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技術 排ガス供給システムおよび排ガス供給方法

出願人 株式会社タクマ
発明者 藤川宗治前田典生高橋春樹荒木健太郎
出願日 2019年12月20日 (1年6ヶ月経過) 出願番号 2019-230742
公開日 2020年4月16日 (1年2ヶ月経過) 公開番号 2020-058374
状態 特許登録済
技術分野 温室
主要キーワード 重量絶対湿度 液化炭酸ガスボンベ 育成促進 冷風機 温風機 園芸ハウス ゴミ焼却設備 植物育成設備
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年4月16日)のものです。
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図面 (3)

課題

植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供する。

解決手段

燃焼炉21にて燃料燃焼させて発生した第1排ガス通路11を流れるCO2を含む排ガスの一部を第2排ガス通路12を介して園芸ハウス81に供給する排ガス供給システム1において、園芸ハウスの要求に応じて、排ガスの温度と排ガスの水分率とを植物の育成促進を図ることができる値に調整する温度水分調整部66を第2排ガス通路に有し、第1排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を第2排ガス通路に流して排ガス高度精製設備32によって処理する。

概要

背景

従来より、二酸化炭素(以下、適宜「CO2」という。)を含む排ガス植物育成設備に供給することにより、植物育成設備での植物の育成促進を図ることが行われている。例えば、特許文献1には、廃熱ボイラ分解ガス燃焼して発生した燃焼排ガス施設園芸用設備に導入するシステムが開示されている。また、特許文献2には、炭素を含む燃料を用いて発電する際に原動機から出る排ガス中のCO2を、温室に供給するシステムが開示されている。

概要

植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供する。燃焼炉21にて燃料を燃焼させて発生した第1排ガス通路11を流れるCO2を含む排ガスの一部を第2排ガス通路12を介して園芸ハウス81に供給する排ガス供給システム1において、園芸ハウスの要求に応じて、排ガスの温度と排ガスの水分率とを植物の育成促進をることができる値に調整する温度水分調整部66を第2排ガス通路に有し、第1排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を第2排ガス通路に流して排ガス高度精製設備32によって処理する。

目的

本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

燃焼炉にて燃料燃焼させて発生した第1排ガス通路を流れる二酸化炭素を含む排ガスの一部を第2排ガス通路を介して植物育成設備に供給する排ガス供給システムにおいて、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部を前記第2排ガス通路に有し、前記第1排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を前記第2排ガス通路に流して排ガス高度精製設備によって処理することを特徴とする排ガス供給システム。

請求項2

請求項1の排ガス供給システムにおいて、前記温度水分調整部は、前記排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整するものであり、前記所定温度は、飽和水蒸気量目標とする前記排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度であること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項3

請求項1または2の排ガス供給システムにおいて、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラを有し、前記温度水分調整部は、前記ボイラで生成された蒸気を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項4

請求項1または2の排ガス供給システムにおいて、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転を利用して発電する発電機と、を有し、前記温度水分調整部は、前記発電機で発電された電気、または、前記発電機での発電で使用した後の蒸気、または、前記発電機での発電時に生じた温水を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか1つの排ガス供給システムにおいて、前記温度水分調整部は、前記排ガスを外気希釈することにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか1つの排ガス供給システムにおいて、前記排ガスに含まれる前記植物育成設備で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有すること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項7

請求項6の排ガス供給システムにおいて、前記有害成分除去部は、前記植物に有害な成分を溶液に吸収させることにより除去する湿式スクラバーを備えること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか1つの排ガス供給システムにおいて、前記燃料は、バイオマス燃料であること、を特徴とする排ガス供給システム。

請求項9

燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した第1排ガス通路を流れる二酸化炭素を含む排ガスの一部を第2排ガス通路を介して植物育成設備に供給する排ガス供給方法において、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整し、前記第1排ガス通路を流れる排ガスを処理した後、その一部を前記第2排ガス通路に流して排ガス高度精製設備によって処理することを特徴とする排ガス供給方法。

技術分野

0001

本発明は、燃焼炉で発生した排ガスを排ガスの利用先へ供給する排ガス供給システムおよび排ガス供給方法に関するものである。

背景技術

0002

従来より、二酸化炭素(以下、適宜「CO2」という。)を含む排ガスを植物育成設備に供給することにより、植物育成設備での植物の育成促進を図ることが行われている。例えば、特許文献1には、廃熱ボイラ分解ガス燃焼して発生した燃焼排ガス施設園芸用設備に導入するシステムが開示されている。また、特許文献2には、炭素を含む燃料を用いて発電する際に原動機から出る排ガス中のCO2を、温室に供給するシステムが開示されている。

先行技術

0003

特開2006−191876号公報
特許第4846632号

発明が解決しようとする課題

0004

ここで、植物の育成促進のためには、植物育成設備を植物の育成に適した温度と相対湿度に制御することが望ましい。そのため、植物育成設備が植物の育成に適した温度と相対湿度に制御されるように、植物育成設備に供給される排ガスの温度と水分率は、適切に調整されることが望ましい。しかしながら、特許文献1に開示されるシステムは、燃焼排ガスの供給量を制御して施設園芸用設備のCO2の濃度を調整しているが、燃焼排ガスの温度と水分率を調整していない。また、特許文献2に開示されるシステムは、原動機の排熱により温室を加温しているが、排ガスの水分率を調整していない。したがって、特許文献1,2に開示されるシステムは、排ガスの温度と水分率の両方を調整していないので、植物の育成促進を行うことができないおそれがある。

0005

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、植物の育成促進を行うことができる排ガス供給システムおよび排ガス供給方法を提供すること、を課題とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスを植物育成設備に供給する排ガス供給システムにおいて、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部を有すること、を特徴とする。

0007

この態様によれば、二酸化炭素を含む排ガスを、植物育成設備の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、植物育成設備へ供給できる。そのため、植物育成設備の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、植物の育成促進を行うことができる。

0008

上記の態様においては、前記温度水分調整部は、前記排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整するものであり、前記所定温度は、飽和水蒸気量目標とする前記排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度であること、が好ましい。

0009

この態様によれば、排ガスの温度と水分率を、植物育成設備の要求に応じた値に調整できる。そのため、より確実に、植物の育成促進を行うことができる。

0010

上記の態様においては、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラを有し、前記温度水分調整部は、前記ボイラで生成された蒸気を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、が好ましい。

0011

この態様によれば、ボイラで生成された蒸気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0012

上記の態様においては、前記燃焼炉における燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラと、前記ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転を利用して発電する発電機と、を有し、前記温度水分調整部は、前記発電機で発電された電気、または、前記発電機での発電で使用した後の蒸気、または、前記発電機での発電時に生じた温水を用いて、前記排ガスを冷却および加熱すること、が好ましい。

0013

この態様によれば、発電により得られた電気や、発電で使用した後の蒸気や、発電により生じた温水を、有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0014

上記の態様においては、前記温度水分調整部は、前記排ガスを外気希釈することにより、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、が好ましい。

0015

この態様によれば、外気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0016

上記の態様においては、前記排ガスに含まれる前記植物育成設備で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有すること、が好ましい。

0017

この態様によれば、植物育成設備への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、植物育成設備における植物の育成促進を行うことができる。

0018

上記の態様においては、前記有害成分除去部は、前記植物に有害な成分を溶液に吸収させることにより除去する湿式スクラバーを備えること、が好ましい。

0019

この態様によれば、植物育成設備への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、植物育成設備における植物の育成促進を行うことができる。また、排ガスの温度を低下させることもできる。そのため、排ガスの温度を、植物育成設備からの要求に応じて調整し易くなる。

0020

上記の態様においては、前記燃料は、バイオマス燃料であること、が好ましい。

0021

この態様によれば、排気口からの二酸化炭素の排出量をさらに削減できる。

0022

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、燃焼炉にて燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスを植物育成設備に供給する排ガス供給方法において、前記植物育成設備の要求に応じて、前記排ガスの温度と前記排ガスの水分率とを調整すること、を特徴とする。

0023

この態様によれば、二酸化炭素を含む排ガスを、植物育成設備の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、植物育成設備へ供給できる。そのため、植物育成設備の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、植物の育成促進を行うことができる。

発明の効果

0024

本発明の排ガス供給システムおよび排ガス供給方法によれば、植物の育成促進を行うことができる。

図面の簡単な説明

0025

第1実施形態におけるシステム全体図である。
第2実施形態における排ガス高度精製設備の構成図である。

実施例

0026

[第1実施形態]
<排ガス供給システムの構成>
本実施形態の排ガス供給システム1は、バイオマス燃料(木くずなど)や廃棄物や石炭などの燃料を燃焼させて発生したCO2を含む排ガスを植物育成設備に供給して、植物の育成に利用するシステムである。

0027

図1に示すように、排ガス供給システム1は、第1排ガス通路11と、第2排ガス通路12と、燃焼炉21と、ボイラ・節炭器22と、バグフィルタ23と、誘引通風機24と、ダンパー31と、排ガス高度精製設備32と、誘引通風機33と、各ガス分析計41と、温度・水分計42と、CO2計43と、ガス流量計44と、流量制御部45と、蒸気タービン51と、発電機52などを有する。

0028

第1排ガス通路11と第2排ガス通路12は、燃焼炉21で発生した排ガスが流れる通路である。本実施形態では、第2排ガス通路12は、第1排ガス通路11におけるバグフィルタ23と誘引通風機24との間の位置にて、第1排ガス通路11に接続している。

0029

そして、第1排ガス通路11において、排ガスの流れる方向に沿って順に、燃焼炉21と、ボイラ・節炭器22と、バグフィルタ23と、誘引通風機24とが配置されている。

0030

燃焼炉21は、バイオマス燃料や廃棄物や石炭などの燃料を燃焼させる設備である。本実施形態において、燃焼炉21で燃焼させる燃料は、バイオマス燃料や廃棄物や石炭などの燃料に限定されず、燃焼することによりCO2を含む排ガスを発生させる燃料であればよい。なお、排ガス中のCO2の濃度は、燃焼炉21における燃料および燃焼状態の違いにより変動するが、例えば、5〜20[%]である。また、排ガス中の水分率は、バグフィルタ23の出口の位置で、例えば、10〜20[vol%]である。

0031

ボイラ・節炭器22は、排ガスの熱を利用して蒸気を生成する設備である。バグフィルタ23は、排ガスに含まれる煤塵を除去する機器である。誘引通風機24は、排ガスを吸引する機器である。

0032

また、第2排ガス通路12において、排ガスの流れる方向に沿って順に、ダンパー31と、排ガス高度精製設備32と、排ガスを吸引する誘引通風機33とが配置されている。

0033

ダンパー31は、第2排ガス通路12の開口面積を調整することにより、排ガス高度精製設備32への排ガスの流量を調整して、園芸ハウス81への排ガスの供給量を制御する。

0034

排ガス高度精製設備32は、排ガスに含まれる植物に有害な成分を除去したり、排ガスの温度と水分率を調整したりする。

0035

排ガス高度精製設備32は、排ガスの流れる方向に沿って順に、微量有機物質・DXNs除去部61と、SOx・HCl除去部62と、バグフィルタ63と、NOx除去部64と、CO除去部65と、温度水分調整部66を備えている。本実施形態において、微量有機物質・DXNs除去部61と、SOx・HCl除去部62と、NOx除去部64と、CO除去部65は、排ガスに含まれる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部に該当する。

0036

微量有機物質・DXNs除去部61は、活性炭を吹き込んだり、または、活性炭フィルタを備えることにより、排ガスに含まれる微量有機物質やDXNs(ダイオキシン類)を除去する機器である。

0037

SOx・HCl除去部62は、排ガスに対して酸性ガス除去薬(例えば、Na系薬剤消石灰など)を吹き込むことにより、排ガスに含まれるSOxとHClを除去する機器である。このようにSOx・HCl除去部62は、乾式による薬剤の吹き込みでSOxとHClを除去するので、排水処理設備が不要になり、システムの大型化とコストの抑制ができる。

0038

バグフィルタ63は、排ガスに含まれる煤塵を除去する機器である。なお、排ガス高度精製設備32は、バグフィルタ63の代わりに、HEPAフィルタ(へパフィルタ)を備えてもよい。NOx除去部64は、排ガスに含まれるNOxを脱硝触媒でN2へ還元させることにより、排ガスに含まれるNOxを除去する機器である。CO除去部65は、酸化触媒によるCO2への酸化を行うことにより、または、吸着材を使用することにより、排ガスに含まれるCOの除去を行う機器である。

0039

温度水分調整部66は、詳しくは後述するように、園芸ハウス81の要求に応じて、排ガスの温度と水分率とを調整する設備である。温度水分調整部66は、例えば、熱交換により排ガスを冷却および加熱する。なお、温度水分調整部66は、排ガスの温度と水分率とを調整する機能の他に、水蒸気量などを算出する演算機能も備えている。

0040

さらに、第2排ガス通路12において、誘引通風機33と園芸ハウス81の間の位置に、各ガス分析計41と、温度・水分計42と、CO2計43と、ガス流量計44が配置されている。

0041

各ガス分析計41は、排気ガス中の成分を分析する機器である。温度・水分計42は、排ガスの温度と水分率を計測する機器である。CO2計43は、排ガス中のCO2の濃度を計測する機器である。ガス流量計44は、排ガスの流量を計測する機器である。

0042

流量制御部45は、CO2計43やガス流量計44の計測結果をもとに、ダンパー31の開度を調整して、排ガスの流量を制御する装置である。

0043

蒸気タービン51は、ボイラ・節炭器22に接続しており、ボイラ・節炭器22で生成された蒸気により回転する。発電機52は、蒸気タービン51の回転を利用して発電を行う。なお、蒸気タービン51と発電機52は排ガス供給システム1において必須の構成ではなく、排ガス供給システム1は、蒸気タービン51と発電機52を有していなくてもよい。

0044

なお、第1排ガス通路11において、必要に応じて、ボイラ・節炭器22とバグフィルタ23との間の位置にSOx・HCl除去部71が配置されていてもよく、また、バグフィルタ23と誘引通風機24との間の位置にNOx・DXNs除去部72が配置されていてもよい。

0045

<排ガス供給システムの作用>
前記のような構成の排ガス供給システム1は、燃焼炉21で発生した排ガスを第1排ガス通路11を介して排気口から排出する一方、排ガスの一部を第2排ガス通路12を介して、園芸ハウス81に供給する。具体的には、排ガス供給システム1は、ダンパー31を開いて、第1排ガス通路11を流れる排ガスの一部を、排ガス高度精製設備32と、誘引通風機33を介して、園芸ハウス81に供給する。このとき、園芸ハウス81へ供給される排ガスの流量は、流量制御部45により制御される。また、園芸ハウス81へ供給される排ガスの温度と水分率は、温度水分調整部66により調整される。

0046

<排ガスの流量の制御方法
そこで、まず、流量制御部45で行う排ガスの流量の制御方法について、説明する。流量制御部45は、CO2計43で計測したCO2の濃度とガス流量計44で計測した排ガスの流量の計測結果をもとに、ダンパー31の開度を調整して、園芸ハウス81への排ガスの供給量を制御する。

0047

具体的には、流量制御部45は、必要な園芸ハウス81への排ガスの供給量(以下、適宜「必要な排ガス量」という。)を、園芸ハウス81から要求される必要なCO2の量(以下、適宜「CO2の必要量」という。)と、燃焼炉21で発生した排ガス中のCO2の濃度と、から算出する。すなわち、流量制御部45は、以下の数式を用いて、必要な排ガス量を算出する。
[数1]
(必要な排ガス量)=(CO2の必要量)/(排ガス中のCO2の濃度)

0048

例えば、園芸ハウス81から要求される条件について、CO2(純度100%)の必要量が100[Nm3/h]であるとする。また、排ガス中のCO2の濃度が、10[%]であるする。なお、1Nm3は、標準状態(0℃、1気圧)に換算したときの1m3のガス量である。

0049

すると、(必要な排ガス量)=(100[Nm3/h])/(10[%])=1000[Nm3/h]となる。これにより、流量制御部45は、ガス流量計44における排ガスの流量の計測結果を確認しながら、ダンパー31の開度を調整して、園芸ハウス81への排ガスの供給量を1000[Nm3/h]に制御する。

0050

また、必要な排ガス量は、時間(例えば、昼夜および季節)により変動するので、流量制御部45は、時間に応じてダンパー31の開度を調整して、園芸ハウス81への排ガスの供給量を制御する。特に、夜間においては、園芸ハウス81の植物は光合成を行わない場合が多い。そのため、夜間などのCO2が不要な時間帯において、流量制御部45は、ダンパー31を全閉(開度を0)に調整して、第2排ガス通路12に排ガスを流さないようにする。これにより、第1排ガス通路11を流れる排ガスの全ては、排気口から排出される。

0051

<排ガスの温度と水分率の調整方法
次に、温度水分調整部66で行う排ガスの温度と水分率の調整方法について、説明する。温度水分調整部66は、園芸ハウス81からの要求に応じて、排ガスの温度と水分率を調整する。

0052

なお、気体中の水蒸気量の割合は、一般に、温室内の気体においては相対湿度(=(ある温度での水蒸気量)/(ある温度での飽和水蒸気量))で表され、排ガスにおいては水分率(=(水蒸気量)/(全排ガス量))で表されることが多い。そこで、水蒸気量に関する演算においては、気体中の水蒸気量の割合を、容積絶対湿度、または、重量絶対湿度、または、気体の所定の体積(例えば、1[Nm3])当たりに含まれる水蒸気量のいずれか1つに統一して計算することが望ましい。

0053

そこで、本実施形態においては、気体中の水蒸気量の割合を、気体の所定の体積当たりに含まれる水蒸気量として統一して計算する。すなわち、本実施形態において、温度水分調整部66は、相対湿度や水分率を、排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気量に換算して計算したうえで、排ガスの温度と水分率を調整する。

0054

具体的には、温度水分調整部66は、排ガスの温度と水分率を調整するに際して、まず、以下の数式を用いて、調整前の排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気量(以下、適宜「調整前の排ガス中の水蒸気量」という。)を算出する。すなわち、温度水分調整部66は、当該温度水分調整部66の入口部分における調整前の排ガスの水分率[vol%]の値を、排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気量(単位:g/Nm3)に換算して、これを調整前の排ガス中の水蒸気量として算出する。なお、1[L]=1/1000[Nm3]である。
[数2]
(調整前の排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気の体積[Nm3])=(1[Nm3])×(調整前の排ガスの水分率[vol%])
[数3]
(調整前の排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])=(調整前の排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気の体積[Nm3])/(22.4[L/mol])×(18[g/mol])

0055

ここで例えば、調整前の排ガスの温度は190[℃]、水分率は20[vol%]であるとする。

0056

すると、(調整前の排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気の体積[Nm3])=(1[Nm3])×(20[vol%])=0.2[Nm3]となる。そして、(調整前の排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])=(0.2[Nm3])/(22.4[L/mol])×(18[g/mol])=160.7[g/Nm3]となる。このように、調整前の排ガス中の水蒸気量は、160.7[g/Nm3]と算出される。

0057

次に、温度水分調整部66は、以下の数式を用いて、目標とする排ガスの1[Nm3](所定の体積)当たりに含まれる水蒸気量(以下、適宜「目標とする排ガス中の水蒸気量」という。)を算出する。すなわち、温度水分調整部66は、園芸ハウス81から要求される温度における相対湿度[%]の値を、排ガスの1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気量(単位:g/Nm3)に換算して、これを目標とする排ガス中の水蒸気量として算出する。
[数4]
(目標とする排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])=(園芸ハウス81から要求される温度における飽和水蒸気量[g/Nm3])×(園芸ハウス81から要求される温度における相対湿度[%])

0058

ここで例えば、園芸ハウス81から要求される温度は30[℃]、園芸ハウス81から要求される温度(30[℃])における相対湿度は60[%]であるとする。また、30[℃]における飽和水蒸気量は、33.6[g/Nm3]である。

0059

すると、(目標とする排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])=(33.6[g/Nm3])×(60[%])=20.2[g/Nm3]となる。このように、目標とする排ガス中の水蒸気量は、20.2[g/Nm3]と算出される。

0060

次に、温度水分調整部66は、以上の算出結果をもとに、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量に調整する。すなわち、前記の数値例を使用すると、排ガスの温度を190[℃]から30[℃]に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を160.7[g/Nm3]から20.2[g/Nm3]に調整する。

0061

ここで、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法としては、2つの実施例が考えられる。

0062

まず、第1実施例では、温度水分調整部66は、排ガスを冷却および加熱することにより、排ガスの温度と排ガスの水蒸気量を調整する。そこで、前記の数値例を使用して説明する。ここで、飽和水蒸気量が20.2[g/Nm3]となる温度は、22.95[℃]である。

0063

そこで、温度水分調整部66は、排ガスを冷却して、排ガスの温度を190[℃]から22.95[℃]まで下げる。これにより、排ガス中の水蒸気は、飽和水蒸気量分の量が水蒸気のままであるが、飽和水蒸気量を超えた分の量が液体の水に変化する。すなわち、排ガスの水蒸気量は、下げた後の温度における飽和水蒸気量と等しくなる。そのため、排ガスの水蒸気量は、160.7[g/Nm3]から20.2[g/Nm3]まで減少する。これにより、排ガスの水蒸気量は、目標とする水蒸気量[g/Nm3]となる。すなわち、排ガスの水分率は、園芸ハウス81からの要求を満たす目標の水分率となる。このようにして、温度水分調整部66は、排ガスの温度を所定温度(飽和水蒸気量が目標とする排ガス中の水蒸気量と等しくなる温度)まで下げることにより、排ガスの水分率を園芸ハウス81からの要求を満たす目標の水分率に調整する。

0064

ここで、本実施形態では、温度水分調整部66は、熱交換により排ガスを冷却するが、具体的には、以下の実施例が考えられる。例えば、吸収式冷凍機53により生成した冷水冷風を用いて、温度水分調整部66の熱交換器により排ガスを冷却することが考えられる。このとき、蒸気タービン51から送られる蒸気を用いて、あるいは、ボイラ・節炭器22から直接的に送られる蒸気を用いて吸収式冷凍機53により冷水や冷風を生成する。あるいは、発電機52での発電に使用した後の蒸気、または、発電機52での発電時に生じた温水を用いて吸収式冷凍機53により冷水や冷風を生成する。

0065

また、例えば、発電機52で発電された電気を用いてチラー(不図示)や冷風機(不図示)により冷水や冷風を生成し、生成された冷水や冷風を用いて排ガスを冷却することが考えられる。

0066

次に、温度水分調整部66は、排ガスを加熱して、排ガスの温度を目標とする温度(園芸ハウス81から要求される温度)まで上げる。そこで、前記の数値例を使用すると、温度水分調整部66は、排ガスを加熱して、排ガスの温度を22.95[℃]から30[℃]まで上げる。このようにして、温度水分調整部66は、排ガスの温度を、園芸ハウス81からの要求を満たす目標の温度に調整する。

0067

ここで、本実施形態では、温度水分調整部66は、熱交換により排ガスを加熱するが、具体的には、以下の実施例が考えられる。例えば、蒸気タービン51から送られる蒸気、あるいは、ボイラ・節炭器22から直接的に送られる蒸気を用いて、温度水分調整部66の熱交換器により排ガスを加熱する。あるいは、発電機52での発電に使用した後の蒸気、または、発電機52での発電時に生じた温水を用いて、温度水分調整部66の熱交換器により排ガスを加熱する。

0068

また、例えば、発電機52で発電された電気を用いて温水器(不図示)や温風機(不図示)により温水や温風を生成し、生成された温水や温風を用いて排ガスを加熱することが考えられる。

0069

以上のようにして、温度水分調整部66は、排ガスを一旦冷却した後に加熱することにより、排ガスの温度と水分率を調整する。すなわち、温度水分調整部66は、排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整する。ここで、所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度である。

0070

以上が、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第1実施例の説明である。

0071

また、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第2実施例では、温度水分調整部66は、排ガスを外気(園芸ハウス81周辺の空気)で希釈して、排ガスの温度と水分率を調整する。すなわち、温度水分調整部66は、排ガスを外気で希釈した後に、排ガスを冷却または加熱することにより、排ガスの温度と水分率を調整する。

0072

具体的には、温度水分調整部66は、まず、以下の数式を用いて、外気中の1[Nm3]当たりに含まれる水蒸気量(以下、適宜「外気中の水蒸気量」という。)を算出する。
[数5]
(外気中の水蒸気量[g/Nm3])=(外気の温度における飽和水蒸気量[g/Nm3])×(外気の温度における相対湿度[%])

0073

ここで例えば、外気の温度は20[℃]、外気の温度(20[℃])における相対湿度は60%であるとする。また、外気の温度(20[℃])における飽和水蒸気量は、18.5[g/Nm3]である。

0074

すると、(外気中の水蒸気量[g/Nm3])=(18.5[g/Nm3])×(60[%])=11.1[g/Nm3]となる。

0075

次に、温度水分調整部66は、以下の数式を用いて、排ガスの希釈に用いる外気の量(以下、適宜「外気の量」という。)を算出する。なお、外気の量を「A」と表記する。
[数6]
A×(外気中の水蒸気量[g/Nm3])+(必要な排ガス量[Nm3/h])×(調整前の排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])={A+(必要な排ガス量[Nm3/h])}×(目標とする排ガス中の水蒸気量[g/Nm3])

0076

ここで前記の数値例を使用すると、A×(11.1[g/Nm3])+(1000[Nm3/h])×(160.7[g/Nm3])={A+(1000[Nm3/h])}×(20.2[g/Nm3])となる。これより、外気の量A=15440[Nm3/h]となる。

0077

次に、温度水分調整部66は、以下の数式を用いて、外気による排ガスの希釈後の排ガスの温度(以下、適宜「希釈後の排ガスの温度」という。)を算出する。
[数7]
(希釈後の排ガスの温度[℃])={(調整前の排ガスの温度[℃])×(必要な排ガス量[Nm3/h])+(外気の温度[℃])×A}/{(必要な排ガス量[Nm3/h])+A}

0078

ここで前記の数値例を使用すると、(希釈後の排ガスの温度[℃])={(190[℃])×(1000[Nm3/h])+(20[℃])×(15440[Nm3/h])}/{(1000[Nm3/h])+(15440[Nm3/h])}=30.3[℃]となる。

0079

次に、温度水分調整部66は、排ガスを冷却または加熱して、排ガスの温度を、希釈後の排ガスの温度から、目標とする温度に調整する。ここで前記の数値例を使用すると、温度水分調整部66は、排ガスを冷却して、排ガスの温度を、30.3[℃]から30[℃]に調整する。

0080

このようにして、温度水分調整部66は、排ガスの温度を目標とする排ガスの温度に調整し、かつ、排ガスの水分率を目標とする排ガスの水分率に調整する。

0081

なお、排ガスの希釈に使用する外気は、予め冷却や除湿を行っておいてもよい。これにより、希釈に必要な外気の量を少なくできる。また、温度水分調整部66は、第1実施例と第2実施例とを組み合わせて、排ガスの温度と排ガスの水分率を調整してもよい。このとき、排ガスを冷却した後に、外気を希釈すれば、その後、排ガスの加熱を不要することもできる。

0082

以上が、排ガスの温度を目標とする温度に調整し、かつ、排ガスの水蒸気量を目標とする水蒸気量にする方法の第2実施例の説明である。

0083

なお、排ガス供給システム1は、各ガス分析計41にて各ガス成分(例えば、CO、NOx、SOx、HClなど)の値が所定値を超えたと計測された場合は、ダンパー31を全閉にし、液化炭酸ガスボンベ91から園芸ハウス81へ液化炭酸ガスを供給するように切り替えてもよい。例えば、排ガス中のCO2の濃度が低い場合には排ガスの量を増加させる必要があるが、排ガス中のCO2の濃度が非常に低い場合には排ガスの量が非常に多くなるため、その排ガスの量を処理する容量で各除去装置を設計する必要がある。すると、各除去装置の仕様は、排ガス中のCO2の濃度が通常である場合には、オーバースペックとなってしまう。そのため、排ガス中のCO2の濃度が非常に低い場合には、ダンパー31を全閉にし、液化炭酸ガスボンベ91から園芸ハウス81へ液化炭酸ガスを供給するように切り替えてもよい。

0084

なお、燃焼炉21で発生する排ガスによっては植物に有害な成分が少ない場合もあるので、その場合、変形例として、排ガス供給システム1は、有害成分除去装置を有さない例も考えられる。

0085

また、排ガス供給システム1は、バイオマス発電設備以外にも、ゴミ焼却設備や、発電設備がないが排ガスが発生する設備などにも適用できる。

0086

<本実施形態の効果>
以上のように、本実施形態の排ガス供給システム1は、園芸ハウス81の要求に応じて、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整する温度水分調整部66を有する。これにより、CO2を含む排ガスを、植物の育成促進を図りたいとする園芸ハウス81の要求に応じた温度と水分率に調整したうえで、園芸ハウス81へ供給できる。そのため、排ガスを園芸ハウス81へ供給することにより、園芸ハウス81の温度と相対湿度が、植物の育成促進に適切な値に制御される。したがって、園芸ハウス81における植物の育成促進を行うことができる。

0087

ここで、園芸ハウス81の相対湿度は、植物の種類により最適な値が異なるが、一般的に光合成を行う日中においては夜間よりも低めであることが望ましい。また、園芸ハウス81の温度は、日中と夜間、夏季冬季では大きく異なるため、時間や季節に応じて植物育成に適した温度であることが望ましい。すなわち、園芸ハウス81の温度と相対湿度は、植物が特定されていれば常に一定であればよいというわけでなく、時間や季節に応じて植物育成に適した値にする必要性がある。そこで、本実施形態の排ガス供給システム1によれば、園芸ハウス81の温度と相対湿度が、時間や季節に応じて植物育成に適した値に制御される。

0088

また、本実施形態の排ガス供給システム1によれば、CO2を含む排ガスの供給系統(第1排ガス通路11と第2排ガス通路12)を用いるだけで園芸ハウス81の温度と相対湿度が制御される。そのため、園芸ハウス81の温度と相対湿度の制御と園芸ハウス81へのCO2の供給とを別系統で行うシステムに比べて、システム構成を簡素化できる。

0089

また、排ガス中のCO2の一部または全部を植物の育成のために園芸ハウス81に供給するので、排気口からのCO2の排出量を削減できる。

0090

また、温度水分調整部66は、排ガスの温度を所定温度まで下げた後に目標温度まで上げることにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整するものである。ここで、所定温度は、飽和水蒸気量が目標とする排ガスの所定の体積当たりに含まれる水蒸気量と等しくなる温度である。これにより、排ガスの温度と水分率を、園芸ハウス81の要求に応じた値に調整できる。そのため、より確実に、園芸ハウス81における植物の育成促進を行うことができる。

0091

また、温度水分調整部66は、ボイラ・節炭器22で生成された蒸気を用いて、排ガスを冷却および加熱してもよい。これにより、ボイラ・節炭器22で生成された蒸気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0092

また、温度水分調整部66は、発電機52で発電された電気、または、発電機52での発電に使用後の蒸気、または、発電機52での発電時に生じた温水を用いて、排ガスを冷却および加熱してもよい。これにより、発電により得られた電気や、発電に使用後の蒸気や、発電により生じた温水を、有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0093

また、温度水分調整部66は、排ガスを外気で希釈することにより、排ガスの温度と排ガスの水分率とを調整してもよい。これにより、外気を有効利用することができる。そのため、システムの簡素化とコストの低減を図ることができる。

0094

また、排ガス供給システム1は、排ガスに含まれる園芸ハウス81で育成させる植物に有害な成分を除去する有害成分除去部を有する。これにより、園芸ハウス81への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、園芸ハウス81における植物の育成促進を行うことができる。

0095

また、燃焼炉にて燃焼させる燃料をバイオマス燃料とすることにより、排気口からのCO2の排出量をさらに削減できる。

0096

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施例と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。

0097

図2に示すように、本実施形態の排ガス高度精製設備32は、SOx・HCl除去部62を備えていない代わりに、湿式スクラバー67を備えている。なお、本実施形態において、微量有機物質・DXNs除去部61と、NOx除去部64と、CO除去部65と、湿式スクラバー67が、有害成分除去部に該当する。

0098

湿式スクラバー67は、排ガスに水などの溶液を散布して、排ガス中のSOxとHClを溶液に吸収させることにより分離除去湿式除去)する。湿式スクラバー67を用いるとHCl、SOxを除去できるとともに、排ガスの温度を低下させることもできる。例えば、湿式スクラバー67は、排ガスの温度を、190[℃]から40[℃]〜50[℃]まで低下させることも可能である。そのため、園芸ハウス81からの要求によっては、湿式スクラバー67により、排ガスの温度を、目標とする排ガスの温度にすることができる場合がある。

0099

以上のように、本実施形態の排ガス高度精製設備32は、湿式スクラバー67を備えている。これにより、園芸ハウス81への植物に有害な成分の供給が抑制される。そのため、より確実に、園芸ハウス81における植物の育成促進を行うことができる。また、排ガスの温度を低下させることもできる。そのため、排ガスの温度を、園芸ハウス81からの要求に応じて調整し易くなる。

0100

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

0101

1排ガス供給システム
11 第1排ガス通路
12 第2排ガス通路
21燃焼炉
22ボイラ・節炭器
31ダンパー
32 排ガス高度精製設備
43 CO2計
44ガス流量計
45流量制御部
51蒸気タービン
52発電機
53吸収式冷凍機
61微量有機物質・DXNs除去部
62SOx・HCl除去部
63バグフィルタ
64 NOx除去部
65 CO除去部
66 温度水分調整部
67湿式スクラバー
81 園芸ハウス

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