(57)【要約】【課題】従来、大気放出して廃棄していた二酸化炭素をエネルギー源として有効に使用し得る消化ガスの発電システムを提供することを課題とする。【解決手段】メタン及び二酸化炭素を主成分とする消化ガスを昇圧する消化ガス昇圧機１と、この消化ガス昇圧機１に接続され，昇圧された消化ガスをメタンと二酸化炭素に分離する分離塔３と、この分離塔３で分離した二酸化炭素を用いて発電を行う発電装置１０とを具備することを特徴とする消化ガスの発電システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン及び二酸化炭素を主成分とする消化ガスを昇圧する消化ガス昇圧機と、
この消化ガス昇圧機に接続され，昇圧された消化ガスをメタンと二酸化炭素に分離する分離塔と、
この分離塔で分離した二酸化炭素を用いて発電を行う発電装置とを具備することを特徴とする消化ガスの発電システム。
【請求項２】
前記分離塔の上部から昇圧したＣＯ２吸収液を供給する給液ポンプと、
前記分離塔上部に接続された、メタン中の水分を除去する除湿器とを更に具備し、
前記発電装置は前記分離塔から引き抜かれた、二酸化炭素を吸収した高圧のＣＯ２吸収液を大気圧に開放する際に発生する圧力によりタービンを回転させて発電を行うことを特徴とする請求項１記載の消化ガスの発電システム。
【請求項３】
前記分離塔は昇圧された消化ガスを加温して超臨界状態の二酸化炭素を生成し、前記分離塔の上部からメタンが精製されるとともに、前記発電装置は前記分離塔から引き抜かれた超臨界状態の二酸化炭素をスプレー状態で発散さる際に発生するエネルギーによりタービンを回転させて発電を行うことを特徴とする請求項１記載の消化ガスの発電システム。
【請求項４】
前記消化ガス昇圧機の上流側に、消化ガス中の水分を分離するミストセパレータが配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の消化ガスの発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、消化ガスの発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物の嫌気性発酵により得られる消化ガスは、ＣＨ４６０％，ＣＯ２４０％，及びその他の微量の不純物を含んでいる。従来、ＣＨ４ガスを有効利用するため、ＣＯ２の除去が行われている。
【０００３】
ＣＯ２の除去方法としては、吸着法やＰＳＡ法、水による吸収法等が挙げられ、高純度のＣＨ４を得るために消化ガスの精製が行われている。しかし、これらの方法では、精製されたＣＨ４ガスは有効的に利用されているが、ＣＯ２については単に分離除去して大気放出などされており、有効的に利用されていない。また、ＣＯ２の有効利用についての検討についても、吸収水中に吸収されたＣＯ２を減圧回収して、精製したＣＯ２として工場などに利用しようという考え方が主である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態の目的は、従来、大気放出して廃棄していた二酸化炭素をエネルギー源として有効に使用し得る消化ガスの発電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】
【０００６】
実施形態によれば、メタン及び二酸化炭素を主成分とする消化ガスを昇圧する消化ガス昇圧機と、この消化ガス昇圧機に接続され，昇圧された消化ガスをメタンと二酸化炭素に分離する分離塔と、この分離塔で分離した二酸化炭素を用いて発電を行う発電装置とを具備することを特徴とする消化ガスの発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係る消化ガスの発電システムの説明図。
【図２】実施例２に係る消化ガスの発電システムの説明図。
【図３】実施例３に係る消化ガスの発電システムの説明図。
【図４】実施例４に係る消化ガスの発電システムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態について詳細に説明する。  
（実施例１）  
図１は、実施例１に係る消化ガスの発電システムの概略図を示す。  
図中の符号１は、消化タンク（図示せず）から送られてきた消化ガス中の水分を分離するミストセパレータを示す。ここで、消化ガスは、メタンと二酸化炭素を主成分とし、その他に水蒸気等を含んでいる。ミストセパレータ１の下流側には、消化ガス昇圧機２，分離塔３が順次接続されている。消化ガス昇圧機２では、消化ガスを２ＭＰａ程度まで昇圧した後、分離塔３に送る。分離塔３の上部には、昇圧したＣＯ２吸収液（水など）を分離塔３に供給する給液ポンプ４を介装した配管５ａが接続されている。分離塔３では、昇圧したＣＯ２吸収液を吸液ポンプ４により分離塔３の上部から供給することにより、ＣＯ２をＣＯ２吸収液に溶解させている。
【０００９】
分離塔３の上部には、除湿器６を介装した配管５ｂが接続されている。分離塔３でＣＯ２を溶解させることにより精製されたＣＨ４は、除湿器６で水分を除去され、純度を高めたＣＨ４ガスとして取り出され、有効利用される。前記分離塔３の下部には切換弁７を介装した配管５ｃが接続され、前記切換弁７にはＣＯ２を吸収した高圧液を流す配管５ｄが接続されている。配管５ｄには、タービン８，発電機９が順次介装されている。これらのタービン８及び発電機９により発電装置１０が構成されている。前記高圧液は、分離塔３から引き抜かれた後、大気圧に開放される際に発生する圧力を利用して、タービン８を回すことにより、発電機９を利用して発電を行う。タービン８からは液体やＣＯ２以外のガス（オフガス）が取り出される。
【００１０】
実施例１によれば、分離塔３でＣＯ２を溶解させ、精製されたＣＨ４を除湿器６で水分を除去することにより、純度を高めたＣＨ４ガスとして取り出し、有効利用することができる。また、分離塔３からの高圧液は分離塔３から引き抜かれた後、大気圧に開放する際に発生する圧力を利用して、タービン８を回すことにより、発電機９を利用して電気エネルギーとして有効に利用することができる。
【００１１】
（実施例２）  
図２は、実施例２に係る消化ガスの発電システムの概略図を示す。なお、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。  
実施例２の発電システムは、実施例１の発電システムと比較して、ミストセパレータ１を省き、消化タンクから送られてきた消化ガスをそのまま消化ガス昇圧機２で昇圧することにより、消化ガス中に含まれる水分を液化することを特徴とする。  
実施例２によれば、実施例１と比較して、給液ポンプを介装した配管を省き、給液ポンプによる昇圧水の供給を省くことができるので、発電システムを簡略化することができる。
【００１２】
（実施例３）  
図３は、実施例３に係る消化ガスの発電システムの概略図を示す。なお、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。  
図中の符号１１は分離塔３とタービン８を接続する配管であり、三方弁１２が介装されている。この三方弁１２には、水等の液体を供給する配管１３が接続されている。ここで、水等の液体を配管１３から送るのは、発電効率を上げるためである。
【００１３】
実施例３において、ミストセパレータ１で水分を分離した後のガスは、消化ガス昇圧機２で８ＭＰａ程度まで昇圧し、昇圧したガスを分離塔３に入れる。分離塔３では内部を３５℃程度に加温することにより、分離塔３内でＣＯ２は超臨界状態になる。ＣＨ４は消化ガスとして分離塔３の上部より引き抜かれる。一方、超臨界状態となったＣＯ２は、分離塔３から超臨界液として引き抜かれ、三方弁１２で水などの液体を混ぜて、スプレー状態で発散させるエネルギーを利用して、タービン８を回すことにより、発電機９を利用して電気エネルギーとして有効に利用することができる。  
なお、実施例３において、ＣＯ２を超臨界状態にするために８ＭＰａ程度まで昇圧したが、７ＭＰａ以上であればよい。
【００１４】
（実施例４）  
図４は、実施例４に係る消化ガスの発電システムの概略図を示す。なお、図１，図３と同部材は同符号を付して説明を省略する。なお、図４中の符号１４は、分離塔３とタービン８を接続する配管１１に介装された開閉弁を示す。  
実施例４の発電システムは、実施例３の発電システムと比較して、ミストセパレータ１を省いて、消化タンクから送られてきた消化ガスをそのまま昇圧して超臨界状態にすることにより、消化ガス中に含まれる水分を液化することを特徴とする。  
実施例４によれば、実施例３と比較して、分離塔３の後段部で超臨界状態のＣＯ２に水などの液体を混ぜることがないため、水等の液体を送る配管を省き、発電システムを簡略化することができる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００１６】
１…ミストセパレータ、２…消化ガス昇圧機、３…分離器、４…給液ポンプ、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，１１，１３…配管、６…除湿器、７…切換弁、８…タービン、９…発電機、１０…発電装置、１２…三方弁、１４…開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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