(57)【要約】【課題】天ぷら廃油を改質してメチルエステルとしてディーゼル車の燃料とした場合、排ガスに異臭が発生し、しかも排ガス中に有害物質のアルデヒドが含まれる惧れがある。【解決手段】発電装置の燃料として、始動時には液体燃料もしくは気体燃料で燃焼室温度を上昇させ、その後に改質された廃食用油を燃焼室に供給して発電装置を駆動すると共に、発電装置で発生した排熱を利用して廃食用油を加熱して燃料としての流動性を確保するように構成したものである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃食用油を改質して発電装置とボイラ装置を有する発電設備の燃料とするものにおいて、
前記廃食用油を改質する改質装置と、この改質装置より送出された廃食用油を貯留する貯留タンクと併設された液体燃料タンク，及び各タンクよりの送出流路に設けられた弁体を介して燃料をポンプに供給するようになした燃料供給装置とを設け、この燃料供給装置を介して前記発電装置に燃料を供給すると共に、この発電装置において発生した排熱をボイラ装置に送出して給水を加温し、温水を前記廃食用油の加温に使用することを特徴とした改質廃食用油の発電設備。
【請求項２】
前記ボイラ装置にて加温された温水は、改質装置または燃料供給装置の何れか一方か、若しくは両方に供給することを特徴とした請求項１記載の改質廃食用油の発電設備。
【請求項３】
前記燃料供給装置は調圧機能部を有し、この調圧機能部はポンプと、このポンプの出力側に設けられた燃料供給圧力一定保持用のリリーフバルブと、リリーフバルブよりの燃料を貯留して前記ポンプに供給するリザーバタンクを備え、前記温水による加温はポンプ前段の燃料供給管路であることを特徴とした請求項２記載の改質廃食用油の発電設備。
【請求項４】
前記貯留タンクと液体燃料タンクに設けられた弁体は、それぞれ燃料供給管を介して各別の調圧機能部に連結され、各調圧機能部より前記発電装置に燃料を供給するよう構成したことを特徴とした請求項１乃至３記載の改質廃食用油の発電設備。
【請求項５】
前記発電装置への燃料供給は、液体燃料若しくは気体燃料を先に供給した後に、改質廃食用油を供給することを特徴とする請求項１乃至４記載の改質植物油の発電設備。
【請求項６】
廃食用油を改質して発電装置とボイラ装置を有する発電設備の燃料とするものにおいて、
前記廃食用油を改質する改質装置と、この改質装置より送出された廃食用油を貯留する貯留タンク，及びこのタンクよりの送出流路に設けられた弁体を介して燃料をポンプに供給するようになした燃料供給装置とを設け、この燃料供給装置を介して前記発電装置に燃料を供給すると共に、気体燃料を導入して昇圧する昇圧機を設け、この昇圧機と前記燃料供給装置よりの燃料をそれぞれ前記発電装置に供給し、この発電装置において発生した排熱をボイラ装置に送出して給水を加温し、温水を前記廃食用油の加温に使用することを特徴とした改質廃食用油の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物油や動物性油脂を改質した廃食用油を燃料とする発電設備に係わり、特に発電設備において加温された温水を廃食用油の加温に使用するようにした発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備として、排気ガス中に含まれるＮＯｘ排出量が少量等の理由により広く普及されつつあるが、その中でも分散型電源の一環としてマイクロガスタービンが注目されている。このマイクロガスタービンに使用される燃料としては、ＬＮＧ，ＬＰＧのガス系のものと、このガス系燃料よりも比較的に安価な軽油や灯油の液系のものが使用される。
一方、環境及び資源の有効活用として、天ぷら廃油を改質してメチルエステルとし、これをディーゼル車の燃料とする試みがいくつかの自治体や民間企業において検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
天ぷら廃油を改質してメチルエステルとしてディーゼル車の燃料とした場合、その排ガスに異臭が発生し、しかも、その排ガス中にはアルデヒド等の有害物質が含まれる可能性がある。
また、この改質油は引火点が高いことにより、軽油と混合して利用することも考えられるが、混合した場合には軽油税が適用されるために高価な燃料となる等の問題を有している。
【０００４】
本発明が目的とするところは、使用済み天ぷら油等の排食用油を発電設備の燃料とするとともに、発電設備にて発生した排熱を廃食用油の改質装置若しくは燃料供給装置に導入して熱源として利用する発電設備を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、廃食用油を改質して発電装置とボイラ装置を有する発電設備の燃料とするものにおいて、
前記廃食用油を改質する改質装置と、この改質装置より送出された廃食用油を貯留する貯留タンクと併設された液体燃料タンク，及び各タンクよりの送出流路に設けられた弁体を介して燃料をポンプに供給するようになした燃料供給装置とを設け、この燃料供給装置を介して前記発電装置に燃料を供給すると共に、この発電装置において発生した排熱をボイラ装置に送出して給水を加温し、温水を前記廃食用油の加温に使用することを特徴としたものである。
【０００６】
本発明の第２は、前記ボイラ装置にて加温された温水は、改質装置又は燃料供給装置の何れか一方か、若しくは両方に供給することを特徴としたものである。
【０００７】
本発明の第３は、前記燃料供給装置は調圧機能部を有し、この調圧機能部はポンプと、このポンプの出力側に設けられた燃料供給圧力一定保持用のリリーフバルブと、リリーフバルブよりの燃料を貯留して前記ポンプに供給するリザーバタンクを備え、前記温水による加温はポンプ前段の燃料供給管路であることを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の第４は、前記貯留タンクと液体燃料タンクに設けられた弁体は、それぞれ燃料供給管を介して各別の調圧機能部に連結され、各調圧機能部より前記発電装置に燃料を供給するよう構成したことを特徴としたものである。
【０００９】
本発明の第５は、前記発電装置への燃料供給は、液体燃料若しくは気体燃料を先に供給した後に、改質廃食用油を供給することを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の第６は、廃食用油を改質して発電装置とボイラ装置を有する発電設備の燃料とするものにおいて、
前記廃食用油を改質する改質装置と、この改質装置より送出された廃食用油を貯留する貯留タンク，及びこのタンクよりの送出流路に設けられた弁体を介して燃料をポンプに供給するようになした燃料供給装置とを設け、この燃料供給装置を介して前記発電装置に燃料を供給すると共に、気体燃料を導入して昇圧する昇圧機を設け、この昇圧機と前記燃料供給装置よりの燃料をそれぞれ前記発電装置に供給し、この発電装置において発生した排熱をボイラ装置に送出して給水を加温し、温水を前記廃食用油の加温に使用することを特徴としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す構成図である。同図において、Ａは廃食用油の改質装置で、この改質装置Ａは図２で示すように複数の反応槽ＲＴを有し、それぞれには電磁弁Ｖａを介して温水が供給される。反応槽ＲＴには廃食用油が注入されるが、その廃食用油としては、ごま油、落花生油、コーン油、大豆油、なたね油、オリーブ油等の植物油と、ラード（豚油）やヘッド（牛油）等の動物油脂があり、これらの廃食用油がアルコール等の改質材と共に反応槽ＲＴに注入される。Ｔは温度検出体である。
【００１２】
Ｂは燃料供給装置で、改質された廃食用油がこの供給装置Ｂを介して発電設備Ｃに燃料として供給される。発電設備Ｃは、発電装置Ｄとボイラ装置Ｅを有した熱電併給システムで構成され、発電装置Ｄには、燃焼室や圧縮機，発電機及びタービン（又はディゼルエンジン）等を有しており、タービンとしてここではマイクロガスタービンが使用されている。
また、ボイラ装置Ｅは、発電装置の排熱を利用して給水された水を加温するための熱交換器等を有している。
【００１３】
ボイラ装置にて加温された温水は、管路を通って図２で示す廃食用油改質装置Ａの反応槽ＲＴに供給されて槽外より加温し、槽内に注入されている粘度の高い廃食用油をこの温水で加温することで流動性を確保する。廃食用油の加温に供された温水は、ボイラ装置Ｅに返還されるか、若しくは排水される。
このように発電装置Ｄの排熱を廃食用油の加温に適用することで、特別な加温エネルギー源を設置することなく、廃食用油がラードやヘッド等の廃動物性油であっても、流動性の確保が可能となり、廃動物性油を発電装置Ｄの燃料として使用することが出来る。
【００１４】
なお、一般に発電装置の排熱を熱交換器により温水で回収する場合、沸点以下の高温，例えば９０℃程度で回収することが可能であるため、溶融温度が２８〜４０℃（凝固点１５℃）のラードや、溶融温度が４０〜５０℃（凝固点１５℃）のヘッド等の廃動物性油油の流動性を確保するには十分である。
【００１５】
図３はボイラ装置Ｅにて加温された温水を燃料供給装置Ｂに供給する実施形態を示したものである。
燃料供給装置Ｂは、後述するようにポンプを有しており、その手前の燃料供給管路に設けられた加温部に温水を供給し、燃料供給管路を流れる燃料を加温して粘度低下を図り、流動性を良好にすることでポンプ容量を低下することが出来る。加温部としては、燃料供給管路の外周に螺旋状に配置したパイプや、ウオータジャケット等が設置される。加温部を流れた温水は、ボイラ装置Ｅに返還されるか、排水される。
【００１６】
なお、ボイラ装置Ｅからの温水供給は、図１で示す廃食用油の改質装置Ａのみでもよく、図３のように燃料供給装置Ｂのみでもよく、或いは図３点線で示すようにＡ，Ｂの各装置に共に供給してもよいことは勿論である。
【００１７】
図４〜図６は燃料供給装置Ｂの実施形態を示したものである。
図４において、１は改質された廃食用油の貯留タンクで、廃食用油の改質装置Ａにおいて改質された廃食用油がこのタンクにて貯留される。２は灯油や軽油等を貯留する液体燃料タンク（以下灯油で代表する）で、これら各タンクの送出管路１０，２０にはそれぞれ弁体としての電磁弁１１，２１とストレーナ１２，２２が配設されている。送出管路１０，２０の先端は燃料供給管路３の一端に連接されいおり、この燃料供給管路３の他端には調圧機能部４が連接されている。調圧機能部４は、ポンプ４１，フィルター４２及びガスタービンへの燃料の供給圧力を所定値に維持するためのリリーフバルブ４３とリザーバタンク４４を有しており、リザーバタンクを流出した油はポンプ４１に返却される。
なお、場合によってはポンプ４１の前段の燃料供給管路３には、点線で示す加温部４５が配設される。
【００１８】
５は発電装置Ｄにおけるガスタービンでマイクロガスタービンが使用され、フィルター４２を通った燃料がガスタービン５に供給される。このガスタービン５は、図示省略されているが燃焼室や圧縮機，発電機等を有したシステム構成となっている。６は燃料供給管路３に挿入されたチャッキベン弁で、供給される燃料量が前もって調整される。７はガスタービンへの燃料供給管に設けられた圧力ゲージである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１は、改質植物油（改質天ぷら油）の一般的な物性を示したものである。
これによると、引火点は１８０〜１９０℃と高いためにガスタービンをコールドスタートさせることは出来ない。
そのため、ガスタービンの始動時には、電磁弁２１の流路を開路することによって電磁弁２１，チャッキベン弁６、ポンプ４１およびフィルター４２を通ってガスタービン５に灯油を供給し、この灯油によりガスタービンをスタートさせる。このとき、リリーフバルブ４３は、ガスタービンに供給される燃料が所定値となるよう微調整し、余分な燃料をリザーバタンク４４を介してポンプ４１の流入側に送出する。
【００２１】
任意時間が経過後、電磁弁２１を閉じて１１の流路を開路してガスタービンへの供給燃料を切り換える。以下灯油時と同様にして廃食用油が燃料としてガスタービン５に供給される。このとき、廃食用油に混入している比較的大きな異物は、ストレーナ１２によって阻止される。このストレーナ１２を濾過した廃食用油はポンプ４１を介してフィルター４２で再度濾過され、このフィルターにて小さな異物が除去される。
なお、燃料として使用される使用済みの廃食用油は廃油であるので量には限界がある。したがって、貯留タンク１に貯留された廃食用油がなくなったときには、電磁弁を再度切り換えて燃料を灯油としてガスタービン５に供給する。
【００２２】
ところで、改質された廃食用油から灯油に切り換えたときには次のような問題が生じる。
廃食用油に含まれる植物油の油脂は、グリセリンに３つの脂肪酸が結合したトリアシルグリセリンが多数集まった混合物であり、グリセリンを含むことから粘度が高いものとなっている。そこで燃料として利用するには、アルカリ触媒を用いたメタノールとのエステル交換反応によってグリセリンと脂肪酸エステルにより分ける必要がある。このときのグリセリン除去をおこなうために水で洗浄するが、そのとき燃料となる脂肪酸エステルに水が混入する惧れがある。水が混入すると、極性の低い灯油と混ぜ合わさることによって乳化するため、図４の実施形態においては、フイルターを点線で示す４２’の位置に配設すると、乳化した燃料がフイルターに詰まり、燃料を供給することが出来なくなる惧れが生じる。そのため、本発明ではフイルターをポンプ４１の吐出側に挿入している。
【００２３】
図７は、図４の構成による実験を示したもので、廃食用油として改質天ぷら油を使用したものである。
図７において、１２３分まではガスタービン５の燃料を灯油とし、それ以後は改質天ぷら油としたものである。同図によると、燃料を改質天ぷら油に切り換えた後の１２５分過ぎにガスタービンの温度と出力に変動現象が発生している。
この現象は、調圧機能部４に残存していた灯油と改質天ぷら油とが撹拌されて乳化したことによりガスタービンへの燃料供給が抑制された結果である。この程度の変動現象では実用的には差し支えないが、次にこの変動現象を防止して、円滑な燃料供給を行うための構成を図５に基づいて説明する。
【００２４】
図５において、４ａ，４ｂはそれぞれ調圧機能部で、図４で示す調圧機能部の部材をそれぞれ備えている。
すなわち、図５では灯油の供給ルートと廃食用油の供給ルートとを個別に設けてそれぞれに調圧機能を持たせ、この調圧機能部のリザーバタンク４４ａ，４４ｂ等における灯油と廃食用油との撹拌現象を防止して乳化を抑制したものである。図５の構成における実験によると、図７で示すようなガスタービンの変動現象が生じないことを確認できた。
【００２５】
図６は更に他の実施形態を示したもので、灯油に代えて都市ガス等のガス系を使用したものである。同図において５０はＬＮＧ，ＬＰＧのガス系燃料、５１は昇圧機で、この昇圧機において都市ガスの圧力を３ｋｇｆ／ｃｍ２程度に昇圧する。２３，５２はチャッキ弁、２４，５３は電磁弁である。なお、図４又は図５と同一若しくは相当部分には同符号を付してその説明を省略する。
この例の場合、先ず都市ガス等の気体燃料５０を昇圧機５１によって昇圧した後にチャッキ弁５２，電磁弁５３を介してガスタービン５に供給してこのガスタービンを始動する。ガスタービン５の燃焼室温度が上昇し、廃熱食用油の引火点以上に上昇して廃食用油が着火しやすい状態となったときに電磁弁５３を閉じ、電磁弁２１，２４の流路を開路することによって廃食用油をガスタービンに供給する。
【００２６】
図８は、図６の構成による実験例を示したもので、廃食用油は改質天ぷら油を使用した。
図８によると、気体燃料によって始動されてから１４４分経過し、ガスタービンの燃焼室温度が２００℃近辺時に気体燃料から改質天ぷら油に切換えたものである。この切換えは、気体−液体への切換えとなるので、液体−液体切換えのように連続切換えとはならず一度燃焼は途切れるが、燃焼室は十分に温度上昇しているので改質天ぷら油は着火される。改質天ぷら油に切換えて１４８分までは発電機出力３０ｋＷで運転し、それ以後は改質天ぷら油における運転状態確認のために１６０分までを１５ｋＷの出力運転とし、更に、その状態より１６０分において改質天ぷら油から灯油に切換て運転実験をした。その結果、何れの場合においても安定した運転状態が得られ、エンジンスピードや発電機出力は、燃料切換えに基づく悪影響は一切生じないことが確認できた。
【００２７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、発電装置の始動時には灯油等のような低引火温度燃料で始動し、その後に廃食用油に切り換えて発電するようにしたものであるから、発電コストが低下するばかりでなく、環境面及び資源の有効活用が図られるものである。しかも、廃食用油と灯油とを混合撹拌すると乳化現象が生じるが、この乳化現象の生じる燃料を使用しても、発電装置への燃料供給を所定圧力に維持しながら発電できるものである。
更に、発電装置より発生した排熱を利用して給水を加温し、その温水を廃食用油を改質する改質装置か燃料供給装置の少なくとも一方に供給して廃食用油の粘度を低下して流動性を向上するようにしたものであるから、エネルギーの有効利用が図れる等の効果を有する
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】廃食用油改質装置の概略構成図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図４】本発明に使用される燃料供給装置の実施形態を示す構成図。
【図５】本発明に使用される燃料供給装置の他の実施形態を示す構成図。
【図６】本発明に使用される燃料供給装置の他の実施形態を示す構成図。
【図７】本発明の実験例を示すガスタービンの出力特性図。
【図８】本発明の実験例を示すガスタービンの出力特性図。
【符号の説明】
Ａ…廃食用油改質装置
Ｂ…燃料供給装置
Ｃ…発電装置
Ｄ…ボイラ装置
Ｅ…発電設備
１…廃食用油の貯留タンク
２…液体燃料タンク
３…燃料供給管路
４（４ａ，４ｂ）…調圧機能部
５…ガスタービン
６，２３，５２…チャッキ弁
７…圧力ゲージ
１０，２０…送出管路
１１，２１，２４，５３…電磁弁
１２，２２，…ストレーナ
４１（４１ａ，４１ｂ）…ポンプ
４２（４２ａ，４２ｂ）…フィルター
４３（４３ａ，４３ｂ）…リリーフバルブ
４４（４４ａ，４４ｂ）…リザーバタンク
５０…気体燃料
５１…昇圧機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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