JPH0633383B2

JPH0633383B2 - 固形燃料

Info

Publication number: JPH0633383B2
Application number: JP61136275A
Authority: JP
Inventors: 禎彦前田; 信次郎横田; 安正出井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS62292889A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、プラスチックスと、低発熱量の石炭灰とか
らなる圧縮成形体である固形燃料に係るものであり、特
に、廃プラスチックス及び石炭灰、廃油、食品原料の絞
りカスなどを燃料資源として再利用することができる。

［従来の技術］最近、膨大な量のプラスチック製品が使用されている
が、それに伴って膨大な量の廃プラスチックスが発生す
る。これらの廃プラスチックスの中には可燃性のものが
多いが、そのままでは、燃焼速度が早すぎたり、発熱量
が大きすぎて、燃焼温度が高くなりすぎ、その結果、燃
焼ボイラーの隔壁などを高熱によって短期間で劣化させ
てしまったり、あるいは、燃焼中に、プラスチックス自
体が溶融して、燃焼ボイラーの壁に固着したり、溶融し
たプラスチックスが流動して燃焼を阻害したりするの
で、燃料としては使用しにくいものであった。

［発明が解決しようとする問題点］この発明者らは、廃プラスチックスなどを燃料として使
用する際の上記の種々の問題点を、同時に解決する手段
について鋭意研究した結果、石炭の通常の燃焼で得られ
る低発熱量の石炭灰をプラスチックスと配合して、その
配合物を圧縮成形したペレット上の成形体からなる固形
燃料が、前記の問題点を解消し、燃料として好適に使用
できることを見い出し、この発明を完成した。

［問題点を解決するための手段］すなわち、この発明は、プラスチックスと石炭灰とから
なる圧縮成形体であり、該石炭灰は石炭の燃焼によって
得られた無機成分３０〜９０重量％と炭素成分７０〜１
０重量％とからなり且つ発熱量が１０００〜４０００ｋ
cal/kgであるものであることを特徴とする固形燃料に関
するものである。

以下、この発明をさらに詳しく説明する。

この発明に使用されているプラスチックスは、可燃性の
ものであれば、特に限定されないが、特に、燃焼速度が
早く、燃焼後に毒性物質を多量に発生しないものが好適
であり、例えば、 (a) アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体
（ＡＢＳ樹脂）、アクリルニトリル−スチレン共重合体
（ＡＳ樹脂）、ポリ（メタ）アクリル酸（エステル）な
どのアクリル系樹脂、 (b) ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソブチレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのオレフィン系
重合体、ポリスチレンなどのエチレン系付加重合体、 (c) ポラブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエン−ス
チレン共重合体などの合成ゴムまたは天然ゴム、および (d) ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド（ナイ
ロン−６、ナイロン−６，６など）などの縮合系重合体
からなる群から選ばれた一種または二種以上の熱可塑性
樹脂を挙げることができる。

この発明の固形燃料を成形するために使用するプラスチ
ックスは、種々のプラスチックス成形体が一時的にまた
は長期間使用された後に廃棄された廃プラスチックス、
あるいは、種々のプラスチックスの成形時に発生するオ
フ成形品、バリ部分、裁断残部又は耳部分などであれば
よく、特に、石炭灰との均一な配合や、その配合物の圧
縮成形に好適なように、粉砕、破砕、切断、引き裂きな
どの手段によって、適当な大きさ又は形状に切断または
粉砕されている粉末であることが好ましく、さらに、前
述の固形燃料の成形に使用されるプラスチックスとして
は、最大長さが約2000μｍ以下、特に１０００μｍ以
下、さらに好ましくは１〜５００μｍ程度である「微細
な粒子状（球状など）、棒状、又は短冊状の粉末」であ
ることが最適である。

前述の固形燃料は、プラスチックスが微細な粉末となる
ほど、石炭灰との均一な配合がより容易に可能となり、
その均一な配合物の圧縮成形における流動性又は成形性
がよくなり、また、得られた圧縮成形体の圧壊強度など
の強度が高くなるので適当である。

固形燃料に使用されている石炭灰は、 (i) 無機成分が３０〜９０重量％、好ましくは４０〜８
５重量％、さらに好ましくは４５〜８０重量％程度の割
合で含有されており、そして、 (ii)炭素成分（可燃性有機成分、炭化水素成分または未
燃カーボン）が７０〜１０重量％、好ましくは６０〜１
５重量％、さらに好ましくは５５〜２０重量％の割合で
含有されている「低発熱量の石炭灰」である。

すなわち、この発明では、石炭灰は、固形燃料内に含有
されているプラスチックスの燃焼速度を低く押えて、ま
た、そのプラスチックス自体が燃焼時に溶融して流通し
てしまうのを防止し、固形燃料の形状を保持する作用を
もつものであり、前述の組成を有するものであって、例
えば、燃料用の石炭を流動床燃焼炉などで燃焼して得ら
れる「未燃の炭素成分を約１０〜７０重量％で含有する
石炭灰」を挙げることができる。

特に、前記の石炭灰に含まれている無機成分は、石炭灰
に含有されて、プラスチックスと均一に配合され、そし
て、圧縮成形されて固形燃料が製造されるので、この発
明の固形燃料内に均一に分散して存在するので、 (イ) 固形燃料の燃焼速度を適度に押さえる作用 (ロ) 燃焼時の固形燃料の発熱量を押さえる作用 (ハ) 固形燃料の強度を向上させる作用、および (ニ) 燃焼時にも固形燃料の形状を保持する作用などを、
本発明の固形燃料に付与することに寄与しており、これ
はこの発明の主な特長である。

また、その無機成分としては、例えばSiO₂などの珪素成
分、 AI₂O₃ などのアルミニウム成分、CaO 、CaCO₃ な
どのカルシウム成分、Fe₂O₃ などの鉄成分、その他の金
属化合物（MgO 、 TiO、Na₂O、K₂O ）などの無機物質を
主として挙げることができる。

この発明では、固形燃料の成形に使用される石炭灰は、
その発熱量が１０００〜４０００キロカロリー／kg、特
に１５００〜３５００キロカロリー／Kg程度であること
が、固形燃料内のプラスチックスの発熱量を押さえる上
で好ましい。

この発明の固形燃料を成形するために使用する石炭灰
は、平均粒子径が０．１〜１０００μｍ、特に０．５〜
５００μｍ程度である微細なものが、プラスチックスと
の均一な配合などにおいて好ましい。

この発明の固形燃料は、プラスチックスと石炭粉末との
使用量比（プラスチックス／石炭灰）が、0.2 〜2.0 ｇ
／ｇ、特に0.3 〜1.5 ｇ／ｇ程度であることが、圧縮成
形体である固形燃料の強度、発熱量、燃料速度などの点
から好ましい。また、この発明では、固形燃料における
無機成分の含有量が約５〜３５重量％、特に１０〜３０
重量％程度であることが最適である。

この発明の固形燃料は、プラスチックスおよび石炭灰の
他に、(a) 水分、(b)果実の絞りカスなどの植物性有機
成分（植物性繊維成分）、(c) 劣化した廃潤滑油、廃油
などの油性成分、および(d) オイルコークス、(e) 高品
位石炭の少なくとも一種以上を、約５５重量％以下、特
に５０重量％以下であれば配合されていてもよい。

前述の場合に、その固形燃料中において、 (A) 水分の含有率は、２０重量％以下、特に１５重量％
以下程度であり、 (B) 植物性有機成分の含有率は、約５０重量％以下、特
に４５重量％以下程度であり、 (C) 油性成分の含有率は３０重量％以下、特に２５重量
％以下程度であり、または、 (D) オイルコークスまたは高品位石炭の含有率は、約５
５重量％以下、好ましくは５０重量％以下程度であるこ
とがそれぞれ適当である。

この発明の固形燃料は、その発熱量が５０００〜８００
０キロカロリー／kg、特に、５５００〜７５００キロカ
ロリー／kg程度であり、しかも、７００℃での固形燃料
（試料として径５mm及び長さ５mmである円柱状ペレット
を使用し、電気炉で燃焼する燃焼試験を行った場合）の
燃焼時間が６０〜７００秒、特に８０〜６００秒程度で
あることが好ましい。

この発明の固形燃料の製造する方法は、例えば、プラス
チックスの粉粒体と石炭灰とを、必要に応じて前述の
水、廃油などと共に、混合・配合して、次いで、二軸押
出し成形機、一軸押出成形機、ブリケットマシンなどを
使用して、前記配合物から連続的に圧縮押出し成形し
て、細い棒状の圧縮成形体を形成すると同時に、その細
い棒状の圧縮成形体を適当な長さに連続的に裁断して、
（円、角柱などの）柱状、球状、楕円球状であるペレッ
ト状の固形燃料を製造する方法を挙げることができる。

前述圧縮成形は、室温からプラスチックの軟化温度付近
までの範囲内の温度で行えばよく、例えば、約５〜２５
０℃、特に１０〜２００℃程度、さらに好ましくは１５
〜１５０℃程度の範囲内の温度で行えばよい。その圧縮
成形における圧縮成形体の押出成形時の温度は、最初に
室温（１０〜３０℃）で開始しても、圧縮成形時の発熱
によってしだいに上昇し、約５０℃以上、特に６０〜１
００℃程度にまで到達する。

この発明の圧縮成形体は、径が２〜５０mm、特に３〜４
０mm程度であり、そして長さが２〜５０mm、特に３〜４
０mm程度である円柱状又は角柱状のペレット状成形体、
または、最大径が２〜５０mm、特に３〜４０mm程度であ
る粒状、球状、楕円球状の成形体などが好ましい。ま
た、圧縮成形体は、厚壊強度（径５mm、長さ５mmである
円柱状ペレットの試料）が、1.5 kg以上、特に2.0 〜50
kgであることが好ましい。

前述の圧縮成形において、プラスチックスと石炭灰との
配合物に水を多量に添加して使用する場合には、この水
は主として湿式成形の助剤として作用させ、押し出され
た圧縮成形体内には約15重量％以下、特に１０重量％以
下の水分含有割合とすることが好ましい。

また、前述の圧縮成形において、植物性有機成分（植物
性繊維成分）をプラスチックスと石炭灰との配合物に添
加して使用することによって、圧縮成形時に潤滑剤的な
作用効果が示され、その結果、圧縮成形における機械的
エネルギーを節約することができ、また、植物性繊維成
分を含有する圧縮成形体からなる固形燃料は、植物性繊
維成分が、その燃料時に、プラスチックスの溶融・流動
を一層防止することができ、さらに、燃料の一部として
も消費される。

このような植物性有機成分としては、各種の果実、食品
原料などの絞りカスを利用することができ、例えば、ミ
カン、コーヒー、ビール用麦、テンサイ糖、さとうき
び、醤油、しょうちゅう糖などの原料の絞りカスを挙げ
ることができる。

前記の油性成分としては、廃潤滑油、切削油などの機械
工場から出る廃油、また、化学工場などから出るトルエ
ン、スチレン、フェノールなどの廃溶剤などを挙げるこ
とができる。

さらに、前記のオイルコークスとは、石油精製過程にお
いて得られる重質の残査油を熱分解して軽質留分を回収
する際に残留する固形残査（生石油コークス）、生石油
コークスをか焼してさらに揮発分を除去し、固型炭素分
を高くしたか焼石油コークスなどの石油コークスであ
り、高品位石炭とは、無機成分の含有率が３０重量％未
満である通常の石炭、無煙炭などである。

この発明では、プラスチックスと石炭灰と共に、オイル
コークスを併用すると、燃焼時間を大幅に長くすること
ができるので最適である。

［実施例］以下、実施例によりさらに具体的に説明する。

この発明の固形燃料の実施例に使用する各原料の配合例
として、次に挙げる配合量（重量部）の割合の例を第１
表に示すことができる。

なお、それらの配合比において、廃プラスチックスは、
平均粒子径が約８０μｍであるＡＢＳ樹脂粉末（発熱
量；１００００kcal/kg）、最大長さ５００μｍ程度の
ナイロン−６粉末（発熱量;7300 kcal/kg ）、または最
大長さが500 μｍ程度であるポリプロピレン粉末（発熱
量；9500kcal/kg ）である。

石炭灰は、約７０重量％の無機物質［SiO₂：30.9重量
％、Al₂O₃ ：19.8重量％、その他（Fe₂O₃， CaO ， Mg
O， TiO ，K₂O など）：各0.5 〜３重量％］を含有し、
残部が炭素成分（未燃カーボン）であり、発生熱量が25
00キロカロリー／kgである石炭灰てある。

みかんの絞りカスは、約76重量％の水分を含んでおり、
乾燥状態での発熱量が4502kcal/kgである。また、廃油
の発熱量は8600kcal/kgであ。

実施例１配合例Ｉの各原料を混合期に供給し、混合・配合して得
られた配合物を、二軸圧縮（押出し）成形機（３０kg／
Ｈ、動力0.5kW ）で、７０℃の温度で、脱水及び圧縮し
ながら押出して、その押し出された成形体を連続的に裁
断し、冷却して、径５mm、長さ５mmである円柱状ペレッ
ト（圧縮成形体、水分の含有率約５重量％）の固形燃料
を圧縮成型した。

この円柱状ペレットを電気炉内で燃焼させる燃焼試験に
よれば、７００℃での着火が１４秒と早く、円柱状ペレ
ットが燃焼中に簡単に崩れることがなく、また、円柱状
ペレット内のプラスチックスの溶融による電気炉壁への
固着、流動変形などがなく、その燃焼状態および燃焼効
率、（未燃炭素成分；２．５ｗｔ％）は良好であった。
その燃焼試験の結果を第１図および第２表に示す。

また、この円柱状ペレットは、流動床ボイラー内で良好
に燃焼させることができた。

この円柱状ペレットのその他の性状を第２表に示す。

比較例１比較のために、ＡＢＳ樹脂を使用した電気炉での燃焼試
験において、ＡＢＳ樹脂は、ただちに溶融状態となり、
約５０秒で燃えつきてしまった。

実施例２配合例IIの各原料を使用したほかは、実施例１と同様に
して、圧縮成型体（円柱状ペレット、水分の含有率は約
4.5 重量％である）の固形燃料を圧縮成型した。

この円柱状ペレットは、実施例１で得られたペレットと
同様の燃焼状態であった。

この円柱状ペレットの性状などの第１図および第２表に
示す。

実施例３配合例IIIの各原料を使用したほかは、実施例１と同様
にして、圧縮成型体（円柱状ペレット）の固形燃料を圧
縮成型した。

この円柱状ペレットの性状を第２表に示す。

実施例４配合例IV（オイルコークスは約５００μｍの粒子状の粉
体であり、発熱量が８７００kcal/kgである生石油コー
クスである）の各原料を使用したほかは、実施例１と同
様にして、圧縮成形体（円柱状ペレット）の固形燃料を
圧縮成型した。

この円柱状ペレットの性状を第２表に示す。

実施例５〜６配合例VIまたはVIIの各原料を使用して、実施例１と同
様の形状のペレット（圧縮成型体）の固形燃料をそれぞ
れ形成した。

これらの円柱状ペレットの性状を第２表に示す。

なお、前記の実施例２〜６で得られた各ペレット（固形
燃料）は、７００℃での燃焼試験における着火時間がい
ずれも約１５秒以下であり、しかも、実施例１で得られ
たペレット（固形燃料）と実質的に同様の燃焼状態で燃
焼させることができる。

また、実施例１〜３および５〜６で得られた各ペレット
（固形燃料）、および比較例１で得られたＡＢＳ樹脂の
ペレットについて、７００℃での燃焼試験における燃焼
時間の内容を、第１図にそれぞれ詳しく示す。

実施例４で得られたペレット（固形燃料）については、
燃焼時間を９００℃で行い、その結果である燃焼時間の
内容を、第１図に詳しく示す。

［発明の作用効果］この発明は、一般に燃焼速度が高く、しかも発熱量が大
きくて、そのままで燃料として使用することが問題であ
る廃プラスチックス、廃油などを、流動床ボイラーなど
に使用できる固形燃料として再利用することが可能にで
きる優れた固形燃料に関するものであり、省エネルギー
技術として極めて効果的である。

即ち、この発明の固形燃料は、 (i) 流動床ボイラーなどでも燃焼させることができる充
分な強度を有しており、 (ii)プラスチックスの燃焼速度が適当に遅くなるように
コントロールされており、 (iii)発熱量が押さえられているので燃焼によって高温
になりすぎて燃焼炉を損傷させることがほとんどなく、
また、 (iv)石炭灰によって固形燃料に内蔵されているプラスチ
ックスが溶融して燃焼炉壁に付着したり、溶融して流動
することがなく、極めて好適な燃焼状態を保持すること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の固形燃料（実施例 1〜6）、および
ＡＢＳ樹脂のペレット（比較例１）の燃焼試験における
『燃焼時間の内容』を詳しく表した棒グラフ図である。１；着火時間２；火炎燃焼時間３；表面燃焼時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出井安正山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地宇部興産株式会社機械・プラント事業本部内 (56)参考文献特開昭61−28589（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−125291（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−227978（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックスと石炭灰とからなる圧縮成
形体であり、該石炭灰は石炭の燃焼によって得られた無
機成分３０〜９０重量％と炭素成分７０〜１０重量％と
からなり且つ発熱量が１０００〜４０００ｋcal/kgであ
るものであることを特徴とする固形燃料。
【請求項２】プラスチックスと石炭灰との使用量比が石
炭灰１ｇ当たりプラスチックス０．２〜２．０ｇである
特許請求の範囲第１項記載の固形燃料。
【請求項３】発熱量が５０００〜８０００ｋcal/kgであ
り、且つ試料として径５mm、長さ５mmの円柱状ペレット
を使用して電気炉で７００℃で燃焼する燃焼試験を行っ
た場合の燃焼時間が６０〜７００秒である特許請求の範
囲第１項記載の固形燃料。