JP7016154B2 - 有機性廃棄物を用いた固形燃料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥等の有機性廃棄物を用いた固形燃料の製造方法及び製造装置に関し、特に、有機性廃棄物由来の臭気を低減させるとともに成形性及び保形性を向上させた固形燃料の製造方法及び製造装置に関する。

都市化の進展や産業の発展に伴って発生する産業廃棄物や生活廃棄物は、年々増大しており、その処理や有効利用が大きな課題となっている。
なかでも、下水の処理場や工場排水の処理場等で発生する有機性廃棄物は、可燃成分である炭素を含んでいることから、固形燃料としての有効活用が検討されている。
例えば、特許文献１では、有機性廃棄物に、粉状やチップ状若しくは糸状等に粉砕した廃プラスチックを混合し、この混合物を、１００～１５０℃の加熱下で加圧して固形燃料とすることが提案されており、この方法によれば、脱水有機性廃棄物に油を含浸させただけの構成に比べて発熱量を高くすることができるとともに、粉砕した廃プラスチックが加熱により溶融又は軟化し、その状態で加圧されるために保形成が向上し、運搬や保管等の取り扱いが容易になるとしている。

しかしながら、原料に脱水汚泥等の有機性廃棄物を用いた固形燃料における問題として、有機性廃棄物由来の臭気がある。
そこで、前記のような有機性廃棄物と廃プラスチックを混合して用いる固形燃料において、有機性廃棄物由来の臭気を防ぐ方法が提案されている。

例えば、特許文献２では、有機性廃棄物に木屑、紙屑等を混合して減圧下で発酵脱臭する工程と減圧下で加熱乾燥工程とからなる脱臭乾燥工程を経た後、得られた混合物に廃プラスチックを添加し、好ましくは１００～１８０℃の加熱下、圧縮成形して固形燃料とする方法が提案されている。
しかしながら、この方法は、製造工程が多く、ランニングコストがかかってしまうという問題がある。

また、特許文献３では、廃プラスチックを溶融してプラスチックシートを成形し、これに脱水汚泥をそのまま包んで所要大きさの固形燃料とするか、或いはプラスチックシートを円筒状に成形してその内側に脱水汚泥を充填後、接合し、しかる後所要大きさに切断して固形燃料とすることが提案されている。
この方法は、脱水汚泥の乾燥工程及び高圧を必要とする加圧成形工程を不要とすることを目的とするものであるが、廃プラスチックを溶融してプラスチックシートを成形する工程が別途必要となるという問題がある、また、固形燃料においては、その運搬や保管、或いは炉への投入等の取り扱いに適した強度が要求されるが、上記の方法で得られた固形燃料は脱水汚泥がそのままプラスチックシートに包み込まれているだけであるので、その取り扱い中に破損の虞があるなど、その強度において問題がある。

さらに、特許文献４では、有機汚泥を含む有機物及び第１の熱可塑性プラスチックを混合した燃料混合物を、第２の熱可塑性プラスチックからなる外殻内に収容することが提案されており、これにより、臭気の原因となる有機汚泥を外殻内に密閉して、臭気が外部に放出されることが少なくするとしている。そして、その形成方法として、予め所定の形状の外殻を形成しておき、この外殻内に燃料混合物を注入した後密閉する方法、或いは、燃料混合物の流動性が低く外殻内への注入が困難な場合には、燃料混合物を予め所定形状に成形した後、その表面に廃プラスチック粉粒体を液状として成形体表面に塗布する方法や、組み合わせにより一対の容器となる容器に成形体を入れて、継ぎ目を溶着する方法等が記載されている。
該特許文献４に記載された方法は、特許文献３に記載の方法と同様に、いずれの場合も、熱可塑性プラスチックを溶融する工程が別途必要となるという問題がある。

一方、プラスチック廃棄物を含んだ固形燃料を押出成形機を用いて製造する方法においては、押出成形物の表面に存在するプラスチックを溶融固化することにより、押出成形物の表面を強固に包囲して、押出成形物に一体性を付与せしめることが検討されている。
例えば、特許文献５では、廃棄物を、プラスチック成分の多いプラスチック系廃棄物と他の廃棄物に分別し、プラスチック系廃棄物を２重スクリュー式押出形機の外側ケーシング内に供給して、外側ケーシング内でドーナッツ状押出物とすることにより、２層構造押出物を得ることが提案されている。
しかしながら、該特許文献５では、固形燃料の原料に汚泥を用いることについては全く言及されておらず、有機性廃棄物由来の臭気を防止することについては全く検討されていない。例えば、この方法で得られた２層構造押出物は切断刃によって所定長さに切断されるが、原料に汚泥を含む有機性廃棄物を用いた場合には、その切断面から臭気が発生してしまう。

また、特許文献６では、従来の、成形機又は造粒機で成形された固形燃料の外周に廃プラスチックを含浸コーティングことにより、固形燃料の初期火力の安定と、使用時の燃料カロリーの維持を図り、更には、製造時の形状安定のために、固形燃料の形状断面を金太郎飴のように加工することが提案されている。
しかしながら、該特許文献６では、前記特許文献５と同様に、固形燃料の原料に汚泥を用いることについては全く言及されておらず、有機性廃棄物由来の臭気を防止することについては全く検討されていない。
さらにこの方法では、成形機又は造粒機で成形された固定燃料の外周に廃プラスチック含浸させるために、別途廃プラスチックを溶解することが必要である。

特開平９－８７６４６号公報 特開２００８－１９５９１０号公報 特開平１１－６１１６２号公報 特開２００８－２０１８７８号公報 特開２０００－２４６２１２号公報 特開２０１２－２１９２３９号公報

前述のとおり、従来、下水汚泥などの有機性廃棄物に廃プラスチックを混合して得られる固形燃料において、有機性廃棄物由来の臭気を解決する方法が幾つか提案されているものの、いずれも、脱臭乾燥工程、或いは、廃プラスチックの溶融工程等の工程を別途必要とするものであるため、簡便な方法で、有機性廃棄物由来の臭気を低減させるとともに、成形性及び保形性を向上させた固形燃料を得る方法が望まれている。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で、有機性廃棄物由来の臭気を低減させるとともに、成形性及び保形性を向上させた固形燃料の製造方法及びそのための製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、原料である下水汚泥などの有機性廃棄物を廃プラスチックで覆い、この廃プラスチック表面を軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることで、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を形成して、有機性廃棄物由来の臭気を低減させた固形燃料を、簡便かつ安価に提供できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
また、有機性廃棄物として、特に粒状に予備固形化したものを用いることにより、これに廃プラスチックを混合して軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることで、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料を得られることも見いだした。
さらに、有機性廃棄物を含む固体燃料を押出成形により製造する場合には、押出成形後の切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することによって、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を形成して、有機性廃棄物由来の臭気を低減させた固形燃料を得ることができることも見いだした。

すなわち、上記課題を解決するための本発明は、以下のとおりである。
［１］少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料の製造方法であって、
有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物の周囲を、廃プラスチックで覆い、加圧下で又は加圧後に加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
［２］二重管構造を有する原料供給手段を用い、内側管から有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、外側管から廃プラスチックを、それぞれ同時又は順次成形器内に供給することを特徴とする［１］に記載の方法。
［３］少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料の製造方法であって、
有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と廃プラスチックとの混合物を、加圧下で又は加圧後に加熱して該廃プラスチックを軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
［４］少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料を押出成形により製造する方法であって、
二重管構造を有する成形孔の、内側孔に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、外側孔に廃プラスチックを、それぞれ連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行い、成形後切断し、その切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
［５］少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料を押出成形により製造する方法であって、
成形孔に、有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と廃プラスチックとの混合物を連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行い、成形後切断し、その切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
［６］前記切断後の切断面に廃プラスチックを追加し、その後加熱して該切断面を軟化溶融することを特徴とする［４］又は［５］に記載の固形燃料の製造方法。
［７］前記有機性廃棄物が、下水汚泥を含有することを特徴とする［１］～［６］のいずれかに記載の固形燃料の製造方法。
［８］前記有機性廃棄物を含む原料混合物又はその予備固形化物に、廃プラスチックが混合されていることを特徴とする［１］～［７］のいずれかに記載の固形燃料の製造方法。
［９］前記有機性廃棄物を含む原料混合物又はその予備固形化物に、古紙及び／又は廃油が混合されていることを特徴とする請求項［１］～［８］のいずれかに記載の固形燃料の製造方法。
［１０］全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
成形容器、
該成形容器内に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を供給する手段、
前記成形容器内の、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物の周囲に、粉砕された廃プラスチックを供給する手段と、
前記成形容器内の収容物を加圧する手段、及び
前記成形容器内の収容物を加熱する手段、
を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
［１１］有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を供給する外側管と廃プラスチックを供給する内側管とからなる二重管構造を有し、外側管及び内側管から同時又は順次成形器内に供給する手段を有する［１０］に記載の固形燃料製造蔵置。
［１２］全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
二重管構造の成形孔の、内側孔に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、その外側孔に廃プラスチックを、それぞれ連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行う手段、及び
成形後に切断し、その切断面を加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融した後、軟化溶融した切断面を冷却する手段、
を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
［１３］全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と廃プラスチックとの混合物を成形孔から連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行う手段、及び
成形後に切断し、その切断面を加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融した後、軟化溶融した切断面を冷却する手段、
を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
［１４］さらに、前記切断後の切断面に廃プラスチックを追加供給する手段を有することを特徴とする［１２］又は［１３］に記載の固形燃料製造装置。

本発明によれば、下水汚泥等の臭気を発生しうる有機性廃棄物を用いても、臭気を低減させた固形燃料を得ることができる。また、本発明によれば、下水汚泥等の臭気を発生しうる有機性廃棄物に限らず、焼酎粕、ペーパースラッジ等の広範な廃棄物の燃料化が可能となる。さらに、本発明において、臭気抑制のために使用する廃プラスチックも廃棄物であり、安価または逆有償の原料のみを用いて付加価値のある固形燃料を得ることができる。
また、有機性廃棄物を固形燃料化して燃焼させる場合、懸念事項の一として塩素含有量の問題があるが、本発明によれば、塩素含有量が高い有機性廃棄物を用いた場合においても、廃プラスチックのような他の廃棄物を混合することで、固形燃料中の塩素含有量を低減することも可能である。

本発明の固形燃料の製造方法の一つの実施形態を示す模式図。 本発明の固形燃料の製造方法の他の実施形態を示す模式図。 本発明の固形燃料の製造方法のもう１つの他の実施形態を示す模式図。 本発明の固形燃料を連続的に製造する場合における、切断面加熱冷却方法を示す模式図。

本発明の固形燃料の製造方法は、少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを圧縮成形して固形燃料を製造する方法であって、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を廃プラスチックで覆い、加圧下で又は加圧後に該廃プラスチックを加熱して軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることを特徴とするものである。
本発明の方法では、圧縮形成工程と同時に廃プラスチックを軟化溶融させるので、従来のように廃プラスチックを溶融させる工程を別途必要としないばかりでなく、主に表面のみを軟化溶融させるため、最小限の加熱で済ませることができる。

本発明について、さらに詳しく説明する。
本発明において有機性廃棄物とは、可燃性成分を含み、臭気を発生しうる、例えば、下水汚泥のような有機汚泥の他、食品工場等で生じる穀物カスや豆カス、オカラ、ビールカス、茶カス、酒粕、籾殻、果物カス、野菜クズ、海草カスのような植物性廃棄物、魚介類残渣、家畜残渣、斃獣のような動物性廃棄物、及びこれらを混合したものをいう。

さらに、本発明における有機性廃棄物には、オガクズ、鉋クズや、街路で刈り取った草木、廃木材、紙クズ、チップクズ、繊維クズのような、可燃性の廃棄物を混合することもできる。
例えば、本発明において、有機性廃棄物に古紙を混合することができ、古紙の混合により、乾燥汚泥等の臭気を発する有機性廃棄物を予備固形化する際に、予備固形化を助ける機能が期待できる。
また、本発明において、有機性廃棄物に廃油を添加することにより、更なる臭気低減、高カロリー化を図ることができ、この場合、アルカリを添加して鹸化させても良い。
さらに、本発明において、有機性廃棄物に廃トナー又は樹皮を添加することにより、更なる臭気低減、高カロリー化を図ることができる。

用いる有機性廃棄物が、多量の水分を含み且つ嵩の大きい場合は、脱水及び／又は乾燥してから、適度の大きさに粉砕するか、又は、粉砕してから脱水及び／又は乾燥して使用する。
また、本発明のように、圧縮成形により固形燃料を製造する場合、その原料に用いる有機物廃棄物は、特に、脱水及び乾燥したものを用いることが好ましい。
さらに、乾燥した状態の有機性廃棄物の場合は、籾殻やオガクズのように既に細粒化されているものはそのまま使用し、廃木材のように嵩の大きいものは粉砕してから使用する。

本発明における廃プラスチックの形状としては、フレーク状、粉状、チップ状或いは糸状等の適宜の形状に粉砕されたものが用いられる。

廃プラスチック及び有機性廃棄物の発熱量を、それぞれ、８０００ｋｃａｌ／ｋｇ及び４０００ｋｃａｌ／ｋｇとすると、本発明の固形燃料において、その発熱量を５０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上とするため、廃プラスチックに対する有機性廃棄物の割合を最大７５質量％とすることが好ましい。

図１は、本発明の固形燃料の製造方法及び製造装置の一つの実施形態を模式的に示すものである。
該図に示す実施形態では、ヒータ等の加熱手段を備えた成形容器と、該成形容器内に原料を供給する手段（図示せず）と、前記成形容器内に収容された原料を加圧する手段とを備えた装置を用い、該成形容器の中に、中央に窪み（凹部）ができるように廃プラスチックを入れ、その窪み（凹部）に、乾燥汚泥などの有機性廃棄物を入れ、さらにその上に廃プラスチックを入れて、該有機性廃棄物を廃プラスチックで覆う。その後、加圧した状態で、成形容器の外側から加熱して、廃プラスチックを軟化溶融させた後、常温まで降温することにより軟化溶融した廃プラスチックを固化させて、固形燃料とする。
常温まで降温させる方法・手段としては、自然放冷、空冷、水冷等のいずれのものであっても用いることができる。

得られた固形燃料は、図１の右下に示すとおり、有機性廃棄物及び廃プラスチックの圧縮成形体からなる固形燃料であって、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有しており、該連続層の存在により、有機性廃棄物由来の臭気を低減できる。

図１に示す実施形態においては、原料として乾燥汚泥などの有機性廃棄物を用いた例が記載されているが、有機性廃棄物にその他の可燃性廃棄物を混合したもの（以下、「有機性廃棄物を含む原料混合物」という）も用いられる。
有機性廃棄物を含む原料混合物としては、有機性廃棄物に可燃性廃棄物を混合したものであれば特に限定されないが、例えば、有機性廃棄物に、古紙及び／又は廃油を混合したもの、さらに廃トナー又は樹皮を添加したもの等が挙げられる。
また、有機性廃棄物を含む原料混合物として、有機性廃棄物に廃プラスチックを予備混合したもの、又は有機性廃棄物と古紙、廃油等の可燃性廃棄物との混合物にさらに廃プラスチックを予備混合したものを用いることもできる。

さらに、本発明においては、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む混合物を、予備固形化したもの（予備固形化物）を用いることができる。
具体的には、有機性廃棄物のみを予備固形化したもの、又は前述の有機性廃棄物と古紙及び／又は廃油との混合物等の有機性廃棄物を含む原料混合物を予備固形化したもの、或いは、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物に廃プラスチックを予備混合してから予備固形化したもの等を用いることができ、これ等の予備成形物を前述の方法と同様にして、廃プラスチックで覆うことにより、有機性廃棄物由来の臭気をより確実に低減できる。

予備固形化する手段としては、圧力及び／又は温度をかける方法、あるいは、衝撃を与えて打錠する方法などが挙げられる。
また、予備固形化物の形状・大きさは、予備固形化する方法・手段にもよるが、予備固形化されたそのままの形状・大きさのままでもよく、或いは、所望の形状・大きさにして用いることもできる。
さらに、所定の形状・大きさに予備固形化された有機性廃棄物を、前記のようにして廃プラスチックで覆う場合、用いられる予備固形化物は一つであっても、或いは複数ないし多数であってもよい。

図２は、予備固形化の一例として、１つの、所定の形状・大きさを有する予備固形化物（「成形体」ということもある）を用いた実施形態を示すものである。
該図に示す方法では、図１と同様の装置を用いており、中央に窪み（凹部）ができるように廃プラスチックを入れ、その窪み（凹部）に、有機性廃棄物の成形体を配置し、さらにその上に廃プラスチックを入れて、該有機性廃棄物を廃プラスチックで覆い、その後、図１に図示した方法と同様にして、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とする。
なお、成形体の溶解内への配置と、その底部、側囲及び上部に廃プラスチックを入れる方法及び順序などは、成形体の全周囲に廃プラスチックが供給されるものであればよく、図示したものに限られない。例えば、容器の底部に廃プラスチックを入れ、その上に成形体を配置した後、その成形体の側囲及び上部に廃プラスチックを入れてもよい。

本発明において、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物（以下、これらをまとめて「有機性廃棄物原料」ということもある）を、廃プラスチックで覆うため、図１、２には示していないが、例えば、原料供給管として二重管を用い、内側の管から有機性廃棄物原料を、外側の管から廃プラスチックを、それぞれ同時又は順次に供給することができる。

また、図１、２に示す実施形態では、加圧手段として、ピストンを用いているが、ピストンに限られないことはいうまでもない。
さらに、図１、２に示す実施形態では、加熱手段を、成形容器の周囲に配置しているが、容器の上下に加熱体を挿入した金属片をあわせ、全体を所定温度に制御することができる。

本発明においては、ピストンなどの加圧手段による加圧は、加熱前に行うことが好ましく、加圧手段により加圧成形した後、廃プラスチックを軟化又は溶融させるための加熱を行う。図１、２に示した実施形態では、加圧した状態で加熱を行っているが、ピストンなどの加圧手段から外された状態で加熱することもできる。
さらに、本発明においては、加圧と加熱を同時におこなうこともできる。
加熱温度は廃プラスチックによるが、少なくとも用いた廃プラスチックが軟化する温度であることが必要である。
さらにまた、図１、２には示していないが、軟化溶融させた廃プラスチックの温度を常温まで降温することにより軟化溶融した廃プラスチックを固化させるために、別途、空冷、水冷などの冷却手段を設けることもできる。

図３は、本発明の固形燃料の製造方法の他の実施形態の一つを模式的に示すものであって、予備固形化の他の例として、その形状を粒状とした粒状予備固形化物を多数用いた実施形態を示すものである。
該図に示す方法では、周囲にヒータなどの加熱手段を備えた成形容器の中に、乾燥汚泥等の有機性廃棄物の粒状予備固形化物と、廃プラスチックとを入れ、その後、加圧した状態で、成形容器の外側から加熱して、廃プラスチックを軟化溶融させた後、常温まで降温することにより軟化溶融した廃プラスチックを固化させて固形燃料とする。

該図に示す実施形態においては、乾燥汚泥等の有機性廃棄物の予備固形化物として、特に粒状予備固形化物を用いることにより、成形容器の外側から加熱され溶融した廃プラスチックは、成形容器の内壁付近で、粒状予備固形化物を覆うことになる。
その結果、得られた固形燃料は、図の右下に示すとおり、有機性廃棄物及び廃プラスチックの圧縮成形体からなる固形燃料であって、全表面に溶融プラスチックが固化した連続層を有しており、該連続層の存在により、有機性廃棄物由来の臭気を低減できる。

図３に示す実施形態においては、粒状予備固形化物として、古紙及び／又は廃油を混合したもの、又は、廃プラスチックを予備混合したもの、或いは、古紙及び／又は廃油を混合した物にさらに廃プラスチックを予備混合したもの等を用いることができる。
また、図３に示す実施形態においては、原料に予備固形化物を用いて、廃プラスチックと同時に成形容器に入れる点の他は、図１、２に示す実施形態と異なるものではなく、例えば、加圧・加熱方法や手段、連続的に製造する方法等については前述のとおりである。

以上、図１ないし３に示した実施形態では、成形容器内に有機性廃棄物原料を充填する、いわゆるバッチ式で製造する場合について記載したが、有機性廃棄物原料を連続的に供給して製造する方法であってもよい。
本発明において、少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料を連続的に製造する場合は、押出成形機の成形孔に原料を連続的に押し込み、加熱しながら加圧成形を行う、いわゆる押出成形により製造する方法が用いられ、成形後に切断する工程において、切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することで、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とするものであり、臭気抑制効果を担保することができる。
また、さらに、成形・切断後の切断面に廃プラスチックを追加し、その後加熱し切断面を軟化溶融・冷却しても良く、この場合、さらに臭気抑制効果を確保することができる。
いずれの場合も、冷却方法・手段は、特に限定されず、自然放冷、空冷、水冷等のいずれのものであっても用いることができる。

図４は、前述の、切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却する方法の一例を示す模式図であり、左図は、概要を示す側面図、右図は、加熱部の回転機構を示す断面図である、
図４に示すように、複数の成形孔を円形に並べた断面に半円形の切断刃を配し、切断刃を加熱した状態で回転させることにより、切断前の固形燃料端面が切断刃に押しつけられる。切断刃の通過後に固形燃料が押し出され、切断刃が１８０度回転する間に一定の長さの固形燃料が出てくる。また、切断刃の回転に伴い発生する摩擦熱が活用されることにより、加熱に要するエネルギーを縮減できる。なお、切断刃の形状は１８０度に満たない扇型でも良く、１８０度を超える形状でも良い。切断刃の回転速度と固形燃料の製造速度や成形孔の径および加熱機構を勘案し最適な形状を設計できる。
次いで、成形孔とほぼ同じか少し大きめの径の穴を有する構造物を切断刃の後流に配し、その後端に冷却板を配し、この構造物および冷却板で固形燃料を冷却することにより、製品の固形燃料の冷却度を制御することができる。ここで燃料全体を冷却すれば、自然発火防止等のため製造後に固形燃料の冷却を目的とした水封設備等の設置が不要になる。

本発明における押出成形法は、特に限定されず、通常の押出成形法が用いられるが、好ましくは、二重管構造とした成形孔を用い、内側孔に有機性廃棄物原料又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、外側孔に廃プラスチックをそれぞれ押し込む方法が用いられる。

また、特に、有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物を用いる場合には、図３の示した実施形態と同様に、成形器の外周から加熱されて溶融した廃プラスチックが、粒状予備固形化物を覆うことになる。したがって、押出機の成形孔に、有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と廃プラスチックとの混合物を連続的に押し込む方法を用いることができる。

また、加熱手段としては、有機性廃棄物原料を成形孔又は成形容器に押し込む際に、原料が回転ローラ又はスクリューと成形孔との間に発生する摩擦熱を利用することができる。また、該摩擦熱を補うために、外部からの加熱手段を設けても良い。

また、摩擦熱の発生を大きくするため、例えば、成形孔の内径を、前半より後半を小さくし、その間にテーパー構造を設け、その抵抗による圧力、摩擦力、成形性を向上させることができる、
または、成形孔の内面に螺旋状の溝（ライフル構造）又は凹凸の構造を設けることにより摩擦熱の発生が大きくなり、プラスチックの軟化溶融を促進することができる。この場合、成形孔の内面に設けるライフル構造又は凹凸の後流に平滑部を設け、軟化溶融後の固形燃料表面の平滑化を促すこともできる。なお、ライフル構造又は凹凸の後流に設ける平滑部の内径はライフル構造又は凹凸部の径より小さく、もしくはライフル構造又は凹凸部の短径に等しくする。

さらに、本発明においては、前述の図１ないし３に示したバッチ式の製造を連続的に行う方法として、回転式やベルト式の手法がある。

本発明において、バッチ式及び連続式のいずれにおいても、原料混合物の水分を装置外へ排出可能な構造とすることが好ましい。
また、成形容器の形状又は成形孔の断面形状は、円形、球形の他、正方形、長方形等の多角形や楕円形およびそれらを組み合わせた形状でも良い。

Claims (14)

1. 少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料の製造方法であって、
   成形容器内において有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物の全周囲が、粉砕された廃プラスチックで覆われるように、前記成形容器内に前記有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物と前記粉砕された廃プラスチックとをそれぞれ別個に供給し、加圧下で又は加圧後、前記成形容器内の収容物の全周囲から加熱して軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
2. 二重管構造を有する原料供給手段を用い、内側管から前記有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、外側管から前記粉砕された廃プラスチックを、それぞれ同時又は順次成形器内に供給することを特徴とする請求項１に記載の固形燃料の製造方法。
3. 少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料の製造方法であって、
   成形容器に有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と粉砕された廃プラスチックとの混合物を供給し、加圧下で又は加圧後に、前記成形容器内の収容物の全周囲から加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融させた後、常温へ降温中に固化させることにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
4. 少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料を押出成形により製造する方法であって、
   二重管構造を有する成形孔の、内側孔に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、外側孔に粉砕された廃プラスチックを、それぞれ連続的に押し込んで、加熱しながら加圧成形を行い、成形後切断して切断面に粉砕された廃プラスチックを追加供給した後、その切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
5. 少なくとも有機性廃棄物及び廃プラスチックを含む圧縮成形体からなる固形燃料を押出成形により製造する方法であって、
   成形孔に、有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と粉砕された廃プラスチックとの混合物を連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行い、成形後切断し、その切断面を加熱して軟化溶融させた後に冷却することにより、全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。
6. 前記切断後の切断面に、粉砕された廃プラスチックを追加し、その後加熱して切断面を軟化溶融することを特徴とする請求項５に記載の固形燃料の製造方法。
7. 前記有機性廃棄物が、下水汚泥を含有することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の固形燃料の製造方法。
8. 前記有機性廃棄物を含む原料混合物又はその予備固形化物に、廃プラスチックが混合されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の固形燃料の製造方法。
9. 前記有機性廃棄物を含む原料混合物又は予備固形化物に、古紙及び／又は廃油が混合されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の固形燃料の製造方法。
10. 全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
    成形容器、
    該成形容器内に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を供給する手段、
    前記成形容器内の、有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物の全周囲に、粉砕された廃プラスチックを供給する手段と、
    前記成形容器内の収容物を加圧する手段、及び
    前記成形容器内の収容物を全周囲から加熱する手段
    を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
11. 前記有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を供給する外側管と前記粉砕された廃プラスチックを供給する内側管とからなる二重管構造を有し、外側管及び内側管から同時又は順次成形器内に供給する手段を有する請求項１０に記載の固形燃料製造蔵置。
12. 全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
    二重管構造の成形孔の、内側孔に有機性廃棄物又は有機性廃棄物を含む原料混合物或いはこれらのいずれかの予備固形化物を、その外側孔に粉砕された廃プラスチックを、それぞれ連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行う手段、及び
    成形後に切断して切断面に粉砕された廃プラスチックを追加供給した後、その切断面を加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融した後、軟化溶融した切断面を冷却する手段、
    を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
13. 全表面に廃プラスチックが溶融固化した連続層を有する固形燃料の製造装置であって、少なくとも、
    有機性廃棄物の粒状予備固形化物又は有機性廃棄物を含む原料混合物の粒状予備固形化物と粉砕された廃プラスチックとの混合物を成形孔から連続的に押し込んで加熱しながら加圧成形を行う手段、及び
    成形後に切断し、その切断面を加熱して前記廃プラスチックを軟化溶融させた後、軟化溶融した切断面を冷却する手段、
    を備えることを特徴とする固形燃料製造装置。
14. さらに、前記切断後の切断面に粉砕された廃プラスチックを追加供給する手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の固形燃料製造装置。

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