JP5078761B2 - 発電システム - Google Patents

Description

本発明は、木材チップを燃焼若しくは乾留させることによって発生させられるガスを利用して電気を発生させる発電システムに関する。

従来、この種の発電システムとしては、例えば、特許文献１（特開２００１−２０７５０号公報掲載）に掲載されたものが知られている。この発電システムは、図３に示すように、トラック１０５で搬送され貯留槽１０６に入れられた木材チップが供給され、この木材チップを燃焼させてガスを発生させるガス発生炉１００と、ガス発生炉１００からのガスのダスト分を除去する集塵装置１０１と、集塵装置１０１からのガスを冷却装置１０１ａを通した後精製を行なうガス精製装置１０２と、ガス精製装置１０２からのガスを燃焼させて動力を発生させるエンジン１０３と、エンジン１０３からの出力により発電を行なう発電機１０４とを備えてなる。
集塵装置１０１は、例えば、ガス発生炉１００で発生させられたガスのダスト分を除去するサイクロンで構成され、精製装置１０２は、例えば、ガス発生炉１００で発生させられたガスのタール分を除去するバグフィルターで構成されている。

特開２００１−２０７５０号公報

しかしながら、この従来の発電システムにおいては、ダスト分をサイクロンからなる集塵装置１０１、タール分をバグフィルターからなるガス精製装置１０２を用いて夫々除去しているため、これらの装置は比較的構造も複雑で、比較的高価な装置であり、システム全体の製造コストが高くなっているという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡易で安価な装置を用いてダスト分やタール分を除去することができるようにして、システム全体のコストダウンを図った発電システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の発電システムは、木材チップが収納され該木材チップを燃焼若しくは乾留させることによって稼働させてガスを発生させるガス発生装置と、該ガス発生装置で発生させられたガスを燃料にして駆動するエンジンと、該エンジンの出力により発電を行なう発電機とを備えた発電システムにおいて、上記ガス発生装置を複数設け、該各ガス発生装置にガスの導入口及び排出口を設け、上記各ガス発生装置の各導入口及び各排出口を、上記複数のガス発生装置のうち少なくともいずれか一つを稼働させてガスを発生させ、その他のガス発生装置が上記稼働するガス発生装置から発生したガスを通過させて収納した木材チップにより該ガスの浄化を行なう浄化機能を奏するように開閉バルブを有した接続パイプで接続し、上記浄化機能を奏するガス発生装置から排出されるガスを取り出すための開閉バルブを有したガス取出管を設けた構成としている。

これにより、木材チップを燃焼若しくは乾留させて発電を行なうときは、複数のガス発生装置のうち少なくともいずれか一つを稼働させて、木材チップを燃焼若しくは乾留させてガスを発生させ、他のガス発生装置は、浄化装置として機能させる。稼働させたガス発生装置から発生したガスは、稼働していない浄化装置として機能するガス発生装置の導入口から装置内に導入されて通過していき、排出口から排出されてガス取出管から取り出される。取り出されたガスは、エンジンに送られ、このガスによってエンジンが駆動して動力を出力し、このエンジンの動力の出力によって発電機が駆動して発電を行なう。

稼働していないガス発生装置内においては、ガスが通過する際、この装置内に収納されている木材チップにガス中のダスト分やタール分が同時に吸着されていくので、浄化機能を奏するようになり、集塵装置や精製装置を用いた場合と比較しても、ガスの浄化機能に遜色はなく、また、ガス発生装置がガスの浄化機能を有するので、別途浄化装置等を備える必要がなく、それだけ、システム全体を簡易に構成することができる。また、木材チップを収納させるだけなので、比較的安価に装置を構成することができるとともに、装置の構造を簡易に構成することができる。また、各ガス発生装置を、開閉バルブを有した接続パイプで接続しているため、複数のガス発生装置をどのように接続しても、開閉バルブを開閉させることにより、確実にガス発生装置の導入口からガスを導入させ、ガス発生装置の排出口からガスを排出させることができるので、この点でも、システム全体を簡易に構成することができる。

次に、浄化装置として機能させたガス発生装置内の木材チップが汚れてきたならば、適時に、今度はこのガス発生装置を稼働させ、上記と同様に他のガス発生装置を浄化装置として機能させる。このようにして、ガス発生装置をガス発生機能若しくは浄化機能を奏するように適宜切り換えて運用する。この場合、切り換えられたガス発生装置においては、汚れた木材チップをそのまま燃焼若しくは乾留させることができ、そのため、逐一汚れた木材チップを取り出してガス発生機能を奏するガス発生装置に入れ替えしなくても良いので、処理効率が向上する。また、汚れた木材チップを燃焼若しくは乾留させるので、木材チップを、効率良く、経済的に利用することができる。

そして、必要に応じ、上記複数のガス発生装置を順位付けし、前位側のガス発生装置の排出口とこれより一つ後位側のガス発生装置の導入口とを接続パイプで接続し、最後位のガス発生装置の排出口と最前位のガス発生装置の導入口とを接続パイプで接続した構成としている。これにより、一つのガス発生装置でガスを発生させると、このガス発生装置の排出口からガスが排出され、排出されたガスは、これより一つ後位側のガス発生装置にその導入口から導入される。即ち、複数のガス発生装置がループ状に接続されるようになるので、比較的簡易な接続とすることができる。また、このように複数のガス発生装置を接続すると、稼働させたガス発生装置の一つ後位側の浄化装置として機能するガス発生装置内に収納されている木材チップが最もダスト分やタール分を吸着して汚れるので、今度はこの汚れた木材チップを収納しているガス発生装置を稼働させてガスを発生させることにより、逐一汚れた木材チップを取り出してガス発生機能を奏するガス発生装置に入れ替えしなくても良いので、処理効率が向上するとともに、比較的綺麗な木材チップが収納されているガス発生装置を浄化機能を奏するガス発生装置とすることができるので、ガスの浄化機能を維持することができる。更に、汚れた木材チップを燃焼若しくは乾留させるので、木材チップを、効率良く、経済的に利用することができる。

本発明の発電システムによれば、複数のガス発生装置のうち少なくともいずれか一つを稼働させて、木材チップを燃焼若しくは乾留させてガスを発生させ、このガスを浄化機能を奏するガス発生装置に導入させて通過させるので、ガスが通過する際、装置内に収納されている木材チップにガス中のダスト分やタール分が同時に吸着されていき、この場合、集塵装置や精製装置を用いた場合と比較しても、ガスの浄化機能に遜色はなく、また、ガス発生装置がガスの浄化機能を有するので、別途浄化装置等を備える必要がなく、それだけ、システム全体を簡易に構成することができるとともに、比較的安価な装置で構成することができる。また、適時に、ガス発生装置をガス発生機能若しくは浄化機能を奏するように適宜切り換えて運用するので、汚れた木材チップをそのまま燃焼若しくは乾留させることができ、そのため、逐一汚れた木材チップを取り出してガス発生機能を奏するガス発生装置に入れ替えしなくても良いので、処理効率が向上する。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る発電システムを説明する。
図１または図２に示す本発明の実施の形態に係る発電システムＳは、木材チップＭが収納され木材チップＭを燃焼若しくは乾留させることによって稼働させてガスを発生させるガス発生装置１と、ガス発生装置１に木材チップＭを供給する木材チップ供給部１０と、ガス発生装置１で発生させられたガスを燃料にして駆動するエンジン２０と、エンジン２０の出力により発電を行なう発電機３０とを備えて構成されている。本実施の形態では、木材チップＭを燃焼させている。

ガス発生装置１は、図１または図２に示すように、木材チップＭを収容して燃焼させ耐熱ブロック２ａを備えて形成される炉２と、炉２に設けられる点火口２ｂと、炉２の下側に設けられ炉２内にガスを導入する導入口３と、炉２の上側に設けられ炉２内のガスを排出する排出口４と、導入口３の下側に設けられ燃焼した木材チップＭを取り出す炭取出部５とを備えて構成されている。炭取出部５は、炉２から燃焼後の木材チップＭを搬送するスクリュウコンベア５ａと、このスクリュウコンベア５ａを駆動させるモータ５ｂとを備えて構成されている。符号６は、炉２内に空気を送給する送風ファンである。

このガス発生装置１は、順位付けして複数設けられ、各ガス発生装置１の各導入口３及び各排出口４が、複数のガス発生装置１のうち少なくともいずれか一つを稼働させてガスを発生させ、その他のガス発生装置１が稼働するガス発生装置１から発生したガスを通過させてガスの浄化を行なう浄化機能を奏するように開閉バルブ７を有した接続パイプ８で接続されている。また、浄化機能を奏するガス発生装置１から排出されるガスを取り出すための開閉バルブ７を有したガス取出管９が設けられている。実施の形態では、このガス取出管９は、接続パイプ８に接続されている。

本実施の形態では、ガス発生装置１は３台設けられ、最前位のガス発生装置１ａの排出口４と、これより一つ後位側のガス発生装置１ｂの導入口３とが接続パイプ８で接続され、このガス発生装置１ｂの排出口４と最後位のガス発生装置１ｃの導入口３とが接続パイプ８で接続され、最後位のガス発生装置１ｃの排出口４と最前位のガス発生装置１ａの導入口３とが接続パイプ８で接続されている。また、各接続パイプ８に夫々ガス取出管９が接続されており、このガス取出管９には、ガス発生装置１から排出されたガスを吸引する吸引ブロア９ａが設けられている。

木材チップ供給部１０は、図１に示すように、木材チップＭを貯留するホッパ１１と、ホッパ１１内の木材チップＭをガス発生装置１に搬送するスクリュウコンベア１２とで構成されている。符号１３は、スクリュウコンベア１２を駆動させるモータである。

エンジン２０は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどを用いて構成される。実施の形態ではディーゼルエンジンが用いられている。このディーゼルエンジンは、ガスのみならず、軽油を燃料としても動力を得ることができる両用タイプに形成されている。また、エンジン２０の前には、ガスをよりクリーンにするためのフィルタ４０が設けられている。
発電機３０は、エンジン２０から出力される動力を用いて発電を行なうものである。

従って、この実施の形態に係る発電システムＳを使用して発電を行なう場合は以下のようにする。先ず、ホッパ１１に木材チップＭを入れ、貯留する。ホッパ１１に貯留された木材チップＭは、ホッパ１１の底に連設されたスクリュウコンベア１２から各ガス発生装置１内の炉２に搬送される。この状態で３台のガス発生装置１のうち少なくとも一つのガス発生装置１を稼働させる。本実施の形態では、一つのガス発生装置１を稼働させ、このガス発生装置１に収納されている木材チップＭが燃焼し尽くした後、順次別のガス発生装置１を稼働させるようにしている。詳しくは、例えば、先ず、最前位のガス発生装置１ａを稼働させ、このガス発生装置１ａの稼働終了後、一つ後位側のガス発生装置１ｂを稼働させ、次に、ガス発生装置１ｃを稼働させていく。このとき、各接続パイプ８の開閉バルブ７は、稼働しているガス発生装置１と、その一つ前位側のガス発生装置１とを接続している接続パイプ８の開閉バルブ７を閉にし、その他の２つの開閉バルブ７を開にする。また、開閉バルブ７が閉になっている接続パイプ８に接続されているガス取出管９の開閉バルブ７を開にし、開閉バルブ７が開になっている接続パイプ８に接続されているガス取出管９の開閉バルブ７を閉にする。

最前位のガス発生装置１ａを稼働させる場合は、ガス発生装置１ａの点火口２ｂから火種を入れ、送風ファン６から風を送り込む。これにより、木材チップＭが燃焼させられ、木質のガスが発生させられる。このガスは、ガス発生装置１ａの排出口４から排出され、一つ後位側のガス発生装置１ｂの導入口３からガス発生装置１ｂ内に導入される。このガス発生装置１ｂ内では、導入されたガスが装置１ｂ内に収納されている木材チップＭと接触しながら通過していく。この通過の際、ガス中のダスト分やタール分が同時に木材チップＭに吸着されていく。このとき、導入口３がガス発生装置１ｂの下側に設けられ、排出口４がガス発生装置１ｂの上側に設けられているので、ガス発生装置１ｂに導入されたガスは、より多くの木材チップＭと接触するようになり、そのため、ダスト分やタール分の吸着効率が向上し、ガスの浄化が精度良く行なわれる。

ガス発生装置１ｂ内を通過したガスは、ガス発生装置１ｂの排出口４から排出され、接続パイプ８を通過し、最後位のガス発生装置１ｃの導入口３からガス発生装置１ｃ内に導入される。このガス発生装置１ｃ内においても、上記と同様に装置１ｃ内に収納されている木材チップＭにガスが接触してガスの浄化を行なうので、ガス発生装置１ｃ内を通過したガスは、よりクリーンなガスとなる。そのため、集塵装置や精製装置を用いた場合と比較しても、ガスの浄化機能に遜色はなく、また、ガス発生装置１がガスの浄化機能を有するので、別途浄化装置等を備える必要がなく、それだけ、システム全体を簡易に構成することができる。また、木材チップＭを収納させるだけなので、比較的安価にガス発生装置１を構成することができるとともに、ガス発生装置１の構造を簡易に構成することができる。

そして、ガス発生装置１ｃ内を通過したガスは、ガス発生装置１ｃの排出口４から排出され、吸引ブロア９ａによって吸引されてガス取出管９を通過し、フィルタ４０に導入される。フィルタ４０に導入されたガスは更にタール分を除去され、高純度のガスとなってエンジン２０に送り込まれる。エンジン２０は、このガスを燃料とし、これを燃焼させることによって動力を得る。このエンジン２０から出力される動力を用いて、発電機３０によって発電を行なう。尚、本実施の形態で用いているエンジン２０はディーゼルエンジンであるため、非常時には軽油を燃料とし、これを燃焼させることによって動力を得ることもできる。

このようにしてガス発生装置１ａを稼働させて発電を行ない、ガス発生装置１ａ内に収納されている木材チップＭが燃焼し尽くしたら、ガス発生装置１ａの稼働を停止し、ガス発生装置１ａの炭取出部５から燃焼後の木材チップＭを取り出し、その後、木材チップ供給部１０によってガス発生装置１ａ内に、新たに綺麗な木材チップＭを収納する。即ち、ガスを発生させた後、ガスを発生させた装置内は、綺麗な木材チップＭに入れ替えられるので、常時綺麗な木材チップＭが収納されるようになる。このとき、炭取出部５及び木材チップ供給部１０をスクリュウコンベア５ａ、１２を用いて構成しているので、木材チップＭの入れ替えを比較的短時間で行なうことができる。

そして、再び発電を行なうが、このとき、ガス発生装置１ｂ及びガス発生装置１ｃ内の木材チップＭは、先の発電によって汚れている。特に、ガス発生装置１ｂ内の木材チップＭは、ガスを発生させたガス発生装置１ａの一つ後位側であるため、ガス発生装置１ｃ内の木材チップＭに比べて汚れており、また、ガス発生装置１ａは新しい木材チップＭに交換されているので、３台の中でガス発生装置１ｂが最も浄化機能が低下している。よって、ガス発生装置１ｂを稼働させることにより、比較的綺麗な木材チップが収納されているガス発生装置１ａ、１ｃを、浄化機能を奏するガス発生装置１とすることができるので、浄化機能を維持することができる。このようにして、適時に、ガス発生装置１をガス発生機能若しくは浄化機能を奏するように適宜切り換えて運用する。この場合、切り換えられたガス発生装置１においては、汚れた木材チップＭをそのまま燃焼若しくは乾留させることができ、そのため、逐一汚れた木材チップＭを取り出してガス発生機能を奏するガス発生装置１に入れ替えしなくても良いので、処理効率が向上する。また、汚れた木材チップＭを燃焼させるので、木材チップＭを、効率良く、経済的に利用することができる。

ガス発生装置１ｂを稼働させると、ガス発生装置１ｂでガスが発生させられ、このガスは、ガス発生装置１ｃに導入され、その後、ガス発生装置１ａに導入される。このときも、ガス発生装置１ｃ及びガス発生装置１ａにおいては、上記と同様にガスの浄化が行なわれる。そして、ガス発生装置１ａから排出されたガスは、ガス取出管９を通過してフィルタ４０に導入され、フィルタ４０からエンジン２０に送られてエンジン２０を駆動させ、エンジン２０の動力の出力によって発電機３０で発電が行なわれる。そして、上記と同様に、ガス発生装置１ｂ内の木材チップＭを炭取出部５から取り出し、新たな木材チップＭを収納する。

このようにして、順次後位側のガス発生装置１を稼働させ、これを繰り返して発電を行なう。このとき、複数のガス発生装置１をループ状に接続しているため、各ガス発生装置１を比較的簡易な接続とすることができるとともに、何度繰り返し発電を行なっても、ガスの浄化精度を維持することができる。

尚、上記実施の形態において、ガス発生装置１を３台設けたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、何台設けても良く、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態において、各ガス発生装置１をループ状に接続したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのように接続しても良く、適宜変更して差支えない。また、一つの接続パイプ８が複数の開閉バルブ７を有するようにしても良く、これによって、様々な接続形態にすることができる。
更に、上記実施の形態において、一つのガス発生装置１を稼働させたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、何台稼働させても良く、適宜変更して差支えない。

尚また、上記実施の形態において、発電を繰り返し行なう場合、順次後位側のガス発生装置１を稼働させていくようにしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのガス発生装置１を稼働させても良く、適宜変更して差支えない。即ち、同じガス発生装置１を稼働させ続けても良い。
また、上記実施の形態において、ガス発生装置１に収納されている木材チップＭが燃焼し尽くした後、これを炭取出部５から取り出し、新しい木材チップＭに入れ替えてから、次の発電を行なうようにしたが、稼働させたガス発生装置１を使用せずに、次の発電を行ない、この発電を行なっている最中に、前回稼働させたガス発生装置１に収納されている木材チップＭを入れ替えても良い。

本発明の実施の形態に係る発電システムを示す図である。 本発明の実施の形態に係るガス発生装置を示す断面図である。 従来の発電システムの一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ 発電システム
Ｍ 木材チップ
１ ガス発生装置
２ 炉
２ａ 耐熱ブロック
２ｂ 点火口
３ 導入口
４ 排出口
５ 炭取出部
５ａ スクリュウコンベア
５ｂ モータ
６ 送風ファン
７ 開閉バルブ
８ 接続パイプ
９ ガス取出管
９ａ 吸引ブロア
１０ 木材チップ供給部
１１ ホッパ
１２ スクリュウコンベア
１３ モータ
２０ エンジン
３０ 発電機
４０ フィルタ

Claims (2)

1. 木材チップが収納され該木材チップを燃焼若しくは乾留させることによって稼働させてガスを発生させるガス発生装置と、該ガス発生装置で発生させられたガスを燃料にして駆動するエンジンと、該エンジンの出力により発電を行なう発電機とを備えた発電システムにおいて、
   上記ガス発生装置を複数設け、該各ガス発生装置にガスの導入口及び排出口を設け、上記各ガス発生装置の各導入口及び各排出口を、上記複数のガス発生装置のうち少なくともいずれか一つを稼働させてガスを発生させ、その他のガス発生装置が上記稼働するガス発生装置から発生したガスを通過させて収納した木材チップにより該ガスの浄化を行なう浄化機能を奏するように開閉バルブを有した接続パイプで接続し、上記浄化機能を奏するガス発生装置から排出されるガスを取り出すための開閉バルブを有したガス取出管を設けたことを特徴とする発電システム。
2. 上記複数のガス発生装置を順位付けし、前位側のガス発生装置の排出口とこれより一つ後位側のガス発生装置の導入口とを接続パイプで接続し、最後位のガス発生装置の排出口と最前位のガス発生装置の導入口とを接続パイプで接続したことを特徴とする請求項１記載の発電システム。

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