JP3939509B2 - ガスの利用方法及び装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスを圧縮する圧縮機、このガスを貯蔵する貯蔵手段及び前記圧縮機と貯蔵手段の間でガスを輸送するための配管を有するガスの貯蔵設備において、前記配管の途中で分岐配管を設け、この分岐部分と前記ガス貯蔵手段の間の前記配管中に背圧手段を設けるとともに、前記分岐配管中に減圧手段を設け、これによって減圧されているが比較的高い圧力のガスを消費設備に供給する、ガスの利用方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物を生物学的に処理すると、メタン、二酸化炭素、硫化水素、チオール、トルエン、シロキサン等からなるバイオガスが発生する。近年かかるバイオガスをエネルギー源として有効利用するために、バイオガスを吸着貯蔵する方法についての研究が盛んである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような貯蔵方法の他に、バイオガスをどのように利用するかについてはあまり研究がなされていない。本発明は、バイオガスについて、新しい利用の仕方を提案しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バイオガスに由来するガスを圧縮する圧縮機、このガスを貯蔵する貯蔵手段及び前記圧縮機と貯蔵手段の間でガスを輸送するための配管を有するガスの貯蔵設備において、前記配管の途中で分岐配管を設け、この分岐部分と前記ガス貯蔵手段の間の前記配管中に背圧手段を設けるとともに、前記分岐配管中に減圧手段を設け、これによって減圧されたガスを消費設備に供給するガスの利用装置を提供するものである。ここで「バイオガスに由来するガス」にいう「由来する」とは、バイオガスそのままでもよいし、また好ましくは脱硫及び脱二酸化炭素を行ったものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記消費設備が１基又は複数基のガスタービン又はマイクロガスタービンであり、そのガスを燃料として発電するガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記背圧手段が背圧弁又はオリフィスであるガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記減圧手段が減圧弁又はオリフィスであるガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記ガスがメタンを主成分とするガスであるガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記圧縮機の前に脱硫設備を有するガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記貯蔵手段が吸着式ガスホルダーであるガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記圧縮機と貯蔵手段の間の配管又は分岐配管の中にガス中の水分をとり除く除湿機構を有するガスの利用装置を提供するものである。
本発明はまた、かかるガスの利用装置において、前記除湿機構の下流に、メタン、硫黄化合物、二酸化炭素及び水分以外のガスを除く装置を有するガスの利用装置を提供するものである。
【０００５】
本発明はまた、上記ガス利用装置を用いるガスの利用方法であって、前記ガス圧縮機により前記圧縮機と前記背圧手段の間の配管及び前記分岐部分と前記減圧手段の間の分岐配管中のガスの圧力を高め、次いで前記減圧手段によりこのガスを減圧し、減圧後のガス圧が前記貯蔵手段における圧力よりも高いガスを消費設備に供給することを包含するガスの利用方法を提供するものである。
【０００６】
上記背圧手段を設けることにより、圧縮手段と背圧手段の間の圧力を増し、前記貯蔵手段中のガス圧よりも高いガス圧を得ることができる。この比較的高い圧力を用いて、前記貯蔵手段における比較的低いガス圧では運転できない消費設備を運転することが可能になる。このような消費設備としては、ガスタービンやマイクロガスタービンが存在しうる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記背圧手段としては、背圧弁又はオリフィスを用いることができる。
【０００８】
前記減圧手段としては、減圧弁又はオリフィスを用いることができる。
【０００９】
前記ガスはメタンを主成分とするガスが好ましい。このメタンを主成分とするガスは、有機物の生物学的処理によって発生するバイオガスに由来するものであることが好ましい。ここにいう「由来する」とは、そのままでもよいし、また好ましくは脱硫及び脱二酸化炭素を行ったものである。
【００１０】
このバイオガスは、消化ガス及びランドフィルガスを包含する。このバイオガスは、メタンを主成分とし、二酸化炭素、硫化水素やチオール等の硫黄化合物、水素ガス、トルエン、シロキサン等を含有するものである。前記硫黄化合物は、装置を腐食する傾向を有するから予め除くのが好ましい。その脱硫方法としては、乾式と湿式がある。乾式脱硫法には成形脱硫剤方式が多く使用され、脱硫剤としては、鉄粉、粘土等でペレット状にした成形脱硫剤等が用いられる。湿式脱硫法では、水洗浄式、アルカリ洗浄式及び薬液再生式等がある。
【００１１】
前記バイオガスには、二酸化炭素が多量に含まれ（通常約４０容量％）、これはバイオガスの燃料としての単位体積当たりの発熱量を下げ、ガス輸送及びガス貯蔵を非効率にするから、除くのが好ましい。その方法としては、活性炭、ゼオライト、金属酸化物等の二酸化炭素吸着剤を充填した吸着塔や、気体分離膜や、多孔性中空糸膜などを有するものが挙げられる。
【００１２】
前記貯蔵手段は、吸着式ガスホルダーであることが好ましい。これによってガスの貯蔵を低圧で多量にすることができるからである。この吸着剤の例としては、活性炭、人工ゼオライト、天然ゼオライト、シリカゲル、有機金属錯体（フマル酸銅、テレフタル酸銅等）が挙げられる。
【００１３】
前記圧縮機と貯蔵手段の間の配管又は分岐配管の中にガス中の水分を取り除く除湿機構が存在することが好ましい。この除湿機構は前記分岐部分と、圧縮機、貯蔵手段又は減圧手段との間のどこの置いてもかまわない。この水分は前記貯蔵手段中の吸着剤の吸着性能を低下させるおそれがあり、また、配管や消費設備を腐食させるおそれがあるからである。
【００１４】
前記除湿機構の下流には、メタン、硫黄化合物、二酸化炭素及び水分以外のガス、例えばトルエンやシロキサンを除く装置を置くのが好ましい。これらは、活性炭で吸着除去することができる。
【００１５】
以下に図面に本発明の一例を挙げて説明をする。図１において、１は消化槽、２は脱硫塔、３は脱二酸化炭素装置、４は低圧ガスホルダーである。消化槽１は、これに投入する原料の種類が一定せず、その供給量も一定しないから、生成するバイオガスの量も一定しない。従って、低圧ガスホルダー４は、可変容量式のものがよい。５は、このガスホルダーからの利用設備への配管を示す。１０は脱硫塔である。この図において、点線で描かれているのは、必ずしも必要がないという意味である。脱硫塔２では、硫化水素等の硫黄化合物含量が通常約１〜１０ppmである。脱硫塔１０ではガス中の硫化水素等の硫黄化合物含量が通常約１ppm未満となるように脱硫する。硫化水素等の硫黄化合物含量が通常約１〜１０ppmの程度でこのガスが使用可能であれば、脱硫塔１０は必要ない。コンプレッサー１１を腐食から守り長期使用したいときは、脱硫塔１０を設けるのが好ましい。低圧ガスホルダーの貯留量により、このコンプレッサー１１の運転を制御する。１２は除湿機構であり、１３はメタン等以外のトルエンやシロキサンガス等のその他のガス成分の除去装置である。
【００１６】
１４は背圧弁であり、１５は吸着式ガスホルダーである。このガスホルダー１５中のガス圧は、例えばゲージ圧２００kPa である。１６はこのガスホルダーからの利用設備への配管を示す。この利用設備としては、温水ボイラー、ガスエンジン（発電設備）、ＬＰＧボンベへの充填による利用設備、一般家庭への配管での配給による消費等がある。２１は減圧弁であり、２２はマイクロガスタービン（本発明でいう消費設備）である。このマイクロガスタービンの代わりにガスタービンを使用してもよい。このマイクロガスタービン２２に供給するバイオガスの圧力は、例えば３００kPa である。前記背圧弁のような背圧手段を設けることにより、圧縮機と貯蔵手段の間の配管の間の圧力を高めることができ、更に減圧手段を設けることにより消費設備に適した圧力にすることができる。本発明によれば、このように、ガスホルダー１５の中のガス圧よりも高い圧力の消費設備でもバイオガス等の燃料ガスの使用が可能になる。
【００１７】
このマイクロガスタービンの排ガスの顕熱を利用して、蒸気又は温水を製造することができる。また、得られた蒸気又は温水で、消化槽１を加温することができる。また、マイクロガスタービン等で得られた電力を処理場内で利用することができる。例えば、曝気槽のブロワー、消化ガス供給用のガス圧縮機などの電力として利用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスを圧縮して貯蔵容器に貯蔵し、これから消費設備に利用するだけでなく、このガス貯蔵容器よりも高い圧力のガスを要求する消費設備にも、簡単にガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガス利用装置の一実施形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
１…消化槽
２…脱硫塔
３…脱二酸化炭素塔
４…低圧ガスホルダー
５…利用設備への配管
１０…脱硫塔
１１…コンプレッサー
１２…除湿機構
１３…その他のガス成分の除去装置
１４…背圧弁
１５…吸着式ガスホルダー
１６…利用設備への配管
２１…減圧弁
２２…マイクロガスタービン
Claims (10)
- バイオガスに由来するガスを圧縮する圧縮機、このガスを貯蔵する貯蔵手段及び前記圧縮機と貯蔵手段の間でガスを輸送するための配管を有するガスの貯蔵設備において、前記配管の途中で分岐配管を設け、この分岐部分と前記ガス貯蔵手段の間の前記配管中に背圧手段を設けるとともに、前記分岐配管中に減圧手段を設け、これによって減圧されたガスを消費設備に供給するガスの利用装置。
- 前記消費設備が１基又は複数基のガスタービン又はマイクロガスタービンであり、そのガスを燃料として発電するものである請求項１に記載のガスの利用装置。
- 前記背圧手段が背圧弁又はオリフィスである請求項１又は２に記載のガスの利用装置。
- 前記減圧手段が減圧弁又はオリフィスである請求項１〜３のいずれかに記載のガスの利用装置。
- 前記ガスがメタンを主成分とするガスである請求項１〜４のいずれかに記載のガスの利用装置。
- 前記圧縮機の前に脱硫設備を有する請求項１〜５のいずれかに記載のガスの利用装置。
- 前記貯蔵手段が吸着式ガスホルダーである請求項１〜６のいずれかに記載のガスの利用装置。
- 前記圧縮機と貯蔵手段の間の配管又は分岐配管の中にガス中の水分を取り除く除湿機構を有する請求項１〜７のいずれかに記載のガスの利用装置。
- 前記除湿機構の下流に、メタン、硫黄化合物、二酸化炭素及び水分以外のガスを除く装置を有する請求項８に記載のガスの利用装置。
- 請求項１〜９のいずれかに記載の装置を用いるガスの利用方法であって、前記ガス圧縮機により前記圧縮機と前記背圧手段の間の配管及び前記分岐部分と前記減圧手段の間の分岐配管中のガスの圧力を高め、次いで前記減圧手段によりこのガスを減圧し、減圧後のガス圧が前記貯蔵手段における圧力よりも高いガスを消費設備に供給することを包含するガスの利用方法。
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| JP2001226036A JP3939509B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | ガスの利用方法及び装置 |
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