JP2004161972A - 排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
【課題】固形廃棄物からスラリー燃料を生成する際における効率を向上させることが可能な排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムを提供する。
【解決手段】固形廃棄物１０９から固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する亜臨界水中での反応器１０２と、熱を有する排ガス１１２を排出する内燃機関１０５と、内燃機関１０５から排出された排ガス１１２により熱媒油１０８を加熱する熱交換器１０６，１０７とを備え、亜臨界水中での反応器１０２における固形廃棄物１０９の加熱処理において、熱媒油１０８の熱を使用する。
【選択図】 図１
【解決手段】固形廃棄物１０９から固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する亜臨界水中での反応器１０２と、熱を有する排ガス１１２を排出する内燃機関１０５と、内燃機関１０５から排出された排ガス１１２により熱媒油１０８を加熱する熱交換器１０６，１０７とを備え、亜臨界水中での反応器１０２における固形廃棄物１０９の加熱処理において、熱媒油１０８の熱を使用する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固形廃棄物をスラリー燃料として処理する際に適用して好適な排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木材・農業系・下水汚泥などの有機固形廃棄物は、焼却炉などで焼却処分されていた。
【０００３】
また、最近では水熱反応等により、これら木材・農業系・下水汚泥などの有機固形廃棄物をスラリー化しボイラー燃料として使用する技術が研究されている。
【０００４】
一方、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させ、ボイラー燃料やガスエンジン発電などに使用する燃料の技術が従来より研究されている。
【０００５】
実際に、メタン菌による嫌気処理されたバイオガスは、ボイラーにより燃焼され熱供給などに使用されたり、ガスエンジンにバイオガスを使用した発電及び熱電供給システム等が普及しつつある。ここで、熱電供給システムとは、電力及び熱を同時に供給するシステムであり、例えば、内燃機関から出る排ガスに含まれる保有熱を回収する装置により蒸気や温水を発生させ、これを暖房に利用する発電システムがある。
【０００６】
このように、スラリー燃料を処理する際のシステムとしては種々のシステムが開発されている。例えば、下記の特許文献１では、水に不溶な有機性固形物を、高効率でエネルギー回収することができ、しかも有害物を発生することなく処理することができる、有機性固形物の処理方法と、この方法を実施するのに好適な有機性固形物の処理装置が開示されている。
【０００７】
また、例えば、下記の特許文献２では、スラリーを無害化および減量化することができ、運転コストの削減を図ることができる有機物処理システムが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−６６５０７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−１２６７９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のシステムではトータルのエネルギー効率が悪いという問題点を有している。
【００１１】
例えば、従来では、有機固形廃棄物を焼却処理し、その熱を未利用エネルギーとして活用したり、蒸気タービンによる発電が行われたりしていた。
【００１２】
しかし、このような有機固形廃棄物の処理においては、原材料の持つエネルギーを電力へ変換する発電効率が低く、エネルギーの多くは熱エネルギーとして排出される。廃棄物発生箇所の周辺には発生する廃棄物熱エネルギーと比較して熱需要が少なく、エネルギーの有効活用がされにくいという問題点があった。
【００１３】
また、有機固形廃棄物をスラリー化するにあたり、一般には亜臨界水中或いは超臨界水中での反応を使用するため、廃棄物を加熱する工程において多くの化石燃料若しくは電力を使用しているが、この加熱工程をさらに効率化することが望まれている。ここで、亜臨界水中での反応とは、臨界点以下の温度・圧力での反応をいい、超臨界水中での反応とは、臨界点より上の温度・圧力での反応をいう。
【００１４】
一方、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させる場合、バイオガスは連続的に発生するものの、その発生量は外部条件により変動し、全てのバイオガスを有効活用するためには、過大なエンジン設備、若しくは大規模なガス圧縮機とバッファータンクが必要となる。
【００１５】
そのため、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させるシステムへの投資を行う場合は、そのさらなる効率化を図り、採算性を向上させることが望まれている。
【００１６】
しかし、熱電供給システムにおいても、有機固形廃棄物の処理システムとバイオガスの生成システムとは別々のシステムとして検討されており、いずれの場合でも出力が小さい場合が多く、スケールメリットが確保できず、投資回収の観点から普及が進まないという問題点を有している。
【００１７】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する際における効率を向上させることが可能な排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、熱を有する排ガスを排出する燃焼手段と、前記燃焼手段から排出された前記排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段とを備え、前記反応手段における前記固形廃棄物の加熱処理において、前記熱媒体の熱を使用することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、熱を排出する燃焼手段とを備え、前記燃焼手段からの熱により前記貯蔵手段を加熱し、熱対流によって前記貯蔵手段内部のスラリー燃料を攪拌することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、前記燃焼手段から排出された熱を有する排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段を備え、前記貯蔵手段を、前記熱媒体の熱を使用して加熱することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、冷却媒体により冷却される燃焼手段と、バイオガスを生成するためのバイオガス生成手段とを備え、前記燃焼手段を冷却媒体により冷却した際における該冷却媒体の熱を、前記貯蔵手段及び前記バイオガス生成手段の加熱に利用することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、前記燃焼手段は、内燃機関、外燃機関又は燃料電池であることを特徴とする。
【００２３】
ここで、固形廃棄物から生成されたスラリー燃料（以下、固形廃棄物スラリー燃料ともいう）とは、バイオマスを原料とした亜臨界水中或いは超臨界水中での反応等により、有機物を炭化させた後、水分調整を行い（必要によっては添加剤を加えて）スラリー状態にした燃料をいう。
【００２４】
また、スラリーとは、一般に、水と固形物を混ぜ合わせた流動性の高い物質をいう。
【００２５】
また、燃焼手段とは、内燃機関、外燃機関及び燃料電池をいう。内燃機関とは、燃料と空気の混合気の保有する化学的エネルギーを燃焼によって熱エネルギーに変え、この燃焼生成物が膨張する際の仕事を直接利用する機関であり、外燃機関とは、ボイラーのように伝熱壁を通して熱を作動物質に与える物で、その作動物質が膨張する際の仕事を利用する機関であり、燃料電池とは、外部から燃料を供給し改質して得られる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させることにより、直接電気エネルギーを発生させる電池のことをいう。
【００２６】
また、反応手段とは、固形廃棄物から固形廃棄物スラリー燃料を生成するための手段である。この反応手段は、例えば、固形廃棄物を高温高圧化で脱水、脱酸素作用を利用して、高カロリーの燃料に改質することにより、固形廃棄物スラリー燃料を生成する。また、このような反応手段としては、例えば石炭のスラリー化技術を挙げることができる。
【００２７】
また、バイオガス生成手段とは、例えば嫌気性消化槽を挙げることができるが、ゴミ埋め立て処分地の地中から発生するバイオガスを含め、嫌気性消化槽に限定されるものではない。
【００２８】
また、冷却媒体とは、燃焼手段を冷却するための媒体であって、例えば冷却水を挙げることができるが、冷却水に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３０】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態のブロック図である。
【００３１】
図１に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態は、固形廃棄物１０９を排出する工場１０１を備える。
【００３２】
この固形廃棄物１０９は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００３３】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物１０９から、少なくとも固形廃棄物１０９の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する亜臨界水中での反応器１０２を備える。
【００３４】
この亜臨界水中での反応器１０２は、加圧加熱して一定時間保持することにより、固形廃棄物１０９から固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する装置である。
【００３５】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料１１０から余分な水分を除去する脱水器１０３を備える。
【００３６】
この脱水器１０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料１１１を生成する。
【００３７】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器１０３により生成された固形廃棄物スラリー燃料１１１を貯蔵するためのスラリー燃料タンク１０４を備える。
【００３８】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃料として用いて燃焼を行う内燃機関１０５を備える。
【００３９】
この内燃機関１０５は、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関１０５は、固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃焼して熱を有する排ガス１１２を排出する。
【００４０】
この内燃機関１０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００４１】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、内燃機関１０５から排出された高温の排ガス１１２を用いて、亜臨界水中での反応器１０２を加熱するための熱交換器１０６，１０７を備える。
【００４２】
熱交換器１０６と熱交換器１０７とは、熱媒油１０８により内燃機関１０５と亜臨界水中での反応器１０２との間で熱の交換を行う。
【００４３】
すなわち、熱交換器１０６は、内燃機関１０５から排出された排ガス１１２により熱媒油１０８を加熱させる。
【００４４】
そして、熱交換器１０６は加熱された熱媒油１０８を熱交換器１０７との間で循環させる。
【００４５】
熱交換器１０７は、熱媒油１０８からの熱を亜臨界水中での反応器１０２に与えることにより、亜臨界水中での反応器１０２を加熱する。
【００４６】
このように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態では、内燃機関１０５から排出された高温の排ガス１１２を用いて亜臨界水中での反応器１０２を加熱する。
【００４７】
亜臨界水中での反応器１０２は、上記の内燃機関１０５による排ガスの加熱を、固形廃棄物１０９からの固形廃棄物スラリー燃料１１０の生成に用いる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、内燃機関１０５からの排ガス１１２の熱を亜臨界水中での反応器１０２における固形廃棄物スラリー燃料１１０の生成に用いているため、内燃機関１０５から排ガス１１２として排出された熱を有効に利用することとなり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、内燃機関１０５は、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関１０５は、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１以外の燃料を燃焼させて排ガス１１２を排出するとしても良い。
【００５０】
また、高温の排ガス１１２を排出する機関として本実施形態は内燃機関１０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、外燃機関、燃料電池を利用しても良い。
【００５１】
外燃機関の一例として、例えば、ボイラー、スターリングエンジンなどを挙げることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、内燃機関１０５と亜臨界水中での反応器１０２との間で熱を交換する熱交換器１０６，１０７は熱媒油１０８を用いて熱の交換を行うとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、熱交換器１０６，１０７は熱媒油以外の適当な媒体を用いて熱の交換を行うとしても良い。
【００５３】
また、排ガス中のエネルギーのみではなく、内燃機関本体の保有する熱と熱交換しても良い。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態のブロック図である。
【００５５】
図２に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態は、固形廃棄物２０９を排出する工場２０１を備える。
【００５６】
この固形廃棄物２０９は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業、林業、漁業、畜産業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物、建設廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００５７】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物２０９から、少なくとも固形廃棄物２０９の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料２１０を生成する亜臨界水中での反応器２０２を備える。この亜臨界水中での反応器２０２は、前述の第１の実施形態における亜臨界水中での反応器１０２と同様の反応器である。
【００５８】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料２１０から余分な水分を除去する脱水器２０３を備える。
【００５９】
この脱水器２０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料２１１を生成する。
【００６０】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器２０３から生成された固形廃棄物スラリー燃料２１１を貯蔵するためのスラリー燃料タンク２０４を備える。
【００６１】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１を燃料として用いて燃焼させる内燃機関２０５を備える。
【００６２】
この内燃機関２０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００６３】
この内燃機関２０５としては、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関２０５は、高温の排ガス２１２を排出する。
【００６４】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、内燃機関２０５から排出された高温の排ガス２１２を用いて、スラリー燃料タンク２０４を加熱するための熱交換器２０６，２０７を備える。
【００６５】
熱交換器２０６と熱交換器２０７とは、熱媒油２０８により内燃機関２０５とスラリー燃料タンク２０４との間で熱の交換を行う。
【００６６】
すなわち、熱交換器２０６は、内燃機関２０５から排出された排ガス２１２により熱媒油２０８を加熱させる。
【００６７】
そして、熱交換器２０６は加熱された熱媒油２０８を熱交換器２０７との間で循環させる。
【００６８】
熱交換器２０７は、熱媒油２０８からの熱をスラリー燃料タンク２０４に与えることにより、スラリー燃料タンク２０４を加熱する。
【００６９】
このように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態では、内燃機関２０５から排出された高温の排ガス２１２を用いてスラリー燃料タンク２０４を加熱する。
【００７０】
加熱されたスラリー燃料タンク２０４には、その内部に固形廃棄物スラリー燃料２１１の熱対流２１３が発生する。
【００７１】
従来のスラリー燃料は、液体と固体の分離を防止するために添加剤を混合して安定させていた。
【００７２】
しかし、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムでは、内燃機関２０５から発生する熱を、スラリー燃料タンク２０４の加熱に用い、スラリー燃料タンク２０４内部で熱対流２１３を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料２１１を攪拌することにより固形廃棄物スラリー燃料２１１における液体と固体の分離を防止する。
【００７３】
したがって、本実施形態では、内燃機関２０５からの排ガス２１２の熱をスラリー燃料タンク２０４における固形廃棄物スラリー燃料２１１の攪拌に用いているため、内燃機関１０５から排ガス２１２として排出された熱を有効に利用することができ、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【００７４】
ここで、本実施形態では、内燃機関２０５は、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関２０５は、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１以外の燃料を燃焼させて排ガス２１２を排出するとしても良い。
【００７５】
また、高温の排ガスを排出する機関として本実施形態は内燃機関２０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、前述の第１の実施形態で示したような、外燃機関、燃料電池を利用しても良い。
【００７６】
また、本実施形態では、内燃機関２０５とスラリー燃料タンク２０４との間で熱を交換する熱交換器２０６，２０７は熱媒油２０８を用いて熱の交換を行うとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、熱交換器２０６，２０７は熱媒油以外の適当な媒体を用いて熱の交換を行うとしても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、熱交換器２０６，２０７及び熱媒油２０８を用いて、内燃機関２０５から排出された熱をスラリー燃料タンク２０４に与えるとしているが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。
【００７８】
すなわち、スラリー燃料タンク２０４と内燃機関２０５とを密接させ、内燃機関２０５から排出される排ガス以外の排出される熱を直接または熱媒体により間接的に、スラリー燃料タンク２０４に与えるとしても良い。
【００７９】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態のブロック図である。
【００８０】
図３に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態は、固形廃棄物３０８を排出する工場３０１を備える。
【００８１】
この固形廃棄物３０８は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００８２】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物３０８から、この固形廃棄物３０８の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料３０９を生成する亜臨界水中での反応器３０２を備える。この亜臨界水中での反応器３０２は、前述の第１の実施形態における亜臨界水中での反応器１０２と同様の反応器である。
【００８３】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料３０９から余分な水分を除去する脱水器３０３を備える。
【００８４】
この脱水器３０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料３１０を生成する。
【００８５】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器３０３から生成された固形廃棄物スラリー燃料３１０を貯蔵するためのスラリー燃料タンク３０４を備える。
【００８６】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、工場３０１から排出された廃液３１３を用いてバイオガス３１２を生成する嫌気性消化槽３０６を備える。嫌気性消化槽３０６は、バイオガス３１２を生成する際に熱を必要とする。
【００８７】
嫌気性消化槽３０６から生成されたバイオガス３１２は、加熱器３０７にて利用される。
【００８８】
加熱器３０７は、嫌気性消化槽３０６から生成されたバイオガス３１２を用いて亜臨界水中での反応器３０２の加熱を行う。
【００８９】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０を燃料として用いて燃焼させる内燃機関３０５を備える。
【００９０】
この内燃機関３０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００９１】
この内燃機関３０５としては、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関３０５は、冷却水３１１により冷却される。
【００９２】
冷却水３１１は、内燃機関３０５を冷却した後においてその温度が上昇する。
【００９３】
そして、本実施形態では、内燃機関３０５に対する冷却によって温度が上昇した冷却水３１１を用いてスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱を行う。
【００９４】
すなわち、図３に示されるように、本実施形態では、内燃機関３０５の冷却の後、熱を有する冷却水３１１をスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６との間で循環させ、スラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱を行う。この冷却水３１１の循環は、例えば不図示の管、加圧装置等からなる循環装置により行われる。
【００９５】
従来のシステムでは、スラリー燃料タンク３０４や嫌気性消化槽３０６の加熱は蒸気による加熱であり、内燃機関３０５の冷却には、海水、河川水、冷却塔などが使用されていた。
【００９６】
しかし、本実施形態では、内燃機関３０５を冷却した際の冷却水３１１の熱をスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱に使用しているため、過剰な設備が不要となり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの投資コストを低減することができる。
【００９７】
また、加熱されたスラリー燃料タンク３０４は、その内部に固形廃棄物スラリー燃料３１０の熱対流３１４が発生する。
【００９８】
従来のスラリー燃料は、液体と固体の分離を防止するために添加剤を混合して安定させていた。
【００９９】
しかし、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムでは、内燃機関３０５を冷却した際の冷却水３１１の熱を、スラリー燃料タンク３０４の加熱に用い、スラリー燃料タンク３０４内部で熱対流３１４を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料３１０を攪拌することにより、固形廃棄物スラリー燃料３１０における液体と固体の分離を防止する。
【０１００】
さらに、内燃機関３０５を冷却した後の冷却水３１１を、バイオガス３１２の生成のための嫌気性消化槽３０６の加熱に用いている。
【０１０１】
なお、スラリー燃料タンク３０４の加熱や嫌気性消化槽３０６の加熱においては、一般にそれほど高い熱が必要とされているわけではないため、内燃機関３０５を冷却した後に温度が上昇した冷却水３１１の熱であっても、スラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱に役立てることができる。
【０１０２】
以上から、本実施形態では、内燃機関３０５を冷却した冷却水３１１の熱を有効に利用することとなり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【０１０３】
ここで、本実施形態では、内燃機関３０５は、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関３０５は、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０以外の燃料を燃焼させるとしても良い。
【０１０４】
また、冷却水３１１により冷却される機関として本実施形態は内燃機関３０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、前述の第１の実施形態で示したような、外燃機関、燃料電池であっても良い。
【０１０５】
また、本実施形態では、内燃機関３０５の冷却を冷却水３１１により行うとしているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関３０５の冷却を行え、循環させることができる媒体であれば、水以外の任意の媒体を用いることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、嫌気性消化槽３０６から発生したバイオガス３１２を亜臨界水中での反応器３０２の加熱に利用しているため、バイオガス３１２の有効利用を図ることができる。
【０１０７】
また、本実施形態において、廃液３１３を排出するものとして工場３０１を例示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、嫌気性消化槽３０６においてメタンガス３１２を生成するための廃液を排出する任意の場所、部材等は、本発明において、廃液を排出する工場の代わりとなりうる。
【０１０８】
なお、上記各実施形態において、固形廃棄物を排出するものとして工場を例示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物を排出または集積される、任意の場所、部材等は、本発明において、有機固形廃棄物を排出する前述の各実施形態における工場の代わりとなりうる。
【０１０９】
また、上記各実施形態において、内燃機関の代わりに外燃機関及び燃料電池を用いることもある。
【０１１０】
また、上記各実施形態において、熱媒油ではなく、外燃機関のボイラー蒸気を利用する形態がある。
【０１１１】
また、上記各実施形態では反応器として亜臨界水中での反応器を用いたが、この反応器を超臨界水中での反応器に変更することもできる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼手段から発生した熱を反応手段における加熱処理に利用するため、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムにおける効率を向上させることができる。
【０１１３】
また、本発明では、燃焼手段から発生した熱を貯蔵手段に貯蔵されたスラリー燃料の熱対流による攪拌に利用しているため排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムにおける効率を向上させることができる。
【０１１４】
また、本発明では、冷却媒体により燃焼手段を冷却し、その際に上昇した冷却媒体の熱を、貯蔵手段における熱対流のための加熱及びバイオガス生成手段に対する加熱に用いているため、燃焼手段を冷却した際の冷却媒体の熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態のブロック図である。
【図３】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１０１ 工場
１０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
１０３ 脱水器
１０４ スラリー燃料タンク
１０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
１０６，１０７ 熱交換器（本発明に係る熱交換手段）
１０８ 熱媒油（本発明に係る熱媒体）
１０９ 固形廃棄物（本発明に係る固形廃棄物）
１１０，１１１ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
１１２ 排ガス（本発明に係る排ガス）
２０１ 工場
２０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
２０３ 脱水器
２０４ スラリー燃料タンク（本発明に係る貯蔵手段）
２０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
２０６，２０７ 熱交換器（本発明に係る熱交換手段）
２０８ 熱媒油（本発明に係る熱媒体）
２０９ 固形廃棄物（本発明に係る固形廃棄物）
２１０，２１１ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
２１２ 排ガス（本発明に係る排ガス）
２１３ 熱対流
３０１ 工場
３０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
３０３ 脱水器
３０４ スラリー燃料タンク（本発明に係る貯蔵手段）
３０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
３０６ 嫌気性消化槽（本発明に係るバイオガス生成手段）
３０７ 加熱器
３０８ 固形廃棄物
３０９，３１０ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
３１１ 冷却水（本発明に係る冷却媒体）
３１２ バイオガス（本発明に係るバイオガス）
３１３ 廃液
３１４ 熱対流
【発明の属する技術分野】
本発明は、固形廃棄物をスラリー燃料として処理する際に適用して好適な排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木材・農業系・下水汚泥などの有機固形廃棄物は、焼却炉などで焼却処分されていた。
【０００３】
また、最近では水熱反応等により、これら木材・農業系・下水汚泥などの有機固形廃棄物をスラリー化しボイラー燃料として使用する技術が研究されている。
【０００４】
一方、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させ、ボイラー燃料やガスエンジン発電などに使用する燃料の技術が従来より研究されている。
【０００５】
実際に、メタン菌による嫌気処理されたバイオガスは、ボイラーにより燃焼され熱供給などに使用されたり、ガスエンジンにバイオガスを使用した発電及び熱電供給システム等が普及しつつある。ここで、熱電供給システムとは、電力及び熱を同時に供給するシステムであり、例えば、内燃機関から出る排ガスに含まれる保有熱を回収する装置により蒸気や温水を発生させ、これを暖房に利用する発電システムがある。
【０００６】
このように、スラリー燃料を処理する際のシステムとしては種々のシステムが開発されている。例えば、下記の特許文献１では、水に不溶な有機性固形物を、高効率でエネルギー回収することができ、しかも有害物を発生することなく処理することができる、有機性固形物の処理方法と、この方法を実施するのに好適な有機性固形物の処理装置が開示されている。
【０００７】
また、例えば、下記の特許文献２では、スラリーを無害化および減量化することができ、運転コストの削減を図ることができる有機物処理システムが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−６６５０７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−１２６７９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のシステムではトータルのエネルギー効率が悪いという問題点を有している。
【００１１】
例えば、従来では、有機固形廃棄物を焼却処理し、その熱を未利用エネルギーとして活用したり、蒸気タービンによる発電が行われたりしていた。
【００１２】
しかし、このような有機固形廃棄物の処理においては、原材料の持つエネルギーを電力へ変換する発電効率が低く、エネルギーの多くは熱エネルギーとして排出される。廃棄物発生箇所の周辺には発生する廃棄物熱エネルギーと比較して熱需要が少なく、エネルギーの有効活用がされにくいという問題点があった。
【００１３】
また、有機固形廃棄物をスラリー化するにあたり、一般には亜臨界水中或いは超臨界水中での反応を使用するため、廃棄物を加熱する工程において多くの化石燃料若しくは電力を使用しているが、この加熱工程をさらに効率化することが望まれている。ここで、亜臨界水中での反応とは、臨界点以下の温度・圧力での反応をいい、超臨界水中での反応とは、臨界点より上の温度・圧力での反応をいう。
【００１４】
一方、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させる場合、バイオガスは連続的に発生するものの、その発生量は外部条件により変動し、全てのバイオガスを有効活用するためには、過大なエンジン設備、若しくは大規模なガス圧縮機とバッファータンクが必要となる。
【００１５】
そのため、有機物を含んだ廃液からメタン菌による嫌気処理を行ないバイオガスを発生させるシステムへの投資を行う場合は、そのさらなる効率化を図り、採算性を向上させることが望まれている。
【００１６】
しかし、熱電供給システムにおいても、有機固形廃棄物の処理システムとバイオガスの生成システムとは別々のシステムとして検討されており、いずれの場合でも出力が小さい場合が多く、スケールメリットが確保できず、投資回収の観点から普及が進まないという問題点を有している。
【００１７】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する際における効率を向上させることが可能な排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、熱を有する排ガスを排出する燃焼手段と、前記燃焼手段から排出された前記排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段とを備え、前記反応手段における前記固形廃棄物の加熱処理において、前記熱媒体の熱を使用することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、熱を排出する燃焼手段とを備え、前記燃焼手段からの熱により前記貯蔵手段を加熱し、熱対流によって前記貯蔵手段内部のスラリー燃料を攪拌することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、前記燃焼手段から排出された熱を有する排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段を備え、前記貯蔵手段を、前記熱媒体の熱を使用して加熱することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、冷却媒体により冷却される燃焼手段と、バイオガスを生成するためのバイオガス生成手段とを備え、前記燃焼手段を冷却媒体により冷却した際における該冷却媒体の熱を、前記貯蔵手段及び前記バイオガス生成手段の加熱に利用することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、前記燃焼手段は、内燃機関、外燃機関又は燃料電池であることを特徴とする。
【００２３】
ここで、固形廃棄物から生成されたスラリー燃料（以下、固形廃棄物スラリー燃料ともいう）とは、バイオマスを原料とした亜臨界水中或いは超臨界水中での反応等により、有機物を炭化させた後、水分調整を行い（必要によっては添加剤を加えて）スラリー状態にした燃料をいう。
【００２４】
また、スラリーとは、一般に、水と固形物を混ぜ合わせた流動性の高い物質をいう。
【００２５】
また、燃焼手段とは、内燃機関、外燃機関及び燃料電池をいう。内燃機関とは、燃料と空気の混合気の保有する化学的エネルギーを燃焼によって熱エネルギーに変え、この燃焼生成物が膨張する際の仕事を直接利用する機関であり、外燃機関とは、ボイラーのように伝熱壁を通して熱を作動物質に与える物で、その作動物質が膨張する際の仕事を利用する機関であり、燃料電池とは、外部から燃料を供給し改質して得られる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させることにより、直接電気エネルギーを発生させる電池のことをいう。
【００２６】
また、反応手段とは、固形廃棄物から固形廃棄物スラリー燃料を生成するための手段である。この反応手段は、例えば、固形廃棄物を高温高圧化で脱水、脱酸素作用を利用して、高カロリーの燃料に改質することにより、固形廃棄物スラリー燃料を生成する。また、このような反応手段としては、例えば石炭のスラリー化技術を挙げることができる。
【００２７】
また、バイオガス生成手段とは、例えば嫌気性消化槽を挙げることができるが、ゴミ埋め立て処分地の地中から発生するバイオガスを含め、嫌気性消化槽に限定されるものではない。
【００２８】
また、冷却媒体とは、燃焼手段を冷却するための媒体であって、例えば冷却水を挙げることができるが、冷却水に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３０】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態のブロック図である。
【００３１】
図１に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態は、固形廃棄物１０９を排出する工場１０１を備える。
【００３２】
この固形廃棄物１０９は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００３３】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物１０９から、少なくとも固形廃棄物１０９の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する亜臨界水中での反応器１０２を備える。
【００３４】
この亜臨界水中での反応器１０２は、加圧加熱して一定時間保持することにより、固形廃棄物１０９から固形廃棄物スラリー燃料１１０を生成する装置である。
【００３５】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料１１０から余分な水分を除去する脱水器１０３を備える。
【００３６】
この脱水器１０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料１１１を生成する。
【００３７】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器１０３により生成された固形廃棄物スラリー燃料１１１を貯蔵するためのスラリー燃料タンク１０４を備える。
【００３８】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃料として用いて燃焼を行う内燃機関１０５を備える。
【００３９】
この内燃機関１０５は、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関１０５は、固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃焼して熱を有する排ガス１１２を排出する。
【００４０】
この内燃機関１０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００４１】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、内燃機関１０５から排出された高温の排ガス１１２を用いて、亜臨界水中での反応器１０２を加熱するための熱交換器１０６，１０７を備える。
【００４２】
熱交換器１０６と熱交換器１０７とは、熱媒油１０８により内燃機関１０５と亜臨界水中での反応器１０２との間で熱の交換を行う。
【００４３】
すなわち、熱交換器１０６は、内燃機関１０５から排出された排ガス１１２により熱媒油１０８を加熱させる。
【００４４】
そして、熱交換器１０６は加熱された熱媒油１０８を熱交換器１０７との間で循環させる。
【００４５】
熱交換器１０７は、熱媒油１０８からの熱を亜臨界水中での反応器１０２に与えることにより、亜臨界水中での反応器１０２を加熱する。
【００４６】
このように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態では、内燃機関１０５から排出された高温の排ガス１１２を用いて亜臨界水中での反応器１０２を加熱する。
【００４７】
亜臨界水中での反応器１０２は、上記の内燃機関１０５による排ガスの加熱を、固形廃棄物１０９からの固形廃棄物スラリー燃料１１０の生成に用いる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、内燃機関１０５からの排ガス１１２の熱を亜臨界水中での反応器１０２における固形廃棄物スラリー燃料１１０の生成に用いているため、内燃機関１０５から排ガス１１２として排出された熱を有効に利用することとなり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、内燃機関１０５は、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関１０５は、スラリー燃料タンク１０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料１１１以外の燃料を燃焼させて排ガス１１２を排出するとしても良い。
【００５０】
また、高温の排ガス１１２を排出する機関として本実施形態は内燃機関１０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、外燃機関、燃料電池を利用しても良い。
【００５１】
外燃機関の一例として、例えば、ボイラー、スターリングエンジンなどを挙げることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、内燃機関１０５と亜臨界水中での反応器１０２との間で熱を交換する熱交換器１０６，１０７は熱媒油１０８を用いて熱の交換を行うとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、熱交換器１０６，１０７は熱媒油以外の適当な媒体を用いて熱の交換を行うとしても良い。
【００５３】
また、排ガス中のエネルギーのみではなく、内燃機関本体の保有する熱と熱交換しても良い。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態のブロック図である。
【００５５】
図２に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態は、固形廃棄物２０９を排出する工場２０１を備える。
【００５６】
この固形廃棄物２０９は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業、林業、漁業、畜産業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物、建設廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００５７】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物２０９から、少なくとも固形廃棄物２０９の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料２１０を生成する亜臨界水中での反応器２０２を備える。この亜臨界水中での反応器２０２は、前述の第１の実施形態における亜臨界水中での反応器１０２と同様の反応器である。
【００５８】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料２１０から余分な水分を除去する脱水器２０３を備える。
【００５９】
この脱水器２０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料２１１を生成する。
【００６０】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器２０３から生成された固形廃棄物スラリー燃料２１１を貯蔵するためのスラリー燃料タンク２０４を備える。
【００６１】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１を燃料として用いて燃焼させる内燃機関２０５を備える。
【００６２】
この内燃機関２０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００６３】
この内燃機関２０５としては、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関２０５は、高温の排ガス２１２を排出する。
【００６４】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、内燃機関２０５から排出された高温の排ガス２１２を用いて、スラリー燃料タンク２０４を加熱するための熱交換器２０６，２０７を備える。
【００６５】
熱交換器２０６と熱交換器２０７とは、熱媒油２０８により内燃機関２０５とスラリー燃料タンク２０４との間で熱の交換を行う。
【００６６】
すなわち、熱交換器２０６は、内燃機関２０５から排出された排ガス２１２により熱媒油２０８を加熱させる。
【００６７】
そして、熱交換器２０６は加熱された熱媒油２０８を熱交換器２０７との間で循環させる。
【００６８】
熱交換器２０７は、熱媒油２０８からの熱をスラリー燃料タンク２０４に与えることにより、スラリー燃料タンク２０４を加熱する。
【００６９】
このように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態では、内燃機関２０５から排出された高温の排ガス２１２を用いてスラリー燃料タンク２０４を加熱する。
【００７０】
加熱されたスラリー燃料タンク２０４には、その内部に固形廃棄物スラリー燃料２１１の熱対流２１３が発生する。
【００７１】
従来のスラリー燃料は、液体と固体の分離を防止するために添加剤を混合して安定させていた。
【００７２】
しかし、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムでは、内燃機関２０５から発生する熱を、スラリー燃料タンク２０４の加熱に用い、スラリー燃料タンク２０４内部で熱対流２１３を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料２１１を攪拌することにより固形廃棄物スラリー燃料２１１における液体と固体の分離を防止する。
【００７３】
したがって、本実施形態では、内燃機関２０５からの排ガス２１２の熱をスラリー燃料タンク２０４における固形廃棄物スラリー燃料２１１の攪拌に用いているため、内燃機関１０５から排ガス２１２として排出された熱を有効に利用することができ、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【００７４】
ここで、本実施形態では、内燃機関２０５は、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関２０５は、スラリー燃料タンク２０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料２１１以外の燃料を燃焼させて排ガス２１２を排出するとしても良い。
【００７５】
また、高温の排ガスを排出する機関として本実施形態は内燃機関２０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、前述の第１の実施形態で示したような、外燃機関、燃料電池を利用しても良い。
【００７６】
また、本実施形態では、内燃機関２０５とスラリー燃料タンク２０４との間で熱を交換する熱交換器２０６，２０７は熱媒油２０８を用いて熱の交換を行うとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、熱交換器２０６，２０７は熱媒油以外の適当な媒体を用いて熱の交換を行うとしても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、熱交換器２０６，２０７及び熱媒油２０８を用いて、内燃機関２０５から排出された熱をスラリー燃料タンク２０４に与えるとしているが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。
【００７８】
すなわち、スラリー燃料タンク２０４と内燃機関２０５とを密接させ、内燃機関２０５から排出される排ガス以外の排出される熱を直接または熱媒体により間接的に、スラリー燃料タンク２０４に与えるとしても良い。
【００７９】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態のブロック図である。
【００８０】
図３に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態は、固形廃棄物３０８を排出する工場３０１を備える。
【００８１】
この固形廃棄物３０８は、例えば、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物である。
【００８２】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物３０８から、この固形廃棄物３０８の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料３０９を生成する亜臨界水中での反応器３０２を備える。この亜臨界水中での反応器３０２は、前述の第１の実施形態における亜臨界水中での反応器１０２と同様の反応器である。
【００８３】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物スラリー燃料３０９から余分な水分を除去する脱水器３０３を備える。
【００８４】
この脱水器３０３は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料３１０を生成する。
【００８５】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、脱水器３０３から生成された固形廃棄物スラリー燃料３１０を貯蔵するためのスラリー燃料タンク３０４を備える。
【００８６】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、工場３０１から排出された廃液３１３を用いてバイオガス３１２を生成する嫌気性消化槽３０６を備える。嫌気性消化槽３０６は、バイオガス３１２を生成する際に熱を必要とする。
【００８７】
嫌気性消化槽３０６から生成されたバイオガス３１２は、加熱器３０７にて利用される。
【００８８】
加熱器３０７は、嫌気性消化槽３０６から生成されたバイオガス３１２を用いて亜臨界水中での反応器３０２の加熱を行う。
【００８９】
また、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムは、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０を燃料として用いて燃焼させる内燃機関３０５を備える。
【００９０】
この内燃機関３０５は、必要に応じて運転の安定性を確保するために、灯油、軽油、都市ガス、天然ガス、重油、その他の燃料を混合させ燃焼させる。
【００９１】
この内燃機関３０５としては、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスエンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関３０５は、冷却水３１１により冷却される。
【００９２】
冷却水３１１は、内燃機関３０５を冷却した後においてその温度が上昇する。
【００９３】
そして、本実施形態では、内燃機関３０５に対する冷却によって温度が上昇した冷却水３１１を用いてスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱を行う。
【００９４】
すなわち、図３に示されるように、本実施形態では、内燃機関３０５の冷却の後、熱を有する冷却水３１１をスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６との間で循環させ、スラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱を行う。この冷却水３１１の循環は、例えば不図示の管、加圧装置等からなる循環装置により行われる。
【００９５】
従来のシステムでは、スラリー燃料タンク３０４や嫌気性消化槽３０６の加熱は蒸気による加熱であり、内燃機関３０５の冷却には、海水、河川水、冷却塔などが使用されていた。
【００９６】
しかし、本実施形態では、内燃機関３０５を冷却した際の冷却水３１１の熱をスラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱に使用しているため、過剰な設備が不要となり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの投資コストを低減することができる。
【００９７】
また、加熱されたスラリー燃料タンク３０４は、その内部に固形廃棄物スラリー燃料３１０の熱対流３１４が発生する。
【００９８】
従来のスラリー燃料は、液体と固体の分離を防止するために添加剤を混合して安定させていた。
【００９９】
しかし、本実施形態の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムでは、内燃機関３０５を冷却した際の冷却水３１１の熱を、スラリー燃料タンク３０４の加熱に用い、スラリー燃料タンク３０４内部で熱対流３１４を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料３１０を攪拌することにより、固形廃棄物スラリー燃料３１０における液体と固体の分離を防止する。
【０１００】
さらに、内燃機関３０５を冷却した後の冷却水３１１を、バイオガス３１２の生成のための嫌気性消化槽３０６の加熱に用いている。
【０１０１】
なお、スラリー燃料タンク３０４の加熱や嫌気性消化槽３０６の加熱においては、一般にそれほど高い熱が必要とされているわけではないため、内燃機関３０５を冷却した後に温度が上昇した冷却水３１１の熱であっても、スラリー燃料タンク３０４及び嫌気性消化槽３０６の加熱に役立てることができる。
【０１０２】
以上から、本実施形態では、内燃機関３０５を冷却した冷却水３１１の熱を有効に利用することとなり、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム全体における効率を向上させることができる。
【０１０３】
ここで、本実施形態では、内燃機関３０５は、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０を燃焼するとしたが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関３０５は、スラリー燃料タンク３０４に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料３１０以外の燃料を燃焼させるとしても良い。
【０１０４】
また、冷却水３１１により冷却される機関として本実施形態は内燃機関３０５を利用したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、前述の第１の実施形態で示したような、外燃機関、燃料電池であっても良い。
【０１０５】
また、本実施形態では、内燃機関３０５の冷却を冷却水３１１により行うとしているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、内燃機関３０５の冷却を行え、循環させることができる媒体であれば、水以外の任意の媒体を用いることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、嫌気性消化槽３０６から発生したバイオガス３１２を亜臨界水中での反応器３０２の加熱に利用しているため、バイオガス３１２の有効利用を図ることができる。
【０１０７】
また、本実施形態において、廃液３１３を排出するものとして工場３０１を例示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、嫌気性消化槽３０６においてメタンガス３１２を生成するための廃液を排出する任意の場所、部材等は、本発明において、廃液を排出する工場の代わりとなりうる。
【０１０８】
なお、上記各実施形態において、固形廃棄物を排出するものとして工場を例示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、木材の有機固形廃棄物、農業系から排出された有機固形廃棄物、食品廃棄物、植物廃棄物、動物廃棄物などの有機固形廃棄物を排出または集積される、任意の場所、部材等は、本発明において、有機固形廃棄物を排出する前述の各実施形態における工場の代わりとなりうる。
【０１０９】
また、上記各実施形態において、内燃機関の代わりに外燃機関及び燃料電池を用いることもある。
【０１１０】
また、上記各実施形態において、熱媒油ではなく、外燃機関のボイラー蒸気を利用する形態がある。
【０１１１】
また、上記各実施形態では反応器として亜臨界水中での反応器を用いたが、この反応器を超臨界水中での反応器に変更することもできる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼手段から発生した熱を反応手段における加熱処理に利用するため、排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムにおける効率を向上させることができる。
【０１１３】
また、本発明では、燃焼手段から発生した熱を貯蔵手段に貯蔵されたスラリー燃料の熱対流による攪拌に利用しているため排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムにおける効率を向上させることができる。
【０１１４】
また、本発明では、冷却媒体により燃焼手段を冷却し、その際に上昇した冷却媒体の熱を、貯蔵手段における熱対流のための加熱及びバイオガス生成手段に対する加熱に用いているため、燃焼手段を冷却した際の冷却媒体の熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第１の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第２の実施形態のブロック図である。
【図３】本発明に係る排熱を利用したスラリー製造貯蔵システムの第３の実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１０１ 工場
１０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
１０３ 脱水器
１０４ スラリー燃料タンク
１０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
１０６，１０７ 熱交換器（本発明に係る熱交換手段）
１０８ 熱媒油（本発明に係る熱媒体）
１０９ 固形廃棄物（本発明に係る固形廃棄物）
１１０，１１１ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
１１２ 排ガス（本発明に係る排ガス）
２０１ 工場
２０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
２０３ 脱水器
２０４ スラリー燃料タンク（本発明に係る貯蔵手段）
２０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
２０６，２０７ 熱交換器（本発明に係る熱交換手段）
２０８ 熱媒油（本発明に係る熱媒体）
２０９ 固形廃棄物（本発明に係る固形廃棄物）
２１０，２１１ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
２１２ 排ガス（本発明に係る排ガス）
２１３ 熱対流
３０１ 工場
３０２ 亜臨界水中での反応器（本発明に係る反応手段）
３０３ 脱水器
３０４ スラリー燃料タンク（本発明に係る貯蔵手段）
３０５ 内燃機関（本発明に係る燃焼手段）
３０６ 嫌気性消化槽（本発明に係るバイオガス生成手段）
３０７ 加熱器
３０８ 固形廃棄物
３０９，３１０ 固形廃棄物スラリー燃料（本発明に係るスラリー燃料）
３１１ 冷却水（本発明に係る冷却媒体）
３１２ バイオガス（本発明に係るバイオガス）
３１３ 廃液
３１４ 熱対流
Claims (5)
- 固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、
熱を有する排ガスを排出する燃焼手段と、
前記燃焼手段から排出された前記排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段とを備え、
前記反応手段における前記固形廃棄物の加熱処理において、前記熱媒体の熱を使用することを特徴とする排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。 - 固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、
前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、
熱を排出する燃焼手段とを備え、
前記燃焼手段からの熱により前記貯蔵手段を加熱し、熱対流によって前記貯蔵手段内部のスラリー燃料を攪拌することを特徴とする排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。 - 前記燃焼手段から排出された熱を有する排ガスにより熱媒体を加熱する熱交換手段を備え、
前記貯蔵手段を、前記熱媒体の熱を使用して加熱することを特徴とする請求項２に記載の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。 - 固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、
前記反応手段により生成されたスラリー燃料を貯蔵する貯蔵手段と、
冷却媒体により冷却される燃焼手段と、
バイオガスを生成するためのバイオガス生成手段とを備え、
前記燃焼手段を冷却媒体により冷却した際における該冷却媒体の熱を、前記貯蔵手段及び前記バイオガス生成手段の加熱に利用することを特徴とする排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。 - 前記燃焼手段は、
内燃機関、外燃機関又は燃料電池であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。
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