Joe.H のバイオマス・ECO活動

最新バイオマス・ガス化/オイル発電等再生可能エネルギ‐設備・最新技術情報の紹介と実践報告です!

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 今回紹介する最新ガス化発電装置、弊社が最近代理店となったドイツLiPRO Energy 社( http://lipro-energy.de/en/  )製のHKW50(50KWe)、或いはHKW30(30KWe)タイプです。 小型機ですが、本格的な大型機の最新技術を採用したバイオマス・ガス化発電機種の紹介です
尚、能力/価格比、パ―フォマンス、低圧接続(50KW未満)等の諸理由から、今後、主に50KWの販売・導入となりそうです。

革新的なガス化装置(GAME CHANGER GASIFIER),新製品の登場です!!

 先ず、下記のガス化炉の図を参照下さい。
左側は、小型ガス化装置がほゞ100%近く採用しているダウン・ドラフト型のガス化装置(Conventional Downdraft Gasification)の概略図です。 

原料はガス化炉の上部から、空気はガス化炉の上部(或いは、この図の様に中段から)取入れ、出来た製品の合成ガスと灰(炭)は、下段から取り出す方式です。

合成ガス中のタール分が比較的少なく、タール除去処理が比較的簡単であり、よってガス化装置の構造も簡単、費用も安価の理由から、非常に多くのメーカー、製品で使われています。
。。。と言うか、殆どの製品はダウン・ドラフト方式です。
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我々が国内販売してている、例えば、下記の米APL社PP20もダウンドラフト型の改良版です。

PP20の能力は18KWeですが、国内市場では多分最安値です!?!?
但し、実用で使う場合は、連続運転、使用可能原料の制限等があり、用途次第です。
イメージ 1
  
また、最近日本(福島)にも導入された模様の独/米ENTRADE社製品E3(25KWe)も同様であり、ダウンドラフト型ガス化方式を採用しています。


以前にも、本Blogでも紹介していますが、発電能力・機能に比べ価格(特に、保守費)が高いので、購入はお薦めしていません。
対機能に比べ価格が高価なのは、多分既に外部ベンチャー投資資を受けての会社運営の為、利益の確保が最優先??と言う理由からかもしれません。

彼らの支社も設立され、国内対応で購入できると思います。
興味があれば、直接お問い合わせ下さい。
下記左のガス化発電装置(25KWe)をコンテナーラックに2セット収めグロス50KWe構成とした写真が下記右です。
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他に例えば、
イタリア製ESPE社CHiP50(下記、グロス49KWe、
独製Sppaner(グロス49KWe、http://www.holz-kraft.de/en/products ),
フィンランド製Volter(40KW、 http://volter.fi )他、
いろいろ類似のダウン・ドラフトガス化発電装置は、国内でも既に販売されています。
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下記も紹介済みですが、上記PP20販売しているを米APL社の製品ですが、ダウンドラフト方式のPT150(150KWe、未発売品)です。興味があれば下記をクリック下さい。
発電能力150KWもあるのに(エンジン発電機75KW x2セット)、比較的価格が安いのが特徴です。本Blogで紹介済の米Community Power社BioMAX製品(145KWe, http://www.gocpc.com )も、同様にダウンドラフト型ガス化発電装置です。ダウンドラフト型ですが、こちらは可成り高価です。

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 以上のことから、10−50KWクラスのガス化装置は元より、100KWを超えるクラスのガス化発電装置迄、多くはダウン・ドラフトタイプが採用されています。
このダウン・ドラフトタイプ法のガス化炉が前提の場合原料仕様上の諸制限や機能上等から、殆ど全て場合、採算重視の連続運転は基本的にできません!
高価な特別品質の木質チップ、或いはペレットを使うことが前提ですし、多くの機種はそれでも年8000時間を保証できていませんし、電力・熱効率も70%台と低めです!!

これに対する一つの回答は、大型機で使用されている本格的なガス化技術、或いはそれらを組み合わせたHybrid技術を使うことです。

この事は大型機では、当然のことですが、
逆に言えば、Hybrid技術を使わないガス化装置は使い物になりません !?!??

我々国産化、そしてお薦めのHybrid方式の中大型ガス化装置(INSER社特許取得済,国内特許申請中)は、
勿論、タール副生無し(NO-TAR/Tar-Free)ガス化炉装置です。


次に、最初の図の右側の図を参照下さい。
これは、多段ガス化法(Multi-Staged Gasification)です!!

多段と言っても、実際は3段法です。
ガス化反応の乾燥工程(Drying)・熱分解(Pyrolysis),ガス化(Gasificcation/Oxidation)及び還元反応(Reduction)を完全の分離・最適制御する方法です。
各工程を機能分離、制御することにより、性能アップが期待できます。

この技術の代表例は、下記の図の様にデンマークヴァイキングViking)法として広く知られているガス化装置であり、500KWe,750KWe,1MWe/unitの実装置が既に稼働中です。

他のNo-Tar製品の例は、本Blogでも過去に紹介済の中大型のXylowatt社の製品があります。

今回紹介するLiPRO小型ガス化発電装置は、Vikingの技術と極めて類似した製品です。


違いは、熱分解(Pyrolysis)の前工程として、乾燥工程(Drying)が、独立工程として追加されていて、排熱回収によって蒸気を発生して乾燥し、同時に合成ガスを冷却しています。

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下記が、今回紹介の注目の最新小型ガス化発電装置です。
小型機でありながら、ダウンドラフト型ではなく、本格的な多段ガス化法(Multi-Stages Gasification)を採用した小型ガス化発電装置(独LiPRO社製)です。
国内販売権を取得しましたので、今後、国内の顧客に総代理店として紹介・販売して行きます。
自ら直販及び代理店(EPC経由)も考えています。ご希望の方、お問い合わせ下さい。

中央の斜めの部分が熱分解炉(Pyrolysis)工程であり、内部機構は、上記Viking法の水平部と全く同じです。
配管の周りは、高温合成ガス(SynGas)の排熱回収を行いつつ、原料バイオマスを加熱し、熱分解(Pyrolysis)を行っています。そして合成ガス自らは冷却されます。

最大の特徴は、我々のINSER国産ガス化装置Hybrid法も、Viking法も、また、本小型装置の多段法も同じですが、特徴はタール(Tar)が発生しないTar-Free,或いはNO-TAR方式のガス化装置であり、ガス精製(タール除去)工程、装置が不要です。

ガス化装置も良いけど、タール処理が困難、難しい??!!
等と言う時代は既に終わっています!!今や過去の、昔の話です??!!

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次の写真は、各工程部を説明したものです。
写真と工程とが線で結ばれているので、分かり易いと思います。


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 本ガス化炉も、他のガス化炉発電装置と同様に、もちろんコンテナーに格納する仕様タイプもあります。
一番手前は、ガスエンジンと発電機です。

ENTRADEの様に、50KWの場合は2セット必要と言うことではなく、1セットで30KW版と50KW版の提供版があります。

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下記は、コンテナー内部の設置済の本LiPROガス化発電装置(HKW30/30KW)の実稼働中の装置写真です。

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こちらは、オープン型の50KW(HKW50)タイプです。

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 今回写真で紹介したガス化装置は、以上説明した様に、商業機で採用されている2段ガス化法を改善した多段ガス化法を採用しています。
この最新手法を取り入れている理由はいろいろありますが、。。。NO-TAR機能以外にも、いろいろあります!!

 この会社は独の小さなベンチャー会社ですが、元々大学(独University of Oldenburg )の学生たちでガス化装置、方式,等の研究をしていた仲間達、そのガス化手法を実装置として実現し、そして販売する為に、起業した小会社です。

従って、何処にもある様なダウン・ドラフト型等の技術は使わず,最新の多段ガス化手法を使っています。

この様な状況から販売価格も、APL社のPP20の様に安価ではありませんが、逆に独・米国ENTRADE、フィンランドVolter, 他のダウンドラフト方式のガス化装置より安価ですから、極めて良心的な価格設定です。

タール分発生なし・処理不要(NO-Tar)方式に加え、ダウン・ドラフト型の最大の欠点・課題の原料の種類とチップ・サイズの制限も比較的緩やかになっていると同時に、連続運転が方式上可能な様です。

下記に、主な技術仕様を添付します。
原則、1Kgのバイオマス原料(3,396Kcal/Kg)で、1.1 KWhの発電と2.2 KWhの熱エネルギ-が得られると言う小型機としては、極めて高効率設計です。
本ガス化発電装置は、エンジン排熱より温水が得られるCHP(Combined Heat&Power)機器が標準で付随しています。
FIT対応では、低圧(50KW)以下から、主にHKW50(55KW)タイプを国内向け製品と考えています。
こちらの方が、HKW30(33KW)よりコスト/発電比が優れています。

力はFIT販売(50KW)、更に温水(110KW)も外販と言うことも簡単にできます。ここで、グロス発電量は最大55KWで、自家消費(最大5KW)を差し引き、ネット50KWの発電量となっています。 よって当然採算性も向上します。 発電圧は(3相)200/400Vが提供も可能です。
(注意、但し、低圧での系統接続を希望する場合、50KW未満と言う制限から、発電量を49KWに設定する必要があります。自己消費電力は3KW程度ですから、FIT売電量は46KW程度が上限となります。それでも、LiPROなら、低圧の上限迄発電が可能であり、最適な発電能力機種となります。
例えば、他社の40KWタイプであれば、FIT売電量は36KW程度しかできなくて、採算上からも中途半端な機種だと思います。そうかと言って2台では、設備費用的にも当然非効率となります。)


原材料として間伐材、一般木材を使った例ですが、国内の休耕地にお薦め多収量エネルギ-作物ジャイアント・ミスカンサスを植え付ければ、7-8ha前後の面積から年400㌧収穫できます。一旦植えれば、これで1年中、20年以上も発電用に使えます。
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原材料の水分含有量は、仕様書にもある様に、理想的には15%以下です。
生木をチップ化する場合等は、前処理として乾燥処理が必要です。顧客側で別と準備が必要です。
LiPRO側でも、同社の製品ではありませんが、ガス化との一体稼働可能な独製乾燥機(特許)も提供できます(下記写真)。熱源は低温エンジン排気ガス熱交換器と組み合わせ、極めて高効率乾燥が可能です。


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LiPRO CHP技術仕様
項 目HKW30HKW50 
ガス化方式段ガス化段ガス化
原料投入熱量120.0KW(100%) 197.5KW(100.00%)
発電能力(非同期式)33KW(27.5%)  55KW(27.9%)(*1)
熱出力70KW(58.3%)110KW(55.6
発電・熱合計103KW(85.8%)16KW(83.5%)
稼働時間8,000時間/年8,000時間/年
総発電量(*1&2240,000KWh400,000KWh
総熱出力量(*1&2560,000KWh 880,000KWh
原料サイズ30−50㎜30−50㎜
微細原料比≦30%≦30%
原料水分≦15%≦15%
原料消費量(*1&230Kg/時50Kg/時
  :   (年間)240㌧400㌧
H2/CO/CH4/CO2/N219.6/20.7 /2.7/12.4/44(%)19.6/20.7 /2.7/12.4/44(%)
合成ガスエネルギー(*3)1,362Kcal/Nm31,362Kcal/Nm3
合成ガス流量(Nm3/h)(*3)75.8Nm3/h112.2Nm3/h
電圧200/400V200/400V
周波数50/60Hz50/60Hz
熱水出力温度最大90℃最大90℃
熱水入力温度最大75℃最大75℃
ガス化装置(WxHxD)5800x1500x2000mm5500x1500x2000mm
エンジン発電機 (CHP付)( ; )1900x1090x1170mm1900x1090x1170mm
     制御盤( ; )1180x480x2180mm1180x480x2180mm
    *1)グロス発電量=55KW(自己消費5KW差引,ネット50KW,発電機効率94.6%)
  *2)原料熱量=@ 3,396Kcal/Kg
  *3Cold-Gas化効率=@ 90%



イメージ 13


尚、本Blogの長さ制限の為、続編は下記に分けて有ります。

では、。。。。

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