JP2011225684A - Gasification power generation system - Google Patents

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Hiroaki Wakizaka
裕昭 脇坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasification power generation system preventing malfunction of a pressure control means caused by conglutination of impurities contained in a combustible gas and constituting the pressure control means at a low cost.SOLUTION: A second gas pipe 30 is constituted of an upstream side gas pipe 301 and a downstream side gas pipe 302, a water filling tank 14 is provided between the upstream side gas pipe 301 and the downstream side gas pipe 302, water is filled to a prescribed water level in the water filling tank 14, the gas outlet part 301A of the upstream side gas pipe 301 is disposed at a position lower than the water level of the water filling tank 14 and water pressure in the water filling tank 14 is applied to a biogas discharged from the gas outlet part 301A of the upstream side gas pipe 301 to control the supply amount of the combustible gas to an excessive gas combustion device 15. Thereby, the pressure of the biogas in a first gas pipe 29 is controlled.

Description

本発明は、可燃性ガスを生成して発電するガス化発電システムに関し、特に、ガス通路内の可燃性ガスの圧力を制御する圧力制御手段を備えるガス化発電システムに関する。   The present invention relates to a gasification power generation system that generates power by generating a combustible gas, and particularly relates to a gasification power generation system including pressure control means for controlling the pressure of a combustible gas in a gas passage.

従来より、バイオマス等の固体炭素質材料をガス化炉で加熱してバイオガス等の可燃性ガスを生成し、該バイオガスをエンジン発電装置で燃焼して発電する一方、前記ガス化炉で生成したバイオガスのうち、このエンジン発電装置に供給しなかった余剰分を余剰ガス燃焼装置で燃焼するガス化発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。該ガス化発電システムにおいて、前記エンジン発電装置には、第一ガス通路でバイオガスが導入される一方、前記余剰ガス燃焼装置には、この第一ガス通路から分岐する第二ガス通路で余剰分のバイオガスが導入される。   Conventionally, a solid carbonaceous material such as biomass is heated in a gasification furnace to generate a combustible gas such as biogas, and the biogas is burned with an engine power generator to generate power, while being generated in the gasification furnace. There is known a gasification power generation system in which surplus gas that has not been supplied to the engine power generation apparatus is burned by the surplus gas combustion apparatus among the biogas produced (see, for example, Patent Document 1). In the gasification power generation system, biogas is introduced into the engine power generation device through a first gas passage, while surplus gas combustion device is supplied with a surplus amount through a second gas passage branched from the first gas passage. Biogas is introduced.

そして、前記第二ガス通路には、圧力制御手段としてバタフライバルブやリリーフバルブ等のバルブ（以下単に「バルブ」という。）が設けられる。該バルブで余剰ガス燃焼装置へのバイオガスの供給量が制御されることにより、前記第一ガス通路内のバイオガスがエンジン発電装置への供給に適した圧力に制御される。   The second gas passage is provided with a valve such as a butterfly valve or a relief valve (hereinafter simply referred to as “valve”) as pressure control means. The amount of biogas supplied to the surplus gas combustion device is controlled by the valve, whereby the biogas in the first gas passage is controlled to a pressure suitable for supply to the engine power generator.

特開２００９−２４９６００号公報JP 2009-249600 A

しかしながら、前記ガス化発電システムでは、バイオガスに含まれるタール等の不純物が、前記バルブの可動部（弁体等）に膠着し易い。該可動部に不純物が膠着すると、バルブが動作不良を起こすため、バイオガスを前記エンジン発電装置への供給に適した圧力に正確に制御することができなくなる、という問題があった。また、前記バルブは、一般的に高価であるため、ガス化発電システムに係る製造コストやメンテナンスコストが増加する一因になる、という問題もあった。   However, in the gasification power generation system, impurities such as tar contained in biogas are likely to stick to the movable part (valve body, etc.) of the valve. When impurities stick to the movable part, the valve malfunctions, and there is a problem that the biogas cannot be accurately controlled to a pressure suitable for supply to the engine power generator. Moreover, since the said valve is generally expensive, there also existed a problem that it became a cause which the manufacturing cost and maintenance cost which concern on a gasification electric power generation system increase.

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、可燃性ガスに含まれる不純物の膠着に起因する圧力制御手段の動作不良を防止することができ、かつ、圧力制御手段を安価に構成することができるガス化発電システムを提供する。   The present invention has been made in view of the situation as described above, and can prevent malfunction of the pressure control means due to sticking of impurities contained in the combustible gas, and the pressure control means can be configured at low cost. A gasification power generation system is provided.

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.

すなわち、請求項１においては、固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、該可燃性ガスを燃焼して発電するエンジン発電装置と、前記ガス化炉で生成された可燃性ガスのうち該エンジン発電装置に供給されなかった余剰分を燃焼する余剰ガス燃焼装置と、前記エンジン発電装置に可燃性ガスを導入する第一ガス通路と、該第一ガス通路から分岐し、前記余剰ガス燃焼装置に可燃性ガスを導入する第二ガス通路と、該第一ガス通路内の可燃性ガスの圧力を制御する圧力制御手段と、を備えるガス化発電システムにおいて、前記第二ガス通路は、上流側ガス通路と下流側ガス通路とで構成され、該上流側ガス通路と該下流側ガス通路との間には、前記圧力制御手段としての水封槽が設けられ、該水封槽内には、所定の水位まで水が封入されて、該水封槽内の水面よりも低い位置に、前記上流側ガス通路のガス出口部が配置され、該上流側ガス通路のガス出口部から吐出される可燃性ガスに、前記水封槽内の水圧が作用して、前記余剰ガス燃焼装置への可燃性ガスの供給量が制御されることにより、前記第一ガス通路内の可燃性ガスの圧力が制御されるものである。   That is, in Claim 1, the gasification furnace which heats solid carbonaceous material and produces | generates a combustible gas, The engine electric power generator which burns this combustible gas, and generates electric power, It produced | generated with the said gasification furnace A surplus gas combustion device for combusting surplus combustible gas not supplied to the engine power generation device, a first gas passage for introducing combustible gas into the engine power generation device, and a branch from the first gas passage. In the gasification power generation system comprising: a second gas passage for introducing a combustible gas into the surplus gas combustion device; and a pressure control means for controlling the pressure of the combustible gas in the first gas passage. The gas passage is composed of an upstream gas passage and a downstream gas passage, and a water seal tank as the pressure control means is provided between the upstream gas passage and the downstream gas passage, In the sealed tank, the specified water level is maintained. Water is enclosed, and the gas outlet portion of the upstream gas passage is disposed at a position lower than the water surface in the water sealing tank, and the combustible gas discharged from the gas outlet portion of the upstream gas passage is The pressure of the combustible gas in the first gas passage is controlled by controlling the supply amount of the combustible gas to the surplus gas combustion device by the action of the water pressure in the water sealing tank. is there.

請求項２においては、前記水封槽内の水位は、水位調整機構によって調整可能とされるものである。   According to a second aspect of the present invention, the water level in the water sealing tank can be adjusted by a water level adjusting mechanism.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、水封槽には、バルブのような可動部（弁体等）が存在しないため、可燃性ガスに含まれる不純物の膠着に起因する圧力制御手段の動作不良を防止することができる。また、水を封入するだけの水封槽により、圧力制御手段を安価に構成することができる。   In claim 1, since there is no movable part (valve body or the like) such as a valve in the water-sealed tank, the malfunction of the pressure control means due to the sticking of impurities contained in the combustible gas is prevented. Can do. Further, the pressure control means can be configured at low cost by a water sealing tank that only encloses water.

請求項２においては、可燃性ガスの発熱量の変動に応じて水封槽内の水位を調整することにより、第二ガス通路内の可燃性ガスに作用する水封槽内の水圧を調整することができるため、可燃性ガスをエンジン発電装置への供給に適した圧力になるように、きめ細かく制御することができる。   In claim 2, the water pressure in the water sealing tank acting on the flammable gas in the second gas passage is adjusted by adjusting the water level in the water sealing tank in accordance with the fluctuation of the calorific value of the combustible gas. Therefore, the combustible gas can be finely controlled so as to have a pressure suitable for supplying the combustible gas to the engine power generator.

本発明の一実施形態に係るガス化発電システムを示す図。The figure which shows the gasification electric power generation system which concerns on one Embodiment of this invention. 水封槽を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows a water-sealed tank. 水位調整槽を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows a water level adjustment tank.

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、本発明の一実施形態に係るガス化発電システム１の全体構成について、図１により説明する。   First, the whole structure of the gasification power generation system 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.

ガス化発電システム１は、投入ホッパ２、投入コンベア３、ガス化炉４、サイクロン５、熱交換器６、冷却塔７、貯水槽８、スクラバー９、フィルター１０、誘引ブロワ１１、前処理ユニット１２、エンジン発電装置１３、水封槽１４、余剰ガス燃焼装置１５等で構成される。ガス化炉４で生成された可燃性ガスとしてのバイオガスは、サイクロン５、熱交換器６、スクラバー９、フィルター１０、誘引ブロワ１１の順に流れ、誘引ブロワ１１の下流側でエンジン発電装置１３側と余剰ガス燃焼装置１５側とに分岐して流れる。   The gasification power generation system 1 includes an input hopper 2, an input conveyor 3, a gasification furnace 4, a cyclone 5, a heat exchanger 6, a cooling tower 7, a water tank 8, a scrubber 9, a filter 10, an induction blower 11, and a pretreatment unit 12. , The engine power generation device 13, the water sealing tank 14, the surplus gas combustion device 15 and the like. The biogas as the combustible gas generated in the gasification furnace 4 flows in the order of the cyclone 5, the heat exchanger 6, the scrubber 9, the filter 10, and the induction blower 11, and the engine power generation device 13 side downstream of the induction blower 11. And flow to the surplus gas combustion device 15 side.

投入ホッパ２には、固体炭素質材料としてのバイオマスが貯溜されており、投入ホッパ２内のバイオマスが投入コンベア３でガス化炉４内に投入される。前記固体炭素質材料としては、家畜***物、食品廃棄物、紙、黒液、下水汚泥、木質系廃材・未利用材、農作物非食用部、資源作物等のバイオマス以外に、石炭等の化石燃料も用いられる。   Biomass as a solid carbonaceous material is stored in the input hopper 2, and the biomass in the input hopper 2 is input into the gasification furnace 4 by the input conveyor 3. Examples of the solid carbonaceous material include fossil fuels such as coal, in addition to biomass such as livestock excrement, food waste, paper, black liquor, sewage sludge, wood-based waste / unused material, agricultural non-edible parts, and resource crops. Is also used.

ガス化炉４では、バイオマスが不完全燃焼されて、バイオガスが生成される。生成されたバイオガスは、ガス管１６でサイクロン５に導入される。このバイオガスは、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガスであり、該バイオガスには、ススやタール、塵等の不純物が含まれる。   In the gasification furnace 4, the biomass is incompletely burned to generate biogas. The generated biogas is introduced into the cyclone 5 through the gas pipe 16. This biogas is a combustible gas mainly composed of carbon monoxide, and the biogas contains impurities such as soot, tar, and dust.

サイクロン５では、バイオガスに含まれる比較的大きな塵等が、遠心分離によって除去される。サイクロン５で大きな塵等が除去されたバイオガスは、ガス管１７で熱交換器６に導入される。   In the cyclone 5, relatively large dust contained in the biogas is removed by centrifugation. The biogas from which large dust and the like have been removed by the cyclone 5 is introduced into the heat exchanger 6 through the gas pipe 17.

熱交換器６内には、バイオガスが流れる図示せぬガス管が設けられており、該ガス管内のバイオガスが、洗浄水で洗浄、冷却されると共に、該ガス管の周囲を流れる冷却水で冷却される。熱交換器６で洗浄、冷却されたバイオガスは、ガス管１８でスクラバー９に導入される。   A gas pipe (not shown) through which biogas flows is provided in the heat exchanger 6, and the biogas in the gas pipe is washed and cooled with washing water, and cooling water that flows around the gas pipe Cooled by. The biogas cleaned and cooled by the heat exchanger 6 is introduced into the scrubber 9 through the gas pipe 18.

スクラバー９内には、洗浄水が貯溜されており、バイオガスがスクラバー９内の洗浄水中を潜ることにより、洗浄、冷却される。スクラバー９で洗浄、冷却されたバイオガスは、ガス管２５でフィルター１０に導入される。   Washing water is stored in the scrubber 9, and the biogas is washed and cooled by diving in the washing water in the scrubber 9. The biogas cleaned and cooled by the scrubber 9 is introduced into the filter 10 through the gas pipe 25.

フィルター１０では、バイオガスに含まれる比較的小さな塵等が、濾過によって除去される。フィルター１０で塵等が除去されたバイオガスは、ガス管２８で誘引ブロワ１１に導入される。   In the filter 10, relatively small dust contained in the biogas is removed by filtration. The biogas from which dust and the like have been removed by the filter 10 is introduced into the attracting blower 11 through the gas pipe 28.

ここで、熱交換器６に供給される冷却水は、冷却塔７に貯溜されており、冷却塔７内の冷却水は、配水管１９で熱交換器６に導入される。そして、配水管１９内の冷却水は、ポンプ２０で熱交換器６側に圧送され、熱交換器６でバイオガスを冷却した冷却水は、配水管２１で冷却塔７に導出される。   Here, the cooling water supplied to the heat exchanger 6 is stored in the cooling tower 7, and the cooling water in the cooling tower 7 is introduced into the heat exchanger 6 through the water distribution pipe 19. Then, the cooling water in the water distribution pipe 19 is pumped to the heat exchanger 6 side by the pump 20, and the cooling water that has cooled the biogas by the heat exchanger 6 is led out to the cooling tower 7 by the water distribution pipe 21.

また、熱交換器６及びスクラバー９に供給される洗浄水は、貯水槽８に貯溜されており、貯水槽８内の洗浄水は、配水管２２で熱交換器６に導入されると共に、配水管２２から分岐する配水管２６でスクラバー９に導入される。そして、配水管２２内の洗浄水は、ポンプ２３で熱交換器６側及びスクラバー９側に圧送され、熱交換器６でバイオガスを洗浄、冷却した洗浄水は、配水管２４で貯水槽８に導出される一方、スクラバー９でバイオガスを洗浄、冷却した洗浄水は、配水管２７で貯水槽８に導出される。   The washing water supplied to the heat exchanger 6 and the scrubber 9 is stored in the water storage tank 8, and the washing water in the water storage tank 8 is introduced into the heat exchanger 6 through the water distribution pipe 22 and distributed. It is introduced into the scrubber 9 through a water distribution pipe 26 branched from the water pipe 22. The washing water in the water distribution pipe 22 is pumped to the heat exchanger 6 side and the scrubber 9 side by the pump 23, and the washing water washed and cooled by the heat exchanger 6 is stored in the water storage tank 8 through the water distribution pipe 24. On the other hand, the cleaning water that has been cleaned and cooled with the scrubber 9 is guided to the water storage tank 8 through the water distribution pipe 27.

さて、誘引ブロワ１１では、誘引ブロワ１１上流側のバイオガスが吸入されて下流側に吐出される。つまり、誘引ブロワ１１の上流側は負圧となる一方、誘引ブロワ１１の下流側は正圧となるため、誘引ブロワ１１上流側のバイオガスが誘引ブロワ１１で下流側に誘引される。   Now, in the attracting blower 11, the biogas upstream of the attracting blower 11 is sucked and discharged downstream. That is, while the upstream side of the attracting blower 11 has a negative pressure, the downstream side of the attracting blower 11 has a positive pressure. Therefore, the biogas upstream of the attracting blower 11 is attracted to the downstream side by the attracting blower 11.

そして、誘引ブロワ１１で誘引されたバイオガスは、第一ガス管２９でエンジン発電装置１３に導入される。一方、余剰分のバイオガス（ガス化炉４で生成されたバイオガスのうちエンジン発電装置１３に供給されなかった余剰分）は、第一ガス管２９から分岐する第二ガス管３０で余剰ガス燃焼装置１５に導入される。   The biogas attracted by the attracting blower 11 is introduced into the engine power generator 13 through the first gas pipe 29. On the other hand, surplus biogas (the surplus that was not supplied to the engine power generation device 13 among the biogas generated in the gasification furnace 4) is surplus gas in the second gas pipe 30 branched from the first gas pipe 29. It is introduced into the combustion device 15.

エンジン発電装置１３は、バイオガスを燃料とするガスエンジン、該ガスエンジンで駆動される発電装置等で構成される。本実施形態に係るエンジン発電装置１３は、前記発電装置で発電すると共に、前記ガスエンジンの排熱を給湯や空調等に利用するコージェネレーションシステムとされる。エンジン発電装置１３には、前処理ユニット１２で不純物が除去されたバイオガスが供給される。   The engine power generator 13 includes a gas engine using biogas as a fuel, a power generator driven by the gas engine, and the like. The engine power generation device 13 according to the present embodiment is a cogeneration system that generates power with the power generation device and uses exhaust heat of the gas engine for hot water supply, air conditioning, or the like. Biogas from which impurities have been removed by the pretreatment unit 12 is supplied to the engine power generation device 13.

余剰ガス燃焼装置１５では、余剰分のバイオガスが燃焼される。そして、余剰ガス燃焼装置１５の上流側で第二ガス管３０の途中には、水封槽１４が設けられる。   In the surplus gas combustion device 15, surplus biogas is combusted. A water-sealed tank 14 is provided in the middle of the second gas pipe 30 on the upstream side of the surplus gas combustion device 15.

次に、水封槽１４について、図２により説明する。   Next, the water sealing tank 14 will be described with reference to FIG.

図２に示すように、水封槽１４内には、所定の水位まで水が封入されている。水封槽１４内の水位は、水位調整槽３１（図３参照）によって、最低水位Ｈｍｉｎから最高水位Ｈｍａｘまで（水位調整範囲ΔＨ＝Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）調整可能とされる。水封槽１４の側面には、最高水位Ｈｍａｘを超えた余分な水を排出するオーバーフロー管３４が設けられる。つまり、オーバーフロー管３４の上端部の高さが、水封槽１４の最高水位Ｈｍａｘとなる。   As shown in FIG. 2, the water sealing tank 14 is filled with water up to a predetermined water level. The water level in the water sealing tank 14 can be adjusted from the lowest water level Hmin to the highest water level Hmax (water level adjustment range ΔH = Hmax−Hmin) by the water level adjusting tank 31 (see FIG. 3). An overflow pipe 34 for discharging excess water exceeding the maximum water level Hmax is provided on the side surface of the water sealing tank 14. That is, the height of the upper end portion of the overflow pipe 34 becomes the maximum water level Hmax of the water sealing tank 14.

そして、水封槽１４の上流側には、上流側ガス管３０１が配置される一方、水封槽１４の下流側には、下流側ガス管３０２が配置される。つまり、上流側ガス管３０１と下流側ガス管３０２とで、第二ガス管３０が構成される。   An upstream gas pipe 301 is disposed on the upstream side of the water sealing tank 14, while a downstream gas pipe 302 is disposed on the downstream side of the water sealing tank 14. That is, the upstream gas pipe 301 and the downstream gas pipe 302 constitute the second gas pipe 30.

上流側ガス管３０１は、第一ガス管２９（図１参照）側から水封槽１４側に略水平に延出されて水封槽１４内に挿入される。第一ガス管２９と水封槽１４とは、上流側ガス管３０１を介して連通される。水封槽１４内では、上流側ガス管３０１が下方に折り曲げられて略垂直に延出され、上流側ガス管３０１のガス出口部３０１Ａは、水中で開口（下向きに開口）される。ガス出口部３０１Ａは、水封槽１４内の水面よりも低い位置（水深Ｈ１）に配置される。   The upstream gas pipe 301 extends substantially horizontally from the first gas pipe 29 (see FIG. 1) side to the water sealing tank 14 side and is inserted into the water sealing tank 14. The first gas pipe 29 and the water sealing tank 14 are communicated with each other via an upstream gas pipe 301. In the water sealing tank 14, the upstream gas pipe 301 is bent downward and extends substantially vertically, and the gas outlet portion 301 </ b> A of the upstream gas pipe 301 is opened (opened downward) in water. The gas outlet 301A is disposed at a position (water depth H1) lower than the water surface in the water sealing tank 14.

そして、ガス出口部３０１Ａ近傍における上流側ガス管３０１の管壁には、ガス出口部３０１Ａから近い順に、下ガス孔３０１Ｂ・３０１Ｂ・・・、上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・が形成される。上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・及び下ガス孔３０１Ｂ・３０１Ｂ・・・は、いずれも上流側ガス管３０１の円周方向に沿って配置される。上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・の高さは、最低水位Ｈｍｉｎの高さと一致する。   And lower gas hole 301B * 301B ... and upper gas hole 301C * 301C ... are formed in the tube wall of the upstream side gas pipe 301 in the gas outlet part 301A vicinity in order from gas outlet part 301A. . .. And the lower gas holes 301B, 301B,... Are arranged along the circumferential direction of the upstream gas pipe 301. The heights of the upper gas holes 301C, 301C,... Coincide with the height of the lowest water level Hmin.

また、水封槽１４の上部側面には、下流側ガス管３０２のガス入口部３０２Ａが接続される。水封槽１４（水封槽１４内の水面上の空間）と余剰ガス燃焼装置１５とは、下流側ガス管３０２を介して連通される。下流側ガス管３０２は、水封槽１４の上部側面から余剰ガス燃焼装置１５側に略水平に延出され、下方に折れ曲げられて略垂直に延出される。該略垂直に延出された下流側ガス管３０２は、余剰ガス燃焼装置１５側に折り曲げられて略水平に延出され、余剰ガス燃焼装置１５の下部側面から内部に挿入されて上方に折り曲げられる。   A gas inlet 302 </ b> A of the downstream gas pipe 302 is connected to the upper side surface of the water sealing tank 14. The water sealing tank 14 (the space on the water surface in the water sealing tank 14) and the surplus gas combustion device 15 are communicated with each other via the downstream gas pipe 302. The downstream gas pipe 302 extends substantially horizontally from the upper side surface of the water-sealed tank 14 toward the surplus gas combustion device 15, bends downward, and extends substantially vertically. The downstream gas pipe 302 that extends substantially vertically is bent toward the surplus gas combustion device 15 and extends substantially horizontally, and is inserted into the inside from the lower side surface of the surplus gas combustion device 15 and is bent upward. .

そして、余剰ガス燃焼装置１５内の下流側ガス管３０２の端部には、バーナー部３０２Ｂが設けられる。また、余剰ガス燃焼装置１５の側面には、バーナー部３０２Ｂから吐出されるバイオガスに着火するパイロットバーナー３５が設けられる。   A burner portion 302B is provided at the end of the downstream gas pipe 302 in the surplus gas combustion device 15. Further, a pilot burner 35 for igniting the biogas discharged from the burner unit 302B is provided on the side surface of the surplus gas combustion device 15.

一方、上流側ガス管３０１の水平部分には、バイパス管３３の一端部が接続される。バイパス管３３は、第二ガス管３０の上流側ガス管３０１から分岐し、上流側ガス管３０１の水平部分から下方に略垂直に延出され、余剰ガス燃焼装置１５側に折り曲げられて略水平に延出される。該略水平に延出されたバイパス管３３は、余剰ガス燃焼装置１５の下側で上方に折り曲げられる。   On the other hand, one end portion of the bypass pipe 33 is connected to the horizontal portion of the upstream gas pipe 301. The bypass pipe 33 branches from the upstream gas pipe 301 of the second gas pipe 30, extends substantially vertically downward from the horizontal portion of the upstream gas pipe 301, is bent toward the surplus gas combustion device 15, and is substantially horizontal. It is extended to. The bypass pipe 33 extending substantially horizontally is bent upward on the lower side of the surplus gas combustion device 15.

そして、バイパス管３３の他端部には、吐出管３６の一端部が接続され、吐出管３６の他端部は、余剰ガス燃焼装置１５の下側から内部に挿入される。吐出管３６の他端部は、第二ガス管３０（下流側ガス管３０２）のバーナー部３０２Ｂ近傍に配置される。   One end portion of the discharge pipe 36 is connected to the other end portion of the bypass pipe 33, and the other end portion of the discharge pipe 36 is inserted into the inside from the lower side of the surplus gas combustion device 15. The other end of the discharge pipe 36 is disposed in the vicinity of the burner portion 302B of the second gas pipe 30 (downstream gas pipe 302).

このような構成により、水封槽１４には、上流側ガス管３０１でバイオガスが導入される。上流側ガス管３０１内のバイオガスは、ガス出口部３０１Ａ、下ガス孔３０１Ｂ・３０１Ｂ・・・及び上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・から、水封槽１４内の水中に吐出される。   With such a configuration, biogas is introduced into the water sealing tank 14 through the upstream gas pipe 301. The biogas in the upstream gas pipe 301 is discharged into the water in the water sealing tank 14 from the gas outlet 301A, the lower gas holes 301B, 301B,... And the upper gas holes 301C, 301C,.

ここで、上流側ガス管３０１から吐出されるバイオガスには、水封槽１４内の水圧が作用する。つまり、水封槽１４内の水の単位体積重量をγｗ、ガス出口部３０１Ａ位置での水深をＨ１、下ガス孔３０１Ｂ・３０１Ｂ・・・位置での水深をＨ２、上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・位置での水深をＨ３とすると、ガス出口部３０１Ａから吐出されるバイオガスには、水圧Ｐ１（＝γｗ×Ｈ１）、下ガス孔３０１Ｂ・３０１Ｂ・・・から吐出されるバイオガスには、水圧Ｐ２（＝γｗ×Ｈ２）、上ガス孔３０１Ｃ・３０１Ｃ・・・から吐出されるバイオガスには、水圧Ｐ３（＝γｗ×Ｈ３）が作用する。   Here, the water pressure in the water sealing tank 14 acts on the biogas discharged from the upstream gas pipe 301. That is, the unit volume weight of water in the water sealing tank 14 is γw, the water depth at the gas outlet 301A position is H1, the water depth at the lower gas holes 301B, 301B,... H2, and the upper gas holes 301C, 301C,.・ ・ Assuming that the water depth at the position is H3, the biogas discharged from the gas outlet 301A includes the water pressure P1 (= γw × H1), the biogas discharged from the lower gas holes 301B, 301B,. , Water pressure P2 (= γw × H2), water pressure P3 (= γw × H3) acts on the biogas discharged from the upper gas holes 301C, 301C,.

こうして、上流側ガス管３０１から吐出されるバイオガスに、水封槽１４内の水圧が作用することにより、余剰ガス燃焼装置１５へのバイオガスの供給量が減少することになる。そうすると、エンジン発電装置１３へのバイオガスの供給量が増加するため、第一ガス管２９内のバイオガスの圧力が上昇する。   In this way, the amount of biogas supplied to the surplus gas combustion device 15 is reduced by the water pressure in the water sealing tank 14 acting on the biogas discharged from the upstream gas pipe 301. As a result, the amount of biogas supplied to the engine power generation device 13 increases, and the pressure of the biogas in the first gas pipe 29 increases.

そして、前記上流側ガス管３０１から吐出されたバイオガスは、水封槽１４内の水面上に浮上して、ガス入口部３０２Ａから下流側ガス管３０２内に流れ込む。そして、下流側ガス管３０２内のバイオガスは、バーナー部３０２Ｂから吐出されて、余剰ガス燃焼装置１５に導入される。   Then, the biogas discharged from the upstream gas pipe 301 floats on the water surface in the water sealing tank 14 and flows into the downstream gas pipe 302 from the gas inlet portion 302A. Then, the biogas in the downstream gas pipe 302 is discharged from the burner unit 302 </ b> B and introduced into the surplus gas combustion device 15.

こうして、バーナー部３０２Ｂから吐出されたバイオガスは、パイロットバーナー３５で着火されて余剰ガス燃焼装置１５で燃焼される。   Thus, the biogas discharged from the burner unit 302B is ignited by the pilot burner 35 and burned by the surplus gas combustion device 15.

また、上流側ガス管３０１内のバイオガスの一部は、バイパス管３３内に流れ込む。バイパス管３３内のバイオガスは、吐出管３６から吐出されて、余剰ガス燃焼装置１５に導入される。つまり、第二ガス管３０（上流側ガス管３０１）内のバイオガスが、バイパス管３３で水封槽１４を経由せずに（水封槽１４を迂回して）余剰ガス燃焼装置１５に導入される。   A part of the biogas in the upstream gas pipe 301 flows into the bypass pipe 33. The biogas in the bypass pipe 33 is discharged from the discharge pipe 36 and introduced into the surplus gas combustion device 15. In other words, the biogas in the second gas pipe 30 (upstream gas pipe 301) is introduced into the surplus gas combustion device 15 by the bypass pipe 33 without passing through the water sealed tank 14 (bypassing the water sealed tank 14). Is done.

こうして、吐出管３６から吐出されたバイオガスは、パイロットバーナー３５で着火されて余剰ガス燃焼装置１５で燃焼される。   Thus, the biogas discharged from the discharge pipe 36 is ignited by the pilot burner 35 and burned by the surplus gas combustion device 15.

次に、水位調整槽３１について、図３により説明する。   Next, the water level adjustment tank 31 will be described with reference to FIG.

図３に示すように、水位調整槽３１には、水封槽１４に供給される水が貯溜されている。水位調整槽３１と水封槽１４とは、弁３２１付きの連通管３２を介して連通される。水位調整槽３１内の水位と水封槽１４内の水位とは、弁３２１が開いた連通管３２を介して平衡する。   As shown in FIG. 3, water supplied to the water sealing tank 14 is stored in the water level adjustment tank 31. The water level adjustment tank 31 and the water sealing tank 14 are communicated with each other via a communication pipe 32 with a valve 321. The water level in the water level adjustment tank 31 and the water level in the water seal tank 14 are balanced via the communication pipe 32 in which the valve 321 is opened.

そして、水位調整槽３１には、水位調整槽３１内に水を供給する給水管３１１、及び水位調整槽３１内の水を排出する排水管３１２が設けられる。給水管３１１には、ボールタップ付きの弁（図示省略）が設けられており、水位調整槽３１内の水位が設定水位よりも低くなると、前記弁が開いて給水管３１１からの水が水位調整槽３１内に供給される。その後、水位調整槽３１内の水位が設定水位になると、前記弁が閉じて給水管３１１からの水の供給が停止する。   The water level adjustment tank 31 is provided with a water supply pipe 311 for supplying water into the water level adjustment tank 31 and a drain pipe 312 for discharging water in the water level adjustment tank 31. The water supply pipe 311 is provided with a valve (not shown) with a ball tap. When the water level in the water level adjustment tank 31 becomes lower than the set water level, the valve opens and water from the water supply pipe 311 is supplied to the water level adjustment tank. 31 is supplied. Thereafter, when the water level in the water level adjusting tank 31 reaches the set water level, the valve is closed and the supply of water from the water supply pipe 311 is stopped.

このような構成により、給水管３１１で水位調整槽３１内に水が供給されると、水位調整槽３１内の水位が上昇すると共に、弁３２１が開いた連通管３２で水位調整槽３１内の水が水封槽１４に導入されて、水封槽１４内の水位も上昇する。そうすると、第二ガス管３０では、バイオガスが余剰ガス燃焼装置１５側に流れ難く（上流側ガス管３０１内のバイオガスが水封槽１４内に吐出され難く）なって、余剰ガス燃焼装置１５へのバイオガスの供給量が減少する一方、エンジン発電装置１３へのバイオガスの供給量が増加して、第一ガス管２９内のバイオガスの圧力が上昇する。   With such a configuration, when water is supplied into the water level adjustment tank 31 through the water supply pipe 311, the water level in the water level adjustment tank 31 rises and the communication pipe 32 in which the valve 321 is opened opens the water level adjustment tank 31. Water is introduced into the water sealing tank 14 and the water level in the water sealing tank 14 also rises. Then, in the second gas pipe 30, it becomes difficult for the biogas to flow to the surplus gas combustion apparatus 15 side (the biogas in the upstream gas pipe 301 is difficult to be discharged into the water seal tank 14), and the surplus gas combustion apparatus 15 The biogas supply amount to the engine power generation device 13 increases while the biogas supply amount to the engine power generation device 13 increases, and the biogas pressure in the first gas pipe 29 increases.

一方、排水管３１２で水位調整槽３１内の水が排出されると、水位調整槽３１内の水位が低下すると共に、弁３２１が開いた連通管３２で水封槽１４内の水が水位調整槽３１に導出されて、水封槽１４内の水位も低下する。そうすると、第二ガス管３０では、バイオガスが余剰ガス燃焼装置１５側に流れ易く（上流側ガス管３０１内のバイオガスが水封槽１４内に吐出され易く）なって、余剰ガス燃焼装置１５へのバイオガスの供給量が増加する一方、エンジン発電装置１３へのバイオガスの供給量が減少して、第一ガス管２９内のバイオガスの圧力が低下する。   On the other hand, when the water in the water level adjustment tank 31 is discharged through the drain pipe 312, the water level in the water level adjustment tank 31 is lowered, and the water in the water sealing tank 14 is adjusted in the water level through the communication pipe 32 in which the valve 321 is opened. The water level in the water sealing tank 14 is also lowered by being led to the tank 31. Then, in the second gas pipe 30, it becomes easy for the biogas to flow to the surplus gas combustion device 15 side (the biogas in the upstream gas pipe 301 is easily discharged into the water sealing tank 14), and the surplus gas combustion device 15 The biogas supply amount to the engine power generation device 13 decreases and the biogas pressure in the first gas pipe 29 decreases.

なお、オーバーフロー管３４の上端面の高さを変更可能に構成して、水封槽１４内の水位を低下させることもできる。   It should be noted that the height of the upper end surface of the overflow pipe 34 can be changed so that the water level in the water sealing tank 14 can be lowered.

以上のように、本発明の一実施形態に係るガス化発電システム１は、バイオマスを加熱してバイオガスを生成するガス化炉４と、該バイオガスを燃焼して発電するエンジン発電装置１３と、ガス化炉４で生成されたバイオガスのうちエンジン発電装置１３に供給されなかった余剰分を燃焼する余剰ガス燃焼装置１５と、エンジン発電装置１３にバイオガスを導入する第一ガス通路としての第一ガス管２９と、第一ガス管２９から分岐し、余剰ガス燃焼装置１５にバイオガスを導入する第二ガス通路としての第二ガス管３０と、第一ガス管２９内のバイオガスの圧力を制御する圧力制御手段としての水封槽１４と、を備えるガス化発電システム１において、第二ガス管３０は、上流側ガス通路としての上流側ガス管３０１と下流側ガス通路としての下流側ガス管３０２とで構成され、上流側ガス管３０１と下流側ガス管３０２との間には、水封槽１４が設けられ、水封槽１４内には、所定の水位まで水が封入されて、水封槽１４内の水面よりも低い位置に、上流側ガス管３０１のガス出口部３０１Ａが配置され、上流側ガス管３０１のガス出口部３０１Ａから吐出されるバイオガスに、水封槽１４内の水圧が作用して、余剰ガス燃焼装置１５への可燃性ガスの供給量が制御されることにより、第一ガス管２９内のバイオガスの圧力が制御される。   As described above, the gasification power generation system 1 according to an embodiment of the present invention includes a gasification furnace 4 that generates biomass by heating biomass, and an engine power generation apparatus 13 that generates power by burning the biogas. The surplus gas combustion device 15 that burns the surplus of the biogas generated in the gasification furnace 4 that has not been supplied to the engine power generation device 13, and the first gas passage that introduces the biogas into the engine power generation device 13 A first gas pipe 29, a second gas pipe 30 that branches from the first gas pipe 29 and introduces biogas into the surplus gas combustion device 15, and the biogas in the first gas pipe 29 In the gasification power generation system 1 including the water-sealed tank 14 as a pressure control means for controlling the pressure, the second gas pipe 30 is an upstream gas pipe 301 as an upstream gas path and a downstream gas path. The water sealing tank 14 is provided between the upstream gas pipe 301 and the downstream gas pipe 302, and water is supplied to a predetermined water level in the water sealing tank 14. The gas outlet 301A of the upstream gas pipe 301 is disposed at a position lower than the water surface in the water sealing tank 14, and the biogas discharged from the gas outlet 301A of the upstream gas pipe 301 is supplied with water. The pressure of the biogas in the 1st gas pipe | tube 29 is controlled by the water pressure in the sealing tank 14 acting, and the supply amount of the combustible gas to the surplus gas combustion apparatus 15 being controlled.

このような構成により、水封槽１４には、バルブのような可動部（弁体等）が存在しないため、バイオガスに含まれる不純物の膠着に起因する圧力制御手段の動作不良を防止することができる。また、水を封入するだけの水封槽１４により、圧力制御手段を安価に構成することができる。   With such a configuration, since there is no movable part (valve body or the like) such as a valve in the water sealing tank 14, it is possible to prevent malfunction of the pressure control means due to the sticking of impurities contained in the biogas. Can do. Further, the pressure control means can be configured at low cost by the water sealing tank 14 which only encloses water.

そして、水封槽１４内の水位は、水位調整機構としての水位調整槽３１によって調整可能とされる。   And the water level in the water sealing tank 14 can be adjusted with the water level adjustment tank 31 as a water level adjustment mechanism.

このような構成により、バイオガスの発熱量の変動に応じて水封槽１４内の水位を調整することにより、第二ガス管３０内のバイオガスに作用する水封槽１４内の水圧を調整することができるため、バイオガスをエンジン発電装置１３への供給に適した圧力になるように、きめ細かく制御することができる。   With such a configuration, the water pressure in the water sealing tank 14 acting on the biogas in the second gas pipe 30 is adjusted by adjusting the water level in the water sealing tank 14 in accordance with fluctuations in the calorific value of the biogas. Therefore, it is possible to finely control the biogas so that the pressure is suitable for supply to the engine power generation device 13.

１ ガス化発電システム
４ ガス化炉
１３ エンジン発電装置
１４ 水封槽（圧力制御手段）
１５ 余剰ガス燃焼装置
２９ 第一ガス管（第一ガス通路）
３０ 第二ガス管（第二ガス通路）
３１ 水位調整槽（水位調整機構）
３０１ 上流側ガス管（上流側ガス通路）
３０１Ａ ガス出口部
３０２ 下流側ガス管（下流側ガス通路） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasification power generation system 4 Gasification furnace 13 Engine power generation device 14 Water sealing tank (pressure control means)
15 Excess gas combustion device 29 First gas pipe (first gas passage)
30 Second gas pipe (second gas passage)
31 Water level adjustment tank (Water level adjustment mechanism)
301 Upstream gas pipe (upstream gas passage)
301A Gas outlet 302 Downstream gas pipe (downstream gas passage)

Claims (2)

固体炭素質材料を加熱して可燃性ガスを生成するガス化炉と、
該可燃性ガスを燃焼して発電するエンジン発電装置と、
前記ガス化炉で生成された可燃性ガスのうち該エンジン発電装置に供給されなかった余剰分を燃焼する余剰ガス燃焼装置と、
前記エンジン発電装置に可燃性ガスを導入する第一ガス通路と、
該第一ガス通路から分岐し、前記余剰ガス燃焼装置に可燃性ガスを導入する第二ガス通路と、
該第一ガス通路内の可燃性ガスの圧力を制御する圧力制御手段と、を備えるガス化発電システムにおいて、
前記第二ガス通路は、上流側ガス通路と下流側ガス通路とで構成され、
該上流側ガス通路と該下流側ガス通路との間には、前記圧力制御手段としての水封槽が設けられ、
該水封槽内には、所定の水位まで水が封入されて、該水封槽内の水面よりも低い位置に、前記上流側ガス通路のガス出口部が配置され、
該上流側ガス通路のガス出口部から吐出される可燃性ガスに、前記水封槽内の水圧が作用して、前記余剰ガス燃焼装置への可燃性ガスの供給量が制御されることにより、前記第一ガス通路内の可燃性ガスの圧力が制御されることを特徴とするガス化発電システム。 A gasification furnace for heating the solid carbonaceous material to generate a combustible gas;
An engine power generator that generates power by burning the combustible gas;
Surplus gas combustion device for burning surplus gas that has not been supplied to the engine power generator among combustible gas generated in the gasification furnace;
A first gas passage for introducing a combustible gas into the engine power generator,
A second gas passage branched from the first gas passage and introducing a combustible gas into the surplus gas combustion device;
A gasification power generation system comprising: pressure control means for controlling the pressure of the combustible gas in the first gas passage;
The second gas passage is composed of an upstream gas passage and a downstream gas passage,
Between the upstream gas passage and the downstream gas passage, a water sealing tank as the pressure control means is provided,
In the water sealing tank, water is sealed up to a predetermined water level, and the gas outlet portion of the upstream gas passage is disposed at a position lower than the water surface in the water sealing tank,
By controlling the amount of flammable gas supplied to the surplus gas combustion device by the water pressure in the water sealing tank acting on the flammable gas discharged from the gas outlet of the upstream gas passage, A gasification power generation system, wherein the pressure of combustible gas in the first gas passage is controlled. 前記水封槽内の水位は、水位調整機構によって調整可能とされることを特徴とする請求項１に記載のガス化発電システム。   The gasification power generation system according to claim 1, wherein the water level in the water-sealed tank is adjustable by a water level adjustment mechanism.
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