(57)【要約】【課題】導入される下水汚泥のエネルギ含有量に基づいて高効率で作動できる下水汚泥を利用する方法およびシステムを提供することにある。【解決手段】利用すべき物質が最初に乾燥されかつ次に熱分解ガスを発生させる目的で熱分解リアクタ内で熱分解される構成の、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用する方法に関する。本発明の方法は、前記物質が、互いに連続して配置された少なくとも２つのドライヤ段で熱的に乾燥され、物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段の廃棄熱が、上流側に配置されたドライヤ段のプロセス熱として使用されることを特徴とする。また本発明は、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用するシステムに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用すべき物質が最初に乾燥されかつ次に熱分解ガスを発生させる目的で熱分解リアクタ（２）内で熱分解される構成の、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用する方法において、前記物質が、連続して配置された少なくとも２つのドライヤ段（３、４）で熱的に乾燥され、物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段（４）の廃棄熱が、上流側に配置されたドライヤ段（３）のプロセス熱として使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）は、上流側ドライヤ段としての少なくとも１つの低温ドライヤ（３）と、下流側ドライヤ段としての少なくとも１つの高温ドライヤ（４）とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記熱分解リアクタ（２）を加熱する補助バーナ（２ａ）の廃棄ガスの熱が、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスの熱が、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスが、熱分解ガスの含有エネルギを電気に変換するエネルギ変換ユニット（５）に供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギ変換ユニット（５）はフュエルセルであることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギ変換ユニットは、発電機に連結される熱エンジン、より詳しくはガスタービン（５）、燃焼エンジンまたはスターリングエンジンであることを特徴とする請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記熱エンジン（５）の廃棄ガスの熱は、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々には、これ自体の熱伝達回路（３０、４０）、より詳しくは熱オイル回路を介してプロセス熱が供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記廃棄熱が、より詳しくは排出蒸気の形態で、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３４）を介して下流側ドライヤ段（４）に搬送されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）のうちの少なくとも一方において、ドライヤ段（３）から出る排出蒸気の少なくとも或る量が最初に圧縮され、次に、それぞれのドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３７）で凝縮され、凝縮エンタルピが熱伝達回路に供給されることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
前記熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスの或る量が、上流側および／または下流側のドライヤ段（３、４）の熱伝達回路（４０）に一体化されたボイラ（４１）、より詳しくは熱オイルボイラのバーナ（４１ａ）用燃料として使用されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記ボイラ（４１）は下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）内に配置されており、ボイラバーナ（４１ａ）の廃棄ガスが、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３１）を介して案内されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記熱エンジン（５）の廃棄ガスは、最初に、下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）と一体化された廃棄ガス熱交換器（４２）を介して案内され、次に、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）と一体化された熱交換器（３２）を介して案内されることを特徴とする請求項９〜１３および８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記熱分解リアクタ（２）で作られた或る量の熱分解ガスが、熱分解リアクタ（２）の補助バーナ（２ａ）用燃料として使用されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記乾燥された物質の熱分解中に作られた熱分解コークスがガス化手段（２６）に供給され、ガス化手段でのガス化により作られた希薄ガスが、燃料として、熱分解リアクタ（２）の補助バーナ（２ａ）に供給されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用するシステムであって、ドライヤ装置（１）と、物質の搬送方向で見てドライヤ装置の後に配置された、乾燥物質から熱分解ガスを作るための熱分解リアクタ（２）とを有するシステムにおいて、ドライヤ装置（１）が少なくとも２つのドライヤ段（３、４）を有し、該ドライヤ段（３、４）が、物質の搬送方向に連続して配置されており、かつ物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段（４）の廃棄熱が上流側に配置されたドライヤ段（３）に有効な熱として使用できるように互いに連結されていることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）は、上流側ドライヤ段としての少なくとも１つの低温ドライヤ（３）と、下流側ドライヤ段としての少なくとも１つの高温ドライヤ（４）とからなることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々が、プロセス熱を供給するための熱伝達回路（３０、４０）より詳しくは熱オイル回路を有していることを特徴とする請求項１７または１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の熱伝達回路（３０、４０）が互いに連結できることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記熱分解ガスで作動されるフュエルセルまたは熱分解ガスで作動されかつ発電機に連結される熱エンジン（５）が、プロセス方向で見て熱分解リアクタ（２）の後に配置されていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか１項に記載のシステムを有することを特徴とするブロック型熱発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体源物質、より詳しくは下水汚泥の利用方法であって、利用すべき物質を最初に乾燥させ、次に熱分解ガスを発生させる目的で熱分解リアクタ内で熱的に分解させる下水汚泥の利用方法に関する。また本発明は、生体源物質の利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体源物質の利用、特に他のエネルギキャリヤとしての生体源物質の使用が、集中的な研究の主題となっている。一般的な用語「生体源物質（biogenic mass）」は、ドイツ国バイオマス法令による「バイオマス（biomass）」、すなわち植物残渣、植物および動物を源とする廃棄物および副生物、バイオウェイスト（biowaste）、廃木等、リサイクルされた加工廃棄物、および家庭下水汚泥および産業下水汚泥を含むものである。
【０００３】
特に、種々の方法で可能な下水汚泥の利用および廃棄は、近年、問題があることが証明されている。原則として、耕地（農業的利用）に下水汚泥を堆積することにより利用が可能である。ドイツ国下水汚泥法令の条文により許容されているけれども、肥料として長期間使用すると、土壌の汚染および過酷な負荷を招き、この場合には、この土壌で耕作された作物から作られる食品には有害物質が蓄積される。耕地上への下水汚泥の堆積はまた、大きい輸送体積の問題、したがって他の欠点として高いコストおよびＣＯ２排出量の問題が継続的に付随する。
【０００４】
中央発電プラントでの下水汚泥の混焼は原則として可能であるが、これも大きい輸送体積の問題に関連する。なぜならば、約２５％の固体留分（他の７５％は水分）をもつ下水汚泥を発電プラントに輸送しなければならないからである。発電プラントでは、汚泥は複雑な乾燥処理を受けねばならず、これはエネルギ集約的処理であるため、乾燥下水汚泥の連続的混焼中に付加的に得られる熱エネルギが多かれ少なかれ完全にこの目的のために消費されてしまう。したがって、エネルギ供給業者にとって、エネルギに関する利益は全くない。
【０００５】
分散型発電プラントでの下水汚泥の焼却も、処理コストを下げる観点からは僅かな成功を収めているに過ぎない。輸送ルートは一般に短縮できるが、焼却処理から得られるエネルギは、乾燥処理で消費されるエネルギと比較して非常に小さい。また、焼却処理は付加燃料を用いて維持されなくてはならず、この場合には、最終的に正のエネルギバランスが得られる理由を説明できるに過ぎない。
【０００６】
最後に、下水汚泥の他の利用可能性は、バイオガスシステム内での発酵作用にある。しかしながら、この場合の主な欠点はバイオガスの収量が非常に低く、したがってこの方法の効率も非常に低いことにある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来技術から、本発明の目的は、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用する方法およびシステムであって、利用により発生されるエネルギに関し、導入される生体源物質のエネルギ含有量に基づいて高効率で作動できる方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記目的は、特許請求の範囲の請求項１の前提部に記載された、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用する方法により達成される。前記物質は、連続して配置された少なくとも２つのドライヤ段で熱的に乾燥され、物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段の廃棄熱が、上流側に配置されたドライヤ段のプロセス熱として使用される。
【０００９】
本発明による方法の特別な長所は、下流側ドライヤ段の廃棄熱を、有効熱として上流側ドライヤ段に使用することにより、生体源物質の必要な乾燥を行うためのエネルギを全体として最小にできる。したがって、例えば熱分解プロセス中に得られる熱分解ガスの燃焼中に得られるエネルギは、生体源物質の乾燥のために加えるべきエネルギより非常に大きい。これは、従来技術の同様な方法ではこれまで不可能であった。この点に関し、本件出願人の計算によれば、生体源物質のエネルギ含有量に基づいて、生体源物質から約８０％までのエネルギ回収が可能であることが証明されている。
【００１０】
本発明による方法の他の長所は、完全に分散された態様で作動できることにある。例えば、生体源物質はその元の位置の近く（すなわち、下水汚泥の場合には下水汚泥処理プラントの近く）で乾燥および熱分解できるため、熱分解ガスは、任意であるが、発電機に連結されるフュエルセルまたは熱エンジン、例えば発電するためのガスタービン、燃焼エンジンまたはスターリングエンジンで使用できる。ブロック型熱発電ステーションで使用する場合には、電気に加えて有効な熱が得られ、したがって本発明による方法は、発電−熱−コジェネレーションの所望の増大使用に関しても有意義である。
【００１１】
少なくとも２つのドライヤ段は、好ましくは、上流側ドライヤ段としての少なくとも１つの低温ドライヤと、下流側ドライヤ段としての少なくとも１つの高温ドライヤとからなる。この場合、カスケード型乾燥プロセスでは、高温段の廃棄熱が、プロセス熱として低温段で利用され、かつシステムすなわち該システムに固有のプロセスで利用される。低温段および高温段に加えて他のドライヤ段を設けることができ、したがって複数のドライヤ段で形成されたドライヤカスケードを形成できる。この場合、乾燥すべき物質の搬送方向で見て下流側に配置された次の各最高ドライヤ段は、その廃棄熱を、プロセス熱として、上流側ドライヤ段またはより低い温度の上流側ドライヤ段で利用できるようにする。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、熱分解リアクタを加熱する補助バーナの廃棄ガスの熱は、上流側ドライヤ段および／または下流側ドライヤ段でプロセス熱として使用される。この場合、本発明が基づいている原理は、熱分解リアクタの廃棄熱（これは、高温ドライヤ段と比較しても非常に高い温度レベルにある）を、プロセス熱として１つ以上のドライヤ段で利用できるようにする。一般に、高温のプロセス段のカスケードでは、下流側プロセス段の廃棄熱が、プロセス熱として、より低い温度の上流側プロセス段に利用される。
【００１３】
また、熱分解リアクタで作られた熱分解ガスの熱は、上流側ドライヤ段および／または下流側ドライヤ段でプロセス熱として使用される。熱分解ガスの高い含有熱エネルギが、プロセス熱として、熱分解リアクタの上流側に配置されたドライヤ段に供給される。したがって、全プロセスの効率が更に高められる。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、熱分解リアクタで作られた熱分解ガスが、熱分解ガスの含有エネルギを電気に変換するエネルギ変換ユニットに供給される。
【００１５】
熱分解ガスの含有化学的エネルギを直接、電気に変換するフュエルセルは、発電機を駆動する熱エンジン、より詳しくはガスタービン、燃焼エンジンまたはスターリングエンジンのようなエネルギコンバータユニットであると考えることができる。
【００１６】
熱エンジンの場合には、プロセス効率を更に高めるための本発明の他の実施形態により、熱エンジンの廃棄ガスの熱は、プロセス熱として上流側ドライヤ段および／または下流側ドライヤ段で使用できる。
【００１７】
本発明の他の実施形態によれば、少なくとも２つのドライヤ段の各々には、これ自体の熱伝達回路、より詳しくは熱オイル回路を介してプロセス熱が供給される。かくして、実際に、廃棄熱は、本発明にしたがって上流側ドライヤ段のプロセス熱として使用できるように上流側ドライヤ段の熱伝達回路に一体化された熱交換器により、より詳しくは排出蒸気すなわち蒸気−空気混合物の形態で下流側ドライヤ段に搬送される。
【００１８】
熱分解ガスにより作動される熱エンジンの場合に、廃棄ガスの廃棄熱が、上流側ドライヤ段および／または下流側ドライヤ段用のプロセス熱として使用されるならば、実際に、熱エンジンの廃棄ガスが、それぞれのドライヤ段の熱伝達回路に一体化された廃棄ガス熱交換器を通って搬送されることが行われる。より詳しくは、廃棄ガスを、下流側ドライヤ段の熱伝達回路に一体化された廃棄ガス熱交換器を通して最初に搬送し、次に、上流側ドライヤ段の熱伝達回路に一体化された熱交換器を通して搬送することができる。
【００１９】
ドライヤ段から流出する排出蒸気はまた、このドライヤ段自体に必要なプロセス熱の少なくとも一部を供給し、排出蒸気の少なくとも或る量は、エネルギの付加により最初に圧縮され、加熱され、次に、それぞれのドライヤ段の熱伝達回路に一体化された熱交換器内で凝縮される。これにより、凝縮エンタルピが熱伝達回路に供給されかつ熱伝達媒体が加熱される。この場合、ドライヤ段の廃棄熱が、ヒートポンプの態様で圧縮されることにより高温レベルに上昇され、次に、凝縮器として機能する熱交換器を介して、有効熱の形態で、ドライヤ段にプロセス熱を供給する熱伝達回路に供給される。
【００２０】
本発明の他の有利な実施形態によれば、熱分解リアクタで作られた或る量の熱分解ガスは、ボイラ、より詳しくは上流側および／または下流側ドライヤ段の熱伝達回路に一体化された熱オイルボイラのバーナ用燃料として使用される。ボイラは、好ましくは、下流側ドライヤ段の熱伝達回路内に配置され、ボイラバーナの廃棄ガスは、次に、上流側ドライヤ段の熱伝達回路内に一体化された熱交換器を通して案内される。この場合、分枝された熱分解ガスの含有エネルギは、少なくとも２つのドライヤ段の両方に特に効率的な態様で使用される。
【００２１】
熱分解リアクタで作られた或る量の熱分解ガスは、熱分解リアクタ自体の補助バーナ用燃料として使用することができる。この結果、システムは、他の燃料から基本的に独立して作動できる。
【００２２】
乾燥された物質の熱分解中に作られた熱分解コークスはガス化手段に供給でき、ガス化手段でのガス化により作られた希薄ガスは、燃料として、熱分解リアクタの補助バーナに供給できる。これにより、一般には使用されない熱分解生成物（この場合には熱分解コークス）のエネルギが本発明の方法では直接的に使用されるため、プロセス効率を高めることができる。
【００２３】
装置に関して、上記目的は、特許請求の範囲の請求項１７の前提部に記載された、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用するシステムであって、ドライヤ装置が少なくとも２つのドライヤ段を有し、該ドライヤ段が、物質の搬送方向に連続して配置されており、かつ物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段の廃棄熱が上流側に配置されたドライヤ段に有効な熱として使用できるように互いに連結されている構成のシステムにより達成される。
【００２４】
したがって、上記説明は、本発明によるシステムの長所に関しても適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
以下、一実施形態を示す添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図１】下水汚泥から発電するシステムを示すブロック図である。
【図２】好ましい一実施形態による熱オイル回路を備えた低温ドライヤを示すブロック図である。
【図３】図１のシステムの熱分解リアクタの好ましい一実施形態を示す図面である。
【図４】下水汚泥を利用する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１にブロック図の形態で概略的に示す、生体源物質としての下水汚泥から発電するシステムはドライヤ装置１を有し、供給箇所１ａからシステム内に導入される下水汚泥は、ドライヤ装置１を通って搬送されかつ乾燥される。ドライヤ装置は２つのドライヤ段、すなわち低温ドライヤ３および高温ドライヤ４に分割されている。更なるドライヤ段を付加することもできる（この場合は図示せず）。
【００２７】
プロセス方向で見て高温ドライヤ４の後ろには熱分解リアクタ２が配置されており、該熱分解リアクタ２は補助バーナ２ａにより加熱される。熱分解プロセス中、ドライヤ装置１内で乾燥された下水汚泥は熱的に分解され、このとき、熱分解ガス（通常、窒素、二酸化炭素、水素、一酸化炭素および高炭素原子からなる）および他の生成物として、更なる利用が不可能な熱分解コークスおよび灰分が生成される。
【００２８】
熱分解ガスは、ライン２５を介して熱分解リアクタ２から出て、熱エンジン（この場合にはガスタービン）５に到達し、該ガスタービン５は、電気を発生させる発電機５ａに連結されている。ガスタービンの代わりに、熱分解ガスの化学的エネルギを直接電気に変換する燃焼エンジン、スターリングエンジンまたはフュエルセルを設けることもできる。
【００２９】
ドライヤ装置１の個々のドライヤ段としての低温ドライヤ３並びに高温ドライヤ４は、これらの各々が熱伝達回路（この場合は熱オイル回路３０、４０）を有し、該熱オイル回路３０、４０は、それぞれのドライヤ段３、４にプロセス熱を供給する。熱オイル回路３０、４０は相互に連結できる（図１には示されていない）。相互に連結することは、定常作動状態に到達するまで、下水汚泥の迅速乾燥を達成すべくシステムを始動させるときに特に有利である。
【００３０】
高温ドライヤ４の熱オイル回路４０では、熱オイルを加熱する熱オイルボイラ４１および熱交換器４２が連続して配置されている。熱オイルボイラ４１は、その一部として補助バーナ４１ａを有し、その燃料供給ライン４３が熱分解ガスライン２５に連結されている。したがって、補助バーナ４１ａは、熱分解リアクタ２で作られる燃料としての熱分解ガスにより直接作動される。熱交換器４２では、熱オイル回路４０内を循環する熱オイルが、ガスタービン５からの廃棄ガスライン５２を介して流出する高温廃棄ガスにより更に加熱される。
【００３１】
本実施形態の場合には、低温ドライヤ３の熱オイル回路３０には、全部で５つの熱交換器３１〜３５が連続して配置されている。熱オイル回路４０内に配置された熱オイルボイラ４１のバーナ４１ａの廃棄ガスは、熱交換器３１を通って流れる。熱交換器３１から流出する廃棄ガスの残留熱は、損失熱として逃散する。次に、熱オイル回路４０内に配置された熱交換器４２を既に通過したガスタービン５の廃棄ガスが、熱交換器３２を通って流れる。明瞭化のため、両熱交換器４２、３２の連結は、図１において単に記号Ｃ−Ｃにより示されている。ガスタービン５の廃棄ガスの残留熱は、熱交換器３２（該熱交換器３２内で、熱オイル回路３０内を循環する熱オイルが更に加熱される）を通った後に、ここでも損失熱として逃散する。
【００３２】
熱オイル回路３０の熱オイルは、熱分解リアクタ２の補助バーナ２ａの廃棄ガスにより更に加熱され、この目的のため、廃棄ガスは、廃棄ガスライン２３を通って流れかつ該ライン２３に連結された熱交換器３３内に流入する。
【００３３】
更に、高温ドライヤ４から出る排出蒸気が流れるライン４４が、熱オイル回路３０の熱交換器３４に連結されており、排出蒸気が熱交換器３４を通って流れかつ或る量の熱エネルギを熱オイルに供給するようになっている。
【００３４】
最後に、低温ドライヤ３の熱オイル回路３０には熱交換器３５が配置されている。熱分解リアクタ２から出る高温熱分解ガスが熱交換器３５を通って流れ、該熱交換器３５で或る量の熱が熱オイルに供給される。
【００３５】
図２は、低温ドライヤ３の特に好ましい実施形態を示すブロック図である。低温ドライヤ３の熱オイル回路３０には、他の熱交換器３７が一体化されている。明瞭化のため、前述の熱交換器３１〜３５は、図２には示されていない。低温ドライヤ３から流出する排出蒸気は、図２の構成にしたがってコンプレッサ３６により圧縮される。これにより、排出蒸気はより高い温度レベルに上昇され、次に、圧縮された排出蒸気としてライン３８を通り、凝縮熱交換器として作用する熱交換器３７内に流入する。したがって、排出蒸気は熱交換器３７を通るときに液化され、この場合、凝縮熱は熱オイル回路３０内を循環する熱オイルに供給される。ヒートポンプの作動原理とほぼ同じこの構造により、低温ドライヤ３での乾燥プロセスのための更なるプロセス熱を、コンプレッサの付加エネルギの使用により非常に効率的な態様で供給できる。
【００３６】
図３は、図１のシステムの熱分解リアクタ２の特に好ましい実施形態を示すブロック図である。図１のブロック図から既に知られているコンポーネンツは同じ参照番号で示されている。図３に示す構成の特別な特徴は、熱分解プロセス中に作られる熱分解コークスは、ライン２４を介してリアクタ２から回収されかつガス化段２６に供給され、ここで、熱分解コークスが既知の方法でガス化される。作られた希薄ガスは浄化段２７で浄化され、次に付加燃料として熱分解リアクタ２の補助バーナ２ａに供給される。かくして、全体的方法の効率が高められる。なぜならば、更なる熱分解生成物（この場合には熱分解コークス）をこのプロセスでのエネルギ源として利用できるからである。
【００３７】
下水汚泥から発電すべく図１のシステムで行われる方法を、図１および図４のフローチャートに関連してより詳細に説明する。
【００３８】
第１段階では、常時約２５％の乾燥物質含有量（残余の７５％は水で形成されている）を有する、乾燥すべき下水汚泥がシステムに供給され、低温ドライヤ３内に搬送されかつ予備乾燥される。ここでは、下水汚泥は、低温ドライヤ３を出た後に約４０％の乾燥物質含有量となるまで乾燥される。低温ドライヤ３には、熱オイル回路３０により必要なプロセス熱が供給される。予備乾燥された物質は、次に高温ドライヤ４内に搬送され、最終乾燥度に到達するまで乾燥される。高温ドライヤ４内で作られた排出蒸気は、ライン４４を介して、低温ドライヤ３の熱オイル回路３０内に設けられた熱交換器３４内に搬送され、ここで、排出蒸気は、熱オイル回路３０内を循環する熱オイルに或る量の熱を供給する。この結果、物質すなわち高温ドライヤ４の廃棄熱の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段の廃棄熱が、上流側に配置されたドライヤ段すなわち低温ドライヤ３のプロセス熱として使用される。
【００３９】
次に、約８５％の乾燥物質含有量に乾燥された物質が熱分解リアクタ２内に供給され、ここで、この物質は、酸素が存在しない２段階熱分解プロセス（このプロセス自体は既知である）で熱的に分解されるのが好ましい。このために必要な熱は、補助バーナ２ａにより発生される。発生されたバーナ廃棄ガスは、ライン２３を介して、低温ドライヤ３の熱オイル回路３０内に設けられた熱交換器３３に供給される。したがって、バーナ廃棄ガスの熱も、ドライヤ段（この場合には低温ドライヤ３）内のプロセス熱として使用される。
【００４０】
熱分解リアクタ２で作られた熱分解ガスは、ライン２５を介して熱分解リアクタ２を出て、最初に除塵器２１に通され、ここで熱分解ガス流中に依然として含まれるあらゆる塵埃が除去される。図１から理解されようが、熱分解ガスは、次に、熱交換器３５を通って流れ、これにより、熱分解リアクタ２内で作られた熱分解ガスの熱は、プロセス熱として再びこのドライヤ段に供給される。
【００４１】
熱交換器３５を通る前に、或る量の熱分解ガスの流れが、ライン２５からライン２２、４３に分枝する。ライン２２に供給される熱分解ガスは、熱分解リアクタ２の補助バーナ２ａを燃焼させる燃料として使用され、一方、ライン４３に供給される一部の熱分解ガスは、高温ドライヤ４の熱オイル回路４０内に配置された熱オイルボイラ４１の補助バーナ４１ａに燃料として供給される。かくして、熱分解リアクタ２で作られた熱分解ガスに含まれる化学的エネルギは、全プロセスを維持すべく、特に効率的な方法で使用される。
【００４２】
ライン２５を通って流れる熱分解ガスは、次に、ガスタービン５に供給され、ここで燃焼される。ガスタービン５は発電機５ａを駆動する。ガスタービンの廃棄ガスはライン５２を通って、高温ドライヤ４の熱オイル回路４０に配置された熱交換器４２に供給され、次に、低温ドライヤ３の熱オイル回路３０に配置された熱交換器３２に供給される。これにより、ガスタービンの廃棄ガスに含まれる熱が、再びプロセス熱として２つのドライヤ段３、４に利用できるようになる。
【００４３】
かくして、全プロセスの全体的効率を高めるため、特定温度のプロセス段の廃棄熱を、プロセス熱の形態および上昇するプロセス温度の多段プロセスの形態で、低温の１つ以上の上流側プロセス段に供給する原理が上記方法で実施される。
【符号の説明】
【００４４】
１  ドライヤ装置
２  熱分解リアクタ
２ａ、４１ａ  補助バーナ
３  低温ドライヤ
４  高温ドライヤ
５  熱エンジン（ガスタービン）
５ａ  発電機
３０、４０  熱オイル回路
３１〜３５、４２  熱交換器
【図１】
2012520166.tif 000003
【図２】
2012520166.tif 000004
【図３】
2012520166.tif 000005
【図４】
2012520166.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月26日(2011.1.26)
【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】
利用すべき物質が最初に乾燥されかつ次に熱分解ガスを発生させる目的で熱分解リアクタ（２）内で熱分解される構成の、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用する方法において、前記物質が、連続して配置された少なくとも２つのドライヤ段（３、４）で熱的に乾燥され、物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段（４）の廃棄熱が、上流側に配置されたドライヤ段（３）のプロセス熱として使用され、少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々には、これ自体の熱伝達回路（３０、４０）を介してプロセス熱が供給され、前記熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスの熱が、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用され、熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスが、熱分解ガスの含有エネルギを電気に変換するエネルギ変換ユニット（５）に供給され、熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスの或る量が、上流側および／または下流側のドライヤ段（３、４）の熱伝達回路（４０）に一体化されたボイラのバーナ用燃料として使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）は、上流側ドライヤ段としての少なくとも１つの低温ドライヤ（３）と、下流側ドライヤ段としての少なくとも１つの高温ドライヤ（４）とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記熱分解リアクタ（２）を加熱する補助バーナ（２ａ）の廃棄ガスの熱が、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギ変換ユニット（５）はフュエルセルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記エネルギ変換ユニットは、発電機（５ａ）に連結される熱エンジン、より詳しくはガスタービン（５）、燃焼エンジンまたはスターリングエンジンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記熱エンジン（５）の廃棄ガスの熱は、上流側ドライヤ段（３）および／または下流側ドライヤ段（４）でプロセス熱として使用されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記それぞれのドライヤ段（３、４）の固有熱伝達回路（３０、４０）は熱オイル回路であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記下流側ドライヤ段（４）の廃棄熱、より詳しくは排出蒸気の形態をなす廃棄熱は、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３４）を介して搬送されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）のうちの少なくとも一方において、ドライヤ段（３）から出る排出蒸気の少なくとも或る量が最初に圧縮され、次に、それぞれのドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３７）で凝縮され、凝縮エンタルピが熱伝達回路に供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記上流側および／または下流側ドライヤ段（３、４）の熱伝達回路（４０）に一体化されたボイラ（４１）は熱オイルボイラであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ボイラ（４１）は下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）内に配置されており、ボイラバーナ（４１ａ）の廃棄ガスが、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路（３０）に一体化された熱交換器（３１）を介して案内されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記熱エンジン（５）の廃棄ガスは、最初に、下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）と一体化された廃棄ガス熱交換器（４２）を介して案内され、次に、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路と一体化された熱交換器（３２）を介して案内されることを特徴とする請求項１〜１１および８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記熱分解リアクタ（２）で作られた或る量の熱分解ガスが、熱分解リアクタ（２）の補助バーナ（２ａ）用燃料として使用されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記乾燥された物質の熱分解中に作られた熱分解コークスがガス化手段（２６）に供給され、ガス化手段でのガス化により作られた希薄ガスが、燃料として、熱分解リアクタ（２）の補助バーナ（２ａ）に供給されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用するシステムであって、ドライヤ装置（１）と、物質の搬送方向で見てドライヤ装置の後に配置された、乾燥物質から熱分解ガスを作るための熱分解リアクタ（２）とを有するシステムにおいて、ドライヤ装置（１）が少なくとも２つのドライヤ段（３、４）を有し、該ドライヤ段（３、４）が、物質の搬送方向に連続して配置されており、かつ物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段（４）の廃棄熱が上流側に配置されたドライヤ段（３）に有効な熱として使用できるように互いに連結されており、少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々が、プロセス熱を供給するための前記ドライヤ段自体の熱伝達回路（３０、４０）を有し、上流側ドライヤ段（３）は熱分解リアクタ（２）の熱分解ガスライン（２５）に連結された熱交換器（３５）を有し、これにより熱分解リアクタ（２）で作られた熱分解ガスの熱を、プロセス熱として上流側ドライヤ段（３）で使用でき、熱分解ガスライン（２５）は、プロセス方向で見て熱交換器（３５）の後で、熱分解ガスの含有エネルギを電気に変換するエネルギ変換ユニット（５）に連結されており、ライン（４３）は、プロセス方向で見て熱交換器の前で熱分解ガスライン（２５）から分枝しており、熱分解リアクタ（２）で作られた或る量の熱分解ガスが、前記熱分解ガスライン（２５）を介して、下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）に一体化されたボイラ（４１）のバーナ（４１ａ）用の燃料として供給されることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々が、上流側ドライヤ段としての少なくとも１つの低温ドライヤ（３）と、下流側ドライヤ段としての少なくとも１つの高温ドライヤ（４）とからなることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の各々が、プロセス熱を供給するための熱伝達回路（３０、４０）としての熱オイル回路を有していることを特徴とする請求項１５または１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも２つのドライヤ段（３、４）の熱伝達回路（３０、４０）が互いに連結できることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１９】
プロセス方向で見て熱分解リアクタ（２）の後に配置されたエネルギ変換ユニットは、熱分解ガスで作動されるフュエルセル、または熱分解ガスで作動されかつ発電機（５ａ）に連結される熱エンジン（５）であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のシステムを有することを特徴とするブロック型熱発電プラント。
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
装置に関して、上記目的は、特許請求の範囲の請求項１５の前提部に記載された、生体源物質より詳しくは下水汚泥を利用するシステムであって、ドライヤ装置が少なくとも２つのドライヤ段を有し、該ドライヤ段が、物質の搬送方向に連続して配置されており、かつ物質の搬送方向で見て下流側に配置されたドライヤ段の廃棄熱が上流側に配置されたドライヤ段に有効な熱として使用できるように互いに連結されている構成のシステムにより達成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記それぞれのドライヤ段（３、４）の固有熱伝達回路（３０、４０）は熱オイル回路であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記熱エンジン（５）の廃棄ガスは、最初に、下流側ドライヤ段（４）の熱伝達回路（４０）と一体化された廃棄ガス熱交換器（４２）を介して案内され、次に、上流側ドライヤ段（３）の熱伝達回路と一体化された熱交換器（３２）を介して案内されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
2012520166.tif 000007
2012520166.tif 000008
2012520166.tif 000009
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