JP5525772B2 - Biomass liquid fuel combustion system - Google Patents

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Description

本発明は、発電所などにおけるバイオマス液体燃料を燃焼させるための燃焼システムに関する。   The present invention relates to a combustion system for burning biomass liquid fuel in a power plant or the like.

従来より、植物又はその廃材、家畜糞尿、生ゴミ、食品廃棄物などのバイオマスを原料としたバイオガスや、バイオマス由来の液体燃料を発電所における燃焼システムに利用する試みが行われている。このようなバイオマス燃料を用いる場合には、運転開始時などに、灯油や都市ガス等の化石燃料からなる補助燃料との混燃が必要となる。   2. Description of the Related Art Conventionally, attempts have been made to use biogas made from biomass such as plants or waste materials thereof, livestock manure, garbage, and food waste, or liquid fuel derived from biomass in a combustion system at a power plant. When such a biomass fuel is used, it is necessary to mix with auxiliary fuel made of fossil fuel such as kerosene or city gas at the start of operation.

例えば、特許文献1には、このような補助燃料とバイオマス由来の燃料とを混燃させる際に、熱効率が最適になるように燃料の混燃割合を制御可能な燃焼システムが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a combustion system capable of controlling the fuel mixture ratio so that the thermal efficiency is optimal when such auxiliary fuel and biomass-derived fuel are mixed.

特開2004−156501号公報JP 2004-156501 A

ここで、バイオマス由来の液体燃料は、化石燃料に比べて粘度が高く、特に、温度が低下すると流動性が大幅に低下する。このため、発電システムの停止時に、バイオマス液体燃料の温度が低下すると、流動性の低下によって配管等に固着してしまい、バイオマス液体燃料の供給がスムーズに行われなくなるという問題があった。   Here, the biomass-derived liquid fuel has a higher viscosity than the fossil fuel, and in particular, when the temperature is lowered, the fluidity is greatly lowered. For this reason, when the temperature of the biomass liquid fuel is reduced when the power generation system is stopped, there is a problem in that the liquidity of the biomass liquid fuel is fixed to the piping or the like due to a decrease in fluidity, and the supply of the biomass liquid fuel cannot be performed smoothly.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、発電所等における燃焼システムにおいて、停止時におけるバイオマス液体燃料の流動性の低下を防止することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent a decrease in fluidity of the biomass liquid fuel when the combustion system in a power plant or the like is stopped.

本発明のバイオマス液体燃料の燃焼システムは、バイオマス液体燃料の燃焼システムであって、前記バイオマス液体燃料が貯蔵されたバイオマス液体燃料タンクと、当該バイオマス液体燃料タンクからバイオマス液体燃料供給配管を通してバイオマス液体燃料が供給され、当該供給されたバイオマス液体燃料を燃焼させるエンジンと、前記バイオマス液体燃料供給配管に設けられた調整弁と、前記バイオマス液体燃料供給配管の前記調整弁の上流側から分岐して前記バイオマス液体燃料タンクに到達するように設けられ、前記バイオマス液体燃料供給配管から前記バイオマス液体燃料タンクへと前記バイオマス液体燃料を循環させる循環配管と、前記循環配管に設けられたラインヒータと、を備えることを特徴とする。   A biomass liquid fuel combustion system according to the present invention is a biomass liquid fuel combustion system, wherein the biomass liquid fuel tank stores the biomass liquid fuel, and the biomass liquid fuel passes through the biomass liquid fuel supply pipe from the biomass liquid fuel tank. Is supplied, and the biomass liquid fuel is burned, an adjustment valve provided in the biomass liquid fuel supply pipe, and the biomass branched from the upstream side of the adjustment valve of the biomass liquid fuel supply pipe A circulation pipe that is provided so as to reach the liquid fuel tank and circulates the biomass liquid fuel from the biomass liquid fuel supply pipe to the biomass liquid fuel tank, and a line heater provided in the circulation pipe. It is characterized by.

上記の燃焼システムにおいて、バイオマス由来のバイオガスが貯蔵されたバイオガスタンクと、前記バイオガスタンクから前記エンジンに前記バイオガスが供給するバイオガス供給配管とを備え、前記エンジンは、前記バイオマス液体燃料と前記バイオガスとを混焼してもよい。   In the above combustion system, a biogas tank in which biomass-derived biogas is stored, and a biogas supply pipe for supplying the biogas from the biogas tank to the engine, the engine includes the biomass liquid fuel and the biogas tank. You may co-fire with biogas.

また、バイオマス由来のバイオガスが貯蔵されたバイオガスタンクと、前記バイオガスタンクから前記エンジンに前記バイオガスが供給するバイオガス供給配管とを備え、前記エンジンは、前記バイオマス液体燃料と前記バイオガスとを混焼してもよい。   A biogas tank storing biomass-derived biogas; and a biogas supply pipe for supplying the biogas from the biogas tank to the engine. The engine includes the biomass liquid fuel and the biogas. It may be mixed.

また、前記エンジンにおいて前記バイオマス液体燃料供給配管から供給される燃料が余剰した場合に、当該余剰した燃料を前記バイオマス液体燃料供給配管の前記調整弁の下流側へ戻す、戻り配管を備えてもよい。
また、前記バイオマス液体燃料は、バイオマス由来のエマルジョンであってもよい。
The engine may further include a return pipe that returns the surplus fuel to the downstream side of the regulating valve of the biomass liquid fuel supply pipe when the fuel supplied from the biomass liquid fuel supply pipe is surplus in the engine. .
The biomass liquid fuel may be a biomass-derived emulsion.

本発明によれば、エンジンが駆動していない時でも、バイオマス液体燃料を循環配管を循環させるとともに、循環配管において加熱されるため、流動性が低下し、配管等に固着することを防止できる。   According to the present invention, even when the engine is not driven, the biomass liquid fuel is circulated through the circulation pipe and is heated in the circulation pipe, so that the fluidity is lowered and it is possible to prevent sticking to the pipe or the like.

条件1〜4における発電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the power generation efficiency in conditions 1-4. 条件2の乳化燃料を専焼させる際のポンプにおける燃料の温度とNOの発生量、COの発生量、発電効率との関係を示すグラフである。Generation of temperature and NO x of the fuel in the pump during which exclusive combustion of emulsified fuel condition 2, the amount of CO, is a graph showing the relationship between the power generation efficiency. 条件2の乳化燃料を専焼させる際のノズル入口における燃料の温度と、NOの発生量、COの発生量、発電効率との関係を示すグラフである。And the temperature of the fuel at the nozzle inlet when for exclusive combustion of emulsified fuel condition 2, the amount of NO x, the amount of CO, is a graph showing the relationship between the power generation efficiency. 条件5〜10において、発電出力を1kW、2kW、3kWとした場合のメタンガスの燃焼率を比較する図である。In conditions 5-10, it is a figure which compares the combustion rate of the methane gas in case power generation output is 1 kW, 2 kW, and 3 kW. 条件11についての燃料噴射圧力を通常圧力とした場合と10%増加した場合におけるNOの発生量、COの発生量を比較するグラフである。Generation amount of the NO x fuel injection pressure in the case of increased If and 10% was the normal pressure for condition 11 is a graph comparing the amount of generated CO. 条件12についての燃料噴射圧力を通常圧力とした場合と10%増加した場合におけるNOの発生量、COの発生量を比較するグラフである。Generation amount of the NO x in a case where the fuel injection pressure increases when the 10% was the normal pressure for condition 12 is a graph comparing the amount of generated CO. 燃料噴射圧力を10%増加させた状態で、燃料噴射タイミングを3°早めた場合と、6°早めた場合におけるNOの発生量、COの発生量を示すグラフである。In a state where the fuel injection pressure is increased by 10%, and when earlier 3 ° the fuel injection timing is a graph showing the generation amount of the NO x in the case of earlier 6 °, the generation amount of CO. 燃料噴射圧力を10%増加させた状態で、燃料噴射タイミングを3°早めた場合と、6°早めた場合における発電効率及びバイオガスの燃焼率を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power generation efficiency and the biogas combustion rate when the fuel injection timing is advanced by 3 ° and when the fuel injection timing is advanced by 6 ° in a state where the fuel injection pressure is increased by 10%. 条件13におけるNOの発生量、COの発生量、排ガス温度及び発電効率を示すグラフである。7 is a graph showing NO X generation amount, CO generation amount, exhaust gas temperature, and power generation efficiency under condition 13. 条件14におけるNOの発生量、COの発生量、排ガス温度及び発電効率を示すグラフである。7 is a graph showing NO X generation amount, CO generation amount, exhaust gas temperature, and power generation efficiency under condition 14. 条件15におけるNOの発生量、COの発生量、排ガス温度及び発電効率を示すグラフである。6 is a graph showing NO X generation amount, CO generation amount, exhaust gas temperature, and power generation efficiency under condition 15. 本実施形態の燃焼システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the combustion system of this embodiment.

まず、発明者らは、バイオマス液体燃料と、バイオガスとの混焼が可能であることを、燃焼実験により確認したので説明する。
<実験1>
本実験では、デンヨー株式会社製の小型ディーゼル発電機DA−3506を用いて、燃料を以下の条件として、発電出力を1kW、2kW、3kWとして燃焼実験を行った。また、この際、軽油及び乳化燃料を供給するポンプにおける温度を測定した。
条件1:軽油専焼
条件2:乳化燃料(バイオマス液体燃料)専焼
条件3:軽油/バイオガス(50%)混焼
条件4:乳化燃料/バイオガス(50%)混焼
First, the inventors will confirm that combustion of biomass liquid fuel and biogas is possible through combustion experiments, which will be described.
<Experiment 1>
In this experiment, a combustion experiment was conducted by using a small diesel generator DA-3506 manufactured by Denyo Co., Ltd. under the following conditions, with the fuel output set to 1 kW, 2 kW, and 3 kW. Moreover, the temperature in the pump which supplies light oil and emulsified fuel at this time was measured.
Condition 1: Light oil exclusive firing Condition 2: Emulsified fuel (biomass liquid fuel) exclusive firing Condition 3: Light oil / biogas (50%) mixed firing Condition 4: Emulsified fuel / biogas (50%) mixed firing

なお、乳化燃料としては、廃食油を乳化させて得られた、含水率5%のエマルジョンを用いることとした。また、ガスとしては、メタンガス60%と二酸化炭素40%とを混合してなる、バイオガスと化学組成が近いガスを用いることとした。   As the emulsified fuel, an emulsion having a water content of 5% obtained by emulsifying waste cooking oil was used. As the gas, a gas having a chemical composition close to that of biogas, which is a mixture of 60% methane gas and 40% carbon dioxide, is used.

図1は、条件1〜4における発電効率を示すグラフである。同図に示すように、乳化燃料とバイオガスとの混焼を行った場合であっても、軽油専焼の場合と同等の発電効率が得られることがわかる。また、発電効率は、高出力時(2kW,3kW)には、高く、低出力時(1kW)には低くなることがわかる。   FIG. 1 is a graph showing the power generation efficiency under conditions 1 to 4. As shown in the figure, it can be seen that even when the co-firing of the emulsified fuel and the biogas is performed, the same power generation efficiency as in the case of the light oil combustion is obtained. It can also be seen that the power generation efficiency is high at high output (2 kW, 3 kW) and low at low output (1 kW).

また、図2は、条件2の乳化燃料を専焼させる際のポンプでの燃料の温度とNOの発生量、COの発生量、及び発電効率との関係を示すグラフである。同図に示すように、ポンプでの燃料の温度が40℃の場合には、発電効率が低く、また、CO発生量が多い。これに対し、ポンプでの燃料の温度が48℃となると発電効率が向上し、CO発生量も低下する。このことから、乳化燃料(バイオマス液体燃料)は低温状態では十分な発電効率が得られないことがわかる。 Also, FIG. 2, the amount of temperature and NO x fuel emulsified fuel condition 2 in a pump at the time of the single fuel combustion, the amount of CO, and is a graph showing the relationship between the power generation efficiency. As shown in the figure, when the fuel temperature at the pump is 40 ° C., the power generation efficiency is low and the amount of CO generated is large. On the other hand, when the temperature of the fuel at the pump reaches 48 ° C., the power generation efficiency is improved and the CO generation amount is also reduced. This shows that emulsified fuel (biomass liquid fuel) cannot obtain sufficient power generation efficiency at low temperatures.

また、図3は、条件2の乳化燃料を専焼させる際のノズル入口における燃料の温度と、NOの発生量、COの発生量、発電効率との関係を示すグラフである。同図に示すように、ノズル入口での燃料温度が80℃を超えると、発電効率が低下し、NOの発生量が増加する。このことから、ノズル入口での燃料の温度が80℃を超えないようにすることが望ましいといえる。 Further, FIG. 3, the temperature of the fuel in the nozzle inlet when for exclusive combustion of emulsified fuel condition 2, the amount of NO x, the amount of CO, is a graph showing the relationship between the power generation efficiency. As shown in the figure, when the fuel temperature at the nozzle inlet exceeds 80 ° C., the power generation efficiency decreases, and the amount of NO X generated increases. From this, it can be said that it is desirable that the temperature of the fuel at the nozzle inlet does not exceed 80 ° C.

<実験2>
次に、発明者らは、バイオガスの混焼率及び発電機の出力を検討するため、以下の条件5〜条件10について実験1と同様の実験を行った。
条件5:軽油/バイオガス(混焼率30%)
条件6:軽油/バイオガス(混焼率50%)
条件7:軽油/バイオガス(混焼率70%)
条件8:乳化燃料/バイオガス(混焼率30%)
条件9:乳化燃料/バイオガス(混焼率50%)
条件10:乳化燃料/バイオガス(混焼率70%)
<Experiment 2>
Next, the inventors conducted an experiment similar to the experiment 1 for the following conditions 5 to 10 in order to examine the co-firing ratio of the biogas and the output of the generator.
Condition 5: Light oil / biogas (mixed firing rate 30%)
Condition 6: Light oil / biogas (mixed firing rate 50%)
Condition 7: Light oil / biogas (mixed firing rate 70%)
Condition 8: Emulsified fuel / biogas (mixed firing rate 30%)
Condition 9: Emulsified fuel / biogas (mixed firing rate 50%)
Condition 10: Emulsified fuel / biogas (mixed firing rate 70%)

実験中、条件10において、3kW運転をすると燃料制御が不安定となり、また、CO濃度が2000ppmを超える結果となった。このため、バイオガスの混焼率は50%以下とすることが望ましいことがわかる。   During the experiment, under the condition 10, when the 3 kW operation was performed, the fuel control became unstable, and the CO concentration exceeded 2000 ppm. For this reason, it turns out that it is desirable for the co-firing rate of biogas to be 50% or less.

また、図4は、条件5〜10において、発電出力を1kW、2kW、3kWとした場合のメタンガスの燃焼率を比較する図である。図4に示すように、ガス混焼時のメタンガスの燃焼率は、高出力時(2kW,3kW)には高く、低出力時(1kW)には低くなることがわかる。このため、バイオガスとの混焼を行う際には、高出力時に行うことが望ましいことがわかる。   FIG. 4 is a diagram comparing the combustion rates of methane gas when the power generation output is 1 kW, 2 kW, and 3 kW under conditions 5 to 10. As shown in FIG. 4, it can be seen that the combustion rate of methane gas at the time of gas co-firing is high at high output (2 kW, 3 kW) and low at low output (1 kW). For this reason, when performing co-firing with biogas, it turns out that it is desirable to carry out at the time of high output.

<実験3>
次に、混焼時における燃料噴射圧力を検討するため、以下の条件について、燃料噴射圧力を通常圧力とした場合と10%増加した場合とを比較した。
条件11:乳化燃料(バイオマス液体燃料)専焼
条件12:乳化燃料/バイオガス(50%)混焼
<Experiment 3>
Next, in order to examine the fuel injection pressure during co-firing, the following conditions were compared between the case where the fuel injection pressure was a normal pressure and the case where the fuel injection pressure was increased by 10%.
Condition 11: Exclusive firing of emulsified fuel (biomass liquid fuel) Condition 12: Mixed firing of emulsified fuel / biogas (50%)

図5及び図6は、燃料噴射圧力を通常圧力とした場合と10%増加した場合におけるNOの発生量、COの発生量を比較するグラフであり、図5は条件11についての結果を、図6は、条件12についての結果を示す図である。 5 and 6, the amount of the NO x fuel injection pressure in the case of increased If and 10% was the normal pressure, a graph comparing the amount of generated CO, and results for 5 conditions 11, FIG. 6 is a diagram illustrating a result regarding the condition 12.

図5に示すように、乳化燃料を専焼させる場合には、燃料噴射圧力を10%増加させることにより、NOの発生量は増加、COの発生量が減少している。また、図6に示すように、乳化燃料とバイオガスを混焼する場合であっても、COの発生量が減少している。これにより、燃料噴射圧力を増加させることが望ましいことがわかる。 As shown in FIG. 5, in the case of mono-fuel combustion of emulsified fuels, by increasing the fuel injection pressure 10%, the amount of the NO x is increased, the amount of CO is reduced. In addition, as shown in FIG. 6, even when the emulsified fuel and biogas are co-fired, the amount of CO generated is reduced. This shows that it is desirable to increase the fuel injection pressure.

また、混焼時における燃料噴射タイミングを検討するため、燃料噴射圧力を10%増加させた状態で、燃料噴射タイミングを3°早めた(TDC前17°)場合と、6°早めた(TDC前20°)場合についてNOの発生量、COの発生量、発電効率、燃焼率について検討を行った。 Further, in order to examine the fuel injection timing at the time of co-firing, the fuel injection timing was increased by 3 ° (17 ° before TDC) and 6 ° earlier (20 before TDC) with the fuel injection pressure increased by 10%. generation of °) when the NO x, generation amount of CO, the power generation efficiency was examined combustion rate.

図7は、燃料噴射タイミングを3°早めた場合と、6°早めた場合におけるNOの発生量、COの発生量を示すグラフであり、図8は、発電効率及びバイオガスの燃焼率を示すグラフである。これらの図に示すように、混焼時において、燃料噴射タイミングを6°早めることにより、NOの発生量が増加、COの発生量が減少し、また、発電効率及びバイオガスの燃焼率を向上することができることがわかる。これにより、燃焼タイミングを6°早めた(TDC前20°)場合が最適であることがわかる。 7, the case of early 3 ° the fuel injection timing, the amount of the NO x in the case of earlier 6 °, a graph showing a generation amount of CO, 8, the combustion rate of the power generation efficiency and biogas It is a graph to show. As shown in these figures, at the time of co-firing, by increasing the fuel injection timing by 6 °, the NO x generation amount increases, the CO generation amount decreases, and the power generation efficiency and the biogas combustion rate are improved. You can see that you can. Thereby, it is understood that the combustion timing is advanced by 6 ° (20 ° before TDC).

<実験4>
さらに、上記の実験と同様に、デンヨー株式会社製の小型ディーゼル発電機DA−3506を用いて、以下に説明する条件で長期間の燃焼・発電実験を行った。
条件13:軽油専焼
条件14:乳化燃料(25%)+軽油(25%)+ガス(50%)混焼
条件15:乳化燃料(50%)+ガス(50%)混焼
<Experiment 4>
Further, similarly to the above-described experiment, a long-term combustion / power generation experiment was performed using the small diesel generator DA-3506 manufactured by Denyo Corporation under the conditions described below.
Condition 13: Exclusive combustion of diesel oil Condition 14: Mixed combustion of emulsified fuel (25%) + diesel oil (25%) + gas (50%) Condition 15: Mixed combustion of emulsion fuel (50%) + gas (50%)

なお、燃料噴射圧力や燃料噴射タイミング等については、条件13については標準設定とし、条件14及び条件15については、実験3により得られた最適調整条件(噴射圧力10%上昇、タイミング進み6°)に設定した。
上記の条件10〜12について、累積運転時間が100時間に到達するまで燃焼実験を行った。
Regarding the fuel injection pressure, the fuel injection timing, etc., the standard setting is used for the condition 13, and the optimum adjustment conditions obtained by the experiment 3 (the injection pressure is increased by 10%, the timing advance is 6 °) for the conditions 14 and 15. Set to.
With respect to the above conditions 10 to 12, a combustion experiment was performed until the cumulative operation time reached 100 hours.

図9〜図11は、夫々条件13〜15におけるNOの発生量、COの発生量、排ガス温度及び発電効率を示すグラフである。同図に示すように、運転データは長時間(100時間)運転をしても大幅な変動は生じていないことがわかる。また、条件13に比べて条件14及び条件15は、COの発生量が増加しているものの、発電効率及びNOの発生量は略同等の値が得られた。 9 to 11 are graphs showing the NO X generation amount, the CO generation amount, the exhaust gas temperature, and the power generation efficiency under the conditions 13 to 15, respectively. As shown in the figure, it can be seen that the operation data does not fluctuate significantly even if the operation is performed for a long time (100 hours). The condition 14 and the condition 15 as compared with the condition 13, although the amount of generated CO is increased, the generation amount of the power generation efficiency and NO X is substantially equal values were obtained.

さらに、実験終了後、エンジンについて分解点検を行った。この結果、ノズルにはカーボン等の付着もなく、噴射性能の低下も見られなかった。また、その他、ピストンリング、シリンダ等にも異常は見られなかった。
以上の実験から、バイオマス由来の液体燃料と、バイオガスとの混焼が可能であるといえる。
Furthermore, after the experiment was completed, the engine was disassembled and inspected. As a result, there was no adhesion of carbon or the like to the nozzle, and no reduction in jetting performance was observed. In addition, no abnormality was found in the piston ring, cylinder, etc.
From the above experiments, it can be said that co-firing of biomass-derived liquid fuel and biogas is possible.

上記の実験結果により、以下の事項が確認された。
(1)乳化燃料(バイオマス液体燃料)とバイオガスとの混焼でも、軽油専焼の場合と同様の発電効率が得られる。
(2)乳化燃料(バイオマス液体燃料)は低温状態では十分な発電効率が得られない。
(3)ノズル入口での燃料の温度が80℃を超えないようにすることが望ましい。
(4)バイオガスの混焼率は50%以下とすることが望ましい。
(5)バイオガスとの混焼を行う際には、高出力時に行うことが望ましい。
(6)燃料噴射圧力を増加させ、燃焼タイミングを早めることが望ましい。
(7)長時間の乳化燃料(バイオマス液体燃料)とバイオガスとの混焼も可能である。
From the above experimental results, the following items were confirmed.
(1) The power generation efficiency similar to the case of light oil mono-combustion can be obtained by co-firing emulsified fuel (biomass liquid fuel) and biogas.
(2) Emulsified fuel (biomass liquid fuel) cannot obtain sufficient power generation efficiency at low temperatures.
(3) It is desirable that the temperature of the fuel at the nozzle inlet does not exceed 80 ° C.
(4) The co-firing rate of biogas is desirably 50% or less.
(5) When co-firing with biogas, it is desirable to perform at high output.
(6) It is desirable to increase the fuel injection pressure and advance the combustion timing.
(7) Co-firing of emulsified fuel (biomass liquid fuel) and biogas for a long time is also possible.

上記の結果をふまえ、発明者らは、以下の燃焼システムを提案する。
図12は、本実施形態の燃焼システム10の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態の燃焼システム10は、バイオガスと、石油等の化石液体燃料と、バイオマスが乳化されてなるバイオマス液体燃料と、を燃焼エンジン20において、混燃するためのシステムである。
Based on the above results, the inventors propose the following combustion system.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the combustion system 10 of the present embodiment. As shown in the figure, the combustion system 10 of the present embodiment is for mixing the biogas, the fossil liquid fuel such as petroleum, and the biomass liquid fuel obtained by emulsifying biomass in the combustion engine 20. System.

燃焼エンジン20は通常のエンジンに比べて、燃料噴射圧力が高く、燃焼タイミングが早められている。
バイオガスは、メタン発酵又は超臨界ガスなどからなり、ガスタンク11に貯蔵されている。ガスタンク11と燃焼エンジン20とを結ぶ供給路31には、ガス供給ファン48及び調整弁40が設けられている。
The combustion engine 20 has a fuel injection pressure higher than that of a normal engine, and the combustion timing is advanced.
The biogas includes methane fermentation or supercritical gas and is stored in the gas tank 11. A gas supply fan 48 and a regulating valve 40 are provided in the supply path 31 connecting the gas tank 11 and the combustion engine 20.

化石液体燃料は、化石燃料タンク12に貯蔵され、また、バイオマス液体燃料は、バイオマス燃料タンク13に貯蔵されている。これら化石燃料タンク12及びバイオマス燃料タンク13と燃焼エンジン20とを結ぶ供給路32、33には、夫々調整弁41、43と逆止弁42、44が設けられている。また、これら供給路32、33は逆止弁42,44の下流側において合流しており、これら供給路32、33が合流した合流供給路34が燃焼エンジン20に接続されている。燃焼エンジン20内の合流供給路34の供給口には燃料を噴射する燃料噴射ポンプ47と燃料供給量を制御するためのガバナ46が設けられており、燃料噴射弁からの余剰な燃料を合流供給路34へと戻す循環配管35が設けられている。なお、合流供給路34では、化石液体燃料及びバイオマス液体燃料が混合されることとなるが、供給路32、33に逆止弁42、44が取り付けられているため、混合された燃料が供給路32、33へ逆流するのを防止される。
なお、これら調整弁41、43は制御端末50と電気的に接続されており、制御端末50により使用する液体燃料に応じて切換可能である。
The fossil liquid fuel is stored in the fossil fuel tank 12, and the biomass liquid fuel is stored in the biomass fuel tank 13. The supply passages 32 and 33 connecting the fossil fuel tank 12 and the biomass fuel tank 13 and the combustion engine 20 are provided with regulating valves 41 and 43 and check valves 42 and 44, respectively. Further, these supply paths 32 and 33 merge on the downstream side of the check valves 42 and 44, and a merged supply path 34 where these supply paths 32 and 33 merge is connected to the combustion engine 20. A fuel injection pump 47 for injecting fuel and a governor 46 for controlling the fuel supply amount are provided at the supply port of the merge supply path 34 in the combustion engine 20, and surplus fuel from the fuel injection valve is merged and supplied. A circulation pipe 35 returning to the path 34 is provided. In the merging supply path 34, the fossil liquid fuel and the biomass liquid fuel are mixed. However, since the check valves 42 and 44 are attached to the supply paths 32 and 33, the mixed fuel is supplied to the supply path. Backflow to 32 and 33 is prevented.
The adjusting valves 41 and 43 are electrically connected to the control terminal 50 and can be switched according to the liquid fuel used by the control terminal 50.

バイオマス燃料タンク13と燃焼エンジン20とを結ぶ供給路の、調整弁43の上流には常時、作動する循環ポンプ45が設けられ、また、循環ポンプ45と調整弁43には、供給路33から分岐してバイオマス燃料タンク13に接続される循環配管36が設けられている。循環配管36にはラインヒータ60が設けられており、このラインヒータ60は循環配管36内を流れる燃料を加熱する。なお、このラインヒータ60は燃焼エンジン20のノズルにおける液体燃料の温度が80℃を超えないように制御可能である。   A circulation pump 45 that always operates is provided upstream of the adjustment valve 43 in the supply path connecting the biomass fuel tank 13 and the combustion engine 20, and the circulation pump 45 and the adjustment valve 43 branch from the supply path 33. A circulation pipe 36 connected to the biomass fuel tank 13 is provided. The circulation pipe 36 is provided with a line heater 60, and the line heater 60 heats the fuel flowing through the circulation pipe 36. The line heater 60 can be controlled so that the temperature of the liquid fuel at the nozzle of the combustion engine 20 does not exceed 80 ° C.

したがって、調整弁43を閉止した状態であっても、バイオマス燃料タンク13に貯蔵されたバイオマス液体燃料は、循環ポンプ45により循環配管36を循環し、その過程でラインヒータ60により加熱されることとなる。これにより、バイオマス液体燃料は、循環により攪拌されながら、加熱されることとなり、流動性が低下することを防止できる。   Therefore, even when the regulating valve 43 is closed, the biomass liquid fuel stored in the biomass fuel tank 13 circulates through the circulation pipe 36 by the circulation pump 45 and is heated by the line heater 60 in the process. Become. Thereby, biomass liquid fuel will be heated, stirring by circulation, and it can prevent that fluidity falls.

以下、かかる燃焼システム10により燃焼エンジン20を駆動する方法を説明する。
燃焼エンジン20を駆動する前の段階では、調整弁43を閉止し、循環ポンプ45をさせている。これにより、上記の通り、バイオマス燃料タンク13に貯蔵されたバイオマス液体燃料は循環配管36を循環し、ラインヒータ60により加熱されるとともに攪拌される。このため、バイオマス液体燃料を構成する油分と水分とが分離することを防止でき、また、十分な流動性を確保できる。
Hereinafter, a method of driving the combustion engine 20 by the combustion system 10 will be described.
Before the combustion engine 20 is driven, the adjustment valve 43 is closed and the circulation pump 45 is operated. Thereby, as described above, the biomass liquid fuel stored in the biomass fuel tank 13 circulates through the circulation pipe 36 and is heated and agitated by the line heater 60. For this reason, it can prevent that the oil component and water | moisture content which comprise biomass liquid fuel isolate | separate, and can ensure sufficient fluidity | liquidity.

燃焼システム10の起動時には、まず、制御端末50により調整弁41を開放し、調整弁43を閉鎖下状態で、燃焼エンジン20を駆動する。そして、予め設定した出力になったときに調整弁40を開放して、予め設定された所定量のバイオガスを供給するとともに、化石液体燃料を供給しながら燃焼エンジン20を駆動する。このように化石燃料とバイオガスとを混燃させることにより、燃焼エンジン20を安定して駆動させることができる。   When starting the combustion system 10, first, the control valve 50 is opened by the control terminal 50, and the combustion engine 20 is driven with the adjustment valve 43 in a closed state. Then, when the preset output is reached, the adjustment valve 40 is opened to supply a predetermined amount of biogas, and the combustion engine 20 is driven while supplying fossil liquid fuel. Thus, the combustion engine 20 can be driven stably by mixing the fossil fuel and the biogas.

燃焼システム10を駆動した(高出力状態となった)後、制御端末50により調整弁41を閉止するとともに、調整弁43を開放する。これにより、燃焼エンジン20には、バイオマス液体燃料及びバイオガスが供給され、燃焼エンジン20はこれら燃料を混焼することにより駆動することとなる。この際、上記のように、バイオマス液体燃料は循環配管36を循環し、ラインヒータ60により加熱されることで、分離を防止するとともに流動性が確保されるため、切り替え直後からスムーズな混焼を行うことができる。なお、混焼時における燃焼エンジン20の燃料流量の制御は、ガバナ46によりバイオマス液体燃料の供給量を制御することにより行えばよい。合流供給路34を通して供給された燃料の余剰分は、再度、戻り配管35を通して、合流供給路34へと戻される。また、混焼時には、制御端末50によりバイオガスの混焼率が50パーセントを超えないように調整弁40を制御する。   After the combustion system 10 is driven (becomes a high output state), the control valve 50 is closed by the control terminal 50 and the adjustment valve 43 is opened. Thereby, biomass liquid fuel and biogas are supplied to the combustion engine 20, and the combustion engine 20 is driven by co-firing these fuels. At this time, as described above, the biomass liquid fuel circulates through the circulation pipe 36 and is heated by the line heater 60, thereby preventing separation and ensuring fluidity. be able to. The fuel flow rate of the combustion engine 20 at the time of mixed combustion may be controlled by controlling the supply amount of the biomass liquid fuel by the governor 46. The surplus fuel supplied through the merge supply path 34 is returned to the merge supply path 34 through the return pipe 35 again. At the time of co-firing, the control valve 50 is controlled by the control terminal 50 so that the co-firing ratio of biogas does not exceed 50%.

燃焼エンジン20を停止させる際には、制御端末50により調整弁40、43を閉鎖するとともに、調整弁41を開放する。これにより、燃焼エンジン20には化石液体燃料が供給されることとなる。これにより、循環配管などの内部にバイオマス液体燃料が残存し、固着することを防止できる。
このように化石液体燃料が供給された状態で、所定の時間、燃焼エンジン20を駆動させた後、調整弁41を閉止し、燃焼エンジン20を停止させる。
When stopping the combustion engine 20, the control valve 50 closes the regulating valves 40 and 43 and opens the regulating valve 41. As a result, fossil liquid fuel is supplied to the combustion engine 20. Thereby, it is possible to prevent the biomass liquid fuel from remaining and stuck inside the circulation pipe or the like.
After the fossil liquid fuel is supplied in this way, the combustion engine 20 is driven for a predetermined time, and then the regulating valve 41 is closed and the combustion engine 20 is stopped.

燃焼エンジン20の停止後は、制御端末50により調整弁43が閉止されることで、バイオマス燃料タンク13に貯蔵されたバイオマス液体燃料は循環配管36を循環し、ラインヒータ60により加熱されるとともに攪拌される。これにより、バイオマス液体燃料を構成する油分と水分とが分離することを防止でき、また、流動性が低下することを防止し、配管内部に固着することを防止できる。
このように、燃焼システム20によれば、バイオマス液体燃料と、バイオガスとの混焼によるエンジンの駆動を実現できる。
After the combustion engine 20 is stopped, the control valve 50 is closed by the control terminal 50 so that the biomass liquid fuel stored in the biomass fuel tank 13 circulates through the circulation pipe 36 and is heated by the line heater 60 and stirred. Is done. Thereby, it can prevent that the oil component and water | moisture content which comprise biomass liquid fuel isolate | separate, it can prevent that fluidity | liquidity falls and can prevent adhering inside piping.
Thus, according to the combustion system 20, the engine can be driven by co-firing biomass liquid fuel and biogas.

本実施形態によれば、バイオマス液体燃料を燃焼エンジンへ供給していない間は、バイオマス液体燃料を循環配管36を循環させるとともに、ラインヒータ60により加熱することにより、バイオマス液体燃料が攪拌及び加熱される。これにより、バイオマス由来のエマルジョンなどの液体燃料が分離するのを防止できるとともに、バイオマス液体燃料の流動性が低下し、配管等に固着するのを防止できる。   According to the present embodiment, while the biomass liquid fuel is not supplied to the combustion engine, the biomass liquid fuel is circulated through the circulation pipe 36 and heated by the line heater 60, whereby the biomass liquid fuel is stirred and heated. The Thereby, while being able to prevent liquid fuels, such as biomass-derived emulsion, isolate | separating, the fluidity | liquidity of biomass liquid fuel falls and it can prevent adhering to piping etc.

また、通常の燃焼システムでは、余剰の燃料は直接タンクへ戻しているが、合流供給路34から供給された燃料の余剰分を、再度、合流供給路34の逆止弁42、44の下流側に戻すこととしたため、化石燃料タンクやバイオマス燃料タンクへ、混合された燃料が戻ることを防止できる。   In the normal combustion system, the surplus fuel is directly returned to the tank, but the surplus fuel supplied from the merging supply path 34 is returned to the downstream side of the check valves 42 and 44 in the merging supply path 34 again. Therefore, the mixed fuel can be prevented from returning to the fossil fuel tank or the biomass fuel tank.

また、バイオマス燃料タンク又は供給路33等につまりなどが生じた場合であっても、化石液体燃料とバイオガスとの混焼が可能である。   Further, even when clogging occurs in the biomass fuel tank or the supply passage 33, the fossil liquid fuel and the biogas can be co-fired.

なお、本実施形態では、バイオマス由来の液体燃料としてエマルジョンを用いた場合について説明したが、これに限らず、エマルジョン以外の液体燃料も用いることができる。   In addition, although this embodiment demonstrated the case where an emulsion was used as a liquid fuel derived from biomass, not only this but liquid fuels other than an emulsion can also be used.

10 燃焼システム 11 ガスタンク
12 化石燃料タンク 13 バイオマス燃料タンク
20 燃焼エンジン 31、32、33 供給路
34 合流供給路 35 戻り配管
36 循環配管 40、41、43 調整弁
42、44 逆止弁 45 循環ポンプ
46 ガバナ 50 制御端末
60 ラインヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Combustion system 11 Gas tank 12 Fossil fuel tank 13 Biomass fuel tank 20 Combustion engine 31, 32, 33 Supply path 34 Merge supply path 35 Return pipe 36 Circulation pipe 40, 41, 43 Adjustment valve 42, 44 Check valve 45 Circulation pump 46 Governor 50 Control terminal 60 Line heater

Claims (5)

バイオマス液体燃料の燃焼システムであって、
前記バイオマス液体燃料が貯蔵されたバイオマス液体燃料タンクと、
当該バイオマス液体燃料タンクからバイオマス液体燃料供給配管を通してバイオマス液体燃料が供給され、当該供給されたバイオマス液体燃料を燃焼させるエンジンと、
前記バイオマス液体燃料供給配管に設けられた調整弁と、
前記バイオマス液体燃料供給配管の前記調整弁の上流側から分岐して前記バイオマス液体燃料タンクに到達するように設けられ、前記バイオマス液体燃料供給配管から前記バイオマス液体燃料タンクへと前記バイオマス液体燃料を循環させる循環配管と、
前記循環配管に設けられたラインヒータと、を備え
前記ラインヒータは、前記エンジンに供給される前記バイオマス液体燃料の温度が48℃以上であって80℃を超えないように加熱することを特徴とするバイオマス液体燃料の燃焼システム。
A biomass liquid fuel combustion system,
A biomass liquid fuel tank in which the biomass liquid fuel is stored;
The biomass liquid fuel is supplied from the biomass liquid fuel tank through the biomass liquid fuel supply pipe, and the engine that burns the supplied biomass liquid fuel;
A regulating valve provided in the biomass liquid fuel supply pipe;
Branched from the upstream side of the regulating valve of the biomass liquid fuel supply pipe to reach the biomass liquid fuel tank, and circulates the biomass liquid fuel from the biomass liquid fuel supply pipe to the biomass liquid fuel tank Circulating piping
A line heater provided in the circulation pipe ,
Said line heater, a combustion system of the biomass liquid fuel temperature of the biomass liquid fuel supplied to the engine is characterized that you heat so as not to temperature of 80 ℃ be at 48 ° C. or higher.
請求項1記載の燃焼システムであって、
バイオマス由来のバイオガスが貯蔵されたバイオガスタンクと、
前記バイオガスタンクから前記エンジンに前記バイオガスが供給するバイオガス供給配管とを備え、
前記エンジンは、前記バイオマス液体燃料と前記バイオガスとを混焼することを特徴とするバイオマス液体燃料の燃焼システム。
The combustion system of claim 1,
A biogas tank in which biogas derived from biomass is stored;
A biogas supply pipe for supplying the biogas from the biogas tank to the engine,
The combustion engine for biomass liquid fuel, wherein the engine co-fires the biomass liquid fuel and the biogas.
請求項1又は2記載の燃焼システムであって、
化石液体燃料の貯蔵された化石液体燃料タンクと、
前記化石液体燃料タンクから前記バイオマス液体燃料供給配管の前記調整弁の下流側に合流する化石液体燃料供給配管とを備えることを特徴とする燃焼システム。
The combustion system according to claim 1 or 2,
A fossil liquid fuel tank storing fossil liquid fuel;
A combustion system comprising: a fossil liquid fuel supply pipe that merges from the fossil liquid fuel tank to the downstream side of the regulating valve of the biomass liquid fuel supply pipe.
請求項3に記載の燃焼システムであって、
前記エンジンにおいて前記バイオマス液体燃料供給配管から供給される燃料が余剰した場合に、当該余剰した燃料を前記バイオマス液体燃料供給配管の前記調整弁の下流側へ戻す、戻り配管を備えることを特徴と燃焼システム。
A combustion system according to claim 3,
Combustion characterized by comprising a return pipe for returning the surplus fuel to the downstream side of the regulating valve of the biomass liquid fuel supply pipe when the fuel supplied from the biomass liquid fuel supply pipe is surplus in the engine system.
請求項1から4のうち何れか1項に記載の燃焼システムであって、
前記バイオマス液体燃料は、バイオマス由来のエマルジョンであることを特徴とする燃焼システム。
The combustion system according to any one of claims 1 to 4,
The combustion system, wherein the biomass liquid fuel is an emulsion derived from biomass.
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