JP2008284449A - 発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機廃棄物を熱分解炉で熱分解処理することにより発生する分解ガスを使って安定した発電が行える発電装置の提供。
【解決手段】発電装置Aは、投入した有機廃棄物を熱分解炉Nで高温で熱分解処理し、熱分解炉Nから排出される高温の分解ガス70がスターリングエンジンEへ供給されて稼働し、スターリングエンジンEの回転軸91に連結されている発電機Hが発電する。この発電装置Aは、温度センサ40が検出する分解ガス70の温度が一定になる様に、空気kの量を制御しているので安定した発電が行える。
【選択図】図1
【解決手段】発電装置Aは、投入した有機廃棄物を熱分解炉Nで高温で熱分解処理し、熱分解炉Nから排出される高温の分解ガス70がスターリングエンジンEへ供給されて稼働し、スターリングエンジンEの回転軸91に連結されている発電機Hが発電する。この発電装置Aは、温度センサ40が検出する分解ガス70の温度が一定になる様に、空気kの量を制御しているので安定した発電が行える。
【選択図】図1
Description
本発明は、廃棄食材、繊維屑、プラスチック、木製廃材等の有機物を熱分解炉で熱分解する際に発生する分解ガスを使って発電する発電装置に関する。
特許文献1には、廃棄物をガス化炉内で燃焼(400℃〜500℃)してガス化した乾留ガスを冷却装置で冷却し、この乾留ガスをエンジンに供給し、エンジンに接続した発電機で発電を行う技術が開示されている。
特許文献2には、生ゴミ処理器から排出される余剰超臨界流体を、スターリングエンジンの加熱部に送出して熱効率を上げる技術が開示されている。
特許文献3には、磁化空気を給送して、廃棄物を400℃未満で低温熱処理させる低温熱処理炉が開示されている。
特許文献4には、磁界内を通過させて励起した空気を処理室に導入して、廃棄物を90℃〜120℃で乾留炭化させる乾留炭化処理装置が開示されている。
特許文献5には、磁気処理された熱処理用空気を熱処理室内へ導く一方、磁気処理された排気処理用空気を排気通路内へ取り入れるようにして、熱処理炉内の雰囲気温度および廃棄物の表面温度を700℃以下に抑える廃棄物の熱処理炉が開示されている。
特許文献6には、廃棄物を二基のガス化炉内で乾留する乾留ガス化焼却処理方法が開示されている。
特許文献7には、スターリングエンジンにより発電を行う発電装置が開示されている。
特開2005−211719号公報
特開2001−205071号公報
実用新案登録第3122682号公報
特開2005−29600号公報
特開2003−117534号公報
特許第2909393号公報
特開2006−283620号公報
特許文献2には、生ゴミ処理器から排出される余剰超臨界流体を、スターリングエンジンの加熱部に送出して熱効率を上げる技術が開示されている。
特許文献3には、磁化空気を給送して、廃棄物を400℃未満で低温熱処理させる低温熱処理炉が開示されている。
特許文献4には、磁界内を通過させて励起した空気を処理室に導入して、廃棄物を90℃〜120℃で乾留炭化させる乾留炭化処理装置が開示されている。
特許文献5には、磁気処理された熱処理用空気を熱処理室内へ導く一方、磁気処理された排気処理用空気を排気通路内へ取り入れるようにして、熱処理炉内の雰囲気温度および廃棄物の表面温度を700℃以下に抑える廃棄物の熱処理炉が開示されている。
特許文献6には、廃棄物を二基のガス化炉内で乾留する乾留ガス化焼却処理方法が開示されている。
特許文献7には、スターリングエンジンにより発電を行う発電装置が開示されている。
上記従来技術は、下記に示す課題がある。
特許文献1に記載のシステムは、構造が複雑である。
特許文献2の発電システムも構造が複雑である。なお、生ゴミ処理器で発生する排ガスでスターリングエンジンを作動させている訳ではない。
特許文献3の低温熱処理炉は、排ガスの温度が低い(400℃未満)ので、排ガスでエンジンを効率良く動かすことができない。また、発生したタールが分解されない。
特許文献4の乾留炭化処理装置は、排ガスの温度が低い(90℃〜120℃)ので、排ガスでエンジンを動かすことができない。
特許文献5の熱処理炉は、熱処理炉内の雰囲気温度および廃棄物の表面温度を700℃以下に抑え、排ガスの温度が高くないので、排ガスで効率良くエンジンを動かすことができない。また、発生したタールが完全に分解されない。
特許文献6に記載のシステムは、ガス化炉を二基、使用するので、構造が複雑となり、コストがかかる。
特許文献7に記載の発電装置は、熱ガスの温度が変化すると発電量が変化する。
特許文献1に記載のシステムは、構造が複雑である。
特許文献2の発電システムも構造が複雑である。なお、生ゴミ処理器で発生する排ガスでスターリングエンジンを作動させている訳ではない。
特許文献3の低温熱処理炉は、排ガスの温度が低い(400℃未満)ので、排ガスでエンジンを効率良く動かすことができない。また、発生したタールが分解されない。
特許文献4の乾留炭化処理装置は、排ガスの温度が低い(90℃〜120℃)ので、排ガスでエンジンを動かすことができない。
特許文献5の熱処理炉は、熱処理炉内の雰囲気温度および廃棄物の表面温度を700℃以下に抑え、排ガスの温度が高くないので、排ガスで効率良くエンジンを動かすことができない。また、発生したタールが完全に分解されない。
特許文献6に記載のシステムは、ガス化炉を二基、使用するので、構造が複雑となり、コストがかかる。
特許文献7に記載の発電装置は、熱ガスの温度が変化すると発電量が変化する。
本発明の目的は、有機廃棄物を熱分解炉で熱分解処理することにより発生する分解ガスを使って安定した発電が行える発電装置の提供にある。
(請求項1について)
熱分解炉は、磁化した空気が処理槽内へ導入され、絞り機構により、その流量が操作される。これにより、空気中の酸素が活性化するとともに、有機廃棄物が処理槽内で熱分解する熱分解力を増減することができる。
熱分解炉は、磁化した空気が処理槽内へ導入され、絞り機構により、その流量が操作される。これにより、空気中の酸素が活性化するとともに、有機廃棄物が処理槽内で熱分解する熱分解力を増減することができる。
熱分解炉から排出される高温の分解ガスがエンジンへ供給されてエンジンが稼働し、エンジンの回転軸に連結された発電機が発電する。
制御手段が絞り機構を制御するため、処理槽内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力が調整され、エンジンへ供給する分解ガスの温度が所定値を維持する。
このため、発電機が発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。
制御手段が絞り機構を制御するため、処理槽内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力が調整され、エンジンへ供給する分解ガスの温度が所定値を維持する。
このため、発電機が発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。
この発電装置は構造が簡単であり、且つ、処理槽内で有機廃棄物を熱分解処理する際に排出される分解ガスを燃料としているので、低コストで発電を行うことができる。
(請求項2について)
熱分解炉の処理槽(耐熱金属製)は、底板、側板、および天板により構成される。
この熱分解炉は、処理槽の側板下方に複数個、横設した連通穴へ貫通して配設される空気導入パイプと、空気導入パイプの途中に設けられ、略密閉した処理槽内へ自然導入される空気の流量を操作する絞り機構と、絞り機構を制御する制御手段と、空気導入パイプを通過する空気を磁化する磁化手段と、壁下端が空気導入パイプ群より上方に臨み、壁上端が処理槽の天板内面より下方に臨む様に、処理槽内面から槽中心方向へ所定距離だけ離れて処理槽内に配される耐熱壁とを具備する。
熱分解炉の処理槽(耐熱金属製)は、底板、側板、および天板により構成される。
この熱分解炉は、処理槽の側板下方に複数個、横設した連通穴へ貫通して配設される空気導入パイプと、空気導入パイプの途中に設けられ、略密閉した処理槽内へ自然導入される空気の流量を操作する絞り機構と、絞り機構を制御する制御手段と、空気導入パイプを通過する空気を磁化する磁化手段と、壁下端が空気導入パイプ群より上方に臨み、壁上端が処理槽の天板内面より下方に臨む様に、処理槽内面から槽中心方向へ所定距離だけ離れて処理槽内に配される耐熱壁とを具備する。
空気を自然導入する空気導入パイプの途中に絞り機構を設けているので、空気の流量が抑制され流速が早くなるので、排ガスの排出が促されるとともに、処理槽下方へ空気を円滑に供給できる。また、磁化によって空気中の酸素が活性化するとともに、その流量が絞り機構によって操作されるので、有機廃棄物が処理槽内で熱分解する熱分解力を増減することができる。
これらの構成により、有機廃棄物が熱分解する熱分解力が増大して処理槽内が高温になり、高温(例えば、750℃〜1600℃)の分解ガスが発生する。
これらの構成により、有機廃棄物が熱分解する熱分解力が増大して処理槽内が高温になり、高温(例えば、750℃〜1600℃)の分解ガスが発生する。
熱分解炉から排出される高温の分解ガスがエンジンへ供給されてエンジンが稼働し、エンジンの回転軸に連結された発電機が発電する。
エンジンへ供給する分解ガスの温度が設定値を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御するため、処理槽内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力が調整される。エンジンへ供給する分解ガスの温度が所定値を維持するため、発電機が発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。
エンジンへ供給する分解ガスの温度が設定値を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御するため、処理槽内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力が調整される。エンジンへ供給する分解ガスの温度が所定値を維持するため、発電機が発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。
また、壁下端が空気導入パイプ群より上方に臨み、壁上端が処理槽の天板内面より下方に臨む様に、処理槽内面から槽中心方向へ所定距離だけ離れて処理槽内に耐熱壁を配しているので、処理槽内面−耐熱壁間の空気層により、処理槽へ伝わる熱が低減し、炉内の温度上昇に寄与するとともに、処理槽外壁が過熱しない。
この発電装置は構造が簡単であり、且つ、処理槽内で有機廃棄物を熱分解処理する際に排出される分解ガスを燃料としているので、低コストで発電を行うことができる。
(請求項3について)
エンジンへ供給する分解ガスの温度が、750℃から1600℃の間の一定温度を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御する構成の場合。
分解ガスの温度が750℃未満であると、炉内の温度が低く、タールが熱分解しないのでタールの処理を行う必要がある。また、分解ガスを供給するエンジンが効率良く稼働しない。
分解ガスの温度が1600℃を越えると、熱分解炉(処理槽を含む)や、エンジンに分解ガスを供給するためのパイプに耐熱性の高い素材を使う必要があり、発電装置のコストが上昇する。
エンジンへ供給する分解ガスの温度が、750℃から1600℃の間の一定温度を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御する構成の場合。
分解ガスの温度が750℃未満であると、炉内の温度が低く、タールが熱分解しないのでタールの処理を行う必要がある。また、分解ガスを供給するエンジンが効率良く稼働しない。
分解ガスの温度が1600℃を越えると、熱分解炉(処理槽を含む)や、エンジンに分解ガスを供給するためのパイプに耐熱性の高い素材を使う必要があり、発電装置のコストが上昇する。
エンジンへ供給する分解ガスの温度が、1100℃から1300℃の間の一定温度を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御する構成の場合。
この温度であると、タールが完全に熱分解するのでタールの処理を行う必要がない。
この温度であると、処理槽や、エンジンに分解ガスを供給するためのパイプに耐熱性の高い素材を使う必要がなく、低コストで発電することができる。
この温度であると、分解ガスを供給するエンジンが効率良く稼働する。
この温度であると、タールが完全に熱分解するのでタールの処理を行う必要がない。
この温度であると、処理槽や、エンジンに分解ガスを供給するためのパイプに耐熱性の高い素材を使う必要がなく、低コストで発電することができる。
この温度であると、分解ガスを供給するエンジンが効率良く稼働する。
(請求項4について)
熱分解炉で発生した高温の分解ガスを、スターリングエンジン、マイクロガスタービンエンジン、ガスタービンエンジン、マイクロスチームタービンエンジン、またはスチームタービンエンジンに吸引させれば、それらのエンジンを稼働させることができる。
熱分解炉で発生した高温の分解ガスを、スターリングエンジン、マイクロガスタービンエンジン、ガスタービンエンジン、マイクロスチームタービンエンジン、またはスチームタービンエンジンに吸引させれば、それらのエンジンを稼働させることができる。
(請求項5について)
エンジンが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンエンジン、またはガスタービンエンジンである場合には、熱分解炉から排出される高温の分解ガスを冷却して濃縮する濃縮装置を設ける。
こうすれば、濃縮装置によって分解ガス中の可燃成分が濃縮されるため、上記エンジンを効率良く稼働させることができる。
エンジンが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンエンジン、またはガスタービンエンジンである場合には、熱分解炉から排出される高温の分解ガスを冷却して濃縮する濃縮装置を設ける。
こうすれば、濃縮装置によって分解ガス中の可燃成分が濃縮されるため、上記エンジンを効率良く稼働させることができる。
発電装置の熱分解炉は、底板、側板、および天板により構成される鉄製の処理槽と、この処理槽の側板下方に複数個、横設した連通穴へ貫通して配設される空気導入パイプと、空気導入パイプの途中に設けられ、処理槽内への空気の自然導入を抑制する絞り機構と、空気導入パイプを通過する空気を磁化する永久磁石と、下方および上方を除いた処理槽内面から槽中心方向へ数cmだけ離れて処理槽内に配される耐熱壁とを具備し、投入した有機廃棄物を高温で熱分解処理する。そして、熱分解炉から排出される高温の分解ガスがエンジンへ供給されて稼働し、エンジンの回転軸に連結されている発電機が発電する。
空気導入パイプの途中に絞り機構を設けて、空気の流量を抑制して流速を早くしているので排ガスの排出が促され、処理槽下方へ空気を円滑に供給できる。また、磁化によって空気中の酸素が活性化するとともに、その流量が絞り機構によって操作されるので、有機廃棄物が処理槽内で熱分解する熱分解力を増減することができる。また、耐熱壁を配設しているので、処理槽内面−耐熱壁間の空気層により、処理槽へ伝わる熱が低減し、炉内の温度上昇に寄与する。
この発電装置では、温度センサが検出する分解ガス温度が所定値(例えば、1200℃)を維持する様に、制御手段が絞り機構を制御して空気の流量を調整し、処理槽内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力を調整しているため、発電機が発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。なお、処理槽内に投入した有機廃棄物は、タールの処理を行うことなく熱分解処理される。
本発明の実施例1(請求項1、2、3、4に対応)を図1〜図4に基づいて説明する。 発電装置Aは、有機廃棄物を高温で熱分解処理する熱分解炉Nと、分解ガス70が供給されて稼働するスターリングエンジンEと、回転軸91に連結されて発電する発電機Hとにより構成される。
スターリングエンジンEは、分解ガス70の燃焼ガスにより加熱される高温側シリンダと、外気により冷却される低温側シリンダと、90°の位相差を付けた回転軸91と、フライホイルとを備えた、2ピストン形の外燃機関である。
スターリングエンジンEは、分解ガス70の燃焼ガスにより加熱される高温側シリンダと、外気により冷却される低温側シリンダと、90°の位相差を付けた回転軸91と、フライホイルとを備えた、2ピストン形の外燃機関である。
熱分解炉Nは、鉄製の処理槽1と、処理槽1の側板外壁に配設される補強体21〜23と、空気導入パイプ3と、絞り機構である電磁弁4と、永久磁石5と、耐熱壁であるパンチングメタル6と、分解ガス処理装置7と、投入機構8と、制御器41とを具備する。また、温度センサ40が分解ガス配管g1に配され、処理槽1から排出される高温の分解ガス70の温度を検出する。
補強体21〜23は、断面が略コ字状を呈し、横長の側板11(対向して二枚)の外壁の下段、中段、上段に水平配設されている。
補強体24〜26は、断面が略コ字状を呈し、側板12の外壁(対向して二枚)の下段、中段、上段に水平配設されている。
補強体24〜26は、断面が略コ字状を呈し、側板12の外壁(対向して二枚)の下段、中段、上段に水平配設されている。
側板11の下部、および補強体21には、等しい間隔で、処理槽1内へ連通する連通穴13、27が、合計八個ずつ、設けられている(図4参照)。
外観が直方体を呈する処理槽1は、脚10により支持され、底板、および二組の側板11、12を有する。なお、投入機構の底部が処理槽1の天板を兼ねている。また、dは分解処理灰を槽外へ取り出すための開閉扉である。
途中に電磁弁4を介設した空気導入パイプ3(鉄製)は、略密閉した処理槽1内へ空気kを自然導入するためのものであり、各連通穴27、13へ貫通して配設される。この空気導入パイプ3の上流側には、導入管31、屈曲管32、導入管33(何れも鉄製)、およびステンレス製の磁石ハウジング34が順に取り付けられている(図4参照)。
水平方向の切断面が正方形の磁石ハウジング34は、断面正方形の通路35を有し、上部が導入管33に嵌着されている。そして、通路35内には、ネオジューム永久磁石5、5(5000ガウス)を対峙させた断面コ字状のホルダ51が嵌め込まれている。ネオジューム永久磁石5、5は、通路35内を通過する空気kを磁化する。
パンチングメタル6は、鉄製であり、2.0φの孔を多数個、形成(開孔率53.7%)した厚さ6mmの内壁板である。
このパンチングメタル6は、メタル下端が空気導入パイプ3群より上方に臨み、メタル上端が処理槽1の投入機構の底部内面(天板内面)より下方に臨む様に、処理槽1内面から槽中心方向へ所定距離(数cm)だけ離れて処理槽内に配される。
このパンチングメタル6は、メタル下端が空気導入パイプ3群より上方に臨み、メタル上端が処理槽1の投入機構の底部内面(天板内面)より下方に臨む様に、処理槽1内面から槽中心方向へ所定距離(数cm)だけ離れて処理槽内に配される。
処理槽1の上部に配置される分解ガス処理装置7は、灯油バーナ71を使用したものであり、発電停止モードの際に処理槽1から排出される分解ガス70を燃焼させて消臭消煙する。なお、消臭消煙されたガス72は、煙突73を介して処理槽1外へ排出される。
74は電磁式の流路切替装置であり、分解ガス70をスターリングエンジンEへ流さない発電停止モードと、分解ガス70をスターリングエンジンEへ流す発電モードとを備える。この流路切替装置74は、運転開始や運転終了に分解ガス70の温度や濃度が変化するため、スターリングエンジンEへ分解ガス70を流さない様にするためのものである。
流路切替装置74は、発電停止モードでは、処理槽1から排出される分解ガス70が直接、分解ガス処理装置7へ流れる様に分解ガス配管g1→g2を接続する。また、発電モードでは、処理槽1から排出される分解ガス70がスターリングエンジンEへ供給される様に分解ガス配管g1→g3を接続する。発電機Hは、スターリングエンジンEの回転軸に、発電回転軸が連結されて発電を行う。
投入機構8は、処理槽1の上面開口に設置され、分解処理する有機廃棄物を貯留する貯留塔81と、貯留中の有機廃棄物を処理槽1内へ落とすための一組の可動片と、可動片を開閉する油圧シリンダ82と、貯留塔81の上開口を開閉する蓋83と、蓋83を開閉する蓋開閉用の油圧シリンダと、各油圧シリンダのピストンを伸縮させるための油圧ポンプおよび油圧配管等とを備える。なお、蓋83の開閉や可動片の作動は、油圧以外に、モーター式や手動式でも良い。
つぎに、実施例1の発電装置Aを使った発電について説明する。
(1)油圧ポンプで各油圧シリンダから作動油を吸引すると、油圧シリンダ82のピストンが縮退し、可動片の先端が下方へ回動して落下口が開く。また、蓋開閉用の油圧シリンダのピストンが縮退して蓋83が開く。この状態で、上開口から有機物を、貯留塔81を経て処理槽1内へ所定量(例えば、数百kg)まで投入する。
(1)油圧ポンプで各油圧シリンダから作動油を吸引すると、油圧シリンダ82のピストンが縮退し、可動片の先端が下方へ回動して落下口が開く。また、蓋開閉用の油圧シリンダのピストンが縮退して蓋83が開く。この状態で、上開口から有機物を、貯留塔81を経て処理槽1内へ所定量(例えば、数百kg)まで投入する。
制御器41は、流路切替装置74を発電停止モードに設定し、処理槽1から排出される分解ガス70を分解ガス処理装置7で燃焼させて消臭消煙する。消臭消煙されたガス72は、煙突73から空気中へ排出される。なお、点火前に、制御器41が、投入する有機物の種類および量に応じて電磁弁4の開度を決定する。
(2)処理槽1内の有機廃棄物に点火(マッチやライター等)するとともに、油圧ポンプにより各油圧シリンダ内に作動油を供給する。なお、着火を確認したら分解ガス処理装置7を作動させる。
これにより、各油圧シリンダのピストンが延伸し、可動片の先端が上方へ回動して落下口が閉じ、蓋83が閉じ、有機廃棄物が熱分解を開始する。
これにより、各油圧シリンダのピストンが延伸し、可動片の先端が上方へ回動して落下口が閉じ、蓋83が閉じ、有機廃棄物が熱分解を開始する。
(3)処理槽1内の有機廃棄物が安定した熱分解の状態になったら、制御器41は、流路切替装置74を発電モードに設定し、処理槽1から排出される分解ガス70を、スターリングエンジンEの、点火プラグpを配した燃焼室90へ供給し、燃焼ガスとなる。そして、燃焼ガスは、スターリングエンジンEで熱交換を終え、排気ガスgとなって空気中へ排出される。
なお、発電中は、温度センサ40が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器41が電磁弁4の開度を調整する。
なお、発電中は、温度センサ40が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器41が電磁弁4の開度を調整する。
(4)発電中は、投入機構8を使い、貯留塔81から貯留する有機廃棄物を適宜、処理槽1内へ落とす。
(5)運転を停止する場合には、制御器41は、流路切替装置74を非発電時モードに切替えて、分解ガス70のスターリングエンジンEへの供給を停止し、分解ガス70を分解ガス処理装置7で燃焼させて消臭消煙する。そして、開閉扉dを開け、溜まった処理灰を取り出す。なお、処理灰は、容量比で3/1000程度となる。
(5)運転を停止する場合には、制御器41は、流路切替装置74を非発電時モードに切替えて、分解ガス70のスターリングエンジンEへの供給を停止し、分解ガス70を分解ガス処理装置7で燃焼させて消臭消煙する。そして、開閉扉dを開け、溜まった処理灰を取り出す。なお、処理灰は、容量比で3/1000程度となる。
実施例1の発電装置Aは、以下に示す利点を有する。
発電装置Aは、通路35内を通過する空気kを5000ガウスのネオジューム永久磁石5、5で磁化して空気k中の酸素を活性化させ、電磁弁4により空気kの流量を抑制して流速を早くして分解ガス70の排出を促しているので、含有酸素が活性化した空気kを処理槽1下方へ円滑に供給でき、有機廃棄物が処理槽1内で熱分解する熱分解力を増減することができる。また、側板11、12の内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、パンチングメタル6を配設しているので、側板11、12の内壁−パンチングメタル6間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度を高くすることができる。
発電装置Aは、通路35内を通過する空気kを5000ガウスのネオジューム永久磁石5、5で磁化して空気k中の酸素を活性化させ、電磁弁4により空気kの流量を抑制して流速を早くして分解ガス70の排出を促しているので、含有酸素が活性化した空気kを処理槽1下方へ円滑に供給でき、有機廃棄物が処理槽1内で熱分解する熱分解力を増減することができる。また、側板11、12の内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、パンチングメタル6を配設しているので、側板11、12の内壁−パンチングメタル6間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度を高くすることができる。
これらの構成により、有機廃棄物が熱分解する熱分解力が増大し、処理槽1内を容易に高温にすることができる。そして、温度センサ40が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器41が電磁弁4を制御して空気kの流量を調整し、処理槽1内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力を調整しているため、スターリングエンジンEが安定に稼働する。このため、発電機Hが発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。なお、処理槽1内が、タールが熱分解する温度に維持されるので、タールの処理を行う必要がない。また、処理槽1内に投入した数百kgの有機廃棄物を比較的短時間(3時間程度)で熱分解処理することができ、熱分解処理された処理灰は、農作物の肥料に好適である。
また、発電装置Aは、構造が簡単であり、且つ、処理槽1内で有機廃棄物を熱分解処理する際に排出される分解ガス70を燃料としてスターリングエンジンEを稼働させ、発電機Hで発電しているので、発電を低コストで行うことができる。
また、有機廃棄物自体が熱分解するので、有機廃棄物を熱分解させるための燃料を別途必要としない。なお、パンチングメタル6は、貫通穴が多数個開いているので、受熱量が少なく、高温に晒されても軟化し難い。
また、有機廃棄物自体が熱分解するので、有機廃棄物を熱分解させるための燃料を別途必要としない。なお、パンチングメタル6は、貫通穴が多数個開いているので、受熱量が少なく、高温に晒されても軟化し難い。
本発明の実施例2(請求項1、2、3、5に対応)を図5(図3、4も参照)に基づいて説明する。
発電装置Bは、有機廃棄物を高温で熱分解処理する熱分解炉Mと、濃縮された分解ガスが供給されて稼働するガスタービンエンジンFと、発電機Hとにより構成され、以下の構成が発電装置Aと異なる。
発電装置Bは、有機廃棄物を高温で熱分解処理する熱分解炉Mと、濃縮された分解ガスが供給されて稼働するガスタービンエンジンFと、発電機Hとにより構成され、以下の構成が発電装置Aと異なる。
熱分解炉Mは、鉄製の処理槽1と、空気導入パイプ3と、絞り機構である電磁弁4と、永久磁石5と、耐熱壁であるパンチングメタル6と、投入機構8と、制御器42とを具備する。また、濃縮装置Lの入口に温度センサ43が配され、処理槽1から排出される高温の分解ガス70の温度を検出する。
外観が直方体を呈する処理槽1は、脚10により支持され、底板と、側板12(対向して二枚)と、側板12から直角に位置する横長の側板(対向して二枚)とを有する。なお、投入機構8の底部が処理槽1の天板を兼ねている。また、dは分解処理灰を槽外へ取り出すための開閉扉である。横長の側板には、等しい間隔で、処理槽1内へ連通する連通穴13が、合計八個ずつ、設けられている。
濃縮装置Lは、処理槽1の側板外周を複数回、包囲してなり、処理槽1から排出される高温の分解ガス70を冷却して体積を減らし、分解ガス70の濃縮を行う。なお、濃縮された分解ガス76は、分解ガス配管g5を介してガスタービンエンジンFへ供給される。
本実施例の発電装置Bでは、ガスタービンエンジンFで分解ガス76が燃焼するため、分解ガス処理装置7を付設していない。
ガスタービンエンジンFは、濃縮した分解ガス76を燃焼させる燃焼器と、回転軸に連結されるタービンとを備え、燃焼器内の燃焼により発生した高温高圧ガスによりタービンが回り、回転軸が回転する。そして、ガスタービンエンジンFの回転軸には発電機Hが連結され、発電を行う。
ガスタービンエンジンFは、濃縮した分解ガス76を燃焼させる燃焼器と、回転軸に連結されるタービンとを備え、燃焼器内の燃焼により発生した高温高圧ガスによりタービンが回り、回転軸が回転する。そして、ガスタービンエンジンFの回転軸には発電機Hが連結され、発電を行う。
つぎに、実施例2の発電装置Bを使った発電について説明する。
(1)実施例1と同様に、油圧ポンプで油圧シリンダ82、85から作動油を吸引すると、油圧シリンダ82のピストンが縮退し、可動片84、84の先端が下方へ回動して落下口が開く。また、蓋開閉用の油圧シリンダ85のピストンが縮退して蓋83が開く。この状態で、上開口から有機物を、貯留塔81を経て処理槽1内へ所定量(数百kg)まで投入する。また、点火前に、制御器41が、投入する有機物の種類および量に応じて電磁弁4の開度を決定する。
(1)実施例1と同様に、油圧ポンプで油圧シリンダ82、85から作動油を吸引すると、油圧シリンダ82のピストンが縮退し、可動片84、84の先端が下方へ回動して落下口が開く。また、蓋開閉用の油圧シリンダ85のピストンが縮退して蓋83が開く。この状態で、上開口から有機物を、貯留塔81を経て処理槽1内へ所定量(数百kg)まで投入する。また、点火前に、制御器41が、投入する有機物の種類および量に応じて電磁弁4の開度を決定する。
(2)処理槽1内の有機廃棄物に点火(マッチやライター等)するとともに、油圧ポンプにより各油圧シリンダ内に作動油を供給する。
これにより、各油圧シリンダのピストンが延伸し、可動片84、84の先端が上方へ回動して落下口が閉じ、蓋83が閉じ、有機廃棄物が熱分解を開始する。
これにより、各油圧シリンダのピストンが延伸し、可動片84、84の先端が上方へ回動して落下口が閉じ、蓋83が閉じ、有機廃棄物が熱分解を開始する。
(3)ガスタービンエンジンFの燃焼器内で分解ガス76を燃焼させ、燃焼により発生した高温高圧ガスによりタービンを回し、回転軸92を回転させる。そして、ガスタービンエンジンFの回転軸92に連結した発電機Hが回って発電を行う。
なお、発電中は、温度センサ43が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器42が電磁弁4の開度を調整する。
なお、発電中は、温度センサ43が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器42が電磁弁4の開度を調整する。
(4)発電中は、投入機構8を使い、貯留塔81から貯留する有機廃棄物を適宜、処理槽1内へ落とす。
(5)発電装置Bの運転を停止する場合には、有機廃棄物の補充を中止し、ガスタービンエンジンFへの分解ガス76の供給を停止する。そして、開閉扉dを開け、溜まった処理灰を取り出す。
(5)発電装置Bの運転を停止する場合には、有機廃棄物の補充を中止し、ガスタービンエンジンFへの分解ガス76の供給を停止する。そして、開閉扉dを開け、溜まった処理灰を取り出す。
実施例2の発電装置Bは、以下に示す利点を有する。
実施例1の発電装置Aと同様に、空気k中の酸素を活性化させ、電磁弁4により空気kの流量を抑制して流速を早くして分解ガス70の排出を促しているので、含有酸素が活性化した空気kを処理槽1下方へ円滑に供給でき、有機廃棄物が処理槽1内で熱分解する熱分解力を増減することができる。また、内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、パンチングメタル6を配設しているので、側板11、12の内壁−パンチングメタル6間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度を高くすることができる。
実施例1の発電装置Aと同様に、空気k中の酸素を活性化させ、電磁弁4により空気kの流量を抑制して流速を早くして分解ガス70の排出を促しているので、含有酸素が活性化した空気kを処理槽1下方へ円滑に供給でき、有機廃棄物が処理槽1内で熱分解する熱分解力を増減することができる。また、内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、パンチングメタル6を配設しているので、側板11、12の内壁−パンチングメタル6間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度を高くすることができる。
これらの構成により、有機廃棄物が熱分解する熱分解力が増大し、処理槽1内を容易に高温にすることができる。そして、温度センサ43が検出する分解ガス70の温度が1200℃を維持する様に、制御器42が電磁弁4を制御して空気kの流量を調整し、処理槽1内で有機廃棄物が熱分解する熱分解力を調整しているため、ガスタービンエンジンFが安定に稼働する。このため、発電機Hが発電する発電量の変動が防止でき、安定した発電が行える。なお、処理槽1内が、タールが熱分解する温度に維持されるので、タールの処理を行う必要がない。また、処理槽1内に投入した数百kgの有機廃棄物を比較的短時間(3時間程度)で熱分解処理することができ、熱分解処理された処理灰は、農作物の肥料に好適である。
また、発電装置Bは、構造が簡単であり、且つ、濃縮した分解ガス76を燃料としてガスタービンエンジンFを稼働させ、発電機Hで発電しているので、発電を低コストで行うことができる。
また、有機廃棄物自体が熱分解するので、燃料を別途必要としない。なお、パンチングメタル6は、貫通穴が多数個開いているので、受熱量が少なく、高温に晒されても軟化し難い。
また、有機廃棄物自体が熱分解するので、燃料を別途必要としない。なお、パンチングメタル6は、貫通穴が多数個開いているので、受熱量が少なく、高温に晒されても軟化し難い。
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
a.側板11、12の内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、穴無しの鉄板を配設しても良い。この構成の熱分解炉も、側板11、12の内壁−鉄板間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度上昇に寄与する。但し、鉄板は、貫通穴が開いていないので、パンチングメタル6に比べ受熱を受け易い。
a.側板11、12の内壁から槽中心方向へ数cm離れた位置の処理槽1内に、穴無しの鉄板を配設しても良い。この構成の熱分解炉も、側板11、12の内壁−鉄板間の空気層により、処理槽1へ伝わる熱が低減し、処理槽1内の温度上昇に寄与する。但し、鉄板は、貫通穴が開いていないので、パンチングメタル6に比べ受熱を受け易い。
b.磁化手段は、永久磁石以外に、電磁石でも良い。
c.水分が多い有機物(野菜屑、おから等)は、水分量を減らしてから投入するか、水分が少なく発熱量が多い有機物(発泡スチロール等)と混合して投入するのが好ましい。
d.エンジンへ供給する分解ガス中へ、エマルジョン燃料(廃油+水+界面活性剤)や食廃油を混合しても良い。こうすれば、エンジンを洗浄することができる。
c.水分が多い有機物(野菜屑、おから等)は、水分量を減らしてから投入するか、水分が少なく発熱量が多い有機物(発泡スチロール等)と混合して投入するのが好ましい。
d.エンジンへ供給する分解ガス中へ、エマルジョン燃料(廃油+水+界面活性剤)や食廃油を混合しても良い。こうすれば、エンジンを洗浄することができる。
1 処理槽
3 空気導入パイプ
4 電磁弁(絞り機構)
5 永久磁石(磁化手段)
11、12 側板
13 連通穴
40、43 温度センサ
41、42 制御器(制御手段)
70、76 分解ガス
91、92 回転軸
A、B 発電装置
E スターリングエンジン(エンジン)
F ガスタービンエンジン
H 発電機
k 空気
N、M 熱分解炉
3 空気導入パイプ
4 電磁弁(絞り機構)
5 永久磁石(磁化手段)
11、12 側板
13 連通穴
40、43 温度センサ
41、42 制御器(制御手段)
70、76 分解ガス
91、92 回転軸
A、B 発電装置
E スターリングエンジン(エンジン)
F ガスタービンエンジン
H 発電機
k 空気
N、M 熱分解炉
Claims (5)
- 磁化した空気が導入される処理槽と、
前記処理槽内へ導入する前記空気の流量を操作する絞り機構と、
該絞り機構を制御する制御手段と、
排出される高温の分解ガスの温度を検出する温度センサとを備え、前記処理槽内へ投入した有機廃棄物を高温で熱分解処理する熱分解炉と、
この熱分解炉から排出される前記分解ガスが供給されて稼働するエンジンと、
該エンジンの回転軸に連結されて発電する発電機とからなり、
前記制御手段は、前記温度センサが検出する分解ガス温度が所定値を維持する様に前記絞り機構を制御することを特徴とする発電装置。 - 底板、側板、および天板により構成される耐熱金属製の処理槽と、
この処理槽の側板下方に複数個、横設した連通穴へ貫通して配設される空気導入パイプと、
該空気導入パイプの途中に設けられ、略密閉した処理槽内へ自然導入される空気の流量を操作する絞り機構と、
該絞り機構を制御する制御手段と、
前記空気導入パイプを通過する前記空気を磁化する磁化手段と、
排出される高温の分解ガスの温度を検出する温度センサと、
壁下端が空気導入パイプ群より上方に臨み、壁上端が前記処理槽の天板内面より下方に臨む様に、処理槽内面から槽中心方向へ所定距離だけ離れて処理槽内に配される耐熱壁とを具備し、前記処理槽内へ投入した有機廃棄物を高温で熱分解処理する熱分解炉と、
この熱分解炉から排出される前記分解ガスが供給されて稼働するエンジンと、
該エンジンの回転軸に連結されて発電する発電機とからなり、
前記制御手段は、前記温度センサが検出する分解ガス温度が所定値を維持する様に前記絞り機構を制御することを特徴とする発電装置。 - 前記所定値を、750℃から1600℃、好ましくは1100℃から1300℃の間の一定温度に設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発電装置。
- 前記エンジンは、スターリングエンジン、マイクロガスタービンエンジン、ガスタービンエンジン、マイクロスチームタービンエンジン、またはスチームタービンエンジンであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の発電装置。
- 前記エンジンを、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンエンジン、またはガスタービンエンジンとし、
前記熱分解炉から排出される高温の分解ガスを冷却して濃縮する濃縮装置を設け、
該濃縮装置によって濃縮された分解ガスを前記エンジンへ供給することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007131440A JP2008284449A (ja) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007131440A JP2008284449A (ja) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 発電装置 |
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ID=40144681
Family Applications (1)
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JP2007131440A Pending JP2008284449A (ja) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 発電装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008284449A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013217544A (ja) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Nissho Engineering:Kk | 有機物処理装置 |
CN106111666A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 福建正仁环保有限公司 | 生物质制备rdf‑4热解气化无烟气排放燃气发电工艺 |
-
2007
- 2007-05-17 JP JP2007131440A patent/JP2008284449A/ja active Pending
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A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20080919 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080924 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090203 |