JP4059817B2 - 廃プラスチックを原料とする再生燃料、その製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼時に発生する塩化水素等の発生を抑えて、燃焼設備の損傷を防止することのできる廃プラスチックを原料とした再生燃料、及びその製造方法、ならびに製造設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
廃プラスチックを溶融固化し、再生燃料として再資源化することは広く知られている。(例えば、特許文献1、2参照)
しかしながら、廃プラスチックにはポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含むプラスチックが混入しており、これを原料とする再生燃料をボイラー、発電設備等の燃焼設備で燃焼させると塩化水素等の腐食性の有害ガスが発生し、焼却設備を損傷させるという問題が生じる。
【0003】
このような問題点を解消するために、廃プラスチックに油槽残留物や流出原油を加熱混錬し、水酸化カルシウムや鉄粉を触媒として混練した再生燃料が提案されている。(特許文献3参照)
しかしながら、この再生燃料は原料を外部から加熱し混練するものであり、外部熱源を必要とするので製造コストが高くなる。また、再生燃料中に鉄粉を混練したものでは、鉄粉によって溶融装置や燃料形態に加工する加工装置が激しく損耗するという欠点があった。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−264155号公報
【特許文献2】
特開2001−293461号公報
【特許文献3】
特開平11−246880号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明はこれら従来技術の問題を解消して、燃焼時に塩化水素等の腐食性ガスの発生を抑えて燃焼設備の損傷を防止することのできる廃プラスチックを原料とした再生燃料、及びその低コストで効率の良い製造方法、ならびに該製造方法に使用する製造装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討した結果、廃プラスチック或いはプラスチックを主体とする可燃性廃棄物を、スクリュー軸を有する溶融装置から溶融押出し後直ちにホットカットし、表面に鉄粉を付着させることで上記課題が解決されることを発見し、本発明を完成させたものである。
【0007】
すなわち、本発明はつぎのような構成をとるものである。
1.廃プラスチックを溶融固化し表面に鉄粉を付着させた再生燃料。
2.スクリュー軸を有する溶融装置から溶融押出しされた廃プラスチックをホットカットした後に表面に鉄粉を付着させることを特徴とする表面に鉄粉を付着させた再生燃料の製造方法。
3.スクリュー軸を有する溶融装置から溶融押出しされた廃プラスチックに鉄粉を吹付けることによりホットカットすることを特徴とする2に記載の再生燃料の製造方法。
4.ホットカットした廃プラスチックを鉄粉を充填した振動フィーダーに供給し鉄粉を付着させることを特徴とする2又は3に記載の再生燃料の製造方法。
5.スクリュー軸を有する溶融装置の排出口に溶融押出しされた廃プラスチックの切断手段、鉄粉を充填した振動フィーダー及び振動篩いを設けたことを特徴とする表面に鉄粉を付着させた再生燃料の製造装置。
6.溶融装置が同方向に回転する一対のスクリュー軸の外周面に設けた羽根の厚みを、スクリュー軸の後端部から前端部にかけて順次厚くすることにより羽根の間隔が同方向で順次狭くなるように構成したものであることを特徴とする5に記載の再生燃料の製造装置。
7.振動篩いで選別された鉄粉を振動フィーダーに搬送する搬送手段を有することを特徴とする5又は6に記載の再生燃料の製造装置。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
図1は、本発明の再生燃料を製造する製造装置の概要を示す装置の横断面模式図である。
【0009】
この製造装置は、ケーシング2に廃プラスチック12の投入口3、スクリュー軸4、加圧リング5、減容盤6を設けた溶融装置1、溶融装置1の減容盤6の排出口側に設けたスキ取り板等のホットカット手段7、ホットカットされた再生燃料を収容し表面に鉄粉を付着させる鉄粉9を充填した振動フィーダー8、振動フィーダー8に連接した表面に鉄粉9が付着した再生燃料13と鉄粉9を篩い分ける振動篩い10、及び分離された鉄粉9を振動フィーダー8に搬送するコンベアベルト等の搬送手段11により構成される。
【0010】
スクリュー軸4を有する溶融装置1としては特に制限はなく、1軸又は2軸のスクリューを有する横型或いは縦型の溶融装置を使用することができる。好ましい溶融装置としては、後述の同じ方向に回転する一対のスクリュー軸を有する溶融装置が挙げられる。
投入口3から溶融装置1内に投入された廃プラスチック12は、スクリュー軸4の回転に伴って減容盤6の方向へ移送され、その際に装置内壁面や加圧リング5、スクリュー軸4等による圧縮熱、摩擦熱、剪断熱によって軟化溶融し、減容盤6に設けた減容孔24により減容され、棒状体として溶融装置1の外部に溶融押出しされる。
【0011】
溶融押出しされた再生燃料は、回転するスキ取り板等のホットカット手段7により所定の寸法にカットされ、鉄粉9を充填した振動フィーダー8に収容される。ホットカット手段7としては、スキ取り板に代えて圧縮空気や鉄粉を吹付ける手段を設けてホットカットするようにしてもよい。ホットカットされた再生燃料13同士が付着するのを防止するには、スキ取り板や圧縮空気によりホットカットする際にも鉄粉を吹付けることが好ましい。
【0012】
ホットカットされた再生燃料13は、鉄粉9を充填した振動フィーダ8内で振動を受けることにより軟化状態の表面全体に鉄粉9が付着する。表面に鉄粉を付着させた再生燃料13は、振動篩い10で鉄粉と篩い分けられる。分離された鉄粉は、コンベアベルト等の搬送手段11により振動フィーダー8に送られる。
【0013】
図2〜図6は本発明の再生燃料製造装置に使用する好ましい溶融装置の1例を示す図であり、図2は装置の外観を示す概略的な正面図、図3は同じく平面図、図4は2本のスクリュー軸の状態を表す拡大模式図、図5は図4のXX線における断面図である。また、図6の(A)は減容盤をケーシング側から見た平面図、そして同図の(B)は(A)のYY線における断面図である。
【0014】
この溶融装置では、図2及び図3にみられるように、基台31上に上面に廃プラスチック12の投入口3を開口したケーシング2を設置し、ケーシング2の内部には外周面に羽根14、14を有する2本のスクリュー軸4、4を水平に並列状態に配置している。スクリュー軸4、4の一端部はギヤーボックス15、減速機17、駆動モータ18と連結されている。
【0015】
駆動モータ18を駆動すると、その回転駆動は減速機17、ギヤーボックス15を介してスクリュー軸4、4に伝達される。スクリュー軸4、4は、図4にみられるように、同じ方向に回転し、投入口3から投入された廃プラスチック12をケーシング2とスクリュー軸4、4の外周部との隙間に押し込み、圧縮破砕しながら減容盤(押し出しダイス)6方向へ強制的に移動させる。
【0016】
ケーシング2の前端部内側には、減容盤6に隣接する位置に、スクリュー軸4、4の外周部を覆う加圧リング5を設けることによりケーシング2とスクリュー軸の外周部の隙間を狭くし、圧縮された廃プラスチック12が溶融し易くするとともに、逆流するのを防止している。この加圧リング5の外周部にはヒーター(図示せず)を設けて、廃プラスチックの溶融を促進するようにしてもよい。
【0017】
減容盤6は、本体22及び本体22に着脱可能に固定された摩耗板23により構成され、本体22及び摩耗板23にはスクリュー軸4、4の先端部を軸支する凹部25、26が設けられ、凹部25、26の周囲には圧縮、溶融された廃プラスチックを減容固化する減容孔24が設けられている。(図6参照)
また、本体22の外側には、減容孔24から棒状に押し出される減容固化された廃プラスチックを所定の寸法に切断する切断手段として、スキトリ板7が回転可能に設置されている。減容盤6を構成するこれらの部材が損耗した場合には、損耗した部材のみを交換すればよいので、メンテナンスのコストを低下させることができる。
【0018】
この溶融装置では、図4にみられるように、同方向に回転する一対のスクリュー軸4、4の外周面に設けた羽根14、14の厚みを、スクリュー軸の後端部(投入口側)から前端部(減容盤側)にかけて順次厚くすることにより羽根の間隔が同方向で順次狭くなるように構成している。すなわち、この例では、後端部での羽根の厚みをb、羽根の間隔をAとし、前端部での羽根の厚みをB、羽根の間隔をaとしたときに、羽根の厚みと隣接する羽根間の間隔の和を一定とし(b+A=B+a)、羽根の厚みをbからBにかけて順次厚くすることによって、羽根の間隔をAからaにかけて順次狭くなるようにしたものである。なお、この例では、b+A=B+aとしたが、適宜変更できることは、勿論である。
また、羽根のスクリュー軸に対する傾斜角(図4のC1及びC2)を、スクリュー軸の後端部(C1)から前端部(C2)にかけて順次大きくなるように(C2>C1)構成している。
【0019】
同方向に回転する一対のスクリュー軸4、4を上記のように構成することによって、ケーシング2内に投入された廃プラスチック12は、羽根の傾斜角が緩く間隔の大きい後端部でケーシング2とスクリュー軸4、4の外周部との隙間に効率良く押し込まれ、減容盤6の方向へ圧縮、破砕されながら移動する。その際に、羽根間隔が順次狭くなるとともに傾斜角が順次大きくなることにより、圧縮効率が著しく改善される。また、ケーシング2の前端部内側の減容盤に隣接する位置に加圧リング5を設けたことにより、装置と廃プラスチックとの摩擦熱が増大し廃プラスチックの溶融が一段と促進される。
【0020】
このような溶融装置を使用した場合には、再生燃料の原料となる廃プラスチックを、外部から熱を加えなくても溶融装置内で発生する圧縮熱、摩擦熱、剪断熱により効率良く溶融押出しすることが可能となり、再生燃料の製造に必要なエネルギーを大幅に削減して製造コストを低下させることができる。
【0021】
また、特許文献3に記載のように、溶融装置内で廃プラスチックに鉄粉を混練し、溶融押出しすることによって再生燃料を製造する場合には、鉄粉によるスクリュー等の摩耗損傷が激しく、60〜250時間程度の周期でスクリュー等を補修することが必要であった。
これに対して、本発明によれば、鉄粉による溶融装置の摩耗損傷が生じないために、装置の補修周期を1,200〜2,000時間程度に大幅に改善することが可能となるので、再生燃料の製造コストを低減することができる。
【0022】
本発明の再生燃料の原料としては、廃プラスチックや廃プラスチックを主体としこれに紙、木材等の可燃性廃棄物が混入したものを使用することができる。
また、鉄粉としては、鉄を微粉砕した鉄粉のほか、鉄粉を含有するトナー粉、磁気テープ類、酸化鉄類を使用することができる。鉄粉の粒度は特に制限はないが、通常は平均粒径が0.01〜2mm程度のものが使用される。
【0023】
本発明の再生燃料をボイラー等の燃焼設備内で燃焼させた場合には、塩化水素等の塩素系ガスは鉄粉により塩化鉄として捕捉固定され、硫黄系ガスは硫化鉄として捕捉固定される。したがって、これらの腐食性ガスにより焼却設備が腐食損傷されるのを防止することができる。そして、本発明の再生燃料では、燃焼設備と接触する燃料の表面に鉄粉が存在するので、腐食防止効果は一段と優れたものとなる。
本発明の再生燃料の寸法や形状は任意であり、例えば直径が5〜15mm程度で、長さが10〜30mm程度の柱状体等とすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼時に塩化水素等の腐食性ガスの発生を抑えて燃焼設備の損傷を防止することのできる、廃プラスチックを原料とした再生燃料を低コストで効率良く製造することができる。本発明は、従来その処理が困難であった廃プラスチックの再資源化への道を大きく開くものであり、実用的価値が極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の再生燃料製造装置の1例を示す模式図である。
【図2】図1の装置に使用する溶融装置の1例を示す図である。
【図3】図2の溶融装置の平面図である。
【図4】図2の溶融装置のスクリュー軸の状態を表す拡大模式図である。
【図5】図4のXX線における断面模式図である。
【図6】図2の装置の減容盤を表す拡大模式図である。
【符号の説明】
1 溶融装置
2 ケーシング
3 投入口
4 スクリュー軸
5 加圧リング
6 減容盤
7 ホットカット手段
8 振動フィーダー
9 鉄粉
10 振動篩い
11 搬送手段
12 廃プラスチック
13 再生燃料
14 羽根
15 ギヤーボックス
17 減速機
18 駆動モータ
22 減容盤本体
23 摩耗板
24 減容孔
25、26 凹部
31 基台
Claims (7)
- 廃プラスチックを溶融固化し表面に鉄粉を付着させた再生燃料。
- スクリュー軸を有する溶融装置から溶融押出しされた廃プラスチックをホットカットした後に表面に鉄粉を付着させることを特徴とする表面に鉄粉を付着させた再生燃料の製造方法。
- スクリュー軸を有する溶融装置から溶融押出しされた廃プラスチックに鉄粉を吹付けることによりホットカットすることを特徴とする請求項2に記載の再生燃料の製造方法。
- ホットカットした廃プラスチックを鉄粉を充填した振動フィーダーに供給し鉄粉を付着させることを特徴とする請求項2又は3に記載の再生燃料の製造方法。
- スクリュー軸を有する溶融装置の排出口に溶融押出しされた廃プラスチックの切断手段、鉄粉を充填した振動フィーダー及び振動篩いを設けたことを特徴とする表面に鉄粉を付着させた再生燃料の製造装置。
- 溶融装置が同方向に回転する一対のスクリュー軸の外周面に設けた羽根の厚みを、スクリュー軸の後端部から前端部にかけて順次厚くすることにより羽根の間隔が同方向で順次狭くなるように構成したものであることを特徴とする請求項5に記載の再生燃料の製造装置。
- 振動篩いで選別された鉄粉を振動フィーダーに搬送する搬送手段を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の再生燃料の製造装置。
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