成果報告書詳細
管理番号20100000001376
タイトル平成17年度-平成21年度成果報告書 バイオマス等未活用エネルギー実証試験 バイオマス等未活用エネルギー実証試験 キッコーマン食品株式会社野田工場におけるバイオガス利用高効率コージェネレーションシステム実証試験事業
公開日2010/9/9
報告書年度2005 - 2009
委託先名キッコーマン食品株式会社
プロジェクト番号P02057
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約 キッコーマン食品株式会社野田工場における醤油の生産量は、175,000KL/年(2005年度)である。その生産の副産物として醤油粕が年間約15,000t発生している。余剰となる醤油粕というバイオマスによるメタンガス生産に注目し、バイオマスの有効利用を検討してきた。建設費用が高いなど経済的な問題点を除けば、技術的には十分に利用可能なメタンガスを発生させる事が可能である事が研究開発により判明してきた。以上の経過の中で、本格的なプラント建設を目的とした実証試験に取組むこととなった。今回の実証試験は塩分濃度が5%程度と高い醤油粕を高効率でメタン発酵させる技術を確立し、系全体のエネルギー効率向上を図るものである。平成17年度は、平成16年度に実施した「バイオマス等未活用エネルギー実証試験バイオマス等未活用エネルギー実証試験 キッコーマン食品株式会社野田工場におけるバイオガス利用高効率コージェネレーションシステム実証試験事業調査」およびキッコーマン食品株式会社が独自にこれまで行ってきた検討に基づいて実証試験設備の設置を行った。設置した実証試験設備が設計通りに運転が出来るように、実運転に先立ち試運転及び調整運転を実施した。エネルギー変換設備を構成するメタン発酵槽と1次好気槽の菌体、微生物を増殖並びに馴養させる運転を開始した。平成18年度以降、平成17年度に設置した実証試験設備の運転を実施したが、醤油粕(SC:ShoyuCake)由来の未溶解固形分の影響で、運転が困難な状況となった。まず、この対策を実施し、連続運転が可能とした。その後、連続運転を行ったところ、本実証試験の前に実施した試験のバイオガス量に到達しないことが見受けられた。発酵槽内の状態を応答試験(トレーサー試験)により確認し、内部で液がショートパスしている可能性が見出され、それを緩和する対策を施し、連続試験を行い以下のデータを収集した。・バイオマス(水分30%)1tonからエネルギー変換設備により得られるバイオガスは300-400Nm3であった。得られたバイオガスのメタンガス濃度は60%であった。醤油粕をバイオマスとしたメタン発酵は充分に可能であった。・バイオガスを燃料としたエネルギー利用設備のガスエンジンコージェネレーションシステムの発電効率はおよそ30%、廃熱回収効率はおよそ35%であった。バイオガス焚ボイラー効率は33-91%であった。・エネルギー変換設備により得られるバイオガスのエネルギー量に対して、メタン発酵後の残渣の処理、1次好気処理を含めた実証設備全体の運転に必要なエネルギーは熱エネルギーが150.5-184.9MJ/h、電気エネルギーは1時間当たり12-21kWhであった。余剰となるおよそ1時間当たり8kwh程度の電気エネルギーが他の工場生産設備の運転に活用可能とわかった。・水理学的滞留時間(HRT)を8日、10日に設定し比較試験を行った結果、バイオガスの発生量に差が無く、建設コストが低いHRT8日で十分なことがわかった。・醤油粕の溶解に当たって、乾量基準で14倍の水で希釈する必要があるが、これを工場の工程排水を利用しても可能なことが判明した。また、1次好気槽を含む本設備の排水負荷は工程排水を利用しても変わらないことが判明し、工場の既設排水処理場に影響が無いことがわかった。また、これらの運転データに基づき、商用プラントの経済性について検討を加え、以下の知見を得た。・商用規模プラントでは、高い省エネルギー性、高い環境負荷低減特性が想定できることがわかった。
英文要約Title: Field Test of the Biogas Usage to High Efficiency Co-generation System in KIKKOMAN Food Products Company Noda Factory (FY2005-FY2009) Final Report
The quantity of production of soy sauce in KIKKOMAN Food Products Company Noda factory is 175,000KL/year. As the by-product of the production "soy sauce cake" is approximately 15,000ton per year. We have considered effective usage of the surplus "soy sauce cake" from focusing of methane fermentation. By the feasibility study and experiment, it became clear that it is possible to generate the methane from methane fermentation of "soy sauce cake" which can be used, if ecumenical issues, for example high construction costs, are expected. In the above progress, a field test at full-scale plant construction is started for correcting the data of commercial plant. This field test aims to establish the efficient technology which it is methane fermentation of "soy sauce cake" with as high salt concentration as approximately 5% is carried out and rise energy efficiency of the whole system. The Heisei 17 fiscal year, the field test plant that has the throughput of "soy sauce cake" 1ton per day is installed, based on the feasibility study with New Energy and Technology Development Organization in the Heisei 16 fiscal year and examination that KIKKOMAN Food Products Company has performed uniquely. This plant has 25kW co-generation system, pressing and drying system for residual substance and others. After finished the construction of the field test plant, the test run and adjustment operation is carried out. And the operation that proliferate the microbes of methane fermentation in the methane fermentation tank is started. After The Heisei 18 fiscal year, the field test plant made continuous operation. During continuous operation, we solved the problems and the following data was collected.・300-400m3 of the biogas was obtained from Soy sauce Cake 1 ton. The percentage of the methane included in biogas was 60%. "Soy sauce Cake" as a biomass was possible enough methane fermentation.・In the power generation efficiency of the gas engine cogeneration system, it was about 30%, and the heat recovery efficiency was about 35%. The boiler efficiency was 33-91%.・The power consumption of the whole plant was thermal energy 150.5-184.9MJ/h, and electric energy 12-21kWh/h. It turned out the electrical energy of 165kwh/day can be used in other places.・Regarding the hydraulic retention time of methane fermentation, we compared with 08 days and 10 days for a study of specification of business plant. There is no difference in the amount of biogas generation with 08 days and 10 days.・There was no problem with wastewater from soy sauce manufacturing plant as dilution water of Soy sauce Cake. Also, there was no increase the load of wastewater on the existing wastewater treatment facility of soy sauce manufacturing plant. And the economy of a business plant was examined based on these data.・In a business plant, high energy conservation and a high negative environmental impact decrease characteristic can be assumed.
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