JP2007255773A - バイオマス混合燃料燃焼装置 - Google Patents

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茂弘 松田
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Abstract

【課題】常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を石油火力発電所で重油と混焼できるバイオマス混合燃料燃焼装置を提供することである。
【解決手段】常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵したHPP重油タンク16から液体のHPP重油をHPP重油サービスタンク12に移送して貯蔵する。一方、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料をHPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体でバイオマス燃料タンク11に貯蔵し、バイオマス燃料注入ライン13からHPP重油サービスタンク12にバイオマス燃料を供給し、HPP重油とバイオマス燃料とが混合されたバイオマス重油混合燃料をHPP重油サービスタンク12に貯蔵する。そして、HPP重油サービスタンク12に貯蔵されたバイオマス重油混合燃料をHPP重油噴燃ポンプ19でボイラ21のバーナ22に供給する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、化石燃料とバイオマス燃料とを混合して燃焼させるバイオマス混合燃料燃焼装置に関する。
一般に、バイオマス燃料は、木、家畜の糞、廃棄物の中でも紙など元々生物からできたものをエネルギーとして利用するものである。一方、現在、常温では固体の動植物油脂の一例としてパームステアリンというものがある。パームステアリンは、パームの果肉から採取した油に必要に応じて溶剤等を加えて冷却した後に分離操作を行って分離して得たものであり、一般に食用として用いられ(例えば、特許文献1参照)、あるいは石鹸の材料として用いられる(例えば、特許文献2参照)。
パームステアリンは、粗パーム油を生成する過程で生じる常温で固体の油脂であり、単位発熱量は重油や原油に比べて低いものの硫黄分が少ないという特徴があるので、例えば、石油火力発電所の燃料としても使用できる。最近、RPS(Renewables Portfolio Standard )法の基準利用量達成に寄与することを目的に、油椰子残渣を石炭火力発電所や石油火力発電所で混焼させることが考えられているが、パームステアリンもその候補の一つとして挙げられている。以下の説明では、石油火力発電所の燃料である重油には、重油だけでなく原油も含めて重油ということにする。
特開平9−224570号公報 特開平8−269497号公報
しかし、パームステアリンは、一般に食用として使用され石油火力発電所で重油と混焼させるという概念がなかったため、どのようにして混焼させるかを検討しなければならない。既存の重油種や原油と混合させて燃焼させる混合系統、もしくは既存の重油種や原油とは独立した別系統にて燃焼させることが考えられる。
重油と混合して燃焼させる場合には、パームステアリンは常温では固体であるため、常温にて保管等を実施する油種とは容易に混合できないという課題がある。例えば、常温にて保管等を実施する油種として、流動点が低い重油(以下、LPP重油という)をパームステアリンと混合した場合にはシャーベット状になってしまい、燃料としての取り扱いが困難になってしまう。
また、重油と混合させないで別系統にて燃焼させる場合には、直接ボイラにパームステアリンを投入することになるので、パームステアリンを加温設備のついた専用保管タンクで保管し専用の配管系統でボイラに供給し専用のバーナーで燃焼させることが必要となる。従って、コストが上昇してしまうという課題がある。
このように、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を石油火力発電所で重油と混焼させるにあたって、バイオマス燃料を重油に混合させて燃焼させる混合系統では、常温にて保管等を実施する油種とは容易に混合できないという課題があり、また、重油と混合させないで別系統にて燃焼させる場合には、バイオマス燃料を取り扱う専用の設備が必要となりコスト高となる。
本発明の目的は、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を石油火力発電所で重油と混焼させることができるバイオマス混合燃料燃焼装置を提供することである。
請求項1の発明に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置は、常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記HPP重油サービスタンクに前記バイオマス燃料タンクから前記バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ラインと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油と前記バイオマス燃料注入ラインから供給されたバイオマス燃料とが混合されたバイオマス重油混合燃料を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、前記HPP重油噴燃ポンプで送出されたバイオマス重油混合燃料を燃焼させるバーナとを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置は、常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記バイオマス燃料タンクから移送されたバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料サービスタンクと、前記バイオマス燃料サービスタンクに貯蔵されたバイオマス燃料を前記バイオマス燃料サービスタンクから送出するバイオマス燃料噴燃ポンプと、前記HPP重油噴燃ポンプで送出されたHPP重油と前記バイオマス燃料噴燃ポンプで送出されたバイオマス燃料とを混合する混合機と、前記混合機で得られたバイオマス重油混合燃料を燃焼させるバーナとを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置は、常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、前記HPP噴燃ポンプで送出されたHPP重油を燃焼させるバーナとを備えた燃料燃焼装置において、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記バイオマス燃料タンクから移送されたバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料サービスタンクと、前記バイオマス燃料サービスタンクに貯蔵されたバイオマス燃料を前記バイオマス燃料サービスタンクから送出するバイオマス燃料噴燃ポンプと、前記HPP重油タンクから前記バーナまでのHPP重油供給系統のいずれかの箇所に前記バイオマス燃料サービスタンクから前記バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ラインと、前記HPP重油供給系統と前記バイオマス燃料注入ラインとが合流する箇所にHPP重油とバイオマス燃料とを混合させる混合機とを設けたことを特徴とする。
請求項4の発明に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置は、請求項1ないし3のいずれか一の発明において、前記バイオマス燃料は、パームステアリンまたはラードであることを特徴とする。
本発明によれば、HPP重油タンクに貯蔵された液体のHPP重油と、HPP重油とほぼ同じ温度の動植物油脂を基調とする液体のバイオマス燃料とは混合性および流動性が良く、しかも混合したバイオマス重油混合燃料は層状に分離しないことの知見により、液体のHPP重油と液体のバイオマス燃料と混合し、既存のボイラのバーナで燃焼させるので、追加の設備を節約してバイオマス燃料を火力発電に使用できる。また、液体のHPP重油と液体のバイオマス燃料とを混合するだけであるので、発電した電力量のバイオマス燃料の比率をRPS法の義務履行量としてカウントすることも容易となる。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の構成図である。既存の重油を燃料とする燃料燃焼装置に、バイオマス燃料タンク11と、バイオマス燃料タンク11から既存のHPP重油供給系統のHPP重油サービスタンク12にバイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ライン13とを追加して設けたものである。バイオマス燃料注入ライン13には、バイオマス燃料移送ポンプ14及びバルブ15が設けられている。
既存の重油を燃料とする燃料燃焼装置は、常温で固体のHPP(High pour point)重油を扱うHPP重油供給系統と、常温で液体のLPP(Low pour point)重油を扱うLPP重油供給系統とを有している。
HPP重油供給系統は、常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンク16と、HPP重油タンク16からHPP重油移送ポンプ17及びバルブ18を介して移送されたHPP重油を一時的に貯蔵するHPP重油サービスタンク12とを有し、HPP重油サービスタンク12からHPP重油噴燃ポンプ19及びバルブ20を介してボイラ21のバーナ22にHPP重油を供給する。このHPP重油供給系統のHPP重油タンク16では、常温で固体のHPP重油を約60℃で加温して液体で貯蔵している。
LPP重油供給系統は、常温で液体のLPP重油を貯蔵するLPP重油タンク23と、LPP重油タンク23からLPP重油移送ポンプ24及びバルブ25を介して移送されたLPP重油を一時的に貯蔵するLPP重油サービスタンク26とを有し、LPP重油サービスタンク26からLPP重油噴燃ポンプ27及びバルブ28を介してボイラ21のバーナ22にLPP重油を供給する。そして、こららのHPP重油供給系統とLPP重油供給系統とを切り替えて、いずれか一方の系統からボイラ21のバーナ22に燃料を供給するようにしている。
次に、バイオマス燃料タンク11においては、常温で固体のバイオマス燃料、例えばパームステアリンを約60℃で加温して液体で貯蔵している。そして、このバイオマス燃料タンク11から既存のHPP重油供給系統のHPP重油サービスタンク12に、バイオマス燃料注入ライン13を介してバイオマス燃料を供給し、HPP重油サービスタンク12で約60℃の重油と約60℃のパームステアリンを混合させる。
すなわち、本発明の第1の実施の形態では、約60℃のHPP重油と約60℃のパームステアリンとを混合し加熱保持した場合には、それぞれの油が分離することなく混合性がよいことの知見に基づき、既存の加温設備の付いたHPP重油サービスタンク12にて二つの燃料を混合することとした。
しかも、パームステアリンは、HPP重油の9割程度の単位発熱量を有することから、HPP重油にパームステアリンを混合したバイオマス重油混合燃料を使用したとしても、石油火力発電所としては出力100%(定格出力)を維持できる。例えば、パームステアリンとHPP重油との混合比率を1:9とした場合に、出力100%を得るためには、パームステアリンがHPP重油の9割程度の単位発熱量であることから、パームステアリンの流量を1/0.9(約1.11)としなければならないことになるが、その場合に、全体としての燃料流量の増加は0.11である。HPP重油サービスタンク12からボイラ21のバーナ22へのラインは余裕を持って設計されていることから、HPP重油単独の燃料の場合に比較し0.11増のバイオマス重油混合燃料となっても十分余裕を持って供給できる。
図1ではHPP重油供給系統からボイラ21のバーナ22に燃料を供給している場合を示しており、白抜きで示すバルブ15、18、20は開いており、黒塗り潰しで示すバルブ25、28は閉じている。つまり、HPP重油供給系統からボイラ21のバーナ22に燃料を供給している状態でバイオマス燃料タンク11からバイオマス燃料注入ライン13を介してHPP重油サービスタンク12にバイオマス燃料を供給する。また、バイオマス燃料としては植物性のパームステアリンだけでなく、動物性の油脂、例えば豚脂を生成したラードを用いることも可能である。
第1の実施の形態によれば、HPP重油タンク16に貯蔵された液体のHPP重油とほぼ同じ温度で動植物油脂を基調とする液体のバイオマス燃料をバイオマス燃料タンク11に貯蔵するので、液体のHPP重油と液体のバイオマス燃料との混合性や流動性が良く、しかも混合したバイオマス重油混合燃料は層状に分離しない。また、液体のバイオマス燃料をバイオマス燃料注入ライン13を介してHPP重油サービスタンク12に導き、液体のHPP重油と混合させて既存のボイラのバーナで燃焼させるので、ボイラにバイオマス燃料を導く専用の配管系統や専用のバーナを設置しなくてもよい。つまり、追加の設備を最小限に抑えてバイオマス燃料を火力発電に用いることができる。
また、バイオマス燃料注入ライン13を介してHPP重油サービスタンク12に供給されるバイオマス燃料の計測は容易に行えるので、発電した電力量のバイオマス燃料の比率をRPS法の義務履行量としてカウントすることも容易となる。
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、バイオマス燃料タンク11から既存のHPP重油供給系統のHPP重油サービスタンク12にバイオマス燃料を供給することに代えて、バイオマス燃料サービスタンク29、バイオマス燃料噴燃ポンプ30、バルブ31を設け、さらに、HPP重油とバイオマス燃料とを混合する混合機32を設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
バイオマス燃料注入ライン13には、バイオマス燃料移送ポンプ14及びバルブ15に加え、バイオマス燃料サービスタンク29、バイオマス燃料噴燃ポンプ30、バルブ31が設けられている。バイオマス燃料サービスタンク29は、バイオマス燃料タンク11からバイオマス燃料移送ポンプ14及びバルブ15を介して移送されたバイオマス燃料を加温して液体で貯蔵する。この場合、HPP重油とほぼ同じ温度、例えば60℃で加温しバイオマス燃料を液体で貯蔵する。
バイオマス燃料サービスタンク29に貯蔵されたバイオマス燃料は、バイオマス燃料噴燃ポンプ30及びバルブ31を介して混合機32に供給され、この混合機32でHPP重油とバイオマス燃料とが混合されてバイオマス重油混合燃料となり、ボイラ21のバーナ22に供給される。
すなわち、混合機32には、HPP重油噴燃ポンプ19で送出された約60℃のHPP重油と、バイオマス燃料噴燃ポンプで30で送出された約60℃のバイオマス燃料例えばパームステアリンとが供給される。約60℃のHPP重油と約60℃のパームステアリンとを混合して得られたバイオマス重油混合燃料は、前述したように混合性が良く流動性も良いため、石油火力発電所のバーナ22で混焼する場合には取り扱いやすい。また、層状に分離しないため、混合機32での攪拌によりバイオマス重油混合燃料の発熱量の部分的なばらつきも低減することができる。また、混合機32に供給される液体のバイオマス燃料の計測は容易に行えるので、発電した電力量のバイオマス燃料(パームステアリン)の比率をRPS法の義務履行量としてカウントすることも容易となる。
図3は本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の他の一例を示す構成図である。図2に示したバイオマス混合燃料燃焼装置に対し、混合機32をHPP重油供給系統のHPP重油サービスタンク12の前段に設けたものである。図2と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図3に示すように、バイオマス燃料サービスタンク29に貯蔵されたバイオマス燃料は、バイオマス燃料注入ライン13のバイオマス燃料噴燃ポンプ30及びバルブ31を介して混合機32に供給され、この混合機32でHPP重油とバイオマス燃料とが混合されてバイオマス重油混合燃料となり、HPP重油サービスタンク12に供給される。そして、HPP重油サービスタンク12からボイラ21のバーナ22にバイオマス重油混合燃料が供給される。
図4は本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の別の他の一例を示す構成図である。図2に示したバイオマス混合燃料燃焼装置に対し、混合機32をHPP重油供給系統のHPP重油サービスタンク12の後段に設けたものである。図2と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図4に示すように、バイオマス燃料サービスタンク29に貯蔵されたバイオマス燃料は、バイオマス燃料注入ライン13のバイオマス燃料噴燃ポンプ30及びバルブ31を介して混合機32に供給され、この混合機32でHPP重油とバイオマス燃料とが混合されてバイオマス重油混合燃料となり、HPP重油噴燃ポンプ19でバルブ20を介してボイラ21のバーナ22にバイオマス重油混合燃料が供給される。
このように、第2の実施の形態では、HPP重油タンク16からバーナ22までのHPP重油供給系統のいずれかの箇所にバイオマス燃料サービスタンク29からバイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ライン13を設け、そのバイオマス燃料注入ライン13とHPP重油供給系統とが合流する箇所に混合機32を設けてHPP重油とバイオマス燃料とを混合させる。また、バイオマス燃料としては植物性のパームステアリンだけでなく、動物性の油脂、例えば豚脂を生成したラードを用いることも可能である。
第2の実施の形態によれば、HPP重油タンク16からバーナ22までのHPP重油供給系統のいずれかの箇所にバイオマス燃料を注入できるので、石油火力発電所の大幅な改造を伴うことなく、バイオマス燃料を石油火力発電所で容易に使用できる。
本発明の第1の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の構成図。 本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の構成図。 本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の他の一例を示す構成図。 本発明の第2の実施の形態に係わるバイオマス混合燃料燃焼装置の別の他の一例を示す構成図。
符号の説明
11…バイオマス燃料タンク、12…HPP重油サービスタンク、13…バイオマス燃料注入ライン、14…バイオマス燃料移送ポンプ、15…バルブ、16…HPP重油タンク、17…HPP重油移送ポンプ、18…バルブ、19…HPP重油噴燃ポンプ、20…バルブ、21…ボイラ、22…バーナ、23…LPP重油タンク、24…LPP重油移送ポンプ、25…バルブ、26…LPP重油サービスタンク、27…LPP重油噴燃ポンプ、28…バルブ、29…バイオマス燃料サービスタンク、30…バイオマス燃料噴燃ポンプ、31…バルブ、32…混合機

Claims (4)

  1. 常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記HPP重油サービスタンクに前記バイオマス燃料タンクから前記バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ラインと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油と前記バイオマス燃料注入ラインから供給されたバイオマス燃料とが混合されたバイオマス重油混合燃料を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、前記HPP重油噴燃ポンプで送出されたバイオマス重油混合燃料を燃焼させるバーナとを備えたことを特徴とするバイオマス混合燃料燃焼装置。
  2. 常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記バイオマス燃料タンクから移送されたバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料サービスタンクと、前記バイオマス燃料サービスタンクに貯蔵されたバイオマス燃料を前記バイオマス燃料サービスタンクから送出するバイオマス燃料噴燃ポンプと、前記HPP重油噴燃ポンプで送出されたHPP重油と前記バイオマス燃料噴燃ポンプで送出されたバイオマス燃料とを混合する混合機と、前記混合機で得られたバイオマス重油混合燃料を燃焼させるバーナとを備えたことを特徴とするバイオマス混合燃料燃焼装置。
  3. 常温で固体のHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油タンクと、前記HPP重油タンクから移送されたHPP重油を加温して液体で貯蔵するHPP重油サービスタンクと、前記HPP重油サービスタンクに貯蔵されたHPP重油を前記HPP重油サービスタンクから送出するHPP重油噴燃ポンプと、前記HPP噴燃ポンプで送出されたHPP重油を燃焼させるバーナとを備えた燃料燃焼装置において、常温で固体の動植物油脂を基調とするバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料タンクと、前記バイオマス燃料タンクから移送されたバイオマス燃料を前記HPP重油とほぼ同じ温度で加温して液体で貯蔵するバイオマス燃料サービスタンクと、前記バイオマス燃料サービスタンクに貯蔵されたバイオマス燃料を前記バイオマス燃料サービスタンクから送出するバイオマス燃料噴燃ポンプと、前記HPP重油タンクから前記バーナまでのHPP重油供給系統のいずれかの箇所に前記バイオマス燃料サービスタンクから前記バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料注入ラインと、前記HPP重油供給系統と前記バイオマス燃料注入ラインとが合流する箇所にHPP重油とバイオマス燃料とを混合させる混合機とを設けたことを特徴とするバイオマス混合燃料燃焼装置。
  4. 前記バイオマス燃料は、パームステアリンまたはラードであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載のバイオマス混合燃料燃焼装置。
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