WO2004044103A1

WO2004044103A1 - 有機廃棄物を用いた燃焼システム

Info

Publication number: WO2004044103A1
Application number: PCT/JP2003/014395
Authority: WO
Inventors: Satoru Suetake; Shoji Nagai; Takeshi Yamaguchi
Original assignee: The Tokyo Electric Power Company, Incorporated
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-05-27

Abstract

　本発明は、有機廃棄物を有効利用することで環境への影響を抑えながら、熱エネルギーを得ることが可能な有機廃棄物を用いた燃焼システム、及び該燃料を混合して供給する有機性廃棄物燃料混合供給システム、該有機性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を提供する。このため本発明は、有機廃棄物を亜臨界水中或いは超臨界水中で反応させてスラリー燃料を生成し、該スラリー燃料が所定の含水量となるように脱水し、脱水後のスラリー燃料を燃焼させて熱エネルギーを得る。　

Description

明細 ^j

有機廃棄物を用いた燃焼：技術分野

本発明は有機廃棄物を燃焼させて熱エネルギーを得る技術に関するものである。具体的には、この有機性廃棄物から生成した燃料を燃焼させる燃焼システム、該燃料を混合して供給する有機性廃棄物燃料混合供給システム、該有機性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。背景技術

従来、火力発電等、燃焼による熱エネルギーを効率良く且つ安定的に得るためには、重油や原油、天然ガス等の化石燃料を燃料とするのが一般的であった。また、重油の代替燃料として、石炭を微粒化して水に懸濁させたスラリー（C WM： Coal Water Mixture) や、この水の代わりに重油を使った C O M (Coal Oi l Mixture) も知られてレ、る。

何れにしてもこれらの化石燃料を燃焼させた場合、窒素酸化物（N O x ) ゃ硫黄酸化物（S O x ) を発生させることになり、環境への影響が懸念されている。

このため、近年、バイオマスの利用が強く望まれている。

一方、木屑や、生ゴミ、下水汚泥、畜産農場からの屍骸や糞尿等の有機廃棄物は、焼却処理が為された後に残留物である灰を埋め立てて処理されていた。そして、この焼却処理時の熱エネルギーを利用することが考えられている。

しかし、汚泥や糞尿等、水分の多い廃棄物の場合には燃焼熱が廃棄物から蒸発する水分に奪われてしまうため、効率的に燃焼させることは困難であった。

また、木屑や生ゴミ、屍骸等、固形の有機廃棄物は、液体燃料のようにポンプ等で燃焼装置へ供給することができず、取扱性が悪かった。更に、食品廃棄物等には塩化ナトリウム（N a C l ) が含まれており、燃焼させるとダイォキシン等の有害物が発生する可能性があり、前述の焼却処理を行う施設では排ガス処理設備を必要とした。従って、前述の焼却処理では熱エネルギー回収のコストが嵩んでしまう。

このため、焼却処理以外の処理方法も提案されている。

このような有機廃棄物の処理方法の一例として、以下のようなものがある。例えば、有機性廃棄物をスラリー化し、その後スラリー化した有機性廃棄物を水溶性廃棄物にし、この水溶性廃棄物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の中でメタン発酵させることでメタンガスを生成し、このメタンガスをエネルギーとして利用している。

また、都市ガスなどでガスタービン発電機を稼働し、このときの排ガスを利用して有機性廃棄物を加熱し、物理化学的に分解させて無害化及び減量化を図るシステムも提案されている。

しかし、前述した有機性廃棄物の処理方法では、スラリー化した有機性廃棄物をメタン発酵させてからエネルギー化していたため、処理後の固形廃棄物は利用せずに廃棄していた。

また、利用後の有機性廃棄物を無害化及び減量化するシステムでは、有機性廃棄物の処理に都市ガスなどを利用していたため、廃棄物エネルギーの有効利用をしているとは言い難かった。

また、有機性廃棄物から生成したバイオガスの場合、嫌気性微生物による処理であり、エネルギーの安定供給を行うことは容易ではなかった。このため、前述のバイオガスを単独の燃料として、外燃機関または内燃機関などの燃焼装置を稼働して発電を行うことは容易ではない。

そこで不足するバイオガスを補うために化石燃料を燃焼装置で利用すると、ィ匕石燃料中に含まれる硫黄から硫黄酸化物（S O x ) が大量に発生する場合があるため、高価な燃料の選定もしくは排ガス処理設備の設笸によりコストが嵩んでいた。

また、化石燃料を燃焼装置で用いた場合には、一般に燃焼火炎温度が高くなるため、空気中の窒素とより多く化合して、多量の窒素酸化物（所謂サーマル N O x ) を発生させる為、別途、脱硝技術が必要となり、コストが嵩んでいた。

'ところが、このような場合に化石燃料ではなく有機性廃棄物から生成したスラリー燃料を用いると、スラリーには、水分が調整され混入している為、水の熱乖離による火炎温度の低下により発生する窒素酸化物（サーマル N O X ) が少なくて済む。このように、スラリー燃料を利用することで、有機性廃棄物の有効利用によって排ガス対策を講じるという環境対策が実施できる。

また、近年の地球温暖化対策の一環として、化石燃料から発生した二酸化炭素と有機性廃棄物（バイオマス）由来の燃料から発生した二酸化炭素とでは、二酸化炭素の発生量の算出方法が異なる。この点からも、有機性廃棄物（バイオマス）由来の燃料を有効利用する必要性が高まってきた。

また、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。

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。

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一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。

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。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、過大なェンジン設備、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。

そのため、有機物を含んだ廃液からメタン菌による缣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。

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ォ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。発明の開示

本発明は、前記した事情に鑑みて為されたものであり、有機廃棄物を有効利用することで環境への影響を抑えながら、熱エネルギーを得る技術の提供を目的とする。

前記した問題を解決するために、本発明の燃焼システムは、有機廃棄物を亜臨界水中或いは超臨界水中で反応させてスラリー燃料を生成し、該スラリー燃料が所定の含水量となるように脱水し、脱水後のスラリー燃料を燃焼させて熱ェネルギーを得ている。

これにより有機廃棄物を有効利用して環境への悪影響を抑えつつ熱エネルギーを得ることができる。

特に、有機廃棄物から生成したスラリー燃料及びバイオガスは、埋蔵されている化石燃料と異なり、既に地表にある有機物から生成されるため、地表に存在する二酸化炭素が増加することを抑制できる。

さらに、このスラリー燃料には、所定量の水分を含有させているので、火炎温度を低くすることができ、結果としてサーマル N O xを抑制することができる。ここで、有機廃棄物（固形廃棄物）から生成されたスラリー燃料（以下、単にスラリー燃料又は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での水熱反応或いは超臨界での熱水反応等により、有機物を炭化及び微粒子化させて水分を調整し（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。

また、本出願においてスラリーとは、固形分を水に懸濁させて流動性を持たせた状態のものをいう。また原油、重油、灯油、軽油、ガソリン、メタノール、ェタノール、その他液体燃料との混合もある。

また、本発明の有機性廃棄物燃料混合供給方法及び有機性廃棄物燃料混合供給システムは、有機性廃棄物を反応器に投入し、反応器に投入した前記有機性廃棄物を加熱し、加熱した前記有機性廃棄物から水分を除去し、前記水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出し、水分調整した前記有機性廃棄物をスラリー燃料化し、水溶性または高含水率の有機性廃棄物をメタン発酵処理し、発生したメタンガスをバイォガスとして抽出し、前記スラリ一燃料を燃焼装置の燃料として供給し、前記パイォガスを空気と混合して前記燃焼装置の吸気側に供給し燃焼させるようにした。

本発明は、有機性廃棄物から流動性のある固液混合物であるスラリ一燃料と気体状のメタンガスを主成分とするバイオガスとを生成し、燃焼装置の燃料として供給する。従って、本発明によれば、二酸化炭素および窒素酸化物の発生量が低い有機性廃棄物の有効利用を行うことが可能となる。

また、有機性廃棄物から生成したスラリー燃料及びバイオガスは、埋蔵されている化石燃料と異なり、既に地表にある有機物から生成されるため、地表に存在する二酸化炭素が増加することを抑制できる。

また、このスラリー燃料は成分中に水分を含むため、また、バイオガスは 3 0 % から 7 0 %の割合で二酸化炭素を含むため、火炎面での燃焼反応過程において水と二酸化炭素の熱乖離反応により最高火炎温度を低くすることができ、結果としてサーマル N〇 Xを抑制する効果を得ることができる。

また、本発明では、空気過剰の状態でバイオガスを予め混入した予混合燃料空気を、吸気側の空気として使用しても良い。これにより、本発明では、空気過剰状態の予混合燃焼とスラリ一燃料による拡散燃焼とが混在した燃焼が行われるため、スラリー燃料のみの燃焼で同じ熱量を得た場合と比べて、局所的（拡散燃焼火炎面）な火炎温度上昇を抑制することができ、サーマル N O Xを更に低減する。また、本発明は、前記スラリー燃料とバイオガスとの生成量に応じて、燃焼装置に供給するスラリ一燃料とバイォガスとの燃料の供給比率の調整を行つてもよレ、₀

本発明によれば、蓄積することが難しく供給量が安定しないバイオガスを用いた場合であっても、容易に蓄積することが可能な流動性のある固液混合物であるため安定供給が可能なスラリ一燃料を混合することで、双方の燃料の供給量を調整して供給することができるため、有機性廃棄物燃料を用いる施設の安定運用ができる。本発明はノィォガスの生成量が少ない場合はスラリ一燃料の供給比率を高め、バイオガスの生成量が多い場合にはバイオガスの供給比率を高めて、燃焼装置に必要な燃料を供給する。従って、本発明によれば、有機性廃棄物由来の燃料を安定して燃焼装置に供給することができる。

また、本発明は、抽出したバイオガスを用いて有機性廃棄物を加熱するようであってもよい。

本発明は、バイオガスを燃料として有機性廃棄物を加熱して水分調整処理を行う。従って、本発明によれば、バイオガスの生成量が過剰になった場合であっても、'貯蔵することなく利用することができる。

また、本発明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。

これにより本発明は、固形廃棄物からスラリ一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一製造貯蔵システムを提供できる。

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一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一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一燃科を攪拌することを特徴とする。

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。

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一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 —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ォ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。

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。

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。

また、反応器或は反応手段とは、固形廃棄物（例えば有機廃棄物）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。

また、バイオガス生成器或は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。

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、例えば冷却水を拳げることができるが、冷却水に限定されるものではない。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る実施形態 1の燃焼システムを示す概略構成図。

図 2は、本発明に係る実施形態 2の燃焼システムを示す概略構成図。

図 3は、本発明に係る実施形態 3の燃焼システムを示す概略構成図。

図 4は、本発明に係る実施形態 4の燃焼システムを示す概略構成図。

図 5は、本発明の一実施の形態である、有機性廃棄物燃料混合供給システムの概略構成図。図 6は、本実施の形態における、供給比率調整工程の手順を示すフローチヤ一卜。

図 7は、本実施の形態における、供給比率調整工程の手順を示すフローチヤ一卜。

図 8は、本実施の形態における、有機性廃棄物燃料混合供給システムの手順を示すフ口一チヤ一ト。

図 9は、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムの一実施形態のプロック図である。

図 1 0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の形態のブロック図である。

図 1 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 3の形態のプロック図である。

発明を実施するための最良の形態

《実施形態 1》

以下、本発明に係る燃焼システムの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。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。

本実施形態の燃焼システムは、有機廃棄物からスラリ一燃料を製造して熱エネルギーを得るものである。

図 1は、本形態の燃焼システムを示す概略図である。

本システムでは、工場 1から排出される固形の有機廃棄物 2を処理対象としている。

この有機廃棄物 2は、例えば、木屑や、パルプ、食品廃棄物、畜産動物の屍骸などである。

本システムは、反応器 3や、加熱器 4、脱水器 5、燃料タンク 6、燃焼装置 7 から構成されている。

前記反応器 3は、水分を含む有機廃棄物 2に熱と圧力を加え、亜臨界水中で酸化反応（湿式酸化）させ、物理化学的に有機物を分解して固形廃棄物スラリー燃料 8を生成する所謂水熱反応器である。なお、該反応器 3は、超臨界水中で有機物を分解させる熱水反応器であっても良い。

加熱器 4は、前記反応器 3を加熱するものであり、例えばガス、重油、灯油や軽油等の化石燃料を燃料とするボイラーや電気ヒータによって、 2 0 0〜 8 0 0 °Cに加熱する。

脱水器 5は、固形廃棄物スラリ一燃料 8から余分な水分を除去する。

燃料タンク 6は、脱水器 5で水分調整された後の固形廃棄物スラリー燃料 8を貯蔵する。

そして、燃焼装置 7は、燃料タンク 6から供給された固形廃棄物スラリー燃料 8を用いて燃焼を行うものであり、例えば、ガスタービン、マイクロガスタービン、ガスエンジン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関、ボイラー等を利用した蒸気機関である外燃機関である。この燃焼装置 7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て燃焼させる。この燃焼装箧 7を運転することにより、電力もしくは動力を発生させる。

これらの構成において、有機廃棄物からスラリー燃料を製造し、燃焼させる処理の具体例を次に説明する。

先ず、工場 1からの有機廃棄物を破砕し、圧力をかけて反応器 3に投入する。このとき、該有機廃棄物が、反応に必要な水分を含んでいない場合や、必要以上に水分を含んでいる場合には、加水或は脱水して水分量を調整し、所要の水分量を含んでいれば、そのまま反応器 3に投入する。

なお、本例では、有機廃棄物 7， 3 4 0 t Z月、水分 6 5 %、圧力 2 ~ 1 5 M p aで投入している。

この有機廃棄物が投入された反応器 3を加熱器 4で 2 0 0〜8 0 0 °Cに加熱し、亜臨界水中で物理化学的に有機物を分解する。これにより例えば木材であれば、セルロースを接着しているリグニン等の物質が分解されて固形分が微粒子化されると共に、水溶性の成分が水に移行して、水溶液中に炭化した微粒子が懸濁された状態のスラリ一燃料が製造される。この工程で、蒸発やガスとして 2, 1 8 8 tZ月が排出され、 5 1 5 2 t/月のスラリ一燃料が生成される。

この燃料中に含まれる水分が多すぎると、燃焼熱が無駄に奪われてしまうので、脱水器 5で濾過し、余分な水分 2, 9 50 tZ月を脱水し、所定の含水量のスラリー燃料 8 (2， 202 t/月）を製造する。（必要に応じ添加剤を混合させる）この脱水後のスラリー燃料 8は、燃料タンク 6に貯蔵され、適宜燃焼装置 7に供給される。

そして燃焼装置 7で、このスラリー燃料 8を燃焼させ、この熱エネルギーによつて電力や動力を得る。

以上のように本実施形態によれば、バイオマスからスラリー燃料を製造し、内燃機関や外燃機関の燃料として、動力を得ることや発電を行うことができる。従って、従来の化石燃料を燃焼させる場合とことなり、環境への影響を抑えつつ、熱エネルギーを得ることができる。

《実施形態 2》

図 2は、本発明に係る実施形態 2の燃焼システムを示す概略図である。

本実施形態は、前述の実施形態と比べて加熱器の燃料としてバイオガスを用いた点が異なり、その他の構成は略同じである。このため本実施形態において前述の実施形態 1と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。

本実施形態の燃焼システムは、工場 1及び脱水器 5から排出された廃液 9を用いてバイオガス 1 0を生成する嫌気性消化槽 1 1を備える。

該嫌気性消化槽 1 1は、廃液 9に溶け込んだ有機物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下でメタン発酵させてバイオガス（メタンガス）を得るものであるまた、本例の加熱器 1 2は、嫌気性消化槽 1 1から生成されたバイオガス 1 0 を燃焼させて水熱反応器 3の加熱を行う。

具体的には、前述の実施形態 1と同様にスラリー燃料を製造した場合、脱水器 5から 2， 9 50 tZ月の廃液（濾液） 9が、嫌気性消化槽 1 1に投入され、また、工場 1から廃液 9が 1 6， 1 1 Om³/月投入された場合、 45 1，. 0 80 m³/月のバイオガスが製造される。

加熱器 1 2は、このうち 1 30， 345 m³/月を燃焼させて反応器 3を加熱する。

これにより、前述の実施形態では、化石燃料や電気ヒータを用いて反応器 ⁽ 3を加熱していた力 S、本実施形態によれば廃液から製造したバイオガスで加熱を行え、且つ廃液の無害化を行うことができるので、更に環境への影響を抑えながら、熱エネルギーを得ることができる。

《実施形態 3》

図 3は、本発明に係る実施形態 3の燃焼システムを示す概略図である。

本実施形態は、前述の実施形態 1と比べて排ガス追い焚きボイラーでパイォガスを燃焼させる点が異なり、その他の構成は略同じである。このため本実施形態において前述の実施形態 1と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。

本実施形態の燃焼システムは、工場 1及ぴ脱水器 5から排出された廃液 9を用いてバイオガス 1 0を生成する嫌気性消化槽 1 1を備える。

該嫌気性消化槽 1 1は、廃液 9に溶け込んだ有機物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下でメタン発酵させてバイオガス (メタンガス) を得るものである。また、本例の燃焼装置（ガスタービン） 7は、排ガス追い焚きボイラー 1 3を備え、嫌気性消化槽 1 1から生成されたバイオガス 1 0を燃焼させて蒸気を発生させ、蒸気タービン 1 4によって発電を行う。

具体的には、前述の実施形態 1と同様にスラリー燃料を製造した場合、脱水器 5から 2， 9 5 0 t /月の廃液（濾液） 9が、嫌気性消化槽 1 1に投入され、また、工場 1から廃液 9が 1 6 , 1 1 O m ³ /月投入された場合、 4 5 1， 0 8 0 m ³ /月のバイオガスが製造される。

このうち 3 2 0 , 7 3 5 m ³ /月を排ガス追い焚きボイラー 1 3で燃焼させ、蒸気タービン 1 4で発電する。

なお、蒸気温度が加熱器 4の温度を超える場合には、該蒸気を反応器 3に導いて、スラリー燃料を製造する際の加熱に用いても良い。また、システム内の熱需要に応じて、蒸気を抽気し、熱を必要個所へ供給しても良い。

以上のように、本実施形態によれば、スラリー燃料を燃焼させてガスタービンで発電すると共に、バイオガスを排ガス追い焚きボイラー 1 3で燃焼させて蒸気 W

12

タービン 1 4で発電することにより、効率良く発電を行うことが可能となる。また廃液から製造したバイオガスを燃料とすることができ、且つ廃液の無害化を行うことができるので、更に環境への影響を抑えながら、熱エネルギーを得ることができる。

《実施形態 4》

図 4は、本発明に係る実施形態 4の燃焼システムを示す概略図である。

本実施形態は、前述の実施形態 2と実施形態 3とを組み合わせ、バイオガスを生成量に応じて排ガス追い焚きボイラーと加熱器に分配することを可能としている。なお、本実施形態において前述の実施形態と同一の要素には同符号を付して一部説明を省略する。

該嫌気性消化槽 1 1は、廃液 9に溶け込んだ有機物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下でメタン発酵させてバイオガス (メタンガス) を得るものである。本例の加熱器 1 2は、嫌気性消化槽 1 1から生成されたバイオガス 1 0を燃焼させて水熱反応器 3の加熱を行う。

また、本例の燃焼装置（ガスタービン） 7は、排ガス追い焚きボイラー 1 3を備え、嫌気性消化槽 1 1から生成されたバイオガス 1 0を燃焼させて蒸気を発生させ、蒸気タービン 1 4によって発電を行う。

具体的には、前述の実施形態 1と同様にスラリー燃料を製造した場合、脱水器 5から 2， 9 5 0 t /月の廃液（濾液） 9が、嫌気性消化槽 1 1に投入され、また、工場 1から廃液 9が 1 6， 1 1 O m ³ /月投入された場合、 4 5 1， 0 8 0 m ³ /月のバイオガスが製造される。

加熱器 1 2は、このうち 1 3 0， 3 4 5 m ³/月を燃焼させて反応器 3を加熱する。また、この他のバイオガス 3 2 0， 7 3 5 m ³ /月を排ガス追い焚きボイラー 1 3で燃焼させ、蒸気タービン 1 4で発電する。

なお、バイオガスの製造量は、有機廃棄物の成分や嫌気性微生物の状態などによって大きく変動することがある。

この場合、加熱器 4に優先的にバイオガスを供給し、余剰分のバイオガスを排ガス追い焚きボイラー 1 3へ供給するように分配する。

また、上記と逆に、排ガス追い焚きボイラー 1 3への供給を優先して配分しても良い。

例えば、バイオガスの製造量が減ってしまった場合には、加熱器 1 2に供給するバイオガスを減らして燃焼装置 7の排ガス追い焚きボイラー 1 3に必要量のバィォガスを供給し、スラリー燃料の製造を削減或いは中断する。

そして、夜間など電力需要が低く、燃焼装置 7の必要量をバイオガスの製造量が超えた場合に、この超えた分のバイオガスを加熱器 4に分配してスラリ一燃料の製造を再開し、製造したスラリー燃料を燃料タンク 6に貯蔵しておく。

なお、加熱器 4へ分配されるバイオガスが不足した場合には、灯油、軽油、都巿ガス、天然ガス、重油、その他燃料を混合して燃焼させても良い。

以上のように、本実施形態によれば、廃液から製造したバイオガスを燃焼装置或いは加熱装置によって燃焼させることができ、且つ廃液の無害化を行うことができるので、環境への影響を抑えつつ、熱エネルギーを得ることができる。また、バイオガスの供給先を複数備えているので、バイオガスの製造量が変動した場合であっても安定した運転を行うことができる。

《実施形態 5》

以下、本発明である、有機性廃棄物燃料混合供給方法の一実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

なお、本実施の形態において、本発明の有機性廃棄物燃料混合供給方法は、木屑、食品廃棄物、植物性廃棄物、並びに動物性廃棄物等の有機性廃棄物を、処理対象とする。そして、有機性廃棄物燃料混合供給方法では、この有機性廃棄物から生成した燃料を、燃焼装置の一形態である外燃機関に供給する。

図 5は、本発明の有機性廃棄物燃料混合供給方法を実現する一形態である、有機性廃棄物燃料混合供給システムの概略図である。図 5において、本システムは符号 2 1で示す。

有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、前述の有機性廃棄物である固形廃棄物 2 3と水溶性または高含水率の有機性廃棄物である廃液 2 4とを排出するェ場 2 2、上記固形廃棄物 2 3に圧力と熱とを加えて不要な成分を水分と共に分離する反応器 2 5、この反応器 2 5を加熱する加熱器 2 6、反応器 2 5を経た固形廃棄物 2 3から水分を調整するスラリー燃料化手段（脱水機 2 7 ) 、水分調整した固形廃棄物 2 3をスラリ一燃料として貯蔵するスラリ一燃料タンク 2 8とを有する。

また、有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、上記工場 2 2から排出される廃液 2 4を嫌気性微生物によって処理する嫌気性消化槽 2 9を有する。さらに、有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、生成したスラリー燃料と嫌気性消化槽 2 9で生成したバイオガスとを供給する、燃焼装置 2 1 1を有する。

本発明において工場 2 2には、有機性の固形廃棄物、例えば木片チップ、麦がら等の植物性の廃棄物、動物性の廃棄物、食品廃棄物、家畜の糞尿、汚泥を排出するバイオマス等の設備が挙げられる。本発明において固形廃棄物 2 3として取り扱うものには、木片チップ、麦がら等の植物性の廃棄物、動物性の廃棄物、食品廃棄物、家畜の糞尿、汚泥等のうち、有機性廃棄物が挙げられる。また、本発明において廃液 2 4として取り扱うものには、主に家畜の糞尿、汚泥等の水溶性または高含水率の有機性廃棄物が挙げられる。

なお、本実施の形態において、固形廃棄物 2 3及び廃液 2 4を排出する施設の一例として工場 2 2を挙げたが、本発明は特にこれに限定することなく、一般の家庭、農場、漁業業者、下水施設、廃棄物処理業者等の有機性廃棄物を排出するあらゆる施設、業者を想定したものである。

反応器 2 5は、固形廃棄物 2 3を高圧下で高温処理するための装置であり、管形の熱交換機や他の加熱装笸からなる加熱器 2 6と図示しない押込み機、ポンプ等の加圧手段とを有する。

本実施の形態において、この反応器 2 5は、本発明の加熱工程を実現するための加熱手段である。なお、この加熱工程において、固形廃棄物 2 3を反応器 2 5 にて高圧下で高温処理するのは、固形廃棄物 2 3からスラリー燃料化に不要な成分を水分とともに分離するため、また固形廃棄物 2 3の繊維質を分解するためである。

脱水機 2 7は、本発明のスラリ一燃料化工程を実現するスラリ一燃料化手段であり、反応器 2 5での処理を経た固形廃棄物 2 3から水分とともに水溶性または高含水率の有機性廃棄物を調整し除去する。この水溶性または高含水率の有機性廃棄物が除去された固形廃棄物 2 3は、スラリー燃料として取り扱う。また、スラリー燃科から除去された水溶性または高含水率 (^有機性廃棄物は、前述の廃液 2 4と同様に取り扱う。なお、本実施の形態において、スラリー燃料化手段は、固形廃棄物 2 3から水分を除去する脱水機 2 7であったが、本発明はこれに限らず、例えばスラリ一燃料化に必要な水分を加えることができる手段であってもよい。

スラリー燃料タンク 2 8は、反応器 2 5及び脱水機 2 7にて高圧下で高温処理されたスラリー燃料を、減圧して貯蔵する。生成されたスラリー燃料は、本発明のスラリー燃料供給工程を実現するためのスラリー燃料供給手段であるスラリー燃料供給装置 2 1 2 aにより燃焼装置 2 1 1に供給される。

嫌気性消化槽 2 9は、水溶性または高含水率の有機性廃棄物である廃液 2 4をメタン発酵処理するものであり、本発明のバイオガス抽出工程を実現するためのバイオガス抽出手段である。

この嫌気性消化槽 2 9には、嫌気性微生物が含まれる汚泥等の消化液を貯蔵している。嫌気性微生物には、酸生成菌、メタン生成菌等の有機物を分解するパクテリァが挙げられる。

嫌気性消化槽 2 9では、上記のような構成により、廃液 2 4を低分子化して有機酸を生成しメタンガスを生成する、所謂メタン発酵処理を行う。嫌気性消化槽 2 9で生成されたメタンガスは、必要な量だけ加熱器 2 6に供給され、過剰に生成されたメタンガスは燃焼装置 2 1 1に供給されることによって有効に消費される。

本発明の混合気供給手段は、本実施の形態において混合気生成装置 2 1 0と混合気供給装置 2 1 2 bとからなる。混合気生成装置 2 1 0は、嫌気性消化槽 2 9 で生成されたメタンガスを空気と理想的な空燃比となるような混合気を生成する _c 混合気供給装置 2 1 2 bは、この混合気を燃焼装置 2 1 1に供給する。

本実施の形態において燃焼装置 2 1 1とは、蒸気機関、スターリングエンジン等の外燃機関、ガスタービンエンジン、マイク口ガスタービンエンジン、ガスェンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関、燃料電池等、有機物の分解反応から動力もしくは電力を得ることができる反応装置である。この燃焼装置 2 1 1は、前述した固形廃棄物 2 3から生成されたスラリー燃料と、固形廃棄物 2 3及び廃液 2 4から生成されたメタンガスであるバイオガスとを燃料として用いる。非常用おょぴ安定運転の為の化石燃料を用いる場合がある。

本発明のスラリ一燃料とバイオガスとを混合して供給する供給手段を実現するのは、前述のスラリー燃料供給装置 2 1 2 a及び混合気供給装置 2 1 2 bである。このスラリー燃料供給装置 2 1 2 aと混合気供給装置 2 1 2 bとは、後述する供給比率調整装置の指示により、燃焼装置 2 1 1へのスラリー燃料の供給量を調整する。

次に、本発明の有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1における、燃焼装置 2 1 1に対するスラリー燃料とバイオガスとの供給方法について説明する。

図 6は、本実施の形態における、燃焼装置 2 1 1に対するスラリー燃料とバイォガスとの供給比率調整工程の手順を示すフローチヤ一トである。このフローチヤートの手順は、本発明の供給比率調整手段によって行われる。なお、この供給比率調整手段は、本実施の形態では特に図示しないが、例えば汎用のコンビユータに供給比率調整手順をプログラムとしてインストールして供給比率調整手段として用い、本発明のスラリー燃料供給手段を制御して、供給比率の調整をするや機械式リンク機構による制御などの方法が挙げられる。

まず、供給比率調整手段は、バイオガスの発生量をチェックする（図 6におけるステップ 1 0 1、以下 S 1 0 1のように省略する）。

次に、供給比率調整手段は、スラリー製造に関する必要熱量のチェック、及びバイオガス燃焼による熱量の供給を行う（S 1 0 2 ) 。

供給比率調整手段は、余剰バイオガスの燃焼装置 2 1 1への供給を行う（S 1 0 3 ) 。

供給比率調整手段は、燃焼装置 2 1 1の運転継続に必要なスラリー燃料を確保するため、スラリー燃料投入制御を行う（S 1 0 4 ) 。

なお、この供給比率調整手段は、以下のようにスラリー燃料とバイオガスとの供給量調節を行ってもよい。

まず、供給比率調整手段は、スラリー燃料とバイオガスとの生成量をチェックする（図 Ίにおけるステップ 2 0 1、以下 S 2 0 1と省略する）。

供給比率調整手段は、バイオガスの生成量が燃焼装置 2 1 1に供給する量を超過しているか否か、即ち供給過剰であるか否かを判断する（S 2 0 2 ) 。このときバイオガスの生成量が供給過剰でない場合はステップ 2 0 5へ進む。また、パィォガスの生成量が供給過剰である場合にはステップ 2 0 3へ進む。

バイオガスの生成量が供給過剰である場合、供給比率調整手段は、スラリー燃料供給手段に対して、燃焼装置 2 1 1へのスラリー燃料の供給量が過剰とならないように、当該供給量を減少するような処理を行う（S 2 0 3 ) 。

その後、供給比率調整手段は、バイオガスの生成量に応じて、供給過剰となつたバイオガスを余剰バイオガスとして、この余剰バイオガスを加熱器 2 6に供給する処理を行う（S 2 0 4 ) 。

供給比率調整手段は、スラリー燃料及びバイオガス各々の供給量が、燃焼装置 2 1 1に対して適切な範囲になるように調整する（S 2 0 5 ) 。

供給比率調整手段は、スラリー燃料供給手段及び混合気供給手段に対して、ステツプ 1 0 5で調整した燃料の供給量を燃焼装置 2 1 1に供給するように指示する（S 2 0 6 ) 。

上記した供給比率調整工程の手順を供給比率調整手段が実施することによって、本発明は、有機性廃棄物由来の燃料を安定して燃焼装置に供給することがすることができる。

次に、本実施の形態における本発明の有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1 による有機性廃棄物燃料混合供給方法実施の手順を、フローチャートを用いて説明する。

図 8は、有機性廃棄物燃料混合供給方法の手順を示すフローチャートである。まず、有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、固形廃棄物 2 3を反応器に投入し、反応器に投入した固形廃棄物 2 3を反応器 2 5にて加熱する加熱工程を実施する（図 8におけるステップ 3 0 1、以下 S 3 0 1のように省略する）。有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、脱水機 2 7によって、加熱した固形廃棄物 2 3から水分を調整し除去し、除去した水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出して、水分調整した固形廃棄物 2 3をスラリー燃料化するスラリー燃料化工程を実施する（S 3 0 2 ) 。

有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、前述した水溶性または高含水率の有機性廃棄物と工場 2 2から排出された廃液 2 4とを、嫌気性微生物が含まれる嫌気性消化槽 2 9でメタン発酵処理して、発生したメタンガスをバイオガスとして抽出するバイオガス抽出工程を行う（S 3 0 3 ) 。

有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、スラリ一燃料供給装置 2 1 2 aにより前記スラリ一燃料を燃焼装置の燃料として供給するスラリ一燃料供給工程を実施する（S 3 0 4 ) 。

有機性廃棄物燃料混合供給システム 2 1は、混合気生成装置 2 1 0により前記バイオガスを空気と混合して、混合気供給装置 2 1 2 bにより前記燃焼装置の吸気側に供給する混合気供給工程を実施する（S 3 0 5 ) 。

上記の本実施の形態により、本発明は以下のような効果を実現できる。

まず、本発明によれば、空気と予め混合させることにより、希薄予混合燃焼を一部、実現する事ができ、窒素酸化物が少ない運転を実現することが可能となる。また、有機性廃棄物から生成したスラリー燃料及びバイオガスは、埋蔵されている化石燃料と異なり、既に地表にある有機物から生成されるため、地表に存在する二酸化炭素が増加することを抑制できる。

さらに、このスラリー燃料は成分中に水分を含んでいるため、水の熱乖離現象により最高火炎温度を低くすることができ、結果としてサ一マル N O Xを抑制することができる。

また、本発明によれば、供給量が安定しないバイオガスを用いても、安定供給が可能なスラリ一燃料を混合し、供給量を調整して供給することができるため、有機性廃棄物燃料を用いる施設の安定運用ができる。

また、本発明によれば、有機性廃棄物由来の燃料を安定して燃焼装置に供給することができる。

さらに、本発明によれば、パイォガスの生成量が過剰になつた場合であっても、貯蔵することなく利用することができる。

加えて、本発明によれば燃焼に用いる空気にバイオガスを混合して供給するため、吸気に含まれる窒素が減り、結果として窒素酸化物の発生を抑制することができる。

《実施形態 6》

まず、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムについて図 9を参照して説明する。図 9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ブロック図である。

図 9に示されるように、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムは、固形廃棄物 1 0 9を排出する工場 1 0 1を備える。

この固形廃棄物 1 0 9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。

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 1 0 9から、少なくとも固形廃棄物 1 0 9の加熱工程を経て固形廃棄物スラリ一燃料 1 1 0を生成する亜臨界水中での反応器 1 0 2を備える。

この亜臨界水中での反応器 1 0 2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 1 0 9から固形廃棄物スラリー燃料 1 1 0を生成する装置である。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 1 1 0から余分な水分を除去する脱水器 1 0 3を備える。

この脱水器 1 0 3は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料 1 1 1 を生成する。

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 i o

3により生成された固形廃棄物スラリー燃料 1 1 1を貯蔵するためのスラリー燃料タンク 1 0 4を備える。

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 1 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリ一燃料 1 1 1を燃料として用いて燃焼を行う内燃機関 1 0 5を備える。

この内燃機関 1 0 5は、例えばガスタービン、ディーゼルエンジン、ガスェンジンなどを挙げることができる。また、この内燃機関 1 0 5は、固形廃棄物スラリー燃料 1 1 1を燃焼して熱を有する排ガス 1 1 2を排出する。

この内燃機関 1 0 5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。

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 1 0 5から排出された高温の排ガス 1 1 2を用いて、亜臨界水中での反応器 1 0 2 を加熱するための熱交換器 1 0 6， 1 0 7を備える。

熱交換器 1 0 6と熱交換器 1 0 7とは、熱媒油 1 ◦ 8により内燃機関 1 0 5と亜臨界水中での反応器 1 0 2との間で熱の交換を行う。

すなわち、熱交換器 1 0 6は、内燃機関 1 0 5から排出された排ガス 1 1 2により熱媒油 1 0 8を加熱させる。

そして、熱交換器 1 0 6は加熱された熱媒油 1 0 8を熱交換器 1 0 7との間で循環させる。

熱交換器 1 0 7は、熱媒油 1 0 8からの熱を亜臨界水中での反応器 1 0 2に与えることにより、亜臨界水中での反応器 1 0 2を加熱する。

このように、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムの実施形態では、内燃機関 1 0 5から排出された高温の排ガス 1 1 2を用いて亜臨界水中での反応器 1 0 2を加熱する。

亜臨界水中での反応器 1 0 2は、上記の内燃機関 1 0 5による排ガスの加熱を、固形廃棄物 1 0 9からの固形廃棄物スラリー燃料 1 1 0の生成に用いる。

したがって、本実施形態では、内燃機関 1 0 5からの排ガス 1 1 2の熱を亜臨界水中での反応器 1 0 2における固形廃棄物スラリー燃料 1 1 0の生成に用いているため、内燃機関 1 0 5から排ガス 1 1 2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一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。 .

ここで、本実施形態では、内燃機関 1 0 5は、スラリー燃料タンク 1 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 1 1 1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 1 0 5は、スラリー燃料タンク 1 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 1 1 1以外の燃料を燃焼させて排ガス 1 1 2を排出するとしても良い。

また、高温の排ガス 1 1 2を排出する機関として本実施形態は内燃機関 1 0 5 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。

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。

また、本実施形態では、内燃機関 1 0 5と亜臨界水中での反応器 1 0 2との間で熱を交換する熱交換器 1 0 6， 1 0 7は熱媒油 1 0 8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 1 0 6， 1 0 7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。

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。

《実施形態 7》

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の形態について図 1 0を参照して説明する。図 1 0は、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムの第 2の形態のプロック図である。

図 1 0に示されるように、本形態のスラリー製造貯蔵システムは、固形廃棄物 2 0 9を排出する工場 2 0 1を備える。

この固形廃棄物 2 0 9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。

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 2 0 9から、少なくとも固形廃棄物 2 0 9の加熱工程を経て固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 0を生成する亜臨界水中での反応器 2 0 2を備える。この亜臨界水中での反応器 2 0 2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 1 0 2 と同様の反応器である。

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、固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 0から余分な水分を除去する脱水器 2 0 3を備える。

この脱水器 2 0 3は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料 2 1 1 を生成する。

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 2 0 3から生成された固形廃棄物スラリー燃料 2 1 1を貯蔵するためのスラリー燃料タンク 2 0 4を備える。

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 2 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 1を燃料と'して用いて燃焼させる内燃機関 2 0 5を備える。

この内燃機関 2 0 5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。

この内燃機関 2 0 5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 2 0 5は、高温の排ガス 2 1 2を排出する。

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 2 0 5から排出された高温の排ガス 2 1 2を用いて、スラリ一燃料タンク 2 0 4を加熱するための熱交換器 2 0 6 , 2 0 7を備える。

熱交換器 2 0 6と熱交換器 2 0 7とは、熱媒油 2 0 8により内燃機関 2 0 5とスラリ一燃料タンク 2 0 4との間で熱の交換を行う。

すなわち、熱交換器 2 0 6は、内燃機関 2 0 5から排出された排ガス 2 1 2により熱媒油 2 0 8を加熱させる。

そして、熱交換器 2 0 6は加熱された熱媒油 2 0 8を熱交換器 2 0 7との間で循環させる。

熱交換器 2 0 7は、熱媒油 2 0 8からの熱をスラリ一燃料タンク 2 0 4に与えることにより、スラリー燃料タンク 2 0 4を加熱する。

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 2 0 5から排出された高温の排ガス 2 1 2を用いてスラリ一燃料タンク 2 0 4を加熱する。

加熱されたスラリ一燃料タンク 2 0 4には、その内部に固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 1の熱対流 2 1 3が発生する。

従来のスラリ一燃料は、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。

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 2 0 5から発生する熱を、スラリー燃料タンク 2 0 4の加熱に用い、スラリー燃料タンク 2 0 4内部で熱対流 2 1 3を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料 2 1 1を攪拌することにより固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 1における液体と固体の分離を防止する。

したがって、本実施形態では、内燃機関 2 0 5からの排ガス 2 1 2の熱をスラリー燃料タンク 2 0 4における固形廃棄物スラリー燃料 2 1 1の攪拌に用いているため、内燃機関 1 0 5から排ガス 2 1 2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。

ここで、本実施形態では、内燃機関 2 0 5は、スラリー燃料タンク 2 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 2 1 1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 2 0 5は、スラリー燃料タンク 2 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリ一燃料 2 1 1以外の燃料を燃焼させて排ガス 2 1 2 .を排出するとしても良い。

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 2 0 5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、前述の実施形態 6 で示したような、外燃機関、燃料電池を利用しても良い。

また、本実施形態では、内燃機関 2 0 5とスラリー燃料タンク 2 0 4との間で熱を交換する熱交換器 2 0 6， 2 0 7は熱媒油 2 0 8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 2 0 6， 2 0 7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。

また、本実施形態では、熱交換器 2 0 6， 2 0 7及ぴ熱媒油 2 0 8を用いて、内燃機関 2 0 5から排出された熱をスラリ一燃料タンク 2 0 4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。

すなわち、スラリ^"燃料タンク 2 0 4と内燃機関 2 0 5とを密接させ、內燃機関 2 0 5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 2 0 4に与えるとしても良い。

《実施形態 8》

次に、本発明に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムの第 3の形態について図 1 1を参照して説明する。図 1 1は、本形態に係る排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システムのプロック図である。

図 1 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一製造貯蔵システムの第 3の実施形態は、固形廃棄物 3 0 8を排出する工場 3 0 1を備える。この固形廃棄物 3 0 8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。

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 3 0 8から、この固形廃棄物 3 0 8の加熱工程を経て固形廃棄物スラリー燃料 3 0 9を生成する亜臨界水中での反応器 3 0 2を備える。この亜臨界水中での反応器 3 0 2は、前述の実施形態 6における亜臨界水中での反応器 1 0 2と同様の反応器である。

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 3 0 9から余分な水分を除去する脱水器 3 0 3を備える。

この脱水器 3 0 3は、余分な水分が除去された固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0 を生成する。

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 3 0 3から生成された固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0を貯蔵するためのスラリー燃料タンク 3 0 4を備える。

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 3 0 1 から排出された廃液 3 1 3を用いてバイオガス 3 1 2を生成する嫌気性消化槽 3 0 6を備える。嫌気性消化槽 3 0 6は、バイオガス 3 1 2を生成する際に熱を必要とする。

嫌気性消化槽 3 0 6から生成されたバイオガス 3 1 2は、加熱器 3 0 7にて利用される。

加熱器 3 0 7は、嫌気性消化槽 3 0 6から生成されたバイオガス 3 1 2を用いて亜臨界水中での反応器 3 0 2の加熱を行う。

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 3 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0を燃料として用いて燃焼させる内燃機関 3 0 5を備える。この内燃機関 3 0 5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。

この内燃機関 3 0 5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 3 0 5は、冷却水 3 1 1により冷却される。

冷却水 3 1 1は、内燃機関 3 0 5を冷却した後においてその温度が上昇する。そして、本実施形態では、内燃機関 3 0 5に対する冷却によって温度が上昇した冷却水 3 1 1を用いてスラリー燃料タンク 3 0 4及ぴ嫌気性消化槽 3 0 6の加熱を行う。

すなわち、図 1 1に示されるように、本実施形態では、内燃機関 3 0 5の冷却の後、熱を有する冷却水 3 1 1をスラリー燃料タンク 3 0 4及び嫌気性消化槽 3 0 6との間で循環させ、スラリ一燃料タンク 3 0 4及び嫌気性消化槽 3 0 6の加熱を行う。この冷却水 3 1 1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。

従来のシステムでは、スラリー燃料タンク 3 0 4や嫌気性消化槽 3 0 6の加熱は蒸気による加熱であり、内燃機関 3 0 5の冷却には、海水、河川水、冷却塔などが使用されていた。

しかし、本実施形態では、内燃機関 3 0 5を冷却した際の冷却水 3 1 1の熱をスラリ一燃料タンク 3 0 4及ぴ嫌気性消化槽 3 0 6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一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。

また、加熱されたスラリー燃料タンク 3 0 4は、その内部に固形廃棄物スラリ一燃料 3 1 0の熱対流 3 1 4が発生する。

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 3◦ 5を冷却した際の冷却水 3 1 1の熱を、スラリー燃料タンク 3 0 4の加熱に用い、スラリー燃料タンク 3 0 4内部で熱対流 3 1 4を発生させ、固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0を攪拌することにより、固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0における液体と固体の分離を防止する。

さらに、内燃機関 3 0 5を冷却した後の冷却水 3 1 1を、バイオガス 3 1 2の生成のための嫌気性消化槽 3 0 6の加熱に用いている。

なお、スラリ一燃料タンク 3 0 4の加熱や嫌気性消化槽 3 0 6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 3 0 5を冷却した後に温度が上昇した冷却水 3 1 1の熱であっても、スラリー燃料タンク 3 0 4及び嫌気性消化槽 3 0 6の加熱に役立てることができる。

以上から、本実施形態では、内燃機関 3 0 5を冷却した冷却水 3 1 1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。

ここで、本実施形態では、内燃機関 3 0 5は、スラリ一燃料タンク 3 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0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 3 0 5は、スラリー燃料タンク 3 0 4に貯蔵された固形廃棄物スラリー燃料 3 1 0以外の燃料を燃焼させるとしても良い。

また、冷却水 3 1 1により冷却される機関として本実施形態は内燃機関 3 0 5 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。

また、本実施形態では、內燃機関 3 0 5の冷却を冷却水 3 1 1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 3 0 5 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。

また、本実施形態では、嫌気性消化槽 3 0 6から発生したバイオガス 3 1 2を亜臨界水中での反応器 3 0 2の加熱に利用しているため、バイオガス 3 1 2の有効利用を図ることができる。

また、本実施形態において、廃液 3 1 3を排出するものとして工場 3 0 1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 3 0 6においてメタンガス 3 1 2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。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。

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ぴ燃料電池を用いることもある。

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。

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。

《その他の実施形態》

尚、本発明の有機廃棄物を用いた燃焼システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、以下に付記した構成であっても前述の実施形態と同様の効果が得られる。

(付記 1 )

有機廃棄物を亜臨界水中或いは超臨界水中で反応させてスラリー燃料を生成する反応器と、

前記反応器を加熱する加熱器と、

前記反応器で生成されたスラリー燃料が所定の含水量となるように脱水を行う脱水器と、

前記脱水後のスラリ一燃料を燃焼させて熱エネルギーを得る燃焼装置と、を備えることを特徴とする有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 2 )

前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してパイォガスを発生させるパイォガス生成器を備え、前記加熱器が、前記バイオガス生成器で生成したバイオガスを燃焼させて前記反応器を加熱することを特徴とする付記 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 3 )

前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してバイオガスを発生させるバイオガス生成器と、

. 該バイオガス生成器で生成したバイオガスを前記燃焼装置の排ガス中で燃焼させて熱エネルギーを得る排ガス追い焚きボイラーと、

を備えたことを特徴とする付記 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 4 )

前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してバイォガスを発生させるバイォガス生成器と、

該バイオガス生成器で生成したバイオガスを前記燃焼装置の排ガス中で燃焼させて熱エネルギーを得る排ガス追い焚きボイラーとを備え、

前記加熱器が、前記バイォガス生成器で生成したバイォガスを燃焼させて前記反応器を加熱することを特徴とする付記 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 5 )

前記燃焼装置が、スラリー燃料を燃焼させて得た熱エネルギーで発電する発電機を具備していることを特徴する付記 1から 4の何れかに記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 6 )

前記スラリー燃料を貯蔵する燃料タンクを備えたことを特徴とする付記 1から 5の何れかに記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

(付記 7 )

有機性廃棄物から生成したスラリー燃料と有機性廃棄物から生成したバイオガスとを混合して燃焼装置に供給する、有機性廃棄物燃料混合供給方法。

(付記 8 )

有機性廃棄物を反応器に投入し、反応器に投入した前記有機性廃棄物を加熱する加熱工程と、

加熱した前記有機性廃棄物から水分を除去し、前記水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出して、水分調整した前記有機性廃棄物をスラリ一燃料化するスラリー燃料化工程と、

水溶性または高含水率の有機性廃棄物をメタン発酵処理して、発生したメタンガスをバイオガスとして抽出するパイォガス抽出工程と、

前記スラリー燃料を燃焼装置の燃料として供給するスラリー燃料供給工程と、前記バイオガスを空気と混合して前記燃焼装置の吸気側に供給する混合気供給工程とからなる、付記 7に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

(付記 9 )

前記スラリ一燃料とパイォガスとの生成量に応じて、燃焼装置に供給するスラリ一燃料とバイォガスとの燃料の供給比率を調整する供給比率調整工程を行う、付記 8に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

(付記 1 0 )

前記加熱工程では、

前記パイォガス抽出工程で抽出したパイォガスを用いて有機性廃棄物を加熱する、付記 8または 9に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

(付記 1 1 )

有機性廃棄物から生成したスラリ一燃料と有機性廃棄物から生成したバイオガスとを混合して燃焼装置に供給する供給手段を備える、有機性廃棄物燃料混合供給システム。

(付記 1 2 )

有機性廃棄物を反応器に投入して、反応器に投入した前記有機性廃棄物を加熱する加熱手段と、

加熱した前記有機性廃棄物から水分を除去し、前記水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出して、水分調整した前記有機性廃棄物をスラリ一燃料化するスラリ一燃料化手段と、

水溶性または高含水率の有機性廃棄物をメタン発酵処理して、発生したメタンガスをバイオガスとして抽出するバイオガス抽出手段と、前記スラリー燃料を燃焼装置の燃料として供給するスラリー燃料供給手段と、前記バイオガスを空気と混合して前記燃焼装置の吸気側に供給する混合気供給手段とを備える、付記 1 1に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

(付記 1 3 )

前記スラリー燃料とバイオガスとの生成量に応じて、燃焼装置に供給するスラリ一燃料とバイオガスとの燃料の供給比率を調整する供給比率調整手段を備える、付記 1 2に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

(付記 1 4 )

前記加熱器が、

前記バイォガス抽出工程で抽出したパイォガスを用いて有機性廃棄物を加熱する、付記 1 2または 1 3に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

(付記 1 5 )

固形廃棄物からスラリ一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一製造貯蔵システム。

(付記 1 6 )

固形廃棄物からスラリ一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一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、熱対流によつて前記貯蔵手段内部のスラリ一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一製造貯蔵システム。

(付記 1 7 )

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付記 1 6に記載の排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システム。

(付記 1 8 )

固形廃棄物からスラリ一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一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一製造貯蔵システム。

(付記 1 9 )

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付記 1 5から 1 8のいずれか 1項に記載の排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システム。

以上、説明したように本発明の燃焼システムによれば、有機廃棄物を有効利用することで環境への影響を抑えながら、熱エネルギーを得ることを可能とするという優れた効果を奏し得る。

また、本発明の有機性廃棄物燃料混合供給方法によれば、有機性廃棄物を有効利用することで環境保護対策に寄与するという優れた効果を奏し得る。

また、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一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。

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。

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ぴ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。

本発明において、以上の各構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 有機廃棄物を亜臨界水中或いは超臨界水中で反応させてスラリ一燃料を生成する反応器と、

前記反応器を加熱する加熱器と、

前記脱水後のスラリー燃料を燃焼させて熱エネルギーを得る燃焼装置と、を備えることを特徴とする有機廃棄物を用いた燃焼システム。

2 . 前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してバイオガスを発生させるパィォガス生成器を備え、

前記加熱器が、前記バイォガス生成器で生成したバイオガスを燃焼させて前記反応器を加熱することを特徴とする請求項 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

3 . 前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してバイオガスを発生させるバィォガス生成器と、

該パイォガス生成器で生成したパイォガスを前記燃焼装置の排ガス中で燃焼させて熱エネルギーを得る排ガス追い焚きボイラーと、

を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

4 . 前記脱水器で脱水した廃液を微生物で処理してバイオガスを発生させるパィォガス生成器と、

該パイォガス生成器で生成したパイォガスを前記燃焼装置の排ガス中で燃焼させて熱エネルギーを得る排ガス追い焚きボイラーとを備え、

前記加熱器が、前記パイォガス生成器で生成したバイォガスを燃焼させて前記反応器を加熱することを特徴とする請求項 1に記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

5 . 前記燃焼装置が、スラリー燃料を燃焼させて得た熱エネルギーで発電する発電機を具備していることを特徴とする請求項 1から 4の何れかに記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

6 . 前記スラリ一燃料を貯蔵する燃料タンクを備えたことを特徴とする請求項 1から 5の何れかに記載の有機廃棄物を用いた燃焼システム。

7 . 有機性廃棄物から亜臨界水中或いは超臨界水中で反応させて生成したスラリ一燃料と有機性廃棄物から生成したバイオガスとを混合して燃焼装置に供給する、有機性廃棄物燃料混合供給方法。

8 . 有機性廃棄物を反応器に投入し、反応器に投入した前記有機性廃棄物を加熱する加熱工程と、

加熱した前記有機性廃棄物から水分を除去し、前記水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出して、水分調整した前記有機性廃棄物をスラリー燃料化するスラリ一燃料化工程と、

水溶性または高含水率の有機性廃棄物をメタン発酵処理して、発生したメタンガスをバイオガスとして抽出するバイオガス抽出工程と、

前記スラリ一燃料を燃焼装置の燃料として供給するスラリ一燃料供給工程と、前記バイオガスを空気と混合して前記燃焼装置の吸気側に供給する混合気供給工程とからなる、請求項 7に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

9 . 前記スラリー燃料とバイオガスとの生成量に応じて、燃焼装置に供給するスラリ一燃料とバイオガスとの燃料の供給比率を調整する供給比率調整工程を行う、請求項 2に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

1 0 . 前記加熱工程では、

前記パイォガス抽出工程で抽出したパイォガスを用いて有機性廃棄物を加熱する、請求項 8または 9に記載の有機性廃棄物燃料混合供給方法。

1 1 . 有機性廃棄物から生成したスラリー燃料と有機性廃棄物から生成したバィォガスとを混合して燃焼装置に供給する供給手段を備える、有機性廃棄物燃料混合供給システム。

1 2 . 有機性廃棄物を反応器に投入して、反応器に投入した前記有機性廃棄物を加熱する加熱手段と、

加熱した前記有機性廃棄物から水分を除去し、前記水分から水溶性または高含水率の有機性廃棄物を抽出して、水分調整した前記有機性廃棄物をスラリー燃料化するスラリー燃料化手段と、

水溶性または高含水率の有機性廃棄物をメタン発酵処理して、発生したメタンガスをバイオガスとして抽出するバイオガス抽出手段と、

前記スラリ一燃料を燃焼装置の燃料として供給するスラリ一燃料供給手段と、前記バイオガスを空気と混合して前記燃焼装置の吸気側に供給する混合気供給手段とを備える、請求項 1 1に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

1 3 . 前記スラリー燃料とバイオガスとの生成量に応じて、燃焼装置に供給するスラリ一燃料とバイオガスとの燃料の供給比率を調整する供給比率調整手段を備える、請求項 1 2に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

1 4 . 前記加熱器が、

前記バイオガス抽出手段で抽出したバイオガスを用いて有機性廃棄物を加熱する、請求項 1 2又は 1 3に記載の有機性廃棄物燃料混合供給システム。

1 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、

1 6 . 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一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、

1 7 . 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 1 6に記載の排熱を利用したスラリー製造貯蔵システム。

1 8 . 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一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、

1 9 . 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 5から 1 8 のいずれか 1項に記載の排熱を利用したスラリ一製造貯蔵システム。

2 0 . 固形廃棄物からスラリー燃料を生成する反応手段と、

前記請求項 1から 4のいずれかに記載の燃焼システムを具備し、熱を有する排ガスを排出する燃焼手段と、