JP7297278B1 - Ｂｅｃｃｓを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム - Google Patents
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Abstract
本システムは、バイオマス発電装置１０と、炭酸ガス回収装置２５と、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０と、ＬＮＧ気化装置４１を備える。バイオマス発電装置１０はグリーン電力を生産し、炭酸ガス回収装置２５はバイオマス発電で生じた炭酸ガスを回収する。ＬＮＧ気化装置４１は、回収された炭酸ガスの内の大気から隔離される貯留炭酸ガスと、燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスとの間で熱交換させ、液化天然ガスをカーボンニュートラル相当天然ガスに気化させて送出し、かつ貯留炭酸ガスを低温に冷却する。これにより、グリーン電力を生産し、かつ排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを生産し、貯留炭酸ガスを低コストで低温に冷却することができる。
Description
本発明は、バイオマスエネルギーでグリーン電力等を生産し、バイオマスの燃焼で生じた炭酸ガスを回収して貯留するＢＥＣＣＳ（Bioenergy with Carbon dioxide Capture and Storage）に関する。
地球温暖化問題は深刻度を増しており、２１世紀中に世界の平均温度の上昇を産業革命以前の２℃以下、少なくとも１．５℃以下に抑える対策が喫緊の課題となっている。各国はこの課題を達成するために、再生可能エネルギー（風力、太陽光、地熱、水力、バイオマス等）由来の電力供給を拡大し、化石燃料由来の発電をフェードアウトさせようとしている。
バイオマスエネルギーによる発電とバイオマス発電で生じた炭酸ガスの回収貯留を組み合わせて大気中の炭酸ガスを削減することが期待されている。
また、地球温暖化の原因とされている炭酸ガスの排出量を抑制するため、あらかじめ企業などに炭酸ガス排出量の上限枠（排出権）を割り当て、これが上限より少なかった企業は、上限を超過して炭酸ガスを排出する企業に対し、排出権の余剰分を売ることができる制度が実施されている。
特許文献１には、バイオマス発電でグリーン電力を生成し、バイオマス発電で生じた炭酸ガスを回収し、回収した炭酸ガスと低炭素水素ガスとからカーボンニュートラルメタンガスを生成することが記載されている。
非特許文献１には、大気中の炭酸ガスを植物が光合成により固定し、その植物体（バイオマス）を利用して発電するとともに、排出される炭酸ガスを回収して大気から隔離する技術が記載されている。
バイオマスエネルギーによる発電とバイオマス発電で生じた炭酸ガスの回収貯留を組み合わせて大気中の炭酸ガスを削減することが期待されている。
また、地球温暖化の原因とされている炭酸ガスの排出量を抑制するため、あらかじめ企業などに炭酸ガス排出量の上限枠（排出権）を割り当て、これが上限より少なかった企業は、上限を超過して炭酸ガスを排出する企業に対し、排出権の余剰分を売ることができる制度が実施されている。
特許文献１には、バイオマス発電でグリーン電力を生成し、バイオマス発電で生じた炭酸ガスを回収し、回収した炭酸ガスと低炭素水素ガスとからカーボンニュートラルメタンガスを生成することが記載されている。
非特許文献１には、大気中の炭酸ガスを植物が光合成により固定し、その植物体（バイオマス）を利用して発電するとともに、排出される炭酸ガスを回収して大気から隔離する技術が記載されている。
国立研究開発法人科学技術振興機構出版 低炭素社会戦略センター著 「低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 バイオマス混焼発電を用いたＢＥＣＣＳによる炭素排出量削減のライフサイクル評価」２０２２年５月
特許文献１および非特許文献１のいずれにも、ＢＥＣＣＳを活用してグリーン電力を生産するとともに、カーボンニュートラルと見做すことができて排出権なしで使用可能とすることができるカーボンニュートラル相当天然ガスを生産するシステムについて記載されていない。
本発明の目的は、バイオマス発電でグリーン電力を生産するとともに、バイオマス発電で生じた炭酸ガスの内の貯留される貯留炭酸ガスと、燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスとの間で熱交換することによって、カーボンニュートラル相当天然ガスを生産し、かつ貯留炭酸ガスを低温に冷却することができるＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システムを提供することである。
本発明は、復水タービンによって駆動され電力を送出する発電機と、バイオマス供給装置から供給されるバイオマスを燃焼させ、過熱蒸気を前記復水タービンに供給するボイラーと、前記復水タービンから排出される低圧蒸気を凝縮水に凝縮させる復水器とを備えるバイオマス発電装置と、前記ボイラーから排ガスが供給され、前記排ガスに含まれる炭酸ガスを吸収液に吸収させてＣＯ２含有吸収液を生成する吸収部と、前記吸収部から前記ＣＯ２含有吸収液が供給され、再生用熱エネルギーによって前記ＣＯ２含有吸収液を加熱して前記炭酸ガスを放出させる再生部と、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置から送出された前記熱エネルギーを前記再生用熱エネルギーとして前記再生部に供給する再生用熱エネルギー供給部とを備え、前記再生部で放出された前記炭酸ガスを回収炭酸ガスとして送出する炭酸ガス回収装置と、燃焼して発生する炭酸ガスの量が前記回収炭酸ガスの内の貯留される貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスを供給するＬＮＧ供給装置と、前記ＬＮＧ供給装置から前記液化天然ガスが供給され、前記炭酸ガス回収装置から前記貯留炭酸ガスが供給され、前記液化天然ガスが気化するときに生じるＬＮＧ冷熱を前記貯留炭酸ガスとの間で熱交換することによって、前記液化天然ガスを天然ガスに気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして送出するとともに、前記貯留炭酸ガスを冷却し低温の貯留炭酸ガスにして送出するＬＮＧ気化装置と、を備えたＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システムである。
本発明によれば、バイオマス発電装置でグリーン電力を生産するとともに、バイオマス発電装置から排出される炭酸ガスを炭酸ガス回収装置で回収炭酸ガスとして回収し、回収炭酸ガスの内の大気から隔離される貯留炭酸ガスをＬＮＧ気化装置に供給する。ＬＮＧ供給装置は、燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスを供給する。ＬＮＧ気化装置は、ＬＮＧ供給装置から供給された液化天然ガスと炭酸ガス回収装置から供給された貯留炭酸ガスとの間でＬＮＧ冷熱を熱交換し、液化天然ガスを気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして送出するとともに、貯留炭酸ガスを冷却して低温の貯留炭酸ガスにして送出する。所定割合は、バイオマス発電で使用されるバイオマスの収集、チップの製造・輸送、ＬＮＧ供給装置から供給される液化天然ガスの製造・輸送および貯留炭酸ガスの貯留等を行うために必要なエネルギーを生成する課程で発生する炭酸ガスの排出量を勘案し、貯留炭酸ガスの貯留によって生じるネガティブエミッションの炭酸ガス量がＬＮＧ供給装置から供給されるＬＮＧ液化天然が燃焼して発生するポジティブエミッションの炭酸ガスの量より多くなるように設定する。これにより、本発明に係るＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システムは、グリーン電力を供給するとともに、排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを送出することができる。
さらに、ＬＮＧ供給装置から供給される液化天然ガスの気化熱を利用して貯留炭酸ガスを低温の貯留炭酸ガスに冷却するので、貯留炭酸ガスの貯留地６５への搬送に便利な液化天然ガスに通常に比して低エネルギーかつ低コストで液化することができる。
さらに、ＬＮＧ供給装置から供給される液化天然ガスの気化熱を利用して貯留炭酸ガスを低温の貯留炭酸ガスに冷却するので、貯留炭酸ガスの貯留地６５への搬送に便利な液化天然ガスに通常に比して低エネルギーかつ低コストで液化することができる。
１．第１実施形態の構成
第１実施形態に係るＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム１ａは、図１に示すように、バイオマス発電装置１０と、炭酸ガス回収装置２５と、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０と、ＬＮＧ供給装置４０と、ＬＮＧ気化装置４１と、炭酸ガス利用装置５０と、炭酸ガス液化装置６０を備える。
第１実施形態に係るＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム１ａは、図１に示すように、バイオマス発電装置１０と、炭酸ガス回収装置２５と、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０と、ＬＮＧ供給装置４０と、ＬＮＧ気化装置４１と、炭酸ガス利用装置５０と、炭酸ガス液化装置６０を備える。
バイオマス発電装置１０は、ボイラー１２から供給された過熱蒸気によって復水タービン１５が回転され、復水タービン１５によって発電機１６が駆動されて発電する。発電された電力の一部は、ＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム１ａで所内電力として使用され、余剰電力は、逆潮流可能に系統連系された電力グリッド１７に売電される。復水タービン１５を回転させて圧力低下した低圧蒸気は復水器１８で冷却されて凝縮水になり、ボイラー１２の熱交換部１３に環流される。ボイラー１２は燃焼室１４にバイオマス供給装置２１からバイオマスが供給されて燃焼し、熱交換部１３に供給された凝縮水を加熱して過熱蒸気を生成する。バイオマスとしては、木質バイオマス、都市可燃ゴミ、農業廃棄物などを使用する。
復水器１８には冷却水が循環する冷却管１９が設けられ、復水タービン１５から排出されて復水器１８に流入した低圧蒸気が冷却水に凝縮熱を熱移動して凝縮水になる。冷却管１９には公知の冷却水供給装置２０が接続され冷却水が循環される。冷却水供給装置２０は、例えば海水をポンプで冷却水として汲み上げ、冷却管１９を循環し高温に加熱された海水を海に戻すように構成されている。冷却水供給装置２０は冷却塔を設け、冷却塔と冷却管１９との間で冷却水を循環させるようにしてもよい。
炭酸ガス回収装置２５は、例えば特許第４９５６５１９号公報に記載されているように公知であり、再生吸収液に排ガスに含まれる炭酸ガスを吸収させてＣＯ２含有吸収液にする吸収部２６と、ＣＯ２含有吸収液から炭酸ガスを分離させて再生吸収液にする再生部２７と、再生吸収液を加熱して高温水蒸気を生成する再生用熱エネルギー供給部２８等を備える。吸収部２６は、ボイラー１２の燃焼室１４から排ガスが底部から供給され、再生部２７から吸収部２６に戻る途中で冷却された再生吸収液が上部から供給され、排ガスに含まれる炭酸ガスを再生吸収液に吸収させて再生吸収液をＣＯ２含有吸収液にし、炭酸ガスを回収された排ガスを上部から放出する。
再生部２７は、吸収部２６から再生部２７に往く途中で加熱されたＣＯ２含有吸収液が上部から供給され、降下するＣＯ２含有吸収液を下部から供給される水蒸気で加熱し炭酸ガスを放出させて再生吸収液にする。再生用熱エネルギー供給部２８は、バイオマス発電装置１０の復水タービン１５から抽気された蒸気が供給される。再生用熱エネルギー供給部２８では、供給された蒸気が放出する熱が再生部２７の底部から供給された再生吸収液を加熱し水分の一部を蒸発させて水蒸気を生成する。再生吸収液を加熱して生成された水蒸気は再生部２７に下部から供給される。このようにして再生用熱エネルギー供給部２８は、バイオマス発電装置１０の復水タービン１５から抽気して供給された蒸気が放出する熱を、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０から供給された再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給する。再生用熱エネルギー供給部２８で水分の一部を蒸発された再生吸収液は吸収部２６に戻される。再生用熱エネルギー供給部２８で熱を放出した蒸気は凝縮水になって復水器１８に環流する。
炭酸ガス回収装置２５から送出された回収炭酸ガスの一部は、炭酸ガス利用装置５０で有効に利用される。炭酸ガス利用装置５０は、例えば公知の炭化水素製造装置である。炭化水素製造装置は、水素化反応触媒が充填された反応管に水素化反応に適した温度と圧力の水素ガスと炭酸ガスが所定のモル比で供給され、水素ガスと炭酸ガスが水素化反応触媒下で水素化反応して炭化水素を含む高温の反応ガスを生成して送出する。
炭酸ガス回収装置２５から送出された回収炭酸ガスが炭酸ガス利用装置５０で利用される場合は回収炭酸ガスの残部、炭酸ガス利用装置５０が設けられていない場合は全部の回収炭酸ガスが貯留炭酸ガスとしてＬＮＧ気化装置４１に供給される。
ＬＮＧ気化装置４１は、ＬＮＧ供給装置４０から液化天然ガスが供給され、炭酸ガス回収装置２５から貯留炭酸ガスが供給される。ＬＮＧ気化装置４１は、液化天然ガスが気化するときに生じるＬＮＧ冷熱を貯留炭酸ガスとの間で熱交換して液化天然ガスを天然ガスに気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして天然ガス利用装置５５に送出し、貯留炭酸ガスを冷却し低温の貯留炭酸ガスにして送出する。ＬＮＧ供給装置４０は、燃焼して発生する炭酸ガスの量が回収炭酸ガスの内の貯留される貯留炭酸ガスの量に対して所定割合α少ない量になる液化天然ガスをＬＮＧ気化装置４１に供給する。これによりＬＮＧ気化装置４１は、排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを送出することができる。ＬＮＧ気化装置４１で冷却された低温の貯留炭酸ガスは炭酸ガス液化装置６０に送出される。
ＬＮＧ気化装置４１は、図２に示すようにＬＮＧ供給装置４０から供給される液化天然ガスを気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして天然ガス利用装置５５に送出する気化器４３と、炭酸ガス回収装置２５から供給された貯留炭酸ガスを飽和水蒸気を殆ど含まない状態に乾燥した後に低温の貯留炭酸ガスに冷却して送出する貯留炭酸ガス冷却装置４２を備える。即ち、貯留炭酸ガス冷却装置４２は、貯留炭酸ガスを水の凍結温度近傍に冷却し飽和水蒸気を凝縮させて除湿した後に、液化炭酸ガスの製造に適した低温度に冷却する。気化器４３は、液化天然ガスが流動中に天然ガスに気化される低温側４３ｂと、貯留炭酸ガス冷却装置４２で加熱された不凍熱媒体が流動する高温側４３ａを備える。高温側４３ａを流動する不凍熱媒体は低温側４３ｂを流動する液化天然ガスからＬＮＧ冷熱を熱移動される。
貯留炭酸ガス冷却装置４２は、貯留炭酸ガスが流入口４４ａから流入し、低温の貯留炭酸ガスとなって流出口４４ｂから流出するガス通路４４ｃがハウジング４４に形成され、ガス通路４４ｃに第１冷却コイル４５、エリミネーター４６、吸着式除湿器５４、第２冷却コイル４７が一方側（流入口４４ａ側）から他方側（流出口４４ｂ側）に向かって順次直列に収納されている。第１冷却コイル４５は、ガス通路４４ｃの一方側に不凍熱媒体の出口が設けられ、他方側に入口が設けられている。第２冷却コイル４７は、ガス通路４４ｃの一方側に不凍熱媒体の出口が設けられ、他方側に入口が設けられている。ガス通路４４ｃの底面には、第１冷却コイル４５およびエリミネーター４６の下面と対向してドレンパン４８が形成されている。ドレンパン４８の底面には流水口４８ａが設けられている。第１冷却コイル４５で貯留炭酸ガスが水の凍結温度近傍に低下されることにより飽和水蒸気が殆ど凝縮して落下した凝縮水およびエリミネーター４６で捕捉された凝縮水の水滴はドレンパン４８上に収集され、流水口４８ａから水封４９を介して流出し、再利用または放流される。ドレンパン４８、流水口４８ａ、水封４９は、第１冷却コイル４５およびエリミネーター４６によって貯留炭酸ガスに含まれる飽和水蒸気が凝縮、捕捉された凝縮水を収集してガス通路４４ｃ外に流出させる凝縮水流出部を構成する。なお、吸着式除湿器５４の再生用熱源として電熱またはタービン抽気を利用する。
貯留炭酸ガス冷却装置４２は、第１熱媒体循環回路５１と、第２熱媒体循環回路５２と、第１熱媒体循環回路５１を循環する不凍熱媒体と第２熱媒体循環回路５２を循環する不凍熱媒体との間で熱交換させる熱交換器５３を備える。第１熱媒体循環回路５１は、不凍熱媒体が第１冷却コイル４５と熱交換器５３の高温側５３ａを図略のポンプで循環される。第２熱媒体循環回路５２は、不凍熱媒体が第２冷却コイル４７、熱交換器５３の低温側５３ｂおよび気化器４３の高温側４３ａを図略のポンプで循環される。貯留炭酸ガス冷却装置４２は貯留炭酸ガスを低温に冷却して送出する。
所定割合αは、バイオマス発電で使用されるバイオマスの収集、チップの製造・輸送、ＬＮＧ供給装置４０から供給される液化天然ガスの製造・輸送および貯留炭酸ガスの貯留等を行うために必要なエネルギーを生成する課程で発生する炭酸ガスの量を勘案して設定される。例えば、バイオマスの収集、チップの製造・輸送に必要なエネルギーを生成する課程で発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの所定割合βであり、ＬＮＧ供給装置４０から供給される液化天然ガスの製造・輸送のために必要なエネルギーを生成する課程で発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの所定割合θであり、貯留炭酸ガスの貯留を行うために必要なエネルギーを生成する課程で発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの所定割合δであると仮定すると、貯留炭酸ガスが大気から炭酸ガスを実質的に除去する量は、貯留炭酸ガスに所定割合α＝（１－β－θ－δ）・ηを乗じた量になる。係数ηを１以下の適切な正数に設定すると、貯留炭酸ガスの貯留によって生じる実質的なネガティブエミッションの炭酸ガス量をＬＮＧ供給装置から供給されるＬＮＧ液化天然が燃焼して発生するポジティブエミッションの炭酸ガスの量以上にすることができる。所定割合αは前記各課程等での諸条件によって変わるが、０．６～０．７程度に設定するのが好ましい。これにより、ＬＮＧ供給装置４０が、燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合α少ない量になる液化天然ガスをＬＮＧ気化装置４１に供給することで、ＬＮＧ気化装置４１は、排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを送出することができる。
２．第１実施形態の作動
バイオマス発電装置１０のボイラー１２は、燃焼室１４でバイオマス供給装置２１から供給されたバイオマスを燃焼させ、復水器１８から熱交換部１３に戻された凝縮水を過熱し過熱蒸気を生成する。復水タービン１５は、ボイラー１２から供給された過熱蒸気で作動され発電機１６を駆動する。発電機１６から出力される電力の一部は、所内電力として使用され、余剰電力は電力グリッド１７に売電される。復水タービン１５を回転させて圧力低下した蒸気は、復水器１８で凝縮水になり、ボイラー１２の熱交換部１３に環流される。
バイオマス発電装置１０のボイラー１２は、燃焼室１４でバイオマス供給装置２１から供給されたバイオマスを燃焼させ、復水器１８から熱交換部１３に戻された凝縮水を過熱し過熱蒸気を生成する。復水タービン１５は、ボイラー１２から供給された過熱蒸気で作動され発電機１６を駆動する。発電機１６から出力される電力の一部は、所内電力として使用され、余剰電力は電力グリッド１７に売電される。復水タービン１５を回転させて圧力低下した蒸気は、復水器１８で凝縮水になり、ボイラー１２の熱交換部１３に環流される。
炭酸ガス回収装置２５は、吸収部２６に排ガスがボイラー１２の燃焼室１４から供給され、再生吸収液が排ガスに含まれる炭酸ガスを吸収してＣＯ２含有吸収液になる。再生部２７に送られたＣＯ２含有吸収液は、復水タービン１５から抽気され再生エネルギー供給部２８に供給された蒸気が放出する熱によって加熱され炭酸ガスを放出して再生吸収液になって吸収部２６に戻される。
炭酸ガス回収装置２５から送出された回収炭酸ガスの一部は、炭酸ガス利用装置５０で有効に利用される。炭酸ガス利用装置５０の一例である炭化水素製造装置は、回収炭酸ガスの一部を水素化反応触媒下で水素ガスと水素化反応させて炭化水素を生成する。
ＬＮＧ気化装置４１は、供給された貯留炭酸ガスと燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスとの間で熱交換し、液化天然ガスを気化させて排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスとして送出し、貯留炭酸ガスを低温に冷却して送出する。低温の貯留炭酸ガスは炭酸ガス液化装置６０で液化される。
即ち、ＬＮＧ気化装置４１において、気化器４３の低温側４３ｂにはＬＮＧ供給装置４０からＬＮＧが供給され、高温側４３ａには第２熱媒体循環回路５２を循環する不凍熱媒体が供給される。これにより、液化天然ガスと不凍熱媒体とは気化器４３においてＬＮＧ冷熱を熱交換し、液化天然ガスはカーボンニュートラル相当天然ガスに気化されて天然ガス利用装置５５に送出され、不凍熱媒体はＬＮＧ冷熱を伝達されて貯留炭酸ガスより低い温度に冷却されて第２冷却コイル４７に返流される。冷却された不凍熱媒体は、第２冷却コイル４７を流動する間に、ガス通路４４ｃを流れる乾燥した貯留炭酸ガスを低温度に冷却して温度上昇する。温度上昇した不凍熱媒体は、第２熱媒体循環回路５２を通って熱交換器５３の低温側５３ｂを流動し、第１熱媒体循環回路５１を通って熱交換器５３の高温側５３ａを流動する不凍熱媒体と熱交換する。これにより、第２熱媒体循環回路５２を循環する不凍熱媒体は水の凍結温度以上の温度に加熱されて気化器４３の高温側４３ａに供給される。第１熱媒体循環回路５１を循環する不凍熱媒体は水の凍結温度近傍に冷却されて第１冷却コイル４５に供給される。
炭酸ガス回収装置２５から送出された貯留炭酸ガスは、流入口４４ａからガス通路４４ｃに流入し、第１冷却コイル４５を横切る間に第１熱媒体循環回路５１を循環する不凍熱媒体と熱交換して水の凍結温度近傍に冷却され、飽和水蒸気が殆ど凝縮して乾燥した貯留炭酸ガスになる。飽和水蒸気が凝縮した大きい水滴はドレンパン４８上に落下し、貯留炭酸ガス中を浮遊する小さい水滴はエリミネーター４６で捕捉されてドレンパン４８上に落下して集められ、排水口４８ａ、水封４９を通って流出する。エリミネーター４６を通過し吸着式除湿器５４で乾燥した貯留炭酸ガスは、第２冷却コイル４７を横切る間に第２熱媒体循環回路５２を循環する不凍熱媒体と熱交換し、低温度に冷却されて流出口４４ｂから送出され、炭酸ガス液化装置６０で液化される。図２に記載のＬＮＧ気化装置４１によれば、貯留炭酸ガスに含まれる飽和水蒸気を除去して乾燥させるので飽和水蒸気を凍らせることなく、貯留炭酸ガスを水の凍結温度より低い低温度に冷却することができる。
３．第１実施形態の効果
第１実施形態によれば、バイオマス発電装置１０でグリーン電力を生産し、ボイラー１２で発生した排ガスから炭酸ガス回収装置２５で回収された回収炭酸ガスの内の大気から隔離される貯留炭酸ガスをＬＮＧ気化装置４１で冷却する。ＬＮＧ供給装置４０から供給され燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合α少ない量になる液化天然ガスと貯留炭酸ガスとをＬＮＧ気化装置４１で熱交換するだけで、排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを生産することができ、かつ貯留炭酸ガスを低コストで低温に冷却することができる。さらに、貯留炭酸ガスはＬＮＧ気化装置４１で低温に冷却されることによって、搬送に便利な液化天然ガスに冷却エネルギーを節減して液化され得る。
第１実施形態によれば、バイオマス発電装置１０でグリーン電力を生産し、ボイラー１２で発生した排ガスから炭酸ガス回収装置２５で回収された回収炭酸ガスの内の大気から隔離される貯留炭酸ガスをＬＮＧ気化装置４１で冷却する。ＬＮＧ供給装置４０から供給され燃焼して発生する炭酸ガスの量が貯留炭酸ガスの量に対して所定割合α少ない量になる液化天然ガスと貯留炭酸ガスとをＬＮＧ気化装置４１で熱交換するだけで、排出権を取得済みとも言えるカーボンニュートラル相当天然ガスを生産することができ、かつ貯留炭酸ガスを低コストで低温に冷却することができる。さらに、貯留炭酸ガスはＬＮＧ気化装置４１で低温に冷却されることによって、搬送に便利な液化天然ガスに冷却エネルギーを節減して液化され得る。
４．第２実施形態の構成
第１実施形態では炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８は、バイオマス発電装置１０の復水タービン１５から抽気された蒸気が放出する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給してＣＯ２含有吸収液を加熱するのに対し、第２実施形態では熱電併給装置３１で発生する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給する点が第１実施形態と相違するので、相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
第１実施形態では炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８は、バイオマス発電装置１０の復水タービン１５から抽気された蒸気が放出する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給してＣＯ２含有吸収液を加熱するのに対し、第２実施形態では熱電併給装置３１で発生する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給する点が第１実施形態と相違するので、相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
天然ガス利用装置５５の一つである熱電併給装置３１は、ＬＮＧ気化装置４１から供給されたカーボンニュートラル相当天然ガスを燃料として、例えばガスタービンを駆動し、発電機を作動させて発電するとともに、タービン排ガスを冷却して熱を回収し送出する。
再生用熱エネルギー供給部２８は、熱電併給装置３１から送出された熱が再生用熱エネルギーとして供給され、再生部２７底部から供給された再生吸収液を加熱し水分の一部を水蒸気にして再生部２７に底部から供給することによって再生用熱エネルギーを再生部２７に供給する。熱電併給装置３１はカーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０としても機能する。
５．第２実施形態の作動および効果
熱電併給装置３１は発電するとともに、発生する熱を炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８に再生用熱エネルギーとして熱移送し、ＣＯ２含有吸収液を加熱する。
これにより、第１実施形態が奏する効果に加え、カーボンニュートラル相当天然ガスを熱電併給装置３１で燃料として使用することによって炭酸ガスの排出量がゼロと言える電力を生産することができる。
熱電併給装置３１は発電するとともに、発生する熱を炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８に再生用熱エネルギーとして熱移送し、ＣＯ２含有吸収液を加熱する。
これにより、第１実施形態が奏する効果に加え、カーボンニュートラル相当天然ガスを熱電併給装置３１で燃料として使用することによって炭酸ガスの排出量がゼロと言える電力を生産することができる。
６．第３実施形態の構成
第２実施形態では炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８は、熱電併給装置３１で発生する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給してＣＯ２含有吸収液を加熱するのに対し、第３実施形態では、合成燃料製造装置３２で発生する反応熱を再生用熱エネルギーとして供給する点が第２実施形態と相違するので、相違点についてのみ説明し、第１および第２実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
第２実施形態では炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８は、熱電併給装置３１で発生する熱を再生用熱エネルギーとして再生部２７に供給してＣＯ２含有吸収液を加熱するのに対し、第３実施形態では、合成燃料製造装置３２で発生する反応熱を再生用熱エネルギーとして供給する点が第２実施形態と相違するので、相違点についてのみ説明し、第１および第２実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
合成燃料製造装置３２は天然ガス利用装置５５である。合成燃料製造装置３２は合成ガス製造部と燃料合成部を備える。合成ガス製造部はＬＮＧ気化装置４１から供給されたカーボンニュートラル相当天然ガスから合成ガスを製造し、燃料合成部は合成ガスを合成反応させて合成燃料を生成する。
再生用熱エネルギー供給部２８は、カーボンニュートラル相当天然ガスを原料とする合成燃料製造装置３２で合成ガスを合成燃料に合成する際に生じる反応熱を再生用熱エネルギーとして供給され、再生部２７底部から供給された再生吸収液を加熱し水分の一部を水蒸気にして再生部２７に底部から供給することによって再生用熱エネルギーを再生部２７に供給する。
カーボンニュートラル相当天然ガスを原料とする合成燃料製造装置３２がカーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０であり、合成燃料製造装置３２で行われる合成反応で生じる反応熱がカーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０から送出された熱エネルギーである。
再生用熱エネルギー供給部２８は、カーボンニュートラル相当天然ガスを原料とする合成燃料製造装置３２で合成ガスを合成燃料に合成する際に生じる反応熱を再生用熱エネルギーとして供給され、再生部２７底部から供給された再生吸収液を加熱し水分の一部を水蒸気にして再生部２７に底部から供給することによって再生用熱エネルギーを再生部２７に供給する。
カーボンニュートラル相当天然ガスを原料とする合成燃料製造装置３２がカーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０であり、合成燃料製造装置３２で行われる合成反応で生じる反応熱がカーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置３０から送出された熱エネルギーである。
７．第３実施形態の作動および効果
合成燃料製造装置３２は合成燃料を製造するとともに、発生する反応熱を炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８に再生用熱エネルギーとして熱移送し、ＣＯ２含有吸収液を加熱する。
これにより、第１実施形態が奏する効果に加え、カーボンニュートラル相当天然ガスを合成燃料製造装置３２で原料として使用することによって合成燃料を炭酸ガスの排出量を実質ゼロにして生産することができる。
合成燃料製造装置３２は合成燃料を製造するとともに、発生する反応熱を炭酸ガス回収装置２５の再生用熱エネルギー供給部２８に再生用熱エネルギーとして熱移送し、ＣＯ２含有吸収液を加熱する。
これにより、第１実施形態が奏する効果に加え、カーボンニュートラル相当天然ガスを合成燃料製造装置３２で原料として使用することによって合成燃料を炭酸ガスの排出量を実質ゼロにして生産することができる。
１ａ～１ｃ：ＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム、１０：バイオマス発電装置、１２：ボイラー、１５：復水タービン、１６：発電機、１７：電力グリッド、１８：復水器、２１：バイオマス供給装置、２５：炭酸ガス回收装置、２６：吸収部、２７：再生部、２８：再生用熱エネルギー供給部、３０：カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置、３１：熱電併給装置、３２：合成燃料製造装置、４１：ＬＮＧ気化装置、４２：貯留炭酸ガス冷却装置、４３：気化器、４４：ガス通路、４５：第１冷却コイル、４６：エリミネーター、４７：第２冷却コイル、５１：第１熱媒体循環回路、５２：第２熱媒体循環回路、５３：熱交換器、５４：吸着式除湿器、５５：天然ガス利用装置、６０：炭酸ガス液化装置
Claims (6)
- 復水タービンによって駆動され電力を送出する発電機と、バイオマス供給装置から供給されるバイオマスを燃焼させ、過熱蒸気を前記復水タービンに供給するボイラーと、前記復水タービンから排出される低圧蒸気を凝縮水に凝縮させる復水器とを備えるバイオマス発電装置と、
前記ボイラーから排ガスが供給され、前記排ガスに含まれる炭酸ガスを吸収液に吸収させてＣＯ２含有吸収液を生成する吸収部と、前記吸収部から前記ＣＯ２含有吸収液が供給され、再生用熱エネルギーによって前記ＣＯ２含有吸収液を加熱して前記炭酸ガスを放出させる再生部と、カーボンニュートラルな熱エネルギーを発生する装置から送出された前記熱エネルギーを前記再生用熱エネルギーとして前記再生部に供給する再生用熱エネルギー供給部とを備え、前記再生部で放出された前記炭酸ガスを回収炭酸ガスとして送出する炭酸ガス回収装置と、
燃焼して発生する炭酸ガスの量が前記回収炭酸ガスの内の貯留される貯留炭酸ガスの量に対して所定割合少ない量になる液化天然ガスを供給するＬＮＧ供給装置と、
前記ＬＮＧ供給装置から前記液化天然ガスが供給され、前記炭酸ガス回収装置から前記貯留炭酸ガスが供給され、前記液化天然ガスが気化するときに生じるＬＮＧ冷熱を前記貯留炭酸ガスとの間で熱交換することによって、前記液化天然ガスを天然ガスに気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして送出するとともに、前記貯留炭酸ガスを冷却し低温の貯留炭酸ガスにして送出するＬＮＧ気化装置と、
を備えたＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。 - 前記再生用熱エネルギー供給部は、前記復水タービンから抽気された蒸気が放出する熱を前記再生用熱エネルギーとして前記再生部に供給して前記ＣＯ２含有吸収液を加熱する
請求項１に記載のＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。 - 前記ＬＮＧ気化装置から供給された前記カーボンニュートラル相当天然ガスの一部を用いて熱および電力を供給する熱電併給装置を設け、
前記再生用熱エネルギー供給部は、前記熱電併給装置で発生する熱を前記再生用熱エネルギーとして前記再生部に熱移送して前記ＣＯ２含有吸収液を加熱する
請求項１に記載のＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。 - 前記ＬＮＧ気化装置から供給された前記カーボンニュートラル相当天然ガスから生成した合成ガスを合成反応させて合成燃料を生成する合成燃料製造装置を設け、
前記再生用熱エネルギー供給部は、前記合成燃料製造装置で行われる合成反応で発生する反応熱を前記再生用熱エネルギーとして前記再生部に熱移送して前記ＣＯ２含有吸収液を加熱する
請求項１に記載のＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。 - 前記ＬＮＧ気化装置から送出された前記低温の貯留炭酸ガスを液化する炭酸ガス液化装置を備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。
- 前記ＬＮＧ気化装置は、気化器と貯留炭酸ガス冷却装置を備え、
前記気化器は、低温側に前記ＬＮＧ供給装置から前記液化天然ガスを供給され、高温側に貯留炭酸ガス冷却装置に設けられた第２冷却コイルおよび熱交換器を流動する不凍熱媒体が循環され、前記液化天然ガスと前記不凍熱媒体との間でＬＮＧ冷熱を熱交換させて前記液化天然ガスを天然ガスに気化させてカーボンニュートラル相当天然ガスとして送出し、
前記貯留炭酸ガス冷却装置は、第１冷却コイル、エリミネーター、吸着式除湿器および前記第２冷却コイルが一方側から他方側に向かって直列に配置され、前記貯留炭酸ガスが前記一方側の入口から流入し前記他方側の出口から前記低温の貯留炭酸ガスが流出するガス通路と、前記第２冷却コイルと前記熱交換器の低温側と前記気化器の高温側を前記不凍熱媒体が循環する第２熱媒体循環回路と、前記第１冷却コイルと前記熱交換器の高温側を不凍熱媒体が循環する第１熱媒体循環回路と、前記第１冷却コイルおよび前記エリミネーターによって前記貯留炭酸ガスに含まれる飽和水蒸気が凝縮、捕捉された凝縮水を収集して前記ガス通路外に流出させる凝縮水流出部と、を備え、前記貯留炭酸ガスを前記第１冷却コイルで冷却して前記飽和水蒸気を凝縮させ、前記エリミネーターで凝縮した前記飽和水蒸気を捕捉し、前記吸着式除湿器で前記貯留炭酸ガスを乾燥させた後に、乾燥した前記貯留炭酸ガスを前記第２冷却コイルで低温度に冷却して送出する
請求項５に記載のＢＥＣＣＳを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/000734 WO2024150398A1 (ja) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | Ｂｅｃｃｓを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP7297278B1 true JP7297278B1 (ja) | 2023-06-26 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023517246A Active JP7297278B1 (ja) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | Ｂｅｃｃｓを活用したグリーン電力およびカーボンニュートラル相当天然ガス生産システム |
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| JP2001159318A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-06-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 冷熱発電装置 |
| WO2022180740A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | 株式会社 ユーリカ エンジニアリング | Ｌｎｇを活用する炭酸ガス回収式水素製造システム |
| JP7136523B1 (ja) * | 2021-09-09 | 2022-09-13 | 株式会社 ユーリカ エンジニアリング | カーボンニュートラルメタン使用液体燃料製造システム |
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2023
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