JP5549168B2 - Solid fuel and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、固体燃料及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid fuel and a method for producing the same.
廃棄物を有効に活用するために、都市ゴミや産業廃棄物に含まれる廃プラスチックを固体燃料として使用することが検討されている。通常、このような固体燃料は、廃プラスチックを石炭とともに加熱炉で加熱処理することによって作製される（例えば、特許文献１及び２参照）。 In order to make effective use of waste, it has been studied to use waste plastic contained in municipal waste and industrial waste as solid fuel. Usually, such a solid fuel is produced by heat-processing waste plastic with coal in a heating furnace (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
廃棄物有効利用の観点からは、廃プラスチックの使用割合を極力高くして、固体燃料を製造することが求められる。一方で、このような固体燃料は、燃料として用いられるため、当然燃焼性にも優れていることが求められる。 From the viewpoint of effective use of waste, it is required to produce solid fuel by increasing the use ratio of waste plastic as much as possible. On the other hand, since such a solid fuel is used as a fuel, it is naturally required to have excellent combustibility.
このような要請に応じ、廃プラスチックと石炭とを混合してコークス炉中で乾留し、高炉用の固体燃料（コークス）を作製することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In response to such demands, it has been proposed to produce waste fuel (coke) for a blast furnace by mixing waste plastic and coal and subjecting them to dry distillation in a coke oven (see, for example, Patent Document 1).
また、廃プラスチックを用いた固体燃料の製造では、廃プラスチックを原料として用いるために、加熱炉の炉壁に融着したり、得られる固体燃料が塊状化したりする傾向がある。このような点を改善するために、有機物を燃焼して得られるダストを、融着防止材として廃プラスチックとともに原料に添加して固体燃料を作製することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 Further, in the production of solid fuel using waste plastic, since the waste plastic is used as a raw material, it tends to be fused to the furnace wall of the heating furnace or the obtained solid fuel is agglomerated. In order to improve such a point, it has been proposed to produce a solid fuel by adding dust obtained by burning organic substances to a raw material together with waste plastic as an anti-fusing material (for example, Patent Document 2). reference).
また、加熱した微粉炭に熱可塑性樹脂を添加し、微粉炭の周囲を熱可塑性樹脂でコーティングすることにより、低品位炭を改質することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In addition, it has been proposed to modify low-grade coal by adding a thermoplastic resin to heated pulverized coal and coating the periphery of the pulverized coal with a thermoplastic resin (see, for example, Patent Document 3).
廃プラスチックを利用した固体燃料の製造方法は、通常工業スケールで行われるため、固体燃料を高収率且つ簡便な工程で製造することが求められる。また、製造される固体燃料は、良好な燃焼性を有することが求められる。しかしながら、上述の特許文献１の方法では、固体燃料（コークス）の製造に際し、プラスチックを含む原料を高温（１０００℃以上）に加熱して乾留させているため、プラスチック及び石炭の揮発分が殆ど揮発し、得られる固体燃料の収率が低くなってしまう。また、そのような固体燃料は、揮発分が少ないために着火性が十分ではない。 Since the manufacturing method of the solid fuel using waste plastic is normally performed on an industrial scale, it is required to manufacture the solid fuel in a high yield and a simple process. Further, the produced solid fuel is required to have good combustibility. However, in the method of Patent Document 1 described above, when the solid fuel (coke) is produced, the raw material containing the plastic is heated to a high temperature (1000 ° C. or more) and dry-distilled. And the yield of the obtained solid fuel will become low. In addition, such solid fuels are not sufficiently ignitable due to low volatile content.
また、特許文献２の方法では、別途、融着防止材を調製する必要があることから、工程が煩雑となるうえに、融着防止材として、燃焼させて得られるダストや部分燃焼スラグを使用するため、得られる固体燃料の燃焼性に改善の余地がある。また、特許文献３の方法では、微粉炭の表面に溶融した熱可塑性樹脂が付着することとなるため、溶融した熱可塑性樹脂が加熱装置内部に付着することが懸念される。特に、工業スケールで大量に微粉炭を造粒する場合には、装置内部への付着が問題となり得る。 Further, in the method of Patent Document 2, since it is necessary to prepare an anti-fusing material separately, the process becomes complicated, and dust or partial combustion slag obtained by combustion is used as the anti-fusing material. Therefore, there is room for improvement in the combustibility of the obtained solid fuel. Moreover, in the method of patent document 3, since the molten thermoplastic resin adheres to the surface of pulverized coal, there is a concern that the molten thermoplastic resin adheres to the inside of the heating apparatus. In particular, when a large amount of pulverized coal is granulated on an industrial scale, adhesion to the inside of the apparatus can be a problem.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、原料として熱可塑性プラスチックを用いても、加熱装置内部への融着を抑制することが可能であり、良好な燃焼性を有する固体燃料を高収率で容易に製造することが可能な固体燃料の製造方法を提供することを目的とする。また、良好な燃焼性を有しており、加熱装置への融着を十分に低減することが可能な固体燃料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if a thermoplastic is used as a raw material, it is possible to suppress fusion to the inside of the heating device, and a solid fuel having good combustibility is obtained. It is an object of the present invention to provide a method for producing a solid fuel that can be easily produced with a high yield. It is another object of the present invention to provide a solid fuel that has good combustibility and can sufficiently reduce fusion to a heating device.
上記目的を達成するため、本発明では、石炭から得られる粉体と、プラスチックを加熱して得られる加熱処理物と、を含む固体燃料であって、粉体は、石炭を粉砕した微粉炭、及び当該微粉炭を熱分解して得られる熱分解物の少なくとも一方を含有し、プラスチックは、熱可塑性プラスチックを含有し、加熱処理物は、熱可塑性プラスチックを溶融した後、冷却して得られる再固化物を含有し、揮発分の含有率が３０〜８０質量％、固定炭素の含有率が１０〜５０質量％、及び酸素の含有率が０．１〜３０質量％である固体燃料を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a solid fuel containing a powder obtained from coal and a heat-treated product obtained by heating plastic, wherein the powder is pulverized coal obtained by pulverizing coal, And a pyrolysis product obtained by pyrolyzing the pulverized coal, the plastic contains a thermoplastic, and the heat-treated product is obtained by melting the thermoplastic and then cooling it. Provided is a solid fuel containing a solidified product, having a volatile content of 30 to 80% by mass, a fixed carbon content of 10 to 50% by mass, and an oxygen content of 0.1 to 30% by mass. .
本発明の固体燃料は、プラスチックの加熱処理物とともに、微粉炭及び／又はその熱分解物を含んでいることから、加熱装置内に付着しやすい熱可塑性プラスチックを含んでいても、加熱装置の内部にプラスチックの溶融物が付着することを十分に低減することができる。また、揮発分と固定炭素と水分を特定の範囲で含有するため、良好な燃焼性を有する。酸素含有量の高い低品位炭は酸素官能基が多い傾向にあり、この酸素官能基は親水性および自己着火性が高い。そのため、溶融プラスチックで表面をコーティングすることにより酸素官能基の露出が抑制され、酸素官能基の多い低品位炭を用いた場合であっても、親水性や自己着火性が低減された固体燃料を得ることができる。 Since the solid fuel of the present invention contains pulverized coal and / or its pyrolyzate together with the heat-treated product of plastic, the inside of the heating device may be contained even if it contains thermoplastic plastic that easily adheres to the heating device. It is possible to sufficiently reduce the adhesion of the plastic melt to the surface. Moreover, since it contains volatile matter, fixed carbon, and moisture in a specific range, it has good combustibility. Low-grade coal with a high oxygen content tends to have many oxygen functional groups, and these oxygen functional groups have high hydrophilicity and high self-ignitability. Therefore, by coating the surface with molten plastic, exposure of oxygen functional groups is suppressed, and even when using low-grade coal with many oxygen functional groups, solid fuel with reduced hydrophilicity and self-ignitability is used. Can be obtained.
本発明の固体燃料は、上記再固化物を主成分として含む第１の相と、上記微粉炭及び上記熱分解物の少なくとも一方を主成分として含み、第１の相の外周を覆う第２の相と、を有することが好ましい。このような相構造を有することによって、プラスチックの再固化物の相の間に微粉炭又はその熱分解物の相が介在することとなり、加熱して再固化物が溶融しても、装置内における融着を十分に抑制することができる。また、比較的燃焼の早い第１の相を覆うように第２の相を有しているため、長時間に亘って燃焼を維持することが可能となる。 The solid fuel of the present invention includes a first phase containing the re-solidified product as a main component, and at least one of the pulverized coal and the pyrolyzed product as a main component, and a second phase covering the outer periphery of the first phase. It is preferable to have a phase. By having such a phase structure, the phase of pulverized coal or its thermal decomposition product is interposed between the phases of the plastic re-solidified product, and even if the re-solidified product is melted by heating, Fusion can be sufficiently suppressed. Moreover, since it has the 2nd phase so that the 1st phase with comparatively quick combustion may be covered, it becomes possible to maintain combustion over a long time.
本発明の固体燃料は、平均比表面積が１．０ｍ２／以下であることが好ましい。このような小さい平均比表面積を有することによって、粉塵爆発の発生を十分に抑制することが可能となる。 The solid fuel of the present invention preferably has an average specific surface area of 1.0 m 2 / less. By having such a small average specific surface area, generation of dust explosion can be sufficiently suppressed.
本発明の固体燃料は、高位発熱量が２００００〜４００００ｋＪ／ｋｇであることが好ましい。これによって、石炭とほぼ同等の発熱量を得ることができる。 The solid fuel of the present invention preferably has a high calorific value of 20000 to 40000 kJ / kg. As a result, a calorific value substantially equal to that of coal can be obtained.
本発明の固体燃料は、ＪＩＳ Ｍ ８８１９に準拠して測定される、Ｃ（炭素）の含有率が６０〜８０質量％、Ｈ（水素）の含有率が１〜２０質量％であることが好ましい。このような範囲で各元素を含有することによって、一層良好な燃焼性を有する固体燃料とすることができる。このような固体燃料は、特にセメント焼成用の燃料として特に好適である。 The solid fuel of the present invention preferably has a C (carbon) content of 60 to 80% by mass and a H (hydrogen) content of 1 to 20% by mass as measured in accordance with JIS M 8819. . By containing each element in such a range, it can be set as the solid fuel which has further favorable combustibility. Such a solid fuel is particularly suitable as a fuel for burning cement.
本発明の固体燃料は、空気中、昇温速度１０℃／分で昇温する熱重量分析において、昇温開始前の重量を基準としたときに、３５０℃における重量減少率（無水無灰基準）が１〜７０％であり、５００℃における重量減少率（無水無灰基準）が１５〜１００％であることが好ましい。これによって、一層良好な燃焼性を有する固体燃料とすることができる。 The solid fuel of the present invention has a weight loss rate at 350 ° C. (an anhydrous ashless basis) in a thermogravimetric analysis in which the temperature is increased in air at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. ) Is 1 to 70%, and the weight loss rate at 500 ° C. (an anhydrous ashless basis) is preferably 15 to 100%. Thereby, it can be set as the solid fuel which has much better combustibility.
本発明の固体燃料は、ＨＧＩが１５〜４０であることが好ましい。このようなＨＧＩを有する固体燃料は、容易に粉砕することが可能であり、良好な取扱い性及び良好な燃焼性を兼ね備える。 The solid fuel of the present invention preferably has an HGI of 15-40. Such a solid fuel having HGI can be easily pulverized and has both good handleability and good combustibility.
本発明の固体燃料は、粒状であり、全体の５０質量％以上の粒子が１．０ｍｍ以上且つ３０ｍｍ未満の粒子径を有することが好ましい。このような粒子径を有する粒状の固体燃料は、良好な取扱い性と良好な燃焼性を兼ね備える。 The solid fuel of the present invention is granular, and it is preferable that 50% by mass or more of the particles have a particle diameter of 1.0 mm or more and less than 30 mm. A granular solid fuel having such a particle size has both good handleability and good combustibility.
本発明の固体燃料は、熱可塑性プラスチック１００質量部に対して、微粉炭を５０〜５００質量部混合し、加熱して上記熱可塑性プラスチックの少なくとも一部を溶融した後、溶融した上記熱可塑性プラスチックを冷却して再固化し、粒状化して得られるものであることが好ましい。これによって、廃棄物の有効利用を図りつつ、良好な取扱い性と良好な燃焼性を有する固体燃料とすることができる。なお、熱可塑性プラスチック１００質量部に対して、微粉炭を１００〜５００質量部混合することがより好ましい。 The solid fuel of the present invention is prepared by mixing 50 to 500 parts by mass of pulverized coal with 100 parts by mass of thermoplastic plastic, heating and melting at least a part of the thermoplastic plastic, and then melting the thermoplastic plastic. It is preferable that it is obtained by cooling and re-solidifying and granulating. As a result, it is possible to obtain a solid fuel having good handleability and good combustibility while effectively utilizing waste. In addition, it is more preferable to mix 100-500 mass parts of pulverized coal with respect to 100 mass parts of thermoplastics.
本発明の固体燃料は、プラスチックが廃プラスチックを含むことが好ましい。これによって、廃棄物の有効利用を図りつつ、低コストで固体燃料を製造することができる。 In the solid fuel of the present invention, the plastic preferably contains waste plastic. As a result, it is possible to produce a solid fuel at low cost while effectively using waste.
本発明の固体燃料は、上記微粉炭及び上記熱分解物の少なくとも一方の平均粒子径が５００μｍ以下であることが好ましい。このように、微細な微粉炭及び熱分解物を含むことによって、装置内における融着が一層抑制された固体燃料とすることができる。 The solid fuel of the present invention preferably has an average particle size of at least one of the pulverized coal and the pyrolyzate of 500 μm or less. Thus, it can be set as the solid fuel by which the fusion | melting in an apparatus was further suppressed by including a fine pulverized coal and a thermal decomposition product.
本発明では、別の側面において、熱可塑性プラスチックを含むプラスチックと石炭を粉砕して得られた微粉炭とを加熱装置に投入する投入工程と、プラスチック及び微粉炭を混合して混合物を得る混合工程と、混合物を加熱して固体燃料を得る加熱工程と、を有する固体燃料の製造方法であって、投入工程では、プラスチック１００質量部に対して、酸素の含有率が０．１〜３０質量％である微粉炭を５０〜５００質量部投入し、加熱工程では、上記混合物を加熱して熱可塑性プラスチックを溶融物とした後に当該溶融物を固化して得られる再固化物と、微粉炭及び当該微粉炭の熱分解物の少なくとも一方と、を含む固体燃料を得る、固体燃料の製造方法を提供する。 In the present invention, in another aspect, a charging step of feeding a plastic containing thermoplastic plastic and pulverized coal obtained by pulverizing coal into a heating device, and a mixing step of mixing the plastic and pulverized coal to obtain a mixture And a heating step of heating the mixture to obtain a solid fuel, and in the charging step, the oxygen content is 0.1 to 30% by mass with respect to 100 parts by mass of the plastic In the heating step, the re-solidified product obtained by solidifying the melt after heating the mixture to make the thermoplastic into a melt, the pulverized coal, and the Provided is a method for producing a solid fuel, which obtains a solid fuel containing at least one of pyrolysis products of pulverized coal.
本発明の製造方法によって得られる固体燃料は、熱可塑性プラスチックと微粉炭とを所定の比率で混合して固体燃料を製造しているため、加熱工程において熱可塑性プラスチックが溶融しても、熱可塑性プラスチックの溶融物の表面に微粉炭が付着し、装置内部への熱可塑性プラスチックの溶融物の融着を十分に抑制することができる。また、酸素の含有率が０．１〜３０質量％である微粉炭を用いることから、固体燃料における酸素の含有率を好適な範囲とすることができる。さらに、製造される固体燃料は、熱可塑性プラスチックの再固化物と微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物とを含んでいることから、良好な燃焼性を有する。 The solid fuel obtained by the production method of the present invention is produced by mixing thermoplastic plastic and pulverized coal at a predetermined ratio to produce a solid fuel. Therefore, even if the thermoplastic plastic melts in the heating process, the solid fuel is obtained. The pulverized coal adheres to the surface of the plastic melt, and the fusion of the thermoplastic melt into the apparatus can be sufficiently suppressed. Moreover, since the pulverized coal whose oxygen content rate is 0.1 to 30% by mass is used, the oxygen content rate in the solid fuel can be within a suitable range. Furthermore, the solid fuel produced has good combustibility because it contains a re-solidified product of a thermoplastic and pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal.
本発明の製造方法は、投入工程の前に、石炭及び／又は微粉炭を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。上記乾燥工程を有することによって、水分の含有率が高い石炭を用いた場合であっても、熱可塑性プラスチックの溶融を効率的に進行させることができる。 The production method of the present invention preferably has a drying step of drying coal and / or pulverized coal before the charging step. By having the said drying process, even if it is a case where coal with a high moisture content is used, melting of a thermoplastic can be advanced efficiently.
本発明の製造方法において用いる石炭の水分の含有率は、０〜５０質量％であることが好ましい。このような石炭としては、例えば、亜瀝青炭、褐炭、及び泥炭から選ばれる少なくとも一種を含むものが挙げられる。このように水分の含有率が高い低品位炭は、瀝青炭などの高品位炭よりも含水率が高いが、このような高水分で安価な低品位炭を用いた場合であっても、装置内への融着を低減した固体燃料を得ることができる。なお、低品位炭は、通常タールの含有率が高いために、加熱工程において加熱装置内部で融着し易い傾向を有しているものの、本発明の製造方法では、所定の割合で熱可塑性プラスチックを投入しているため、装置内部における融着を十分に抑制することができる。また、低品位炭は、炭化があまり進んでいないことから、微小な空隙が高品位炭よりも多くなっている。このため、粉砕して微粉炭とした時には比表面積が大きくなっているが、本実施形態の固体燃料では、溶融した熱可塑性プラスチックが空隙を覆うこととなるため、空隙が多く、比表面積が大きい低品位炭を用いた場合であっても、比表面積が低減されて粉塵爆発の発生を十分に抑制することができる。 The water content of coal used in the production method of the present invention is preferably 0 to 50% by mass. Examples of such coal include those containing at least one selected from sub-bituminous coal, lignite, and peat. Such low-grade coal with a high moisture content has a higher moisture content than high-grade coal such as bituminous coal, but even when such high-moisture and inexpensive low-grade coal is used, A solid fuel with reduced fusion can be obtained. Although low-grade coal usually has a high tar content, it tends to be fused inside the heating device in the heating process. However, in the production method of the present invention, the thermoplastic is used at a predetermined ratio. Therefore, fusion in the apparatus can be sufficiently suppressed. Moreover, since the low-grade coal is not so much carbonized, there are more fine voids than the high-grade coal. For this reason, when the pulverized coal is pulverized, the specific surface area is large. However, in the solid fuel of the present embodiment, the molten thermoplastic plastic covers the voids, so there are many voids and the specific surface area is large. Even when low-grade coal is used, the specific surface area is reduced and the occurrence of dust explosion can be sufficiently suppressed.
本発明の製造方法は、微粉炭の平均粒子径が５００μｍ以下であることが好ましい。これによって、加熱装置内部における融着を一層抑制することができる。 In the production method of the present invention, the average particle size of pulverized coal is preferably 500 μm or less. Thereby, the fusion | fusion in a heating apparatus can be suppressed further.
本発明の製造方法は、加熱工程で、固体燃料の揮発分を３０〜８０質量％とすることが好ましい。また、加熱工程における、混合物に対する固体燃料の収率が、質量基準で７０％以上であることが好ましい。これによって、原料である熱可塑性プラスチックや微粉炭の揮発が抑制されて固体燃料の揮発分の含有率が高くなり、一層良好な燃焼性を有する固体燃料を製造することができる。 In the production method of the present invention, the volatile content of the solid fuel is preferably 30 to 80% by mass in the heating step. Moreover, it is preferable that the yield of the solid fuel with respect to the mixture in a heating process is 70% or more on a mass basis. As a result, the volatilization of the thermoplastic plastic or pulverized coal as a raw material is suppressed, the content of the volatile component of the solid fuel is increased, and a solid fuel having better combustibility can be produced.
本発明の製造方法は、加熱工程の少なくとも一部を負圧下で行うことが好ましい。これによって、プラスチックの熱分解によって生成するタール成分の分圧が低下しプラスチック溶融物の表面の融着性が低減されて、固体同士の一体化・塊状化を一層低減することができる。このような作用によって、粒子径がより小さい粒状の固体燃料を得ることができる。 In the production method of the present invention, it is preferable to perform at least a part of the heating step under a negative pressure. As a result, the partial pressure of the tar component generated by the thermal decomposition of the plastic is lowered, the fusing property of the surface of the plastic melt is reduced, and the integration and agglomeration of the solids can be further reduced. By such an action, a granular solid fuel having a smaller particle diameter can be obtained.
本発明の製造方法は、加熱工程を酸素ガス濃度１８体積％以下の雰囲気下で行うことが好ましい。このような雰囲気下で熱分解を行うことによって、酸化の進行が抑制されて、一層高い収率で固体燃料を得ることが可能となる。 In the production method of the present invention, the heating step is preferably performed in an atmosphere having an oxygen gas concentration of 18% by volume or less. By performing thermal decomposition in such an atmosphere, the progress of oxidation is suppressed, and a solid fuel can be obtained with a higher yield.
本発明によれば、原料として熱可塑性プラスチックを用いても、加熱装置内部への融着を抑制することが可能であり、良好な燃焼性を有する固体燃料を高収率で容易に製造することが可能な固体燃料の製造方法を提供することができる。また、良好な燃焼性を有しており、加熱装置への融着を十分に低減することが可能な固体燃料を提供することができる。 According to the present invention, even when a thermoplastic is used as a raw material, it is possible to suppress fusion to the inside of the heating device, and to easily produce a solid fuel having good combustibility in a high yield. It is possible to provide a method for producing a solid fuel capable of satisfying the requirements. Moreover, the solid fuel which has favorable combustibility and can fully reduce the fusion | melting to a heating apparatus can be provided.
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。 In the following, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as the case may be. In the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の固体燃料は、石炭から得られる粉体と、プラスチックを加熱して得られる加熱処理物と、を含む固体燃料である。そして、上記粉体は、石炭を粉砕した微粉炭、及び当該微粉炭を熱分解して得られる熱分解物の少なくとも一方を含有しており、プラスチックは、熱可塑性プラスチックを含有している。また、プラスチックの加熱処理物は、熱可塑性プラスチックを溶融した後、冷却して得られる再固化物を含有している。そして、本実施形態の固体燃料は、揮発分の含有率が３０〜８０質量％、固定炭素の含有率が１０〜５０質量％、及び酸素の含有率が０．１〜３０質量％である。 The solid fuel of this embodiment is a solid fuel containing powder obtained from coal and a heat-treated product obtained by heating plastic. And the said powder contains at least one of the pulverized coal which pulverized coal, and the thermal decomposition thing obtained by thermally decomposing the said pulverized coal, and the plastic contains a thermoplastic plastic. Further, the heat-treated product of plastic contains a re-solidified product obtained by melting the thermoplastic and then cooling it. The solid fuel of this embodiment has a volatile content of 30 to 80% by mass, a fixed carbon content of 10 to 50% by mass, and an oxygen content of 0.1 to 30% by mass.
本実施形態の固体燃料の揮発分の含有率は、好ましくは４５〜６５質量％であり、より好ましくは５０〜６０質量％である。固体燃料の揮発分の含有率が４５質量％未満であると、得られる固体燃料の収率が低くなるとともに、着火性が悪化して良好な燃焼性が損なわれる傾向にある。 The volatile content of the solid fuel of the present embodiment is preferably 45 to 65% by mass, and more preferably 50 to 60% by mass. When the content of volatile matter in the solid fuel is less than 45% by mass, the yield of the obtained solid fuel becomes low, and the ignitability tends to deteriorate and good combustibility tends to be impaired.
ところで、固体燃料の原料であるプラスチックを加熱すると、ポリエチレン等塩素を含まない熱可塑性プラスチックからは、可燃性の揮発分のみが揮発する。一方、塩化ビニル等、塩素を含むプラスチックからは可燃性の揮発分とともに塩素が揮発する（脱塩）。そのため、固体燃料の揮発分の含有率が６５質量％を超えた場合、原料となるプラスチックが塩素を含まない熱可塑性プラスチックであれば揮発分の収率が高くなるのみであるため問題はないが、塩素を含むプラスチックが原料に含まれていた場合、固体燃料中の揮発分が多いほど脱塩が不十分となり、固体燃料中の塩素等の不純物成分が多くなる。したがって、原料となる熱可塑性プラスチックに塩素が含まれている場合、固体燃料の揮発分は６５％以下であることが好ましい。 By the way, when the plastic which is the raw material of the solid fuel is heated, only the flammable volatile matter is volatilized from the thermoplastic plastic which does not contain chlorine such as polyethylene. On the other hand, chlorine evaporates from plastics containing chlorine, such as vinyl chloride, together with combustible volatile components (desalting). Therefore, when the content of volatile matter in the solid fuel exceeds 65% by mass, there is no problem since the yield of volatile matter is only increased if the plastic used as the raw material is a thermoplastic plastic that does not contain chlorine. When a plastic containing chlorine is contained in the raw material, the desalting becomes insufficient as the volatile content in the solid fuel increases, and impurity components such as chlorine in the solid fuel increase. Therefore, when chlorine is contained in the thermoplastic thermoplastic material, the volatile content of the solid fuel is preferably 65% or less.
本実施形態の固体燃料の固定炭素の含有率は、好ましくは３０〜４５質量％であり、より好ましくは３０〜４２質量％である。このような範囲で固定炭素を含有することによって、廃プラスチックからなる固体燃料（固定炭素が少ない）に比べて、一層長い期間に亘って良好な燃焼を維持することができる。なお、固体燃料の固定炭素の含有率が３０質量％未満であると高温場の形成が困難になる傾向にある。一方、固体燃料の固定炭素の含有率が４５質量％を超えると優れた着火性が損なわれる傾向にある。 The fixed carbon content of the solid fuel of the present embodiment is preferably 30 to 45% by mass, and more preferably 30 to 42% by mass. By containing fixed carbon in such a range, it is possible to maintain good combustion over a longer period of time compared to solid fuel made of waste plastic (less fixed carbon). If the solid carbon content of the solid fuel is less than 30% by mass, it tends to be difficult to form a high temperature field. On the other hand, when the solid carbon content of the solid fuel exceeds 45% by mass, excellent ignitability tends to be impaired.
本実施形態の固体燃料の水分の含有率は、好ましくは０〜５０質量％であり、より好ましくは０〜３０質量％であり、さらに好ましくは０〜２５質量％である。原料として高水分の石炭を用いた場合であっても、融着を低減し、かつ燃焼性に優れた固体燃料を得ることができる。 The moisture content of the solid fuel of the present embodiment is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, and further preferably 0 to 25% by mass. Even when high moisture coal is used as a raw material, it is possible to obtain a solid fuel with reduced fusion and excellent combustibility.
また、揮発分に対する固定炭素の比（燃料比）は、好ましくは０．５〜０．８であり、より好ましくは０．６〜０．８である。燃料比がこのような範囲にある固体燃料は、一層優れた燃焼性を有する。 The ratio of fixed carbon to volatile matter (fuel ratio) is preferably 0.5 to 0.8, and more preferably 0.6 to 0.8. A solid fuel having a fuel ratio in such a range has more excellent combustibility.
本実施形態の固体燃料は、Ｏ（酸素）の含有率が０．１〜３０質量％、好ましくは５〜２５質量％、より好ましくは１０〜２０質量％；Ｃ（炭素）の含有率が好ましくは６０〜８０質量％、より好ましくは６５〜７５質量％、さらに好ましくは７０〜７５質量％；Ｈ（水素）の含有率が好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは３〜８質量％；Ｎの含有率が好ましくは０〜２質量％、より好ましくは０．５〜１質量％；Ｃｌの含有率が好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．０質量％以下である。なお、上述の各元素の含有率は、ＪＩＳ Ｍ−８８１９に準拠して測定される値（無水ベース）である。 The solid fuel of the present embodiment has an O (oxygen) content of 0.1 to 30% by mass, preferably 5 to 25% by mass, more preferably 10 to 20% by mass; preferably a C (carbon) content. Is 60 to 80% by mass, more preferably 65 to 75% by mass, still more preferably 70 to 75% by mass; the H (hydrogen) content is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 3 to 8% by mass; The N content is preferably 0 to 2 mass%, more preferably 0.5 to 1 mass%; the Cl content is preferably 1.5 mass% or less, more preferably 1.0 mass% or less. In addition, the content rate of each above-mentioned element is a value (anhydrous base) measured based on JIS M-8819.
本実施形態の固体燃料の高位発熱量（気乾ベース）の下限は、好ましくは２０，０００ｋＪ／ｋｇであり、より好ましくは２８，０００ｋＪ／ｋｇであり、さらに好ましくは２９，０００ｋＪ／ｋｇである。固体燃料の高位発熱量が低くなり過ぎると、十分に優れた燃焼性が損なわれる傾向にある。一方、固体燃料の高位発熱量の上限は、実質的に４０，０００ｋＪ／ｋｇである。 The lower limit of the higher calorific value (air-dried basis) of the solid fuel of the present embodiment is preferably 20,000 kJ / kg, more preferably 28,000 kJ / kg, and further preferably 29,000 kJ / kg. . If the higher calorific value of the solid fuel becomes too low, sufficiently good combustibility tends to be impaired. On the other hand, the upper limit of the higher heating value of the solid fuel is substantially 40,000 kJ / kg.
なお、本明細書において、高位発熱量は、ＪＩＳ Ｍ−８８１４に準拠して測定される単位重量（１ｋｇ）当たりの気乾ベースの発熱量をいう。また、揮発分、固定炭素及び水分の含有率は、ＪＩＳ Ｍ−８８１２に準拠して測定される、気乾ベースの含有率をいう。 In the present specification, the higher heating value refers to an air-drying heating value per unit weight (1 kg) measured in accordance with JIS M-8814. Moreover, the content rate of a volatile matter, fixed carbon, and a water | moisture content says the content rate of an air-dry base measured based on JISM-8812.
本実施形態の固体燃料の平均比表面積は、好ましくは１ｍ２／ｇ以下、より好ましくは０．４ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは０．３ｍ２／ｇ以下である。このように小さい平均比表面積を有することによって、例えば同一粉砕条件で粉砕した石炭（微粉炭）に比べて、粉塵爆発の発生を十分に抑制することができる。なお、平均比表面積の下限に特に制限はないが、固体燃料の製造容易性の観点から、平均比表面積は、好ましくは０．０５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは０．１ｍ２／ｇ以上である。 The average specific surface area of the solid fuel of the present embodiment is preferably 1 m 2 / g or less, more preferably 0.4 m 2 / g or less, and further preferably 0.3 m 2 / g or less. By having such a small average specific surface area, for example, generation of dust explosion can be sufficiently suppressed as compared with coal (pulverized coal) pulverized under the same pulverization conditions. Although no particular limitation to the lower limit of the average specific surface area, from the viewpoint of easy production of the solid fuel, the average specific surface area is preferably 0.05 m 2 / g or more, more preferably 0.1 m 2 / g or more is there.
本実施形態の固体燃料は、粉砕すると、同一の粉砕条件で粉砕した石炭よりも比表面積が小さくなると考えられる。すなわち、石炭を粉砕して得られる石炭粒子の平均比表面積をＡとし、この石炭と同一の粉砕条件で固体燃料を粉砕して得られる固体燃料粒子の平均比表面積をＢとすると、以下の関係が成立すると予想される。
固体燃料粒子の平均比表面積Ｂ≦石炭粒子の平均比表面積Ａ
ここで、同一の粉砕条件とは、粉砕後の平均粒子径が同一となるまで粉砕する条件をいう。
When the solid fuel of this embodiment is pulverized, it is considered that the specific surface area is smaller than that of coal pulverized under the same pulverization conditions. That is, when the average specific surface area of coal particles obtained by pulverizing coal is A, and the average specific surface area of solid fuel particles obtained by pulverizing solid fuel under the same pulverization conditions as this coal is B, the following relationship is established: Is expected to be established.
Average specific surface area of solid fuel particles B ≦ Average specific surface area of coal particles A
Here, the same pulverization conditions refer to conditions for pulverization until the average particle diameter after pulverization becomes the same.
低品位炭は炭化が進んでおらず、微小な空隙が多い。そのため、粉砕時における比表面積が大きいものの、溶融した熱可塑性プラスチックが空隙を覆うことで比表面積が小さくなり、同一粉砕条件における石炭よりも粉塵爆発の発生を十分に抑制することができる。なお、上述の平均比表面積は、ＪＩＳ Ｚ−８８３０に準拠して、島津製作所製のＡＳＡＰ２４２０（装置名）を用いて測定することができる。 Low-grade coal is not carbonized and has many fine voids. Therefore, although the specific surface area at the time of pulverization is large, the specific surface area is reduced by covering the voids with the molten thermoplastic plastic, and the occurrence of dust explosion can be sufficiently suppressed as compared with coal under the same pulverization conditions. In addition, the above-mentioned average specific surface area can be measured using ASAP2420 (device name) manufactured by Shimadzu Corporation based on JIS Z-8830.
本実施形態の固体燃料は、空気気流中、昇温速度１０℃／分で昇温する熱重量分析において、３５０℃にまで昇温したときの重量減少率が、昇温開始前の重量を基準として、好ましくは１〜７０重量％、より好ましくは５〜５０重量％、さらに好ましくは１５〜４０重量％である。また、同じ熱重量分析において、５００℃にまで昇温したときの重量減少率が、昇温開始前の重量を基準として、好ましくは１５〜１００重量％、より好ましくは６０〜１００重量％、さらに好ましくは８０〜１００重量％である。このような重量減少率を有する固体燃料は、優れた着火性と燃焼維持性を高水準で両立することができる。なお、上述の重量減少量は、空気雰囲気中において、通常の熱重量分析計を用いて測定される、無水無灰基準の値である。 In the solid fuel of this embodiment, the weight reduction rate when the temperature is increased to 350 ° C. in the thermogravimetric analysis in which the temperature is increased at a temperature increase rate of 10 ° C./min in an air stream is based on the weight before the start of the temperature increase. Is preferably 1 to 70% by weight, more preferably 5 to 50% by weight, and still more preferably 15 to 40% by weight. Further, in the same thermogravimetric analysis, the weight reduction rate when the temperature is increased to 500 ° C. is preferably 15 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight, based on the weight before the start of temperature increase. Preferably it is 80 to 100 weight%. A solid fuel having such a weight reduction rate can achieve both excellent ignitability and combustion sustainability at a high level. In addition, the above-mentioned weight loss amount is a value on an anhydrous ashless basis that is measured using a normal thermogravimetric analyzer in an air atmosphere.
本実施形態の固体燃料のＨＧＩは、好ましくは１５〜４０であり、より好ましくは２０〜３５である。このようなＨＧＩを有する固体燃料は、容易に粉砕することが可能となり、粒度調整がし易くなって使用用途が広がるという利点がある。なお、ＨＧＩ（ハードグローブインデックス、石炭の粉砕性指数）は、ＪＩＳ Ｍ−８８０１に準拠して市販の測定装置を用いて測定することができる。 The HGI of the solid fuel of the present embodiment is preferably 15 to 40, and more preferably 20 to 35. Such a solid fuel having HGI has the advantage that it can be easily pulverized, the particle size can be easily adjusted, and the usage is expanded. In addition, HGI (hard glove index, coal grindability index) can be measured using a commercially available measuring device in accordance with JIS M-8801.
本実施形態の固体燃料の平均粒子径（粉砕前）は、好ましくは２〜１５ｍｍであり、より好ましくは５〜１０ｍｍである。粉砕前にこのような平均粒子径を有する固体燃料は取り扱い性に優れるとともに燃焼性にも十分に優れる。固体燃料の平均粒子径（粉砕前）が大きくなり過ぎると、固体燃料を製造する加熱炉の取り出し口や固体燃料を使用する設備の投入口等で、固体燃料が閉塞し易くなる傾向にある。なお、本明細書における平均粒子径とは、積算分布曲線の５０体積％に相当する粒子径（メジアン径）をいう。同様の観点から、固体燃料（粉砕前）の粒度分布は、粒子径が１．０ｍｍ以上且つ１６ｍｍ未満である粒子が、固体燃料全体の７０質量％以上であることが好ましく、７５質量％以上であることがより好ましい。粉砕後の固体燃料の平均粒子径は、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以下である。このように微細な平均粒子径を有する固体燃料は、取扱い性に優れるとともに、様々な用途に用いることができる。なお、固体燃料の平均粒子径及び粒度分布は、市販の粒度分析計を用いて測定することができる。 The average particle size (before pulverization) of the solid fuel of the present embodiment is preferably 2 to 15 mm, more preferably 5 to 10 mm. A solid fuel having such an average particle size before pulverization is excellent in handleability and combustibility. If the average particle size (before pulverization) of the solid fuel becomes too large, the solid fuel tends to be easily clogged at the outlet of the heating furnace for producing the solid fuel or the inlet of the facility using the solid fuel. In addition, the average particle diameter in this specification means a particle diameter (median diameter) corresponding to 50% by volume of the cumulative distribution curve. From the same viewpoint, the particle size distribution of the solid fuel (before pulverization) is preferably such that particles having a particle size of 1.0 mm or more and less than 16 mm are 70% by mass or more of the whole solid fuel, and 75% by mass or more. More preferably. The average particle size of the solid fuel after pulverization is preferably 500 μm or less, and more preferably 100 μm or less. The solid fuel having such a fine average particle diameter is excellent in handleability and can be used for various applications. In addition, the average particle diameter and particle size distribution of solid fuel can be measured using a commercially available particle size analyzer.
本実施形態の固体燃料は、熱可塑性プラスチック１００質量部に対し、微粉炭を５０〜５００質量部、好ましくは５０〜３００質量部、より好ましくは８０〜２５０質量部の質量割合で混合して加熱し、熱可塑性プラスチックを溶融した後、冷却して再固化する工程を有する製造方法によって製造することができる。このような固体燃料は、優れた着火性と燃焼維持性とを高水準で両立することが可能であり、一層優れた燃焼性を有する。また、熱可塑性プラスチックの再固化物の周囲を微粉炭が取り囲む構造となるために、加熱装置内部に固体燃料（熱可塑性プラスチック）が融着したり、固体燃料同士が融着して凝集したりすることを抑制することができる。 The solid fuel of the present embodiment is heated by mixing pulverized coal at a mass ratio of 50 to 500 parts by mass, preferably 50 to 300 parts by mass, more preferably 80 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic. Then, after the thermoplastic is melted, it can be produced by a production method having a step of cooling and re-solidifying. Such a solid fuel can achieve both excellent ignitability and combustion sustainability at a high level, and has further excellent combustibility. In addition, since pulverized coal surrounds the re-solidified product of thermoplastic plastic, solid fuel (thermoplastic plastic) is fused inside the heating device, or solid fuel is fused and aggregated. Can be suppressed.
本実施形態の固体燃料を製造する場合、熱可塑性プラスチックと微粉炭とを含む混合物を、２５０〜３５０℃の加熱温度で加熱することが好ましい。この程度の加熱温度では、石炭は、溶融せずに、種類によって熱分解するものとしないものがある。また、熱可塑性プラスチックのうち、塩化ビニル等、塩素を含む熱可塑性プラスチックは固体であるものの、他の熱可塑性プラスチックは、溶融して液状化するものが多い。このため、このような熱可塑性プラスチックを固体燃料の原料として用いると、加熱装置の内部に熱可塑性プラスチックの溶融物が融着したり、熱可塑性プラスチック同士が融着して凝集物を形成したりする。 When manufacturing the solid fuel of this embodiment, it is preferable to heat the mixture containing a thermoplastic and pulverized coal at a heating temperature of 250 to 350 ° C. At such a heating temperature, coal does not melt and does not thermally decompose depending on the type. Among thermoplastics, thermoplastics containing chlorine, such as vinyl chloride, are solid, but other thermoplastics are often melted and liquefied. For this reason, when such a thermoplastic plastic is used as a raw material for solid fuel, a melt of the thermoplastic plastic is fused inside the heating device, or the thermoplastic plastics are fused together to form an aggregate. To do.
ところが、本実施形態の固体燃料は、微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物を含有しているため、これらが溶融した熱可塑性プラスチックの溶融物の表面に付着することとなる。すなわち、溶融した熱可塑性プラスチックの表面に微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物が付着し、溶融した熱可塑性プラスチック表面上に微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物の層（後述の第２の相）が形成される。この第２の相が存在することにより、加熱装置や他の塊状プラスチック溶融物との融着を低減することができる。したがって、塩化ビニル等、塩素を含まない熱可塑性プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド等）のみを用いて固体燃料を製造する場合に、本実施形態の固体燃料の製造方法の効果がより著しいものとなる。 However, since the solid fuel of the present embodiment contains pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal, they adhere to the surface of the melted thermoplastic plastic. That is, pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal adheres to the surface of the molten thermoplastic, and a layer of pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal (described later) 2 phase) is formed. The presence of this second phase can reduce fusion with heating devices and other bulk plastic melts. Therefore, when the solid fuel is produced using only a thermoplastic resin (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, etc.) that does not contain chlorine, such as vinyl chloride, the effect of the solid fuel production method of the present embodiment is more remarkable. It becomes.
第１の相と第２の相を有する固体燃料の構造は、固体燃料の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することによって確認することができる。第１の相は主成分である熱可塑性プラスチックの再固化物の他に、副成分として微粉炭やその熱分解物を含んでいてもよい。また、第２の相は、主成分である微粉炭及び微粉炭の熱分解物の他に、副成分として熱可塑性プラスチックの再固化物を含んでいてもよい。 The structure of the solid fuel having the first phase and the second phase can be confirmed by observing a cross section of the solid fuel with a scanning electron microscope (SEM). The first phase may contain pulverized coal or a pyrolyzed product thereof as an accessory component in addition to the re-solidified product of the thermoplastic resin as the main component. Further, the second phase may contain a re-solidified product of thermoplastic plastic as an accessory component in addition to the pulverized coal as a main component and a pyrolyzed product of pulverized coal.
固体燃料において、微粉炭及び／又は微粉炭の分解物の質量割合が過大になると、廃棄物の有効利用ができないことのみならず、十分優れた着火性が損なわれる傾向にある。一方、微粉炭の熱分解物の質量割合が過小になると、固定炭素の割合が減少して十分な高温場の形成が困難になる傾向にある。このような観点から、プラスチックの加熱処理物と微粉炭及び／又は微粉炭の分解物との合計を基準として、プラスチックの加熱処理物の比率は好ましくは１５〜６０質量％であり、より好ましくは２０〜５０質量％であり、さらに好ましくは２０〜４０質量％である。 In the solid fuel, when the mass ratio of the pulverized coal and / or the decomposed product of the pulverized coal becomes excessive, not only the waste cannot be effectively used but also sufficiently excellent ignitability tends to be impaired. On the other hand, when the mass ratio of the pyrolysis product of pulverized coal becomes too small, the ratio of fixed carbon tends to decrease and it becomes difficult to form a sufficiently high temperature field. From such a viewpoint, the ratio of the heat-treated product of the plastic is preferably 15 to 60% by mass, more preferably, based on the total of the heat-treated product of the plastic and the pulverized coal and / or the decomposed product of the pulverized coal. It is 20-50 mass%, More preferably, it is 20-40 mass%.
次に、本発明の固体燃料の製造方法の好適な実施形態について説明する。 Next, a preferred embodiment of the method for producing a solid fuel of the present invention will be described.
図１は、本実施形態の固体燃料の製造方法の工程図である。本実施形態の固体燃料の製造方法は、熱可塑性プラスチック及び石炭を粉砕して得られた微粉炭を加熱装置に投入する投入工程と、熱可塑性プラスチック及び微粉炭を混合して混合物を得る混合工程と、混合物を加熱して微粉炭及び微粉炭の熱分解物を含む固体燃料を得る加熱工程と、を有する。以下、各工程の詳細について説明する。 FIG. 1 is a process diagram of a method for producing a solid fuel according to the present embodiment. The solid fuel production method of the present embodiment includes a charging step of charging pulverized coal obtained by pulverizing thermoplastic plastic and coal into a heating device, and a mixing step of mixing thermoplastic plastic and pulverized coal to obtain a mixture. And a heating step of heating the mixture to obtain a solid fuel containing pulverized coal and a pyrolyzed product of pulverized coal. Details of each step will be described below.
投入工程では、熱可塑性プラスチックと微粉炭とを、熱可塑性プラスチック１００質量部に対して微粉炭５０〜５００質量部、好ましくは１００〜４００質量部、より好ましくは１５０〜３００質量部の割合で投入する。石炭は熱可塑性プラスチックに比べて揮発分が少なく、逆にプラスチックは石炭に比べて固定炭素が少ない。そのため、熱可塑性プラスチックに対する微粉炭の投入割合が高過ぎると、廃棄物の有効利用が十分にできなくなるだけでなく、得られる固体燃料の優れた着火性が損なわれる傾向にある。一方、熱可塑性プラスチックに対する微粉炭の投入割合が低過ぎると、加熱工程において、熱可塑性プラスチックの溶融物同士が融着して、得られる加熱物が塊状になってハンドリングが困難になる傾向がある。また、加熱炉壁面に溶融した熱可塑性プラスチックが融着して、設備にダメージを与え易くなる傾向がある。これは、溶融した熱可塑性プラスチックの表面に付着する微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物の量が少なくなり、融着防止機能を有する微粉炭の相（第２の相）の形成が不十分となるためである。 In the charging step, the thermoplastic and pulverized coal are charged at a ratio of 50 to 500 parts by mass, preferably 100 to 400 parts by mass, more preferably 150 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic. To do. Coal has less volatile content than thermoplastics, and conversely, plastics have less fixed carbon than coal. Therefore, if the ratio of the pulverized coal to the thermoplastic plastic is too high, not only can the waste be effectively utilized, but the excellent ignitability of the resulting solid fuel tends to be impaired. On the other hand, if the ratio of the pulverized coal to the thermoplastic is too low, in the heating step, the thermoplastic melts are fused together, and the resulting heated product tends to be agglomerated and difficult to handle. . In addition, the thermoplastic resin melted on the heating furnace wall surface tends to be fused to easily damage the equipment. This is because the amount of pulverized coal adhering to the surface of the molten thermoplastic and / or the pyrolyzed product of pulverized coal is reduced, and the formation of a pulverized coal phase (second phase) having an anti-fusing function is not possible. This is enough.
投入工程における微粉炭の酸素の含有率は０．１〜３０質量％であり、好ましくは５〜２５質量％であり、より好ましくは１０〜２０質量％である。このような酸素の含有率を有する微粉炭を用いると、微粉炭が本来有する燃焼性よりも優れた燃焼性を有する固体燃料を得ることができる。すなわち、低コストである低品位炭を用いて燃焼性の優れる固体燃料を得ることができることから、本実施形態の製造方法の有用性が一層著しいものとなる。 The oxygen content of the pulverized coal in the charging step is 0.1 to 30% by mass, preferably 5 to 25% by mass, and more preferably 10 to 20% by mass. When pulverized coal having such an oxygen content is used, a solid fuel having combustibility superior to that inherent to pulverized coal can be obtained. That is, since a solid fuel having excellent combustibility can be obtained using low-grade coal at low cost, the usefulness of the manufacturing method of the present embodiment becomes even more remarkable.
投入工程における微粉炭の高位発熱量（気乾ベース）は、燃焼性に一層優れる固体燃料を得る観点から、好ましくは２０，０００ｋＪ／ｋｇ以上、より好ましくは２２，０００ｋＪ／ｋｇ以上である。また、着火性に優れる固体燃料を得る観点から、揮発分の含有率が好ましくは１５〜５０質量％、より好ましくは２０〜４５質量％である微粉炭を用いる。 The higher calorific value (air-dried basis) of the pulverized coal in the charging step is preferably 20,000 kJ / kg or more, more preferably 22,000 kJ / kg or more, from the viewpoint of obtaining a solid fuel with further excellent combustibility. Moreover, from the viewpoint of obtaining a solid fuel excellent in ignitability, pulverized coal having a volatile content of preferably 15 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass is used.
また、固定炭素の含有率が、好ましくは３０〜６０質量％、より好ましくは３０〜５５質量％の微粉炭を用いる。微粉炭の固定炭素の含有率が小さくなり過ぎると、得られる固体燃料による高温場の形成が困難になる傾向にあり、微粉炭の固定炭素の含有率が大きくなり過ぎると、相対的に揮発分が少なくなって得られる固体燃料の優れた着火性が損なわれる傾向にある。また、水分の含有率が、好ましくは０〜５０質量％である微粉炭を用いる。このような範囲で水分を含有する石炭は低品位かつ安価であり、このような安価な石炭を用いた微粉炭であっても、加熱工程において乾燥されるため、最終的に得られる固体燃料の水分の含有率が過大とならないことから、優れた燃焼性を有する固体燃料とすることができる。 Further, pulverized coal having a fixed carbon content of preferably 30 to 60% by mass, more preferably 30 to 55% by mass is used. If the fixed carbon content of the pulverized coal becomes too small, it tends to be difficult to form a high-temperature field with the obtained solid fuel, and if the fixed carbon content of the pulverized coal becomes too large, the volatile matter becomes relatively volatile. There is a tendency that the excellent ignitability of the obtained solid fuel is impaired. Further, pulverized coal having a moisture content of preferably 0 to 50% by mass is used. Coal containing water in such a range is low-grade and inexpensive, and even pulverized coal using such inexpensive coal is dried in the heating process, so the final solid fuel obtained Since the moisture content does not become excessive, a solid fuel having excellent combustibility can be obtained.
本実施形態の製造方法では、微粉炭とともに熱可塑性プラスチックを用いているため、微粉炭として、褐炭、亜瀝青炭、泥炭などの低品位炭を用いても、粉塵爆発の発生が十分に抑制された安全性の高い固体燃料を得ることができる。一般的に低品位炭は含水量が高い場合が多い。含水量の高い低品位炭には微小孔が多く存在し、この微小孔の中に水分が保持されている。このような低品位炭を粉砕するとともに水分を乾燥させるとこの微小孔が表面に露出するため、微小孔が多く含水量の高い低品位炭は、微小孔の少ない石炭と比べて比表面積が大きくなる。 In the manufacturing method of the present embodiment, since a thermoplastic plastic is used together with pulverized coal, the occurrence of dust explosion was sufficiently suppressed even when low-grade coal such as lignite, subbituminous coal, peat, etc. was used as pulverized coal. A highly safe solid fuel can be obtained. In general, low-grade coal often has a high water content. Low-grade coal with a high water content has many micropores, and moisture is retained in these micropores. When such low-grade coal is pulverized and dried, the micropores are exposed on the surface, so low-grade coal with many micropores and high water content has a larger specific surface area than coal with few micropores. Become.
そこで、含水量の高い低品位炭を熱可塑性プラスチックとともに加熱することにより、溶融した熱可塑性プラスチックを微小孔内部に導入させて微小孔を閉塞することにより、乾燥・粉砕時における微小孔の露出を低減させる。これにより、含水量の高い低品位炭単体の粉砕物と比べ、本実施形態の固体燃料の粉砕物の表面積を小さくすることが可能となる。これによって、粉塵爆発の発生を十分に抑制することができる。 Therefore, by heating low-grade coal with a high water content together with the thermoplastic, the molten thermoplastic is introduced inside the micropores to close the micropores, thereby exposing the micropores during drying and grinding. Reduce. This makes it possible to reduce the surface area of the pulverized product of the solid fuel according to the present embodiment as compared with the pulverized product of low-grade coal having a high water content. Thereby, generation | occurrence | production of a dust explosion can fully be suppressed.
なお、低品位炭には酸素含有量の高いものもある。このような酸素含有量の高い低品位炭は酸素官能基が多い傾向にある。酸素官能基は親水性および自己着火性が高いため、酸素含有量の高い低品位炭の粉砕物も親水性、自己着火性が高い傾向にある。しかしながら、本実施形態の固体燃料は、溶融プラスチックで表面をコーティングすることにより酸素官能基の露出が抑制されているため、酸素官能基の多い低品位炭を用いた場合であっても、親水性や自己着火性が低減されたものとなる。とりわけ固体燃料を粉砕して燃料とする場合は、粉砕により比表面積が増大するため、酸素官能基の露出抑制による自己着火性の低減作用は一層有効である。 Some low-grade coals have a high oxygen content. Such low-grade coal with a high oxygen content tends to have many oxygen functional groups. Since the oxygen functional group has high hydrophilicity and high self-ignitability, a pulverized product of low-grade coal having a high oxygen content tends to have high hydrophilicity and self-ignition properties. However, since the solid fuel of the present embodiment has a surface that is coated with a molten plastic so that the exposure of oxygen functional groups is suppressed, even when low-grade coal with many oxygen functional groups is used, it is hydrophilic. And self-ignitability is reduced. In particular, when a solid fuel is pulverized to obtain a fuel, the specific surface area is increased by pulverization, so that the self-ignitability reducing action by suppressing the exposure of oxygen functional groups is more effective.
熱可塑性プラスチックとしては、通常の廃プラスチックを用いることができる。廃プラスチックは通常汎用性プラスチックが廃棄されたものであり、汎用性プラスチックの大部分は熱可塑性である。この廃プラスチックは、例えば、熱可塑性プラスチックとしてポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、及びポリエステルを含む。 As the thermoplastic plastic, ordinary waste plastic can be used. Waste plastics are usually discarded from general-purpose plastics, and most of the general-purpose plastics are thermoplastic. This waste plastic includes, for example, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, and polyester as thermoplastics.
本実施形態の廃プラスチックには、熱可塑性樹脂（本実施形態の熱可塑性プラスチックと同様の成分である）及び／又はエラストマーが添加配合されている。添加配合される熱可塑性樹脂やエラストマーは、合成樹脂製品の樹脂材料と同じ樹脂、又は同質の樹脂を用いることが望ましい。従って、廃プラスチック材料の粉砕物の再利用に利用できる熱可塑性樹脂材料の例としては、オレフィン系樹脂（例、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、結晶性ポリプロピレン）、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂−スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルーブタジエンスチレン樹脂）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェエレンスルフィドなどのポリフェニルエーテル系樹脂；ポリメタクリル酸メチルのようなポリアクリル酸系樹脂；６−ナイロン、６６−ナイロン、１２−ナイロン、６・１２−ナイロンなどのポリアミド系樹脂；ポリスルホンなどを挙げることができる。 The waste plastic of the present embodiment is added with a thermoplastic resin (which is the same component as the thermoplastic plastic of the present embodiment) and / or an elastomer. As the thermoplastic resin and elastomer to be added and blended, it is desirable to use the same resin or the same resin as the resin material of the synthetic resin product. Accordingly, examples of thermoplastic resin materials that can be used to recycle pulverized waste plastic materials include olefin resins (eg, high density polyethylene, low density polyethylene, crystalline polypropylene), polycarbonate resins, polyurethane resins- Styrene resins, ABS resins (acrylonitrile-butadiene styrene resins), polyester resins such as polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate; polyphenyl ether resins such as modified polyphenylene ether and polyphenylene sulfide; polyacrylics such as polymethyl methacrylate Acid resins; polyamide resins such as 6-nylon, 66-nylon, 12-nylon, 6 / 12-nylon; polysulfone and the like can be mentioned.
エラストマーは、明確な降伏点を有しない熱可塑性の低結晶性エラストマー、又は明確な融点及び降伏点を有しない熱可塑性の非晶性エラストマーであり、常温でゴム弾性を有するエラストマー又はゴムを用いることができる。使用できるエラストマーの具体例としては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等の熱可塑性エラストマーを挙げることができる。エラストマーは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。 Elastomer is a thermoplastic low crystalline elastomer that does not have a clear yield point, or a thermoplastic amorphous elastomer that does not have a clear melting point and yield point, and an elastomer or rubber that has rubber elasticity at room temperature should be used. Can do. Specific examples of the elastomer that can be used include thermoplastic elastomers such as styrene elastomers, olefin elastomers, polyester elastomers, polyamide elastomers, and polyurethane elastomers. An elastomer may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
スチレン系エラストマーとしては、ブタジエン−スチレン共重合体（ランダム共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体等の全てを含む。）及びその水添物、スチレンブタジエンスチレン共重合体（ＳＢＳなど）、水添スチレン−ブタジエンスチレン共重合体（ＳＥＢＳなど）、イソプレン−スチレン共重合体（ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等の全てを含む）及びその水添物、水添スチレン−イソプレン共重合体（ＳＥＰＳなど）、水添スチレン−ビニルイソプレン共重合体（Ｖ−ＳＥＰＳなど）、スチレンイソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳなど）、水添スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳなど）、水添スチレン−ブタジエンオレフィン結晶ブロック共重合体（ＳＥＢＣなど）等を用いることができる。 Styrene elastomers include butadiene-styrene copolymers (including all random copolymers, block copolymers, graft copolymers, etc.) and hydrogenated products thereof, styrene butadiene styrene copolymers (SBS, etc.) , Hydrogenated styrene-butadiene styrene copolymers (such as SEBS), isoprene-styrene copolymers (including all random copolymers, block copolymers, graft copolymers, etc.) and their hydrogenated products, hydrogenated Styrene-isoprene copolymer (SEPS, etc.), hydrogenated styrene-vinylisoprene copolymer (V-SEPS, etc.), styrene isoprene-styrene copolymer (SIS, etc.), hydrogenated styrene-isoprene-styrene copolymer ( SEPS etc.), hydrogenated styrene-butadiene olefin crystal block copolymer (SEBC etc.), etc. It can be used.
ポリオレフィン系エラストマーとしては、非晶性又は低結晶性ポリオレフィン−α−オレフィン共重合体、ポリオレフィンとオレフィン系ゴムとの混合物等を用いることができる。具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンエラストマー、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体エラストマー、エチレン・1−ブテンエラストマー（ＥＢＭ、ＥＢＳなど）、エチレン・ヘキセンエラストマー、エチレン・オクテンエラストマー、プロピレン・１−ブテンエラストマーなどのエチレンと炭素数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体エラストマーやプロピレンと炭素数２〜１２のα−オレフィン（炭素数３を除く）との共重合体エラストマーなどのポリオレフィン系エラストマーなどを挙げることができる。さらにポリオレフィン系エラストマーとしては、水素添加アクリロニトリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴムなどを挙げることができる。エラストマーとしては、特にエチレンと炭素数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体エラストマーやプロピレンと炭素数２〜１２のα−オレフィン（炭素数３を除く）との共重合体エラストマーなどのポリオレフィン系エラストマーを好ましく用いることができる。 As the polyolefin-based elastomer, an amorphous or low-crystalline polyolefin-α-olefin copolymer, a mixture of polyolefin and olefin rubber, or the like can be used. Specifically, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, ethylene / propylene elastomer, ethylene / propylene / diene terpolymer elastomer, ethylene / 1-butene elastomer (EBM, EBS, etc.), ethylene / hexene elastomer , Ethylene / octene elastomer, propylene / 1-butene elastomer and other copolymer elastomers of ethylene and C3-C12 α-olefins, propylene and C2-C12 α-olefins (excluding C3) And polyolefin elastomers such as copolymer elastomers. Furthermore, examples of the polyolefin-based elastomer include hydrogenated acrylonitrile rubber, acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber and the like. Examples of elastomers include polyolefins such as copolymer elastomers of ethylene and α-olefins having 3 to 12 carbon atoms, and copolymer elastomers of propylene and α-olefins having 2 to 12 carbon atoms (excluding carbon number 3). Based elastomers can be preferably used.
ポリエステル系エラストマーとしては、ポリエステル−ポリエーテル共重合体、ポリエステルーポリエステル共重合体等からなるエラストマーを用いることができる。 As the polyester elastomer, an elastomer made of a polyester-polyether copolymer, a polyester-polyester copolymer, or the like can be used.
ポリアミド系エラストマーとしては、ポリアミド−ポリエステル共重合体、ポリアミド−ポリエーテル共重合体等からなるエラストマー等を用いることができる。上記のエラストマーの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the polyamide-based elastomer, an elastomer made of a polyamide-polyester copolymer, a polyamide-polyether copolymer, or the like can be used. One of the above elastomers may be used alone, or two or more may be used in combination.
なお、廃プラスチックは、その他のプラスチックを含んでいてもよく、不純物としてプラスチック以外の廃棄物を少量含有していてもよい。不純物は廃プラスチックとともにあらかじめ所定の大きさに破砕されており、金属片や熱硬化性プラスチック等の不純物が含まれていた場合であっても、溶融した塊状の熱可塑性プラスチックに付着し、または内部に取り込まれることにより、固体燃料に一体化される。セメントの原料であるクリンカを焼成する際は金属や灰分を添加するため、固体燃料に不純物が含まれている場合であっても、セメント焼成用燃料としては好適な燃料となる。 The waste plastic may contain other plastics and may contain a small amount of waste other than plastic as impurities. Impurities are crushed to a predetermined size together with waste plastics, and even if impurities such as metal pieces and thermosetting plastics are included, they adhere to the molten block of thermoplastic or the inside Is incorporated into the solid fuel. When the clinker, which is a raw material for cement, is fired, metals and ash are added, so even if impurities are included in the solid fuel, it becomes a suitable fuel for cement firing.
なお、本実施形態の加熱工程（後述）では脱塩のために３００℃〜３５０℃で加熱を行っており、通常、この３００℃〜３５０℃では溶融してしまうポリエチレン、ポリプロピレンやポリスチレン等が多く含まれる廃プラスチックの場合、加熱工程において融着が発生しやすい。その場合、本実施形態のように微粉炭による融着防止効果がより顕著となる。 In addition, in the heating process (described later) of the present embodiment, heating is performed at 300 ° C. to 350 ° C. for desalting, and usually there are many polyethylene, polypropylene, polystyrene, and the like that melt at 300 ° C. to 350 ° C. In the case of contained waste plastic, fusion is likely to occur in the heating process. In that case, the fusion prevention effect by pulverized coal becomes more remarkable as in this embodiment.
燃焼性に一層優れる固体燃料を得る観点から、プラスチック全体の高位発熱量（気乾ベース）は、好ましくは２５，０００〜４０，０００ｋＪ／ｋｇ、より好ましくは３０，０００〜４０，０００ｋＪ／ｋｇである。また、着火性に優れる固体燃料を得る観点から、プラスチック全体として、揮発分の含有率が好ましくは７０〜９５質量％、より好ましくは８０〜９０質量％である。 From the viewpoint of obtaining a solid fuel that is more excellent in combustibility, the high calorific value (air-dry basis) of the entire plastic is preferably 25,000 to 40,000 kJ / kg, more preferably 30,000 to 40,000 kJ / kg. is there. Further, from the viewpoint of obtaining a solid fuel having excellent ignitability, the content of volatile components in the entire plastic is preferably 70 to 95% by mass, more preferably 80 to 90% by mass.
混合工程では、投入工程で投入した熱可塑性プラスチックと微粉炭とを混合する。通常、微粉炭などの炭素分の多い物質は、溶融プラスチックとの濡れ性があまり良好ではない。そのため、加熱工程の前に、混合工程によって微粉炭と熱可塑性プラスチックとを混合することによって、微粉炭と熱可塑性プラスチックとが分離してしまうのを抑制し、熱可塑性プラスチックの再固化物を主成分とする第１の相と、微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物を主成分とする第２の相とが良好に分散した固体燃料を得ることができる。 In the mixing step, the thermoplastic plastic and pulverized coal introduced in the charging step are mixed. Usually, substances containing a large amount of carbon, such as pulverized coal, do not have very good wettability with molten plastic. Therefore, mixing the pulverized coal and the thermoplastic plastic in the mixing step before the heating step suppresses the separation of the pulverized coal and the thermoplastic plastic, and mainly re-solidifies the thermoplastic plastic. A solid fuel in which the first phase as a component and the second phase mainly composed of pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal are dispersed can be obtained.
図２は、本実施形態の固体燃料の製造方法に用いられる加熱装置のブロック図である。本実施形態の固体燃料の製造方法は、廃プラスチックの溶融に通常用いられる加熱炉を備える加熱装置を用いることができる。 FIG. 2 is a block diagram of a heating device used in the solid fuel production method of the present embodiment. The manufacturing method of the solid fuel of this embodiment can use a heating apparatus provided with a heating furnace usually used for melting waste plastic.
図２に示すように、原料である廃プラスチック１０は、搬送クレーンなどの搬送機１１によってストックヤードから破砕機１２に搬送され所定のサイズに破砕される。破砕された破砕物は、移送装置１３により加熱炉２０に移送される。加熱炉２０では、微粉炭と廃プラスチックとが混合された後、廃プラスチックは加熱されて溶融する。 As shown in FIG. 2, the waste plastic 10 that is a raw material is conveyed from a stock yard to a crusher 12 by a conveyance device 11 such as a conveyance crane, and is crushed into a predetermined size. The crushed crushed material is transferred to the heating furnace 20 by the transfer device 13. In the heating furnace 20, after pulverized coal and waste plastic are mixed, the waste plastic is heated and melted.
加熱工程では、混合物を加熱して熱可塑性プラスチックを溶融物にした後に、冷却して当該溶融物が固化した再固化物と、微粉炭及び当該微粉炭の熱分解物の少なくとも一方と、を含む固体燃料を得る。なお、加熱工程内で加熱後に冷却してもよく、加熱工程後に、溶融した熱可塑性プラスチックを含む加熱物を冷却する冷却工程を別途設けてもよい。微粉炭は炭種によって熱分解されるものとされないものがあるため、微粉炭は、加熱工程後には、熱分解されない微粉炭と、熱分解された微粉炭との混合物となる。したがって、加熱工程では、熱可塑性プラスチックの再固化物と微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物とを含む粒状の固体燃料が得られる。 In the heating step, after the mixture is heated to make the thermoplastic plastic into a melt, it is cooled, and includes a resolidified product obtained by solidifying the melt, and at least one of pulverized coal and a pyrolyzed product of the pulverized coal. Obtain solid fuel. In addition, you may cool after a heating within a heating process, and you may provide the cooling process which cools the heating thing containing the melted thermoplastics after a heating process separately. Since some pulverized coals are not supposed to be pyrolyzed depending on the coal type, the pulverized coal becomes a mixture of pulverized coal that is not pyrolyzed and pyrolyzed pulverized coal after the heating step. Therefore, in the heating step, a granular solid fuel containing a re-solidified product of thermoplastic plastic and pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal is obtained.
加熱炉２０で混合物を加熱すると、熱可塑性プラスチックが溶融し、微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物が、溶融した熱可塑性プラスチックの表面に付着した状態になる。その後、熱可塑性プラスチックの溶融が進行し、プラスチックの溶融物の表面に微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物が付着する。その後冷却すると、熱可塑性プラスチックの再固化物（第１の相）の表面が微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物（第２の相）で覆われた構造を有する固体燃料を得ることができる。 When the mixture is heated in the heating furnace 20, the thermoplastic is melted, and the pulverized coal and / or the pyrolyzed product of the pulverized coal is attached to the surface of the melted thermoplastic. Thereafter, melting of the thermoplastic plastic proceeds, and pulverized coal and / or a pyrolyzed product of pulverized coal adheres to the surface of the plastic melt. Thereafter, when cooled, a solid fuel having a structure in which the surface of the re-solidified product of the thermoplastic (first phase) is covered with pulverized coal and / or a pyrolyzed product of the pulverized coal (second phase) can be obtained. it can.
図３は、本実施形態の固体燃料の断面構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：１５０倍）である。本実施形態の製造方法によって得られる固体燃料は、熱可塑性プラスチックを加熱して溶融した後、冷却して得られる再固化物を主成分とする第１の相１００と、石炭から得られる微粉体を主成分とする第２の相２００とを有しており、第２の相２００が第１の相１００の周囲を覆うように設けられている。このような構造を有することによって、装置内への融着が抑制されるとともに良好な燃焼性を有する。 FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph (magnification: 150 times) showing the cross-sectional structure of the solid fuel of the present embodiment. The solid fuel obtained by the production method of the present embodiment is obtained by heating and melting a thermoplastic, and then cooling the first phase 100 mainly composed of a resolidified product obtained by cooling and fine powder obtained from coal. And the second phase 200 is provided so as to cover the periphery of the first phase 100. By having such a structure, fusion into the apparatus is suppressed and good combustibility is achieved.
加熱炉２０としては、回転式加熱炉、例えば間接加熱ロータリキルン型の加熱炉を使用することができる。このような加熱炉を用いることによって、熱可塑性プラスチックの破砕物と微粉炭との混合物を加熱することができる。なお、熱可塑性プラスチックの破砕物と微粉炭との混合は、加熱炉２０に投入する前に行ってもよく、加熱炉に２０に投入した後に行ってもよい。できるだけ均一な固体燃料を得る観点から、加熱炉２０内における加熱は、熱可塑性プラスチックの破砕物と微粉炭とを混合しながら行うことが好ましい。 As the heating furnace 20, a rotary heating furnace, for example, an indirect heating rotary kiln type heating furnace can be used. By using such a heating furnace, it is possible to heat a mixture of a crushed thermoplastic plastic and pulverized coal. The mixing of the crushed thermoplastic plastic and the pulverized coal may be performed before being introduced into the heating furnace 20 or after being introduced into the heating furnace 20. From the viewpoint of obtaining a solid fuel that is as uniform as possible, the heating in the heating furnace 20 is preferably performed while mixing a crushed thermoplastic plastic and pulverized coal.
熱可塑性プラスチックの破砕物と微粉炭とを含む混合物は、加熱炉２０によって加熱される。加熱炉２０における加熱温度は、２５０〜５００℃、好ましくは２５０〜４５０℃、さらに好ましくは２８０〜４００℃、特に好ましくは３００〜３５０℃である。加熱温度が高すぎると、得られる固体燃料の揮発分が少なくなり、固体燃料の収率が低くなるとともに固体燃料の優れた燃焼性が損なわれる傾向にある。一方、熱可塑性プラスチックに塩素を含むプラスチックが含まれる場合、加熱温度が低すぎると固体燃料中に塩素等の成分の残存量が増える傾向にある。 The mixture containing the crushed thermoplastic plastic and pulverized coal is heated by the heating furnace 20. The heating temperature in the heating furnace 20 is 250 to 500 ° C, preferably 250 to 450 ° C, more preferably 280 to 400 ° C, and particularly preferably 300 to 350 ° C. If the heating temperature is too high, the volatile content of the obtained solid fuel is reduced, the yield of the solid fuel is lowered, and the excellent combustibility of the solid fuel tends to be impaired. On the other hand, when the thermoplastic plastic contains a plastic containing chlorine, if the heating temperature is too low, the residual amount of components such as chlorine in the solid fuel tends to increase.
加熱炉２０において上述の加熱温度に加熱する加熱時間は、３０〜１２０分間、好ましくは４５〜９０分間である。加熱時間が長過ぎると、得られる固体燃料の揮発分が少なくなり、固体燃料の収率が低くなる傾向にある。一方、加熱時間が短過ぎるとプラスチックの脱塩素が不十分となり、固体燃料中に塩素等の成分の残存量が増える傾向にある。 The heating time for heating to the above heating temperature in the heating furnace 20 is 30 to 120 minutes, preferably 45 to 90 minutes. When the heating time is too long, the volatile content of the obtained solid fuel is decreased, and the yield of the solid fuel tends to be lowered. On the other hand, when the heating time is too short, dechlorination of the plastic becomes insufficient, and the residual amount of components such as chlorine tends to increase in the solid fuel.
加熱炉２０における加熱は、大気圧未満の圧力下で行うことが好ましい。これによって、プラスチックの熱分解によって生じるタール成分の加熱炉外への排出が促進される。その結果、熱可塑性プラスチックの溶融物の表面に存在するタール成分の量が減少して、熱可塑性プラスチックの溶融物の表面の融着性が低減されることとなる。したがって、熱可塑性プラスチックの溶融物の表面に、微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物が過剰に付着することが抑制され、熱可塑性プラスチック再固化物（第１の相）を覆う微粉炭及び／又は微粉炭の熱分解物（第２の相）の厚みが大きくなりすぎるのを抑制することができる。このような作用によって、最終的に得られる固体燃料の粒子径を小さくすることができる。 The heating in the heating furnace 20 is preferably performed under a pressure less than atmospheric pressure. This facilitates the discharge of tar components generated by the thermal decomposition of the plastic to the outside of the heating furnace. As a result, the amount of the tar component present on the surface of the thermoplastic melt is reduced, and the fusion property of the surface of the thermoplastic melt is reduced. Therefore, excessive adhesion of pulverized coal and / or pyrolysis product of pulverized coal to the surface of the thermoplastic melt is suppressed, and pulverized coal covering the thermoplastic resolidified product (first phase) and / Or it can suppress that the thickness of the thermal decomposition thing (2nd phase) of pulverized coal becomes large too much. By such an action, the particle diameter of the finally obtained solid fuel can be reduced.
加熱炉２０における加熱は、具体的には、好ましくは９９ｋＰａＡ以下、より好ましくは９８ｋＰａＡ以下の減圧下で行うことが好ましい。なお、加熱炉２０内の圧力に特に下限はないが、設備の耐圧性の観点から９０ｋＰａＡ以上であることが好ましい。 Specifically, the heating in the heating furnace 20 is preferably performed under a reduced pressure of preferably 99 kPaA or less, more preferably 98 kPaA or less. In addition, although there is no minimum in particular in the pressure in the heating furnace 20, it is preferable that it is 90 kPaA or more from a viewpoint of the pressure | voltage resistance of an installation.
加熱炉２０内部の酸素ガス濃度は、好ましくは１０〜１８体積％であり、より好ましくは１４〜１８体積％である。酸素ガス濃度が高くなり過ぎると、熱可塑性プラスチック及び／又は微粉炭の酸化が進行してしまい、得られる固体燃料の収率が低くなる傾向にある。一方、酸素ガス濃度が低くなり過ぎると、プラスチックが熱分解して生じるタールの酸化が促進されず、タールの残留分が多くなり、溶融した熱可塑性プラスチックの融着が発生し易くなる傾向にある。 The oxygen gas concentration inside the heating furnace 20 is preferably 10 to 18% by volume, more preferably 14 to 18% by volume. If the oxygen gas concentration becomes too high, the oxidation of the thermoplastic and / or pulverized coal proceeds, and the yield of the obtained solid fuel tends to be low. On the other hand, if the oxygen gas concentration is too low, the oxidation of tar generated by thermal decomposition of the plastic is not promoted, the residual amount of tar increases, and fusion of the molten thermoplastic plastic tends to occur. .
図４は、本実施形態の固体燃料の製造方法に好適に用いられるロータリキルン型加熱炉の内部の攪拌板の例を示す模式図である。攪拌板（リフタ）３０は、加熱炉２０の軸方向に沿って延びるように備えられる。このような攪拌板３０を備えることによって、加熱炉２０内に投入された原料（熱可塑性プラスチック及び微粉炭）の撹拌及び混合を円滑に行うことができる。攪拌板３０の設置枚数は、加熱炉の規模等によって適宜設定される。例えば、加熱炉２０の内径が５０ｍｍから３００ｍｍ程度であれば、図４（ａ）から（ｃ）に示すように、２〜４枚の攪拌板３０を設けることが好ましく、加熱炉２０の内径が６００ｍｍ程度であれば、図４（ｄ）に示すように８枚の攪拌板３０を設けることが好ましい。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a stirring plate inside a rotary kiln-type heating furnace that is preferably used in the method for producing a solid fuel according to the present embodiment. The stirring plate (lifter) 30 is provided so as to extend along the axial direction of the heating furnace 20. By providing such a stirring plate 30, the raw materials (thermoplastic and pulverized coal) charged into the heating furnace 20 can be smoothly stirred and mixed. The number of the stirring plates 30 installed is appropriately set depending on the scale of the heating furnace and the like. For example, if the inner diameter of the heating furnace 20 is about 50 mm to 300 mm, it is preferable to provide two to four stirring plates 30 as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c). If it is about 600 mm, it is preferable to provide eight stirring plates 30 as shown in FIG.
攪拌板３０は、その高さｈの０．３倍から３倍程度のピッチで取り付けられることが好ましい。また、攪拌板３０の高さｈは、原料（混合物）に含まれる熱可塑性プラスチックが柔らかくなって微粉炭と共に粒状化するまでは、加熱炉２０の内径に対し、１０％から３０％程度のサイズであることが好ましい。このように、内部に攪拌板３０を備えるキルンを用いることによって、加熱炉２０に投入された熱可塑性プラスチックと微粉炭は、キルンの回転に伴って攪拌板３０によって掻きあげられ、混合されながら加熱されることとなる。 The stirring plate 30 is preferably attached at a pitch of about 0.3 to 3 times its height h. The height h of the stirring plate 30 is about 10% to 30% of the inner diameter of the heating furnace 20 until the thermoplastic plastic contained in the raw material (mixture) is softened and granulated with pulverized coal. It is preferable that Thus, by using the kiln having the stirring plate 30 inside, the thermoplastic and pulverized coal charged into the heating furnace 20 are scraped up by the stirring plate 30 as the kiln rotates and heated while being mixed. Will be.
本実施形態の固体燃料の製造方法では、塩化ビニル等の塩素を含む熱可塑性プラスチック（塩化ビニル等を含む廃プラスチック）を簡便に処理することができる。すなわち、塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックを加熱すると、塩素が塩化水素ガスとなり固体原燃料から除去（脱塩）される。これにより、塩素含有率が十分に低減された固体燃料を得ることができる。ただし、廃プラスチック中の塩素含有率が過剰になると、生成した固体原燃料に塩素分が残存し、固体燃料を用いる設備（例えばセメント製造装置や発電用ボイラ）や当該設備を用いて得られる製品品質（例えばセメント）に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、原料であるプラスチックに含まれる塩素分は少ないほうが好ましい。すなわち、投入工程では、塩化ビニル等、塩素を含まない熱可塑性プラスチックのみを投入することが好ましい。具体的には、原料として用いる熱可塑性プラスチック中の塩素含有率は、３０質量％以下、好ましくは１０質量％以下である。なお、塩化ビニル等の廃プラスチックを有効に活用する観点から、原料である熱可塑性プラスチックの塩素含有率は、１質量％以上、より好ましくは２質量％以上である。 In the method for producing a solid fuel according to the present embodiment, a thermoplastic plastic containing chlorine such as vinyl chloride (waste plastic containing vinyl chloride or the like) can be easily treated. That is, when waste plastic containing chlorine such as vinyl chloride is heated, the chlorine becomes hydrogen chloride gas and is removed (desalted) from the solid raw fuel. Thereby, a solid fuel with a sufficiently reduced chlorine content can be obtained. However, if the chlorine content in the waste plastic becomes excessive, chlorine content remains in the generated solid raw fuel, and the equipment obtained using the equipment (for example, a cement production apparatus or a power generation boiler) using the solid fuel. It can adversely affect quality (eg cement). Therefore, it is preferable that the amount of chlorine contained in the raw material plastic is small. That is, in the charging step, it is preferable to input only a thermoplastic plastic that does not contain chlorine, such as vinyl chloride. Specifically, the chlorine content in the thermoplastic used as a raw material is 30% by mass or less, preferably 10% by mass or less. In addition, from the viewpoint of effectively using waste plastic such as vinyl chloride, the chlorine content of the raw material thermoplastic is 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more.
なお、塩化ビニル等、塩素を含む熱可塑性プラスチックは、脱塩素（熱分解）が始まると炭素主体の固形物となる。本実施形態の加熱工程における特に好ましい温度領域は３００〜３５０℃であり、この温度領域では、塩素を含む熱可塑性プラスチックは、通常固体である。そのため、上述の温度領域では、塩素を含む熱可塑性プラスチックは、通常溶融することはなく、装置内に融着することもない。 Note that thermoplastics containing chlorine, such as vinyl chloride, become carbon-based solids when dechlorination (thermal decomposition) begins. A particularly preferable temperature range in the heating step of the present embodiment is 300 to 350 ° C. In this temperature range, the thermoplastic plastic containing chlorine is usually solid. Therefore, in the above temperature range, the thermoplastic plastic containing chlorine is not normally melted and is not fused in the apparatus.
これに対し、他の熱可塑性プラスチックは、上記温度領域（３００〜３５０℃）では溶融・液状化しており、微粉炭等を添加せずに加熱炉２０に投入すると装置内に融着してしまう。そこで、本実施形態では、微粉炭を添加することにより、溶融した熱可塑性プラスチックの周囲に微粉炭を付着させ、塩化ビニル等、塩素含有プラスチックに比べて溶融しやすい熱可塑性プラスチックであっても、融着を回避しつつ固体燃料を製造することが可能となる。 On the other hand, other thermoplastics are melted and liquefied in the above temperature range (300 to 350 ° C.), and if they are put into the heating furnace 20 without adding pulverized coal, they are fused in the apparatus. . Therefore, in the present embodiment, by adding pulverized coal, the pulverized coal adheres around the molten thermoplastic plastic, even if it is a thermoplastic such as vinyl chloride, which is easier to melt than chlorine-containing plastic, It is possible to produce a solid fuel while avoiding fusion.
このように、塩化ビニル等、塩素を含まない熱可塑性プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル等）のみを用いて固体燃料を製造する場合、本実施形態の固体燃料の製造方法の効果がより顕著となる。 Thus, in the case of producing a solid fuel using only a thermoplastic resin (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, polyester, etc.) that does not contain chlorine, such as vinyl chloride, the effect of the solid fuel production method of the present embodiment is effective. It becomes more prominent.
本実施形態の製造方法では、投入する原料（混合物）全体に対する、生成物（固体燃料）の収率が、７０質量％以上であり、好ましくは７５質量％以上であり、より好ましくは７８質量％以上である。このように、生成物の収率を高く維持することによって、揮発分の含有量が十分に高く良好な燃焼性を有する固体燃料を得ることができる。なお、生成物の収率は、加熱炉における加熱温度や加熱時間を変えることによって調整することができる。 In the production method of the present embodiment, the yield of the product (solid fuel) is 70% by mass or more, preferably 75% by mass or more, and more preferably 78% by mass with respect to the entire raw material (mixture) to be charged. That's it. Thus, by maintaining the product yield high, a solid fuel having a sufficiently high volatile content and good combustibility can be obtained. In addition, the yield of a product can be adjusted by changing the heating temperature and heating time in a heating furnace.
加熱工程によって生成した加熱物（固体燃料）は、生成物として加熱炉２０より排出され、図示しない冷却装置によって冷却され、必要に応じて後段の回収・分離装置に移送される。 The heated product (solid fuel) generated in the heating process is discharged from the heating furnace 20 as a product, cooled by a cooling device (not shown), and transferred to a subsequent collection / separation device as necessary.
一方、加熱炉２０における混合物の加熱によって発生したタールを含む熱分解ガスは図示しない燃焼室にて燃焼され、完全に分解される。原料として、塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックを使用した場合、燃焼排ガスに含まれる塩化水素は、排ガス洗浄装置２３によって回収される。 On the other hand, the pyrolysis gas containing tar generated by heating the mixture in the heating furnace 20 is burned in a combustion chamber (not shown) and completely decomposed. When waste plastic containing chlorine such as vinyl chloride is used as a raw material, hydrogen chloride contained in the combustion exhaust gas is recovered by the exhaust gas cleaning device 23.
加熱工程で得られる固体燃料は、主成分として、熱可塑性プラスチックが溶融した後、冷却して得られる再固化物、及び微粉炭を含有することが好ましい。また、主成分以外に、熱分解されていない熱硬化性プラスチックを少量含んでいてもよい。 The solid fuel obtained in the heating step preferably contains, as main components, a re-solidified product obtained by cooling after the thermoplastic plastic melts, and pulverized coal. In addition to the main component, a small amount of thermosetting plastic that is not thermally decomposed may be contained.
なお、石炭の種類によっては３００〜３５０℃（本実施形態の加熱工程において特に好ましい温度領域）に加熱しても、熱分解されないものもある。したがって、主成分に含まれる微粉炭は、熱分解されたものと、熱分解されていないものが混在していてもよい。 Note that, depending on the type of coal, there are some that are not thermally decomposed even when heated to 300 to 350 ° C. (a particularly preferable temperature range in the heating step of the present embodiment). Therefore, the pulverized coal contained in the main component may be a mixture of pyrolyzed coal and non-pyrolyzed coal.
加熱工程後に、得られた固体燃料を粉砕する粉砕工程を行ってもよい。粉砕工程では、加熱工程で得られた熱分解物を通常の粉砕装置を用いて所望のサイズになるまで粉砕して粒状化する。これによって、所望の粒子径サイズを有する固体燃料を得ることができる。 You may perform the grinding | pulverization process which grind | pulverizes the obtained solid fuel after a heating process. In the pulverization step, the pyrolyzate obtained in the heating step is pulverized and granulated to a desired size using a normal pulverizer. Thereby, a solid fuel having a desired particle size can be obtained.
なお、粉砕工程の前に、加熱炉２０から冷却装置を介して得られた固体燃料を振動篩などの手段によって、粒子径が大きいものと小さいものに分離してもよい。この場合、粒子径が小さいものについては、そのまま固体燃料として使用することもできる。 Prior to the pulverization step, the solid fuel obtained from the heating furnace 20 via a cooling device may be separated into one having a large particle size and one having a small particle size by means such as a vibrating sieve. In this case, those having a small particle diameter can be used as a solid fuel as they are.
以上の通り説明した本実施形態の固体燃料の製造方法によれば、特別な前処理を施すことなく、熱可塑性プラスチックと微粉炭とを原料として用いることによって、装置内への融着が抑制され良好な取扱い性と良好な燃焼性とを有する固体燃料を高収率で得ることができる。 According to the method for producing a solid fuel of the present embodiment as described above, the fusion in the apparatus is suppressed by using thermoplastic plastic and pulverized coal as raw materials without performing any special pretreatment. A solid fuel having good handleability and good combustibility can be obtained in a high yield.
得られた固体燃料は、セメント製造装置の仮焼炉やロータリキルンの窯前又は窯尻などに供給して燃焼させ、燃料として使用することができる。また、微粉炭の代替燃料として発電用ボイラに供給して燃焼させることができる。 The obtained solid fuel can be supplied to a calcining furnace of a cement production apparatus, a kiln of a rotary kiln or a kiln bottom and burned, and used as a fuel. Further, it can be supplied to a power generation boiler as an alternative fuel for pulverized coal and burned.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments.
本発明の内容を、実施例及び比較例の内容を参照しつつより詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
The contents of the present invention will be described in more detail with reference to the contents of Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
Example 1
ポリエチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニル樹脂及びＡＢＳ樹脂等を含む廃プラスチックと、市販の微粉炭（微粉炭Ｄ）とを準備した。準備した廃プラスチックの組成の一例を表１に示す。表１示すような複数種類の廃プラスチックを混合して、固体燃料の原料とした。原料である廃プラスチックと微粉炭の工業分析及び元素分析の結果を、表２に纏めて示す。 Waste plastics including polyethylene (PS), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), vinyl chloride resin and ABS resin, and commercially available pulverized coal (pulverized coal D) were prepared. An example of the composition of the prepared waste plastic is shown in Table 1. A plurality of types of waste plastics as shown in Table 1 were mixed to obtain a solid fuel material. Table 2 summarizes the results of industrial analysis and elemental analysis of waste plastic and pulverized coal as raw materials.
なお、廃棄物の特性上、どのようなプラスチックがどれくらいの割合で含まれるかは一義的には定まらないため、表１で示される割合はあくまでも例である。上述のように、ポリエチレン、ポリプロピレンやポリスチレン等、溶融しやすいプラスチックが多く含まれる場合は加熱工程における融着が発生しやすい傾向にあるため、微粉炭による融着防止効果がより顕著となる。 Note that the ratio shown in Table 1 is merely an example because what kind of plastic is contained at what ratio is not uniquely determined due to the characteristics of the waste. As described above, when many plastics that are easily melted, such as polyethylene, polypropylene, and polystyrene, tend to be fused in the heating process, the effect of preventing fusion by pulverized coal becomes more prominent.
本実施例では、高位発熱量（気乾ベース）の分析はＪＩＳ Ｍ−８８１４に準拠し、１０１３−J（装置名、吉田製作所製）を用いて行った。工業分析（気乾ベース）は、ＪＩＳ Ｍ−８８１２に準拠して行った。元素分析（無水ベース）は、ＪＩＳ Ｍ−８８１９に準拠し、ＭＴ−５（装置名、ヤナコ製）を用いて行った。ＨＧＩ（ハードグローブインデックス、石炭の粉砕性指数）測定は、ＪＩＳ Ｍ−８８０１に準拠して行った。平均粒子径及び粒度分布の測定は、レーザー回折粒度分布測定装置（堀場製作所製、装置名：ＬＡ−９２０、溶媒：純水２５０ｍｌ、相対屈折率１．５０、平均粒子径：積算体積５０％、試料分散時間：３分間、測定時間：２０秒間、測定繰り返し回数：２回、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、波長：６３２．８ｎｍ、出力：１Ｍｗ、タングステンランプ５０Ｗ）を用いて行った。 In this example, the analysis of high calorific value (air-dried basis) was performed using 1013-J (device name, manufactured by Yoshida Seisakusho) in accordance with JIS M-8814. Industrial analysis (air-drying basis) was performed according to JIS M-8812. Elemental analysis (anhydrous base) was performed using MT-5 (device name, manufactured by Yanaco) in accordance with JIS M-8819. HGI (hard glove index, coal grindability index) measurement was performed in accordance with JIS M-8801. Measurement of average particle size and particle size distribution is performed by measuring a laser diffraction particle size distribution measuring device (manufactured by HORIBA, Ltd., device name: LA-920, solvent: 250 ml of pure water, relative refractive index 1.50, average particle size: 50% cumulative volume, Sample dispersion time: 3 minutes, measurement time: 20 seconds, number of measurement repetitions: 2 times, He—Ne laser, wavelength: 632.8 nm, output: 1 Mw, tungsten lamp 50 W).
平均粒子径は、積算分布曲線の５０体積％に相当する粒子径（メジアン径）とした。示差走査熱量分析（ＤＳＣ）は、市販のＤＳＣ分析装置（リガク製、装置名：ＤＳＣ８２３０）を用い、空気雰囲気下、８０℃の温度下で測定した。微粉炭Ｄ（平均粒子径：１１μｍ）の平均比表面積は、市販の比表面積測定装置（島津製作所製、装置名：ＡＳＡＰ２４２０、窒素ガス使用、ＢＥＴ比表面積多点法）を用いて測定した。 The average particle diameter was a particle diameter (median diameter) corresponding to 50% by volume of the cumulative distribution curve. Differential scanning calorimetry (DSC) was measured using a commercially available DSC analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, apparatus name: DSC8230) at 80 ° C. in an air atmosphere. The average specific surface area of pulverized coal D (average particle size: 11 μm) was measured using a commercially available specific surface area measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, device name: ASAP2420, using nitrogen gas, BET specific surface area multipoint method).
上述の廃プラスチック１００質量部に対し、微粉炭Ｄ１３３質量部を、図４に示すようなロータリキルン型加熱炉（炉径：φ６００ｍｍ）を備える加熱装置に投入し、廃プラスチックと微粉炭Ｄを混合しながら５℃／分間で昇温して加熱し、廃プラスチックと微粉炭Ｄとを、窒素と酸素の混合ガス雰囲気下（酸素濃度：５体積％以下、圧力：９８〜１０１．３ｋＰａＡ）、３００℃で５０分間加熱する加熱工程を行った。 4 parts by mass of pulverized coal D is added to a heating apparatus equipped with a rotary kiln type furnace (furnace diameter: φ600 mm) as shown in FIG. 4 to mix waste plastic and pulverized coal D. While heating at a temperature of 5 ° C./minute, the waste plastic and pulverized coal D are mixed in a mixed gas atmosphere of nitrogen and oxygen (oxygen concentration: 5% by volume or less, pressure: 98-101.3 kPaA), 300 A heating process of heating at 50 ° C. for 50 minutes was performed.
ロータリキルン型加熱炉としては、耐熱鋼ＳＵＳ３１０Ｓ製容器（掻き上げ羽根（攪拌板）４枚（羽根高さ７０ｍｍ×４枚付き）と、当該容器を外部から加熱する電気炉とを備えるものを用いた。ロータリキルン型加熱炉は、隣り合う攪拌板間のインタバル時間が０．１分間となるように回転させながら炉外温度を制御して、炉内試料温度を調整した。 As a rotary kiln type heating furnace, one having a heat-resistant steel SUS310S container (4 scraping blades (stirring plates) (with blade height 70 mm × 4)) and an electric furnace for heating the container from the outside is used. The rotary kiln type heating furnace adjusted the sample temperature in the furnace by controlling the temperature outside the furnace while rotating so that the interval time between adjacent stirring plates was 0.1 minutes.
ロータリキルン型加熱炉において加熱工程が終了した後、生成物を冷却して、微粉炭、その熱分解物、廃プラスチックの再固化物、及び廃プラスチックの熱分解物を含有する固体燃料を得た。固体燃料の工業分析及び元素分析の結果を、表３に示す。また、固体燃料（粉砕前）の粒度分布の分析結果を表４に示す。なお、固体燃料の分析方法及び用いた分析装置は、特に明示しない限り、原料である廃プラスチック及び微粉炭の分析と同一である。 After the heating process was completed in the rotary kiln furnace, the product was cooled to obtain a solid fuel containing pulverized coal, its pyrolyzate, waste plastic resolidified product, and waste plastic pyrolyzate. . Table 3 shows the results of industrial analysis and elemental analysis of the solid fuel. Table 4 shows the analysis result of the particle size distribution of the solid fuel (before pulverization). The solid fuel analysis method and the analysis apparatus used are the same as those of the waste plastic and pulverized coal as raw materials unless otherwise specified.
表３中、収率は、以下の計算式（１）によって求めた。
収率（質量％）＝（固体燃料の質量／廃プラスチックと微粉炭の合計質量）×１００ ・・・（１）
In Table 3, the yield was determined by the following calculation formula (1).
Yield (mass%) = (mass of solid fuel / total mass of waste plastic and pulverized coal) × 100 (1)
固体燃料の平均比表面積は０．２７ｍ２／ｇであった。一方、微粉炭Ｄの平均比表面積は９．１ｍ２／ｇであり（表２参照）、固体燃料は微粉炭Ｄよりも平均比表面積が小さく、粉塵爆発のおそれが低減されることが確認された。 The average specific surface area of the solid fuel was 0.27 m 2 / g. On the other hand, the average specific surface area of the pulverized coal D is 9.1 m 2 / g (see Table 2), and it is confirmed that the solid fuel has an average specific surface area smaller than that of the pulverized coal D and the risk of dust explosion is reduced. It was.
また、固体燃料の揮発分は５６．４％（気乾ベース質量％）であった。一方、微粉炭Ｄの揮発分は４２．８％（気乾ベース質量％）であり（表２参照）、固体燃料は微粉炭Ｄに対し着火性が向上した。固体燃料の収率は８７．１％であり、廃プラスチックおよび微粉炭Ｄの揮発分の多くが残存していることが確認された。 Further, the volatile content of the solid fuel was 56.4% (air dry base mass%). On the other hand, the volatile content of pulverized coal D was 42.8% (air dry base mass%) (see Table 2), and the solid fuel improved the ignitability of pulverized coal D. The yield of solid fuel was 87.1%, and it was confirmed that most of the volatile matter of waste plastic and pulverized coal D remained.
固体燃料（粉砕前）の粒度分布の分析結果は表４に示されるとおりであった。このように、実施例１における固体燃料は１．０ｍｍ以上１６ｍｍ未満の粒子の割合が８７．７質量％であり、運搬、貯蔵の障害となるような大きな塊状物は存在しなかった。また、微小粒子の割合が大きい場合は運搬時および貯蔵時に煩雑な工程が多くなるが、実施例１の固体燃料では１．０ｍｍ未満の微小粒子の割合は１２．３質量％と小さくなっており、運搬、貯蔵におけるハンドリング性が向上する。 The analysis result of the particle size distribution of the solid fuel (before pulverization) was as shown in Table 4. Thus, in the solid fuel in Example 1, the ratio of particles of 1.0 mm or more and less than 16 mm was 87.7% by mass, and there was no large lump that obstructed transportation and storage. In addition, when the proportion of fine particles is large, complicated processes are increased during transportation and storage, but in the solid fuel of Example 1, the proportion of fine particles of less than 1.0 mm is as small as 12.3 mass%. Improved handling in transportation, storage.
実施例１で得られた固体燃料を粉砕し、それぞれ篩い分けして、粒子径が５００〜１０００μｍのものを用いて、熱重量分析（ＴＧ）を行った。熱重量分析（ＴＧ）は、（株）マック・サイエンス製のＭＴＣ１０００（装置名）を用い、空気雰囲気下、１０℃／分の昇温速度で測定した。なお、比較のため、原料である微粉炭Ｄを篩い分けしたもの（粒子径４５〜９０μｍ）についても、同様の測定を行った。 The solid fuel obtained in Example 1 was pulverized, sieved, and subjected to thermogravimetric analysis (TG) using particles having a particle size of 500 to 1000 μm. Thermogravimetric analysis (TG) was measured using a MTC1000 (device name) manufactured by Mac Science Co., Ltd. in an air atmosphere at a heating rate of 10 ° C./min. For comparison, the same measurement was performed on the pulverized coal D as a raw material (particle diameter of 45 to 90 μm).
図５は、実施例１の固体燃料及び微粉炭Ｄから、それぞれ灰分を除いた可燃分換算の熱重量分析（ＴＧ）結果を示すグラフである。図５に示す結果から、実施例１の固体燃料は
２７０℃付近から傾きが増大（燃焼開始）している。これに対し微粉炭Ｄでは３００℃付近から傾きが増大（燃焼開始）しており、実施例１の固体燃料は微粉炭Ｄよりも着火性が向上していることが確認された。これにより、微粉炭Ｄ１３３質量部に対し、安価な廃プラスチックを１００質量部用いた固体燃料であっても、微粉炭Ｄ単体と同等以上の燃焼特性を有する燃料を得ることができた。
FIG. 5 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TG) in terms of combustible components obtained by removing ash from the solid fuel and pulverized coal D of Example 1. From the results shown in FIG. 5, the slope of the solid fuel of Example 1 increases (starts of combustion) from around 270 ° C. On the other hand, in the pulverized coal D, the inclination increased from around 300 ° C. (combustion start), and it was confirmed that the solid fuel of Example 1 has improved ignitability compared to the pulverized coal D. Thereby, even if it was the solid fuel which used 100 mass parts of cheap waste plastics with respect to 133 mass parts of pulverized coal D, the fuel which has a combustion characteristic equivalent to or more than pulverized coal D simple substance was able to be obtained.
２０…加熱炉、３０…攪拌板（リフタ）、１００…第１の相、２００…第２の相。 20 ... heating furnace, 30 ... stirring plate (lifter), 100 ... first phase, 200 ... second phase.
Claims (22)
前記粉体は、前記石炭を粉砕した微粉炭、及び当該微粉炭を熱分解して得られる熱分解物の少なくとも一方を含有し、
前記プラスチックは、塩素を含む熱可塑性プラスチックを含有し、
前記加熱処理物は、前記熱可塑性プラスチックを溶融した後、冷却して得られる再固化物を含有し、
揮発分の含有率が３０〜６５質量％、固定炭素の含有率が１０〜５０質量％、及び酸素の含有率が１０〜２０質量％である固体燃料（但し、前記揮発分に対する前記固定炭素の比が０．７３〜０．８のものを除く）。 A solid fuel comprising a powder obtained from coal and a heat-treated product obtained by heating a plastic,
The powder contains at least one of pulverized coal obtained by pulverizing the coal and a pyrolyzed product obtained by pyrolyzing the pulverized coal,
The plastic contains a thermoplastic containing chlorine ,
The heat-treated product contains a re-solidified product obtained by cooling after melting the thermoplastic plastic,
A solid fuel having a volatile content of 30 to 65 % by mass, a fixed carbon content of 10 to 50% by mass, and an oxygen content of 10 to 20 % by mass (provided that Except those with a ratio of 0.73 to 0.8) .
前記微粉炭及び前記熱分解物の少なくとも一方を主成分として含み、前記第１の相の外周を覆う第２の相と、を有する請求項１に記載の固体燃料。 A first phase containing the re-solidified product as a main component;
The solid fuel according to claim 1, further comprising: a second phase that includes at least one of the pulverized coal and the pyrolyzate as a main component and covers an outer periphery of the first phase.
昇温開始前の重量を基準としたときに、
３５０℃における重量減少率（無水無灰基準）が１〜７０％であり、５００℃における重量減少率（無水無灰基準）が１５〜１００％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体燃料。 In thermogravimetric analysis, where the temperature is raised at a heating rate of 10 ° C./min in air,
Based on the weight before the start of temperature rise,
The weight reduction rate (anhydrous ashless basis) at 350 ° C is 1 to 70%, and the weight reduction rate at 500 ° C (anhydrous ashless basis) is 15 to 100%. Solid fuel as described in.
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の固体燃料。 The average particle size of at least one of the pulverized coal and the pyrolyzate is 500 μm or less,
The solid fuel as described in any one of Claims 1-10.
前記投入工程では、前記プラスチック１００質量部に対して、酸素の含有率が０．１〜３０質量％である前記微粉炭を５０〜５００質量部投入し、
前記加熱工程では、前記混合物を加熱して前記熱可塑性プラスチックを溶融物とした後に当該溶融物を固化して得られる再固化物と、微粉炭及び当該微粉炭の熱分解物の少なくとも一方と、を含み、揮発分の含有率が３０〜６５質量％、固定炭素の含有率が１０〜５０質量％、及び酸素の含有率が１０〜２０質量％である前記固体燃料（但し、前記揮発分に対する前記固定炭素の比が０．７３〜０．８のものを除く）を得る、固体燃料の製造方法。 A charging step of charging a plastic containing chlorine-containing thermoplastic and pulverized coal obtained by pulverizing coal into a heating device; a mixing step of mixing the plastic and the pulverized coal to obtain a mixture; and the mixture. A heating step of obtaining a solid fuel by heating
In the charging step, 50 to 500 parts by mass of the pulverized coal having an oxygen content of 0.1 to 30% by mass is added to 100 parts by mass of the plastic.
In the heating step, at least one of a resolidified product obtained by solidifying the melt after heating the mixture to make the thermoplastic plastic into a melt, pulverized coal and a pyrolyzed product of the pulverized coal, The solid fuel having a volatile content of 30 to 65% by mass, a fixed carbon content of 10 to 50% by mass, and an oxygen content of 10 to 20% by mass (however, with respect to the volatile content) A method for producing a solid fuel, except that the ratio of the fixed carbon is 0.73 to 0.8 .
前記石炭及び／又は前記微粉炭を乾燥する乾燥工程を有する、請求項１４に記載の製造方法。 Before the charging process,
The manufacturing method of Claim 14 which has a drying process which dries the coal and / or the pulverized coal.
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