成果報告書詳細
管理番号20110000001352
タイトル平成20年度~平成22年度成果報告書 新エネルギー技術フィールドテスト事業 地域バイオマス熱利用フィールドテスト事業 都市域廃棄物のガス化・メタノール合成による地域エネルギーシステム実用化に関する実証試験事業
公開日2011/8/25
報告書年度2008 - 2010
委託先名清水建設株式会社
プロジェクト番号P07018
部署名新エネルギー部
和文要約1. 要旨
 エネルギー需要の変化に応じたフレキシブルなシステムを目指し、ガス化発電とメタノール合成を需要に応じて容易に切り替えできる実用的なエネルギー変換システムの構築を図る。
 農林バイオマス3号機の技術を基にしているが、農林業などからの草木系バイオマスを主な原料としたものとは異なり、都市域での廃棄物系バイオマスの利用を検討する。従来、あまり取り組まれてこなかった都市域での建設廃材やシュレッダー紙ゴミなどをエネルギー変換し、地域内で利用する。
 都市域の複合ビル開発プロジェクトなどで利用するために小型ユニット装置の開発実証、実用化への大きな課題となっている自動運転機能の充実を目指している。
2. これまでの成果(設定目標とその達成状況)
(1) ガス化発電
 浮遊外熱式ガス化法によりバイオマスをガス化している。様々な木材を利用した木粉、シュレッダー紙ゴミを用いるガス化装置より得られる発生ガスの発熱量はガス組成より19.2MJ/kgと高カロリーガス成分であることを実証できた。本生成ガスを用いて、LPGガスコジェネレーション装置を改良し約30kWh、5時間以上の連続運転を実証できた。
(2) メタノール合成
 多段メタノール合成法により低圧でのメタノール合成により得られるメタノールは、既存のA重油焚きの木材プレス加工用蒸気ボイラー(換算蒸気量250kg/h)で混焼することで代替燃料としての使用ができる純度であることを実証した。併せて、理論メタノール収量に対して、約93%合成できることが確認できた。
(3) 熱利用
 廃熱を既存木材乾燥用蒸気ボイラー(木材燃焼型)への直接供給するうえで、熱交換器を通さず低コストで熱利用できる排ガスの熱量を確認した。
3. まとめと今後の課題
・ ガス化発電、メタノール合成のためのシステムの関連温度、圧力、ガス成分、水量・水質などの基本データを収集し、都市域に設置する商用機のへの展開が可能となった。併せて、更なる小型化、安定した連続運転、運転ノウハウ取得による自動化運転の改善点を把握した。
・ 実証機を用いて、ガス化発電、あるいはメタノール合成に必要なガス組成を得る運転条件を明らかにし、当初目標としたガス化発電、メタノール合成に目途がついた。
 以上より、商用機へ展開する基本データを収集し、改良点を把握した。
英文要約URBAN BIOMASS ENERGY CONVERSION USING GASIFICATION AND METHANOL SYNTHESIS
Paper waste and garbage constitute about 85% of the emitted waste in the urban region in Japan. Therefore to utilize the biomass for energy conversion in the urban region, these two wastes are expected as alternate fuel resources that can replace fossil fuel. It leads to the CO2 reduction by using “carbon neutral” biomass. Moreover, it is thought that it will greatly contribute to the reduction of wastes emission which is also an important issue in the urban area. Considering the energy utilization pattern in the urban region, it is practical to generate electricity from the gasification gas of the biomass in daytime when electricity demand is high, and to synthesize storable liquid fuel like methanol at nighttime when the electricity demand is low.
1.~Outline of the field test
The field test project, a joint research between NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization of Japan) and SHIMIZU Corporation was begun by designing and building a full-scale plant “Buil. Bio-Master” at Tokyo Millwork Plant of Shimizu Corporation, located at downtown area of Tokyo.
2. Features of “Buil. Bio-Master”
“Buil. Bio-Master” is compactly composed of a gasification and electricity power generation device and a methanol synthesis device.
This system greatly reduces the amount of CO2 emission from an urban building. It can be easily installed at the basement or the rooftop of an urban building.
Both the gasification and the methanol synthesis reaction are concluded momentarily.
The biogas generation of equivalent of 30 kilowatt per hour electricity or the bio-methanol synthesis of about 12 litters per hour from 30kg of raw material is expected.
3. Field test material Flow
More than 100 tones of waste wood per year are generated at Tokyo Millwork Plant. Those waste wood are break into pieces using grinders. About 40% are processed into “wood chips” to heat the reactor to 900℃ and about 60% are process into smaller “wood powder” for the gasification raw material.
The generated biogas is supplied into either the Gas Engine Generator to generate electricity of about 30kW or the Methanol Synthesis Device to synthesize methanol of about 12~/hour.
The generated electricity is supplied to the Millwork Plant and the synthesized methanol is used into the boiler at the plant and to produce bio-diesel for the company bus.
4. Results
4-1. Biogas generation
Stable biogas generation of 30 kilowatt per hour electricity is gained.
4-2. Methanol synthesis
The methanol synthesis of about 93% of theoretical yield at 0.9MPa is gained.
4-3. Biogas composition optimization
Two different composition of biogas are need for power generation and methanol synthesis. Electricity power generator needs carbon compounds rich gas and methanol synthesis needs H2 rich gas.
Equilibrium calculation of methanol synthesis (@0.9MPa, 200℃)shows how to generate the optimum composition of H2/CO for power generation and methanol.
AIMING MARKETS
The urban office buildings and the beverage plants are expected to be two of the aiming markets to this energy conversion system.
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