水熱処理装置の閉塞検知方法
【課題】水熱処理装置の閉塞の進行状況を初期の段階から検知する。
【解決手段】水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、前記水熱管及び／又は冷却管の伝熱性の変化によって当該管の閉塞の進行状況を検知する。
【解決手段】水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、前記水熱管及び／又は冷却管の伝熱性の変化によって当該管の閉塞の進行状況を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱処理装置の閉塞検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物を処理するための手法の一つとして、有機性廃棄物をバイオマス資源とし、有機性廃棄物中の有機成分を原料としてメタン菌等の嫌気性微生物の働きによって消化処理させることにより、各種ボイラや発電設備等のエネルギー源として利用可能なバイオガスを生産してエネルギーの回収を図るものがある。
上記のような有機性廃棄物の処理方法の一つとしては、特許文献１に示す有機性廃棄物のバイオガス化処理方法がある。このバイオガス化処理方法では、嫌気性微生物による消化処理の前段階に、水熱処理装置を用いて有機性廃棄物を液体化している。
【０００３】
特許文献１に記載の技術で用いられるような水熱処理装置では、ある程度稼動すると、廃棄物が通過する水熱管や冷却管に閉塞が発生する問題がある。水熱管や冷却管の閉塞を検知する技術としては、特許文献２や特許文献３に示すものがある。特許文献２は、水熱反応装置における閉塞が起こりそうな部分の入側と出側に圧力計を設け、入側と出側の圧力差が大きくなると閉塞したと判断するものである。また、特許文献３は、水熱反応容器内の圧力検知方法に関するもので、水熱反応容器内の冷却水に一端を突入させた圧力検出管の他端に圧力計を取り付けるものである。
【特許文献１】特開２００３−１１７５２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８１９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水熱管の閉塞は、廃棄物に含まれる油脂分及び無機分が、管内面に付着し高温高圧にさらされて固化し堆積することにより発生する。冷却管の閉塞は、水熱反応で液体化された有機分と油脂分が、冷却されることにより析出し、管内面に付着し固化し堆積することにより発生する。水熱処理装置において、水熱管や冷却管が閉塞すると、水熱処理装置の稼動を停止して分解し、管内面の付着物を除去しなければならないが、このような作業を行うと、水熱処理装置の稼動率が低下する。したがって、稼働率の低下を避けるためには、水熱管や冷却管が閉塞する前に、その兆しを察知して、水熱管や冷却管の内面の付着物を除去する必要がある。
【０００５】
しかし、特許文献２や特許文献３に開示された技術では、閉塞の兆候を検知することができない。特許文献２の技術では、入側と出側の圧力差が大きくなると、水熱管内面の付着物堆積が進行して流路が狭まってきたと判断するが、実際には、堆積の初期段階では、圧力計で計測できるほどの圧力差は現れず、圧力計に圧力差が現れた時点では、流路の狭まりがかなり進み、閉塞に近い状態になってしまっている。特許文献３の技術は、水熱反応容器内に圧力計を設けているが、このような圧力計では、特許文献２の技術と同様に、初期段階では圧力計に反応が現れないので、閉塞の兆候を検知することはできない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、水熱処理装置の閉塞の兆候を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第１の手段として、水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する方法を採用した。
【０００８】
また、水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却される方法を採用した。
【０００９】
水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第３の手段として、上記第２の手段において、前記管の伝熱性は、当該管が吸収又は放出した熱量を、前記液体の温度と当該管の温度との差で割った伝熱係数で測られるとする方法を採用した。
【００１０】
水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第４の手段として、上記第３の手段において、前記液体の温度は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であって、前記管の温度は、前記区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値である方法を採用した。
【００１１】
更に、本発明では、水熱処理装置に係る第１の手段として、水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置であって、前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する検知手段を備えるものを採用した。
【００１２】
水熱処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されるものを採用した。
【００１３】
水熱処理装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、前記検知手段は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流及び下流における前記液体及び前記管の温度を検知するセンサを備えるものを採用した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水熱管の加熱や冷却管の冷却における伝熱性の変化によって管内面の付着物堆積の進行状況を検知するので、管内面に付着した油脂、無機分及び有機分の堆積量が少なく流路の狭まりが軽微なうちから、管内面に付着物が堆積しだしたことを検知できるので、水熱処理装置の閉塞の兆候を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における水熱処理装置の模式図である。本水熱処理装置は、原料ホッパ１、移送ライン２、原料供給ポンプ３、移送ライン４、分岐管５、分岐管６、水熱液循環路７、移送ライン８、冷却循環路９、移送ライン１０、通常運転用ライン１１、洗浄運転用ライン１２、配管１３、配管１４、配管１５、水熱処理液タンク１６、洗浄液貯留タンク１７、開閉弁１８、開閉弁１９、開閉弁２０、開閉弁２１、アングル弁２２、ＯＮ／ＯＦＦ弁２３、水酸化ナトリウムタンク２４、開閉弁２５、クエン酸タンク２６、開閉弁２７、水タンク２８、開閉弁２９、シール水供給ポンプ３０、シール水タンク３１、シール水供給ポンプ３２、シール水タンク３３、ヒーター３４、配管３５、クーラー３６、配管３７を備えている。水熱液循環路７は、配管７ａ、循環ポンプ７ｂ、水熱反応器７ｃから構成されている。冷却循環路９は、配管９ａ、冷却器９ｂ、循環ポンプ９ｃから構成されている。
【００１６】
原料ホッパ１は、固形物（有機性廃棄物）を含有する有機性の排水（以下、有機性排水とする）を貯留するものであり、底部開口から有機性排水を取出可能に構成されている。移送ライン２は、原料ホッパ１と原料供給ポンプ３とを接続するものであって、原料ホッパ１から取り出される有機性排水を原料供給ポンプ３へ供給する。
原料供給ポンプ３は、移送ライン４、分岐管５及び分岐管６により水熱液循環路７に接続されており、移送ライン２から供給される有機性排水を所定圧力（例えば４ＭＰａ）まで昇圧させ、移送ライン４へ送り出すものである。移送ライン４は、上流側端部が原料供給ポンプ３に連結され、下流側端部が分岐管５及び分岐管６に連結されている。分岐管５及び分岐管６は、上流側端部が移送ライン４の下流側端部に連結され、下流側端部が配管７ａに連結されている。なお、分岐管５及び分岐管６には、弁がそれぞれ設けられており、これら弁が図示しない制御装置によって制御されることにより、分岐管５及び分岐管６の何れかから、有機性排水が配管７ａへ送り込まれる。
【００１７】
配管７ａは、途中部位に循環ポンプ７ｂと水熱反応器７ｃとが挿入されたループ状配管であり、循環ポンプ７ｂ及び水熱反応器７ｃと共に水熱液循環路７を構成している。循環ポンプ７ｂは、分岐管５或いは分岐管６から配管７ａに供給された有機性排水及び水熱反応器７ｃから排出された処理液を水熱反応器７ｃに送り出すものである。
水熱反応器７ｃは、内部に水熱管Ｓを備え、当該水熱管Ｓに循環ポンプ７ｂから送り込まれた有機性排水と処理液との混合液を通過させることによって水熱処理するものであり、水熱処理による処理物である処理液を配管７ａに排出する。この水熱反応器７ｃの内部には上記水熱管Ｓに隣接して熱媒管Ｈが設けられており、当該熱媒管Ｈにはヒーター３４から配管３５を介して加熱液が供給されるようになっている。水熱反応器７ｃは、このような加熱液によって有機性排水及び処理液を高温（例えば２２０°Ｃ）に加熱することにより水熱処理する。
【００１８】
上記配管７ａにおいて水熱反応器７ｃの受入口近傍には上記混合液の温度を計測する温度計ＴＭ１が、また排出口近傍には処理液の温度を計測する温度計ＴＭ２がそれぞれ設けられる一方、上記配管３５において水熱反応器７ｃの受入口近傍には上記加熱液の温度を計測する温度計ＴＭ３が、また排出口近傍には加熱液の温度を計測する温度計ＴＭ４がそれぞれ設けられている。各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４は、本実施形態におけるセンサである。
各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４は、各々の計測値を演算装置ＣＵに供給する。演算装置ＣＵは、上記各々の計測値つまり水熱管Ｓに供給される混合液の温度、水熱管Ｓから排出される処理液の温度、熱媒管Ｈに供給される加熱液の温度及び熱媒管Ｈから排出される加熱液の温度に基づいて、水熱管Ｓの伝熱係数を演算し、その演算結果を出力装置ＯＵＴに出力する。
【００１９】
移送ライン８は、上流側端部が配管７ａにおいて水熱反応器７ｃの排出口近傍に連結される一方、下流側端部が配管９ａにおいて冷却器９ｂの受入口近傍に連結されている。
配管９ａは、途中部位に冷却器９ｂと循環ポンプ９ｃとが挿入されたループ状配管であり、冷却器９ｂ及び循環ポンプ９ｃと共に冷却循環路９を構成している。冷却器９ｂは、移送ライン８及び配管９ａを介して水熱反応器７ｃから供給された処理液が通過する冷却管Ｒを内部に備えており、当該冷却管Ｒに隣接して設けられた冷媒管Ｃに流れる冷媒との熱交換によって、処理液を冷却する。
上記冷媒管Ｃには、配管３７を介してクーラー３６が接続されており、当該クーラー３６によって冷却された冷媒が配管３７を介して供給されると共に、冷却器９ｂによる熱交換によって加温された冷媒が配管３７を介してクーラー３６に回収されるようになっている。
循環ポンプ９ｃは、上記冷却器９ｂの排出口から排出された処理液（冷却されたもの）を受け入れて冷却器９ｂの受入口に向けて吐出することにより冷却循環路９において処理液を循環させる。
【００２０】
上記配管９ａにおいて冷却器９ｂの受入口近傍には上記処理液の温度を計測する温度計ｔｍ１が、また排出口近傍には処理液の温度を計測する温度計ｔｍ２がそれぞれ設けられる一方、上記配管３７において冷却器９ｂの受入口近傍には上記冷媒の温度を計測する温度計ｔｍ３が、また排出口近傍には冷媒の温度を計測する温度計ｔｍ４がそれぞれ設けられている。各温度計ｔｍ１〜ｔｍ４は、本実施形態におけるセンサである。
各温度計ｔｍ１〜ｔｍ４は、各々の計測値を演算装置ＣＵに供給する。演算装置ＣＵは、上記各々の計測値つまり冷却管Ｒに供給される処理液の温度、冷却管Ｒから排出される処理液（冷却されたもの）の温度、冷媒管Ｃに供給される冷媒の温度及び冷媒管Ｃから排出される冷媒の温度に基づいて、冷却管Ｒの伝熱係数を演算し、その演算結果を出力装置ＯＵＴに出力する。
ここで、各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４及びｔｍ１〜ｔｍ４、演算装置ＣＵ及び出力装置ＯＵＴは、本実施形態における検知手段である。
【００２１】
なお、本実施形態では、水熱管Ｓ内を流れる有機性排水の流れ方向と、熱媒管Ｈ内を流れる加熱液の流れ方向とを逆にして有機性排水と加熱液との相対速度を速くし、熱交換効果を高めている。同様に、冷却管Ｒ内を流れる処理液の流れ方向と、冷媒管Ｃ内を流れる冷媒の流れ方向とを逆にして処理液と冷媒との相対速度を速くし、熱交換効果を高めている。
そして、このように、加熱液によって水熱管Ｓを加熱し、冷媒によって冷却管Ｒを冷却するようにすることによって、水熱管Ｓを加熱しすぎたり冷却管Ｒを冷却しすぎたりすることなく、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの温度を安定させることを可能にしている。
【００２２】
移送ライン１０は、上流側端部が配管９ａに連結され、下流側端部が通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の上流側端部に連結されている。通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の下流側端部は、配管１３の上流側端部に連結されている。配管１３の下流側端部は、配管１４及び配管１５の上流側端部に連結されている。配管１４の下流側端部は、水熱処理液タンク１６に連結されている。配管１５の下流側端部は、洗浄液貯留タンク１７に連結されている。
通常運転用ライン１１は、本水熱処理装置の通常運転時に、処理液を水熱処理液タンク１６へ移送する際に用いられ、洗浄運転用ライン１２は、本水熱処理装置の洗浄運転時に、洗浄液を洗浄液貯留タンク１７又は水熱処理液タンク１６へ移送する際に用いられる。通常運転用ライン１１には、開閉弁１８が設けられており、洗浄運転用ライン１２には、開閉弁１９が設けられている。また、配管１４には、開閉弁２０が設けられており、配管１５には、開閉弁２１が設けられている。これらの開閉弁１８〜２１が図示しない制御装置によって制御されることにより、通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の何れかが流路として選択され、配管１４及び配管１５の何れかが流路として選択される。
【００２３】
水熱処理液タンク１６は、流路として通常運転用ライン１１及び配管１４が選択された場合に、冷却循環路９で冷却された処理液が送り込まれるもので、処理液を貯留する。洗浄液貯留タンク１７は、流路として洗浄運転用ライン１２及び配管１５が選択された場合に、洗浄運転において使用された水酸化ナトリウム水溶液が送り込まれるもので、水酸化ナトリウム水溶液を貯留する。
アングル弁２２は、通常運転用ライン１１に設けられており、図示しない制御装置がアングル弁２２の角度を調節することにより、水熱液循環路７及び冷却循環路９の圧力を制御する。ＯＮ／ＯＦＦ弁２３は、洗浄運転用ライン１２に設けられており、図示しない制御装置がＯＮ／ＯＦＦ弁２３を開閉することにより、水熱液循環路７及び冷却循環路９の圧力を急激に変化させる。
【００２４】
水酸化ナトリウムタンク２４は、洗浄用の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を貯留するものであり、開閉弁２５を介して移送ライン２に接続されている。クエン酸タンク２６は、洗浄用のクエン酸水溶液を貯留するものであり、開閉弁２７を介して移送ライン２に接続されている。水タンク２８は、洗浄用の水を貯留するものであり、開閉弁２９を介して移送ライン２に接続されている。
なお、上記循環ポンプ７ｂにはシール水供給ポンプ３０によってシール水タンク３１に貯留されたシール水が常時供給され、また循環ポンプ９ｃにはシール水供給ポンプ３２によってシール水タンク３３に貯留されたシール水が常時供給されている。このシール水の供給によって、循環ポンプ７ｂ，９ｃのシーリングが確保されている。
【００２５】
次に、上記構成の水熱処理装置の動作について説明する。
水熱処理装置の通常運転においては、原料ホッパ１から取り出される有機性排水を原料供給ポンプ３により移送ライン２，４及び分岐管５或いは分岐管６を介して配管７ａへ移送し、有機性排水と処理液との混合液を循環ポンプ７ｂにより水熱反応器７ｃに供給し水熱処理する。そして、水熱反応器７ｃで十分に水熱処理された処理液を、移送ライン８を介して配管９ａに供給し、循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させながら冷却器９ｂで冷却する。冷却後の処理液は、水熱処理液タンク１６に貯留される。
【００２６】
ここで、本実施形態では、配管７ａ及び配管３５のそれぞれの温度を、水熱管Ｓと熱媒管Ｈとの接触部分の上流及び下流で測り、水熱管Ｓの伝熱係数を算出している。水熱管Ｓの上流の温度をＴ１（℃）、水熱管Ｓの下流の温度をＴ２（℃）、熱媒管Ｈの上流の温度をＴ３（℃）、熱媒管Ｈの下流の温度をＴ４（℃）とし、有機性排水の比熱をＣｐ（Ｋｃａｌ／Ｋｇ／℃）、水熱管Ｓ内を流れる有機性排水の流量をＱ１（Ｋｇ／ｈｒ）とすると、以下の式（１）により、正規化した水熱管Ｓの伝熱係数が求められる。
水熱管Ｓの伝熱係数
＝Ｃｐ・Ｑ１(Ｔ２−Ｔ１)／{(Ｔ３＋Ｔ４)／２−(Ｔ１＋Ｔ２)／２} ……（１）
同様に、本実施形態では、配管９ａ及び配管３７のそれぞれの温度を、冷却管Ｒと冷媒管Ｃとの接触部分の上流及び下流で測り、冷却管Ｒの伝熱係数を算出している。冷却管Ｒの上流の温度をｔ１（℃）、冷却管Ｒの下流の温度をｔ２（℃）、冷媒管Ｃの上流の温度をｔ３（℃）、冷媒管Ｃの下流の温度をｔ４（℃）とし、処理液の比熱をＣｑ（Ｋｃａｌ／Ｋｇ／℃）、冷却管Ｒ内を流れる処理液の流量をＱ２（Ｋｇ／ｈｒ）とすると、以下の式（２）により、正規化した冷却管Ｒの伝熱係数が求められる。
冷却管Ｒの伝熱係数
＝Ｃｑ・Ｑ２(ｔ２−ｔ１)／{(ｔ３＋ｔ４)／２−(ｔ１＋ｔ２)／２} ……（２）
【００２７】
水熱処理装置の通常運転の運転性能は、水熱反応器７ｃの加熱性能を示す水熱反応器７ｃの伝熱係数と、冷却器９ｂの冷却性能を示す冷却器９ｂの伝熱係数とによって、代表される。水熱反応器７ｃの伝熱係数は、水熱管Ｓの内面の油脂分及び無機分の固着が進行するにしたがって低下する。冷却器９ｂの伝熱係数は、冷却管Ｒの内面の水熱処理液中の液化有機物及び油脂分の固着が進行するにしたがって低下する。
図２は、通常運転及び洗浄運転を交互に行う実験での水熱反応器７ｃの水熱管Ｓ及び冷却器９ｂの冷却管Ｒの伝熱係数の変化を示すグラフである。このグラフは、出力装置ＯＵＴに入力された伝熱係数により作成したものである。出願人は、この実験により、通常運転を継続すると、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの内面に付着物が堆積することによって、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの伝熱係数が徐々に低下することを確認した。なお、出願人は、通常運転の継続期間が１週間程度であれば半日程度洗浄運転を行うことにより、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの伝熱係数が回復することも、併せて確認した。
図３は、変化の現れの有無の比較のために示すグラフであって、水熱反応器７ｃ及び冷却器９ｂの差圧の変化を示すグラフである。このグラフにおける所々の突然大きく変化している値は、例外の値である。このグラフに示すように、差圧は概ね安定した値となっており、このグラフから、流路の狭まり即ち水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の兆候を読み取ることは不可能である。これに対して、図２に示すように、伝熱係数の変化の観測によれば、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの付着物堆積の進行状態が推測できるので、閉塞の兆候を初期の段階から読み取ることができる。
【００２８】
以下、洗浄運転について説明する。
洗浄運転を行う際には、洗浄運転に先立って、水タンク２８に貯留された水を移送ライン２、移送ライン４、及び、分岐管５又は分岐管６を介して、水熱液循環路７へ注入し、更に、移送ライン８を介して冷却循環路９へ注入して、予洗浄運転を１時間程度行う。予洗浄運転は、後の洗浄運転の効きを良くするために、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに通水して、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒから水によって洗い流されるものを除去する。このとき、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに固着した油脂分及び無機分を除去する効果を高めるために、ＯＮ／ＯＦＦ弁２３を間欠的に開放し、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒを流れる水の圧力を急激に変化させる。
【００２９】
予洗浄運転に続いて、洗浄運転を行う。洗浄運転においては、まず、水酸化ナトリウムタンク２４に貯留された水酸化ナトリウム水溶液を、移送ライン２、移送ライン４、及び、分岐管５又は分岐管６を介して、水熱液循環路７へ注入する。続いて、水酸化ナトリウム水溶液を循環ポンプ７ｂにより水熱液循環路７にて循環させる。更に、移送ライン８を介して、水酸化ナトリウム水溶液を冷却循環路９へ注入する。続いて、水酸化ナトリウム水溶液を循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させる。このようにして、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに固着した油脂分を水酸化ナトリウム水溶液に溶解させて除去する。洗浄に用いた後の水酸化ナトリウム水溶液は、洗浄液貯留タンク１７に貯留する。
次に、クエン酸タンク２６に貯留されたクエン酸水溶液を、移送ライン２、移送ライン４、分岐管５又は分岐管６、水熱液循環路７にて循環させ、水熱管Ｓに固着した無機分をクエン酸水溶液に溶解させて除去する。更に、移送ライン８を介して、クエン酸水溶液を冷却循環路９へ注入する。続いて、クエン酸水溶液を循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させ、冷却管Ｒを中和する。洗浄に用いた後のクエン酸水溶液は、水熱処理液タンク１６に貯留する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、伝熱係数の変化を観測して水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の進行状況を推測するようにしたので、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の進行状況を初期の段階から検知することができる。
なお、本実施形態では、伝熱係数の変化を観測しているが、実施にあたっては、伝熱抵抗の変化を観測してもよい。正規化した伝熱抵抗は、下記の式（３）及び（４）によって求められる。
水熱管Ｓの伝熱抵抗
＝{(Ｔ３＋Ｔ４)／２−(Ｔ１＋Ｔ２)／２}／{Ｃｐ・Ｑ１(Ｔ２−Ｔ１)} …（３）
冷却管Ｒの伝熱抵抗
＝{(ｔ３＋ｔ４)／２−(ｔ１＋ｔ２)／２}／{Ｃｑ・Ｑ２(ｔ２−ｔ１)} …（４）
上記の伝熱抵抗は、通常運転を継続すると、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの内面に付着物が堆積することによって、図４に示すように、値が徐々に上昇する。この上昇を観測して水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの付着物堆積の進行状況を推測し、閉塞の兆候を検知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態における水熱処理装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における水熱管及び冷却管の伝熱係数の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態における水熱反応器及び冷却器の差圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態における水熱管及び冷却管の伝熱抵抗の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…原料ホッパ、 ２…移送ライン、 ３…原料供給ポンプ、 ４…移送ライン、 ５…分岐管、 ６…分岐管、 ７…水熱液循環路、 ７ａ…配管、 ７ｂ…循環ポンプ、 ７ｃ…水熱反応器、 ８…移送ライン、 ９…冷却循環路、 ９ａ…配管、 ９ｂ…冷却器、 ９ｃ…循環ポンプ、 １０…移送ライン、 １１…通常運転用ライン、 １２…洗浄運転用ライン、 １３…配管、 １４…配管、 １５…配管、 １６…水熱処理液タンク、 １７…洗浄液貯留タンク、 １８…開閉弁、 １９…開閉弁、 ２０…開閉弁、 ２１…開閉弁、 ２２…アングル弁、 ２３…ＯＮ／ＯＦＦ弁、 ２４…水酸化ナトリウムタンク、 ２５…開閉弁、 ２６…クエン酸タンク、 ２７…開閉弁、 ２８…水タンク、 ２９…開閉弁、 ３０…シール水供給ポンプ、 ３１…シール水タンク、 ３２…シール水供給ポンプ、 ３３…シール水タンク、 ３４…ヒーター、 ３５…配管、 ３６…クーラー、 ３７…配管、 Ｈ…熱媒管、 Ｓ…水熱管、 Ｃ…冷媒管、 Ｒ…冷却管、 ＴＭ１〜ＴＭ４…温度計（センサ、検知手段の一部）、 ｔｍ１〜ｔｍ４…温度計（センサ、検知手段の一部）、 ＣＵ…演算装置（検知手段の一部）、 ＯＵＴ…出力装置（検知手段の一部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱処理装置の閉塞検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物を処理するための手法の一つとして、有機性廃棄物をバイオマス資源とし、有機性廃棄物中の有機成分を原料としてメタン菌等の嫌気性微生物の働きによって消化処理させることにより、各種ボイラや発電設備等のエネルギー源として利用可能なバイオガスを生産してエネルギーの回収を図るものがある。
上記のような有機性廃棄物の処理方法の一つとしては、特許文献１に示す有機性廃棄物のバイオガス化処理方法がある。このバイオガス化処理方法では、嫌気性微生物による消化処理の前段階に、水熱処理装置を用いて有機性廃棄物を液体化している。
【０００３】
特許文献１に記載の技術で用いられるような水熱処理装置では、ある程度稼動すると、廃棄物が通過する水熱管や冷却管に閉塞が発生する問題がある。水熱管や冷却管の閉塞を検知する技術としては、特許文献２や特許文献３に示すものがある。特許文献２は、水熱反応装置における閉塞が起こりそうな部分の入側と出側に圧力計を設け、入側と出側の圧力差が大きくなると閉塞したと判断するものである。また、特許文献３は、水熱反応容器内の圧力検知方法に関するもので、水熱反応容器内の冷却水に一端を突入させた圧力検出管の他端に圧力計を取り付けるものである。
【特許文献１】特開２００３−１１７５２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８１９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水熱管の閉塞は、廃棄物に含まれる油脂分及び無機分が、管内面に付着し高温高圧にさらされて固化し堆積することにより発生する。冷却管の閉塞は、水熱反応で液体化された有機分と油脂分が、冷却されることにより析出し、管内面に付着し固化し堆積することにより発生する。水熱処理装置において、水熱管や冷却管が閉塞すると、水熱処理装置の稼動を停止して分解し、管内面の付着物を除去しなければならないが、このような作業を行うと、水熱処理装置の稼動率が低下する。したがって、稼働率の低下を避けるためには、水熱管や冷却管が閉塞する前に、その兆しを察知して、水熱管や冷却管の内面の付着物を除去する必要がある。
【０００５】
しかし、特許文献２や特許文献３に開示された技術では、閉塞の兆候を検知することができない。特許文献２の技術では、入側と出側の圧力差が大きくなると、水熱管内面の付着物堆積が進行して流路が狭まってきたと判断するが、実際には、堆積の初期段階では、圧力計で計測できるほどの圧力差は現れず、圧力計に圧力差が現れた時点では、流路の狭まりがかなり進み、閉塞に近い状態になってしまっている。特許文献３の技術は、水熱反応容器内に圧力計を設けているが、このような圧力計では、特許文献２の技術と同様に、初期段階では圧力計に反応が現れないので、閉塞の兆候を検知することはできない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、水熱処理装置の閉塞の兆候を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第１の手段として、水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する方法を採用した。
【０００８】
また、水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却される方法を採用した。
【０００９】
水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第３の手段として、上記第２の手段において、前記管の伝熱性は、当該管が吸収又は放出した熱量を、前記液体の温度と当該管の温度との差で割った伝熱係数で測られるとする方法を採用した。
【００１０】
水熱処理装置の閉塞検知方法に係る第４の手段として、上記第３の手段において、前記液体の温度は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であって、前記管の温度は、前記区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値である方法を採用した。
【００１１】
更に、本発明では、水熱処理装置に係る第１の手段として、水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置であって、前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する検知手段を備えるものを採用した。
【００１２】
水熱処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されるものを採用した。
【００１３】
水熱処理装置に係る第３の手段として、上記第２の手段において、前記検知手段は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流及び下流における前記液体及び前記管の温度を検知するセンサを備えるものを採用した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水熱管の加熱や冷却管の冷却における伝熱性の変化によって管内面の付着物堆積の進行状況を検知するので、管内面に付着した油脂、無機分及び有機分の堆積量が少なく流路の狭まりが軽微なうちから、管内面に付着物が堆積しだしたことを検知できるので、水熱処理装置の閉塞の兆候を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における水熱処理装置の模式図である。本水熱処理装置は、原料ホッパ１、移送ライン２、原料供給ポンプ３、移送ライン４、分岐管５、分岐管６、水熱液循環路７、移送ライン８、冷却循環路９、移送ライン１０、通常運転用ライン１１、洗浄運転用ライン１２、配管１３、配管１４、配管１５、水熱処理液タンク１６、洗浄液貯留タンク１７、開閉弁１８、開閉弁１９、開閉弁２０、開閉弁２１、アングル弁２２、ＯＮ／ＯＦＦ弁２３、水酸化ナトリウムタンク２４、開閉弁２５、クエン酸タンク２６、開閉弁２７、水タンク２８、開閉弁２９、シール水供給ポンプ３０、シール水タンク３１、シール水供給ポンプ３２、シール水タンク３３、ヒーター３４、配管３５、クーラー３６、配管３７を備えている。水熱液循環路７は、配管７ａ、循環ポンプ７ｂ、水熱反応器７ｃから構成されている。冷却循環路９は、配管９ａ、冷却器９ｂ、循環ポンプ９ｃから構成されている。
【００１６】
原料ホッパ１は、固形物（有機性廃棄物）を含有する有機性の排水（以下、有機性排水とする）を貯留するものであり、底部開口から有機性排水を取出可能に構成されている。移送ライン２は、原料ホッパ１と原料供給ポンプ３とを接続するものであって、原料ホッパ１から取り出される有機性排水を原料供給ポンプ３へ供給する。
原料供給ポンプ３は、移送ライン４、分岐管５及び分岐管６により水熱液循環路７に接続されており、移送ライン２から供給される有機性排水を所定圧力（例えば４ＭＰａ）まで昇圧させ、移送ライン４へ送り出すものである。移送ライン４は、上流側端部が原料供給ポンプ３に連結され、下流側端部が分岐管５及び分岐管６に連結されている。分岐管５及び分岐管６は、上流側端部が移送ライン４の下流側端部に連結され、下流側端部が配管７ａに連結されている。なお、分岐管５及び分岐管６には、弁がそれぞれ設けられており、これら弁が図示しない制御装置によって制御されることにより、分岐管５及び分岐管６の何れかから、有機性排水が配管７ａへ送り込まれる。
【００１７】
配管７ａは、途中部位に循環ポンプ７ｂと水熱反応器７ｃとが挿入されたループ状配管であり、循環ポンプ７ｂ及び水熱反応器７ｃと共に水熱液循環路７を構成している。循環ポンプ７ｂは、分岐管５或いは分岐管６から配管７ａに供給された有機性排水及び水熱反応器７ｃから排出された処理液を水熱反応器７ｃに送り出すものである。
水熱反応器７ｃは、内部に水熱管Ｓを備え、当該水熱管Ｓに循環ポンプ７ｂから送り込まれた有機性排水と処理液との混合液を通過させることによって水熱処理するものであり、水熱処理による処理物である処理液を配管７ａに排出する。この水熱反応器７ｃの内部には上記水熱管Ｓに隣接して熱媒管Ｈが設けられており、当該熱媒管Ｈにはヒーター３４から配管３５を介して加熱液が供給されるようになっている。水熱反応器７ｃは、このような加熱液によって有機性排水及び処理液を高温（例えば２２０°Ｃ）に加熱することにより水熱処理する。
【００１８】
上記配管７ａにおいて水熱反応器７ｃの受入口近傍には上記混合液の温度を計測する温度計ＴＭ１が、また排出口近傍には処理液の温度を計測する温度計ＴＭ２がそれぞれ設けられる一方、上記配管３５において水熱反応器７ｃの受入口近傍には上記加熱液の温度を計測する温度計ＴＭ３が、また排出口近傍には加熱液の温度を計測する温度計ＴＭ４がそれぞれ設けられている。各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４は、本実施形態におけるセンサである。
各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４は、各々の計測値を演算装置ＣＵに供給する。演算装置ＣＵは、上記各々の計測値つまり水熱管Ｓに供給される混合液の温度、水熱管Ｓから排出される処理液の温度、熱媒管Ｈに供給される加熱液の温度及び熱媒管Ｈから排出される加熱液の温度に基づいて、水熱管Ｓの伝熱係数を演算し、その演算結果を出力装置ＯＵＴに出力する。
【００１９】
移送ライン８は、上流側端部が配管７ａにおいて水熱反応器７ｃの排出口近傍に連結される一方、下流側端部が配管９ａにおいて冷却器９ｂの受入口近傍に連結されている。
配管９ａは、途中部位に冷却器９ｂと循環ポンプ９ｃとが挿入されたループ状配管であり、冷却器９ｂ及び循環ポンプ９ｃと共に冷却循環路９を構成している。冷却器９ｂは、移送ライン８及び配管９ａを介して水熱反応器７ｃから供給された処理液が通過する冷却管Ｒを内部に備えており、当該冷却管Ｒに隣接して設けられた冷媒管Ｃに流れる冷媒との熱交換によって、処理液を冷却する。
上記冷媒管Ｃには、配管３７を介してクーラー３６が接続されており、当該クーラー３６によって冷却された冷媒が配管３７を介して供給されると共に、冷却器９ｂによる熱交換によって加温された冷媒が配管３７を介してクーラー３６に回収されるようになっている。
循環ポンプ９ｃは、上記冷却器９ｂの排出口から排出された処理液（冷却されたもの）を受け入れて冷却器９ｂの受入口に向けて吐出することにより冷却循環路９において処理液を循環させる。
【００２０】
上記配管９ａにおいて冷却器９ｂの受入口近傍には上記処理液の温度を計測する温度計ｔｍ１が、また排出口近傍には処理液の温度を計測する温度計ｔｍ２がそれぞれ設けられる一方、上記配管３７において冷却器９ｂの受入口近傍には上記冷媒の温度を計測する温度計ｔｍ３が、また排出口近傍には冷媒の温度を計測する温度計ｔｍ４がそれぞれ設けられている。各温度計ｔｍ１〜ｔｍ４は、本実施形態におけるセンサである。
各温度計ｔｍ１〜ｔｍ４は、各々の計測値を演算装置ＣＵに供給する。演算装置ＣＵは、上記各々の計測値つまり冷却管Ｒに供給される処理液の温度、冷却管Ｒから排出される処理液（冷却されたもの）の温度、冷媒管Ｃに供給される冷媒の温度及び冷媒管Ｃから排出される冷媒の温度に基づいて、冷却管Ｒの伝熱係数を演算し、その演算結果を出力装置ＯＵＴに出力する。
ここで、各温度計ＴＭ１〜ＴＭ４及びｔｍ１〜ｔｍ４、演算装置ＣＵ及び出力装置ＯＵＴは、本実施形態における検知手段である。
【００２１】
なお、本実施形態では、水熱管Ｓ内を流れる有機性排水の流れ方向と、熱媒管Ｈ内を流れる加熱液の流れ方向とを逆にして有機性排水と加熱液との相対速度を速くし、熱交換効果を高めている。同様に、冷却管Ｒ内を流れる処理液の流れ方向と、冷媒管Ｃ内を流れる冷媒の流れ方向とを逆にして処理液と冷媒との相対速度を速くし、熱交換効果を高めている。
そして、このように、加熱液によって水熱管Ｓを加熱し、冷媒によって冷却管Ｒを冷却するようにすることによって、水熱管Ｓを加熱しすぎたり冷却管Ｒを冷却しすぎたりすることなく、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの温度を安定させることを可能にしている。
【００２２】
移送ライン１０は、上流側端部が配管９ａに連結され、下流側端部が通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の上流側端部に連結されている。通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の下流側端部は、配管１３の上流側端部に連結されている。配管１３の下流側端部は、配管１４及び配管１５の上流側端部に連結されている。配管１４の下流側端部は、水熱処理液タンク１６に連結されている。配管１５の下流側端部は、洗浄液貯留タンク１７に連結されている。
通常運転用ライン１１は、本水熱処理装置の通常運転時に、処理液を水熱処理液タンク１６へ移送する際に用いられ、洗浄運転用ライン１２は、本水熱処理装置の洗浄運転時に、洗浄液を洗浄液貯留タンク１７又は水熱処理液タンク１６へ移送する際に用いられる。通常運転用ライン１１には、開閉弁１８が設けられており、洗浄運転用ライン１２には、開閉弁１９が設けられている。また、配管１４には、開閉弁２０が設けられており、配管１５には、開閉弁２１が設けられている。これらの開閉弁１８〜２１が図示しない制御装置によって制御されることにより、通常運転用ライン１１及び洗浄運転用ライン１２の何れかが流路として選択され、配管１４及び配管１５の何れかが流路として選択される。
【００２３】
水熱処理液タンク１６は、流路として通常運転用ライン１１及び配管１４が選択された場合に、冷却循環路９で冷却された処理液が送り込まれるもので、処理液を貯留する。洗浄液貯留タンク１７は、流路として洗浄運転用ライン１２及び配管１５が選択された場合に、洗浄運転において使用された水酸化ナトリウム水溶液が送り込まれるもので、水酸化ナトリウム水溶液を貯留する。
アングル弁２２は、通常運転用ライン１１に設けられており、図示しない制御装置がアングル弁２２の角度を調節することにより、水熱液循環路７及び冷却循環路９の圧力を制御する。ＯＮ／ＯＦＦ弁２３は、洗浄運転用ライン１２に設けられており、図示しない制御装置がＯＮ／ＯＦＦ弁２３を開閉することにより、水熱液循環路７及び冷却循環路９の圧力を急激に変化させる。
【００２４】
水酸化ナトリウムタンク２４は、洗浄用の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を貯留するものであり、開閉弁２５を介して移送ライン２に接続されている。クエン酸タンク２６は、洗浄用のクエン酸水溶液を貯留するものであり、開閉弁２７を介して移送ライン２に接続されている。水タンク２８は、洗浄用の水を貯留するものであり、開閉弁２９を介して移送ライン２に接続されている。
なお、上記循環ポンプ７ｂにはシール水供給ポンプ３０によってシール水タンク３１に貯留されたシール水が常時供給され、また循環ポンプ９ｃにはシール水供給ポンプ３２によってシール水タンク３３に貯留されたシール水が常時供給されている。このシール水の供給によって、循環ポンプ７ｂ，９ｃのシーリングが確保されている。
【００２５】
次に、上記構成の水熱処理装置の動作について説明する。
水熱処理装置の通常運転においては、原料ホッパ１から取り出される有機性排水を原料供給ポンプ３により移送ライン２，４及び分岐管５或いは分岐管６を介して配管７ａへ移送し、有機性排水と処理液との混合液を循環ポンプ７ｂにより水熱反応器７ｃに供給し水熱処理する。そして、水熱反応器７ｃで十分に水熱処理された処理液を、移送ライン８を介して配管９ａに供給し、循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させながら冷却器９ｂで冷却する。冷却後の処理液は、水熱処理液タンク１６に貯留される。
【００２６】
ここで、本実施形態では、配管７ａ及び配管３５のそれぞれの温度を、水熱管Ｓと熱媒管Ｈとの接触部分の上流及び下流で測り、水熱管Ｓの伝熱係数を算出している。水熱管Ｓの上流の温度をＴ１（℃）、水熱管Ｓの下流の温度をＴ２（℃）、熱媒管Ｈの上流の温度をＴ３（℃）、熱媒管Ｈの下流の温度をＴ４（℃）とし、有機性排水の比熱をＣｐ（Ｋｃａｌ／Ｋｇ／℃）、水熱管Ｓ内を流れる有機性排水の流量をＱ１（Ｋｇ／ｈｒ）とすると、以下の式（１）により、正規化した水熱管Ｓの伝熱係数が求められる。
水熱管Ｓの伝熱係数
＝Ｃｐ・Ｑ１(Ｔ２−Ｔ１)／{(Ｔ３＋Ｔ４)／２−(Ｔ１＋Ｔ２)／２} ……（１）
同様に、本実施形態では、配管９ａ及び配管３７のそれぞれの温度を、冷却管Ｒと冷媒管Ｃとの接触部分の上流及び下流で測り、冷却管Ｒの伝熱係数を算出している。冷却管Ｒの上流の温度をｔ１（℃）、冷却管Ｒの下流の温度をｔ２（℃）、冷媒管Ｃの上流の温度をｔ３（℃）、冷媒管Ｃの下流の温度をｔ４（℃）とし、処理液の比熱をＣｑ（Ｋｃａｌ／Ｋｇ／℃）、冷却管Ｒ内を流れる処理液の流量をＱ２（Ｋｇ／ｈｒ）とすると、以下の式（２）により、正規化した冷却管Ｒの伝熱係数が求められる。
冷却管Ｒの伝熱係数
＝Ｃｑ・Ｑ２(ｔ２−ｔ１)／{(ｔ３＋ｔ４)／２−(ｔ１＋ｔ２)／２} ……（２）
【００２７】
水熱処理装置の通常運転の運転性能は、水熱反応器７ｃの加熱性能を示す水熱反応器７ｃの伝熱係数と、冷却器９ｂの冷却性能を示す冷却器９ｂの伝熱係数とによって、代表される。水熱反応器７ｃの伝熱係数は、水熱管Ｓの内面の油脂分及び無機分の固着が進行するにしたがって低下する。冷却器９ｂの伝熱係数は、冷却管Ｒの内面の水熱処理液中の液化有機物及び油脂分の固着が進行するにしたがって低下する。
図２は、通常運転及び洗浄運転を交互に行う実験での水熱反応器７ｃの水熱管Ｓ及び冷却器９ｂの冷却管Ｒの伝熱係数の変化を示すグラフである。このグラフは、出力装置ＯＵＴに入力された伝熱係数により作成したものである。出願人は、この実験により、通常運転を継続すると、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの内面に付着物が堆積することによって、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの伝熱係数が徐々に低下することを確認した。なお、出願人は、通常運転の継続期間が１週間程度であれば半日程度洗浄運転を行うことにより、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの伝熱係数が回復することも、併せて確認した。
図３は、変化の現れの有無の比較のために示すグラフであって、水熱反応器７ｃ及び冷却器９ｂの差圧の変化を示すグラフである。このグラフにおける所々の突然大きく変化している値は、例外の値である。このグラフに示すように、差圧は概ね安定した値となっており、このグラフから、流路の狭まり即ち水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の兆候を読み取ることは不可能である。これに対して、図２に示すように、伝熱係数の変化の観測によれば、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの付着物堆積の進行状態が推測できるので、閉塞の兆候を初期の段階から読み取ることができる。
【００２８】
以下、洗浄運転について説明する。
洗浄運転を行う際には、洗浄運転に先立って、水タンク２８に貯留された水を移送ライン２、移送ライン４、及び、分岐管５又は分岐管６を介して、水熱液循環路７へ注入し、更に、移送ライン８を介して冷却循環路９へ注入して、予洗浄運転を１時間程度行う。予洗浄運転は、後の洗浄運転の効きを良くするために、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに通水して、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒから水によって洗い流されるものを除去する。このとき、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに固着した油脂分及び無機分を除去する効果を高めるために、ＯＮ／ＯＦＦ弁２３を間欠的に開放し、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒを流れる水の圧力を急激に変化させる。
【００２９】
予洗浄運転に続いて、洗浄運転を行う。洗浄運転においては、まず、水酸化ナトリウムタンク２４に貯留された水酸化ナトリウム水溶液を、移送ライン２、移送ライン４、及び、分岐管５又は分岐管６を介して、水熱液循環路７へ注入する。続いて、水酸化ナトリウム水溶液を循環ポンプ７ｂにより水熱液循環路７にて循環させる。更に、移送ライン８を介して、水酸化ナトリウム水溶液を冷却循環路９へ注入する。続いて、水酸化ナトリウム水溶液を循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させる。このようにして、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒに固着した油脂分を水酸化ナトリウム水溶液に溶解させて除去する。洗浄に用いた後の水酸化ナトリウム水溶液は、洗浄液貯留タンク１７に貯留する。
次に、クエン酸タンク２６に貯留されたクエン酸水溶液を、移送ライン２、移送ライン４、分岐管５又は分岐管６、水熱液循環路７にて循環させ、水熱管Ｓに固着した無機分をクエン酸水溶液に溶解させて除去する。更に、移送ライン８を介して、クエン酸水溶液を冷却循環路９へ注入する。続いて、クエン酸水溶液を循環ポンプ９ｃにより冷却循環路９にて循環させ、冷却管Ｒを中和する。洗浄に用いた後のクエン酸水溶液は、水熱処理液タンク１６に貯留する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、伝熱係数の変化を観測して水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の進行状況を推測するようにしたので、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの閉塞の進行状況を初期の段階から検知することができる。
なお、本実施形態では、伝熱係数の変化を観測しているが、実施にあたっては、伝熱抵抗の変化を観測してもよい。正規化した伝熱抵抗は、下記の式（３）及び（４）によって求められる。
水熱管Ｓの伝熱抵抗
＝{(Ｔ３＋Ｔ４)／２−(Ｔ１＋Ｔ２)／２}／{Ｃｐ・Ｑ１(Ｔ２−Ｔ１)} …（３）
冷却管Ｒの伝熱抵抗
＝{(ｔ３＋ｔ４)／２−(ｔ１＋ｔ２)／２}／{Ｃｑ・Ｑ２(ｔ２−ｔ１)} …（４）
上記の伝熱抵抗は、通常運転を継続すると、水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの内面に付着物が堆積することによって、図４に示すように、値が徐々に上昇する。この上昇を観測して水熱管Ｓ及び冷却管Ｒの付着物堆積の進行状況を推測し、閉塞の兆候を検知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態における水熱処理装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における水熱管及び冷却管の伝熱係数の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態における水熱反応器及び冷却器の差圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態における水熱管及び冷却管の伝熱抵抗の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…原料ホッパ、 ２…移送ライン、 ３…原料供給ポンプ、 ４…移送ライン、 ５…分岐管、 ６…分岐管、 ７…水熱液循環路、 ７ａ…配管、 ７ｂ…循環ポンプ、 ７ｃ…水熱反応器、 ８…移送ライン、 ９…冷却循環路、 ９ａ…配管、 ９ｂ…冷却器、 ９ｃ…循環ポンプ、 １０…移送ライン、 １１…通常運転用ライン、 １２…洗浄運転用ライン、 １３…配管、 １４…配管、 １５…配管、 １６…水熱処理液タンク、 １７…洗浄液貯留タンク、 １８…開閉弁、 １９…開閉弁、 ２０…開閉弁、 ２１…開閉弁、 ２２…アングル弁、 ２３…ＯＮ／ＯＦＦ弁、 ２４…水酸化ナトリウムタンク、 ２５…開閉弁、 ２６…クエン酸タンク、 ２７…開閉弁、 ２８…水タンク、 ２９…開閉弁、 ３０…シール水供給ポンプ、 ３１…シール水タンク、 ３２…シール水供給ポンプ、 ３３…シール水タンク、 ３４…ヒーター、 ３５…配管、 ３６…クーラー、 ３７…配管、 Ｈ…熱媒管、 Ｓ…水熱管、 Ｃ…冷媒管、 Ｒ…冷却管、 ＴＭ１〜ＴＭ４…温度計（センサ、検知手段の一部）、 ｔｍ１〜ｔｍ４…温度計（センサ、検知手段の一部）、 ＣＵ…演算装置（検知手段の一部）、 ＯＵＴ…出力装置（検知手段の一部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、
前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知することを特徴とする水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項２】
前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されることを特徴とする請求項１記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項３】
前記管の伝熱性は、当該管が吸収又は放出した熱量を、前記液体の温度と当該管の温度との差で割った伝熱係数で測られるとすることを特徴とする請求項２に記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項４】
前記液体の温度は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であって、前記管の温度は、前記区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であるとすることを特徴とする請求項３記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項５】
水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置であって、
前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する検知手段を備えることを特徴とする水熱処理装置。
【請求項６】
前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されることを特徴とする請求項５記載の水熱処理装置。
【請求項７】
前記検知手段は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流及び下流における前記液体及び前記管の温度を検知するセンサを備えることを特徴とする請求項６記載の水熱処理装置。
【請求項１】
水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置の閉塞検知方法であって、
前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知することを特徴とする水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項２】
前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されることを特徴とする請求項１記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項３】
前記管の伝熱性は、当該管が吸収又は放出した熱量を、前記液体の温度と当該管の温度との差で割った伝熱係数で測られるとすることを特徴とする請求項２に記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項４】
前記液体の温度は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であって、前記管の温度は、前記区間の上流における温度と下流における温度とを平均した値であるとすることを特徴とする請求項３記載の水熱処理装置の閉塞検知方法。
【請求項５】
水熱管を通過させることにより有機性廃棄物を水熱処理し、冷却管を通過させることにより水熱処理液を冷却する水熱処理装置であって、
前記水熱管の加熱及び／又は前記冷却管の冷却における伝熱性の変化によって当該管内面の付着物堆積の進行状況を検知する検知手段を備えることを特徴とする水熱処理装置。
【請求項６】
前記水熱管及び／又は冷却管は、当該管の周囲の液体との熱交換により加熱又は冷却されることを特徴とする請求項５記載の水熱処理装置。
【請求項７】
前記検知手段は、前記液体と前記管とが熱交換する区間の上流及び下流における前記液体及び前記管の温度を検知するセンサを備えることを特徴とする請求項６記載の水熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２８７５（Ｐ２００８−２８７５Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７１１９５（Ｐ２００６−１７１１９５）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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