(57)【要約】【課題】水熱反応装置において、配管詰まりのトラブルを低減させ、水熱反応装置において、軟性の異物の附着を抑制する。【解決手段】高温・高圧化された有機廃棄物Ｘを液状化して処理済液Ｙとして排出する水熱反応器６と、上記処理済液Ｙを冷却して冷却処理済液Ｚとして排出する冷却部７とを備えた水熱反応装置であって、上記冷却部７における軟性の異物の附着を抑制するように上記処理済液Ｙの温度と上記冷却処理済液Ｚの温度の差を所定の範囲内に設定する。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温・高圧化された有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、前記処理済液を冷却して冷却処理済液として排出する冷却部とを備えた水熱反応装置であって、
前記冷却部における軟性の異物の附着を抑制するように前記処理済液の温度と前記冷却処理済液の温度の差を所定の範囲内に設定することを特徴とする水熱反応装置。
【請求項２】
前記冷却処理済液の一部を前記処理済液に混合することによって処理済液を冷却する混合部を備え、該混合部が処理済液に混合する冷却処理済液の流量を設定することによって処理済液の温度と前記冷却処理済液の温度の差を所定の範囲内に設定することを特徴とする請求項１記載の水熱反応装置。
【請求項３】
所定の範囲の温度差とは３０℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の水熱反応装置。
【請求項４】
前記処理済液の流速を冷却部に固着した固化物上に附着する軟性の異物が剥離されるような流速に設定することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の水熱反応装置。
【請求項５】
高温・高圧化した有機廃棄物を液状化して処理済液とし、該処理済液を冷却して冷却処理済液としてから外部に排出する水熱反応方法であって、
前記処理済液の冷却経路における軟性の異物の附着を抑制するように前記処理済液の温度と前記冷却処理済液との温度差を所定の範囲内に設定することを特徴とする水熱反応方法。
【請求項６】
冷却処理済液の一部を処理済液に混合させ、処理済液を冷却することによって前記処理済液と冷却処理済液との温度差を所定の範囲内に設定することを特徴とする請求項５記載の水熱反応方法。
【請求項７】
所定の範囲内の温度とは３０℃以下であることを特徴とする請求項５または６記載の水熱反応方法。
【請求項８】
処理済液の流速を処理済液の冷却経路に附着した前記軟性の異物が剥離されるような流速に設定することを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の水熱反応方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水熱反応装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、有機廃棄物の処理に用いられる水熱反応装置は、ポンプ等で高圧化した有機廃棄物を予熱器において高温化する。この高温・高圧化された有機廃棄物を水熱反応器によって液状化し、この液状化された有機廃棄物を水熱反応器以前の有機廃棄物と熱交換させると共に冷却器を通過させることによって、冷却して外部に排出する。このような水熱反応装置を稼動させていると、時間の経過と共に配管の内面にシリカやカルシウム等の固化物が固着する。これら固化物は、ある程度の厚さまで成長すると、成長しなくなるので、水熱反応装置の配管は、上記固化物が配管の径を狭くすることを前提として設計されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−１４５８６０号公報
【特許文献２】
特開平２００１−３４７３００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際、上述したような水熱反応装置を稼動させていると、上記固化物上に軟性の異物がさらに附着してしまい、冷却器における熱交換率が低下、さらには配管が詰まるという問題点が発生する。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）水熱反応装置において、配管詰まりのトラブルを低減させる。
（２）水熱反応装置において、軟性の異物の附着を抑制する。
（３）水熱反応装置において、軟性の異物を剥離させるために、処理済液に十分な流速を持たせる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、水熱反応装置に係わる第１の手段として、高温・高圧化された有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、上記処理済液を冷却して冷却処理済液として排出する冷却部とを備えた水熱反応装置であって、上記冷却部における軟性の異物の附着を抑制するように上記処理済液の温度と上記冷却処理済液の温度の差を所定の範囲内に設定するという構成を採用する。
【０００７】
水熱反応装置に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、上記冷却処理済液の一部を上記処理済液に混合することによって処理済液を冷却する混合部を備え、該混合部が処理済液に混合する冷却処理済液の流量を設定することによって処理済液の温度と上記冷却処理済液の温度の差を所定の範囲内に設定するという構成を採用する。
【０００８】
水熱反応装置に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、所定の範囲の温度差とは３０℃以下であるという構成を採用する。
【０００９】
水熱反応装置に係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記処理済液の流速を冷却部に固着した固化物上に附着する軟性の異物が剥離されるような流速に設定するという構成を採用する。
【００１０】
水熱反応方法に係わる第１の手段として、高温・高圧化した有機廃棄物を液状化して処理済液とし、該処理済液を冷却して冷却処理済液としてから外部に排出する水熱反応方法であって、上記処理済液の冷却経路における軟性の異物の附着を抑制するように上記処理済液の温度と上記冷却処理済液との温度差を所定の範囲内に設定するという構成を採用する。
【００１１】
水熱反応方法に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、冷却処理済液の一部を処理済液に混合させ、処理済液を冷却することによって上記処理済液と冷却処理済液との温度差を所定の範囲内に設定するという構成を採用する。
【００１２】
水熱反応方法に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、所定の範囲内の温度とは３０℃以下であるという構成を採用する。
【００１３】
水熱反応方法に係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、処理済液の流速を処理済液の冷却経路に附着した上記軟性の異物が剥離されるような流速に設定するという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる水熱反応装置及び方法の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係わる水熱反応装置の要部の構成図である。この図において、符号１はホッパ、２は払出ポンプ、３は加圧ポンプ、４は予熱器、５は水熱反応器用循環ポンプ、６は水熱反応器、７は冷却器（冷却部）、８は冷却器用循環ポンプ（混合部）、９は冷却水供給部、１０は冷却水回収部、１１は減圧バルブ、また、Ｘは余剰汚泥（有機廃棄物）、Ｙは処理済液、Ｚは冷却処理済液である。
【００１６】
ホッパ１は、外部から余剰汚泥Ｘが上部から供給され、供給された余剰汚泥Ｘを一時的に貯留するものである。払出ポンプ２は、ホッパ１に貯留された余剰汚泥Ｘの排出量を規定するものであり、排出した余剰汚泥Ｘを配管ａを介して加圧ポンプ３に供給するものである。
【００１７】
加圧ポンプ３は、余剰汚泥Ｘを例えば約３０ＫＰａに加圧して予熱器４に配管ｂを介して供給するものである。予熱器４は、加圧ポンプ３から供給された余剰汚泥Ｘと、水熱反応器６から供給された処理済液Ｙとを熱交換するものである。この予熱器４は、上記熱交換によって、例えば、約３４℃の余剰汚泥Ｘを約１１０℃に加温して配管ｃを介して水熱反応器用循環ポンプ５に供給すると共に、約２３０℃の処理済液Ｙを約１５０℃に冷却して配管ｅを介して冷却器７に供給するものである。
【００１８】
水熱反応器用循環ポンプ５は、図示するように、予熱器４から排出された余剰汚泥Ｘ及び水熱反応器６から排出された処理済液Ｙを矢印方向に配管ｃを介して循環させるものである。この水熱反応器用循環ポンプ５は、処理済液Ｙの一部（流量１２６００ｋｇ／ｈ）を配管ｃを介して余剰汚泥Ｘに混合して、水熱反応器６に供給すると共に、処理済液Ｙの一部（流量１４００ｋｇ／ｈ）を配管ｄを介して予熱器４に供給する。
【００１９】
冷却器７は、冷却水供給部９から供給された冷却水と予熱器４から供給された処理済液Ｙとを熱交換させることによって、処理済液Ｙを冷却して冷却処理済液Ｚとするものである。この冷却器７は、供給された処理済液Ｙの温度を約３０℃（所定の範囲）冷却することによって８０℃以下の冷却処理済液Ｚとして排出するものである。
【００２０】
冷却器用循環ポンプ８は、冷却器７から排出された冷却処理済液Ｚの一部（流量４２００ｋｇ／ｈ）を配管ｇを介して処理済液Ｙに混合させると共に、処理済液Ｙの一部（流量１４００ｋｇ／ｈ）を減圧バルブ１１を介して排出するものである。これにより、冷却器７に供給される処理済液Ｙは、約１００℃となる。また、冷却器７から排出された冷却処理済液Ｚを８０℃以下とするのは、減圧バルブ１１で処理済液Ｙを減圧した際にフラッシュしないようにするためであり、厳密には９０℃以下とすれば良い。なお、処理済液Ｙを冷却することによって、加温された冷却水は、冷却水回収部１０によって回収される。
【００２１】
また、上記配管ｆ及び／あるいは配管ｇの径は、上記処理済液Ｙの流速が上記冷却器７に固着したシリカやカルシウムの固化物上に附着する軟性の異物を剥離させる流速になるように小径に設定されている。
【００２２】
温度計Ｔは、上記ホッパ１の内部の温度を計測して、例えば、本水熱反応装置の運転を制御する制御装置（図示せず）に出力するものである。第１圧力計Ｐ１は、配管ｂにおける余剰汚泥Ｘの圧力を計測し、第２圧力計Ｐ２は配管ｅにおける処理済液Ｙの圧力を計測して上記制御装置に出力するものである。第３圧力計は、配管ｆにおける処理済液Ｙの圧力を計測してこの計測結果に基づいて上記減圧バルブ１１の開口度を制御するものである。
【００２３】
次に、このように構成された水熱反応装置の動作ついて説明する。
【００２４】
余剰汚泥Ｘは、ホッパ１の上部からホッパ１の内部に供給され、このホッパ１の内部に一時的に貯留される。このホッパ１に貯留された余剰汚泥Ｘは、払出ポンプ２によって規定量排出され、配管ａを介して加圧ポンプ３に供給される。
【００２５】
加圧ポンプ３に供給された余剰汚泥Ｘは、加圧ポンプ３によって３０ｋＰａに加圧され、配管ｂを介して予熱器４に供給される。ここでの余剰汚泥Ｘの温度は約３４℃である。そして、この３４℃の余剰汚泥Ｘは、予熱器４によって約１１０℃に加温されて配管ｃを介して水熱反応器用循環ポンプ５に供給される。ここで余剰汚泥Ｘは、水熱反応器用ポンプ５によって水熱反応器６から排出された処理済液Ｙの一部（流量１２６００ｋｇ／ｈ）と混合されて、水熱反応器６に供給される。
【００２６】
続いて、水熱反応器６から排出された処理済液Ｙの一部と混合された余剰汚泥Ｘは、水熱反応器６によって液状化されることで約２３０℃となり、処理済液Ｙとして排出される。この水熱反応器６から排出された処理済液Ｙは、上記水熱反応器用循環ポンプ５によって一部（流量１２６００ｋｇ／ｈ）が予熱器４から排出された余剰汚泥Ｘに混合されると共に、一部（流量１４００ｋｇ／ｈ）が配管ｄを介して、予熱器４に供給される。すなわち、図示するように、水熱反応器６から排出された処理済液Ｙの一部は、上記配管ｃ内を上記水熱反応器用循環ポンプ５によって循環される。
【００２７】
配管ｄを介して予熱器４に供給された処理済液Ｙは、予熱器４によって上記配管ｂを介して予熱器４に供給された余剰汚泥Ｘと熱交換することによって、約２３０℃から約１５０℃に冷却され、配管ｅを介して冷却器７に供給される。この処理済液Ｙは、冷却器７に供給される際に冷却器用循環ポンプ８から８０℃以下の冷却処理済液Ｚ（流量４２００ｋｇ／ｈ）を混合されることによって約１００℃に冷却される。
【００２８】
そして、約１００℃に冷却された処理済液Ｙは、冷却器７によって８０℃以下に冷却され、冷却処理済液Ｚといして排出される。この冷却処理済液Ｚは、上記冷却器用循環ポンプ８によって、一部（流量４２００ｋｇ／ｈ）が冷却器７に流入する処理済液Ｙに混合され、一部（流量１４００ｋｇ／ｈ）が減圧バルブ１１によって減圧される。図示するように、冷却器７から排出された冷却処理済液Ｚの一部は、上記冷却器用循環ポンプ８によって循環されると共に、配管ｆ及び／あるいは配管ｇの径によって冷却器７に固着したシリカやカルシウムの固化物上に附着する軟性の異物を剥離させる流速に規定される。そして、処理済液Ｘは、上記冷却処理済液Ｚと混合されることによって冷却器７に固着したシリカやカルシウムの固化物上に附着する軟性の異物を剥離させる流速となる。また、減圧バルブ１１によって減圧された冷却処理済液Ｚは、水熱処理汚泥と洗浄水とに分離されて各々外部に排出される。
【００２９】
なお、冷却処理済液Ｚを８０℃以下とすると共に、冷却器７に流入する処理済液Ｙの温度と冷却処理済液Ｚの温度の差を３０℃以下とするために、配管ｇを介して処理済液Ｙに混合させる冷却処理済液Ｚの流量は、配管ｅを介して供給される処理済液Ｙの流量に対して３倍程度が好ましい。これは、下式（１）、下式（２）及び下式（３）を満たす最小値に余裕を持たせたものである。
【００３０】
以下の式において、配管ｅを介して供給される処理済液Ｙの温度をＡ、流量をＢとし、冷却器７から排出される処理済液Ｙの温度をＣ、配管ｇを介して冷却器７以前の処理済液Ｙに混合させる処理済液Ｙの流量をＤとする。
（ＡＤ＋ＣＤ）／（Ｂ＋Ｄ）……（１）
Ｃ≦８０……（２）
Ａ−Ｃ≦……（３）
【００３１】
なお、上記実施形態における払出ポンプ２から排出する余剰汚泥Ｘの流量は、本水熱反応装置の処理能力に応じた範囲で任意である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温・高圧化された有機廃棄物を液状化して処理済液として排出する水熱反応器と、上記処理済液を冷却して冷却処理済液として排出する冷却部とを備えた水熱反応装置であって、上記冷却部における軟性の異物の附着を抑制するように上記処理済液の温度と上記冷却処理済液の温度の差を所定の範囲内に設定する。すなわち、冷処理済液の温度と冷却処理済液の温度の差を所定の範囲にコントロールするので、水熱反応装置において配管詰まりのトラブルを低減させ、水熱反応装置において軟性の異物の附着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる水熱反応装置の要部の構成図である。
【符号の説明】
１……ホッパ
２……払出ポンプ
３……加圧ポンプ
４……予熱器
５……水熱反応器用循環ポンプ
６……水熱反応器
７……冷却器（冷却部）
８……冷却器用循環ポンプ（混合部）
９……冷却水供給部
１０……冷却水回収部
１１……減圧バルブ
Ｘ……余剰汚泥（有機廃棄物）
Ｙ……処理済液
Ｚ……冷却処理済液
【図１】
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