JPH11244685A - 高温流体生成装置 - Google Patents

高温流体生成装置

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JPH11244685A
JPH11244685A JP10368387A JP36838798A JPH11244685A JP H11244685 A JPH11244685 A JP H11244685A JP 10368387 A JP10368387 A JP 10368387A JP 36838798 A JP36838798 A JP 36838798A JP H11244685 A JPH11244685 A JP H11244685A
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JP
Japan
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fluid
temperature fluid
pressure
generation device
temperature
Prior art date
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Ceased
Application number
JP10368387A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael H Spritzer
エイチ. スプリツェル ミカエル
David A Hazlebeck
エー. ハズルベック ダビッド
Kevin W Downey
ダブリュウ. ダウニイ ケビン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
General Atomics Corp
Original Assignee
Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
General Atomics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換率がよく、被加熱流体を目的温度に短
時間で加熱することができ、コンパクトに構成すること
のできる高温流体生成装置を提供する。 【解決手段】 一端に開口部15を有する耐圧容器11
に、この耐圧容器11内へ加圧燃料、酸化剤を含む加圧
流体を供給する供給管路21と、この供給管路21から
耐圧容器11内へ供給された燃料に着火するための点火
手段31とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高温流体生成装
置に関し、特に廃棄物分解、エネルギー生成または化学
物質製造を目的とする超臨界状態または亜臨界状態下の
水熱処理装置の立ち上げに好適な高圧下での高温流体生
成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被反応物を水熱処理して酸化分解した
り、エネルギーを生成したり、または化学物質を製造す
る水熱処理方法および水熱処理システムは、30年以上
に亘って研究され、利用されてきている。特に近年、3
74℃以上、220気圧以上の超臨界状態で、または、
例えば374℃以上、25気圧以上220気圧未満、あ
るいは374℃以下、220気圧以上、あるいは374
℃未満、220気圧未満であっても臨界点に近い高温高
圧状態である亜臨界状態で、被反応物と酸化剤を含んだ
水とを反応させることにより、燃焼を含む酸化反応(以
下、反応と言うことがある。)を生じさせる水熱処理が
注目されている。
【0003】水熱処理により被反応物を酸化分解する場
合、図1に示すように、酸化剤を含んだ加圧水を供給管
路3から加熱器1に導入し、加熱器1で加熱した後に供
給管路4へ供給する一方、燃料を含んだ加圧された被反
応物を供給管路5へ供給する。供給管路4,5に接続さ
れた供給管路6から両者を水熱処理装置2へ供給し、反
応させる。その結果得られた反応生成物は、目的に応じ
て常温、常圧に戻して処分するか、または有用エネルギ
ー源として回収される。
【0004】このような水熱処理装置2は高温高圧状態
で運転されるが、水熱処理装置2が反応温度近くまで予
熱されていないと反応が開始しないため、通常、予め加
熱器1で高温高圧化した流体を水熱処理装置2へ供給し
て予備加熱した後、定常状態近くで運転が開始される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加熱器1は、流通管路内側を流れる流体を外側から加熱
する間接加熱の構成になっているので、熱交換効率が悪
く、流体を目的温度に加熱するのに時間がかかり、水熱
処理装置2を立ち上げるのに時間がかかる。そこで、効
率よく熱交換を行わせようとすると、流通管路を加熱器
1内で蛇行させる等の方法で管路長を長くしなければな
らないため、加熱器1が大型化してしまう。
【0006】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、水熱処理装置等の耐圧反応
装置を目的温度に短時間で加熱することができ、コンパ
クトに構成することのできる高温流体生成装置を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、高圧下で燃
焼反応を利用して高温流体を生成する高温流体生成装置
であって、一端に開口部を有する耐圧容器と、この耐圧
容器内へ燃料と酸化剤を含む加圧流体を供給する供給管
路と、この供給管路から耐圧容器内へ供給された燃料に
着火するための点火手段とからなるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図2は水熱処理システムにおけるこ
の発明の高温流体生成装置の配置の一例を示す概略図で
あり、図1と同一または相当部分に同一符号を付して説
明を省略する。図2において、7はこの発明の高温流体
生成装置を示し、供給される燃料と流体中の酸化剤とを
反応させて流体を加熱することにより、高温流体を生成
して耐圧反応装置2へ供給管路8,6を介して供給し、
耐圧反応装置2を早期に立ち上げるものである。
【0009】図3はこの発明の高温流体生成装置の一実
施形態を示す縦断面図である。図3において、高温流体
生成装置7は、耐圧容器11と、この耐圧容器11へ燃
料と酸化剤を含む加圧流体を供給する供給管路21と、
耐圧容器11内へ供給された燃料に着火させて燃焼反応
を起こさせるための点火手段31とで構成されている。
上記した耐圧容器11は、円筒部12と、この円筒部1
2の一端に取り付けられた供給部13と、円筒部12の
他端側に連設され、漏斗状に狭まった狭窄部14と、狭
窄部14の先端に設けられ、反応生成物である高温流体
を排出する開口部15とで構成されている。
【0010】また、供給管路21は、供給部13の中心
または中心近傍に円筒部12の軸方向へ向けて取り付け
られている。さらに、点火手段31は円筒部12に供給
された燃料に着火できるように取り付けられ、この点火
手段31として、例えばグロープラグが使用できる。
【0011】上記した燃料としては、例えば重油、軽
油、灯油、ガソリン、天然ガス、LPG、その他の可燃
性流体が使用できる。また、酸化剤としては、例えば空
気、酸素、過酸化水素水、過塩素酸塩、オゾン、亜酸化
窒素、その他の酸化性物質が使用できるが、以下では空
気を例にとって説明する。さらに、流体としては、熱媒
体となるものであれば何でもよく、空気、窒素ガス、ヘ
リウムガス、アルゴンガス、ネオンガスなどがあげられ
る。空気を用いると、酸化剤も含有しているので、好ま
しい。この場合、空気は、燃料を燃焼させるのに必要な
理論値以上を供給すればよい。
【0012】次に、酸化剤を含む流体として空気を例に
とって高温流体の生成について説明する。まず、燃料と
加圧空気を供給管路21から耐圧容器11内へ供給しな
がら点火手段31に電圧を印加することにより、点火手
段31が赤熱されてそれに触れさせることによって燃料
の燃焼を開始させる。燃料が燃焼することによって熱が
発生するので、燃焼ガスは高温に加熱され、開口部15
から噴出する。供給する空気を段階的に昇圧すると、そ
の結果、高圧下に高温流体が排出され、開口部15を例
えば耐圧反応装置2に接続すると、この高温流体で耐圧
反応装置2内を急速に加熱することができる。なお、点
火手段31は燃焼開始の短時間だけ通電すればよい。
【0013】このように、この発明においては、直接加
熱により高温流体を生成するので、加熱効率がよく、耐
圧反応装置2内を目的温度、圧力に短時間で加熱するこ
とができ、耐圧反応装置2をスムーズに立ち上がらせる
ことができる。また、耐圧容器11内で燃料を燃焼させ
ることで高温流体を得ることができるので、高温流体生
成装置7をコンパクトに構成することができる。さら
に、空気を高圧で供給するので、空気密度が上昇して熱
容量が大きくなるため、加熱効率がさらによくなり、高
温流体生成装置7をさらにコンパクトに構成することが
できる。
【0014】なお、図3に点線で示すように、加圧され
た空気を円筒部12の内周面に沿って供給する流体供給
管路22を別途設けてもよい。この場合、供給部13の
周縁に円筒部12の軸方向へ向けて同心円上に複数の流
体供給管路22を配設する。このように複数の流体供給
管路22を配設し、円筒部12の内周面に沿って供給す
ることにより、熱媒体としての機能の他、耐圧容器11
壁へ熱が伝わることを低減する断熱効果を生じさせるこ
とができる。
【0015】また、図3に点線で示すように、耐圧容器
11の内面に沿って旋回流となるように円筒部12に流
体供給管路22を取り付けても、同様な効果を得ること
ができるのは言うまでもない。これにより、耐圧容器1
1壁自体はあまり高温とならないので、安価な材料で構
成でき、安価に製作することができる。
【0016】次に、図4に示す縦断面図に基づいてこの
発明の高温流体生成装置の別の実施形態を説明する。図
4において、高温流体生成装置7は、耐圧容器11と、
耐圧容器11内に設けられた内筒41と、供給管路21
と、耐圧容器11壁に熱が伝わるのを低減させる流体供
給管路23と、点火手段31とで構成されている。
【0017】内筒41は、軸が円筒部12の軸方向へ向
き、円筒部12と所定の間隔を保って空間51を形成す
るように、一端が供給部13に取り付けられており、内
筒41の内側には燃料と加圧空気を供給する供給管路2
1、点火手段31を位置させてある。そして、流体供給
管路23は、空間51へ冷却流体または断熱流体を吹き
出すように、供給部13に円筒部12の軸方向へ向けて
同心円上に複数配設されている。もちろん、流体供給管
23は上記のように耐圧容器11の内面に沿って空間5
1に旋回流となるように円筒部12に取り付けてもよ
い。なお、空間51は、開口部15に連通している。
【0018】この実施形態の場合、流体供給管路23
に、例えば空気を供給することにより、空間51を流れ
る流体によって耐圧容器11壁は断熱および冷却され
る。特に、内筒41を取り付けることによって、空間5
1として安定した断熱流体層を確保できるので、耐圧容
器11の温度をさらに低く保つことができる。なお、空
間51に空気を流すものに限らず、断熱材を充填するも
のでも同様の効果を生じる。
【0019】図5は水熱処理システムにおける高温流体
生成装置の他の利用例を示す概略図であり、図1〜図4
と同一または相当部分に同一符号を付して説明を省略す
る。この図5における高温流体生成装置7は、耐圧反応
装置2の立ち上げ時だけでなく、例えば被燃焼原料のカ
ロリーが低い時に運転中も予熱装置として使用し続けら
れるもので、図2における供給管路3,4、加熱器1の
ラインを省略し、供給管路5から被反応物のみを供給
し、水、空気、燃料は高温流体生成装置7に供給される
もので代替するものである。この場合、水熱処理装置2
の立ち上げ時は空気量を増加させて水の量を絞り、立ち
上げ後は水熱反応を生じさせるために空気量を必要最低
量に絞って水の量を増加させる。
【0020】図5に示すように高温流体生成装置7を配
設して利用することにより、所期の目的を達成すること
ができるとともに、従来から利用していた加熱器1を省
略することができる。また、配管8を省略し、高温流体
生成装置7の開口部15を耐圧反応装置2に直結して配
設しても、所期の目的を達成することができる。
【0021】なお、燃焼ガスの高比熱化のために水を耐
圧容器11内へ供給してもよく、その場合、水を供給管
路21や流体供給管路22,23で供給したり、別途供
給管路を設けてもよく、さらに、燃料を供給する供給管
路と、酸化剤を供給する供給管路とを別々に設け、その
供給管路の一方または双方で供給してもよい。このよう
に高温流体生成装置7に燃料、酸化剤、さらに水を供給
した場合、生成圧力に応じて超臨界状態または亜臨界状
態の水を生成できるので、これを耐圧反応装置2へ供給
すれば、立ち上げを一層速くすることができるととも
に、低発熱量物質の水熱反応を促進することができる。
この場合、高温流体生成装置7の入口、出口の温度、圧
力を調整することにより、超臨界状態または亜臨界状態
とすることができる。
【0022】上記したように流体供給管路22,23か
ら流体を供給したが、この流体は空気の他、窒素ガスな
どが利用できる。また、空間51に流体を供給せず、断
熱材を充填せずに、単なる空間としても同様な効果を得
ることができることは言うまでもない。さらに、耐圧反
応装置2を超臨界状態または亜臨界状態にして酸化反応
させる例で説明したが、例えば同状態で酸化剤を用いず
加水分解を行う場合や、超臨界状態または亜臨界状態以
外の水熱処理で使用するものにも適用できることは言う
までもない。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、耐圧
容器内で燃料を燃焼させることで高温流体を得ることが
できるので、高温流体生成装置をコンパクトに構成する
ことができる。また、燃料と酸化剤を高圧で供給するの
で、燃料と酸化剤密度が上昇して見掛けの発熱量が大き
くなるため、加熱効率がさらによくなり、高温流体生成
装置をさらにコンパクトに構成することができる。さら
に、被加熱流体を直接燃焼ガスで加熱するので、加熱効
率がよく、被加熱流体を目的温度に短時間で加熱するこ
とができる。
【0024】また、耐圧容器壁を冷却、断熱する構成に
したので、耐圧容器の温度上昇を低く抑えることができ
るため、耐圧容器を安価な材料で構成でき、高温流体生
成装置を安価に製作することができる。さらに、燃焼ガ
スの熱を逃がさないようにしたので、被加熱流体を一層
高温に加熱することができる。また、内筒を設けて断熱
流体層を確保する空間を形成したので、耐熱容器の温度
をさらに低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水熱処理システムの概略構成を示す説明図であ
る。
【図2】水熱処理システムにおけるこの発明の高温流体
生成装置の配置の一例を示す概略図である。
【図3】この発明の高温流体生成装置の一実施形態を示
す縦断面図である。
【図4】この発明の高温流体生成装置の別の実施形態を
示す縦断面図である。
【図5】水熱処理システムにおける高温流体生成装置の
他の利用例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 加熱器 2 水熱処理装置 3〜6 供給管路 7 高温流体生成装置 8 供給管路 11 耐圧容器 12 円筒部 13 供給部 14 狭窄部 15 開口部 21 供給管路 22,23 流体供給管路 31 点火手段 41 内筒 51 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミカエル エイチ. スプリツェル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ディエゴ (72)発明者 ダビッド エー. ハズルベック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ディエゴ (72)発明者 ケビン ダブリュウ. ダウニイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ディエゴ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧下で燃焼反応を利用して高温流体を
    生成する高温流体生成装置であって、 一端に開口部を有する耐圧容器と、 この耐圧容器内へ燃料と酸化剤を含む加圧流体を供給す
    る供給管路と、 この供給管路から前記耐圧容器内へ供給された前記燃料
    に着火するための点火手段とからなる、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の高温流体生成装置にお
    いて、 前記耐圧容器内へ前記供給管路または別の供給管路を介
    して水を供給する、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の高温流
    体生成装置において、 前記耐圧容器の周面に沿って冷却流体または断熱流体を
    供給する流体供給管路を設けた、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の高温流体生成装置にお
    いて、 前記流体供給管路は前記耐圧容器内に旋回流を生じさせ
    るように取り付けられている、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
    記載の高温流体生成装置において、 前記耐圧容器内に、前記耐圧容器の周面と所定の空間を
    保って内筒が取り付けられている、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の高温流体生成装置にお
    いて、 前記空間に断熱材を充填した、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の高温流体生成装置にお
    いて、 前記空間に流体供給管路を介して断熱流体を供給する、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項7のいずれか1項に
    記載の高温流体生成装置において、 前記開口部が超臨界状態または亜臨界状態で行われる水
    熱反応装置に接続されている、 ことを特徴とする高温流体生成装置。
JP10368387A 1997-12-31 1998-12-25 高温流体生成装置 Ceased JPH11244685A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7012697P 1997-12-31 1997-12-31
US60/070:126 1997-12-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11244685A true JPH11244685A (ja) 1999-09-14

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ID=22093283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10368387A Ceased JPH11244685A (ja) 1997-12-31 1998-12-25 高温流体生成装置

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JP (1) JPH11244685A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008055285A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Fujimura Tsusho Kk 水蒸気の水成分と水蒸気の熱にて被処理物を水熱処理する水熱処理装置と方法

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008055285A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Fujimura Tsusho Kk 水蒸気の水成分と水蒸気の熱にて被処理物を水熱処理する水熱処理装置と方法

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