オフガス燃焼装置
【課題】オフガス中のメタンが大気放散してしまうことを確実に防止することが出来て、しかも、係るオフガス中のメタンを燃焼処理する際に補助燃料を必要としないオフガス燃焼装置の提供。
【解決手段】バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置１のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置１のオフガスが流れるオフガスラインＬ３と、オフガスを燃焼する燃焼触媒７とを備え、オフガスラインＬ３には、燃焼触媒７の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒７に供給されるオフガスへ投入する熱交換器５と、熱交換器５と燃焼触媒７との間の領域で燃焼触媒７に供給されるオフガスを加熱する加熱装置６と、燃焼触媒７に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置２１、２２と、燃焼触媒７の表面温度を計測する触媒温度計測装置２３とが介装される。
【解決手段】バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置１のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置１のオフガスが流れるオフガスラインＬ３と、オフガスを燃焼する燃焼触媒７とを備え、オフガスラインＬ３には、燃焼触媒７の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒７に供給されるオフガスへ投入する熱交換器５と、熱交換器５と燃焼触媒７との間の領域で燃焼触媒７に供給されるオフガスを加熱する加熱装置６と、燃焼触媒７に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置２１、２２と、燃焼触媒７の表面温度を計測する触媒温度計測装置２３とが介装される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオガスからメタン（ＣＨ４）を分離する技術に関する。より詳細には、バイオガスからメタンを分離する装置から排出されるオフガスにメタンが含有される場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスから生成したバイオガスは、メタン以外の成分を含有している。バイオガスの有効利用を図るためには、バイオガスからメタンを分離し、或いは、バイオガス中のメタン濃度を高める必要がある。
嫌気性発酵プロセスから発生するメタンリッチなバイオガスからメタンを分離して、高純度メタンを精製するための技術として、例えば、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式による分離技術や、膜分離法に係る分離技術が存在する。
【０００３】
図６は、ＰＳＡ方式の概要を示しており、塔内に充填された吸着材により不要な成分（例えば、バイオガス中のメタン以外の成分）を吸着して除去し、以って、所定の成分（例えばメタン）を分離するための装置である。
【０００４】
図６において、吸着材が充填された塔Ｐが複数（図６では３個）設けられており、塔Ｐの各々には、バイオガス供給ラインＬｂ、流路切換装置Ｖｃ、バイオガス供給分岐ラインＬｂ１〜Ｌｂ３を介して、バイオガスが供給される。
吸着材が充填された塔Ｐ（ＰＳＡ）にバイオガスを供給し、バイオガス中のメタン以外の成分を吸着材により吸着して除去すれば、残余のガスにおけるメタン濃度を高くすることが出来る。仮に、バイオガスがメタンと二酸化炭素（ＣＯ２）のみを含有するのであれば、ＣＯ２を吸着する触媒が充填された塔Ｐ内にバイオガスを供給すれば、塔Ｐから出てきたガス（メタンタンクに供給されるガス）はメタンのみを含有することになり、或いは、メタン濃度が高くなる。
すなわち、ＰＳＡをメタン分離装置として用いれば、メタン以外の成分（例えば、ＣＯ２）を吸着して除去することにより、相対的にメタン濃度（或いは純度）を高くすることが出来る。
【０００５】
ここで、吸着材を充填した塔Ｐが１つのみ設けられているならば、吸着と脱着とを繰り返し、吸着の場合にのみバイオガスを供給する必要がある。そのため、メタンの分離（メタン濃度の高度化）を、いわゆる「バッチ式」で処理しなければならない。
連続してメタンの分離或いは精製を行なうためには、複数の塔Ｐを設け、再生された吸着材が充填されている塔にバイオガスの供給を行い、吸着材の吸着能力が低減した塔Ｐについては、バイオガスの供給を中止して、吸着材の脱着（再生）を行なう。すなわち、ある塔Ｐでは吸着材によりメタン以外の成分（例えばＣＯ２を）吸着し、他の塔Ｐではメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を脱着して、吸着材を再生する。以って、バイオガスからメタン以外の成分を、連続的に、吸着処理するのである。
【０００６】
脱着工程においては、脱着（再生）をするべき吸着材が充填された塔Ｐを減圧し、吸着材に吸着された成分（上記の例ではＣＯ２）を吸着材から分離して、塔Ｐ外へ排出する。
脱着工程において、減圧により塔Ｐ外へ排出（吸引）されたガスが、オフガスを構成する。
【０００７】
吸着材を充填した塔は、一般的に、塔Ｐ内の吸着材がメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を吸着する限界に達する以前の段階で、脱着工程（再生工程）に切り換えられる。
吸着工程の際に、メタンの純度を高くするためには、バイオガスにおけるメタン以外の成分（例えばＣＯ２）がメタンに混入しない様に、注意しなければならない。そして、吸着材がメタン以外の成分を吸着しなくなり、メタン以外の成分がメタンと共にメタン貯蔵タンク側に出力されないようにするためには、吸着材の吸着能力に余裕がある段階で、吸着材による吸着工程から当該吸着材を再生する脱着工程に切り換える必要がある。すなわち、未だに吸着可能な吸着材が充填された塔について、脱着工程が行なわれる。
【０００８】
上述したように、脱着工程では、塔内を減圧して排出するので、脱着工程に切り換えられた際に、当該塔内に残存しているバイオガスも、減圧により塔外に排出されて、オフガスとして処理される。
すなわち、メタンを包含するバイオガス（通常、バイオガスのメタン濃度は６０％程度）がオフガスとして、塔外へ排出されるため、オフガスにはメタンが包含されてしまう。
【０００９】
図６のＰＳＡに関してのみ説明したが、その他のメタン分離装置でも、同様な問題が存在する。
例えば、膜分離法は、高分子膜、ゼオライト等の無機膜の制御された微細孔により、複数種類のガスの混合ガスから特定のガスを分離する方法であり、対象ガスの分子の大きさや、形状の違いを利用して、分離するべきガスを混合ガスから分離している。
しかし、係る膜分離法によるメタンの分離装置においても、オフガスにメタンガスが混入してしまう可能性があることは良く知られている。
【００１０】
メタンを含有するオフガスについて、以前は大気放散するケースも存在した。
現状では、メタン濃度がある程度高い場合には、大気放散することはできない。メタンは、同じモル数では、ＣＯ２の２０〜３０倍の温暖化係数を持ち、メタンを大気放散することは、ＣＯ２の大気放散よりも２０倍〜３０倍のオーダーで地球環境に悪影響を与えてしまうからである。
【００１１】
これに対して、メタンを包含するオフガスを燃焼して、地球環境にダメージが少なくする従来技術が存在する。係る従来技術では、余剰燃焼塔でメタンを包含するオフガスを燃焼している。
しかし、バイオガスにおけるメタン濃度は不安定であるため、上記オフガスにおけるメタン濃度も不安定である。そのため、補助燃料（例えば、都市ガス）を追加せずに、安定した燃焼をし続けることは困難である。そして、余剰燃焼塔で安定した燃焼をしないと失火の恐れがあり、余剰燃焼塔で失火すると、メタンを含有するオフガスが未燃物としてそのまま大気中に排出されてしまうので、メタンを大気放散するのと同様に、環境に対して甚大なる悪影響を及ぼしてしまう。
そのため、係る従来技術では、補助燃料（都市ガス等）を供給しつつ、メタンを含有するオフガスを燃焼しなければならず、補助燃料を供給するコストが必要となる。
【００１２】
その他の従来技術として、例えば、メタン濃度やメタン貯蔵量の増加を図るために、脱硫装置と、メタン濃縮装置と、メタン吸蔵剤を充填したガスホルダとを備えた消化ガス貯蔵設備が提案されている（特許文献１参照）。
また、バイオガスの供給量や成分に応じて補助燃料ガスと空気を混合し、燃料ガスとして利用する技術も提案されている（特許文献２参照）。
しかし、これ等の従来技術（特許文献１、特許文献２）は、何れもバイオガスからメタンを分離する装置からのオフガスに含有されるメタンの処理については開示していない。
【特許文献１】特開２００１−９４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、バイオガスからメタンを分離する際に排出されるオフガスにメタンが含有されている場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを確実に防止することが出来て、しかも、係るオフガス中のメタンを燃焼処理する際に補助燃料を必要としないオフガス燃焼装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のオフガス燃焼装置は、バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１：例えば、ＰＳＡ等）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（例えば、電気ヒータ６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（第１の熱電対２１、第２の熱電対２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（熱電対２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（電磁弁Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（例えばブロワ８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側（メタン分離装置１側）の領域に合流していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明において、燃焼触媒（７）を配置してあるので、メタン分離装置（１：例えばＰＳＡ）のオフガスに含有されるメタンを燃焼触媒（７）で燃焼するので、メタン濃度が低い範囲において、安定した燃焼が可能である。
オフガスに含有されるメタン濃度がバーナで燃焼できない様な低い場合に、燃焼触媒（７）でオフガスに含有されたメタンの燃焼を燃焼触媒側で実行することが出来る。
【００１６】
その結果、オフガスに含有されたメタンを確実に燃焼することが出来る範囲（オフガス中のメタン濃度の範囲）が、特にメタン濃度が低下する側に拡大する。
【００１７】
バーナを用いては安定した燃焼が保証できない程度にオフガス中のメタン濃度が低くても、燃焼触媒によって確実に当該低濃度のメタンを燃焼することが出来る。
すなわち、本発明によれば、補助燃料を使用することなく、しかも、失火することなく、オフガスに含有されるメタンが確実に燃焼される。その結果、メタンの大気放散が完全に防止され、地球環境に悪影響を与えてしまうことはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図５を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１において、全体を符号１０３で示すオフガス燃焼装置は、ＰＳＡ方式によるメタン分離装置（ＰＳＡ）１とメタン貯蔵タンク２と熱交換器５と電気ヒータ６とオフガス中に含有されているメタンを燃焼する装置としての燃焼装置７と制御手段であるコントロールユニット１０とを備えている。
ＰＳＡ１は、メタンガス供給ラインＬ１を介して、図示しないメタンガス供給源と連通している。
【００２０】
ＰＳＡ１は、メタンガス搬送ラインＬ２によってメタン貯蔵タンク２と連通しており、そしてメタン分離装置であるＰＳＡ１と燃焼触媒７とは、メタンガス含有オフガスラインＬ３により接続されている。
メタンガス含有オフガスラインＬ３には、熱交換器５と第１の熱電対（温度センサ）２１と電気ヒータ６と第２の熱電対２２とが介装されている。
燃焼触媒７には、その表面温度を計測する第３の熱電対２３が取り付けられ、燃焼触媒７の燃焼排ガスラインＬｘには第４の熱電対２４が介装されている。
【００２１】
燃焼触媒７からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスラインＬｘは、分岐点Ｂで第１の分岐ラインＬｘ１と第２の分岐ラインＬｘ２とに分岐している。
第１の分岐ラインＬｘ１は熱交換器５を経由して大気に開放されており、分岐点Ｂと熱交換器５との間の領域には電動弁（流量制御弁）Ｖ３が介装されている。
第２の分岐ラインＬｘ２も、大気に開放されている。
【００２２】
メタンガス含有オフガスラインＬ３において、熱交換器５とＰＳＡ１との間には合流点Ｇが形成され、この合流点Ｇには、空気供給ラインＬａが合流している。
空気供給ラインＬａには流量制御弁Ｖａが介装されており、且つ、その端部には空気供給用の機器であるブロワ８が接続されている。
【００２３】
第１の熱電対２１〜第４の熱電対２４は、何れも入力信号ラインＳｉを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
ＰＳＡ１、電気ヒータ６、電動弁Ｖ３、流量制御弁Ｖａは、何れも制御信号ラインＳｏを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
【００２４】
燃焼触媒７は、例えば、アルミナに担持されたパラジウムが使用される。
燃焼触媒７で燃焼するためには、所定温度以上に加熱することが必要である。ただし、触媒の種類によって、必要な温度範囲は異なる。図示の実施形態で用いられる触媒は、オフガスに含有されているメタンを燃焼するために、例えば、４００℃〜８００℃の範囲内に加熱される必要がある。換言すれば、燃焼温度の下限目標値が４００℃であり、上限目標値が８００℃である。
上述したように、燃焼触媒７は、バーナ４が安定燃焼する程度にメタン濃度が高いオフガスの燃焼よりも、バーナを用いては失火してしまう程度までメタン濃度が低いオフガスの燃焼に適している。
【００２５】
燃焼触媒７でオフガスが燃焼するためには、燃焼用の空気が必要である。そのため、図１において、前述の空気供給ラインＬａ及びブロワ８が装備されている。
さらに、燃焼触媒７の焼結（シンタリング）を防止するため、燃焼触媒７の温度が上限値８００℃を超えない様にすることも必要である。すなわち、燃焼触媒７における温度の上限値の制御も必要である。
ここで、図示の実施形態で用いられる燃焼触媒７において、４００℃は燃焼温度の下限値に対して多少の余裕を有しており、８００℃は燃焼温度の上限値に対して多少の余裕を持った数値として選定されている。
もちろん、触媒の種類によって、燃焼温度の上限値、下限値が異なるため、上述した温度８００℃、４００℃という上限目標値と下限目標値の具体例も異なる。
【００２６】
燃焼触媒７に流入するガスの温度を、例えば４００℃以上に昇温するために、排ガスラインＬｘ（第１の分岐ラインＬｘ１）を流れる燃焼触媒７の燃焼排ガスが保有する熱量を、熱交換器５において、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入している。
ここで、燃焼触媒７の燃焼状態によっては、熱交換器５で燃焼排ガスが保有する熱量を投入するのみでは、燃焼触媒７に流入するオフガスを必要な温度（４００℃）まで昇温するのに不足である場合も存在する。その様な場合に対処するべく、図１では、メタン含有オフガスラインＬ３の熱交換器５よりも下流側（燃焼触媒７側）の領域には、加熱手段である電気ヒータ６が介装されており、燃焼触媒７に流入するオフガスを目標とする温度（例えば４００℃）まで昇温することを可能にしている。
【００２７】
バイパスラインＬｘ２（第２の分岐ラインＬｘ２）は、燃焼触媒７の表面温度が高くなり過ぎて、目標上限値（８００℃）よりも高温となってしまうことが無い様に、燃焼触媒７の燃焼排ガスの一部（或いは全部）が熱交換器５をバイパスさせるために設けられている。
触媒温度が高くなり過ぎて、燃焼触媒７に流入するオフガスの温度を低下する必要がある場合には、電磁弁（流量制御弁）Ｖ３の開度を小さくして（電磁弁Ｖ３を絞って）、熱交換器５を流れる燃焼排ガスの流量を減少し、以って、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入される熱量を減少している。
【００２８】
上述したように、燃焼触媒７の表面温度を計測する第３の熱電対２３と、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測する第４の熱電対２４とが設けられているが、第３の熱電対２３と熱電対２４は、いずれか一方だけ設けても良い。
もちろん、図１で示すように、第３の熱電対２３と第４の熱電対２４を両方設けても良い。
【００２９】
一般的に、燃焼触媒７の反応面が異物と付着してしまうのを防止するため、（ＰＳＡ１側或いは図示しないバイオガス供給源側：図１では左側）にはフィルタが必要となる。
しかし、図１で示す実施形態では、燃焼触媒７の上流側には、フィルタは介装されていない。
ＰＳＡ１における図示しない吸着材により、異物が吸着されて除去されるからである。それに加えて、ＰＳＡ１の出口側には、図示を省略したフィルタが設けられているので、異物はそこでも除去されるからである。
【００３０】
図１で示す燃焼触媒を利用したオフガス燃焼装置１０３の起動時の制御について、図２を参照して説明する。
図２において、ステップＳ４１で電気ヒータ６を作動させ、ステップＳ４２においてはブロワ８を作動して、メタン含有オフガスラインＬ３に燃焼用空気を供給する。
ステップＳ４３では電磁弁Ｖ３を全開にして、第２の熱電対２２の計測値、すなわち燃焼触媒７に流入するオフガスの温度が４００℃以上になるまで待機する（ステップＳ４４がＮＯのループ）。
【００３１】
燃焼触媒７に流入するオフガスの温度（第２の熱電対２２の計測値）が４００℃以上になったなら（ステップＳ４４がＹＥＳ）、ステップＳ４５に進み、１塔目のＰＳＡ１を起動する。
その後、ステップＳ４６に進み、１塔目のＰＳＡ１において、脱着工程を開始する。脱着工程を開始することにより、１塔目のＰＳＡ１からのオフガスが、燃焼触媒７へ送られる。
そしてステップＳ４７では、燃焼触媒７が定常状態である場合の制御（定常時の制御：図３、図４、図５）に移行する。
【００３２】
定常時の制御は、図３で示す電気ヒータ６の制御と、図４で示すブロワ８の制御と、図５で示す電磁弁Ｖ３の開閉制御とが、平行して実行される。
最初に、図３の電気ヒータ６の制御について説明する。
図３において、ステップＳ５１では、第１の熱電対２１をチェックする。
コントロールユニット１０は、第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。
【００３３】
第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満であれば（ステップＳ５２がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不十分であると判断して、ステップＳ５３で電気ヒータ６を作動し、ステップＳ５５に進む。
ステップＳ５２において、第１の熱電対２１の計測値が４００℃以上であれば（ステップＳ５２がＮＯ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）は十分であると判断して、ステップＳ５４に進み、電気ヒータ６を作動せず、電気ヒータ６が作動していればこれを停止し、ステップＳ６０まで進む。
【００３４】
ステップＳ５５（第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満：ステップＳ５２がＹＥＳ）では、第２の熱電対２２をチェックし、コントロールユニット１０は、ステップＳ５５の計測値が所定範囲であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲であれば（ステップＳ５６がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が適正と判断して、ステップＳ５７に進み、電気ヒータ６の出力をそのまま維持して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも低温であれば（ステップＳ５６が「低」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不足していると判断してステップＳ５８に進み、電気ヒータ６の出力を増加して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも高温ならば（ステップＳ５６が「高」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が過剰であると判断してステップＳ５９に進み、電気ヒータ６の出力を減少させ、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、コントロールユニット１０は電気ヒータ６の制御を終了するか否かを判断する。電気ヒータ６の制御を終了するのであれば（ステップＳ６０がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続行するならば（ステップＳ６０がＮＯ）、ステップＳ５１まで戻り、ステップＳ５１以降を繰り返す。
【００３５】
次に、図４のブロワ８の制御を説明する。
図４において、ステップＳ６１では、燃焼触媒７の表面温度を計測している第３の熱電対２３をチェックする。そして、燃焼触媒７の表面温度が適正温度であるか否かを判断する（ステップＳ６２）。
第３の熱電対２３の計測値が適正温度（所定範囲、例えば、５００℃〜７００℃）であれば（ステップＳ６２がＹＥＳ）、ブロワ８〜の風量も適正であると判断して、ステップＳ６３に進み、ブロワ８の風量を維持する。
【００３６】
第３の熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも高温であれば（ステップＳ６２で「温度高」）、流量制御弁Ｖａの開度を増やし、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を増加して、触媒表面温度を低下させる（ステップＳ６４）。ここで、ブロワ８から大量の空気が燃焼触媒７へ供給されれば、第３の熱電対２３が計測している燃焼触媒７の表面温度は降温する。
【００３７】
一方、第３の熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも低温であれば（ステップＳ６２で「温度低」）、流量制御弁Ｖａを絞り、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を減少する。
燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）が減少すれば、第３の熱電対３が計測している燃焼触媒７の表面温度は昇温する。
【００３８】
ステップＳ６６では、コントロールユニット１０は、ブロワ８の風量制御を終了するか否かを判断する。ブロワ風量の制御を終了するのであれば（ステップＳ６６がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。
ブロワ８の風量制御を続行するのであれば（ステップＳ６６がＮＯ）、ステップＳ６１まで戻り、ステップＳ６１以降を繰り返す。
【００３９】
図５の電磁弁Ｖ３の開閉制御について説明する。
図５において、ステップＳ７１では、ブロワ８の風量が最大となるまで待機する（ステップＳ７１がＮＯのループ）。ブロワ風量が最大となったなら（ステップＳ７１がＹＥＳ）、燃焼触媒７の燃焼排ガスの温度と対応する燃焼触媒７の表面温度を計測している第３の熱電対２３、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測している第３の熱電対２４をチェックする（ステップＳ７２）。
そしてステップＳ７３において、燃焼触媒７の表面温度（第３の熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（第３の熱電対２４の計測値）に対応して、電磁弁Ｖ３の開度を適正な開度に制御する。ここで、燃焼触媒７の表面温度（第３の熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（第４の熱電対２４の計測値）と、電磁弁Ｖ３の適正な開度との関係は、予め設定して、特性式、特性表、特性マップ等の形態で、コントロールユニット１０内に記憶されている。
ステップＳ７４では電磁弁Ｖ３の開閉制御を終了するか否かを判断し、制御を続行するのであれば（ステップＳ７４がＮＯ）、ステップＳ７１まで戻る。り、再びステップＳ７１以降を繰り返す。
【００４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、バイオガスからメタンを精製或いは分離する装置として、ＰＳＡ法によるメタン分離装置を用いているが、膜分離法によるメタン分離装置を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図。
【図２】実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図３】実施形態の定常時における電気ヒータの制御を示すフローチャート。
【図４】実施形態の定常時におけるブロワの制御を示すフローチャート。
【図５】実施形態の定常時における触媒燃焼排ガスの熱交換器への流量制御を示すフローチャート。
【図６】ＰＳＡ分離装置の概要を示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・メタン分離装置／ＰＳＡ
２・・・メタン貯蔵タンク
５・・・熱交換器
６・・・電気ヒータ
７・・・燃焼触媒
８・・・ブロワ
１０・・・制御手段／コントロールユニット
２１〜２４・・・第１〜第４のの熱電対
Ｌ１・・・バイオガス供給ライン
Ｌ２・・・メタンガス搬送ライン
Ｌ３・・・メタン含有オフガスライン
Ｌｘ・・・排ガスライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオガスからメタン（ＣＨ４）を分離する技術に関する。より詳細には、バイオガスからメタンを分離する装置から排出されるオフガスにメタンが含有される場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスから生成したバイオガスは、メタン以外の成分を含有している。バイオガスの有効利用を図るためには、バイオガスからメタンを分離し、或いは、バイオガス中のメタン濃度を高める必要がある。
嫌気性発酵プロセスから発生するメタンリッチなバイオガスからメタンを分離して、高純度メタンを精製するための技術として、例えば、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式による分離技術や、膜分離法に係る分離技術が存在する。
【０００３】
図６は、ＰＳＡ方式の概要を示しており、塔内に充填された吸着材により不要な成分（例えば、バイオガス中のメタン以外の成分）を吸着して除去し、以って、所定の成分（例えばメタン）を分離するための装置である。
【０００４】
図６において、吸着材が充填された塔Ｐが複数（図６では３個）設けられており、塔Ｐの各々には、バイオガス供給ラインＬｂ、流路切換装置Ｖｃ、バイオガス供給分岐ラインＬｂ１〜Ｌｂ３を介して、バイオガスが供給される。
吸着材が充填された塔Ｐ（ＰＳＡ）にバイオガスを供給し、バイオガス中のメタン以外の成分を吸着材により吸着して除去すれば、残余のガスにおけるメタン濃度を高くすることが出来る。仮に、バイオガスがメタンと二酸化炭素（ＣＯ２）のみを含有するのであれば、ＣＯ２を吸着する触媒が充填された塔Ｐ内にバイオガスを供給すれば、塔Ｐから出てきたガス（メタンタンクに供給されるガス）はメタンのみを含有することになり、或いは、メタン濃度が高くなる。
すなわち、ＰＳＡをメタン分離装置として用いれば、メタン以外の成分（例えば、ＣＯ２）を吸着して除去することにより、相対的にメタン濃度（或いは純度）を高くすることが出来る。
【０００５】
ここで、吸着材を充填した塔Ｐが１つのみ設けられているならば、吸着と脱着とを繰り返し、吸着の場合にのみバイオガスを供給する必要がある。そのため、メタンの分離（メタン濃度の高度化）を、いわゆる「バッチ式」で処理しなければならない。
連続してメタンの分離或いは精製を行なうためには、複数の塔Ｐを設け、再生された吸着材が充填されている塔にバイオガスの供給を行い、吸着材の吸着能力が低減した塔Ｐについては、バイオガスの供給を中止して、吸着材の脱着（再生）を行なう。すなわち、ある塔Ｐでは吸着材によりメタン以外の成分（例えばＣＯ２を）吸着し、他の塔Ｐではメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を脱着して、吸着材を再生する。以って、バイオガスからメタン以外の成分を、連続的に、吸着処理するのである。
【０００６】
脱着工程においては、脱着（再生）をするべき吸着材が充填された塔Ｐを減圧し、吸着材に吸着された成分（上記の例ではＣＯ２）を吸着材から分離して、塔Ｐ外へ排出する。
脱着工程において、減圧により塔Ｐ外へ排出（吸引）されたガスが、オフガスを構成する。
【０００７】
吸着材を充填した塔は、一般的に、塔Ｐ内の吸着材がメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を吸着する限界に達する以前の段階で、脱着工程（再生工程）に切り換えられる。
吸着工程の際に、メタンの純度を高くするためには、バイオガスにおけるメタン以外の成分（例えばＣＯ２）がメタンに混入しない様に、注意しなければならない。そして、吸着材がメタン以外の成分を吸着しなくなり、メタン以外の成分がメタンと共にメタン貯蔵タンク側に出力されないようにするためには、吸着材の吸着能力に余裕がある段階で、吸着材による吸着工程から当該吸着材を再生する脱着工程に切り換える必要がある。すなわち、未だに吸着可能な吸着材が充填された塔について、脱着工程が行なわれる。
【０００８】
上述したように、脱着工程では、塔内を減圧して排出するので、脱着工程に切り換えられた際に、当該塔内に残存しているバイオガスも、減圧により塔外に排出されて、オフガスとして処理される。
すなわち、メタンを包含するバイオガス（通常、バイオガスのメタン濃度は６０％程度）がオフガスとして、塔外へ排出されるため、オフガスにはメタンが包含されてしまう。
【０００９】
図６のＰＳＡに関してのみ説明したが、その他のメタン分離装置でも、同様な問題が存在する。
例えば、膜分離法は、高分子膜、ゼオライト等の無機膜の制御された微細孔により、複数種類のガスの混合ガスから特定のガスを分離する方法であり、対象ガスの分子の大きさや、形状の違いを利用して、分離するべきガスを混合ガスから分離している。
しかし、係る膜分離法によるメタンの分離装置においても、オフガスにメタンガスが混入してしまう可能性があることは良く知られている。
【００１０】
メタンを含有するオフガスについて、以前は大気放散するケースも存在した。
現状では、メタン濃度がある程度高い場合には、大気放散することはできない。メタンは、同じモル数では、ＣＯ２の２０〜３０倍の温暖化係数を持ち、メタンを大気放散することは、ＣＯ２の大気放散よりも２０倍〜３０倍のオーダーで地球環境に悪影響を与えてしまうからである。
【００１１】
これに対して、メタンを包含するオフガスを燃焼して、地球環境にダメージが少なくする従来技術が存在する。係る従来技術では、余剰燃焼塔でメタンを包含するオフガスを燃焼している。
しかし、バイオガスにおけるメタン濃度は不安定であるため、上記オフガスにおけるメタン濃度も不安定である。そのため、補助燃料（例えば、都市ガス）を追加せずに、安定した燃焼をし続けることは困難である。そして、余剰燃焼塔で安定した燃焼をしないと失火の恐れがあり、余剰燃焼塔で失火すると、メタンを含有するオフガスが未燃物としてそのまま大気中に排出されてしまうので、メタンを大気放散するのと同様に、環境に対して甚大なる悪影響を及ぼしてしまう。
そのため、係る従来技術では、補助燃料（都市ガス等）を供給しつつ、メタンを含有するオフガスを燃焼しなければならず、補助燃料を供給するコストが必要となる。
【００１２】
その他の従来技術として、例えば、メタン濃度やメタン貯蔵量の増加を図るために、脱硫装置と、メタン濃縮装置と、メタン吸蔵剤を充填したガスホルダとを備えた消化ガス貯蔵設備が提案されている（特許文献１参照）。
また、バイオガスの供給量や成分に応じて補助燃料ガスと空気を混合し、燃料ガスとして利用する技術も提案されている（特許文献２参照）。
しかし、これ等の従来技術（特許文献１、特許文献２）は、何れもバイオガスからメタンを分離する装置からのオフガスに含有されるメタンの処理については開示していない。
【特許文献１】特開２００１−９４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、バイオガスからメタンを分離する際に排出されるオフガスにメタンが含有されている場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを確実に防止することが出来て、しかも、係るオフガス中のメタンを燃焼処理する際に補助燃料を必要としないオフガス燃焼装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のオフガス燃焼装置は、バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１：例えば、ＰＳＡ等）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（例えば、電気ヒータ６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（第１の熱電対２１、第２の熱電対２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（熱電対２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（電磁弁Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（例えばブロワ８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側（メタン分離装置１側）の領域に合流していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明において、燃焼触媒（７）を配置してあるので、メタン分離装置（１：例えばＰＳＡ）のオフガスに含有されるメタンを燃焼触媒（７）で燃焼するので、メタン濃度が低い範囲において、安定した燃焼が可能である。
オフガスに含有されるメタン濃度がバーナで燃焼できない様な低い場合に、燃焼触媒（７）でオフガスに含有されたメタンの燃焼を燃焼触媒側で実行することが出来る。
【００１６】
その結果、オフガスに含有されたメタンを確実に燃焼することが出来る範囲（オフガス中のメタン濃度の範囲）が、特にメタン濃度が低下する側に拡大する。
【００１７】
バーナを用いては安定した燃焼が保証できない程度にオフガス中のメタン濃度が低くても、燃焼触媒によって確実に当該低濃度のメタンを燃焼することが出来る。
すなわち、本発明によれば、補助燃料を使用することなく、しかも、失火することなく、オフガスに含有されるメタンが確実に燃焼される。その結果、メタンの大気放散が完全に防止され、地球環境に悪影響を与えてしまうことはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図５を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１において、全体を符号１０３で示すオフガス燃焼装置は、ＰＳＡ方式によるメタン分離装置（ＰＳＡ）１とメタン貯蔵タンク２と熱交換器５と電気ヒータ６とオフガス中に含有されているメタンを燃焼する装置としての燃焼装置７と制御手段であるコントロールユニット１０とを備えている。
ＰＳＡ１は、メタンガス供給ラインＬ１を介して、図示しないメタンガス供給源と連通している。
【００２０】
ＰＳＡ１は、メタンガス搬送ラインＬ２によってメタン貯蔵タンク２と連通しており、そしてメタン分離装置であるＰＳＡ１と燃焼触媒７とは、メタンガス含有オフガスラインＬ３により接続されている。
メタンガス含有オフガスラインＬ３には、熱交換器５と第１の熱電対（温度センサ）２１と電気ヒータ６と第２の熱電対２２とが介装されている。
燃焼触媒７には、その表面温度を計測する第３の熱電対２３が取り付けられ、燃焼触媒７の燃焼排ガスラインＬｘには第４の熱電対２４が介装されている。
【００２１】
燃焼触媒７からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスラインＬｘは、分岐点Ｂで第１の分岐ラインＬｘ１と第２の分岐ラインＬｘ２とに分岐している。
第１の分岐ラインＬｘ１は熱交換器５を経由して大気に開放されており、分岐点Ｂと熱交換器５との間の領域には電動弁（流量制御弁）Ｖ３が介装されている。
第２の分岐ラインＬｘ２も、大気に開放されている。
【００２２】
メタンガス含有オフガスラインＬ３において、熱交換器５とＰＳＡ１との間には合流点Ｇが形成され、この合流点Ｇには、空気供給ラインＬａが合流している。
空気供給ラインＬａには流量制御弁Ｖａが介装されており、且つ、その端部には空気供給用の機器であるブロワ８が接続されている。
【００２３】
第１の熱電対２１〜第４の熱電対２４は、何れも入力信号ラインＳｉを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
ＰＳＡ１、電気ヒータ６、電動弁Ｖ３、流量制御弁Ｖａは、何れも制御信号ラインＳｏを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
【００２４】
燃焼触媒７は、例えば、アルミナに担持されたパラジウムが使用される。
燃焼触媒７で燃焼するためには、所定温度以上に加熱することが必要である。ただし、触媒の種類によって、必要な温度範囲は異なる。図示の実施形態で用いられる触媒は、オフガスに含有されているメタンを燃焼するために、例えば、４００℃〜８００℃の範囲内に加熱される必要がある。換言すれば、燃焼温度の下限目標値が４００℃であり、上限目標値が８００℃である。
上述したように、燃焼触媒７は、バーナ４が安定燃焼する程度にメタン濃度が高いオフガスの燃焼よりも、バーナを用いては失火してしまう程度までメタン濃度が低いオフガスの燃焼に適している。
【００２５】
燃焼触媒７でオフガスが燃焼するためには、燃焼用の空気が必要である。そのため、図１において、前述の空気供給ラインＬａ及びブロワ８が装備されている。
さらに、燃焼触媒７の焼結（シンタリング）を防止するため、燃焼触媒７の温度が上限値８００℃を超えない様にすることも必要である。すなわち、燃焼触媒７における温度の上限値の制御も必要である。
ここで、図示の実施形態で用いられる燃焼触媒７において、４００℃は燃焼温度の下限値に対して多少の余裕を有しており、８００℃は燃焼温度の上限値に対して多少の余裕を持った数値として選定されている。
もちろん、触媒の種類によって、燃焼温度の上限値、下限値が異なるため、上述した温度８００℃、４００℃という上限目標値と下限目標値の具体例も異なる。
【００２６】
燃焼触媒７に流入するガスの温度を、例えば４００℃以上に昇温するために、排ガスラインＬｘ（第１の分岐ラインＬｘ１）を流れる燃焼触媒７の燃焼排ガスが保有する熱量を、熱交換器５において、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入している。
ここで、燃焼触媒７の燃焼状態によっては、熱交換器５で燃焼排ガスが保有する熱量を投入するのみでは、燃焼触媒７に流入するオフガスを必要な温度（４００℃）まで昇温するのに不足である場合も存在する。その様な場合に対処するべく、図１では、メタン含有オフガスラインＬ３の熱交換器５よりも下流側（燃焼触媒７側）の領域には、加熱手段である電気ヒータ６が介装されており、燃焼触媒７に流入するオフガスを目標とする温度（例えば４００℃）まで昇温することを可能にしている。
【００２７】
バイパスラインＬｘ２（第２の分岐ラインＬｘ２）は、燃焼触媒７の表面温度が高くなり過ぎて、目標上限値（８００℃）よりも高温となってしまうことが無い様に、燃焼触媒７の燃焼排ガスの一部（或いは全部）が熱交換器５をバイパスさせるために設けられている。
触媒温度が高くなり過ぎて、燃焼触媒７に流入するオフガスの温度を低下する必要がある場合には、電磁弁（流量制御弁）Ｖ３の開度を小さくして（電磁弁Ｖ３を絞って）、熱交換器５を流れる燃焼排ガスの流量を減少し、以って、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入される熱量を減少している。
【００２８】
上述したように、燃焼触媒７の表面温度を計測する第３の熱電対２３と、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測する第４の熱電対２４とが設けられているが、第３の熱電対２３と熱電対２４は、いずれか一方だけ設けても良い。
もちろん、図１で示すように、第３の熱電対２３と第４の熱電対２４を両方設けても良い。
【００２９】
一般的に、燃焼触媒７の反応面が異物と付着してしまうのを防止するため、（ＰＳＡ１側或いは図示しないバイオガス供給源側：図１では左側）にはフィルタが必要となる。
しかし、図１で示す実施形態では、燃焼触媒７の上流側には、フィルタは介装されていない。
ＰＳＡ１における図示しない吸着材により、異物が吸着されて除去されるからである。それに加えて、ＰＳＡ１の出口側には、図示を省略したフィルタが設けられているので、異物はそこでも除去されるからである。
【００３０】
図１で示す燃焼触媒を利用したオフガス燃焼装置１０３の起動時の制御について、図２を参照して説明する。
図２において、ステップＳ４１で電気ヒータ６を作動させ、ステップＳ４２においてはブロワ８を作動して、メタン含有オフガスラインＬ３に燃焼用空気を供給する。
ステップＳ４３では電磁弁Ｖ３を全開にして、第２の熱電対２２の計測値、すなわち燃焼触媒７に流入するオフガスの温度が４００℃以上になるまで待機する（ステップＳ４４がＮＯのループ）。
【００３１】
燃焼触媒７に流入するオフガスの温度（第２の熱電対２２の計測値）が４００℃以上になったなら（ステップＳ４４がＹＥＳ）、ステップＳ４５に進み、１塔目のＰＳＡ１を起動する。
その後、ステップＳ４６に進み、１塔目のＰＳＡ１において、脱着工程を開始する。脱着工程を開始することにより、１塔目のＰＳＡ１からのオフガスが、燃焼触媒７へ送られる。
そしてステップＳ４７では、燃焼触媒７が定常状態である場合の制御（定常時の制御：図３、図４、図５）に移行する。
【００３２】
定常時の制御は、図３で示す電気ヒータ６の制御と、図４で示すブロワ８の制御と、図５で示す電磁弁Ｖ３の開閉制御とが、平行して実行される。
最初に、図３の電気ヒータ６の制御について説明する。
図３において、ステップＳ５１では、第１の熱電対２１をチェックする。
コントロールユニット１０は、第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。
【００３３】
第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満であれば（ステップＳ５２がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不十分であると判断して、ステップＳ５３で電気ヒータ６を作動し、ステップＳ５５に進む。
ステップＳ５２において、第１の熱電対２１の計測値が４００℃以上であれば（ステップＳ５２がＮＯ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）は十分であると判断して、ステップＳ５４に進み、電気ヒータ６を作動せず、電気ヒータ６が作動していればこれを停止し、ステップＳ６０まで進む。
【００３４】
ステップＳ５５（第１の熱電対２１の計測値が４００℃未満：ステップＳ５２がＹＥＳ）では、第２の熱電対２２をチェックし、コントロールユニット１０は、ステップＳ５５の計測値が所定範囲であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲であれば（ステップＳ５６がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が適正と判断して、ステップＳ５７に進み、電気ヒータ６の出力をそのまま維持して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも低温であれば（ステップＳ５６が「低」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不足していると判断してステップＳ５８に進み、電気ヒータ６の出力を増加して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも高温ならば（ステップＳ５６が「高」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が過剰であると判断してステップＳ５９に進み、電気ヒータ６の出力を減少させ、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、コントロールユニット１０は電気ヒータ６の制御を終了するか否かを判断する。電気ヒータ６の制御を終了するのであれば（ステップＳ６０がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続行するならば（ステップＳ６０がＮＯ）、ステップＳ５１まで戻り、ステップＳ５１以降を繰り返す。
【００３５】
次に、図４のブロワ８の制御を説明する。
図４において、ステップＳ６１では、燃焼触媒７の表面温度を計測している第３の熱電対２３をチェックする。そして、燃焼触媒７の表面温度が適正温度であるか否かを判断する（ステップＳ６２）。
第３の熱電対２３の計測値が適正温度（所定範囲、例えば、５００℃〜７００℃）であれば（ステップＳ６２がＹＥＳ）、ブロワ８〜の風量も適正であると判断して、ステップＳ６３に進み、ブロワ８の風量を維持する。
【００３６】
第３の熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも高温であれば（ステップＳ６２で「温度高」）、流量制御弁Ｖａの開度を増やし、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を増加して、触媒表面温度を低下させる（ステップＳ６４）。ここで、ブロワ８から大量の空気が燃焼触媒７へ供給されれば、第３の熱電対２３が計測している燃焼触媒７の表面温度は降温する。
【００３７】
一方、第３の熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも低温であれば（ステップＳ６２で「温度低」）、流量制御弁Ｖａを絞り、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を減少する。
燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）が減少すれば、第３の熱電対３が計測している燃焼触媒７の表面温度は昇温する。
【００３８】
ステップＳ６６では、コントロールユニット１０は、ブロワ８の風量制御を終了するか否かを判断する。ブロワ風量の制御を終了するのであれば（ステップＳ６６がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。
ブロワ８の風量制御を続行するのであれば（ステップＳ６６がＮＯ）、ステップＳ６１まで戻り、ステップＳ６１以降を繰り返す。
【００３９】
図５の電磁弁Ｖ３の開閉制御について説明する。
図５において、ステップＳ７１では、ブロワ８の風量が最大となるまで待機する（ステップＳ７１がＮＯのループ）。ブロワ風量が最大となったなら（ステップＳ７１がＹＥＳ）、燃焼触媒７の燃焼排ガスの温度と対応する燃焼触媒７の表面温度を計測している第３の熱電対２３、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測している第３の熱電対２４をチェックする（ステップＳ７２）。
そしてステップＳ７３において、燃焼触媒７の表面温度（第３の熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（第３の熱電対２４の計測値）に対応して、電磁弁Ｖ３の開度を適正な開度に制御する。ここで、燃焼触媒７の表面温度（第３の熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（第４の熱電対２４の計測値）と、電磁弁Ｖ３の適正な開度との関係は、予め設定して、特性式、特性表、特性マップ等の形態で、コントロールユニット１０内に記憶されている。
ステップＳ７４では電磁弁Ｖ３の開閉制御を終了するか否かを判断し、制御を続行するのであれば（ステップＳ７４がＮＯ）、ステップＳ７１まで戻る。り、再びステップＳ７１以降を繰り返す。
【００４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、バイオガスからメタンを精製或いは分離する装置として、ＰＳＡ法によるメタン分離装置を用いているが、膜分離法によるメタン分離装置を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図。
【図２】実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図３】実施形態の定常時における電気ヒータの制御を示すフローチャート。
【図４】実施形態の定常時におけるブロワの制御を示すフローチャート。
【図５】実施形態の定常時における触媒燃焼排ガスの熱交換器への流量制御を示すフローチャート。
【図６】ＰＳＡ分離装置の概要を示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・メタン分離装置／ＰＳＡ
２・・・メタン貯蔵タンク
５・・・熱交換器
６・・・電気ヒータ
７・・・燃焼触媒
８・・・ブロワ
１０・・・制御手段／コントロールユニット
２１〜２４・・・第１〜第４のの熱電対
Ｌ１・・・バイオガス供給ライン
Ｌ２・・・メタンガス搬送ライン
Ｌ３・・・メタン含有オフガスライン
Ｌｘ・・・排ガスライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（２１、２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側の領域に合流していることを特徴とするオフガス燃焼装置。
【請求項１】
バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（２１、２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側の領域に合流していることを特徴とするオフガス燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４６４９５（Ｐ２０１２−２４６４９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７５８０２（Ｐ２０１２−１７５８０２）
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【分割の表示】特願２００８−１８７０６１（Ｐ２００８−１８７０６１）の分割
【原出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【分割の表示】特願２００８−１８７０６１（Ｐ２００８−１８７０６１）の分割
【原出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
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