JP2007020407A - バイオマスエタノール製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バイオマスの醗酵によってエタノールを製造する製造装置において、醗酵液を蒸留する蒸留塔からエタノール濃度30〜70重量%、好ましくは40〜50重量%の含水エタノールを抜き出す抜き出し手段と、前記含水エタノールを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを製造する改質手段を備え、前記改質ガスを燃料として作動する燃料電池を設けたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1において、原料バイオマスの醗酵によって得られた醗酵液は、第1蒸留塔に送られて蒸留に付される。蒸留中に同塔の所定段にある抜き出し口からエタノール濃度40〜50重量%の含水エタノールが抜き出され、0.5kg/cm2の加圧状態で改質器へ送られる。上記加圧値は燃料電池の内部圧力より高くなるように調製する。含水エタノールの抜き出し口の後段には、固形分除去のためのフィルターや、燃料電池の被毒物質である硫黄分や塩素分、鉄分などを除去する不純物除去装置(図示省略)が設けられている。
と、システム総合効率(発電+熱回収)と、コンバインド発電効率(発電のみ:燃料電池+スターリングエンジン)を示す。ここではスターリングエンジンの作動温度をそれぞれ所定の目的値にすることでA/F値1.0〜6.0では、総合効率、コンバインド発電効率とも高い値を示している。ここで、A/F値の変化は燃料電池の廃熱温度に影響し、A/F値が小さいほど、燃料電池の廃熱温度は上昇する傾向にあり、総合効率、コンバインド発電効率も高くなる。しかし、スターリングエンジンの作動温度は、通常は700〜1000℃程度であり、それ以上高温になると、スターリングエンジンの構成部材の耐久温度を超えるため好ましくなく、よってA/F値の下限を1.5としている。一方、A/F値の上限が3.0を超えると、燃料電池自体の発電効率と、燃料電池の廃熱温度の低下に伴い、スターリングエンジンの発電効率が低下することでコンバインド発電効率が低下するため、好ましくない。
図6において、この実施例は実施例1の変形例であり、改質器と空気予熱器を入れ換えたものである。実施例2では、改質器の温度は低くなり、逆に空気予熱器の温度は実施例1より高くできる。このため、改質器の動作温度が比較的低く設定できる場合は、実施例2を適用することで、空気予熱器の温度が高くでき、ひいては燃料電池のさらなる出力向上が可能となる。なお、改質器の動作温度は、改質器の構造や使用する触媒によって異なるので、改質器の特性によって、実施例1と実施例2を使い分けるとよい。
(2) :改質触媒
(3) :充填剤
(4) :ノズル
(5) :廃ガス通路
(6) :タンク
Claims (5)
- バイオマスの醗酵によってエタノールを製造する製造装置において、醗酵液を蒸留する蒸留塔からエタノール濃度30〜70重量%の含水エタノールを抜き出す抜き出し手段と、前記含水エタノールを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを製造する改質手段を備え、前記改質ガスを燃料として作動する燃料電池を設けたことを特徴とするバイオマスエタノール製造装置。
- 前記燃料電池から出る廃熱で作動するスターリングエンジンを設けたことを特徴とする請求項1に記載のバイオマスエタノール製造装置。
- 前記スターリングエンジンから出る廃熱をさらに前記改質手段、空気予熱器、廃熱回収装置のうち少なくとも1つの熱源として利用することを特徴とする請求項2に記載のバイオマスエタノール製造装置。
- 前記燃料電池が燃料利用率(Uf)と空気利用率(Ua)との比率(Uf/Ua)1.0〜6.0で動作することを特徴とする請求項1に記載のバイオマスエタノール製造装置。
- 前記改質手段が、前記燃料電池および/またはスターリングエンジンから出る廃熱により、前記含水エタノールを蒸発させる蒸発器であるとともに、前記含水エタノールを改質反応により改質する改質器であることを特徴とする請求項1に記載のバイオマスエタノール製造装置。
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