(57)【要約】      （修正有）【課題】植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供する。【解決手段】燃焼炉２１にて燃料を燃焼させて発生した第１排ガス通路１１を流れるＣＯ２を含む排ガスの一部を第２排ガス通路１２を介して園芸ハウス８１に供給する排ガス供給システム１において、園芸ハウスの要求に応じて、排ガスの温度と排ガスの水分率とを植物の育成促進を図ることができる値に調整する温度水分調整部６６を第２排ガス通路に有し、第１排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を第２排ガス通路に流して排ガス高度精製設備３２によって処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した第１排ガス通路を流れる二酸化炭素を含む排ガスの一部を第２排ガス通路を介して植物育成設備に供給する排ガス供給システムにおいて、
前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部を前記第２排ガス通路に有し、
前記第１排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を前記第２排ガス通路に流して排ガス高度精製設備によって処理すること
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項２】
請求項１の排ガス供給システムにおいて、
前記温度水分調整部は、前記排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整するものであり、
前記所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする前記排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度であること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項３】
請求項１または２の排ガス供給システムにおいて、
前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラを有し、
前記温度水分調整部は、前記ボイラで生成された蒸気を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項４】
請求項１または２の排ガス供給システムにおいて、
前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの回転を利用して発電する発電機と、を有し、
前記温度水分調整部は、前記発電機で発電された電気、または、前記発電機での発電で使用した後の蒸気、または、前記発電機での発電時に生じた温水を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの排ガス供給システムにおいて、
前記温度水分調整部は、前記排ガスを外気で希釈することにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つの排ガス供給システムにおいて、
前記排ガスに含まれる前記植物育成設備で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有すること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項７】
請求項６の排ガス供給システムにおいて、
前記有害成分除去部は、前記植物に有害な成分を溶液に吸収させることにより除去する湿式スクラバーを備えること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つの排ガス供給システムにおいて、
前記燃料は、バイオマス燃料であること、
を特徴とする排ガス供給システム。
【請求項９】
燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した第１排ガス通路を流れる二酸化炭素を含む排ガスの一部を第２排ガス通路を介して植物育成設備に供給する排ガス供給方法において、
前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整し、
前記第１排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を前記第２排ガス通路に流して排ガス高度精製設備によって処理すること
を特徴とする排ガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼炉で発生した排ガスを排ガスの利用先へ供給する排ガス供給システムおよび排ガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二酸化炭素（以下、適宜「ＣＯ２」という。）を含む排ガスを植物育成設備に供給することにより、植物育成設備での植物の育成促進を図ることが行われている。例えば、特許文献１には、廃熱ボイラで分解ガスを燃焼して発生した燃焼排ガスを施設園芸用設備に導入するシステムが開示されている。また、特許文献２には、炭素を含む燃料を用いて発電する際に原動機から出る排ガス中のＣＯ２を、温室に供給するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９１８７６号公報
【特許文献２】特許第４８４６６３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、植物の育成促進のためには、植物育成設備を植物の育成に適した温度と相対湿度に制御することが望ましい。そのため、植物育成設備が植物の育成に適した温度と相対湿度に制御されるように、植物育成設備に供給される排ガスの温度と水分率は、適切に調整されることが望ましい。しかしながら、特許文献１に開示されるシステムは、燃焼排ガスの供給量を制御して施設園芸用設備のＣＯ２の濃度を調整しているが、燃焼排ガスの温度と水分率を調整していない。また、特許文献２に開示されるシステムは、原動機の排熱により温室を加温しているが、排ガスの水分率を調整していない。したがって、特許文献１，２に開示されるシステムは、排ガスの温度と水分率の両方を調整していないので、植物の育成促進を行うことができないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスを植物育成設備に供給する排ガス供給システムにおいて、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、二酸化炭素を含む排ガスを、植物育成設備の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、植物育成設備へ供給できる。そのため、植物育成設備の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、植物の育成促進を行うことができる。
【０００８】
上記の態様においては、前記温度水分調整部は、前記排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整するものであり、前記所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする前記排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度であること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、排ガスの温度と水分率を、植物育成設備の要求に応じた値に調整できる。そのため、より確実に、植物の育成促進を行うことができる。
【００１０】
上記の態様においては、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラを有し、前記温度水分調整部は、前記ボイラで生成された蒸気を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、ボイラで生成された蒸気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００１２】
上記の態様においては、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転を利用して発電する発電機と、を有し、前記温度水分調整部は、前記発電機で発電された電気、または、前記発電機での発電で使用した後の蒸気、または、前記発電機での発電時に生じた温水を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、発電により得られた電気や、発電で使用した後の蒸気や、発電により生じた温水を、有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００１４】
上記の態様においては、前記温度水分調整部は、前記排ガスを外気で希釈することにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、が好ましい。
【００１５】
この態様によれば、外気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００１６】
上記の態様においては、前記排ガスに含まれる前記植物育成設備で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有すること、が好ましい。
【００１７】
この態様によれば、植物育成設備への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、植物育成設備における植物の育成促進を行うことができる。
【００１８】
上記の態様においては、前記有害成分除去部は、前記植物に有害な成分を溶液に吸収させることにより除去する湿式スクラバーを備えること、が好ましい。
【００１９】
この態様によれば、植物育成設備への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、植物育成設備における植物の育成促進を行うことができる。また、排ガスの温度を低下させることもできる。そのため、排ガスの温度を、植物育成設備からの要求に応じて調整し易くなる。
【００２０】
上記の態様においては、前記燃料は、バイオマス燃料であること、が好ましい。
【００２１】
この態様によれば、排気口からの二酸化炭素の排出量をさらに削減できる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスを植物育成設備に供給する排ガス供給方法において、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、を特徴とする。
【００２３】
この態様によれば、二酸化炭素を含む排ガスを、植物育成設備の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、植物育成設備へ供給できる。そのため、植物育成設備の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、植物の育成促進を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の排ガス供給システムおよび排ガス供給方法によれば、植物の育成促進を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態におけるシステム全体図である。
【図２】第２実施形態における排ガス高度精製設備の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
＜排ガス供給システムの構成＞
本実施形態の排ガス供給システム１は、バイオマス燃料（木くずなど）や廃棄物や石炭などの燃料を燃焼させて発生したＣＯ２を含む排ガスを植物育成設備に供給して、植物の育成に利用するシステムである。
【００２７】
図１に示すように、排ガス供給システム１は、第１排ガス通路１１と、第２排ガス通路１２と、燃焼炉２１と、ボイラ・節炭器２２と、バグフィルタ２３と、誘引通風機２４と、ダンパー３１と、排ガス高度精製設備３２と、誘引通風機３３と、各ガス分析計４１と、温度・水分計４２と、ＣＯ２計４３と、ガス流量計４４と、流量制御部４５と、蒸気タービン５１と、発電機５２などを有する。
【００２８】
第１排ガス通路１１と第２排ガス通路１２は、燃焼炉２１で発生した排ガスが流れる通路である。本実施形態では、第２排ガス通路１２は、第１排ガス通路１１におけるバグフィルタ２３と誘引通風機２４との間の位置にて、第１排ガス通路１１に接続している。
【００２９】
そして、第１排ガス通路１１において、排ガスの流れる方向に沿って順に、燃焼炉２１と、ボイラ・節炭器２２と、バグフィルタ２３と、誘引通風機２４とが配置されている。
【００３０】
燃焼炉２１は、バイオマス燃料や廃棄物や石炭などの燃料を燃焼させる設備である。本実施形態において、燃焼炉２１で燃焼させる燃料は、バイオマス燃料や廃棄物や石炭などの燃料に限定されず、燃焼することによりＣＯ２を含む排ガスを発生させる燃料であればよい。なお、排ガス中のＣＯ２の濃度は、燃焼炉２１における燃料および燃焼状態の違いにより変動するが、例えば、５〜２０［％］である。また、排ガス中の水分率は、バグフィルタ２３の出口の位置で、例えば、１０〜２０［ｖｏｌ％］である。
【００３１】
ボイラ・節炭器２２は、排ガスの熱を利用して蒸気を生成する設備である。バグフィルタ２３は、排ガスに含まれる煤塵を除去する機器である。誘引通風機２４は、排ガスを吸引する機器である。
【００３２】
また、第２排ガス通路１２において、排ガスの流れる方向に沿って順に、ダンパー３１と、排ガス高度精製設備３２と、排ガスを吸引する誘引通風機３３とが配置されている。
【００３３】
ダンパー３１は、第２排ガス通路１２の開口面積を調整することにより、排ガス高度精製設備３２への排ガスの流量を調整して、園芸ハウス８１への排ガスの供給量を制御する。
【００３４】
排ガス高度精製設備３２は、排ガスに含まれる植物に有害な成分を除去したり、排ガスの温度と水分率を調整したりする。
【００３５】
排ガス高度精製設備３２は、排ガスの流れる方向に沿って順に、微量有機物質・ＤＸＮｓ除去部６１と、ＳＯｘ・ＨＣｌ除去部６２と、バグフィルタ６３と、ＮＯｘ除去部６４と、ＣＯ除去部６５と、温度水分調整部６６を備えている。本実施形態において、微量有機物質・ＤＸＮｓ除去部６１と、ＳＯｘ・ＨＣｌ除去部６２と、ＮＯｘ除去部６４と、ＣＯ除去部６５は、排ガスに含まれる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部に該当する。
【００３６】
微量有機物質・ＤＸＮｓ除去部６１は、活性炭を吹き込んだり、または、活性炭フィルタを備えることにより、排ガスに含まれる微量有機物質やＤＸＮｓ（ダイオキシン類）を除去する機器である。
【００３７】
ＳＯｘ・ＨＣｌ除去部６２は、排ガスに対して酸性ガス除去薬（例えば、Ｎａ系薬剤や消石灰など）を吹き込むことにより、排ガスに含まれるＳＯｘとＨＣｌを除去する機器である。このようにＳＯｘ・ＨＣｌ除去部６２は、乾式による薬剤の吹き込みでＳＯｘとＨＣｌを除去するので、排水処理設備が不要になり、システムの大型化とコストの抑制ができる。
【００３８】
バグフィルタ６３は、排ガスに含まれる煤塵を除去する機器である。なお、排ガス高度精製設備３２は、バグフィルタ６３の代わりに、ＨＥＰＡフィルタ（へパフィルタ）を備えてもよい。ＮＯｘ除去部６４は、排ガスに含まれるＮＯｘを脱硝触媒でＮ２へ還元させることにより、排ガスに含まれるＮＯｘを除去する機器である。ＣＯ除去部６５は、酸化触媒によるＣＯ２への酸化を行うことにより、または、吸着材を使用することにより、排ガスに含まれるＣＯの除去を行う機器である。
【００３９】
温度水分調整部６６は、詳しくは後述するように、園芸ハウス８１の要求に応じて、排ガスの温度と水分率とを調整する設備である。温度水分調整部６６は、例えば、熱交換により排ガスを冷却および加熱する。なお、温度水分調整部６６は、排ガスの温度と水分率とを調整する機能の他に、水蒸気量などを算出する演算機能も備えている。
【００４０】
さらに、第２排ガス通路１２において、誘引通風機３３と園芸ハウス８１の間の位置に、各ガス分析計４１と、温度・水分計４２と、ＣＯ２計４３と、ガス流量計４４が配置されている。
【００４１】
各ガス分析計４１は、排気ガス中の成分を分析する機器である。温度・水分計４２は、排ガスの温度と水分率を計測する機器である。ＣＯ２計４３は、排ガス中のＣＯ２の濃度を計測する機器である。ガス流量計４４は、排ガスの流量を計測する機器である。
【００４２】
流量制御部４５は、ＣＯ２計４３やガス流量計４４の計測結果をもとに、ダンパー３１の開度を調整して、排ガスの流量を制御する装置である。
【００４３】
蒸気タービン５１は、ボイラ・節炭器２２に接続しており、ボイラ・節炭器２２で生成された蒸気により回転する。発電機５２は、蒸気タービン５１の回転を利用して発電を行う。なお、蒸気タービン５１と発電機５２は排ガス供給システム１において必須の構成ではなく、排ガス供給システム１は、蒸気タービン５１と発電機５２を有していなくてもよい。
【００４４】
なお、第１排ガス通路１１において、必要に応じて、ボイラ・節炭器２２とバグフィルタ２３との間の位置にＳＯｘ・ＨＣｌ除去部７１が配置されていてもよく、また、バグフィルタ２３と誘引通風機２４との間の位置にＮＯｘ・ＤＸＮｓ除去部７２が配置されていてもよい。
【００４５】
＜排ガス供給システムの作用＞
前記のような構成の排ガス供給システム１は、燃焼炉２１で発生した排ガスを第１排ガス通路１１を介して排気口から排出する一方、排ガスの一部を第２排ガス通路１２を介して、園芸ハウス８１に供給する。具体的には、排ガス供給システム１は、ダンパー３１を開いて、第１排ガス通路１１を流れる排ガスの一部を、排ガス高度精製設備３２と、誘引通風機３３を介して、園芸ハウス８１に供給する。このとき、園芸ハウス８１へ供給される排ガスの流量は、流量制御部４５により制御される。また、園芸ハウス８１へ供給される排ガスの温度と水分率は、温度水分調整部６６により調整される。
【００４６】
＜排ガスの流量の制御方法＞
そこで、まず、流量制御部４５で行う排ガスの流量の制御方法について、説明する。流量制御部４５は、ＣＯ２計４３で計測したＣＯ２の濃度とガス流量計４４で計測した排ガスの流量の計測結果をもとに、ダンパー３１の開度を調整して、園芸ハウス８１への排ガスの供給量を制御する。
【００４７】
具体的には、流量制御部４５は、必要な園芸ハウス８１への排ガスの供給量（以下、適宜「必要な排ガス量」という。）を、園芸ハウス８１から要求される必要なＣＯ２の量（以下、適宜「ＣＯ２の必要量」という。）と、燃焼炉２１で発生した排ガス中のＣＯ２の濃度と、から算出する。すなわち、流量制御部４５は、以下の数式を用いて、必要な排ガス量を算出する。
［数１］
（必要な排ガス量）＝（ＣＯ２の必要量）／（排ガス中のＣＯ２の濃度）
【００４８】
例えば、園芸ハウス８１から要求される条件について、ＣＯ２（純度１００％）の必要量が１００［Ｎｍ３／ｈ］であるとする。また、排ガス中のＣＯ２の濃度が、１０［％］であるする。なお、１Ｎｍ３は、標準状態（０℃、１気圧）に換算したときの１ｍ３のガス量である。
【００４９】
すると、（必要な排ガス量）＝（１００［Ｎｍ３／ｈ］）／（１０［％］）＝１０００［Ｎｍ３／ｈ］となる。これにより、流量制御部４５は、ガス流量計４４における排ガスの流量の計測結果を確認しながら、ダンパー３１の開度を調整して、園芸ハウス８１への排ガスの供給量を１０００［Ｎｍ３／ｈ］に制御する。
【００５０】
また、必要な排ガス量は、時間（例えば、昼夜および季節）により変動するので、流量制御部４５は、時間に応じてダンパー３１の開度を調整して、園芸ハウス８１への排ガスの供給量を制御する。特に、夜間においては、園芸ハウス８１の植物は光合成を行わない場合が多い。そのため、夜間などのＣＯ２が不要な時間帯において、流量制御部４５は、ダンパー３１を全閉（開度を０）に調整して、第２排ガス通路１２に排ガスを流さないようにする。これにより、第１排ガス通路１１を流れる排ガスの全ては、排気口から排出される。
【００５１】
＜排ガスの温度と水分率の調整方法＞
次に、温度水分調整部６６で行う排ガスの温度と水分率の調整方法について、説明する。温度水分調整部６６は、園芸ハウス８１からの要求に応じて、排ガスの温度と水分率を調整する。
【００５２】
なお、気体中の水蒸気量の割合は、一般に、温室内の気体においては相対湿度（＝（ある温度での水蒸気量）／（ある温度での飽和水蒸気量））で表され、排ガスにおいては水分率（＝（水蒸気量）／（全排ガス量））で表されることが多い。そこで、水蒸気量に関する演算においては、気体中の水蒸気量の割合を、容積絶対湿度、または、重量絶対湿度、または、気体の所定の体積（例えば、１［Ｎｍ３］）当たりに含まれる水蒸気量のいずれか１つに統一して計算することが望ましい。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、気体中の水蒸気量の割合を、気体の所定の体積当たりに含まれる水蒸気量として統一して計算する。すなわち、本実施形態において、温度水分調整部６６は、相対湿度や水分率を、排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気量に換算して計算したうえで、排ガスの温度と水分率を調整する。
【００５４】
具体的には、温度水分調整部６６は、排ガスの温度と水分率を調整するに際して、まず、以下の数式を用いて、調整前の排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気量（以下、適宜「調整前の排ガス中の水蒸気量」という。）を算出する。すなわち、温度水分調整部６６は、当該温度水分調整部６６の入口部分における調整前の排ガスの水分率［ｖｏｌ％］の値を、排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気量（単位：ｇ／Ｎｍ３）に換算して、これを調整前の排ガス中の水蒸気量として算出する。なお、１［Ｌ］＝１／１０００［Ｎｍ３］である。
［数２］
（調整前の排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気の体積［Ｎｍ３］）＝（１［Ｎｍ３］）×（調整前の排ガスの水分率［ｖｏｌ％］）
［数３］
（調整前の排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（調整前の排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気の体積［Ｎｍ３］）／（２２．４［Ｌ／ｍｏｌ］）×（１８［ｇ／ｍｏｌ］）
【００５５】
ここで例えば、調整前の排ガスの温度は１９０［℃］、水分率は２０［ｖｏｌ％］であるとする。
【００５６】
すると、（調整前の排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気の体積［Ｎｍ３］）＝（１［Ｎｍ３］）×（２０［ｖｏｌ％］）＝０．２［Ｎｍ３］となる。そして、（調整前の排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（０．２［Ｎｍ３］）／（２２．４［Ｌ／ｍｏｌ］）×（１８［ｇ／ｍｏｌ］）＝１６０．７［ｇ／Ｎｍ３］となる。このように、調整前の排ガス中の水蒸気量は、１６０．７［ｇ／Ｎｍ３］と算出される。
【００５７】
次に、温度水分調整部６６は、以下の数式を用いて、目標とする排ガスの１［Ｎｍ３］（所定の体積）当たりに含まれる水蒸気量（以下、適宜「目標とする排ガス中の水蒸気量」という。）を算出する。すなわち、温度水分調整部６６は、園芸ハウス８１から要求される温度における相対湿度［％］の値を、排ガスの１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気量（単位：ｇ／Ｎｍ３）に換算して、これを目標とする排ガス中の水蒸気量として算出する。
［数４］
（目標とする排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（園芸ハウス８１から要求される温度における飽和水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）×（園芸ハウス８１から要求される温度における相対湿度［％］）
【００５８】
ここで例えば、園芸ハウス８１から要求される温度は３０［℃］、園芸ハウス８１から要求される温度（３０［℃］）における相対湿度は６０［％］であるとする。また、３０［℃］における飽和水蒸気量は、３３．６［ｇ／Ｎｍ３］である。
【００５９】
すると、（目標とする排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（３３．６［ｇ／Ｎｍ３］）×（６０［％］）＝２０．２［ｇ／Ｎｍ３］となる。このように、目標とする排ガス中の水蒸気量は、２０．２［ｇ／Ｎｍ３］と算出される。
【００６０】
次に、温度水分調整部６６は、以上の算出結果をもとに、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量に調整する。すなわち、前記の数値例を使用すると、排ガスの温度を１９０［℃］から３０［℃］に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を１６０．７［ｇ／Ｎｍ３］から２０．２［ｇ／Ｎｍ３］に調整する。
【００６１】
ここで、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法としては、２つの実施例が考えられる。
【００６２】
まず、第１実施例では、温度水分調整部６６は、排ガスを冷却および加熱することにより、排ガスの温度と排ガスの水蒸気量を調整する。そこで、前記の数値例を使用して説明する。ここで、飽和水蒸気量が２０．２［ｇ／Ｎｍ３］となる温度は、２２．９５［℃］である。
【００６３】
そこで、温度水分調整部６６は、排ガスを冷却して、排ガスの温度を１９０［℃］から２２．９５［℃］まで下げる。これにより、排ガス中の水蒸気は、飽和水蒸気量分の量が水蒸気のままであるが、飽和水蒸気量を超えた分の量が液体の水に変化する。すなわち、排ガスの水蒸気量は、下げた後の温度における飽和水蒸気量と等しくなる。そのため、排ガスの水蒸気量は、１６０．７［ｇ／Ｎｍ３］から２０．２［ｇ／Ｎｍ３］まで減少する。これにより、排ガスの水蒸気量は、目標とする水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］となる。すなわち、排ガスの水分率は、園芸ハウス８１からの要求を満たす目標の水分率となる。このようにして、温度水分調整部６６は、排ガスの温度を所定温度（飽和水蒸気量が目標とする排ガス中の水蒸気量と等しくなる温度）まで下げることにより、排ガスの水分率を園芸ハウス８１からの要求を満たす目標の水分率に調整する。
【００６４】
ここで、本実施形態では、温度水分調整部６６は、熱交換により排ガスを冷却するが、具体的には、以下の実施例が考えられる。例えば、吸収式冷凍機５３により生成した冷水や冷風を用いて、温度水分調整部６６の熱交換器により排ガスを冷却することが考えられる。このとき、蒸気タービン５１から送られる蒸気を用いて、あるいは、ボイラ・節炭器２２から直接的に送られる蒸気を用いて吸収式冷凍機５３により冷水や冷風を生成する。あるいは、発電機５２での発電に使用した後の蒸気、または、発電機５２での発電時に生じた温水を用いて吸収式冷凍機５３により冷水や冷風を生成する。
【００６５】
また、例えば、発電機５２で発電された電気を用いてチラー（不図示）や冷風機（不図示）により冷水や冷風を生成し、生成された冷水や冷風を用いて排ガスを冷却することが考えられる。
【００６６】
次に、温度水分調整部６６は、排ガスを加熱して、排ガスの温度を目標とする温度（園芸ハウス８１から要求される温度）まで上げる。そこで、前記の数値例を使用すると、温度水分調整部６６は、排ガスを加熱して、排ガスの温度を２２．９５［℃］から３０［℃］まで上げる。このようにして、温度水分調整部６６は、排ガスの温度を、園芸ハウス８１からの要求を満たす目標の温度に調整する。
【００６７】
ここで、本実施形態では、温度水分調整部６６は、熱交換により排ガスを加熱するが、具体的には、以下の実施例が考えられる。例えば、蒸気タービン５１から送られる蒸気、あるいは、ボイラ・節炭器２２から直接的に送られる蒸気を用いて、温度水分調整部６６の熱交換器により排ガスを加熱する。あるいは、発電機５２での発電に使用した後の蒸気、または、発電機５２での発電時に生じた温水を用いて、温度水分調整部６６の熱交換器により排ガスを加熱する。
【００６８】
また、例えば、発電機５２で発電された電気を用いて温水器（不図示）や温風機（不図示）により温水や温風を生成し、生成された温水や温風を用いて排ガスを加熱することが考えられる。
【００６９】
以上のようにして、温度水分調整部６６は、排ガスを一旦冷却した後に加熱することにより、排ガスの温度と水分率を調整する。すなわち、温度水分調整部６６は、排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整する。ここで、所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度である。
【００７０】
以上が、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第１実施例の説明である。
【００７１】
また、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第２実施例では、温度水分調整部６６は、排ガスを外気（園芸ハウス８１周辺の空気）で希釈して、排ガスの温度と水分率を調整する。すなわち、温度水分調整部６６は、排ガスを外気で希釈した後に、排ガスを冷却または加熱することにより、排ガスの温度と水分率を調整する。
【００７２】
具体的には、温度水分調整部６６は、まず、以下の数式を用いて、外気中の１［Ｎｍ３］当たりに含まれる水蒸気量（以下、適宜「外気中の水蒸気量」という。）を算出する。
［数５］
（外気中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（外気の温度における飽和水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）×（外気の温度における相対湿度［％］）
【００７３】
ここで例えば、外気の温度は２０［℃］、外気の温度（２０［℃］）における相対湿度は６０％であるとする。また、外気の温度（２０［℃］）における飽和水蒸気量は、１８．５［ｇ／Ｎｍ３］である。
【００７４】
すると、（外気中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝（１８．５［ｇ／Ｎｍ３］）×（６０［％］）＝１１．１［ｇ／Ｎｍ３］となる。
【００７５】
次に、温度水分調整部６６は、以下の数式を用いて、排ガスの希釈に用いる外気の量（以下、適宜「外気の量」という。）を算出する。なお、外気の量を「Ａ」と表記する。
［数６］
Ａ×（外気中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＋（必要な排ガス量［Ｎｍ３／ｈ］）×（調整前の排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）＝｛Ａ＋（必要な排ガス量［Ｎｍ３／ｈ］）｝×（目標とする排ガス中の水蒸気量［ｇ／Ｎｍ３］）
【００７６】
ここで前記の数値例を使用すると、Ａ×（１１．１［ｇ／Ｎｍ３］）＋（１０００［Ｎｍ３／ｈ］）×（１６０．７［ｇ／Ｎｍ３］）＝｛Ａ＋（１０００［Ｎｍ３／ｈ］）｝×（２０．２［ｇ／Ｎｍ３］）となる。これより、外気の量Ａ＝１５４４０［Ｎｍ３／ｈ］となる。
【００７７】
次に、温度水分調整部６６は、以下の数式を用いて、外気による排ガスの希釈後の排ガスの温度（以下、適宜「希釈後の排ガスの温度」という。）を算出する。
［数７］
（希釈後の排ガスの温度［℃］）＝｛（調整前の排ガスの温度［℃］）×（必要な排ガス量［Ｎｍ３／ｈ］）＋（外気の温度［℃］）×Ａ｝／｛（必要な排ガス量［Ｎｍ３／ｈ］）＋Ａ｝
【００７８】
ここで前記の数値例を使用すると、（希釈後の排ガスの温度［℃］）＝｛（１９０［℃］）×（１０００［Ｎｍ３／ｈ］）＋（２０［℃］）×（１５４４０［Ｎｍ３／ｈ］）｝／｛（１０００［Ｎｍ３／ｈ］）＋（１５４４０［Ｎｍ３／ｈ］）｝＝３０．３［℃］となる。
【００７９】
次に、温度水分調整部６６は、排ガスを冷却または加熱して、排ガスの温度を、希釈後の排ガスの温度から、目標とする温度に調整する。ここで前記の数値例を使用すると、温度水分調整部６６は、排ガスを冷却して、排ガスの温度を、３０．３［℃］から３０［℃］に調整する。
【００８０】
このようにして、温度水分調整部６６は、排ガスの温度を目標とする排ガスの温度に調整し、かつ、排ガスの水分率を目標とする排ガスの水分率に調整する。
【００８１】
なお、排ガスの希釈に使用する外気は、予め冷却や除湿を行っておいてもよい。これにより、希釈に必要な外気の量を少なくできる。また、温度水分調整部６６は、第１実施例と第２実施例とを組み合わせて、排ガスの温度と排ガスの水分率を調整してもよい。このとき、排ガスを冷却した後に、外気を希釈すれば、その後、排ガスの加熱を不要することもできる。
【００８２】
以上が、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第２実施例の説明である。
【００８３】
なお、排ガス供給システム１は、各ガス分析計４１にて各ガス成分(例えば、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌなど）の値が所定値を超えたと計測された場合は、ダンパー３１を全閉にし、液化炭酸ガスボンベ９１から園芸ハウス８１へ液化炭酸ガスを供給するように切り替えてもよい。例えば、排ガス中のＣＯ２の濃度が低い場合には排ガスの量を増加させる必要があるが、排ガス中のＣＯ２の濃度が非常に低い場合には排ガスの量が非常に多くなるため、その排ガスの量を処理する容量で各除去装置を設計する必要がある。すると、各除去装置の仕様は、排ガス中のＣＯ２の濃度が通常である場合には、オーバースペックとなってしまう。そのため、排ガス中のＣＯ２の濃度が非常に低い場合には、ダンパー３１を全閉にし、液化炭酸ガスボンベ９１から園芸ハウス８１へ液化炭酸ガスを供給するように切り替えてもよい。
【００８４】
なお、燃焼炉２１で発生する排ガスによっては植物に有害な成分が少ない場合もあるので、その場合、変形例として、排ガス供給システム１は、有害成分除去装置を有さない例も考えられる。
【００８５】
また、排ガス供給システム１は、バイオマス発電設備以外にも、ゴミ焼却設備や、発電設備がないが排ガスが発生する設備などにも適用できる。
【００８６】
＜本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態の排ガス供給システム１は、園芸ハウス８１の要求に応じて、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部６６を有する。これにより、ＣＯ２を含む排ガスを、植物の育成促進を図りたいとする園芸ハウス８１の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、園芸ハウス８１へ供給できる。そのため、排ガスを園芸ハウス８１へ供給することにより、園芸ハウス８１の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、園芸ハウス８１における植物の育成促進を行うことができる。
【００８７】
ここで、園芸ハウス８１の相対湿度は、植物の種類により最適な値が異なるが、一般的に光合成を行う日中においては夜間よりも低めであることが望ましい。また、園芸ハウス８１の温度は、日中と夜間、夏季と冬季では大きく異なるため、時間や季節に応じて植物育成に適した温度であることが望ましい。すなわち、園芸ハウス８１の温度と相対湿度は、植物が特定されていれば常に一定であればよいというわけでなく、時間や季節に応じて植物育成に適した値にする必要性がある。そこで、本実施形態の排ガス供給システム１によれば、園芸ハウス８１の温度と相対湿度が、時間や季節に応じて植物育成に適した値に制御される。
【００８８】
また、本実施形態の排ガス供給システム１によれば、ＣＯ２を含む排ガスの供給系統（第１排ガス通路１１と第２排ガス通路１２）を用いるだけで園芸ハウス８１の温度と相対湿度が制御される。そのため、園芸ハウス８１の温度と相対湿度の制御と園芸ハウス８１へのＣＯ２の供給とを別系統で行うシステムに比べて、システム構成を簡素化できる。
【００８９】
また、排ガス中のＣＯ２の一部または全部を植物の育成のために園芸ハウス８１に供給するので、排気口からのＣＯ２の排出量を削減できる。
【００９０】
また、温度水分調整部６６は、排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整するものである。ここで、所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度である。これにより、排ガスの温度と水分率を、園芸ハウス８１の要求に応じた値に調整できる。そのため、より確実に、園芸ハウス８１における植物の育成促進を行うことができる。
【００９１】
また、温度水分調整部６６は、ボイラ・節炭器２２で生成された蒸気を用いて、排ガスを冷却および加熱してもよい。これにより、ボイラ・節炭器２２で生成された蒸気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００９２】
また、温度水分調整部６６は、発電機５２で発電された電気、または、発電機５２での発電に使用後の蒸気、または、発電機５２での発電時に生じた温水を用いて、排ガスを冷却および加熱してもよい。これにより、発電により得られた電気や、発電に使用後の蒸気や、発電により生じた温水を、有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００９３】
また、温度水分調整部６６は、排ガスを外気で希釈することにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整してもよい。これにより、外気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００９４】
また、排ガス供給システム１は、排ガスに含まれる園芸ハウス８１で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有する。これにより、園芸ハウス８１への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、園芸ハウス８１における植物の育成促進を行うことができる。
【００９５】
また、燃焼炉にて燃焼させる燃料をバイオマス燃料とすることにより、排気口からのＣＯ２の排出量をさらに削減できる。
【００９６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施例と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
【００９７】
図２に示すように、本実施形態の排ガス高度精製設備３２は、ＳＯｘ・ＨＣｌ除去部６２を備えていない代わりに、湿式スクラバー６７を備えている。なお、本実施形態において、微量有機物質・ＤＸＮｓ除去部６１と、ＮＯｘ除去部６４と、ＣＯ除去部６５と、湿式スクラバー６７が、有害成分除去部に該当する。
【００９８】
湿式スクラバー６７は、排ガスに水などの溶液を散布して、排ガス中のＳＯｘとＨＣｌを溶液に吸収させることにより分離除去（湿式除去）する。湿式スクラバー６７を用いるとＨＣｌ、ＳＯｘを除去できるとともに、排ガスの温度を低下させることもできる。例えば、湿式スクラバー６７は、排ガスの温度を、１９０［℃］から４０［℃］〜５０［℃］まで低下させることも可能である。そのため、園芸ハウス８１からの要求によっては、湿式スクラバー６７により、排ガスの温度を、目標とする排ガスの温度にすることができる場合がある。
【００９９】
以上のように、本実施形態の排ガス高度精製設備３２は、湿式スクラバー６７を備えている。これにより、園芸ハウス８１への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、園芸ハウス８１における植物の育成促進を行うことができる。また、排ガスの温度を低下させることもできる。そのため、排ガスの温度を、園芸ハウス８１からの要求に応じて調整し易くなる。
【０１００】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０１】
１    排ガス供給システム
１１  第１排ガス通路
１２  第２排ガス通路
２１  燃焼炉
２２  ボイラ・節炭器
３１  ダンパー
３２  排ガス高度精製設備
４３  ＣＯ２計
４４  ガス流量計
４５  流量制御部
５１  蒸気タービン
５２  発電機
５３  吸収式冷凍機
６１  微量有機物質・ＤＸＮｓ除去部
６２  ＳＯｘ・ＨＣｌ除去部
６３  バグフィルタ
６４  ＮＯｘ除去部
６５  ＣＯ除去部
６６  温度水分調整部
６７  湿式スクラバー
８１  園芸ハウス
【図１】
2020058374.tif 000003
【図２】
2020058374.tif 000004