TW200811056A - Hydrothermal treatment device and hydrothermal treatment method for hydrothermally treating materials by water component of steam and heat of steam - Google Patents

Description

200811056 (1) · 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關以水蒸氣及其熱來處理食品殘渣、木屑 、紙屑、廚餘、食物剩飯之外，塑膠容器便當與塑膠袋包 裝飯糰的殘餘物等被處理物的水熱處理。 【先前技術】 • 近年來，對於環保與資源循環的意識的提昇，提出種 種變更被處理物焚化處理的既有處理技巧的技巧（例如， 曰本專利文獻1 )。該專利文獻是將食品殘渣、木屑、紙 屑、廚餘、食物剩飯等一般廢棄物作爲被處理物以高溫· 高壓的水蒸氣水熱處理後製造飼料或堆肥。 〔專利文獻1〕 日本特開2003-47409號公報 專利文獻1中提出以水蒸氣的水成份及水蒸氣的熱對 於被處理物進行水熱處理時，使處理鍋內在低於IMPa的 ® 壓力下形成1 5 0°C前後的溫度。隨著水熱處理硏究的深入 ，在處理環境更高溫高壓化下，可預料獲得使塑膠容器便 當及塑膠袋包裝飯糰的剩飯（以下，爲方便起見稱該等爲 含塑膠的剩飯）與一般廢棄物混合的被處理物同樣進行水 £ 熱處理。 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 但是，水熱處理的處理條件即使在高溫•高壓化下， -5- 200811056 (2) 由於高溫•高壓水蒸氣的處理鍋導入時受到水蒸氣產生源 的鍋爐能力的限制，導致高溫高壓下的水熱處理不能進行 的現狀。並且，除了水熱處理的處理能力提昇之外同時獲 得處理鍋的大型化，但是仍就殘留有隨著鍋的大型化進行 水熱處理時處理條件的確保與維持上有改良等餘地。 除此之外，爲了處理效率的提昇，水熱處理完成後， 期待迅速的處理產生物的排出進行下次處理儘早的開始。 但是，處理鍋爲高溫高壓的水蒸氣所充滿，因此除了該水 蒸氣排出之外，必須要因處理鍋的冷卻使得溫度降低與壓 力降低，導致隨著鍋的大型化而需要長時間鍋的溫度降低. 與壓力降低。因此，仍殘留有下次被處理物的水熱處理爲 止的縮短化，乃至處理效率提昇上的改良等餘地。 本發明是爲了解決藉著處理鍋的水蒸氣的水成份與水 蒸氣的熱進行水熱處理時的上述問題點所硏創而成’以獲 得水熱處理的處理條件的簡單維持與處理效率提昇’或兼 具雙方效果爲目的。 〔解決課題用的手段〕 爲解決上述課題的至少一部份，本發明的水熱處理裝 置及其方法是在以水蒸氣的水成份與水蒸氣的熱進行被處 理物的水熱處理時，在具有上述被處理物的投入口與排出 口的中空處理鍋中，從上述投入口投入上述被處理物’從 產生水蒸氣的水蒸氣產生源將水蒸氣壓送到該處理鍋的內 部。如上述藉著水蒸氣壓送，使處理鍋內部接觸到壓送投 -6 - 200811056 (3) 入後的被處理物的水蒸氣，形成以水蒸氣具有的熱來處理 被處理物的水熱處理的狀態。並且，在上述水蒸氣導入後 的上述處理鍋內攪拌上述投入後的被處理物，使被處理物 ’毫無遺漏地持續接觸水蒸氣，可獲得對被處理物一致的熱 • 傳送，進行水熱處理。 上述水熱處理的進行時，來自水蒸氣產生源的高溫高 壓水蒸氣的持續壓送雖是不可或缺，但是水蒸氣產生源的 Φ 能力上，高溫高壓的水蒸氣的穩定壓送及壓送水蒸氣的高 溫高壓化有所限制，因此有鑒於上述實際的知識，本發明 在水熱處理時獲得處理環境的維持。亦即，除了加熱導人, 上述處理鍋的水蒸氣將水蒸氣送出到上述處理鍋內，不論 水蒸氣產生源的能力爲何皆可獲得高溫高壓水蒸氣的穩定 壓送及壓送水蒸氣的高溫高壓化，獲得水熱處理的處理環 境的維持。此時，水蒸氣的加熱是以水蒸氣導入處理鍋的f 路徑進行極爲簡便。 • 又，上述處理鍋的內部在上述水熱處理的開始前導入 加壓氣體，可以使處理鍋內預先形成高壓環境，獲得水熱 處理的處理環境的高壓化，水熱處理的處理環境得以維持 。或者，從上述處理鍋排出上述水熱處理結束後的上述處 | 理鍋的殘餘水蒸氣蓄積在中空容器內，將該蓄積的水蒸氣 噴射於上述處理鍋的上述投入口所投入的下次處理用的上 述被處理物，使下次處理的被處理物升溫，抑制下次的水 熱處理時被處理物投入所致的溫度下降，可獲得水熱處理 開始當初之處理環境的維持。由於下次之被處理物的升溫 200811056 (4) 是以殘餘水蒸氣進行’因此不需要另外準備被處理物升溫 用的熱源，獲得構成上的簡化及省資源化。 具有以上說明構成的本發明也可以採取以下的樣態。 例如，配設來自水蒸氣產生源的水蒸氣導入上述處理鍋內 k 部用的水蒸氣導入通路，對於上述處理鍋的複數個導入處 進行水蒸氣導入，該複數個導入處的至少之一作爲上述處 理鍋的上述排出口，可將上述排出口的上述被處理物推回 • 上述處理鍋內。如此一來，高溫高壓下正進行水熱處理的 期間，可避免被處理物堵塞排出口而固化，或者堵塞排出 口等。因此可順利地進行水熱處理後的處理完成物的排出 〇 另外，也可以具備：在上述處理鍋的周圍形成中空的 流體導入部，可進行導入該流體導入部的流體與上述處理 鍋之間的熱交換的熱交換鍋；上述水熱處理結束後，將溫 度低於殘留在上述處理鍋內的殘留水蒸氣溫度的低溫流體 ^ 導入上述熱交換鍋的流體導入手段；及上述水熱處理結束 後將上述殘留水蒸氣從上述處理鍋排出的水蒸氣排出手段 。如此一來，水熱處理後的處理鍋藉著和低溫流體的熱交 換，在短時間可有效地冷卻促進內部的溫度降低與壓力降 低之外，並可排出殘留水蒸氣。因此，除了可獲得已述的 水熱處理的處理環境之外，下次被處理物的水熱處理爲止 的縮短化，更可獲得處理效率的提升。 上述熱交換鍋與對於該鍋的低溫流體導入可以和水熱 處理的處理環境維持獨立地構成，因此可獲得下次被處理 -8 - 200811056 (5) 物的水熱處理爲止的縮短化，以至處理效率的提升。 爲了獲得熱交換鍋與低溫流體導入，對熱交換鍋的低 溫流體的導入時，也可以將流體溫度持續從上述殘留水蒸 氣的溫度緩緩降低倒入流體。因此，可抑制熱交換對象的 處理鍋急劇的溫度變化（溫度降低），可理想地確保處理 鍋的耐久性。 又，加上對熱交換鍋進行低溫流體導入，也可以在下 • 次的上述被處理物的水熱處理時，進行導入上述熱交換鍋 完後的上述低溫流體的排出之後，將上述水蒸氣產生源生 成的水蒸氣導入上述熱交換鍋內。如此一來，下次的水熟 處理中’也可以藉著與導入熱交換鍋的水蒸氣熱交換使的 處理鍋升溫，賦予對於下次水熱處理的環境維持。 以上說明的本發明的水熱處理是以例如將處理鍋內的 處理環境設定在約2Mpa程度的高壓下約200 °C的高溫環 境爲佳。設定在上述高溫高壓環境下時，也可以水熱處理 ^ 含塑膠剩飯與一般廢棄物混合的被處理物，對於環境維護 、資源循環的點而言極爲理想。並且，根據上述的本發明 ，可賦予約2Mpa/約200°C的高溫高壓下進行水熱處理 時的處理環境維持、生產效率提升。 【實施方式】 接著，根據實施例說明本發明的實施形態。第1圖是 表示本發明實施例的水熱處理裝置1 00的槪略構成方塊圖 -9 - 200811056 (6) 如圖示，本實施例的水熱處理裝置1 0 0，具備：處理 鍋110、鍋爐120、蒸氣過熱加熱器130、壓縮機135、熱 交換鍋1 4 0、冷卻裝置1 5 0、廢棄物投入斗1 6 〇及控制裝 置1 7 0。處理鍋1 1 〇是作爲處理本實施例中被處理物之食 品殘渣等一般廢棄物或含塑膠剩飯用的中空處理鍋，具備 抗壓性與耐溫度性的鋼製或者不銹鋼製的鍋。並且，該處 理鍋110在鍋的上下具備備處理物的投入口 111與排出口 • 1 1 2，鍋內部具備可自由轉動的複數個攪拌葉片1 1 3。投 入口 111是藉著受到控制裝置170控制而驅動的開口開合 機器1 1 4而開合，被處理物的投入時開口，到下次被處理 物投入時爲止呈關閉狀態。排出口 112是藉著受到控制裝 置1 70控制而驅動的開口開合機器1 1 5而開合，被處理物 的處理（水熱處理）完成時開口，在水熱處理的期間是形 成關閉狀態。從排出口 1 1 2所排出的處理完成物，即後述 的堆肥、飼料、燃料等是藉著未圖示的搬送裝置搬送到外 _ 部。 攪拌葉片1 1 3是隨著處理鍋1 1 0外部的馬達1 1 6的轉 動在處理鍋1 1 〇的內部轉動，攪拌投入處理鍋1 1 〇內部後 的被處理物。如後述，處理鍋1 1 〇的內部由於導入高溫高 ~ 壓的水蒸氣而以水蒸氣充滿，因此攪拌葉片113轉動攪拌 被處理物，可以使被處理物毫無遺漏地持續接觸水蒸氣， 對於被處理物獲得熱一致的傳送。 處理鍋1 1 0安裝有檢測內部溫度的鍋溫度感測器200 ，及檢測內部壓力的鍋壓力感測器20 1，該等的感測器是 -10- 200811056 (7) 對控制裝置1 70輸出檢測訊號。控制裝置1 70接受來 等感測器的輸出訊號，驅動控制鍋爐1 20及蒸氣過熱 器1 3 0等。針對以上機器控制的模式如後述。 鍋爐120接受來自控制裝置170的控制訊號藉著 示的熱源產生水蒸氣，將水蒸氣押送到其下游的蒸氣 加熱器130以至處理鍋110。水蒸氣是從鍋爐120經 處理鍋110所配設的稅蒸氣導入管180，導入至處 110。水蒸氣導入管180分支成複數個管路而配管形 處理鍋110，從處理鍋110的複數處的噴出孔朝處理 噴出水蒸氣。藉上述水蒸氣噴出，將水蒸氣導入到處 110的內部。從水蒸氣導入管180分支的分支水蒸氣 管181被配管在配置於處理鍋110的排出口 112的噴 182，從該噴出孔182朝著處理鍋110的內部噴出水 。噴出孔1 8 2在排出口 1 1 2配設使處理鍋110的內部 ，因此具體而言在鍋下方位置的排出口 11 2向上定向 ，因此從噴出口 1 8 2所噴出的水蒸氣將排出口 1 1 2的 理物推回到處理鍋110的內部。 第1圖中，雖然省略水蒸氣導入管1 80的分支形 但是從水蒸氣導入管180分支成複數支分支水蒸氣導 180a、180b、180c等。因此，處理鍋 11〇的內部是 從複數支分支水蒸氣導入管所分別對應的噴出孔同時 的水蒸氣，急速地且毫不遺漏地加以充滿。上述水蒸 導入•充滿是藉著鍋爐〗20的水蒸氣壓送所引起，本 例是使處理鍋〗1 〇的內部壓力形成約2MP a。 自該 加熱 未圖 過熱 由跨 理鍋 成於 鍋內 理鍋‘ 導入 出孔 蒸氣 定向 配置 被處 態， 入管 藉著 噴出 氣的 實施 -11 - 200811056 (8) 接受上述水蒸氣導入的處理鍋110具有雙系統的水蒸 氣排出系。其中之一排出系具備水蒸氣排出管1 93與該等 管路的閥1 94與消音器1 95的排出系，從處理鍋1 ! 〇將水 蒸氣直接排出到大氣中。該排出系相當於將水熱處理結束 後處理鍋11 〇所殘留的水蒸氣（殘留水蒸氣）從處理鍋 1 1 0排出的水蒸氣排出手段。 另一方的排出系是作爲在水熱處理的結束時機將殘留 # 在處理鍋11 〇內部的水蒸氣（殘留水蒸氣）噴射到供給下 次水熱處理的被處理物，使得該被處理物在水熱處理之前 升溫之用，真備：從處理鍋11 〇配管至廢棄物投入斗1 60 爲止的水蒸氣回流管196，及該等管路的閥197與蓄壓器 198及蓄壓器下游的閥199。閥197爲中空容器，在閥 197的管路開放、閥199的管路關閉期間蓄積處理鍋110 的殘留水蒸氣，將此蓄積的殘留水蒸氣在閥197的管路關: 閉、閥1 99的管路開放的期間噴射至廢棄物投入斗1 60的 ® 被處理物（下次處理用的被處理物）。藉此’將下次處理 被處理物在水熱處理前加以升溫’使水蒸氣回流管1 96與 蓄壓器198同時作用構成本發明的升溫機構，相當於本發 明的維持手段之一。 蒸氣過熱加熱器130在鍋爐120的下游側圍繞著水蒸 氣導入管180配設，以未圖示加熱器的熱賦予通過水蒸氣 導入管1 80的水蒸氣將該等水蒸氣加熱之外，對其下游的 處理鍋1 1 〇側送出加熱後的水蒸氣。.藉此，該蒸氣過熱加 熱器1 3 0使處理鍋1 1 〇的內部以高溫水蒸氣的熱形成高溫 -12- 200811056 (9) 環境，因此相當於本發明的水蒸氣加熱機構’相 明的維持手段之一。本實施例中，藉著蒸氣過 1 3 0的加熱，將升溫至2 0 0 °C爲止的水蒸氣壓送 1 1 0。因此，處理鍋1 1 0接受高溫高壓的水蒸氣 力約2MPa使溫度形成約20(TC的高溫環境下’ 下藉著攪拌葉片11 3持續攪拌被處理物，進行水 水蒸氣導入管180在受蒸氣過熱加熱器130 ♦ 域中具備蛇行的管路，因此利用蒸氣過熱加熱器 熱是藉著水蒸氣導入管1 80的蛇行，使路徑在長 行。因此，可提升利用蒸氣過熱加熱器1 3 0的水 效率。 上述水蒸氣導入管180的開關是接收來自 170的驅動訊號而驅動的閥183及噴出孔附近的 進行。分支水蒸氣導入管180a〜180c等同樣是 路的噴出孔附近的未圖示的閥開合。此時，對於 ® 氣導入管181，除了擔任已說明的蒸氣噴出進行 物的推回功能，僅藉著最上游的閥1 83進行開合 分支水蒸氣導入管1 8 1以外的分支水蒸氣導入管 是在該等管路關閉的狀態下，構成僅從分支水蒸 1 8 1噴出水蒸氣。針對僅從該分支水蒸氣導入管 蒸氣噴出如後述。 在上述水蒸氣導入管1 8 0安裝檢測通過水蒸 感測器1 9 0，鍋爐1 2 0及蒸氣過熱加熱器1 3 0安 過水蒸氣溫度的感測器1 9 1〜1 92。該等感測器 當於本發 熱加熱器 到處理鍋 導入，壓 在該環境 熱處理。 加熱的區 1 3 0的加 的範圍進 蒸氣加熱 控制裝置 閥184來 藉著各管 分支水蒸 之被處理 。亦即， 180 a 等 氣導入管 1 8 1的水 氣壓力的 裝檢測通 的檢測訊 -13- 200811056 (10) 號輸出到控制裝置1 70，使用在控制裝置1 70控制鍋爐 120與蒸氣過熱加熱器130等。並且，在水蒸氣導入管 180與分支水蒸氣導入管181等的各分支水蒸氣導入管 180a〜180c等，除了防止水蒸氣逆流的未圖示的逆流閥 之外，並可適當設置壓力過剩上升時除了減壓之外並進行 氣體排出的未圖示的排出閥。 並且從分支水蒸氣導入管181更分支有分支水蒸氣導 # 入管1 85，該分支水蒸氣導入管1 85是經由閥1 86、減壓 機器單元1 87，將減壓水蒸氣導入到後述的熱交換鍋1 40 的內部。針對此一導入時機是如後述。 壓縮機1 3 5是經由閥1 3 6與處理鍋1 1 0連接，將大約 2Mpa的高壓空氣導入處理鍋1 10的內部。該高壓空氣的 導入是如後述，由於是在處理鍋110的水熱處理之前進行 以作爲處理環境維持之用，因此壓縮機1 3 5是相當於本發 明的加壓空氣導入機構，相當於本發明的維持手段之一。 ® 熱交換鍋140具備形成中空以包圍處理鍋110的胴體 部周圍的流體導入部1 4 1。該流體導入部1 4 1爲密閉狀與 處理鍋1 1 0的導體側壁接觸，因此可進行導入流體導入部 1 4 1的流體與處理鍋1 1 0之間的熱交換。導入至流體導入 部1 4 1的流體在本實施例中是如後述爲冷卻水與水蒸氣。 亦即，熱交換鍋1 40具備作爲自流體導入部1 4 1的流體排 出部的冷卻水排出管1 42與水蒸氣排出管1 43，藉著以控 制裝置170所驅動控制的各管路的閥144〜145，進行流 體導入部1 4 1的冷卻水排出、水蒸氣排出。對於熱交換閥 -14- 200811056 (11) 1 40的流體導入部1 4 1的冷卻水導入是由後述的冷卻裝置 1 50進行，水蒸氣導入是經已說明的分支水蒸氣導入管 1 8 5進行。針對冷卻水•水蒸氣的導入•排出時機是如後 述。再者，水蒸氣排出管1 43在圖中雖是描繪於下方，但 是實際上是設置在流體導入部1 4 1的上部’不會造成冷卻 水導入•排出上的阻礙。 冷卻裝置150具備第1水槽151與第2水槽152，以 • 混合閥1 5 3混合兩水槽內的冷卻水’將其混合冷卻水經由 冷卻配管154與其管路的閥155導入熱交換鍋140的流體 導入部1 4 1。對於該流體導入部1 4 1的冷卻水導入是在處 理鍋110的水熱處理結束後進行。第2水槽152在水槽內 具備從水蒸氣導入管18〇分支的熱交換用配管188的螺旋 管部，藉通過該配管的水蒸氣，使水槽內的冷卻水維持在 預定溫度，例如5 0〜8 0 °C的程度。熱交換用配管〗8 8时 分支處配設有分流閥189，以該分閥189所決定的分流通 ® 過量，水蒸氣通過熱交換用配管188。因此’冷卻裝置 1 50可以將來自對應混合閥1 53之混合比的第1水槽1 5 1 側的冷卻水量與來自第2水槽1 5 2側的冷卻水量來決定溫 度的冷卻水送入到流體導入部1 4 1。從冷卻裝置1 5 0導入 流體導入部1 4 1的冷卻水（混合冷卻水）的溫度在第2水 槽152的冷卻水溫度（50〜8 0°C )爲上限，該溫度較導入 處理鍋1 10的水蒸氣溫度（200 °C )低溫。因此，冷卻裝 置150相當於本發明的流體導入手段。 廢棄物投入斗160是以和處理鍋1 10的水熱處理循環 -15- 200811056 (12) 一致的時機持續地輸送被處理物，投入到 控制裝置1 70是總括進行本實施例水熱處 制，以具有記憶執行邏輯運算的 CPU 1 ROM、數據可暫時讀取的RAM等的電腦 控制裝置1 70輸入來自已說明的種種感測 反應來自上述檢測訊號與未圖示的操作盤 參數，執行閥183等種種的閥驅動控制、 • 器驅動控制。 接著，針對本實施例的水熱處理裝置 處理程式說明如下。第2圖是表示該水熱 步驟圖。在水熱處理的說明之前，針對爲 進行，水熱處理裝置1 00執行的處理說明 控制裝置170輸入水蒸氣導入管180 蒸氣過熱加熱器1 3 0的感測器1 9 1、鍋尤 192、處理鍋1 1〇的鍋溫度感測器200 ® 2 0 1的檢測訊號，持續控制鍋爐1 2 0的運 產生量、壓送量等），控制蒸氣過熱加熱 態（加熱溫度等）。藉此，水熱處理裝置 氣以穩定的溫度•壓力（200 °C / 2 MPa) 理鍋1 1 0。此時，對於處理鍋1 1 0的水蒸 可以考慮和被處理物接觸導致的冷卻，導 溫度約1 0 °c的水蒸氣。 又，控制裝置170是進行冷卻裝置 1 52的溫度控制。亦即，進行設置在水蒸 投入口 1 1 1內。 理裝置100的控 或程式或數據的 所構成。並且， 器的檢測訊號， 的運轉條件設定 鍋爐1 2 0等的機 100進行的水熱 處理程式步驟时 了該水熱處理的 如下。 的感測器190、 盧120的感測器 及鍋壓力感測器 轉狀態（水蒸氣 器130的運轉狀 100可壓送水蒸 的水蒸氣充滿處 氣導入初期，也 入可提高較上述 1 5 0的第2水槽 氣導入管180的 -16· 200811056 (13) 分流閥1 8 9的閥開度調整，將第2水槽〗5 2的冷卻水溫度 調整到已說明的50〜80°C的預定溫度，例如80°C。該溫 度調整時，使用設置在第2水槽1 52的未圖示溫度感測器 的檢測訊號。第2水槽1 52的水槽容量爲處理鍋1 1 0胴體 周圍的熱交換鍋14 0，詳細而言足以充滿其流體導入部 1 4 1的容量，因此和處理鍋1 1 0的內容積（本實施例約 l〇m3 )比較十分的小，約0.5m3程度。並且，調整溫度爲 50〜80°C時，和導入處理鍋1 10的水蒸氣溫度（約200 °C )比較爲低溫，因此爲進行第2水槽1 52的冷卻水溫度調 整，從分流閥1 89分流到熱交換用配管1 88的水蒸氣量同 樣爲少量。因此，即使如上述將水蒸氣分流，也不會影饗 到因水蒸氣導入對處理鍋110的升溫。 水熱處理裝置1〇〇藉著控制裝置170持續執行上述的 機械控制，進行第2圖的水熱處理。該水熱處理程式是首 先將被處理物投入到廢棄物投入斗160內（步驟S1 00) 。接著被處理物的導入，控制裝置1 70持續攪拌投入廢棄 物投入斗160的被處理物運送到頭入口 111爲止的同時’ 對於該被處理物噴射蓄積在蓄壓器198的水蒸氣使被處理 物升溫（步驟S110)。蓄壓器198在水熱處理結束後的 後述步驟1 50蓄積呈高溫狀態的水蒸氣，藉著控制裝置 1 7 0對於閥1 99的開閥控制，噴射蓄積在蓄壓器1 98內的 高溫水蒸氣使得被處理物升溫。水蒸氣雖在蓄壓器1 98的 蓄積期間導致溫度降低，但是下次水熱處理爲止的期間由 於降溫程度少，因此對於被處理物的升溫並無影響。 -17-

200811056 (14) 接著步騾s 1 1 0，控制裝置1 70藉著開口開合 開放投入口 111，對於該投入口 111從投入斗160 狀態下投入被處理物（步驟s 1 20 )。接著，控制_ 在關閉投入口 Π 1之後，在預定時間內開閥控制_ 在此一期間內，壓縮空氣從壓縮機135導入處理_ 步驟S130)內。藉著該壓縮空氣導入，可促進接 水蒸氣導入之處理鍋1 1 〇的高壓化。 接著，控制裝置1 70開閥控制水蒸氣導入管1 游的閥183及分支水蒸氣導入管180a〜180c等的 ，處理鍋110內導入鍋爐120產生的蒸氣過熱加素 高溫化後的高溫高壓（20(TC/2MPa)的水蒸氣， 馬達1 1 6轉動處理鍋內的攪拌葉片1 1 3攪拌投入後 理物（步驟S 1 40 )。藉著上述高溫高水蒸氣的導 處理鍋1 1 0的內部使投入後的被處理物接觸高溫高 蒸氣，使水蒸氣具有的熱形成進行被處理物的水熱 態。並且，藉著攪拌葉片1 1 3進行被處理物的攪拌 入後的被處理物毫無遺漏地持續接觸高溫高壓的水 獲得對於被處理物一致的熱傳輸，進行水熱處理。 藉攪拌葉片進行被處理物攪拌也可以和步驟S 1 3 0 空氣導入一倂進行。 經水蒸氣導入管180與分支水蒸氣導入管 1 8 0 c等進行高溫高壓的水蒸氣導入是在被處理物 處理期間持續著。並且，排出口 112是經由分支水 入管1 8 1從鍋內的噴出孔1 82持續進行水蒸氣導入 i 器 114 在升溫 ，置 1 70 j 136， i 11〇( 著進行 80最上 各個閥 i 器 1 3 0' 同時以 的被處 入，在 壓的水 處理狀 ，使投 蒸氣， 再者， 的壓縮 1 8 0 a 〜 的水熱 蒸氣導 。因此 -18- 200811056 (15) ，在水熱處理的期間，排出口 1 1 2由於是藉著從噴出孔 1 82進行水蒸氣導入將被處理物推回鍋內，因此不會導致 排出口 112預期外的堵塞。 水熱處理裝置100的控制裝置170在預定時間執行高 溫高壓水蒸氣進行被處理物的水熱處理之後，進行閥1 83 的閉閥控制、馬達116的停止控制結束水熱處理。如此一 來，控制裝置170即執行水蒸氣回流管196的閥197的開 # 閥控制、閥1 99的開閥控制，將處理鍋1 1 〇的殘留水蒸氣 導入至蓄壓器198，將高溫狀態的水蒸氣蓄積到該蓄壓器 198內（步驟S150)。該水蒸氣蓄積是藉著閥197的閉閥 而結束。上述所蓄積的水蒸氣在步驟S 1 1 0如已說明被使 用在被處理物升溫。此外，蓄壓器1 98的內容積由於較處 理鍋1 1 0的內容積（約1 〇m3 )小，因此即使對蓄壓器1 98 的水蒸氣蓄積後，在處理鍋11 〇依然殘留有水蒸氣。 對於蓄壓器198的水蒸氣蓄壓完成時’控制裝置170 ® 將冷卻水從冷卻裝置150導入至熱交換鍋140的流體導入 部141 (步驟S160)。該冷卻水導入是如已下進行。 首先，閉閥控制冷卻水排出管1 42的閥1 44，以冷卻 水充滿流體導入部1 4 1。隨後開閥控制排出側的閥1 44與 導入側的閥1 5 5，將冷卻裝置1 5 0的冷卻水循環供給至流 體導入部1 4 1。第3圖是說明冷卻水的循環供給狀態的說 明圖。 如該第3圖表示，控制裝置1 7〇在冷卻水導入當初的 期間，使混合閥1 5 3的流量比，第2水槽1 5 2 —側爲 -19- 200811056 (16) 10 0%，第1水槽1 5 1 —側爲0%，之後，對於第2水槽 1 52降低流量，對於第1水槽1 51增大其流量。並且，冷 卻水導入的末期，設定第2水槽1 52 —側爲0%，第1水 槽151 —側爲100%。因此，循環供給至流體導入部141 的冷卻水的溫度在冷卻水導入當初的期間，形成第2水槽 1 5 2的冷卻水溫度（約8 0 °C )，隨後緩緩降低，在冷卻水 導入的末期，形成第1水槽1 5 1的冷卻水溫度（常溫）。 @ 根據上述進行冷卻水循環，熱交換鍋1 4 〇，詳細而言流體 導入部1 4 1和處理鍋1 1 0之間進行熱交換（冷卻）時，當 初是以和處理鍋1 1 〇的內部溫度差小的溫度持續地冷卻， 緩緩地以低溫度的冷卻水予以冷卻。該冷卻是使處理鍋 1 1 0內部的環境形成約1 00°C程度地持續進行爲佳。 接著上述的處理鍋1 1 〇的冷卻是開閥控制水蒸氣排方欠 管1 93的閥1 94，將冷卻完成時刻殘留的所有水蒸氣排放/ 到大氣的步驟S 1 70。該水蒸氣排放是如上述在溫度•壓 ® 力同時降低的狀態下進行。 接著，控制裝置170驅動開口開合機器115使排出口 1 12開放，將處理完成物（堆肥、飼料、燃料）從處理鍋 1 1 〇排出（步驟S 1 8 0 )。處理完成物排出時，控制裝置 1 70關閉排出口 11 2以作爲下次水熱處理的準備。再者。 所排出處理完成物是以未圖示的皮帶運送機等搬運。 控制裝置170 —旦結束步驟S1 70的殘留水蒸氣的大 氣排放時，和上述處理完成物的排出同時進行下次水熱處 理所準備開始進行處理鍋1 1 0的升溫。亦即，控制裝置 -20- 200811056 (17) 170爲了使處理鍋110冷卻而將導入熱交換鍋140(詳細 而言，流體導入部141)的冷卻水，藉著冷卻水排出管 1 42的閥1 44的開閥控制回收到冷卻裝置1 5 0的第1水槽 1 51及第2水槽152 (步驟8190)。接著，開閥控制閥 1 44使流體導入部1 4 1形成密閉狀，並經由分支水蒸氣導 入管185將水蒸氣導入流體導入部141 (步驟S200 )，使 得處理鍋1 1 〇藉著其胴體周圍的流體導入部1 4 1升溫。並 且，如上述所導入的水蒸氣在已說明之步驟S 1 60的冷卻 水導入時，從流體導入部1 4 1的水蒸氣排出管1 43排放到 大氣中，不會造成冷卻水導入的阻礙。 以上說明的本實施例的水熱處理裝置1 〇〇中，藉著大 約200°C / 2Mpa高溫高壓水的蒸氣的水成份與水蒸氣的 熱，以處理鍋110水熱處理被處理物時，對於處理鍋110 從其投入口 111投入被處理物，在該處理鍋110的內部經 水蒸氣導入管180與分支水蒸氣導入管180a〜180c等從 鍋爐120及蒸氣過熱加熱器130壓送上述高溫高壓的水蒸 氣。藉著上述水蒸氣壓送使處理鍋110的內部接觸壓送投 入後之被處理物的高溫高壓的水蒸氣，使水蒸氣具.有的熱 形成可處理被處理物水熱處理的狀態。並且，在上述高溫 高壓水蒸氣導入後的處理鍋1 1 〇內藉著攪拌葉片11 3攪拌 投入後的被處理物，使得被處理物毫無遺漏地持續接觸水 蒸氣，對於被處理物可獲得均一的熱傳輸，藉著水蒸氣的 水成分與其熱進行水熱處理。 在進行上述水熱處理時，本實施例中，將鍋爐1 20產 •21 - 200811056 (18) 生的水蒸氣在其壓送過程中藉著蒸氣過熱加熱器130加熱 ，將大約2 0 0 °C / 2 M p a的高溫高壓水蒸氣持續地導入處 理鍋110內（步驟S140)。以鍋爐擔任以上高溫高壓水 蒸氣的產生·壓送時，鍋爐雖可獲得高的能力，但是其鍋 爐能力有限，因此在穩定如上述高溫高壓的水蒸氣持續地 導入困難，但本實施例是如上述藉著蒸氣過熱加熱器130 進行水蒸氣加熱，可以穩定高溫高壓的水蒸氣持續地導入 # 。根據進行如上述高溫高壓的持續導入的水熱處理裝置 1 〇〇，可以將處理鍋1 1 0放置在水熱處理理想的處理環境 下（約200°c / 2MPa)的同時，該處理環境可容易維持高 溫高壓。此時，本實施例藉著蒸氣過熱加熱器1 3 0進行水 熱蒸氣加熱時，以蒸氣過熱加熱器1 3 0受到加熱的路徑作 爲蛇行路徑而增長路徑長度提高加熱效率，因此可有效地 水蒸氣高溫化，以至於處理鍋1 1 0的處理環境維持。 並且，如以上說明將處理鍋1 1 0內部的處理環境以大 ^ 約200°C / 2Mpa的高溫高壓加以維持之外，並水熱處理 含塑膠剩飯或與此混合一般廢棄物的被處理物，因此可以 達成高的生產性。並經由水熱處理不僅不會有粉塵•煤煙 產生的環保點來看極爲理想，且對於被處理物的有效處理 完成物（堆肥、肥料、燃料）產生的資源環境的點而言也 極爲理想。 另外’上述高溫高壓水蒸氣的導入之前，由於對處理 鍋110導入高壓空氣預先使得處理鍋11()形成高壓環境， 因此水熱處理的處理環境可容易維持在高溫高壓。並且， -22- 200811056 (19) 形成較該高溫高壓的水蒸氣導入前之高壓空氣導入的高壓 環境，並且隨後對於處理鍋110進行高溫割壓的水蒸氣導 入，因此可更爲方便進行水熱處理的處理環境維持。 此外，將前次水熱處理時殘留在處理鍋110內的高溫 殘留水蒸氣噴霧到進行水熱處理前的被處理物（步驟 S110)，使該等被處理物預先升溫。因此，可以抑制對處 理鍋1 1 0內部因被處理物投入所致溫度下降，因此可以維 II 持水熱處理開始當初的高溫高壓處理環境。並且，該被處 理物的升溫是利用蓄積在蓄壓器1 9 8的殘留水蒸氣進行， 因此不需要另外準備被處理物升溫用的熱源，可獲得構成 的簡化、省資源化。 又，本實施例是將水蒸氣從鍋爐120導入處理鍋η 〇 內部用的水蒸氣導入管180分支成複數分支水蒸氣導入管 180a〜180c等在複數個導入處進行對處理鍋110內部的4 水蒸氣導入，另外，將一分支水蒸氣導入管1 8 0的噴出孔 β 182設置在處理鍋110的排出口 112。經分支水蒸氣導入 管1 8 1從噴出孔1 8 2噴射的水蒸氣作用在將排出口 1 1 2的 被處理物推回處理鍋110內，因此可避免在高溫高壓下正 進行水熱處理的期間，被處理物堵塞排出口 112硬化，或 堵塞排出口 1 1 2。因此，可順利進行水熱處理後的處理完 成物的排出，極爲理想。 另外，配設具備圍繞處理鍋110胴體部周圍的中空流 體導入部1 4 1的熱交換鍋1 40。並且，水熱處理的結束後 ，將冷卻水導入該流體導入部1 4 1內，進行該冷卻水與處 -23- 200811056 (20) 理鍋110的熱交換持續地冷卻處理鍋110,從處理鍋no 排出處理鍋Π 0內的殘留水蒸氣。因此，藉著與冷卻水的 熱交換可在短時間內有效地冷卻水熱處理後的處理鍋促進 內部的溫度降低與壓力下降，並且可以排出殘留水蒸氣。 如上述，除了已說明的水熱處理的處理環境維持之外，並 可獲得下次被處理物的水熱處理爲止的縮短化，以至於處 理效率的提昇。 • 此外，對熱交換鍋140 (流體導入部141 )導入冷卻 水時，使導入的冷卻水溫度如第3圖表示緩緩降低，可以 使形成熱交換（冷卻）對象的處理鍋1 1 0不致暴露在急劇‘ 的溫度變化（溫度降低）下，處理鍋的耐久性確保的觀點 上極爲理想。在進行上述冷卻溫度的調整時，藉著熱交換 用配管1 88利用導入處理鍋1 1 0的水蒸氣的熱，因此在能 源效率上極爲理想。 又，除了對熱交換鍋1 40 (流體導入部1 4 1 )的冷卻 ® 水導入之外，也可以進行下次的上述被處理物的水熱處理 時，進行導入熱交換鍋140 (流體導入部141)後的冷卻 水的排出之後，將鍋爐120產生的水蒸氣導入上述交換鍋 內。如此，在下次的水熱處理中，可藉著導入熱交換鍋的 水蒸氣之間的熱交換使得處理鍋升溫，可賦予對下次水熱 處理的環境維持。 以上雖針對本發明的實施例已作說明，但是本發明不 限於上述的實施例或任何的實施形態，在不脫離本發明的 要旨範圍內以種種樣態實施可得者皆屬。例如，上述實施 -24 - 200811056 (21) 用根據殘 高壓空氣 的升溫等 處理物的 選擇採用 例中，在處理鍋π 〇的處理環境維持時，雖是倂 留水蒸氣130的水上汽化熱、壓縮機135的事前 導入、使用殘留水蒸氣的下次處理用的被處理物 ，但是也可以根據因應處理鍋1 1 0的內容積或北 種類、水熱處理時的環境（溫度•壓力）適當地 【圖式簡單說明】 1 0 0的槪 第1圖是表示本發明實施例的水熱處理裝置 略構成方塊圖。 第2圖是表示該水熱處理程式的步驟圖。 第3圖是說明冷卻水循環供給狀態的說明圖 【主要元件符號說明】 1〇〇 :水熱處理裝置 110 :處理鍋 111 :投入口 112 :排出口 1 1 3 :攪拌葉片 I 1 4、1 1 5 :開口開合機器 II 6 :馬達 120 :鍋爐 1 3 〇 :蒸氣過熱加熱器 1 3 5 :壓縮機 -25- 200811056 (22) 136 :閥 140 :熱交換鍋 1 4 1 :流體導入部 142 :冷卻水排出管 143 :水蒸氣排出管 1 4 4 ;閥 1 5 〇 :冷卻裝置 _ 1 5 1 :第1水槽 152 :第2水槽 153 :混合閥 154 :冷卻配管 155 :閥 160 :廢棄物投入斗 1 7 0 :控制裝置 1 8 0 :水蒸氣導入管 _ 180a〜180c:分支水蒸氣導入管 1 8 1 :分支水蒸氣導入管 1 8 2 :噴出孔 183、 184 ：閥 185:分支水蒸氣導入管 186 :閥 187 :減壓機器單元 1 8 8 :熱交換用配管 189 :分流閥 •26- 200811056 (23) :感測器 、192 :感測器 :水蒸氣排放管 :閥 :靜音器 :水蒸氣回流管 ••閥 :蓄壓器 :閥 :鍋溫度感測器 :鍋壓力感測器 -27-

Claims (1)

1. 200811056 (1) 十、申請專利範園 1 · 一種水熱處理裝置，係以水蒸氣的水成份與水蒸氣 的熱進行被處理物的水熱處理，其特徵爲，具備： 具有上述被處理物的投入口與排出口的中空處理鍋； 壓送產生導入上述處理鍋用的水蒸氣的水蒸氣產生源 配設將該水蒸氣產生源產生後的水蒸氣導入上述處理 • 鍋內部的水蒸氣導入通路； 在處理鍋內攪拌投入到上述處理鍋內的被處理物的攪 拌手段；及 上述水熱處理時獲得處理環境維持的維持手段， 上述維持手段，具有： 形成在上述水蒸氣導入通路的路徑，將通過該路徑的 水蒸氣加熱並將水蒸氣送出到上述處理鍋的水蒸氣加熱機. 構； ® 上述處理鍋的內部在上述水熱處理開始之前導入加壓 空氣的加壓空氣導入機構； 將上述水熱處理結束後的上述處理鍋的殘留水蒸氣從 上述處理鍋排出蓄積在中空容器內，使該蓄積的水蒸氣噴 射於自上述處理鍋的上述投入口所投入的下次處理用的上 述被處理物，使下次處理的被處理物升溫的升溫機構的至 少其中之一的機構。 2.如申請專利範圍第1項記載的水熱處理裝置，其中 ，上述水蒸氣導入通路是配設對於上述處理鍋的複數導入 -28- 200811056 (2) 處進行水蒸氣導入，該複數個導入處的至少之一作爲上述 處理鍋的上述排出口，可將上述排出口的上述被處理物推 回上述處理鍋內。 f 3 .如申請專利範圍第1項或第2項記載的水熱處理裝 u 置，其中，更具備： 在上述處理鍋的周圍形成中空的流體導入部’可進行 導入該流體導入部的流體與上述處理鍋之間的熱交換的熱 • 交換鍋； 上述水熱處理結束後，將溫度低於殘留在上述處理鍋 內的殘留水蒸氣溫度的低溫流體導入上述熱交換鍋的流體 導入手段；及 上述水熱處理結束後將上述殘留水蒸氣從上述處理鍋 排出的水蒸氣排出手段。 4.一種水熱處理裝置，係以水蒸氣的水成份與水蒸氣. 的熱進行被處理物的水熱處理，其特徵爲，具備： • 具有上述被處理物的投入口與排出口的中空處理鍋； 壓送產生導入上述處理鍋用的水蒸氣的水蒸氣產生源 配設將該水蒸氣產生源產生後的水蒸氣導入上述處理 鍋內部的水蒸氣導入通路； - 在處理鍋內攪拌投入到上述處理鍋內的被處理物的攪 拌手段； 在上述處理鍋的周圍形成中空的流體導入部，可進行 導入該流體導入部的流體與上述處理鍋之間的熱交換的熱 -29- 200811056 (3) 交換鍋； 上述水熱處理結束後，將溫度低於殘留在上述處理鍋 內的殘留水蒸氣溫度的低溫流體導入上述熱交換鍋的流體 導入手段；及 上述水熱處理結束後將上述殘留水蒸氣從上述處理鍋 排出的水蒸氣排出手段。 5 ·如申請專利範圍第3項或第4項記載的水熱處理裝 置，其中，上述流體導入手段是使得導入上述熱交換鍋的 上述流體的溫度從上述殘留水蒸氣的溫度緩緩下降而導入 流體。 6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項記載的水 熱處理裝置，其中，上述流體導入手段在下次的上述被處 理物的水熱處理時，進行導入上述熱交換鍋後的上述低溫 流體的排出之後，將上述水蒸氣產生源產生後的水蒸氣導: 入上述熱交換鍋。 7. —種水熱處理方法，係以水蒸氣的水成份與水蒸氣 的熱進行被處理物的水熱處理，其特徵爲，具備： 在具有上述被處理物的投入口與排出口的中空處理鍋 從上述投入口將上述被處理物投入的步驟； 從產生水蒸氣的水蒸氣產生源將水蒸氣壓送到上述處 理鍋內部的步驟； 在導入上述水蒸氣後的上述處理鍋內攪拌上述投入完 後的被處理物的步驟；及 上述水熱處理時獲得處理環境維持的步驟， -30 - 200811056 (4) 上述處理環境的維持步驟，具有： 將導入上述處理鍋的水蒸氣加熱並將水蒸氣送出到上 述處理鍋的步驟； '上述處理鍋的內部在上述水熱處理開始之前導入加壓 空氣的步驟； 將上述水熱處理結束後的上述處理鍋的殘留水蒸氣從 上述處理鍋排出蓄積在中空容器內，使該蓄積的水蒸氣噴 • 射於自上述處理鍋的上述投入口所投入的下次處理用的上 述被處理物，使下次處理的被處理物升溫的步驟的至少其 中之一的步驟。 8.如申請專利範圍第7項記載的水熱處理方法，其中 ，具備：對於流體導入形成在上述處理鍋周圍的中空流體 導入部，可進行該導入後流體與上述處理鍋之間熱交換的 熱交換鍋，在上述水熱處理結束後，導入較殘留在上述處 理鍋內殘留水蒸氣溫度更低溫的流體的步驟，及 ® 將上述水熱處理結束後殘留在上述處理鍋內的殘留水 蒸氣從上述處理鍋排出的步驟。 9·如申請專利範圍第7項或第8項記載的水熱處理方 法，其中，從上述水蒸氣產生源壓送水蒸氣到上述處理鍋 內部的步驟是將上述水蒸氣持續地導入上述處理鍋的複數 導入處，該複數個導入處的至少之一作爲上述處理鍋的上 述排出口，可將上述排出口的上述被處理物推回上述處理 鍋內。 -31 -