JP2008200952A - 廃プラスチックを燃料化するための処理方法及びその処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックを燃料化するにあたり、設備トラブルが少なく、作業環境を良好に維持することが可能な廃プラスチック処理方法及び廃プラスチック処理システムを提供する。
【解決手段】廃プラスチックを燃料化するための処理は、廃棄物処理場等で分離回収された廃プラスチックからその中に含まれる異物を除去するとともに、廃プラスチックに付着する付着物を洗浄する選別工程Ｓ１０と、選別工程Ｓ１０で処理された廃プラスチックを粉砕する粉砕工程Ｓ２０と、粉砕工程Ｓ２０で粉砕された廃プラスチックを脱水する脱水工程Ｓ３０と、脱水工程Ｓ３０で脱水された廃プラスチックを分級機に導入して粗粒分と微粒分とに分級する分級工程Ｓ４０と、分級工程Ｓ４０で分級されたプラスチックの微粒分に燃料を混合する燃料混合工程Ｓ５０とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃プラスチックを燃料化するための処理方法及びその処理システムに関する。

近年、成形が容易であり、軽量かつ丈夫なプラスチック製品が様々な用途に用いられるにつれて、廃プラスチック（廃棄されるプラスチック）の量も増加の一途をたどっており、廃プラスチックの処理対策の必要性が高まっている。

その対策の一つとして、一般廃棄物や産業廃棄物から分離回収された廃プラスチックを重質油等に混合し、化石燃料として有効利用する、いわゆるサーマルリサイクルの試みがなされており、そのために必要な処理として、従来より、廃プラスチック内に混入している異物の除去や、廃プラスチックの粉体化の処理技術が提案されている（例えば、特許文献１又は２）。

特許文献１には、対向する臼状の刃を、投入される廃プラスチックを介して擦り合わすことによって廃プラスチックの表面に付着する泥などの付着物を剥離するとともに、廃プラスチックを粉砕する粉砕機と、粉砕機から排出された被粉砕物中の泥などの小粒径物を除去する振動ふるいとを備える廃プラスチック洗浄装置が開示されている。

また、特許文献２には、汚れの付着した廃プラスチックを粉砕機にかけて粉砕するとともに、乾式洗浄して汚れを落とす工程と、粉砕された廃プラスチック及び落ちた汚れをサイクロンに送って汚れ分を取り除くとともに、サイクロンから廃プラスチックを粉砕機へ戻す工程とを繰り返し、粉砕機とサイクロンとの間の廃プラスチック循環物の一部を循環路から取り出してふるい分機にかけ、廃プラスチックからさらに汚れを除去する廃プラスチックの洗浄方法が開示されている。
特開平１１−１２９２５５号公報 特開２００１−１０５４３２号公報

しかしながら、特許文献１又は２に開示される廃プラスチックを燃料化するための処理技術は、粉砕機自体が廃プラスチックを粉砕するとともに、異物を除去する機能を有する。このため、粉砕機内に粉砕できない異物（例えば、ボルト等の金属類、或いは砂や石等の鉱物）が投入されると、粉砕機内の刃の磨耗を早めたり、刃自体を破損させたりするおそれがある。その結果、粉砕機に発生する故障トラブルも頻繁になり、メンテナンス費用がかかってしまう。

また、粉砕機は乾式であるため、粉砕機が廃プラスチックを粉砕する過程において、粉砕機に投入される廃プラスチックと、粉砕機の刃との間に摩擦が生じ、その摩擦熱によって廃プラスチックが熱可塑や熱硬化などの熱変化を引き起こし、廃プラスチックが粉砕機内で溶解又は固化して残留することにより、粉砕機の故障の原因となったり、粉砕機能を低下させたりするおそれがある。

さらに、粉砕されて粉体状となった廃プラスチックが作業場やその周辺の空気中に飛散し、それら領域の環境を悪化させるおそれもある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、廃プラスチックを燃料化するにあたり、設備トラブルが少なく、作業環境を良好に維持することが可能な廃プラスチック処理方法及び廃プラスチック処理システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は異物を含んだ廃プラスチックを燃料化するための処理方法であって、
廃プラスチックを、液体を用いて選別する湿式選別機に投入し、前記湿式選別機により選別されたプラスチックを、前記液体と共に回収する選別工程と、
前記選別工程で回収されたプラスチック及び液体を、湿式粉砕機に導入して前記プラスチックを粉砕する粉砕工程と、を含むことを特徴とする（第１の発明）。

本発明の廃プラスチック処理方法によれば、廃プラスチックの粉砕工程の前に、廃プラスチックに混入されている金属類や鉱物などの異物を除去する選別工程を実施することにより、粉砕工程においての粉砕機の刃の磨耗や破損を防止することができる。

また、選別工程では、調味料、塗料或いは泥などの廃プラスチックに付着する付着物を、選別に使用する液体で洗浄することもできるので、不純物の混入が少ない廃プラスチックを選別することができる。

また、粉砕工程で用いる粉砕機が湿式であることにより、粉砕工程にて廃プラスチックを、選別に使用される液体と共に導入して粉砕することになるので、その液体によって粉砕機に導入される廃プラスチックと粉砕機の刃との間の摩擦を潤滑するとともに、その摩擦による熱を冷却する効果が得られる。これにより、乾式の粉砕機で生じるような、廃プラスチックが粉砕機の刃との摩擦で熱可塑や熱硬化などの熱変化を引き起こして、粉砕機内で溶解又は固化して残留することから防止でき、粉砕機の故障を回避できるとともに、粉砕機の刃の長寿命化を図ることができる。

また、乾式の粉砕機を使用する場合、廃プラスチックを粉砕機に導入する際にコンベア等の搬送機を使用しなければならないが、本発明では、粉砕機として湿式を用いることにより、粉砕機自体が廃プラスチック及び液体の混合物を吸引及び排出できるポンプとしての機能も果たすので、移送管路を構築することで混合物を圧送することができ、他に移送のための動力を必要としない。これにより、設備コスト低減及び省エネルギ化に寄与する。

また、粉砕される廃プラスチックは、粉砕工程による粉砕時及び粉砕後において液体と共に移送されるので、移送中に作業場やその周辺の空気中に飛散することはなく、作業環境の健全化に寄与する。

第２の発明は、第１の発明において、前記粉砕工程によって粉砕された前記プラスチックと前記液体とからなる混合物を、液体除去機に導入して前記混合物中の液体分を除去する除去工程と、前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックに可燃性液体を混合する混合工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の廃プラスチック処理方法によれば、粉砕工程で処理された混合物に、除去工程及び混合工程を行うことにより、廃プラスチックを燃料としてリサイクルすることができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックを、分級機に導入して粗粒分と微粒分とに分級する分級工程を含み、前記混合工程は、前記分級機によって分級された前記プラスチックの微粒分に可燃性液体を混合することを特徴とする。

第４の発明は、異物を含んだ廃プラスチックを燃料化するための処理システムであって、廃プラスチックが投入され、前記投入された廃プラスチックから液体を用いてプラスチックを選別して、選別したプラスチックを液体と共に回収する湿式選別機と、前記湿式選別機によって回収された前記プラスチックと前記液体との混合物が導入され、前記混合物中の前記プラスチックを粉砕する湿式粉砕機と、を備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記湿式粉砕機によって粉砕された前記プラスチックと前記液体とからなる混合物を導入し、前記混合物中の液体分を除去する液体除去機と、前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックに可燃性液体を混合する混合器と、を備えることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックを、粗粒分と微粒分とに分級する分級機を備え、前記混合器は、前記分級機によって分級された微粒分に可燃性液体を混合することを特徴とする。

本発明によれば、廃プラスチックを燃料化するにあたり、設備トラブルが少なく、作業環境を良好に維持することが可能な廃プラスチック処理方法及び廃プラスチック処理システムを提供できる。

以下に、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
本実施形態に係る廃プラスチック処理方法は、一般家庭や工場から排出され、廃棄物処理場などに収集される廃棄物から分離回収された廃プラスチック類を原料として処理し、燃料として用いることができるようにするための方法である。

図１は、本実施形態に係る廃プラスチックが燃料になるまでの流れを示す概念図である。
図１に示すように、廃プラスチックを燃料化するための処理は、廃棄物処理場等で分離回収された廃プラスチックからその中に含まれる異物を除去するとともに、廃プラスチックに付着する付着物を洗浄する選別工程Ｓ１０と、選別工程Ｓ１０で処理された廃プラスチックを粉砕する粉砕工程Ｓ２０と、粉砕工程Ｓ２０で粉砕された廃プラスチックを脱水する脱水工程Ｓ３０と、脱水工程Ｓ３０で脱水された廃プラスチックを分級機に導入して粗粒分と微粒分とに分級する分級工程Ｓ４０と、分級工程Ｓ４０で分級されたプラスチックの微粒分に燃料を混合する燃料混合工程Ｓ５０とから構成される。

選別工程Ｓ１０では、投入される廃プラスチックを選別及び洗浄するための装置として湿式選別機１０が使用される。湿式選別機１０には、水選方式、浮遊選別方式、湿式サイクロン方式等があるが、いずれの機械を用いてもよい。

水選方式は、選別機に投入される物質の水中における自然沈降速度が粒径又は比重により異なることを利用してプラスチックを選別するものであり、水選方式の選別機には、例えば、水中の固定網（床網）上にある物質に上下に脈動する水流を与えて、物質を比重別に網上で成層させ分離するジグ選別機等がある。

浮遊選別方式は、水中で微泡を発生させることにより、水に濡れにくい表面（疎水性表面）を持った物質だけを選択的に気泡表面に付着させ、その浮力によって浮上させて回収するものである。プラスチックは一般に疎水性の表面を有するので、浮遊選別機による回収は有効である。

湿式サイクロン方式は、水に投入された物質を槽内で回転させて遠心力場を形成させ、比重及び粒径等による物質の慣性力の異なりを利用して選別するものである。

なお、これら選別機に用いる液体は水に限らず、比重差の効果を向上させるために、水と比重の異なる比重液、又は水と微粉砕した鉱物等の重量物とを混合させた擬似比重液でもよい。

選別工程Ｓ１０では、このような湿式選別機１０に、例えば、廃棄物処理場等で分離回収された廃プラスチックを投入するが、一般に廃プラスチックの輸送形態は圧縮して結束されたベール状になっているので、投入前に十分にほぐしておくことが好ましい。

このように湿式選別機１０に投入された廃プラスチックは、選別工程Ｓ１０で重量物（例えば、ボルト等の金属類）や硬い異物（例えば、砂や石等の鉱物）などが除去されるとともに、湿式選別機１０に用いられる水又は比重液等でその表面に付着した調味料、塗料或いは泥などの付着物が洗浄されることになり、より一層の不純物の除去がなされる。

選別されたプラスチックは、湿式選別機１０内の水又は比重液等と共に回収され、管路１５を通じて粉砕工程Ｓ２０へと移送される。

粉砕工程Ｓ２０では、選別工程Ｓ１０で選別及び洗浄されたプラスチックを粉砕するに際して湿式粉砕機２０を用いる。

湿式粉砕機２０には、選別工程Ｓ１０において湿式選別機１０から管路１５を通じて移送されるプラスチックと水との混合物を、混合物のまま導入し、導入した混合物内のプラスチックを粉砕することが可能な機能を有するものを使用する。また、管路１５を通じて移送される混合物の吸引と、粉砕後の排出とを行えるポンプ機能を有しているものを用いることが好ましい。具体的には、このような湿式粉砕機２０として、例えば、市販されるコマツゼノア製の湿式粉砕機「ディスインテグレータ」等が挙げられる。

そして粉砕工程Ｓ２０で粉砕されたプラスチックと水との混合物は、管路２５を通じて脱水工程Ｓ３０へと移送される。

脱水工程Ｓ３０では、粉砕工程Ｓ２０で粉砕されたプラスチックと水との混合物から、水分を脱水する処理を行う。

先ず、粉砕工程Ｓ２０から管路２５を通じて移送される混合物を、ネットコンベア３０に排出して遠心分離装置３２まで搬送する。

ネットコンベア３０は、コンベア部がネット状に形成されているものであり、このネットコンベア３０に載置された混合物は、自重によってその水分がネット下の落下することにより、遠心分離装置３２まで搬送される間に、ある程度の脱水がなされる。なお、ネットコンベア３０のネットの目については、粉砕工程Ｓ２０において湿式粉砕機２０によって粉砕されるプラスチックの粒度よりも細かく設定することに留意する。ネットコンベア３０にて脱水された水は、例えば、集水して再度、湿式選別機１０の選別液として再利用する。

次に、ネットコンベア３０によって搬送されたプラスチックを、遠心分離装置３２に導入して充分に脱水する。

遠心分離装置３２は、導入された物質を脱水槽内で回転させ、遠心力場を形成させて物質に含まれる水分を分離するためのものである。この遠心分離装置３２には、粉体状のプラスチックに付着する水分を充分に除去できるものも使用する。なお、ここで脱水された水も上記ネットコンベア３０と同様に、集水して再度、湿式選別機１０の選別液として再利用する。

このようにして脱水されたプラスチックは、吸引管３３を通じて吸引されて分級工程Ｓ４０へと移送される。

分級工程Ｓ４０では、脱水されたプラスチックを粗粒分と微粒分とに分級するに際し、サイクロン４１、バグフィルタ４３及び吸引ファン４５を用いる。

サイクロン４１は、上側に拡口するコーン形状を有する分級槽４１１を備え、その内部に吸引された粒子を、分級槽４１１内で回転させて、その遠心力により周壁へいくほど比重もしくは粒径の大きいもの（粗粒分）、中心に向かうほど比重もしくは粒径の小さいもの（微粒分）に衛星状に配列させて、周壁部には分級槽４１１のテーパーに沿って下降流が発生していることにより比重もしくは粒径の大きいもの（粗粒分）を底部に回収し、一方中心部は逆に上昇流が発生していることにより比重もしくは粒径の小さいもの（微粒分）を上部から排出して、粒子の分級を行うものである。

本実施形態で用いるサイクロン４１には、遠心分離装置３２の脱水槽の内部から脱水された粉体状のプラスチックを吸引するための吸引管３３が外周部に接続され、またバグフィルタ４３に繋がる排塵管４２が上側中心部に接続されている。

上記説明のように、吸引管３３を通じてサイクロン４１に導入された粉体状のプラスチックは、サイクロン４１によって所定の粒度以上のものが底部に回収され、粒度の細かい粉塵等が上部から排塵管４２を通じて排出されることになる。

ここで吸引ファン４５は、サイクロン４１の分級槽４１１を負圧にし、遠心分離装置３２内の粉体状のプラスチックを分級槽４１１内に導入させるとともに、粉塵等を分級槽４１１から排出させるための動力であり、バグフィルタ４３は、サイクロン４１から排出されたプラスチックの微粒分を捕獲して外部に排出させないようにするためのものである。

こうしてサイクロン４１の底部に回収された粗粒状のプラスチックは、コンベア４６等で搬送されて貯留タンク４８に貯留され、貯留タンク４８から所定量毎に切り出されて、油焚きボイラーや微分炭ボイラーへと空送ファン４９を通じて移送されて燃料として用いられることになる。なお、粗粒状のプラスチックは、これらボイラー内に導入される際に空気とともに吹き込まれることにより燃焼することになる。

一方、バグフィルタ４３によって回収された微粒状のプラスチックは、コンベア４７等によって燃料混合工程Ｓ５０へと搬送される。

燃料混合工程Ｓ５０では、分級工程Ｓ４０で分級され、搬送されてきた微粒状のプラスチックに、混合槽５０で燃料を混合する処理を行う。

混合槽５０には、重油等の燃料が貯留される燃料タンク５４から燃料が供給されるようになっており、例えば、燃料を１００重量部に対して、プラスチックを１０〜２０重量部の混合比で混合する。

そして、混合槽５０内で攪拌機５６によって微粒状のプラスチックを燃料内に均一に攪拌させることによって、固液混合状態の燃料が製造されることになる。この固液混合状態の燃料は、油焚きボイラーの燃料として使用される。

以上説明したように、本実施形態に係る廃プラスチック処理方法によれば、廃プラスチックを湿式粉砕機２０で粉砕する粉砕工程Ｓ２０の前に、湿式選別機１０にて廃プラスチックに混入されている金属類や鉱物などの異物を除去する選別工程Ｓ１０を実施することにより、湿式粉砕機２０の刃の磨耗や破損を防止することができる。

また、選別工程Ｓ１０では、湿式選別機１０を使用することにより、例えば、調味料、塗料或いは泥などの廃プラスチックに付着する付着物を、選別に使用する水で洗浄することもできるので、不純物の混入が少ない廃プラスチックを選別することができる。

また、粉砕工程Ｓ２０で用いる粉砕機が湿式であることにより、粉砕工程Ｓ２０にて廃プラスチックを、選別に使用される水と共に導入して粉砕することになるので、その水によって湿式粉砕機２０に導入される廃プラスチックと、湿式粉砕機２０の刃との間の摩擦を潤滑するとともに、その摩擦による熱を冷却する効果が得られる。これにより、乾式の粉砕機で生じるような、廃プラスチックが粉砕機の刃との摩擦で熱可塑や熱硬化などの熱変化を引き起こして、粉砕機内で溶解又は固化して残留することから防止でき、粉砕機の故障を回避できるとともに、粉砕機の刃の長寿命化を図ることができる。

また、乾式の粉砕機を使用する場合、廃プラスチックを粉砕機に導入する際にコンベア等の搬送機を使用しなければならないが、本実施形態では粉砕機が湿式であることにより、湿式粉砕機２０自体が、廃プラスチック及び液体の混合物を吸引及び排出できるポンプとしての機能も果たすので、移送管路を構築することで混合物を圧送することができ、他に移送のための動力を必要としない。これにより、設備コスト低減及び省エネルギ化に寄与する。

また、粉砕される廃プラスチックは、粉砕工程Ｓ２０による粉砕時及び粉砕後において水と共に移送されるので、移送中に作業場やその周辺の空気中に飛散することはなく、作業環境の健全化に寄与する。

本実施形態に係る電力補償装置のブロック構成図である。

符号の説明

１０ 湿式選別機 ２０ 湿式粉砕機
３０ ネットコンベア ３２ 遠心分離装置
３３ 吸引管 ４１ サイクロン
４２ 排塵管 ４３ バグフィルタ
４５ 吸引ファン ４６、４７ コンベア
４８ 貯留タンク ４９ 空送ファン
５０ 混合槽 ５４ 燃料タンク
Ｓ１０ 選別工程 Ｓ２０ 粉砕工程
Ｓ３０ 脱水工程 Ｓ４０ 分級工程
Ｓ５０ 燃料混合工程

Claims (6)

1. 異物を含んだ廃プラスチックを燃料化するための処理方法であって、
   廃プラスチックを、液体を用いて選別する湿式選別機に投入し、前記湿式選別機により選別されたプラスチックを、前記液体と共に回収する選別工程と、
   前記選別工程で回収されたプラスチック及び液体を、湿式粉砕機に導入して前記プラスチックを粉砕する粉砕工程と、を含むことを特徴とする廃プラスチックを燃料化するための処理方法。
2. 前記粉砕工程によって粉砕された前記プラスチックと前記液体とからなる混合物を、液体除去機に導入して前記混合物中の液体分を除去する除去工程と、
   前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックに可燃性液体を混合する混合工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックを燃料化するための処理方法。
3. 前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックを、分級機に導入して粗粒分と微粒分とに分級する分級工程を含み、
   前記混合工程は、前記分級機によって分級された前記プラスチックの微粒分に可燃性液体を混合することを特徴とする請求項２に記載の廃プラスチックを燃料化するための処理方法。
4. 異物を含んだ廃プラスチックを燃料化するための処理システムであって、
   廃プラスチックが投入され、前記投入された廃プラスチックから液体を用いてプラスチックを選別して、選別したプラスチックを液体と共に回収する湿式選別機と、
   前記湿式選別機によって回収された前記プラスチックと前記液体との混合物が導入され、前記混合物中の前記プラスチックを粉砕する湿式粉砕機と、を備えることを特徴とする廃プラスチックを燃料化するための処理システム。
5. 前記湿式粉砕機によって粉砕された前記プラスチックと前記液体とからなる混合物を導入し、前記混合物中の液体分を除去する液体除去機と、
   前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックに可燃性液体を混合する混合器と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の廃プラスチックを燃料化するための処理システム。
6. 前記液体除去機によって液体分が除去された前記プラスチックを、粗粒分と微粒分とに分級する分級機を備え、
   前記混合器は、前記分級機によって分級された微粒分に可燃性液体を混合することを特徴とする請求項５に記載の廃プラスチックを燃料化するための処理システム。

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