JP7601694B2 - Biomass fuel utilization system - Google Patents
Biomass fuel utilization system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7601694B2 JP7601694B2 JP2021068706A JP2021068706A JP7601694B2 JP 7601694 B2 JP7601694 B2 JP 7601694B2 JP 2021068706 A JP2021068706 A JP 2021068706A JP 2021068706 A JP2021068706 A JP 2021068706A JP 7601694 B2 JP7601694 B2 JP 7601694B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- biomass
- fuel utilization
- utilization system
- hot water
- biogas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本開示はバイオマス燃料利用システムに関する。 This disclosure relates to a biomass fuel utilization system.
木質チップなどのバイオマス燃料からバイオガスを生成するガス化装置を備えたバイオマスガス化発電システムが知られている（特許文献１）。ガス化することによって発生したバイオガスを、ガスエンジンやガスタービンなどの内燃機関に供給することにより発電することで、高い発電効率を実現することができるとされている。 A biomass gasification power generation system equipped with a gasification device that produces biogas from biomass fuels such as wood chips is known (Patent Document 1). It is said that high power generation efficiency can be achieved by generating electricity by supplying the biogas produced by gasification to an internal combustion engine such as a gas engine or gas turbine.
昨今の再生可能エネルギを将来の主力電源とする社会的な情勢の中で、バイオマスを燃料としたバイオマス発電に対するニーズも益々高まっている。このような社会情勢の下、より多くのバイオマス燃料を利用可能で且つ効率的なバイオマス燃料利用システムが求められている。 In the current social climate where renewable energy is expected to become the main power source of the future, there is an increasing need for biomass power generation using biomass as fuel. Under these social circumstances, there is a demand for an efficient biomass fuel utilization system that can utilize a larger amount of biomass fuel.
本開示は、上述する事情に鑑みてなされたもので、より多くのバイオマス燃料を利用可能で且つ効率的なバイオマス燃料利用システムを提供すること目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an efficient biomass fuel utilization system that can utilize a larger amount of biomass fuel.
本開示に係るバイオマス燃料利用システムの一態様は、バイオマスからバイオガスを生成するガス化装置と、前記バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、前記バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置と、を備え、前記バイオマス燃焼装置は、前記バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として利用するように構成される。 One aspect of the biomass fuel utilization system according to the present disclosure includes a gasification device that produces biogas from biomass, a biogas power generation device that generates electricity using the biogas, and a biomass combustion device that burns the biomass to produce steam, and the biomass combustion device is configured to use exhaust gas discharged from the biogas power generation device as a heat source.
本開示に係るバイオマス燃料利用システムの一態様によれば、バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置と、を備えているため、バイオマスを燃料として電気と蒸気とを生産することが出来る。また、バイオマス燃焼装置は、バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として利用するため、システム全体の熱効率を向上できる。 According to one aspect of the biomass fuel utilization system disclosed herein, the system includes a biogas power generation device that generates electricity using biogas, and a biomass combustion device that burns biomass to generate steam, making it possible to produce electricity and steam using biomass as fuel. In addition, the biomass combustion device uses exhaust gas discharged from the biogas power generation device as a heat source, improving the thermal efficiency of the entire system.
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of components described in these embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the present invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only strictly express such a configuration, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.
図１～図３は、幾つかの実施形態に係るバイオマス燃料利用システム１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）のブロック線図である。図１～図３において、バイオマス燃料利用システム１０（１０Ａ～１０Ｃ）は、バイオマスからバイオガスを生成するガス化装置１２と、ガス化装置１２で生成されたバイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）と、バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置１６と、を備えている。バイオガス発電装置１４は、ガス化装置１２で生成したバイオガスを熱源として発電を行う。バイオマス燃焼装置１６は、バイオガス発電装置１４から排出される排ガスを熱源として利用するように構成されている。
Figures 1 to 3 are block diagrams of a biomass fuel utilization system 10 (10A, 10B, 10C) according to several embodiments. In Figures 1 to 3, the biomass fuel utilization system 10 (10A to 10C) includes a
図１～図３に示す実施形態によれば、バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置１４と、バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置１６と、を備えているため、バイオマスを燃料として電気と蒸気とを生産することができ、再生可能エネルギとしてのバイオマスの活用を促進できる。また、バイオマス燃焼装置１６は、バイオガス発電装置１４から排出される排ガスを熱源として利用するため、システム全体の熱効率を向上できる。
According to the embodiment shown in Figures 1 to 3, a biogas
一実施形態では、図４に示すように、ガス化装置１２は、ガス化炉５０と、ガス化炉５０に供給される燃焼用空気ａとガス化炉から排出されるバイオガスとを熱交換する熱交換器５２と、熱交換器５２より下流側のバイオガス流路で、バイオガスから夾雑物を除去する除塵装置５４と、を備える。熱交換器５２で燃焼用空気ａがバイオマスによって予熱されるため、システム全体の熱効率を向上できる。また、除塵装置５４によって、バイオガス発電装置１４に夾雑物を除去されたバイオガスを供給できる。
また、別な実施形態では、ガス化装置として、例えば、廃棄物をメタン発酵してバイオガスを生成するガス化装置を用いることができる。
4, the
In another embodiment, the gasification apparatus may be, for example, a gasification apparatus that produces biogas by methane fermentation of waste.
一実施形態では、バイオガス発電装置１４として、例えば、図１及び図２に示すように、発電機を備えたガスエンジン１４（１４ａ）を用いることができる。この実施形態では、ガスエンジンに設けられたクランク軸が発電機の主軸と連結され、バイオガスの燃焼によってクランク軸が回転することで、発電機で電力を発生させる。
In one embodiment, as shown in Figures 1 and 2, for example, a gas engine 14 (14a) equipped with a generator can be used as the biogas
別な実施形態では、図３に示すように、バイオガス発電装置１４として、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）１４（１４ｂ）を用いることができる。ＳＯＦＣ１４ｂには、バイオガスと空気とが供給される。バイオガスに含まれる微量成分の状況によっては、バイオガスの前処理装置として、スクラバや脱硫装置を設けても良い。また、一実施形態では、バイオガスと水とをＳＯＦＣ１４ｂに供給することで、ＳＯＦＣ１４ｂの内部における改質反応によって水素を生成しても良い。
In another embodiment, as shown in FIG. 3, a solid oxide fuel cell (SOFC) 14 (14b) can be used as the biogas
ＳＯＦＣ１４ｂにおいてバイオガス中の水素と空気中の酸素とが反応して電力が発生する。反応後にＳＯＦＣ１４ｂから排出される排ガスには、排燃料と排空気とがあり、排燃料は排ガス流路４２からバイオマス燃焼装置１６に燃料の補助として供給される。排空気は、排ガス流路４４から、一部がバイオマス燃焼装置１６の燃焼用空気として供給され、その他は水加熱器２６の熱源として水加熱器２６に供給される。
本明細書では、「バイオマス燃焼装置１６としてのＳＯＦＣから排出される排ガス」とは、排燃料及び排空気の少なくとも一方を含むものであることを意味する。
In the SOFC 14b, hydrogen in the biogas reacts with oxygen in the air to generate electricity. The exhaust gas discharged from the SOFC 14b after the reaction contains exhaust fuel and exhaust air, and the exhaust fuel is supplied to the
In this specification, "exhaust gas discharged from an SOFC serving as the
一実施形態では、バイオマス燃焼装置１６としてボイラを用いる。ボイラは、バイオマスを燃焼して蒸気を生成すると共に、バイオマス発電装置１４から排出される排ガスの保有熱を熱源として利用する。一実施形態では、ガスエンジン１４ａから排出される排ガスをバイオマス燃焼装置１６に直接供給することで、排ガス中に含まれる未燃燃料成分を燃焼させるとともに、その排ガスの保有熱を炉内温度の上昇に利用することが出来る。一実施形態では、ＳＯＦＣ１４ｂから排出される排ガス（排燃料）をバイオマス燃焼装置１６に直接供給することで、排ガス（排燃料）中に含まれる未燃燃料成分を燃焼させるとともに、その排ガス（排燃料）の保有熱を炉内温度の上昇に利用することが出来る。
In one embodiment, a boiler is used as the
一実施形態では、図１に示すように、通常運転時、バイオマス燃料利用システム１０（１０Ａ）で生成した電力をバイオマス燃料利用システム１０（１０Ａ）の動力源として使用する。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, during normal operation, the electricity generated by the biomass fuel utilization system 10 (10A) is used as a power source for the biomass fuel utilization system 10 (10A).
一実施形態では、バイオマス燃料利用システム１０は、ガス化装置１２及びバイオマス燃焼装置１６に同一種類のバイオマスが供給されるように構成する。これによって、バイオマスの貯蔵、輸送等の取扱い設備及び燃料調達ルートの共有化が可能になり、設備のコストダウンが可能になると共に、燃料を調達する際のボリュームディスカウントが可能になる。
ここで、「同一種類」とは、例えば、木質バイオマス、農産物加工残渣、廃棄物、汚泥、等、大きな分類上における同一種類か又は別な種類かを意味しており、例えば、木質バイオマスの中で、ヒノキか杉か、あるいはチップかペレットかなど、細かい分類上におけるの「同一種類」を意味するものではない。
In one embodiment, the biomass
Here, "the same type" means, for example, the same or different types in a broad classification, such as wood biomass, agricultural processing residues, waste, sludge, etc., and does not mean "the same type" in a finer classification, such as cypress or cedar, or chips or pellets within wood biomass.
図２及び図３に示す実施形態では、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）が発電した電力の供給先を切り替える電力供給切替部１８をさらに備えている。電力供給切替部１８は、少なくともバイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）又はバイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３に電力を供給可能な系統配電線２４に切替え供給可能に構成されている。
In the embodiment shown in Figures 2 and 3, the biogas power generation device 14 (14a, 14b) further includes a power
この実施形態では、通常運転時は、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）が発電した電力を配電線２０を介してバイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）に送る。これによって、バイオマス燃料利用システム自体の動力源として活用できると共に、必要に応じて、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）が発電した電力を配電線２２を介して所在地周辺地域２３の系統配電線２４に供給する。また、非常時（災害時など）には、必要に応じて、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）が発電した電力を所在地周辺地域２３の系統配電線２４に切替え供給できる。
In this embodiment, during normal operation, the electricity generated by the biogas power generation apparatus 14 (14a, 14b) is sent to the biomass fuel utilization system 10 (10B, 10C) via the
一実施形態では、図２及び図３に示すように、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）から排出される排ガスを熱源として温水を生成する水加熱器２６と、水加熱器２６で生成された温水をバイオマス燃焼装置１６に供給する第一の温水供給流路２８と、をさらに備える。バイオマス燃焼装置１６には給水として、水加熱器２６で生成された温水が第一の温水供給流路２８を介して供給される。
In one embodiment, as shown in Figures 2 and 3, the system further includes a
この実施形態によれば、水加熱器２６及び第一の温水供給流路２８を備えるため、バイオガス発電装置１４（１４ａ、１４ｂ）から排出される排ガスの保有熱を有効利用して温水を生成でき、かつ生成した温水をバイオマス燃焼装置１６に供給して蒸気を生成できるため、システム全体の熱効率を向上できる。
In this embodiment, since the
一実施形態では、図２及び図３に示すように、水加熱器２６からバイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３に温水を供給可能な地域供給流路３２に温水を供給する第二の温水供給流路３０と、第一の温水供給流路２８又は第二の温水供給流路３０に温水を切替え供給するための温水供給切替部３４と、をさらに備える。
In one embodiment, as shown in Figures 2 and 3, the biomass fuel utilization system 10 (10B, 10C) further includes a second hot water
本実施形態では、通常運転時は、水加熱器２６で生成した温水を第一の温水供給流路２８を介してバイオマス燃焼装置１６に供給し、ボイラ給水として利用できると共に、必要に応じて、第二の温水供給流路３０を介してバイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３に温水を供給可能な地域供給流路３２に切り替え供給できる。また、非常時（災害時など）には、必要に応じて、温水を地域供給流路３２に供給できる。
In this embodiment, during normal operation, hot water generated by the
一実施形態では、図２及び図３に示すように、バイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３における停電を検知したとき、電力供給切替部１８を系統配電線２４側に切り替える切替制御部３６を備える。非常時（災害時など）に、バイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３に停電が起きたとき、切替制御部３６によって所在地周辺地域２３に電力を供給可能な系統配電線２４に電力を切り替え供給できるため、非常時に迅速に地域貢献が可能になる。
In one embodiment, as shown in Figures 2 and 3, a
一実施形態では、図２及び図３に示すように、バイオマス燃料利用システム１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の所在地周辺地域２３における断水を検知したとき、切替制御部３６は、温水の供給先が地域供給流路３２となるように温水供給切替部３４を制御する。これによって、非常時（災害時など）に、所在地周辺地域２３に断水が起きたとき、切替制御部３６によって所在地周辺地域２３に温水を切り替え供給できる。そのため、非常時に迅速に地域貢献が可能になる。
In one embodiment, as shown in Figures 2 and 3, when a water outage is detected in the
図２及び図３に示す実施形態では、切替制御部３６は、電力供給切替部１８及び温水供給切替部３４の両方を制御可能に構成されている。他方、別な実施形態では、電力供給切替部１８の制御と温水供給切替部３４の制御とを夫々別な専用の制御部で行うように構成してもよい。
In the embodiment shown in Figures 2 and 3, the
図３に示す実施形態では、バイオガス発電装置１４で排ガス流路４２から排ガスとして排出される排空気は、その一部を燃焼用空気として排ガス流路４２からバイオマス燃焼装置１６に供給することで、その排空気の保有熱を炉内温度の上昇に利用することが出来る。
In the embodiment shown in FIG. 3, the exhaust air discharged as exhaust gas from the exhaust
他方、別な実施形態では、排ガス流路４２から排空気をバイオマス燃焼装置１６に供給せず、バイオガス発電装置１４（１４ｂ）から排出される排空気の全部を、排ガス流路４４を介して水加熱器２６に供給しても良い。この場合、この排空気を熱源として水加熱器２６で生成した温水を第一の温水供給流路２８を介してバイオマス燃焼装置１６に供給すると共に、バイオマスの燃焼によりさらに加熱して蒸気にする。水加熱器２６で温水を生成した後の排空気を図３中の排ガス流路４６を介してバイオマス燃焼装置１６に燃焼用空気として供給するようにしてもよい。
On the other hand, in another embodiment, exhaust air is not supplied to the
一実施形態では、図２及び図３に示すように、バイオマス燃焼装置１６で生成した蒸気を利用して発電する蒸気タービン３８をさらに備えている。蒸気タービン３８の回転する主軸は発電機４０に接続され、該主軸の回転によって発電機４０で発電が行われる。本実施形態では、バイオガス発電装置１４（１４ｂ）に加えて蒸気タービン３８で発電するため、システム全体の電力量を増加できる。ガス化装置１２及びバイオガス発電装置１４（１４ｂ）を備えていない場合、システムの起動時に、蒸気タービン３８の発電が開始するまで補機動力用に商用電力を買電する必要がある。これに対して、本実施形態のように、ガス化装置１２及びバイオガス発電装置１４（１４ｂ）を備えている場合、起動時、バイオガス発電装置１４（１４ｂ）が発電した電力を補機動力に使用することで、商用電力の使用を抑制可能である。また、安定状態に移行した後も、引き続きバイオガス発電装置１４（１４ｂ）で生成される電力が補機動力を賄うことで、蒸気タービン３８の発電量が補機動力に消費されない。つまりは商用系統への送電量（売電量）の低減を抑制することが可能になる。
2 and 3, in one embodiment, the system further includes a
一実施形態として、図２及び図３に示す実施形態は、蓄電装置５６を備えている。この実施形態では、バイオガス発電装置１４（１４ｂ）や蒸気タービン３８で生成した電力のうちの余剰電力を知に蓄電しておく。そのため、非常時（災害時など）にバイオマス燃料が調達できなくても、蓄電装置５６に蓄電した電力をガス化装置１２、バイオガス発電装置１４（１４ｂ）及びバイオマス燃焼装置１６等に供給することで、システムの円滑な起動が可能になる。
As one embodiment, the embodiment shown in FIG. 2 and FIG. 3 includes a
一実施形態では、原料となるバイオマスとして木質バイオマスを用いる。木質バイオマスは入手が容易なバイオマスである。また、木質バイオマスは軟質であるため、木質チップなどに加工するのが容易である。従って、非常時（災害時など）にバイオマスの供給が滞っても、バイオマス燃料利用システム１０の所在地周辺地域２３から木質バイオマスを調達することで、システムの運転を継続することができる。
In one embodiment, wood biomass is used as the raw biomass. Wood biomass is an easily obtainable biomass. In addition, because wood biomass is soft, it is easy to process into wood chips and the like. Therefore, even if the supply of biomass is interrupted in an emergency (such as a disaster), the operation of the system can be continued by procuring wood biomass from the surrounding
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
１）バイオマス燃料利用システムの一態様は、バイオマスからバイオガスを生成するガス化装置（１２）と、前記バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置（１４）と、前記バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置（１６）と、を備え、前記バイオマス燃焼装置（１６）は、前記バイオガス発電装置（１４）から排出される排ガスを熱源として利用するように構成される。 1) One embodiment of a biomass fuel utilization system includes a gasification device (12) that produces biogas from biomass, a biogas power generation device (14) that generates electricity using the biogas, and a biomass combustion device (16) that burns the biomass to produce steam, and the biomass combustion device (16) is configured to use exhaust gas discharged from the biogas power generation device (14) as a heat source.
このような構成によれば、バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置と、を備えているため、バイオマスを燃料として電気と蒸気とを生産することができ、再生可能エネルギとしてのバイオマスの活用を促進できる。また、バイオマス燃焼装置は、バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として利用するため、システム全体の熱効率を向上できる。 This configuration includes a biogas power generation system that uses biogas to generate electricity, and a biomass combustion system that burns biomass to generate steam, making it possible to produce electricity and steam using biomass as fuel, and promoting the use of biomass as a renewable energy source. In addition, the biomass combustion system uses the exhaust gas discharged from the biogas power generation system as a heat source, improving the thermal efficiency of the entire system.
２）別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、１）に記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記ガス化装置（１２）及び前記バイオマス燃焼装置（１６）に同一種類のバイオマスが供給されるように構成される。 2) In another aspect, the biomass fuel utilization system is configured in the biomass fuel utilization system described in 1) such that the same type of biomass is supplied to the gasification device (12) and the biomass combustion device (16).
このような構成によれば、バイオマスの貯蔵、輸送等の取扱い設備及び燃料調達ルートの共有化が可能になり、これによって、設備のコストダウンが可能になる。また、同一種類のバイオマスを調達することで、燃料を調達する際のボリュームディスカウントが可能になる。 This type of configuration makes it possible to share facilities for storing and transporting biomass, as well as fuel procurement routes, thereby reducing facility costs. In addition, by procuring the same type of biomass, volume discounts are possible when procuring fuel.
３）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、１）又は２）に記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオガス発電装置（１４）が発電した電力の供給先を切り替える電力供給切替部（１８）をさらに備え、前記電力供給切替部（１８）は、少なくとも前記バイオマス燃料利用システム（１０）又は前記バイオマス燃料利用システム（１０）の所在地周辺地域（２３）に電力を供給可能な系統配電線（２４）に切替え供給可能に構成されている。 3) A biomass fuel utilization system according to yet another embodiment is the biomass fuel utilization system described in 1) or 2), further comprising a power supply switching unit (18) that switches the supply destination of the electricity generated by the biogas power generation device (14), and the power supply switching unit (18) is configured to be capable of switching and supplying electricity to a power distribution line (24) that can supply electricity to at least the biomass fuel utilization system (10) or the surrounding area (23) of the location of the biomass fuel utilization system (10).
このような構成によれば、通常運転時に、バイオガス発電装置が発電した電力をバイオマス燃料利用システム自体の動力源として活用できると共に、必要に応じて、バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域の電力を供給可能な系統配電線に供給できる。また、非常時（災害時など）には、必要に応じて、電力を上記系統配電線に切替え供給できる。 With this configuration, during normal operation, the electricity generated by the biogas power generation device can be used as a power source for the biomass fuel utilization system itself, and can be supplied to a power distribution line capable of supplying electricity to the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system, if necessary. In addition, in the event of an emergency (such as a disaster), electricity can be switched to and supplied to the power distribution line, if necessary.
４）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、１）乃至３）の何れかのバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオガス発電装置（１４）から排出される排ガスを熱源として温水を生成する水加熱器（２６）と、前記水加熱器（２６）から前記バイオマス燃焼装置（１６）に前記温水を供給する第一の温水供給流路（２８）と、をさらに備える。 4) A biomass fuel utilization system according to yet another embodiment is a biomass fuel utilization system according to any one of 1) to 3), further comprising a water heater (26) that generates hot water using exhaust gas discharged from the biogas power generation device (14) as a heat source, and a first hot water supply flow path (28) that supplies the hot water from the water heater (26) to the biomass combustion device (16).
このような構成によれば、上記水加熱器において、バイオマス燃焼装置から排出される排ガスの保有熱を有効利用して温水を生成でき、かつ生成した温水をバイオマス燃焼装置に供給して蒸気を生成できる。即ち、バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源としてボイラ給水を加熱することで、バイオガス発電装置から排出される排ガスを間接的に熱源として利用するように構成される。このため、システム全体の熱効率を向上できる。 With this configuration, the water heater can generate hot water by effectively utilizing the heat contained in the exhaust gas discharged from the biomass combustion device, and the generated hot water can be supplied to the biomass combustion device to generate steam. In other words, the exhaust gas discharged from the biogas power generation device is used as a heat source to heat the boiler feed water, thereby indirectly using the exhaust gas discharged from the biogas power generation device as a heat source. This improves the thermal efficiency of the entire system.
５）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、４）に記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記水加熱器（２８）から前記バイオマス燃料利用システム（１０）の所在地周辺地域（２３）に前記温水を供給可能な地域供給流路（３２）に前記温水を供給する第二の温水供給流路（３０）と、前記第一の温水供給流路（２８）又は前記第二の温水供給流路（３０）に前記温水を切替え供給するための温水供給切替部（３４）と、をさらに備える。 5) A biomass fuel utilization system according to yet another embodiment is the biomass fuel utilization system described in 4), further comprising a second hot water supply flow path (30) that supplies the hot water from the water heater (28) to a regional supply flow path (32) that can supply the hot water to the surrounding area (23) where the biomass fuel utilization system (10) is located, and a hot water supply switching unit (34) that switches and supplies the hot water to the first hot water supply flow path (28) or the second hot water supply flow path (30).
このような構成によれば、通常運転時は、上述のように、水加熱器で生成した温水を上記第一の温水供給流路を介してボイラ給水として利用できると共に、必要に応じて、温水を上記第二の温水供給流路を介してバイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に切り替え供給できる。また、非常時（災害時など）には、必要に応じて、温水をバイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に供給できる。 With this configuration, during normal operation, as described above, the hot water generated by the water heater can be used as boiler feed water via the first hot water supply flow path, and, if necessary, the hot water can be switched to be supplied to the surrounding area of the location of the biomass fuel utilization system via the second hot water supply flow path. Also, in an emergency (such as a disaster), hot water can be supplied to the surrounding area of the location of the biomass fuel utilization system if necessary.
６）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、３）に記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオマス燃料利用システム（１０）の所在地周辺地域（２３）における停電を検知すると、前記電力供給切替部（１８）を前記系統配電線（２４）側に切り替える電力切替制御部（３６）を備える。 6) In yet another embodiment, the biomass fuel utilization system is the biomass fuel utilization system described in 3), which includes a power switching control unit (36) that switches the power supply switching unit (18) to the grid distribution line (24) when a power outage is detected in the surrounding area (23) where the biomass fuel utilization system (10) is located.
このような構成によれば、非常時（災害時など）に、バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に停電が起きたとき、上記電力切替制御部によってバイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に電力を切り替え供給できる。そのため、非常時に迅速に地域貢献が可能になる。 With this configuration, in the event of an emergency (such as a disaster) when a power outage occurs in the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system, the power switching control unit can switch and supply power to the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system. This makes it possible to contribute to the local community quickly in the event of an emergency.
７）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、５）に記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオマス燃料利用システム（１０）の所在地周辺地域における断水を検知すると前記温水供給切替部（３４）を第二の温水供給流路（３０）側に切り替える温水切替制御部（３６）を備える。 7) A biomass fuel utilization system according to yet another embodiment is the biomass fuel utilization system described in 5), which includes a hot water switching control unit (36) that switches the hot water supply switching unit (34) to the second hot water supply flow path (30) when a water outage is detected in the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system (10).
このような構成によれば、非常時（災害時など）に、バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に断水が起きたとき、上記温水切替制御部によってバイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に温水を切り替え供給できる。そのため、非常時に迅速に地域貢献が可能になる。 With this configuration, in the event of an emergency (such as a disaster) when a water outage occurs in the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system, the hot water switching control unit can switch to supply hot water to the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system. This makes it possible to contribute to the local area quickly in the event of an emergency.
８）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、１）乃至７）の何れかに記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオマス燃焼装置（１６）で生成した蒸気を利用して発電する蒸気タービン（３８）をさらに備える。 8) In yet another embodiment, the biomass fuel utilization system is the biomass fuel utilization system described in any one of 1) to 7), further comprising a steam turbine (38) that generates electricity using the steam generated in the biomass combustion device (16).
このような構成によれば、バイオガス発電装置に加えて蒸気タービンでも発電するため、システム全体の電力量を増加できる。また、ガス化装置及びバイオガス発電装置を備えていない場合、システムの起動時に、蒸気タービンの発電が開始するまで補機動力用に商用電力を買電する必要がある。これに対して、上記実施形態のように、ガス化装置及びバイオガス発電装置を備えている場合、起動時、バイオガス発電装置が発電した電力を補機動力に使用することで、商用電力の使用を抑制可能である。また、安定運転状態に移行した後も、引き続きバイオガス発電装置で生成される電力が補機動力を賄うことで、蒸気タービンの発電量が補機動力に消費されない。つまりは商用系統への送電量（売電量）の低減を抑制することが可能になる。 With this configuration, since electricity is generated not only by the biogas power generation system but also by the steam turbine, the amount of electricity generated by the entire system can be increased. Furthermore, if the gasification system and biogas power generation system are not provided, when the system is started up, it is necessary to purchase commercial electricity for auxiliary power until the steam turbine starts generating electricity. In contrast, when the gasification system and biogas power generation system are provided as in the above embodiment, the use of commercial electricity can be reduced by using the electricity generated by the biogas power generation system for auxiliary power at start-up. Furthermore, even after the system has transitioned to a stable operating state, the electricity generated by the biogas power generation system continues to cover the auxiliary power, so that the electricity generated by the steam turbine is not consumed by the auxiliary power. In other words, it is possible to reduce the reduction in the amount of electricity transmitted (sold) to the commercial grid.
９）さらに別な態様に係るバイオマス燃料利用システムは、１）乃至８）の何れかに記載のバイオマス燃料利用システムにおいて、前記バイオマスは木質バイオマスである。 9) A further aspect of the biomass fuel utilization system is the biomass fuel utilization system described in any one of 1) to 8), in which the biomass is woody biomass.
このような構成によれば、木質バイオマスはバイオマスとして入手が容易である。また、木質バイオマスは軟質であるため、木質チップなどに加工するのが容易である。従って、非常時に道路寸断などでバイオマスの供給が滞っても、バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域から木質チップを調達することで、システムの運転を継続することができる。 With this configuration, wood biomass is easy to obtain as biomass. In addition, because wood biomass is soft, it can be easily processed into wood chips and other materials. Therefore, even if the supply of biomass is interrupted in an emergency due to road closures or other reasons, the operation of the biomass fuel utilization system can be continued by procuring wood chips from the area surrounding the system's location.
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ） バイオマス燃料利用システム
１２ ガス化装置
１４（１４ａ、１４ｂ） バイオガス発電装置
１６ バイオマス燃焼装置
１８ 電力供給切替部
２０、２２ 配電線
２３ 所在地周辺地域
２４ 系統配電線
２６ 水加熱器
２８ 第一の温水供給流路
３０ 第二の温水供給流路
３２ 地域供給流路
３４ 温水供給切替部
３６ 切替制御部
３８ 蒸気タービン
４０ 発電機
４２、４４、４６ 排ガス流路
５０ ガス化炉
５２ 熱交換器
５４ 除塵装置
５６ 蓄電装置
ａ 燃焼用空気
REFERENCE SIGNS LIST 10 (10A, 10B, 10C) Biomass
Claims (8)
前記バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、
前記バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置と、
を備え、
前記バイオマス燃焼装置は、前記バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として利用するように構成され、
前記バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として温水を生成する水加熱器と、
前記水加熱器から前記バイオマス燃焼装置に前記温水を供給する第一の温水供給流路と、
をさらに備える、
バイオマス燃料利用システム。 A gasifier for producing biogas from biomass;
A biogas power generation device that generates electricity using the biogas;
A biomass combustion device that burns the biomass to generate steam;
Equipped with
The biomass combustion device is configured to utilize exhaust gas discharged from the biogas power generation device as a heat source ,
A water heater that generates hot water using exhaust gas discharged from the biogas power generation system as a heat source;
A first hot water supply flow path that supplies the hot water from the water heater to the biomass combustion apparatus;
Further comprising:
Biomass fuel utilization system.
請求項１に記載のバイオマス燃料利用システム。 The gasification apparatus and the biomass combustion apparatus are configured to be supplied with the same type of biomass;
The biomass fuel utilization system according to claim 1 .
前記電力供給切替部は、少なくとも前記バイオマス燃料利用システム又は前記バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に電力を供給可能な系統配電線に切替え供給可能に構成された、
請求項１又は２に記載のバイオマス燃料利用システム。 The biogas power generation system further includes a power supply switching unit that switches the supply destination of the power generated by the biogas power generation system,
The power supply switching unit is configured to be able to switch to a power distribution line capable of supplying power to at least the biomass fuel utilization system or a surrounding area of the biomass fuel utilization system,
The biomass fuel utilization system according to claim 1 or 2.
前記第一の温水供給流路又は前記第二の温水供給流路に前記温水を切替え供給するための温水供給切替部と、
をさらに備える、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のバイオマス燃料利用システム。 A second hot water supply flow path that supplies the hot water from the water heater to a local supply flow path that can supply the hot water to a surrounding area where the biomass fuel utilization system is located;
a hot water supply switching unit for switching and supplying the hot water to the first hot water supply flow path or the second hot water supply flow path;
Further comprising:
A biomass fuel utilization system according to any one of claims 1 to 3 .
前記バイオガスを用いて発電するバイオガス発電装置と、
前記バイオマスを燃焼して蒸気を生成するバイオマス燃焼装置と、
を備え、
前記バイオマス燃焼装置は、前記バイオガス発電装置から排出される排ガスを熱源として利用するように構成され、
前記バイオガス発電装置が発電した電力の供給先を切り替える電力供給切替部をさらに備え、
前記電力供給切替部は、少なくとも前記バイオマス燃料利用システム又は前記バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域に電力を供給可能な系統配電線に切替え供給可能に構成され、
前記バイオマス燃料利用システムの所在地周辺地域における停電を検知すると、前記電力供給切替部を前記系統配電線側に切り替える電力切替制御部を備える、
バイオマス燃料利用システム。 A gasifier for producing biogas from biomass;
A biogas power generation device that generates electricity using the biogas;
A biomass combustion device that burns the biomass to generate steam;
Equipped with
The biomass combustion device is configured to utilize exhaust gas discharged from the biogas power generation device as a heat source,
The biogas power generation system further includes a power supply switching unit that switches the supply destination of the power generated by the biogas power generation system,
The power supply switching unit is configured to be able to switch to a power distribution line capable of supplying power to at least the biomass fuel utilization system or a surrounding area where the biomass fuel utilization system is located,
and a power switching control unit that switches the power supply switching unit to the power grid side when a power outage is detected in the area surrounding the location of the biomass fuel utilization system.
Biomass fuel utilization system.
請求項４に記載のバイオマス燃料利用システム。 A hot water switching control unit is provided that switches the hot water supply switching unit to the second hot water supply flow path when a water outage is detected in the surrounding area where the biomass fuel utilization system is located.
The biomass fuel utilization system according to claim 4 .
請求項１乃至６の何れか一項に記載のバイオマス燃料利用システム。 Further comprising a steam turbine that generates electricity using steam generated in the biomass combustion apparatus.
A biomass fuel utilization system according to any one of claims 1 to 6 .
請求項１乃至７の何れか一項に記載のバイオマス燃料利用システム。 The biomass is woody biomass.
A biomass fuel utilization system according to any one of claims 1 to 7 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021068706A JP7601694B2 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Biomass fuel utilization system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021068706A JP7601694B2 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Biomass fuel utilization system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022163635A JP2022163635A (en) | 2022-10-26 |
| JP7601694B2 true JP7601694B2 (en) | 2024-12-17 |
Family
ID=83742195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021068706A Active JP7601694B2 (en) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | Biomass fuel utilization system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7601694B2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174392A (en) | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Takuma Co Ltd | Biomass gasified gas power generation system |
| JP2013133983A (en) | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Combustion promoting method of incinerator in composite facility and composite facility |
| JP2014131389A (en) | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Power supply system and construction method for the same |
| JP2016044215A (en) | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 学校法人 工学院大学 | Biomass power generation system |
| JP2018121492A (en) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 株式会社スマートエナジー研究所 | Local power supply system, power supply unit and driving method for power supply unit |
| JP2018123744A (en) | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 三菱重工業株式会社 | Waste power generation plant and operation method of the same |
| WO2020065846A1 (en) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社ユーリカエンジニアリング | Low-carbon type energy supply system |
-
2021
- 2021-04-14 JP JP2021068706A patent/JP7601694B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174392A (en) | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Takuma Co Ltd | Biomass gasified gas power generation system |
| JP2013133983A (en) | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Combustion promoting method of incinerator in composite facility and composite facility |
| JP2014131389A (en) | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Power supply system and construction method for the same |
| JP2016044215A (en) | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 学校法人 工学院大学 | Biomass power generation system |
| JP2018121492A (en) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 株式会社スマートエナジー研究所 | Local power supply system, power supply unit and driving method for power supply unit |
| JP2018123744A (en) | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 三菱重工業株式会社 | Waste power generation plant and operation method of the same |
| WO2020065846A1 (en) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社ユーリカエンジニアリング | Low-carbon type energy supply system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022163635A (en) | 2022-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kaparaju et al. | Generation of heat and power from biogas for stationary applications: boilers, gas engines and turbines, combined heat and power (CHP) plants and fuel cells | |
| US7279655B2 (en) | Inductively coupled plasma/partial oxidation reformation of carbonaceous compounds to produce fuel for energy production | |
| CN112639170B (en) | Hydrogen production system | |
| Wu et al. | Design and operation of a 5.5 MWe biomass integrated gasification combined cycle demonstration plant | |
| JP7601694B2 (en) | Biomass fuel utilization system | |
| JP7292474B2 (en) | Hybrid power plant with CO2 capture | |
| JP4342172B2 (en) | Co-energy system | |
| EP2963722B1 (en) | Power generation systems and methods utilizing cascaded fuel cells | |
| CN109385307B (en) | A biomass fuel cell combined heat and power system and its power generation method | |
| US20030054214A1 (en) | Power generation plant and method of generating electric energy | |
| JP5545944B2 (en) | Gasification power generation system | |
| EP2421078B1 (en) | Fuel cell power and water generation | |
| JP4379995B2 (en) | Char reformed gas production method | |
| Sucipta et al. | Solid Oxide Fuel Cell–Micro Gas Turbine Hybrid System Using Natural Gas Mixed with Biomass Gasified Fuel | |
| CN117490276A (en) | Distributed energy system based on gas boiler and system operation method | |
| Russo et al. | Preliminary investigation of a multi-mw solid oxide fuel cell power plant to be installed on board a cruise ship | |
| Azegami | MCFC/MGT hybrid generation system | |
| Lunghi et al. | Efficiency upgrading of an ambient pressure molten carbonate fuel cell plant through the introduction of an indirect heated gas turbine | |
| Micoli et al. | Performance Assessment of the Heat Recovery System of a 12 MW SOFC-Based Generator on Board a Cruise Ship through a 0D Model. Energies 2023; 16: 3334 | |
| US12366205B1 (en) | System and method for generating electricity and heat from the combustion of tail gas containing biogenic methane using a gas turbine | |
| CN108474555B (en) | Combustion gas supply system | |
| CN113090351B (en) | An IGCC power plant coupled liquefaction air separation equipment system and its working method | |
| CN114646062B (en) | Power generation system | |
| KR20130030998A (en) | Home fuel cell boiler system having combustion catalysis device | |
| Azegami et al. | Development of a Pressurized MCFC/MGT Hybrid System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240124 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240724 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240730 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240918 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241126 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241205 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7601694 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |