JP4097618B2 - 固形燃料の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、都市ごみや産業廃棄物などにから選別回収した廃プラスチックと可燃ごみおよび回収古紙を混合し、圧縮・成形して固形燃料（ＲＰＦ）を製造する方法に関する。

従来から、都市ごみや産業廃棄物から選別した廃プラスチック、可燃ごみに、さらに、別途回収された古紙などの紙類を加えて発熱量などを調整して固形燃料（ＲＰＦ）を製造する技術が知られている。この場合、可燃ごみには種々雑多なものが含まれ、成形しにくいことがあった。特に、原料の廃プラスチックや可燃ごみに多くの水分が含まれている場合やその水分にバラ付きがある場合、均一な性状の成形がしにくくなる場合がある。

そこで、近年、可燃ごみを一旦炭化し、その炭化物に廃プラスチックおよび古紙などを混合後、圧縮・成形して廃プラスチックを主体とする固形燃料（ＲＰＦ）を得る方法が、例えば、特開平２００１−２４０８８２号公報で提案されている。
すなわち、この固形燃料の製造方法は、図４に示すように、野菜屑や魚肉屑を含む可燃ごみを炭化装置で蒸し焼きにしてごみ炭にする炭化工程と、このごみ炭に廃プラスチックおよび古紙を所定の分量加えて、混合機で混合する混合工程と、混合した炭、廃プラスチック及び古紙を破砕装置で破砕する破砕工程と、前記破砕混合物を圧縮装置で圧縮する圧縮工程と、圧縮した破砕混合物を成形して固形燃料にする成形工程と、よりなるものである。

これによって、野菜屑や魚肉屑を含む可燃ごみを効果的に再利用することで可燃ごみの量の削減を図り、さらには固形燃料のコストの低減を図り、安価な固形燃料の実現を図ることができる利点がある。また、成形された固形燃料は、その一辺若しくは径を８〜５０ｍｍのピースにすることで、燃焼炉での燃焼効率の向上を図り、高温で安定した熱を得ることができる利点がある。さらに、例えば、ごみ炭を３０重量％、廃プラスチックを２０重量％および古紙を５０重量％の配合で混合して固形燃料を得ることができ、その混合を変えることで熱量の調整が可能であるとしている（特許文献１参照）。

また、炭化物を用いた固形燃料の従来技術として、例えば、特開平０９−５３０８５号公報を挙げることができる。これは、都市ごみを破砕、乾燥、分別、成形して固形燃料を製造する方法において、製造された前記固形燃料の一部を用い、これを炭化してなる炭化物を脱臭・防腐剤として固形物燃料成形工程の成形原料である廃プラスチックおよび古紙に添加して固形燃料に成形する方法である。すなわち、炭化物を固形燃料の成形原料中に混入して成形装置に供給し、この炭化物の保有する顕熱を成形原料の加熱に利用するとしている（特許文献２参照）。
特開２００１−２４０８８２号公報 特開平０９−５３０８５号公報

しかし、特許文献１の技術は、ごみ炭を廃プラスチック及び古紙とともに混合機で混合し、次いで、破砕機で破砕するものであるから、このごみ炭の混入による前記混合機及び破砕機の稼働（動力）負荷が増大することとなる。しかも、ごみ炭は通常低水分であるから、このごみ炭が前記混合・破砕の工程で、粉化して飛散し、ひいては作業環境悪化の原因となる。

また、特許文献２の技術は、成形された固形燃料の一部、すなわち、成形された固形燃料の３０％を分取し、分取した固形燃料を炭化処理して炭化物とし、この炭化物を成形原料の廃プラスチックおよび古紙に添加するものであるから、上記炭化物の添加によりある程度の成形性の改善にはなるが、充分とはいえない。その理由は、前記分取した固形燃料を炭化すると、炭化後の量は約１／３程度に減量し、これを全量混入したとしても、成形原料に対する炭化物の混入量は約１０％と多くないことによる。また、製品としての固形燃料の生産性が分取することにより低下する。しかも、炭化用として分取する量に相当する成形能力の固形燃料成形機を用いなければならず、それだけ無駄な動力を費やすことになるという問題がある。

この発明は、破砕動力負荷が軽減し、粉塵の飛散に伴う作業環境の悪化がなく、さらに、成形動力原単位の低下に寄与し、かつ、生産性が低下せず、無駄な動力を費やさないことを課題とする。

上記の課題を達成するために、この発明は、廃プラスチックと回収古紙を所定の割合で破砕機に供給して破砕し、前記破砕された破砕混合物と、前記可燃ごみを炭化処理して得た炭化物の所定量を圧縮・成形機に供給して圧縮し、成形するようにした構成を採用する。

前記のようにして固形燃料を成形するに当り、廃プラスチックの一部に代えて炭化物を所定量添加することにより、廃プラスチックの混合・圧縮による半溶融化に伴って増大する粘性が粘性の小さい炭化物によって抑制されて、流動性が良くなるため、固形燃料の成形性が向上する。
また、前記炭化物を廃プラスチックおよび古紙の（破砕機による）破砕時に一緒に投入しないので、その分、破砕機にかかる動力負荷が軽減され、かつ、この炭化物の破砕粉化による飛散が皆無である。

前記炭化物の混合量を重量比で１５〜３０％の範囲内に設定する。廃プラスチックを減らし、その分、炭化物の混入量を増やせば、上述したように成形性が良くなって、動力原単位の低下に寄与するが、炭化物を３０％以上混ぜた場合、逆に成形物（ペレット）になりにくく、また、廃プラスチックに比べて発熱量の小さい炭化物によって、成形固形燃料の保有熱量が大きく低下するとともに、焼却炉での燃焼後の灰分が多くなってサーマルリサイクルに適せず、実際の運転中に炭化物が発塵して作業環境も悪くなる。一方、炭化物の混入量が１５％以下であると成形性の向上が得られない。したがって、混入量は２０％程度が好ましい。

この発明は、以上のように、炭化物を廃プラスチックおよび回収古紙に所定量加えることにより、成形性が向上し、その成形動力原単位が減少する。
また、炭化物を、廃プラスチックおよび古紙の破砕時には供給しないので、この炭化物の破砕粉化による飛散によって作業環境が悪化することがない。
また、可燃ごみを直接炭化処理して得た炭化物を用いるので、従来のような成形固形燃料の一部を分取し、炭化して得た炭化物を成形原料に混入するものに比べて、固形燃料の生産性が何等低下することがなく、また、余分な成形動力を必要としない。このため、成形コストを大きく低減することができる。
さらに、炭化物の添加量を、廃プラスチックおよび古紙との重量比で１５〜３０％の範囲内に設定することにより、成形性がアップし、その成形動力原単位が３〜８％減少する。

この発明の実施形態は、図１に示すように、都市ごみや産業廃棄物などから選別した廃プラスチックと可燃ごみの内、上記可燃ごみを炭化する炭化工程と、廃プラスチックおよび古紙を破砕する破砕工程と、上記破砕工程の廃プラスチックおよび古紙に、上記炭化工程の炭化物を所定量添加して前記圧縮・成形工程を経て固形燃料を製造するものである。

具体的には、図２に示すように、都市ごみや産業廃棄物などから選別回収された廃プラスチックと可燃ごみの内、廃プラスチックと回収古紙を適宜の配合割合となるように受入れコンベア１により一軸破砕機２に投入して、一定の粒度となるように細かく破砕し、その後の混合をよりしやすくする。
破砕された廃プラスチックおよび古紙は、搬送コンベア３により搬送されて定量供給装置４に投入される。定量供給装置４は、供給コンベア４ａとその基端に設けたホッパ４ｂとからなる。
一方、前記可燃ごみは、例えば、ロータリーキルンのような炭化装置５で炭化され、得られた炭化物は炭化物投入コンベア６のホッパ６ａに一端貯留され、その下部の切り出しスクリュー６ｂから定量づつ切り出し、定量供給装置４のホッパ４ｂに投入される。炭化物の混合量は前記廃プラスチックと古紙の量により適宜調節する。

上記廃プラスチックおよび可燃ごみは、都市ごみや産業廃棄物などを一次破砕後、分別・選別したものであり、可燃ごみは主として、木屑、紙屑であり、古紙は、別途回収された雑誌、古新聞、段ボールであるが、回収古紙に代えて木質材を使用することもできる。可燃ごみとして、生ごみを含めることができる。
また、上記廃プラスチックおよび古紙に加える炭化物として粉体を用いると、加える量の加減が容易く、しかも炭化物のカロリーが約４５００ｋａｌ／ｋｇとほぼ一定であるため、成形される固形燃料のカロリー調節が容易となる。

上記ホッパ４ｂの廃プラスチックおよび古紙の破砕混合物と炭化物は、供給コンベア４ａにより搬送され、その排出口４ｃから圧縮・成形装置７、例えば、ペレットミルに供給（投入）され、ここで混合、圧縮、成形され、成形物となって排出される。上記排出された成形物、すなわち、製品（固形燃料＝ＲＰＦ）は、製品コンベア８上に乗り、ホッパ９に貯留され、このホッパ９の開閉ゲート９ａを開くことにより、所定の容器１０に収容される。

廃プラスチックおよび古紙の破砕混合物と炭化物は、ペレットミル装置７に供給されて成形化される。すなわち、図３に示すように、上記破砕混合物及び炭化物１２は、側部から連続的に供給側シュート１３、コーン部１４を通してミル本体１１内に供給され、圧縮・成形された成形物１５を下部から排出する排出側シュート１６を通して排出されるようになっている。ミル本体１１の多数の成形用孔１８を有する円筒形状のリングダイ１７は、回転軸１９に支持されており、回転軸１９は適当な駆動伝達機能２０を介してモータ２１に連結されている。したがって、リングダイ１７は、モータ２１を駆動源として所定の回転速度で回転駆動される。

リングダイ１７内には、一対のローラ２２が設けられており、ローラ２２は固定軸２３の先端側に回転自在に支持されて、リングダイ１７の内周面上を所定のクリアランスをもって転動できるようになっている。このリングダイ１７内周面とローラ２２外周面との間で上記ミル本体１１内に供給された廃プラスチックおよび古紙の破砕混合物と炭化物１２が逐次混合・圧縮され、この圧縮によって廃プラスチックが発熱を伴いながら、古紙および炭化物とともに成形用孔１８から所定の密度まで高められて円柱状物として押出されるとともに、押出された円柱状物は、カッタ２４で切断されて所定長の成形物（ペレット）１５に形成されるのである。
上記圧縮・成形装置７として、上記では、ペレットミル装置を用いたが、これに限定されるものではなく、これ以外の例えば、２軸押出成形機などを採用し得る。

ペレットミルを用いて表１に示す試料について、実験を行なった。表１の試料１、２は比較例、試料３〜５は本発明の実験例で、紙の量を一定にし、廃プラスチックと炭化物の量を変えて固形燃料を成形した。この成形時の処理量、動力原単位および成形物の保有熱量を測定した（成形物の運転状況を下記の表に示す）。
圧縮・成形機の仕様
ペレットミル装置 ６５０ＢＣ−７５×２
リングダイ内径×幅：φ６５０ｍｍ×１７５ｍｍ
回転数：１７６ｒｐｍ
電動機：７５ｋＷ×２（４００Ｖ、５０Ｈｚ、３相）

上記の結果より、本発明の製造方法によって得た固形燃料、例えば、試料３および４は成形性が向上し、炭化物を加えない試料２に比べて、若干の処理量の低下はあるものの動力原単位が３〜８％減少した。すなわち、廃プラスチックの添加量が多いと廃プラスチックの発熱に伴う粘性が高まって成形性が低下するが、この廃プラスチックの添加量の一部を炭化物に代えて添加することで、低粘度の炭化物とともに粘性のアップが抑えられて成形性が高まるのである。このように、処理量の低下に比べて動力原単位の減少の方が大きいので、成形コストが安価となる。

本発明の実施形態に係る廃棄物の固形燃料製造設備のブロック図。 本発明の実施形態に係る廃棄物の固形燃料製造設備のフローチャート。 本発明の実施形態に係る圧縮・成形装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図。 従来技術の概略ブロック図。

符号の説明

１ 受入れコンベア
２ 一軸破砕機
３ 搬送コンベア
４ 定量供給装置
４ａ 供給コンベア
４ｂ ホッパ
４ｃ 排出口
５ 炭化装置
６ 炭化物投入コンベア
６ａ ホッパ
６ｂ 切出しスクリュー
７ 圧縮・成形装置（ペレットミル）
８ 製品コンベア
９ ホッパ
９ａ 開閉ゲート
１０ 容器
１２ 破砕混合物および炭化物
１３ 供給側シュート
１４ コーン部
１５ 成形物（ペレット）
１６ 排出側シュート
１７ リングダイ
１８ 成形用孔
１９ 回転軸
２０ 駆動伝達機能
２１ モータ
２２ ローラ
２３ 固定軸
２４ カッタ

Claims (3)

1. 都市ごみや産業廃棄物などから選別した廃プラスチックと可燃ごみの内、前記廃プラスチックと回収古紙を所定の割合で破砕機に供給して破砕し、前記破砕された破砕混合物と、前記可燃ごみを炭化処理して得た炭化物の所定量を圧縮・成形機に供給して圧縮し、成形するようにしたことを特徴とする固形燃料の製造方法。
2. 前記炭化物が粉体であることを特徴とする請求項１記載の固形燃料の製造方法。
3. 前記炭化物の添加量が、廃プラスチックおよび古紙との重量比で１５〜３０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固形燃料の製造方法。

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