最高性能A-Tec中大型バイオマス・ガス化発電装置(単体850/925KW〜,並列1.7/1.9/2.0〜10MW程度迄)

   最新最高性能の中大型A-Tecガス化発電装置(多段Tar-Freeガス化方式、最小構成(ガス化装置+エンジン発電機+乾燥機各1基構成):〜850KWe、+ORC付:〜925KWe@50&60Hw,EU製)のご紹介です。
本装置の最大の特徴は(超)高効率バイオマス・ガス化発電装置であり、A-Tecガス化発電装置を越える、或いは越えない迄も近い性能の高効率ガス化発電装置は,国内外で存在しないと確信しています。
バイオマス(チップ)原料費はバイオマス発電の最大の経費要素です。その原料は高騰しています。原料消費量の最小化発電ビジネスの採算上の最重要課題、不可欠要因となります(他ガス化発電装置に比べ、少なくともA-Tecなら原料消費量を30〜40%削減可能)。 加えて本装置のTar-Free/No-Tar機能高ガス化効率・高信頼性の最大要因 です(逆にTar副生のガス化装置の場合,その可否が最大故障原因)。
特にガス化装置単体の設備能力能力アップが難しいと云われる多段法ガス化方式ですが、A-Tecは小型LiPRO(50KW)の17〜19倍、INSER( 500KW)の1.7〜1.9倍もの能力があるガス化発電装置であり、更に発電効率等も大幅に向上させた高機能・統合化タイプです。
  下段左側添付図の表側がA-Tecプロセス・フロー概略図です。生木質チップは、ホッパーに一旦重機(ホイール・ローダ)などを介して受け入れるとその後は、全て自動的にチップ搬送(Moving-Floor)され、排熱利用の自動乾燥機(Dryer)、自動篩(チップ最大・最小、石・ガラス等を除去)工程を経た乾燥木質チップは、自動コンベアーでガス化装置分解炉内に、必要量が炉塔頂から自動投入されます。 ガス化炉では多段法・Twin-Fire方式でタール成分の含まない(Tar-Free)中高熱量の合成ガスが製造できます。その後は、ガス精製工程で、Dry-Filter(粉体炭固形物の除去)、更に中高温熱回収、ガス冷却等の工程を経た後、クリーンな合成ガスはエンジン発電機に燃料ガスとして供給され、発電が行われます。 このフロー概略図は旧版であり、以上迄ですが、現在ご提供し、お薦め機器構成はエンジン排ガス、及び冷却水周りの廃熱回収利用を徹底的に行い、この熱で排熱複合発電(ORC:Organic Rankine Cycle)を行います。追加の燃料を一切加わずに発電量を+〜11%も向上出来ると伴に、生チップの排熱乾燥処理も併せて行うと云う機器構成です。

本製品の特徴・機能紹介等は、先ずは後段の添付関連情報資料の
1)統合型A-Tecガス化発電装置の概要と特徴、及び超高発電効率バイオマス・ガス化(発電)装置説明書を参照下さい。
更に情報が必要なら、
2)A-Tec 2.0MWe(Jenbacher+ORC)採算計算(60Hz) 例(@水分40% )、或いは
3)A-Tec 1.9MWe(Jenbacher+ORC)採算計算(50Hz)例を、更に興味があれば、
4)(超)高効率、NO-Tar/Tar-Free/無タール・多(3)段ガス化・Twin-Fire方式のガス化発電の紹介を併せて参照下さい。
  Blog記事投稿時の関係から、これら最新Up-Date(エンジン発電機の能力・性能向上、高性能ORCの付加による発電効率の向上等)以前の基本情報が主ですが、優れたガス化発電装置の基本アーキテクチャー(多段ガス化、No-Tar/Tar-Free、高冷ガス化効率、乾燥機と統合化)は不変、現状の最新モデル仕様も同じです。
  主な最新Up-Dateは高性能・排熱回収・高温ORC発電、及び低温ORC発電の新規追加(前者はエンジン排ガス熱,及び高温合成ガス冷却熱の直接熱交換利用、後者はエンジン冷却熱利用)、大型高性能・高発電効率Jenbacherガス・エンジン発電機(JMS420)の採用、及びガス化装置本体の排熱利用の最適化、及び乾燥機を含めたこれら機器の組み合わせ、基数、運転条件の最適化(発電規模:850KWe〜2MWeなら採算性・予算等に応じガス化装置1〜3基、及びガス・エンジン発電機(1〜2基)構成の自由な組み合わせが選択可能)、等です。

  本A-Tecガス化発電装置は言わば高性能小型LiPRO(50KWe)の中大型(850KWe @50/60Hz&Jenbacher)版(多段ガス化、No-Tar/ Tar-Free/無タール機能、及びTwin Fireガス化反応方式)でもあり、中型INSER(500KWe)の上級機です(No-Tar/Tar-Free/無タール機能、より高発電効率に加え、標準乾燥機付)。 両者の優れた遺伝子、特徴等を全て取り入れ,更に高効率・排熱回収発電機(ORC,2タイプ)を組み込んだ高性能・高機能版中大型(超)高効率・統合型ガス化発電装置です。



A-Tecは、最近の機能アップ、即ちガス化装置能力アップ(Ver.III⇒ Ver.IV⇒ Ver.V)、並びに発電機の大型化・能力・発電効率アップ(JenbacherJMS320⇒ JMS416/ 420),エンジンの最適化、及び2段(2-stage) ORC採用による排熱最大回収・発電、等のUp-Dateを含む統合型・(超)高効率A-Tecガス化装置です。

ガス・エンジン発電機は、有名なJenbacher (JMS416,16気筒モデル@750KWe)、及びスケール・アップ版Jenbacher(JMS420,20気筒モデル@850KWe@50Hz&60Hz)も標準で選択可能JMS420(動画)です。 更なるガス化装置とエンジン発電機を含めた全体の最適化により、現在ではJMS420は900KWe程度迄出力アップ可能となりました。 伴に標準、最適化(高圧縮比/BMEP・高効率化:11⇒12.7)され組み込まれ、 かつ標準で乾燥機・ガス化・エンジン発電・(高温&低温)複合ORC排熱回収発電設備等を統合化・Turn-Keyタイプの超優れものです。

A-Tecガス化発電装置は、水分最大40〜50%程度迄の未乾燥(生)チップ(2〜6p程度、勿論ペレット/ブリケット等も可)を乾燥機(貯槽)へホイール・ローダ、或いはダンプカー等から直接投入するだけです。その後の工程は全て自動でガス化炉排熱を使い水分5〜10%迄自動乾燥処理後、チップ上下限篩・固形物(金属,石類)篩、ガス化炉(Syngas-Generator)へ原料自動投入迄の一連の処理を自動で連続的に行います。 その後、ガス化炉で製造された高温合成ガス(Tar-Free)は、高温フィルターで微細固形物の除去、冷却(熱回収)操作等のガス精製・冷却・除湿工程等を経て、ガス・エンジン発電機(Jenbacher)へ自動供給されます。

   本A-Tecガス化炉の特徴は、小型機LiPRO(Tar-Free、Twin-Fire/多段方式,高冷ガス化効率)/中型機INSER(Tar-Free/ Hybrid,高冷ガス化効率)等、双方の特徴を全て高度に実現し、かつ高効率高温ORC,及び連続方式乾燥機機能等も全て統合化した中大型ガス化発電装置です。 この結果、乾燥機(Feedstock-Dryer)へ投入時の未乾燥(生)原料の熱量、水分(%)に対し(超)(超)高発電効率(ORC付複合発電@60Hzならグロス43.7%@水分30%チップ〜55.2%@水分50%チップ)を実現し、 複合発電なしの単純サイクルガス化・エンジン発電方式でも(グロス39.3%@水分30%チップ〜49.7%@水分50%チップ@2.0/1.0MWe@60Hz)を実現します(関連情報の2)計算例参照)。 同様にガス・エンジン/ORC複合発電(@2.0/1.0MWe@50Hz)でも、電圧及び周波数等は異なりますが、同様の性能、及び設備価格です(関連情報の3)計算例参照)。

何れにしてもA-Tecと同等、或いはこれ以上の(超)高効率バイオマス発電装置は、小中(大)規模(50KWe〜20MWe)程度の単純サイクル、更に複合サイクル(ORC、蒸気タービン)・バイオマス発電でも、恐らく何処を探しても、その設備価格に拘わらず存在しないと確信してます。
尚、A-Tecガス化発電装置、導入例(建設・計画中を含む)は全てガス化装置+ガスエンジン発電機(Jenbacher他)の組み合わせ例であり、排熱回収複合発電(ORC)方式のA-Tec導入例はなく、日本仕様の高効率(ORC付)ガス化発電発電設備として顧客の皆様にお薦めしている超高効率発電モデルとなります。
   設備価格(概算本体KWe単価、最下段のKWe単価参照)は、比較的安価なINSER/PMX等より(多少)高価ですが、高効率Jenbacher合成ガスエンジン発電機、ORC複合発電設備等も標準構成で含み、これらを考慮すると国内他社販売の製品より、むしろ安価だと思います。 特に高ガス化効率、高信頼性(稼働8,520時間/年)(最新のガス化炉3基構成2MWeの場合,その他は8,040h/年)等の為、日々の原料費削減、売電量増等が得られる等、有利な点も多々存在します。 加えて、標準仕様で乾燥機付の一体化構成であり、A-Tecガス化発電装置の排熱を乾燥機熱源として高度にORC発電熱源を含め一体化利用しています。バイオマス発電では、乾燥機はほゞ不可欠ですが、乾燥機を含まないガス化発電設備も少なくありません。
高圧接続限度2MW(未満)のガス化発電(売電)の場合、ガス化装置1(2)基+ガスエンジン発電機1(2)基(JMS420,20気筒モデル)構成(ORCなし仕様)なら850(1,700)KWe発電が、更に発電効率向上を目指し排熱複合発電方式を採用した高効率ORC(1+1(2)基付)なら925(1,850KWe)KWe(@50/60Hz)迄の発電がそれぞれ可能です。 更にガス化装置を1系列追加したガス化装置3基+ガスエンジン発電機2基並列構成(2.0MWe @50/60Hz)例は、 高稼働率(〜8,520時間/年)、高発電効率、及び高採算性等が全て同時に実現出来て、全体としてほゞ完璧ベストな統合化A-Tec発電システム構成(2MWe)案として標準的にお薦めしています。 この場合、ガス化炉1基保守中(停止)中でも1.9MWe(弱)の運転継続可能です。

現在進行中の木質BGTL( Biomass-Gas-To-Liquids )合成Bio-Diesel /Jet燃料プロジェクト(F.T.法 ,)に於いて、ガス化部を現A-Tec社ガス化技術(酸化剤は空気に換えて酸素)を加圧方式1MWに拡張・能力アップ(発電用なら,エンジン発電機は1MW用へ)を図る プロジェクトがガス化炉6基並列等、北米3ヶ所で進行中です。この結果、更にガス化装置の設備能力・性能向上、価格・性能比向上等が期待されています。
同様に大規模ガス化(500d/日+)なら流動床ガス化+FT法による合成軽油/Jet燃料生産のFulcrum社の商業化の実例もあります。何時までもクリーンな木質チップ限定で発電だけに注目していると、世の中の孤児になります。

発電出力は原料の投入量、熱エネルギ-量、水分量、外気温及びチップ形状等の環境により変動します。 通常は単一機器構成ではなく、並列接続なので規模は特に関係は無いのですが、稼働実績のある最大構成は2.1MW(Jenbacher JMS320x3基並列運転、ガス化炉2基は非発電・ガス熱利用の計5基構成)です。 今後の新規発案件では、海外、国内を含めて、ガス・エンジン発電機はJM320に代えてより高効率・大型のJenbacherJMS420を原則使用の予定です。加えて、国内の発電(FIT)用途では、原料木質チップが特に割高の為、原料最小化(採算性向上)を狙って複合発電(ORC)仕様をお薦めしています。 具体例は下段添付の関連情報2)採算計算例(60Hz仕様)、3)採算計算例(50Hz仕様)の機器構成とそれに対する投資額、発電量等の例を併せて参照下さい。

 一方、乾燥処理済ペレット/ブリケット原料専用・高性能・No-Tar/ Tar-FreeのE-Greenガス化発電装置(2段法流動床・噴流型ガス化, 1.0〜1.2MW)もあります。通常、高価な原料のペレット・ブリケットが容易・有利な経済的な条件で得られる状況なら、優れた(特に、高信頼性)ガス化発電装置の1例です。
その他,A-Tecと同様、多段法Tar-Free/No-Tarガス化方式廉価・高性能EEEガス化(弊社OEM製品)コンテナ版(1.9/2MWe)採算計算例,或いは Down-Draft法とUp-Draft法の課題を補い長所を生かしたタール副生が少なく高効率HybridタイプのTwin-Fireガス化法廉価版Twin-Fire方式PMXガス化装置(弊社OEM製品)もあります。売電事業(FIT)を目指すガス化発電ならA-Tecガス化は完璧素晴らしいが、予算的に(、或いは原料高・売電価格24円/KWh以下等の為,採算計算上から)可成り苦しいと言う方に朗報です。 このガス化発電装置ならガス化炉能力は任意,1基当たり最小規模100KW〜最大規模2MWe迄可能です。
 特に中規模(400KW〜2MW)構成PMXなら、お薦め中速ガス・エンジン発電機(中国製)との組み合わせ 発電効率は多少低下(グロス28〜29%程度)しますが、A-Tec価格の3分の2以下の設備費となりA-Tecより(超)格安です。 この廉価版Twin-Fire方式ガス化発電装置を、更に排熱回収(ガス化ORC複合発電化)すれば、32%+ @グロス程度の(超)高発電効率も可能です。
単なるTwin-Fire方式ガス化発電装置は、他にもEU製Xylergy(旧Xylowatt)、等もありますが、Twin-Fire方式PMXガス化装置と比べ大幅に高価の模様ですが、発電効率もA-Tecに比べ可成り低い模様です。
同じ中規模で高性能・低価格なら,前述の3段法・Twin-Fire・Tar-FreeタイプEEEガス化(OEM製品)もあります。
   ご紹介の(超)高効率A-Tecガス化発電装置、等の導入計画、或いは特に興味やお問い合わせがあれば、(お問い合わせ)先へお願いします。

 A-Tecガス化発電機等の関連情報は下記を参照下さい。

1)統合型A-Tecガス化発電装置の概要と特徴、及び 超高発電効率A-Tecバイオマス・ガス化発電装置説明書(PDF)はこちらからダウンロードできます
2)A-Tec2.0MWe(Jenbacher+ORC)採算計算(60Hz) (チップ価格6,000/8,000/10,000円/d@水分40%)例はこちらからダウンロードできます
この例、ガス化装置(60Hz仕様)は余裕の3系列並列構成、更にORC(2タイプ)付であり、高信頼性(8,520時間/年)を目指す理想的な中大型ガス化発電装置の構成例です。更に供給チップ原料(@水分40%)の熱量に対するグロス発電効率(エンジン+ORC)は、47.8%と47%を越える超高発電効率ガス化発電が実現できます.。 その他水分30%,35%,45%,50%の採算例も同様です、 水分(含水率)増に伴いグロス発電効率値は増加しますが、価格が同じなら採算性は低下します(含水率補正の原料価格設定が望ましい)
尚、排熱利用はORC発電を最優先としてます。乾燥機の排熱利用は2次排熱最終利用です。この為、未乾燥チップの含水率は45〜50%程度以下でお願いします。勿論50%でも、或いはそれ以上でも対応できますが、乾燥機の熱源不足対応で補助燃料(仕様により木質チップ、LPG,軽油,等)が必要となります
次に設備投資額は機器構成によって変わります。同様に発電規模によっても変わります。 この例は、高信頼性(稼働時間〜8,520時間/年)の構成例です。ガス化装置部分を3系列構成とし、余裕で2MW発電に必要な合成ガス量が高効率で供給出来る他、例え,ガス化装置1系列が保守中も,残りの2系列は稼働中であり1.9MWe発電(定格値の90%)が継続可能となる高信頼性設備です
次の設備例はガス化装置を2系列構成(8,040時間/年)としたA-Tec1.9MWe(Jenbacher+ORC)採算計算(60Hz)の例です。 前例の3基ガス化装置構成の内、保守中の1基を除いた常時2基ガス化装置構成としました。 この場合、各ガス化装置の最大合成ガス製造可能量の上限値から最大発電量は1.9MWeとなります。 当然、投資額、稼働時間等も変わり、最終的に採算性も変わって来ます
次は排熱回収ORC発電を採用しないガス・エンジン発電(2系列)+ガス化装置(2系列)A-Tec1.7MWe(Jenbacher)採算計算(60Hz)、及びガス化装置(2⇒3系列)+ガスエンジン発電機(2⇒3系列)A-Tec2.0MWe(Jenbacher)採算計算(60Hz)の例です。 何れもORC設備は無しですが、前の例はガス化、エンジン発電機が夫々2基並列構成、後の例は3基並列構成の例です。後の例は余裕で2MW発電が極高信頼性で実現できます。従って、同じ余裕の2MWe(未満)の発電設備をORC設備の有無の両ケースで実現できますが、計算例で示す様にORC付のケースの方が、原料使用量・費用が節減出来て有利となる模様です。 何れも顧客の状況(発電規模、予算等)に応じ選択可能です
更にガス化装置、及びガス・エンジン発電機等を単一機器構成(ORC付)中規模としたA-Tec925KWe採算計算(60Hz)例です
何れもチップ価格は6,000円,8,000,10,000/d、含水率固定(水分40%)とパラメーター値を変えた採算計算例です。 この例はORC付構成ですが、ORC無し中規模最小構成A-Tec850KWe採算計算(60Hz)も可能です。 最近、時に顧客からA-Tec最小構成のエントリー・モデル(ORC付の925KWe,ORC無しの850KWe)の問い合わせもあります。尚、諸性能も同一、実現性等も全く問題ありませんが、装置単価(1KWe発電当たりの装置価格)が多少割高となり、 その結果,2.0MW版に比べやや採算性は低下しますので、特にお薦めは積極的にはしていません。総投資額や原料確保等の制限から単一機器構成(925KWe、或いは850KWe)をご希望なら、間伐材FIT適用(@40円/KWh)が採算上ほぼ不可欠となります
3)A-Tec 2.0MW(Jenbacher+ORC)採算計算(50Hz) (チップ価格6,000/8,000/10,000円/d@水分40%)例はこちらからダウンロードできます
この例、ガス化装置(50Hz仕様)は余裕の3系列並列構成、更にORC(2タイプ)付であり、高信頼性(8,520時間/年)を目指す理想的な機器構成例です。更に供給チップ原料(@水分40%)の熱量に対するグロス発電効率(エンジン+ORC)は、47.8%と47%を越える超高発電効率ガス化発電が実現できます。 その他水分30%,35%,45%,50%の採算例も同様です
50Hz仕様でも,他にガス化装置(3⇒2系列、ORC仕様)A-Tec1.9MWe、同様にその他の機器仕様の機器構成(ガス化装置2/3系列)(ORC無し:1.7/2.0MWe、単一機器構成:925/850KWe,等)が選択可能です。2)の60Hz計算例を参照下さい
4)A-Tec(超)高効率,多段Tar-Free・Twin-Fire方式・ガス化発電の紹介Blog記事はこちらです
上記Blog記事)は、原稿投稿時(2019年7月)のA-Tecの基本性能の説明であり、最新の情報とは異なる箇所も多々あります。 ORCを含めたA-Tecガス化発電装置の最新発電性能・仕様等は、上段の本H.P.の関連情報の項、1)装置概要、或いは説明書、及び2)&3)採算計算例の数値を参照下さい。 一方、小型 多段(Tar-Free)ガス化(50KW)をご希望ならLiPROを,より安価な中小型(100〜300KWe)・乾燥機付仕様をご希望ならEEEガス化Twin-Fireガス化炉方式等を参照下さい
5)Vikingガス化,,などの解説情報はこちらです
多段ガス化、No-Tar/Tar-Free,Twin-Fire方式の高性能ガス化方式の元祖のVikingガス化実証装置(17.5KWe)の記事,及び多段法(2−Stage)関連記事等です。現在の(超)高ガス化効率の中大型機のA-Tecも、小型機の商業機LiPRO(50KWe)も全てVikingガス化方式(Tar副生が少ないが中ガス化効率のDown-Draft方式+Tar副生が特に多いが高ガス化効率のUp-Draftガス化方式の良いとこ取りの”Tar副生が無し(特に少ない)でも、高ガス化効率を維持可能”が基本技術です。
A-Tec(特許製品)は、Vikingの改良型でもあり安定した多段ガス化方式を中大型ガス化装置に於いて実現した改良の歴史的な製品です。特にVikingの熱分解(Pyrolysis)部の課題(電熱量の限界)を全面的に改良・拡張し、高ガス化効率(Viking:93%⇒A-Tec:102%@項目No.32/水分30%)を維持・向上させ、 更にガス化炉能力拡大・大型化(当初200KWe,その後500KWe/750KWe/(現在)850KWe)へと順次能力向上)+ガスエンジン発電機(Jenbacher)を順次大型・高発電効率モデル(300⇒400シリーズ)の選択へ拡大させつつガス化発電装置全体の発電能力及び発電効率を逐次確実に拡大(〜850/900KWe)し、極限まで最適化してきた経緯があります
6)ペレット/ブリケット専用E-Greenガス化発電装置(1.0/1.2MW)の紹介Blog記事はこちらです
ペレット/ブリケット専用(限定)多(2)段法・流動床・噴流型の高効率ガス化発電装置(No-Tar/Tar-Free@1.0〜1.2MW)を紹介しています。 木質ペレットに限らず、農業・林業残渣、RPF、下水スラッジ、これらの混合物等の廃棄物原料もペレット化/ブリケット化を行えば効率的にガス化処理可能です

  

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