JP2001115174A - 燃料処理システム - Google Patents

燃料処理システム

Info

Publication number
JP2001115174A
JP2001115174A JP29407899A JP29407899A JP2001115174A JP 2001115174 A JP2001115174 A JP 2001115174A JP 29407899 A JP29407899 A JP 29407899A JP 29407899 A JP29407899 A JP 29407899A JP 2001115174 A JP2001115174 A JP 2001115174A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
water
combustion
reactor
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29407899A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Ide
Keiji Murata
Hiroko Onoda
Keijiro Yamashita
健 志 出
裕 子 小野田
下 慶次郎 山
田 圭 治 村
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, 株式会社東芝 filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP29407899A priority Critical patent/JP2001115174A/ja
Publication of JP2001115174A publication Critical patent/JP2001115174A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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(Oil Water Mixtur
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 6 OWM 7 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 (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
  14. 【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。
JP29407899A 1999-10-15 1999-10-15 燃料処理システム Pending JP2001115174A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29407899A JP2001115174A (ja) 1999-10-15 1999-10-15 燃料処理システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29407899A JP2001115174A (ja) 1999-10-15 1999-10-15 燃料処理システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001115174A true JP2001115174A (ja) 2001-04-24

Family

ID=17803013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29407899A Pending JP2001115174A (ja) 1999-10-15 1999-10-15 燃料処理システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001115174A (ja)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004016718A1 (ja) * 2002-08-12 2004-02-26 Jgc Corporation バイオマスの改質方法、改質バイオマス、バイオマス水スラリーとその製造方法、改質バイオマスガスおよびバイオマスのガス化方法
JP2008246343A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Chugoku Electric Power Co Inc:The バイオマスガス化発電システム
JP2008249207A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Chugoku Electric Power Co Inc:The バイオマスガス化発電システム
JP2009001826A (ja) * 2008-09-03 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマスのガス化方法
JP2009030071A (ja) * 2001-09-21 2009-02-12 National Univ Corp Shizuoka Univ 有機物のガス化方法
JP2009509759A (ja) * 2005-10-04 2009-03-12 パウル・シェラー・インスティトゥート バイオマスからメタンおよび/またはメタンハイドレートを生成する方法
JP2012087974A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Central Res Inst Of Electric Power Ind 石炭火力発電システム
JP2013511386A (ja) * 2009-11-24 2013-04-04 株式会社北斗興業 水熱分解と資源再生の方法による廃棄物からエネルギーへの変換
JP2014034672A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Naoshi Honda 水素ガス作製装置および水素ガス作製方法
WO2015132923A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
WO2015132919A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 ガス化システム
WO2015132922A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
JP2016521292A (ja) * 2013-03-15 2016-07-21 テラパワー, エルエルシー 炭素質原料のガス化を行う方法およびシステム
WO2016139721A1 (ja) * 2015-03-02 2016-09-09 中国電力株式会社 バイオマス処理システム
JP2018510773A (ja) * 2015-03-26 2018-04-19 エスシーダブリュー・システムズ・ベーフェー 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム
US10144874B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Terrapower, Llc Method and system for performing thermochemical conversion of a carbonaceous feedstock to a reaction product
US10760004B2 (en) 2017-03-24 2020-09-01 Terrapower, Llc Method for recycling pyrolysis tail gas through conversion into formic acid
US10787610B2 (en) 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009030071A (ja) * 2001-09-21 2009-02-12 National Univ Corp Shizuoka Univ 有機物のガス化方法
US8049049B2 (en) 2001-10-25 2011-11-01 Jgc Corporation Method of upgrading biomass, upgraded biomass, biomass water slurry and method of producing same, upgraded biomass gas, and method of gasifying biomass
AU2003235820B2 (en) * 2002-08-12 2009-01-22 Jgc Corporation Method of modifying biomass, modified biomass, aqueous biomass slurry and method of producing the same, modified biomass gas and method of gasifying biomass
US7465844B2 (en) 2002-08-12 2008-12-16 Jgc Corporation Method of upgrading biomass, upgraded biomass, biomass water slurry and method of producing same, upgraded biomass gas, and method of gasifying biomass
WO2004016718A1 (ja) * 2002-08-12 2004-02-26 Jgc Corporation バイオマスの改質方法、改質バイオマス、バイオマス水スラリーとその製造方法、改質バイオマスガスおよびバイオマスのガス化方法
US8475549B2 (en) 2005-10-04 2013-07-02 Paul Scherrer Institut Process for generating methane and/or methane hydrate from biomass
JP2009509759A (ja) * 2005-10-04 2009-03-12 パウル・シェラー・インスティトゥート バイオマスからメタンおよび/またはメタンハイドレートを生成する方法
JP2008246343A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Chugoku Electric Power Co Inc:The バイオマスガス化発電システム
JP2008249207A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Chugoku Electric Power Co Inc:The バイオマスガス化発電システム
JP2009001826A (ja) * 2008-09-03 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマスのガス化方法
JP4665021B2 (ja) * 2008-09-03 2011-04-06 三菱重工業株式会社 バイオマスのガス化方法
JP2013511386A (ja) * 2009-11-24 2013-04-04 株式会社北斗興業 水熱分解と資源再生の方法による廃棄物からエネルギーへの変換
JP2012087974A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Central Res Inst Of Electric Power Ind 石炭火力発電システム
JP2014034672A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Naoshi Honda 水素ガス作製装置および水素ガス作製方法
JP2016521292A (ja) * 2013-03-15 2016-07-21 テラパワー, エルエルシー 炭素質原料のガス化を行う方法およびシステム
US10144874B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Terrapower, Llc Method and system for performing thermochemical conversion of a carbonaceous feedstock to a reaction product
US10787609B2 (en) 2013-03-15 2020-09-29 Terrapower, Llc Method and system for performing thermochemical conversion of a carbonaceous feedstock to a reaction product
WO2015132923A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
JP5865554B1 (ja) * 2014-03-05 2016-02-17 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
JP5865553B1 (ja) * 2014-03-05 2016-02-17 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
WO2015132922A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 超臨界流体によるガス化装置
JP6060350B2 (ja) * 2014-03-05 2017-01-18 中国電力株式会社 ガス化システム
WO2015132919A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 中国電力株式会社 ガス化システム
WO2016139721A1 (ja) * 2015-03-02 2016-09-09 中国電力株式会社 バイオマス処理システム
JP2018510773A (ja) * 2015-03-26 2018-04-19 エスシーダブリュー・システムズ・ベーフェー 有機物成分を含有するスラリを処理する方法およびシステム
US10760004B2 (en) 2017-03-24 2020-09-01 Terrapower, Llc Method for recycling pyrolysis tail gas through conversion into formic acid
US10787610B2 (en) 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001115174A (ja) 燃料処理システム
USRE45869E1 (en) Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
DK1931753T3 (en) PROCESS FOR THE GENERATION OF METHANE AND / OR FROM BIOMASS methane hydrates
US20140283717A1 (en) Method for converting organic material into a renewable fuel
CN101289267B (zh) 湿污泥干化处理系统与工艺
CN101290121B (zh) 湿污泥干化焚烧处理系统与工艺
JP2007510533A (ja) 有機物の処理方法及び処理装置
US4251227A (en) Method for producing SNG or SYN-gas from wet solid waste and low grade fuels
US20110239620A1 (en) Method for processing organic waste and a device for carrying out said method
CA2637149A1 (en) Method and arrangement for energy conversion in stages
JP5385396B2 (ja) 水素含有ガスの製造方法
JP2001065364A (ja) 発電システム
JP4466815B2 (ja) 有機系廃棄物の処理方法
US4329156A (en) Desulfurization of coal
CN101056968B (zh) 淤浆脱水和将生物固体转化成可再生燃料的方法
JP2007105614A (ja) 廃棄物処理方法及び該システム
EP1356190B1 (en) Process for the utilisation of organic materials in energy production and production of reusable products
RU2533431C1 (ru) Способ переработки бесподстилочного навоза в удобрения, электрическую и тепловую энергию и биоэнергетическая установка для его реализации
KR101205962B1 (ko) 고함수율 유기성 폐기물을 이용한 합성석탄 제조방법, 합성가스 제조방법, 합성석탄 제조장치 및 합성가스 제조장치
JP2006110509A (ja) 有機性廃棄物の処理方法
JP6270206B2 (ja) 有機性廃棄物の処理装置、および有機性廃棄物の処理方法
CN112254136A (zh) 一种高湿物料干燥和固体废弃物资源化利用方法及装置
CN111075566A (zh) 一种生物质燃气与天然气耦合发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090512

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090602