JP4960208B2 - リグニン焚き発電プラント - Google Patents

Description

本発明は、リグノセルロースからエタノールを製造する場合に生成されるリグニンを燃料とするリグニン焚きボイラシステムと、ボイラシステムに連結され、ボイラシステムにおいて過熱された蒸気が機械仕事を行う蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され、蒸気タービンの回転仕事を電力に変換する発電機とを備えたリグニン焚き発電プラントに係り、とりわけ、リグニンを乾燥して粉砕することにより、発電効率をより一層向上させることができるリグニン焚き発電プラントに関する。

従来から、地球温暖化対策として、バイオエタノールを利用することが促進されている。バイオエタノールを製造する場合、食料と競合することがない木材、稲わら、またはトウモロコシの茎などに含まれるリグノセルロースを用いることが望ましい。

リグノセルロースの主な成分として、セルロースと、ヘミセルロースと、リグニンとが挙げられる。このうちリグニンは、セルロースおよびヘミセルロースの糖化過程において障害になることが多い。

このため、リグノセルロースからエタノールを製造する際、リグノセルロースを前処理してリグニンを分離する必要がある。この前処理をする方法として、酸処理法、アルカリ処理方法、蒸煮爆砕法、機械的粉砕法などが知られている。また、熱水処理と粉砕機処理とを組み合わせて、セルロースを効率的に酵素糖化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、木材に、リグニンが２０〜４０％存在することが知られている。このことにより、木材に含まれるリグノセルロースからエタノールを製造する場合、リグニン、または低次元化したリグニンを主成分とする残渣が大量に生じる。

このように大量に生じたリグニンまたは低次元化したリグニンを主成分とする残渣を有効利用するために、リグニンを燃料とするボイラを設置して、ボイラから高温高圧蒸気をエタノール製造プラントに供給するとともに、余剰の高温高圧蒸気を発電プラントに供給することが示されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００６−１３６２６３号公報 「バイオマスエネルギー高効率転換技術開発／セルロース系バイオマスを原料とする新規なエタノール醗酵技術等により燃料用エタノールを製造する技術の開発」平成１３年度〜平成１７年度成果報告書（独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）

しかしながら、乾燥時におけるリグニンの発熱量は、一般に５０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の比較的高い発熱量を有しているが、エタノールを製造する際に生成されるリグニンを主成分とする残渣は、一般に水分を５０％以上含んでいる。このため、高い発熱量を有するにもかかわらず、リグニンを燃料とする発電プラントの発電効率を向上させることが困難になっている。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、水分を多く含んだリグニンを主成分とする残渣を用いるリグニン焚き発電プラントにおいて、発電効率をより一層向上させることができるリグニン焚き発電プラントを提供することを目的とする。

本発明は、リグノセルロースからエタノールを製造する場合に生成されるリグニンを燃料とするボイラシステムと、ボイラシステムに連結され、ボイラシステムにおいて過熱された蒸気が機械仕事を行う蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され、蒸気タービンの回転仕事を電力に変換する発電機とを備えたリグニン焚き発電プラントにおいて、ボイラシステムは、リグニンを乾燥する乾燥機構と、乾燥機構に連結され、乾燥されたリグニンを粉砕する粉砕機構と、粉砕機構に連結され、燃焼用空気が燃焼用空気供給ラインから供給されて、粉砕されたリグニンを燃焼する燃焼機構と、燃焼機構内に設けられ、燃焼機構において生成された燃焼ガスにより、蒸気を過熱する蒸気過熱機構と、を有することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、燃焼機構から排出される排ガスが乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、乾燥粉砕機は、排ガスを用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、リグニンの乾燥に用いられる排ガスの温度が、２６０℃〜３２０℃であることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、燃焼機構から排出される排ガスと、乾燥用空気供給ラインから供給される乾燥用空気とが熱交換する空気予熱器を更に有し、空気予熱器によって加熱された乾燥用空気が、乾燥用空気供給ラインから乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、乾燥粉砕機は、空気予熱器によって加熱された乾燥用空気を用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、リグニンの乾燥に用いられる乾燥用空気の温度が、２６０℃〜３２０℃であることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、燃焼機構において生成された燃焼ガスが乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、乾燥粉砕機は、燃焼ガスを用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、乾燥粉砕機は、ハンマミルまたはビータミルからなることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、乾燥機構の上流側に、リグニンを脱水処理する脱水処理機構が設けられることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、粉砕機構と燃焼機構との間に、粉砕機構により粉砕されたリグニンを貯蔵する貯蔵機構が連結されることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明は、燃焼機構に、微粉炭を供給する微粉炭供給機が連結されることを特徴とするリグニン焚き発電プラントである。

本発明によれば、ボイラシステムの乾燥機構においてリグニンが乾燥され、乾燥されたリグニンが粉砕機構において粉砕されて、燃焼機構において燃焼用空気供給ラインから供給される空気とともに粉砕されたリグニンが燃焼する。このことにより、リグニンの燃焼効率をより一層向上させることができる。また、燃焼機構において生成された燃焼ガスを用いて蒸気過熱機構の蒸気が過熱され、蒸気タービンにおいて過熱された蒸気が機械仕事を行い、発電機が蒸気タービンの回転仕事を電力に変換する。このため、リグニンを燃料として用いるリグニン焚き発電プラントの発電効率をより一層向上させることができる。

第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明におけるリグニン焚き発電プラントの第１の実施の形態おいてリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。

まず、図１により、本発明におけるリグニン焚き発電プラント１について説明する。ここで、リグニン焚き発電プラント１は、リグノセルロースからエタノールを製造する際に生成されるリグニンを主成分とする残渣（以下、リグニンと記す）を燃焼させて発電させるためのものである。

図１に示すようにリグニン焚き発電プラント１は、リグニンを燃料とするボイラシステム２と、ボイラシステム２に連結され、ボイラシステム２において過熱された蒸気が機械仕事を行う蒸気タービン３と、蒸気タービン３に連結され、蒸気タービン３の回転仕事を電力に変換する発電機４とを備えている。

このうち、ボイラシステム２は、リグニンを乾燥する（乾燥機構１０ａ）とともに、リグニンを微粉状に粉砕する（粉砕機構１０ｂ）リグニン粉砕ミル１０（乾燥粉砕機）と、リグニン粉砕ミル１０に連結され、燃焼用空気が燃焼用空気供給ライン４１（後述）から供給されて、粉砕されたリグニンを燃焼する火炉１１（燃焼機構）とを有している。このうちリグニン粉砕ミル１０は、ハンマミルまたはビータミルからなっている。また、火炉１１内に、火炉１１において生成された燃焼ガスにより、蒸気を過熱する過熱器１２（蒸気過熱機構）が設けられ、この過熱器１２は蒸気タービン３に連結されている。

なお、リグニン粉砕ミル１０に、後述するように火炉１１から排出される排ガスが供給され、リグニン粉砕ミル１０において、この排ガスを用いてリグニンを乾燥するようになっている。

また、リグニン粉砕ミル１０の上流側に、リグニンを脱水処理する遠心分離機１３（脱水処理機構）が設けられ、遠心分離機１３とリグニン粉砕ミル１０との間に、脱水処理されたリグニンを貯蔵するリグニン貯蔵バンカ１４が連結されている。このリグニン貯蔵バンカ１４は、貯蔵されたリグニンをリグニン粉砕ミル１０へ送るリグニン給炭機（図示せず）を含んでいる。

また、リグニン粉砕ミル１０に、排ガスとともに送られてきたリグニンを、排ガスから採取するバグフィルタ１５が連結され、バグフィルタ１５に、採取されたリグニンを貯蔵する微粉リグニンビン１６（貯蔵機構）が連結されている。なお、リグニンを採取するために、バグフィルタ１５の代わりに分離器（サイクロン）を用いてもよい。また、微粉リグニンビン１６に、貯蔵されたリグニンを火炉１１側へ供給する微粉リグニン供給機１７が連結され、この微粉リグニン供給機１７に、バーナー１８を介して火炉１１が連結されている。すなわち、この微粉リグニン供給機１７に、後述するリグニン用一次通風機３４とバーナー１８との間に連結され、リグニンと燃焼用空気とが混合されるリグニン用混合ライン３６が連結されて、火炉１１に連結されるようになっている。

また、火炉１１においてリグニンの燃焼を補助するために、火炉１１に供給する微粉炭を貯蔵する微粉炭ビン１９が設けられている。この微粉炭ビン１９に、貯蔵された微粉炭を火炉１１側へ供給する微粉炭供給機２０が連結され、この微粉炭供給機２０に、バーナー１８を介して火炉１１が連結されている。すなわち、この微粉炭供給機２０に、後述する微粉炭用一次通風機３５とバーナー１８との間に連結され、微粉炭と燃焼用空気とが混合される微粉炭用混合ライン３７が連結されて、火炉１１に連結されるようになっている。

また、火炉１１に、火炉１１から排出される排ガスと空気とが熱交換する空気予熱器２１が連結され、この空気予熱器２１に電気集塵機２２が連結されている。また、火炉１１と空気予熱器２１との間に第１ボイラ煙道２３が連結され、空気予熱器２１と電気集塵機２２との間に第２ボイラ煙道２４が連結されている。

また、第１ボイラ煙道２３から分岐して、排ガスの流量を調整する第１排ガス制御ダンパ２５を含む第１分岐ライン２５ａが連結されるとともに、第２ボイラ煙道２４から分岐して、排ガスの流量を調整する第２排ガス制御ダンパ２６を含む第２分岐ライン２６ａが連結されている。また、第１排ガス制御ダンパ２５および第２排ガス制御ダンパ２６に、排ガス供給ライン２７を介してリグニン粉砕ミル１０が連結され、リグニン粉砕ミル１０に排ガスが供給されるようになっている。

また、排ガス供給ライン２７に、排ガス供給ライン２７を通る排ガスの温度を計測する温度計器２８が連結されている。この温度計器２８により計測された排ガスの温度に基づいて、第１排ガス制御ダンパ２５および第２排ガス制御ダンパ２６を制御する制御部２９が設けられ、この制御部２９に、温度計器２８、第１排ガス制御ダンパ２５、および第２排ガス制御ダンパ２６が各々接続され、この制御部２９により制御される。このようにして制御部２９は、第１排ガス制御ダンパ２５を通る比較的高温の排ガスの流量と、第２排ガス制御ダンパ２６を通る比較的低温の排ガスの流量とを各々調整して、リグニン粉砕ミル１０に供給される排ガスの温度を調整することができる。なお、リグニンの乾燥に用いられる排ガスの温度は、ボイラシステムのヒートバランスに整合して２６０℃〜３２０℃であることが望ましく、とりわけ約３００℃であることが好適である。

また、リグニン粉砕ミル１０に連結されたバグフィルタ１５に、バグフィルタ１５を通過した排ガスを第２ボイラ煙道２４に戻す排気通風機３０が連結されている。

一方、空気予熱器２１に、第１空気取込ライン３８を介して、空気予熱器２１に向けて燃焼用空気を取り込んで送る押込通風機３１が連結され、この第１空気取込ライン３８から分岐して第１燃焼用空気制御ダンパ３２を含む第３空気取込ライン４０が連結されている。また、空気予熱器２１に、第２空気取込ライン３９を介して第２燃焼用空気制御ダンパ３３が連結されている。これらの第１燃焼用空気制御ダンパ３２および第２燃焼用空気制御ダンパ３３は、制御部２９に各々接続され、この制御部２９により制御される。このように制御部２９は、第１燃焼用空気制御ダンパ３２を通る比較的低温の燃焼用空気の流量と、第２燃焼用空気制御ダンパ３３を通る比較的高温の燃焼用空気の流量とを各々調整して、火炉１１に供給される燃焼用空気の温度を調整することができる。

また第１燃焼用空気制御ダンパ３２および第２燃焼用空気制御ダンパ３３に、燃焼用空気供給ライン４１が連結され、この燃焼用空気供給ライン４１に、リグニン用一次通風機３４および微粉炭用一次通風機３５が各々連結されている。

また、リグニン用一次通風機３４に、リグニン用混合ライン３６を介してバーナー１８が連結されている。このように、リグニン用混合ライン３６において、空気予熱器２１において加熱された燃焼用空気と、微粉リグニン供給機１７から供給されるリグニンとが混合され、バーナー１８へ送られるようになっている。

同様に、微粉炭用一次通風機３５に、微粉炭用混合ライン３７を介してバーナー１８が連結されている。このように、微粉炭用混合ライン３７において、空気予熱器２１において加熱された燃焼用空気と、微粉炭供給機２０から供給される微粉炭とが混合されて、バーナー１８へ送られるようになっている。

また、図１に示すように、本実施の形態によるリグニン焚き発電プラント１に、リグノセルロースからエタノールを製造するエタノール製造プラント７０が併設されている。すなわち、エタノール製造プラント７０から生成されるリグニンは、リグニン焚き発電プラント１の遠心分離機１３に供給されるとともに、過熱器１２において過熱された蒸気は、エタノール製造プラント７０に供給されるようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、図１に示すように、リグニン焚き発電プラント１に併設されたエタノール製造プラント７０においてリグノセルロースから分離されたリグニンが、リグニン焚き発電プラント１の遠心分離機１３に供給されて脱水処理される。次に、脱水処理されたリグニンはリグニン貯蔵バンカ１４へ送られて貯蔵される。次に、リグニン貯蔵バンカ１４に貯蔵されたリグニンは、リグニン貯蔵バンカ１４のリグニン給炭機（図示せず）を用いてリグニン粉砕ミル１０に送られる。一方、リグニン粉砕ミル１０に、排ガス供給ライン２７を介して後述する排ガスが供給される。

次に、リグニン粉砕ミル１０において、リグニンは、供給された排ガスにより乾燥されるとともに微粉状に粉砕される。その後、粉砕されたリグニンは、供給された排ガスの流れに乗ってバグフィルタ１５へ送られる。

次に、バグフィルタ１５へ排ガスとともに送られてきたリグニンはバグフィルタ１５において採取され、微粉リグニンビン１６に送られて貯蔵される。一方排ガスは、バグフィルタ１５内を通過し、バグフィルタ１５に連結された排気通風機３０を用いて、第２ボイラ煙道２４を介して電気集塵機２２に送られる。

次に、微粉リグニンビン１６に貯蔵されたリグニンは、微粉リグニン供給機１７を用いてリグニン用混合ライン３６に送られる。その後、リグニン用混合ライン３６において後述する燃焼用空気と混合されて、バーナー１８を介して火炉１１へ送られる。このことにより、ボイラシステム２の運転状況に応じて、火炉１１に送るリグニンの量を調整することができ、ボイラシステム２の運用性を向上させることができる。

同時に、微粉炭ビン１９に貯蔵された微粉炭は、微粉炭供給機２０により微粉炭用混合ライン３７に送られる。その後、微粉炭用混合ライン３７において後述する燃焼用空気と混合されて、バーナー１８を介して火炉１１へ送られる。このことにより、火炉１１におけるリグニンの燃焼が補助され、ボイラシステムの熱効率を向上させることができる。また、ボイラシステム２の運転状況に応じて、火炉１１に送る微粉炭の量を調整することができ、ボイラシステム２の運用性を向上させることができる。

一方、燃焼用空気は押込通風機３１において取り込まれ、押込通風機３１から第１空気取込ライン３８および第３空気取込ライン４０を介して第１燃焼用空気制御ダンパ３２に送られると共に、押込通風機３１から第１空気取込ライン３８を介して空気予熱器２１に送られる。第１燃焼用空気制御ダンパ３２に送られた燃焼用空気は、燃焼用空気供給ライン４１へ送られる。同時に、空気予熱器２１に送られた燃焼用空気は、空気予熱器２１において後述する排ガスと熱交換して加熱され、第２空気取込ライン３９および第２燃焼用空気制御ダンパ３３を介して燃焼用空気供給ライン４１へ送られる。この間、制御部２９により第１燃焼用空気制御ダンパ３２および第２燃焼用空気制御ダンパ３３が制御され、第１燃焼用空気制御ダンパ３２および第２燃焼用空気制御ダンパ３３を通る燃焼用空気の流量が各々調整される。このことにより、火炉１１においてリグニンの燃焼に用いられる燃焼用空気の温度を調整することができる。

次に、燃焼用空気供給ライン４１に送られた燃焼用空気は、リグニン用一次通風機３４を用いてリグニン用混合ライン３６に送られ、微粉リグニン供給機１７から供給されるリグニンと混合される。その後、リグニンと混合された燃焼用空気は、バーナー１８を介して火炉１１へ送られる。同時に、燃焼用空気が、微粉炭用一次通風機３５を用いて微粉炭用混合ライン３７に送られ、微粉炭供給機２０から供給される微粉炭と混合される。その後、微粉炭と混合された燃焼用空気は、バーナー１８を介して火炉１１へ送られる。

次に、燃焼用空気と各々混合されたリグニンおよび微粉炭は、火炉１１内において燃焼する。このことにより過熱器１２内の蒸気は、火炉１１内の輻射熱を受けるとともに高温の燃焼ガスから熱を受けて過熱される。次に、過熱器１２内で過熱された蒸気は、過熱器１２に連結された蒸気タービン３に供給されて機械仕事を行い、蒸気タービン３に連結された発電機４において、蒸気タービン３の回転仕事が電力に変換される。

同時に、過熱器１２内において過熱された蒸気は、リグニン焚き発電プラント１に併設されたエタノール製造プラント７０に供給されて使用される。このことにより、過熱器１２内において過熱された蒸気を余すことなく有効に利用することができる。

一方、火炉１１から排出される排ガスは、第１ボイラ煙道２３を介して空気予熱器２１に送られる。次に、空気予熱器２１に送られた排ガスは、上述したように燃焼用空気と熱交換し、その後第２ボイラ煙道２４を介して電気集塵機２２に送られ、電気集塵機２２から排出される。

この間、第１ボイラ煙道２３から分岐して連結された第１排ガス制御ダンパ２５を含む第１分岐ライン２５ａ、および第２ボイラ煙道２４から分岐して連結された第２排ガス制御ダンパ２６を含む第２分岐ライン２６ａに排ガスが各々送られる。その後排ガスは、上述したように排ガス供給ライン２７を介してリグニン粉砕ミル１０に供給される。ここで、リグニン粉砕ミル１０に供給される排ガスの温度は、排ガス供給ライン２７に連結された温度計器２８を用いて計測される。この温度計器２８を用いて計測された排ガスの温度に基づいて、制御部２９により第１排ガス制御ダンパ２５および第２排ガス制御ダンパ２６が制御され、第１排ガス制御ダンパ２５および第２排ガス制御ダンパ２６を通る排ガスの流量が各々調整される。このことにより、リグニンの乾燥に用いられる排ガスの温度が、２６０℃〜３２０℃、とりわけ約３００℃に調整され、リグニンを確実に乾燥させることができる。

このように本実施の形態によれば、水分を多く含んだリグニンは、遠心分離機１３において脱水処理されるとともに、リグニン粉砕ミル１０において供給された排ガスにより乾燥される。このことにより、水分を多く含んだリグニンから、水分を確実に除去することができる。また、乾燥されたリグニンはリグニン粉砕ミル１０において微粉状にされて、火炉１１において供給された微粉炭および燃焼用空気とともに燃焼する。このことにより、リグニンの燃焼効率をより一層向上させることができる。また、火炉１１において生成された燃焼ガスを用いて過熱器１２内の蒸気が過熱され、蒸気タービン３において過熱された蒸気が機械仕事を行い、発電機４が蒸気タービン３の回転仕事を電力に変換する。このため、水分を多く含むリグニンを燃料として用いるリグニン焚き発電プラント１の発電効率をより一層向上させることができる。

第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントについて説明する。ここで、図２は、本発明の第２の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。

図２に示す第２の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラント１は、リグニンを乾燥するために乾燥用空気を用いている点が異なるが、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図２に示すように、遠心分離機１３に、乾燥機５０（ドライヤ）が連結され、この乾燥機５０に後述する乾燥用空気が供給されて、脱水処理されたリグニンが予め乾燥されるようになっている。また乾燥機５０に、予め乾燥されたリグニンを貯蔵するリグニン貯蔵バンカ１４が連結されている。このリグニン貯蔵バンカ１４は、貯蔵されたリグニンをリグニン粉砕ミル１０へ送るリグニン給炭機（図示せず）を含んでいる。

また、燃焼用空気の一部を乾燥用空気として用いるために、第１空気取込ライン３８から分岐して、乾燥用空気の流量を調整する第１乾燥用空気制御ダンパ５１を含む第１分岐ライン５１ａが連結されるとともに、第２空気取込ライン３９から分岐して、乾燥用空気の流量を調整する第２乾燥用空気制御ダンパ５２を含む第２分岐ライン５２ａが連結されている。また、第１乾燥用空気制御ダンパ５１および第２乾燥用空気制御ダンパ５２に、第１乾燥用空気供給ライン５３（乾燥用空気供給ライン）を介して乾燥機５０が連結され、乾燥機５０に乾燥用空気が供給されるようになっている。さらに、乾燥機５０に第２乾燥用空気供給ライン５４（乾燥用空気供給ライン）を介してリグニン粉砕ミル１０が連結され、リグニン粉砕ミル１０に乾燥用空気が供給されるようになっている。このようにして、リグニン粉砕ミル１０に乾燥用空気が供給され、リグニン粉砕ミル１０において、この乾燥用空気を用いてリグニンを乾燥するようになっている。

また、第１乾燥用空気供給ライン５３に、第１乾燥用空気供給ライン５３を通る乾燥用空気の温度を計測する温度計器２８が連結されている。また温度計器２８、第１乾燥用空気制御ダンパ５１、および第２乾燥用空気制御ダンパ５２に制御部２９が接続され、この温度計器２８により計測された乾燥用空気の温度に基づいて、制御部２９により第１乾燥用空気制御ダンパ５１および第２乾燥用空気制御ダンパ５２が制御される。このように、制御部２９により第１乾燥用空気制御ダンパ５１を通る比較的低温の乾燥用空気の流量と、第２乾燥用空気制御ダンパ５２を通る比較的高温の乾燥用空気の流量とを各々調整して、乾燥機５０およびリグニン粉砕ミル１０に供給される乾燥用空気の温度を調整することができる。なお、リグニンの乾燥に用いられる乾燥用空気の温度は、２６０℃〜３２０℃であることが望ましく、とりわけ約３００℃であることが好適である。

また、リグニン粉砕ミル１０に連結されたバグフィルタ１５に、バグフィルタ１５を通過した乾燥用空気をバーナー１８に送る乾燥用空気通風機５５が連結されている。

図２において、遠心分離機１３に連結された乾燥機５０に、遠心分離機１３において脱水処理されたリグニンが送られるともに、第１乾燥用空気供給ライン５３を介して、後述する乾燥用空気が供給されて、リグニンが乾燥される。

乾燥されたリグニンはリグニン貯蔵バンカ１４へ送られ、リグニン貯蔵バンカ１４に貯蔵される。次に、リグニン貯蔵バンカ１４に貯蔵されたリグニンは、リグニン貯蔵バンカ１４のリグニン給炭機（図示せず）を用いてリグニン粉砕ミル１０に送られる。この間、乾燥機５０においてリグニンを乾燥させた乾燥用空気は、第２乾燥用空気供給ライン５４を介してリグニン粉砕ミル１０に供給される。

次に、リグニン粉砕ミル１０において、リグニンは供給された乾燥用空気により再び乾燥されるとともに微粉状に粉砕される。その後、粉砕されたリグニンは、供給された乾燥用空気の流れに乗ってバグフィルタ１５へ送られる。

次に、バグフィルタ１５へ乾燥用空気とともに送られてきたリグニンはバグフィルタ１５に採取され、微粉リグニンビン１６に送られて貯蔵される。一方乾燥用空気は、バグフィルタ１５を通過し、バグフィルタ１５に連結された乾燥用空気通風機５５を用いてバーナー１８へ送られる。このことにより、予熱された乾燥用空気を余すことなく有効に利用することができる。

一方、第１空気取込ライン３８から分岐して連結された第１乾燥用空気制御ダンパ５１を含む第１分岐ライン５１ａ、および第２空気取込ライン３９から分岐して連結された第２乾燥用空気制御ダンパ５２を含む第２分岐ライン５２ａに乾燥用空気が各々送られる。その後乾燥用空気は、上述したように第１乾燥用空気供給ライン５３を介して乾燥機５０に送られ、さらに第２乾燥用空気供給ライン５４を介してリグニン粉砕ミル１０に供給される。ここで、乾燥機５０およびリグニン粉砕ミル１０に供給される乾燥用空気の温度は、第１乾燥用空気供給ライン５３に連結された温度計器２８を用いて計測される。この温度計器２８を用いて計測された乾燥用空気の温度に基づいて、制御部２９により第１乾燥用空気制御ダンパ５１および第２乾燥用空気制御ダンパ５２における乾燥用空気の流量が各々調整される。このことにより、リグニンの乾燥に用いられる乾燥用空気の温度が、２６０℃〜３２０℃、とりわけ約３００℃に調整され、リグニンを確実に乾燥させることができる。このように乾燥機５０およびリグニン粉砕ミル１０において、リグニンが乾燥される。

このように本実施の形態によれば、水分を多く含んだリグニンは、遠心分離機１３において脱水処理されるとともに、乾燥機５０において供給された乾燥用空気を用いて予め乾燥され、さらに、リグニン粉砕ミル１０において供給された乾燥用空気を用いて再び乾燥される。このことにより、水分を多く含んだリグニンから、水分を確実に除去することができる。また、リグニンを乾燥するために乾燥用空気を用いているため、乾燥機５０などにおいて粉塵などによるトラブルが発生することが少ない。

第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントについて説明する。ここで、図３は、本発明の第３の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。

図３に示す第３の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラント１は、リグニンを乾燥するために燃焼ガスを用いている点が異なるが、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示すように、遠心分離機１３に連結されたリグニン貯蔵バンカ１４に、火炉１１の上部とリグニン粉砕ミル１０との間を連結する燃焼ガス供給ライン６０が連結されている。

また、第１燃焼用空気制御ダンパ３２および第２燃焼用空気制御ダンパ３３に、燃焼用空気供給ライン４１が連結されこの燃焼用空気供給ライン４１に、一次通風機６１が連結されている。この一次通風機６１にリグニン粉砕ミル１０が連結され、一次通風機６１により燃焼用空気がリグニン粉砕ミル１０に供給されるようになっている。このようにして、リグニン粉砕ミル１０に乾燥用空気が供給され、リグニン粉砕ミル１０において、この乾燥用空気を用いてリグニンを乾燥するようになっている。

また、リグニン粉砕ミル１０に、バーナー１８が連結されている。

図３において、リグニン貯蔵バンカ１４のリグニン給炭機（図示せず）から送られたリグニンは、燃焼ガス供給ライン６０において、火炉１１から供給される燃焼ガスと混合される。この間、燃焼ガス供給ライン６０において、リグニンは、６００℃を超える比較的高温の燃焼ガスと混合される。このため、リグニンは昇温されて確実に乾燥される。次に、リグニンは、燃焼ガスの流れに乗ってリグニン粉砕ミル１０に送られる。一方、燃焼用空気は、燃焼用空気供給ライン４１を介して一次通風機６１によりリグニン粉砕ミル１０に供給される。

次に、リグニン粉砕ミル１０において、リグニンは、供給された燃焼用空気および燃焼ガスとともにさらに乾燥されるとともに、微粉状に粉砕される。その後、粉砕されたリグニンは、燃焼用空気および燃焼ガスとともに、燃焼ガスの流れに乗ってバーナー１８へ送られる。

このように本実施の形態によれば、水分を多く含んだリグニンは、燃焼ガス供給ライン６０およびリグニン粉砕ミル１０において供給された比較的高温の燃焼ガスを用いて乾燥される。このことにより、比較的水分を多く含んだリグニンから、水分を確実に除去することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。 図３は、本発明の第３の実施の形態におけるリグニン焚き発電プラントの全体構成を示す図である。

符号の説明

１ リグニン焚き発電プラント
２ ボイラシステム
３ 蒸気タービン
４ 発電機
１０ リグニン粉砕ミル
１０ａ 乾燥機構
１０ｂ 粉砕機構
１１ 火炉
１２ 過熱器
１３ 遠心分離機
１４ リグニン貯蔵バンカ
１５ バグフィルタ
１６ 微粉リグニンビン
１７ 微粉リグニン供給機
１８ バーナー
１９ 微粉炭ビン
２０ 微粉炭供給機
２１ 空気予熱器
２２ 電気集塵機
２３ 第１ボイラ煙道
２４ 第２ボイラ煙道
２５ 第１排ガス制御ダンパ
２５ａ 第１分岐ライン
２６ 第２排ガス制御ダンパ
２６ａ 第２分岐ライン
２７ 排ガス供給ライン
２８ 温度計器
２９ 制御部
３０ 排気通風機
３１ 押込通風機
３２ 第１燃焼用空気制御ダンパ
３３ 第２燃焼用空気制御ダンパ
３４ リグニン用一次通風機
３５ 微粉炭用一次通風機
３６ リグニン用混合ライン
３７ 微粉炭用混合ライン
３８ 第１空気取込ライン
３９ 第２空気取込ライン
４０ 第３空気取込ライン
４１ 燃焼用空気供給ライン
５０ 乾燥機
５１ 第１乾燥用空気制御ダンパ
５１ａ 第１分岐ライン
５２ 第２乾燥用空気制御ダンパ
５２ａ 第２分岐ライン
５３ 第１乾燥用空気供給ライン
５４ 第２乾燥用空気供給ライン
５５ 乾燥用空気通風機
６０ 燃焼ガス供給ライン
６１ 一次通風機
７０ エタノール製造プラント

Claims (13)

1. リグノセルロースからエタノールを製造する場合に生成されるリグニンを燃料とするボイラシステムと、ボイラシステムに連結され、ボイラシステムにおいて過熱された蒸気が機械仕事を行う蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され、蒸気タービンの回転仕事を電力に変換する発電機とを備えた
   リグニン焚き発電プラントにおいて、
   ボイラシステムは、リグニンを乾燥する乾燥機構と、
   乾燥機構に連結され、乾燥されたリグニンを粉砕する粉砕機構と、
   粉砕機構に連結され、燃焼用空気が燃焼用空気供給ラインから供給されて、粉砕されたリグニンを燃焼する燃焼機構と、
   燃焼機構内に設けられ、燃焼機構において生成された燃焼ガスにより、蒸気を過熱する蒸気過熱機構と、を有することを特徴とするリグニン焚き発電プラント。
2. 燃焼機構から排出される排ガスが乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とする請求項１に記載のリグニン焚き発電プラント。
3. 乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、
   乾燥粉砕機は、排ガスを用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とする請求項２に記載のリグニン焚き発電プラント。
4. リグニンの乾燥に用いられる排ガスの温度が、２６０℃〜３２０℃であることを特徴とする請求項２または３に記載のリグニン焚き発電プラント。
5. 燃焼機構から排出される排ガスと、乾燥用空気供給ラインから供給される乾燥用空気とが熱交換する空気予熱器を更に有し、
   空気予熱器によって加熱された乾燥用空気が、乾燥用空気供給ラインから乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とする請求項１に記載のリグニン焚き発電プラント。
6. 乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、
   乾燥粉砕機は、空気予熱器によって加熱された乾燥用空気を用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とする請求項５に記載のリグニン焚き発電プラント。
7. リグニンの乾燥に用いられる乾燥用空気の温度が、２６０℃〜３２０℃であることを特徴とする請求項５または６に記載のリグニン焚き発電プラント。
8. 燃焼機構において生成された燃焼ガスが乾燥機構に供給されて、リグニンを乾燥することを特徴とする請求項１に記載のリグニン焚き発電プラント。
9. 乾燥機構および粉砕機構は単一の乾燥粉砕機を構成し、
   乾燥粉砕機は、燃焼ガスを用いてリグニンを乾燥するとともに、リグニンを粉砕することを特徴とする請求項８に記載のリグニン焚き発電プラント。
10. 乾燥粉砕機は、ハンマミルまたはビータミルからなることを特徴とする請求項３、６、または９に記載のリグニン焚き発電プラント。
11. 乾燥機構の上流側に、リグニンを脱水処理する脱水処理機構が設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のリグニン焚き発電プラント。
12. 粉砕機構と燃焼機構との間に、粉砕機構により粉砕されたリグニンを貯蔵する貯蔵機構が連結されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のリグニン焚き発電プラント。
13. 燃焼機構に、微粉炭を供給する微粉炭供給機が連結されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のリグニン焚き発電プラント。

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