(57)【要約】【課題】木質資源（産業廃棄物）の乾留ガス中に存するタール分を吸着分離するとともに、ガスホルダーにて発熱量を調整することにより、低発熱量の木質系の材料にて地域密着型のバイオマス発電を可能にするバイオマス発電システムを提供すること。【解決手段】木質資源を炭化して乾留ガスを提供する炭化炉１０と、該乾留ガスを原燃料とするマイクロガスタービン、ガスエンジンを有する発電機４０とを備えたバイオマス発電システムであり、前記乾留ガスに存するタール分を除去する精製装置２０と、該精製装置２０で精製して得られた精製ガスの発熱量を調整するホルダ３０を具備するところに構成特徴がある。【選択図】図１
2004239162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質資源を炭化して乾留ガスを提供する炭化炉と、該乾留ガスを原燃料とするマイクロガスタービン、ガスエンジンを有する発電機とを備えたバイオマス発電システムにおいて、
前記乾留ガスに存するタール分を除去する精製装置と、該精製装置で精製して得られた精製ガスの発熱量を調整するガスホルダーを具備することを特徴とするバイオマス発電システム。
【請求項２】
前記精製ガスの発熱量が、２０００〜５０００ｋｃａｌ／ｍ３であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木質資源を用いたバイオマス発電システムに関し、より詳しくは、乾留ガス中に存するタール分を除去する精製装置と、この精製装置で精製して得られた精製ガスの発熱量を調整するガスホルダーを備えたバイオマス発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、住宅や建設現場にあっては、建築材の余材、木屑などが発生し、木材輸入港，発電所取水口，間伐伐採地などでは木屑，端材，皮材，小丸太等が堆積し、更には食料製造現場では、ビール粕、焼酎粕、おから、コーヒ粕、採油粕などが発生し、その外、一般家庭からも膨大なゴミが焼却施設に持ち込まれている。
このようなものは一般的には産業廃棄物として取扱われ、通常は燃焼施設において焼却されるが、焼却時に大量の二酸化炭素を発生するとともに、ダイオキシンなどの環境汚染物質をまき散らす原因になっている。
【０００３】
炭酸ガスバランスの観点から、石油、石炭、天然ガス等の鉱物資源による発電を抑制する一方、温暖化には悪影響を及ぼし難い木質資源をエネルギー原として使用するバイオマス発電システムの開発が提案されている。
【０００４】
一方、マイクロガスタービン、ガスエンジン等は、小規模（１００ｋｗ〜１０００ｋｗ程度）でも高効率（２５〜３０％）を発揮でき、廃熱回収しない場合の大型ボイラー・スチームタービン発電の効率を上回る熱効率を発揮できるようになり、都市ガス、プロパンガスを使った各種小型発電システムが検討されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ボイラー・スチームタービンによる電気エネルギーヘの変換が普通であるが、ボイラー・スチームタービンは設備コストから、大型でないと、経済性がなく、地域分散型の小回りのきく設備対応が困難であった。
【０００６】
一方、木質系の材料（森林資源のみでなく、解体廃材、製材チップ等も含まれる）の熱分解により発生する乾留ガスを用いて、マイクロガスタービン、ガスエンジンを駆動させてバイオマス発電する場合、乾留ガスに存するタール分（例えば、ナフタリン、アセナフテン、フェナントレン、ピレン、ベンツピレンなど）がガスタービンや、ガスエンジンの駆動部に付着し、発電性能が著しく低下するという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑みなされたものであって、その目的は、木質資源（産業廃棄物）の乾留ガス中に存するタール分を吸着分離するとともに、ガスホルダーにて発熱量を調整することにより、低発熱量の木質系の材料にて地域密着型のバイオマス発電を可能にするにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明が採用した手段は、請求項１の発明は、木質資源を炭化して乾留ガスを提供する炭化炉と、該乾留ガスを原燃料とするマイクロガスタービン、ガスエンジンを有する発電機とを備えたバイオマス発電システムにおいて、前記乾留ガスに存するタール分を除去する精製装置と、該精製装置で精製して得られた精製ガスの発熱量を調整するホルダを具備するものを、その要旨とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のバイオマス発電システムにおいて、前記精製ガスの発熱量が、２０００〜５０００ｋｃａｌ／ｍ３であるものを、その要旨とする。
【００１０】
本発明のバイオマス発電システムによると、木質材料の乾留ガス中に存するタール分を精製装置にて除去（精製）するため、ガスタービン（またはガスエンジン）の駆動部にタール分が付着したり堆積することがないので、厄介で面倒な清掃作業や取替作業が不要となり、メンテナンスが簡単になる。
【００１１】
また、ガスホルダーに乾留ガスをストックして熱量調整（高カロリー化）するため、木質乾留ガスの発熱量が小さくても、例えば３５００ｋｃａｌ／ｍ３の乾留ガスにプロパンガス（２２０００ｋｃａｌ／ｍ３）を容積比で１／２投入すると、１００００ｋｃａｌ／ｍ３以上の都市ガス並の高カロリーガスが得られ、これを発電熱源として使用できる。すなわち、従来、産業廃棄物として処理されていた木質系の材料を、発電熱源として有効活用でき、地域分散型の小回りのきく小型で地域密着型発電が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
本発明のバイオマス発電システムに好適な木質資源としては、炭化（乾留）炉に収容でき乾留できる各種の植物体であれば、特にその形態は限定されないが、例えば間伐材や皮材等に代表される森林資源のみでなく、例えば解体廃材や、建築材の余材（小丸太）、端材，木屑、製材チップなどを典型的なものとして挙げることができる。なお、木質材料としては、ビール粕、焼酎粕、おから、コーヒ粕、採油粕なども使用できるものとする。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて詳細に説明するが、図１に示す形態に限定されるものではなく、使用する木質材料の形状によって様々な形態をとり得るものである（本発明を限定するものではない）。
【００１４】
図１は、燃料として間伐材を用いたバイオマス発電システムの概略構成例を示すブロック図である。
【００１５】
本発明のバイオマス発電システムは炭化装置１０を有する。炭化装置１０としては、特に限定されなく、間伐材などを乾留処理できればいずれでもよく、種々の公知の炭化設備形態を適宜用いることができる。
【００１６】
つぎに、炭化装置１０から排出される乾留ガスの精製装置としては、乾留ガス中のタール成分を除去できれば特段の制限はなく、より具的には、つぎのガス精製装置２０が例示できる（図２参照）。
【００１７】
この精製装置２０は、例えばシリカゲルなどの充填物２１が充填された充填塔２２（公知の蒸留塔でも構わない）の下部より、炭化装置１０から排出される乾留ガス（Ｈ２、ＣＯ，  ＣＨ４等を含む）を上方に向けて連続供給する一方、上部から下方に向けて降下する抽出溶媒（例えば灯油や有機溶媒）を連続供給して両者を向流接触させるようになっている。すなわち、乾留ガス中のタール成分を充填物２１に吸着すると共に、抽出溶媒中に抽出することで、乾留ガスを精製するものである。
【００１８】
充填塔２２から取り出した抽出溶媒（タール分を含む）はタンク２４内に貯蔵する。
【００１９】
タンク２４内の抽出溶媒（タール分を含む）はポンプ２６にて前記充填塔２２にフィードバックさせ、再び抽出溶媒として使用する一方、その一部は再生塔２８に送り込み、再生塔２８のボトムに沈積させた重質ター分を取り出してこれを破棄処分する。なお、タンク２４と充填塔２２の間に熱交換機２９を介装して温度調整することが好ましい。
【００２０】
一方、再生塔２８内において精製された抽出溶媒（上澄画分）は、前記タンク２４内に供給され、リサイクル使用される。なお、再生塔２８とタンク２４の間にも熱交換機２９ａを介装して温度調整することが好ましい。
【００２１】
つぎに、精製済み乾留ガスの貯蔵兼カロリー調節設備（ガスホルダー）３０としては、特に限定されなく、種々の公知の設備形態を適宜用いることができる。より詳しくは、例えば、従来都市ガス等で使用されている、潤滑油又は水シールタイプの低圧ガスホルダー、ゴムシールタイプの低圧ガスホルダー、高圧の球型タンクガスホルダなどが例示でき、これらは、地上タンクおよび地下タンクのいずれでもよいが、スペース効率等の実用上の観点からは、地下タンクが好ましい（図３参照）。
【００２２】
つぎに、発電機４０としては、マイクロガスタービンまたはガスエンジンタイプの小型発電機を例示できる。
【００２３】
マイクロガスタービンタイプまたはガスエンジンタイプの発電機は、ボイラ・スチームタイプの発電機によるよりも小規模で高い効率を維持でき、起動、停止操作に対応し易い。すなわち、小規模、不連続運転等、小回りのきく発電装置であるといえる。特に、ガスエンジンタイプの発電機は、初期設備コストが廉価であるという観点から好適である。
【００２４】
このように構成したバイオマス発電システムによると、間伐材１トンから、炭化物（炭）が約２４０ｋｇを製造すると共に、５００ｋｗｈの電気を発電することが出来、一般家庭の約５０軒分の電力を供給できることが解った。
【００２５】
なお、木質材料を乾留すると副産物として良質な炭が製造でき、例えば燃料、あるいは製鉄／非鉄分野における還元剤として利用できるし、また、炭化工程で得られる木酢液を様々な使用目的に活用できることは無論のことである。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明のバイオマス発電システムによると、木質資源の乾留ガス中に存するタール分を精製装置にて除去（精製）するため、ガスタービン（またはガスエンジン）の駆動部にタール分の付着することが無い。すなわち、タール分の付着や堆積がないので、厄介で面倒な清掃作業や取替作業が不要となり、発電機のメンテナンスが簡単になる。
【００２７】
また、ガスホルダーに乾留ガスをストックして熱量調整（高カロリー化）するため、木質乾留ガスの発熱量が小さくても（２０００〜５０００ｋｃａｌ／ｍ３程度）、これを発電熱源として使用できる。すなわち、従来、産業廃棄物として処理されていた木質系の材料を、発電熱源として有効活用でき、地域分散型の小回りのきく小型で地域密着型発電が可能となるという、格別堅調な作用効果が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のバイオマス発電システムの概略構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係わる乾留ガスの精製装置の一具体例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明に係わるガスホルダの説明図である。
【符号の説明】
１０  …  炭化装置１０
２０  …  ガス精製装置
２１  …  充填物
２２  …  充填塔
２４  …  タンク
２６  …  ポンプ
２８  …  再生塔
２９  …  熱交換機
２９ａ…  熱交換機
３０  …  貯蔵兼カロリー調節設備（ガスホルダー）
４０  …  小型発電機
【図１】
2004239162.tif 000003
【図２】
2004239162.tif 000004
【図３】
2004239162.tif 000005