(57)【要約】【課題】バイオマス資源から生成したメタンガスを熱分解して水素ガスを生成・回収する際に必要な熱エネルギーを、外部燃料や外部エネルギーに依存することなく、得ることができるバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法を提供する。【解決手段】本発明の処理システム１は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるメタン発酵装置２と、該メタン発酵装置２で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼装置３と、前記メタン発酵装置２で生成したメタンガスの残部を、該燃焼装置３で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するガス改質装置４とを具えることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるメタン発酵装置と、
該メタン発酵装置で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼装置と、
前記メタン発酵装置で生成したメタンガスの残部を、該燃焼装置で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するガス改質装置と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム。
【請求項２】
植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるメタン発酵工程と、
該メタン発酵工程で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼工程と、
前記メタン発酵工程で生成したメタンガスの残部を、該燃焼工程で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するガス改質工程と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項３】
燃焼工程とガス改質工程との間に、燃焼工程で生成した熱エネルギーを利用して高温の過熱水蒸気を発生させる熱交換工程を具え、前記ガス改質工程は、前記メタン発酵工程で生成したメタンガスの残部を、前記熱交換工程で発生させた高温の過熱水蒸気の熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収する請求項２記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項４】
メタン発酵工程で生成した消化液を３２０〜４００℃に加熱し、炭化物を生成する炭化工程をさらに具え、該炭化工程によって生成した炭化物を、燃焼工程における燃焼の燃料として用いる請求項２又は３記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項５】
ガス改質工程で生成・回収した水素ガスを利用して発電を行なう発電工程をさらに具える請求項２、３又は４記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項６】
ガス改質工程で生成・回収した水素ガスを水素燃料電池の原料として用いる請求項２、３又は４記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【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、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源から生成したメタンガスを熱分解して水素ガスを生成・回収する際に必要な熱エネルギーを、外部燃料や外部エネルギーに依存することなく、得ることができるバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を有効利用するため、メタン発酵装置によって、バイオマス資源からメタン（ＣＨ４）ガスが生成され、さらに、生成されたメタンガスは、必要に応じてガス改質装置によって、メタンガスを熱分解して水素ガスに改質処理される。
【０００３】
しかしながら、メタンガスを水素ガスに改質処理する場合、熱分解するための熱源が必要であり、かかる熱源としては、通常、外部からの熱源や燃料を使用するのが一般的であり、これは、処理コストの上昇を招いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源から生成したメタンガスを熱分解して水素ガスを生成・回収する際に必要な熱エネルギーを、外部燃料や外部エネルギーに依存することなく、得ることができるバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の処理システムは、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるメタン発酵装置と、該メタン発酵装置で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼装置と、前記メタン発酵装置で生成したメタンガスの残部を、該燃焼装置で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するガス改質装置とを具えることにある。
【０００６】
本発明の処理方法は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるメタン発酵工程と、該メタン発酵工程で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼工程と、前記メタン発酵工程で生成したメタンガスの残部を、該燃焼工程で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するガス改質工程とを具えることにある。
【０００７】
また、上記処理方法は、燃焼工程とガス改質工程との間に、燃焼工程で生成した熱エネルギーを利用して高温の過熱水蒸気を発生させる熱交換工程を具え、前記ガス改質工程は、前記メタン発酵工程で生成したメタンガスの残部を、前記熱交換工程で発生させた高温の過熱水蒸気の熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収することが好ましい。
【０００８】
さらに、メタン発酵工程で生成した消化液を３２０〜４００℃に加熱し、炭化物を生成する炭化工程をさらに具え、該炭化工程によって生成した炭化物を、燃焼工程における燃焼の燃料として用いることがより好適である。
【０００９】
さらにまた、ガス改質工程で生成・回収した水素ガスを利用して発電を行なう発電工程をさらに具えること、及び／又は、ガス改質工程で生成・回収した水素ガスを水素燃料電池の原料として用いることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に従うバイオマス資源を有効利用するための処理システムを図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の代表的な処理システムのフローチャートを示したものである。
【００１１】
本発明のバイオマス資源を有効利用するための処理システム１は、主に、メタン発酵装置２と燃焼装置３とガス改質装置４とで構成されている。
【００１２】
メタン発酵装置２は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させるための装置である。
【００１３】
燃焼装置３は、該メタン発酵装置２で生成したメタンガスの一部を、酸素含有ガスとともに燃焼させて熱エネルギーを生成するための装置である。
【００１４】
ガス改質装置４は、前記メタン発酵装置２で生成したメタンガスの残部を、該燃焼装置３で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成・回収するための装置である。
【００１５】
次に、この発明に従うバイオマス資源を有効利用するための処理方法の一例を説明する。
まず、図１に示すように、バイオマス資源を受入槽５を介してメタン発酵装置２に投入された後、バイオマス資源を、３５〜６０℃で加熱して消化液及びメタンガスを生成させる（メタン発酵工程）。３５℃未満だと、メタン菌が活動しなくなるからである、また、６０℃超えだと、メタン菌が死滅するからである。尚、メタンガスをより効率良く生成させるには、３５〜３７℃の中温メタン菌活動温度範囲か、又は、５５〜６０℃の高温メタン菌活動温度範囲でバイオマス資源を加熱することが好ましい。
【００１６】
次に、メタン発酵装置２で生成したメタンガスは、ガスホルダー６内に回収された後、回収されたメタンガスの一部を、燃焼装置３内に、ボンベのようなガス供給装置７から導入される、例えば純酸素や空気のような酸素含有ガスとともに混合ガスとして供給し燃焼させることによって熱エネルギーを生成させる（燃焼工程）。
【００１７】
尚、メタン発酵装置２で生成したメタンガス全量のうち、燃焼装置３内に供給されるメタンガス量の割合は、必要な熱エネルギーが得られる範囲内で適宜選択することができる。
【００１８】
一方、メタン発酵装置２で生成したメタンガスの残部は、ガス改質装置４内に供給され、燃焼装置３で生成した熱エネルギーを利用して熱分解し、水素ガスを生成する（ガス改質工程）。
【００１９】
燃焼装置３で生成した熱エネルギーは、そのまま直接、ガス改質装置４の熱源として利用しても、また、熱交換器８を通じて発生させた高温の過熱水蒸気の熱エネルギーを熱源として間接的に利用してもよく、さらに、これらの併用であっても良い。
ガス改質装置４で生成した水素ガスは、ガスホルダー９内に回収される。
【００２０】
また、メタン発酵装置２で生成した消化液を炭化装置１０に投入し、３２０〜４００℃に加熱し、炭化物を生成すれば（炭化工程）、消化液を汚水として処理する必要がなくなるばかりか、生成した炭化物を、燃焼工程における燃焼の燃料として用いれば、燃料コストの削減が図れる点で好ましい。３２０〜４００℃の範囲外で加熱した場合には、低品質の炭化物の割合が増加する傾向があるからである。
【００２１】
さらに、ガス改質工程で回収した水素ガスを利用して発電を行なったり（発電工程）、ガス改質工程で回収した水素ガスを水素燃料電池の原料として用いれば、バイオマス資源から生成した水素ガスを有効利用することができる点で有利である。
【００２２】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源から生成したメタンガスを熱分解して水素ガスを生成・回収する際に必要な熱エネルギーを、外部燃料や外部エネルギーに依存することなく、得ることができるバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法の提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う代表的なバイオマス資源を有効利用するための処理システムのフローチャートを示したものである。
【符号の説明】
１  処理システム
２  メタン発酵装置
３  燃焼装置
４  ガス改質装置
５  受入槽
６  ガスホルダー
７  ガス供給装置
８  熱交換器
９  ガスホルダー
１０  炭化装置
【図１】
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