CN112090920A - 原料处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高效地处理原料的原料处理装置(10)，其具备第一管状构件(16)和第二管状构件(24)。第一管状构件(16)的至少一部分被加热至原料(100)的反应温度以上的温度，且该第一管状构件(16)将从长度方向的一端部即第一端部侧供给的水蒸气(102)从长度方向的另一端部即第二端部侧排出。第二管状构件(24)的至少一部分与第一管状构件(16)以热接触的方式配置，且该第二管状构件(24)从长度方向的一端部即第三端部侧供给原料(100)，从长度方向的另一端部即第四端部侧供给从第一管状构件(16)排出的反应温度以上的水蒸气。第二管状构件排出原料与水蒸气的反应生成物即回收对象气体(107)。
Description
技术领域
本发明涉及原料处理装置。
背景技术
已知有处理废弃物等原料的装置。
例如，在专利文献1中公开了一种通过将有机物处理材料投入热分解炉来将该有机物处理材料热分解为热分解气体和残渣的装置。在专利文献2中公开了一种通过将含有机物的废弃物投入封闭室内并加热来热分解该含有机物的废弃物的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-179726号公报
专利文献2：国际公开第2008/053571号公报
但是，以往，存在管部、开口部等因原料以及裂解气的碳化等而堵塞的情况，从而难以高效且连续地处理原料。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其课题在于提供能够高效地处理原料的原料处理装置。
用于解决课题的方案
本发明的原料处理装置的一方案具备：第一管状构件，其至少一部分被加热至原料的反应温度以上的温度，将从长度方向的一端部即第一端部侧供给的水蒸气从长度方向的另一端部即第二端部侧排出；以及第二管状构件，其至少一部分以与所述第一管状构件热接触的方式配置，被从长度方向的一端部即第三端部侧供给所述原料，从长度方向的另一端部即第四端部侧供给从所述第一管状构件排出的所述反应温度以上的所述水蒸气，并排出所述原料与所述水蒸气的反应生成物即回收对象气体。
所述第二管状构件的至少一部分配置于所述第一管状构件的内侧。
所述第一管状构件以呈螺旋状地卷绕于所述第二管状构件的外周面的方式配置。
所述第一管状构件通过热量作用部被加热至所述反应温度以上的温度，所述热量作用部是通过燃料的燃烧产生所述反应温度以上的热量的燃烧炉，具有所述第一管状构件以及所述第二管状构件的反应部配置于所述燃烧炉内。
所述原料处理装置具备：热交换部，其将通过燃料的燃烧而产生的所述反应温度以上的热量传递至液体，从而产生所述水蒸气；以及第一供给管，其将所述水蒸气向所述第一管状构件供给。
所述第二管状构件的长度方向是与水平方向交叉的交叉方向，所述原料与所述水蒸气的所述反应生成物即所述回收对象气体以外的反应残渣从所述第二管状构件的铅垂方向下游侧即所述第四端部侧排出，所述原料处理装置具备：液体贮存部，其设置于所述第二管状构件的所述铅垂方向下游侧，贮存所述反应残渣；第三管状构件，其设置于所述液体贮存部的底面，与所述液体贮存部内连通，且直径小于所述液体贮存部的直径；以及覆盖构件，其以与所述第三管状构件隔开间隙的方式覆盖所述第三管状构件的所述铅垂方向上游侧端部的开口。
所述原料处理装置具备将所述回收对象气体向所述燃烧炉供给的第二供给管。
所述原料处理装置具备：冷却机构，其冷却所述回收对象气体，并将所述回收对象气体分离为排出气体和液化物；排出管，其排出所述排出气体；以及第三供给管，其将所述液化物向所述第二管状构件供给。
发明效果
根据本发明的一方案，能够高效地处理原料。
附图说明
图1是示出第一实施方式的原料处理装置的一例的示意图。
图2是示出第一实施方式的反应部的一例的示意图。
图3A是示出变形例的反应部的结构的一例的示意图。
图3B是示出变形例的反应部的结构的一例的示意图
图4是示出第二实施方式的原料处理装置的一例的示意图。
图5是示出第二实施方式的冷却机构的一例的示意图。
附图标记说明：
10、10B 原料处理装置
11 反应部
16 第一管状构件
24 第二管状构件
46 燃烧炉
48 热交换部
66 第二供给管
67 第三供给管
87 第一供给管
90 冷却机构
91、93 排出管
94 贮存部
100 原料
102 水蒸气
107 回收对象气体
107A 排出气体
107B 液化物。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的原料处理装置的一实施方式进行说明。需要说明的是，在本说明书中，存在对相同的构件或表示相同的功能的部分标注相同的附图标记并省略说明的情况。
(第一实施方式)
图1是示出原料处理装置10的一例的示意图。本实施方式的原料处理装置10通过水蒸气102处理原料100。
原料100是处理对象的材料。原料100包含有机物。有机物例如是塑料、丙烯酸等有机化合物、有机溶剂等，但并不限定于此。需要说明的是，原料100也可以包含多种有机物。另外，原料100也可以除了有机物以外还包含无机物。另外，原料100也可以还包含水。另外，优选原料100不包含聚氯乙烯、氯化合物等卤化物。需要说明的是，原料100可以是凝胶化后的状态、固化后的状态中的任一种状态。
原料处理装置10具备反应部11、燃烧部12以及原料供给部13。
反应部11使原料100与原料100的反应温度以上的水蒸气102发生反应，从而生成反应生成物即回收对象气体107。燃烧部12使燃料110燃烧。燃料110只要是能够通过燃烧产生原料100的反应温度以上的热量的材料即可。通过燃料110的燃烧而产生的热量用于水蒸气102的生成。原料供给部13向反应部11供给原料100。
以下，对各部分进行详细说明。
首先，对反应部11进行详细说明。
反应部11通过使原料100与该原料100的反应温度以上的水蒸气102发生反应，生成反应生成物即回收对象气体107。需要说明的是，以下，存在将原料100的反应温度简称为反应温度来进行说明的情况。
回收对象气体107例如是通过原料100所含的碳(C)与加热水蒸气即水蒸气102的反应而生成的可燃性气体。回收对象气体107包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)。需要说明的是，回收对象气体107也可以还包含烃气体。另外，在回收对象气体107中也可以包含水蒸气102。
反应部11由在规定方向上较长的多个管状构件构成。在本实施方式中，以原料处理装置10具备多个反应部11，且上述的多个反应部11彼此平行地排列的方式作为一例进行说明。在图1中，作为一例示出了设置有多根(4根)反应部11的方式。需要说明的是，原料处理装置10也可以是具备一个反应部11的结构，反应部11的数量没有限定。
反应部11具有第一管状构件16和第二管状构件24。
图2是示出反应部11的一例的示意图。
第一管状构件16用于将供给的水蒸气102加热至原料100的反应温度以上的温度，并将其向第二管状构件24供给。详细而言，第一管状构件16将从长度方向的一端部即第一端部16A侧供给的水蒸气102加热至原料100的反应温度以上的温度，并将其从长度方向的另一端部即第二端部16B侧向第二管状构件24供给。水蒸气102通过第一管状构件16的管内，从而被加热至原料100的反应温度以上的温度而成为加热水蒸气，并向第二管状构件24供给。
原料100的反应温度取决于原料100的种类。原料100的反应温度例如为400℃以上且600℃以下、600℃以上且1000℃以下等。第一管状构件16只要是能够将水蒸气102加热至上述反应温度以上的温度的结构即可。
第一管状构件16例如通过热量作用部被加热至上述反应温度以上的温度。热量作用部是使热量从第一管状构件16的外部朝向第一管状构件16的管内(参照箭头H)作用的机构。燃烧作用部将第一管状构件16的至少一部分加热至原料100的反应温度以上的温度。详细而言，热量作用部以使从第一管状构件16排出并向第二管状构件24供给时的水蒸气102的温度至少成为反应温度以上的方式加热第一管状构件16即可。
在本实施方式中，以燃烧作用部是燃烧部12的情况作为一例进行说明。如图1所示，在本实施方式中，第一管状构件16配置于燃烧部12的燃烧炉46内，从而被加热至反应温度以上的温度(详细后述)。需要说明的是，热量作用部并不限定于燃烧部12。
返回到图2继续进行说明。在本实施方式中，以第一管状构件16的长度方向与铅垂方向Z一致的情况作为一例进行说明。需要说明的是，第一管状构件16的长度方向也可以是与水平方向交叉的方向以及水平方向中的任一方向。但是，优选第一管状构件16的长度方向是与相对于水平方向正交的方向即铅垂方向Z一致的方向。
在第一管状构件16内，经由在铅垂方向Z的上游侧端部即第一端部16A设置的第一供给管87供给水蒸气102。关于水蒸气102的供给源将后述。被供给至第一管状构件16内的水蒸气102从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧通过第一管状构件16内，并通过从第一管状构件16的外部供给的热量被加热至反应温度以上的温度。然后，水蒸气102从第一管状构件16的铅垂方向Z的下游侧端部即第二端部16B侧排出，向第二管状构件24供给。
在第一管状构件16的第二端部16B配置有温度传感器17。温度传感器17对从第一管状构件16排出并向第二管状构件24供给的水蒸气102的温度进行检测。基于温度传感器17的检测结果，以使向第二管状构件24供给的水蒸气102成为反应温度以上的温度的方式进行控制。例如，以向第一管状构件16内供给1000℃以上的温度的水蒸气102的方式进行控制。
需要说明的是，在本实施方式中，第一管状构件16的铅垂方向Z的下游侧端部即第二端部16B侧被密封，并作为后述的液体贮存部26而发挥功能(详细后述)。
第一管状构件16的构成材料没有限定。第一管状构件16只要是由能够利用从第一管状构件16的外部施加的热量向在第一管状构件16的内部通过的水蒸气102施加反应温度以上热量那样的、具有热传导率的材料构成即可。
接下来，对第二管状构件24进行说明。第二管状构件24用于使原料100与反应温度以上的水蒸气102发生反应。
第二管状构件24的至少一部分与第一管状构件16以热接触的方式配置。第二管状构件24与第一管状构件16只要至少一部分以热接触的方式配置即可，并不限定于物理接触配置的方式。
在本实施方式中，第二管状构件24的至少一部分配置于第一管状构件16的内侧。例如，第二管状构件24以与第二管状构件24和第一管状构件16的长度方向正交的正交剖面互为同心圆形状的方式配置于第一管状构件16的内侧。因此，向第二管状构件24的管内施加向第一管状构件16施加的热量以及通过第一管状构件16内的水蒸气102的热量(参照图2中的箭头H)。
需要说明的是，在第二管状构件24配置于第一管状构件16的内侧的结构的情况下，优选第一管状构件16是在内壁具备引导部24C的结构。引导部24C用于使从第一供给管87供给的水蒸气102沿着第二管状构件24的外周转圈并将该水蒸气102从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧引导。引导部24C例如可以是从第一管状构件16的内壁突出的凸部，也可以是在第一管状构件16的内壁设置的槽部。
从长度方向的一端部即第三端部24A侧向第二管状构件24供给原料100。在本实施方式中，原料100从原料供给部13经由原料供给管32，从第三端部24A侧向第二管状构件24内供给。另外，从第一管状构件16排出的反应温度以上的水蒸气102从长度方向的另一端部即第四端部24B侧被供给至第二管状构件24。通过原料100与水蒸气102发生反应，从而在第二管状构件24内生成回收对象气体107和反应残渣104。
反应残渣104是通过原料100与水蒸气102的反应而生成的、回收对象气体107以外的成分。反应残渣104可以是固体成分、液体成分、它们的混合成分中的任一种。在本实施方式中，以反应残渣104是液体成分的情况作为一例进行说明。
第二管状构件24的长度方向的一端部即第三端部24A被密封。在第二管状构件24的第三端部24A侧端面设置有与第二管状构件24内连通的原料供给管32以及第二供给管66。
原料供给管32是用于向第二管状构件24内供给原料100的管状构件。原料供给管32与后述的原料供给部13连通，原料100从原料供给部13经由原料供给管32而向第二管状构件24供给。
第二供给管66是用于排出回收对象气体107的管状构件。在本实施方式中，第二供给管66的长度方向的一端部与第二管状构件24连通，长度方向的另一端部与燃烧部12的燃烧炉46连通(也参照图1)。因此，在本实施方式中，回收对象气体107经由第一供给管87而向燃烧部12供给(详细后述)。
第二管状构件24的长度方向的另一端部即第四端部24B开口。在本实施方式中，从第二管状构件24的第二端部16B排出的反应温度以上的水蒸气102经由第二管状构件24的第四端部24B的开口而被供给至第二管状构件24内。
在本实施方式中，以第二管状构件24的长度方向与铅垂方向Z一致的情况作为一例进行说明。需要说明的是，第二管状构件24的长度方向也可以是与水平方向交叉的方向、水平方向中的任一方向。但是，优选第二管状构件24的长度方向是与铅垂方向Z一致的方向。
当第二管状构件24的长度方向与铅垂方向Z一致时，从第二管状构件24的铅垂方向Z的下游侧端部即第四端部24B供给的水蒸气102在第二管状构件24内高效地上升。然后，在第二管状构件24内上升的水蒸气102与从第二管状构件24的铅垂方向Z的上游侧端部即第三端部24A侧供给的原料100高效地发生反应。
反应生成物即回收对象气体107在第二管状构件24内上升，经由在第二管状构件24的铅垂方向Z的上游侧端部即第三端部24A设置的第二供给管66而排出。
另一方面，原料100与水蒸气102的反应生成物即回收对象气体107以外的反应残渣104从第二管状构件24的铅垂方向Z下游侧即第四端部24B侧的开口排出，并贮存于第一管状构件16的液体贮存部26。
第二管状构件24的第四端部24B侧端面开口。另外，如上所述，第一管状构件16的铅垂方向Z的下游侧端部即第二端部16B侧被密封。详细而言，第二管状构件24的铅垂方向Z的下游侧(第四端部24B侧)端面与第一管状构件16的铅垂方向Z的下游侧(第二端部16B侧)端面相比，隔开间隔地配置在铅垂方向Z的上游侧。第一管状构件16的第二端部16B的端面由于被密封而形成底部，并作为贮存反应残渣104的液体贮存部26而发挥功能。
在液体贮存部26的底面设置有与第一管状构件16内连通的第三管状构件25。第三管状构件25是管状构件。第三管状构件25的直径小于液体贮存部26(即第一管状构件16)的直径。直径是指，第三管状构件25以及第一管状构件16各自的、与长度方向正交的正交剖面的直径。
第三管状构件25的铅垂方向Z上游侧端面开口，该开口被覆盖构件27覆盖。覆盖构件27以与第三管状构件25隔开间隔地覆盖第三管状构件25的铅垂方向Z上游侧端部的开口的方式配置。
如上所述，反应残渣104是液体成分。因此，贮存于液体贮存部26的反应残渣104经由第三管状构件25与覆盖构件27的间隙以及第三管状构件25的铅垂方向Z上游侧端部的开口而到达第三管状构件25内，并向外部排出。
另外，在液体贮存部26设置有第三管状构件25以及覆盖构件27。因此，在覆盖构件27的内侧形成有被覆盖构件27的内壁和反应残渣104封闭的空间27A。因此，能够防止在第一管状构件16内生成的回收对象气体107从第三管状构件25排出的情况。
返回到图1继续进行说明。接下来，对原料供给部13进行说明。
原料供给部13向反应部11供给原料100。
原料供给部13具备原料贮存部38、原料供给管36、搬运泵34以及原料供给管32。
原料贮存部38贮存原料100。原料贮存部38经由原料供给管36、搬运泵34以及原料供给管32而与反应部11的第二管状构件24连接。在原料供给管36以及原料供给管32设置有用于防止逆流的阀40以及阀42。
搬运泵34将贮存于原料贮存部38的原料100向第二管状构件24供给。贮存于原料贮存部38的原料100被搬运泵34汲取，并通过原料供给管36以及原料供给管32而被送至第二管状构件24。优选搬运泵34通过第二管状构件24内的压力以上的压力而将原料100向第二管状构件24供给。
需要说明的是，存在原料100由于历时变化而至少一部分硬化并固化的情况。因此，原料贮存部38也可以是还具备在通过有机溶剂等将原料100溶解的状态下将原料100向反应部11供给的机构的结构。
接下来，对燃烧部12进行说明。
燃烧部12具有作为产生水蒸气102、热水的加热用途的锅炉的功能。燃烧部12将通过燃料110的燃烧而得的热气30传递至供给锅炉供水的供水管并进行热交换，从而产生水蒸气102、热水。然后，该水蒸气102向反应部11供给。
具体而言，燃烧部12具备燃烧炉46、热交换部48以及燃料供给部49。
燃烧炉46是使燃料110燃烧的燃烧室。在本实施方式中，燃烧炉46具备第一燃烧管46A、第二燃烧管46B、燃烧器50以及供气鼓风机51。
第一燃烧管46A以及第二燃烧管46B例如是筒状的构件。第一燃烧管46A以及第二燃烧管46B的长度方向的一端面被密封，另一端面开口。第一燃烧管46A以及第二燃烧管46B的开口的另一端面与后述的热交换部48连接。
第二燃烧管46B配置于第一燃烧管46A的内侧。通过供气鼓风机51向第一燃烧管46A与第二燃烧管46B的间隙供给空气。
从供气鼓风机51供给的空气通过沿第二燃烧管46B的周向隔开间隔地设置的多个贯通孔而到达第二燃烧管46B的内部。多个贯通孔以相对于沿着以最短距离将第二燃烧管46B的剖面的圆中心与外周连结的直线的假想直线而倾斜的方式配置。因此，在第二燃烧管46B内产生回旋流Q。
然后，供气鼓风机51从燃烧炉46的被密封的一端面侧向第一燃烧管46A与第二燃烧管46B的间隙供给空气。因此，在第二燃烧管46B内产生从燃烧炉46的被密封的一端面侧朝向开口的另一端面侧(箭头X1方向)移动并回旋的回旋流Q。
向第二燃烧管46B内供给燃料110。燃料110向第二燃烧管46B内的、回旋流Q的移动方向(箭头X1方向)上游侧供给。在本实施方式中，从燃料供给部49向第二燃烧管46B内供给燃料110。
另外，在本实施方式中，从反应部11排出的回收对象气体107作为燃料而被供给至第二燃烧管46B内。详细而言，从反应部11排出的回收对象气体107通过第二供给管66而被供给至燃烧炉46的第二燃烧管46B内。
燃烧器50使被供给至第一燃烧管46A内的燃料110以及回收对象气体107燃烧。燃烧器50例如是天然气体(LNG)燃烧器。燃烧器50设置于第二燃烧管46B内的、回旋流Q的移动方向上游侧的端部。燃烧器50具有升温功能，也能够在火由于安全装置等而熄灭时被用作火种。
被供给至第二燃烧管46B内的燃料110以及回收对象气体107由于燃烧器50所产生的热量和从供气鼓风机51供给的空气而燃烧。由于该燃烧而在第二燃烧管46B内产生热气30。需要说明的是，由于燃料110的燃烧而产生的热气30的温度至少是原料100的反应温度以上的温度。例如，第二燃烧管46B内的热气30的温度为1000℃以上。在第二燃烧管46B内设置有温度传感器19。温度传感器19检测第二燃烧管46B内的温度。
在第二燃烧管46B内产生的热气30被供给至热交换部48。
热交换部48将燃烧炉46中的通过燃料的燃烧而得到的热量传递至液体，从而进行热交换，进而产生水蒸气102、热水。在本实施方式中，热交换部48使在燃烧炉46产生的热气30在其与锅炉供水等液体之间进行热交换。在本实施方式中，热交换部48具备第一管48A、第二管48B、供给部80、供给管82、加热管84以及第一供给管87。
第一管48A以及第二管48B是筒状的构件。第二管48B配置于第一管48A的内侧。
第二管48B中的、回旋流Q的移动方向上游侧的一端部经由格子状构件47而与第二燃烧管46B的开口的端面连接。格子状构件47是具有多个能够供热气30通过的贯通孔的格子状的构件。格子状构件47例如是炉排片。
在第二管48B的另一端侧连接有热气管28。详细而言，在第二管48B中的、回旋流Q的移动方向下游侧连接有热气管28的开口部28A。热气管28是用于排出热气30的筒状构件。在本实施方式中，以热气管28的长度方向与铅垂方向Z一致的情况作为一例进行说明。需要说明的是，热气管28的长度方向也可以相对于铅垂方向而倾斜。热气管28的长度方向的两端部分别开口(开口部28A、开口部28B)。
在燃烧炉46产生的热气30沿着回旋流Q的移动方向(箭头X1方向)移动，经由设置于燃烧炉46与热交换部48之间的格子状构件47而到达热交换部48。然后，向热交换部48供给的热气30沿着回旋流Q的移动方向在第二管48B内移动，并经由热气管28的开口部28A而向热气管28内供给(参照箭头X2、箭头X3)。然后，热气30从热气管28的开口部28B向外部排出。
加热管84是直径小于第二管48B的直径的管状的构件。加热管84配置于第一管48A与第二管48B之间。在本实施方式中，加热管84与第二管48B的外周接触并卷绕于该第二管48B的外周。加热管84的一端部经由供给管82而与供给部80连接。加热管84的另一端部经由管部86而与第一供给管87连通。管部86是管状构件。第一供给管87是向第一管状构件16供给水蒸气102的管状构件。
供给部80经由供给管82而向加热管84供给水。从供给部80经由供给管82而向加热管84供给的水被第二管48B内的热气30加热。然后，被加热的水的水蒸气102经由第一供给管87而向反应部11的第一管状构件16内供给。
在此，在本实施方式中，具有第一管状构件16以及第二管状构件24的反应部11配置于燃烧炉46内。详细而言，反应部11配置于第二燃烧管46B内。另外，反应部11以将与热气30的流动方向交叉的方向作为长边方向的方式配置。另外，在第二燃烧管46B内，多个反应部11以沿着热气30的流动方向彼此隔开间隔地方式配置，并且以彼此平行的方式配置。
即，在本实施方式中，燃烧炉46作为用于将第一管状构件16加热至反应温度以上的温度的热量作用部而发挥功能。因此，在该情况下，通过使热气30所产生的热量作用于反应部11的第一管状构件16以及第二管状构件24，从而施加原料100的反应温度以上的热量(参照图2中的箭头H)。
需要说明的是，也可以代替燃烧炉46而使热交换部48或热气管28作为热量作用部而发挥功能。在该情况下，将反应部11配置于热交换部48的第二管48B内、或热气管28内即可。另外，也可以使用公知的加热器等加热机构来作为热量作用部。
需要说明的是，在原料处理装置10中，为了能够使被供给至反应部11的第一管状构件16的水蒸气102在成为反应温度以上的温度的状态下向第二管状构件24供给，针对第一管状构件16、第二管状构件24、燃烧炉46、热交换部48以及热气管28而预先调整形状、长度、直径、材质、燃烧条件等即可。
在原料处理装置10中，也可以通过调整燃烧条件来调整向第二管状构件24供给的水蒸气102的温度。例如，在原料处理装置10中，也可以基于温度传感器17的检测结果、温度传感器19的检测结果等调整燃料110向燃烧炉46的供给量、用于燃烧的空气的量等，从而调整水蒸气102的温度。
接下来，对燃料供给部49进行说明。燃料供给部49向燃烧炉46供给燃料110。
燃料供给部49具备燃料罐58A、供给管53A、搬运泵54A、燃料罐58B、供给管53B、搬运泵54B、燃料供给管56、燃料供给管52、搬运泵54C以及搬运泵54D。在供给管53A、供给管53B以及燃料供给管56分别设置用于防止逆流的阀60A、阀60B、阀62以及阀64。
燃料罐58A以及燃料罐58B贮存燃料110。需要说明的是，燃料罐58A以及燃料罐58B也可以构成为一体而成为燃料罐58。
搬运泵54A、搬运泵54C以及搬运泵54D将贮存于燃料罐58A的燃料110经由供给管53A、燃料供给管56以及燃料供给管52而向第二燃烧管46B供给。搬运泵54B、搬运泵54C以及搬运泵54D将贮存于燃料罐58A的燃料110经由供给管53A、燃料供给管56以及燃料供给管52而向第二燃烧管46B供给。
燃料供给管52的长度方向的一端侧的开口部52A配置于第二燃烧管46B中的、回旋流Q的移动方向上游侧。因此，从燃料供给部49供给的燃料110向第二燃烧管46B内的、回旋流Q的移动方向上游侧供给。
需要说明的是，原料处理装置10也可以是还具备贮存用于对燃料供给管56以及燃料供给管52的管内进行清洗的溶剂103的罐59的结构。并且，在燃料供给管56以及燃料供给管52的清洗时，将贮存于罐59的溶剂103经由供给管55而供给至上述的管即可。同样地，在燃料供给管52的清洗时，将贮存于罐59的溶剂103经由供给管78而供给至燃料供给管52即可。另外，优选在供给管55以及供给管78设置用于逆流防止的阀76、阀77以及阀79。
接下来，对本实施方式的原料处理装置10的作用进行说明。
在燃烧部12中，通过燃烧燃料110而产生原料100的反应温度以上的温度的热气30。通过热气30，向配置于燃烧炉46内的反应部11(反应部11、第二管状构件24)施加热量。另外，在热交换部48中，由于热气30的热量而生成水蒸气102，水蒸气102经由第一供给管87而向第一管状构件16供给。另外，原料供给部13经由原料供给管32而向第二管状构件24内供给原料100。
使用图2进行说明。第一供给管87从第一管状构件16的第一端部16A侧向第一管状构件16内供给水蒸气102。被供给至第一管状构件16内的水蒸气102在第一管状构件16与第二管状构件24之间沿着在第一管状构件16的内壁设置的引导部24C而被引导，从而在第二管状构件24的外周回旋并从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧流动(参照箭头Y1)。
通过在第一管状构件16内流动，水蒸气102被热气30的热量加热(参照箭头H)，从而在成为反应温度以上的加热水蒸气的状态下从第二管状构件24的第四端部24B侧向第二管状构件24内供给。
向第二管状构件24内供给的水蒸气102在第二管状构件24内上升(参照箭头Y2)。从第二管状构件24的第三端部24A侧供给的原料100与加热水蒸气即水蒸气102发生反应，从而生成回收对象气体107和反应残渣104。
如上所述，回收对象气体107例如是通过原料100所含的碳(C)与加热水蒸气即水蒸气102的反应而生成的可燃性气体。另外，如上所述，回收对象气体107包含一氧化碳(CO)和氢气(H2)。
回收对象气体107在第二管状构件24内上升，经由在第二管状构件24的铅垂方向Z的上游侧端部即第三端部24A设置的第二供给管66而排出，并作为燃料而向第二燃烧管46B内供给。
反应残渣104从第二管状构件24的铅垂方向Z下游侧即第四端部24B侧的开口排出，并贮存于液体贮存部26。然后，反应残渣104经由覆盖构件27与第三管状构件25的间隙以及第三管状构件25的开口而向第三管状构件25内排出。
如以上说明的那样，本实施方式的原料处理装置10具备第一管状构件16和第二管状构件24。第一管状构件16的至少一部分被加热至原料100的反应温度以上的温度，且该第一管状构件16将从长度方向的一端部即第一端部16A侧供给的水蒸气102从长度方向的另一端部即第二端部16B侧排出。第二管状构件24的至少一部分与第一管状构件16以热接触的方式配置，且该第二管状构件24从长度方向的一端部即第三端部24A侧供给原料100，并从长度方向的另一端部即第四端部24B侧供给从第一管状构件16排出的反应温度以上的水蒸气102。第二管状构件24排出原料100与水蒸气102的反应生成物即回收对象气体107。
在此，作为以往的结构，公开了一种以不使用水蒸气102的方式将原料100热分解，并将通过热分解而得的热分解气体作为液体回收的结构。在该以往结构的情况下，存在设置于装置的管部、开口部等由于碳化物而堵塞的情况，从而难以连续地处理原料100。
另一方面，在本实施方式的原料处理装置10中，将利用通过第一管状构件16而被加热至反应温度以上的水蒸气102向第二管状构件24供给，从而在第二管状构件24内使原料100与水蒸气102发生反应。然后，原料处理装置10排出原料100与水蒸气102的反应生成物即回收对象气体107。
因此，设置于原料处理装置10的各种管由于碳化物而堵塞的情况得到抑制，从而能够连续地处理原料100。
因此，本实施方式的原料处理装置10能够高效地处理原料100。
另外，本实施方式的原料处理装置10使用水蒸气102而非热气，使水蒸气102与原料100发生反应，因此除了上述效果以外，还能够实现安全性的提高。例如，即使在将原料处理装置10设置在确定了示出安全性基准的规定的地域(国、市等)的情况下，也能够以不偏离该规定的方式使原料处理装置10运转。
另外，在本实施方式的原料处理装置10中，使用通过具有作为锅炉的功能的燃烧部12进行了热交换后的废气即热气30，通过热交换生成水蒸气102。然后，将生成的水蒸气102向第一管状构件16供给。另外，在本实施方式中，使用热气30将被供给至第一管状构件16内的水蒸气102加热至反应温度以上的温度。因此，根据本实施方式的原料处理装置10，能够有效利用在燃烧部12产生的能量，因此除了上述效果以外，还能够实现原料处理装置10整体的热效率的提高。
另外，在本实施方式的原料处理装置10中，将从第一管状构件16排出的回收对象气体107作为燃料向燃烧炉46内供给。因此，根据本实施方式的原料处理装置10，除了上述效果以外，还能够实现原料处理装置10整体的热效率的提高。
另外，在本实施方式的原料处理装置10中，燃烧部12通过燃料110以及回收对象气体107的燃烧而产生热气30。并且，在本实施方式的原料处理装置10中，使该热气30的热量向第一管状构件16以及第二管状构件24作用，从而使原料100与水蒸气102发生反应。另外，在本实施方式的原料处理装置10中，通过热气30与水的热交换生成水蒸气102。
因此，在本实施方式的原料处理装置10中，能够并列地执行由燃烧部12进行的燃料110的燃烧、由反应部11进行的处理、以及由热交换部48进行的水蒸气102的生成。因此，本实施方式的原料处理装置10能够高效地处理原料100。
(变形例1)
在上述第一实施方式中，以第二管状构件24的至少一部分配置于第一管状构件16的内侧的方式作为一例进行了说明。
但是，如上所述，只要第二管状构件24的至少一部分与第一管状构件16以热接触的方式配置即可。
例如，也可以采用以将第一管状构件16呈螺旋状地卷绕于第二管状构件24的外周面的方式配置的结构。
图3A是示出反应部11A的结构的一例的示意图。反应部11A是与反应部11不同的方式的反应部的一例。需要说明的是，对与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
反应部11A与第一实施方式的反应部11同样地，具备第一管状构件16和第二管状构件24。但是，在图3A所示的例子中，第一管状构件16以呈螺旋状地卷绕于第二管状构件24的外周面的方式配置。
因此，从第一供给管87向第一管状构件16供给的水蒸气102从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧通过呈螺旋状地卷绕于第二管状构件24的外周的第一管状构件16的内侧。因此，水蒸气102一边在第二管状构件24的外周回旋一边从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧通过。
此时，经由与第一管状构件16热接触的区域而向第二管状构件24内施加热量。另外，在第二管状构件24配置于燃烧炉46等热量作用部内的情况下，也通过该热量作用部来施加热量。
然后，到达第二管状构件24的铅垂方向Z下游侧端部的水蒸气102从第二管状构件24的第四端部24B侧向第二管状构件24内供给。
这样，反应部11A也可以由第二管状构件24、以及以呈螺旋状地卷绕于第二管状构件24的外周面的方式配置的第一管状构件16构成。
需要说明的是，也可以采用将第一管状构件16与第二管状构件24以长度方向一致的方式平行地配置的结构。
图3B是示出反应部11B的结构的一例的示意图。反应部11B是与反应部11不同的方式的反应部的一例。需要说明的是，对与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
反应部11B与第一实施方式的反应部11同样地，具备第一管状构件16和第二管状构件24。但是，在图3B所示的例子中，第一管状构件16与第二管状构件24以外周彼此接触的方式平行地配置。需要说明的是，第一管状构件1与第二管状构件24只要至少一部分热接触即可，并不限定于外周物理接触配置的方式。
在该情况下，从第一供给管87向第一管状构件16供给的水蒸气102从铅垂方向Z的上游侧朝向下游侧通过第一管状构件16的内侧。此时，经由与第一管状构件16热接触的区域而向第二管状构件24内施加热量。另外，在第二管状构件24配置于燃烧炉46等热量作用部内的情况下，也通过该热量作用部来施加热量。需要说明的是，在第二管状构件24内，也可以与第一实施方式同样地设置引导部24C。
然后，到达第二管状构件24的铅垂方向Z的下游侧端部的水蒸气102从第二管状构件24的第四端部24B侧向第二管状构件24内供给。
这样，反应部11B也可以采用将第一管状构件16与第二管状构件24以长度方向一致的方式平行地配置的结构。
(第二实施方式)
在上述第一实施方式中，以将从反应部11排出的回收对象气体107向燃烧炉46供给的方式作为一例进行了说明。在本实施方式中，对将回收对象气体107向贮存部排出的方式进行说明。
图4是示出本实施方式的原料处理装置10B的一例的示意图。需要说明的是，对与第一实施方式的原料处理装置10相同的构件或表示相同的功能的部分标注相同的附图标记并省略详细的说明。
原料处理装置10B具备反应部11、燃烧部12、原料供给部13、第三供给管67、冷却机构90、排出管91以及贮存部94。即，原料处理装置10B是除了上述第一实施方式的原料处理装置10的结构以外，还具备第三供给管67、冷却机构90、排出管91以及贮存部94的结构。
冷却机构90冷却从反应部11排出的回收对象气体107，将该回收对象气体107分离为排出气体107A和液化物。例如，冷却机构90设置于每个反应部11。在图4中，作为一例示出了设置有多根(四根)冷却机构90的方式。需要说明的是，设置于原料处理装置10B的冷却机构90的数量并不限定于四个。
图5是示出冷却机构90的一例的示意图。冷却机构90具备冷却管96和冷却部97。
冷却管96是管状构件。冷却管96的长度方向的一端部与第二供给管66连通。冷却管96的长度方向的另一端部与排出管91连通。
冷却管96的外周被冷却部97覆盖。冷却部97将从供给部97A供给的水等冷却液W保持于内部并使其循环，并将该冷却液W从排出部97B排出。冷却部97内的冷却液W通过泵等进行循环，从而构成为能够通过冷却液W来冷却配置于冷却部97内的冷却管96。
优选冷却管96的长度方向与铅垂方向Z一致。另外，优选冷却管96的至少一部分是弯曲的形状。例如，冷却管96是螺旋形状、S字形状、U字形状等。在本实施方式中，以冷却管96是螺旋形状的情况作为一例进行说明。
当冷却管96的至少一部分是弯曲的形状时，冷却液W作用的表面积增加，因此能够高效地冷却冷却管96内。
从反应部11排出的回收对象气体107经由第二供给管66到达冷却管96内。然后，回收对象气体107在冷却管96内上升而被冷却，并被分离为排出气体107A和液化物107B。
排出气体107A是回收对象气体107所含的、未被由冷却机构90进行的冷却液化的气体成分。液化物107B是回收对象气体107所含的、被由冷却机构90进行的冷却液化了的成分。
液化物107B在冷却管96内朝向铅垂方向Z的下游侧下降，并贮存于设置于第二供给管66的贮存部66B。贮存于贮存部66B的液化物107B中的、从贮存部66B溢出的液化物107B在第二供给管66内下降，并再次向反应部11的第二管状构件24内供给。
因此，在本实施方式中，第二供给管66除了作为排出回收对象气体107的排出管的功能以外，也作为将液化物107B向第二管状构件24供给的第三供给管67而发挥功能。因此，在本实施方式中，能够使液化物107B再次与水蒸气102发生反应。
另一方面，排出气体107A经由排出管91以及排出管93而朝向贮存部94排出。
返回到图4继续进行说明。排出管91是管状构件。排出管91的长度方向的一端部与冷却机构90的冷却管96连通。排出管91的长度方向的另一端部经由搬运泵92而与排出管93连通。排出管93是管状构件。排出管93的长度方向的一端部经由搬运泵92而与排出管91连通。排出管93的长度方向的另一端部与贮存部94连通。贮存部94贮存排出气体107A。
因此，从反应部11排出且因被冷却机构90冷却而分离出的排出气体107A经由排出管91、搬运泵92以及排出管93而向贮存部94排出。
贮存部94贮存排出气体107A。需要说明的是，贮存部94也可以经由排出管95等而向其他装置供给排出气体107A。其他装置是将排出气体107A用作驱动能量的各种装置、将排出气体107A用作其他材料的原料的公知的装置等。例如，其他装置是燃气机发电机、燃料电池、锅炉、燃气轮机等。另外，排出气体107A也可以用作塑料等的原材料，其用途没有限定。
如以上说明的那样，本实施方式的原料处理装置10B除了第一实施方式的原料处理装置10的结构以外，还具备冷却机构90、排出管91以及第三供给管67(第二供给管66)。冷却机构90冷却回收对象气体107，并将该回收对象气体107分离为排出气体107A和液化物107B。排出管91将排出气体107A向贮存部94排出。第三供给管67将液化物107B向第二管状构件24供给。
因此，本实施方式的原料处理装置10B能够有效利用从反应部11排出的回收对象气体107。
因此，本实施方式的原料处理装置10B除了上述第一实施方式的效果以外，还能够更高效地处理原料100。
以上，对本发明的实施方式以及变形例进行了说明，但上述的实施方式以及变形例是作为示例而提出的，并不旨在限定发明的范围。这些新的实施方式以及变形例可以以其他各种形态来实施，且能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、变形例包含于本发明的范围、主旨内，且也包含于技术方案中所记载的发明及其等同的范围内。
Claims (8)
1.一种原料处理装置，其中，
所述原料处理装置具备：
第一管状构件，其至少一部分被加热至原料的反应温度以上的温度，将从长度方向的一端部即第一端部侧供给的水蒸气从长度方向的另一端部即第二端部侧排出；以及
第二管状构件，其至少一部分以与所述第一管状构件热接触的方式配置，被从长度方向的一端部即第三端部侧供给所述原料，从长度方向的另一端部即第四端部侧供给从所述第一管状构件排出的所述反应温度以上的所述水蒸气，并排出所述原料与所述水蒸气的反应生成物即回收对象气体。
2.根据权利要求1所述的原料处理装置，其中，
所述第二管状构件的至少一部分配置于所述第一管状构件的内侧。
3.根据权利要求1所述的原料处理装置，其中，
所述第一管状构件以呈螺旋状地卷绕于所述第二管状构件的外周面的方式配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的原料处理装置，其中，
所述第一管状构件通过热量作用部被加热至所述反应温度以上的温度，
所述热量作用部是通过燃料的燃烧产生所述反应温度以上的热量的燃烧炉，
具有所述第一管状构件以及所述第二管状构件的反应部配置于所述燃烧炉内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的原料处理装置，其中，
所述原料处理装置具备：
热交换部，其将通过燃料的燃烧而产生的所述反应温度以上的热量传递至液体，从而产生所述水蒸气；以及
第一供给管，其将所述水蒸气向所述第一管状构件供给。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的原料处理装置，其中，
所述第二管状构件的长度方向是与水平方向交叉的交叉方向，
所述原料与所述水蒸气的所述反应生成物即所述回收对象气体以外的反应残渣从所述第二管状构件的铅垂方向下游侧即所述第四端部侧排出，
所述原料处理装置具备：
液体贮存部，其设置于所述第二管状构件的所述铅垂方向下游侧，并贮存所述反应残渣；
第三管状构件，其设置于所述液体贮存部的底面，与所述液体贮存部内连通，且直径小于所述液体贮存部的直径；以及
覆盖构件，其以与所述第三管状构件隔开间隙的方式覆盖所述第三管状构件的铅垂方向上游侧端部的开口。
7.根据权利要求4所述的原料处理装置，其中，
所述原料处理装置具备将所述回收对象气体向所述燃烧炉供给的第二供给管。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的原料处理装置，其中，
所述原料处理装置具备：
冷却机构，其冷却所述回收对象气体，并将所述回收对象气体分离为排出气体和液化物；
排出管，其排出所述排出气体；以及
第三供给管，其将所述液化物向所述第二管状构件供给。
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