JP5603126B2 - ガス化発電システム - Google Patents

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、可燃性ガスを燃焼して発電するエンジン発電装置を備えるガス化発電システムに関する。

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。）。

ところで、バイオガスの材料としてのバイオマスは、不均質であるため、バイオガスの発熱量は、液化石油ガス（ＬＰガス）に比べて変動し易い。そこで、従来より、前記ガス化炉で生成されたバイオガスが、前記エンジン発電装置に供給可能なものであるか否か、つまり、前記エンジン発電装置で持続して燃焼（以下「自燃」という。）可能なものであるか否かを判断（以下「自燃性判断」という。）する手段として、「人的判断」、「ガス分析計による判断」、「タイマー制御による判断」が知られている。

前記「人的判断」は、オペレーターがバイオガスに着火して火炎の状態を確認することにより、バイオガスの自燃性判断をするものである。

前記「ガス分析装置による判断」は、ガスクロマトグラフ等のガス分析装置でバイオガスの成分を分析することにより、バイオガスの自燃性判断をするものである。

前記「タイマー制御による判断」は、前記ガス化炉が起動してから自燃可能なバイオガスが発生するまでに要する時間を予測し、タイマーで設定した予測時間が経過すれば、バイオガスが自燃可能なものであるとみなすものである。

そして、これらの自燃性判断手段によって自燃可能なバイオガスであると判断できた場合に、前記エンジン発電装置を始動するようにしている。

特開２００９−２４９６００号公報

しかしながら、前記「人的判断」、「ガス分析装置による判断」及び「タイマー制御による判断」には、それぞれ以下に示す問題点があった。

すなわち、前記「人的判断」は、自燃性判断を自動化することができないため、オペレーターの作業が繁雑であり、バイオガスの自燃性判断を簡単にすることができないと共に、オペレーターによる判断誤差が生じ易く、バイオガスの自燃性判断を正確にすることが困難である、という問題があった。また、前記「ガス分析装置による判断」は、ガスクロマトログラフ等のガス分析装置は、一般的に高価であるため、バイオガスの自燃性判断に係るコストが増大する、という問題があった。また、前記「タイマー制御による判断」は、バイオマスが不均質であるため、自燃可能なバイオガスが発生する時間の予測精度が低いことから、バイオガスの自燃性判断を正確にすることが困難である、という問題点があった。

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、可燃性ガスの自燃性判断を簡単かつ正確にすることができ、可燃性ガスの自燃性判断に係るコストを低減することができるガス化発電システムを提供する。

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。

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、前記余剰ガス燃焼装置に、水封槽を経由して可燃性ガスを導入するガス通路と、該ガス通路とは別に、該ガス通路から分岐し、水封槽を経由しないバイパス通路と、前記余剰ガス燃焼装置内で、前記ガス通路のガス出口部からの火炎、及び前記バイパス通路のガス出口部からの火炎の、両方を検出可能な第一火炎検出手段と、前記パイパス通路のガス出口部からの火炎のみを、検出可能な第二火炎検出手段と、前記ガス化炉及び前記エンジン発電装置の運転状態を制御する制御装置と、を備えるガス化発電システムにおいて、前記制御装置は、前記第一火炎検出手段及び前記第二検出手段の両方が、火炎を検出した場合に、前記エンジン発電装置を始動させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、余剰ガス燃焼装置内で火炎が検出されたか否かを基準に、可燃性ガスの自燃性を自動的に判断することにより、可燃性ガスの自燃性判断を簡単かつ正確にすることができる。

また、高価なガス分析装置を必要としないため、可燃性ガスの自燃性判断に係るコストを低減することができる。

また、ガス通路で可燃性ガスが余剰ガス燃焼装置に導入されない場合でも、バイパス通路で可燃性ガスが余剰ガス燃焼装置に導入されるため、可燃性ガスを余剰ガス燃焼装置に確実に導入して、可燃性ガスの自燃性判断を確実にすることができると共に、ガス通路用とバイパス通路用とを兼用する火炎検出手段により、可燃性ガスの自燃性判断に係るコストを低減することができる。

本発明の第一実施形態に係るガス化発電システムを示す図。 水封槽を示す側面断面図。 水位調整槽を示す側面断面図。 本発明の第一実施形態に係るガス化炉コントローラ及びエンジン発電装置コントローラの制御ブロックを示す図。 同じく制御フローを示す図。 同じく制御タイムチャートを示す図。 本発明の第二実施形態に係るガス化炉コントローラ及びエンジン発電装置コントローラの制御ブロックを示す図。 同じく制御フローを示す図。 同じく制御タイムチャートを示す図。

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。

先ず、本発明の第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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、水封槽１４について、図２により説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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点火するパイロットバーナー３５が設けられる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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で点火されて余剰ガス燃焼装置１５で燃焼される。

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。

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で点火されて余剰ガス燃焼装置１５で燃焼される。

次に、水位調整槽３１について、図３により説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、ガス化炉コントローラ３７及びエンジン発電装置コントローラ３８について、図４により説明する。

図４に示すように、ガス化発電システム１には、ガス化炉コントローラ３７及びエンジン発電装置コントローラ３８が設けられる。ガス化炉コントローラ３７とエンジン発電装置コントローラ３８とは、通信可能に接続される。

エンジン発電装置コントローラ３８は、中央処理装置、記憶装置等で構成される。エンジン発電装置コントローラ３８には、エンジン発電装置１３、並びに第一ガス管２９に設けられるガスコントロールバルブ４６及び遮断弁４７・４７が接続される。

エンジン発電装置１３の運転状態は、エンジン発電装置コントローラ３８で制御される。エンジン発電装置コントローラ３８には、エンジン発電装置１３からの各種検出信号が送信される。

ガスコントロールバルブ４６には、エンジン発電装置コントローラ３８からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、ガスコントロールバルブ４６の開度が変更されることにより、エンジン発電装置１３へのバイオガスの供給量が制御される。

遮断弁４７・４７には、エンジン発電装置コントローラ３８からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、遮断弁４７・４７が開かれることにより、ガスコントロールバルブ４６にバイオガスが供給される。

ガス化炉コントローラ３７は、中央処理装置、記憶装置等で構成される。ガス化炉コントローラ３７では、エンジン発電装置１３への供給に適したバイオガスの供給圧力（以下単に「供給圧力」という。）Ｐ０、及び図示せぬ電源から誘引ブロワ１１に供給される電力の周波数（誘引ブロワ１１の回転数）が設定される。ガス化炉コントローラ３７には、ガス化炉４、インバータ３９、圧力センサ４０、第一火炎センサ４１、第二火炎センサ４２、遮断弁４３・４３、パイロットバーナー３５の点火トランス４４及び余剰ガス燃焼装置用ブロワ４５が接続される。

ガス化炉４の運転状態は、ガス化炉コントローラ３７で制御される。ガス化炉４には、ガス化炉コントローラ３７からの制御信号が送信されると共に、ガス化炉４からの各種検出信号がガス化炉コントローラ３７に送信される。

インバータ３９には、ガス化炉コントローラ３７からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、誘引ブロワ１１に供給される電力の周波数がインバータ３９で増減されることにより、誘引ブロワ１１の回転数が制御される。

圧力センサ４０では、誘引ブロワ１１のガス出口部におけるバイオガスの圧力（以下「吐出圧力」という。）Ｐが検出される。つまり、圧力センサ４０では、エンジン発電装置１３側と余剰ガス燃焼装置１５側とに分岐する前のバイオガスの圧力が検出される。圧力センサ４０の検出信号は、ガス化炉コントローラ３７に送信される。

第一火炎センサ４１は、バーナー部３０２Ｂからの火炎及び吐出管３６からの火炎の両方を検出可能な位置に配置される。第一火炎センサ４１で該両火炎のうち何れか一方が検出されると、第一火炎センサ４１の検出信号がガス化炉コントローラ３７に送信される。第一火炎センサ４１としては、温度センサ、紫外線（ＵＶ）センサ、整流式センサが用いられる。

第二火炎センサ４２は、吐出管３６からの火炎のみ検出可能な位置に配置される。つまり、第二火炎センサ４２は、吐出管３６からの火炎を検出可能、かつバーナー部３０２Ｂからの火炎を検出不可能な位置に配置される。第二火炎センサ４２で吐出管３６からの火炎が検出されると、第二火炎センサ４２からの検出信号がガス化炉コントローラ３７に送信される。第二火炎センサ４２としては、温度センサ、紫外線（ＵＶ）センサ、整流式センサが用いられる。

遮断弁４３・４３は、パイロットバーナー３５に燃料としてのＬＰガスを導入するガス管４８に設けられる。遮断弁４３・４３には、ガス化炉コントローラ３７からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、遮断弁４３・４３が開かれることにより、パイロットバーナー３５にＬＰガスが供給される。

点火トランス４４には、ガス化炉コントローラ３７からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、図示せぬ電源からの電圧が点火トランス４４で昇圧されて放電されることにより、パイロットバーナー３５からのＬＰガスに点火される。

余剰ガス燃焼装置用ブロワ４５には、ガス化炉コントローラ３７からの制御信号が送信される。該制御信号に基づいて、余剰ガス燃焼装置用ブロワ４５で余剰ガス燃焼装置１５内に空気が導入されることにより、余剰ガス燃焼装置１５内に残留する可燃性のガスが追放（プレパージ）される。

次に、ガス化炉コントローラ３７及びエンジン発電装置コントローラ３８の制御内容について、図５及び図６により説明する。

ステップ１において、ガス化炉４を起動させる制御信号が、ガス化炉コントローラ３７からガス化炉４に送信される。

ステップ２において、ガス化炉コントローラ３７からは、ステップ１でガス化炉４に制御信号が送信されるときに、余剰ガス燃焼装置用ブロワ４５にも制御信号が送信され、該制御信号に基づいて、余剰ガス燃焼装置用ブロワ４５が起動される。

ステップ３において、余剰ガス燃焼装置１５内に残留する可燃性のガスが追放（プレパージ）された後、ガス化炉コントローラ３７から点火トランス４４及び遮断弁４３・４３に制御信号が送信される。そして、遮断弁４３・４３への制御信号に基づいて、遮断弁４３・４３が開かれることにより、パイロットバーナー３５にＬＰガスが供給される。また、点火トランス４４への信号に基づいて、パイロットバーナー３５からのＬＰガスに点火される。

ステップ４において、第一火炎センサ４１で火炎が検出されたか否かが、ガス化炉コントローラ３７で判断される。そして、第一火炎センサ４１で火炎が検出された、つまり、バーナー部３０２Ｂからの火炎及び吐出管３６からの火炎のうち何れか一方が検出されたと判断された場合は、ステップ５に移行し、ステップ５において、ガス化炉４が起動される。一方、第一火炎センサ４１で火炎が検出されなかった、つまり、バーナー部３０２Ｂからの火炎及び吐出管３６からの火炎の何れも検出されなかったと判断された場合は、ステップ６に移行し、ステップ６において、故障が通知される。

ステップ７において、第二火炎センサ４２で火炎が検出されたか否かが、ガス化炉コントローラ３７判断される。そして、第二火炎センサ４２で火炎が検出された、つまり、吐出管３６からの火炎が検出されたと判断された場合は、ステップ８に移行する。一方、第二火炎センサ４２で火炎が検出されなかった、つまり、吐出管３６からの火炎が検出されなかったと判断された場合は、再度ステップ７が繰り返される。

ステップ８において、ガス化炉コントローラ３７から遮断弁４３・４３及びエンジン発電装置コントローラ３８に制御信号が送信される。そして、遮断弁４３・４３への制御信号に基づいて、遮断弁４３・４３が閉じられることにより、パイロットバーナー３５へのＬＰガスの供給が遮断される。また、エンジン発電装置コントローラ３８への制御信号に基づいて、エンジン発電装置コントローラ３８からエンジン発電装置１３に制御信号が送信されることにより、該制御信号に基づいて、エンジン発電装置１３が起動される。

以上のように、本発明の第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、余剰ガス燃焼装置１５にバイオガスを導入するガス通路としての第二ガス管３０と、ガス化炉４の運転状態を制御するガス化炉コントローラ３７及びエンジン発電装置１３の運転状態を制御するエンジン発電装置コントローラ３８を有する制御装置と、を備えるガス化発電システム１において、余剰ガス燃焼装置１５内で、第二ガス管３０のガス出口部としてのバーナー部３０２Ｂからの火炎及びバイパス管３３のガス出口部としての吐出管３６からの火炎の両方を検出する第一火炎検出手段としての第一火炎センサ４１、並びにバイパス管３３の吐出管３６からの火炎のみ検出する第二火炎検出手段としての第二火炎センサ４２が設けられ、ガス化炉コントローラ３７及びエンジン発電装置コントローラ３８は、第一火炎センサ４１及び第二火炎センサ４２で火炎が検出されたと判断した場合に、エンジン発電装置１３を始動させる。

このような構成により、余剰ガス燃焼装置１５内で火炎が検出されたか否かを基準に、バイオガスの自燃性を自動的に判断することにより、バイオガスの自燃性判断を簡単かつ正確にすることができる。また、高価なガス分析装置を必要としないため、バイオガスの自燃性判断に係るコストを低減することができる。

なお、本実施形態では、ガス化炉コントローラ３７とエンジン発電装置コントローラ３８とで制御装置を構成しているが、ガス化炉４及びエンジン発電装置１３の両方の運転状態を制御する一のコントローラで制御装置を構成することもできる。

次に、本発明の第二実施形態に係るガス化発電システム１Ａについて、図７から図９により説明する。

図７に示すように、第二実施形態に係るガス化発電システム１Ａは、第一火炎センサ４１のみ備える点、つまり、第二火炎センサ４２を備えない点で第一実施形態に係るガス化発電システム１と相違する。

図８及び図９に示すように、ステップ１０からステップ３０までの制御内容は、第一実施形態に係るステップ１からステップ３の制御内容と同様である。

ステップ４０において、ガス化炉４が起動される。

ステップ５０において、ステップ３０で遮断弁４３・４３が開かれてから所定時間（図９に示すｔ１）経過したか否かが、ガス化炉コントローラ３７で判断される。そして、遮断弁４３・４３が開かれてから所定時間ｔ１経過したと判断された場合は、ステップ６０に移行する。一方、遮断弁４３・４３が開かれてから所定時間ｔ１経過していないと判断された場合は、再度ステップ５０が繰り返される。

ステップ６０において、ガス化炉コントローラ３７から遮断弁４３・４３に制御信号が送信されることにより、該制御信号に基づいて、遮断弁４３・４３が閉じられて、パイロットバーナー３５へのＬＰガスの供給が遮断される。

ステップ７０において、第一火炎センサ４１で火炎が検出されたか否かが判断される。そして、遮断弁４３・４３が閉じられてから所定時間（図９に示すｔ２）継続して、第一火炎センサ４１で火炎が検出された、つまり、バーナー部３０２Ｂからの火炎及び吐出管３６からの火炎のうち何れか一方が検出されたと判断された場合は、ステップ８０に移行する。一方、遮断弁４３・４３が閉じられてから所定時間（図９に示すｔ２）継続して、第一火炎センサ４１で火炎が検出されなかった、つまり、バーナー部３０２Ｂからの火炎及び吐出管３６からの火炎の何れも検出されなかったと判断された場合は、ステップ３０に移行し、遮断弁４３・４３が開かれると共に、パイロットバーナー３５でバイオガスに点火される。その後、ステップ４０以降が繰り返される。

ステップ８０において、ガス化炉コントローラ３７からエンジン発電装置コントローラ３８に制御信号が送信される。そして、この制御信号に基づいて、エンジン発電装置コントローラ３８からエンジン発電装置１３に制御信号が送信されることにより、該制御信号に基づいて、エンジン発電装置１３が起動される。

以上のように、本発明の第二実施形態に係るガス化発電システム１Ａにおいて、余剰ガス燃焼装置１５には、第二ガス管３０と、第二ガス管３０から分岐するバイパス通路としてのバイパス管３３とで、バイオガスが導入可能とされ、第一火炎センサ４１は、第二ガス管３０のバーナー部３０２Ｂからの火炎及びバイパス管３３の吐出管３６からの火炎の両方を検出可能な位置に配置される。

このような構成により、第二ガス管３０でバイオガスが余剰ガス燃焼装置１５に導入されない場合でも、バイパス管３３でバイオガスがバイパス管３３に導入されるため、バイオガスをバイパス管３３に確実に導入して、バイオガスの自燃性判断を確実にすることができると共に、第二ガス管３０用とバイパス管３３用とを兼用する第一火炎センサ４１により、バイオガスの自燃性判断に係るコストを低減することができる。

１ ガス化発電システム
１Ａ ガス化発電システム
４ ガス化炉
１３ エンジン発電装置
１５ 余剰ガス燃焼装置
３０ 第二ガス管（ガス通路）
３３ バイパス管（バイパス通路）
３６ 吐出管（バイパス通路のガス出口部）
３７ ガス化炉コントローラ
３８ エンジン発電装置コントローラ
４１ 第一火炎センサ（第一火炎検出手段）
４２ 第二火炎センサ（第二火炎検出手段）
３０２Ｂ バーナー部（ガス通路のガス出口部）

Claims (1)

1. 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、
   前記余剰ガス燃焼装置に、水封槽を経由して可燃性ガスを導入するガス通路と、該ガス通路とは別に、該ガス通路から分岐し、水封槽を経由しないバイパス通路と、
   前記余剰ガス燃焼装置内で、前記ガス通路のガス出口部からの火炎、及び前記バイパス通路のガス出口部からの火炎の、両方を検出可能な第一火炎検出手段と、
   前記パイパス通路のガス出口部からの火炎のみを、検出可能な第二火炎検出手段と、
   前記ガス化炉及び前記エンジン発電装置の運転状態を制御する制御装置と、
   を備えるガス化発電システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第一火炎検出手段及び前記第二検出手段の両方が、火炎を検出した場合に、前記エンジン発電装置を始動させる
   ことを特徴とするガス化発電システム。

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