JP2016063755A - Plant cultivation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトリジェネレーションシステムの植物栽培に関する。 The present invention relates to plant cultivation of a trigeneration system.
近年、コージェネレーション(熱電併給)システムで発生した電気、熱に加え、CO2(二酸化炭素)も有効活用する「トリジェネレーションシステム」の植物栽培が試験的に行われてきている。 In recent years, plant cultivation of a “trigeneration system” that effectively uses CO2 (carbon dioxide) in addition to electricity and heat generated in a cogeneration (cogeneration) system has been experimentally conducted.
実際のシステムでは、コージェネレーションシステムで発電機として使用されるガスタービンの排気ガス中には植物栽培に有用な二酸化炭素以外に植物の育成に障害となる窒素酸化物が含有されているため、窒素酸化物を除去する脱硝装置を組み込んだ植物栽培システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。 In an actual system, the exhaust gas of a gas turbine used as a generator in a cogeneration system contains nitrogen oxides that hinder plant growth in addition to carbon dioxide, which is useful for plant cultivation. A plant cultivation system incorporating a denitration device for removing oxides has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この植物栽培システムの窒素酸化物除去方法はアンモニア接触還元式であり、アンモニアを消費し、かつ触媒が機能する170℃以上の温度が必要となるため、脱硝装置をガスタービンと排熱回収装置の間に配置した構成となっている。 The method for removing nitrogen oxides of this plant cultivation system is an ammonia catalytic reduction method, and requires a temperature of 170 ° C. or higher at which ammonia is consumed and the catalyst functions. It has a configuration arranged between them.
このような従来の植物栽培システムでは、ガスタービンで発生した排気ガスの熱は、脱硝装置内で一部使用された後、排熱回収装置で回収されているため、ガスタービンでの発生熱量に対し、回収できる熱量の割合が低くなるという課題があった。 In such a conventional plant cultivation system, the heat of the exhaust gas generated in the gas turbine is partially used in the denitration device and then recovered in the exhaust heat recovery device. On the other hand, there has been a problem that the ratio of the amount of heat that can be recovered becomes low.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ガスタービンでの発生熱量に対し、回収できる熱量の割合が低くなるのを抑制できる植物栽培システムを提供することを目的とする。 Then, this invention solves the said conventional subject, and it aims at providing the plant cultivation system which can suppress that the ratio of the calorie | heat amount which can be collect | recovered with respect to the calorie | heat amount generated with a gas turbine becomes low.
そして、この目的を達成するために、本発明は、内燃機関を動力源とする発電機と、この発電機で発生する排気ガスから熱を回収する排熱回収装置と、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置とを備え、前記排気ガス中に含まれる二酸化炭素を植物へ供給し、植物の育成を行う植物栽培システムであって、前記排気ガスは、前記排熱回収装置から前記脱硝装置を経て植物へ供給され、前記脱硝装置は石膏および活性炭粉末からなる基材にKOHを含浸させてなる乾式吸収剤であり、前記脱硝装置は内部での結露を抑制する結露抑制手段を有することを特徴とする植物栽培システムとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a generator using an internal combustion engine as a power source, an exhaust heat recovery device that recovers heat from the exhaust gas generated by the generator, and nitrogen in the exhaust gas. A denitration device that removes oxides, supplying carbon dioxide contained in the exhaust gas to a plant and growing the plant, wherein the exhaust gas is supplied from the exhaust heat recovery device to the plant The denitration device is supplied to the plant through a denitration device, and the denitration device is a dry absorbent obtained by impregnating a base material made of gypsum and activated carbon powder with KOH, and the denitration device has dew condensation suppression means for suppressing dew condensation inside The plant cultivation system is characterized by this, and the intended purpose is thereby achieved.
本発明によれば、脱硝装置に乾式吸収剤を用い、脱硝装置は内部での結露を抑制する結露抑制手段を有した構成にしたことにより、脱硝装置を介せず、発電機で発生する排気ガスから熱を回収できるので、ガスタービンでの発生熱量に対し、回収できる熱量の割合が低くなるのを抑制できる植物栽培システムを提供するという効果を得ることができる。 According to the present invention, a dry absorbent is used for the denitration device, and the denitration device has a dew condensation suppressing means for suppressing dew condensation inside, so that the exhaust generated by the generator without using the denitration device. Since heat can be recovered from the gas, it is possible to obtain an effect of providing a plant cultivation system that can suppress a reduction in the ratio of the amount of heat that can be recovered to the amount of heat generated in the gas turbine.
すなわち、乾式吸収剤は常温で窒素酸化物除去機能を発揮できるため、従来例のように脱硝装置をガスタービンと排熱回収装置の間に配置する必要がなく、ガスタービン、排熱回収装置、脱硝装置の順に排気ガスを流すことが可能となる。 That is, since the dry absorbent can exhibit the nitrogen oxide removing function at room temperature, there is no need to arrange the denitration device between the gas turbine and the exhaust heat recovery device as in the conventional example, the gas turbine, the exhaust heat recovery device, It becomes possible to flow exhaust gas in the order of the denitration device.
従って、ガスタービンで発生直後の排気ガスの熱を排熱回収装置で回収できるため、ガスタービンでの発生熱量に対し、回収できる熱量の割合が低くなるのを、従来例より抑制できる。 Therefore, since the heat of the exhaust gas immediately after it is generated by the gas turbine can be recovered by the exhaust heat recovery device, it is possible to suppress the ratio of the amount of heat that can be recovered with respect to the amount of heat generated by the gas turbine from the conventional example.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明における植物栽培システムの全体構成図である。本システムは、発電機1で発電した電気と、発電時に発生する熱と二酸化炭素を栽培室14に供給するトリジェネレーションシステムである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a plant cultivation system in the present invention. This system is a trigeneration system that supplies the cultivation room 14 with electricity generated by the
本システムは発電機1、排熱回収装置2、回収熱配管3、戻り配管4、外気導入配管5、外気導入用ダンパ6、希釈チャンバー7、ドレン配管8、フィルタ9、脱硝装置10、インバータ11、ファン12、流量調整用ダンパ13、栽培室14、CO2計15、流量計16を備えている。
This system includes a
発電機1で発生した排ガスから、まず排熱回収装置2により熱を回収する。排熱回収装置2では、熱交換器(図示せず)により排ガスと水の熱交換を行い、排ガスを冷却すると共に温水を生成する。
First, heat is recovered from the exhaust gas generated by the
生成された温水は回収熱配管3を介して、栽培室14に供給される。栽培室14にて熱を供給し温度が低下した水は、戻り配管4を介して排熱回収装置2に戻り、熱交換器によって再び温水となる。
The generated warm water is supplied to the cultivation room 14 via the
排熱回収装置2により熱回収された排ガスは、排熱回収装置2の下流側に設置された脱硝装置10により排ガス中の窒素酸化物を除去した後、処理後の空気に含まれる二酸化炭素を栽培室14に供給する。
The exhaust gas heat recovered by the exhaust
栽培室14に供給する二酸化炭素を含む空気(以下単に「二酸化炭素」とする)は流量と濃度をそれぞれ流量計16とCO2計15により監視している。二酸化炭素の流量調整は、ファン12を駆動するインバータ11の周波数と流量調整用ダンパ13の開度のいずれか、または両方を可変することにより行う。
The flow rate and concentration of air containing carbon dioxide (hereinafter simply referred to as “carbon dioxide”) supplied to the cultivation room 14 are monitored by a
また、二酸化炭素の濃度調整は排ガスに外気を導入することにより行い、外気導入配管5に設けた外気導入用ダンパ6の開度の調整で、希釈チャンバー7内に導入する外気の量を調整し、希釈チャンバー7内で排ガスと外気を混合し、所定の二酸化炭素の濃度に調整する。
The concentration of carbon dioxide is adjusted by introducing outside air into the exhaust gas, and the amount of outside air introduced into the
なお、運転条件毎の二酸化炭素濃度と流量が予め把握できている場合は、必ずしもCO2計15や流量計16を常設しなくても良い。
In addition, when the carbon dioxide concentration and the flow rate for each operating condition can be grasped in advance, the CO2 meter 15 and the
ここで本願の特徴である脱硝装置10について図2を用いて説明する。
Here, the
脱硝装置10は、筐体内に乾式吸収剤21を収納している。乾式吸収剤21は石膏および活性炭粉末を含む基材にKOHを含浸させたものである。排ガス中の窒素酸化物は、活性炭の微細孔で吸着し、吸着した窒素酸化物をKOHとの化学反応により塩に変化させることで除去するものである。
The
なお、風の流れを矢印で図示しているが、乾式吸収剤21は、通風部(開口部)面積をできる限り大きくするために、図2に示すようにプリーツ状に配置するのが一般的である。 In addition, although the flow of a wind is illustrated with the arrow, in order to enlarge the ventilation part (opening part) area as much as possible, the dry absorbent 21 is generally arranged in a pleat shape as shown in FIG. It is.
この乾式吸収剤は、通常、トンネル等の常温環境で使用されており、脱硝装置10内での排ガスの温度低下は問題とならない。
This dry absorbent is normally used in a room temperature environment such as a tunnel, and the temperature reduction of exhaust gas in the
しかし、本願の植物栽培システムに適用する場合、排熱回収装置2内の熱交換器等により熱回収を行うが、それでもなお下流側の排ガスは常温以上、例えば70℃以上となる状況も考えられる。
However, when applied to the plant cultivation system of the present application, heat recovery is performed by a heat exchanger or the like in the exhaust
すなわち、乾式吸収剤は湿気に弱いため、脱硝装置10内での排ガスの温度低下により結露が発生し、結露水が乾式吸収剤に付着した場合、窒素酸化物の吸着を妨げ、窒素酸化物の除去性能が低下するという新たな課題を生じる。
That is, since the dry absorbent is vulnerable to moisture, dew condensation occurs due to a decrease in the temperature of the exhaust gas in the
この課題を解決するため、本願のもう一つの特徴である結露抑制手段が必要となる。 In order to solve this problem, dew condensation suppression means, which is another feature of the present application, is required.
以下では、結露抑制手段の具体例について説明する。 Below, the specific example of a dew condensation suppression means is demonstrated.
上述した希釈チャンバー7は、二酸化炭素濃度調整のため排ガスと外気を混合しているため、混合後の排ガスの温湿度を低下させており、外気導入配管5、外気導入用ダンパ6を含めた構成で、脱硝装置10内での結露抑制の機能も有している。
Since the
すなわち、高温の排ガスを低温の外気で冷却することにより、脱硝装置10へ流入する前に希釈チャンバー7内で結露させている。
That is, the high-temperature exhaust gas is cooled by the low-temperature outside air, so that dew condensation occurs in the
外気により冷却された排ガスから発生する結露水は、ドレン配管8より系外に排出する。なお、排ガス中に残留し、排ガスと共に搬送される一部の結露水はフィルタ9により除去する。 Condensed water generated from the exhaust gas cooled by the outside air is discharged out of the system through the drain pipe 8. A part of the condensed water remaining in the exhaust gas and transported together with the exhaust gas is removed by the filter 9.
このように、希釈チャンバー7内で排ガスの温度を低下させることにより、脱硝装置10内での結露が抑制され、乾式吸収剤を常温より高温の環境で用いることが可能となる。
Thus, by reducing the temperature of the exhaust gas in the
(実施の形態2)
図3に結露抑制手段の他の実施形態として、脱硝装置10の構成図を示す。実施の形態1と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a configuration diagram of a
脱硝装置10は、保温装置として、筐体の側面、天面、底面のいずれか、もしくは全てに排熱回収装置2で生成した温水の一部を循環させる回収熱配管3を備えている。脱硝装置10に熱を供給し温度の低下した水は戻り配管4を介して排熱回収装置2に戻す。
The
これにより脱硝装置10内を流入する排ガスの温度と同等以上に加温でき、脱硝装置10に流入する排ガスの温度が常温以上の場合でも、脱硝装置10内での排ガス温度低下を防止し、結露の発生による乾式吸収剤21の性能低下を抑制できる。
As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the
なお、図3では回収熱配管3より脱硝装置10へ温水を供給しているが、戻り配管4内の水が常温以上の温度がある場合、戻り配管4より脱硝装置10へ水を供給しても所要の保温をすることが可能であり、回収できる熱量の割合が低くなるのをより抑制できる。
In FIG. 3, hot water is supplied from the
(実施の形態3)
図4に結露抑制手段のさらに他の実施形態として、脱硝装置10の斜視図を示す。実施の形態1と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a perspective view of a
脱硝装置10は、断熱装置として、筐体の外周部(側面、天面、底面)の全てに断熱材31を備えている。排ガスと外気の温度差が小さい場合は、筐体の外周部(側面、天面、底面)のいずれかのみに断熱材31を備えてもよい。
The
断熱材は例えばボードタイプのグラスウールから成り、厚みは50〜100mm程度、密度は20〜50kg/m3程度のものを使用する。
The heat insulating material is made of, for example, board type glass wool, and has a thickness of about 50 to 100 mm and a density of about 20 to 50 kg /
これにより脱硝装置10周囲への熱の伝達(放出)を防止し、脱硝装置10内での排ガス温度低下を防止することができ、結果として結露の発生による乾式吸収剤21の性能低下を抑制できる。
Thereby, the transmission (release) of heat to the periphery of the
なお、上述した実施の形態1〜3の結露抑制手段は、単独での使用、または組合せての使用、どちらでも可能である。 Note that the dew condensation suppressing means of the above-described first to third embodiments can be used alone or in combination.
本発明にかかる植物栽培システムは、排熱回収装置で回収できる熱量の割合が低くなるのを抑制できるものであるので、「トリジェネレーションシステム」の植物栽培等として有用である。 Since the plant cultivation system concerning this invention can suppress that the ratio of the calorie | heat amount which can be collect | recovered with an exhaust heat recovery apparatus becomes low, it is useful as plant cultivation etc. of a "trigeneration system".
1 発電機
2 排熱回収装置
3 回収熱配管
4 戻り配管
5 外気導入配管
6 外気導入用ダンパ
7 希釈チャンバー
8 ドレン配管
9 フィルタ
10 脱硝装置
11 インバータ
12 ファン
13 流量調整用ダンパ
14 栽培室
15 CO2計
16 流量計
21 乾式吸収剤
31 断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この発電機で発生する排気ガスから熱を回収する排熱回収装置と、
前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置とを備え、
前記排気ガス中に含まれる二酸化炭素を植物へ供給し、植物の育成を行う植物栽培システムであって、
前記排気ガスは、前記排熱回収装置から前記脱硝装置を経て植物へ供給され、
前記脱硝装置は石膏および活性炭粉末からなる基材にKOHを含浸させてなる乾式吸収剤であり、
前記脱硝装置は内部での結露を抑制する結露抑制手段を有することを特徴とする植物栽培システム。 A generator powered by an internal combustion engine;
An exhaust heat recovery device that recovers heat from the exhaust gas generated by the generator;
A denitration device for removing nitrogen oxides in the exhaust gas,
A plant cultivation system for supplying carbon dioxide contained in the exhaust gas to a plant and growing the plant,
The exhaust gas is supplied from the exhaust heat recovery device to the plant via the denitration device,
The denitration device is a dry absorbent obtained by impregnating a base material made of gypsum and activated carbon powder with KOH,
The denitration apparatus has a dew condensation suppressing means for suppressing dew condensation inside.
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JP2019041649A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | フタバ産業株式会社 | Carbon dioxide application device |
KR20200073184A (en) * | 2017-08-31 | 2020-06-23 | 후타바 인더스트리얼 컴패니 리미티드 | Carbon dioxide application device and method for capturing carbon dioxide contained in a combustion exhaust gas |
KR102192432B1 (en) | 2017-08-31 | 2020-12-17 | 후타바 인더스트리얼 컴패니 리미티드 | Carbon dioxide application device and method for capturing carbon dioxide contained in a combustion exhaust gas |
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