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 リサイクル、CO2削減に向けての自社関連開発のエコ技術・商品をご紹介します

   2011.11 
 PDF 木質ガス発生装置パンフレット1 木質ガス発生装置パンフレット2 経産省広報記事 食リ利用モデル

燃 料 ガ ス 生 成 装 置
小型木質バイオマス発電装置

 現在バイオ燃料を利用した新エネルギーシステムを、広島県の有限会社東根製作所と共同開発中です。
 完成まではあと一息ですが、現在までの開発状況をご紹介します。



・バイオ燃料とは
   バイオ燃料とは生物体(バイオマス)由来のエネルギーで、近年、糖質原料(サトウキビ等)やデンプン質原料
  (トウモロコシ、麦等)をアルコール発酵させバイオエタノールを製造するものや、生ごみや家畜糞尿などをメタン菌
  を用いメタン醗酵させメタンガスを得ることなどが、研究、実用化されています。また、天ぷら油などの植物性廃食油
  をアルコール処理し、グリセリンを除去した軽油代替ディゼール燃料(BDF)も利用が開始されています。
  
   当社はバイオマスの中でも産業廃棄物又は一般廃棄物である廃木材を利用し、木質バイオマスの研究・開発を
  行っています。
・木質バイオマスについて
   廃棄物のリサイクルを推進していく上でのバイオマス燃料は、バイオマスの定義である「再生可能な、生物由来の
  有機性資源(化石燃料は除く)」に該当するものとして、当社の業務の中では生ごみと木くずがあります。
   生ごみについては先に述べたメタンガスを得るものが実用されていますが、施設規模、コストも大きく、また、メタン
  等の有効分を取り出した後の大量の廃液を処理しなければならないため、当社の推進したい身近なリサイクルの
  輪には沿わないものとしました。
   木質バイオマスは、古代より薪や炭での熱としての利用、木炭バスなどの可燃ガス動力源として、紙・バルプ工場
  では黒液を熱や電力として利用しているように様々な利用形態があり、今後についても利用促進が図られるべき
  ものであると思います。
・カーボンニュートラルについて
   カーボンニュートラルは、植物由来燃料・原料の燃焼・分解に伴って排出される二酸化炭素の量を基準(排出量)にし
  元となる植物が成長過程で吸収した二酸化炭素の量(吸収量)がそれと同じ量となることを指します。この完全に
  ニュートラルということについては、使用するまでのライフサイクルや植物の再生性などの問題点もありますが、化石燃
  料を減らし、木質バイオマスを使用しエネルギーを得ることは、少なくとも従来よりはベストな選択だと考えます。

   当社の開発する装置もこのカーボンニュートラルの考え方を元に二酸化炭素削減します。また、装置の一部に植物を
  栽培したものを使用しています。排出量計算は完成後に行いますが、これによりニュートラル以上を目指します。

木質バイオマスのガス化
  木質バイオマスのガス化は従来よりさまざまな方法で行われてきましたが、この装置の大きく違う所は発生したガス中の
 木タール分、木酢液が少なく、燃焼効率が良くガス化が早いことが特徴です。
  ※ガス生成装置については特許取得済み。
  
        
  ※右側が発生ガスの成分です。N:55.8%、O:0.6%、CO2:8.9%、CH4:0.5%、H:11.5%、CO:22.7%(ホワイトペレット使用)
  ※現在はハンドリングの良さからホワイトペレットを使用しています。投入装置完成後は木くずチップの使用を想定しています。


 ガス発生装置単体での稼動

      
           装置概要               
燃料使用量(ペレット)   10kg/h   
発生ガス量 18〜20N?/h
燃焼室温度 800〜1000℃
木酢液量(20時間稼動) 4〜5L
残渣(灰)量(20時間稼動) 約1kg

 発生ガスを熱源として利用
  石油や天然ガスを使用しないバイオマス燃料で熱を得られます。
  ・ガス管を敷設して従来のLPガス、プロパンガスのように各所で利用できます。
  ・温水ボイラーを組み込み配管し、各所で利用できます。
   
  ※温水利用の例 

  以上に紹介したガス発生装置を使用した温水ボイラーを受注販売しています。
  お気軽にお問い合わせください。
この他ペレット焚き温風器も販売しています。

    
能力30000kcal/h(200万円〜)


木質バイオマスを利用した発電(開発中)
・木質バイオマス利用の発電について
   木質バイオマスをエネルギー化する主な方法として、燃焼による方法、ガス化による方法があります。燃焼による
  方法での発電は既に市場化段階あるものがあり、スチームエンジン、スチームタービン、ORC(タービンとバイオマ
  スのガス化装置を組み合わせたもの)などを使用したものです。
   ガス化での発電は、ガス化エンジン(ガス燃料のディーゼルエンジン)、ガスタービン、マイクロガスタービン、スター
  リングエンジンなどを使用する方法があります。また液化、改質し、液化燃料や成分のメタノールなどを燃料電池に
  使用する方法が試みられています。
・木質バイオマス利用発電の問題点
   近年のエコブームから木質バイオ利用の発電施設も大型から小型まで登場していますが、製紙工場の黒液利用設備
  などプラント内のシステム以外は想うように稼動していません。大型のものはイニシャルコストが高額になること、木材チ
  ップが集まらないこと、商業電力との競争になること(国の施策や系統連携システムの検討が必要)などが問題となって
  います。
   ガス化が主体である小型のものは、ガス改質に問題がある(大量の木酢液、タール)、ガスタービンエンジンを利用す
  る場合には、そのエンジンが大変高価である(数百〜1千万円超)、メンテナンス個所が非常に多い、オンサイト・リアル
  タイムには不向き(24時間稼動)などがあります。

 実証施設開発計画
    木質バイオマス発電(特に小型)による収益性は商業電力には敵わないと思います。従いまして、開発目的の主眼は
   1日1t程度の木くずを使用する小型機で事業所レベルでの運用ができるものとし、
   この装置からの電気を使用することで小規模事業所でもCO2削減ができる。ことととしました。
   
    具体的には、小規模事業所では夜間のフォークリフトのバッテリー充電等、オンサイト・リアルタイムに向く利用が
   ベストではないかと思います。当然、災害時を含む送電されていない場所での利用も最適です。
    この他、ペレットなどの森林資源を用いたバイオマスタウン地区のアナウンス施設、道の駅への設置、学校での
   環境、省エネ、エネルギー教育の教材として使用し、災害時の避難場所となった場合には電源として使用できます。

  ○現在の開発計画・目標
    1.現在完成しているガス発生器を使用して発電する。(ペレット10kg/h使用)
    2.木くずチップ貯留、連続投入設備から発電機までをパッケージングする。(2×4m以下=廃棄物コンテナのサイズ以下)
    3.カーボンニュートラル以上のCO2削減をする。
    4.ガス改質装置を簡素化する。(水などを使わない)
    5.メンテナンス性を良くする。
    6.当然なことに安価にする。
   
     以上を目標に開発を進めています。

 開発状況
  ○ペレット連続投入機 ○ガス発生器とサイクロン
   
   ・木くずチップ連続投入機が完成していないので、現在はペレットを燃料して使用しています。
   ・サイクロンは1機で運転可能であったため変更する予定です。
  
  ○酢液分離装置、タール分離装置 ○ガスホルダー
   
   ・見えにくいですがサイクロンの後ろに酢液分離装置、タール分離装置があります。
   ・タール分離機に自然素材のフィルターを使用しています。
   ・中央奥の背の高いタンクは温水ボイラータンクで今回の発電には使用しません。

  (構造)
   ガス発生装置→サイクロン2機→酢液分離機1機→タール分離機1機→ガスホルダー1機
   構造は簡素です。

  ○ガス燃焼状況
   

       
   ・ガス改質後は非常に清浄なガスになります。(特殊な濾過材、水等は使用しません。)
   ・自然素材のフィルターはとても安価です。
    (現在は市販の物を流用して、分離機内充填で1500円、フィルター2枚使用で50円ぐらい。交換頻度はテスト中)
   ・20時間燃焼実験で木酢液は約4?、灰は約1kgでした。
   ・エア供給のコンプレッサーが止まっている間はまったく音がしません。

   ○今後の予定
     1.発電機を回してみる。(市販のポータブル発電機)
     2.プロパンガス用の発電機を回してみる。
     3.実証がうまくいけばガス発生器を出力10kw程度のガス発生装置を作成する。
       (現在のガス発生装置の出力は4kwの発電程度と考えられます。)
     4.蓄電について電気二重層キャパシタシステムを考察してみる。
     5.FT合成についても考察してみる。
    
   ※町工場レベルでの開発です。予算と時間の都合が厳しく開発も遅滞することがありますが、今後もリサイクル、CO2
    削減機器の開発を推進していこうとと思っています。

    

  ○現在酢液、タール分の有効利用を検討中です。



  ○発電実験
   ガソリン燃料の発電機を燃焼ガスで運転してみました。
     

   ガゾリンで始動し、途中からガスに変更し運転しました。
   2時間程度の実験では問題なく発電しました。
   問題点としては、ガス量調節が手動であるため調節難しい点がありました。2000〜3000回転ではガス発生に余裕があります。
   今後は1.長時間運転、2.蓄電について考察していく予定です。



  ○燃焼ガスとして利用考察
   小型であり、発生のon、offが容易であること、ガスであるためガス管で任意の場所で利用できることから、現在のプロパン
   ガスなどの燃焼用ガスの代替としての利用も考えられます。
   また、コスト的も重油を使用した熱源より安価です。(木くずチップ10円/kg(配達込み)程度であれば有利)
    1.ガス管で接続し、個別のハウス栽培、温浴施設の熱源として。
    2.屋外自然教育現場やキャンプ場などの、多数個所の野外炊爨用ガス供給源(煙もなく、直火より安全だと思います。)
    3.プロパンガス等のインフラ未整備地区(海外想定)での、小規模集合住宅向けエネルギー供給事業
    4.外食産業での調理用ガスとして先進的利用(Co2削減、広告効果)
    5.自社での利用として、チップは社内生産しているので、今後、乾燥、濃縮、バイオ関連の処理促進などの熱源として想定。

   電気はより自由に使えるエネルギーだと思いますので、発電を最終目標としていますがガスとして利用のほうが効率的で
   あるのは確かです。


2011年5月
第1号機が完成しました。




今回は日刊工業新聞社様が取材に来られました。
ガスで湯を沸かしたり、発電機2台を回すテストを行いました。
  

 

100%の木質ガスで発電します。もちろんガスは湯を沸かしたり、暖房、調理に使用できます。

この度の、東日本大震災で被災された方々には、心よりお見舞い申し上げます。
発電についてはディーゼル、プロパン、マイクロガスタービンエンジン等でのテストが未了なので、現在はまだ
能力は小さいですが、フロなどの給湯、暖房等にこの装置が何らかのお役にたてればとも思っています。

なお製品化できましたので、装置の紹介は新たなページでご紹介できたらと思います。




(社)全国産業廃棄物連合会青年部協議会主管のCO2マイナスプロジェクトが開始されました。


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