JP2009174392A - バイオマスガス化ガス発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイオマス燃料をガス化して得られたガス化ガスをガスエンジンの燃料に用いる場合に、触媒を用いずにガス化ガス中のタール分の設備への影響を低減させるとともに、ガス化ガス中の発熱量を確保してガスエンジンによる発電を可能とし、さらに、発電システム全体の発電効率を向上させることができるガスエンジン発電システムを提供することにある。
【解決手段】ガス化ガスに空気を吹き込んで部分燃焼させ、この部分燃焼されたガス化ガスを加熱源としてスターリングエンジンに提供する。そして、冷却装置で冷却されたガス化ガスを除塵、精製した後にガスエンジン発電装置に提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス燃料をガス化して得られるガス化ガスを燃料としてガスエンジンで発電するバイオマスガス化ガス発電システムに関する。

木屑や下水汚泥のような有機物を含む廃棄物（有機系廃棄物）やバイオマス燃料から高効率にエネルギー転換する技術として、ガス化技術が知られている。ガス化することによって発生したガスを、ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関にて燃焼させることにより発電することが可能であり、その発電効率は燃料を直接燃焼して蒸気を発生させ、蒸気タービンにより発電するボイラ発電システムより高効率という特長を有する（特許文献１）。

また、廃棄物、バイオマス燃料等の固形燃料又は液状燃料のガス化によって得られた熱分解ガス又はガス化ガス（以下、単に「熱分解ガス」という。）を熱源としてスターリングエンジンの作動流体を加熱し、スターリングエンジンによって発電機を駆動するように構成した発電システム及びその制御方法が知られている（特許文献２）。このシステムの第１の特徴は、作動流体を加熱する加熱装置（４）を備えたスターリングエンジン（１１）と、該スターリングエンジンによって駆動される発電機（１２）とを備えた発電システムにおいて、（ｉ）固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス（Ｐ）を燃焼させ、前記加熱装置（４）に供給すべき熱ガス流（ＨＧ）を生成する燃焼装置（３）と、前記加熱装置の下流側で前記熱ガス流の排気流量を可変制御することによって、前記熱ガス流の流量を制御する流量制御手段（６）とを有し、前記加熱装置（４）の伝熱部（１３）と、前記熱ガス流（ＨＧ）との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴としている。この構成によれば、ガス化した熱分解ガスを完全燃焼させ、熱分解ガス中のタール成分を予め完全に燃焼させ、後段の設備への悪影響を抑制している。そして、完全燃焼させたガスをスターリングエンジンに供給して発電させる構成であって、内燃機関であるガスエンジン等で発電させる構成ではない。そして、スターリングエンジンから排出される排ガスは、温水または水蒸気を生成するために用いられてはいるものの、上記のとおり熱分解ガスを完全燃焼させる構成であり、システム全体としてのエネルギー利用効率が低いものである。

また、第２の特徴は、固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス（Ｐ）を水蒸気で改質する改質装置（５０）と、該改質装置で得られた改質ガス（Ｒ）を前記加熱装置（４）の燃焼部（４１）に供給する燃料ガス供給手段（６；６０；Ｌ８）とを有し、前記改質ガス（Ｒ）の燃焼熱によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴としている。この構成によれば、熱分解ガス中に含まれるタール成分を改質するために、高温の水蒸気を製造するための排熱ボイラと、この排熱ボイラから排出された低温になった熱分解ガスを、スターリングエンジンで用いられるように高温にするための燃焼装置あるいは燃焼部（スターリングエンジンの燃焼域に設けられる）とを備えている。この構成の場合、設備として複雑であり、かつ上記のとおりシステム全体としてのエネルギー利用効率が低いものである。

また、バイオマスをガス化して得られるガスを用いて内燃機関であるガスタービンで発電する発電システムが知られている（特許文献３）。このシステムは、バイオマスを、４５０℃〜７５０℃の温度範囲でガス化するガス化炉と、このガス化炉による生成ガスをそのままの温度・圧力状態で乾式集塵する乾式集塵装置と、この集塵装置による集塵後のタール成分を含む生成ガスを完全燃焼させ高温燃焼ガスを発生させる燃焼器とを、これらの順番に接続することにより構成されバイオマスを燃料として燃焼させる燃焼システムと、この燃焼システムで生成したガスを膨張させるガスタービンと、このガスタービンにより駆動される発電機とを具備している。この発電システムによれば、ガス化炉や集塵器などの燃焼システムを比較的低温の耐熱構造にすればよいため、設備コストを低減でき、とくに小規模分散型の発電システムとして最適である。しかしながら、ガス化炉で生成された生成ガスが低温であり、集塵装置で集塵しきれないタール成分を除去するために、ガスタービンに供給する前に、生成ガスを燃焼器で完全燃焼させ、内燃機関であるガスタービン設備への悪影響を避けるように構成されている。すなわち、この構成は、燃焼器を備え、内燃機関であるガスタービンを用いているため、他の内燃機関であるガスエンジンよりも熱利用効率が低い。

また、スターリングエンジン発電機を用いたガス化炉発電装置が知られている（特許文献４）。この装置は、一次炉及び二次炉を備えたガス化炉のうち、二次炉に設けられガス化炉の排熱により作動するスターリングエンジン発電機２２、２５を備えるガス化炉発電装置である。スターリングエンジンに供給される排熱が高温のためスターリングエンジンの加熱器の破壊を避けるために、排熱の温度を制御することを特徴としている。しかしながら、排ガスの除塵やタール成分の処理については一切考慮されていない。この構成の場合、排ガス中に含まれる煤塵やタール成分が、スターリングエンジンの加熱装置へ付着し、伝熱特性の低下や、それがさらに進んで閉塞等のトラブルが発生する。

また、ガス化炉で生成されたガス化ガス中のタール成分を除去する方法として、ガス化ガスを水蒸気による水洗し析出したタールをフィルター等で除去する方法があるが、ガス化ガスの顕熱を奪うため、エネルギー利用効率の観点から望ましくない。また、低温でガス化し、触媒によりタール成分をＣＯとＨ_２ガスに改質する方法がある。

本出願人は、この触媒改質方法を利用し、ガス化ガスによるガスエンジン発電システムを創作した。図４を用いて、このガスエンジン発電システムについて説明する。バイオマスガス化炉１０１は、バイオマス燃料をガス化する。このガス化にはガス化空気を空気予熱器１１１で予め昇温した空気を用いる。このガス化炉１０１では後段のガスエンジン１０７に必要な発熱量を確保するようにバイオマス燃料を部分燃焼させ、ガス化されたガス化ガスの温度を８００〜９００℃程度に制御し、あえてガス化ガス中にタール成分が含まれる構成としている。

このガス化ガスは、高温集塵器１０２によって、ガス中の煤塵等が除塵され、ガス化ガス温度が７００〜８５０℃程度に低下される。次いで、ガス化ガスをタール分解装置１０３に供給し、ガス化ガス中のタール成分を触媒で分解し、改質する処理が行なわれる。タール分解装置１０３から排出されたガス化ガスの温度は６００〜８００℃程度であるため、熱利用の観点から、エコノマイザー１０４で温水を生成させる。エコノマイザー１０４から排出されたガス化ガスの温度は２００℃程度にまで低下するため、低温によって析出・発生した新たな浮遊物、煤塵等の除去のためや、ガスエンジンに問題のない程度に除塵するために、バグフィルタ１０５による除塵処理や、湿式のガス精製装置１０６によるガス精製を行なう。

ガス精製装置１０６で精製されたガス化ガスは、ガスエンジン１０７に供給され、燃焼される。ガスエンジンによって駆動される発電機によって電力が提供されることになる。ガスエンジン１０７から排出される高温の排ガスは、廃熱ボイラ１０８に提供され、エコノマイザー１０４で生成された温水を蒸気に変換するのに利用される。廃熱ボイラ１０８で生成された蒸気は、蒸気タービン１０９に供給され、タービンを駆動し、発電する。蒸気タービン１０９で用いられた蒸気は復水器１１０に供給され、ここで水に変換される。この変換された水は、エコノマイザー１０４に帰還するように構成される。

このガスエンジン発電システムの場合、タール分解装置１０３を用いているため、タール分解率は高いが、触媒の劣化により触媒を定期的に交換する必要があり維持コスト面に問題がある。また、このシステムでは、タール分解装置１０３を用いない場合、エコノマイザー１０４やバグフィルタ１０５にタールが付着し、これらの機能を充分に発揮しえないこととなるため問題である。また、ガス化ガスの温度が８００〜９００℃にしてガスエンジン１０７に用いられるように発熱量を確保しているが、これよりも高温だと発熱量が低下して好ましくない。一方、ガス化ガスの温度を４５０〜７５０℃程度にすると、ガス化ガス中の煤塵やタール分が増加し、設備への悪影響が大きく好ましくない。

特開２００３−６５０８４号公報 特開２００５−２７４１２３号公報 特許第３８６４１９０号 特開平１１−３０４１２３号公報

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明の目的は、バイオマス燃料をガス化して得られたガス化ガスをガスエンジンの燃料に用いる場合に、触媒を用いずにガス化ガス中のタール分の設備への影響を低減させるとともに、ガス化ガス中の発熱量を確保してガスエンジンによる発電を可能とし、さらに、発電システム全体の発電効率を向上させることができるバイオマスガス化ガス発電システムを提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るバイオマスガス化ガス発電システムは、
バイオマス燃料をガス化して得られるガス化ガスを燃料としてガスエンジンで発電するバイオマスガス化ガス発電システムであって、
バイオマスを部分燃焼させたガス化ガスを生成するガス化装置と、
前記ガス化装置で生成されたガス化ガスを除塵処理する第１集塵装置と、
前記集塵装置で除塵されたガス化ガスに空気を吹き込んで部分燃焼させる部分燃焼手段と、
前記部分燃焼されたガス化ガスを加熱源として用いるスターリングエンジンと、
前記スターリングエンジンによって駆動される発電機と、
前記スターリングエンジンの加熱源として用いられたガス化ガスを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置で冷却されたガス化ガスを除塵する第２集塵装置と、
前記集塵設備で除塵されたガス化ガスを精製する湿式ガス精製装置と、
前記湿式ガス精製装置で精製されたガス化ガスを燃焼させて発電するガスエンジン発電装置と、を備えている。

この構成によれば、ガス化ガスを用いて、外燃機関であるスターリングエンジンで第１の発電を行い、次いで、ガス化ガスを燃料として内燃機関であるガスエンジンで第２の発電を行なう複合発電を構成している。スターリングエンジンは、熱ガス流の顕熱によってピストン駆動用の作動流体を加熱する加熱装置を備えている。この加熱装置は、熱ガス流および作動流体の熱交換を行なう伝熱部を有している。第１集塵装置で除塵されたガス化ガスを加熱装置に供給すると、ガス化ガス中のタール分が加熱装置内部に付着するため好ましくない。そこで、本発明では、ガス化ガスに空気を吹き込み部分燃焼させている。これは、ガス化ガス中に含まれる可燃性ガスの一部が燃焼してＣＯ２、Ｈ２Ｏになり、この燃焼（発熱反応）によって、タール分が熱分解しガス化することを意味している。ガス化ガス中のタール分がこの部分燃焼によって熱分解されるため、スターリングエンジンの加熱装置内部にタール分が付着することがない。また、ガス化ガス中の可燃性ガスを部分燃焼させているため、部分燃焼後のガス化ガスの発熱量は、部分燃焼前に比較し低下しているものの、後段のガスエンジンの燃料として充分な発熱量を確保している。

部分燃焼手段としては、部分燃焼用の空気（大気に限定されず高酸素含有ガスでもよい）を吹き込む吹き込み装置が例示され、吹き込み装置の吹き込みノズルがガス化ガスの配管に接続される構成である。また、吹き込み装置は、吹き込み動作（ＯＮ、ＯＦＦ）を制御する動作制御部を備えている。この動作制御部は、発電システム全体を制御する制御装置から制御命令を受けることができる。また、吹き込み装置にタッチパネル等の入力表示手段を備え、これによって操作指示し、動作制御部が動作を制御するように構成できる。

そして、スターリングエンジンから排出されたガス化ガスは、高温であるため、熱源として利用でき、冷却装置で温水を生成するのに用いられる。冷却装置から排出されたガス化ガスは、第２集塵装置で除塵され、湿式ガス精製装置でガス精製される。精製されたガス化ガスは、ガスエンジン発電装置に供給され、ここで燃焼されてガスエンジン発電装置による発電が行なわれる。

よって、ガス化ガスを用いて、外燃機関であるスターリングエンジンで第１の発電を行い、次いで、内燃機関であるガスエンジンで第２の発電を行えるので、従来に比較してシステム全体の発電効率を向上している。

また、上記の発明において、前記ガスエンジン発電装置の廃熱を用い、前記冷却装置で得られた温水を蒸気に変換する廃熱ボイラと、
前記廃熱ボイラで得られた蒸気を用いて発電する蒸気タービン発電機と、
前記蒸気タービン発電機から排出される蒸気を水に戻す復水器と、をさらに備え、
前記復水器で得られた水を前記冷却装置に帰還させることを特徴とする。

この構成によれば、ガスエンジン発電装置の廃熱を用いて、冷却装置で得られた温水を蒸気に変換し、この蒸気を用いて発電することができる。さらに、蒸気タービン発電機から排出される蒸気を水に戻し、この水を冷却装置に帰還させることができる。よって、蒸気タービン発電機を第３の発電構成としているため、さらにシステム全体の発電効率を向上している。

また、上記の発明において、前記ガスエンジン発電装置の廃熱を用い、前記冷却装置で得られた温水を蒸気に変換する廃熱ボイラと、
前記廃熱ボイラで得られた蒸気を前記ガス化装置の熱源に用いることを特徴とする。

この構成によれば、ガスエンジン発電装置の廃熱を用い、冷却装置で得られた温水を蒸気に変換し、この蒸気をガス化装置の熱源に用いることができるため、システム全体の熱効率が向上する。

また、上記の発明において、前記スターリングエンジンから排出される冷却空気を予熱する空気予熱器を、さらに備え、
前記空気予熱器で予熱された空気を前記ガス化装置のガス化空気に用いることを特徴とする。

この構成によれば、スターリングエンジンから排出される冷却空気を予熱し、この予熱された空気をガス化装置のガス化空気に用いることができる。

また、上記の発明において、前記ガス化装置によって得られるガス化ガスの温度が９００℃以下であり、
前記部分燃焼手段によって得られるガス化ガスの温度が９５０〜１０５０℃の範囲であることを特徴とする。

この構成によれば、部分燃焼されたガス化ガスの発熱量を確保しつつ、スターリングエンジンの加熱装置内部に付着しないように、タール分を熱分解することができる。

また、上記の発明において、前記スターリングエンジンに供給されるガス化ガスの温度を検出する温度検出装置と、
前記スターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
前記温度検出装置によって検出された温度および、前記流量検出装置によって検出された流量に基づいて、前記部分燃焼手段によって吹き込まれる空気の流量を調節する空気量調節手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、スターリングエンジンに供給されるガス化ガスの温度および、流量に基づいて、吹き込まれる空気の流量を調節することができる。例えば、ガス化装置で生成されるガス化ガスのガス量に応じて、或いはガス量が変動するような場合に、追従して空気吹き込み量を調節できるので好ましい。

空気量調節手段としては、流量制御弁、流量制御ノズル、ダンパー等が例示される。ダンパーの場合、その開閉度を制御するように構成できる。吹き込み装置に空気量調節手段を設けることができる。

また、上記の発明において、前記ガスエンジンにガス燃料を供給する燃料供給装置を、さらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、バイオマス燃料が少なく、ガス化ガス精製後の発熱量が低い場合や、変動が大きい場合に、天然ガス等のガス燃料を添加することができるため、ガスエンジンの供給ガス燃料の発熱量を一定にすることができる。ガスエンジン発電装置は、燃焼部内部の温度を検出し、検出温度が所定温度以下の場合に、ガス燃料を供給するように構成できる。また、ガスエンジン発電装置に供給されるガス化ガスの流量を検出し、検出流量が所定値以下の場合に、ガス燃料を供給するように構成できる。

また、上記の発明において、スターリングエンジンを複数台設置し、
それぞれのスターリングエンジンの入口のガス化ガスの温度を検出する温度検出装置と、
それぞれのスターリングエンジンの入口のガス化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
前記温度検出装置によって検出された温度および、前記流量検出装置によって検出された流量に基づいて、それぞれのスターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を調節するガス量調節手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、スターリングエンジンを複数設置しても、それぞれのスターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を適切に調節することができる。

バイオマスとしては、例えば、木質系、食品残渣、畜糞等の有機性バイオマスが例示される。

（実施形態１）
（発電システムの構成）
図１を用いて本実施形態のバイオマスガス化ガス発電システムを説明する。

バイオマスガス化炉１１（ガス化装置に相当する）は、木屑等のバイオマスを部分燃焼させて、ガス化ガスを生成する。バイオマスガス化炉１１は公知の構成が適用でき、例えば、流動層ガス化炉、循環流動層炉、固定床式、キルン式、噴流層式等のガス化炉が例示される。また、ガス化方式は、空気、酸素、蒸気等による部分燃焼式が好ましい。生成されたガス化ガスの温度は、８００〜９００℃程度の範囲が好ましく、この範囲であれば、発熱量を充分に確保することができる。

高温集塵器１２（第１集塵装置に相当する）は、ガス化炉１１で生成されたバイオマスガス化ガスを除塵する。高温集塵器１２は、セラミックフィルタで構成され、高温（８００〜９００℃程度）のガス化ガスであっても除塵機能を発揮できる。除塵された灰は、不図示の排出装置によって排出される。高温集塵器１２によって除塵された後のガス化ガスの温度は、７００〜８５０℃程度に低下される。このままのガス温度のガス化ガスを後段のスターリングエンジン１３の熱ガス流（加熱源）として供給すると、ガス化ガス中に含まれるタールが、スターリングエンジン１３の加熱装置内部に付着し問題である。本実施形態では、この問題を解決すべく、ガス化ガス中のタール分を熱分解するように構成している。以下に詳述する。

（部分燃焼手段）
部分燃焼手段３０は、部分燃焼用の空気を吹き込む吹き込み装置で構成されている。この吹き込み装置の吹き込みノズルがガス化ガスの配管に接続されている。また、吹き込み装置は、吹き込み動作（ＯＮ、ＯＦＦ）を制御する動作制御部を備えている。この動作制御部は、発電システム全体を制御する制御装置から制御命令を受けることができる。また、吹き込み装置にタッチパネル等の入力表示手段を備え、これによって操作指示し、動作制御部が動作を制御するように構成できる。動作制御部は、専用回路、ファームウエア、マイクロコンピュータ、専用コンピュータ等で構成できる。その制御手順は、ソフトウエアプログラムで実現してもよい。また、制御装置の操作のための入力手段および表示手段等も備えている。また、発電システム全体を制御する制御装置は、専用回路、ファームウエア、マイクロコンピュータ、専用コンピュータ等で構成できる。

さらに、スターリングエンジン１３に供給されるガス化ガスの温度を検出する温度検出装置（不図示）が、ガス化ガスの配管（図１中、実線で示す）に設置されている。また、スターリングエンジン１３に供給されるガス化ガスの流量を検出する流量検出装置（不図示）が、ガス化ガスの配管に設置されている。温度検出装置および流量検出装置は、公知の装置で構成できる。

そして、吹き込み装置は、空気量調節手段（不図示）を備え、この空気量調節手段は、温度検出装置によって検出された温度および、流量検出装置によって検出された流量に基づいて、吹き込まれる空気の流量を調節する構成である。空気量調節手段としては、流量制御弁、流量制御ノズル、ダンパー等が例示される。検出されたガス化ガスの温度が、９５０〜１０５０℃の範囲にない場合に、吹き込む空気量を調節し、ガス化ガスの温度を９５０〜１０５０℃の範囲、好ましくは９７０〜１０２０℃の範囲に、より好ましくは９９０〜１０１０℃の範囲になるように調整する。また、ガス化ガスの流量が所定量よりも少ない場合には、吹き込む空気量を、その量に応じて少なくするように調整される。これによって、ガス化装置で生成されるガス化ガスのガス量に応じて、或いはガス量が変動するような場合に、追従して空気吹き込み量を調節し、部分燃焼されたガス化ガスの温度を好適な温度範囲にでき、タール分を熱分解させ、かつ発熱量も充分に確保することができるので好ましい。ガス化ガスを部分燃焼ではなく完全燃焼させた場合には、可燃性ガス成分が消滅してしまい好ましくない。

スターリングエンジン１３は、部分燃焼され、タール分が熱分解されたガス化ガスを加熱原として用い作動流体を加熱するように構成される。冷却源は、冷却空気（大気でもよい）を外部から取り込む構成である。排出される冷却空気は空気予熱器２１に供給され、ここで加温されて、バイオマスガス化炉１１のガス化空気として用いられる。スターリングエンジン１３は、それによって駆動される発電機Ｇと直結され、この発電機Ｇによって電力を発生することができる構成である。

エコノマイザー１４（冷却装置に相当する）は、気体対水の熱交換機能を備え、スターリングエンジン１３から排出された高温のガス化ガスを２００℃程度に冷却する。ここで生成された温水は、後段の廃熱ボイラ１８に供給される。また、冷却装置としては、気体対水の熱交換機能を備えた、例えば、減温塔、ボイラ等で構成することもできる。また、ガス化ガスに直接水を噴射する水噴射機構を配管内部に備えるように構成し、エコノマイザー１４に併置し、両方の機能によってガス化ガスのガス温度を２００℃程度に冷却することができる。ガス化ガスを２００℃程度に冷却することにより、ガス化ガス中に含まれる塩類等の低温析出ダストが発生する。

バグフィルタ１５（第２集塵装置に相当する）は、発生した低温析出ダストを除塵する。第２集塵装置としては、バグフィルタに制限されず公知の乾式の低温集塵装置を用いることができる。

ガス精製装置１６（湿式ガス精製装置に相当する）は、湿式のガス精製装置であり、ガス化ガス中に含まれるアンモニアや硫化水素等を除去する。

ガスエンジン１７（ガスエンジン発電装置に相当する）は、精製されたガス化ガスを燃料として燃焼させ発電する構成である。また、ガスエンジン１７にガス燃料を供給する燃料供給装置（不図示）がガスエンジン１７に備えられている。ガスエンジン１７は、燃焼部内部の温度を検出し、検出温度が所定温度以下の場合に、燃料供給装置によって所定量のガス燃料を供給する構成である。あるいは、ガスエンジン１７に供給されるガス化ガスの流量を検出し、検出流量が所定値以下の場合に、燃料供給装置によって所定量のガス燃料を供給する構成である。これによって、バイオマス燃料が少なく、ガス化ガス精製後の発熱量が低い場合や、変動が大きい場合に、天然ガス等のガス燃料を添加することができるため、ガスエンジンの供給ガス燃料の発熱量を一定にすることができる。

ガスエンジン１７から排出された排ガスは廃熱ボイラ１８に供給され、エコノマイザー１４で生成された温水を蒸気に変換する。この蒸気は蒸気タービン１９に供給され、タービン駆動に用いられる。蒸気タービン１９はこの蒸気を利用して発電を行なう。蒸気タービン１９から排出された蒸気は復水器２０に供給され、冷却されて水に変換される。この水はエコノマイザー１４の給水として帰還される。

（実施形態２）
図２を用いて、本発明の発電システムの別実施形態について説明する。上記実施形態を同様の構成については簡単にあるいはその説明を省略する。

廃熱ボイラ１８は、エコノマイザー１４で生成された温水を蒸気に変換する。この蒸気は、バイオマスガス化炉１１に供給され、炉の熱源として利用される構成である。これによってシステム全体の熱利用効率が向上する。

また、別実施形態として、実施形態１のように蒸気タービン１９から排出された蒸気をバイオマスガス化炉１１に供給し、炉の熱源として利用してもよい。

（別実施形態）
上記の実施形態において、スターリングエンジン１３は１台設置の構成であったが、特にこれに制限されず、複数のスターリングエンジンを設置することができる。設置する方法としては直列でもよく並列でもよい。図３に３台のスターリングエンジンを設置する一例を示す。

図３において、ガス化ガスの配管を太線で示す。高温集塵器１２から排出されたガス化ガスは、部分燃焼され、次いで、３台のスターリングエンジン１３１、１３２、１３３に供給される。それぞれのスターリングエンジン１３１、１３２、１３３の入口配管内部に、ガス化ガスの温度を検出する温度検出装置およびガス化ガスの流量を検出する流量検出装置（図３中丸印で示している）が設置されている。

ガス量調節手段４０は、温度検出装置から温度の情報と流量検出装置から流量の情報を取得する入力部と、ダンパーと、ダンパーの開度を制御するダンパー開度制御部と、温度検出装置によって検出された温度および流量検出装置によって検出された流量に応じて、それぞれのスターリングエンジン１３１、１３２、１３３に供給されるガス化ガスの流量を算出する流量算出部と、を備えている。この流量算出部で算出された流量になるように、ダンパー開度制御が、ダンパーの開度を制御する構成である。例えば、検出された流量が所定値以下の場合に、流量が大きくなるようにダンパー開閉度を大きくするように制御される。また、検出された温度が９５０〜１０５０℃の範囲よりも低い場合に、流量を大きくして温度を上げるようにダンパーの開度を制御できる。

これによって、スターリングエンジンを複数設置しても、それぞれのスターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を適切に調節することができる。

バイオマスガス化ガス発電システムの概念を説明するための図 他のバイオマスガス化ガス発電システムの概念を説明するための図 他のバイオマスガス化ガス発電システムの概念を説明するための図 従来のガスエンジン発電システムについて説明するための図

符号の説明

１１ バイオマスガス化炉
１２ 高温集塵器
１３ スターリングエンジン
１４ エコノマイザー
１５ バグフィルタ
１６ ガス精製装置
１７ ガスエンジン
１８ 廃熱ボイラ
１９ 蒸気タービン
２０ 復水器
２１ 空気予熱器
３０ 部分燃焼手段
４０ ガス量調節手段

Claims (8)

1. バイオマス燃料をガス化して得られるガス化ガスを燃料としてガスエンジンで発電するバイオマスガス化ガス発電システムであって、
   バイオマスを部分燃焼させたガス化ガスを生成するガス化装置と、
   前記ガス化装置で生成されたガス化ガスを除塵処理する第１集塵装置と、
   前記集塵装置で除塵されたガス化ガスに空気を吹き込んで部分燃焼させる部分燃焼手段と、
   前記部分燃焼されたガス化ガスを加熱源として用いるスターリングエンジンと、
   前記スターリングエンジンによって駆動される発電機と、
   前記スターリングエンジンの加熱源として用いられたガス化ガスを冷却する冷却装置と、
   前記冷却装置で冷却されたガス化ガスを除塵する第２集塵装置と、
   前記集塵設備で除塵されたガス化ガスを精製する湿式ガス精製装置と、
   前記湿式ガス精製装置で精製されたガス化ガスを燃焼させて発電するガスエンジン発電装置と、を備えるバイオマスガス化ガス発電システム。
2. 前記ガスエンジン発電装置の廃熱を用い、前記冷却装置で得られた温水を蒸気に変換する廃熱ボイラと、
   前記廃熱ボイラで得られた蒸気を用いて発電する蒸気タービン発電機と、
   前記蒸気タービン発電機から排出される蒸気を水に戻す復水器と、をさらに備え、
   前記復水器で得られた水を前記冷却装置に帰還させる請求項１に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
3. 前記ガスエンジン発電装置の廃熱を用い、前記冷却装置で得られた温水を蒸気に変換する廃熱ボイラと、
   前記廃熱ボイラで得られた蒸気を前記ガス化装置の熱源に用いることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
4. 前記スターリングエンジンから排出される冷却空気を予熱する空気予熱器を、さらに備え、
   前記空気予熱器で予熱された空気を前記ガス化装置のガス化空気に用いる請求項１から３のいずれか１項に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
5. 前記ガス化装置によって得られるガス化ガスの温度が９００℃以下であり、
   前記部分燃焼手段によって得られるガス化ガスの温度が９５０〜１０５０℃の範囲である請求項１から４のいずれか１項に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
6. 前記スターリングエンジンに供給されるガス化ガスの温度を検出する温度検出装置と、
   前記スターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
   前記温度検出装置によって検出された温度および、前記流量検出装置によって検出された流量に基づいて、前記部分燃焼手段によって吹き込まれる空気の流量を調節する空気量調節手段と、をさらに備える請求項１から５のいずれか１項に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
7. 前記ガスエンジンにガス燃料を供給する燃料供給装置を、さらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。
8. 前記スターリングエンジンを複数台設置し、
   それぞれのスターリングエンジンの入口のガス化ガスの温度を検出する温度検出装置と、
   それぞれのスターリングエンジンの入口のガス化ガスの流量を検出する流量検出装置と、
   前記温度検出装置によって検出された温度および、前記流量検出装置によって検出された流量に基づいて、それぞれのスターリングエンジンに供給されるガス化ガスの流量を調節するガス量調節手段と、をさらに備える請求項１から７のいずれか１項に記載のバイオマスガス化ガス発電システム。

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