JP2004313936A

JP2004313936A - 高温高圧処理装置用予熱装置

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Publication number: JP2004313936A
Application number: JP2003111479A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Ikeda; 耕太郎池田; Akimitsu Hiraki; 昭光平木
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】亜臨界水などの状態下に有機性廃棄物を酸化処理できる反応器に、その処理条件に近似した状態の有機性廃棄物を連続的に供給できる。
【解決手段】亜臨界水などにより有機性廃棄物を処理する反応器３の前段に配設される予熱装置であって、直線状金属管体２１からなり、その外周には加熱装置４１を備え、一方端部には被処理物が供給される供給口２２ａが、他方端部には被処理物が排出される排出口２２ｂが透設され、両端部には先端閉止プラグ２３ａ、２３ｂが固定されて、被処理物が移動する間に、加熱される管内空間２２ｃが形成される。管内空間２２ｃには被処理物を排出口２２ｂに向けて移送する搬送手段を内装し、前記直線状金属管体２１の上部管壁および排出側の閉止プラグ２３ｂに内部の温度を検出する温度センサ２７ａ、２７ｂを設けている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界水または亜臨界水を利用して有機性廃棄物を処理する高温高圧処理装置の反応器の前段に配設される予熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物の分解処理方法として、湿式酸化法、超臨界水酸化法があり、また亜臨界水酸化法も開発されている。（特許文献１を参照のこと）
【０００３】
このような分解処理方法の処理条件を実現できる反応器として、耐圧密閉構造のオートクレーブが実用化されているが、被処理物の装填、反応、排出など処理操作が回分式である、容器の大型化が困難である、などの問題があって、自動化し易く大量処理に対応可能な連続処理装置の開発が進められている。そして、このような連続処理可能な反応器に被処理物を供給するには、反応器の処理条件の温度、圧力条件に近似した状態に被処理物を予め移行させておくのが望ましく、そのための予熱装置の開発が要望されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９２１９４号公報：段落〔０００３〕〜〔０００８〕、〔実施例〕の記載事項
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、超臨界水または亜臨界水の状態下に有機性廃棄物を酸化処理できる反応器に、その有機性廃棄物をその処理条件に準じた状態に加熱して連続的に供給できる高温高圧処理装置用予熱装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、超臨界水または亜臨界水を利用して有機性廃棄物を処理する高温高圧処理装置の反応器の前段に配設される予熱装置であって、外周に加熱装置を具備し、一方端部を被処理物の供給口とし、他方端部を排出口とした直線状金属管体からなり、内部には被処理物を供給口から排出口に向けて移送可能な搬送手段を内装するとともに、内部の温度を検出する温度センサを設けたことを特徴とする本発明の高温高圧処理装置用予熱装置によって、解決することができる。
本発明は、外部に設けられた駆動装置による電磁的駆動力により回転可能なスパイラル線、パドル状撹拌翼またはスクリュー羽根からなる搬送装置を前記直線状管体に内装した形態に具体化される。
【０００７】
さらに、本発明は前記した搬送装置を内装した予熱装置を１ユニットとし、反応器の処理条件に応じて、該ユニットを複数本、連結した組立て構造体の形態に好ましく具体化できる。また、同様に前記搬送装置を内装した予熱装置を１ユニットとし、被処理物の進行方向に、スパイラル線を内装予熱装置ユニット、パドル状撹拌翼を内装した予熱装置ユニット、およびスクリュー羽根を内装した予熱装置ユニットを順次連結した構造体とするのがより好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の高温高圧処理装置用予熱装置に係る実施形態について、図１、２を参照しながら説明する。
先ず、本発明の予熱装置が組み込まれる高温高圧処理装置を概説する。これは、超臨界水または亜臨界水の処理条件下に有機性廃棄物を酸化処理するようにした高温高圧処理装置であり、図２のブロック図の機器構成例を示すように、被処理物タンク１、供給ポンプ１１、予熱装置２、反応器３、冷却器７２、処理物分離装置７３など、有機性廃棄物を連続的に処理する一連の機器から構成される。
【０００９】
被処理物ａとして、下水汚泥、食品廃棄物、生ゴミ、厨芥、バイオマスなどの水分含有の有機性廃棄物が処理対象とされる。被処理物タンク１はこれら被処理物ａを貯留するもので、スラリー状被処理物ａは、供給ポンプ１１によってパイプラインを通じて先ず予熱装置２に供給される。この予熱装置２は、後段の反応器３において所定の処理条件の酸化反応が円滑に行われるよう、被処理物ａを加熱する装置であり、追って詳述する通り本発明の要部をなす構造体である。
【００１０】
この予熱装置２から送り出された予熱処理物ｃには、必要に応じて酸素、空気などの酸化剤ｂを酸化剤ポンプ７１で注入される。そして、この予熱処理物ｃは耐熱耐圧容器である反応器３において、酸化剤ポンプ７１から供給される酸化剤ｂの存在下、超臨界水または亜臨界水の処理条件下において酸化処理される。
【００１１】
ここで、超臨界水の処理条件とは、温度３７４℃（臨界温度）以上、圧力２２ＭＰａ（臨界圧力）以上である、好ましくは６００〜６５０℃、２２〜２５ＭＰａの条件であり、また、亜臨界水の処理条件とは、臨界温度、臨界圧力以下の条件下である。酸化分解反応に好ましい亜臨界水の処理条件は、温度２５０℃以上、処理圧力５ＭＰａ〜１５ＭＰａである。この場合、処理圧力は、水蒸気を含む発生ガス分圧と供給される酸素分圧の合計圧力をいう。
【００１２】
この反応器３において、予熱処理物ｃは、水分蒸発温度以下において加水分解され、その後水分蒸発温度以上の条件下で気相中で酸化剤と反応し酸化されるが、非反応物質は反応残渣である残留固形分のまま残留することになる。ここで、供給酸化剤量は、酸素基準で理論要求酸素量の１〜３倍が適当である。
【００１３】
かくして得られた反応処理物ｄは、適宜形式の冷却器７２、例えば冷却水ｅによる熱交換型冷却器によって、１００℃以下に冷却され、次の処理物分離装置７３で、凝縮水と残留固形物からなる廃スラリーｆと酸化反応で発生した炭酸ガス、窒素ガスなどの廃ガスｇに分離して、それぞれ廃棄処分されるのである。
【００１４】
そして、本発明の高温高圧処理装置用予熱装置は、前記の通り超臨界水または亜臨界水を利用して有機性廃棄物を酸化処理する反応器３の前段に配設される予熱装置であって、その特徴的構造を図１によって以下説明する。
この予熱装置２は、その基本的構造が直線状金属管体２１からなり、その外周には、内部を流動する被処理物を温度調節が可能とする例えば電熱方式の加熱装置４１を具備している。
【００１５】
そして、この直線状金属管体２１の一方端部には、被処理物が供給される供給口２２ａが、他方端部には被処理物が排出される排出口２２ｂが透設され、供給側先端部には先端閉止プラグ２３ａが、排出側先端部には先端閉止プラグ２３ｂが固定されて、供給口２２ａから供給された被処理物が排出口２２ｂに向けて移動する間に、前記加熱装置４１によって所定の温度条件に加熱できるようにした、両端を閉止した管内空間２２ｃが形成されるのである。
【００１６】
さらに、この予熱装置２では、前記管内空間２２ｃには被処理物を供給口２２ａから排出口２２ｂに向けて移送することができる搬送手段を内装している。この搬送手段としては、図１の直線状金属管体２１に例示するような、先端閉止プラグ２３ａの該部に設けられた駆動装置２６による電磁的駆動力により回転可能なスパイラル線５１からなる搬送装置、同じく、直線状金属管体２１ａに例示する、回転軸に多数並設されたパドル状撹拌翼５２からなる搬送装置、あるいは、同じく、直線状金属管体２１ｂに例示する、回転軸にらせん状に設けられたスクリュー羽根５３からなる搬送装置などが好ましく利用できる。
【００１７】
さらに、本発明の予熱装置２では、前記直線状金属管体２１の上部管壁および排出側の閉止プラグ２３ｂに内部の温度を検出する温度センサ２７ａ、２７ｂを設けて、この温度情報によって、外周に備えた前記加熱装置４１の出力を制御できるよう構成されている。この場合、前記搬送装置のスパイラル線５１、パドル状撹拌翼５２、およびスクリュー羽根５３は、前記管内空間２２ｃに下方に偏芯して配設すれば、管内空間２２ｃの下部は狭められ、上部に隙間ができるから、温度センサ２７ａの先端を内部に突出させ、側温精度を向上させることができ、かつ被処理物による管内の閉塞が効果的に防止できるという利点が得られる。
【００１８】
なお、この予熱装置２は、超臨界水または亜臨界水に準じた過酷な処理条件に耐える材料から形成される必要があり、その直線状金属管体、各種プラグ類、搬送装置など直接関連する部材等はＳＵＳ３１６などＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金などの耐熱耐食金属から選択され、十分な構造強度が得られるよう製作されるものである。
【００１９】
また、本発明の予熱装置２は、加熱装置、搬送装置、温度センサを具備した前記直線状金属管体２１を１ユニットとして、反応器３の処理条件に応じて、そのユニットを複数本、連結した組立て構造体として構成するのが好ましい。例えば、図１では、直線状金属管体２１の内部にスパイラル線５１を内装した第１の予熱装置ユニット、次ぎの直線状金属管体２１ａの内部にパドル状撹拌翼５２を内装した第２の予熱装置ユニット、直線状金属管体２１ｂの内部にスクリュー羽根５３を内装した予熱装置ユニットを順次、ジグザク状に段積み連結した構造体を例示している。
【００２０】
かくして、予熱装置の設置スペースを節約できることは勿論、予熱装置内における予熱被処理物の流動停滞や閉塞現象を効果的に防止でき、かつ望ましい予熱が継続して行われるよう予熱被処理物の滞留時間を制御できるようになるのである。
【００２１】
被処理物は最終排出口（直線状金属管体２１ｂの排出口２２ｂ）に近づくに従い、後段の反応器の処理条件である超臨界水または亜臨界水の前記したような高温高圧状態に近似した状態に移行する結果、被処理物の水分は徐々に気化し、固形分濃度が高まり管内の搬送が困難となるが、搬送効果を変化させることで閉塞が防止できる。
【００２２】
なお、本発明では、前記した特定の搬送装置の組合せに限定されず、反応器３の処理条件に応じて、同種または異種の搬送装置を備えたユニットを複数本、連結した組立て構造体として具体化できる。
【００２３】
この目的には、直線状金属管体２１の前記供給口２２ａを上向きに、排出口２２ｂを下向きに開口させて透設し、その排出口２２ｂと次ぎの直線状金属管体２１ａの供給口２２ａとを、連結管プラグ２５によって連結できるよう位置関係を設定するのがよい。このように予め設定した直線状金属管体２１、２１ａ、２１ｂ、をユニットとして準備すれば、連結管プラグ２５によって、任意の構成からなる予熱装置の組立て構造体が得られるのである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の高温高圧処理装置用予熱装置は、以上説明したように構成されているので、超臨界水または亜臨界水の状態下に有機性廃棄物を酸化処理できる反応器に、その処理条件に準じた状態の有機性廃棄物を連続的に供給できる。かくして、このような高温高圧処理装置を実用化に対して大きく寄与するという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した高温高圧処理装置用予熱装置として、技術的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の予熱装置の実施形態を説明するための要部断面図。
【図２】本発明が適用される高温高圧処理装置の構成機器ブロック図。
【符号の説明】
１被処理物タンク、１１供給ポンプ、２予熱装置、２１、２１ａ、２１ｂ直線状金属管体、２２ａ供給口、２２ｂ排出口、２２ｃ管内空間、２３ａ、２３ｂ先端閉止プラグ、２４閉止プラグ、２６駆動装置、２７ａ、２７ｂ温度センサ、３反応器、４１加熱装置、５１スパイラル線、５２パドル状撹拌翼、５３スクリュー羽根、７１酸化剤ポンプ、７２冷却器、７３処理物分離装置、ａ被処理物、ｂ酸化剤、ｃ予熱処理物、ｄ反応処理物、ｅ冷却水、ｆ廃スラリー、ｇ廃ガス

Claims

超臨界水または亜臨界水を利用して有機性廃棄物を処理する高温高圧処理装置の反応器の前段に配設される予熱装置であって、外周に加熱装置を具備し、一方端部を被処理物の供給口とし、他方端部を排出口とした直線状金属管体からなり、内部には被処理物を供給口から排出口に向けて移送可能な搬送手段を内装するとともに、内部の温度を検出する温度センサを設けたことを特徴とする高温高圧処理装置用予熱装置。
外部に設けられた駆動装置による電磁的駆動力により回転可能なスパイラル線、パドル状撹拌翼またはスクリュー羽根からなる搬送装置を前記直線状管体に内装した請求項１に記載の高温高圧処理装置用予熱装置。
請求項２に記載の搬送装置を内装した予熱装置を１ユニットとし、反応器の処理条件に応じて、該ユニットを複数本、連結した組立て構造体であることを特徴とする高温高圧処理装置用予熱装置。
請求項２に記載の搬送装置を内装した予熱装置を１ユニットとし、被処理物の進行方向に、スパイラル線を内装予熱装置ユニット、パドル状撹拌翼を内装した予熱装置ユニット、およびスクリュー羽根を内装した予熱装置ユニットを順次連結したことを特徴とする高温高圧処理装置用予熱装置。