JPH10328699A - 超臨界水酸化反応装置 - Google Patents
超臨界水酸化反応装置Info
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- JPH10328699A JPH10328699A JP15803197A JP15803197A JPH10328699A JP H10328699 A JPH10328699 A JP H10328699A JP 15803197 A JP15803197 A JP 15803197A JP 15803197 A JP15803197 A JP 15803197A JP H10328699 A JPH10328699 A JP H10328699A
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超臨界水酸化反応装置による含水有機廃棄物を
効率的に酸化分解して処理能力の増大と、処理効率の向
上を実現する。 【解決手段】 含水有機廃棄物原料に酸化剤を供給して
超臨界水の条件下で反応させる反応器と、この反応器の
前段と後段の間で熱媒体を循環させて原料の予熱、冷却
をなす循環経路を備えた超臨界水酸化反応装置である。
含水有機廃棄物原料および酸化剤の送給手段を設け、当
該送給手段により原料が供給される反応器における予熱
部と冷却部間の反応ゾーンにて反応器を囲繞して冷却熱
媒体を通流させる熱交換器を設ける。この熱交換器によ
り反応器出口温度を上限温度以下に保持させるように温
度制御する。熱交換器には流量調整バルブを接続し、反
応器外周を通流する冷却熱媒体の流速を制御して含水有
機廃棄物原料の濃度偏在による反応熱の変動を均等にす
る。熱交換器に冷却熱媒体を通流経路にエネルギ回収手
段を設けるようにしてもよい。
効率的に酸化分解して処理能力の増大と、処理効率の向
上を実現する。 【解決手段】 含水有機廃棄物原料に酸化剤を供給して
超臨界水の条件下で反応させる反応器と、この反応器の
前段と後段の間で熱媒体を循環させて原料の予熱、冷却
をなす循環経路を備えた超臨界水酸化反応装置である。
含水有機廃棄物原料および酸化剤の送給手段を設け、当
該送給手段により原料が供給される反応器における予熱
部と冷却部間の反応ゾーンにて反応器を囲繞して冷却熱
媒体を通流させる熱交換器を設ける。この熱交換器によ
り反応器出口温度を上限温度以下に保持させるように温
度制御する。熱交換器には流量調整バルブを接続し、反
応器外周を通流する冷却熱媒体の流速を制御して含水有
機廃棄物原料の濃度偏在による反応熱の変動を均等にす
る。熱交換器に冷却熱媒体を通流経路にエネルギ回収手
段を設けるようにしてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超臨界水酸化反応装
置に係り、特に含水有機廃棄物の処理を水の超臨界条件
下で酸化分解反応させる装置であって、反応器の前段お
よび後段に予熱部と冷却部を設けて含水有機廃棄物を超
臨界温度に昇温させるようにした熱媒体循環型の超臨界
水酸化反応装置に関する。
置に係り、特に含水有機廃棄物の処理を水の超臨界条件
下で酸化分解反応させる装置であって、反応器の前段お
よび後段に予熱部と冷却部を設けて含水有機廃棄物を超
臨界温度に昇温させるようにした熱媒体循環型の超臨界
水酸化反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機廃棄物等の分解処理に関して、水の
超臨界条件にて酸化剤を投入して分解をなさしめる超臨
界水による酸化装置が知られている（特開平７−２７５
８７０号）。これは例えば脱水汚泥などの含水有機廃棄
物に対して酸化剤を化学当量以上供給し、これを水の超
臨界点以上の状態で反応器に通し、ここで一定時間滞留
させつつ分解させるものである。超臨界条件下の水は、
常圧下では困難であった有機物の溶解が可能になり、酸
化剤の共存により酸化発熱を生じ、燃焼エネルギの投与
を行わなくても分解反応を進行させることができる。
超臨界条件にて酸化剤を投入して分解をなさしめる超臨
界水による酸化装置が知られている（特開平７−２７５
８７０号）。これは例えば脱水汚泥などの含水有機廃棄
物に対して酸化剤を化学当量以上供給し、これを水の超
臨界点以上の状態で反応器に通し、ここで一定時間滞留
させつつ分解させるものである。超臨界条件下の水は、
常圧下では困難であった有機物の溶解が可能になり、酸
化剤の共存により酸化発熱を生じ、燃焼エネルギの投与
を行わなくても分解反応を進行させることができる。
【０００３】このような超臨界水酸化装置では、反応器
に供給させる原料を超臨界温度以上に昇温するために、
熱媒体を循環させて原料を３００℃程度に予熱し、予熱
によって冷却された熱媒体を反応後の約６００℃程度に
昇温した反応物と熱交換することにより、反応物の冷却
を行うとともに、熱媒体を昇温し、また、原料の予熱に
利用している。このシステムは、チューブラー型の予熱
器、反応器、冷却器から構成され、熱媒体循環系は、予
熱器−冷却器の間にある。反応器では、原料を水で希釈
することにより、温度を６００℃に保っている。
に供給させる原料を超臨界温度以上に昇温するために、
熱媒体を循環させて原料を３００℃程度に予熱し、予熱
によって冷却された熱媒体を反応後の約６００℃程度に
昇温した反応物と熱交換することにより、反応物の冷却
を行うとともに、熱媒体を昇温し、また、原料の予熱に
利用している。このシステムは、チューブラー型の予熱
器、反応器、冷却器から構成され、熱媒体循環系は、予
熱器−冷却器の間にある。反応器では、原料を水で希釈
することにより、温度を６００℃に保っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、反応温度条件は水の臨界温度以上であるが、
反応器自体の耐熱性等により６００℃以下に保持する必
要が有るものの、この温度管理のために、有機廃棄物を
希釈する方法によっており、これにより有機廃棄物の含
水量を増さなければならず、処理能力の低下をきたして
しまう問題があった。また、反応器に供給される有機廃
棄物はプラグ輸送されるが、反応器の反応ゾーンにて有
機廃棄物の含水率は必ずしも一定とはなっていない。そ
の結果、反応器内での発熱のみで所望の一定温度とする
ことは困難であり、円滑な酸化分解反応とならない問題
を生じている。
方法では、反応温度条件は水の臨界温度以上であるが、
反応器自体の耐熱性等により６００℃以下に保持する必
要が有るものの、この温度管理のために、有機廃棄物を
希釈する方法によっており、これにより有機廃棄物の含
水量を増さなければならず、処理能力の低下をきたして
しまう問題があった。また、反応器に供給される有機廃
棄物はプラグ輸送されるが、反応器の反応ゾーンにて有
機廃棄物の含水率は必ずしも一定とはなっていない。そ
の結果、反応器内での発熱のみで所望の一定温度とする
ことは困難であり、円滑な酸化分解反応とならない問題
を生じている。
【０００５】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、超臨界水酸化反応装置により含水有機廃棄物を
効率的に酸化分解して、処理能力の増大と、処理効率の
向上を実現できる特に熱媒体循環型の超臨界水酸化反応
装置を提供することを目的とする。
もので、超臨界水酸化反応装置により含水有機廃棄物を
効率的に酸化分解して、処理能力の増大と、処理効率の
向上を実現できる特に熱媒体循環型の超臨界水酸化反応
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超臨界水酸化反応装置は、含水有機廃
棄物原料に酸化剤を供給して超臨界水の条件下で反応さ
せる反応器と、この反応器の前段と後段の間で熱媒体を
循環させて原料の予熱、冷却をなす循環経路を備えた超
臨界水酸化反応装置において、含水有機廃棄物原料およ
び酸化剤の送給手段と、当該送給手段により原料が供給
される反応器における予熱部と冷却部間の反応ゾーンに
て反応器を囲繞して冷却熱媒体を通流させる熱交換器を
設けることによって、高濃度（高発熱量）の含水有機廃
棄物においても当該熱交換器により反応器出口温度を上
限温度以下に保持させるとともに、前記熱交換器には流
量調整バルブを設け、反応器外周を通流する冷却熱媒体
の流速を制御して含水有機廃棄物原料の濃度偏在による
反応熱分布を均等に制御するように構成したものであ
る。また、前記熱交換器に冷却熱媒体を通流経路にエネ
ルギ回収手段を設けて、前記反応器における酸化反応の
余剰熱を発電等に利用するようにすればよい。
に、本発明に係る超臨界水酸化反応装置は、含水有機廃
棄物原料に酸化剤を供給して超臨界水の条件下で反応さ
せる反応器と、この反応器の前段と後段の間で熱媒体を
循環させて原料の予熱、冷却をなす循環経路を備えた超
臨界水酸化反応装置において、含水有機廃棄物原料およ
び酸化剤の送給手段と、当該送給手段により原料が供給
される反応器における予熱部と冷却部間の反応ゾーンに
て反応器を囲繞して冷却熱媒体を通流させる熱交換器を
設けることによって、高濃度（高発熱量）の含水有機廃
棄物においても当該熱交換器により反応器出口温度を上
限温度以下に保持させるとともに、前記熱交換器には流
量調整バルブを設け、反応器外周を通流する冷却熱媒体
の流速を制御して含水有機廃棄物原料の濃度偏在による
反応熱分布を均等に制御するように構成したものであ
る。また、前記熱交換器に冷却熱媒体を通流経路にエネ
ルギ回収手段を設けて、前記反応器における酸化反応の
余剰熱を発電等に利用するようにすればよい。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、酸化剤が供給された含水有
機廃棄物原料は、循環熱媒体からの熱で予熱された後に
反応器に供給され、ここで超臨界条件にて酸化分解反応
する。その反応した反応物は冷却部に送られる。冷却部
では、反応により昇温した反応物を冷却するとともに、
循環熱媒体を昇温させて予熱部に送ることで原料を臨界
温度まで昇温させる。反応器に供給される含水有機廃棄
物原料は発熱量が系の温度を反応容器の材質の耐熱温度
以上に昇温させるほど大きいが、反応器を囲繞する熱交
換器を通流する冷却熱媒体によって反応温度を限界温度
以下に保持する。これにより、原料を水で希釈すること
なく、分解反応処理量を増大させることができる。ま
た、上記冷却熱媒体の通流量を制御することにより、反
応器内の原料含水率分布が偏在していても反応温度を所
望の超臨界水条件で分解反応させるように温度管理する
ことができる。これによって的確に分解反応を促進させ
つつ反応器保護を図ることができる。なお、反応器外周
を通流する冷却熱媒体は、反応器で反応している原料か
らの余剰の熱を吸収することができるので、その余剰熱
をボイラ等に通して高圧蒸気を得て、発電等に利用する
ことができる。したがって、反応器において超臨界条件
温度に保持するに必要な熱量以上の熱を廃棄することな
く、熱回収することによって大きな熱エネルギーを回収
することができる。
機廃棄物原料は、循環熱媒体からの熱で予熱された後に
反応器に供給され、ここで超臨界条件にて酸化分解反応
する。その反応した反応物は冷却部に送られる。冷却部
では、反応により昇温した反応物を冷却するとともに、
循環熱媒体を昇温させて予熱部に送ることで原料を臨界
温度まで昇温させる。反応器に供給される含水有機廃棄
物原料は発熱量が系の温度を反応容器の材質の耐熱温度
以上に昇温させるほど大きいが、反応器を囲繞する熱交
換器を通流する冷却熱媒体によって反応温度を限界温度
以下に保持する。これにより、原料を水で希釈すること
なく、分解反応処理量を増大させることができる。ま
た、上記冷却熱媒体の通流量を制御することにより、反
応器内の原料含水率分布が偏在していても反応温度を所
望の超臨界水条件で分解反応させるように温度管理する
ことができる。これによって的確に分解反応を促進させ
つつ反応器保護を図ることができる。なお、反応器外周
を通流する冷却熱媒体は、反応器で反応している原料か
らの余剰の熱を吸収することができるので、その余剰熱
をボイラ等に通して高圧蒸気を得て、発電等に利用する
ことができる。したがって、反応器において超臨界条件
温度に保持するに必要な熱量以上の熱を廃棄することな
く、熱回収することによって大きな熱エネルギーを回収
することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る超臨界水酸
化反応装置の具体的実施形態について、図面を参照して
詳細に説明する。図１は実施形態に係る熱媒体循環型の
超臨界水酸化反応装置１のブロック図である。同図にお
いて、熱媒体循環型超臨界水酸化反応装置１は、含水廃
棄物としての有機汚泥を分解するためのもので、汚泥供
給装置１０と、酸素供給装置２０と、反応器３０と、分
離装置５０と、乾燥機６０とから構成されている。汚泥
供給装置１０は、濃縮汚泥タンク１１と、この濃縮汚泥
タンク１１に接続され、濃縮汚泥タンク１１の汚泥を反
応器３０に供給する汚泥供給ポンプ１２とからなる。
化反応装置の具体的実施形態について、図面を参照して
詳細に説明する。図１は実施形態に係る熱媒体循環型の
超臨界水酸化反応装置１のブロック図である。同図にお
いて、熱媒体循環型超臨界水酸化反応装置１は、含水廃
棄物としての有機汚泥を分解するためのもので、汚泥供
給装置１０と、酸素供給装置２０と、反応器３０と、分
離装置５０と、乾燥機６０とから構成されている。汚泥
供給装置１０は、濃縮汚泥タンク１１と、この濃縮汚泥
タンク１１に接続され、濃縮汚泥タンク１１の汚泥を反
応器３０に供給する汚泥供給ポンプ１２とからなる。
【０００９】酸素供給装置２０は、液体酸素を収納する
液体酸素タンク２１と、液体酸素タンク２１接続され、
液体酸素を送給する液体酸素供給ポンプ２２と、液体酸
素供給ポンプ２２から液体酸素を受けて気体酸素に変換
する気化器２３とからなる。気化された気体酸素は、汚
泥供給ポンプ１２から送給されている汚泥に供給され、
反応器３０において酸化反応に用いられる。反応器３０
は、汚泥を水の超臨界温度まで予熱する予熱ゾーンＡ
と、汚泥が酸化反応して分解される反応ゾーンＢと、酸
化反応した汚泥を冷却する冷却ゾーンＣに分けられる。
予熱ゾーンＡと冷却ゾーンＣとには、熱媒体循環経路３
１が配設されている。熱媒体循環経路３１には、予熱ゾ
ーンＡに配設され熱媒体からの熱を汚泥に供給して超臨
界温度まで昇温させるための予熱器としての第１熱交換
器３２と、冷却ゾーンＣに配設され反応汚泥からの熱を
熱媒体に供給する冷却器としての第２熱交換器３３とを
備えている。反応ゾーンＢには汚泥を反応させる反応槽
３０Ａが設けられているが、当該反応槽３０Ａには当該
反応槽３０Ａが内部の分解酸化発熱により耐熱温度以上
に昇温することを防止するための冷却装置４０が設けら
れている。
液体酸素タンク２１と、液体酸素タンク２１接続され、
液体酸素を送給する液体酸素供給ポンプ２２と、液体酸
素供給ポンプ２２から液体酸素を受けて気体酸素に変換
する気化器２３とからなる。気化された気体酸素は、汚
泥供給ポンプ１２から送給されている汚泥に供給され、
反応器３０において酸化反応に用いられる。反応器３０
は、汚泥を水の超臨界温度まで予熱する予熱ゾーンＡ
と、汚泥が酸化反応して分解される反応ゾーンＢと、酸
化反応した汚泥を冷却する冷却ゾーンＣに分けられる。
予熱ゾーンＡと冷却ゾーンＣとには、熱媒体循環経路３
１が配設されている。熱媒体循環経路３１には、予熱ゾ
ーンＡに配設され熱媒体からの熱を汚泥に供給して超臨
界温度まで昇温させるための予熱器としての第１熱交換
器３２と、冷却ゾーンＣに配設され反応汚泥からの熱を
熱媒体に供給する冷却器としての第２熱交換器３３とを
備えている。反応ゾーンＢには汚泥を反応させる反応槽
３０Ａが設けられているが、当該反応槽３０Ａには当該
反応槽３０Ａが内部の分解酸化発熱により耐熱温度以上
に昇温することを防止するための冷却装置４０が設けら
れている。
【００１０】冷却装置４０は、反応ゾーンＢに配設さ
れ、汚泥の反応熱を冷却熱媒体に吸収する第３の熱交換
器４１を有しており、これは反応槽３０Ａを二重管構造
として反応槽３０Ａの周囲に配設される外筒により構成
されている。この第３熱交換器４１には反応槽３０Ａの
出口側から入口側に向けて冷却熱媒体を通流させるよう
にして、反応熱により昇温した反応槽３０Ａの温度を耐
熱温度以下となるように冷却保持させている。この温度
は通常６００℃以下となるように管理される。この第３
熱交換器４１に冷却熱媒体を循環通流させるために設け
られた循環経路にはポンプ４１Ｐと流量制御バルブ４１
Ｂが介装されている。流量制御バルブ４１Ｂは反応槽３
０Ａの出口温度センサ４１Ｓにより前記管理温度に相当
する設定温度となるように冷却熱媒体の流量を調整し、
反応槽３０Ａ内を輸送される汚泥の含水率の偏在があっ
ても反応が均等になされるように管理している。
れ、汚泥の反応熱を冷却熱媒体に吸収する第３の熱交換
器４１を有しており、これは反応槽３０Ａを二重管構造
として反応槽３０Ａの周囲に配設される外筒により構成
されている。この第３熱交換器４１には反応槽３０Ａの
出口側から入口側に向けて冷却熱媒体を通流させるよう
にして、反応熱により昇温した反応槽３０Ａの温度を耐
熱温度以下となるように冷却保持させている。この温度
は通常６００℃以下となるように管理される。この第３
熱交換器４１に冷却熱媒体を循環通流させるために設け
られた循環経路にはポンプ４１Ｐと流量制御バルブ４１
Ｂが介装されている。流量制御バルブ４１Ｂは反応槽３
０Ａの出口温度センサ４１Ｓにより前記管理温度に相当
する設定温度となるように冷却熱媒体の流量を調整し、
反応槽３０Ａ内を輸送される汚泥の含水率の偏在があっ
ても反応が均等になされるように管理している。
【００１１】また、上記冷却装置４０の循環経路にはエ
ネルギ回収装置が付帯されている。これは冷却装置４０
における冷却熱媒体からの熱を受けて蒸気を発生するボ
イラ４２と、ボイラ４２に接続されボイラ４２からの蒸
気を受けて回転し、図示しない発電機等を回転するター
ビン４３と、タービン４３に接続され、タービン４３を
回転させた蒸気を液体に戻す復水器４４と、復水器４４
に接続され、復水器４４の液体をボイラ４２に送給する
復水ポンプ４５を備え、発電エネルギとして回収するよ
うになっている。
ネルギ回収装置が付帯されている。これは冷却装置４０
における冷却熱媒体からの熱を受けて蒸気を発生するボ
イラ４２と、ボイラ４２に接続されボイラ４２からの蒸
気を受けて回転し、図示しない発電機等を回転するター
ビン４３と、タービン４３に接続され、タービン４３を
回転させた蒸気を液体に戻す復水器４４と、復水器４４
に接続され、復水器４４の液体をボイラ４２に送給する
復水ポンプ４５を備え、発電エネルギとして回収するよ
うになっている。
【００１２】なお、反応器３０の下流側には分離装置５
０が設けられ、反応器３０により超臨界条件のもとで酸
化反応して分解され、かつ、冷却された分解汚泥から気
体を分離する気液分離槽５１が接続されている。また、
気液分離槽５１に付設され、気液分離槽５１で分離した
気体を減圧し、次行程に供給する減圧弁５２と、気液分
離槽５１に接続され、気体が除去された汚泥から液体を
分離する固液分離槽５３と、固液分離槽５３に付設さ
れ、固液分離槽５３で分離した液体を次行程の処理水装
置に放流する放水管５４が設けられている。乾燥機６０
は、固液分離槽５３に接続され、固液分離槽５３で分離
した汚泥を乾燥して灰として取り出す。取り出された灰
は埋め立て地等に放棄される。
０が設けられ、反応器３０により超臨界条件のもとで酸
化反応して分解され、かつ、冷却された分解汚泥から気
体を分離する気液分離槽５１が接続されている。また、
気液分離槽５１に付設され、気液分離槽５１で分離した
気体を減圧し、次行程に供給する減圧弁５２と、気液分
離槽５１に接続され、気体が除去された汚泥から液体を
分離する固液分離槽５３と、固液分離槽５３に付設さ
れ、固液分離槽５３で分離した液体を次行程の処理水装
置に放流する放水管５４が設けられている。乾燥機６０
は、固液分離槽５３に接続され、固液分離槽５３で分離
した汚泥を乾燥して灰として取り出す。取り出された灰
は埋め立て地等に放棄される。
【００１３】上記構成において、汚泥供給ポンプ１２と
反応器３０の間で、酸素供給装置２０の後方には、加熱
器７０が付設され、始動時には作動し、汚泥を加熱して
いる。上記構成において、始動時には、加熱器７０が作
動し、汚泥供給ポンプ１２から汚泥を加熱した後に、反
応器３０に供給している。反応器３０では、酸化剤と含
水廃棄物としての汚泥の混合流体が、超臨界水溶媒下で
の均一分散状態で酸化剤による酸化分離反応を生じ、酸
化反応により昇温して超臨界温度条件を維持しつつ、主
に水と炭酸ガスに分離される。分解汚泥が冷却ゾーンＣ
に入り、分解汚泥の熱は第２熱交換器３３により、循環
熱媒体に供給される。熱媒体が温まると、予熱ゾーンＡ
の第１熱交換器３２に送られ、予熱ゾーンＡで媒体から
の熱を汚泥に供給し、汚泥を加熱する。この予熱ゾーン
Ａで汚泥に熱が供給され始めると、加熱器７０の作動は
停止する。また、第１熱交換器３２により、汚泥は約４
００℃に加熱される。この約４００℃に加熱された汚泥
は、反応器３０にて酸化分解反応により昇熱し、約６０
０℃以上に発熱する。処理対象の含水有機汚泥の有機物
含有率がある一定値以上であると、その酸化発熱温度は
６００℃超過となる。
反応器３０の間で、酸素供給装置２０の後方には、加熱
器７０が付設され、始動時には作動し、汚泥を加熱して
いる。上記構成において、始動時には、加熱器７０が作
動し、汚泥供給ポンプ１２から汚泥を加熱した後に、反
応器３０に供給している。反応器３０では、酸化剤と含
水廃棄物としての汚泥の混合流体が、超臨界水溶媒下で
の均一分散状態で酸化剤による酸化分離反応を生じ、酸
化反応により昇温して超臨界温度条件を維持しつつ、主
に水と炭酸ガスに分離される。分解汚泥が冷却ゾーンＣ
に入り、分解汚泥の熱は第２熱交換器３３により、循環
熱媒体に供給される。熱媒体が温まると、予熱ゾーンＡ
の第１熱交換器３２に送られ、予熱ゾーンＡで媒体から
の熱を汚泥に供給し、汚泥を加熱する。この予熱ゾーン
Ａで汚泥に熱が供給され始めると、加熱器７０の作動は
停止する。また、第１熱交換器３２により、汚泥は約４
００℃に加熱される。この約４００℃に加熱された汚泥
は、反応器３０にて酸化分解反応により昇熱し、約６０
０℃以上に発熱する。処理対象の含水有機汚泥の有機物
含有率がある一定値以上であると、その酸化発熱温度は
６００℃超過となる。
【００１４】しかし、反応器３０における熱量は、冷却
装置４０の熱交換器４１の熱媒体に供給され、これによ
り、反応槽３０Ａの温度を耐熱温度である６００℃以下
に保持することができる。この結果、有機汚泥を水で希
釈すること無く、反応器３０に供給することができ、処
理量を増大させることができる。また、分解汚泥の温度
を検知することにより反応槽３０Ａの出口温度を算出す
ることができるが、この温度に基づき、冷却装置４０の
冷却熱媒体が反応槽３０Ａの外周を通流する量を調整す
ることができる。反応器３０に供給される有機汚泥の有
機物含有率は必ずしも一定ではなく、したがって反応槽
３０Ａにおける発熱温度も変動する。このような含水率
の変動に基づく反応効率を前記冷却熱媒体の流量制御に
より一定に保持することができ、反応効率を向上させる
ことができるのである。
装置４０の熱交換器４１の熱媒体に供給され、これによ
り、反応槽３０Ａの温度を耐熱温度である６００℃以下
に保持することができる。この結果、有機汚泥を水で希
釈すること無く、反応器３０に供給することができ、処
理量を増大させることができる。また、分解汚泥の温度
を検知することにより反応槽３０Ａの出口温度を算出す
ることができるが、この温度に基づき、冷却装置４０の
冷却熱媒体が反応槽３０Ａの外周を通流する量を調整す
ることができる。反応器３０に供給される有機汚泥の有
機物含有率は必ずしも一定ではなく、したがって反応槽
３０Ａにおける発熱温度も変動する。このような含水率
の変動に基づく反応効率を前記冷却熱媒体の流量制御に
より一定に保持することができ、反応効率を向上させる
ことができるのである。
【００１５】また、冷却装置４０において用いられた冷
却熱媒体は反応槽３０Ａを通過することによって昇温さ
れるが、この熱量を再利用するようにエネルギ回収装置
が設けられている。この回収装置では、冷却熱媒体をボ
イラ４２に送給され、ここでボイラ４２の液体を蒸気に
する。この蒸気がタービン４３に送られ、タービン４３
を回転させ、図示しない発電機等を回転し、発電する。
これにより、反応器３０の反応ゾーンＢでの熱は発電等
に利用され、熱の回収が行われる。
却熱媒体は反応槽３０Ａを通過することによって昇温さ
れるが、この熱量を再利用するようにエネルギ回収装置
が設けられている。この回収装置では、冷却熱媒体をボ
イラ４２に送給され、ここでボイラ４２の液体を蒸気に
する。この蒸気がタービン４３に送られ、タービン４３
を回転させ、図示しない発電機等を回転し、発電する。
これにより、反応器３０の反応ゾーンＢでの熱は発電等
に利用され、熱の回収が行われる。
【００１６】このとき、反応器３０の反応ゾーンＢで生
じ、ボイラ４２に用いられる余裕のカロリー量は次のよ
うになる。予熱ゾーンＡでは、送られて来る１５℃の汚
泥を４００℃に加熱する。このとき、送られる汚泥量
は、処理量１００ｔ−ｗｔ／ｄａｙ（約４１７０ｋｇ−
ｗｔ／ｈｒ）とし、有機物比８０％、固体含有率１０％
とする。酸素消費量は、１４．４ｔｏｎ／ｄａｙとす
る。汚泥の処理した成分は、表１による。
じ、ボイラ４２に用いられる余裕のカロリー量は次のよ
うになる。予熱ゾーンＡでは、送られて来る１５℃の汚
泥を４００℃に加熱する。このとき、送られる汚泥量
は、処理量１００ｔ−ｗｔ／ｄａｙ（約４１７０ｋｇ−
ｗｔ／ｈｒ）とし、有機物比８０％、固体含有率１０％
とする。酸素消費量は、１４．４ｔｏｎ／ｄａｙとす
る。汚泥の処理した成分は、表１による。
【００１７】
【表１】 予熱ゾーンＡでの予熱温度の物性値を、予熱温度４００
℃、水の比エンタルピー約６２０ｋｃａｌ／ｋｇ、酸素
の平均分子比熱７．４ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ℃とする。次
に、反応ゾーンＢでの入熱カロリー量（１０％の空気は
無視する）は、Ｈ2Ｏで約２３１６０００ｋｃａｌ／ｈ
ｒ、固形物（有機）で約６７０００ｋｃａｌ／ｈｒ、固
形物（無機）で約１００００ｋｃａｌ／ｈｒ、酸素で約
５５０００ｃａｌ／ｈｒ、反応熱で約１６６７０００ｋ
ｃａｌ／ｈｒを含めて、合計で約４１１５０００ｋｃａ
ｌ／ｈｒとなる。
℃、水の比エンタルピー約６２０ｋｃａｌ／ｋｇ、酸素
の平均分子比熱７．４ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ℃とする。次
に、反応ゾーンＢでの入熱カロリー量（１０％の空気は
無視する）は、Ｈ2Ｏで約２３１６０００ｋｃａｌ／ｈ
ｒ、固形物（有機）で約６７０００ｋｃａｌ／ｈｒ、固
形物（無機）で約１００００ｋｃａｌ／ｈｒ、酸素で約
５５０００ｃａｌ／ｈｒ、反応熱で約１６６７０００ｋ
ｃａｌ／ｈｒを含めて、合計で約４１１５０００ｋｃａ
ｌ／ｈｒとなる。
【００１８】これに対して、反応ゾーンＢから出熱カロ
リー量は、反応温度６００℃とすると、Ｈ2 Ｏで約３１
３３０００ｋｃａｌ／ｈｒ、生成Ｈ2 Ｏで約１９６００
０ｋｃａｌ／ｈｒ、生成ＣＯ２で約９９０００ｋｃａｌ
／ｈｒ、生成Ｎ2 で約４０００ｋｃａｌ／ｈｒ、固形物
で約１５０００ｋｃａｌ／ｈｒ、合計で約３４４７００
０ｋｃａｌ／ｈｒとなる。
リー量は、反応温度６００℃とすると、Ｈ2 Ｏで約３１
３３０００ｋｃａｌ／ｈｒ、生成Ｈ2 Ｏで約１９６００
０ｋｃａｌ／ｈｒ、生成ＣＯ２で約９９０００ｋｃａｌ
／ｈｒ、生成Ｎ2 で約４０００ｋｃａｌ／ｈｒ、固形物
で約１５０００ｋｃａｌ／ｈｒ、合計で約３４４７００
０ｋｃａｌ／ｈｒとなる。
【００１９】したがって、反応ゾーンＢからボイラ４２
に用いられる余裕のカロリー量は、約６６８０００ｋｃ
ａｌ／ｈｒとなり、この量がボイラ４２で蒸気を発生す
るのに用いられる。この余裕のカロリー量を熱媒体か
ら、ボイラを経てタービンを用いて回収すると、蒸気動
力プラントの総合効率を２７％、熱媒体の効率９％とす
ると、本システムの効率は２４．３％となる。これによ
り、回収電力は約１９０Ｋｗとなる。
に用いられる余裕のカロリー量は、約６６８０００ｋｃ
ａｌ／ｈｒとなり、この量がボイラ４２で蒸気を発生す
るのに用いられる。この余裕のカロリー量を熱媒体か
ら、ボイラを経てタービンを用いて回収すると、蒸気動
力プラントの総合効率を２７％、熱媒体の効率９％とす
ると、本システムの効率は２４．３％となる。これによ
り、回収電力は約１９０Ｋｗとなる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、含水
有機廃棄物原料に酸化剤を供給して超臨界水の条件下で
反応させる反応器と、この反応器の前段と後段の間で熱
媒体を循環させて原料の予熱、冷却をなす循環経路を備
えた超臨界水酸化反応装置において、含水有機廃棄物原
料および酸化剤の送給手段と、当該送給手段により原料
が供給される反応器における予熱部と冷却部間の反応ゾ
ーンにて反応器を囲繞して冷却熱媒体を通流させる熱交
換器を設けることによって、高濃度（高発熱量）の含水
有機廃棄物においても当該熱交換器により反応器出口温
度を上限温度以下に保持させたので、有機廃棄物を希釈
すること無く超臨界水による分解反応を行わせ、同時に
反応器の耐熱温度以下に保持させつつ分解することがで
きる。また、反応器外周を通流する冷却熱媒体の流速を
制御して含水有機廃棄物原料の濃度偏在による反応熱分
布を均等に制御することができる。この結果、超臨界水
酸化反応装置による含水有機廃棄物を効率的に酸化分解
して処理能力の増大と、処理効率の向上を実現ででき
る。また、反応器における酸化反応による発熱の内、原
料を反応させるべく熱量以外の余剰熱をボイラ等に通し
て高圧蒸気を得て、発電等に利用可能でき、従来廃棄さ
れていた超臨界水酸化装置での反応熱の有効利用を図
り、もって熱収支を改善することができるという効果も
得られる。
有機廃棄物原料に酸化剤を供給して超臨界水の条件下で
反応させる反応器と、この反応器の前段と後段の間で熱
媒体を循環させて原料の予熱、冷却をなす循環経路を備
えた超臨界水酸化反応装置において、含水有機廃棄物原
料および酸化剤の送給手段と、当該送給手段により原料
が供給される反応器における予熱部と冷却部間の反応ゾ
ーンにて反応器を囲繞して冷却熱媒体を通流させる熱交
換器を設けることによって、高濃度（高発熱量）の含水
有機廃棄物においても当該熱交換器により反応器出口温
度を上限温度以下に保持させたので、有機廃棄物を希釈
すること無く超臨界水による分解反応を行わせ、同時に
反応器の耐熱温度以下に保持させつつ分解することがで
きる。また、反応器外周を通流する冷却熱媒体の流速を
制御して含水有機廃棄物原料の濃度偏在による反応熱分
布を均等に制御することができる。この結果、超臨界水
酸化反応装置による含水有機廃棄物を効率的に酸化分解
して処理能力の増大と、処理効率の向上を実現ででき
る。また、反応器における酸化反応による発熱の内、原
料を反応させるべく熱量以外の余剰熱をボイラ等に通し
て高圧蒸気を得て、発電等に利用可能でき、従来廃棄さ
れていた超臨界水酸化装置での反応熱の有効利用を図
り、もって熱収支を改善することができるという効果も
得られる。
【図１】本発明の熱媒体循環型超臨界水酸化反応装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
１ 熱媒体循環型超臨界水酸化反応装置、 １０ 汚泥供給装置 １１ 濃縮汚泥タンク １２ 汚泥供給ポンプ ２０ 酸素供給装置 ２１ 液体酸素タンク ２２ 液体酸素供給ポンプ ２３ 気化器、 ３０ 反応器 ３０Ａ 反応槽 ３１ 熱媒体循環経路 ３２ 第１熱交換器 ３３ 第２熱交換器 ４０ エネルギ回収装置 ４１ 第３熱交換器 ４１Ｂ 流量制御バルブ ４１Ｓ センサ ４２ ボイラ ４３ タービン ４４ 復水器 ４５ 復水ポンプ ５０ 分離装置 ５１ 気液分離槽 ５３ 固液分離槽 ６０ 乾燥機 ７０ 加熱器
Claims (2)
- 【請求項１】 含水有機廃棄物原料に酸化剤を供給して
超臨界水の条件下で反応させる反応器と、この反応器の
前段と後段の間で熱媒体を循環させて原料の予熱、冷却
をなす循環経路を備えた超臨界水酸化反応装置におい
て、 含水有機廃棄物原料および酸化剤の送給手段と、当該送
給手段により原料が供給される反応器における予熱部と
冷却部間の反応ゾーンにて反応器を囲繞して冷却熱媒体
を通流させる熱交換器を設けることによって、高濃度
（高発熱量）の含水有機廃棄物においても当該熱交換器
により反応器出口温度を上限温度以下に保持させてなる
とともに、前記熱交換器には流量調整バルブを設け、反
応器外周を通流する冷却熱媒体の流速を制御して含水有
機廃棄物原料の濃度偏在による反応熱分布を均等に制御
することを特徴とする超臨界水酸化反応装置。 - 【請求項２】 前記熱交換器に冷却熱媒体を通流経路に
エネルギ回収手段を設けて、前記反応器における酸化反
応の余剰熱を発電等に利用可能としたことを特徴とする
請求項１に記載の超臨界水酸化反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15803197A JPH10328699A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超臨界水酸化反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15803197A JPH10328699A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超臨界水酸化反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10328699A true JPH10328699A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15662768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15803197A Pending JPH10328699A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超臨界水酸化反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10328699A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001149767A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-05 | Japan Organo Co Ltd | 超臨界水処理装置及び超臨界水処理方法 |
| US6464861B1 (en) | 1999-11-01 | 2002-10-15 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Apparatus for treating flora and fauna waste with hydrothermal reaction |
| JP2010184965A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Tofuku Shoji Kk | 含水有機廃棄物の燃料化システム |
| JP2014000527A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Ricoh Co Ltd | 流体浄化装置 |
| CN103601282A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-02-26 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 超临界水氧化技术处理难降解废水的方法 |
| CN104445573A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 内蒙古天一环境技术有限公司 | 一种新型超临界水氧化综合处理系统及处理方法 |
| WO2019040277A1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Michael Modell | SUPERCRITICAL WATER OXIDATION SYSTEMS FOR ENERGY RECOVERY AND USE THEREOF |
| US10307720B2 (en) * | 2017-06-01 | 2019-06-04 | Xi'an Jiaotong University | Intermediate medium heat exchanging device for supercritical water oxidation system |
| CN114849623A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-05 | 黄迎春 | 一种液相反应容器 |
| KR102472038B1 (ko) * | 2021-09-28 | 2022-11-29 | 엔텍스 주식회사 | 유기성폐기물의 능동대응 가용화시스템 및 가용화방법 |
| CN114849623B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-06-07 | 上海齐达重型装备有限公司 | 一种液相反应容器 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP15803197A patent/JPH10328699A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6464861B1 (en) | 1999-11-01 | 2002-10-15 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Apparatus for treating flora and fauna waste with hydrothermal reaction |
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| CN103601282A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-02-26 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 超临界水氧化技术处理难降解废水的方法 |
| CN104445573A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 内蒙古天一环境技术有限公司 | 一种新型超临界水氧化综合处理系统及处理方法 |
| US10307720B2 (en) * | 2017-06-01 | 2019-06-04 | Xi'an Jiaotong University | Intermediate medium heat exchanging device for supercritical water oxidation system |
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| KR102472038B1 (ko) * | 2021-09-28 | 2022-11-29 | 엔텍스 주식회사 | 유기성폐기물의 능동대응 가용화시스템 및 가용화방법 |
| CN114849623A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-05 | 黄迎春 | 一种液相反应容器 |
| CN114849623B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-06-07 | 上海齐达重型装备有限公司 | 一种液相反应容器 |
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