the main body, respectively provided on the pair of dehumidifier body, turn on the drying heater, said digestion gas delivery valve the moisture adsorbed on the contact material in the dehumidifier body closed side, and composed of a playback valve to release to the outside air introduced from the four-way valve,
    前記除湿装置から得られた消化ガスと圧縮機から得られた空気とを燃焼器に供給して燃焼させ、燃焼器で得られた燃焼ガスによりタービンを駆動して発電機から発電電力を得るようにしたことを特徴とする消化ガスを用いたガスタービン発電装置。 Said the biogas obtained from the dehumidifier and the air obtained from the compressor is combusted by supplying the combustor, to obtain the generated power from the drive a turbine by a combustion gas obtained by combustion generators gas turbine power generating apparatus using a digestion gas which is characterized in that the.
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