(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスガス化システムにおいてバイオマス原料を加熱してガス化することで生成した燃料ガスを発電装置に供給する前に該燃料ガス中の凝縮水を分離除去するドレンポットに備えられ、該ドレンポットに貯留された凝縮水を該ドレンポットから取り出すドレンポットにおける凝縮水取出し装置であって、
前記ドレンポットを構成するドレンタンク内に貯留された凝縮水に水封された状態で挿入される導入管部を有するとともに管路両端にかかる水圧差に基づき前記ドレンタンク内の凝縮水を前記導入管部の導入口から導入して該ドレンタンク外へ汲み出す汲出し用管路と、
前記汲出し用管路のうち前記導入口と反対側となる導出口に対し該汲出し用管路の管路両端に前記水圧差を発生させうる水圧を付与する水圧付与手段と
を備えたことを特徴とするドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項２】
前記ドレンポットは、前記ドレンタンク内の前記燃料ガスを流出可能に該ドレンタンク内に挿入された排気管部を備え、
前記汲出し用管路の前記ドレンタンク内の水中に挿入された前記導入管部の導入口の高さは、前記排気管部とガス流出方向下流側で接続される前記発電装置の運転時に前記ドレンタンク内の圧力が運転停止時の圧力よりも上昇したために低下した運転時水位よりも低い高さに位置設定されていることを特徴とする請求項１に記載のドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項３】
前記水圧付与手段は、前記汲出し用管路を通じて排水された凝縮水を貯留する排出用タンクと、前記排出用タンクの水位を所定水位に調整する水位調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項４】
前記水位調整手段は、前記ドレンタンク内の水面が、前記ドレンタンク内に燃料ガスを流出させるために挿入された前記排気管部の挿入先端側開口部に達しない所定水位以下となるように前記排出用タンク内の水位を調整することを特徴とする請求項３に記載のドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項５】
前記汲出し用管路の前記導入口の高さは、前記ドレンタンク内の底部に沈積した第一油層と前記凝縮水の水面に浮く第二油層との間の凝縮水層の高さに位置設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項６】
前記排出用タンクには、前記水位調整手段により調整された水位から規定される水面位置を加熱するための加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のドレンポットにおける凝縮水取出し装置。
【請求項７】
バイオマス原料を加熱して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、ガス化炉で発生した高温の熱分解ガスを冷却する冷却手段と、冷却後の熱分解ガスを燃料ガスとして用いて発電を行う発電装置とを備えたバイオマスガス化システムであって、
前記発電装置へ供給する前に予め燃料ガス中の凝縮水を分離除去するドレンポットを備え、
前記ドレンポットには、該ドレンポットのドレンタンク内に貯留された凝縮水を該ドレンタンクから取り出すための請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝縮水取出し装置が備えられていることを特徴とするバイオマスガス化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイオマス原料を加熱してガス化することで生成された燃料ガスを発電装置へ供給する手前で該燃料ガス中の水分を凝縮して除去するドレンポットにおいて、該ドレンポット内に貯留された凝縮水を取り出すドレンポットにおける凝縮水取出し装置及びバイオマスガス化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、木材チップ等のバイオマス原料（被熱分解物）を加熱してガス化し、生成されたガスを燃料ガスとして発電を行うバイオマスガス化発電システムが実用化されるようになってきた。このようなバイオマスガス化発電システムでは、ガス化炉において、バイオマス原料を低酸素下で加熱して熱分解すると、主に一酸化炭素、水素及び炭化水素よりなる熱分解ガスが発生する。そして、この熱分解ガスを燃料ガスとしてガスエンジン発電、デュアルフューエルエンジン発電、ガスタービン発電あるいは燃料電池等の種々の発電装置に供給して利用している。
【０００３】
ところで、ガス化炉で生成した熱分解ガスには煤等の微粉が含まれるため、燃料ガスとして取り出す前に微粉を予め除去した後、発電装置を構成するエンジンやガスタービンあるいは燃料電池等へ供給される。一方、熱分解ガスを冷却するための冷却器において熱分解ガス中の水分（水蒸気）は凝縮水として取り除かれる。しかし、冷却器で冷却後の燃料ガスは発電装置に供給されるまでのガス輸送過程でも温度が下がるため、この燃料ガスの温度降下により凝縮水が発生する。この種の凝縮水（水分）を含む燃料ガスを発電装置に供給すると、エンジンにおいて燃焼性が悪化したり、タービンの寿命が短くなったり、電気化学反応が円滑に進みにくくなるなどの種々の問題が発生する。このため、発電装置に供給する手前で燃料ガス中の水分を分離除去するためのドレンポットが設けられている。ドレンポットについては、バイオマスガス化システム用のものではないが、例えば特許文献１、２等には、ガスを流入させて該ガスに含まれる水分を分離除去して貯留する方式のドレンポットが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２１４１６号公報
【特許文献２】特開平１１−６７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ドレンポットのタンク（ドレンタンク）内に貯留された凝縮水が、ドレンタンク内に挿入されたガス流出用の排気管部の下端開口に達するほどの水位に達すると、燃料ガスが排気管部の下端開口から流出できなくなるため、ドレンタンク内の水位が所定水位に達する前に凝縮水を定期的に取り出す必要がある。また、バイオマスガス化システムの運転中においては、ドレンタンク内に可燃性の燃料ガスが存在するため、ドレンポットから凝縮水を取り出す場合、蓋（天板）を開けて排水する訳にはいかない。さらに、ドレンタンクの底部にはタール系油が沈積しており、取り出した凝縮水にこのタール系油が混入していると、凝縮水から油を分離する後処理が必要になるので、ドレンタンクからは凝縮水のみを選択して取り出したいという要望がある。なお、ドレンポット内の水面付近には水より低比重の揮発系油からなる油層が浮かんでおり、このような揮発系油もなるべく取り込まないように凝縮水を取り出したい要望もある。
【０００５】
これらの要望を満たして凝縮水を取り出すためには、例えばドレンタンクの側部に凝縮水のみを取り出し可能な高さに排水管を設け、センサでドレンポット内の水位を検出して所定水位に達したら、排水管上に設けた電磁開閉弁を開弁したり、排水管に接続されたポンプを駆動したりして、凝縮水を自動的に取り出す構成が考えられる。しかし、これらの構成の場合、センサ及び電磁開閉弁あるいはポンプ等、さらにはこれらを制御するコントローラ等の電気部品が必要になり、凝縮水取出し装置の構成が複雑になるうえ、これらを作動させる電力が必要になって発電効率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたものであって、その目的は、ドレンポットに貯留された凝縮水を、電気部品をなるべく用いることなく簡単な構成で取り出すことができるドレンポットにおける凝縮水取出し装置及びバイオマスガス化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バイオマスガス化システムにおいてバイオマス原料を加熱してガス化することで生成した燃料ガスを発電装置に供給する前に該燃料ガス中の凝縮水を分離除去するドレンポットに備えられ、該ドレンポットに貯留された凝縮水を該ドレンポットから取り出すドレンポットにおける凝縮水取出し装置であって、前記ドレンポットを構成するドレンタンク内に貯留された凝縮水に水封された状態で挿入される導入管部を有するとともに管路両端にかかる水圧差に基づき前記ドレンタンク内の凝縮水を前記導入管部の導入口から導入して該ドレンタンク外へ汲み出す汲出し用管路と、前記汲出し用管路のうち前記導入口と反対側となる導出口に対し該汲出し用管路の管路両端に前記水圧差を発生させうる水圧を付与する水圧付与手段とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、ドレンタンク内の凝縮水は、汲出し用管路の管路両端にかかる水圧差に基づいて、ドレンタンク内の凝縮水に水封状態が維持された状態で挿入されている導入管部の導入口から導入されて、汲出し用管路を通じてドレンタンク外に汲み出される。導入管部は水封されているので、燃料ガスが汲出し用管路を通じて取り込まれることが防止される。よって、簡単な構成でドレンポット内の凝縮水を取り出すことができる。また、ドレンタンク内の凝縮水中に油層が沈積したり浮いていたりした場合でも、ドレンタンク内における汲出し用管路の導入口の高さを位置設定することで、油層を避けて凝縮水を選択的に取り出すことが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の凝縮水取出し装置において、前記ドレンポットは、前記ドレンタンク内の前記燃料ガスを流出可能に該ドレンタンク内に挿入された排気管部を備え、前記汲上げ用管路の前記ドレンタンク内の水中に挿入された前記導入管の導入口の高さは、前記排気管部とガス流出方向下流側で接続される前記発電装置の運転時に前記ドレンタンク内の圧力が運転停止時の圧力よりも上昇したために低下した運転時水位よりも低い高さに位置設定されていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、発電装置の運転時にドレンタンク内の圧力が運転停止時の圧力よりも上昇したために低下した運転時水位よりも低い水中領域からドレンタンク内の凝縮水を導入口から導入して汲み出すことができる。よって、発電装置の運転時にドレンタンク内の水位が下がっても、汲出し用管路を通じて燃料ガスが外部へ排出されることなく、凝縮水を取り出すことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の凝縮水取出し装置において、前記水圧付与手段は、前記汲出し用管路を通じて排水された凝縮水を貯留する排出用タンクと、前記排出用タンクの水位を所定水位に調整する水位調整手段とを備え、前記水位調整手段は、前記ドレンタンク内の水面が前記排気管部の挿入先端側開口部に達しない所定水位以下となるように前記排出用タンク内の水位を調整することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、汲出し用管路により汲み出された凝縮水は排出用タンクに貯留される。このとき、排出用タンク内の水位は、水位調整手段により調整され、その調整された水位に基づき汲出し用管路の導出口に必要な水圧が付与される。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の凝縮水取出し装置において、前記水位調整手段は、前記ドレンタンク内の水面が、前記ドレンタンク内に燃料ガスを流出させるために挿入された前記排気管部の挿入先端側開口部に達しない所定水位以下となるように前記排出用タンク内の水位を調整することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、水位調整手段により、ドレンタンク内の水面が排気管部の挿入先端側開口部に達しない所定水位以下となるように、排出用タンクの水位が調整される。このため、ドレンポットへ流入した燃料ガスは排気管部を通じてドレンポット外へ流出できる。すなわち、排気管部の挿入先端側開口部が水面下に浸漬して燃料ガスがドレンポットから流出できなくなって、発電装置が運転不能に陥る事態を回避できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の凝縮水取出し装置において、前記汲出し用管路の前記導入口の高さは、前記ドレンタンク内の底部に沈積した第一油層と前記凝縮水の水面に浮く第二油層との間の凝縮水層の高さに位置設定されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、汲上げ用管路を通じて、ドレンタンクの底部に沈積した第一油層（例えば水より高比重のタール系油層）の油や水面に浮く第二油層（例えば水より低比重の揮発系油層）の油が混入することなくその中間層の凝縮水層からほぼ凝縮水のみを選択して取り出すことができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の凝縮水取出し装置において、前記排出用タンクには、前記水位調整手段により調整された水位から規定される水面位置を加熱するための加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、汲出し用管路を通じて取り出した凝縮水に水より低比重の揮発系油が混入していても、排出用タンク内の水面に浮く揮発系油の油層が加熱手段により加熱されることで、揮発系油を揮発させることできる。よって、排出用タンク内の凝縮水から揮発系油を取り除くことができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、バイオマス原料を加熱して熱分解ガスを発生させるガス化炉と、ガス化炉で発生した高温の熱分解ガスを冷却する冷却手段と、冷却後の熱分解ガスを燃料ガスとして用いて発電を行う発電装置とを備えたバイオマスガス化システムであって、前記発電装置へ供給する前に予め燃料ガス中の凝縮水を分離除去するドレンポットを備え、前記ドレンポットには、該ドレンポットのドレンタンク内に貯留された凝縮水を該ドレンタンクから取り出すための請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝縮水取出し装置が備えられていることを要旨とする。
【００２０】
この構成によれば、バイオマスガス化システムにおいてドレンポットには、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝縮水取出し装置が備えられているので、バイオマスガス化システムにおいて、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ドレンポットに貯留された凝縮水を、電気部品をなるべく用いることなく簡単な構成で取り出すことが可能なドレンポットにおける凝縮水取出し装置及びバイオマスガス化システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をバイオマスガス化発電システムに備えられる冷却装置に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、バイオマスガス化発電システムの概略構成図を示す。図１に示すように、バイオマスガス化発電システム１１は、おが屑等の木質のバイオマス原料を投入するための投入ホッパ１２、投入されたバイオマス原料を加熱して熱分解（ガス化）するガス化炉１３、熱分解ガスを一時滞留させて熱分解ガスに含まれるタール等を分解除去するための滞留槽１４、熱分解ガスの冷却及び除塵を行う冷却除塵システム１５を備える。冷却除塵システム１５は、熱分解ガスを冷却するための水冷式サイクロン１６、一次冷却器１７及び二次冷却器１８と、冷却後の熱分解ガスの最終的な除塵を行って燃料ガスとするバグフィルタ１９とを備える。ガス化炉１３で生成された熱分解ガスは約８００〜９００℃の高温で、例えば水冷式サイクロン１６で約６００℃、一次冷却器１７で約４００〜５００℃、二次冷却器１８で約５０〜６０℃程度に冷却される。水冷式サイクロン１６、一次冷却器１７及び二次冷却器１８で使用される冷却水は、クーリングタワー２０で気化熱を奪うことでその水温を下げてポンプ２１により各部を通る経路で循環される。
【００２３】
バグフィルタ１９の下流側には送風機２２が設けられている。送風機２２は、バグフィルタ１９で除塵された燃料ガスを吸引力で引き込んで、その引き込んだ燃料ガスをドレンポット２３を経由して発電装置２４へ送り込む。但し、例えば発電装置２４の運転停止時などにおいては燃料ガスをフレアスタック２５へ送り、フレアスタック２５で燃料ガスを燃焼させてから排気する。もちろん、発電装置２４で使用されない余分な燃料ガスをガスタンクに一時貯留する構成も採用できる。なお、送風機２２が下流方向へ送風することで、送風機２２の上流側にはガスを下流方向へ引き込もうとする負圧が発生する。
【００２４】
発電装置２４は、燃料ガスの燃焼で運転駆動されるエンジン２６と、エンジン２６の回転出力を利用して発電する発電機２７とを備える。このバイオマスガス化発電システム１１からは、発電機２７で発電された電気が得られるとともに、エンジン２６の排気ガスの廃熱を利用した温水等が得られる。なお、送風機２２から発電装置２４まで燃料ガスが搬送される距離が比較的長く（例えば３０〜２００ｍ）、エンジン２６に供給される直前に設けられたドレンポット２３で水分を凝縮除去してから燃料ガスはエンジン２６に供給される。そして、本実施形態では、ドレンポット２３に貯留された凝縮水をドレンポット２３から取り出す凝縮水取出し装置に特徴がある。なお、本実施形態の発電装置２４は、デュアルフューエルエンジン発電方式を採用している。
【００２５】
図２は、ドレンポット及びドレンポットに備えられた凝縮水取出し装置を示す模式側断面図である。図２に示すように、ドレンポット２３と凝縮水取出し装置４１は所定距離を隔てて併設されている。
【００２６】
ドレンポット２３は、複数本の脚部３１に支持された略円筒状のドレンタンク３２を備える。ドレンタンク３２は、上側が開口した有底円筒状のタンク３３と、タンク３３の上端開口を気密状態に閉塞する天板３４とを有している。天板３４の略中央位置には排気管部３５が、ドレンタンク３２内に略鉛直に所定長さ挿入された状態で取り付けられている。
【００２７】
また、ドレンタンク３２の側部にはやや上寄り位置にガス流入管部３３Ａが突設され、このガス流入管部３３Ａに接続された管路（図示省略）を通じて燃料ガスがドレンタンク３２内に流入する。この管路はドレンポット２３側ほど低くなる傾斜をつけて配管されており、管路内を移送される過程で燃料ガスが冷えて生成した凝縮水がドレンポット２３内へ流れ込むようになっている。また、ドレンタンク３２内へ流入した燃料ガスはドレンタンク３２内で旋回してその遠心力で凝縮水が分離され、分離された凝縮水はドレンタンク３２の内壁面を伝って下方へ流れ、ドレンタンク３２内に貯留される。そして、凝縮水が分離された燃料ガスはドレンタンク３２内の中央に位置する排気管部３５の下端開口（挿入先端側開口部）から流入して排気管部３５の上端開口から流出する。
【００２８】
ここで、ドレンポット２３内において燃料ガスから分離された凝縮水には油分も含まれる。このため、図２に示すように、ドレンタンク３２内に貯留された液の底層には水より高比重のタール系油（例えばナフタレン系油等を含む）からなるタール系油層Ａ（第一油層）が沈積し、また表面には水より低比重の揮発系油からなる揮発系油層Ｂ（第二油層）が浮いた状態にある。そして、底層のタール系油層Ａと上層の揮発系油層Ｂとの中間層に凝縮水層Ｗ１が存在している。また、ドレンタンク３２の底部には下方へ突出する排水管３３Ｂが設けられ、排水管３３Ｂの途中には開閉弁３６が設けられている、開閉弁３６を開弁することで、タール系油層Ａのタール系油の排出が可能となっている。
【００２９】
ドレンポット２３から流出した燃料ガスはエンジン２６に供給される。エンジン２６は発電機２７を駆動して発電が行われる。
図２に示すように、凝縮水取出し装置４１は、脚部４２に支持された有底四角筒状のタンク４３を備える。タンク４３は仕切り板４４で区画された二槽構造で、ドレンポット２３に近接して位置する第一排出用タンク（以下、単に「第一タンク４５」という）と、第一タンク４５と仕切り板４４で区画された第二排水用タンク（以下、単に「第二タンク４６」という）とを有している。
【００３０】
ドレンタンク３２と第一タンク４５との間には、汲出し用管路４７が架け渡されている。汲出し用管路４７は、例えばＵ字形のパイプ（Ｕ字管）からなり、Ｕ字管の中央部で連接している管部４７Ａの両端部から略直角に曲がって互いに平行に真っ直ぐ延出する長短二本の管部４７Ｂ，４７Ｃを有する。短い側の管部４７Ｂはドレンタンク３２内の凝縮水Ｗ中に挿入（浸漬）され、長い側の管部４７Ｃは第一タンク４５内の凝縮水Ｗ中に挿入（浸漬）されている。汲出し用管路４７の架設部分である管部４７Ａの途中には、メンテナンス用の開閉弁４８が設けられており、通常、凝縮水取出し装置４１は開閉弁４８が開弁した状態で使用される。
【００３１】
第一タンク４５の一側部となる仕切り板４４には、水位調整手段としてのオーバーフロー管４９が接続されている。オーバーフロー管４９は、仕切り板４４の下側寄り位置に接続されるとともに上方へ向かって延びており、このオーバーフロー管４９の上端開口高さにより第一タンク４５における最高水位が規定される。また、オーバーフロー管４９の上端開口高さは、汲出し用管路４７を通じて連通するドレンタンク３２側の液面高さも規定しており、その規定される液面の最高高さが排気管部３５の下端開口高さよりも所定距離だけ下方の高さになるように位置設定されている。つまり、このオーバーフロー管４９の上端開口高さにより、第一タンク４５内の液面高さ（水位）が規定されるだけでなく、ドレンタンク３２内の液面高さ（水位）も調整される。なお、本実施形態では、第一タンク４５及びオーバーフロー管４９により水圧付与手段が構成される。
【００３２】
すなわち、図２に示すように、ドレンタンク３２内の液面は、エンジン停止時にはオーバーフロー管４９により決まる第一タンク４５内の液面と同じ高さである最高高さの液面Ｌ０（図２における一点鎖線）を超えることはない。但し、この液面Ｌ０はエンジン停止時の最高液面高さであり、通常は、これより少し低い液面がエンジン停止時の液面Ｌ１となる。また、エンジン運転時には、ドレンタンク３２内が加圧されて正圧になるため、図２に示すようにエンジン停止時の液面Ｌ１よりその加圧（正圧）に応じた高さ分だけ液面が下降した液面Ｌ２となる。
【００３３】
そして、汲出し用管路４７は、ドレンタンク３２内の凝縮水Ｗ中に挿入された管部４７Ｂの先端開口（以下、「導入口４７Ｄ」という）が、エンジン運転時の液面Ｌ２と、タール系油層Ａの油を吸い込むことのない最低の高さである最低位置Ｈ１との中間に位置するように設定されている。ここで、最低位置Ｈ１は、タール系油層Ａの想定される最大の層厚に相当する高さをＨmaxとすると、この高さＨmaxよりも所定高さΔＨだけ上方に位置するように設定されている。このΔＨは、この距離だけタール系油層Ａの上面から上方へ離れれば、管部４７Ｂの導入口４７Ｄからタール系油層Ａの油が吸い込まれることのない最小の距離である。よって、汲出し用管路４７の導入口４７Ｄが、最低位置Ｈ１とエンジン運転時の液面Ｌ２との間に位置するため、管部４７Ｂからはエンジン２６の運転・停止に関わらず、常に凝縮水Ｗのみが汲み出されるようになっている。但し、凝縮水層Ｗ１にも揮発性の油分が幾分含まれているため、図２に示すように、第一タンク４５内の凝縮水Ｗの液面にも揮発系油層Ｃが浮かんでいる。
【００３４】
図２に示すように、第一タンク４５の上側開口付近には、上端開口と少しの隙間を隔てて蓋体５０が配置されている。蓋体５０の下面（内面）には発熱手段としてのヒータ５１が、蓋体５０を第一タンク４５の上部に被せた状態において、液面近くに位置するように設けられている。ヒータ５１が電源５２からの通電により加熱されると、その熱により第一タンク４５内の液面に浮かぶ揮発系油層Ｃが加熱されて揮発系油が揮発し、揮発した揮発系油が蓋体５０と第一タンク４５との隙間を介して排気されるようになっている。なお、揮発系油層Ｃの揮発系油は、ドレンポット２３側の揮発系油層Ｂに比べ僅かな量であるうえ、排気されても環境にほとんど無害である。もちろん、この揮発系油の気体を燃焼させて排気してもよい。
【００３５】
第二タンク４６には、オーバーフロー管４９から溢流した凝縮水Ｗが貯留される。第二タンク４６内にはポンプ５３（例えば水中ポンプ）が所定高さ位置に配置されている。このポンプ５３により第二タンク４６内の凝縮水Ｗが汲み上げられて管路５４を通じて外部へ排水される。なお、ポンプ５３はフロート付きで、第二タンク４６内の凝縮水を一定範囲内の水位に保ちつつ凝縮水Ｗの汲み出し動作を行う。
【００３６】
次に、上記のように構成されたドレンポット２３及び凝縮水取出し装置４１の作用について説明する。凝縮水取出し装置４１は、汲出し用管路４７を通じてその管路両端の水圧差に基づきドレンポット２３内の凝縮水Ｗを汲み出して第一タンク４５内へ排水するものである。ここで、管路両端の水圧差は、ドレンタンク３２内のガス圧変化に応じても変化するため、このガス圧変化に伴う水圧差の変化に応じて凝縮水Ｗはドレンタンク３２と第一タンク４５との間で移送される。
【００３７】
まずエンジン停止時の液面Ｌ１について説明する。例えばエンジン停止時において、ドレンタンク３２内の液面がオーバーフロー管４９の上端開口高さから規定される最高高さの液面Ｌ０にあるとし、第一タンク４５内の液面がオーバーフロー管４９の上端開口高さから決まる図２に示す最高高さにあるとする。エンジン２６の運転が開始されると、ドレンタンク３２内のガス圧が高まるため、ドレンタンク３２内の液面が下がりつつ凝縮水Ｗが汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５側へ押し出される。その押し出された分だけ第一タンク４５内の凝縮水Ｗが増え、その増えた分の凝縮水はオーバーフロー管４９の上端開口から溢流する。その結果、このエンジン運転時には、ドレンタンク３２内の液面は、汲出し用管路４７の両端にそれぞれかかる、ドレンタンク３２内のガス圧及び液面高さから決まる水圧の和と、第一タンク４５内の液面（オーバーフロー管４９の上端開口高さに等しい液面）から決まる水圧とが均衡する液面高さまで下降する。この状態からエンジン停止状態に切り換わると、ドレンタンク３２内の加圧（正圧）が無くなるため、第一タンク４５内の凝縮水が、汲出し用管路４７を通じてドレンタンク３２と第一タンク４５の各液面が同じ高さになるまで、ドレンタンク３２側へ逆流する。このときの液面はオーバーフロー管４９から溢流した分だけ液面Ｌ０よりも少し低い液面Ｌ１で、以後、この液面Ｌ１がエンジン停止時の液面となる。このエンジン停止時の液面Ｌ１を基準として汲出し用管路４７の導入口４７Ｄの高さは位置決めされている。
【００３８】
例えばエンジン停止時の液面Ｌ１から、エンジン２６の運転が開始されると、ドレンタンク３２内のガス圧が高まるため、液面が下がりつつ凝縮水Ｗが汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５側へ押し出され、ドレンタンク３２内の液面は図２に示す液面Ｌ２まで低下する。このとき液面低下分の量の凝縮水がドレンタンク３２内から汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５内へ取り出される。そして、第一タンク４５内の液面はオーバーフロー管４９の上端開口高さにほぼ一致する高さまで上昇する。その後、エンジン運転中はこの液面レベルに保たれる。
【００３９】
エンジン運転中は、ガス流入管部３３Ａからドレンタンク３２内へ流入した燃料ガスはドレンタンク３２内を旋回してその遠心力で凝縮水が分離除去された後、排気管部３５を通ってその上端開口から流出する。そして、ドレンポット２３内で分離除去された凝縮水は内壁面を伝って貯留される。こうしてドレンタンク３２内に増えた分の凝縮水が汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５へ徐々に取り出される。このため、エンジン運転中はドレンタンク３２内の液面高さは液面Ｌ２に保たれる。このとき、汲出し用管路４７の導入口４７Ｄが、最低位置Ｈ１とエンジン運転時の液面Ｌ２との中間位置、すなわち凝縮水層Ｗ１のほぼ中間に位置するので、汲出し用管路４７により凝縮水Ｗのみが選択的に取り出され、底部に沈積したタール系油層Ａの油や上層の揮発系油層Ｂの油がその取り出された凝縮水に混入することはない。また、導入口４７Ｄの高さがエンジン運転中の液面Ｌ２より低く位置し、管部４７Ｂが水封状態に維持されるため、燃料ガスが汲出し用管路４７を通じて取り込まれることもない。
【００４０】
また、第一タンク４５内の水面には揮発系油層Ｃが浮いているが、ヒータ５１により揮発系油層Ｃが加熱されることでその揮発系油は揮発し、第一タンク４５と蓋体５０との隙間を通って外部へ放出される。また、オーバーフロー管４９から溢流して第二タンク４６に貯留された凝縮水は、所定水位に達する度にポンプ５３が駆動されることで管路５４を通じて外部へ排出される。こうしてエンジン運転中にドレンタンク３２内で増えた凝縮水はドレンポット２３から汲出し用管路４７を通じて自動的に排出される。
【００４１】
一方、エンジン停止状態になると、ドレンタンク３２内のガス圧の正圧が無くなるため、第一タンク４５内の凝縮水Ｗが汲出し用管路４７を通じてドレンタンク３２側へ逆流し、ドレンタンク３２内の液面が液面Ｌ２からエンジン停止時の液面Ｌ１まで上昇する。このとき、第一タンク４５内の液面は凝縮水の逆流により低下し、ドレンタンク３２内の液面Ｌ１とほぼ同じ高さとなる。
【００４２】
また、エンジン停止中においてドレンタンク３２内の凝縮水が増えても、ドレンタンク３２内の液面は、オーバーフロー管４９の上端開口高さで規定される液面Ｌ０を超えることがない。この結果、排気管部３５の下端開口が凝縮水に浸かることがない。よって、排気管部３５の下端開口に液面が達したことに起因して燃料ガスが流出できなくなる事態を回避できる。
【００４３】
ところで、仮にドレンポット２３内の凝縮水Ｗを第一タンク４５内に液中に排水する構成でなく、ただ大気中に排水するだけの構成とすると、エンジン運転時に加圧されたガス圧（正圧）によってドレンタンク３２内の凝縮水Ｗはその液面が導入口４７Ｄに達するまで排水されてしまい、燃料ガスが汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５へ排出されることも起こりうる。これに対し、本実施形態では、ドレンポット２３内の凝縮水Ｗを第一タンク４５内に貯留された凝縮水中に排水する構成であるので、第一タンク４５内の水位に応じた水圧が汲出し用管路４７の導出口４７Ｅ側にかかるため、導入口４７Ｄ側の水圧が導出口４７Ｅ側の水圧と均衡する液面Ｌ２となる水位までしか低下しない。このため、管部４７Ｂの水封状態が維持されるため、燃料ガスが汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５側へ排出されることがない。
【００４４】
また、エンジン停止時には、ドレンタンク３２内のガス圧の正圧が無くなることで、第一タンク４５から凝縮水が逆流してドレンタンク３２内の液面が上昇するので、エンジン停止時の液面Ｌ１に戻る。よって、エンジン停止時におけるドレンタンク３２内の液面は、いつもほぼ一定の液面Ｌ１となる。このようにエンジン停止時の液面Ｌ１がいつもほぼ同じ高さにあることから、エンジン運転時にドレンタンク３２内が加圧されてその加えられた一定のガス圧（正圧）に応じた分だけ下がった液面は常にほぼ一定の液面Ｌ２に保持される。この結果、常に最低位置Ｈ１とエンジン運転時の液面Ｌ２との中間位置、すなわち凝縮水層Ｗ１の中間部分から凝縮水を取り出すことができる。
【００４５】
仮にエンジン停止時の液面高さがその都度変化していると、エンジン運転時の液面高さがエンジン停止時の液面高さに応じて上下するため、必ずしも凝縮水層Ｗ１の中間部分から凝縮水を取り出すことができなくなる。しかし、本実施形態によれば、エンジン停止時の液面をいつもほぼ一定に保つことができることから、エンジン運転時の液面がいつも一定の液面Ｌ２に保たれ、凝縮水層Ｗ１の中間部分から凝縮水を取り出すことができる。
【００４６】
以上詳述した第１実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）ドレンタンク３２内に貯留された凝縮水を、ドレンタンク３２内の水中に挿入された管部４７Ｂを水封状態に維持しつつ汲出し用管路４７を通じてその管路両端の水圧差に基づき汲み出す構成を採用した。よって、電気部品等を用いることのない簡単な構成で、人手を介さず自動的にドレンポット２３から凝縮水を取り出すことができる。しかも、このとき管部４７Ｂが水封状態に維持されるので、燃料ガスが導入口４７Ｄから導入されて汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５側へ取り込まれる事態を回避できる。
【００４７】
（２）汲出し用管路４７の導入口４７Ｄの高さを、エンジン運転時（発電装置２４の運転時）の液面Ｌ２より低く設定したので、エンジン運転時にドレンタンク３２内が加圧されて液面が下降しても、燃料ガスが汲出し用管路４７を通じて第一タンク４５側へ取り込まれることを確実に防止できる。
【００４８】
（３）底部に沈積するタール系油層Ａと液面に浮かぶ揮発系油層Ｂとの間の凝縮水層Ｗ１から凝縮水を取り出す構成なので、油が混入することなく凝縮水Ｗのみを選択して取り出すことができる。このため、取り出した凝縮水に混入した油を除去するための後処理を施すことなく、取り出した凝縮水をそのまま排水できる。
【００４９】
（４）排出用タンクである第一タンク４５にオーバーフロー管４９を設け、ドレンタンク３２内の液面を最高高さに達したときでも、排気管部３５の下端開口より所定距離だけ下方の位置になるように調整したので、ドレンタンク３２内の凝縮水Ｗが排気管部３５の下端開口に達する水位になるまで溜まることを回避できる。このため、排気管部３５の下端が凝縮水Ｗに浸漬したことに起因して、ドレンポット２３内へ流入した燃料ガスがドレンポット２３から流出できなくなって、発電装置２４が運転不能に陥る事態を確実に防止できる。
【００５０】
（５）汲出し用管路４７の導出口４７Ｅ側を、オーバーフロー管４９を備えた第一タンク４５内の凝縮水Ｗに浸漬させる構成としたので、エンジン停止時の液面Ｌ１をいつもほぼ一定高さに保つことができる。このため、エンジン運転時の液面Ｌ２もいつもほぼ同じ高さに保つことができ、その液面Ｌ２の高さを基準にして最低位置Ｈ１と液面Ｌ２との中間位置に位置決めされた導入口４７Ｄによって、いつも凝縮水層Ｗ１の中間部分から凝縮水を取り出すことができる。また、エンジン運転時にドレンタンク３２内の液面が加圧されても、液面が導入口４７Ｄに達するまで下降する事態を回避できる。このため、燃料ガスが汲出し用管路４７を通じて取り込まれることを確実に防止できる。
【００５１】
（６）第一タンク４５内の液面に浮かぶ揮発系油層Ｃをヒータ５１で加熱する構成なので、揮発系油層Ｃの揮発系油を揮発させて外部へ放出させることができる。
（７）汲出し用管路４７の導入口４７Ｄの高さを、タール系油層Ａが想定される最大の沈積厚であってもその油を吸い込むことのない最低の高さである最低位置Ｈ１と、エンジン運転時の液面Ｌ２とのほぼ中間位置に設定した。よって、タール系油層Ａの沈積厚が想定より多少増えたり、エンジン運転時の液面Ｌ２が想定する高さより多少下がったりしても、凝縮水Ｗのみを選択的に取り出すことができる。
【００５２】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態では、汲出し用管路４７の導入口４７Ｄの高さを、最低位置Ｈ１とエンジン運転時の液面Ｌ２との中間位置に設定したが、液面Ｌ２より低い位置であれば足りる。この場合、例えば揮発系油層Ｂの油が混入して凝縮水を取り出しても、第一タンク４５においてヒータ５１の加熱により揮発系油を除去できるので、凝縮水のみを排出できる。
【００５３】
・エンジン運転状態が複数種あって、エンジン運転時にドレンタンク３２内に加わる加圧値が運転状態の種類に応じて複数段階ある構成でも採用できる。この場合、最も加圧値が高く液面が最も低くなる液面をエンジン運転時の液面Ｌ２とし、この液面Ｌ２より低い位置、特に最低位置Ｈ１と液面Ｌ２との中間位置に導入口４７Ｄの高さを位置設定すればよい。
【００５４】
・汲出し用管路４７としてＵ字管（Ｕ字形パイプ）を採用したが、管形状は適宜変更できる。例えば汲出し用管路４７のドレンポット側の水中に挿入される管部の先端開口（導入口）が上向きとなるように配置される管形状や、管部が水平に配置されて導入口が水平方向を向く管形状なども採用できる。要するに、管部の先端開口が凝縮水層から凝縮水を取り出し可能な構成であれば汲出し用管路４７の管形状や管部（導入口）の向き・位置などは適宜設定できる。なお、例えば導入管部の導入口が上向きや横向きの場合は、導入口の高さの設定範囲を、第一油層であるタール系油層Ａの上面と、エンジン運転時の液面Ｌ２との間の領域にまで更に広げてもよい。
【００５５】
・水位調整手段は、オーバーフロー管４９に限定されない。例えば第一タンク４５の上端部に所定水位に達したら凝縮水を溢流させる排水口（切欠凹部等）を設け、これを水位調整手段としてもよい。さらには凝縮水を第一タンクから溢れさせる構成とし、第一タンクの上端高さをＬ０に位置設定することにより、水位調整手段を構成することもできる。
【００５６】
・ヒータ５１に替えて、廃熱を利用した温水を第一タンク内に配管されたパイプ内に循環させて揮発系油層を加熱する加熱手段も採用できる。また、第一タンク４５内の凝縮水に直接温水を供給する温水供給装置（加熱手段）を採用して、温水で揮発系油層を温める構成も採用できる。
【００５７】
・ヒータ５１等の加熱手段は廃止してもよい。例えば常温でも揮発して消失する揮発系油であれば、特に加熱する必要はない。
・開閉弁４８を電磁弁にしたり水温センサを設けたりするなど、ドレンポットの凝縮水取り出し原理と関係ない部分において電気部品を採用してもよい。
【００５８】
・バイオマス原料は、木質バイオマスに限定されない。ガス化炉での加熱によりその後の少なくとも冷却過程で煤を発生する熱分解ガスを生成するバイオマスガス化システムに広く本発明を採用することができる。
【００５９】
・バイオマスガス化発電システムの発電方式は、デュアルフューエルエンジン発電方式に限定されず、例えばガスエンジン発電方式やタービン発電方式、燃料電池発電方式でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】一実施形態のバイオマスガス化発電システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】ドレンポット及び凝縮水取出し装置を示す模式側断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…バイオマスガス化システムとしてのバイオマスガス化発電システム、１２…投入ホッパ、１３…ガス化炉、１４…滞留槽、１５…冷却除塵システム、１６…冷却手段を構成する水冷式サイクロン、１７…冷却手段を構成する一次冷却器、１８…冷却手段を構成する二次冷却器、１９…バグフィルタ、２０…クーリングタワー、２２…送風機、２３…ドレンポット、２４…発電装置、２５…フレアスタック、２６…エンジン、２７…発電機、３２…ドレンタンク、３５…排気管部、４１…凝縮水取出し装置、４５…水圧付与手段を構成するとともに排出用タンクとしての第一タンク、４６…第二タンク、４７…汲出し用管路、４７Ａ…管部、４７Ｂ…導入管部としての管部、４７Ｃ…管部、４７Ｄ…導入口、４７Ｅ…導出口、４９…水圧付与手段を構成するとともに水位調整手段としてのオーバーフロー管、５０…蓋体、５１…ヒータ、Ｌ１…エンジン停止時の液面、Ｌ２…エンジン運転時の液面、Ｈ１…位置、Ａ…第一油層としてのタール系油層、Ｂ…第二油層としての揮発系油層、Ｃ…揮発系油層、Ｗ１…凝縮水層、Ｗ…凝縮水。
【図１】
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【図２】
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