JP2005273456A - Gasification power plant and wood biomass gas producing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガス化発電プラントおよび木質バイオマスガス製造システムに係り、特に、木質バイオマスを原料とした熱分解反応でガスエンジンで発生した蒸気を効果的に利用し、かつエンジン冷却水の高温熱源を利用して冷熱を取り出すことのできる、ガス化発電プラントおよび木質バイオマスガス製造システムに関する。 The present invention relates to a gasification power plant and a woody biomass gas production system, and in particular, effectively uses steam generated in a gas engine by a pyrolysis reaction using woody biomass as a raw material, and uses a high-temperature heat source of engine cooling water. The present invention relates to a gasification power plant and a woody biomass gas production system that can extract cold heat.
従来、ガスエンジン発電装置では一般に、排気ラインに温水器が設けられ、温水が供給されるという形態で、排熱が利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a gas engine power generator, exhaust heat is generally used in a form in which a hot water heater is provided in an exhaust line and hot water is supplied.
さて、ガス化炉(後掲非特許文献1)においては、木質バイオマス等の原料の熱分解によって熱分解生成ガスが生成し、これに水蒸気が供給されて、熱分解生成ガス中の残存タール分から一酸化炭素および水素ガスが生成する。つまり、ガス化炉において水蒸気供給は欠かせない。 Now, in a gasification furnace (non-patent document 1 described later), a pyrolysis product gas is generated by pyrolysis of a raw material such as woody biomass, and steam is supplied to the gas from the residual tar content in the pyrolysis product gas. Carbon monoxide and hydrogen gas are produced. That is, steam supply is indispensable in a gasification furnace.
上述のように、従来、ガスエンジン発電装置における高温排ガスは、温水器設置による温水供給に利用されているが、これにより蒸気を発生させてガス化炉に供給するという利用例は見られない。 As described above, conventionally, high-temperature exhaust gas in a gas engine power generation apparatus has been used for supplying hot water by installing a water heater, but there is no use example in which steam is generated and supplied to a gasifier.
ガスエンジン発電装置においては、また、エンジン冷却水の戻り高温冷却水は100℃以下の温度である。この温度は通常の吸収冷凍機の高温側熱源としては低すぎるため、吸収冷凍機に利用することはできない。 In the gas engine power generator, the return high-temperature cooling water of the engine cooling water has a temperature of 100 ° C. or lower. Since this temperature is too low as a high temperature side heat source of a normal absorption refrigerator, it cannot be used for an absorption refrigerator.
しかしながら、本願発明者の一部により、氷点下の冷熱発生および熱源温度の低温度化の可能な吸収冷凍機を実現する、画期的な技術が完成された(発明の名称「吸収冷凍機用作動媒体、吸収冷凍機および冷熱熱媒体製造方法」。特願2003−91384。未公開)。つまり、吸収冷凍機に、従来から一般的に用いられている臭化リチウム−水系作動媒体の蒸気圧特性、溶解度ならびに冷媒の蒸気圧とは大幅に異なる特性を有する、臭化リチウム−水−1,4-ジオキサン系作動媒体を用い、一重効用吸収冷凍機において、機器の小型・低廉化、空気冷却化、氷点下の冷熱発生および熱源温度の低温度化を可能としたものであり、下記(I)〜(XV)はその要点である。 However, a part of the inventor of the present application has completed an epoch-making technology that realizes an absorption refrigerator capable of generating cold under freezing and lowering the temperature of the heat source (name of the invention “operation for absorption refrigerators”). Medium, absorption refrigerator, and cold / hot medium manufacturing method ". Japanese Patent Application 2003-91384 (unpublished). That is, the absorption refrigerator has lithium bromide-water-1 having characteristics significantly different from the vapor pressure characteristics, solubility, and refrigerant vapor pressure of lithium bromide-water-based working media generally used conventionally. , 4-dioxane-based working medium, and in a single-effect absorption refrigerator, it is possible to reduce the size and cost of the equipment, to cool air, to generate cold heat below freezing point, and to lower the heat source temperature. ) To (XV) are the main points.
(I) 冷媒が水であり、吸収液がリチウム化合物を第一成分とする系からなるか、または、これに加えてアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属化合物の少なくともいずれか一方を第二成分以降として含有する系からなる吸収冷凍機用作動媒体であって、該冷媒の系には、水との間で共沸現象を呈する有機物が添加されていることを特徴とする、吸収冷凍機用作動媒体。
(II) 前記有機物は、水に対してそのクラスター構造を細分化し五員体構造水の形成を促進させる機能を有するものであることを特徴とする、(I)に記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(III) 前記有機物が1,4-ジオキサンであることを特徴とする、(II)に記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(IV) 前記リチウム化合物が、リチウムハロゲン化物であることを特徴とする、(I)ないし(III)のいずれかに記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(V) 前記リチウムハロゲン化物が臭化リチウムであり、すなわち臭化リチウム−水系の作動媒体を形成していることを特徴とする、(IV)に記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(VI) 1,4-ジオキサン添加量が、水を第一成分としたモル分率で、0.90ないし0.97であることを特徴とする、(III)ないし(V)のいずれかに記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(VII) 1,4-ジオキサン添加量が、水を第一成分としたモル分率で、0.93ないし0.95であることを特徴とする、(VI)に記載の吸収冷凍機用作動媒体。
(I) The refrigerant is water and the absorption liquid is a system having a lithium compound as a first component, or in addition to this, at least one of an alkali metal or alkaline earth metal compound is used as the second component or later. A working medium for an absorption refrigeration machine comprising a containing system, wherein an organic substance exhibiting an azeotropic phenomenon with water is added to the refrigerant system. .
(II) The operation for an absorption refrigerator according to (I), wherein the organic substance has a function of subdividing its cluster structure with respect to water and promoting the formation of five-membered structure water. Medium.
(III) The working medium for an absorption refrigerator according to (II), wherein the organic substance is 1,4-dioxane.
(IV) The working medium for an absorption refrigerator according to any one of (I) to (III), wherein the lithium compound is a lithium halide.
(V) The working medium for an absorption refrigerator according to (IV), wherein the lithium halide is lithium bromide, that is, forms a lithium bromide-water working medium.
(VI) The amount of 1,4-dioxane added is 0.90 to 0.97 in terms of the molar fraction of water as the first component, and any one of (III) to (V) The working medium for absorption refrigerators of description.
(VII) 1,4-dioxane addition amount is 0.93 to 0.95 in terms of molar fraction with water as the first component, the operation for an absorption refrigerator according to (VI) Medium.
(VIII) 発生器と凝縮器とを内蔵する吸収液の濃縮器(以下、単に「濃縮器」という。)、ならびに蒸発器と吸収器とを内蔵する吸収液の希釈器(以下、単に「希釈器」という。)を有し、該発生器において吸収液を加熱して冷媒を蒸発させることによって該吸収液が濃縮された濃厚吸収液を得、該凝縮器で前記蒸発した冷媒蒸気を冷却して冷媒液とし、高温の前記濃厚吸収液を後述する低温の希薄吸収液と熱交換した後該吸収器に導入させるとともに、前記冷媒液を該蒸発器に導入させ、該濃厚吸収液を該吸収器で冷却することによって該蒸発器の冷媒液を蒸発させ、それにより発生した冷媒蒸気を該吸収器内の濃厚吸収液に吸収させ、それにより希釈された希薄吸収液を溶液ポンプ等の手段で該吸収器内から抜き出し、高温の前記濃厚吸収液と熱交換して降温後、該発生器に導入する一方、前記蒸発器における冷媒の蒸発潜熱で冷却された熱媒体(以下、「冷水」ともいう。)を冷却需要先に供給し、需要先で昇温された冷水は再び該蒸発器で冷却することにより需要先を冷却する吸収冷凍機であって、該吸収冷凍機は、標準仕様の冷水塔(冷水塔出口温度31℃)を用いて標準仕様温度(7℃)の冷水を発生させることができ、該吸収器の熱交換器における前記冷却水出口の温度と、該吸収器出口における吸収液の温度差が5K以上であることを特徴とする、(I)ないし(VII)のいずれかに記載の作動媒体を用いた吸収冷凍機。 (VIII) Absorbent liquid concentrator (hereinafter simply referred to as “concentrator”) including a generator and a condenser, and an absorbent diluter (hereinafter simply referred to as “dilution”) including an evaporator and an absorber. A thick absorption liquid in which the absorption liquid is concentrated by heating the absorption liquid in the generator to evaporate the refrigerant, and cooling the evaporated refrigerant vapor in the condenser. The refrigerant liquid is heated, and the high-temperature concentrated absorbent is heat-exchanged with a low-temperature diluted absorbent described below, and then introduced into the absorber, and the refrigerant liquid is introduced into the evaporator, and the concentrated absorbent is absorbed. The refrigerant liquid of the evaporator is evaporated by cooling with a vacuum vessel, and the generated refrigerant vapor is absorbed by the concentrated absorbent in the absorber, and the diluted absorbent diluted thereby is absorbed by means such as a solution pump. Pull out from the absorber, and concentrate the hot After the temperature is lowered by exchanging heat with the liquid, it is introduced into the generator, while a heat medium (hereinafter, also referred to as “cold water”) cooled by the latent heat of vaporization of the refrigerant in the evaporator is supplied to the cooling customer. The cold water heated up earlier is an absorption refrigerator that cools the customer by cooling again with the evaporator, and the absorption refrigerator uses a standard cold water tower (cooling tower outlet temperature 31 ° C.). That can generate cold water having a standard specification temperature (7 ° C.), and that the temperature difference between the cooling water outlet in the heat exchanger of the absorber and the temperature of the absorbing liquid at the absorber outlet is 5K or more. An absorption refrigerator using the working medium according to any one of (I) to (VII).
(IX) 前記蒸発器と吸収器とが分離して設けられている希釈器において、発生した冷媒蒸気への飛沫の同伴を防止するために該蒸発器内に設けられる飛沫同伴防止具を通過する該冷媒蒸気の流速を低減させることができ、それにより該飛沫同伴防止具を簡素化または小型化できることを特徴とする、(VIII)に記載の吸収冷凍機。 (IX) In a diluter in which the evaporator and the absorber are separately provided, the distiller passes through a splash entrainment prevention device provided in the evaporator in order to prevent entrainment of the splash on the generated refrigerant vapor. The absorption refrigerator according to (VIII), characterized in that the flow rate of the refrigerant vapor can be reduced, whereby the splash entrainment prevention device can be simplified or miniaturized.
(X) 前記吸収器の冷却手段は、冷水塔で冷却された冷却水を用いることなく大気温度の空気によりなされる空気冷却手段であることを特徴とする、(VIII)または(IX)に記載の吸収冷凍機。
(XI) 前記凝縮器の冷却手段は、冷水塔で冷却された冷却水を用いることなく大気温度の空気によりなされる空気冷却手段であることを特徴とする、(XIII)ないし(X)のいずれかに記載の吸収冷凍機。
(X) The cooling means of the absorber is an air cooling means made by air at an atmospheric temperature without using cooling water cooled by a cold water tower, described in (VIII) or (IX) Absorption refrigerator.
(XI) The cooling means of the condenser is an air cooling means made by air at an atmospheric temperature without using cooling water cooled by a cooling water tower, and any one of (XIII) to (X) Absorption refrigerator according to crab.
(XII) 前記発生器の伝熱面積を増大することなく、該発生器における吸収液濃縮のための加熱熱源温度が90℃以下であることを特徴とする、(VIII)ないし(XI)のいずれかに記載の吸収冷凍機。
(XIII) 前記加熱熱源温度が85℃以下であることを特徴とする、(XII)に記載の吸収冷凍機。
(XIV) 前記加熱熱源温度が70℃以上80℃以下であることを特徴とする、(XIII)に記載の吸収冷凍機。
(XV) 吸収液の濃縮が一段で行われる一重効用吸収冷凍機であって、前記発生器、凝縮器、吸収器、および発生器のいずれの伝熱面積をも増大させることなく、氷点下の温度の冷水を発生させることが可能なことを特徴とする、(XII)ないし(XIV)のいずれかに記載の吸収冷凍機。
(XII) Any one of (VIII) to (XI), wherein the heating heat source temperature for the concentration of the absorbent in the generator is 90 ° C. or less without increasing the heat transfer area of the generator Absorption refrigerator according to crab.
(XIII) The absorption refrigerating machine according to (XII), wherein the heating heat source temperature is 85 ° C. or lower.
(XIV) The absorption refrigerator according to (XIII), wherein the heating heat source temperature is 70 ° C or higher and 80 ° C or lower.
(XV) A single-effect absorption refrigerator in which the absorption liquid is concentrated in one stage, and without increasing the heat transfer area of the generator, the condenser, the absorber, and the generator, the temperature below the freezing point The absorption refrigerating machine according to any one of (XII) to (XIV), which is capable of generating cold water.
かかる吸収冷凍機の発明により、100°以下の温度であっても、吸収冷凍機の高温側熱源として用いることが可能となった。 According to the invention of the absorption refrigerator, it can be used as a high-temperature side heat source of the absorption refrigerator even at a temperature of 100 ° or less.
したがって本発明の課題は、まず、上記従来技術の欠点を解決して、ガス化ガスの高カロリー化とガス転換効率を従来以上に向上することができる、ガス化発電プラントを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to first provide a gasification power plant capable of solving the above-mentioned drawbacks of the prior art and increasing the calorific value of gasification gas and the gas conversion efficiency more than before. .
さらに本発明の課題は、上記未公開発明の特徴を利用し、低温排熱を有効利用し、かつ氷点下以下の冷熱を供給することができる、ガス化発電プラントを提供することである。 Furthermore, the subject of this invention is providing the gasification power generation plant which can utilize the characteristic of the said unpublished invention, can utilize low-temperature waste heat effectively, and can supply the cold heat below freezing point.
加えて本発明の課題は、上記従来技術の欠点を解決して、ガス化ガスの高カロリー化とガス転換効率を従来以上に向上することができ、あるいは併せて上記未公開発明の特徴を利用し、低温排熱を有効利用し、かつ氷点下以下の冷熱を供給することができる、木質バイオマスガス製造システムを提供することである。 In addition, the object of the present invention is to solve the drawbacks of the above prior art, and to improve the calorieization and gas conversion efficiency of the gasification gas more than before, or use the characteristics of the above undisclosed invention together It is another object of the present invention to provide a woody biomass gas production system that can effectively use low-temperature exhaust heat and supply cold heat below the freezing point.
本願発明者は上記課題について鋭意検討した結果、ガスエンジンで発生した蒸気を流動床ガス化炉に導き、かつ冷却水戻りラインの高温冷却水を吸収冷凍機の高温熱源とすることによって各課題を解決できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本願で特許請求または少なくとも開示される発明は、以下の通りである。 As a result of earnestly examining the above problems, the present inventor has led each of the problems by introducing the steam generated in the gas engine to the fluidized bed gasification furnace and using the high temperature cooling water in the cooling water return line as the high temperature heat source of the absorption refrigerator. The inventors have found that this can be solved, and have reached the present invention. That is, the invention claimed or at least disclosed in the present application is as follows.
(1) ガスエンジン発電装置と吸収冷凍機を備えてなるガス化発電プラントであって、該プラントは、木質バイオマスを原料とする流動床ガス化炉から生成されるガス化ガスのラインが、このガス化ガスを燃料とするガスエンジン発電装置に接続されており、該ガスエンジン発電装置のガスエンジンに備えられた冷却水ラインの内、戻りラインの高温冷却水を高温熱源とする吸収冷凍機が設けられており、該吸収冷凍機は氷点以下の冷熱を供給できるものであることを特徴とする、ガス化発電プラント。
(2) 前記ガスエンジンの排気を大気に放出するための排気ラインにはボイラが設けられ、該ボイラにはここで発生した蒸気を前記流動床ガス化炉に導く蒸気ラインが設けられており、かかる構成により該流動床ガス化炉では、木質バイオマスの熱分解反応のために蒸気を流動ガスとして使用することができ、水素や一酸化炭素などのガス化ガスを生成できることを特徴とする、(1)に記載のガス化発電プラント。
(1) A gasification power plant comprising a gas engine power generation device and an absorption refrigerator, wherein the plant has a gasification gas line generated from a fluidized bed gasification furnace using woody biomass as a raw material. An absorption refrigerator that is connected to a gas engine power generation device that uses gasified gas as fuel, and that uses high-temperature cooling water in the return line as a high-temperature heat source among the cooling water lines provided in the gas engine of the gas engine power generation device. A gasification power plant, wherein the absorption refrigerator is capable of supplying cold heat below freezing point.
(2) A boiler is provided in the exhaust line for releasing the exhaust of the gas engine to the atmosphere, and the boiler is provided with a steam line for guiding the steam generated here to the fluidized bed gasifier, With such a configuration, the fluidized bed gasification furnace is characterized in that steam can be used as a fluid gas for the thermal decomposition reaction of woody biomass, and a gasification gas such as hydrogen or carbon monoxide can be generated. The gasification power plant as described in 1).
(3) 前記ボイラで発生する蒸気流量を前記流動床ガス化炉における木質チップの供給量から要求される一定範囲の値に維持するために、前記ガスエンジンの排気ラインには、排ガスを大気に放風するための放風ラインが設けられていることを特徴とする、(2)に記載のガス化発電プラント。
(4) 前記ボイラで発生する蒸気の温度を一定範囲に維持するために、前記ガスエンジンの排気ラインには、排ガス流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(2)または(3)に記載のガス化発電プラント。
(5) 前記流動床ガス化炉において木質バイオマスが、前記ボイラで発生した蒸気によって熱分解反応する際に、木質バイオマスの供給量と蒸気流量との比が望ましい範囲に維持されるように、前記蒸気ラインには蒸気流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(2)または(3)に記載のガス化発電プラント。
(6) 前記流動床ガス化炉において木質バイオマスが、前記ボイラで発生した蒸気によって熱分解反応する際に、木質バイオマスの供給量と蒸気流量との比が望ましい範囲に維持されるように、前記蒸気ラインには蒸気流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(4)に記載のガス化発電プラント。
(3) In order to maintain the flow rate of steam generated in the boiler at a value within a certain range required from the supply amount of wood chips in the fluidized bed gasification furnace, the exhaust line of the gas engine is exhausted to the atmosphere. The gasification power plant according to (2), wherein an air discharge line for discharging air is provided.
(4) An exhaust gas flow rate control valve is provided in the exhaust line of the gas engine in order to maintain the temperature of the steam generated in the boiler in a certain range, (2) or (3 ) Gasification power plant as described in).
(5) When the woody biomass undergoes a thermal decomposition reaction with the steam generated in the boiler in the fluidized bed gasification furnace, the ratio of the supply amount of the woody biomass and the steam flow rate is maintained in a desirable range. The gasification power plant according to (2) or (3), wherein a steam flow control valve is provided in the steam line.
(6) When the woody biomass undergoes a thermal decomposition reaction with the steam generated in the boiler in the fluidized bed gasifier, the ratio of the supply amount of the woody biomass and the steam flow rate is maintained in a desirable range. The gasification power plant according to (4), wherein a steam flow control valve is provided in the steam line.
(7) 前記ガスエンジンの冷却水ラインの内、戻りラインの高温冷却水の温度を一定範囲に維持するために、供給ラインに冷却水流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(1)ないし(3)のいずれかに記載のガス化発電プラント。
(8) 前記ガスエンジンの冷却水ラインの内、戻りラインの高温冷却水の温度を一定範囲に維持するために、供給ラインに冷却水流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(4)に記載のガス化発電プラント。
(9) 前記ガスエンジンの冷却水ラインの内、戻りラインの高温冷却水の温度を一定範囲に維持するために、供給ラインに冷却水流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(5)に記載のガス化発電プラント。
(10) 前記ガスエンジンの冷却水ラインの内、戻りラインの高温冷却水の温度を一定範囲に維持するために、供給ラインに冷却水流量制御弁が設けられていることを特徴とする、(6)に記載のガス化発電プラント。
(7) Among the cooling water lines of the gas engine, a cooling water flow rate control valve is provided in the supply line in order to maintain the temperature of the high temperature cooling water in the return line within a certain range. 1) The gasification power plant in any one of (3).
(8) Among the cooling water lines of the gas engine, a cooling water flow rate control valve is provided in the supply line in order to maintain the temperature of the high temperature cooling water in the return line within a certain range. The gasification power plant as described in 4).
(9) Among the cooling water lines of the gas engine, in order to maintain the temperature of the high-temperature cooling water in the return line within a certain range, a cooling water flow rate control valve is provided in the supply line. The gasification power plant as described in 5).
(10) Among the cooling water lines of the gas engine, a cooling water flow rate control valve is provided in the supply line in order to maintain the temperature of the high-temperature cooling water in the return line in a certain range. The gasification power plant as described in 6).
(11) 木質バイオマスを原料とする流動床ガス化炉と、該流動床ガス化炉にラインで接続して設けられた蒸気発生装置とを備えてなる木質バイオマスガス製造システムであって、該蒸気発生装置は、高温排ガス発生源の排気ライン上に設けられたボイラであることを特徴とする、木質バイオマスガス製造システム。
(12) 前記ボイラには、
(12A)ボイラで発生する蒸気流量を前記流動床ガス化炉における木質チップの供給量から要求される一定範囲の値に維持するための、前記高温排ガス発生源からの排ガスを大気に放風可能な、放風ライン、
(12B)ボイラで発生する蒸気の温度を一定範囲に維持するための、前記高温排ガス発生源からの排ガス流量を調節可能な、排ガス流量制御弁、または、
(12C)木質バイオマスの供給量と蒸気流量との比を望ましい範囲に維持するための、蒸気流量制御弁、
の少なくともいずれか一つが付設されていることを特徴とする、(11)に記載の木質バイオマスガス製造システム。
(11) A woody biomass gas production system comprising a fluidized bed gasifier using woody biomass as a raw material, and a steam generator connected to the fluidized bed gasifier with a line, the steam The wood biomass gas production system, wherein the generator is a boiler provided on an exhaust line of a high-temperature exhaust gas source.
(12) In the boiler,
(12A) The exhaust gas from the high-temperature exhaust gas generation source can be discharged to the atmosphere to maintain the flow rate of steam generated in the boiler within a certain range of values required from the supply amount of wood chips in the fluidized bed gasification furnace Na breezing line,
(12B) An exhaust gas flow rate control valve capable of adjusting the exhaust gas flow rate from the high-temperature exhaust gas generation source for maintaining the temperature of steam generated in the boiler in a certain range, or
(12C) a steam flow control valve for maintaining the ratio between the supply amount of woody biomass and the steam flow rate within a desirable range;
At least any one of these is attached, The woody biomass gas manufacturing system as described in (11) characterized by the above-mentioned.
つまり本発明は、ガスエンジンの排気ラインで発生した蒸気を流動床ガス化炉の流動ガスとして使用して生成したガス化ガスを、ガスエンジン発電装置の燃料とし、ガスエンジンの戻りラインの高温冷却水を熱源とした吸収冷凍機で、氷点以下の冷熱を供給するガス化発電プラント等を提供することにより、上記課題を解決したものである。 That is, the present invention uses the gas generated by using the steam generated in the exhaust line of the gas engine as the fluidized gas in the fluidized bed gasification furnace as the fuel for the gas engine power generator, and cools the return line of the gas engine at a high temperature. The above problems are solved by providing a gasification power plant that supplies cold heat below the freezing point with an absorption refrigerator using water as a heat source.
本発明のガス化発電プラントは上述のように構成されるため、以下のような効果を得ることができる。
1.ガスエンジンの排気ラインで発生した蒸気を流動床ガス化炉の流動ガスとして使用するため、高カロリーでガス転換効率の高いガス化ガス燃料を生成してガスエンジンに供給することが可能である。
2.また、ガスエンジン冷却水の戻りラインの熱源を吸収冷凍機の熱源として使用することが可能であり、氷点以下の冷熱を取り出すことができる。
Since the gasification power plant of the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
1. Since the steam generated in the exhaust line of the gas engine is used as the fluidized gas in the fluidized bed gasifier, it is possible to produce gasified fuel with high calorie and high gas conversion efficiency and supply it to the gas engine.
2. Further, the heat source of the return line of the gas engine cooling water can be used as the heat source of the absorption refrigerator, and cold heat below the freezing point can be taken out.
また、本発明の木質バイオマスガス製造システムによれば、高温排ガス発生源の排気ライン上に設けられた蒸気発生装置で発生した蒸気を流動床ガス化炉の流動ガスとして使用するため、高カロリーでガス転換効率の高いガス化ガス燃料を生成することができる。 Further, according to the woody biomass gas production system of the present invention, the steam generated in the steam generator provided on the exhaust line of the high-temperature exhaust gas generation source is used as the fluid gas in the fluidized bed gasifier, so that the Gasified gas fuel with high gas conversion efficiency can be produced.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図1は、本発明のガス化発電プラントの基本的構成を示すブロック図である。図において本プラントは、ガスエンジン発電装置6、7と吸収冷凍機20を備えてなるガス化発電プラントであって、該プラントは、木質バイオマスを原料とする流動床ガス化炉1から生成されるガス化ガスのライン5が、このガス化ガスを燃料とするガスエンジン発電装置6、7に接続されており、該ガスエンジン発電装置6、7のガスエンジン6に備えられた冷却水ラインの内、戻りライン19の高温冷却水を高温熱源とする吸収冷凍機20が設けられていることを、基本的構成とする(上記(1)の発明)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a gasification power plant of the present invention. In the figure, this plant is a gasification power generation plant including gas engine
ここで該吸収冷凍機20は、上述した未公開特許出願に係る発明によるものであり、以下説明する本発明において共通である。
Here, the
かかる構成により該ガス化発電プラントは、該流動床ガス化炉1において木質バイオマスを原料としてガス化ガスが生成され、これが搬送されるライン5によって、該ガス化ガスはこれを燃料とするガスエンジン発電装置6、7に搬送されて、該ガスエンジン6を駆動するための燃料として消費され、それにより発電装置7における発電がなされる。
With this configuration, the gasification power plant generates gasification gas using woody biomass as a raw material in the fluidized bed gasification furnace 1, and the gasification gas is fueled by the
一方、該ガスエンジン6に備えられた冷却水ラインの内、戻りライン19の高温冷却水は、該吸収冷凍機20の高温熱源として用いられて、該吸収冷凍機20においては氷点以下の冷熱が供給される。
On the other hand, among the cooling water lines provided in the
図において本プラントは、前記ガスエンジン6の排気を大気に放出するための排気ライン8にはボイラ9が設けられ、該ボイラ9にはここで発生した蒸気を前記流動床ガス化炉1に導く蒸気ライン11が設けられた構成とすることができる(上記(2)の発明)。
In the figure, the present plant is provided with a
かかる構成により該流動床ガス化炉1では、木質バイオマスの熱分解反応のために、該ボイラ9から搬送された蒸気を流動ガスとして使用することができ、水素や一酸化炭素などのガス化ガスが生成される。
With this configuration, the fluidized bed gasification furnace 1 can use the steam conveyed from the
図において本ガス化発電プラントは、また、前記ボイラ9で発生する蒸気流量を、前記流動床ガス化炉1においてチップ貯槽2から供給される木質チップの量から要求される一定範囲の値に維持するために、前記ガスエンジン6の排気ライン8には、排ガスを大気に放風するための放風ライン13が設けられた構成とすることができる(上記(3)の発明)。
In the figure, the gasification power plant also maintains the steam flow rate generated in the
かかる構成により本プラントでは、該蒸気流量を、該流動床ガス化炉1において該チップ貯槽2から供給される木質チップの量から要求される一定範囲の値に維持するために、上記流量を抑制する必要がある場合は、該放風ライン13を機能させて、該排気ライン8を介して搬送される該ガスエンジン6からの排ガスが大気に放風される。蒸気流量の制御は、該放風ライン13からの排ガス放風の程度を制御することにより、なすことができる。
With this configuration, the present plant suppresses the flow rate in order to maintain the steam flow rate at a value within a certain range required from the amount of wood chips supplied from the
図において本プラントは、また、前記ボイラ9で発生する蒸気の温度を一定範囲に維持するために、前記ガスエンジン6の排気ライン8には、排ガス流量制御弁14を設けた構成とすることができる(上記(4)の発明)。
In the drawing, the present plant may be configured such that an exhaust gas flow
かかる構成により本プラントでは、該排ガス流量制御弁14による排ガス流量多寡の制御によって、搬送される蒸気温度を下げたい場合は放風量を多くして排気放出(10)方向への流れを少なくし、逆に蒸気温度の低下を抑制したい場合は、放風量を少なくして排気排出(10)方向への流れを充分に維持することができる。
With this configuration, in the present plant, by controlling the exhaust gas flow rate by the exhaust gas flow
図において本プラントはまた、前記流動床ガス化炉1において木質バイオマスが、前記ボイラ9で発生した蒸気によって熱分解反応する際に、チップ貯槽2からチップ供給ライン3を介して供給される木質バイオマスの供給量と、該ボイラ9からの蒸気流量との比が望ましい範囲に維持されるように、前記蒸気ライン11には蒸気流量制御弁12が設けられた構成とすることができる(上記(5)、(6)の発明)。
In the figure, this plant also shows that wood biomass supplied from the
かかる構成により本プラントでは、該蒸気流量制御弁12による流通蒸気流量の多寡の制御によって、木質バイオマス供給量に対して蒸気量を減じたい場合は該ガス化炉1に供給される蒸気量を少なくし、逆に増やしたい場合は供給量を多くすることができる。それにより、木質バイオマス供給量と蒸気供給量のバランスの適正化を図ることができる。
With this configuration, in the present plant, when it is desired to reduce the amount of steam with respect to the amount of woody biomass supplied by controlling the amount of steam flow through the steam
図において本ガス化発電プラントは、前記ガスエンジン6の冷却水ライン17、19の内、戻りライン19の高温冷却水の温度を一定範囲に維持するために、供給ライン17に冷却水流量制御弁18が設けられた構成とすることができる(上記(7)、(8)、(9)、(10)の発明)。
In the figure, the gasification power plant includes a cooling water flow rate control valve in the
かかる構成により本プラントでは、該冷却水量制御弁18による、該ガスエンジン6への流通冷却水量の多寡によって、ライン19の高温冷却水の温度範囲維持のために昇温が必要な場合は冷却水量を抑制し、逆に降温が必要な場合はこれを多くすることができる。それにより、戻りライン19の高温冷却水の温度を一定範囲に維持できる。
With this configuration, in the present plant, the amount of cooling water is required when a temperature increase is required to maintain the temperature range of the high-temperature cooling water in the
さて、以上説明した本願にかかる各発明のガス化発電プラントについて、再度総合的に説明する。
図1には、本発明のガス化発電プラントの全体構成が示されている。図において、チップ貯槽2に蓄えられた木質チップはチップ供給ライン3を通って流動床ガス化炉1に供給され、一方、チップの熱分解反応に供される空気は空気ライン4を通って流動床ガス化炉1に供給され、さらに、蒸気が蒸気ライン11を通って供給され、空気と同様にチップの熱分解反応に供され、これらの供給によって、流動床ガス化炉1では水素、一酸化炭素およびメタンなどの可燃性ガスを含むガス生成が行われ、この生成ガスは生成ガスライン5を通って、燃料としてガスエンジン6に供給される。
Now, the gasification power plant of each invention according to the present invention described above will be described again comprehensively.
FIG. 1 shows the overall configuration of the gasification power plant of the present invention. In the figure, the wood chips stored in the
ガスエンジン6は発電機7とカップリングされてガスエンジン発電装置(6、7)を構成しており、ガスエンジン6はこの発電機7を駆動して、電気を発生する。
The
ガスエンジン6内で燃焼した排ガスは、排ガスライン8を通り、その下流に位置する蒸気発生器(ボイラ)9を通ることによって蒸気発生器9内で蒸気を発生させ、その後、排気放出ライン10を通って大気に放出される。
The exhaust gas burned in the
蒸気発生器9で発生した蒸気は、前述蒸気ライン11を通って流動床ガス化炉1に供給される。この蒸気ライン11には、蒸気流量制御弁12が設けられており、流動床ガス化炉1に供給される蒸気量は、チップ貯槽2からの木質チップ供給量から要求される一定範囲に制御される。
The steam generated by the
また、ガスエンジン6の排気ライン8の途中には、放風ライン13が接続し、この放風ライン13には、排ガス流量制御弁14が設けられている。この弁により、流動床ガス化炉1に供給される蒸気の温度は、要求される一定範囲に制御される。
Further, an
また、ガスエンジン6を冷却するために、ガスエンジン冷却ライン15が設けられており、この内、供給ライン17には給水ポンプ16が設置され、ガスエンジン6に冷却水が供給されてガスエンジン6を冷却し、冷却して高温になった高温冷却水は、戻りライン19を通って吸収冷凍機20に戻され、この高温の冷却水は、吸収冷凍機20において冷熱21を作り出すための高温熱源として供給される。
In order to cool the
ここで、供給ライン17上には冷却水流量制御弁18が設けられており、戻りライン19の高温冷却水の温度は、要求される一定範囲に制御される。
Here, a cooling water flow
図2は、本発明の木質バイオマスガス製造システムの基本構成を示すブロック図である。図において本システム100は、木質バイオマスを原料とする流動床ガス化炉50と、該流動床ガス化炉50にライン110で接続して設けられた蒸気発生装置90とを備えてなり、該蒸気発生装置90は、高温排ガス発生源60の排気ライン80に接続して設けられたボイラであることを、主たる構成とする(上記(11)の発明)。本システム100は、その構成要素として該高温排ガス発生源60自体を含む必要はないが、これを含むこととしてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the woody biomass gas production system of the present invention. In the figure, the
かかる構成により本システム100では、ガスエンジン等の該高温排ガス発生源60にて発生し該排気ライン80によって搬送される高温排ガスによって、該蒸気発生装置90たるボイラにおいて蒸気が発生し、これが該ライン110を介して該流動床ガス化炉50に供給され、木質バイオマスを原料とする木質バイオマスガス製造がなされる。
With this configuration, in the
図において本システム100は、前記ボイラ90に、
(A)発生する蒸気流量を前記流動床ガス化炉50における木質チップの供給量から要求される一定範囲の値に維持するための、前記高温排ガス発生源60からの排ガスを大気に放風可能な、放風ライン130、
(B)ボイラ90で発生する蒸気の温度を一定範囲に維持するための、前記高温排ガス発生源60からの排ガス流量を調節可能な、排ガス流量制御弁140、
(C)木質バイオマスの供給量と蒸気流量との比を望ましい範囲に維持するための、蒸気流量制御弁120、
の少なくともいずれか一つが付設されたものとすることができる(上記(12)の発明)。
In the figure, the
(A) The exhaust gas from the high-temperature exhaust
(B) An exhaust gas flow
(C) a steam
At least one of the above may be attached (the invention of (12) above).
これらを付設することにより、意図される蒸気供給量制御、蒸気温度制御が行われる。 By attaching these, the intended steam supply amount control and steam temperature control are performed.
本発明のガス化発電プラントは上述のように構成されるため、ガスエンジンの排気ラインで発生した蒸気を流動床ガス化炉の流動ガスとして使用でき、高カロリーでガス転換効率の高いガス化ガス燃料を生成し、ガスエンジンに供給することができる。また、ガスエンジン冷却水の戻りラインの熱源を吸収冷凍機の熱源として使用、氷点以下の冷熱を取り出すことができ、産業上の利用価値が高い。 Since the gasification power plant of the present invention is configured as described above, the steam generated in the exhaust line of the gas engine can be used as the fluidized gas in the fluidized bed gasification furnace, and the gasification gas has high calorie and high gas conversion efficiency. Fuel can be generated and supplied to the gas engine. Moreover, the heat source of the return line of the gas engine cooling water is used as the heat source of the absorption refrigerator, and the cold heat below the freezing point can be taken out.
また、本発明の木質バイオマスガス製造システムによれば、高温排ガス発生源の排気ライン上に設けられた蒸気発生装置で発生した蒸気を流動床ガス化炉の流動ガスとして使用できるため、高カロリーでガス転換効率の高いガス化ガス燃料を生成することができ、産業上の利用価値が高い。 Further, according to the woody biomass gas production system of the present invention, the steam generated in the steam generator provided on the exhaust line of the high-temperature exhaust gas generation source can be used as the fluidized gas in the fluidized bed gasifier, so the Gasified gas fuel with high gas conversion efficiency can be generated, and its industrial utility value is high.
1…流動床ガス化炉
2…チップ貯槽
3…チップ供給ライン
4…空気ライン
5…生成ガスライン
6…ガスエンジン
7…発電機
8…排ガスライン
9…蒸気発生器(ボイラ)
10…排気放出ライン
11…蒸気ライン
12…蒸気流量制御弁
13…排気放風ライン
14…排気流量制御弁
15…冷却水ライン
16…給水ポンプ
17…供給ライン
18…冷却水流量制御弁
19…戻りライン
20…吸収冷凍機
21…冷熱
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluidized
DESCRIPTION OF
50…流動床ガス化炉
60…高温排ガス発生源
80…排気ライン
90…蒸気発生装置
100…木質バイオマスガス製造システム
110…ライン
120…蒸気流量制御弁
130…放風ライン
140…排ガス流量制御弁
DESCRIPTION OF
Claims (12)
(12A)ボイラで発生する蒸気流量を前記流動床ガス化炉における木質チップの供給量から要求される一定範囲の値に維持するための、前記高温排ガス発生源からの排ガスを大気に放風可能な、放風ライン、
(12B)ボイラで発生する蒸気の温度を一定範囲に維持するための、前記高温排ガス発生源からの排ガス流量を調節可能な、排ガス流量制御弁、または、
(12C)木質バイオマスの供給量と蒸気流量との比を望ましい範囲に維持するための、蒸気流量制御弁、
の少なくともいずれか一つが付設されていることを特徴とする、請求項11に記載の木質バイオマスガス製造システム。
In the boiler,
(12A) The exhaust gas from the high-temperature exhaust gas generation source can be discharged to the atmosphere to maintain the flow rate of steam generated in the boiler within a certain range of values required from the supply amount of wood chips in the fluidized bed gasification furnace Na breezing line,
(12B) An exhaust gas flow rate control valve capable of adjusting the exhaust gas flow rate from the high-temperature exhaust gas generation source for maintaining the temperature of steam generated in the boiler in a certain range, or
(12C) a steam flow control valve for maintaining the ratio between the supply amount of woody biomass and the steam flow rate within a desirable range;
The woody biomass gas production system according to claim 11, wherein at least one of the above is attached.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009174392A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Takuma Co Ltd | Biomass gasified gas power generation system |
JP2020510179A (en) * | 2016-11-07 | 2020-04-02 | リセット エス.アール.エル. | Woody biomass cogeneration plant that continuously generates heat and electricity |
CN113701136A (en) * | 2021-06-24 | 2021-11-26 | 秦月云 | Biomass multi-fuel steam pressure boiler |
-
2004
- 2004-03-22 JP JP2004083532A patent/JP2005273456A/en active Pending
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