JP7449325B2

JP7449325B2 - fuel production system

Info

Publication number: JP7449325B2
Application number: JP2022050370A
Authority: JP
Inventors: 昂汰岡村; 栞理中嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2042-03-25
Also published as: JP2023143146A; CN116804155A

Description

本発明は、燃料製造システムに関する。より詳しくは、バイオマス原料と再生可能エネルギとに基づいて液体燃料を製造する燃料製造システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel production system. More specifically, the present invention relates to a fuel production system that produces liquid fuel based on biomass raw materials and renewable energy.

近年、化石燃料の代替として、再生可能エネルギによって発電した電力によって生成した水素とバイオマスや工場から排出される二酸化炭素等の炭素源とを原材料とした電気合成燃料が注目されている。 BACKGROUND ART In recent years, as an alternative to fossil fuels, electrosynthetic fuels that use hydrogen generated from electricity generated by renewable energy and carbon sources such as biomass and carbon dioxide emitted from factories as raw materials have attracted attention.

バイオマスを原料としてメタノールやガソリン等の液体燃料を製造する一般的な手順は以下の通りである。すなわち、所定の前処理を経たバイオマス原料をガス化炉内で水や酸素と共にガス化させ、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを生成するガス化工程と、生成された合成ガスを洗浄しタールを取り除く洗浄工程と、洗浄工程を経た合成ガスのＨ_２／ＣＯ比を製造しようとする液体燃料に応じた目標比に調整するＨ_２／ＣＯ比調整工程と、Ｈ_２／ＣＯ比調整工程を経た合成ガスから硫黄成分を取り除く脱硫工程と、脱硫工程を経た合成ガスから液体燃料を製造する燃料製造工程と、を経てバイオマス原料から液体燃料が製造される。 The general procedure for producing liquid fuels such as methanol and gasoline using biomass as a raw material is as follows. In other words, there is a gasification process in which biomass raw materials that have undergone a specified pretreatment are gasified together with water and oxygen in a gasification furnace to produce synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide, and a gasification process in which the generated synthesis gas is washed and tarred. a cleaning process to remove the H _{2 /CO ratio of the synthesis gas that has undergone the cleaning process, an H 2} /CO ratio adjustment process to adjust the H ₂ /CO ratio of the synthesis gas to a target ratio according to the liquid fuel to be produced, and an H ₂ /CO ratio adjustment process. Liquid fuel is produced from the biomass raw material through a desulfurization step in which sulfur components are removed from the synthesized gas that has undergone the desulfurization step, and a fuel production step in which liquid fuel is produced from the desulfurized synthesis gas.

特開２０２１－１４７５０４号公報JP 2021-147504 Publication

ガス化炉の熱源としては、基本的に空気が導入されている。熱源として空気を用いる場合、内燃式のガス化炉においては、最終生成ガスの単位体積当たりの熱量が低減することになり、外燃式のガス化炉においては、排ガス回収時に窒素を分離する工程が必要になる。熱源として酸素を用いる場合、酸素ボンベを使う方法や空気を分離する方法があるが、いずれも高額であり、かつ多くのエネルギを必要とする。 Air is basically introduced as a heat source for the gasifier. When air is used as a heat source, in an internal combustion type gasification furnace, the amount of heat per unit volume of the final product gas is reduced, and in an external combustion type gasification furnace, the process of separating nitrogen during exhaust gas recovery is required. is required. When using oxygen as a heat source, there are methods such as using an oxygen cylinder and separating air, but both are expensive and require a lot of energy.

また、水電解による水素生成時に副生成物として酸素が発生するところ、この副生成物としての酸素の利用手段がなく、廃棄されているのが現状である。 Furthermore, when hydrogen is produced by water electrolysis, oxygen is generated as a by-product, but currently there is no means to utilize this by-product, so it is discarded.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、システム全体で効率化を図ることができる燃料製造システムを提供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 provide a fuel production system that can improve the efficiency of the entire system.

（１）本発明に係る燃料製造システム（例えば、後述の燃料製造システム１）は、バイオマス原料から液体燃料を製造する燃料製造システムであって、バイオマス原料から合成ガスを生成するガス化炉（例えば、後述するガス化炉３０）と、前記ガス化炉によって生成された合成ガスから硫黄成分を除去する脱硫装置（例えば、後述する脱硫装置３６）と、前記脱硫装置によって硫黄成分が除去された合成ガスから液体燃料を製造する液体燃料製造装置（例えば、後述する液体燃料製造装置４）と、再生可能エネルギを用いて発電した電力によって水から酸素を生成する電解装置（例えば、後述する電解装置６０）と、前記電解装置によって生成された酸素を貯留する酸素タンク（例えば、後述する酸素タンク６６）と、前記電解装置によって生成された酸素を前記酸素タンクに充填する酸素充填装置（例えば、後述する酸素充填ポンプ６５）と、前記ガス化炉を含む酸素利用手段（例えば、後述するガス化炉３０、脱硫装置３６、液体燃料製造装置４）に前記酸素タンクに貯留された酸素を供給する酸素供給装置（例えば、後述する酸素供給装置３３）と、を備え、前記酸素タンクに貯留される酸素の量が第１所定量以上で、かつ、前記酸素充填装置が前記酸素タンクに充填する酸素の量が前記酸素タンクから前記酸素利用手段に供給される酸素の量以上の場合に、前記酸素タンクに貯留される酸素を、前記ガス化炉の熱源として用いると共に、前記脱硫装置の酸化剤及び前記液体燃料製造装置の熱源のうち少なくとも一方として用い、前記酸素タンクに貯留される酸素の量が前記第１所定量未満の場合に、前記酸素タンクに貯留される酸素を、前記ガス化炉のみの熱源として用いる。 (1) The fuel production system according to the present invention (for example, fuel production system 1 described below) is a fuel production system that produces liquid fuel from biomass raw material, and includes a gasification furnace (for example, , a gasifier 30) to be described later, a desulfurization device (for example, a desulfurization device 36 to be described later) that removes sulfur components from the synthesis gas generated by the gasifier, and a synthesis gas from which the sulfur component has been removed by the desulfurization device. A liquid fuel production device that produces liquid fuel from gas (for example, liquid fuel production device 4 described later), and an electrolysis device that produces oxygen from water using electric power generated using renewable energy (for example, electrolysis device 60 that will be described later). ), an oxygen tank (for example, the oxygen tank 66 described below) that stores the oxygen generated by the electrolyzer, and an oxygen filling device (for example, the oxygen tank 66 that will be described later) that fills the oxygen tank with the oxygen generated by the electrolyzer. Oxygen supply that supplies oxygen stored in the oxygen tank to the oxygen filling pump 65) and oxygen utilization means including the gasifier (for example, the gasifier 30, desulfurization device 36, and liquid fuel production device 4 described later) a device (for example, an oxygen supply device 33 described below), the amount of oxygen stored in the oxygen tank is equal to or more than a first predetermined amount, and the amount of oxygen that the oxygen filling device fills into the oxygen tank. is greater than or equal to the amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the oxygen utilization means, the oxygen stored in the oxygen tank is used as a heat source for the gasifier, and the oxidizing agent of the desulfurization device and the liquid When the amount of oxygen stored in the oxygen tank is less than the first predetermined amount, the oxygen stored in the oxygen tank is used as at least one of the heat sources of the fuel production device, and the oxygen stored in the oxygen tank is used as a heat source only for the gasifier. used as

（２）（１）の燃料製造システムにおいて、前記酸素タンクに貯留される酸素の量が前記第１所定量と比較して少ない第２所定量以下で、前記酸素充填装置が前記酸素タンクに充填する酸素の量が前記酸素タンクから前記酸素利用手段に供給される酸素の量以下で、前記ガス化炉の熱源として用いられる酸素が不足する場合に、前記ガス化炉の熱源として空気を用いることが好ましい。 (2) In the fuel production system of (1), when the amount of oxygen stored in the oxygen tank is equal to or less than a second predetermined amount, which is smaller than the first predetermined amount, the oxygen filling device fills the oxygen tank. When the amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the oxygen utilization means is less than the amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the oxygen utilization means and there is a shortage of oxygen to be used as a heat source for the gasifier, air is used as the heat source for the gasifier. is preferred.

本発明によれば、システム全体で効率化を図ることができる燃料製造システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel production system that can improve the efficiency of the entire system.

本発明の一実施形態に係る燃料製造システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a fuel manufacturing system according to an embodiment of the present invention. 酸素・空気供給処理の具体的な手順を示すフローチャートである。It is a flowchart showing the specific procedure of oxygen/air supply processing.

以下、本発明の一実施形態に係る燃料製造システム１について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a fuel manufacturing system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る燃料製造システム１の構成を示す図である。燃料製造システム１は、バイオマス原料を供給するバイオマス原料供給装置２と、バイオマス原料供給装置２から供給されるバイオマス原料をガス化し水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを生成するガス化装置３と、ガス化装置３から供給される合成ガスから液体燃料を製造する液体燃料製造装置４と、再生可能エネルギを用いて発電する発電設備５と、発電設備５において発電された電力によって水から水素及び酸素を生成し、生成した水素及び酸素をガス化装置３に供給する水素・酸素生成供給装置６と、ガス化装置３、発電設備５及び水素・酸素生成供給装置６を制御する制御装置７と、を備え、これらによってバイオマス原料から液体燃料を製造する。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a fuel production system 1 according to this embodiment. The fuel production system 1 includes a biomass raw material supply device 2 that supplies biomass raw materials, a gasification device 3 that gasifies the biomass raw materials supplied from the biomass raw material supply device 2, and generates synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. A liquid fuel production device 4 that produces liquid fuel from the syngas supplied from the gasification device 3; a power generation facility 5 that generates power using renewable energy; a hydrogen/oxygen generation/supply device 6 that generates hydrogen and oxygen and supplies the generated hydrogen and oxygen to the gasification device 3; a control device 7 that controls the gasification device 3, the power generation equipment 5, and the hydrogen/oxygen generation/supply device 6; These are used to produce liquid fuel from biomass raw materials.

バイオマス原料供給装置２は、籾穀、バガス、及び木材等のバイオマス原料に所定の前処理を施すと共に、この前処理を経たバイオマス原料を、原料供給路２０を介してガス化装置３のガス化炉３０へ供給する。ここでバイオマス原料に対する前処理には、例えば、原料を乾燥させる乾燥工程や、原料を粉砕する粉砕工程等が含まれる。 The biomass raw material supply device 2 performs predetermined pretreatment on biomass raw materials such as rice grains, bagasse, and wood, and the biomass raw materials that have undergone this pretreatment are gasified by the gasification device 3 via the raw material supply path 20. Supply to the furnace 30. Here, the pretreatment of the biomass raw material includes, for example, a drying process for drying the raw material, a pulverization process for crushing the raw material, and the like.

ガス化装置３は、原料供給路２０を介して供給されるバイオマス原料をガス化するガス化炉３０と、ガス化炉３０の内部の状態を検出する複数のセンサによって構成されるガス化炉センサ群３１と、ガス化炉３０内に水を供給する水供給装置３２と、ガス化炉３０内に酸素又は空気を供給する酸素供給装置３３と、ガス化炉３０を加熱する加熱装置３４と、ガス化炉３０から排出される合成ガスを洗浄するスクラバ３５と、スクラバ３５によって洗浄された合成ガスから硫黄成分を除去し、液体燃料製造装置４に供給する脱硫装置３６と、を備える。 The gasifier 3 includes a gasifier 30 that gasifies the biomass raw material supplied via the raw material supply path 20, and a gasifier sensor that includes a plurality of sensors that detect the internal state of the gasifier 30. a group 31, a water supply device 32 that supplies water into the gasification furnace 30, an oxygen supply device 33 that supplies oxygen or air into the gasification furnace 30, and a heating device 34 that heats the gasification furnace 30. It includes a scrubber 35 that cleans the synthesis gas discharged from the gasifier 30, and a desulfurization device 36 that removes sulfur components from the synthesis gas cleaned by the scrubber 35 and supplies it to the liquid fuel production device 4.

水供給装置３２は、図示しない水タンクに貯留された水をガス化炉３０内へ供給する。酸素供給装置３３は、酸素利用手段であるガス化炉３０、脱硫装置３６及び液体燃料製造装置４、並びに後述する酸素ボンベ６８に、後述する酸素タンク６６に貯留された酸素を供給する。加熱装置３４は、図示しない燃料タンクから供給される燃料や図示しない電源から供給される電力を消費することにより、ガス化炉３０を加熱する。 The water supply device 32 supplies water stored in a water tank (not shown) into the gasifier 30. The oxygen supply device 33 supplies oxygen stored in an oxygen tank 66 (described later) to the gasification furnace 30, the desulfurization device 36, the liquid fuel production device 4, and an oxygen cylinder 68 (described later), which are oxygen utilization means. The heating device 34 heats the gasifier 30 by consuming fuel supplied from a fuel tank (not shown) and electric power supplied from a power source (not shown).

水供給装置３２からガス化炉３０内への水供給量、酸素供給装置３３からガス化炉３０内への酸素供給量及び空気供給量、酸素供給装置３３から脱硫装置３６内への酸素供給量、酸素供給装置３３から液体燃料製造装置４内への酸素供給量、酸素供給装置３３から酸素ボンベ６８内への酸素供給量、並びに加熱装置３４からガス化炉３０への投入熱量は、制御装置７によって制御される。 The amount of water supplied from the water supply device 32 into the gasification furnace 30, the amount of oxygen and air supplied from the oxygen supply device 33 into the gasification furnace 30, and the amount of oxygen supplied from the oxygen supply device 33 into the desulfurization device 36. , the amount of oxygen supplied from the oxygen supply device 33 into the liquid fuel manufacturing device 4, the amount of oxygen supplied from the oxygen supply device 33 into the oxygen cylinder 68, and the amount of heat input from the heating device 34 to the gasification furnace 30 are controlled by the control device. Controlled by 7.

なお本実施形態に係る燃料製造システム１では、後述の水素・酸素生成供給装置６からガス化炉３０内又は原料供給路２０内に水素を供給することにより、水供給装置３２からガス化炉３０内へ水を積極的に供給する必要がなくなる場合がある。この場合、燃料製造システム１から水供給装置３２を除くこともできる。 In the fuel production system 1 according to the present embodiment, hydrogen is supplied from the water supply device 32 to the gasification furnace 30 by supplying hydrogen into the gasification furnace 30 or into the raw material supply path 20 from the hydrogen/oxygen generation and supply device 6, which will be described later. In some cases, it may not be necessary to actively supply water to the inside. In this case, the water supply device 32 can also be removed from the fuel production system 1.

バイオマス原料が投入されたガス化炉３０内に、以上のような水供給装置３２、酸素供給装置３３、及び加熱装置３４によって、水、酸素、熱量等を投入すると、ガス化炉３０内では、例えば下記式（１－１）～（１－５）に示すような計１０種類のガス化反応及びその逆反応が進行し、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスが生成される。 When water, oxygen, heat, etc. are introduced into the gasifier 30 into which the biomass raw material has been introduced by the water supply device 32, oxygen supply device 33, and heating device 34 as described above, inside the gasifier 30, For example, a total of 10 types of gasification reactions and their reverse reactions as shown in formulas (1-1) to (1-5) below proceed, and synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide is produced.

ガス化炉センサ群３１は、例えば、ガス化炉３０内の圧力を検出する圧力センサ、ガス化炉３０内の温度を検出する温度センサ、ガス化炉３０内における合成ガスの水素と一酸化炭素との比に相当するＨ_２／ＣＯ比を検出するＨ_２／ＣＯセンサ、及びガス化炉３０内の二酸化炭素を検出するＣＯ_２センサ等によって構成される。ガス化炉センサ群３１を構成するこれらセンサの検出信号は、制御装置７へ送信される。 The gasifier sensor group 31 includes, for example, a pressure sensor that detects the pressure inside the gasifier 30, a temperature sensor that detects the temperature inside the gasifier 30, and hydrogen and carbon monoxide of the synthesis gas in the gasifier 30. It is composed of an H ₂ /CO sensor that detects the H ₂ /CO ratio corresponding to the ratio of , and a CO ₂ sensor that detects carbon dioxide in the gasification furnace 30 . Detection signals from these sensors forming the gasifier sensor group 31 are transmitted to the control device 7.

脱硫装置３６内に、酸素供給装置３３、スクラバ３５、及び図示しない石灰石供給装置によって、酸素、合成ガス、石灰石等を投入すると、脱硫装置３６内では、例えば下記式（２－１）に示す脱硫反応、及び下記式（２－２）に示す酸化反応が進行し、合成ガスから硫黄成分が除去され、石膏が生成される。ここで生成された石膏は、売却することも可能である。
ＳＯ_２＋ＣａＣＯ_３＋０．５Ｈ_２Ｏ→ＣａＳＯ_３・０．５Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２（２－１）
ＣａＳＯ_３・０．５Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｏ_２＋１．５Ｈ_２Ｏ→ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（２－２） When oxygen, synthesis gas, limestone, etc. are introduced into the desulfurization device 36 by the oxygen supply device 33, scrubber 35, and limestone supply device (not shown), in the desulfurization device 36, desulfurization as shown in the following formula (2-1) occurs. The reaction and the oxidation reaction shown in the following formula (2-2) proceed, the sulfur component is removed from the synthesis gas, and gypsum is produced. The gypsum produced here can also be sold.
SO ₂ +CaCO ₃ +0.5H ₂ O→CaSO ₃・0.5H ₂ O+CO ₂ (2-1)
CaSO ₃・0.5H ₂ O+0.5O ₂ +1.5H ₂ O→CaSO ₄・2H ₂ O (2-2)

ガス化装置３は、上記式（１－１）～（１－５）に示すガス化反応及びその逆反応によって生成される合成ガスに、後述の水素・酸素生成供給装置６から供給される水素を混合することにより、合成ガスのＨ_２／ＣＯ比を製造しようとする液体燃料に応じた所定の目標比（例えば、メタノールを製造する場合、Ｈ_２／ＣＯ比の目標比は２）に調整した後、この合成ガスを液体燃料製造装置４へ供給する。 The gasification device 3 supplies hydrogen supplied from a hydrogen/oxygen generation and supply device 6, which will be described later, to the synthesis gas produced by the gasification reactions shown in the above formulas (1-1) to (1-5) and their reverse reactions. By mixing, the H ₂ /CO ratio of the synthesis gas is adjusted to a predetermined target ratio depending on the liquid fuel to be produced (for example, when producing methanol, the target ratio of H ₂ /CO ratio is 2). After that, this synthesis gas is supplied to the liquid fuel production device 4.

液体燃料製造装置４は、メタノール合成装置、ＭＴＧ（ＭｅｔｈａｎｏｌＴｏＧａｓｏｌｉｎｅ）合成装置、ＦＴ（ＦｉｓｃｈｅｒＴｒｏｐｓｃｈ）合成装置、及びアップグレーディング装置等を備え、これらを用いることによって、ガス化装置３において所定のＨ_２／ＣＯ比に調整された合成ガスからメタノールやガソリン等の液体燃料を製造する。 The liquid fuel production device 4 includes a methanol synthesis device, an MTG (Methanol To Gasoline) synthesis device, an FT (Fischer Tropsch) synthesis device, an upgrading device, etc., and by using these devices, a predetermined H level is achieved in the gasification device 3. Liquid fuels such as methanol and gasoline are produced from synthesis gas adjusted to a ₂ /CO ratio.

発電設備５は、再生可能エネルギである風力によって発電する風力発電設備や、再生可能エネルギである太陽光によって発電する太陽光発電設備等によって構成される。発電設備５は、水素・酸素生成供給装置６に接続されており、風力発電設備や太陽光発電設備等において再生可能エネルギを用いて発電した電力は、水素・酸素生成供給装置６に供給することができる。また、発電設備５は、商用電力網８とも接続されている。このため発電設備５において発電した電力の一部又は全ては、商用電力網８に供給し、電力会社に売電することも可能となっている。 The power generation equipment 5 includes wind power generation equipment that generates power using wind power, which is a renewable energy, and solar power generation equipment, which generates power using sunlight, which is a renewable energy. The power generation equipment 5 is connected to the hydrogen/oxygen generation/supply device 6, and electricity generated using renewable energy in wind power generation equipment, solar power generation equipment, etc. is supplied to the hydrogen/oxygen generation/supply device 6. Can be done. Furthermore, the power generation equipment 5 is also connected to a commercial power grid 8 . Therefore, part or all of the power generated in the power generation facility 5 can be supplied to the commercial power grid 8 and sold to the power company.

水素・酸素生成供給装置６は、電解装置６０と、水素充填ポンプ６１と、水素タンク６２と、圧力センサ６３と、水素供給ポンプ６４と、酸素充填ポンプ６５と、酸素タンク６６と、圧力センサ６７と、酸素ボンベ６８と、を備える。この水素・酸素生成供給装置６は、発電設備５から供給される電力によって水素及び酸素を生成し、生成した水素をガス化装置３へ供給すると共に、生成した酸素を酸素利用手段であるガス化装置３（ガス化炉３０、脱硫装置３６）及び液体燃料製造装置４、並びに酸素ボンベ６８に供給する。 The hydrogen/oxygen generation and supply device 6 includes an electrolysis device 60, a hydrogen filling pump 61, a hydrogen tank 62, a pressure sensor 63, a hydrogen supply pump 64, an oxygen filling pump 65, an oxygen tank 66, and a pressure sensor 67. and an oxygen cylinder 68. This hydrogen/oxygen generation and supply device 6 generates hydrogen and oxygen using electric power supplied from the power generation equipment 5, supplies the generated hydrogen to the gasification device 3, and converts the generated oxygen into gasification, which is a means for utilizing oxygen. It is supplied to the device 3 (gasification furnace 30, desulfurization device 36), liquid fuel production device 4, and oxygen cylinder 68.

電解装置６０は、発電設備５と接続されており、発電設備５から供給される電力によって水から電気分解によって水素及び酸素を生成する。また電解装置６０は、商用電力網８とも接続されている。このため電解装置６０は、発電設備５から供給される電力だけでなく、電力会社から買電することにより商用電力網８から供給される電力によって水素及び酸素を生成することも可能となっている。電解装置６０による水素生成量及び酸素生成量は制御装置７によって制御される。 The electrolysis device 60 is connected to the power generation equipment 5, and generates hydrogen and oxygen from water by electrolysis using electric power supplied from the power generation equipment 5. The electrolyzer 60 is also connected to the commercial power grid 8 . Therefore, the electrolyzer 60 can generate hydrogen and oxygen not only with the power supplied from the power generation facility 5 but also with the power supplied from the commercial power grid 8 by purchasing power from the power company. The amount of hydrogen produced and the amount of oxygen produced by the electrolyzer 60 are controlled by the control device 7.

水素充填ポンプ６１は、電解装置６０によって生成された水素を圧縮し、水素タンク６２内に充填する。水素充填ポンプ６１による水素充填量は制御装置７によって制御される。水素タンク６２は、水素充填ポンプ６１によって圧縮された水素を貯留する。圧力センサ６３は、水素タンク６２のタンク内圧を検出し、検出信号を制御装置７へ送信する。水素タンク６２内の水素残量は、圧力センサ６３の検出信号に基づいて制御装置７によって算出される。従って本実施形態において、水素タンク６２内の水素残量を取得する水素残量取得手段は、圧力センサ６３及び制御装置７によって構成される。 The hydrogen filling pump 61 compresses hydrogen generated by the electrolyzer 60 and fills the hydrogen tank 62 with the compressed hydrogen. The amount of hydrogen filled by the hydrogen filling pump 61 is controlled by the control device 7. The hydrogen tank 62 stores hydrogen compressed by the hydrogen filling pump 61. The pressure sensor 63 detects the internal pressure of the hydrogen tank 62 and sends a detection signal to the control device 7. The remaining amount of hydrogen in the hydrogen tank 62 is calculated by the control device 7 based on the detection signal of the pressure sensor 63. Therefore, in this embodiment, the remaining hydrogen amount obtaining means for obtaining the remaining amount of hydrogen in the hydrogen tank 62 is constituted by the pressure sensor 63 and the control device 7.

水素供給ポンプ６４は、水素タンク６２に貯留された水素をガス化装置３のガス化炉３０内に供給する。水素供給ポンプ６４からガス化炉３０内への水素供給量は制御装置７によって制御される。なお図１には、水素タンク６２に貯留された水素を水素供給ポンプ６４によってガス化炉３０内に供給する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。水素タンク６２に貯留された水素は、ガス化炉３０より上流側、より具体的にはバイオマス原料の原料供給路２０内に供給してもよい。 The hydrogen supply pump 64 supplies hydrogen stored in the hydrogen tank 62 into the gasifier 30 of the gasifier 3 . The amount of hydrogen supplied from the hydrogen supply pump 64 into the gasifier 30 is controlled by the control device 7. Although FIG. 1 illustrates a case where hydrogen stored in the hydrogen tank 62 is supplied into the gasifier 30 by the hydrogen supply pump 64, the present invention is not limited to this. The hydrogen stored in the hydrogen tank 62 may be supplied upstream from the gasifier 30, more specifically into the raw material supply path 20 of the biomass raw material.

酸素充填ポンプ６５は、電解装置６０によって生成された酸素を圧縮し、酸素タンク６６内に充填する。酸素充填ポンプ６５による酸素充填量は制御装置７によって制御される。酸素タンク６６は、酸素充填ポンプ６５によって圧縮された酸素を貯留する。圧力センサ６７は、酸素タンク６６のタンク内圧を検出し、検出信号を制御装置７へ送信する。酸素タンク６６内の酸素残量は、圧力センサ６７の検出信号に基づいて制御装置７によって算出される。従って本実施形態において、酸素タンク６６内の酸素残量を取得する酸素残量取得手段は、圧力センサ６７及び制御装置７によって構成される。 The oxygen filling pump 65 compresses the oxygen generated by the electrolyzer 60 and fills the oxygen tank 66 with the compressed oxygen. The amount of oxygen filled by the oxygen filling pump 65 is controlled by the control device 7. The oxygen tank 66 stores oxygen compressed by the oxygen filling pump 65. Pressure sensor 67 detects the internal pressure of oxygen tank 66 and sends a detection signal to control device 7 . The remaining amount of oxygen in the oxygen tank 66 is calculated by the control device 7 based on the detection signal of the pressure sensor 67. Therefore, in this embodiment, the remaining oxygen amount obtaining means for obtaining the remaining amount of oxygen in the oxygen tank 66 is constituted by the pressure sensor 67 and the control device 7.

制御装置７は、ガス化炉センサ群３１からの検出信号、水素タンク６２の圧力センサ６３からの検出信号、及び酸素タンク６６の圧力センサ６７からの検出信号等に基づいて、水供給装置３２による水供給量、酸素供給装置３３によるガス化炉３０内への酸素供給量及び空気供給量、酸素供給装置３３から脱硫装置３６内への酸素供給量、酸素供給装置３３から液体燃料製造装置４内への酸素供給量、酸素供給装置３３から酸素ボンベ６８内への酸素供給量、加熱装置３４による投入熱量、電解装置６０による水素生成量及び酸素生成量、水素充填ポンプ６１による水素充填量、水素供給ポンプ６４による水素供給量、並びに酸素充填ポンプ６５による酸素充填量を制御するコンピュータである。制御装置７によって酸素供給量及び空気供給量を制御する具体的な手順については、図２を参照しながら説明する。 The control device 7 controls the water supply device 32 based on the detection signal from the gasifier sensor group 31, the detection signal from the pressure sensor 63 of the hydrogen tank 62, the detection signal from the pressure sensor 67 of the oxygen tank 66, etc. Water supply amount, oxygen supply amount and air supply amount into the gasifier 30 by the oxygen supply device 33, oxygen supply amount from the oxygen supply device 33 into the desulfurization device 36, oxygen supply amount from the oxygen supply device 33 into the liquid fuel production device 4 the amount of oxygen supplied from the oxygen supply device 33 into the oxygen cylinder 68, the amount of heat input by the heating device 34, the amount of hydrogen produced and the amount of oxygen produced by the electrolyzer 60, the amount of hydrogen filled by the hydrogen filling pump 61, the amount of hydrogen This is a computer that controls the amount of hydrogen supplied by the supply pump 64 and the amount of oxygen filled by the oxygen filling pump 65. A specific procedure for controlling the oxygen supply amount and air supply amount by the control device 7 will be described with reference to FIG. 2.

図２は、酸素・空気供給処理の具体的な手順を示すフローチャートである。酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量以上（例えば、満タン）で、かつ、酸素タンク６６に流入する酸素の量が酸素タンク６６から流出する酸素の量以上である場合、つまり酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以上の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）に、制御装置７は、酸素タンク６６に貯留される酸素を、ガス化炉３０に供給すると共に、脱硫装置３６及び液体燃料製造装置４に供給するように制御する（ステップＳ２）。この場合において、酸素タンク６６から供給される酸素の量に余剰があるときは、制御装置７は、酸素タンク６６に貯留される酸素を、酸素ボンベ６８に供給する。 FIG. 2 is a flowchart showing a specific procedure for oxygen/air supply processing. When the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is at least a first predetermined amount (for example, full) and the amount of oxygen flowing into the oxygen tank 66 is at least the amount of oxygen flowing out from the oxygen tank 66, In other words, when the amount of oxygen that the oxygen filling pump 65 fills into the oxygen tank 66 is greater than or equal to the amount of oxygen that is supplied from the oxygen tank 66 to the oxygen utilization means including the gasifier 30 (YES in step S1), the control The device 7 controls the oxygen stored in the oxygen tank 66 to be supplied to the gasifier 30 and also to the desulfurization device 36 and the liquid fuel manufacturing device 4 (step S2). In this case, if there is a surplus in the amount of oxygen supplied from the oxygen tank 66, the control device 7 supplies the oxygen stored in the oxygen tank 66 to the oxygen cylinder 68.

すなわち、燃料製造システム１は、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量以上（例えば、満タン）で、かつ、酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以上の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）に、酸素タンク６６に貯留される酸素を、ガス化炉３０の熱源として用いると共に、脱硫装置３６の酸化剤及び液体燃料製造装置４の熱源として用いる（ステップＳ２）。 That is, in the fuel production system 1, the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is equal to or higher than the first predetermined amount (for example, full tank), and the amount of oxygen filled into the oxygen tank 66 by the oxygen filling pump 65 is less than or equal to the first predetermined amount (for example, full tank). If the amount of oxygen supplied from the tank 66 to the oxygen utilization means including the gasifier 30 is greater than or equal to the amount (YES in step S1), the oxygen stored in the oxygen tank 66 is used as a heat source for the gasifier 30. At the same time, it is used as an oxidizing agent for the desulfurization device 36 and a heat source for the liquid fuel production device 4 (step S2).

一方、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量未満の場合（ステップＳ１でＮＯの場合）に、制御装置７は、酸素タンク６６に貯留される酸素を、ガス化炉３０のみに供給するように制御する（ステップＳ３）。 On the other hand, if the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is less than the first predetermined amount (NO in step S1), the control device 7 controls the oxygen stored in the oxygen tank 66 only to the gasifier 30. (Step S3).

すなわち、燃料製造システム１は、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量未満の場合（ステップＳ１でＮＯの場合）に、酸素タンク６６に貯留される酸素を、ガス化炉３０のみの熱源として用いる（ステップＳ３）。 That is, when the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is less than the first predetermined amount (NO in step S1), the fuel production system 1 transfers the oxygen stored in the oxygen tank 66 to the gasifier 30. (Step S3).

また、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量と比較して少ない第２所定量以下（例えば、空タンク）で、酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以下で、かつ、ガス化炉３０の熱源として用いられる酸素が不足する場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）に、制御装置７は、酸素タンク６６に貯留される酸素に加え、空気を、ガス化炉３０に供給するように制御する（ステップＳ５）。ここで、酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以下である場合とは、上述のステップＳ１と同様に、酸素タンク６６に流入する酸素の量が酸素タンク６６から流出する酸素の量以上である場合である。 Further, when the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is equal to or less than a second predetermined amount (for example, an empty tank), which is smaller than the first predetermined amount, the amount of oxygen that the oxygen filling pump 65 fills into the oxygen tank 66 is reduced. When the amount of oxygen supplied from the oxygen tank 66 to the oxygen utilization means including the gasifier 30 is less than the amount and the oxygen used as a heat source for the gasifier 30 is insufficient (YES in step S4), the control is performed. The device 7 controls to supply air to the gasifier 30 in addition to the oxygen stored in the oxygen tank 66 (step S5). Here, the case where the amount of oxygen that the oxygen filling pump 65 fills into the oxygen tank 66 is equal to or less than the amount of oxygen supplied from the oxygen tank 66 to the oxygen utilization means including the gasifier 30 means that the above-mentioned step S1 and Similarly, this is the case when the amount of oxygen flowing into the oxygen tank 66 is greater than or equal to the amount of oxygen flowing out from the oxygen tank 66.

すなわち、燃料製造システム１は、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第２所定量以下（例えば、空タンク）で、酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以下で、かつ、ガス化炉３０の熱源として用いられる酸素が不足する場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）に、ガス化炉３０の熱源として空気を用いる（ステップＳ５）。 That is, in the fuel production system 1, the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is equal to or less than the second predetermined amount (for example, an empty tank), and the amount of oxygen that the oxygen filling pump 65 fills into the oxygen tank 66 is equal to or less than the second predetermined amount (for example, an empty tank). If the amount of oxygen supplied to the oxygen utilization means including the gasifier 30 is less than or equal to the amount of oxygen supplied to the oxygen utilization means including the gasifier 30 and there is a shortage of oxygen used as a heat source for the gasifier 30 (YES in step S4), the gasifier 30 Air is used as a heat source (step S5).

本実施形態に係る燃料製造システム１によれば、システム全体で効率化を図ることができる。 According to the fuel production system 1 according to the present embodiment, efficiency can be improved in the entire system.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. The detailed structure may be changed as appropriate within the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、酸素タンク６６に貯留される酸素の量が第１所定量以上（満タン）で、かつ、酸素充填ポンプ６５が酸素タンク６６に充填する酸素の量が酸素タンク６６からガス化炉３０を含む酸素利用手段に供給される酸素の量以上の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）に、酸素タンク６６に貯留される酸素を、ガス化炉３０の熱源として用いると共に、脱硫装置３６の酸化剤及び液体燃料製造装置４の熱源の双方として用いるとき（ステップＳ２のとき）を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、ステップＳ１でＹＥＳの場合に、ガス化炉３０の熱源として用いると共に、酸素タンク６６に貯留される酸素を、脱硫装置３６の酸化剤及び液体燃料製造装置４の熱源のうち少なくとも一方として用いるものであってもよい。 For example, in the above embodiment, the amount of oxygen stored in the oxygen tank 66 is equal to or more than the first predetermined amount (full tank), and the amount of oxygen that the oxygen filling pump 65 fills into the oxygen tank 66 is If the amount of oxygen supplied to the oxygen utilization means including the gasifier 30 is greater than or equal to the amount (YES in step S1), the oxygen stored in the oxygen tank 66 is used as a heat source for the gasifier 30, and the oxygen is desulfurized. Although the explanation has been given using the case where the device is used as both the oxidizer of the device 36 and the heat source of the liquid fuel production device 4 (at the time of step S2), the present invention is not limited to this, and if YES in step S1, the gasification In addition to being used as a heat source for the furnace 30, oxygen stored in the oxygen tank 66 may be used as at least one of the oxidizing agent for the desulfurization device 36 and the heat source for the liquid fuel production device 4.

１燃料製造システム
２バイオマス原料供給装置
２０原料供給路
３ガス化装置
３０ガス化炉
３１ガス化炉センサ群
３２水供給装置
３３酸素供給装置
３４加熱装置
３５スクラバ
３６脱硫装置
４液体燃料製造装置
５発電設備
６水素・酸素生成供給装置
６１水素充填ポンプ
６２水素タンク
６３圧力センサ
６４水素供給ポンプ
６５酸素充填ポンプ（酸素充填装置）
６６酸素タンク
６７圧力センサ
６８酸素ボンベ
７制御装置
８商用電力網 1 Fuel production system 2 Biomass raw material supply device 20 Raw material supply path 3 Gasifier 30 Gasifier 31 Gasifier sensor group 32 Water supply device 33 Oxygen supply device 34 Heating device 35 Scrubber 36 Desulfurization device 4 Liquid fuel production device 5 Power generation Equipment 6 Hydrogen/oxygen generation and supply device 61 Hydrogen filling pump 62 Hydrogen tank 63 Pressure sensor 64 Hydrogen supply pump 65 Oxygen filling pump (oxygen filling device)
66 Oxygen tank 67 Pressure sensor 68 Oxygen cylinder 7 Control device 8 Commercial power grid

Claims

A fuel production system that produces liquid fuel from biomass raw materials,
A gasifier that generates synthesis gas from biomass raw materials,
a desulfurization device that removes sulfur components from the synthesis gas generated by the gasifier and generates gypsum using an oxidizing agent ;
a liquid fuel production device that produces liquid fuel from synthesis gas from which sulfur components have been removed by the desulfurization device;
an electrolysis device that generates oxygen and hydrogen from water using electricity generated using renewable energy;
an oxygen tank that stores oxygen generated by the electrolyzer;
a hydrogen tank that stores hydrogen generated by the electrolyzer;
an oxygen filling device that fills the oxygen tank with oxygen generated by the electrolyzer;
an oxygen supply device that supplies oxygen stored in the oxygen tank to the oxygen utilization means including the gasifier;
a hydrogen filling device that fills the hydrogen tank with hydrogen generated by the electrolyzer;
a hydrogen supply device that supplies hydrogen stored in the hydrogen tank to the hydrogen utilization means including the gasifier,
The amount of oxygen stored in the oxygen tank is equal to or greater than a first predetermined amount, and the amount of oxygen that the oxygen filling device fills into the oxygen tank is the amount of oxygen that is supplied from the oxygen tank to the oxygen utilization means. In the above case, the oxygen stored in the oxygen tank is used as a heat source for the gasifier, and at least one of an oxidizing agent for the desulfurization device and a heat source for the liquid fuel production device,
A fuel manufacturing system, wherein when the amount of oxygen stored in the oxygen tank is less than the first predetermined amount, the oxygen stored in the oxygen tank is used as a heat source only for the gasifier.

When the amount of oxygen stored in the oxygen tank is less than or equal to a second predetermined amount, which is smaller than the first predetermined amount, the amount of oxygen that the oxygen filling device fills into the oxygen tank is less than or equal to the oxygen utilization from the oxygen tank. 2. The fuel production system according to claim 1, wherein air is used as a heat source for the gasifier when the amount of oxygen supplied to the gasifier is less than or equal to the amount of oxygen supplied to the gasifier and when there is a shortage of oxygen to be used as a heat source for the gasifier.