成果報告書詳細
管理番号20130000001060
タイトル平成23年度‐平成24年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業 (実用化技術開発) 生ごみや紙ごみ等の都市域廃棄物による地域エネルギー転換システム実用化の研究開発
公開日2015/11/20
報告書年度2011 - 2012
委託先名清水建設株式会社
プロジェクト番号P10010
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成23年度‐平成24年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業(実用化技術開発)「生ごみや紙ごみ等の都市域廃棄物による地域エネルギー転換システム実用化の研究開発」

本事業は平成22年度まで3年間にわたって行ってきたNEDO実証事業を踏まえて、平成23年度から2年間にて行った事業である。実施内容は平成22年度まで行った実証事業で使用した既存のガス化発電・メタノール合成装置の廃熱を利用して、新たに生ごみの乾燥資源化を行い、その乾燥資源化した生ごみをガス化原料、外熱炉原料としたガス化発電、メタノール合成を実施し、経済性評価、装置導入に向けた検討、改善を行うことである。

(1)既存装置の性能確認・改善、新設装置の詳細設計と設置
既存のガス化発電装置の性能確認、点検を行い、外熱炉、反応炉などを当初の仕様への原状回復工事および既存設備のメンテナンスを行い、ガス化発電などの所期性能を確認した。試作品として既存装置の廃熱を利用する生ごみ乾燥装置を設計、製作、設置し、ガス化装置の高温排熱による生ごみ乾燥試験を実施した。

(2)廃熱利用による生ごみ乾燥の研究開発
生ごみ乾燥予備実験として、通常の生ごみと同程度である含水率80%程度に湿らしたもみ殻の乾燥試験を行い、廃熱利用データを把握した。また、標準試験生ごみを使用してガス化の際の高温排熱による生ごみ乾燥試験の基礎資料を把握した。

(3)生ごみガス化課題の検討
標準試験生ごみに食品残渣相当の重量比2%の塩分を加え、生ごみ乾燥原料を作成し、ガス化発電、メタノール合成を実施し、その影響について検討した。ガス化反応炉材料等に与える影響については、反応管に採用が期待される3種類の鋼材を用いて、高温下での経時変化、塩分の影響、ガス組成への影響等の検討を行った。また、標準試験生ごみ、乾燥資源化した生ごみ、生ごみ乾燥時や乾燥資源化した生ごみを原料としたときの排気などの臭気強度も測定した。

(4)合成メタノールの精製目標とコスト試算の検討
メタノール合成装置に関して、触媒交換、触媒還元と定期メンテナンスを行い、合成メタノールの生成量や平衡計算値との相関を検討した。その結果、投入ガス量を増やし、メタノール槽の温度管理、圧力制御などを精緻に行えば所期目標の達成ができることを把握した。併せて、BDFの検討を行っており、今後FAME(Fatty Acid MethylEster:脂肪酸メチルエステル)規格を常に満足するように引き続き検討を続けたい。

(5)ガス化装置の最適自動化運転の研究開発
生ごみ乾燥装置を導入、ガス化原料に木のみだけでなく、紙単独から乾燥資源化した生ごみを10%程度混ぜることなどを実施し、ガス化発電装置の定格(29kW)に準じた能力を確認するだけでなく、自動化に向けたパラメータ条件の検討、確認試験を行った。その結果、原料や運転ごとの自動化パラメータを決定した。

(6)CO2削減効果、経済性試算検討及び研究
ガス化発電装置、メタノール合成装置、生ごみ乾燥装置を導入した場合のCO2削減効果、エネルギー削減効果や経済性などを試算した。

以上の研究内容、検討課題については、その内容や方法、乾燥資源化した生ごみをガス化原料や外熱炉原料として用いることの適否、実験結果の取りまとめなどを推進委員会などでも討議して、今後の展開への基礎資料を蓄積した。
英文要約Title: R&D of a Regional Energy Conversion System Using Kitchen Garbage, Waste Paper, Etc. in Urban Areas. (FY2011-2012) Final Report

1.Purpose of the project
Based on gasification power generation and methanol synthesis carried out using waste wood, waste paper, etc. in urban areas as former NEDO project in the past three years since 2009, kitchen garbage is used as well as waste paper in urban areas and effective utilization of such biomass resources is widely expected.
In this R&D, garbage dryer is newly installed, kitchen garbage is dried using waste heat from a gasification device, and it is then utilized as gasification material or heating material for combustion furnaces. Practical application of a small device which can be applied to urban buildings/districts is the goal. As a result, realization of effective use of waste heat, reduction of waste mass, and recycling of waste are the main objectives.

2.Research and development results
(1) Improvement of the existing device, and detailed design and installation of new device
The performances of the existing furnace, gasification reaction tube, gas engine generator etc, were checked, and periodic check was done. Restoration to the original performance was accomplished. The prototype of kitchen garbage dryer, which used the high temperature waste heat generated from existing device, was designed, manufactured and installed.

(2) Investigation of waste heat drying
As an exploratory experiment, garbage dryer was examined using wet rice husk, and obtained drying data. Moreover, the garbage dryness examination by the high temperature waste heat was done by using the standard test garbage.

(3) Issues of kitchen garbage gasification
We checked the influence of gasification and methanol synthesis using the standard test garbage 2% salt added. Gasification reaction tube, gasification composition, exhaust gas, ash, and drain etc. were investigated. In addition, smelling tests were done.

(4) Target of refined synthetic methanol and cost examination
The catalyst was exchanged and hydrogenation in the methanol synthesis device. Periodic check has been done. Ingredients of synthetic methanol were checked. The correlation of the amount of generation and the equilibrium calculation value of a synthetic methanol was examined.

(5) Development of the optimally-automated control in gasification
We examined the flow rate and temperature of exhaust gas in the garbage dryer. We have modified the parameter in automated control of gasification. Automation parameters were decided.

(6) Effect of CO2 reduction, examination of economical evaluation
We examined the effect of the CO2 reduction and economical evaluation in the power generation, synthetic methanol, and garbage dryer and so on.

(7) Middle annual report and the other report etc.
Middle annual report was submitted.

(8)Promotion committee
Promotion committee was held four times inviting experts in gasification technology and building technology. Many valuable comments and suggestions were obtained through the meeting.
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