JP2003164831A - Refuse/waste treatment system and power generation system using supercritical water - Google Patents
Refuse/waste treatment system and power generation system using supercritical waterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水とゴミ・
廃棄物との反応にともなってより高温・高圧状態となっ
た超臨界流体（以下、単に「高温・高圧超臨界流体」と
いう。）を超臨界水生成・制御部にフィードバックし
て、超臨界水の生成反応をいわば最初の立ち上がり期間
だけで済むようにした、すなわち当該生成反応の始動後
は、超臨界水を新たに生成することなしに適量のゴミ・
廃棄物を供給するだけで連続運転を可能としたゴミ・廃
棄物処理システムおよび発電システムに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to supercritical water and dust.
The supercritical fluid (hereinafter simply referred to as "high temperature / high pressure supercritical fluid") that has become higher temperature / high pressure due to the reaction with the waste is fed back to the supercritical water generation / control unit to supply the supercritical water. The so-called generation reaction of the product is only required for the first rising period, that is, after the start of the production reaction, a proper amount of waste gas is generated without newly generating supercritical water.
The present invention relates to a waste / waste treatment system and a power generation system that enable continuous operation simply by supplying waste.
【０００２】本発明の処理対象物は、家庭や厨房などか
ら出される生ゴミやプラスチックトレイ、ビニール袋、
紙、布、木片、木製品など及びこれらの混合物、さらに
は下水汚泥なども含む。本明細書では、このような各種
の処理対象物を「ゴミ・廃棄物」と記し、また必要に応
じて「生ゴミ等」と略記する。The objects to be treated according to the present invention are garbage, plastic trays, vinyl bags, and the like which are discharged from homes and kitchens.
It also includes paper, cloth, wood chips, wood products, etc. and mixtures thereof, as well as sewage sludge. In the present specification, such various kinds of processing objects are referred to as “garbage / waste”, and are also abbreviated to “garbage, etc.” as necessary.
【０００３】[0003]
【従来の技術】超臨界水は圧力と温度がともに、臨界点
（温度３７４℃，圧力２２.1Ｍｐａ）を超えた物質であ
り、油や溶剤に融け有機物を完全に酸化分解するという
特徴を持つ。2. Description of the Related Art Supercritical water is a substance whose pressure and temperature both exceed the critical point (temperature 374 ° C., pressure 22.1 MPa), and is characterized by being completely oxidatively decomposed by being dissolved in oil or solvent. .
【０００４】本出願人は、このような超臨界水を水素と
酸素とからなる非爆発性の混合ガス（例えばブラウンガ
ス）を利用して生成する超臨界水生成装置、および超臨
界水の特性を利用して生ゴミを分解し、その出力でスタ
ーリングエンジンなどの熱機関を駆動して発電を行う発
電システムをすでに提案している（特開２００１−２０
５０７１号公報）。The applicant of the present invention has developed a device for producing supercritical water using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen (for example, Brown gas), and characteristics of supercritical water. There has already been proposed a power generation system for decomposing food waste by utilizing the above, and driving a heat engine such as a Stirling engine to generate power by its output (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20).
No. 5071).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この生ゴミ等処理シス
テムや発電システムは、
・水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガス（例えばブ
ラウンガス）を用いることにより、短時間で超臨界水を
生成することができ、
・生ゴミ等を超臨界水で分解することにより、ダイオキ
シン，煤塵，ＳＯ2 ，ＮＯX 等の有害物質を生成するこ
とがなく、しかも煙突を必要としない、
・生ゴミ等の分解反応にともなって生じる超臨界流体を
各種発電用熱機関の駆動源として有効利用することがで
きる、などの特徴を有するものである。This system for treating garbage and the like and the power generation system are as follows: By using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen (for example, Brown gas), supercritical water is generated in a short time. By decomposing raw garbage etc. with supercritical water, toxic substances such as dioxin, soot dust, SO 2 , NO x etc. are not generated and a chimney is not required. It has a feature that a supercritical fluid generated due to a decomposition reaction such as the above can be effectively used as a driving source of various heat engines for power generation.
【０００６】本発明は、このシステムのさらなる改良を
目的とするものである。すなわち、超臨界水と生ゴミ等
との反応にともなって生じる高温・高圧超臨界流体を当
該反応処理に再利用できるように循環させてシステムの
連続運転化を実行し、また、この高温・高圧超臨界流体
で熱機関を駆動することにより、システム全体の運転効
率のさらなる向上、およびランニングコストのさらなる
抑制を図ることを目的とする。The present invention aims at a further improvement of this system. That is, the high-temperature and high-pressure supercritical fluid generated by the reaction between supercritical water and food waste is circulated so that it can be reused in the reaction process, and the system is operated continuously. It is an object of the present invention to further improve the operating efficiency of the entire system and further reduce the running cost by driving the heat engine with a supercritical fluid.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を次
のようにして解決する。
（１）ゴミ・廃棄物処理システムを、超臨界水の生成・
制御部（例えば後述の超臨界水生成・制御部12）と、処
理対象物を、前記生成・制御部からの超臨界水と反応さ
せる処理部（例えば後述の生ゴミ等処理器17）と、この
反応にともなってより高温・高圧となった超臨界流体の
少なくとも一部を前記生成・制御部に戻すフィードバッ
ク部（例えば後述の調整弁17ａ）と、からなるものとす
る。
（２）上記（１）において、前記超臨界水を、水素と酸
素とからなる非爆発性の混合ガス（例えば後述ののブラ
ウンガス）を用いて生成する。
（３）上記（１）または（２）において、前記処理対象
物を前記超臨界水で酸化して分解する。
（４）発電システムを、超臨界水の生成・制御部（例え
ば後述の超臨界水生成・制御部12）と、処理対象物を、
前記生成・制御部からの超臨界水と反応させる処理部
（例えば後述の生ゴミ等処理器17）と、この反応にとも
なってより高温・高圧となった超臨界流体を駆動源とし
て発電作用を行う熱機関（例えば後述ののスターリング
エンジン18）と、この超臨界流体を前記生成・制御部に
戻すフィードバック部（例えば後述の調整弁17ａ）と、
からなるものとする。
（５）上記（４）において、前記超臨界水を、水素と酸
素とからなる非爆発性の混合ガス（例えば後述のブラウ
ンガス）を用いて生成する。
（６）上記（４）または（５）において、前記熱機関と
してスターリングエンジン（例えば後述ののスターリン
グエンジン18）を用いる。The present invention solves this problem as follows. (1) The waste / waste treatment system is used to generate supercritical water.
A control unit (for example, a supercritical water generation / control unit 12 described below) and a processing unit that causes the object to be treated to react with the supercritical water from the generation / control unit (for example, a garbage treatment device 17 described below), A feedback unit (for example, a regulating valve 17a described later) that returns at least a part of the supercritical fluid whose temperature and pressure are higher due to this reaction to the generation / control unit. (2) In the above (1), the supercritical water is generated using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen (for example, Brown gas described later). (3) In the above (1) or (2), the object to be treated is oxidized and decomposed with the supercritical water. (4) The power generation system includes a supercritical water generation / control unit (for example, a supercritical water generation / control unit 12 described below) and an object to be treated,
A processing unit that reacts with the supercritical water from the generation / control unit (for example, a garbage processing unit 17 described later) and a power generation function using the supercritical fluid that has become higher temperature and pressure due to this reaction as a driving source. A heat engine (for example, a Stirling engine 18 described later) to perform, and a feedback unit (for example, a regulation valve 17a described later) that returns this supercritical fluid to the generation / control unit,
Shall consist of (5) In the above (4), the supercritical water is generated by using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen (for example, Brown gas described later). (6) In the above (4) or (5), a Stirling engine (for example, a Stirling engine 18 described later) is used as the heat engine.
【０００８】本発明によれば、上記（１）および（４）
のように、超臨界水の生成・制御部から処理部に供給さ
れた超臨界水と処理対象物とを反応させ、これにともな
って生じる高温・高圧超臨界流体を超臨界水生成・制御
部に戻し、再び処理対象物との反応に用いている。そし
て、この過程が循環するようにし、超臨界水生成・制御
部での生成が必要な超臨界水の量を抑制し、システム全
体のランニングコストの低減化や運転の効率化を図って
いる。According to the present invention, the above (1) and (4)
As described above, the supercritical water supplied from the supercritical water generation / control unit to the treatment unit is reacted with the object to be treated, and the high-temperature / high-pressure supercritical fluid generated along with this is supercritical water generation / control unit. And is used again for the reaction with the object to be treated. Then, this process is circulated to suppress the amount of supercritical water that needs to be generated by the supercritical water generation / control unit to reduce the running cost of the entire system and improve the operation efficiency.
【０００９】また、処理対象物は超臨界水の作用によっ
て、例えば、塩素イオン，硫酸イオン，リン酸イオン，
酸化金属，炭酸ガス，窒素ガス，水等に分解されるの
で、ダイオキシン等の有害物質が合成されることがな
く、環境汚染を引き起こすことがない。The object to be treated is, for example, chloride ion, sulfate ion, phosphate ion, by the action of supercritical water.
Since it is decomposed into metal oxides, carbon dioxide gas, nitrogen gas, water, etc., harmful substances such as dioxins are not synthesized and environmental pollution is not caused.
【００１０】また、上記（２）および（５）のように、
超臨界水を水素と酸素からなる非爆発性の混合ガスを用
いて生成し、例えばブラウンガスを水中で燃焼すること
によって発生する熱をすべて水に吸収して水の温度を効
率よく上昇させ、短時間での超臨界水の生成を図ってい
る。Further, as described in (2) and (5) above,
Supercritical water is generated using a non-explosive mixed gas consisting of hydrogen and oxygen, for example, all the heat generated by burning Brown gas in water is absorbed in the water to efficiently raise the temperature of the water, We are trying to generate supercritical water in a short time.
【００１１】また、上記（３）のように、処理対象物と
の酸化反応による発熱で超臨界水の温度はさらに上昇
し、当該超臨界水はその誘電率が低下して無極性にな
る。そのため、超臨界水との酸化反応によって溶解して
いた処理対象物のイオン成分は、無機塩類として析出し
やすく、これを再利用することができる。Further, as described in (3) above, the temperature of the supercritical water further rises due to the heat generated by the oxidation reaction with the object to be treated, and the dielectric constant of the supercritical water decreases and becomes nonpolar. Therefore, the ionic component of the object to be treated which has been dissolved by the oxidation reaction with the supercritical water easily precipitates as an inorganic salt, which can be reused.
【００１２】また、上記（６）のように、高温・高圧超
臨界流体を発電用の熱機関や、外燃機関であるスターリ
ングエンジン（の作動媒体）の駆動源に用いて、エネル
ギーの有効利用を図っている。Further, as in the above (6), the high temperature and high pressure supercritical fluid is used as a drive source of a heat engine for power generation and a Stirling engine (external combustion engine), which is an external combustion engine, to effectively use energy. I am trying to
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１乃至図
５を用いて説明する。図１は超臨界水による生ゴミ等処
理・発電システムを示す説明図、図２は調整弁などに対
するコントローラの処理の流れを示す説明図、図３は超
臨界水生成装置を示す説明図、図４は超臨界水生成装置
の処理の流れを示す説明図、図５はスターリングエンジ
ンの加熱部を示す説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view showing a garbage disposal / power generation system using supercritical water, FIG. 2 is an explanatory view showing a processing flow of a controller for a regulating valve, etc., and FIG. 3 is an explanatory view showing a supercritical water generator. 4 is an explanatory view showing a processing flow of the supercritical water generator, and FIG. 5 is an explanatory view showing a heating part of the Stirling engine.
【００１４】図１乃至図５において、１は生ゴミ等処理
・発電システム、２は超臨界水生成装置、11はブラウン
ガス発生・出力部，11ａはブラウンガス発生器，11ｂは
加圧器，11ｃはブラウンガスの反応器12ｂへの供給量を
調整するためのバルブ，11ｄはブラウンガス噴射用のノ
ズル、12は超臨界水生成・制御部，12ａはブラウンガス
を燃焼するための着火装置，12ｂは超臨界水生成用の反
応器，12ｃは水（超臨界水ではない），12ｄは反応器で
生成した超臨界水，12ｅは生成した超臨界水12ｄを取り
出すための超臨界水提供用バルブ，12ｆは反応器内の圧
力を調整するための圧力調整バルブ，12ｇは温度計，12
ｈは圧力計，12ｊは水タンク，12ｋは水を反応器12ｂに
送出するためのポンプ，12ｍは反応器12ｂへ供給する水
量を調整するためのバルブ，12ｎは水タンク12ｊへの水
の供給量・加圧器11ｂの圧力・各バルブの調整を行う制
御装置、13は生ゴミ等を乾燥して粉砕する乾燥・粉砕
機、14は生ゴミ等をさらに細かく粉砕する細粉砕機、15
はフィルター、16は粉砕した生ゴミ等を処理器に送出す
るロータリーフィーダ，16ａはロータリーフィーダ内の
生ゴミ等を加熱するヒーター、17は超臨界水で生ゴミ等
を酸化して分解する生ゴミ等処理器（酸化反応器），17
ａは（当該酸化にともなって生じる）高温・高圧超臨界
流体を超臨界水生成・制御部12へ戻す調整弁，17ｂは高
温・高圧超臨界流体をヒーター16ａに送出する調整弁，
17ｃは高温・高圧超臨界流体をスターリングエンジン18
に送出する調整弁17ｄは高温・高圧超臨界流体を熱交換
器23に送出する調整弁，17ｅは高温・高圧超臨界流体を
固液分離器20に送出する調整弁，，171 は入力部, 172
は出力部，173 は生ゴミ等処理器17の圧力を検出する圧
力センサ、174 は生ゴミ等処理器17の温度を検出する温
度センサ，175 は調整弁17ａ，17ｂ，17ｃ，17ｄ，17ｅ
を開くとともに水量調整用のバルブ12ｍおよびブラウン
ガス調整用のバルブ11ｍを閉じるコントローラ、18はス
ターリングエンジン，181 はスターリングエンジンを作
動するためのヘリウムガスを加熱するための加熱部，18
1aは加熱部181 の燃焼室，181bは燃焼室の内壁面，181c
は前述のヘリウムガスを充填した螺旋状ステンレス管，
181dは生ゴミ等処理器17からの高温・高圧超臨界流体の
供給筒，181eはプロパンガス供給ノズル，181fは着火
器，181gは排気口，182 は加熱部181 と冷却部183 に連
通してヘリウムガスの熱エネルギーを蓄積・放出する熱
再生部，183 はヘリウムガスを冷却するための冷却部、
20はあらかじめ消石灰，水酸化ナトリウム，水酸化カリ
ウム等のアルカリを加えてある固液分離器、21は押し出
しスクリュー、22は固液分離器20で沈殿させた固体成分
のそれぞれを例えば遠心分離するサイクロン、23は熱交
換器、24は減圧弁、25は冷却装置、26は生ゴミ等の酸化
により生成する気体成分を分離する気液分離器、27蒸気
タービン、をそれぞれ示している。1 to 5, 1 is a garbage disposal / power generation system, 2 is a supercritical water generator, 11 is a brown gas generator / output unit, 11a is a brown gas generator, 11b is a pressurizer, 11c. Is a valve for adjusting the supply amount of brown gas to the reactor 12b, 11d is a nozzle for injecting brown gas, 12 is supercritical water generation / control section, 12a is an ignition device for burning brown gas, 12b Is a reactor for producing supercritical water, 12c is water (not supercritical water), 12d is supercritical water produced in the reactor, 12e is a valve for providing supercritical water for taking out produced supercritical water 12d. , 12f is a pressure adjusting valve for adjusting the pressure in the reactor, 12g is a thermometer, 12
h is a pressure gauge, 12j is a water tank, 12k is a pump for sending water to the reactor 12b, 12m is a valve for adjusting the amount of water supplied to the reactor 12b, and 12n is water supply to the water tank 12j. A controller for adjusting the amount and pressure of the pressurizer 11b and adjusting each valve, 13 is a dryer / crusher for drying and crushing raw garbage, 14 is a fine crusher for further crushing raw garbage, 15
Is a filter, 16 is a rotary feeder for sending crushed raw garbage to the processor, 16a is a heater for heating the raw garbage in the rotary feeder, and 17 is raw garbage for oxidizing and decomposing raw garbage with supercritical water. Equal processing unit (oxidation reactor), 17
a is a regulating valve for returning the high temperature / high pressure supercritical fluid (generated by the oxidation) to the supercritical water generation / control unit 12, 17b is a regulating valve for sending the high temperature / high pressure supercritical fluid to the heater 16a,
17c is a Stirling engine for high temperature and high pressure supercritical fluid 18
A regulating valve 17d for delivering the high temperature / high pressure supercritical fluid to the heat exchanger 23, a regulating valve 17e for delivering the high temperature / high pressure supercritical fluid to the solid-liquid separator 20, 171 an input section, 172
Is an output unit, 173 is a pressure sensor that detects the pressure of the raw dust processing unit 17, 174 is a temperature sensor that detects the temperature of the raw dust processing unit 17, and 175 is a regulating valve 17a, 17b, 17c, 17d, 17e.
A controller for opening the valve and closing the valve 12m for adjusting the amount of water and the valve 11m for adjusting the brown gas, 18 is a Stirling engine, 181 is a heating part for heating helium gas for operating the Stirling engine, 18
1a is the combustion chamber of the heating section 181, 181b is the inner wall of the combustion chamber, 181c
Is a spiral stainless steel tube filled with helium gas,
Reference numeral 181d is a supply tube for the high-temperature / high-pressure supercritical fluid from the garbage processor 17, 181e is a propane gas supply nozzle, 181f is an igniter, 181g is an exhaust port, 182 is communication with the heating section 181 and the cooling section 183. A heat regenerating unit that stores and releases the thermal energy of helium gas, 183 is a cooling unit for cooling helium gas,
20 is a solid-liquid separator to which alkali such as slaked lime, sodium hydroxide and potassium hydroxide has been added in advance, 21 is an extrusion screw, 22 is a cyclone for centrifuging each of the solid components precipitated in the solid-liquid separator 20 , 23 is a heat exchanger, 24 is a pressure reducing valve, 25 is a cooling device, 26 is a gas-liquid separator for separating a gas component generated by the oxidation of raw garbage and the like, and 27 is a steam turbine.
【００１５】図１の、超臨界水による生ゴミ等処理・発
電システムにおいては、概略、・超臨界水生成装置２で
ブラウンガスを用いることにより生成した超臨界水（図
２参照）と、細粉砕機などで生成した生ゴミ等を生ゴミ
等処理器17に送出し、
・生ゴミ等処理器17および固液分離器20の作用により、
生ゴミ等を超臨界水により酸化分解してから無機塩類な
どとし、
・酸化反応にともなって生じる高温・高圧超臨界流体を
超臨界水生成・制御部12やヒーター16ａの側（加熱用空
間）に送って、生ゴミ等の酸化分解やロータリーフィー
ダ16の生ゴミ等の加熱に再利用し、
・この高温・高圧超臨界流体でスターリングエンジン18
を駆動して発電し、
・固液分離器20で分離した（生ゴミ等の分解物の）食
塩，硫酸塩，リン酸塩や酸化金属などをサイクロン22か
ら取り出して、再利用し、
・気液分離器26で分離した（生ゴミ等の分解物の）処理
水を超臨界水生成・制御部12に回収し、再利用してい
る。In the system for treating garbage and the like with supercritical water shown in FIG. 1, a power generation system is as follows: Supercritical water generated by using Brown gas in the supercritical water generator 2 (see FIG. 2) Deliver raw garbage, etc. generated by a crusher etc. to the raw garbage processing device 17, ・ By the action of the raw waste processing device 17 and the solid-liquid separator 20,
After oxidatively decomposing food waste etc. with supercritical water, it becomes inorganic salts, etc. ・ The high temperature and high pressure supercritical fluid generated by the oxidation reaction is generated into supercritical water ・ The control part 12 and the heater 16a side (heating space) And recycle it to the oxidative decomposition of food waste etc. and the heating of food waste etc. of the rotary feeder 16 ・ The Stirling engine 18 is used with this high temperature and high pressure supercritical fluid.
To generate electricity, ・ Salt, sulfate, phosphate, metal oxide, etc. (decomposed products such as garbage) separated by the solid-liquid separator 20 are taken out from the cyclone 22 and reused. The treated water (decomposed product such as raw garbage) separated by the liquid separator 26 is collected in the supercritical water generation / control unit 12 and reused.
【００１６】超臨界水を生成するためには、超臨界水生
成装置２の生成反応部にブラウンガスと水を供給しなけ
ればならない。In order to generate supercritical water, brown gas and water must be supplied to the generation reaction section of the supercritical water generator 2.
【００１７】図１のシステムでは、初期の超臨界水の生
成については勿論ブラウンガスと水とを用いるが、いっ
たん生ゴミ等処理器17で生ゴミ等と超臨界水との酸化反
応が始まって高温・高圧超臨界流体が生成されるように
なった後はこれを超臨界水生成・制御部12に戻してい
る。In the system of FIG. 1, of course, Brown gas and water are used for the initial generation of supercritical water, but once the oxidization reaction between raw garbage and supercritical water begins in the raw garbage processing unit 17. After the high temperature / high pressure supercritical fluid is generated, it is returned to the supercritical water generation / control unit 12.
【００１８】この高温・高圧超臨界流体のフィードバッ
クが始まると、初期超臨界水の生成のときのようにブラ
ウンガスおよび水を超臨界水生成装置２の生成反応部に
供給する、必要はない。すなわち、生ゴミ等と超臨界水
との酸化反応（自燃）にともなって元の状態よりも高温
・高圧の超臨界水状態が生じるので、これを超臨界水生
成・制御部12に戻すことにより、生ゴミ等の処理に必要
な超臨界水がいわば自動的に連続生成されることにな
る。When the feedback of the high temperature / high pressure supercritical fluid is started, it is not necessary to supply Brown gas and water to the production reaction part of the supercritical water production apparatus 2 as in the case of production of initial supercritical water. In other words, a supercritical water state of higher temperature and pressure than the original state occurs due to the oxidation reaction (self-combustion) between raw garbage and supercritical water, so by returning this to the supercritical water generation / control unit 12. So to speak, supercritical water required for the treatment of raw garbage is automatically continuously generated.
【００１９】生ゴミ等処理器17のコントローラ175 が、
圧力センサ173 や温度センサ174 の出力に基づき、この
高温・高圧超臨界流体の生成を検出してブラウンガス供
給用のバルブ11ｃおよび水供給用のバルブ12ｍ（図３参
照）を閉状態に設定する。The controller 175 of the garbage processor 17
Based on the outputs of the pressure sensor 173 and the temperature sensor 174, the generation of the high temperature / high pressure supercritical fluid is detected, and the brown gas supply valve 11c and the water supply valve 12m (see FIG. 3) are set to the closed state. .
【００２０】超臨界水生成装置２は、ブラウンガスを水
中で燃焼させることによって当該ガスの着火後約２分の
短時間で超臨界水（約 380℃, 約23MPa ）を生成する。
この超臨界水はポンプで約500ml/min のスピードで生ゴ
ミ等処理器17（直径約1000mm、高さ約1300mm、重さ約50
Kg）に送られる。The supercritical water generator 2 burns Brown gas in water to generate supercritical water (about 380 ° C., about 23 MPa) in a short time of about 2 minutes after ignition of the gas.
This supercritical water is pumped at a speed of about 500 ml / min to treat garbage 17 (diameter about 1000 mm, height about 1300 mm, weight about 50 mm).
Sent to Kg).
【００２１】一方、生ゴミ等は、約 1/5の容量になるよ
うに乾燥・粉砕機13で乾燥、粉砕され、さらに約 0.5mm
の大きさとなるように細粉砕機14で粉砕される。そして
0.5mm メッシュのフィルター15を通過した生ゴミ等は、
ロータリーフィーダ16で約500ml/min のスピードで生ゴ
ミ等処理器17に送出される。On the other hand, raw garbage and the like are dried and crushed by a drying / crushing machine 13 to a volume of about 1/5, and further about 0.5 mm.
It is crushed by the fine crusher 14 to have the size of. And
Garbage, etc. that have passed through the 0.5 mm mesh filter 15
It is sent to the garbage disposal 17 by the rotary feeder 16 at a speed of about 500 ml / min.
【００２２】ロータリーフィーダ16はヒーター16ａによ
って加熱され、その内部の生ゴミ等は十分に加熱・加圧
された状態なので、超臨界水生成装置２から生ゴミ等処
理器17に送出される超臨界水の圧力によって逆流するこ
とはない。なお、フィルター15を通過しなかった生ゴミ
等は細粉砕機14に戻され、再度粉砕される。The rotary feeder 16 is heated by the heater 16a, and the raw garbage and the like in the rotary feeder 16 are sufficiently heated and pressurized. Therefore, the supercritical water produced from the supercritical water generator 2 to the supercritical water processor 17 is supercritical. It does not flow backwards due to the pressure of water. It should be noted that raw garbage and the like that have not passed through the filter 15 are returned to the fine crusher 14 and crushed again.
【００２３】生ゴミ等処理器17の初期状態の温度及び圧
力は、約 380℃, 約23MPa である。超臨界水の作用によ
って生ゴミ等は酸化されて、
・有機物は水と炭酸ガスに分解し、
・窒素化合物は窒素ガスに分解し、
・塩素、硫黄、リンはそれぞれ、塩素イオン、硫酸イオ
ン、リン酸イオンに分解し、
・金属は酸化金属になり、ダイオキシンやＮＯx 等の有
害物質が生成されることはない。The temperature and pressure in the initial state of the raw dust treating apparatus 17 are about 380 ° C. and about 23 MPa. Due to the action of supercritical water, garbage etc. are oxidized, ・ Organic substances are decomposed into water and carbon dioxide gas, ・ Nitrogen compounds are decomposed into nitrogen gas, ・ Chlorine, sulfur and phosphorus are chlorine ion, sulfate ion, Decomposes into phosphate ions, ・ Metal becomes metal oxide, and no harmful substances such as dioxins and NOx are generated.
【００２４】超臨界水の作用で生ゴミ等が酸化される
と、その反応熱により、生ゴミ等処理器17の内部温度
は、450 ℃〜800 ℃位まで容易に上昇する。超臨界水中
に１〜２重量％程度の有機物（生ゴミ等）があれば、反
応熱だけで反応温度を維持することができる。When raw garbage or the like is oxidized by the action of supercritical water, the reaction heat easily raises the internal temperature of the raw dust treating device 17 to about 450 ° C to 800 ° C. If the supercritical water contains about 1 to 2% by weight of organic matter (eg, garbage), the reaction temperature can be maintained only by the heat of reaction.
【００２５】生ゴミ等処理器17内部の温度が400 ℃以上
の場合には生ゴミ等は５分以内で酸化（分解）される。When the temperature of the inside of the processing apparatus 17 for treating raw dust is 400 ° C. or higher, the raw dust is oxidized (decomposed) within 5 minutes.
【００２６】固液分離器20にはあらかじめ消石灰、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを加えてあ
るので、生ゴミ等の分解物である塩素イオン、硫酸イオ
ン、リン酸イオンなどはそれぞれ食塩、硫酸塩、リン酸
塩のような無機塩類となって酸化金属とともに内部に沈
澱する。Since the solid-liquid separator 20 is previously added with alkali such as slaked lime, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., chlorine ions, sulfate ions, phosphate ions, etc., which are decomposition products of raw garbage, etc. Inorganic salts such as sulfates and phosphates are precipitated inside together with metal oxides.
【００２７】このとき、固液分離器20の超臨界水の温度
は前述のように上昇しているので、誘電率が低下して無
極性となり、無機塩類は析出しやすい。At this time, since the temperature of the supercritical water in the solid-liquid separator 20 has risen as described above, the dielectric constant lowers and becomes nonpolar, and inorganic salts are likely to precipitate.
【００２８】生ゴミ等処理器17内部の超臨界水中の無機
塩の濃度は、例えば温度が450 ℃〜500 ℃で１ppb 〜10
0ppmという非常に低い濃度であった。The concentration of the inorganic salt in the supercritical water inside the garbage processor 17 is, for example, 1 ppb-10 at a temperature of 450 ° C-500 ° C.
It was a very low concentration of 0 ppm.
【００２９】前述のように、超臨界水による生ゴミ等の
酸化反応が開始すると、この反応熱によって生ゴミ等処
理器の内部温度は上昇して酸化温度に維持されるので、
生ゴミ等処理器17の内部を加熱する必要はない。As described above, when the oxidation reaction of food waste, etc. by supercritical water starts, the internal temperature of the food waste processor is raised by this reaction heat and maintained at the oxidation temperature.
It is not necessary to heat the inside of the processing device 17 for raw garbage and the like.
【００３０】生ゴミ等の酸化処理にともなって生ゴミ等
処理器17の内部温度が上昇し、これによって圧力も上昇
する。The internal temperature of the raw dust processing unit 17 rises as the raw dust is oxidized, and the pressure also rises.
【００３１】コントローラ175 は、生ゴミ等処理器17の
内部圧力が25MPa まで上昇したことを圧力センサ173 で
検出する（超臨界水が高温・高圧超臨界流体になる）
と、調整弁17ａ，17ｂ，17ｃ，17ｄ，17ｅを開く。な
お、各調整弁の初期状態は「閉」である。The controller 175 detects that the internal pressure of the garbage processor 17 has increased to 25 MPa with the pressure sensor 173 (supercritical water becomes a high temperature / high pressure supercritical fluid).
Then, the adjusting valves 17a, 17b, 17c, 17d, 17e are opened. The initial state of each adjusting valve is "closed".
【００３２】これにより、高温・高圧超臨界流体は、 ・超臨界水生成装置１の超臨界水生成・制御部12 ・ロータリーフィーダ16の加熱用空間 ・スターリングエンジン18の加熱部181 ・熱交換器23 ・固液分離器20 にそれぞれ供給される。As a result, the high temperature and high pressure supercritical fluid is ・ Supercritical water generation / control unit 12 of supercritical water generator 1 ・ Heating space for rotary feeder 16 ・ Heating part 181 of Stirling engine 18 ・ Heat exchanger 23 ・ Solid-liquid separator 20 Is supplied to each.
【００３３】コントローラ175 のこの調整弁制御は、生
ゴミ等処理器17の内部の温度・圧力を許容限度内に設定
するため、また、高温・高圧超臨界流体の有効利用のた
めである。This adjusting valve control of the controller 175 is for setting the temperature and pressure inside the garbage processing unit 17 within the allowable limits and for effectively utilizing the high temperature and high pressure supercritical fluid.
【００３４】コントローラ175 は、また、
・調整弁17ａを開くのにともない、超臨界水生成用の反
応器12ｂに水を供給するための調整バルブ12ｍと、超臨
界水生成用の反応器12ｂにブラウンガスを供給するため
の調整バルブ11ｃを閉じ、
・調整弁17ｂを開くのにともない、ロータリーフィーダ
16の生ゴミ等を加熱するヒーター16ａのスイッチを切
る。The controller 175 also includes: a regulating valve 12m for supplying water to the reactor 12b for producing supercritical water and a reactor 12b for producing supercritical water when the regulating valve 17a is opened. The adjustment valve 11c for supplying the brown gas is closed, and the adjustment valve 17b is opened.
Turn off the heater 16a that heats the 16 garbage.
【００３５】水供給用の調整バルブ12ｍやブラウンガス
供給用の調整バルブ11ｃを閉じるのは、高温・高圧超臨
界流体を超臨界水生成・制御部12に戻すことによってこ
れが再び生ゴミ等の酸化に利用されて、超臨界水生成用
の反応器12ｂ内でブラウンガスを用いて水から新たに超
臨界水を生成する必要がない、からである。The adjustment valve 12m for water supply and the adjustment valve 11c for brown gas supply are closed by returning the high temperature / high pressure supercritical fluid to the supercritical water generation / control unit 12 so that the waste water is oxidized again. This is because it is not necessary to newly generate supercritical water from water by using Brown gas in the reactor 12b for generating supercritical water.
【００３６】すなわち、超臨界水生成・制御部12に戻っ
た高温・高圧超臨界流体は、
・制御装置12ｎ（圧力調整バルブ12ｆ）の作用により約
380℃, 約23MPa に調整され、
・再び生ゴミ等処理器17に供給されて生ゴミ等と酸化反
応する。That is, the high-temperature / high-pressure supercritical fluid returned to the supercritical water generation / control section 12 is: Approximately by the action of the control device 12n (pressure adjusting valve 12f).
The temperature is adjusted to 380 ° C and approximately 23 MPa, and is supplied again to the raw waste treatment device 17 and undergoes an oxidation reaction with the raw waste.
【００３７】そして、この反応熱によって生ゴミ等処理
器17の高温・高圧超臨界流体の状態が維持されるので、
生ゴミ等処理器17で高温・高圧超臨界流体が生成した後
（生ゴミ等処理器17の内圧が約25MPa 以上）は生ゴミ等
の酸化処理が連続的に行われる。Since the reaction heat maintains the high-temperature and high-pressure supercritical fluid state of the raw dust processing unit 17,
After the high-temperature and high-pressure supercritical fluid is generated in the raw dust treating device 17 (internal pressure of the raw dust treating device 17 is about 25 MPa or more), the oxidizing treatment of the raw dust is continuously performed.
【００３８】この間、超臨界水生成・制御部12で高価な
ブランガスによる超臨界水を新たに生成する必要がな
く、ロータリーフィーダ16で生ゴミ等を供給するだけで
生ゴミ等を酸化処理することができる。During this period, it is not necessary to newly generate the supercritical water by the expensive bran gas in the supercritical water generation / control section 12, and the rotary feeder 16 supplies the raw garbage and the like to oxidize the raw garbage. You can
【００３９】また、調整弁17ｂを開くと、生ゴミ等処理
器17の高温・高圧超臨界流体はロータリーフィーダ16の
加熱用空間に送出されて当該フィーダ内の生ゴミ等の加
熱に利用される。したがって、ヒーター16ａによる加熱
の必要はない。When the adjusting valve 17b is opened, the high temperature / high pressure supercritical fluid in the raw dust processing device 17 is sent to the heating space of the rotary feeder 16 and used for heating the raw dust in the feeder. . Therefore, it is not necessary to heat with the heater 16a.
【００４０】また、調整弁17ｃを開くと、生ゴミ等処理
器17の高温・高圧超臨界流体（例えば約800 ℃、約25MP
a ）はスターリングエンジン18の加熱部181 に送出され
て発電に利用される。When the adjusting valve 17c is opened, the high temperature and high pressure supercritical fluid of the garbage processing device 17 (for example, about 800 ° C., about 25MP
The a) is sent to the heating section 181 of the Stirling engine 18 and used for power generation.
【００４１】スターリングエンジン18は機関外部に加熱
部181 、熱再生部182 、冷却部183を備えた外燃機関で
あり、例えばヘリウムガスを加熱部181 や冷却部183 で
加熱・冷却し、これの圧力変化を利用してピストンを往
復させて動力を得るエンジンである。ヘリウムガスを 3
00℃に加熱すると50％以上、1000℃に加熱すると70〜77
％の高い熱効率を期待できる。The Stirling engine 18 is an external combustion engine equipped with a heating section 181, a heat regenerating section 182, and a cooling section 183 outside the engine. For example, helium gas is heated and cooled by the heating section 181 and the cooling section 183, and this It is an engine that obtains power by reciprocating a piston using pressure change. Helium gas 3
50% or more when heated to 00 ℃, 70 to 77 when heated to 1000 ℃
% Thermal efficiency can be expected.
【００４２】生ゴミ等処理器17からは前述のように約80
0 ℃、約25MPa の高温・高圧超臨界流体が排出されるの
で、これを加熱部181 に送出してスターリングエンジン
18を駆動すると十分な熱効率を得ることができる。About 80 from the garbage processor 17 as described above.
A high temperature and high pressure supercritical fluid of 0 ° C and about 25MPa is discharged.
When 18 is driven, sufficient thermal efficiency can be obtained.
【００４３】スターリングエンジン18の加熱部181 から
の排気分（約350 ℃、約20MPa ）は排気口181hから蒸気
タービン27に送出され、スターリングエンジンの場合と
同じように発電に利用される。蒸気タービン27は従来の
ものを用いるので説明は省略する。Exhaust gas (about 350 ° C., about 20 MPa) from the heating section 181 of the Stirling engine 18 is sent to the steam turbine 27 from the exhaust port 181h and used for power generation as in the case of the Stirling engine. Since a conventional steam turbine 27 is used, its description is omitted.
【００４４】このように、調整弁17ａ，17ｂ，17ｃは、
生ゴミ等処理器17の高温・高圧超臨界流体を単に廃棄す
るだけといった従来の減圧弁のものとは異なり、この高
温・高圧超臨界流体を超臨界水生成・制御部12，ロータ
リーフィーダ16やスターリングエンジン18に送出して有
効利用を図るためのものである。Thus, the adjusting valves 17a, 17b, 17c are
Unlike the conventional pressure reducing valve that simply discards the high-temperature and high-pressure supercritical fluid in the garbage processor 17, this high-temperature and high-pressure supercritical fluid is used to generate the supercritical water generation / control unit 12, rotary feeder 16, and rotary feeder 16. This is for sending to the Stirling engine 18 for effective use.
【００４５】なお、調整弁17ａ，17ｂ，17ｃなどによる
流量調整方法として、
・各調整弁の流量を個別に調整する、
・調整弁17ｃを例えば全開にし、残りの調整弁の流量を
個々に調整する、
・超臨界水生成・制御部12，ロータリーフィーダ16やス
ターリングエンジン18への各送出経路の分岐部分に分配
調整弁を設ける、
・この各送出経路の上流側の共通部分に調整弁を設ける
（この場合に個々の送出経路に調整弁を設けるかどうか
は任意）、などの手法を用いてもよい。As a flow rate adjusting method using the adjusting valves 17a, 17b, 17c, etc., the flow rate of each adjusting valve is individually adjusted, the adjusting valve 17c is fully opened, and the flow rates of the remaining adjusting valves are individually adjusted.・ A distribution adjustment valve is provided at the branching portion of each delivery path to the supercritical water generation / control unit 12, the rotary feeder 16 and the Stirling engine 18, ・ An adjustment valve is provided at a common portion on the upstream side of each delivery path. (In this case, it is arbitrary whether or not the regulating valve is provided in each delivery route).
【００４６】また、コントローラ175 の表示・指示にし
たがってオペレータが調整弁17ａ，17ｂ，17ｃ，17ｄ，
17ｅを操作してもよい。According to the display / instruction of the controller 175, the operator can adjust the adjusting valves 17a, 17b, 17c, 17d,
You may operate 17e.
【００４７】一方、固液分離器20の内部に沈澱する前述
の分解物の無機塩類や、酸化金属などは押し出しスクリ
ュー21によってサイクロン22に送出され、そこで個々の
成分に分離されて回収・再利用される。On the other hand, the inorganic salts and metal oxides of the above-mentioned decomposed products that precipitate inside the solid-liquid separator 20 are sent to the cyclone 22 by the extrusion screw 21, where they are separated into individual components for recovery and reuse. To be done.
【００４８】また、高温・高圧超臨界流体（例えば約80
0 ℃, 約25MPa ）の一部は熱交換器23に送出され、減圧
弁24、冷却装置25で冷却、減圧（約80℃，約0.2MPa）さ
れてから気液分離器26に送られる。Further, a high temperature / high pressure supercritical fluid (for example, about 80
A part of 0 ° C., about 25 MPa) is sent to the heat exchanger 23, cooled by the pressure reducing valve 24 and the cooling device 25, reduced in pressure (about 80 ° C., about 0.2 MPa), and then sent to the gas-liquid separator 26.
【００４９】気液分離器26では、分解物中の炭酸ガスや
窒素ガス等の気体が水と分離して残りは無害な処理水
（50℃、0.1MPa）となり超臨界水生成・制御部12に送出
して再利用する。In the gas-liquid separator 26, gases such as carbon dioxide gas and nitrogen gas in the decomposed product are separated from water, and the rest becomes harmless treated water (50 ° C., 0.1 MPa), which is the supercritical water generation / control unit 12 Send it to and reuse it.
【００５０】なお、生ゴミ等処理器17の耐圧力が大き
く、内部の圧力を許容限度内に制御する必要がない場合
であっても、生ゴミ等処理によって生じる高温・高圧超
臨界流体を、
・超臨界水生成・制御部12に戻して生ゴミ等の処理に再
利用する、
・スターリングエンジン18やその他の熱機関の駆動源と
して利用する、
・無機塩類などや水のかたちで回収・再利用する、
ようにしてもよい。Even when the processing apparatus 17 for treating raw dust and the like has a high withstand pressure and it is not necessary to control the internal pressure within an allowable limit, the high temperature and high pressure supercritical fluid generated by the treatment of raw dust and the like is・ Return to the supercritical water generation / control unit 12 to reuse for treating garbage, ・ Use as a drive source for the Stirling engine 18 and other heat engines, ・ Recover and recycle in the form of inorganic salts and water You may use it.
【００５１】図２は、コントローラ175 の処理の流れを
示す説明図であり、その内容は次のようになっている。
(1) 圧力センサ173 の値が「２５ＭPa以上」を示してい
るかどうかを判断して、「Yes 」の場合は次のステップ
に進み、「No」場合はこの判断を繰り返す。
(2) 超臨界水生成・制御部12に対する調整弁17ａを開
き、ブラウンガス調整用のバルブ11ｃおよび水量調整用
の12ｍを閉じる。
(3) スターリングエンジン18に対する調整弁17ｃを開
く。
(4) ロータリーフィーダ16に対する調整弁17ｂを開き、
ヒーター6aのスイッチを切る。
(5) 熱交換器23に対する調整弁17ｄおよび固液分離器20
に対する調整弁17ｅを開く。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of processing of the controller 175, and the contents thereof are as follows. (1) It is determined whether or not the value of the pressure sensor 173 indicates "25 MPa or more". If "Yes", the process proceeds to the next step, and if "No", this determination is repeated. (2) The adjustment valve 17a for the supercritical water production / control unit 12 is opened, and the brown gas adjustment valve 11c and the water amount adjustment 12m are closed. (3) Open the adjusting valve 17c for the Stirling engine 18. (4) Open the adjustment valve 17b for the rotary feeder 16,
Switch off heater 6a. (5) Adjusting valve 17d for heat exchanger 23 and solid-liquid separator 20
Open the adjusting valve 17e for.
【００５２】図３は、超臨界水生成装置２を示す説明図
である。超臨界水生成装置２は、その反応器12ｂに収容
した水12ｃの内部でブラウンガスを燃焼させることによ
り、超臨界水12ｄを生成する。FIG. 3 is an explanatory view showing the supercritical water generator 2. The supercritical water production | generation apparatus 2 produces | generates the supercritical water 12d by burning Brown gas inside the water 12c accommodated in the reactor 12b.
【００５３】ブラウンガスとは、オーストラリアのブラ
ウン博士によって提唱された、水の電気分解によって発
生する非爆発性の水素と酸素の混合ガス（水素と酸素と
の体積混合比率＝２：１）を意味する。Brown gas means a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen (volume mixing ratio of hydrogen and oxygen = 2: 1) proposed by Dr. Brown of Australia, which is generated by electrolysis of water. To do.
【００５４】密閉状態の反応器12ｂ内では、水12ｃがブ
ラウンガスの燃焼によって加熱され、この温度上昇にと
もなって圧力が高まり、やがて水は374 ℃、22.1MPa の
臨界点を越え超臨界水12ｄが生成する。このとき、ブラ
ウンガスの燃焼熱はすべて水12ｃに吸収され、効率よく
超臨界水12ｄが生成する。In the closed reactor 12b, the water 12c is heated by the combustion of brown gas, and the pressure rises as the temperature rises. Eventually, the water exceeds the critical point of 374 ° C. and 22.1 MPa, and the supercritical water 12d Is generated. At this time, the combustion heat of the brown gas is completely absorbed by the water 12c, and the supercritical water 12d is efficiently generated.
【００５５】また、ブラウンガスは燃焼に必要な酸素を
含んでいるので、別途に酸素を供給することなしに完全
燃焼する。さらに、炭素が存在しないので燃焼後煤が出
ないだけでなく、二酸化炭素等の公害物質が発生しな
い。Since the brown gas contains oxygen necessary for combustion, the brown gas is completely combusted without separately supplying oxygen. Furthermore, since there is no carbon, not only soot is not generated after combustion, but also pollutants such as carbon dioxide are not generated.
【００５６】図４は、超臨界水生成装置２における処理
手順を示す説明図であり、その内容は次のようになって
いる。
(11)制御装置12ｎの作動によりバルブ12ｍを開けて、水
タンク12ｊの水を反応器12ｂ（ステンレスまたはチタン
製，直径1000mm、高さ1500mm）内にその水位が1000mmに
なるまで、ポンプ12ｋで送出する。
(12)バルブ12ｍを制御装置12ｎで閉める。
(13)ブラウンガス発生器11ａ（BROWN GAS generator BS
-600（ B.E.S.T. KOREACO., LTD. 製））を作動させ
て、この出力を加圧器11ｂで約22.3MPa （水の臨界圧力
である 22.1MPaよりも約0.2MPa以上高い圧力）に加圧す
る。
(14)制御装置12ｎの作動によりバルブ11ｃを開いてノズ
ル11ｄからブラウンガスを噴射する。
(15)着火装置12ａでこれに着火して火炎状態にする。
(16)温度計12ｇ、圧力計12ｈにより反応器12ｂ内部の温
度と圧力が臨界点を越えたことを確認してから制御装置
12ｎでバルブ12ｅを開けて生成した超臨界水を取り出
す。FIG. 4 is an explanatory view showing a processing procedure in the supercritical water generator 2, the contents of which are as follows. (11) The valve 12m is opened by the operation of the controller 12n, and the water in the water tank 12j is pumped in the reactor 12b (made of stainless steel or titanium, diameter 1000mm, height 1500mm) until the water level reaches 1000mm. Send out. (12) Close the valve 12m with the controller 12n. (13) Brown gas generator 11a (BROWN GAS generator BS
-600 (manufactured by BEST KOREA CO., LTD.) Is operated to pressurize this output to about 22.3 MPa (pressure higher by about 0.2 MPa or more than 22.1 MPa which is the critical pressure of water) by the pressurizer 11b. (14) The valve 11c is opened by the operation of the control device 12n to inject the brown gas from the nozzle 11d. (15) The ignition device 12a ignites this and sets it in a flame state. (16) Control device after confirming that the temperature and pressure inside the reactor 12b have exceeded the critical point with a thermometer 12g and a pressure gauge 12h.
The valve 12e is opened at 12n and the generated supercritical water is taken out.
【００５７】なお、制御装置12ｎは、
・水タンク12ｊを満タンに保つように水の量を調整し、
・バルブ12ｍを制御して反応器12ｂの水位を1000mmに保
持するように調整し、
・加圧器11ｂを制御してブラウンガスを約 22.3MPa（水
の臨界圧力である 22.1MPaよりも約0.2MPa以上高い圧
力）に加圧するように調整し、
・バルブ11ｃを開いてブラウンガスを反応器12ｂに供給
し、また温度が高くなったときにはバルブ11ｃを閉じて
ブラウンガスの反応器12ｂへの供給を停止し、
・反応器12ｂ内の圧力が高くなりすぎたときには、バル
ブ12ｆを開いて蒸気を外部に逃がして反応器12ｂ内の圧
力を調整し、
・超臨界水12ｄを反応器12ｂから取り出すときにはバル
ブ12ｅを開くように制御している。The controller 12n adjusts the amount of water to keep the water tank 12j full, and adjusts the valve 12m to keep the water level of the reactor 12b at 1000 mm.・ Adjust the pressurizer 11b to pressurize the brown gas to about 22.3MPa (pressure higher than the critical pressure of water, 22.1MPa, by 0.2MPa or more) ・ Open the valve 11c to react the brown gas Supply to the reactor 12b, and when the temperature rises, the valve 11c is closed to stop the supply of Brown gas to the reactor 12b, and when the pressure in the reactor 12b becomes too high, open the valve 12f. The pressure inside the reactor 12b is adjusted by letting the steam escape to the outside. When the supercritical water 12d is taken out of the reactor 12b, the valve 12e is controlled to open.
【００５８】反応器12ｂ内でブラウンガスに着火してか
ら超臨界水12ｄが生成するまでの時間は約２分であっ
た。The time from ignition of the brown gas in the reactor 12b to formation of the supercritical water 12d was about 2 minutes.
【００５９】図５は、調整弁17ｃが開いて生ゴミ等処理
器17の高温・高圧超臨界流体がスターリングエンジン18
の加熱部181 に導入され、スターリングエンジン駆動用
のヘリウムガスを加熱する様子を示している。In FIG. 5, the regulating valve 17c is opened so that the high-temperature and high-pressure supercritical fluid in the raw dust processor 17 is Stirling engine 18
It is shown that the helium gas for driving the Stirling engine is heated by being introduced into the heating section 181 of the above.
【００６０】加熱部181 の燃焼室181aは、アルミナ（A1
203)を主成分とする高温セラミックス（耐火度 SK037以
上）で成形して焼成したブロックで取り囲まれている。
内壁面181bには例えば、商品名 TOKAI TNC NEW CERAMIC
（東海工業株式会社）で市販されている断熱材が塗布さ
れている。The combustion chamber 181a of the heating unit 181 is made of alumina (A1
It is surrounded by a block that is molded and fired from high-temperature ceramics (refractory SK037 or higher) whose main component is 203).
For example, the product name TOKAI TNC NEW CERAMIC is displayed on the inner wall surface 181b.
(Tokai Kogyo Co., Ltd.) commercially available heat insulating material is applied.
【００６１】燃焼室181a内部には螺旋状のステンレス管
181cを設け、これにヘリウムガスを通すことによってヘ
リウムガスの燃焼室181a内での滞留時間をより長くし、
十分に加熱されるようにしている。Inside the combustion chamber 181a is a spiral stainless steel tube.
181c is provided, and the helium gas is passed therethrough to further lengthen the residence time of the helium gas in the combustion chamber 181a,
I am trying to heat it sufficiently.
【００６２】調整弁17ｃを介して生ゴミ等処理器17から
導入される高温・高圧超臨界流体は、前述のように約80
0 ℃、約25MPa なので、ヘリウムガスを十分に加熱する
ことができ、スターリングエンジン18を実用的に駆動す
ることができる。さらに高い熱効率を得るためには、プ
ロパンガスなどを併用すればよい。The high-temperature / high-pressure supercritical fluid introduced from the garbage processor 17 through the regulating valve 17c is about 80 as described above.
Since the temperature is 0 ° C. and the pressure is about 25 MPa, the helium gas can be sufficiently heated and the Stirling engine 18 can be practically driven. In order to obtain higher thermal efficiency, propane gas or the like may be used together.
【００６３】すなわち、高温・高圧超臨界流体が廃熱供
給筒状部181dを通って加熱部の燃焼室181aに流入した状
態で、
・プロパンガスをノズル181fで燃焼室181a内部に供給
し、
・制御ユニットからの電気信号で着火器181gから火花を
発生させて着火し、
・プロパンガスを燃焼させる。That is, in a state where the high temperature / high pressure supercritical fluid has flowed into the combustion chamber 181a of the heating portion through the waste heat supply tubular portion 181d: Propane gas is supplied into the combustion chamber 181a through the nozzle 181f; A spark is generated from the igniter 181g by an electric signal from the control unit to ignite, and propane gas is burned.
【００６４】このようにして、ヘリウムガスを1000℃に
加熱すると70〜77％の高い熱効率を得ることも可能であ
る。In this way, it is possible to obtain a high thermal efficiency of 70 to 77% by heating the helium gas to 1000 ° C.
【００６５】加熱部181 からの排気分は排気口181gから
蒸気タービン20に送出され、発電に利用される。Exhaust gas from the heating unit 181 is sent from the exhaust port 181g to the steam turbine 20 and used for power generation.
【００６６】また、蒸気タービン27の熱源として利用し
た後の排気を地域冷暖房、給湯、ロードヒーティング等
に利用してもよい。Further, the exhaust gas after being used as a heat source of the steam turbine 27 may be used for district heating / cooling, hot water supply, road heating and the like.
【００６７】また、スターリングエンジン18の加熱部18
1 の排気口181hからの排気を蒸気タービン20に送出せず
に熱交換器（図示省略）に通して処理水とし、超臨界水
生成部12に循環するようにしてもよい。The heating section 18 of the Stirling engine 18
The exhaust gas from the first exhaust port 181h may be passed through a heat exchanger (not shown) without being sent to the steam turbine 20 to be treated water, and may be circulated to the supercritical water generator 12.
【００６８】また、固液分離器20や熱交換器23に送出す
る高温・高圧超臨界流体の一部を超臨界水生成・制御部
12にリサイクルしたり、ロータリーフィーダ16の加熱用
に用いてもよい。Further, a part of the high-temperature and high-pressure supercritical fluid sent to the solid-liquid separator 20 and the heat exchanger 23 is supercritical water generation / control section.
It may be recycled to 12 or used for heating the rotary feeder 16.
【００６９】[0069]
【発明の効果】本発明では、このように、超臨界水の生
成・制御部から処理部に供給された超臨界水で処理対象
物を反応させ、これにともなって生じる高温・高圧超臨
界流体を超臨界水生成・制御部に戻して再び処理対象物
との反応に再利用するといった循環プロセスを構築して
いるので、超臨界水生成・制御部で自ら生成する超臨界
水の量を抑制でき、システム全体のランニングコストの
削減および効率的な運転を図ることができる。As described above, according to the present invention, the object to be treated is reacted with the supercritical water supplied from the generation / control section of the supercritical water to the treatment section, and the high temperature / high pressure supercritical fluid generated with the reaction Since a circulation process is constructed in which water is returned to the supercritical water generation / control unit and reused again for the reaction with the treatment target, the amount of supercritical water generated by the supercritical water generation / control unit is suppressed. Therefore, the running cost of the entire system can be reduced and efficient operation can be achieved.
【００７０】また、処理対象物と超臨界水との反応によ
ってダイオキシン等の有害物質が合成されることがない
ので、環境汚染を引き起こすことなしに生ゴミ等を処理
することができる。また、生ゴミ等の処理対象物を無機
塩類や金属酸化物として回収し、再利用することができ
る。Further, since harmful substances such as dioxins are not synthesized by the reaction between the object to be treated and supercritical water, raw garbage and the like can be treated without causing environmental pollution. Further, it is possible to collect and recycle an object to be treated such as garbage as an inorganic salt or a metal oxide.
【００７１】また、水素と酸素とからなる非爆発性の混
合ガスを、例えば水中で燃焼させて発生する熱がすべて
水に吸収されるようにしているので、短時間で効率的に
超臨界水を生成することができる。Further, since heat generated by burning a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen in water is absorbed by water, supercritical water can be efficiently generated in a short time. Can be generated.
【００７２】また、処理対象物と超臨界水との反応にと
もなって高温・高圧となった超臨界流体をスターリング
エンジンなどの発電用の熱機関の駆動源に用いているの
で、システム全体のエネルギーの有効利用を図ることが
できる。Further, since the supercritical fluid whose temperature and pressure are high due to the reaction between the object to be treated and supercritical water is used as the drive source of the heat engine for power generation such as the Stirling engine, the energy of the entire system is increased. Can be effectively used.
【図１】本発明の、超臨界水による生ゴミ等処理・発電
システムを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system for treating and generating raw garbage and the like using supercritical water according to the present invention.
【図２】本発明の、コントローラの処理の流れを示す説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a flow of processing of a controller according to the present invention.
【図３】本発明の、超臨界水生成装置を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory view showing a supercritical water generator of the present invention.
【図４】本発明の、超臨界水生成装置の処理の流れを示
す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing flow of the supercritical water generator of the present invention.
【図５】本発明の、スターリングエンジンの加熱部を示
す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a heating part of a Stirling engine of the present invention.
１：生ゴミ等処理・発電システム ２：超臨界水生成装置 11：ブラウンガス発生・出力部 11a：ブラウンガス発生器 11b：加圧器 11c：ブラウンガス調整用バルブ 11d：ノズル 12：超臨界水生成・制御部 12a：着火装置 12b：反応器 12c：水 12d：超臨界水 12e：超臨界水提供用バルブ 12f：圧力調整バルブ 12g：温度計 12h：圧力計 12j：水タンク 12k：ポンプ 12m：水量調整用バルブ 12n：制御装置 13：乾燥・粉砕機 14：細粉砕機 15：フィルター 16：ロータリーフィーダ 16a：ヒーター 17：生ゴミ等処理器（酸化反応器） 17a：調整弁 17b：調整弁 17c：調整弁 17d：調整弁 17e：調整弁 171：入力部 172：出力部 173：圧力センサ 174：温度センサ 175：コントローラ 18：スターリングエンジン 181：加熱部 181a：燃焼室 181b：内壁面 181c：ステンレス管 181d：高圧な超臨界水流体の供給筒 181e：ブラウンガス供給ノズル 181f：着火器 181g：排気口 182：熱再生部 183：冷却部 20：固液分離器 21：押出しスクリュー 22：サイクロン 23：熱交換器 24：減圧弁 25：冷却装置 26：気液分離器 27：蒸気タービン 1: Garbage disposal / power generation system 2: Supercritical water generator 11: Brown gas generation / output section 11a: Brown gas generator 11b: Pressurizer 11c: Brown gas adjustment valve 11d: Nozzle 12: Supercritical water generation and control unit 12a: Ignition device 12b: Reactor 12c: Water 12d: Supercritical water 12e: Valve for providing supercritical water 12f: Pressure control valve 12g: Thermometer 12h: Pressure gauge 12j: Water tank 12k: Pump 12m: Valve for adjusting water volume 12n: Control device 13: Drying / crushing machine 14: Fine crusher 15: Filter 16: Rotary feeder 16a: heater 17: Garbage processor (oxidation reactor) 17a: Regulator valve 17b: Regulator valve 17c: Regulator valve 17d: Regulator valve 17e: Regulator valve 171: Input section 172: Output section 173: Pressure sensor 174: Temperature sensor 175: Controller 18: Stirling engine 181: Heating part 181a: Combustion chamber 181b: Inner wall 181c: Stainless tube 181d: Supply cylinder for high pressure supercritical water fluid 181e: Brown gas supply nozzle 181f: Ignition device 181g: Exhaust port 182: Heat regeneration part 183: Cooling unit 20: Solid-liquid separator 21: Extrusion screw 22: Cyclone 23: Heat exchanger 24: Pressure reducing valve 25: Cooling device 26: Gas-liquid separator 27: Steam turbine
Claims (6)
させる処理部と、 前記処理部における反応にともなってより高温・高圧と
なった超臨界流体の少なくとも一部を前記生成・制御部
に戻すフィードバック部とを備えた、ことを特徴とする
超臨界水によるゴミ・廃棄物処理システム。1. A supercritical water production / control unit, a treatment unit for reacting an object to be treated with supercritical water from the production / control unit, and a higher temperature / high pressure due to the reaction in the treatment unit. A waste / waste treatment system using supercritical water, comprising: a feedback unit that returns at least a part of the supercritical fluid that has become defective to the generation / control unit.
水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて生成
する、ことを特徴とする請求項１記載の超臨界水による
ゴミ・廃棄物処理システム。2. The generation / control unit stores the supercritical water,
The waste / waste treatment system using supercritical water according to claim 1, wherein the waste / waste treatment system is produced by using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen.
臨界水で酸化して分解する、ことを特徴とする請求項１
または２記載の超臨界水によるゴミ・廃棄物処理システ
ム。3. The processing unit oxidizes and decomposes the object to be processed with the supercritical water.
Alternatively, the waste / waste treatment system using supercritical water described in 2.
させる処理部と、 前記処理部における反応にともなってより高温・高圧と
なった超臨界流体を駆動源として発電作用を行う熱機関
と、 前記高温・高圧となった超臨界流体の一部を前記生成・
制御部に戻すフィードバック部とを備えた、ことを特徴
とする超臨界水による発電システム。4. A supercritical water production / control unit, a treatment unit for reacting an object to be treated with supercritical water from the production / control unit, and a higher temperature / high pressure due to the reaction in the treatment unit. A heat engine that generates electricity using the supercritical fluid that has become a driving source, and a part of the supercritical fluid that has become high temperature and high pressure.
A power generation system using supercritical water, comprising: a feedback unit for returning to a control unit.
水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて生成
する、ことを特徴とする請求項４記載の超臨界水による
発電システム。5. The supercritical water is generated by the generation / control unit,
The power generation system using supercritical water according to claim 4, which is generated by using a non-explosive mixed gas of hydrogen and oxygen.
ンを用いる、ことを特徴とする請求項４または５記載の
超臨界水による発電システム。6. The power generation system using supercritical water according to claim 4 or 5, wherein a Stirling engine is used as the heat engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369337A JP2003164831A (en) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | Refuse/waste treatment system and power generation system using supercritical water |
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| JP2001369337A JP2003164831A (en) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | Refuse/waste treatment system and power generation system using supercritical water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003164831A true JP2003164831A (en) | 2003-06-10 |
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ID=19178744
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|---|---|
| JP (1) | JP2003164831A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014079135A1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-05-30 | 华南再生资源（中山）有限公司 | Integrated apparatus for comprehensive treatment of food waste and product manufacturing method |
| CN103978014A (en) * | 2014-05-13 | 2014-08-13 | 重庆市环卫控股（集团）有限公司 | Kitchen fruit and vegetable garbage pulping system |
-
2001
- 2001-12-03 JP JP2001369337A patent/JP2003164831A/en active Pending
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