JP2007321520A - Use of heat generated at biomass power generation facilities - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオマス発電施設にて発生する高温の燃焼ガスの保有熱量を利用し、併設するアスファルトプラントのバーナの燃焼用空気を加熱するようにしたバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法に関する。 The present invention relates to a method of using heat generated in a biomass power generation facility that uses the amount of heat stored in a high-temperature combustion gas generated in a biomass power generation facility and heats the combustion air of a burner in an adjacent asphalt plant.
最近、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを適当なサイズに破砕・粉砕した後、これを例えば、間接加熱式のガス化炉にて無酸素或いは低酸素状態で熱分解することで水素やメタンなどを含んだ可燃性ガスと炭化物を生成し、生成した可燃性ガスを燃焼させ、その際に生じる高温の燃焼ガスを発電用ボイラに供給することで蒸気タービンを駆動させて発電を行うようにしたバイオマス発電施設が実用化されつつある。なお、生成された炭化物は、例えば、ガス化炉用の燃料としたり活性炭などとして有効利用されている(特許文献1)。 Recently, woody biomass such as waste wood and thinned wood is crushed and pulverized to an appropriate size, and then thermally decomposed in an oxygen-free or low-oxygen state in an indirect heating gasifier. It generates flammable gas and carbide containing methane and methane, burns the generated flammable gas, and supplies the high-temperature combustion gas generated at that time to the power generation boiler to drive the steam turbine to generate power Such biomass power generation facilities are being put into practical use. In addition, the produced | generated carbide | carbonized_material is used effectively as a fuel for gasifiers, activated carbon, etc. (patent document 1), for example.
ところで、アスファルトプラント工場においては、道路舗装材を製造する各種設備が設置されており、使用されるエネルギーは主として骨材加熱に使用されるA重油または都市ガスなどの化石燃料と、プラント稼働に使用される電力である。このアスファルトプラント工場においても地球温暖化防止のためのCO2(二酸化炭素)の排出量抑制が命題となっており、CO2排出量を削減する義務がある。アスファルトプラントのCO2排出量はアスファルト混合物生産量の原単位から概算すると、燃料で約25kg−CO2/トン、電力で約5kg−CO2/トンであり、燃料によるCO2排出量が大部分を占めている。 By the way, in the asphalt plant factory, various facilities for manufacturing road pavement materials are installed, and the energy used is mainly used for fossil fuels such as heavy oil A or city gas used for heating aggregates, and for plant operation. Power. Even in this asphalt plant factory, the suppression of CO 2 (carbon dioxide) emissions to prevent global warming is a proposition, and there is an obligation to reduce CO 2 emissions. When CO 2 emissions asphalt plant is estimated from intensity of the asphalt mixture production, about 25 kg-CO 2 / ton fuel, about 5 kg-CO 2 / ton power, CO 2 emissions from the fuel largely Accounted for.
現在、アスファルトプラントに使用されている燃料の発熱量から見た有効熱の効率は80%程度であり、ドライヤの排ガス温度が100〜120℃となっていてこれ以上に排ガス温度を下げることは結露の問題があり、加熱効率を高めることが限界に達していて抜本的なCO2削減の方法は極めて困難な状況にある。
そこで、本発明者らはバイオマス発電施設に着目し、バイオマス発電施設にて発電を行う際に発生する高温の燃焼ガスが有する高い保有熱量を利用し、アスファルトプラントのドライヤのバーナへ供給する燃焼用空気を予め加熱するようにすれば、バーナ燃焼時の燃料使用量を減らしてもバーナからの熱風温度を十分に維持することができ、CO2の削減が図れるのではないかと考えた。 Therefore, the present inventors pay attention to the biomass power generation facility, and use the high amount of heat possessed by the high-temperature combustion gas generated when generating power in the biomass power generation facility to supply to the burner of the asphalt plant dryer. It was thought that if the air was preheated, the hot air temperature from the burner could be sufficiently maintained even if the amount of fuel used during burner combustion was reduced, and CO 2 could be reduced.
本発明は上記の点に鑑み、バイオマス発電施設から発生する高温の燃焼ガスを利用してアスファルトプラントのバーナの燃焼用空気を加熱し、バーナの燃料使用量を減らしてCO2の削減を図るようにしたバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法を提供することを課題とする。 In view of the above, the present invention uses the high-temperature combustion gas generated from the biomass power generation facility to heat the combustion air for the burner of the asphalt plant, thereby reducing the fuel consumption of the burner and reducing CO 2. It is an object of the present invention to provide a method for using heat generated in a biomass power generation facility.
上記の課題を解決するために、請求項1記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法は、バイオマスをガス化炉にて熱分解して可燃性ガスと炭化物を生成し、生成した可燃性ガスを燃焼させて生じる高温の燃焼ガスを利用して発電を行うバイオマス発電施設と、アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントとを併設し、アスファルトプラントの稼働時にはバイオマス発電施設にて発生する高温の燃焼ガスと清浄空気とを熱交換させて清浄空気を加熱し、高温となった清浄空気をアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナの燃焼用空気として供給するようにしたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the heat utilization method generated in the biomass power generation facility according to
また、請求項2記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法は、アスファルトプラントの稼働時に、ガス化炉にて生成される炭化物を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスをガス化炉にて生成される可燃性ガスの燃焼により生じる燃焼ガスと合流させて燃焼ガスの保有熱量を高め、この燃焼ガスを利用してアスファルトプラントのバーナへ供給する燃焼用空気を加熱するようにしたことを特徴としている。
Moreover, the heat utilization method generated in the biomass power generation facility according to
また、請求項3記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法は、高温の燃焼用空気をアスファルトプラントのバーナに供給するときには、バーナ空気比を通常時よりも高めて燃焼用空気の保有熱量を有効利用するようにしたことを特徴としている。 The method of using heat generated in the biomass power generation facility according to claim 3 is characterized in that when high-temperature combustion air is supplied to a burner of an asphalt plant, the burner air ratio is increased from the normal time to increase the amount of heat retained in the combustion air. It is characterized by making effective use of.
以上のように本発明に係る請求項1記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法によれば、バイオマスをガス化炉にて熱分解して可燃性ガスと炭化物を生成し、生成した可燃性ガスを燃焼させて生じる高温の燃焼ガスを利用して発電を行うバイオマス発電施設と、アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントとを併設し、アスファルトプラントの稼働時にはバイオマス発電施設にて発生する高温の燃焼ガスと清浄空気とを熱交換させて清浄空気を加熱し、高温となった清浄空気をアスファルトプラントに設置されるドライヤのバーナの燃焼用空気として供給するようにしたので、バイオマス発電施設にて発生する高温の燃焼ガスを利用してアスファルトプラントのバーナの燃焼用空気を予め加熱させることができ、バーナの燃料使用量を減らせてCO2の削減を図ることができる。
As described above, according to the method of using heat generated in the biomass power generation facility according to
また、請求項2記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法によれば、アスファルトプラントの稼働時に、ガス化炉にて生成される炭化物を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスをガス化炉にて生成される可燃性ガスの燃焼により生じる燃焼ガスと合流させて燃焼ガスの保有熱量を高め、この燃焼ガスを利用してアスファルトプラントのバーナへ供給する燃焼用空気を加熱するようにしたので、バイオマス発電施設における発電効率を低下させることなくアスファルトプラントのバーナの燃焼用空気を余裕を持って安定して加熱することができ、バーナの燃料使用量を減らせてCO2の削減を図ることができる。
Further, according to the heat utilization method generated in the biomass power generation facility according to
また、請求項3記載のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法によれば、高温の燃焼用空気をアスファルトプラントのバーナに供給するときには、バーナ空気比を通常時よりも高めて燃焼用空気の保有熱量を有効利用するようにしたので、バーナの燃料使用量をより一層減少させてCO2の削減を図ることができる。 Further, according to the method of using heat generated in the biomass power generation facility according to claim 3, when supplying high-temperature combustion air to the burner of the asphalt plant, the burner air ratio is set higher than usual so that the combustion air Since the retained heat amount is effectively used, the amount of fuel used by the burner can be further reduced to reduce CO 2 .
本発明のバイオマス発電施設にて発生する熱利用方法にあっては、バイオマス発電施設とアスファルトプラントとを並べて設置する。前記バイオマス発電施設は、例えば、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを予め取り扱いやすい大きさに破砕処理する破砕機と、該破砕機にて破砕処理したバイオマスを無酸素または低酸素状態で熱分解処理して水素やメタンなどを豊富に含む可燃性ガスと炭化物とを生成するガス化炉と、該ガス化炉にて生成した可燃性ガスを燃焼させて高温(約1100℃)の燃焼ガスを発生させるガス燃焼室と、ガス化炉にて生成した炭化物を粉砕処理する粉砕機と、該粉砕機にて粉砕処理した炭化物を一時的に貯留する炭化物貯留ホッパと、該炭化物貯留ホッパから供給される粉粒状の炭化物を燃焼させて可燃性ガスを燃焼させた場合と同程度の高温の燃焼ガスを発生させる炭化物燃焼室と、前記ガス燃焼室及び炭化物燃焼室から排出される高温の燃焼ガスが有する保有熱を利用して高温の蒸気を発生させる発電用ボイラと、該発電用ボイラにて発生させた蒸気にて駆動させて発電を行う蒸気タービンとを主体に構成している。 In the heat utilization method generated in the biomass power generation facility of the present invention, the biomass power generation facility and the asphalt plant are installed side by side. The biomass power generation facility includes, for example, a crusher that crushes woody biomass such as waste wood and thinned wood into a size that can be easily handled in advance, and the biomass that is crushed by the crusher in an oxygen-free or low-oxygen state. A gasification furnace that generates a combustible gas and carbide containing abundant hydrogen, methane, and the like by pyrolysis, and combustion of the combustible gas generated in the gasification furnace at a high temperature (about 1100 ° C.) A gas combustion chamber for generating gas, a pulverizer for pulverizing carbide generated in the gasification furnace, a carbide storage hopper for temporarily storing the carbide pulverized by the pulverizer, and the carbide storage hopper A carbide combustion chamber that generates combustion gas at a high temperature comparable to that when combustible gas is burned by burning the supplied granular carbide, and a high level of gas discharged from the gas combustion chamber and the carbide combustion chamber. Is composed mainly of a power generation boiler that generates high-temperature steam using the retained heat of the combustion gas and a steam turbine that is driven by the steam generated by the power generation boiler and generates power. .
また、前記ガス燃焼室と炭化物燃焼室にて発生する燃焼ガスを合流させてから発電用ボイラに供給する燃焼ガス供給ダクトには燃焼ガス分岐ダクトを分岐して配設すると共に、該燃焼ガス分岐ダクトには燃焼ガス分岐ダクト内を流下する高温の燃焼ガスと常温の清浄空気(外気)とを熱交換させ、清浄空気を所定温度、例えば500〜600℃程度まで加熱させる熱交換器を配設している。更に、前記熱交換器により高温とした清浄空気を併設したアスファルトプラントに設置されているドライヤのバーナに燃焼用空気として供給する燃焼用空気供給ダクトを配設している。 A combustion gas branch duct is branched from the combustion gas supply duct supplied to the power generation boiler after joining the combustion gas generated in the gas combustion chamber and the carbide combustion chamber, and the combustion gas branch The duct is equipped with a heat exchanger that exchanges heat between the high-temperature combustion gas flowing down the combustion gas branch duct and clean air (outside air) at normal temperature, and heats the clean air to a predetermined temperature, for example, about 500 to 600 ° C. is doing. Further, a combustion air supply duct is provided for supplying combustion air to a dryer burner installed in an asphalt plant provided with clean air heated to a high temperature by the heat exchanger.
そして、併設したアスファルトプラントが非稼働状態のときは、バイオマス発電施設においては破砕機で破砕処理したバイオマスをガス化炉へ定量供給し、熱分解して可燃性ガスと炭化物とを生成していき、このうち可燃性ガスはガス燃焼室で燃焼させ、その際に生じる高温の燃焼ガスを全て発電用ボイラへと供給して燃焼ガスが有する保有熱を専ら発電のためだけに利用する。このとき、ガス化炉にて生成される炭化物は順次粉砕処理をした後、燃焼させずに炭化物貯留ホッパへ貯留していく。 When the installed asphalt plant is not in operation, the biomass power generation facility supplies the biomass that has been crushed by the crusher to the gasifier and pyrolyzes it to produce flammable gases and carbides. Of these, the combustible gas is burned in the gas combustion chamber, and all the high-temperature combustion gas generated at that time is supplied to the power generation boiler, and the retained heat of the combustion gas is used exclusively for power generation. At this time, the carbides generated in the gasification furnace are sequentially pulverized and then stored in the carbide storage hopper without being burned.
一方、アスファルトプラントが稼動状態となると、それまで炭化物貯留ホッパに貯留してきた粉体状の炭化物を順次払い出して炭化物燃焼室へと供給して燃焼させ、その際に生じる高温の燃焼ガスを可燃性ガスを燃焼して生じる燃焼ガスに合流させ、燃焼ガスの総量を増大させて燃焼ガスの保有熱量を十分に高める。そして、ガス量の増大した燃焼ガスのうち、可燃性ガスの燃焼により生じる燃焼ガス量相当分、即ち発電に必要とされる燃焼ガス量分は発電用ボイラに供給して発電に利用する一方、炭化物の燃焼により生じる燃焼ガス量相当分、即ち発電には余剰な燃焼ガス量分は燃焼ガス分岐ダクト側へ導き、熱交換器にて常温の清浄空気と熱交換させて清浄空気を加熱昇温する。このとき、発電用ボイラには発電に必要とされる一定のガス量が変わらず供給されるため、発電用ボイラではガス量の急激な変動による負荷が掛かるおそれもなく安定した発電を行うことができる。 On the other hand, when the asphalt plant is in operation, the powdered carbides that have been stored in the carbide storage hopper are sequentially discharged and supplied to the carbide combustion chamber for combustion, and the high-temperature combustion gas generated at that time is combustible. The gas is combined with the combustion gas generated by burning the gas, and the total amount of the combustion gas is increased to sufficiently increase the retained heat amount of the combustion gas. And, among the combustion gas with increased gas amount, the amount corresponding to the amount of combustion gas generated by the combustion of combustible gas, that is, the amount of combustion gas required for power generation is supplied to the power generation boiler and used for power generation, The amount corresponding to the amount of combustion gas generated by the combustion of carbides, that is, the amount of combustion gas surplus for power generation, is led to the combustion gas branch duct side, and heat is exchanged with clean air at room temperature in a heat exchanger to heat the clean air to heat To do. At this time, since a constant amount of gas required for power generation is supplied to the power generation boiler without change, the power generation boiler can perform stable power generation without fear of being subjected to a load due to a sudden change in gas amount. it can.
そして、熱交換により高温とした清浄空気は、燃焼用空気供給ダクトを介して併設したアスファルトプラントのドライヤのバーナに供給し、バーナではこの高温の清浄空気を燃焼用空気として用いる。これによって、バーナからの熱風温度を低下させることなく燃料使用量を通常時よりも抑えた状態で燃焼することができる。また、このときバーナでは空気比を通常時よりも若干高め、例えば、通常1.3程度の空気比を1.7〜1.8程度として燃焼を行うように制御すれば、高温の燃焼用空気の有する保有熱量を有効利用でき、バーナの燃料使用量をより一層抑えられる。 Then, the clean air heated to a high temperature by heat exchange is supplied to the burner of the dryer of the asphalt plant provided along with the combustion air supply duct, and the hot air is used as the combustion air in the burner. As a result, combustion can be performed in a state where the amount of fuel used is less than normal without lowering the temperature of hot air from the burner. At this time, in the burner, if the combustion is controlled so that the air ratio is slightly higher than normal, for example, the air ratio is normally about 1.3 to about 1.8, the high-temperature combustion air Can effectively use the amount of heat held by the burner and further reduce the fuel consumption of the burner.
このように、バイオマス発電施設にて発生する高温の燃焼ガスの有する高い保有熱量を発電に支障がないように上手く利用し、アスファルトプラントのドライヤのバーナに供給する燃焼用空気を加熱昇温するようにしたので、ドライヤのバーナでは熱風温度を低下させることなく燃料使用量を抑えることができ、その結果、CO2の削減と燃料費の節約が可能となる。また、間欠運転の多いアスファルトプラントに比べてバイオマス発電施設は連続運転が多いため、アスファルトプラントの非稼働時にはガス化炉で生成される炭化物を燃焼させることなく貯留し続け、アスファルトプラント稼動時には貯留してきた炭化物を積極的に燃焼させてその燃焼ガスの保有熱を利用するようにしたことで、生成された炭化物も有効に利用できる。 In this way, the high amount of heat possessed by the high-temperature combustion gas generated in the biomass power generation facility is used effectively so as not to interfere with power generation, and the combustion air supplied to the burner of the asphalt plant dryer is heated and heated. Accordingly, the amount of fuel used can be suppressed without reducing the hot air temperature in the dryer burner, and as a result, CO 2 can be reduced and fuel costs can be saved. In addition, compared to asphalt plants with many intermittent operations, biomass power generation facilities have many continuous operations. The generated carbide can be used effectively by actively burning the obtained carbide and utilizing the retained heat of the combustion gas.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図中の1はバイオマスを利用して発電を行うバイオマス発電施設であって、例えば、廃木材や間伐材などの木質系のバイオマスを回収して一時的に貯留しておくためのバイオマス貯留ホッパ2を配設していると共に、該バイオマス貯留ホッパ2の下流にはこのバイオマスを取り扱いやすいチップ状に破砕処理する破砕機3を配設している。
In the figure,
前記破砕機3の下流にはチップ状に破砕処理したバイオマスを無酸素または低酸素状態で熱分解処理し、可燃性ガスと炭化物とを生成するガス化炉4を配設している。前記ガス化炉4は間接加熱式のキルン構造をしており、外筒5と、該外筒5内に貫通させた円筒状の内筒6とから成る。前記外筒5は基台7に固定している一方、内筒6は基台7に回転自在に傾斜支持し、駆動装置(図示せず)にて所定の速度で回転させるようにしていると共に、後述するガス燃焼室10にて発生させた高温(約1100℃前後)の熱風を外筒5内に送り込むようにしており、前記破砕機3より払い出してスクリュコンベヤ8を介して内筒6内に順次投入するバイオマスを無酸素または低酸素状態で間接的に加熱していき、熱分解させて水素やメタン、一酸化炭素などを豊富に含んだ可燃性ガスと炭化物とを生成できるようにしている。
Downstream of the crusher 3, there is disposed a gasification furnace 4 that pyrolyzes the biomass crushed into chips into an oxygen-free or low-oxygen state to produce combustible gas and carbide. The gasification furnace 4 has an indirect heating kiln structure, and includes an outer cylinder 5 and a cylindrical
9はガス化炉4にて生成した可燃性ガス中に含まれる粉塵を除塵処理するサイクロンであり、該サイクロン9の下流には除塵処理した可燃性ガスを燃焼させて高温(約1100℃前後)の燃焼ガスを発生させるガス燃焼室10を配設している。
9 is a cyclone that removes dust contained in the combustible gas generated in the gasification furnace 4, and the cyclone 9 is combusted with the combustible gas subjected to the dust removal treatment at a high temperature (about 1100 ° C.). A
11はガス化炉4にて生成した炭化物を粉砕処理する粉砕機であり、該粉砕機11の下流には粉砕処理した炭化物を貯留しておく炭化物貯留ホッパ12を配設していると共に、該炭化物貯留ホッパ12の下流には炭化物貯留ホッパ12から払い出して供給する粉粒状の炭化物を燃焼させ、前記可燃性ガスを燃焼させた場合と同程度の高温(約1100℃前後)の燃焼ガスを発生させる炭化物燃焼室13を配設している。
11 is a pulverizer for pulverizing the carbide generated in the gasification furnace 4, and a
14は発電用ボイラであって、前記ガス燃焼室10と炭化物燃焼室13にて発生させた高温の燃焼ガスを燃焼ガス供給ダクト15を介して一旦合流させてから前記発電用ボイラ14に供給し、燃焼ガスが有する保有熱を利用して高温の蒸気を発生させるようにしていると共に、この高温の蒸気にて駆動させて発電を行う蒸気タービン16を備えている。
17は前記発電用ボイラ14から排出される排ガスを導出する排気ダクトであって、その途中には排ガス温度を低下させる減温塔18や、排ガス中の粉塵を除塵処理するバグフィルタ19、排ガスに対して散水を行って排ガス中の灰分やタール分などのダストを除去処理する洗煙塔20、及び排ガスに対してアンモニアを噴霧して排ガス中の窒素酸化物を除去処理する脱硝反応塔21などの各種排ガス処理装置を介在させており、排気ダクト17終端側に備えた排風機22にて排ガスを吸引して前記各種排ガス処理装置を経由させて清浄化してから煙突23より大気中に放出するようにしている。
また、前記発電用ボイラ14へ燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給ダクト15の途中には、燃焼ガス供給ダクト15内を流下する燃焼ガスの一部を分流させて前記ガス化炉4の外筒5内に熱源として供給すると共に、外筒5から排気される燃焼ガスをガス燃焼室10へ再び戻して循環させる燃焼ガス循環ダクト24を配管しており、発電用の高温の燃焼ガスの一部をガス化炉4におけるバイオマスの熱分解用の熱源として無駄なく利用するようにしている。
Further, in the middle of the combustion
更に、前記燃焼ガス供給ダクト15の途中には燃焼ガス分岐ダクト25を連結していると共に、該燃焼ガス分岐ダクト25の途中には燃焼ガス分岐ダクト25側へ流下した高温の燃焼ガスと常温の清浄空気(外気)とを熱交換させる熱交換器26を配設しており、清浄空気を加熱昇温させるようにしている。また、前記燃焼ガス分岐ダクト25の他端部は発電用ボイラ14下流側の排気ダクト17に連結しており、熱交換によって温度の低下した燃焼ガスを発電用ボイラ14から排出される排ガスと合流させるようにしている。
Further, a combustion
上記バイオマス発電施設1の近傍にはアスファルト混合物を製造するアスファルトプラント27を併設している。28は前記アスファルトプラント27に設置される骨材加熱用のドライヤであって、内周部に多数の掻き上げ羽根(図示せず)を周設した円筒状のドラム29を基台30上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置(図示せず)により所定の速度で回転させるようにしており、ドラム29の一端部のホットホッパ31に配設したバーナ32よりドラム29内に熱風を送り込む一方、他端部のコールドホッパ33に連結した排気煙道34の末端に配設した排風機35にて排ガスを吸引してドラム29内を通過する高温ガス流を維持すると共に、集塵機36を経由させて清浄化した排ガスを煙突37より大気中へ放出している。
In the vicinity of the biomass
そして、粒度別に骨材を貯蔵している骨材ホッパ群(図示せず)から骨材を所定量ずつ払い出し、払い出した骨材をベルトコンベヤ38を介してドラム29内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム29内を転動流下させる間に高温ガス流と接触させ、所望温度まで昇温させてホットホッパ31に配設した排出部39から排出している。
Then, a predetermined amount of aggregate is discharged from an aggregate hopper group (not shown) storing aggregates according to particle size, and the discharged aggregate is fed into the
ドラム29より排出された加熱骨材は垂直搬送装置であるバケットエレベータ40によってプラント本体41上部まで持ち上げられ、バケットエレベータ40の排出シュート42を滑り落ちてプラント本体41最上部の振動篩43に流れ込み、ここで粒度別に篩い分けられて骨材貯蔵ビン44の各区画室に貯蔵される。
The heated aggregate discharged from the
骨材貯蔵ビン44の各区画室の下端にはそれぞれ骨材排出用の排出ゲート(図示せず)を備えており、その下位には重量検出器にて支持する骨材計量槽45を配設すると共に、石粉貯蔵ビン46のスクリューフィーダ47にて供給される石粉を計量する石粉計量槽48、アスファルトを計量するアスファルト計量槽49を配設し、更にその下位にはミキサ50を配設しており、所定量の各材料を上記各計量槽にて計量し、ミキサ50にて混合調整して所望のアスファルト混合物を製造している。
The
51はバイオマス発電施設1側からアスファルトプラント27側へバーナ32の燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ダクトであって、その一端部をバイオマス発電施設1の燃焼ガス分岐ダクト25に介した熱交換器26に連結していると共に、他端部をアスファルトプラント27に設置されるドライヤ28のバーナ32に連結しており、空気供給用ファン52にて外部から取り込んだ常温の清浄空気(外気)と燃焼ガス分岐ダクト25内を流下する高温(約1100℃前後)の燃焼ガスとを熱交換器26により熱交換させ、清浄空気を約500〜600℃程度まで昇温させてから排風機53により燃焼用空気供給ダクト51を介してバーナ32へと供給するようにしている。
そして、バーナ32では供給されてくる高温の清浄空気を燃焼用空気として用いることにより、熱風温度を低下させることなく燃料使用量を通常時よりも抑えた状態で燃焼を行えるようにしている。
In the
また、このときバーナ32では空気比を通常時よりも若干高めて、例えば、通常1.3程度としている空気比を1.7〜1.8程度(より好ましくは1.77)まで高めて燃焼を行うように制御すれば、高温の燃焼用空気が有する保有熱量を有効に利用できてバーナ32の燃料使用量をより一層抑えることができる。
At this time, the
また、前記燃焼用空気供給ダクト51の途中には、外気をダクト内に導入させるための外気導入口54を常時開放状態として備えており、例えば、バイオマス発電施設1側が運転停止時、或いは運転開始直後などで、十分な量の燃焼用空気を送ることができないような場合でも前記外気導入口54よりダクト内に外気を適宜導入させ、アスファルトプラント27のバーナ32へ供給する燃焼用空気量を安定して確保できるようにしている。
In addition, the combustion
55は燃焼用空気供給ダクト51内を流下する燃焼用空気を外部へ緊急放出するための緊急放出口であって、遮断ダンパー56によって開閉自在としている。そして、通常時は閉鎖している一方、例えば、燃焼用空気供給中にアスファルトプラント27の稼動が止まってバーナ32の燃焼を停止したような場合には、行き場を失った燃焼用空気の圧によって発電用ボイラ14に負荷が掛かりかねないため、このようなときには前記遮断ダンパー56を開放させてダクト内の燃焼用空気を緊急放出できるようにしている。
55 is an emergency discharge port for urgently discharging the combustion air flowing down in the combustion
57は燃焼用空気供給ダクト51の途中から分岐させてドライヤ28のホットホッパ31に連結した熱風供給ダクトであって、その途中に開度調整自在とした熱風ダンパー58を備えており、前記したように、バーナ32の空気比を通常時よりも高めた場合にはバーナ32への空気量が多くなり過ぎて良好な燃焼が維持できなくなるおそれがあるため、例えば、通常時の空気比1.3相当分の清浄空気はそのまま燃焼用空気としてバーナ32に供給する一方、残りの空気比0.4〜0.5相当分の清浄空気は熱風供給ダクト57を介して熱風空気としてドライヤ28内に供給させ、両方を合わせて空気比1.7〜1.8を実現するようにしている。なお、空気比1.7〜1.8程度でバーナ32の燃焼を行っても良好な燃焼が維持できるようであれば、前記熱風供給ダクト57は必ずしも備える必要はない。
A hot
次に、上記構成のバイオマス発電施設1にて発生する熱利用方法について説明する。先ず、アスファルトプラント27が非稼働状態のときは、バイオマス発電施設1のバイオマス貯留ホッパ2に貯留していた廃木材や間伐材などのバイオマスを破砕機3に供給し、取り扱いやすいようにチップ状に破砕処理する。そして、ガス化炉4の外筒5内に高温の燃焼ガスを送り込みながら、チップ状のバイオマスをガス化炉4の内筒6内に定量供給していき、バイオマスを無酸素、或いは低酸素状態にて間接加熱して熱分解させ、水素やメタンなどを豊富に含んだ可燃性ガスと炭化物を生成していく。そして、生成した可燃性ガスはガス燃焼室10にて燃焼させ、その際に生じる高温の燃焼ガスを全て発電用ボイラ14へ供給し、発生する高温の蒸気にて蒸気タービン16を駆動して発電を行う。また、生成した炭化物は粉砕機11にて逐次粉砕処理した後、燃焼させることなく炭化物貯留ホッパ12へ貯留していく。
Next, a method for utilizing heat generated in the biomass
そして、アスファルトプラント27が稼動状態となると、それまで炭化物貯留ホッパ12に貯留してきた炭化物を炭化物燃焼室13へ定量供給して燃焼させ、その際に生じる高温の燃焼ガスを、可燃性ガスを燃焼させて生じる燃焼ガスに合流させることにより、燃焼ガスの総量を増大させて燃焼ガスが有する保有熱量を十分に高める。そして、ガス量の増大した燃焼ガスのうち、可燃性ガスの燃焼により生じる燃焼ガス量相当分、即ち発電に必要とされる燃焼ガス量分は発電用ボイラ14に供給して発電に利用する一方、炭化物の燃焼により生じる燃焼ガス量相当分、即ち発電には余剰な燃焼ガス量分は燃焼ガス分岐ダクト25側へ導き、この高温の燃焼ガスと常温の清浄空気(外気)とを熱交換器26にて熱交換させて清浄空気を加熱昇温する。このとき、発電用ボイラ14には発電に必要とされる一定の燃焼ガス量が変わらずに供給され続けるため、発電用ボイラ14ではガス量の急激な変動による負荷が掛かるおそれもなく安定した発電を行うことができる。
Then, when the
そして、高温とした清浄空気を燃焼用空気供給ダクト51を介してアスファルトプラント27のドライヤ28のバーナ32に供給し、バーナ32ではこの高温の清浄空気を燃焼用空気として用いることにより熱風温度を低下させることなく燃料使用量を抑えた状態で燃焼を行っていくことができる。
The high temperature clean air is supplied to the
このように、バイオマス発電施設1にて発生する高温の燃焼ガスが有する高い保有熱量を発電には支障がないように利用し、併設したアスファルトプラント27のドライヤ28のバーナ32に供給する燃焼用空気を高温に加熱昇温するようにしたので、ドライヤ28のバーナ32では熱風温度を低下させることなく燃料使用量を抑えた燃焼が可能となり、CO2の排出量の削減と共に燃費も節約できる。また、アスファルトプラント27の非稼働時にはバイオマス発電施設1のガス化炉4で生成される炭化物を燃焼させることなく貯留し続ける一方、アスファルトプラント27稼動時になればそれまで貯留してきた炭化物を積極的に燃焼させて使用するので、生成する炭化物も有効に利用できる。
In this way, the combustion heat supplied to the
なお、本実施例においてはアスファルトプラント27が非稼働時にはバイオマス発電施設1では炭化物を燃焼させずに貯留のみ行うようにしているが、例えば、発電量を増加させたいときなど必要に応じて適宜炭化物を燃焼させて燃焼ガス量を増加させるようにしても良い。
In the present embodiment, when the
また、バーナ32に高温の燃焼用空気を供給する場合、空気比を通常時よりも高めて、例えば、通常1.3程度の空気比を1.7〜1.8程度まで高めて燃焼を行うように制御すれば、高温の燃焼用空気が有する保有熱量を有効利用できてバーナ32の燃料使用量をより一層抑えることができて好ましい。因みに、本発明者らが行った試算によれば、本発明を採用することによりアスファルトプラントにおける燃料使用量を約20%程度削減することができる。
In addition, when supplying high-temperature combustion air to the
また、本実施例においては、バイオマス発電施設1に新規骨材を加熱するドライヤを備えたアスファルトプラントを併設した例で説明したが、何らこれに限定するものでなく、アスファルト舗装廃材を加熱する廃材再生用ドライヤも併設しておれば、廃材再生用ドライヤのバーナにも高温の燃焼用空気を供給して熱の有効利用を図れることは勿論のことである。
Moreover, in the present Example, although the example which provided the asphalt plant provided with the dryer which heats a new aggregate in the biomass
1…バイオマス発電施設 4…ガス化炉
10…ガス燃焼室 11…粉砕機
12…炭化物貯留ホッパ 13…炭化物燃焼室
14…発電用ボイラ 15…燃焼ガス供給ダクト
16…蒸気タービン 25…燃焼ガス分岐ダクト
26…熱交換器 27…アスファルトプラント
28…ドライヤ 32…バーナ
41…プラント本体 51…燃焼用空気供給ダクト
57…熱風供給ダクト
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