コージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法
专利汇可以提供コージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且【課題】もみがら炭製造に使用される熱分解装置の廃熱を使用したコージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法を提供すること。 【解決手段】本発明のコージェネレーション・システムは、籾殻を炭化処理してもみがら炭を製造する熱分解装置100から排出される排気ガスを熱交換機102の熱交換媒体として使用する。この熱分解装置100は、籾殻を炭化するための炭化部104と、廃木材を燃焼させて籾殻を炭化処理するための加熱部103と、熱分解装置100から排出される排気ガスを排出する煙突101と、煙突101に配設された熱交換機102とを備えており、この熱交換機102には、高温 水 が熱交換媒体として供給される。排気ガスから回収した熱により生成した高温水は、熱交換媒体として供給ライン402b、402cを介して追加供給されている。 【選択図】図1，下面是コージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法专利的具体信息内容。
籾殻を炭化処理してもみがら炭を製造する熱分解装置から排出される排気ガスとの間で熱交換するための熱交換機を備える、コージェネレーション・システム。前記熱分解装置は、前記籾殻を炭化するための炭化部と、廃木材を燃焼させて前記籾殻を炭化処理するための加熱部と、前記熱分解装置から排出される排気ガスを排出する煙突と、該煙突に配設された前記熱交換機とを備える、請求項1に記載のコージェネレーション・システム。前記熱交換機には、高温水が熱交換媒体として供給される、請求項1または2に記載のコージェネレーション・システム。前記排気ガスから回収した熱により生成した高温水を熱交換媒体として追加して供給するための供給ラインを備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコージェネレーション・システム。籾殻を炭化処理してもみがら炭を製造する熱分解装置の廃熱利用方法であって、 前記熱分解装置においてもみがら炭を製造する工程と、 前記もみがら炭を製造する工程で排出される廃熱と高温水とを熱交換させ前記廃熱から熱を回収する工程と、 前記高温水を低温水に追加して熱交換媒体を予熱する工程と を含む廃熱利用方法。
本発明は、もみがら炭製造に使用する熱分解装置の廃熱を使用したコージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法に関する。
近年、地球温暖化を抑制する目的で、二酸化炭素の排出量を抑制することが要求されている。このためには、エネルギー回収効率を高め、二酸化炭素を排出する燃料の使用を減少させることも考えられる。
植物は、その成長過程で二酸化炭素を吸収するので、廃木材を燃料として使用することは、カーボンニュートラル条件を提供し、廃木材を燃料としたコージェネレーション・システムを提供することができる。ところで、米作地帯では、籾殻が一般廃棄物として排出され、その有効利用が検討されている。籾殻は、そのまま燃料とされる場合もあるが、近年、Si成分の豊富さが注目され、燻蒸されて土壌改良剤および農作物の育成剤などとして利用されている。
例えば、特開2014−224185号公報(特許文献1)では、農作物肥料として使用するためのもみがら炭を製造するための技術が記載されている。また、特開2007−322098号公報(特許文献2)では、籾殻を燃焼させる際の廃熱を利用して外部燃料の使用量を少量に節減する設備が記載されている。
特開2014−224185号公報
特開2007−322098号公報
ところで、籾殻は、季節的に大量に発生し、それ以外の期間には、発生しないという特徴を有している。このため、もみがら炭をもみがら炭専用の設備を使用して製造する場合、稼働率が低く、また製造コストも高くなるという問題点があった。その他良質のもみがら炭を製造するためには、中程度の温度(400〜500℃)の一定の温度に維持しながら炭化処理する必要もある。この温度は、一般用途のボイラーの燃焼温度である900℃程度よりも低く、エネルギー抽出も制限されてしまうことから、もみがら炭を製造するための装置の廃熱を有効利用することが要求されていた。
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、もみがら炭製造に係わる熱分解装置の廃熱を有効利用したコージェネレーション・システムおよび廃熱利用方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、籾殻を炭化処理してもみがら炭を製造する熱分解装置から排出される排気ガスとの間で熱交換するための熱交換機を備える、コージェネレーション・システムが提供できる。
本発明の前記熱分解装置は、前記籾殻を炭化するための炭化部と、廃木材を燃焼させて前記籾殻を炭化処理するための加熱部と、前記熱分解装置から排出される排気ガスを排出する煙突と、該煙突に配設された前記熱交換機とを備えることができる。
本発明では、前記熱交換機には、高温水が熱交換媒体として供給されることが好ましい。さらに、前記排気ガスから回収した熱により生成した高温水を熱交換媒体として追加して供給するための供給ラインを備えることができる。
また、本発明によれば、 籾殻を炭化処理してもみがら炭を製造する熱分解装置の廃熱利用方法であって、 前記熱分解装置においてもみがら炭を製造する工程と、 前記もみがら炭を製造する工程で排出される廃熱と高温水をと熱交換させ前記廃熱から熱を回収する工程と、 前記高温水を低温水に追加して熱交換媒体を予熱する工程と を含む廃熱利用方法。
本発明によれば、もみがら炭製造におけるランニングコストを低下させると共に、もみがら炭の品質低下を招くことなく、もみがら炭製造の廃熱をより有効利用するコージェネレーション・システムを提供することができる。
本実施形態のコージェネレーション・システムを示す図。
以下、本発明を、実施形態により説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図1は、本実施形態のコージェネレーション・システムを示す。コージェネレーション・システムは、熱分解装置100およびチップ・ボイラー200を熱源として、建物300に対して冷水・温水を供給し、空調機能、給湯機能および屋根融雪ヒーター/床暖房ヒーター機能を提供する。
熱分解装置100は、炭化部104と、加熱部103とを含んでおり、炭化部104には籾殻が供給され、加熱部103には、燃料としてのチップが供給される。籾殻は、炭化部104において炭化処理されて、もみがら炭とされる。本実施形態におけるもみがら炭の製造は、約400〜500℃の中温度で行われることが好ましい。上述した温度範囲に温度制御することにより、多孔性の良質なもみがら炭を製造することが可能となる。
また、チップ・ボイラー200は、本実施形態では、間伐材などの木材チップを燃焼させる燃焼部202を備えており、900℃程度の中高温で燃焼を行い、ライン401aから供給される水を加熱している。チップ・ボイラー200からの排気は、煙突201を介して外部に放出されている。
一方、熱分解装置100の排気は、チップ・ボイラー200と同様に煙突101を介して外部に排出される。ただし、熱分解装置100の煙突101には、熱交換機102が取り付けられており、熱分解装置100が発生した排気ガスを熱源として回収する構成とされている。また、熱分解装置100の加熱部103には、ライン401aを介して低温水が、熱交換機410から供給されており、熱交換機102により低温水を加熱してライン401bから高温水として供給している。
ライン401aは、チップ・ボイラー200の燃焼部と、熱分解装置100の加熱部103に2つのバルブを介して連結されている。熱分解装置100が稼働しない時期である4月〜8月までは、熱分解装置100には低温水を供給することなく、チップ・ボイラー200により高温水を生成し、システムに高温水を供給する。一方、熱分解装置100が稼働する期間である9月〜3月程度までは、熱分解装置100に対して低温水が供給され、熱分解装置100で加熱された高温水が、ライン401bを介してシステムに供給される。
ライン401bから供給される高温水は、暖房ラインとして供給ヘッダー404に送られ、ライン405aを介して熱交換機406を介して屋根融雪ヒーター/床暖房ヒーター305に送付されて、融雪および室内暖房などに利用される。屋根融雪ヒーター/床暖房ヒーターから排出された低温水は、ライン405bを介して温水焚冷温水発生機408に送られ、温水焚冷温水発生機408を経由して、戻しヘッダー409を介して再度加熱される。また供給ヘッダー404に供給された高温水は、温水焚冷温水発生機408に送られて空調機媒体を調温した後、ライン407aを介して空調機に送られ、建物内の空気調和が行われる。
空調機301、302から排出された低温水は、ライン407bを介して再度、温水焚冷温水発生機408を介して戻しヘッダー409に送られる。戻しヘッダー409から送出される低温水は、ライン401aを介して、チップ・ボイラー200または熱分解装置100へと送られ、加熱されて高温水が回復される。回復された高温水は、再度ライン401bを介して上述した空気調和および屋根融雪ヒーター/床暖房ヒーターに供給されることで、暖房用コージェネレーション系列が形成される。
一方、本実施形態では、熱分解装置100の煙突101には、熱交換機102が配設されている。この熱交換機102には、ライン402aを介して高温水が供給され、煙突を通過する排気ガスの熱をさらに回収して主として高温水を生成する。また、本実施形態では、熱交換機102には、ライン402aを介してチップ・ボイラー200または熱分解装置100からの高温水が供給される。このため煙突101の温度を熱交換に起因して低下させることにより、炭化処理により発生した凝縮性ガスが液化することで、もみがら炭に再付着する可能性を防止することができる。本実施形態の構成により、もみがら炭の品質の劣化を防止しながら、もみがら炭を製造する熱分解装置の廃熱を効果的に熱交換に利用することが可能となる。
煙突101に配設した熱交換機102によって熱交換された後の高温水は、ライン402bを通して低温水に混合され、低温水を予熱するために使用される。すなわち、本実施形態は、熱分解装置100、チップ・ボイラー200またはそれら両方で生成された高温水の容量を、もみがら炭品質を低下させることなく、増加させることができる。また、熱分解装置100の廃熱を使用して低温水を効率的に加熱することにより、熱分解装置100の廃熱を有効利用することで、ランニングコストの削減を可能としている。
熱交換機410に送られた高温水は、一旦貯湯槽411に蓄えられ、必要に応じてライン413を介して給湯設備に供給される。給湯設備では、給湯栓306および給水栓304から、ライン413の温水および給水管412からの冷水が供給される。以上の構成を採用することにより。熱分解装置100が生成した熱を効果的にコージェネレーション・システムの熱源として機能させることで、もみがら炭品質を確保ながら、熱分解装置100の利用性を向上させることができる。また、本実施形態では、建物300の主として冬期給湯のために使用する燃料を削減することができる。
これまで本発明を、実施形態をもって説明してきたが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
100 :熱分解装置 101 :煙突 102 :熱交換機 103 :加熱部 104 :炭化部 200 :ボイラー 201 :煙突 202 :燃焼部 300 :建物 301 :空調機 302 :空調機 304 :給水栓 305 :床暖房ヒーター 306 :給湯栓 401 :熱交換機 401a :ライン 401b :ライン 402a :ライン 402b :ライン 404 :供給ヘッダー 404c :ライン 405a :ライン 405b :ライン 406 :熱交換機 407a :ライン 407b :ライン 408 :温水焚冷温水発生機 409 :戻しヘッダー 410 :熱交換機 411 :貯湯槽 412 :給水管 413 :ライン
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