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公開番号2025009146
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023111946
出願日2023-07-07
発明の名称熱利用システム及び熱供給方法
出願人カナデビア株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類F23L 15/00 20060101AFI20250110BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】メタネーション設備及び焼却設備のうちの一方で発生する熱をメタネーション設備及び焼却設備のうちの他方で有効利用する。
【解決手段】熱利用システムは、水素及び二酸化炭素からメタンを生成するメタネーション設備と、焼却炉を有する焼却設備と、メタネーション設備及び焼却設備のうちの一方で発生する熱をメタネーション設備及び焼却設備のうちの他方に供給する熱供給部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素及び二酸化炭素からメタンを生成するメタネーション設備と、
焼却炉を有する焼却設備と、
前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの一方で発生する熱を前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの他方に供給する熱供給部と、
を備える熱利用システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記メタネーション設備は、前記水素と前記二酸化炭素とを反応させて前記メタンを生成する反応器と、前記反応器内の温度を調整するための熱媒を循環させる熱媒循環ラインとを有し、
前記熱供給部は、前記熱媒循環ラインを流れる前記熱媒と前記焼却炉に供給する燃焼空気との間で熱交換を行う熱交換器である、
請求項１に記載の熱利用システム。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記焼却炉に供給する前記燃焼空気を予熱する予熱器に設けられる、
請求項２に記載の熱利用システム。
【請求項４】
前記メタネーション設備は、前記水素と前記二酸化炭素とを反応させて前記メタンを生成する反応器と、前記反応器内の温度を調整するための熱媒を循環させる熱媒循環ラインとを有し、
前記熱供給部は、前記熱媒循環ラインを流れる前記熱媒と前記焼却炉から排出される排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器である、
請求項１に記載の熱利用システム。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記焼却炉から排出される前記排ガスを加熱する排ガス加熱器に設けられる、
請求項４に記載の熱利用システム。
【請求項６】
前記メタネーション設備は、前記水素と前記二酸化炭素とを反応させて前記メタンを生成する反応器と、前記反応器内の温度を調整するための熱媒を循環させる熱媒循環ラインとを有し、
前記熱供給部は、前記熱媒循環ラインを流れる前記熱媒と前記焼却設備が有するボイラで発生した蒸気との間で熱交換を行う熱交換器である、
請求項１に記載の熱利用システム。
【請求項７】
前記焼却設備は、前記焼却炉から排出される排ガスから前記二酸化炭素を回収する回収器を有し、
前記回収器により回収された前記二酸化炭素が前記水素と共に前記反応器に供給される、
請求項２から６の何れか一項に記載の熱利用システム。
【請求項８】
水素及び二酸化炭素からメタンを生成するメタネーション設備と、
焼却炉を有する焼却設備と、
を備える熱利用システムの熱供給方法であって、
前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの一方で発生する熱を前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの他方に供給する、
熱供給方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱利用システム及び熱供給方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の焼却設備における二酸化炭素の排出量削減への取り組みは、プラスチック等の化石燃料由来のごみの分別及びリサイクルや、ごみの焼却に伴い発生する熱を利用した発電を行うことで進められてきた。近年の脱炭素化の流れの中で焼却設備の脱炭素化も望まれるようになり、ごみの焼却で発生した排ガス中の二酸化炭素の分離、回収及び有効利用が求められる。二酸化炭素と水素とを反応させ、メタンガスを生成させるメタネーションは、二酸化炭素の有効利用に関する技術の一つとして注目されている。特許文献１には、二酸化炭素と水素とから触媒反応を使用してメタンを製造するメタン製造方法及びメタン製造設備が開示されている。特許文献１では、触媒反応により生じる反応熱を使用して、冷却水から蒸気を生成し、この生成した蒸気を、二酸化炭素を分離させるための熱エネルギーとして使用している。特許文献２には、メタネーション設備とごみ発電装置を併設するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－６３２０６号公報
特開２０２０－４５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタネーション設備で発生する熱を焼却設備で有効利用することや、焼却設備で発生する熱をメタネーション設備で有効利用することについては、従来、充分に検討されていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、メタネーション設備及び焼却設備のうちの一方で発生する熱をメタネーション設備及び焼却設備のうちの他方で有効利用することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明は、水素及び二酸化炭素からメタンを生成するメタネーション設備と、焼却炉を有する焼却設備と、前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの一方で発生する熱を前記メタネーション設備及び前記焼却設備のうちの他方に供給する熱供給部と、を備える熱利用システムである。上記熱利用システムによれば、メタネーション設備及び焼却設備のうちの一方で発生する熱が、メタネーション設備及び焼却設備のうちの他方に供給される。これにより、メタネーション設備及び焼却設備のうちの一方で発生する熱をメタネーション設備及び焼却設備のうちの他方で有効利用することが可能となる。
【０００７】
上記熱利用システムにおいて、前記メタネーション設備は、前記水素と前記二酸化炭素とを反応させて前記メタンを生成する反応器と、前記反応器内の温度を調整するための熱媒を循環させる熱媒循環ラインとを有し、前記熱供給部は、前記熱媒循環ラインを流れる前記熱媒と前記焼却炉に供給する燃焼空気との間で熱交換を行う熱交換器であってもよい。水素と二酸化炭素とを反応させてメタンを生成する反応は、発熱反応である。熱媒循環ラインを流れる熱媒が反応器内の温度を調整することで、熱媒循環ラインを流れる熱媒の
温度が上昇する。熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉に供給する燃焼空気との間で熱交換を行うことで、加熱された燃焼空気が焼却炉に供給される。熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉に供給する燃焼空気との間で熱交換を行い、メタネーション設備で発生する熱を焼却設備に供給することで、メタネーション設備で発生する熱を焼却設備で有効利用することが可能となる。
【０００８】
上記熱利用システムにおいて、前記熱交換器は、前記焼却炉に供給する前記燃焼空気を予熱する予熱器に設けられてもよい。例えば、蒸気によって燃焼空気を予熱する場合、予熱器ではボイラで発生した蒸気の一部が消費されることになる。上記熱利用システムでは、予熱器に設けられた熱交換器が、熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉に供給する燃焼空気との間で熱交換を行うため、予熱器における蒸気の消費量を削減することができ、これにより、発電に利用するための蒸気の供給量を増加させることが可能となる。
【０００９】
上記熱利用システムにおいて、前記メタネーション設備は、前記水素と前記二酸化炭素とを反応させて前記メタンを生成する反応器と、前記反応器内の温度を調整するための熱媒を循環させる熱媒循環ラインとを有し、前記熱供給部は、前記熱媒循環ラインを流れる前記熱媒と前記焼却炉から排出される排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器であってもよい。水素と二酸化炭素とを反応させてメタンを生成する反応は、発熱反応である。熱媒循環ラインを流れる熱媒が反応器内の温度を調整することで、熱媒循環ラインを流れる熱媒の温度が上昇する。熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉から排出される排ガスとの間で熱交換を行うことで、焼却炉から排出される排ガスが加熱される。熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉から排出される排ガスとの間で熱交換を行い、メタネーション設備で発生する熱を焼却設備に供給することで、メタネーション設備で発生する熱を焼却設備で有効利用することが可能となる。
【００１０】
上記熱利用システムにおいて、前記熱交換器は、前記焼却炉から排出される前記排ガスを加熱する排ガス加熱器に設けられてもよい。例えば、蒸気によって排ガスを加熱する場合、排ガス加熱器ではボイラで発生した蒸気の一部が消費されることになる。上記熱利用システムでは、排ガス加熱器に設けられた熱交換器が、熱媒循環ラインを流れる熱媒と焼却炉から排出される排ガスとの間で熱交換を行うため、排ガス加熱器における蒸気の消費量を削減することができ、これにより、発電に利用するための蒸気の供給量を増加させることが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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