JP2018123689A

JP2018123689A - バイオマス発電システム

Info

Publication number: JP2018123689A
Application number: JP2017014193A
Authority: JP
Inventors: 昌夫服部; Masao Hattori
Original assignee: SAYAMA TSUSHIN KK
Current assignee: SAYAMA TSUSHIN KK
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】バイオマス発電システムにおいて、発電過程で生じた熱の有効利用と、熱による機材の損傷を抑制すること。
【解決手段】本発明のバイオマス発電システムは、木材を加熱して可燃性ガスを生成するガス化装置と、生成された可燃性ガスからタールを取り除くフィルタ装置と、可燃性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、上記ガスエンジン発電装置から発生した熱から熱交換により温水を生成する熱交換装置をさらに備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス発電システムにかかり、特に、木材を燃料として発電するバイオマス発電システムに関する。

近年、木材などのバイオマス原料を利用した発電システムの開発が進められている。バイオマス原料は再生可能エネルギーであり、自然環境を改善するためにますますの普及が望まれている。

バイオマス発電の方式として、特許文献１に示すような熱分解ガス化方式がある。熱分解ガス化方式は、木材を熱処理して燃料となる可燃性ガスを発生させ、可燃性ガスを燃焼させて発電する。このようなバイオマス発電システムは、燃料の可燃成分を最大限活用できるため、比較的小規模で実現でき、経済性がよい。

特開２０１６−２２３７５９号公報

しかしながら、上述した熱分解ガス化方式のバイオマス発電システムでは、多大な熱が生じうる。このため、発生した熱によってシステムを構成する機材の損傷が生じたり、かかる熱の有効利用が図れていない、という問題が生じる。

このため、本発明の目的は、上述した課題である、発電過程で生じた熱の有効利用と、熱による機材の損傷を抑制することにある。

本発明の一形態であるバイオマス発電システムは、
木材を加熱して可燃性ガスを生成するガス化装置と、生成された前記可燃性ガスからタールを取り除くフィルタ装置と、前記可燃性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、
前記ガスエンジン発電装置から発生した熱から熱交換により温水を生成する熱交換装置をさらに備えた、
という構成をとる。

また、上記バイオマス発電システムでは、
前記熱交換装置にて生成した温水を、温水利用設備に供給する供給装置を備えた、
という構成をとる。

また、上記バイオマス発電システムでは、
前記ガス化装置から前記ガスエンジン発電装置の間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に、当該可燃性ガスを冷却する冷却装置を備えた、
という構成をとる。

また、上記バイオマス発電システムでは、
前記ガス化装置から前記フィルタ装置の間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に第１の冷却装置を備えると共に、前記フィルタ装置から前記ガスエンジン発電装置との間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に、当該可燃性ガスを冷却する第２の冷却装置を備えた、
という構成をとる。

また、上記バイオマス発電システムでは、
前記冷却装置は、前記可燃性ガスを冷却する際に温水を生成するよう構成されている、
という構成をとる。

本発明のバイオマス発電システムによると、発生した熱から温水を生成して、足湯や水耕栽培などの温水利用設備に供給することができる。その結果、バイオマス発電システムにて発生した熱を有効利用することができ、温水利用設備の稼働による地域活性化や雇用の増大を図ることができる。さらに、発生した熱を温水に熱交換することにより、システム内における熱自体を低減でき、熱による機材の損傷を抑制することもできる。

本発明におけるバイオマス発電システムの構成を示すブロック図である。本発明におけるバイオマス発電システムの動作を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を、図１乃至図２を参照して説明する。図１は、バイオマス発電システムの構成を示すブロック図であり、図２は、バイオマス発電システムの動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本発明におけるバイオマス発電システムは、ガス化炉１と、一次ガス冷却器２と、フィルタ３と、二次ガス冷却器４と、ガスエンジン５と、発電機６と、排ガス冷却器７と、熱交換器８と、温水供給装置９と、を備えている。

ガス化炉１（ガス化装置）には、バイオマス燃料である廃材や間伐材といった木材チップが導入される（ステップＳ１）。すると、ガス化炉１は、木材チップを加熱して炭化処理することで、可燃性ガスを生成する（ステップＳ２）。このとき、ガス化炉１では、木材チップから可燃性ガスと共に、タールも生成される。

ガス化炉１で生成された可燃性ガスとタールは、流通路を介して一次ガス冷却器２（冷却装置）を通過し、フィルタ３（フィルタ装置）へと流入する。可燃性ガスは、一次ガス冷却器２を流通した際に冷却される（ステップＳ３）。そして、フィルタ３では、タールが除去され（ステップＳ４）、可燃性ガスのみが後段に流通される。なお、一次ガス冷却器２は、例えば、所定の長さを有する配管で構成されていたり、さらに配管の周囲に水が流れる熱交換器にて構成されていてもよい。

フィルタ３から出力された可燃性ガスは、流通路を介して二次ガス冷却器４（冷却装置）を通過し、ガスエンジン５へと流入する。可燃性ガスは、二次ガス冷却器４を流通した際に冷却される（ステップＳ５）。なお、二次ガス冷却器４は、例えば、所定の長さを有する配管で構成されていたり、さらに配管の周囲に水が流れる熱交換器にて構成されていてもよい。

ガスエンジン５は、可燃性ガスを燃焼させて化学エネルギーを機械エネルギーに変換し（ステップＳ６）、かかる機械エネルギーを発電機６に出力する。発電機６は、ガスエンジン５から出力された機械エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する（ステップＳ７）。つまり、ガスエンジン５と発電機６とは、協働して、可燃性ガスを燃焼させて発電するガスエンジン発電装置として機能している。このようにして発電された電気は、図示しない送電線を介して電力利用設備に供給される。

ここで、上記ガスエンジン５からは、可燃性ガスを燃焼させた際に高温の排ガスが生じ、この排ガスの熱（排気熱）は熱交換器８（熱交換装置）へと流入される。熱交換器８は、排ガスの熱を水に対して熱交換し、温水を生成する（ステップＳ８）。生成された温水は、ポンプや配管などの温水供給装置９（供給装置）により、温水利用設備に供給される。なお、ガスエンジン５自体からも熱が生じるが、かかる熱も熱交換器８に伝達されて、温水生成に利用される。

なお、ガスエンジン５にて生じた排ガスは、排ガス冷却器７にも供給され、冷却されて大気に排出される。このとき、排ガス冷却器７自体が、熱交換により温水を生成してもよい。つまり、排ガス冷却器７自体が熱交換器として機能してもよい。

また、上述した一次ガス冷却器２及び二次ガス冷却器４が、可燃性ガスの熱を熱交換して、温水を生成してもよい。つまり、一次ガス冷却器２及び二次ガス冷却器４自体が熱交換器として機能してもよい。

以上のように、本発明のバイオマス発電システムによると、発電過程で生じた熱から温水を生成して、足湯設備や水耕栽培設備などの温水利用設備に供給することができる。その結果、温水利用設備が装備された施設への訪問者を増大させたり、人材雇用を増大させることができる。加えて、バイオマス燃料となる木材チップの生成作業や運搬作業、さらには、バイオマス発電施設での人材雇用の増大を図ることができる。これにより、バイオマス発電システムや温水利用設備の設置地域における地域活性化を図ることができる。また、バイオマス発電システムにて生成した電気の売電による地域活性化も図ることができる。

さらには、バイオマス発電システムにて発生した熱を温水に熱交換することにより、システム内で生じる熱自体を低減でき、熱による機材の損傷を抑制することもできる。その結果、バイオマス発電システムの寿命が延び、設備コストの低減を図ることができる。

以上、上記実施形態等を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１ガス化炉
２一次ガス冷却器
３フィルタ
４二次ガス冷却器
５ガスエンジン
６発電機
７排ガス冷却器
８熱交換器
９温水供給装置

Claims

木材を加熱して可燃性ガスを生成するガス化装置と、生成された前記可燃性ガスからタールを取り除くフィルタ装置と、前記可燃性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、
前記ガスエンジン発電装置から発生した熱から熱交換により温水を生成する熱交換装置をさらに備えた、
バイオマス発電システム。
請求項１に記載のバイオマス発電システムであって、
前記熱交換装置にて生成した温水を、温水利用設備に供給する供給装置を備えた、
バイオマス発電システム。
請求項１又は２に記載のバイオマス発電システムであって、
前記ガス化装置から前記ガスエンジン発電装置の間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に、当該可燃性ガスを冷却する冷却装置を備えた、
バイオマス発電システム。
請求項３に記載のバイオマス発電システムであって、
前記ガス化装置から前記フィルタ装置の間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に第１の冷却装置を備えると共に、前記フィルタ装置から前記ガスエンジン発電装置との間に設けられた前記可燃性ガスを流通させる流通路上に、当該可燃性ガスを冷却する第２の冷却装置を備えた、
バイオマス発電システム。
請求項３又は４に記載のバイオマス発電システムであって、
前記冷却装置は、前記可燃性ガスを冷却する際に温水を生成するよう構成されている、
バイオマス発電システム。