JP2001115174A

JP2001115174A - 燃料処理システム

Info

Publication number: JP2001115174A
Application number: JP29407899A
Authority: JP
Inventors: Keiji Murata; 田圭治村; Keijiro Yamashita; 下慶次郎山; Kenji Ide; 健志出; Hiroko Onoda; 裕子小野田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】家畜糞などの畜産廃棄物，下水汚泥，生ご
み、食料品製造業廃棄物などのバイオマス，廃プラスチ
ックなどの廃棄物，さらに石炭などの低質化石燃料を、
効率良く処理して利用し易い燃料に転換することができ
る燃料処理システムを提供すること。【解決手段】本発明の燃料処理システム１は、スラリ
状の燃料を供給する供給装置１３と、供給されたスラリ
状の燃料を加熱して水熱反応させガス燃料３を生成する
反応装置４とを備えている。生成されたガス燃料３は、
分離装置５によって、残固形分と残水分とから分離され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家畜糞などの畜産
廃棄物，下水汚泥，生ごみ，食料品製造業廃棄物などの
バイオマス、あるいは廃プラスチックなどの廃棄物、あ
るいは石炭などの低質燃料を処理して、利用し易い燃料
形態に転換する燃料処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】牛，豚，鶏といった家畜から排出される
糞尿等、いわゆる畜産廃棄物を、メタン発酵により消化
処理してメタンガスを回収し、これを原動機を介して発
電に利用する燃料処理システムがある。

【０００３】このような従来の燃料処理システムについ
て、図７を用いて説明する。図７は、畜産廃棄物を原料
とするメタン発酵・処理システムの概略図である。

【０００４】図７に示す燃料処理システムは、畜産廃棄
物である糞尿５２と希釈水５３とが導入される受入槽５
０と、受入槽５０に接続された消化槽５１とを備えてい
る。消化槽５１は、受入槽５０から送られる糞尿５２お
よび希釈水５３から、発酵（メタン発酵）によって消化
ガスを発生させるようになっている。

【０００５】消化槽５１には、ガス管５４と残分排出管
５５とが接続されている。ガス管５４は、ガスホルダー
５６及び脱硫塔５７を介して、ガスエンジン発電機５８
まで伸びている。残分排出管５５には、脱水機２１が接
続されている。脱水機２１には、脱水ケーキを排出する
排出管５９と、脱水機脱離液を排出する排液管６０とが
接続されている。排液管６０には、汚水処理装置６１が
接続されている。

【０００６】このような燃料処理システムは、以下のよ
うに作用する。

【０００７】集められた糞尿５２は、一旦、希釈水５３
と共に受入槽５０に貯蔵される。その後、所望の時に消
化槽５１に送られて発酵する。

【０００８】発酵により発生した消化ガスは、ガス管５
４を介して脱硫塔５７に送られ、そこで硫黄分を除去さ
れた後、ガスエンジン発電機５８に送られて燃焼し、発
電に利用される。余剰の消化ガスは、ガスホルダー５６
に一時的に貯蔵される。

【０００９】発酵後の残分は、残分排出管５５を介して
脱水機２１に送られて含水率７０％程度まで脱水され、
脱水ケーキとなって排出管５９から系外に放出され、図
示されない堆肥化施設にて肥料化される。脱水機２１で
絞り取られた脱水脱離液は、排液管６０を介して汚水処
理装置６１に送られ、そこで水処理された後、河川など
に放流される。

【００１０】図７に示すメタン発酵による処理システム
では、消化ガスをガスエンジン発電機５８の燃料として
使用することによって、１０−１５０ｋＷｈ／ｔ糞のエ
ネルギー回収を実現している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す燃料処理シ
ステムでは、大量の脱水脱離液が発生する。この脱水脱
離液の処理には大規模な汚水処理装置６１が必要である
ため、設備コストが高くなるという問題がある。また、
脱水脱離液の処理には大きなエネルギーを要するため、
システム全体のエネルギー効率が良くないという問題も
ある。

【００１２】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、家畜糞などの畜産廃棄物，下水汚泥，生
ごみ，食料品製造業廃棄物などのバイオマス、廃プラス
チックなどの廃棄物、さらに石炭などの低質化石燃料
を、効率良く処理して利用し易い燃料形態に転換するこ
とができる燃料処理システムを安価に提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、スラリ状の燃
料を供給する供給装置と、供給されたスラリ状の燃料を
加熱して水熱反応させガス燃料を生成する反応装置と、
生成されたガス燃料を残固形分と残水分とから分離する
分離装置と、を備えたことを特徴とする燃料処理システ
ムである。

【００１４】本発明によれば、スラリ状の燃料を加熱し
て水熱反応させガス燃料を生成することにより、高効率
で安価な燃料処理システムを実現できる。

【００１５】また本発明は、スラリ状の燃料を供給する
供給装置と、供給されたスラリ状の燃料を加熱して水熱
反応させオイル燃料を生成する反応装置と、生成された
オイル燃料を残固形分と残水分とから分離する分離装置
と、を備えたことを特徴とする燃料処理システムであ
る。

【００１６】本発明によれば、スラリ状の燃料を加熱し
て水熱反応させオイル燃料を生成することにより、高効
率で安価な燃料処理システムを実現できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１８】第１の実施の形態本発明の第１の実施の形態の燃料処理システムについ
て、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態
の燃料処理システムの構成概略図である。

【００１９】図１に示すように、本発明の第１の実施の
形態の燃料処理システム１は、導入される燃料２を水中
で反応させて、メタン、水素、二酸化炭素などの合成ガ
スを発生させる反応装置４を備えている。

【００２０】反応装置４には、接続管１６を介して、ガ
ス燃料成分３（合成ガスと水蒸気との混合物）と残固形
分２４と残水分とを分離する分離装置５が接続されてい
る。ガス燃料成分３に含有される水蒸気の量は、適宜に
調整され得る。

【００２１】分離装置５には、分離装置５で分離された
ガス成分３を燃焼させる燃焼器７（燃焼装置）と、ガス
成分３を燃焼させて発電するための発電装置８の燃料器
８ｂ（燃焼装置）とが接続されている。分離装置５で分
離されたガス成分３は、配管９及び配管１０を介して、
それぞれ燃焼器７及び燃焼器８ｂに供給されるようにな
っている。

【００２２】発電装置８は、圧縮機８ａ、燃焼器８ｂ、
ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを有している。燃焼器
８ｂには、必要に応じて、補助燃料２７が供給され得る
ようになっている。

【００２３】発電装置８のガスタービン８ｃには、その
排ガスを燃焼器７に導く排ガスダクト１１が接続されて
いる。燃焼器７に供給されたガス成分３は、排ガスダク
ト１１によって導かれた排ガス中の残存酸素、及び／ま
たは、ブロワ２３で供給された空気で燃焼し、その燃焼
ガスは反応装置４に導入される。燃焼器７には、必要に
応じて、補助燃料２７が供給され得るようになってい
る。

【００２４】本実施形態の反応装置４は、熱交換のため
の表面積を増大すべく複数の反応管４ａとその周囲に形
成された燃焼ガス用チャンバ４ｂとを有している。反応
管４ａには、ニッケル系触媒が充填されており、導入さ
れた燃料のガス化反応が促進されるようになっている。

【００２５】本実施の形態では、反応装置４の反応管４
ａへの燃料２および水の導入は、燃料粉砕機１２、燃料
供給装置１３及びスラリポンプ２０を介して水スラリの
状態で行われるようになっている。すなわち、燃料粉砕
機１２において予め細かく粉砕した燃料２と水を、燃料
供給装置１３において混合し、反応に適した含水率（９
５重量％程度）の水スラリの状態とし、スラリポンプ２
０を用いて、当該水スラリを配管１４で反応装置４へ送
るようになっている。

【００２６】本実施の形態では、燃料２は、家畜糞など
の畜産廃棄物、下水汚泥、生ごみ、食料品製造業廃棄物
などのバイオマスである。

【００２７】本実施の形態では、水酸化ナトリウム１５
が、脱硫材あるいは触媒として燃料２や水と共に燃料供
給装置１３に混入されるようになっている。さらに、触
媒として、炭酸ナトリウムを投入してもよい。

【００２８】配管１４のスラリポンプ２０から反応管４
ａに至る途中の部分と、反応管４ａと分離装置５とを接
続する接続管１６とは、熱交換器１７を形成しており、
接続管１６内を通過する高温物質（ガス燃料３＋残固形
分２４＋残水分）の熱エネルギーを、配管１４内を通過
する物質（燃料２＋水＋水酸化ナトリウム１５）に移す
ことが可能となっている。

【００２９】分離装置５には、分離装置５で分離された
スラリ状の残固形分２４を乾燥させるスラリドライヤ６
２が、残分排出管５５を介して、接続されている。スラ
リドライヤ６２には、ポンプ３５によって熱媒３６（例
えば、水）が供給され、残固形分２４の乾燥用熱源とし
て使われるようになっている。スラリドライヤ６２で温
度低下した熱媒３６は、熱媒加熱器３１において、燃焼
排ガスで加熱され、再びスラリドライヤ６２に送られる
ようになっている。

【００３０】また、本実施の形態の分離装置５には、分
離装置５で分離された残水分を燃料供給装置１３に環流
させる環流管１８が接続されており、環流管１８を介し
て環流される水によって、反応管４ａに供給される水ス
ラリの含水率が調製されるようになっている。

【００３１】本実施の形態の反応装置４は、燃料２を、
２００−５００℃の温度、好ましくは３００−４５０℃
程度で、１００−４００ａｔｍの圧力、好ましくは２０
０−３００ａｔｍ程度で、反応させるようになってい
る。また、本実施の形態の反応装置４は、水を加圧熱
水、亜臨界水、または超臨界水の状態とすることが可能
となっている。

【００３２】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００３３】燃料２、水、水酸化ナトリウム１５が燃料
供給装置１３に導入されると、燃料供給装置１３は、こ
れらを混合して水スラリの状態にする。水スラリの含水
率は、環流管１８で環流された水によって調製され、反
応に適した範囲９０−９８重量％、好ましくは９５重量
％程度となる。この水スラリは、スラリポンプによって
１００−４００ａｔｍ、好ましくは２００−３００ａｔ
ｍ程度の圧力まで昇圧され、配管１４を介して反応装置
４の反応管４ａに送られる。水スラリは、配管１４を通
過する際に熱交換器１７で予熱される。

【００３４】反応装置４は、燃焼ガス用チャンバ４ｂ内
に充満する燃焼排ガスの熱を利用して、反応管４ａ内に
送られた水スラリを加熱し、燃料２を水中で反応させ
る。この時、燃料２と水とは、燃焼排ガスの熱（燃焼排
ガスの温度は１０００℃前後）によって４００℃程度の
温度まで昇温し、水は加圧熱水、亜臨界水、超臨界水の
状態となり得る。ニッケル系触媒などが共存すれば、バ
イオマスは、このような比較的低い温度で合成ガスなど
に転換することが可能であり、特に、加圧熱水、超臨界
水、亜臨界水の中では転換反応が速やかに進む。

【００３５】燃料２の水熱反応（燃料２の分解反応、あ
るいは燃料２と水との反応など）により、メタン、水
素、二酸化炭素などの合成ガスが生成される。この合成
ガスと水蒸気とによるガス成分３と、反応せずに残った
残固形分２４及び残水分とが、高温の状態で反応管４ａ
から配管１６へ押し出され、熱交換器１７によって水ス
ラリを予熱させて適度に温度低下した後、分離装置５に
送られる。

【００３６】分離装置５は、ガス成分３（合成ガスと水
蒸気の混合ガス）と残固形分２４と残水分とを分離させ
る。分離装置５の圧力は、ガスタービン圧力程度、すな
わち５−３０ａｔｍ程度であるが、装置の構造上、１０
ａｔｍ以下が望ましい。合成ガスと水蒸気とが混合して
なるガス成分３は、圧力調整された後、配管９及び配管
１０を介して燃焼器７及び燃焼器８ｂに供給される。水
スラリの状態で分離された残固形分２４は、残分排出管
５５を介してスラリドライヤ６２に送られ、熱媒３６に
よって加熱、乾燥された後、系外に放出される。残固形
分２４には、反応しなかった有機物の他、硫黄分と水酸
化ナトリウムとの反応物である硫化ナトリウムや、燃料
２中に含まれていた無機固形物などが含まれる。

【００３７】残固形分に含まれていた水分は、水蒸気と
なって、外部から供給された空気と共にブロワ２３によ
って吸引され、燃焼器７に送られる。スラリードライヤ
６２において蒸発した水蒸気中には、悪臭の元になる成
分が含まれているので、燃焼器に供給して燃焼させてか
ら廃ガスとして大気に放出させるのが望ましい。

【００３８】分離装置５で分離された残水分は、環流管
１８で燃料供給装置１３に環流され、水スラリの含水率
の調製に使われる。

【００３９】発電装置８は、燃焼器８ｂに供給されるガ
ス燃料３を、圧縮機８ａで圧縮された空気と共に燃焼さ
せ、ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを回転させて発電
を行う。燃焼後の排ガスは、６００℃程度の温度を有
し、未燃の酸素を含んでいる。この排ガスは、排ガスダ
クト１１を介して燃焼器７に送られ、配管９を介して導
入されたガス燃料３と共に燃焼する。燃焼排ガスは反応
装置４の燃焼ガス用チャンバ４ｂに導入され、反応管４
ａ内の水スラリを加熱する。

【００４０】以上のように、本実施の形態によれば、合
成ガス（ガス燃料３のための成分）を生成する反応装置
４が、ガス燃料３を燃焼させる燃焼器７で発生した燃焼
熱を燃焼排ガス熱として利用して燃料２を水中で反応さ
せる構成となっているため、高効率で安価な燃料処理シ
ステムを提供できる。なお、燃焼器７の燃焼熱の利用の
態様は、例えば他の熱媒を用いた種々の態様を採用して
もよい。

【００４１】また、反応装置４の反応管４ａが複数の管
状部材で構成されているため、反応装置４の熱交換効率
に優れ、結果的に高効率な燃料処理が可能となる。しか
も、このような構成は、噴流床反応器や流動床反応器に
比べて、安価である。ただし、水は、加圧熱水、亜臨界
水あるいは超臨界水の状態となり得るため、反応管４ａ
及び接続管１６等は、そのような過酷な条件に耐え得る
様に構成される必要がある。

【００４２】また、本実施の形態によれば、生成したガ
ス燃料３の一部を発電装置８の燃料として用い、得られ
た電力は所内動力などとして利用する。さらに、発電装
置８の排ガスを燃焼用空気として利用するので、システ
ム効率をさらに向上させることができる。

【００４３】また、燃料であるバイオマスは多量の水を
含むが、本実施の形態では、燃焼器７での燃焼排ガス熱
を利用し、スラリドライヤ６２と熱媒加熱器３１などか
らなる廃水蒸発処理装置によって余剰の水分を蒸発処理
することが可能である。したがって、別の廃水処理設備
が不要で、あるいは小型化でき、廃水処理に必要なエネ
ルギーを省略でき、あるいは削減でき、結果的に高効率
で安価な燃料処理システムを提供することができる。

【００４４】ここで、蒸発処理に必要な熱エネルギーが
不足する場合には、燃焼器７に補助燃料２７を導入して
燃焼させることも可能である。

【００４５】また、起動時などのように発電量や熱エネ
ルギーが不足する場合の安定な運転のために、補助燃料
２７が発電装置８の燃焼器８ｂや燃焼器７に導入される
ことが好ましい。

【００４６】また、燃料となるバイオマスの含水率が高
く、その燃焼熱で水分を完全蒸発できない場合には、含
水率の低いバイオマス（例えば、おがくず、藁など）を
事前に混合し、燃料の含水率を下げておくこと（運転条
件によって異なるが、例えば８５重量％以下とするこ
と）が有効である。

【００４７】また、本実施の形態では、水が環流管１８
を介して環流されるため、環流量を適宜調製して燃料／
水の比（すなわち、反応装置に流入するスラリの含水
率）を反応に適した値とすることができる。

【００４８】さらに、本実施の形態では、燃料２と水に
加えて、水酸化ナトリウム１５を混入させているため、
バイオマスに含まれる硫黄分を硫化ナトリウムなどの態
様で、合成ガス生成反応の残固形分２４として除去する
ことができる。

【００４９】第２の実施の形態次に、本発明の第２の実施の形態の燃料処理システムに
ついて、図２を用いて説明する。

【００５０】図２は、第２の実施の形態の燃料処理シス
テムの構成概略図である。図２に示すように、本発明の
第２の実施の形態の燃料処理システム１は、第１の実施
の形態の燃料処理システムにおいて、発電装置８、配管
１０及びガスダクト１１を削除し、分離装置５で分離さ
れたガス燃料３の全量を燃焼器７に供給して燃焼させる
構成となっている。

【００５１】その他の構成は、図１に示す第１の実施の
形態の発電システムと同様である。第２の実施の形態に
おいて、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には
同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

【００５２】本実施の形態の燃料処理システム１は、発
電設備を有しない。従って、必要な所内動力を外部より
供給する必要があるが、その分より多くの廃水を蒸発処
理することができる。したがって、本実施の形態の燃料
処理システム１は、燃料２の含水率が高い場合に適して
おり、結果として廃水処理設備が不要で、あるいは、小
型化でき、廃水処理に必要なエネルギーを省略でき、あ
るいは削減でき、高効率で安価な燃料処理システムを提
供することができる。

【００５３】ここで、蒸発処理に必要な熱エネルギーが
さらに不足する場合には、燃焼器７に補助燃料２７を導
入して燃焼させることも可能である。

【００５４】第３の実施の形態次に、本発明の第３の実施の形態の燃料処理システムに
ついて、図３を用いて説明する。

【００５５】図３は、第３の実施の形態の燃料処理シス
テムの構成概略図である。図３に示すように、本発明の
第３の実施の形態の燃料処理システム１は、第１の実施
の形態の燃料処理システムにおいて、燃焼器７及び配管
９を削除し、分離装置５で分離されたガス燃料３の全量
を発電装置（ガスタービン）８の燃焼器８ｂに供給して
燃焼させ、この排ガスで反応装置４や熱媒加熱器３１を
加熱する構成となっている。

【００５６】その他の構成は、図１に示す第１の実施の
形態の発電システムと同様である。第３の実施の形態に
おいて、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には
同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

【００５７】本実施の形態の燃料処理システム１では、
ガス燃料３の全量を発電装置８の燃料として利用するの
で、より多くの電力を発生させることができる。したが
って、所内動力が大きい場合やシステム外に電力を供給
したい場合など、必要な電力量が大きい場合に適してい
る。

【００５８】第４の実施の形態次に、本発明の第４の実施の形態の燃料処理システムに
ついて、図４を用いて説明する。

【００５９】図４は、本発明の第４の実施の形態による
燃料処理システムを示す構成概略図である。第４の実施
の形態において、図１に示す第１の実施の形態と略同一
の部分には同一の符号を付し詳細な説明の一部は省略す
る。

【００６０】図４に示すように、本発明の第４の実施の
形態の燃料処理システム１は、導入される燃料２と水と
からオイル燃料６を生成させる反応装置４を備えてい
る。

【００６１】反応装置４には、接続管１６を介して、オ
イル燃料６と残固形分２４と残水分とを分離する分離装
置５が接続されている。分離装置５には、分離装置５で
分離されたオイル燃料、すなわち、オイルと水との混合
物であるＯＷＭ（ＯｉｌＷａｔｅｒＭｉｘｔｕｒ
ｅ）６を燃焼させる燃焼器７（燃焼装置）と、ＯＷＭ６
を燃焼させて発電するための発電装置８の燃料器８ｂ
（燃焼装置）とが接続されている。ＯＷＭ６は、配管９
及び配管１０を介して、それぞれ燃焼器７及び燃焼器８
ｂに供給されるようになっている。

【００６２】発電装置８は、圧縮機８ａ、燃焼器８ｂ、
ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを有している。燃焼器
８ｂには、必要に応じて、補助燃料２７が供給され得る
ようになっている。

【００６３】発電装置８のガスタービン８ｃには、その
排ガスを燃焼器７に導く排ガスダクト１１が接続されて
いる。燃焼装置７に供給されたＯＷＭ６は、排ガスダク
ト１１によって導かれた排ガス中の残存酸素で燃焼し、
その燃焼ガスは反応装置４に導入される。燃焼器７に
は、必要に応じて、新たな空気や補助燃料２７が供給さ
れ得るようになっている。

【００６４】本実施形態の反応装置４は、熱交換のため
の表面積を増大すべく複数の反応管４ａとその周囲に形
成された燃焼ガス用チャンバ４ｂとを有している。オイ
ル生成反応は、特別な触媒を必要としないので、第１の
実施の形態と異なり、触媒は反応管４ａ中には充填され
ていない。

【００６５】本実施の形態では、反応装置４の反応管４
ａへの燃料２および水の導入は、燃料粉砕機１２、燃料
供給装置１３及びスラリポンプ２０を介して水スラリの
状態で行われるようになっている。すなわち、燃料粉砕
機１２において予め細かく粉砕した燃料２と水を燃料供
給装置１３において混合して反応に適した含水率（９５
重量％程度）の水スラリの状態とし、スラリポンプ２０
を用いて、当該水スラリを配管１４で反応装置４へ送る
ようになっている。

【００６６】本実施の形態では、燃料２は家畜糞などの
畜産廃棄物、下水汚泥、生ごみ、食料品製造業廃棄物な
どのバイオマスである。

【００６７】本実施の形態では、燃料供給装置１３にお
いて、脱硫材としての水酸化ナトリウム１５が、燃料２
や水と共に混入されるようになっている。

【００６８】配管１４のスラリポンプ２０から反応管４
ａに至る途中の部分と、反応管４ａと分離装置５とを接
続する接続管１６とは、熱交換器１７を形成しており、
接続管１６内を通過する高温物質（オイル燃料６＋残固
形分２４＋残水分）の熱エネルギーを、配管１４内を通
過する物質（燃料２＋水＋水酸化ナトリウム１５）に移
すことが可能となっている。

【００６９】また、分離装置５には、分離装置５で分離
された残固形分２４を脱水する脱水機２１が接続されて
いる。脱水機２１には、脱水機２１で脱水された残固形
分２４をさらに低い含水率まで乾燥させる乾燥機２２が
接続されている。

【００７０】また、分離装置５には、分離装置５で分離
された残水分を燃料供給装置１３に環流させる環流管１
８が接続されており、環流管１８を介して環流された水
によって、反応管４ａに供給される水スラリの含水率が
調製されるようになっている。

【００７１】また、分離装置５には、蒸発タワー１９が
接続されている。蒸発タワー１９の下部には、廃水加熱
のため蒸発器２０を通って蒸発タワー１９の上部に戻る
サイクル管３８が接続されている。このため、分離装置
５で分離された残水分の一部は、蒸発タワー１９を介し
て蒸発器２０に供給され、反応装置４から排出される燃
焼排ガス３７によって加熱されて蒸発し、蒸発タワー１
９に戻って大気に放出されるようになっている。

【００７２】本実施の形態の反応装置４は、燃料２を、
２００−５００℃の温度、好ましくは３００−４００℃
程度で、１０−６００ａｔｍ、好ましくは１００−４０
０ａｔｍの圧力で反応させるようになっている。また、
本実施の形態の反応装置４は、水を加圧熱水、亜臨界
水、または超臨界水の状態とすることが可能となってい
る。

【００７３】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００７４】燃料２、水、水酸化ナトリウム１５が燃料
供給装置１３に導入されると、燃料供給装置１３は、こ
れらを混合して水スラリの状態にする。この水スラリ
は、スラリポンプによって１００−４００ａｔｍ、好ま
しくは２００ａｔｍ程度の圧力まで昇圧され、配管１４
を介して反応装置４の反応管４ａに送られる。水スラリ
は、配管１４を通過する際に熱交換器１７で予熱され
る。

【００７５】反応装置４は、燃焼ガス用チャンバ４ｂ内
に充満する燃焼排ガスの熱を利用して、反応管４ａ内に
送られた水スラリを加熱し、燃料２を反応させる。この
時、燃料２と水とは、燃焼排ガスの熱（燃焼排ガスの温
度は１０００℃前後）によって３００−４００℃程度の
温度まで昇温し、水ば加圧熱水、亜臨界水、超臨界水の
状態となり得る。バイオマスはこのような比較的低い温
度でオイルなどに転換することが可能であり、特に、加
圧熱水、超臨界水、亜臨界水の中では転換反応が速やか
に進む。

【００７６】燃料２の水熱反応（燃料２の分解反応、あ
るいは燃料２と水との反応など）により、オイル燃料で
あるＯＷＭ６が生成される。このＯＷＭ６と、反応せず
に残った残固形分２４及び残水分とが、高温の状態で反
応管４ａから配管１６へ押し出され、熱交換器１７によ
って水スラリを予熱させて温度低下した後、１０ａｔｍ
程度まで減圧されて、分離装置５に送られる。

【００７７】分離装置５は、ＯＷＭ６と残固形分２４と
残水分とを分離させる。オイルと若干量の水が混合して
なるＯＷＭ６は、圧力調整された後、配管９及び配管１
０を介して燃焼器７及び燃焼器８ｂに供給される。残固
形分２４は水スラリ状態で排出管を介して脱水機２１に
送られる。残固形分２４には、反応しなかった有機物の
他、硫黄分と水酸化ナトリウムとの反応物である硫化ナ
トリウムや、燃料２中に含まれていた無機固形物などが
含まれる。

【００７８】一方、残水分は、環流管１８を介して燃料
供給装置１３に環流されるとともに、残水分の一部は大
気圧まで減圧されて蒸発タワー１９に送られる。蒸発タ
ワー１９に送られた残水分の一部はそのまま蒸発して大
気に放出されるが、残った水分の一部は配管３８を介し
て蒸発器２０に送られ、反応装置４を出た燃焼排ガス３
７によって加熱されて蒸発し、蒸発タワー１９に戻って
大気に放出される。

【００７９】蒸発器２０で蒸発した水蒸気は、蒸発タワ
ー１９に戻る前に乾燥機２２に送られ、脱水機２１から
供給された残固形分２４の乾燥用熱源として使われる。
乾燥機２２には、乾燥用空気がブロワー２３によって送
られるようになっており、残固形分２４に含まれていた
水分を蒸発させ、高湿度空気となって大気に放出され
る。なお、排出される高湿度空気が悪臭を伴う場合に
は、この空気を燃焼器７に供給して燃焼させ、廃ガスと
して大気に放出することが望ましい。

【００８０】分離装置５から蒸発タワー１９に送られた
残水分中には、微量の燃料分（有機物〉が含まれてお
り、蒸発タワー１９内において徐々に濃縮されてくる。
そこで、蒸発タワー１９における残水分の一部は、環流
管２５を介して燃料供給装置１３に環流されることが好
ましい。また、脱水機２１で絞られた水分は、環流管２
６を介して燃料供給装置１３に環流されることが好まし
い。

【００８１】乾燥機２２で乾燥された残固形分２４は、
燃焼器７に燃料として供給され得る。その他、種々の補
助燃料２７が、燃焼器７に供給され得る。ただし、残固
形分２４を燃焼させる場合には、硫黄分が廃ガス中に含
まれる可能性があるので、排煙脱硫装置２８を設けるこ
とが望ましい。（残固形分２４を燃焼させない場合に
は、図４中に示す排煙脱硫装置２８は不要である。）発
電装置８は、燃焼器８ｂに供給されるＯＷＭ６を、圧縮
機８ａで圧縮された空気と共に燃焼させ、ガスダービン
８ｃ及び発電機８ｄを回転させて発電を行う。燃焼後の
排ガスは、６００℃程度の温度を有し、未燃の酸素を含
んでいる。この排ガスは、排ガスダクト１１を介して燃
焼器７に送られ、配管９を介して導入されたＯＷＭ６と
共に燃焼する。燃焼排ガスは反応装置４の燃焼ガス用チ
ャンバ４ｂに導入され、反応管４ａ内の水スラリを加熱
する。

【００８２】以上のように、本実施の形態によれば、オ
イル（ＯＷＭ６のための成分）を生成する反応装置４
が、ＯＷＭ６を燃焼させる燃焼器７で発生した燃焼熱を
燃焼排ガス熱として利用して燃料２を水と反応させる構
成となっているため、高効率で安価な燃料処理システム
を提供できる。なお、燃焼器７の燃焼熱の利用の態様
は、例えば他の熱媒を用いた種々の態様を採用してもよ
い。

【００８３】また、反応装置４の反応管４ａが複数の管
状部材で構成されているため、反応装置４の熱交換効率
に優れ、結果的に高効率な燃料処理が可能となる。しか
も、このような構成は、噴流床反応器や流動床反応器に
比べて、安価である。ただし、水は、加圧熱水、亜臨界
水あるいは超臨界水の状態となり得るため、反応装置４
及び接続管１６等は、そのような過酷な条件に耐え得る
様に構成される必要がある。

【００８４】特に、本実施の形態によれば、生成したＯ
ＷＭの一部を発電装置８の燃料として用い、得られた電
力は所内動力などとして利用する。さらに、発電装置８
の排ガスを燃焼用空気として利用するので、燃料処理シ
ステムの効率をさらに向上させることができる。

【００８５】なお、必要な電力量が大きい場合には、反
応装置４で生成したＯＷＭを全てガスタービン８の燃焼
器８ｂに供給して燃焼させ、ガスタービン排ガスを反応
装置４や蒸発器２０で利用すれば良い。

【００８６】また、燃料であるバイオマスは多量の水を
含むが、本実施の形態では、燃焼器７での燃焼排ガス熱
を利用し、蒸発器２０と蒸発タワー１９からなる廃水蒸
発処理装置によって余剰の水分を蒸発処理することが可
能である。したがって、別の廃水処理設備が不要で、あ
るいは小型化でき、廃水処理に必要なエネルギーを省略
でき、あるいは削減でき、結果的に高効率で安価な燃料
処理システムを提供することができる。

【００８７】ここで、蒸発処理に必要な熱エネルギーが
不足する場合には、燃焼器７に残固形分２４や補助燃料
２７を導入して燃焼させることも可能である。

【００８８】また、起動時などのように発電量や熱エネ
ルギーが不足する場合の安定な運転のために、補助燃料
２７が発電装置８の燃焼器８ｂや燃焼器７に導入される
ことが好ましい。

【００８９】また、本実施の形態では、水が環流管１
８、２５、２６を介して環流されるため、環流量を適宜
調製して燃料／水の比を反応に適した値とすることがで
きる。

【００９０】さらに、本実施の形態では、燃料２と水に
加えて、水酸化ナトリウム１５を混入させているため、
バイオマスに含まれる硫黄分を硫化ナトリウムなどの態
様で、オイル生成反応の残固形分２４として除去するこ
とができる。

【００９１】燃料２からのオイル生成反応は、特別な触
媒を必要としないため、触媒劣化の心配が無く、汚れた
バイオマスなどを燃料とする場合に適している。しかし
ながら、反応管４ａに、例えばニッケル系触媒を充填し
ておけば、燃料２はガス化され、メタン、水素、二酸化
炭素などを主成分とする合成ガスに転換される。この場
合にも、オイルが合成ガスに変わるだけで、本実施の形
態の燃料処理システムは略同様の作用を奏し、略同様の
効果を得ることができる。

【００９２】第５の実施の形態次に、本発明の第５の実施の形態の燃料処理システムに
ついて、図５を用いて説明する。

【００９３】図５は、第５の実施の形態の燃料処理シス
テムの構成概略図である。第５の実施の形態において、
図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には略同一の
符号を付し詳細な説明の一部は省略する。

【００９４】図５に示すように、本発明の第５の実施の
形態の燃料処理システム１は、導入される燃料２を水中
で反応させて、メタン、水素、二酸化炭素などの合成ガ
スを発生させる反応装置４を備えている。

【００９５】反応装置４には、接続管１６を介して、ガ
ス燃料成分３（合成ガスと水蒸気との混合物）と残固形
分２４と残水分とを分離する分離装置５が接続されてい
る。ガス燃料成分に含有される水蒸気の量は、適宜に調
整され得る。

【００９６】分離装置５には、分離装置５で分離された
ガス成分３を燃焼させる燃焼器７（燃焼装置）と、ガス
成分３を燃焼させて発電するための発電装置８の燃料器
８ｂ（燃焼装置）とが接続されている。分離装置５で分
離されたガス成分３は、配管９及び配管１０を介して、
それぞれ燃焼器７及び燃焼器８ｂに供給されるようにな
っている。

【００９７】発電装置８は、圧縮機８ａ、燃焼器８ｂ、
ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを有している。燃焼器
８ｂには、必要に応じて、補助燃料２７が供給され得る
ようになっている。

【００９８】発電装置８のガスタービン８ｃには、その
排ガスを燃焼器７に導く排ガスダクト１１が接続されて
いる。燃焼器７に供給されたガス成分３は、排ガスダク
ト１１によって導かれた排ガス中の残存酸素で燃焼し、
その燃焼ガスは反応装置４に導入される。燃焼器７に
は、必要に応じて、新たな空気や補助燃料２７が供給さ
れ得るようになっていてもよい。

【００９９】本実施形態の反応装置４は、熱交換のため
の表面積を増大すべく複数の反応管４ａとその周囲に形
成された燃焼ガス用チャンバ４ｂとを有している。反応
管４ａには、ニッケル系触媒が充填されており、導入さ
れた燃料のガス化反応が促進されるようになっている。

【０１００】本実施の形態では、反応装置４の反応管４
ａへの燃料２および水の導入は、燃料粉砕機１２、燃料
供給装置１３及びスラリポンプ２０を介して水スラリの
状態で行われるようになっている。すなわち、燃料粉砕
機１２において予め細かく粉砕した燃料２と水を、燃料
供給装置１３において混合し、反応に適した含水率（９
５重量％程度）の水スラリの状態とし、スラリポンプ２
０を用いて、当該水スラリを配管１４で反応装置４へ送
るようになっている。

【０１０１】本実施の形態では、燃料２は家畜糞などの
畜産廃棄物、下水汚泥、生ごみ、食料品製造業廃棄物な
どのバイオマスである。

【０１０２】本実施の形態では、水酸化ナトリウム１５
が、脱硫材あるいは触媒として燃料２や水と共に燃料供
給装置１３に混入されるようになっている。さらに、触
媒として、炭酸ナトリウムを投入してもよい。

【０１０３】配管１４のスラリポンプ２０から反応管４
ａに至る途中の部分と、反応管４ａと分離装置５とを接
続する接続管１６とは、熱交換器１７を形成しており、
接続管１６内を通過する高温物質（ガス燃料３＋残固形
分２４＋残水分）の熱エネルギーを、配管１４内を通過
する物質（燃料２＋水＋水酸化ナトリウム１５）に移す
ことが可能となっている。

【０１０４】分離装置５には、配管３２を介して、廃水
処理反応装置３０が接続されている。廃水処理反応装置
３０は、基本的に反応装置４と同様の構造で、熱交換の
ための表面積を増大すべく複数の反応管３０ａとその周
囲に形成された燃焼ガス用チャンバ３０ｂとを有してい
る。反応管３０ａには、ニッケル系触媒が充填されてい
る。

【０１０５】分離装置５で分離された残水分中には、未
反応の有機成分が微量ではあるが含まれている。残水分
中の有機成分は、反応管３０ａにおいて、反応装置４か
ら排出される燃焼排ガス３７の有する熱エネルギーによ
り、反応してガス化処理される。

【０１０６】廃水処理反応装置３０の反応管３０ａに
は、接続管３３を介してフラッシュタンク３４が接続さ
れている。残水分とその反応によって発生した微量のガ
ス成分は、接続管３３を介してフラッシュタンク３４に
導入され、減圧される。その結果、残水分の一部は蒸発
し、微量のガス成分と共に大気に放出される。

【０１０７】廃水処理反応装置３０により規定値以下ま
で有機成分を除去された廃水は、フラッシュタンク３４
から廃水ポンプ３９によって河川などに放流される。

【０１０８】配管３２の分離装置５から廃水処理反応装
置３０に至る途中の部分と、反応管３０ａとフラッシュ
タンク３４とを接続する接続管３３とは、熱交換器２９
を形成しており、接続管３３内を通過する高温物質の熱
エネルギーを、配管３２内を通過する物質に移すことが
可能となっている。

【０１０９】分離装置５には、分離装置５で分離された
残固形分２４を脱水する脱水機２１が接続されている。
脱水機２１には、脱水機２１で脱水された残固形分２４
をさらに低い含水率まで乾燥させる乾燥機２２が接続さ
れている。

【０１１０】乾燥機２２には、ブロワー２３によって空
気が供給され、当該空気が残固形分２４中の水分を蒸発
させ、高湿度空気となって流出する。また乾燥機２２に
は、ポンプ３５によって熱媒３６（例えば、水）が供給
され、残固形分２４の乾燥用熱源として使われる。乾燥
機２２で温度低下した熱媒３６は、熱媒加熱器３１にお
いて、廃水処理反応装置３０の燃焼ガス用チャンバ３０
ｂを出た燃焼排ガス３７で加熱され、再び乾燥機２２に
送られる。

【０１１１】なお、乾燥機２２から排出される高湿度空
気が悪臭を伴う場合には、この空気を燃焼器７に供給し
て燃焼させ、廃ガスとして排出することが望ましい。

【０１１２】また、本実施の形態の分離装置５には、分
離装置５で分離された残水分を燃料供給装置１３に環流
させる環流管１８が接続されており、環流管１８内を介
して環流される水によって、反応管４ａに供給される水
スラリの含水率が調製されるようになっている。

【０１１３】本実施の形態の反応装置４は、燃料２を、
２００−５００℃の温度、好ましくは３００−４５０℃
程度で、１００−４００ａｔｍの圧力、好ましくは２０
０−３００ａｔｍ程度で、反応させるようになってい
る。また、本実施の形態の反応装置４は、水を加圧熱
水、亜臨界水、または超臨界水の状態とすることが可能
となっている。

【０１１４】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について説明する。

【０１１５】燃料２、水、水酸化ナトリウム１５が燃料
供給装置１３に導入されると、燃料供給装置１３は、こ
れらを混合して水スラリの状態にする。この水スラリ
は、スラリポンプによって１００−４００ａｔｍ、好ま
しくは２００−３００ａｔｍ程度の圧力まで昇圧され、
配管１４を介して反応装置４の反応管４ａに送られる。
水スラリは、配管１４を通過する際に熱交換器１７で予
熱される。

【０１１６】反応装置４は、燃焼ガス用チャンバ４ｂ内
に充満する燃焼排ガスの熱を利用して、反応管４ａ内に
送られた水スラリを加熱し、燃料２を反応させる。この
時、燃料２と水とは、燃焼排ガスの熱（燃焼排ガスの温
度は１０００℃前後）によって４００℃程度の温度まで
昇温し、水は加圧熱水、亜臨界水、超臨界水の状態とな
り得る。ニッケル系触媒が共存すれば、バイオマスは、
このような比較的低い温度で合成ガスに乾換することが
可能であり、特に、加圧熱水、超臨界水、亜臨界水の中
では転換反応が速やかに進む。

【０１１７】燃料２の分解反応や燃料２と水との反応な
どにより、メタン、水素、二酸化炭素などの合成ガスが
生成される。この合成ガスと水蒸気とによるガス成分３
と、反応せずに残った残固形分２４及び残水分は、高温
の状態で反応管４ａから配管１６へ押し出され、熱交換
器１７によって水スラリを予熱させて温度低下した後、
分離装置５に送られる。

【０１１８】分離装置５は、ガス燃料３（合成ガスと水
蒸気との混合ガス）と残固形分２４と残水分とを分離さ
せる。合成ガスと水蒸気とが混合してなるガス成分３
は、圧力調整された後、配管９及び配管１０を介して燃
焼器７及び燃焼器８ｂに供給される。残固形分２４は排
出管を介して脱水機２１に送られる。残固形分２４に
は、反応しなかった有機物の他、硫黄分と水酸化ナトリ
ウムとの反応物である硫化ナトリウムや、燃料２中に含
まれていた無機固形物などが含まれる。

【０１１９】分離装置５で分離された残水分は、環流管
１８で燃料供給装置１３に環流され、水スラリの含水率
の調製に使われる。残水分中には微量の有機物が含まれ
ており、そのままでは河川などに放流することができな
い。そこで、残水分の一部は、配管３２を介して廃水処
理反応装置３０に送られ、残存有機物が処理される。す
なわち、残水分中の微量の未反応有機物は、廃水処理反
応装置３０の反応管３０ａで分解・ガス化処理されてか
ら、接続管３３を介してフラッシュタンク３４から大気
に放出される。

【０１２０】配管３３を流れる廃水は、途中、熱交換器
２９でその熱エネルギーを配管３２を流れる残水分に与
え、それ自身は温度低下する。フラッシュタンク３４に
送られた廃水の一部は蒸発して大気に放出されるが、残
った水分は廃水として河川などに放流される。

【０１２１】本実施の形態では、分離装置５で分離され
た水スラリ状の残固形分２４は、脱水機２１で脱水さ
れ、脱水後の残固形２４が乾燥機２２に送られる。一
方、脱水機２１で絞られた水分は、配管２６を介して燃
料供給装置１３あるいは分離装置５に環流される。

【０１２２】乾燥機２２には、乾燥用空気がブロワー２
３によって送られ、当該乾燥用空気が残固形分２４に含
まれていた水分を蒸発させ、高湿度空気となって大気に
放出される。

【０１２３】乾燥用の熱エネルギーは熱媒３６によって
供給される。熱媒３６は、熱媒加熱器３１において燃焼
排ガス３７で加熱され、ポンプ３５で乾燥機２２に供給
される。

【０１２４】乾燥機２２で乾燥された残固形分２４は、
燃焼器７に燃料として供給され得る。その他、種々の補
助燃料２７が、燃焼器７に供給され得る。ただし、残固
形分２４を燃焼させる場合には、硫黄分が廃ガス中に含
まれる可能性があるので、排煙脱硫装置２８を設けるこ
とが望ましい。

【０１２５】発電装置８は、燃焼器８ｂに供給されるガ
ス燃料３を、圧縮機８ａで圧縮された空気と共に燃焼さ
せ、ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを回転させて発電
を行う。燃焼後の排ガスは、６００℃程度の温度を有
し、未燃の酸素を含んでいる。この排ガスは、排ガスダ
クト１１を介して燃焼器７に送られ、配管９を介して導
入されたガス燃料と共に燃焼する。燃焼排ガスは反応装
置４の燃焼ガス用チャンバ４ｂに導入され、反応管４ａ
内の水スラリを加熱する。

【０１２６】反応装置４を出た燃焼排ガス３７は、廃水
処理反応装置３０と熱媒加熱器３１を通って排出され
る。

【０１２７】以上のように、本実施の形態によれば、合
成ガス（ガス燃料３のための成分）を生成する反応装置
４が、ガス燃料３を燃焼させる燃焼器７で発生した燃焼
熱を燃焼排ガス熱として利用して燃料２を水と反応させ
る構成となっているため、高効率で安価な燃料処理シス
テムを提供できる。なお、燃焼器７の燃焼熱の利用の態
様は、例えば他の熱媒を用いた種々の態様を採用しても
よい。

【０１２８】また、反応装置４の反応管４ａが複数の管
状部材で構成されているため、反応装置４の熱交換効率
に優れ、結果的に高効率な燃料処理が可能となる。しか
も、このような構成は、噴流床反応器や流動床反応器に
比べて、安価である。ただし、水は、加圧熱水、亜臨界
水あるいは趨臨界水の状態となり得るため、反応装置４
及び接続管１６等は、そのような過酷な条件に耐え得る
様に構成される必要がある。

【０１２９】本実施の形態によれば、廃水処理反応装置
３０が、ガス燃料３を燃焼させる燃焼器７で発生した燃
焼熱（燃焼排ガス熱）を利用して、残水分中に含まれる
有機物を反応させ、ガス化処理する構成となっているた
め、処理後の廃水を河川などに放流することが可能であ
る。従って、特に、燃料２の含水率が高く、燃料２の燃
焼熱だけで余剰の水分を蒸発処理できない場合でも、高
効率で安価な燃料処理システムを提供できる。

【０１３０】本実施の形態によれば、燃料処理して得ら
れたガス燃料３の一部を発電装置８に供給して発電し、
これをシステムの所内動力などとして利用できるので、
さらに高効率な燃料処理が可能となる。

【０１３１】なお、必要な電力量が大きい場合には、反
応装置４で生成したガス燃料３を全て発電装置８の燃焼
器８ｂに供給して燃焼させ、発電装置（ガスタービン）
の排ガスを反応装置４、廃水処理反応装置３０、熱媒加
熱器３１で利用すれば良い。

【０１３２】また、本実施の形態によれば、水が環流管
１８、２６を介して環流されるため、環流量を適宜調製
して燃料／水の比を反応に適した値とすることができ
る。

【０１３３】さらに、本実施の形態によれば、燃料２と
水に加えて、水酸化ナトリウム１５を混入させているた
め、バイオマスに含まれる硫黄分を硫化ナトリウムなど
の態様で、残固形分２４として除去することができる。

【０１３４】また、起動時などのように発電量や熱エネ
ルギーが不足する場合の安定な運転のために、補助燃料
２７が発電装置８の燃焼器８ｂや燃焼器７に導入される
ことが好ましい。

【０１３５】第６の実施の形態次に、本発明の第６の実施の形態の燃料処理システムに
ついて、図６を用いて説明する。図６は、第６の実施の
形態の燃料処理システムの構成概略図である。第６の実
施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と略同
一の部分には同一の符号を付し詳細な説明の一部は省略
する。

【０１３６】図１６に示すように、本発明の第６の実施
の形態の燃料処理システム１は、導入される石炭４０と
水４１とを反応させて、水素、一酸化炭素、メタンなど
の合成ガスを発生させる反応装置４を備えている。

【０１３７】反応装置４には、接続管１６を介して、ガ
ス燃料成分３（合成ガスと水蒸気との混合物）と残固形
分であるチャー４２と残水分とを分離する分離装置５が
接続されている。ガス燃料成分３に含有される水蒸気の
量は、適宜に調整され得る。

【０１３８】分離装置５には、分離装置５で分離された
ガス成分３（合成ガスと水蒸気との混合物）を燃焼させ
て発電する発電装置８の燃焼器８ｂが接続されている。
発電装置８は、圧縮機８ａ、燃焼器８ｂ、ガスタービン
８ｃ及び発電機８ａを有している。ガス成分３は、配管
１０を介して、燃焼器８ｂに供給される。

【０１３９】発奮装置８のガスタービン８ｃには、その
排ガスを燃焼器７に導く排ガスダクト１１が接続されて
いる。分離装置５で分離されたチャー４２は、燃焼器７
に供給され、排ガスダクト１１によって導かれた排ガス
中の残存酸素や別に供給された空気によって燃焼し、そ
の燃焼ガスが反応装置４に導入される。

【０１４０】本実施形態の反応装置４は、熱交換のため
の表面積を増大すべく複数の反応管４ａとその周囲に形
成された燃焼ガス用チャンバ４ｂとを有している。

【０１４１】本実施の形態では、反応装置４の反応管４
ａへの石炭４０および水４１の導入は、燃料粉砕機１
２、燃料供給装置１３及びスラリポンプ２０を介して水
スラリの状態で行われるようになっている。すなわち、
燃料粉砕機１２において予め細かく粉砕した燃料２と水
を、燃料供給装置１３において混合し、反応に適した含
水率（９５重量％程度）の水スラリの状態とし、スラリ
ポンプ２０を用いて、当該水スラリを配管１４で反応装
置４へ送るようになっている。

【０１４２】本実施の形態では、燃料供給装置１３にお
いて、炭酸ナトリウム４９（あるいは、炭酸カルシウ
ム）が石炭４０や水４１と共に混入されるようになって
いる。炭酸ナトリウム（あるいは、炭酸カルシウム）
は、ガス化反応の触媒として作用する。また、炭酸ナト
リウムの代わりに酸化カルシウムを供給すれば、反応管
４ａ中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなる。
このとき発生する熱は、その場で石炭のガス化反応に利
用でき、ガス化反応をいっそう促進することができる。

【０１４３】配管１４のスラリポンプ２０から反応管４
ａに至る途中の部分と、反応管４ａと分離装置５とを接
続する接続管１６とは、熱交換器１７を形成しており、
接続管１６内を通過する高温物質（ガス燃料３＋チャー
４２＋残水分）の熱エネルギーを、配管１４内を通過す
る物質（石炭４０＋水４１＋炭酸ナトリウム４９）に移
すことが可能となっている。

【０１４４】反応装置４には、ボイラー４３が、直接接
続されている。ボイラー４３は、熱交換のための表面積
を増大すべく複数の蒸発管４３ａとその周囲に形成され
たチャンバ４３ｂとを有している。蒸発管４３ａに供給
される水４７が、チャー４２を燃焼させて得られた燃焼
ガスによって加熱されて蒸発する。この蒸発により発生
した水蒸気４８は、蒸気夕一ビン４４ａに導入され、蒸
気タービン４４ａ及び発電機４４ｂを回転させて発電さ
せた後、復水器４５に入る。水蒸気４８は復水器４５で
凝縮して水４７となり、ポンプ４６によって再ぴボイラ
ー４３の蒸発管４３ａに戻る。

【０１４５】反応装置４あるいはボイラー４３から排出
された廃ガスは、排煙脱硫装置２８に導入され、ここで
硫黄分を除去された後、放出される。

【０１４６】また、本実施の形態の分離装置５には、分
離装置５で分離された残水分を燃料供給装置１３に環流
させる環流管１８が接続されており、環流管１８を介し
て環流される水によって、反応管４ａに供給される水ス
ラリの含水率が調製されるようになっている。

【０１４７】本実施の形態の反応装置４は、石炭４０と
水４１とを、３００−８００℃の温度、２００−６００
ａｔｍ好ましくは２００−３００ａｔｍ程度の圧力で、
反応させるようになっている。また、本実施の形態の反
応装置４は、水を加圧熱水、亜臨界水、超臨界水または
水蒸気の状態とすることが可能となっている。

【０１４８】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について説明する。

【０１４９】石炭４０、水４１、炭酸ナトリウム４９が
燃料供給装置１３に導入されると、燃料供給装置１３
は、これらを混合して水スラリの状態にする。この水ス
ラリは、スラリポンプによって２００−３００ａｔｍ程
度の圧力まで昇圧され、配管１４を介して反応装置４の
反応管４ａに送られる。水スラリは、配管１４を通過す
る際に熱交換器１７で予熱される。

【０１５０】反応装置４は、燃焼ガス用チャンバ４ｂ内
に充満する燃焼排ガスの熱を利用して、反応管４ａ内に
送られた水スラリを加熱し、石炭４０と水４１とを反応
させる。この時、石炭４０と水４１とは、燃焼排ガスの
熱（燃焼排ガスの温度は１０００℃前後）によって昇温
し、水は加圧熱水、亜臨界水、場合によっては超臨界水
の状態となり得る。

【０１５１】石炭４０と水４１との反応により、水素、
一酸化炭素、メタンなどの合成ガスが生成される。この
合成ガスと水蒸気とによるガス成分３と、反応せずに残
ったチャー４２及び残水分は、高温の状態で反応管４ａ
から配管１６へ押し出され、熱交換器１７によって水ス
ラリを予熱させて温度低下した後、分離装置５に導入さ
れる。

【０１５２】分離装置５の圧力は３０ａｔｍ程度であ
り、残水分の一部は減圧蒸発する。この水蒸気と合成ガ
スとが混合してなるガス成分３は、配管１０を介して燃
焼器８ｂに供給される。一方、残固形分であるチャー４
２は、燃焼器７に供給されて燃焼する。分離装置５で蒸
発せずに残った残水分は、環流管１８で燃料供給装置１
３に環流され、水スラリの含水率の調製に使われる。

【０１５３】発電装置８は、燃焼器８ｂに供給されるガ
ス燃料を、圧縮機８ａで圧縮された空気と共に燃焼さ
せ、ガスタービン８ｃ及び発電機８ｄを回転させて発電
を行う。燃焼後の排ガスは、６００℃程度の温度を有
し、未燃の酸素を含んでいる。この排ガスは、排ガスダ
クト１１を介して追加の空気と共に燃焼器７に送られ、
チャー４２の燃焼に使われる。この燃焼によって生じた
燃焼排ガスは、反応装置４の反応管４ａおよびボイラー
４３の蒸発管４３ａの加熱に使われる。

【０１５４】以上のように、本実施の形態によれば、合
成ガスを生成する反応装置４が、ガス化した後の残固形
分であるチャー４２を燃焼させる燃焼器７で発生した燃
焼排ガス熱を利用して石炭４０と水４１とを反応させる
構成となっているため、高効率で安価な燃料処理システ
ムを提供できる。

【０１５５】特に、反応装置４の反応管４ａが複数の管
状部材で構成されているため、反応装置４の熱交換効率
に優れ、結果的に高効率な燃料処理が可能となる。しか
も、このような構成は、噴流床反応器や流動床反応器に
比べて、安価である。ただし、水は、加圧熱水、亜臨界
水あるいは超臨界水の状態となり得るため、反応装置４
及び接続管１６等は、そのような過酷な条件に耐え得る
様に構成される必要がある。

【０１５６】本実施の形態によれば、石炭４０を構成す
る比較的ガス化し易い部分を低温でガス化し、これを燃
料としてガスタービン発電する。さらに、ガス化した後
の残分であるチャー４２をガスタービンの排ガスで燃焼
させ、その燃焼熱をガス化反応や蒸気タービン用の水蒸
気発生に利用する。したがって、本実施の形態の燃料処
理システムを用いれば、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣ
Ｃ）等と同程度に高効率で、しかも設備コストがはるか
に安価な発電が可能となる。

【０１５７】また、本実施の形態によれば、水が環流管
１８を介して環流されるため、環流量を適宜調製して水
スラリの石炭／水の比をガス化反応に適した値とするこ
とができる。

【０１５８】また、起動時などのように発電量や熱エネ
ルギーが不足する場合の安定な運転のために、補助燃料
が発電装置８の燃焼器８ｂや燃焼器７に導入されること
が好ましい。

【０１５９】なお、燃料として石炭を例示したが、これ
に代わって、廃プラスチックのような廃棄物を用いても
よい。

【０１６０】

【発明の効果】本発明によれば、スラリ状の燃料を加熱
して水熱反応させガス燃料を生成することにより、高効
率で安価な燃料処理システムを実現できる。

【０１６１】あるいは、本発明によれば、スラリ状の燃
料を加熱して水熱反応させオイル燃料を生成することに
より、高効率で安価な燃料処理システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図２】本発明の第２の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図３】本発明の第３の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図４】本発明の第４の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図５】本発明の第５の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図６】本発明の第６の実施の形態による燃料処理シス
テムを示す概略図。

【図７】従来の燃料処理システムを示す概略図。

【符号の説明】

１燃料処理システム２燃料３ガス成分４反応装置４ａ反応答４ｂ燃焼ガス用チャンパ５分離装置６ＯＷＭ７燃焼装置８発電装置８ａ圧縮機８ｂ燃焼機８ｃガスタービン８ｄ発電機９配管１０配管１１排ガス用ダクト１２燃料破砕機１３燃料供給装置１４配管１５水酸化ナトリウム１６接続管１７熱交換器１８環流管１９蒸発タワー２０蒸発器２１脱水機２２乾燥機２３ブロワー２４残固形分２５環流管２６環流管２７補助燃料２８排煙脱硫装置２９熱交換器３０廃水処理反応装置３０ａ反応管３１ｂ燃焼ガス用チャンバ３１熱媒加熱器３２配管３３接続管３４フラッシュタンク３５熱媒ポンプ３６熱媒３７燃焼排ガス３８配管（サイクル管）３９廃水ポンプ４０石炭４１水４２チャー４３ボイラ４３ａ蒸発管４３ｂチャンバ４４蒸気夕一ビン４４ｂ蒸気ガスタービン４４ｈ発電機４５復水器４６ポンプ４７水４８水蒸気４９炭酸ナトリウム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｇ (72)発明者出健志神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者小野田裕子神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 AA04 AA07 BA03 CA04 CA13 CA27 CA39 CA42 CC09 CC12 DA02 DA06 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スラリ状の燃料を供給する供給装置と、供給されたスラリ状の燃料を加熱して水熱反応させガス
燃料を生成する反応装置と、生成されたガス燃料を残固形分と残水分とから分離する
分離装置と、を備えたことを特徴とする燃料処理システ
ム。
【請求項２】スラリ状の燃料を供給する供給装置と、供給されたスラリ状の燃料を加熱して水熱反応させオイ
ル燃料を生成する反応装置と、生成されたオイル燃料を残固形分と残水分とから分離す
る分離装置と、を備えたことを特徴とする燃料処理シス
テム。
【請求項３】分離装置によって分離された生成燃料を燃
焼させる燃焼装置を有し、反応装置は、燃焼装置の燃焼熱を利用するようになって
いることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料処
理システム。
【請求項４】燃焼装置が発生する燃焼熱を利用して、少
なくとも一部の残水分を蒸発処理する廃水蒸発処理装置
が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の燃料処
理システム。
【請求項５】燃焼装置は、発電装置の燃焼器を含んでい
ることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料処理
システム。
【請求項６】燃焼装置は、少なくとも一部の残固定分を
も燃焼させるようになっていることを特徴とする請求項
３乃至５のいずれかに記載の燃料処理システム。
【請求項７】燃焼装置には、補助燃料が導入されるよう
になっていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれ
かに記載の燃料処理システム。
【請求項８】分離装置には、当該分離装置で分離された
残水分を反応装置に環流させる環流管が接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の燃
料処理システム。
【請求項９】分離装置には、当該分離装置で分離された
残固形分を乾燥させる乾燥装置が接続されていることを
特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料処理
システム。
【請求項１０】乾燥装置は、燃焼装置が発生する燃焼熱
を利用して残固形分を乾燥させるようになっていること
を特徴とする請求項９に記載の燃料処理システム。
【請求項１１】反応装置には、ニッケル、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属のうちのいずれかを含む触媒が充
填または導入されるようになっていることを特徴とする
請求項１乃至１０のいずれかに記載の燃料処理システ
ム。
【請求項１２】反応装置には、水酸化ナトリウムあるい
は水酸化カリウムが充填または導入されるようになって
いることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記
載の燃料処理システム。
【請求項１３】反応装置は、スラリ状の燃料に含まれる
水を、加圧熱水、超臨界水または亜臨界水の状態とする
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の
燃料処理システム。
【請求項１４】前記燃料は、バイオマス、廃棄物、石炭
のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１３の
いずれかに記載の発電システム。