(57)【要約】【課題】本技術の少なくとも１つの観点は、高含水率有機廃棄物、例えば糞便スラッジや生ごみを電気に変換する一方で更に飲料水を生じさせて集めるよう構成された自蔵式処理施設を提供する。【解決手段】  本発明は、廃棄物処理システムであって、ボイラ組立体、蒸気エンジン組立体及び凝縮器を通って一次水を運ぶ一次水回路と、スラッジ乾燥機組立体、および、湿潤スラッジをスラッジ乾燥機組立体に送り出すよう構成されたスラッジ送り出しシステムを含む廃棄物スラッジシステムと、スラッジ乾燥機組立体に連結されるとともに、気化された第１のスラッジ水を受け入れ且つ凝縮させて清浄な液体としての飲料水として収集部分中に収集させるよう構成された水収集システムと、廃棄物スラッジシステム及び発電システムのボイラに連結された燃焼器システムと、を備える【選択図】図１
2019042737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電及び飲料水生成のための多機能廃棄物処理システムであって、
水及び固形分を含むスラッジを収容するよう構成された第１の加圧容器を有する第１段燃料乾燥機組立体を含み、前記第１段乾燥機組立体は、前記第１の加圧容器に隣接して位置する第２の加圧容器を有し、前記第２の加圧容器は、前記スラッジから隔離された高温排出水蒸気を収容するよう構成され、前記高温排出水蒸気は、前記スラッジを加熱するとともに部分的に乾燥させ、そして第１のスラッジ水を蒸気相の状態で生じさせるとともに濃化スラッジを生じさせ、
前記濃化スラッジを受け取るよう構成された第３の加圧容器及び該第３の内側乾燥容器に隣接して位置する第４の加圧容器を有する第２段燃料乾燥機組立体を含み、前記第４の加圧容器は、前記第１のスラッジ水が前記濃化スラッジから隔離されるよう前記第１のスラッジ水を蒸気相で受け取るとともに収容するよう構成され、蒸気相の前記第１のスラッジ水は、前記濃化スラッジを加熱するとともに乾燥させ、それにより第２のスラッジ水を蒸気相でもたらすとともに乾燥した固形燃料材料をもたらし、前記第１のスラッジ水の少なくとも一部分は、液相の状態に凝縮され、
前記第１及び前記第２のスラッジ水を蒸気相か液相かのいずれか又はこれら両方の相の状態で受け入れる水処理システムを含み、前記水処置システムは、凝縮器、浄化器、及びフィルタを含み、蒸気相の前記第１又は前記第２のスラッジ水は、凝縮され、液相の前記第１及び前記第２のスラッジ水は、浄化されるとともに濾過されて飲料水が提供され、
前記第２段燃料乾燥機組立体からの前記乾燥固形燃料を燃やしてボイラ内に水蒸気を発生させるよう構成された燃焼器組立体を含み、
前記ボイラからの前記水蒸気によって動力供給されるとともに電気を発生させるよう構成された蒸気動力供給式発電機組立体を含み、前記蒸気動力供給式発電機組立体は、前記高温排出水蒸気を生じさせる、システム。
【請求項２】
前記第１の加圧容器は、前記第２の加圧容器内に収容されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第３の加圧容器は、前記第４の加圧容器内に収容されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１段燃料乾燥機組立体は、前記第１の加圧容器内に回転可能に支持された蒸気加熱式オーガを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１段燃料乾燥機組立体は、前記第１の加圧容器内に配置されていて、前記第２の加圧容器に対して前記スラッジを移動させるよう前記第２の圧力容器に対して動くことができる複数の板状スクレーパを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記蒸気動力供給式発電機組立体は、蒸気エンジン及び発電機を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第１段及び前記第２段燃料乾燥機組立体、前記水処理システム、及び前記発電機組立体は、フレームに取り付けられた状態で前記フレームと一緒にユニットとして運搬可能である、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
発電及び飲料水生成のための自蔵式多機能糞便廃棄物処理システムであって、
燃料乾燥機組立体を含み、前記燃料乾燥機組立体は、水と固形燃料材料の混合物を含む湿潤糞便スラッジの流れを受け入れるよう構成されている燃料入口を備えた燃料経路を含み、前記燃料乾燥機組立体は、前記湿潤糞便スラッジを沸騰させて前記固形燃料材料から水を熱的に分離し、それにより乾燥状態の燃料を提供するよう構成された加熱器部分を含み、前記燃料乾燥機は、第１の水蒸気出口及び乾燥燃料出口を有し、前記燃料乾燥機組立体は、水蒸気入口及び前記燃料経路から隔離された流体出口を備えている流体経路を有する凝縮器部分を含み、
前記第１の水蒸気出口に結合されるとともに前記湿潤糞便スラッジから遊離された水蒸気を飲料水として使用可能に凝縮するよう構成されている清水凝縮器組立体を含み、
前記燃料乾燥機組立体の前記乾燥燃料出口に結合された乾燥燃料燃焼器組立体を含み、前記乾燥燃料燃焼器組立体は、燃焼器部分を含むとともに前記燃焼器区分からの熱を受け取るよう構成されたボイラを含み、前記ボイラは、水入口及び第２の水蒸気出口を有し、  前記ボイラの前記第２の水蒸気出口に結合されるとともに電気を発生させるよう構成された蒸気動力供給式発電機を含み、前記蒸気動力供給式発電機は、前記凝縮器部分の前記水蒸気入口に結合された第３の水蒸気出口を有し、
前記燃料乾燥機の前記凝縮器部分の前記流体出口に結合された水入口を有する水ポンプを含み、前記水ポンプは、前記ボイラの前記水入口に結合された水出口を有し、
前記ボイラは、前記ボイラに入る水の流れを水蒸気の流れに変換して前記蒸気動力供給式発電機に動力供給するよう構成されている、システム。
【請求項９】
燃料乾燥機は、燃料キャリヤ内に設けられていて、乾燥プロセス中、前記糞便スラッジを移動させて該糞便スラッジを沸騰させるよう構成された蒸気加熱式オーガを有する、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記燃料乾燥機は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、各乾燥機段は、前記凝縮器部分に結合され、各乾燥機段は、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気からの熱を用いて前記糞便スラッジからの水を蒸発させることによって前記糞便スラッジを乾燥させるよう構成されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の乾燥機段は、前記糞便スラッジからスラッジ水蒸気を発生させ、前記第２の乾燥機段は、前記スラッジを乾燥させるために前記第１の乾燥機段からの前記スラッジ水蒸気を用いる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の乾燥機段は、水蒸発に起因して前記糞便スラッジから第１の乾燥機水蒸気を生じさせ、前記第２の乾燥機段は、前記第１の乾燥機段に結合されるとともに前記第１の乾燥機水蒸気を前記糞便スラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第１の水蒸気キャリヤ部分を有し、前記第２の乾燥機段は、前記第１の水蒸気キャリヤ部分から隔離されていて前記蒸気動力供給式発電機からの前記排出水蒸気を前記糞便スラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第２の水蒸気キャリヤ部分を有し、前記第１及び前記第２の水蒸気キャリヤ部分からの熱が前記水蒸気キャリヤ部分内を移動している前記糞便スラッジを乾燥させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
前記燃料乾燥機組立体は、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気を前記凝縮器部分内に受け入れるよう構成され、前記燃料乾燥機は、前記燃料入口に連結された第１の乾燥機段を有し、該第１の乾燥機段は、前記凝縮器に結合されるとともに前記排出水蒸気からの熱で前記糞便スラッジからの前記水の第１の部分を蒸発させるよう構成された第１の加熱器部分を含み、前記燃料乾燥機は、前記第１の乾燥機段に連結されるとともに前記第１の乾燥機段から受け取った濃化糞便スラッジからの前記水の前記第２の部分を前記排出水蒸気からの熱で蒸発させるよう構成された第２の乾燥機段を有する、請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
前記燃料乾燥機組立体の前記凝縮器は、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気を前記第１の水蒸気入口に通して受け入れるよう構成され、前記燃料乾燥機組立体は、前記燃料入口に連結されるとともに前記凝縮器部分に隣接して位置する単一段乾燥機部分を含み、前記単一段乾燥機部分は、前記凝縮器内の前記排出水蒸気からの熱を用いて水を前記糞便スラッジから蒸発させるよう構成されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
前記燃焼器部分は、流動床燃焼器組立体である、請求項８記載のシステム。
【請求項１６】
前記燃料乾燥機組立体、前記清水凝縮器、前記乾燥燃料燃焼器組立体、前記蒸気動力供給式発電機、及び前記水ポンプは、フレームに取り付けられた状態で、前記フレームと一緒にユニットとして運搬可能である、請求項８記載のシステム。
【請求項１７】
前記蒸気動力供給式発電機は、単動液体冷却式蒸気エンジンである、請求項８記載のシステム。
【請求項１８】
発電及び飲料水生成のためのスラッジ処理システムであって、
スラッジ乾燥機組立体を含み、前記スラッジ乾燥機組立体は、水と固形燃料材料の混合物を含むスラッジの流れを受け入れるよう構成されているスラッジ入口を備えた燃料経路を含み、前記スラッジ乾燥機組立体は、前記スラッジを加熱するとともに水を前記固形燃料材料から熱的に分離して乾燥状態の燃料材料を提供するよう構成された加熱器部分を含み、前記加熱器部分は、第１の水蒸気出口を有し、前記スラッジ乾燥機組立体は、前記加熱器部分に隣接して位置する凝縮器部分を含むとともに前記燃料経路から隔離された流体経路並びに水蒸気入口及び流体出口を含み、
前記第１の水蒸気出口に結合されるとともに前記スラッジから遊離された水蒸気を飲料水として使用可能に凝縮するよう構成された清水凝縮器組立体を含み、
前記スラッジ乾燥機組立体に結合されるとともに該乾燥機組立体からの前記乾燥状態の燃料材料を受け入れるよう構成された燃焼器組立体を含み、前記燃焼器組立体は、前記乾燥状態の燃料材料を受け入れて該乾燥状態の燃料材料を燃やすよう構成された燃焼器を含むとともに水入口と第２の水蒸気出口との間に延びる流体経路内に水蒸気を生じさせるために前記燃焼器からの熱を受け入れるよう構成されたボイラを含み、
蒸気エンジン及び前記蒸気エンジンによって駆動される発電機を備えたパワープラントを含み、前記蒸気エンジンは、前記ボイラから水蒸気を受け入れるよう前記ボイラの前記第２の水蒸気出口に結合され、前記発電機は、電気を発生させるよう構成され、前記蒸気動力供給式発電機は、前記凝縮器部分の前記水蒸気入口に結合された第３の水蒸気出口を有し、
前記蒸気エンジンから排出された前記水蒸気からの熱は、前記スラッジ乾燥機内の前記スラッジ中の水を沸騰させ、
前記蒸気エンジンから排出された前記水蒸気は、液体としての水の流れに凝縮され、
前記ボイラは、前記蒸気動力供給式発電機に動力供給するために前記液体としての水の流れを受け入れて該液体としての水の流れを水蒸気の流れに変換するよう構成されている、システム。
【請求項１９】
前記スラッジ乾燥機組立体の加熱器部分は、前記スラッジを流通させるスラッジキャリヤ部分と、水蒸気キャリヤとを含み、前記水蒸気キャリヤは、前記スラッジキャリヤに隣接して位置するとともに前記スラッジに隣接して位置決めされていて前記水蒸気キャリヤ中の水蒸気からの熱を前記スラッジに送るようになっており、前記加熱器部分は、前記燃料キャリヤ内に可動的に設けられるとともに前記燃料キャリヤ中の前記スラッジを前記水蒸気キャリヤに対して移動させるよう構成された複数の推進部材を更に含む、請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記燃料乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、各乾燥機段は、前記凝縮器部分に連結され、各乾燥機段は、前記蒸気エンジンからの排出水蒸気からの熱を用いて水を前記スラッジから蒸発させることによって前記スラッジを乾燥させるよう構成されている、請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
前記燃料乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、前記第１の乾燥機段は、前記スラッジからスラッジ水蒸気を生じさせ、前記第２の乾燥機段は、前記第１の乾燥機段からの前記スラッジ水蒸気を用いて前記スラッジを乾燥させる、請求項１８記載のシステム。
【請求項２２】
前記燃料乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、前記第１の乾燥機段は、水蒸発に起因して前記スラッジから第１の乾燥機水蒸気を生じさせ、前記第２の乾燥機段は、前記第１の乾燥機段に結合されるとともに前記第１の乾燥機水蒸気を前記スラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第１の水蒸気キャリヤ部分を有し、前記第２の乾燥機段は、前記第１の水蒸気キャリヤ部分から隔離されるとともに前記蒸気エンジンからの前記排出水蒸気を前記スラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第２の水蒸気キャリヤ部分を有し、前記第１及び前記第２の水蒸気キャリヤ部分からの熱は、前記第１及び前記第２の水蒸気キャリヤ部分内を移動している前記スラッジを乾燥させる、請求項１８記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の乾燥機段は、第１の燃料キャリヤと、前記第１の燃料キャリヤに隣接している第１の水蒸気キャリヤと、前記第１の燃料キャリヤ内に可動的に設けられるとともに前記第１の燃料キャリヤを通って前記第１の水蒸気キャリヤの先へ前記スラッジを移動させるよう構成された複数の推進部材とを有し、前記第２の乾燥機段は、第２の燃料キャリヤと、前記第２の燃料キャリヤ内に設けられるとともに前記第２の燃料キャリヤに対して静止している複数の蒸気加熱式部材と、前記第２の燃料キャリヤ内に回転可能に設けられるとともに前記第２の燃料キャリヤ内の前記スラッジを前記蒸気加熱式部材の先へ移動させるよう構成された第２の水蒸気キャリヤ組立体とを有する、請求項１８記載のシステム。
【請求項２４】
前記スラッジ乾燥機組立体の凝縮器部分は、前記蒸気エンジンからの排出水蒸気を受け入れるよう位置決めされ、前記スラッジ乾燥機組立体は、前記凝縮器部分に結合されるとともに前記スラッジからの前記水の第１の部分を前記排出水蒸気からの熱で蒸発させるよう構成された第１の加熱器部分を備える第１の乾燥機段と、前記第１の乾燥機段に連結されるとともに前記第１の乾燥機段から受け取った濃化湿潤燃料からの水の第２の部分を前記排出水蒸気からの熱で蒸発するよう構成された第２の乾燥機段とを含む、請求項１８記載のシステム。
【請求項２５】
前記凝縮器部分は、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気を受け入れるよう構成され、前記燃料乾燥機組立体は、前記凝縮器部分に隣接して設けられるとともに前記凝縮器内の前記排出水蒸気からの熱を用いて前記糞便スラッジから水を蒸発させるよう構成された単一段乾燥機部分を含む、請求項１８記載のシステム。
【請求項２６】
前記燃焼器部分は、乾燥燃料燃焼のための燃焼器床を有する火室及び燃焼用空気を前記燃焼器床に提供するよう構成された空気火格子を含む流動床燃焼器組立体であり、前記ボイラは、前記水入口に連結されるとともに流通する水を加熱するよう構成された第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器に結合された蒸気ドラムと、前記蒸気ドラムに結合されるとともに加熱状態の飽和流体を前記蒸気ドラムから受け入れるよう構成された蒸発器とを有し、前記蒸気ドラムは、前記蒸発器から水蒸気の流れを受け入れるよう構成され、前記ボイラは、前記蒸気ドラムに結合されるとともに前記蒸気ドラムから乾燥状態の水蒸気を受け入れるよう構成された第２の熱交換器を更に有し、前記第２の熱交換器は、前記第２の水蒸気出口に連結されている、請求項１８記載のシステム。
【請求項２７】
糞便スラッジ収容タンクと、
前記糞便スラッジ収容タンクに連結されるとともに前記糞便スラッジを前記スラッジ乾燥機組立体の前記スラッジ入口に提供するよう構成されたスラッジ運搬装置とを更に含む、請求項１８記載のシステム。
【請求項２８】
発電及び飲料水生成のための糞便廃棄物処理システムであって、
蒸気動力供給式発電システムを含み、前記発電システムは、相互に連結されているボイラ組立体と、蒸気エンジンと、凝縮器とを含み、前記発電システムは、前記ボイラ組立体、前記蒸気エンジン組立体、及び前記凝縮器を通って一次水を運ぶ一次水回路を含み、前記蒸気エンジン組立体の作動により電気が発生し、
前記蒸気エンジン組立体から生じた電気の少なくとも一部分を受け取る糞便スラッジシステムを含み、前記糞便スラッジシステムは、スラッジ乾燥機組立体と、糞便スラッジの流れを前記スラッジ乾燥機組立体に送り出すよう構成されたスラッジ送り出しシステムを含み、前記凝縮器は、前記スラッジ乾燥機組立体に取り付けられるとともに第１の熱を前記糞便スラッジの前記流れに送って前記糞便スラッジからの第１の水蒸気として水を遊離させるとともに前記糞便スラッジ中の固形燃料材料を乾燥させるよう構成され、
前記スラッジ乾燥機組立体に連結されるとともに前記第１の水蒸気を受け入れて該第１の水蒸気を清浄な液体としての飲料水として収集部分中に収集可能に凝縮させるよう構成された水収集システムを含み、
前記糞便スラッジシステム及び前記発電システムの前記ボイラに連結された燃焼器システムを含み、前記燃焼器システムは、前記糞便スラッジシステムからの前記乾燥状態の固形分を燃やして熱を前記ボイラ組立体中の水回路に提供するよう構成された燃焼器を含み、前記ボイラ組立体は、水蒸気を前記蒸気エンジンに提供する、システム。
【請求項２９】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、前記第１の乾燥機段は、前記スラッジからスラッジ水蒸気を生じさせ、前記第２の乾燥機段は、前記第１の乾燥機段からの前記スラッジ水蒸気を用いて前記スラッジを乾燥させる、請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を含み、前記第１の乾燥機段は、前記スラッジ送り出しシステムからの糞便スラッジの実質的に連続した流れを受け入れるとともに部分的に乾燥した濃化糞便スラッジの実質的に連続した流れを前記第２の乾燥機段に提供し、前記第２の乾燥機段は、実質的に乾燥状態の固形燃料材料を前記燃焼器に提供し、前記第１及び前記第２の乾燥機段からの水蒸気が前記水収集システムに提供される、請求項２８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術、すなわち本発明は、多機能糞便廃棄物・ごみ処理システム、機器、及び関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の多くの地域は、し尿及び他のごみ若しくはちゅうかい（厨芥）を取り扱うための開放式衛生システムを利用し、他の地域は、未処理下水を開放下水口又は地上水中に排出する不衛生な汚水処理システム又は他のシステムを利用している。かかる貧弱な衛生条件は、これらの地域における健康上の重要問題となっている。不適当な衛生システムを用いているこれら地域の多くはまた、清浄な飲料水の維持にも悪戦苦闘しており、これにより潜在的な健康上の問題が更に増えている。これら地域は、発電に利用できる資源が制限されている場合が多く、あるいは、発電のためのコストがとてつもなく高い。したがって、廃棄物を環境から遠ざけたままにし、清浄な飲料水の確保をもたらすとともに維持し、そして安価な電気を発生させる適当な衛生システムが要望されている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、先行技術で見受けられる欠点を解決するとともに追加の利益を提供する仕方で廃棄物を処理する一方で、発電を行うとともに飲料水を生じさせる多機能システムを提供する。この技術の少なくとも１つの観点は、高含水率有機廃棄物、例えば糞便スラッジやごみを電気に変換する一方で更に飲料水を生じさせて集めるよう構成された自蔵式処理施設を提供する。
【０００４】
本発明の多くの観点は、以下の図面を参照すると良好に理解できる。図に示されているコンポーネントは、必ずしも縮尺通りではない。むしろ、本発明の原理を明確に示すことに強調が置かれている。参照がしやすいようにするため、本開示内容全体を通じて、同一の参照符号が同一又は少なくとも全体として同様な又は類似したコンポーネント又は特徴を示すために使用されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の技術による多機能廃棄物処理システムのコンポーネントの概略流れ図である。
【図２】図１の多機能廃棄物処理システムの等角図である。
【図３】本発明の一観点としてのスラッジ保持・送り出しシステムの等角図である。
【図４】スラッジ保持・送り出しシステムの実施形態の送り込み組立体の等角図である。
【図５】図２のシステムから取り外されて示されているスラッジ乾燥機組立体の等角図である。
【図６】図４の送り込み組立体のコンベヤ組立体に連結されたスラッジ乾燥機組立体の端部分の拡大部分等角図である。
【図７】図５のスラッジ乾燥機組立体内での処理中におけるスラッジ流れの概略等角図である。
【図８】スラッジの流れを収容した蒸気加熱式トラフ内に回転可能に位置決めされている蒸気加熱式オーガを含むスラッジ乾燥機組立体の部分等角図である。
【図９】図８のオーガから分離された状態で示されているトラフの拡大等角図である。
【図１０】図８のトラフから分離された状態で示されているオーガの拡大等角図である。
【図１１】スラッジの流れを収容した蒸気加熱式トラフ内に回転可能に位置決めされている蒸気加熱式オーガ部材を含む別の実施形態としてのスラッジ乾燥機組立体の部分等角図である。
【図１２】図１１のトラフから分離された状態で示されている蒸気加熱式オーガの拡大等角図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態としての高圧第１段スラッジ乾燥機組立体の等角図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態としての高圧第１段スラッジ乾燥機組立体の等角図である。
【図１４】本発明の実施形態としての２段スラッジ乾燥機組立体の概略流れ図である。
【図１５】図１の廃棄物処理システムの飲料水処理システムの概略流れ図である。
【図１６】図１の廃棄物処理システムの別の実施形態の飲料水処理システムの概略流れ図である。
【図１７】図５のスラッジ乾燥機組立体に取り付けられた乾燥燃料ビン組立体の等角図である。
【図１８】スラッジ乾燥機組立体から取り外された状態で示されている図１７の乾燥燃料ビン組立体の拡大部分透視等角図である。
【図１９】図１のシステム内に設けられている流動床燃焼器に取り付けられた図１８の乾燥燃料ビン組立体の概略側面図である。
【図２０】図１９の流動床燃焼器の火室及び排出ビンの部分切除等角図である。
【図２１】図２０の火室から取り外された状態で示されている燃焼用空気圧縮機及びインライン型バーナ組立体の拡大等角図である。
【図２２】図２０の火室から取り外された状態で示されている空気分配火格子の等角図である。
【図２３】図１のシステムの乾燥燃料燃焼器及びボイラの拡大部分切除等角図であり、ボイラを通る加熱状態の排出ガスの経路を示す図である。
【図２４】図２３の乾燥燃料燃焼器から取り外された状態で示されているエコノマイザハウジング及びマルチクロン組立体の拡大部分等角図である。
【図２５】図２３の乾燥燃料燃焼器組立体から取り外された状態で示されているエコノマイザハウジング及び灰オーガの拡大部分等角図である。
【図２６】図２３の乾燥燃料燃焼器・ボイラ組立体の拡大部分切除等角図である。
【図２７】別の実施形態のボイラの配管要素の部分切除等角図である。
【図２８】別の実施形態としての流動床燃焼器及びボイラの等角図であり、モジュール式ボイラコンポーネントが開放露出位置で示されている状態を示す図である。
【図２９】図２８の流動床燃焼器及びボイラの等角図であり、モジュール式ボイラコンポーネントが積み込み作動位置で示されている状態を示す図である。
【図３０】図１のシステムから取り外された状態で示されている蒸気エンジン及び発電機を含むパワープラント組立体の等角図である。
【図３１】本発明の実施形態としてのカムシャフト、カム、ロッカーアーム、及びバルブトレーンを含むエンジンヘッド組立体の部分切除拡大平面等角図である。
【図３２】吸気カム、吸気及び排気弁、並びに、関連のロッカーアームを含む図３１の蒸気エンジンのヘッド組立体の拡大部分断面等角図である。
【図３３】図３１の３３‐３３線に実質的に沿って見た蒸気エンジンのヘッド組立体の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
付録Ａは、本技術の観点に関する追加の情報及び計算結果を含む。
【０００７】
本開示内容は、本発明のある特定の実施形態に従って発電を行うとともに飲料水を生成するよう構成された多機能廃棄物処理システムに関する。本発明の幾つかの特定の細部が本発明のある特定の実施形態の完全な理解を提供するよう以下の説明及び図１〜図３３に記載されている。しかしながら、当業者であれば理解されるように、本発明が追加の実施形態で実施でき、以下に説明する特定の特徴のうちの幾つかを用いないで本発明の他の実施形態を実施することができる。
【０００８】
図１は、多機能廃棄物処理システム１０のコンポーネントの概略流れ図、図２は、本発明の実施形態による廃棄物処理システム１０の等角図である。以下により詳細に説明するように、システム１０は、湿潤状態の廃棄物スラッジ１２の流れを受け取ってこれを処理し、そして乾燥状態の固形燃料材料、電気、及び飲料水を生じさせるよう構成されている。システム１０の１つ又は２つ以上の実施形態を、水及び糞便物及び／又は他のごみ、例えば有機廃棄物の入っている湿潤スラッジを含む廃棄物の処理と関連して図示するとともに本明細書において説明する。しかしながら、システム１０は、他の湿潤廃棄物の流れを処理するよう構成できる。一実施形態では、システムは、水を主成分とする液体及び最大約５０％までの全固形分の混合物を含む湿潤スラッジを処理するよう構成され、かかる固形物を水から分離して乾燥させ、それにより可燃性固形燃料材料を得ることができる。幾つかの形態では、システム１０は、最大約１５％までの全固形分を含む湿潤スラッジに利用でき、他の実施形態では、システム１０は、約２０％〜５０％の全固形分を有するスラッジに使用できるよう構成される。他の実施形態のシステム１０は、スラッジ中に含まれる他の範囲の全固形分に使用されるよう構成できる。
【０００９】
スラッジ１２は、スラッジ乾燥機組立体１４を通って流れ、このスラッジ乾燥機組立体は、スラッジから水を蒸発させて水蒸気を発生させ、その結果、可燃性固形燃料材料をもたらすのに十分固形物を乾燥させる。この説明の目的上、スラッジから蒸発した水蒸気をスラッジ蒸気という。遊離したスラッジ蒸気は、十分な期間にわたって極めて高温であり、その結果、スラッジ蒸気は無菌性である（すなわち、病原体がない）。システム１０は、無菌性スラッジ蒸気を水処理システム１６内に収容してこれを凝縮させ、それにより清浄な飲料水をもたらす。システム１０はまた、乾燥後の固形燃料材料を燃焼器、例えば流動床燃焼器１８内で燃やす。幾つかの実施形態では、他の乾燥燃料、例えば石炭、木材ペレット、ごみ又は他の有機材料を必要ならば追加して追加の燃料を提供するのが良い。図示の実施形態のシステム１０は、最高１５０ｋＷ（約２００ｈｐ）までの電気を連続的に生じさせるとともに約８５００ｋｇ又は８．５ｍ3の糞便スラッジ及び１１００ｋｇ以上のごみを毎日処理するよう構成されている。
【００１０】
燃焼器１８内の燃料燃焼から得られる熱を用いてボイラ２０を加熱し、ボイラ２０は、水を実質的に閉じられた一次水回路２１内で加圧して電気を発生させる水蒸気駆動式パワープラント２２によって使用できるよう水蒸気を発生させる。一次水回路２１内の水を一次水と言い、かかる一次水は、一次水回路内の配設場所に応じて、一次水又は一次液体としての水であると言える。蒸気エンジン２６及び発電機２５を含むパワープラント２２から排出された一次水蒸気は、燃料乾燥機組立体１４によって熱源として用いられ、その後、一次水蒸気は、凝縮器２４を通って流れ、変換されて一次液体水に戻され、そしてポンプ輸送されてボイラ２０に戻される。パワープラント２２からの電気の一部分は、システム１０の電気コンポーネントに電力供給し、残りの電気は、送電線網に提要されるのが良く又は局所的に用いられ、例えば外部電気器具に電力供給するよう提供されるのが良い。
【００１１】
図示の実施形態の処理システム１０は、湿潤スラッジを処理して発電を行うとともに飲料水を生成させる上で実質的に外部電気、水又は外部下水施設を実質的に必要としない自蔵式システムである。一実施形態では、図示のシステム１０は、約１５ｍ×３ｍのフットプリントを有する体積を占めるよう構成されるのが良く、このフットプリントは、典型的な輸送容器に対応しており、したがって、システム１０は、輸送可能であると言える。したがって、システム１０は、広範な地理的位置、例えば不適当な下水システムを備えている場合があり、そして追加の電気源及び清浄で新鮮な飲料水から恩恵を受けることができる広範な地理的位置、例えば未開発都市部に使用するのに好適である。図示の実施形態のシステム１０のコンポーネントについて以下に詳細に説明する。
【００１２】
スラッジ保持・送り出しシステム
図３に示されている図示の実施形態のシステム１０は、スラッジ貯蔵・送り出しシステム３０を含む。スラッジ貯蔵・送り出しシステム３０は、実質的に生であって湿潤状態のスラッジを受け入れる貯蔵又は保持タンク３２を含む。保持タンク３２は、数日間にわたってシステム１０の連続作動を可能にするよう選択された量の湿潤スラッジを保持するよう寸法決めされているのが良く、その後、保持タンク３２を補充する必要がある。例えば、図示の実施形態では、保持タンク３２は、約３０ｍ3の湿潤スラッジを収容するよう設計されており、それにより、約３日間の作動が可能であり、システム１０は、毎日約９〜１０ｍ3のスラッジを処理することができる。保持タンク３２の頂部は、スラッジ送り出しビークルがスラッジ１２をタンク内に容易に移すことができるよう地面の近くに設置されるのが良い。保持タンク３２の底部は、スラッジ送り込み組立体３４に連結された出口に向かって傾斜しているのが良い。一実施形態では、送り込み組立体３４は、保持タンク３２からの湿潤スラッジを乾燥機組立体１４の入口４０に運搬する完全に又は部分的に包囲されたコンベヤ３８、例えばオーガ又はベルトコンベヤを含むのが良い。
【００１３】
図４は、実施形態としてのスラッジ送り込み組立体３４の等角図であり、この場合、保持タンク３２は、コンベヤ３８上に湿潤スラッジを堆積させる出口３６を備えたドラグチェーン型スプレッダボックスを含む。コンベヤ３８は、地面に対して選択された角度をなして上方に延びて入口４０に隣接したところでスラッジ乾燥機組立体１４に結合している。図示の実施形態では、コンベヤ３８は、地面に対して約３０°の角度をなして上方に傾斜しており、ただし、他の角度を他の実施形態において用いることができる。
【００１４】
スラッジ乾燥機組立体
図５は、図２の組立体から取り外された状態からスラッジ乾燥機組立体１４の等角図である。スラッジ貯蔵・送り出しシステム３０（図３）から運ばれた湿潤スラッジをスラッジ乾燥機組立体１４のスラッジ入口４０中に送り込む。図６で理解されるように、スラッジ送り込み組立体３４のコンベヤ３８の端部に連結されたスラッジ移送オーガ５２が湿潤スラッジを乾燥機組立体の入口４０に送り込む。スラッジ乾燥機組立体１４中へのスラッジの流れは、実質的に連続している。図６は、入口４０を含むスラッジ乾燥機組立体１４の端部分の拡大部分等角図である。湿潤スラッジの受け入れに加えて、スラッジ乾燥機組立体１４はまた、パワープラント２２（図１）の蒸気エンジン２６から排出された一次水蒸気を受け入れる。蒸気エンジン２６を約２０７ｋＰａ（約３０ｐｓｉａ）で出た排出一次水蒸気は、１つ又は２つ以上の管状シェル４２中に流れ、これら管状シェルの各々は、管状スラッジキャリヤ４４を有する。排出一次水蒸気からの熱は、スラッジキャリヤ４４内のスラッジを沸騰させ、それによりスラッジから水を蒸発させ（スラッジ蒸気を発生させ）、それにより、スラッジが乾燥して固形燃料材料が提供される。
【００１５】
図示の実施形態のスラッジ乾燥機組立体１４は、各々がシェル４２を形成する２本の包囲された状態の大径管を含み、シェル４２は、中空のスラッジキャリヤ４４を形成する小径の管を収容している。各スラッジキャリヤ４４は、回転可能な中空オーガ４６を収容し、スラッジキャリヤ４４は、入口４０を通ってスラッジを受け入れて、スラッジは、中空オーガ４６を少なくとも部分的に包囲するようになっている。図示の実施形態では、各シェル４２は、蒸気エンジン２６（図１）からの排出一次水蒸気を受け入れる水蒸気入口４８を有し、その結果、高温一次水蒸気は、シェルの内部領域中にかつスラッジキャリヤ４４の周りに流れ、それによりスラッジキャリヤ４４内のスラッジを加熱する。したがって、一次水蒸気は、スラッジから物理的に隔離される一方で依然として熱をスラッジに伝達することができ、この熱は、スラッジを沸騰させると同時に一次水蒸気を冷却する。加うるに、スラッジ乾燥機組立体１４に入った一次水蒸気の一部分は、中空オーガ４６内の領域中に流れてこれまたオーガ４６を通るスラッジを加熱する。図示の実施形態では、各中空オーガ４６は、駆動モータ４７に連結され、駆動モータ４７は、スラッジキャリヤ４４内のオーガ４６を回転させるとともに湿潤スラッジをスラッジが乾燥しながらスラッジキャリヤ４４中を軸方向に連続的に動かす。一実施形態では、各駆動モータ４７は、独立可変周波数駆動装置によって制御される専用の５馬力インバーターデューティ３相電気モータである。他の実施形態では他の駆動モータを用いることができる。
【００１６】
２つのスラッジキャリヤ４４は、これらの端部が移送ハイジング５０によって互いに連結され、移送ハウジング５０は、各々これらを通るスラッジ通路を有し、かかるスラッジ通路により、スラッジは、一方のスラッジキャリヤ４４を通って軸方向に流れ、移送ハウジング５０内のスラッジ通路を通って流れ、そして他方のスラッジキャリヤ４４を通って他方の方向に軸方向に流れることができる。
【００１７】
図７は、入口４０からのスラッジ乾燥機組立体中のスラッジ流れの概略等角図である。スラッジがスラッジキャリヤ４４を通って循環して動いているとき、スラッジ中の水が沸騰して除かれる。スラッジからの固形燃料材料が十分に乾燥すると、この固形燃料材料は、スラッジキャリヤ４４の側部及び対応のシェル４２に形成されている１つ又は２つ以上の乾燥燃料出口５４を通ってスラッジ乾燥機組立体１４を出る。乾燥燃料出口５４は、一次水蒸気からのスラッジ材料の隔離状態を維持するようスラッジキャリヤ４４とシェル４２との間で封止されている。図示の実施形態では、乾燥燃料出口５４は、長方形の開口部であり、ただし、乾燥燃料出口は、他の形状（すなわち、正方形、丸形、楕円形など）及び寸法を有することができる。
【００１８】
作用を説明すると、スラッジ乾燥機組立体１４内のスラッジレベルは、追加の湿潤スラッジが移送オーガ５２（図６）によってスラッジキャリヤ４４中に送り込まれると、増大する。スラッジキャリヤ４４を通って動いているスラッジ内の固形分は、代表的には、これらが乾燥を燃料出口５４に至る時点までに十分に乾燥し、十分に乾燥した状態の固形燃料材料は、乾燥燃料出口５４からこぼれ出て以下に説明する乾燥燃料ホッパ５６（図２）中に入る。スラッジが回転中の中空オーガ４６を経てスラッジキャリヤ４４を通って動いているスラッジが砕けやすいままの状態であるようにするために、適量の乾燥スラッジは、再循環して入口４０に隣接したところで乾燥システムの始まりのところに戻る。スラッジのうちの何割かは、多数回にわたってスラッジ組立体を通って再循環するのが良く、その後、乾燥燃料ホッパ５６（図２）中に入る。
【００１９】
また、乾燥中のスラッジのこの再循環はスラッジが「ねばねばした」段階と称される状態に達するのを阻止し、この場合、「ねばねば」段階では、スラッジ含水量は、乾燥物の１キログラム当たり約０．３５２３ｋｇＨ2Ｏ又は２５％〜７５％乾燥固形分である。スラッジが流体のような特性を示す「湿潤」又は「ペースト」ゾーンの場合とは異なり、「ねばねば段階」では、スラッジとスラッジキャリヤ４４の加熱された壁との接触度は、劇的に減少し、これは、蒸発率にマイナスの影響を及ぼす。スラッジが「ねばねば」段階を超えて「粒状」段階まで乾燥すると、乾燥中のスラッジは、スラッジキャリヤ４４の加熱状態の壁との均一な接触状態をますます維持し、それにより、蒸発率がその元の値に戻ることができる。熱伝達効率の減少に加えて、「ねばねば」ゾーン中の材料は、かなり高い剪断強度を示し、その結果、スラッジ材料は、回転オーガ４６によって運ばれるのではなく、回転オーガ４６にくっつく恐れが高くなる。幾分かの乾燥スラッジの材料の再循環は、スラッジ乾燥機組立体の内容物が「粒状」ゾーン内に又はこの近くに常時留まるようにするのを助け、それにより「ねばねば」ゾーンの形成が回避される。
【００２０】
図５に示されている例示の実施形態では、スラッジ乾燥機組立体１４の同心管状設計は、耐久性が極めて高い。しかしながら、乾燥燃料出口５４は、加圧管状シェル４２の側壁を貫き、それにより管状構造が弱体化する場合がある。したがって、１つ又は２つ以上の補剛リブ６４が乾燥燃料出口５４の周りでシェル４２に取り付けられ、それにより構造的健全性を維持するのを助けるとともに管状構造体が乾燥機組立体内の一次水蒸気の熱及び圧力を受けて可塑変形するのを妨げる。
【００２１】
スラッジキャリヤ４４からの乾燥後の固形燃料材料の除去に加えて、スラッジから遊離したスラッジ蒸気は、各スラッジキャリヤ４４の内部領域と連通状態にある蒸気出口ポート６６を通ってスラッジ乾燥機組立体１４から除去される。スラッジ蒸気は、蒸気出口ポート６６から導管を通って水処理システム１６（図１）まで流れ、これについては、以下に詳細に説明する。図示の実施形態では、少なくとも１つの蒸気出口ポート６６がスラッジ乾燥機組立体の各端部のところに設けられ、ただし、出口ポートを他の位置に配置しても良い。
【００２２】
一次水蒸気からの熱がスラッジに伝達されているとき、一次水蒸気が冷却し、その結果、スラッジ乾燥機組立体１４が凝縮器として働き、この場合、一次水蒸気は、シェル４２内で凝縮して一次液体水になる。凝縮液は、スラッジから隔離されたままであり、これを凝縮液サイホン管組立体によってシェル４２から除去され、凝縮液サイホン管組立体は、一次液体水を抽出してこれを１本又は２本以上の一次水ライン６２中に差し向け、これら一次水ライン６２は、一次液体水を一次水回路２１（図１）に沿ってスラッジ乾燥機組立体１４から運び去る。図２に示されている例示の実施形態では、スラッジ乾燥機組立体１４は、システム１０内に設けられており、シェル４２及びスラッジキャリヤ４４は、水平に対して傾けられ、例えば、約１°の傾斜角をなしており、それによりサイホン管組立体による一次水の流出が容易になる。流出された一次液体水は、ボイラ２０及び蒸気エンジン２６によって使用できるよう一次水回路２１に沿って循環して戻され、その後、再び水蒸気としてスラッジ乾燥機組立体１４に戻る。
【００２３】
図８は、スラッジを混合して乾燥させるために排気された一次水蒸気によって最大約１００ｐｓｉｇ及び３２８°Ｆ（１６４．４℃）まで加熱された複数の回転及び静止圧力容器を含む別の実施形態としてのスラッジ乾燥機組立体７０の部分等角図である。図示の乾燥機組立体７０は、回転可能なオーガ７４を収容した閉鎖密閉トラフ７２を有し、回転可能なオーガ７４は、スラッジをトラフ７２に沿って軸方向にトラフ７２の一端部のところに設けられた出口に向かって移動させる。トラフ７２は、一端部のところに設けられている入口を通って湿潤スラッジの流れを受け入れ、その結果、オーガ７４の少なくとも一部分がスラッジ内に位置するようにする。トラフ７２は、トラフ７２内のコンポーネントを示すために分かりやすくする目的で蓋又は端部を図示しない状態で図８に示されている。蓋及び端部は、乾燥プロセス中、スラッジ及び遊離スラッジ蒸気を完全に収容するようトラフ本体７６に封着されている。一実施形態では、油圧作動式蓋により、スラッジ乾燥機組立体７０の内部コンポーネントの全てに対する完全かつ容易な接近が可能であるとともにトラフ７２内への蒸気、煙、及びガスの密封が可能である。したがって、トラフ７２内のヘッドスペースからのスラッジ蒸気及び揮発物は、浄化（すなわち、水蒸気）及び／又は再燃焼（すなわち、ガス及び／又は揮発物）のために捕捉されて再処理される。
【００２４】
図９は、オーガ７４が取り外された状態で示されている蒸気加熱式トラフ７２の拡大等角図である。トラフ７２は、細長いマニホルドパイプ８０によって相互に連結された複数の静止状態の互いに間隔を置いて配置された湾曲している水蒸気管７８を収容しており、マニホルドパイプ８０は、蒸気タービン２６（図１）から高温排出一次水蒸気を受け入れてこの一次水蒸気を湾曲水蒸気管７８に均等に分配する。したがって、スラッジが入口の近くでトラフ７２に入ってオーガ７４を経てトラフ７２に沿って移動しているときに、スラッジは、湾曲水蒸気管７８の少なくとも一部分にわたって移動し、それにより、スラッジを沸騰させるとともに乾燥させる。スラッジがトラフ本体７６の端部のところの出口に達するときまでに、スラッジは、十分に乾燥している。加うるに、一次水蒸気は、湾曲水蒸気管７８内で凝縮し、凝縮液が一次水回路２１に連結されている戻りマニホルドパイプ８２内に集められる。
【００２５】
図１０は、トラフ７２から分離された状態で示されている蒸気加熱式加圧オーガ７４の拡大等角図である。オーガ７４は、排出一次水蒸気を受け入れる中空の中央シャフト８４を有している。オーガ７４は、複数の湾曲した水蒸気管８６を更に有し、水蒸気管８６は、中央シャフト８４の内部と連通した状態で中央シャフト８４から螺旋状に遠ざかるように半径方向に延びる。したがって、湾曲水蒸気管８６は、中央シャフト８４から一次水蒸気を受け入れる。
【００２６】
オーガ７４は、湾曲水蒸気管８６がトラフ７２内の水蒸気管７８相互間の空間を通過するようトラフ７２内で回転するように構成されている。オーガの湾曲水蒸気管８６を中央シャフト８４に対して僅かに傾斜させるのが良く、それにより、これら湾曲水蒸気管８６がスラッジに係合してこのスラッジを湾曲水蒸気管７８上でトラフ中を軸方向に押し、それによりスラッジを加熱して沸騰させる。中央シャフト８４及び湾曲水蒸気管８６内の高温一次水蒸気もまた、スラッジを加熱し、その結果、一次水蒸気がオーガ７４内で凝縮する。オーガの中央シャフト８４の一端部は、凝縮液を一次液体水としてオーガから外方に、そして一次水回路２１（図８）に沿って差し向ける凝縮液出口を有する。図示の実施形態では、回転オーガ７４は、混合作用をもたらし、この混合作用は、スラッジをトラフ７２の一端から他端に移動させるセルフレベリング効果をもたらす。オーガ７４はまた、乾燥燃料出口から出る乾燥固形燃料材料を計量する。少なくとも１つの実施形態では、１つ又は２つ以上の乾燥燃料オーガを乾燥燃料出口に隣接したところでトラフ７２に連結し、それにより乾燥固形燃料材料を乾燥燃料ホッパ５６まで運ぶのが良い。
【００２７】
図１１及び図１２は、トラフ本体７６、湾曲水蒸気管７８、及び軸方向に延びるマニホルドパイプ８０を備えたトラフ７２を有していて、図８と関連して上述したスラッジ乾燥機組立体７０と実質的にほぼ同じスラッジ乾燥機組立体７０の別の実施形態の等角図である。したがって、湾曲水蒸気管７８及びマニホルドパイプ８０を備えたトラフ７２は、一次水蒸気によって加熱される静止圧力容器を構成している。この変形実施形態では、オーガ９０がトラフ７２内に回転可能に配置された状態で駆動モータ９２によって駆動される。
【００２８】
オーガ９０は、実質的に中空の中央シャフト９４を有し、中央シャフト９４は、これから半径方向に突き出た複数の中空の真っ直ぐなフィンガ管９６に連結されている。フィンガ管９６の各々は、オーガ９０が回転し、そして蒸気加熱式フィンガ管９６がスラッジ中を動いて乾燥中のスラッジを乾燥燃料出口に向かって軸方向にゆっくりと移動させているときに追加の強度及び剛性をそれぞれのフィンガ管９６にもたらすよう中央シャフト９４に固定された支持ウェブ９８を有している。一実施形態では、支持ウェブ９８もまた、中央シャフトの長手方向軸線に対して傾けられるのが良く、支持ウェブ９８は、混合を容易にするとともに／あるいは乾燥中のスラッジをトラフ７２の長さに沿って小刻みに移動させるようスラッジの一部分に係合することができる。
【００２９】
例示目的で、オーガ９０の中央シャフト９４は、２４インチ（６０．９６ｃｍ）直径の剛性管であり、この管は、この管の周りの長さに沿って分布して設けられた約１４０本の突出した５インチ（１２．７ｃｍ）フィンガ管９６に作動的に連結されている。フィンガ管９６は、作動中、一次水蒸気の凝縮時に適正な凝縮液除去を保証するよう水蒸気充填式中央シャフト９４の内部に延びている。フィンガ管９６の各々及び関連の支持ウェブ９８は、駆動モータの最大トルクがフィンガ管９６のうちの単一の１本の端部に十分にかけられた場合、駆動モータの最大トルクの力に対応するよう構成され、他方、実際の材料応力をオーガの設計圧力及び温度、例えば最高約１００ｐｓｉｇ及び３２８°Ｆ（１６４．４℃）について材料の許容応力以下に維持する。一実施形態では、フィンガ管９６は、２本のフィンガ管９６が当初、スラッジ材料に正確に言って同時には係合しない形態をなして中央シャフト９４の長さに沿って下方へ全体として螺旋に配置されたパターンで差し向けられ、それにより、衝撃荷重がオーガの丸１回転全体を通じて均等に分散している。加うるに、隣り合う平板状のフィンガ管グループが乾燥プロセス中、トラフ７２を通るスラッジの流れを容易にするために約４５°だけ回転的にオフセットしている。
【００３０】
上述したように、トラフ７２内で生じたスラッジ蒸気を蒸気出口から抜き出す。一実施形態では、蒸気出口は、トラフの端パネルに隣接して位置決めされており、スラッジは、乾燥プロセス中、この蒸気出口に向かって移動する。トラフ７２から取り出されたスラッジ蒸気は、水処理システム１６中に流れ込み、ここで、スラッジ蒸気は、以下に詳細に説明するように、清浄にされて集められる。
【００３１】
一実施形態では、システム１０は、非常に湿潤した状態のスラッジ（例えば、固形分が約１５％以下の固形物から成るスラッジ）を処理するために用いられる。システム１０は、２段スラッジ乾燥機システムを利用して湿潤スラッジを乾燥させ、２段スラッジ乾燥機システムは、高圧第１段乾燥機組立体２００及び低圧第２段乾燥機組立体２２０を含む。図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明の実施形態としての高圧第１段乾燥機組立体２００の等角図である。第１段乾燥機組立体２００は、細長い大径の外側パイプ２０２を含み、この外側パイプは、１本又は２本以上のタイロッド２０５によって互いに構造的に相互連結された複数の互いに間隔を置いた状態で軸方向に整列した円板状スクレーパ又はスクレーパディスク２０４を収容している。この説明を分かりやすくする目的、外側パイプ２０２は、内部コンポーネントを見えにくくするのを避けるために全体として透明なものとして図１３Ａ及び図１３Ｂに示されている。
【００３２】
各円板状スクレーパ２０４は、他の円板状スクレーパ２０４に設けられた孔２０６と軸方向に整列した複数の孔２０６を有している。複数の水蒸気管２０８が実質的に、外側パイプ２０２の長さに沿ってかつ円板状スクレーパ２０４の整列状態の孔２０６を通って延びている。円板状スクレーパ２０４は、外側パイプの内面に係合した支承体２０９を更に有している。外側パイプ２０２の端部は、水蒸気管２０８の内部と連通してマニホルド部分２１０に連結されている。マニホルド部分２１０のうちの１つ（すなわち、内側マニホルド２１０ａ）は、一次水回路に連結されるとともに蒸気エンジン２６（図１）から排出された高温一次水蒸気を受け入れるよう構成されている水蒸気入口ポート２０２を有している。一次水蒸気は、入口マニホルド２１０ａから外側パイプ２０２内の水蒸気管２０８中に流れる。
【００３３】
外側パイプ２０２は、スラッジ入口ポート２１１を有し、このスラッジ入口ポートは、極めて湿潤状態にあるスラッジの流れをパイプの内部領域中に差し向けて湿潤スラッジが高温水蒸気管２０８に直接係合するようにする。構造的に相互に連結されている円板状スクレーパ２０４は、往復動駆動シャフト２１２に連結され、この駆動シャフト２１２は、入口マニホルド２１０ａを密封的に貫通してアクチュエータ２１３、例えば油圧シリンダに結合している。アクチュエータ２１３は、駆動シャフト２１２を押したり引いたりし、それにより、円板状スクレーパ２０４をユニットとして外側管２０２内でかつ湿潤スラッジ中を前後軸方向に移動させる。水蒸気管２０２内の高温一次水蒸気は、スラッジ中の水を沸騰させてスラッジ水蒸気を発生させ、それによりスラッジの含水量を減少させる。
【００３４】
細長いオーガ組立体２１４がスラッジと係合可能に入口マニホルド２１０ａを密封的に貫通して外側パイプの内部領域中に延びている。スラッジが水の蒸発に起因して濃化しているとき、オーガ組立体２１４は、濃化されたスラッジを外側パイプ２０２に通して乾燥機組立体２０４の入口ポート２１１と反対側に位置する外側パイプ２０２の端部のところに設けられているスラッジ出口ポート２１５まで移動させるのを助ける。次に、抽出された濃化スラッジをスロットル２２０に通して圧力を減少させ、そしてこのスラッジを第２段乾燥機組立体２２０（図１４）中に差し向けるが、これについては、以下に詳細に説明する。
【００３５】
水蒸気管２０８中の一次水蒸気が湿潤スラッジを加熱して沸騰させているとき、一次水蒸気が凝縮し、その結果生じる一次液体水が水蒸気管２０８から流出して出口マニホルド２１０ｂ内の収集領域中に流れる。一次液体水は、収集領域から流れ出て一次水出口ポートを通り、そして一次水回路２１２内の液体水を冷却する放熱器又は放熱器１９０（以下において説明する）に結合された導管中に流れ込む。スラッジから遊離されたスラッジ蒸気を乾燥プロセス中加熱して高温状態に維持し、その結果、スラッジ蒸気が外側パイプ２０２内に位置している間に滅菌される。図１４で理解されるように、スラッジ蒸気は、回収ポート２１６を通って外側パイプ２０２から抽出され、そしてスラッジ蒸気を水処理システム１６まで運ぶスラッジ蒸気出口導管２１８内に入れられる。次に、スラッジ蒸気をサイクロン、１つ又は２つ以上の前置フィルタ（２５ミクロン以下のフィルタ）、及び１つ又は２つ以上の精密濾過用フィルタ（１ミクロン以下）により濾過する。次に、濾過済み・滅菌済みのスラッジ蒸気を第２段乾燥機組立体２２０中に差し向ける。
【００３６】
図示の実施形態では、第２段乾燥機組立体２２０は、トラフ７２内の湾曲水蒸気パイプ７８中に流れ、そして回転オーガ７４又は９０中に流れる高温水蒸気が、蒸気エンジンからの高温一次水蒸気ではなく、第１段乾燥機組立体２００（図１３）からの濾過・滅菌済みスラッジ蒸気であることを除き、図８〜図１０又は図１１及び図１２のスラッジ乾燥機組立体と実質的に同一である。この実施形態では、第１段乾燥機組立体２００からの濾過滅菌済みスラッジ蒸気からの熱は、第２段乾燥機組立体２２０中の糞便スラッジを乾燥させるために用いられる。したがって、この２段スラッジ乾燥機システムにより、一次水が実質的に同一の量である場合、処理されるべきスラッジの量を２倍にすることができる。
【００３７】
加熱加圧されたスラッジ蒸気が湾曲パイプ７８及び／又はオーガ７４／９０を通って流れた後、スラッジ蒸気が凝縮する。戻りマニホルドパイプ８２及びオーガの中空中央シャフト８４から抽出した結果としての凝縮液は、水処理システム１６に流れる。加うるに、第２段乾燥機組立体２２０内における乾燥プロセスにより、水が沸騰して乾燥糞便スラッジから除去され、スラッジ蒸気は、乾燥機組立体７０のトラフ７２から出て水処理システム１６（図１５）に流れる。
【００３８】
水処理システム
図１５は、水処理システム１６の概略流れ図である。スラッジ蒸気は、水蒸気濾過システム１００中に流れ、水蒸気濾過システム１００は、水蒸気をスラッジ蒸気中に存在する場合のある他の粒子から分離するサイクロンを含む。残りのガス及び粒子（例えば、揮発物又はＶＯＣなど）を燃焼器１８に運び戻して再燃焼させ、その結果、ＶＯＣを大気中に放出することなく壊し、それによりスラッジ処理中における大気中への悪臭の放出を著しく減少させ又はなくす。次に、分離されたスラッジ水蒸気を１つ又は２つ以上の前置フィルタ、例えば大孔フィルタ（すなわち、２５ミクロンフィルタ）に通し、次に精密濾過用水蒸気フィルタ（すなわち、１ミクロンフィルタ）に通す。次に、濾過後のスラッジ水蒸気は、凝縮器１０４に流れ、凝縮器１０４は、スラッジ水蒸気を凝縮させて結果的に生じた無菌液体水を収集する。濾過後のスラッジ水蒸気及び結果として生じる凝縮水は、幾分かの不純物を含んでいる場合があるが、濾過済み水蒸気及び凝縮液体水には病原体が存在しない。と言うのは、スラッジ蒸気は、スラッジ蒸気中に病原体が存在したとしてもこれを殺すのに十分長く極めて高い温度にさらされたからである。
【００３９】
次に、無菌水をばっ気法、次に漂白法、そして次に選択された浄化フィルタ、例えば１つ又は２つ以上のチャコールフィルタを用いる濾過法によって浄化する。浄化後の清浄な飲料水を次に清水貯蔵タンク１０８内に捕捉し、清水をここから計量分配し又は小出しすることができる。
【００４０】
図１６は、２段乾燥機組立体を用いる実施形態と関連した水処理システム１６の概略流れ図である。この実施形態では、第１段乾燥機組立体２００からの高圧スラッジ蒸気は、水処理システム１６を通って流れ、そして上述したように濾過され、次に、第２段乾燥機組立体２２０内で用いられる。第２段乾燥機組立体２２０内のスラッジ蒸気からの凝縮液を集めて水処理システム１６に通し、ここで、凝縮液を上述したようにばっ気法、漂白法、及び濾過法により浄化する。水処理システム１６に入った第２段乾燥機組立体２２０からのスラッジ蒸気もまた濾過し（すなわち、サイクロン、前置フィルタ、及び精密濾過用フィルタにより）、凝縮させ、そして結果的に生じた凝縮液を浄化して貯蔵タンク１０８内に集める。
【００４１】
乾燥固形燃料取り扱いシステム
次に、乾燥後の固形燃料材料が上述したようにスラッジ乾燥機組立体１４／７０／２００／２２０から出ているときの乾燥固形燃料材料に戻ってこれを参照すると、乾燥固形燃料材料は、乾燥燃料ホッパ５６に入る。図１７は、補剛リブ６４に隣接したところでスラッジ乾燥機組立体１４に取り付けられている乾燥燃料ホッパ５６の等角図である。図１８は、スラッジ乾燥機組立体１４から取り出された状態で示されている乾燥燃料ホッパ５６の拡大部分透視等角図である。図示の実施形態の乾燥燃料ホッパ５６は、開放頂側部を通って乾燥固形燃料材料を受け入れるビンを有する。加熱コイル１１０がビンの側部に取り付けられており、この加熱コイルは、ビンを加熱してどのような源であってもこれからの液体としての水の凝縮の影響が乾燥固形燃料材料に及ばないようにする。加熱コイル１１０からの熱はまた、固形燃料材料を更に駆動することができる。一実施形態では、燃料ビンの加熱コイル１１０は、スラッジ乾燥機組立体１４（図１７）によって生じたスラッジ蒸気の一部分を受け入れる水蒸気コイルであるのが良く、その結果、ビンの内容物が約１２０℃（約２４０°Ｆ）を超える温度まで予熱されるようになる。
【００４２】
水又は水分が幾分ホッパ５６内に入り込んで乾燥固形燃料材料を浸軟させる場合、又は乾燥燃料固形材料が非常に湿っているので効率的に燃やすことができない場合、ホッパ５６を空にする必要がある。したがって、ホッパ５６は、湿潤燃料を湿潤スラッジ保持タンク３２（図１）に戻す湿潤燃料送り出しオーガ１１５を有する。
【００４３】
図１８及び図１９で理解されるように、図示の実施形態のホッパ５６は、ホッパビンの底部に結合された乾燥燃料コンベヤ１１２を有する。コンベヤ１１２は、燃料送り込みオーガ組立体１１４に連結され、この燃料送り込みオーガ組立体は、乾燥固形燃料材料を燃焼器１８（図１９）の火室又は流動床１１６まで運び、ここで、乾燥固形燃料材料が砂粒子が浮遊している状態の中で燃やされる。図示の実施形態では、送り込みオーガ１１４は、乾燥固形燃料材料を流動床１１６よりも約１２ｃｍ（４．５インチ）上方のところでしかも燃焼ファンから受け取った燃焼用空気の流れとほぼ同じ高さのところで流動床燃焼器１８中に送り込み、これについては以下に詳細に説明する。図示の実施形態は、乾燥燃料送り込みオーガ組立体１１４を利用しているが、固形燃料材料を燃焼器中に提供するためには他の燃料送り出しシステムを用いる必要があり、かかる燃料送り出しシステムとしては、重力供給式システム、又は他のペイン（pain）システムが挙げられる。
【００４４】
一実施形態では、廃棄物処理システム１０（図１）は、必要ならば乾燥固形燃料材料と一緒に流動床燃焼器１８内で燃やすことができる補助燃料、例えば石炭、木材ペレット、有機ごみ又は他の適当な乾燥燃料を収容した補助乾燥燃料ホッパ１１８（図１）を含むのが良い。補助乾燥燃料ホッパ１１８は、燃焼器１８に連結されていて補助燃料を燃焼のために流動床１１６に送る送り込みオーガ１２０（図１９）を更に有する。送り込みオーガ１２０は、砂、石灰石又は他の選択された床材料を燃焼器１８の流動床１１６に追加するために使用することも可能である。
【００４５】
燃焼器組立体
図１９に示されているように、流動床燃焼器１８は、乾燥固形燃料材料を燃やすとともにボイラ２０を加熱するようボイラ２０の下側部分に連結されている。図示の実施形態の燃焼器１８は、流動床１１６を収容した火室１２２及び関連の熱伝達機器を有する。図２０は、放出オーガ１２８によって灰又はアッシュ放出ビン１２６に連結されている火室１２２の部分切除等角図である。図２２は、火室１２２から取り外された状態で示された空気分配火格子１３０の拡大等角図である。図示の空気分配火格子１３０は、流動床１１６を均一かつ安定した仕方で流動化するよう構成され、この空気分配火格子は、燃焼器組立体１８内における燃焼プロセスのための一次燃焼用空気を供給する。図示の流動床１１６は、砂から成るが、石灰石若しくは他の適当な材料又はこれらの混合物を用いることができる。空気分配火格子１３０は、反り、制動、又は詰まりなく長期間にわたって動作するよう構成されている。空気分配火格子１３０はまた、これを容易にかつ迅速に交換し又は補修して燃焼器１８及び関連システム１０の停止時間を最小限に抑えることができるような仕方で火室１２２内に組み込まれている。
【００４６】
空気分配火格子１３０は、空気入口１４２を備えた断熱空気分配パイプ１４０及び空気入口１４２の下流側で空気分配パイプ１４０に連結された複数のスパージャ型空気マニホルド管１４４を有する。マニホルド管１４４は、互いに平行でありかつ互いにかなり近接した状態で間隔を置いて配置されており、それにより灰及び小さな砂粒子が放出オーガ１２０による放出ビン１２６（図２０）への除去を可能にするようマニホルド管１４４相互間に容易に落下することができる。しかしながら、互いに間隔を置いて設けられたマニホルド管１４４は、クリンカ（焼塊）及び大きな未燃焼材料が放出オーガ入口中に落下するのを阻止する。各マニホルド管１４４は、火格子フォーマットの状態で分布して配置された複数のバブルキャップ空気ノズル１４６に連結されている。バブルキャップ空気ノズル１４６は、火室内での均一な流動化を可能にするよう流動床１１６の上方でフリーボード部分中への滑らかでありかつ均等な空気分布をもたらす。
【００４７】
図２１に示されている例示の実施形態では、空気分配火格子１３０は、インライン型バーナ組立体１３８に連結されており、インライン型バーナ組立体１３８を作動させると、例えば流動床１１６（図２０）の初期始動及びウォームアップ中、到来する燃焼用／誘導用空気を必要に応じて予熱することができる。インライン型バーナ組立体１３８は、燃焼ファン１４８からの空気の流れを受け入れるシュラウド付き加熱器１５０を含む。加熱器１５０は、燃焼用空気を空気分配火格子１３０（図２０）経由で流動床１１６に提供するよう空気分配パイプ１４０（図２２）の空気入口１４２に連結されている。図示の実施形態の燃焼ファン１４８は、約５０インチ（１２７ｃｍ）Ｈ2Ｏまで圧縮された最大７５０ｆｔ3（２１．２４ｍ3）／分の適当な流量で空気をもたらす。加熱器１５０は、必要なときに燃焼用空気を予熱するために天然ガス、プロパン、ブタン、又は他の適当な燃料で作動することができる。燃焼器１８が動作温度の近くまでいったんウォームアップすると、インライン型バーナ組立体１３８はもはや不要であり、燃焼ファン１４８は、固形燃料材料と一緒に燃焼のために加熱状態の空気を流動床１１６にもたらす。
【００４８】
ボイラ
燃焼器組立体１８は、ボイラ２０内に配置され、乾燥固形燃料材料を燃やしたときに生じる熱は、加熱状態の排出ガスの連続した流れをもたらし、この加熱排出空気の流れは、排出ガス経路１５８（図２３）に沿ってボイラ２０を通って流れ、そして一次水経路１６０（図２４）に沿ってボイラ２０を通って全体として逆方向に流れている一次液体水の連続流れを沸騰させて高圧水蒸気を生じさせ、この高圧水蒸気は、蒸気エンジン２６（図１）に動力供給する。ボイラ２０及びそのコンポーネントを排出ガス経路１５８（図２３）と関連して、次に一次水経路１６０と関連して説明する。
【００４９】
図２３は、乾燥燃料燃焼器１８及びボイラ２０の拡大部分切除等角図であり、ボイラを通る加熱状態の排出ガス経路１５８を示している。ボイラ２０の下側部分は、流動床１１６内に少なくとも部分的に埋め込まれるとともにこの流動床のすぐ上に位置決めされた蒸発器１６２を有する。したがって、流動床１１６内で固形燃料材料を燃やしたことに起因して生じる高温の熱は、蒸発器１６２の周りを流れてこれを効率的に加熱する。排出ガス経路１５８は、蒸発器１６２から上方に、蒸発器１６２に連結された一次加熱器１６４上でこれに沿って、次に一次加熱器１６４に連結された二次加熱器１６６上でこれに沿って流れる。排出ガス経路１５８は、二次加熱器１６６から一次エコノマイザ１６８上でこれに沿って、次に二次エコノマイザ１７０上でこれに沿って流れる。排出ガス排出経路１５８に沿って流れる加熱排出ガスは、これが蒸発器１６２、一次加熱器１６４、二次加熱器１６６、一次エコノマイザ１６８、及び二次エコノマイザ１７０の各々に順次熱を伝達しているときに冷える。二次エコノマイザ１７０は、排気出口１７４に連結された状態でエコノマイザハウジング１７２内に収容されている。排気ガスが二次エコノマイザ１７０に達して二次エコノマイザ１７０上でこれに沿って流れるときまでに、排出ガスは、低位熱しか二次エコノマイザ１７０に伝達せず、その後、排気出口１７４を出る。
【００５０】
図２４は、排気出口１７４に連結されたエコノマイザハウジング１７２及びマルチクロン組立体１７６の拡大部分等角図である。排出ガスは、マルチクロン組立体１７６に入って１つ又は２つ以上の従来型サイクロンを通って流れ、それにより排出流から残存する灰又は粒子を除去し、それによりマルチクロン組立体１７６を出る清浄な排出ガスをもたらす。排出ガスを化学的に処理された水柱で泡立たせることができ、それにより追加の汚染物を除去し、その後大気に放出することができる。実質的に粒子のない排出ガスがマルチクロン組立体１７６を出て大気に開かれた排気筒１７８を通って流れる。図示の実施形態では、誘引ファン１８０がマルチクロン組立体１７６と排気筒１７８との間に配置され、この誘引ファンは、排気ガス経路１５８全体に沿うそして排気筒１７８から出る排気ガスの流れを容易にするよう構成されている。図示の実施形態では、ファン１８０は、約８インチ（２０．３２ｃｍ）のＨ2Ｏ真空を約７７５ｓｃｆｍの流量で引き込むことができ、ただし、他の実施形態では排出ガス経路１５８に沿う排気ガスの流れ及び流量を制御するために他のファン又は排気引き込みシステムを用いることができる。
【００５１】
図２５は、エコノマイザハウジング１７２の拡大部分等角図であり、このエコノマイザハウジングは、このハウジングの底部に設けられた灰収集領域１８２及び灰収集領域１８２に連結された灰オーガ１８４を有している。排出ガスがエコノマイザハウジング１７２に入るときまでに、排出ガスは、実質的に冷え、排出ガスとともに流れている場合のある重い灰粒子は、灰収集領域１８２中に落下してこの中に集まる。灰オーガ１８４は、集められた灰をエコノマイザハウジング１７２から運び去ってこれを収集ビン又は他の収集システム（図示せず）中に運び込むよう構成されている。
【００５２】
ボイラの前に位置する一次水回路
次に一次水経路１６０を参照すると、一次水の流れは、液相の状態でボイラ２０に入る。スラッジ乾燥機組立体１４と関連して上述したように、蒸気エンジン２６からの一次水流れは、スラッジ乾燥機組立体内で凝縮して液相になる。図１に示された例示の実施形態では、スラッジ乾燥機組立体１４からの一次液体水の流れは、放熱器又はラジエータ１９０を通過して一次水回路２１に沿う流れの続行に先立って、一次液体水を冷却するのを助けることができる。
【００５３】
一次水（「給水」と呼ばれる場合がある）が水蒸気／蒸気及び液相の状態で一次水回路２１を通って動いているとき、一次水のうちの何割かが失われる場合がある。例えば、何割かの一次水が、蒸気エンジン２６内での水蒸気のブローバイによって失われる場合があり、この場合、水蒸気がエンジン内のシリンダ壁に沿ってピストンの先へ抜ける。加うるに、一次水のうちの何割かがシステム１０から取り出されてシステム１０内の最も低い箇所のところで破棄される場合があり、沈殿して一次水から除去される場合のある使用済み化学物質又は鉱物が除去され、この沈殿除去は、ブローダウンと呼ばれている。水品質及びシステム１０に応じて、ブローダウンは、一次水の全流量の最大約５％となる場合がある。したがって、補給水を放熱器１９０から見て下流側に配置された水質調節装置１９２経由で一次水回路２１に追加するのが良い。
【００５４】
水質調節装置１９２はまた、化学物質又は添加剤を一次水に液相の状態にある間に添加することができる。幾つかの実施形態では、化学物質及び／又は添加剤が一次水回路２１に導入された補給水に添加される。例えば、補給水は、一次水回路に入る前に化学添加剤により軟化させる（軟水にする）のが良く、その後この補給水が一次水回路に入ってボイラ２０内のパイプのスケーリングを減少させる。化学添加剤はまた、加熱効率に悪影響を及ぼす場合があり又は一次水を一次水回路２１内で流通させる導管の動作寿命を潜在的に短くする場合のある不純物及び腐食生成物を最小限に抑えるよう使用できる。加うるに、水質調節装置１９２を用いると、硬水としての公用水である場合がある到来する水を処理することができ、その後補給水が一次水回路２１中に追加される。
【００５５】
一次水は、水質調節装置１９２から流れて給水タンク１９４内に集められ、その後、一次液体水がボイラ２０内に導入される。給水タンク１９４は、一次水回路２１中の損失を計算に入れて、一次液体水が戻された後にシステムが適当な品質の補給水及び化学物質を測定して追加する仕方を有するようにするレベルスイッチを有するのが良い。一次液体水は、給水ポンプ１９６によって給水タンク１９４から引き出され、この給水ポンプ１９６は、一次液体水をボイラ２０中にポンプ輸送する。
【００５６】
ボイラ内の一次水経路
次にボイラ２０に戻ってこれに着目すると、図２６は、ボイラ２０を通る一次水経路１６０を示す拡大部分切除等角図である。給水ポンプ１９６（図１）から受け取った一次液体水は、低温の加圧水として二次エコノマイザ１７０に隣接して位置する水入口１９８からボイラ２０中に導入される。ポンプ１９６からの低温一次水は、約４１３０ｋＰａ（６００ｐｓｉａ）まで加圧され、そしてこの低温一次水は、二次エコノマイザ１７０を通って流れ、この一次水は、ボイラ２０内の排出ガス経路１５８（図２３）の最も低温の部分のところで排出ガスによって加熱される。図示の実施形態では、二次エコノマイザ１７０は、一次液体水をその飽和点まで加熱し、この飽和点は、４．１３５ＭＰａで約５２５Ｋである。
【００５７】
一次水は、二次エコノマイザ１７０から一次エコノマイザ１６８を通って流れ、この一次エコノマイザ内において、一次水がその沸点まで加熱される。一次水は、水蒸気として一次エコノマイザ１６８から流れ出て蒸気ドラム１９９中に流れ込み、ここで、乾燥した飽和蒸気が飽和液体から分離される。蒸気ドラム１９９内の飽和液体が蒸発器１６４中に戻されて再導入される。乾燥一次水蒸気は、蒸気ドラム１９９から流れ出て順次二次及び一次加熱器１６６，１６４を通って流れる。一次水蒸気は、高温過熱蒸気として一次加熱器１６４を出、この高温過熱蒸気は、蒸気エンジン２６に通じる一次水経路１６０の下流側部分に沿ってボイラ２０から流れ出る。
【００５８】
図２３及び図２６に示されているボイラ２０は、２つの加熱器１６４／１６６及び２つのエコノマイザ１６８／１７０を有しているが、他の実施形態のボイラ２０は、加熱器を１つしか備えておらずしかも／あるいはエコノマイザを１つしか備えていなくても良い。例えば、図２７は、変形実施形態のボイラ組立体２２２の配管コンポーネントの部分切除等角図であり、このボイラ組立体２２２は、蒸発器２２８及び蒸気ドラム１９９に結合された加熱器２２４を１つだけ、そしてエコノマイザ２２６を１つだけ有する。この変形実施形態では、蒸気ドラム１９９は、蒸発器２２８の反対側の側部に水壁２３２を形成する複数の垂直パイプに連結され、このことは、蒸発器２２８、流動床１１６、及び火室１２２を遮蔽して水壁相互間の熱を保持するとともに水壁２３２を通って流れている飽和水を加熱するのを助ける。したがって、水壁２３２の使用は、ボイラ内で必要な耐火材の量をなくし又は減少させるのに役立つ。
【００５９】
図２８及び図２９は、別の実施形態によるボイラ２４０の等角図である。ボイラ２４０は、図２７に類似したコンポーネントレイアウトを有し、１つの加熱器２２４及び１つのエコノマイザ２２６が蒸発器２２８に横付けに配置されており、それにより、流動床１１６の上方の蒸発器区分内における著しく大きなフリーボードの実現が可能である。この実施形態は、蒸気ドラム１９９から延びる水壁２３２を更に有する。加うるに、ボイラ２４０は、ハウジング２４１を有し、加熱器２２４、エコノマイザ２２６、及び蒸発器２２８は各々、ハウジング２４１に連結された１本若しくは２本以上のレール又はスライダ上に可動的に支持されたフレーム構造体２４２に取り付けられている。
【００６０】
各フレーム構造体２４２及びそのそれぞれのボイラコンポーネント（すなわち、加熱器２２４、エコノマイザ２２６、及び／又は蒸発器２２８）は、開放露出位置（図２８）と閉鎖動作位置（図２９）との間で引き出しの動作に類似した並進可能な仕方でハウジング２４１に対してユニットとして動くことができる。加熱器２２４、エコノマイザ２２６、及び／又は蒸発器２２８のうちの任意のもの又は全てをシステム１０（図１）が稼働していないときに例えば保守又は交換のためにモジュール方式で開放露出位置に動かすことができる。ボイラコンポーネントを開放露出位置に動かすことができる前に、一次水経路１６０を構成する相互に連結されている状態の配管のうちの幾つかを切り離すことが必要な場合がある。加熱器２２４、エコノマイザ２２６、及び／又は蒸発器２２８を摺動させてハウジング２４１内に及び閉鎖動作位置に戻すことができ、そして相互連結配管を再連結することができる。このモジュール方式は、システム１０の潜在的な停止時間並びにボイラ２４０の定期的な保守を実施する上でのコストを大幅に減少させることができる。
【００６１】
別の実施形態では、ボイラ２０は、中央燃焼室及び流動床を有する同心ボイラであるのが良い。全体として円筒形の蒸発器が燃焼室と同軸に配置され、加熱器とエコノマイザは、蒸発器の外方に半径方向に同心状に設けられている。他の実施形態では、他の形態及び／又はコンポーネント及び／又はコンポーネント配置を有するボイラを有することができる。
【００６２】
パワープラント
図３０は、蒸気エンジン２９によって駆動される発電機２８を備えたパワープラント組立体２２の等角図である。図示の実施形態では、発電機２８は、最大約１５０ｋＷ（２００ｈｐ）の動作出力を備えた１７５ｋＷ誘導発電機である。発電機２８から生じた電気は、所内動力に電力供給するために利用され、かかる所内動力としては、空気ブロワ、ポンプの全て、オーガを回転させるモータなどが挙げられる。過剰の電気は、局地的使用に利用でき又は選択された送電網に提供できる。
【００６３】
発電機２８を駆動する蒸気エンジン２６は、ボイラ２０（図１）から過熱一次水蒸気を受け入れ、そして一次水蒸気は、エンジン内で約２０７ｋＰａ（約３０ｐｓｉａ）まで膨張する。蒸気エンジンは、最高約４８０℃（９００°Ｆ）までの温度で高温水蒸気を利用するとともに長い持続時間にわたり高圧、例えば約４１３０ｋＰａ（６００ｐｓｉａ）で動作するよう構成されたヘッド組立体３００を備える多気筒往復動ピストンエンジンである。図示の実施形態では、エンジン２６は、６気筒エンジンであり、ただし、他のエンジン、例えばＶ‐８往復動ピストンエンジンを用いることができる。
【００６４】
図３１は、ブロックから取り外されたエンジンのヘッド３０１の部分切除拡大平面等角図である。図示のヘッド組立体３００は、鋼で作られていて各シリンダについて水蒸気入口ポート３０２を有するヘッド３０１を含む。水蒸気入口ポートは、全体としてシリンダヘッドの頂部に設けられている。ヘッド組立体３００は、各シリンダについてポペット弁３０６及び関連のロックアーム３０８を備えた弁トレーン３０４を含む。カムシャフト３１０が吸気及び排気ポペット弁３０６ａ，３０６ｂの各々について複数の正確に輪郭付けられたカム３１２を有する。カムシャフト３１０及び関連のカム３１２の回転により、蒸気エンジン２６の特定の動作パラメータについて吸気弁３０６ａ及び排気弁３０６ｂの開閉が制御される。
【００６５】
蒸気エンジン２６の往復動水蒸気サイクルは、エンジンのシリンダ内におけるエンジンのピストンの２ストロークにわたって起こる４つの別々の事象から成る。上死点（ＴＤＣ）で始まり、シリンダの吸気弁３０６ａが開き、過熱高圧水蒸気（ボイラから受け入れた）は、水蒸気入口ポート３０２を通ってシリンダ内に流れ、その間、ピストンは、下死点（ＢＤＣ）に向かって下方に動く。水蒸気の指定されたカットオフ体積では、吸気弁３０６ａが閉じ、ピストンがＢＤＣまでの動力又はパワーストロークを完了する。ＢＤＣでは、排気弁３０６ｂが開き、ピストンがＴＤＣに向かって上方に動くと排気用ストロークが始まる。ＴＤＣの前の指定された時期に、排気弁３０６ｂが閉じ、したがって、シリンダ圧力がボイラ圧力の近くまで上昇する。これにより、吸気弁３０６ａが開いているときに、絞り損失が最小限に抑えられる。
【００６６】
図示の実施形態の蒸気エンジン２６が約４１３０ｋＰａ（６００ｐｓｉａ）のボイラ圧力に基づいて水蒸気で動作しているとき、吸気及び排気弁３０６ａ，３０６ｂは、ボイラ圧力及びエンジントルクの限度が所与の場合、エンジンの効率及び出力を最大にするために正確なカム輪郭及び弁トレーン装置により注意深く制御されなければならない。図示の実施形態では、約４１３０ｋＰａ（６００ｐｓｉａ）のボイラ圧力では、各シリンダに関するカットオフ比（すなわち、シリンダのカットオフ容積と全容積の比）は、約１１％である。したがって、吸気弁３０６ａは、シリンダの１１％を高圧一次水蒸気で満たすのに十分に長く開かれなければならない。蒸気エンジン２６（図３０）は、約９．８の圧縮比のエンジンについて約７０ｃｃの典型的な従来の間隙容積ではなく、約１７．７ｃｃの間隙容積を提供するよう構成されている。１７．７ｃｃのこの間隙容積は、１１％の所望のカットオフ比を達成するために２８°のクランクシャフト回転をもたらす。カムシャフト３１０は、クランクシャフトの２倍早く回転するので、カムシャフト３１０及びカム３１２は、１４°の回転内で各吸気弁３０６ａを開閉しなければならない。この迅速な動作は、カム輪郭及び吸気弁３０６ａの形態によって制御される。
【００６７】
図３１及び図３２は、ヘッド組立体３００の拡大断面図であり、吸気カム３１２ａ、吸気弁３０６ａ、及び関連のロックアーム３０８ａを示している。図示の実施形態のエンジンのカットオフ比が１１％に過ぎないものであると仮定すると、各吸気カム３１２ａのためのカム輪郭、それぞれのロックアーム３０８ａを迅速かつ正確に回動させて関連の吸気弁３０６ａを開閉するよう構成された極めて小さなローブ（突出部）３１４を含む。この小さなローブの形状は、カム輪郭上にかなり急峻な移行領域３１６を備えなければならず、それによりカムフォロア３１８が辿らなければならない実質的に凹状で半径の小さな曲線が作られる。図示の実施形態では、カムフォロア３１８は、それぞれの吸気カム３１２ａの上方でロックアーム３１８ａ内に設けられた１対の軸受３２０によって回転可能に支持された回転カムフォロアである。回転カムフォロア３１８及びロックアーム３０８ａ内の軸受３２０のこの配置により、カムフォロア３１８は、エンジン２６の作動中、慣性負荷を取り扱うことができる。
【００６８】
図３３に示されているように、吸気弁３０６ａが閉じられているとき、その弁ヘッド３１９は、ヘッド３０１内の弁座３２１の頂部上に封止可能に載り、水蒸気入口ポート３０２は、一次水蒸気を吸気弁３０６ａの上方に（すなわち、弁ヘッドの頂部上に）送り出す。弁トレーン３０４は、カムフォロア３１８がそのそれぞれのカム３１２の上方に垂直に位置決めされた状態で構成さており、カムフォロア３１８は、ロックアームのピボットピン３２２から間隔を置いて配置されている。また、ロックアーム３０８の遠位端部は、吸気弁のシャフト３２６の頂部に螺着されたカラー３２４の底面の下に位置決めされた状態でこれに当接している。吸気カム３１２ａが回転し、カムフォロア３１８が小さなローブ３１４に係合すると、ロックアーム３０８は、ピボットピン３２２を中心として上方に回動して吸気弁３０６ａを上方に引き、それにより弁ヘッド３１９を弁座３２１から離床させ、それにより吸気弁３０６ａをちょっとの間開く。したがって、吸気弁３０６ａは、プルポペット弁（pull poppet valve ）である。カムのローブ３１４がカムフォロア３１８を通過すると、吸気弁３０６ａが迅速に閉じられる。吸気弁３０６ａとは異なり、排気弁３０６ｂは、かかる迅速な応答作用を必要とせず、この排気弁は、プッシュポペット弁（push poppet valve）であって良い。
【００６９】
図示のシリンダヘッド形態は、高温高圧水蒸気がシリンダヘッドの頂部上に位置するようなものであり、入口弁３０６ａは、高圧水蒸気と同じ側に位置する必要があり、そうでなければ、入口弁３０６ａは、水蒸気圧力によって開くことになる。入口弁の位置が水蒸気入口ポート４０２の下でヘッドの頂部上に存在していると、高圧水蒸気は、吸気弁３０６ａを閉鎖状態に保持する。図示の実施形態では、吸気弁３０６ａは、ばね３２８に連結され、ばね３２８は、追加の力をもたらして吸気弁を持ち上げて開くのを助け、それによりカットオフ容積（１１％以下）を達成するためのピストンがＴＤＣから動くと、水蒸気をシリンダ中に入れる。
【００７０】
図示の実施形態の蒸気エンジン２６の構成はまた、特に極めて長い期間にわたって高いＲＰＭ（すなわち、１８５０以下）では、作動中におけるエンジンの温度制御を向上させることができる。水蒸気圧力がピストンの各側に交互に加えられ、ピストンの各側で交互に排気される複動シリンダを用いる従来型蒸気タービンとは異なり、図示の実施形態の蒸気タービン２６は、単動シリンダを有する。水蒸気が特に低動作温度で（すなわち、始動の際）ピストンの周りで漏れるのを回避するため、本発明のエンジン２６は、エンジンの温度を制御するために放熱器と加熱器の両方を備えたエンジン中に入れられる液体冷却剤を利用する。エンジン２６が始動していてまだウォームアップされていないとき、加熱器は、エンジンのシリンダを水の沸点よりも十分に高い温度に保ち、したがって、水蒸気が凝縮することはない。高圧水蒸気が高温なので、エンジンがいったん作動すると、温度制御システムは、冷却モードにある。したがって、温度制御システムは、エンジン温度を注意深く制御し、エンジン２６が油を劣化させる高すぎる温度になるのを阻止するとともに低すぎる温度（すなわち、約１６０°Ｆ（７１．１℃）未満）になるのを阻止し、この場合、クランクケース内の油及びブローバイによりピストンを越える水が混じり合って分離するのが困難なエマルションを形成する。
【００７１】
制御装置
図示の実施形態の糞便スラッジ廃棄物処理システム１０は、通常の作動中、オペレータからの監督を最小限にした状態で、相互接続されるとともにシステム１０全体の制御を可能にするよう構成された複数の自動化されるとともに一体化されているコンピュータ化制御装置を更に含む。機器及びプロセスの制御及び監視は、主として、センサからの入力を集めて制御機器、例えば弁及びモータについて出力レベルを設定する中央プログラム可能論理制御装置（ＰＬＣ）によって達成される。ＰＬＣはまた、発電システム及び始動中に用いられるプロパンバーナに関する専門的制御装置の動作を制御するよう構成されている。ＰＬＣはまた、システム全体を管理可能なサブシステム、例えば清水／水蒸気、燃焼、燃料取り扱い、及び発電に分割するよう構成されている。制御入力がサブシステムを互いに所望の程度まで結合を解除するために設けられる。サブシステムは、個々の出力のための設定値を提供するよう制御ループに更に分割されるのが良い。
【００７２】
清水／水蒸気サブシステムは、一定の温度及び圧力で水蒸気をパワープラント２２に提供するとともに熱（水蒸気の形態で）をスラッジ乾燥機組立体１４に係合して十分に乾燥した固形燃料を生じさせるよう構成されている。制御ループがシステムに入る補給水の量、蒸発器に入る凝縮物の量、蒸気エンジンをバイパスする水蒸気の量、及びスラッジ乾燥機組立体に加えられる熱を調節するよう用いられる。清水／水蒸気サブシステムはまた、システムに入る外部からの水をモニタして外部からの水、例えば水道水をモニタするとともに処理し、そしてブローダウンシステムを通るボイラ水の全溶解固形分を制御するよう構成されている。
【００７３】
燃焼サブシステムは、清水／水蒸気サブシステムが水蒸気の正確な量及び正確な温度を生じさせるのを保つのに十分な熱を提供するよう構成されている。流動床を通る空気の流れを調節して始動中にプロパンバーナを動作させるとともに燃焼室内の空気圧力を制御する制御ループが設けられている。このシステムはまた、燃焼エミッション及び排気ガス取り扱い・保守仕事、例えば除去及び流動床材料交換をモニタする。
【００７４】
燃料取り扱いサブシステムは、正確な量の乾燥燃料を燃焼プロセスにもたらして乾燥プロセスから生じた廃水を取り扱うよう構成されている。正確な量の湿潤燃料を提供し、スラッジ乾燥機組立体内における固形燃料材料の停止時間を調節し、燃焼器中への乾燥固形燃料材料を計量し、そして水凝縮及び処理プロセスを取り扱うために制御ループが用いられる。
【００７５】
発電サブシステムは、電力を利用時に送電網に提供するよう構成されている。このサブシステムは、電力出力を調節するとともにエンジン絞りの調節によりエンジン速度及びトルクを調節する制御ループを含む。制御サブシステム及び低レベルループを高レベル制御装置に組み込んで始動及びシャットダウンシーケンスを取り扱うとともに非常時及び警報状況を適切に取り扱うのが良い。
【００７６】
上記のことから理解されるように、例示目的で本発明の特定の実施形態を本明細書において説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の改造を行うことができる。加うるに、特定の実施形態又は実施例との関連で説明した本発明の観点を他の実施形態において組み合わせることができ又は省くことができる。本発明のある特定の実施形態と関連した利点をこれら実施形態との関連で説明したが、他の実施形態もまた、かかる利点を奏することができる。加うるに、本発明の範囲に含まれるよう必ずしも全ての実施形態がかかる利点を奏する必要はない。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載による場合を除き、限定されることはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月2日(2018.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処理システムであって、
ボイラ組立体、蒸気エンジン組立体及び凝縮器を通って一次水を運ぶ一次水回路と、
スラッジ乾燥機組立体、および、湿潤スラッジをスラッジ乾燥機組立体に送り出すよう構成されたスラッジ送り出しシステムを含む廃棄物スラッジシステムであって、前記凝縮器は、前記スラッジ乾燥機組立体に取り付けられるとともに、第１の熱を湿潤廃棄物スラッジに送って廃棄物スラッジからの第１のスラッジ水を気化させるとともに廃棄物スラッジ中の固形燃料材料を乾燥させるよう構成された廃棄物スラッジシステムと、
前記スラッジ乾燥機組立体に連結されるとともに、気化された第１のスラッジ水を受け入れ且つ凝縮させて清浄な液体としての飲料水として収集部分中に収集させるよう構成された水収集システムと、
前記廃棄物スラッジシステム及び発電システムのボイラに連結された燃焼器システムであって、前記燃焼器システムは、前記廃棄物スラッジシステムからの乾燥した固形燃料材料を燃やして熱を前記ボイラ組立体中の水回路に提供するよう構成された燃焼器を含む燃焼器システムと、を備える廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、前記第１の乾燥機段は、廃棄物スラッジから気化されたスラッジ水を生じさせ、前記第２の乾燥機段は、前記第１の乾燥機段からの気化されたスラッジ水を用いて廃棄物スラッジを乾燥させる、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を含み、前記第１の乾燥機段は、前記スラッジ送り出しシステムからの廃棄物スラッジの実質的に連続した流れを受け入れるとともに部分的に乾燥した濃化廃棄物スラッジの実質的に連続した流れを前記第２の乾燥機段に提供し、前記第２の乾燥機段は、実質的に乾燥状態の固形燃料材料を前記燃焼器に提供し、前記第１及び前記第２の乾燥機段からの水が前記水収集システムに提供される、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記スラッジ乾燥器は、ハウジング内に回転可能な前進組立体を有し、前記回転可能な前進組立体は、廃棄物スラッジが乾燥するにつれて前記ハウジングを通って軸方向に廃棄物スラッジを移動させるように構成される、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記燃焼器部分は、流動床燃焼器組立体である、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記一次水回路、前記廃棄物スラッジシステム、前記水収集システム及び前記燃焼器システムは、フレームに取り付けられた状態で前記フレームと一緒にユニットとして運搬可能である、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項７】
前記一次水回路は蒸気動力供給式発電機に連結されている、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項８】
前記廃棄物スラッジシステムは、廃棄物スラッジと係合し、廃棄物スラッジシステムを通って廃棄物スラッジを前進させ、第１の熱の少なくとも一部を廃棄物スラッジに送る回転可能な加熱式オーガを含む、請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項９】
多機能湿潤廃棄物処理システムであって、
スラッジ乾燥機組立体であって、前記スラッジ乾燥機組立体は、水と固形廃棄物材料の混合物を含む湿潤スラッジを受け入れるよう構成されているスラッジ入口を備えた廃棄物経路を含み、前記スラッジ乾燥機組立体は、スラッジを乾燥させて固形廃棄物材料から水の少なくとも一部を分離し、それにより乾燥状態の固体燃料を提供するよう構成された乾燥機部分を含み、前記スラッジ乾燥機組立体は、第１の水出口、乾燥状態の廃棄物出口、及び、凝縮器部分を有し、前記凝縮器部分は、流体入口及び第１の流体出口を備えている流体経路を有し、前記流体経路は、前記廃棄物経路から隔離されているスラッジ乾燥機組立体と、
前記第１の水出口に連結され、分離された水をスラッジから収集するように構成された清浄水収集システムと、
前記スラッジ乾燥機組立体の乾燥状態の廃棄物出口に連結された乾燥廃棄物燃焼器組立体であって、前記乾燥廃棄物燃焼器組立体は、乾燥状態の廃棄物出口から固形燃料を受け取り、固体燃料を燃焼させて熱を発生させる燃焼部を有し、前記乾燥廃棄物燃焼器組立体は、固体燃料を燃焼する燃焼部からの熱によって加熱されたボイラを有し、第１の水入口と第１の蒸気出口とを有するボイラを有する乾燥廃棄物燃焼器組立体と、
前記ボイラの前記第２の水蒸気出口に結合されるとともに電気を発生させるよう構成された蒸気動力供給式発電機であって、前記蒸気動力供給式発電機は、前記凝縮器部分の流体入口に結合された第２の流体出口を有する蒸気動力供給式発電機と、
前記凝縮器部分の流体出口に結合された第２の水入口を有する水ポンプであって、前記水ポンプは、前記第１の水入口に結合され、前記ボイラは、前記ボイラに入る水の流れを水蒸気の流れに変換して前記蒸気動力供給式発電機に動力供給するよう構成されている水ポンプと、を備える多機能湿潤廃棄物処理システム。
【請求項１０】
前記スラッジ乾燥機組立体の乾燥機部分は、前記廃棄物経路内に設けられた蒸気加熱式オーガを含み、前記乾燥プロセス中スラッジを移動させるとともに加熱するよう構成されている、請求項９に記載の多機能湿潤廃棄物処理システム。
【請求項１１】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機セグメントを有する多セグメント乾燥機であり、各乾燥機セグメントは、前記凝縮器部分に結合され、各乾燥機セグメントは、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気からの熱を用いて前記スラッジからの水を気化させることによって前記スラッジを乾燥させるよう構成されている、請求項９に記載の多機能湿潤廃棄物処理システム。
【請求項１２】
前記第１の乾燥機セグメントは、前記スラッジから気化した水から第１の乾燥機水を生じさせ、前記第２の乾燥機セグメントは、前記第１の乾燥機セグメントに結合されるとともに前記第１の乾燥機水を前記第２の乾燥機セグメントのスラッジに隣接し且つ隔離されたところに運ぶよう構成された第１の水キャリヤ部分を有し、前記第２の乾燥機セグメントは、前記第１の水キャリヤ部分から隔離され、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気をスラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第２の水キャリヤ部分を有し、前記第１及び第２の水キャリヤ部分からの熱が前記第１及び第２の水キャリヤ部分内を移動している前記スラッジを乾燥させる、請求項１１に記載の多機能湿潤廃棄物処理システム。
【請求項１３】
前記廃棄物乾燥機組立体は、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気を前記凝縮器部分内に受け入れるよう構成され、前記乾燥機部分は、前記スラッジ入口に連結された第１のセグメントを有し、前記第１のセグメントは、前記凝縮器に結合されるとともに排出水蒸気からの熱でスラッジからの水の第１の部分を気化させるよう構成された第１の加熱器部分を含み、前記燃料乾燥機は、前記第１の乾燥機セグメントに直列に連結されるとともに前記第１の乾燥機セグメントから受け取った濃化スラッジからの前記水の前記第２の部分を前記排出水蒸気からの熱で気化させるよう構成された第２の乾燥機セグメントを有する、請求項９に記載の多機能湿潤廃棄物処理システム。
【請求項１４】
多機能湿潤有機物廃棄物処理システムであって、
水と固体有機物廃棄物材料との混合物を含むスラッジを受け入れるように構成されたスラッジ入口を有するスラッジ乾燥機組立体であって、スラッジ乾燥機組立体は、ハウジングを有する乾燥部と、ハウジング内のスラッジ前進組立体とを有し、スラッジ前進組立体は、湿潤スラッジを廃棄物経路に沿ってハウジング内で移動させるように回転可能であり、スラッジ乾燥器組立体は、廃棄物経路に隣接する加熱部を有し、スラッジを乾燥させ、固体廃棄物からの水の少なくとも一部を熱分離して、乾燥固体燃料を提供するように構成され、スラッジ乾燥機組立体は、第１の蒸気入口と第１の蒸気出口と乾燥廃棄物出口とを有するスラッジ乾燥機組立体と、
スラッジ乾燥機組立体の乾燥廃棄物出口に連結された燃焼器組立体であって、燃焼器組立体は、前記乾燥廃棄物出口から固体燃料を受け取り、固体燃料を燃焼させて熱を発生させる燃焼部を有し、燃焼器組立体は、固体燃料の燃焼からの熱によって加熱されるボイラを有し、前記ボイラは、第１の水入口および第２の蒸気出口を有する燃焼器組立体と、
前記ボイラの前記第２の水蒸気出口に結合されるとともに電気を発生させるよう構成された蒸気動力供給式発電機であって、前記発電機は、スラッジ乾燥機組立体の第１の蒸気入口に結合された水出口を有し、前記発電機からの蒸気は、前記第１の蒸気入口に入り、廃棄物経路のスラッジから分離されたままであり、前記乾燥機部分で移動するスラッジ中の水を蒸発させる蒸気動力供給式発電機と、
前記蒸気動力供給式発電機の水出口に結合された第２の水入口を有する水ポンプであって、前記水ポンプは前記第１の水入口に結合され、前記ボイラは前記ボイラに入る水流を蒸気流に変換して蒸気動力供給式発電機に動力を供給するように構成される水ポンプと、
を備える多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項１５】
前記スラッジ乾燥機組立体と前記ボイラとの間に結合された凝縮器をさらに備え、前記凝縮器は、前記スラッジ乾燥機組立体から蒸気を受け取り、液体水をボイラに供給する、請求項１４に記載の多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項１６】
前記第１の蒸気出口に結合され、前記湿潤スラッジから熱的に分離された水を収集するように構成された清浄水収集システムをさらに備える、請求項１４に記載の多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項１７】
スラッジ前進組立体は、前記廃棄物経路内の蒸気加熱オーガであり、乾燥プロセス中にスラッジを移動および加熱するように構成されている、請求項１４に記載の多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項１８】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機セグメントを有する多セグメント乾燥機であり、各乾燥機セグメントは、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気からの熱を用いて前記スラッジからの水を気化させることによって前記スラッジを乾燥させるよう構成されている、請求項１４に記載の多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項１９】
前記第１の乾燥機セグメントは、前記スラッジから気化した水から第１の乾燥機水を生じさせ、前記第２の乾燥機セグメントは、前記第１の乾燥機セグメントに結合されるとともに前記第１の乾燥機水を前記第２の乾燥機セグメントのスラッジに隣接し且つ隔離されたところに運ぶよう構成された第１の水キャリヤ部分を有し、前記第２の乾燥機セグメントは、前記第１の水キャリヤ部分から隔離され、前記蒸気動力供給式発電機からの排出水蒸気をスラッジに隣接したところに運ぶよう構成された第２の水キャリヤ部分を有し、前記第１及び第２の水キャリヤ部分からの熱が前記第１及び第２の水キャリヤ部分内を移動している前記スラッジを乾燥させる、請求項１８に記載の多機能湿潤有機物廃棄物処理システム。
【請求項２０】
清浄水生成のためのスラッジ処理システムであって、
廃棄物経路に沿ってスラッジの流れを受けるように構成されたスラッジ入口を有する乾燥機ハウジングを有するスラッジ乾燥機組立体であって、スラッジは水と固体廃棄物との混合物を含み、前記スラッジ乾燥機組立体は、前記乾燥機ハウジングに結合された加熱器システムと、廃棄物経路に隣接し、前記廃棄物経路から隔離された蒸気経路とを有し、前記加熱器システムは、前記乾燥機ハウジング内のスラッジを加熱し、固形廃棄物から蒸気を熱的に分離して乾燥廃棄物を提供するように構成され、前記乾燥機ハウジングは、蒸気出口および固体燃料出口を有し、前記加熱器システムは蒸気入口および水出口を有するスラッジ乾燥機組立体と、
前記乾燥機ハウジングの蒸気出口に接続され、固体廃棄物から熱的に分離された蒸気を受け取る蒸気収集組立体であって、前記蒸気収集組立体は、前記加熱器システムの蒸気入口に接続され、蒸気を前記乾燥器ハウジングから前記加熱器に導き、前記乾燥器ハウジング内の廃棄物経路に沿って移動するスラッジを加熱するように構成されている蒸気収集組立体と、
前記加熱器システムの水出口に接続され、前記加熱器システムから離れた蒸気相および/または液相の水を運ぶように構成された水収集システムと、
を備えるスラッジ処理システム。
【請求項２１】
前記スラッジ乾燥機組立体は、一連の第１及び第２の乾燥機段を有する２段乾燥機であり、前記加熱器システムは、前記第１の乾燥機段の一部として形成された第１の加熱器と、前記第２の乾燥機段の一部として形成された第２の加熱器とを含み、前記第１の乾燥機段はスラッジを加熱して前記第２の乾燥機段に濃化スラッジを提供し、前記第２の乾燥機段は、濃化スラッジを加熱して乾燥廃棄物を形成し、前記第１の乾燥機段は蒸気出口を含み、前記第２の加熱器は、前記蒸気収集組立体から蒸気を受け取り、蒸気を使用して前記第２の段階に提供されるスラッジを加熱する蒸気入口を含む、請求項２０に記載のスラッジ処理システム。
【請求項２２】
前記乾燥機ハウジングの固体燃料出口に結合され、乾燥状態の廃棄物材料を前記第２の乾燥段から受け取るように構成された燃焼器組立体であって、前記燃焼器組立体は、乾燥状態の固形廃棄物を受け取り燃焼させる燃焼器を有し、且つ、前記燃焼器から熱を受け取るように構成されたボイラを有する燃焼器組立体と、
蒸気を形成するために一次水を加熱するボイラに一次水を運ぶ一次水回路であって、前記ボイラは第１の蒸気出口を含む一次水回路と、
蒸気エンジン及び前記蒸気エンジンによって駆動される発電機を備えたパワープラントであって、前記蒸気エンジンは、前記ボイラから水蒸気を受け入れるよう前記ボイラの第２の水蒸気出口に結合され、前記発電機は、電気を発生させるよう構成され、第１のヒータは、蒸気入口と流体出口とを有する流体経路を有し、蒸気動力供給式発電機は、前記蒸気入口を使用して前記流体経路内に蒸気を排出し、前記流体経路内の排出された蒸気からの熱は、スラッジ内の水を沸かして濃化スラッジを形成し、前記流体経路内の蒸気は、凝縮されて液体にされ、前記ボイラは前記流体出口を介して液体を受け取り、液体水を蒸気に変換して発電機に電力を供給するように構成されるパワープラントと、
を備える、請求項２０に記載のスラッジ処理システム。
【請求項２３】
前記スラッジ乾燥機組立体は、前記乾燥機ハウジング内に回転可能に配置されたスラッジ前進組立体を備え、乾燥プロセス中にスラッジを廃棄物経路に沿って移動させる、請求項２０に記載のスラッジ処理システム。
【請求項２４】
スラッジ前進システムは、廃棄物経路内の蒸気加熱オーガであり、乾燥プロセス中に廃棄物経路に沿って移動するスラッジを加熱するように構成されている、請求項２０に記載のスラッジ処理システム。