JP6671158B2 - 古紙再生処理装置および運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、古紙の発生場所であるオフィス等に設置して紙を再生することができる古紙再生処理装置に関し、詳しくは運転電力を抑制する技術に係るものである。

従来の古紙再生処理装置としては、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、古紙もしくは古紙の裁断紙片を再生原料とし、再生原料を離解して再生パルプを調製するパルパー部と、再生パルプを脱墨して脱墨パルプを調製する脱墨部と、脱墨パルプを抄紙して再生紙を調製する抄紙部を備えている。

パルパー部は、再生原料を離解用水中で撹拌翼により撹拌する撹拌装置を備え、抄紙部は抄紙した湿紙を乾燥させる乾燥ローラを備えており、乾燥ローラは加熱用のヒータを有している。

特開２０１１−１２７２２７

パルパー部では、撹拌翼の回転速度が異なる複数の運転モード、例えば撹拌翼を高速に回転させて古紙を離解させてパルプ懸濁液を調製する離解運転モードや、撹拌翼を低速に回転させてパルプ懸濁液を撹拌し、パルプの沈殿を防止する沈殿防止運転モード等があり、離解運転モードは最大消費電力値が他の運転モードに比べて高くなる高電力負荷動作である。また、乾燥部では、乾燥ローラを乾燥温度に昇温し、乾燥温度を維持して湿紙を乾燥させる乾燥運転モードが高電力負荷動作である。

このパルパー部の高電力負荷動作と乾燥部の高電力負荷動作を同時に実行すると、古紙再生処理運転におけるピーク電力が高くなり、電力の供給事情によっては供給電力が不足し、古紙再生処理装置の運転が不安定化する問題があった。また、古紙再生処理装置を使用する利用者の使用電力契約がピーク電力に見合った高コストなものとなる問題があった。

本発明は上記した課題を解決するものであり、ピーク電力を抑制できる古紙再生処理装置および運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の古紙再生処理装置は、古紙再生処理系を構成する複数の処理部として、パルパー部、乾燥部を有し、パルパー部および乾燥部の各処理部の運転を制御する制御部を備える古紙再生処理装置において、制御部は、各処理部を制御して古紙再生処理運転を行うとともに、各処理部において複数の運転モードを実行するサイクル運転を行い、各処理部における最大消費電力値が設定閾値を超える運転モードを高電力負荷動作とし、何れかの処理部で高電力負荷動作を実施中は他の処理部のサイクル運転において高電力負荷動作へ移行しないことを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、高電力負荷動作は、パルパー部において古紙離解処理を行う離解運転モードと、乾燥部において湿紙乾燥処理を行う乾燥運転モードであることを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、制御部は、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部を乾燥運転モードへ移行させず、乾燥部を乾燥運転モードで運転中はパルパー部を離解運転モードへ移行させないことを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、制御部は、古紙再生処理装置の１日当たりの処理能力に見合う日単位処理量に対し、パルパー部の離解運転モードで日単位処理量のパルプ懸濁液を一括して生成し、離解運転モードが完了した後に、乾燥部を乾燥運転モードへ移行させることを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部のヒータへの給電を停止することを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、パルパー部は、撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する撹拌装置を有し、乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、パルパー部の離解運転モードが完了した後に低速運転モードに移行し、もしくは撹拌装置を停止し、低速運転モードにおいて撹拌装置の撹拌羽根を離解運転モード時の回転速度より低速な回転速度で回転させ、その後に乾燥部のヒータへ給電を開始することを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、パルパー部は、撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する撹拌装置を有し、乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、乾燥部の乾燥運転モードが完了した後に乾燥部のヒータへの給電を停止し、その後にパルパー部を離解運転モードへ移行させることを特徴とする。

古紙再生処理装置の運転方法は、古紙再生処理系を構成する複数の処理部として、パルパー部、乾燥部を有する古紙再生処理装置において、パルパー部および乾燥部の各処理部において複数の運転モードを実行するサイクル運転を行って古紙再生処理運転を行い、パルパー部において古紙離解処理を行う離解運転モードと、乾燥部において湿紙乾燥処理を行う乾燥運転モードとを、最大消費電力値が基準閾値を超える高電力負荷動作として、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部を乾燥運転モードへ移行させず、乾燥部を乾燥運転モードで運転中はパルパー部を離解運転モードへ移行させないことを特徴とする。

古紙再生処理装置の運転方法において、パルパー部において撹拌装置の撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する離解運転モードが完了した後に、乾燥部において湿紙を直接的、または間接的に加熱して乾燥させるヒータへ給電して乾燥運転モードへ移行することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、古紙再生処理運転において、処理部における高電力負荷動作を同時に行わないことで、ピーク電力を抑制することができ、古紙再生処理装置を安定して運転することができ、利用者の使用電力契約を安価な契約にすることが可能である。

本発明の実施の形態における古紙再生処理装置の工程を示すブロック図 同実施の形態における古紙再生処理装置のパルパー部の運転モードを示すブロック図 同実施の形態における古紙再生処理装置の湿紙乾燥部の運転モードを示すブロック図 同実施の形態におけるパルパー部の電力負荷の推移を示すグラフ図 同実施の形態における湿紙乾燥部の電力負荷の推移を示すグラフ図 同実施の形態におけるパルパー部と湿紙乾燥部の電力負荷の合計の推移を示すグラフ図 同実施の形態における古紙再生処理装置を示すブロック図 同実施の形態における湿紙乾燥部を示す模式図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図７に示すように、古紙再生処理装置は、古紙再生処理系を構成する複数の処理部を有しており、処理部には古紙投入部１、パルパー部９、脱墨部１１、抄紙部１３、乾燥部１４、仕上部１５、白水タンク部１００、排水処理タンク部１０１がある。脱墨部１１は本発明の実施においては必ずしも必要な処理部ではない。また、古紙再生処理装置は各処理部の運転を制御する制御部７００および各処理部に電力を供給する電源装置７０１を備えている。

本実施の形態において、古紙投入部１は、再生原料の古紙をパルパー部９に投入するものである。パルパー部９は、古紙を離解して再生パルプを調製するものであり、槽体９１と、槽体９１内に設けた撹拌装置９２を有し、古紙を離解して再生パルプを含むパルプ懸濁液を製造する。脱墨部１１は、パルプ懸濁液を脱墨して固形成分を分離して脱墨パルプを調製するものである。

図８に示すように、抄紙部１３は、脱墨されたパルプ懸濁液から湿紙１２を抄紙するものであり、複数のローラ４１に巻回されたメッシュ状のベルトからなる抄紙ワイヤー４２と、脱墨されたパルプ懸濁液を抄紙ワイヤー４２上に注ぐヘッドボックス４３を有している。

抄紙ワイヤー４２の無端軌道は、ヘッドボックス４３から後述する乾燥ローラ４９に至るまでの往路部と、乾燥ローラ４９の一部を覆う転移部と、乾燥ローラ４９からヘッドボックス４３に戻る復路部からなる。

抄紙ワイヤー４２の往路部には、抄紙ワイヤー４２の下部側でヘッドボックス４３の近くに、抄紙ワイヤー４２の下面に摺接して抄紙ワイヤー４２の下面上から水を払う水切り部４４と、抄紙ワイヤー４２を介して湿紙１２から水分を吸引する吸引装置４５を設けている。

さらに吸引装置４５の下流側には、複数の絞りローラ４１ａ、４１ｂが抄紙ワイヤー４２を挟んで位置しており、絞りローラ４１ａ、４１ｂによって双方のローラ間を通過する抄紙ワイヤー４２上の湿紙１２を絞る。ヘッドボックス４３から抄紙ワイヤー４２に供給された直後の湿紙１２の含水率を１００％とすると、絞りローラ４１ａ、４１ｂを通過した湿紙は、含水率が６０−６５％である。

乾燥部１４は、脱水された湿紙１２を乾燥する乾燥ローラ４９を備えており、乾燥ローラ４９は加熱装置としてヒータ（図示省略）を内蔵している。すなわち、ヒータは乾燥ローラ４９を介して湿紙１２を間接的に加熱する。乾燥ローラ４９の一部は複数のローラ５０に巻回したカンバスベルト５１が無端軌道の一部で乾燥ローラ４９を覆っており、乾燥部１４においてカンバスベルト５１と乾燥ローラ４９の外周面との間に湿紙１２を挟み、乾燥ローラ４９で湿紙１２を乾燥させる。抄紙ワイヤー４２の転移部とカンバスベルト５１の乾燥部との間には、乾燥ローラ４９に湿紙１２を押圧するカレンダローラ５０ａを設けている。

ヒータが乾燥ローラ４９を介して湿紙１２を間接的に加熱する構成に代えて、ヒータが湿紙１２を直接的に加熱する構成とすることも可能である。例えば、カンバスベルト５１等の網状をなす乾燥ベルトで湿紙１２を搬送して、ヒータ等の加熱装置で加熱した高温雰囲気中に湿紙１２を通すことで湿紙１２を直接的に加熱して乾燥させる。

乾燥した乾紙６１は、カンバスベルト５１の往路終端位置でスクレーパ１１１によりカンバスベルト５１から剥離させて仕上部１５に案内する。
仕上部１５は、湿紙１２を乾燥して得られる乾紙６１に対して仕上工程を行い、得られた再生紙６２を紙受部６３に排出するものであり、乾紙６１を所定のサイズに切断する金属製のカッター装置６０およびスリッター装置１１２が設けられている。

図７に示すように、排水処理タンク部１０１は、脱墨排水系１０２を通して脱墨部１１から流入する脱墨廃液を処理するもので、フィルターで繊維、インク、トナーを除去し、薬剤の添加により中性化して公共下水の下水配管１０３へ排水可能な水質にまで処理する。

白水タンク部１００は、抄紙排水系１０４を通して抄紙部１３から流入する再生パルプを含む排水である白水を貯留するものであり、白水を白水返送系１０５、１０６を通して古紙再生処理系の各所へ返送する。パルパー部９に連通する白水返送系１０６は、パルパー部９の槽体９１に離解用水として白水を供給する。

給水源、ここでは上水配管１０７から用水を供給する給水配管１０８が白水タンク部１００に接続しており、給水配管１０８に電磁弁からなる緊急停止用の元弁装置１０９を設けている。

以下、上記した構成の作用を説明する。制御部７００は、古紙投入部１とパルパー部９と脱墨部１１と抄紙部１３と仕上部１５と排水処理タンク部１０１と白水タンク部１００を制御し、各処理部において古紙再生処理系の運転を行う。

すなわち、図１に示すように、古紙再生処理運転を１１期に分けた運転制御フローにおいて、１期の古紙積載、古紙重量計測工程５０１では、古紙投入部１に積載した古紙の重量を計測する。そして、２期で、計測した古紙の重量に相当する紙量を所定濃度のパルプ懸濁液とするのに必要な離解用水量を算出し、所定量の離解用水をパルパー部に供給する（５０２）。次に、３期で、計量した古紙をパルパー部９に投入する（５０３）。

４期のパルプ懸濁液生成工程（離解処理）５０４では、パルパー部９の撹拌装置９２の撹拌翼を高速で回転させ、古紙を槽体９１の内部の離解用水中で撹拌して離解処理し、パルプ懸濁液を調製する。５期のパルプ懸濁液生成工程（希釈処理）５０５では希釈用水を添加してパルプ懸濁液を所定濃度に調節する。

６期の脱墨工程５０６では、パルプ懸濁液を脱墨処理してインク等の固形成分を除去する。そして、７期で、脱墨したパルプ懸濁液を抄紙部１３に供給し、脱墨部１１における脱墨工程を行いつつ抄紙部１３および乾燥部１４における抄紙乾燥工程を行い（５０７）、８期、９期で、両工程を繰り返す（５０８、５０９）。そして、１０期に抄紙部１３および乾燥部１４における抄紙乾燥工程５１０だけを行って、１１期の終了５１１となる。連続運転する場合は、古紙積載、古紙重量計測工程５０１に戻って上述の古紙再生処理運転を繰り返す。

図２に示すように、パルパー部９のサイクル運転における各運転モードを１１期に分けた運転制御フローにおいて、１期、２期では、古紙投入部１の処理動作の完了を待って待機し、停止しており（３０１、３０２）、３期では、撹拌装置９２の撹拌翼を後工程の離解運転モード３０４よりも低速の回転速度の低速運転モードである馴染ませ回転で運転し、古紙を離解用水に馴染ませ、古紙の相互を離間させる。４期の離解運転モード３０４では、撹拌装置９２の撹拌翼を高速の回転速度の離解回転で運転し、古紙を離解させてパルプ懸濁液を調製する。５期の希釈運転モード３０５では、撹拌装置９２の撹拌翼を離解運転モード３０４よりも低速の回転速度の低速運転モードである希釈回転で運転しつつ希釈用水を加えてパルプ懸濁液を所定濃度に調節する。６期から９期では、撹拌装置９２の撹拌翼を離解運転モード３０４よりも低速の回転速度の低速運転モードである沈殿防止回転で運転しつつ、パルプ懸濁液を脱墨部１１に送り（３０６〜３０９）、１０期で停止し３１０、１１期で終了３１１する。なお、馴染ませ運転モード３０３、希釈運転モード３０５、および沈殿防止運転モード３０６から３０９における撹拌翼の各回転速度は、ほぼ同じ回転速度としても良いし、異なる回転速度としても良い。

図４はパルパー部９のサイクル運転における消費電力の推移を示すものであり、横軸が期で、縦軸が消費電力ｋｗを示しており、本実施の形態では、４期の離解運転モード３０４において電力負荷が３ｋｗとなり、他の期の撹拌装置９２を作動させる運転モードにおいては０．５ｋｗとなる。

図３に示すように、乾燥部１４のサイクル運転における各運転モードを１１期に分けた運転制御フローにおいて、１期から４期では、古紙投入部１およびパルパー部９の処理動作の完了を待って待機し、停止しており（４０１、４０２、４０３、４０４）、５期の予熱運転モード４０５で乾燥ローラ４９のヒータへの給電動作を行ってヒータをＯＮし、６期の昇温運転モード４０６で乾燥ローラ４９を乾燥温度にまで昇温し、７期から１０期までの乾燥運転モード（乾燥温度キープ）４０７、４０８、４０９、４１０では乾燥ローラ４９のヒータへの給電動作を間欠的に行ってヒータをＯＮ−ＯＦＦ制御しつつ、湿紙１２を乾燥ローラ４９で乾燥させ、１１期で終了４１１する。予熱運転モード４０５は必ずしも必要ではなく、予熱運転モード４０５を設けずに、昇温運転モード４０６まで乾燥部１４の運転を停止させておいても良い。

図５は乾燥部１４のサイクル運転における消費電力の推移を示すものであり、横軸が期で、縦軸が消費電力ｋｗを示しており、本実施の形態では、５期の予熱運転モード４０５において電力負荷が１．５ｋｗとなり、６期の昇温運転モード４０６において電力負荷が３ｋｗとなり、他の期のヒータを作動させる運転モードにおいては２．５ｋｗとなる。

以上の古紙再生処理運転において、制御部７００は、各処理部において複数の運転モードを実行するサイクル運転を行うとともに、各処理部における最大消費電力値が設定閾値を超える運転モードを高電力負荷動作とし、何れかの処理部で高電力負荷動作を実施中は他の処理部のサイクル運転において高電力負荷動作へ移行しない。

ここでは、パルパー部９において古紙離解処理を行う離解運転モード３０４と、乾燥部において乾燥ローラ４９の予熱を行う予熱運転モード４０５、乾燥ローラ４９を乾燥温度にまで昇温させる昇温運転モード４０６および湿紙乾燥処理を行う乾燥運転モード４０７から４１０を高電力負荷動作とし、制御部７００は、パルパー部９を離解運転モード３０４で運転中の４期では乾燥部１４を予熱運転モード４０５、昇温運転モード４０６、または乾燥運転モード４０７から４１０へ移行させず、ヒータへの給電を停止し、乾燥部１４を予熱運転モード４０５、昇温運転モード４０６、および乾燥運転モード４０７から４１０で運転中の５期から１０期ではパルパー部９を離解運転モード３０４へ移行させない。

そして、パルパー部９の離解運転モード３０４が完了した後に５期で低速運転モードに移行するか、もしくは撹拌装置９２を停止し、その後に乾燥部１４のヒータへ給電を開始する。

上述したように、パルパー部９のサイクル運転中の最大消費電力値は３ｋｗであり、乾燥部１４のサイクル運転中の最大消費電力値は３ｋｗである。上述した制御を行わない場合には、古紙再生処理装置の最大消費電力値は６ｋｗとなる場合がある。

図６はパルパー部９と乾燥部１４のサイクル運転における消費電力の合計値の推移を示すものであり、横軸が期で、縦軸が消費電力ｋｗである。図６から明らかなように、上述した制御を行うことで、本実施の形態の古紙再生処理装置の最大消費電力値は３．５ｋｗとなり、ピーク電力を抑制できる。

本実施の形態では、パルパー部９の離解運転モード３０４ならびに乾燥部１４の予熱運転モード４０５、昇温運転モード４０６および乾燥運転モード４０７から４１０を高電力負荷動作として説明したが、他の処理部において最大消費電力値が設定閾値を超える運転モードが存在する場合には、その運転モードも高電力負荷動作として、他の高電力負荷動作と重ならない運転制御を行う。たとえば、脱墨部１１にパルプ懸濁液を加熱するための加熱装置を設ける場合には、この加熱装置による加熱工程が高電力負荷動作となる。

次に、上述した古紙再生処理運転を連続運転する場合に、制御部７００は、乾燥部１４の乾燥運転モード４１０が完了した後に乾燥部１４のヒータへの給電を停止し、その後にパルパー部９を離解運転モード３０４へ移行させる。

他の運転方法として、制御部７００は、古紙再生処理装置の１日当たりの処理能力に見合う日単位処理量に対し、パルパー部９の離解運転モード３０４で日単位処理量のパルプ懸濁液を一括して生成し、離解運転モード３０４が完了した後に、乾燥部１４を予熱運転モード４０５、昇温運転モード４０６および乾燥運転モード４０７から４１０へ移行させる。

この方法によれば、パルパー部９および乾燥部１４が、待機状態となる回数を最小限にすることができ、効率良く古紙再生処理運転を行うことができる。

１ 古紙投入部
９ パルパー部
１１ 脱墨部
１２ 湿紙
１３ 抄紙部
１４ 乾燥部
１５ 仕上部
４１ ローラ
４１ａ、４１ｂ 絞りローラ
４２ 抄紙ワイヤー
４３ ヘッドボックス
４４ 水切り部
４５ 吸引装置
４９ 乾燥ローラ
５０ ローラ
５０ａ カレンダローラ
５１ カンバスベルト
６０ カッター装置
６１ 乾紙
６２ 再生紙
６３ 紙受部
９１ 槽体
９２ 撹拌装置
１００ 白水タンク部
１０１ 排水処理タンク部
１０２ 脱墨排水系
１０３ 下水配管
１０４ 抄紙排水系
１０５、１０６ 白水返送系
１０７ 上水配管
１０８ 給水配管
１０９ 元弁装置
１１１ スクレーパ
１１２ スリッター装置
３０４ 離解運転モード
４０５ 予熱運転モード
４０６ 昇温運転モード
４０７、４０８、４０９、４１０ 乾燥運転モード（乾燥温度キープ）
５０１ 古紙重量計測工程
５０４ 懸濁液生成工程（離解処理）
５０５ パルプ懸濁液生成工程（希釈処理）
５０６ 脱墨工程
５１０ 抄紙乾燥工程
７００ 制御部
７０１ 電源装置

Claims (9)

1. 古紙再生処理系を構成する複数の処理部として、パルパー部、乾燥部を有し、パルパー部および乾燥部の各処理部の運転を制御する制御部を備える古紙再生処理装置において、
   制御部は、各処理部を制御して古紙再生処理運転を行うとともに、各処理部において複数の運転モードを実行するサイクル運転を行い、各処理部における最大消費電力値が設定閾値を超える運転モードを高電力負荷動作とし、何れかの処理部で高電力負荷動作を実施中は他の処理部のサイクル運転において高電力負荷動作へ移行しないことを特徴とする古紙再生処理装置。
2. 高電力負荷動作は、パルパー部において古紙離解処理を行う離解運転モードと、乾燥部において湿紙乾燥処理を行う乾燥運転モードであることを特徴とする請求項１に記載の古紙再生処理装置。
3. 制御部は、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部を乾燥運転モードへ移行させず、乾燥部を乾燥運転モードで運転中はパルパー部を離解運転モードへ移行させないことを特徴とする請求項２に記載の古紙再生処理装置。
4. 制御部は、古紙再生処理装置の１日当たりの処理能力に見合う日単位処理量に対し、パルパー部の離解運転モードで日単位処理量のパルプ懸濁液を一括して生成し、離解運転モードが完了した後に、乾燥部を乾燥運転モードへ移行させることを特徴とする請求項３に記載の古紙再生処理装置。
5. 乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部のヒータへの給電を停止することを特徴とする請求項３に記載の古紙再生処理装置。
6. パルパー部は、撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する撹拌装置を有し、乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、パルパー部の離解運転モードが完了した後に低速運転モードに移行し、もしくは撹拌装置を停止し、低速運転モードにおいて撹拌装置の撹拌羽根を離解運転モード時の回転速度より低速な回転速度で回転させ、その後に乾燥部のヒータへ給電を開始することを特徴とする請求項３に記載の古紙再生処理装置。
7. パルパー部は、撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する撹拌装置を有し、乾燥部は、湿紙を直接的、または間接的に加熱するヒータを有し、制御部は、乾燥部の乾燥運転モードが完了した後に乾燥部のヒータへの給電を停止し、その後にパルパー部を離解運転モードへ移行させることを特徴とする請求項３に記載の古紙再生処理装置。
8. 古紙再生処理系を構成する複数の処理部として、パルパー部、乾燥部を有する古紙再生処理装置において、
   パルパー部および乾燥部の各処理部において複数の運転モードを実行するサイクル運転を行って古紙再生処理運転を行い、パルパー部において古紙離解処理を行う離解運転モードと、乾燥部において湿紙乾燥処理を行う乾燥運転モードとを、最大消費電力値が基準閾値を超える高電力負荷動作として、パルパー部を離解運転モードで運転中は乾燥部を乾燥運転モードへ移行させず、乾燥部を乾燥運転モードで運転中はパルパー部を離解運転モードへ移行させないことを特徴とする古紙再生処理装置の運転方法。
9. パルパー部において撹拌装置の撹拌羽根の回転により離解用水中で古紙を撹拌する離解運転モードが完了した後に、乾燥部において湿紙を直接的、または間接的に加熱して乾燥させるヒータへ給電して乾燥運転モードへ移行することを特徴とする請求項８に記載の古紙再生処理装置の運転方法。

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