JPH11294187A - バイオマスガス化発電プラント - Google Patents

バイオマスガス化発電プラント

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JPH11294187A
JPH11294187A JP10097166A JP9716698A JPH11294187A JP H11294187 A JPH11294187 A JP H11294187A JP 10097166 A JP10097166 A JP 10097166A JP 9716698 A JP9716698 A JP 9716698A JP H11294187 A JPH11294187 A JP H11294187A
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JP
Japan
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biomass
gas
supplied
air
compressor
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JP10097166A
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English (en)
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Fumihiko Kiso
文彦 木曽
Atsushi Morihara
森原  淳
Shuntaro Koyama
俊太郎 小山
Yoshiki Noguchi
芳樹 野口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はバイオマスをガス化し、このガスを燃
焼してガスタービンを駆動して発電するバイオマスガス
化発電プラントにおいて、燃料となるバイオマス中に約
50%含まれる水分を回収し、ガスタービン圧縮機に供
給することによって発電効率を向上させることにある。 【解決手段】第一の手段ではバイオマス乾燥機へバイオ
マスを空気で搬送し、バイオマスから分離した水分を含
んだ搬送空気の一部をガスタービン圧縮機に供給した。
ここでバイオマスの乾燥にはバイオマス乾燥機にガスタ
ービンからの排ガスを供給し、バイオマスとバイオマス
搬送空気を排ガスと間接的に接触させることで実現し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバイオマスを燃料と
して発電するプラントに関するものであり、とりわけ、
バイオマスをガス化し、このガスでガスタービンを駆動
して発電するバイオマスガス化発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバイオマスガス化発電システムは
例えばS. Consonni らがまとめている(Biomass-Gasifie
r/Aeroderivative Gas Turbine Combined Cycles: Par
t B-PerformanceCalculations and Economic Assessmen
t, Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Powe
r, Vol.118,p.516−525,July1996)。
図4は代表的な従来のバイオマスガス化発電プラントの
構成を示している。
【0003】
【表1】
【0004】バイオマスは表1に示すように水分を約5
0%含むので、バイオマスをガス化炉でガス化するため
には事前に乾燥する必要がある。そこで、乾燥機70に
バイオマス1を供給し、乾燥させる。この乾燥機の熱源
にはガスタービンの排ガス5が用いられている。
【0005】乾燥後のバイオマスはロックホッパ11に
供給し、圧縮機80で圧縮された搬送ガス2を用いてガ
ス化炉10へ供給する。この搬送ガスには空気あるいは
窒素が利用されている。ガス化炉には圧縮機80によっ
て圧縮された酸化剤が供給されており、ガス化炉内でバ
イオマスはガス化される。酸化剤としては空気、あるい
は酸素が用いられている。
【0006】生成ガス3の主成分は一酸化炭素及び水素
であるが、ガスタービンを摩耗する灰粒子,腐蝕を促進
する硫黄化合物を含むので、サイクロン20および脱塵
フィルタ30で脱塵し、脱硫装置40で脱硫して精製ガ
ス4とした後、ガスタービン燃焼器52に供給する。
【0007】ガスタービン燃焼器にはガスタービン圧縮
機50によって圧縮された空気が供給されており、精製
ガスはガスタービン燃焼器内で燃焼する。燃焼ガスはタ
ービン51に供給し、タービンを駆動させる。タービン
が回転することで発電機53で発電することができる。
【0008】ここに示した従来のバイオマスガス化発電
システムでは、バイオマスから分離された水分は大気に
放散していた。
【0009】一方、ガスタービン圧縮機へ水分を液滴と
して噴霧することによりガスタービン発電装置の発電効
率を高められることが例えば特開平9−236024 号公報に
示されている。従来大気に放散されていたバイオマス中
の水分を効率的に回収してガスタービン圧縮機に供給す
ることにより、水の供給源を用意することなく、従来の
バイオマスガス化発電プラントの発電効率を高効率化す
ることができる可能性がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】バイオマスをガス化
し、このガスでガスタービンを駆動して発電するバイオ
マスガス化発電プラントにおいて、燃料となるバイオマ
ス中に約50%含まれる水分を効率的に回収し、ガスタ
ービン圧縮機に供給することによって、発電効率を向上
させることが本発明の課題である。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は以下に示す手段
により、バイオマス中に含まれる水分をガスタービン圧
縮機に供給することを可能にした。
【0012】まず第一の手段を示す。第一の手段ではバ
イオマス乾燥機へバイオマスを空気で搬送し、バイオマ
スから分離した水分を含んだ搬送空気の一部をガスター
ビン圧縮機に供給した。ここでバイオマスの乾燥にはバ
イオマス乾燥機にガスタービンからの排ガスを供給し、
バイオマスとバイオマス搬送空気を排ガスと間接的に接
触させることで実現した。
【0013】次に第二の手段を示す。第二の手段ではバ
イオマス乾燥機でバイオマスから分離した水分を液体と
し、ガスタービン圧縮機に供給される空気に液滴として
噴霧する噴霧装置を設置した。ここで水分を液体として
回収するために、バイオマス乾燥機にガスタービンから
の排ガスを供給し、バイオマスと前記排ガスを間接、あ
るいは直接接触させ、バイオマスから分離した水分を冷
却器で冷却した。
【0014】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1は請求項1およ
び請求項2で示した本発明の一実施例を示している。ま
ず、この図を用いて本発明のバイオマスガス化発電プラ
ントの構成を示す。
【0015】バイオマス1はロックホッパ11を用いて
ガス化炉10へ供給する。バイオマスの搬送には圧縮機
80で加圧した空気を用いる。バイオマスをガス化する
ための酸化剤2には圧縮機80で加圧した空気あるいは
酸素を用いる。バイオマスをガス化して得られた生成ガ
ス3の主成分は一酸化炭素と水素である。ここで、バイ
オマスをガス化するガス化炉の形式としては、流動層
型,噴流層型などが使用できる。
【0016】バイオマスをガス化して得られた生成ガス
3には微粒子が含まれている。これら粒子は下流に設置
するガスタービンの摩耗の原因になるので、サイクロン
20および脱塵フィルター30で除去する。
【0017】また、生成ガス中には硫化水素などの硫黄
化合物が含まれている。硫黄化合物は排出が規制されて
いる物質であると同時に金属の腐蝕を促進する物質なの
で、脱硫装置40で除去する。脱硫装置の形式として
は、乾式,湿式がある。乾式脱硫装置では例えば酸化
鉄,ドロマイトなどが吸収剤として利用可能である。湿
式脱硫には化学吸収を用いる方式と物理吸収を用いる方
式があり、前者の場合、吸収液には例えばアミンがあ
り、後者の場合、吸収液として例えばセレクソールがあ
る。
【0018】精製されたガスはガスタービン燃焼器52
に供給する。この精製ガスは圧縮機50により圧縮され
た空気6によって燃焼される。この空気は後述するよう
に、バイオマス乾燥機70から供給されてくるものであ
る。燃焼ガスはタービン51に供給され、タービンを駆
動する。この結果、発電機53が回転し、電気出力を得
ることができる。
【0019】タービンを駆動した排ガス5は排熱回収ボ
イラ60に供給する。排熱回収ボイラには水7が供給さ
れており、この水が排ガス中の熱エネルギーにより蒸気
となる。この蒸気はスチームタービンに供給し、電気に
変換する。
【0020】排熱回収ボイラから出てきた排ガスは、バ
イオマス乾燥機70に供給してバイオマスの乾燥に利用
する。この時、バイオマスは加圧された空気によって乾
燥機に搬送されており、排ガスとは間接的に接触し、加
熱される。搬送ガスはバイオマスから気化した水蒸気で
飽和する。この搬送ガスの一部6を乾燥機内に設置した
フィルターによりバイオマスから分離し、この一部の搬
送ガスをガスタービン圧縮機50へ供給する。なお、こ
の水蒸気で飽和した空気はガスタービンへ供給する前に
冷却器71を通して温度を下げ、一部液体を含んだ状態
でガスタービン圧縮機に供給しても良い。
【0021】(実施例2)図2は請求項3および請求項
4で示した本発明の一実施例を示している。基本的な発
電のしくみは実施例1と同様である。ここでは本発明の
課題であるバイオマス中の水分を回収してガスタービン
圧縮機に供給する部分に絞って構成を示す。
【0022】排熱回収ボイラから出てきたガスタービン
排ガス5は乾燥機70に供給してバイオマスの乾燥に利
用する。この時、バイオマスと排ガスは間接的に接触さ
せる。この方法としては例えば排ガスの配管を乾燥機内
で螺旋状に旋回させる方法,排ガスを複数の細管に分岐
して通過させる方法,排ガスを複数の平板状の配管に分
岐して通過させる方法などがある。
【0023】乾燥機内ではバイオマスと水蒸気が混在し
ている状態になっているが、水蒸気の圧力が高まると、
水蒸気8は乾燥機上部に設置されたフィルターを通過し
て下流に流れる。下流には復水器72が設置されてお
り、水蒸気は液体の水9となる。この水を噴霧装置90
へ供給し、液滴の状態でガスタービン圧縮機へ供給す
る。
【0024】(実施例3)図3は請求項3および請求項
5で示した本発明の一実施例を示している。基本的な発
電のしくみは実施例1と同様である。ここでは本発明の
課題であるバイオマス中の水分を回収してガスタービン
圧縮機に供給する部分に絞って構成を示す。
【0025】排熱回収ボイラから出てきたガスタービン
排ガス5は乾燥機70に供給してバイオマスの乾燥に利
用する。この時、バイオマスと排ガスは直接接触させ
る。この方法としては乾燥機内を流動状態にする方法が
ある。
【0026】排ガスはバイオマスから気化した水蒸気に
よって湿潤状態となる。この排ガスは乾燥機上部に設置
したフィルターを通過して下流に流れる。下流には復水
器72が設置されており、排ガス中の水分は液体の水9
として回収される。この水を噴霧装置90へ供給し、液
滴の状態でガスタービン圧縮機へ供給する。
【0027】
【発明の効果】本発明により従来は大気へ放出していた
水分をガスタービン圧縮機へ供給することが可能となっ
た。この結果、従来のバイオマスガス化発電プラントの
発電効率を絶対値で約1%、相対値で約15%高効率化
することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1および請求項2に示したバイオマスガ
ス化発電プラントの一例を示した図である。
【図2】請求項3および請求項4に示したバイオマスガ
ス化発電プラントの一例を示した図である。
【図3】請求項3および請求項5に示したバイオマスガ
ス化発電プラントの一例を示した図である。
【図4】従来のバイオマスガス化発電プラントの一例を
示した図である。
【符号の説明】
1…バイオマス、2…酸化剤(空気)、2a…空気また
は酸素、2b…空気または窒素、3…生成ガス、4…精
製ガス、5…ガスタービンの排ガス、6…湿潤空気、7
…水、8…水蒸気、9…バイオマスから回収した水、1
0…石炭ガス化装置、11…ロックホッパ、20…サイ
クロン、30…脱塵フィルター、40…脱硫装置、5
0,80…圧縮機、51…タービン、52…燃焼器、5
3…発電機、60…排熱回収ボイラ、70…乾燥機、7
1…冷却器、72…復水器、90…噴霧装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 芳樹 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バイオマスを乾燥する乾燥機(70),乾
    燥されたバイオマスを酸化剤とから一酸化炭素と水素を
    主成分とするガスに変換するガス化装置(10),供給
    された空気を圧縮して吐出する圧縮機(50),前記圧
    縮機から吐出した空気と前記ガスとが燃焼される燃焼器
    (52)及び前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるタ
    ービン(51)とを備えたガスタービン発電装置を有す
    る発電プラントにおいて、前記乾燥機へバイオマスを空
    気で搬送し、バイオマスから分離した水分を含んだ前記
    搬送空気の一部を前記圧縮機に供給したことを特徴とす
    るバイオマスガス化発電プラント。
  2. 【請求項2】請求項1の発電プラントにおいて、乾燥機
    にガスタービンからの排ガスを供給し、バイオマスとバ
    イオマス搬送空気を前記排ガスと間接的に接触させ、バ
    イオマスから水分を分離したことを特徴とするバイオマ
    スガス化発電プラント。
  3. 【請求項3】バイオマスを乾燥する乾燥機,乾燥された
    バイオマスを酸化剤とから一酸化炭素と水素を主成分と
    するガス化ガスに変換するガス化装置,供給された空気
    を圧縮して吐出する圧縮機,前記圧縮機から吐出した空
    気と前記ガス化ガスとが燃焼される燃焼器及び前記燃焼
    器の燃焼ガスにより駆動されるタービンとを備えたガス
    タービン発電装置を有する発電プラントにおいて、前記
    乾燥機でバイオマスから分離した水分を液体とし、前記
    圧縮機に供給される空気に液滴として噴霧するようにし
    た噴霧装置を備えたことを特徴とするバイオマスガス化
    発電プラント。
  4. 【請求項4】請求項3で示したバイオマスから回収した
    水分を液体とし、圧縮機に供給される空気に液滴として
    噴霧する発電プラントにおいて、乾燥機にガスタービン
    からの排ガスを供給し、バイオマスと前記排ガスを間接
    的に接触させ、バイオマスから分離した水分を冷却器で
    冷却して液体として回収したことを特徴とするバイオマ
    スガス化発電プラント。
  5. 【請求項5】請求項3で示したバイオマスから回収した
    水分を液体とし、圧縮機に供給される空気に液滴として
    噴霧する発電プラントにおいて、乾燥機にガスタービン
    からの排ガスを供給し、バイオマスと前記排ガスを直接
    接触させ、バイオマスから分離した水分を含んだ前記排
    ガスを冷却器で冷却して水分を液体として回収したこと
    を特徴とするバイオマスガス化発電プラント。
JP10097166A 1998-04-09 1998-04-09 バイオマスガス化発電プラント Pending JPH11294187A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006009574A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Tokyo Electric Power Co Inc:The 火力発電プラント
JP2006517000A (ja) * 2003-01-28 2006-07-13 ヴェルナー ハンス 圧縮したバイオマスから燃料を製造する方法及び装置並びにこの燃料の使用方法
CN109668164A (zh) * 2018-12-28 2019-04-23 贾城皓 一种用于生物质玉米秸秆的反射埋火星引尘蒸菌锅炉
CN113503533A (zh) * 2021-07-30 2021-10-15 赣州市怡辰宏焰能源科技有限公司 一种旋转炉排式生物质气化炉

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