JP2006272160A - バイオガスプラントの制御装置およびバイオガスプラントの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 消化ガス貯蔵装置4内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段22、および検出した圧力に応じて消化ガス貯蔵装置4内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および検出した圧力に応じて精製装置5/濃縮装置6を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
製品ガス貯槽7内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段24、および検出した圧力に応じて製品ガス貯槽7へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および検出した圧力に応じて精製装置5/濃縮装置6を停止・起動する停止・起動手段2、および検出した圧力に応じて燃料電池装置11の出力を低減するかあるいは停止させる制御手段を備えたバイオガスプラントの制御装置により課題を解決できる。
【選択図】 図2
Description
本発明の第2の目的は、そのようなバイオガスプラントの制御装置を用いてバイオガスプラントを制御する方法を提供することである。
前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
前記製品ガス貯槽内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段、および前記製品ガス貯槽への製品ガスの供給ラインに設置されて前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段2、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記燃料電池装置の出力を増減するかあるいは停止・起動する制御手段を備えたことを特徴とするバイオガスプラントの制御装置である。
前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
前記製品ガス貯槽内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段、および前記製品ガス貯槽への製品ガスの供給ラインに設置されて前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段2、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記燃料電池装置の出力を増減するかあるいは停止・起動する制御手段を備えたバイオガスプラントの制御方法において、
(1)前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力を予め設定した上限値、中間値、下限値と照合して、
(2)上限値以上になった場合は前記消化ガス排出手段を作動して前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出し、
(3)中間値になった場合は前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの前記排出手段による系外への排出を停止し、
(3)そして下限値以下になった場合は前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動手段1を作動して停止し、
(4)そして再度中間値に戻った場合は前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動手段1により起動するとともに、
(5)前記製品ガス検出手段で検出した圧力を予め設定した上限値、中間値、下限値と照合して、
(6)上限値以上になった場合は前記製品ガス停止・排出手段を作動して前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するとともに系外に排出するか、あるいは
(7)上限値以上になった場合は前記製品ガス停止・排出手段を作動して前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するとともに前記停止・起動手段2を作動して前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止し、
(8)中間値になった場合は前記製品ガス停止・排出手段による製品ガスの系外への排出を停止し、あるいはさらに前記停止・起動手段2を作動して前記精製装置および濃縮装置または精製装置を起動し、あるいはさらに前記燃料電池装置の出力を制御手段により低減させ、
(9)そして下限値以下になった場合は前記燃料電池装置の出力を前記制御手段により停止させる
ように制御する工程を含むことを特徴とするバイオガスプラントの制御方法である。
前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
前記製品ガス貯槽内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段、および前記製品ガス貯槽への製品ガスの供給ラインに設置されて前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段2、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記燃料電池装置の出力を増減するかあるいは停止・起動する制御手段を備えたので、消化ガス発生量が時間的に変動しても、燃料電池装置において一定の出力での発電を安定して長時間継続できる上、消化ガス発生量の変動を吸収するほどに大きな容量を必要とせず経済的であるという顕著な効果を奏する。
図1は、本発明で用いるバイオガスプラントの1例を模式的に説明する説明図である。
図1に示すように、バイオガスプラント1は、有機性廃棄物(牛糞尿)を蓄える原料槽2と、この原料槽2から有機性廃棄物を定期的に受け入れてメタン発酵させる発酵槽3と、この発酵槽3で発生した消化ガスを貯蔵する消化ガス貯蔵装置4と、この消化ガス貯蔵装置4から供給される消化ガス中の不純物(硫黄成分、アンモニアなど)を取り除く精製装置(脱硫塔および脱アンモニア塔)5および消化ガス中のメタン濃度を濃縮する濃縮装置[圧力スイング吸着(Pressure Swing Adsorption 、PSA)]6と、精製・濃縮されたメタンガスを主成分とする製品ガスを貯蔵する製品ガス貯槽7と、この製品ガス貯槽7から供給されるメタンガスを主成分とする製品ガスを、水蒸気と反応させて水素に改質する改質器(RF)や、得られた改質ガス中の一酸化炭素を変成するCO変成器(SH)や、一酸化炭素を除去するCO除去器(PROX)を備えた改質装置8および、このようにして得られた水素ガスと空気とを化学反応させて発電する燃料電池9、これらを制御するための制御装置10などを備えた燃料電池装置11を順次ラインa〜fで連結して構成されている。
上記説明においては湿式メタン発酵の例を用いたが、本発明においては乾式メタン発酵を用いることもできる。
なお、濃縮装置6での濃縮はメタン含有量99%以上に限定するものではなくメタン含有量は任意に設定できる。
さらに濃縮装置6を省略して精製装置5だけにすることもできる。
図2において、図1に記載した符号と同じ符号で記載したものは、図1と同じものを示すので説明を省略する。
安全弁19を作動させる圧力の例としては300mmH2 Oを挙げることができる。
また前記消化ガス圧力検出手段22で検出した圧力に応じて経路i、kを経て送られる信号に基づいて精製装置5/濃縮装置6を停止・起動できる図示しない停止・起動手段1が備えられている。
消化ガス圧力検出手段22、ラインg、経路i、j、開閉弁23などで消化ガス排出手段が構成されている。
また前記製品ガス圧力検出手段24で検出した圧力に応じて経路pを経て送られる信号に基づいて精製装置5/濃縮装置6を停止・起動できる図示しない停止・起動手段2が備えられている。
また前記製品ガス圧力検出手段24で検出した圧力に応じて経路oを経て送られる信号に基づいて燃料電池装置11の出力を増減したり、停止・起動できる制御手段(制御装置10)が備えられている。
製品ガス圧力検出手段24、ラインh、経路l、m、n、開閉弁25、26などで製品ガス停止・排出手段が構成されている。
前記消化ガス貯蔵装置4がガス不透過性のゴム製袋状物(容量5m3 )を円筒状密閉容器内に収容した形態の消化ガス貯蔵装置である場合、前記上限値は、発酵槽3の安全圧力値300mmH2 O以下〜50mmH2 Oが好ましく、より好ましくは250mmH2 O〜150mmH2 Oであり、前記中間値は、50mmH2 O以下〜3mmH2 Oが好ましく、より好ましくは15mmH2 O〜10mmH2 Oであり、前記下限値は、数mmH2 O〜測定可能な値mmH2 Oが好ましい。
そして消化ガスが貯り再度中間値になった場合は、精製装置5/濃縮装置6を図示しない停止・起動手段1により起動する。
以下の説明では中間値1、2を用いて説明するが、中間値1、2をまとめて1つの中間値としてもよい。
製品ガス圧力検出手段24で検出した圧力が上限値以上になった場合は製品ガス圧力検出手段24から信号を経路l、nを経て開閉弁26に送って開閉弁26を閉めるとともに製品ガス圧力検出手段24から信号を経路l、mを経て開閉弁25に送って開閉弁25を開け、製品ガスをラインd、ラインhを経て系外に排出する。
そして製品ガス貯槽7内の製品ガスはラインfを経て燃料電池装置11へ供給されて消費され、製品ガス貯槽7内の圧力は徐々に低減する。
そして製品ガス圧力検出手段24で検出した圧力が中間値2になった場合は、製品ガス圧力検出手段24から信号を経路oを経て燃料電池装置11の制御装置10へ送って燃料電池9の出力を最低出力まで低下させ製品ガス貯槽7の圧力を上昇させるようにする。
製品ガス圧力検出手段24で検出した圧力が上限値以上になった場合、製品ガス圧力検出手段24から信号を経路l、nを経て開閉弁26に送って開閉弁26を閉め、開閉弁25を閉めたまま、製品ガス圧力検出手段24から信号を経路pを経て精製装置5/濃縮装置6へ送り停止・起動できる図示しない停止・起動手段2を作動して精製装置5/濃縮装置6を停止する。
製品ガス貯槽7内の製品ガスはラインfを経て燃料電池装置11へ供給されて消費され、製品ガス貯槽7内の圧力は徐々に低減する。
i〜p 経路
1 バイオガスプラント
2 原料槽
3 発酵槽
4 消化ガス貯蔵装置
5 精製装置
6 濃縮装置
7 製品ガス貯槽
8 改質装置
9 燃料電池
10 制御装置
11 燃料電池装置
22 消化ガス圧力検出手段
23、25、26 開閉弁
24 製品ガス圧力検出手段
Claims (2)
- 有機性廃棄物を蓄える原料槽と、この原料槽から有機性廃棄物を定期的に受け入れてメタン発酵させる発酵槽と、この発酵槽で発生した消化ガスを貯蔵する消化ガス貯蔵装置と、この消化ガス貯蔵装置から供給される消化ガス中の不純物を取り除く精製装置および消化ガス中のメタン濃度を濃縮する濃縮装置と、またはこの消化ガス貯蔵装置から供給される消化ガス中の不純物を取り除く精製装置と、精製・濃縮されたメタンガスを主成分とする製品ガスを貯蔵する製品ガス貯槽と、この製品ガス貯槽から供給されるメタンガスを主成分とする製品ガスを改質して得られる水素と酸化剤とを化学反応させて発電する燃料電池装置とを順次ラインで連結して構成されるバイオガスプラントの制御装置であって、
前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
前記製品ガス貯槽内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段、および前記製品ガス貯槽への製品ガスの供給ラインに設置されて前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段2、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記燃料電池装置の出力を増減するかあるいは停止・起動する制御手段を備えたことを特徴とするバイオガスプラントの制御装置。 - 有機性廃棄物を蓄える原料槽と、この原料槽から有機性廃棄物を定期的に受け入れてメタン発酵させる発酵槽と、この発酵槽で発生した消化ガスを貯蔵する消化ガス貯蔵装置と、この消化ガス貯蔵装置から供給される消化ガス中の不純物を取り除く精製装置および消化ガス中のメタン濃度を濃縮する濃縮装置と、またはこの消化ガス貯蔵装置から供給される消化ガス中の不純物を取り除く精製装置と、精製・濃縮されたメタンガスを主成分とする製品ガスを貯蔵する製品ガス貯槽と、この製品ガス貯槽から供給されるメタンガスを主成分とする製品ガスを改質して得られる水素と酸化剤とを化学反応させて発電する燃料電池装置とを順次ラインで連結して構成されるバイオガスプラントであって、
前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの圧力を検出する消化ガス圧力検出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出する消化ガス排出手段、および前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段1を備えるとともに、
前記製品ガス貯槽内の製品ガスの圧力を検出する製品ガス圧力検出手段、および前記製品ガス貯槽への製品ガスの供給ラインに設置されて前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するか系外に排出する製品ガス停止・排出手段、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動する停止・起動手段2、および前記製品ガス圧力検出手段で検出した圧力に応じて前記燃料電池装置の出力を増減するかあるいは停止・起動する制御手段を備えたバイオガスプラントの制御方法において、
(1)前記消化ガス圧力検出手段で検出した圧力を予め設定した上限値、中間値、下限値と照合して、
(2)上限値以上になった場合は前記消化ガス排出手段を作動して前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスを系外に排出し、
(3)中間値になった場合は前記消化ガス貯蔵装置内の消化ガスの前記排出手段による系外への排出を停止し、
(3)そして下限値以下になった場合は前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動手段1を作動して停止し、
(4)そして再度中間値に戻った場合は前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止・起動手段1により起動するとともに、
(5)前記製品ガス検出手段で検出した圧力を予め設定した上限値、中間値、下限値と照合して、
(6)上限値以上になった場合は前記製品ガス停止・排出手段を作動して前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するとともに系外に排出するか、あるいは
(7)上限値以上になった場合は前記製品ガス停止・排出手段を作動して前記製品ガス貯槽へ供給される製品ガスを停止するとともに前記停止・起動手段2を作動して前記精製装置および濃縮装置または精製装置を停止し、
(8)中間値になった場合は前記製品ガス停止・排出手段による製品ガスの系外への排出を停止し、あるいはさらに前記停止・起動手段2を作動して前記精製装置および濃縮装置または精製装置を起動し、あるいはさらに前記燃料電池装置の出力を制御手段により低減させ、
(9)そして下限値以下になった場合は前記燃料電池装置の出力を前記制御手段により停止させる
ように制御する工程を含むことを特徴とするバイオガスプラントの制御方法。
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