JP2002151131A - 廃棄物処理型発電システム - Google Patents
廃棄物処理型発電システムInfo
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- JP2002151131A JP2002151131A JP2000349426A JP2000349426A JP2002151131A JP 2002151131 A JP2002151131 A JP 2002151131A JP 2000349426 A JP2000349426 A JP 2000349426A JP 2000349426 A JP2000349426 A JP 2000349426A JP 2002151131 A JP2002151131 A JP 2002151131A
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- waste
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機性廃棄物を燃料として発電するシステム
で、コンパクトで高いエネルギー効率を保持するととも
に廃棄物量を削減することのできる廃棄物処理型発電シ
ステムの提供を目的とする。 【解決手段】 生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回収
した有価物を燃料として発電する燃料電池を備えた発電
システムにおいて、前記有機性廃棄物１７を嫌気性醗酵
させるメタン発酵槽２と、前記メタン発酵２にて生じる
消化汚泥２１を脱水する脱水手段３と、該脱水された汚
泥の水分調整を行う乾燥手段４と、高温水蒸気１２によ
り前記有機性汚泥を低分子化して燃料ガス２４を生成す
るガス化装置５と、を具え、前記ガス化装置５にて生成
される燃料ガス２４及びメタン発酵槽２にて生成するメ
タンガス１８を発電装置１の燃料とするとともに、該発
電装置１で生じる高温水蒸気をガス化装置５に導入する
ことを特徴とする。
で、コンパクトで高いエネルギー効率を保持するととも
に廃棄物量を削減することのできる廃棄物処理型発電シ
ステムの提供を目的とする。 【解決手段】 生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回収
した有価物を燃料として発電する燃料電池を備えた発電
システムにおいて、前記有機性廃棄物１７を嫌気性醗酵
させるメタン発酵槽２と、前記メタン発酵２にて生じる
消化汚泥２１を脱水する脱水手段３と、該脱水された汚
泥の水分調整を行う乾燥手段４と、高温水蒸気１２によ
り前記有機性汚泥を低分子化して燃料ガス２４を生成す
るガス化装置５と、を具え、前記ガス化装置５にて生成
される燃料ガス２４及びメタン発酵槽２にて生成するメ
タンガス１８を発電装置１の燃料とするとともに、該発
電装置１で生じる高温水蒸気をガス化装置５に導入する
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホテル、デパー
ト、スーパー、工場等の事業所や集合住宅等から排出さ
れる廃棄物を必要に応じて有機性廃棄物のみ選別して、
電気エネルギー、及び熱エネルギーとして回収、利用す
ることのできる廃棄物処理型発電システムに関する。
ト、スーパー、工場等の事業所や集合住宅等から排出さ
れる廃棄物を必要に応じて有機性廃棄物のみ選別して、
電気エネルギー、及び熱エネルギーとして回収、利用す
ることのできる廃棄物処理型発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、生ごみ、し尿、汚泥等が廃棄
される、ホテル、デパート、スーパー、工場等の事業所
や集合住宅等では、大量に発生する廃棄物を焼却若しく
は埋立等の方法により処理していたが、近年、廃棄物を
夫々の事業所若しくは地域で分散型エネルギーの原料と
して利用する方法が普及し始めている。これは、近年問
題視されているエネルギー枯渇問題、及び焼却の際に発
生する有害物質による汚染問題や埋め立て地の問題を解
決する有効な方法であり、例えば、前記事業所等から排
出される廃棄物中の有機性物質をメタン発酵させ、これ
により発生するメタンガスをエネルギーに転換して事業
所内で利用するシステムなどが挙げられる。
される、ホテル、デパート、スーパー、工場等の事業所
や集合住宅等では、大量に発生する廃棄物を焼却若しく
は埋立等の方法により処理していたが、近年、廃棄物を
夫々の事業所若しくは地域で分散型エネルギーの原料と
して利用する方法が普及し始めている。これは、近年問
題視されているエネルギー枯渇問題、及び焼却の際に発
生する有害物質による汚染問題や埋め立て地の問題を解
決する有効な方法であり、例えば、前記事業所等から排
出される廃棄物中の有機性物質をメタン発酵させ、これ
により発生するメタンガスをエネルギーに転換して事業
所内で利用するシステムなどが挙げられる。
【０００３】特開２０００−１６７５２３では、上記シ
ステムを燃料電池と組合わせて、より効率良く生ごみの
エネルギーを回収、利用するシステムを提案している。
かかるエネルギー回収システムは、図４を用いて説明す
るに、生ごみをスラリー化する粉砕手段０１、０２と該
スラリーをバイオガスＧと消化液Ｅに嫌気性処理するバ
イオリアクター０５、及び前記バイオガスＧを原料とす
る燃料電池０１０、前記消化液Ｅからコンポストを製造
する二次処理施設０６とを備え、前記燃料電池０１０の
電力及び熱の一部をかかる処理システム内に供給可能な
構成となっている。
ステムを燃料電池と組合わせて、より効率良く生ごみの
エネルギーを回収、利用するシステムを提案している。
かかるエネルギー回収システムは、図４を用いて説明す
るに、生ごみをスラリー化する粉砕手段０１、０２と該
スラリーをバイオガスＧと消化液Ｅに嫌気性処理するバ
イオリアクター０５、及び前記バイオガスＧを原料とす
る燃料電池０１０、前記消化液Ｅからコンポストを製造
する二次処理施設０６とを備え、前記燃料電池０１０の
電力及び熱の一部をかかる処理システム内に供給可能な
構成となっている。
【０００４】かかる処理システムに用いられる燃料電池
は、発電効率が高く環境性に優れている上に排熱も利用
できることから近年普及し始めた発電システムであり、
その原理は、天然ガスやバイオガス等の原料から取出し
た水素と、空気中の酸素を電気化学反応させて電気エネ
ルギーを生成するものである。燃料電池は電気の他に熱
も発生するため、排熱利用することにより効率の良いコ
ージェネレーションシステムが構築できる。
は、発電効率が高く環境性に優れている上に排熱も利用
できることから近年普及し始めた発電システムであり、
その原理は、天然ガスやバイオガス等の原料から取出し
た水素と、空気中の酸素を電気化学反応させて電気エネ
ルギーを生成するものである。燃料電池は電気の他に熱
も発生するため、排熱利用することにより効率の良いコ
ージェネレーションシステムが構築できる。
【０００５】前記燃料電池は、プラスの電極板（空気
極）とマイナスの電極板（燃料極）が電解質含有層を挟
んだ積層構造をしており、天然ガス、メタンガス等を分
解して得られた水素と、該燃料電池内に供給される酸素
が、その内部を通過するときに反応がおこる。かかる反
応は、水素と酸素から水を生成するとともに電気を発生
するため、非常に発電効率が良く、また、環境性に優れ
ており、排熱利用も可能である。
極）とマイナスの電極板（燃料極）が電解質含有層を挟
んだ積層構造をしており、天然ガス、メタンガス等を分
解して得られた水素と、該燃料電池内に供給される酸素
が、その内部を通過するときに反応がおこる。かかる反
応は、水素と酸素から水を生成するとともに電気を発生
するため、非常に発電効率が良く、また、環境性に優れ
ており、排熱利用も可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開２０００−１６７５２３では、メタン醗酵処理を
行った消化汚泥を好気性醗酵させて、有価物としてコン
ポストを回収しているが、該コンポストは需要に季節変
動がある上に、単位重量当たりの単価が安く嵩高いので
流通にも問題があり、かかるシステムの適用範囲が限ら
れてくる。また、かかる従来技術のように廃棄物中の有
価物を固形物として回収するシステムでは、システムが
大型化し、また、該システム内でこの有価物の需要がな
い場合には販路を開拓しなければならないため、小規模
な事業所では設置が困難となる。そこで、本発明はかか
る従来技術の課題に鑑み、中小規模な事業所にも設置可
能なコンパクトな発電システムであって、該事業所から
廃棄される有機性廃棄物を有効利用してシステム内のエ
ネルギー収支を効率良く保ち、また該事業所からの廃棄
物量を削減可能に構成された廃棄物処理型発電システム
の提供を目的とする。
た特開２０００−１６７５２３では、メタン醗酵処理を
行った消化汚泥を好気性醗酵させて、有価物としてコン
ポストを回収しているが、該コンポストは需要に季節変
動がある上に、単位重量当たりの単価が安く嵩高いので
流通にも問題があり、かかるシステムの適用範囲が限ら
れてくる。また、かかる従来技術のように廃棄物中の有
価物を固形物として回収するシステムでは、システムが
大型化し、また、該システム内でこの有価物の需要がな
い場合には販路を開拓しなければならないため、小規模
な事業所では設置が困難となる。そこで、本発明はかか
る従来技術の課題に鑑み、中小規模な事業所にも設置可
能なコンパクトな発電システムであって、該事業所から
廃棄される有機性廃棄物を有効利用してシステム内のエ
ネルギー収支を効率良く保ち、また該事業所からの廃棄
物量を削減可能に構成された廃棄物処理型発電システム
の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために請求項１記載の発明として、 生ごみ、
汚泥等の有機性廃棄物から回収した有価物を燃料として
発電する燃料電池が組み込まれた発電装置を備えた発電
システムにおいて、前記有機性廃棄物を嫌気性醗酵させ
るメタン発酵槽と、前記メタン発酵にて生じる消化汚泥
を脱水する脱水手段と、該脱水された汚泥の水分調整を
行う乾燥手段と、高温水蒸気により前記乾燥汚泥を低分
子化して燃料ガスを生成するガス化装置と、を具え、前
記ガス化装置にて生成される燃料ガス及びメタン発酵槽
にて生成するメタンガスを燃料電池の燃料とするととも
に、前記発電装置で生じる高温水蒸気をガス化装置に導
入することを特徴とする。
解決するために請求項１記載の発明として、 生ごみ、
汚泥等の有機性廃棄物から回収した有価物を燃料として
発電する燃料電池が組み込まれた発電装置を備えた発電
システムにおいて、前記有機性廃棄物を嫌気性醗酵させ
るメタン発酵槽と、前記メタン発酵にて生じる消化汚泥
を脱水する脱水手段と、該脱水された汚泥の水分調整を
行う乾燥手段と、高温水蒸気により前記乾燥汚泥を低分
子化して燃料ガスを生成するガス化装置と、を具え、前
記ガス化装置にて生成される燃料ガス及びメタン発酵槽
にて生成するメタンガスを燃料電池の燃料とするととも
に、前記発電装置で生じる高温水蒸気をガス化装置に導
入することを特徴とする。
【０００８】かかる発明は、前記メタン発酵槽及びガス
化装置から夫々メタンガス、燃料ガスを回収して前記燃
料電池の燃料としたもので非常に高いエネルギー転換率
で以って有機性廃棄物を処理できる。尚、前記ガス化装
置における反応は以下の通りである。 有機性物質＋高温水蒸気（Ｈ２０）＋酸素（Ｏ２）→Ｃ
Ｏ＋Ｈ２＋ＣＯ２＋ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ このように、有機性廃棄物を高温水蒸気により熱分解し
て低分子化することによって、燃料ガスが生成される。
化装置から夫々メタンガス、燃料ガスを回収して前記燃
料電池の燃料としたもので非常に高いエネルギー転換率
で以って有機性廃棄物を処理できる。尚、前記ガス化装
置における反応は以下の通りである。 有機性物質＋高温水蒸気（Ｈ２０）＋酸素（Ｏ２）→Ｃ
Ｏ＋Ｈ２＋ＣＯ２＋ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ このように、有機性廃棄物を高温水蒸気により熱分解し
て低分子化することによって、燃料ガスが生成される。
【０００９】また、前記燃料電池に供給する燃料を、上
記した燃料ガス及びメタン発酵により生成したメタンガ
スとすることで、有害物質の排出が少なく、また、各事
業所から排出される廃棄物量が変わらない限り常時一定
量のエネルギーを得ることができる。さらに、前記反応
における高温水蒸気として、燃料電池から排出される高
温の水蒸気を利用することで、エネルギー効率のよいシ
ステムが提供できる。
記した燃料ガス及びメタン発酵により生成したメタンガ
スとすることで、有害物質の排出が少なく、また、各事
業所から排出される廃棄物量が変わらない限り常時一定
量のエネルギーを得ることができる。さらに、前記反応
における高温水蒸気として、燃料電池から排出される高
温の水蒸気を利用することで、エネルギー効率のよいシ
ステムが提供できる。
【００１０】また、前記請求項１記載の発電システムよ
りもさらに電力消費量の高い事業所においては、請求項
２記載のごとく、生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回
収した有価物を燃料として発電する燃料電池が組み込ま
れた発電装置を備えた発電システムにおいて、前記有機
性廃棄物中の水分調整を行う乾燥手段と、高温水蒸気に
より前記乾燥した廃棄物を低分子化して燃料ガスを生成
するガス化装置とを具え、前記ガス化装置にて生成され
る燃料ガスを燃料電池の燃料の一部とするとともに、該
発電装置で生じる高温水蒸気をガス化装置に導入するこ
とを特徴とする。
りもさらに電力消費量の高い事業所においては、請求項
２記載のごとく、生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回
収した有価物を燃料として発電する燃料電池が組み込ま
れた発電装置を備えた発電システムにおいて、前記有機
性廃棄物中の水分調整を行う乾燥手段と、高温水蒸気に
より前記乾燥した廃棄物を低分子化して燃料ガスを生成
するガス化装置とを具え、前記ガス化装置にて生成され
る燃料ガスを燃料電池の燃料の一部とするとともに、該
発電装置で生じる高温水蒸気をガス化装置に導入するこ
とを特徴とする。
【００１１】これは、請求項１記載のメタン発酵を行わ
ず、有機性廃棄物を直接乾燥、ガス化したもので、前記
ガス化装置にて生成される燃料ガスと、外部から供給さ
れる燃料により発電する構成となっており、メタン発酵
槽及び脱水手段を省略したことにより、一層の省スペー
ス化が図れる。かかる発明によれば、有機性廃棄物発生
量が少ない事業所においても、外部からの燃料を調整す
ることにより、電力使用の大きいシステムにおいてもシ
ステム内のエネルギー収支を効率良く保つ事ができる。
ず、有機性廃棄物を直接乾燥、ガス化したもので、前記
ガス化装置にて生成される燃料ガスと、外部から供給さ
れる燃料により発電する構成となっており、メタン発酵
槽及び脱水手段を省略したことにより、一層の省スペー
ス化が図れる。かかる発明によれば、有機性廃棄物発生
量が少ない事業所においても、外部からの燃料を調整す
ることにより、電力使用の大きいシステムにおいてもシ
ステム内のエネルギー収支を効率良く保つ事ができる。
【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１若
しくは２記載の発電装置から排出される排ガスを前記乾
燥手段に送給することを特徴とする。前記発電装置から
排出される排ガスは、比較的低温であり蒸気を発生させ
て熱回収するのは困難であるが、前記乾燥手段では該排
ガス温度で十分であるため該乾燥に利用することができ
る。このように、電気エネルギーのみならず、前記発電
装置にて発生する熱エネルギーを有効に利用すること
で、効率のよいコジェネレーションシステムを構築する
ことができる。
しくは２記載の発電装置から排出される排ガスを前記乾
燥手段に送給することを特徴とする。前記発電装置から
排出される排ガスは、比較的低温であり蒸気を発生させ
て熱回収するのは困難であるが、前記乾燥手段では該排
ガス温度で十分であるため該乾燥に利用することができ
る。このように、電気エネルギーのみならず、前記発電
装置にて発生する熱エネルギーを有効に利用すること
で、効率のよいコジェネレーションシステムを構築する
ことができる。
【００１３】さらに、請求項４記載のように、前記燃料
電池に固体電解質型燃料電池を用いることにより、前記
有機物のガス化反応に充分な温度の高温水蒸気が得られ
る。燃料電池は電解質の種類により、リン酸型、固体高
分子型、アルカリ型等複数の種類が存在するが、その中
でも、固体電解質型燃料電池は運転温度が略１０００℃
と高いため、有機物のガス化に適した高温水蒸気が得ら
れる。また、固体電解質型燃料電池は他の燃料電池に比
べて高い発電効率が得られ、図３に示すようなエネルギ
ー収支が得られる。該燃料電池は、常温のメタンガス、
燃料ガス等を熱交換器３１により略９００℃に昇温した
後固体電解質型燃料電池３０に導入し、電気化学反応さ
せて電気を発生させ、略１１００℃の排ガスから前記熱
交換器３１にて熱を回収するとともに、未反応の未燃ガ
スをボイラーで燃焼させて熱を回収する。これにより、
投入されるエネルギーを１００％とすると、固体電解質
型燃料電池３０から得られる電気エネルギーが４０％、
熱交換器３１から得られる熱エネルギーが４０％、排ガ
スとして排出される熱が２０％と、非常に高い効率で以
ってエネルギーを利用することができる。
電池に固体電解質型燃料電池を用いることにより、前記
有機物のガス化反応に充分な温度の高温水蒸気が得られ
る。燃料電池は電解質の種類により、リン酸型、固体高
分子型、アルカリ型等複数の種類が存在するが、その中
でも、固体電解質型燃料電池は運転温度が略１０００℃
と高いため、有機物のガス化に適した高温水蒸気が得ら
れる。また、固体電解質型燃料電池は他の燃料電池に比
べて高い発電効率が得られ、図３に示すようなエネルギ
ー収支が得られる。該燃料電池は、常温のメタンガス、
燃料ガス等を熱交換器３１により略９００℃に昇温した
後固体電解質型燃料電池３０に導入し、電気化学反応さ
せて電気を発生させ、略１１００℃の排ガスから前記熱
交換器３１にて熱を回収するとともに、未反応の未燃ガ
スをボイラーで燃焼させて熱を回収する。これにより、
投入されるエネルギーを１００％とすると、固体電解質
型燃料電池３０から得られる電気エネルギーが４０％、
熱交換器３１から得られる熱エネルギーが４０％、排ガ
スとして排出される熱が２０％と、非常に高い効率で以
ってエネルギーを利用することができる。
【００１４】また、請求項５記載の発明として、前記発
電装置で発生した電力を利用する事業所が、ホテル、デ
パート、スーパ等の都市ゴミ系有機廃棄物排出事業者で
あり、該排出業者より排出した廃棄物を前もって予備処
理した後に有機廃棄物のみ前記乾燥手段に投入すること
を特徴とする。これによって、廃棄物量を減少させるこ
とができるとともにエネルギーの循環利用が可能とな
り、近年問題視されているエネルギーの枯渇化、有害物
質による環境汚染、埋立地問題等の問題を解消すること
が期待できる。
電装置で発生した電力を利用する事業所が、ホテル、デ
パート、スーパ等の都市ゴミ系有機廃棄物排出事業者で
あり、該排出業者より排出した廃棄物を前もって予備処
理した後に有機廃棄物のみ前記乾燥手段に投入すること
を特徴とする。これによって、廃棄物量を減少させるこ
とができるとともにエネルギーの循環利用が可能とな
り、近年問題視されているエネルギーの枯渇化、有害物
質による環境汚染、埋立地問題等の問題を解消すること
が期待できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明
の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。図１は本発明の第１実施形態にかかる廃棄物
処理型エネルギー回収システムのフロー図で、図２は第
２実施形態にかかる廃棄物処理型エネルギー回収システ
ムのフロー図である。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明
の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。図１は本発明の第１実施形態にかかる廃棄物
処理型エネルギー回収システムのフロー図で、図２は第
２実施形態にかかる廃棄物処理型エネルギー回収システ
ムのフロー図である。
【００１６】本実施形態が適用できる事業所は、都市部
オフィスビルや近郊の工場など電力を利用する事業所で
あれば何れでもよいが、特に、スーパー、ホテル、食品
工場等の高カロリーの生ごみが大量に発生する施設にお
いては、より発電効率の高いシステムとなる。図１にお
いて、１はコジェネレーション発電装置、２はメタン発
酵槽、３は脱水手段、４は乾燥手段、５はガス化装置、
６は脱硫手段等を含むメタン精製手段、７はかかる発電
システムを保有する事業所において電気を消費する各設
備、８は有機性廃棄物を選別する分離手段、９は粉砕、
水分調整などを行う前処理装置である。
オフィスビルや近郊の工場など電力を利用する事業所で
あれば何れでもよいが、特に、スーパー、ホテル、食品
工場等の高カロリーの生ごみが大量に発生する施設にお
いては、より発電効率の高いシステムとなる。図１にお
いて、１はコジェネレーション発電装置、２はメタン発
酵槽、３は脱水手段、４は乾燥手段、５はガス化装置、
６は脱硫手段等を含むメタン精製手段、７はかかる発電
システムを保有する事業所において電気を消費する各設
備、８は有機性廃棄物を選別する分離手段、９は粉砕、
水分調整などを行う前処理装置である。
【００１７】本実施形態では発電装置に固体電解質型燃
料電池を利用するが、リン酸型、固体高分子型等の他の
燃料電池も適宜利用することができる。かかる固体電解
質型燃料電池は、原料にメタンガス若しくは都市ガス等
を利用したもので、電解質層には安定化ジルコニアを用
い、運転温度は略１０００℃であるため略９００℃程度
の高温水蒸気を得ることができる。さらに、発電効率が
高く、リン酸型や固体高分子型よりも高い発電効率が期
待できる。
料電池を利用するが、リン酸型、固体高分子型等の他の
燃料電池も適宜利用することができる。かかる固体電解
質型燃料電池は、原料にメタンガス若しくは都市ガス等
を利用したもので、電解質層には安定化ジルコニアを用
い、運転温度は略１０００℃であるため略９００℃程度
の高温水蒸気を得ることができる。さらに、発電効率が
高く、リン酸型や固体高分子型よりも高い発電効率が期
待できる。
【００１８】有機性廃棄物をガス化するメタン発酵槽２
は、投入廃棄物のガス転換率が最も高い条件に保持す
る。好ましくは、該発酵槽２内の温度を略３５〜５５
℃、ｐＨは６〜８程度に保ち、攪拌を十分にして完全混
合されるようにする。また、醗酵後の消化汚泥は全量引
抜かずに残した状態にする方が能率良く醗酵する。該メ
タン発酵槽２にて生成するメタンガス１８中には、硫化
水素、アンモニア、塩化物などの不純物が含まれている
ため、発電装置１に供給する前に予めメタン精製手段６
にて不純物を除去しておく必要がある。該メタン精製装
置６は、乾式脱硫と活性炭を組合わせた装置やアルカリ
吸着脱硫装置など、適宜選択するとよい。
は、投入廃棄物のガス転換率が最も高い条件に保持す
る。好ましくは、該発酵槽２内の温度を略３５〜５５
℃、ｐＨは６〜８程度に保ち、攪拌を十分にして完全混
合されるようにする。また、醗酵後の消化汚泥は全量引
抜かずに残した状態にする方が能率良く醗酵する。該メ
タン発酵槽２にて生成するメタンガス１８中には、硫化
水素、アンモニア、塩化物などの不純物が含まれている
ため、発電装置１に供給する前に予めメタン精製手段６
にて不純物を除去しておく必要がある。該メタン精製装
置６は、乾式脱硫と活性炭を組合わせた装置やアルカリ
吸着脱硫装置など、適宜選択するとよい。
【００１９】かかる第１実施形態のフローを図１を用い
て説明する。まず、かかる発電システムを保有する事業
所内の電力を消費する各部署７にて廃棄された種々の廃
棄物は１４は、分離手段８にて有機性廃棄物１６とそれ
以外の廃棄物１５に分別され、該有機性廃棄物１６のみ
前処理装置９に送給され、該前処理装置９にて必要に応
じて破砕機での廃棄物の微細化、水分調整等を行った
後、メタン発酵槽２へ送給される。ここで、高いメタン
転換率を得るためには、該前処理装置９で有機性廃棄物
をスラリー化しておくとよい。
て説明する。まず、かかる発電システムを保有する事業
所内の電力を消費する各部署７にて廃棄された種々の廃
棄物は１４は、分離手段８にて有機性廃棄物１６とそれ
以外の廃棄物１５に分別され、該有機性廃棄物１６のみ
前処理装置９に送給され、該前処理装置９にて必要に応
じて破砕機での廃棄物の微細化、水分調整等を行った
後、メタン発酵槽２へ送給される。ここで、高いメタン
転換率を得るためには、該前処理装置９で有機性廃棄物
をスラリー化しておくとよい。
【００２０】次に、メタン発酵槽９にて有機性廃棄物１
７を嫌気性醗酵させて、メタンガス１８と消化汚泥２１
とに分解する。該消化汚泥２１は上記したように、全量
引抜くのではなく一部残留させることによりメタン発酵
が促進される。そして、引抜かれた消化汚泥２１は脱水
手段３にて脱水する。該脱水手段３は特に限定されない
が、塩化鉄や高分子凝集剤を添加して該汚泥を凝集さ
せ、それを重力濾過、真空濾過、加圧濾過、遠心分離な
どの装置で脱水する方法が一般的である。このようにし
て脱水処理された消化汚泥は脱水ケーキ２２として乾燥
手段４にて水分調整されてガス化装置５に送られる。
７を嫌気性醗酵させて、メタンガス１８と消化汚泥２１
とに分解する。該消化汚泥２１は上記したように、全量
引抜くのではなく一部残留させることによりメタン発酵
が促進される。そして、引抜かれた消化汚泥２１は脱水
手段３にて脱水する。該脱水手段３は特に限定されない
が、塩化鉄や高分子凝集剤を添加して該汚泥を凝集さ
せ、それを重力濾過、真空濾過、加圧濾過、遠心分離な
どの装置で脱水する方法が一般的である。このようにし
て脱水処理された消化汚泥は脱水ケーキ２２として乾燥
手段４にて水分調整されてガス化装置５に送られる。
【００２１】前記ガス化装置５では、乾燥ケーキ２３は
前記発電装置１から送給される高温水蒸気１２により熱
分解されて低分子化し、後述する燃料電池の原料となる
燃料ガス２４が生成され、該燃料ガス２４は発電装置１
に導かれる。一方、前記メタン発酵槽２で生成したメタ
ンガス１８は、該メタンガス１８中に含まれる硫化物な
どの不純物をメタン精製装置６で除去した後発電装置１
に送給され、前記燃料ガス２４とともに燃料電池の原料
とされる。
前記発電装置１から送給される高温水蒸気１２により熱
分解されて低分子化し、後述する燃料電池の原料となる
燃料ガス２４が生成され、該燃料ガス２４は発電装置１
に導かれる。一方、前記メタン発酵槽２で生成したメタ
ンガス１８は、該メタンガス１８中に含まれる硫化物な
どの不純物をメタン精製装置６で除去した後発電装置１
に送給され、前記燃料ガス２４とともに燃料電池の原料
とされる。
【００２２】固体電解質型燃料電池を備えた発電装置１
では、前記燃料ガス２４、メタン発酵によるメタンガ
ス、外部からの供給される燃料１０を原料として発電さ
れ、発生した電気２０は前記メタン発酵槽２、脱水手段
３、乾燥手段４、ガス化装置５に夫々送電されるととも
に、各部署７での消費電力として使われる。また、かか
る発電装置１から排出される高温水蒸気は、メタン発酵
槽２の加温やガス化装置５の熱分解に利用する。さら
に、該発電装置１からの排ガスは乾燥手段４へ導いて脱
水ケーキの乾燥に利用する。このように、発電装置１か
らの電力、高温水蒸気、及び排ガスを無駄なく利用する
ことでエネルギー効率の非常に高い発電システムができ
る。また、該発電システムを利用する事業所内の有機性
廃棄物をメタン発酵に利用することで廃棄物の排出量を
減少することができる。
では、前記燃料ガス２４、メタン発酵によるメタンガ
ス、外部からの供給される燃料１０を原料として発電さ
れ、発生した電気２０は前記メタン発酵槽２、脱水手段
３、乾燥手段４、ガス化装置５に夫々送電されるととも
に、各部署７での消費電力として使われる。また、かか
る発電装置１から排出される高温水蒸気は、メタン発酵
槽２の加温やガス化装置５の熱分解に利用する。さら
に、該発電装置１からの排ガスは乾燥手段４へ導いて脱
水ケーキの乾燥に利用する。このように、発電装置１か
らの電力、高温水蒸気、及び排ガスを無駄なく利用する
ことでエネルギー効率の非常に高い発電システムができ
る。また、該発電システムを利用する事業所内の有機性
廃棄物をメタン発酵に利用することで廃棄物の排出量を
減少することができる。
【００２３】次に第２実施形態を図２を用いて説明す
る。かかるシステムは前記第１実施形態よりもさらに電
力需要の高い事業所に適しており、電力の需要が廃棄物
発生量よりも極端に大きい場合においても適用可能であ
る。前記第１実施形態と同様に、事業所の各部署７にて
廃棄される廃棄物１４を、分離手段８によりメタン発酵
不可能な廃棄物１５と有機性廃棄物１６とに分離し、該
分離された有機性廃棄物１６に破砕、水分調整等の前処
理９を施した後、易分解性に改質された有機性廃棄物１
７を乾燥手段４にて乾燥させる。
る。かかるシステムは前記第１実施形態よりもさらに電
力需要の高い事業所に適しており、電力の需要が廃棄物
発生量よりも極端に大きい場合においても適用可能であ
る。前記第１実施形態と同様に、事業所の各部署７にて
廃棄される廃棄物１４を、分離手段８によりメタン発酵
不可能な廃棄物１５と有機性廃棄物１６とに分離し、該
分離された有機性廃棄物１６に破砕、水分調整等の前処
理９を施した後、易分解性に改質された有機性廃棄物１
７を乾燥手段４にて乾燥させる。
【００２４】そして、前記乾燥手段４にて水分調整され
た乾燥ケーキ２３はガス化装置５に送給され、ここで略
９００℃の高温水蒸気１２の供給により燃料ガス２４に
分解されて該燃料ガス２４は発電装置１に導かれる。か
かる実施形態における発電装置の燃料は外部からの燃料
１０と前記ガス化装置５から供給される燃料ガスで賄わ
れており、これらのガスが電気化学反応をして電気エネ
ルギーと熱エネルギーに転換され、夫々必要とされる場
所に供給される。これにより、第１実施形態よりも省ス
ペース化されるとともに、外部からの燃料補給量を適宜
調整することにより、電力需要が高く廃棄物発生量の少
ない事業所においても、効率のよい分散型エネルギーシ
ステムを構築することができる。
た乾燥ケーキ２３はガス化装置５に送給され、ここで略
９００℃の高温水蒸気１２の供給により燃料ガス２４に
分解されて該燃料ガス２４は発電装置１に導かれる。か
かる実施形態における発電装置の燃料は外部からの燃料
１０と前記ガス化装置５から供給される燃料ガスで賄わ
れており、これらのガスが電気化学反応をして電気エネ
ルギーと熱エネルギーに転換され、夫々必要とされる場
所に供給される。これにより、第１実施形態よりも省ス
ペース化されるとともに、外部からの燃料補給量を適宜
調整することにより、電力需要が高く廃棄物発生量の少
ない事業所においても、効率のよい分散型エネルギーシ
ステムを構築することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、中小
規模の事業所等においても設置可能な省スペースの発電
装置が提供できるとともに、該事業所等から排出される
廃棄物量を減少させることができる。また、請求項１記
載の発明によれば、かかるシステムにより有機物から生
成されたメタンガス及び燃料ガスを発電の燃料としてい
るため、省資源でエネルギー効率のよいシステムが可能
となる。さらに、請求項２記載の発明によれば、必要最
小限の設備で構成されているため、より一層の省スペー
ス化が図れるとともに、外部からの燃料補給により電力
需要の大きい事業所などに好適に適用できる。
規模の事業所等においても設置可能な省スペースの発電
装置が提供できるとともに、該事業所等から排出される
廃棄物量を減少させることができる。また、請求項１記
載の発明によれば、かかるシステムにより有機物から生
成されたメタンガス及び燃料ガスを発電の燃料としてい
るため、省資源でエネルギー効率のよいシステムが可能
となる。さらに、請求項２記載の発明によれば、必要最
小限の設備で構成されているため、より一層の省スペー
ス化が図れるとともに、外部からの燃料補給により電力
需要の大きい事業所などに好適に適用できる。
【００２６】また、前記燃料電池に固体電解質型燃料電
池を用いているため、ガス化に最適な高温水蒸気が得ら
れるなど、夫々の設備から排出されるエネルギーを無駄
なく利用することにより効率のよいエネルギー収支を保
持したシステムが可能である。このように、本発明によ
れば、廃棄物量を減少させることができるとともにエネ
ルギーの循環利用が可能となり、近年問題視されている
エネルギーの枯渇化、有害物質による環境汚染、埋立地
問題等の問題を解消することが期待できる。
池を用いているため、ガス化に最適な高温水蒸気が得ら
れるなど、夫々の設備から排出されるエネルギーを無駄
なく利用することにより効率のよいエネルギー収支を保
持したシステムが可能である。このように、本発明によ
れば、廃棄物量を減少させることができるとともにエネ
ルギーの循環利用が可能となり、近年問題視されている
エネルギーの枯渇化、有害物質による環境汚染、埋立地
問題等の問題を解消することが期待できる。
【図１】 本発明の第１実施形態にかかる廃棄物処理型
エネルギー回収システムのフロー図である。
エネルギー回収システムのフロー図である。
【図２】 本発明の第２実施形態にかかる廃棄物処理型
エネルギー回収システムのフロー図である。
エネルギー回収システムのフロー図である。
【図３】 固体電解質型燃料電池のエネルギー収支を示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】 従来技術におけるエネルギー回収システムの
フロー図である。
フロー図である。
１ コジェネレーション発電装置 ２ メタン発酵槽 ３ 脱水手段 ４ 乾燥手段 ５ ガス化装置 ６ メタンガス精製装置 ７ 電力消費部署 ８ 分別手段 ９ 前処理手段 １２ 高温水蒸気 １４ 廃棄物 １７ 有機性廃棄物 １８ メタンガス ２４ 燃料ガス ３０ 固体電解質型燃料電池 ３１ 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｈ０１Ｍ 8/12 11/12 Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｄ Ｃ１０Ｌ 3/06 ＺＡＢＣ Ｈ０１Ｍ 8/12 Ｃ１０Ｌ 3/00 Ａ (72)発明者 相木 英鋭 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 股野 安浩 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 AA46 AC05 BA03 CA18 CB04 4D059 AA01 AA07 AA23 BA15 BA21 BC03 BD11 BE13 BE14 BE15 BE19 BE56 CA11 5H026 AA06 5H027 AA06 BA00 DD05
Claims (5)
- 【請求項１】 生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回収
した有価物を燃料として発電する燃料電池が組み込まれ
た発電装置を備えた発電システムにおいて、 前記有機性廃棄物を嫌気性醗酵させるメタン発酵槽と、 前記メタン発酵にて生じる消化汚泥を脱水する脱水手段
と、 該脱水された汚泥の水分調整を行う乾燥手段と、 高温水蒸気により前記乾燥汚泥を低分子化して燃料ガス
を生成するガス化装置と、を具え、 前記ガス化装置にて生成される燃料ガス及びメタン発酵
槽にて生成するメタンガスを燃料電池の燃料とするとと
もに、前記発電装置で生じる高温水蒸気をガス化装置に
導入することを特徴とする廃棄物処理型発電システム。 - 【請求項２】 生ごみ、汚泥等の有機性廃棄物から回収
した有価物を燃料として発電する燃料電池が組み込まれ
た発電装置を備えた発電システムにおいて、 前記有機性廃棄物中の水分調整を行う乾燥手段と、 高温水蒸気により前記乾燥した廃棄物を低分子化して燃
料ガスを生成するガス化装置とを具え、 前記ガス化装置にて生成される燃料ガスを燃料電池の燃
料の一部とするとともに、該発電装置で生じる高温水蒸
気をガス化装置に導入することを特徴とする廃棄物処理
型発電システム。 - 【請求項３】 前記発電装置から排出される排ガスを前
記乾燥手段に送球する事を特徴とする請求項１若しくは
２記載の廃棄物処理型発電システム。 - 【請求項４】 前記燃料電池に固体電解質型燃料電池を
用いることを特徴とする請求項１若しくは２記載の廃棄
物処理型発電システム。 - 【請求項５】 前記発電装置で発生した電力を利用する
事業所が、ホテル、デパート、スーパ等の都市ゴミ系有
機廃棄物排出事業者であり、該排出業者より排出した廃
棄物を前もって予備処理した後に有機廃棄物のみ前記乾
燥手段に投入することを特徴とする請求項１若しくは２
記載の廃棄物処理型発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349426A JP2002151131A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 廃棄物処理型発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349426A JP2002151131A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 廃棄物処理型発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151131A true JP2002151131A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18822835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000349426A Pending JP2002151131A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 廃棄物処理型発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002151131A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004303482A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
| US6852226B2 (en) | 2002-09-10 | 2005-02-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Waste treatment system for treatment of organic waste and digested liquid thereof |
| JP2005052692A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk | バイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法 |
| JP2006278176A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
| CN102607032A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-07-25 | 陈震 | 一种生活垃圾焚烧发电厂冬季垃圾湿蒸发酵***及方法 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000349426A patent/JP2002151131A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6852226B2 (en) | 2002-09-10 | 2005-02-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Waste treatment system for treatment of organic waste and digested liquid thereof |
| JP2004303482A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
| JP4605992B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2011-01-05 | 三井造船株式会社 | 燃料電池発電プロセス、および燃料電池システム |
| JP2005052692A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk | バイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法 |
| JP2006278176A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
| JP4666356B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | 高温作動型燃料電池システム |
| CN102607032A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-07-25 | 陈震 | 一种生活垃圾焚烧发电厂冬季垃圾湿蒸发酵***及方法 |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041019 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070306 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080502 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080905 |