JPH11236583A - 固形化燃料製造装置及び製造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の乾燥設備を設けることなく、水分が多
い材料でも水蒸気を抜きながら加熱・圧縮して材料の固
形化ができる製造装置を提供し、併せて同装置を活用し
て固形化燃料製造システムを提供する。 【解決手段】 固形化燃料の製造装置は、可燃性の粉砕
材料を加熱しながら圧縮成型する構造の加熱圧縮ゾーン
に水蒸気放出機構を配備することを特徴としており、成
形材料から圧縮されて放出されてくる水蒸気を製造装置
外に抜くことで、装置内の水蒸気を減少させて固形化燃
料の製造を効率よくするもので、水蒸気放出機構として
は、ケーシングに設けた逃がし道もしくは放出装置、圧
縮スクリューに設けた空隙及び圧縮スクリューの回転軸
に設けた放出孔を具体的な形態にしている。又、固形化
燃料製造システムは、上記固形化燃料製造装置を採用し
てシステムのトータルコストを低減している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業及び生活廃棄
物の再利用に関し、特に、粉砕したプラスチック、紙、
材木等の可燃性の廃棄物材料を圧縮成型して固形燃料化
する固形化燃料の製造装置及び同装置を活用した製造シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】環境保全の観点から、鉄鋼業をはじめと
してほとんど全ての業界で発生する産業廃棄物は、その
処分場の困窮化と新規処分場の設置困難の状況を踏まえ
て廃棄処分することから、分別によって再利用可能なも
のは再利用を図って行く傾向に政策の転換が行われてい
る。大量に排出される建設廃棄物についても、「木く
ず」「金属くず」を始めとして「コンクリートがら」
「プラスチック」及び「ガラス・陶磁器」についても再
利用のための新しい技術が提案されてきており、産業廃
棄物の再利用についてはさらに検討が加えられていくも
のと考えられる。

【０００３】ただし、建設廃材の再利用における「木く
ず」「プラスチック」「紙」については、専らアルミナ
セメント、無水石膏を主成分とする熱硬化成分及びポル
トランドセメントと混合してセメント板にしたり、繊維
補強セメント製品、建築物の空隙充填材として軽量、断
熱、通気通水性に優れている点を生かしているのが実状
で廃材の資源化については軌道に乗っているものとは言
えきれないものがある。一方、生活廃材である「ごみ」
についてもごみ処分場の切迫した状況と有料化の動向に
あわせてごみ処理装置の開発が活発化してきており、そ
の傾向は廃棄物循環型社会を目指してごみの資源化を図
る方向に集約化されてきている。

【０００４】その一環として、公害のないごみ固形化燃
料製造システムの導入が検討されてきており、分別収集
されてきた可燃性のごみを破砕・乾燥・選別・成形加工
して棒状の固形化燃料を製造するためのシステムが提案
されている。上記ごみ固形化燃料製造システムの概要
は、概ね次のように構成されている。 各家庭から分別収集されてきた可燃性のごみは、一旦
ごみピットに受け入れられる。 ごみピットからごみホッパに移され、最初の選別場に
移送される。この段階では金属類を取り出す各種磁選機
と破砕機とで一次の選別と破砕とが実施される。 二次の選別場には、後述する理由から充分な乾燥段階
を経て送られる。ここでの選別は風力選別機による不燃
物の排除であり、その後にさらに破砕が行われる。 固形化成形は、前記破砕物から余分の塵埃を除去し、
これに石灰等を混合してから成型器に送り、圧縮成型の
後に冷却緊締して完了する。

【０００５】上述の固形化燃料製造システムにおける固
形化成形は、プラスチック、紙、木等の可燃性の材料を
粉砕して、熱を加えながら圧縮成型して円筒状にするも
のであるが、この際に溶融したプラスチックはつなぎ剤
・接着剤として作用させるようにしてある。固形化燃料
の製造に当たっては、材料の水分管理が重要なポイント
になる。これまでの実験と経験から、その値としては水
分の含有率が１０〜１５％に維持されることが望ましい
ところである。水分含有率の影響は、水分が多いと、加
熱工程（１５０〜３００℃に昇温される）の途中で水分
がガス化して水蒸気になってしまうことから固形化に失
敗したり、ガスの圧力上昇によって破裂状に吹き出す突
沸を起こしたりするからである。この対策としては、材
料を充分に乾燥することが重要であることから固形化燃
料システムには大型の乾燥設備を設置することが求めら
れ、結果的にシステム全体をコスト高にする原因となっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大型の乾燥
設備を設けることなく、水分が多い材料でも水蒸気を抜
きながら加熱・圧縮して材料の固形化ができる製造装置
を提供し、併せて同装置を活用して固形化燃料製造シス
テムにおけるトータルコストの低減を図るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による固形化燃料
の製造装置は、可燃性の粉砕材料を加熱しながら圧縮成
型する構造の加熱圧縮ゾーンに水蒸気放出機構を配備す
ることを特徴としており、成形材料から圧縮されて放出
されてくる水蒸気を製造装置外に抜くことで、装置内の
水蒸気を減少させて固形化燃料の製造を効率よくするも
のである。水蒸気放出機構としては、ケーシングに設け
た逃がし道もしくは放出装置、圧縮スクリューに設けた
空隙及び圧縮スクリューの回転軸に設けた放出孔を具体
的な形態にしている。又、本発明による固形化燃料製造
システムは、上記固形化燃料製造装置に材料を供給する
前に、同材料の含水率を設定することを特徴にしている
ものであり、これによって上記製造装置に供給する加熱
熱量を尤も適切な値に制御してシステムのトータルコス
トを低減している。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による固形化燃料製造装置
及び製造システムを、図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明による固形化燃料製造装置１の全体形状
を斜視図で示している。同装置１は、全体が４カ所に区
分されており、それぞれの部分に置いて所定の機能を発
揮できるように構成されている。即ち、同装置１の一端
に外部からの動力を受け入れて装置全体を駆動する動力
部２があり、装置に供給される固形化燃料の材料を受け
取る投入口３がある。装置の主要部分を構成する固形化
燃料の製造区域４は投入口３に続いて中央部に配置して
あり、これに続いて装置１の反対端には固形化燃料の排
出口５がある。

【０００９】図２は、本発明による固形化燃料製造装置
１の断面図である。図において、動力部２は、外部の動
力源と結合するためのカップリング６とスクリュー軸を
支える軸受部７から構成されている。製造区域４は、ケ
ーシング８とケーシングの中に挿入されている同軸のス
クリュー軸９から構成されて投入口に連続している。投
入口３に供給された材料１０を加工する製造区域４は、
さらに機能的に２つのゾーンに区別されている。投入口
からの材料を受けて材料を圧縮・乾燥する圧縮ゾーン１
１が第１のゾーンであり、第１のゾーンから送られてく
る減容された材料を加熱・成形する成形ゾーン１２が第
２のゾーンである。

【００１０】圧縮ゾーン１１では、投入口３からの材料
を回転するスクリュー軸９で受けてから、材料を加熱器
１３によって１００〜１５０℃の加熱温度で乾燥してお
り、内部に含まれている水分を水蒸気にして水蒸気放出
機構１４を通じて装置外に逃がしながらスクリュー軸９
の羽１５で圧縮している。水蒸気放出機構１４としては
後述するように各種の形態を考慮できるが、本実施の形
態では図示のように、ケーシング８の内側周辺に複数本
の溝１６を軸方向に放射状に切っておいて水蒸気の逃げ
道とし、先端の一カ所に集めるか投入口３から装置外に
放出している。材料の乾燥を１００〜１５０℃の加熱温
度に保ちながら行うことは、材料からのガスを水蒸気に
留めておき、水蒸気を装置外に放出させても公害問題に
発展するような排ガスを生じさせずに処理することを可
能にするためである。

【００１１】従来の固形化燃料製造装置においては、投
入口に入れる材料が含んでいる水分を考慮することなく
加熱・圧縮していたために、加熱工程では１５０〜３０
０℃まで昇温する必要があった。このような高温での加
熱は、不純なガスの発生や水分の水蒸気化で固形化が促
進されなかったり、ガス圧力の上昇で突沸現象を起こす
ことも多発していた。

【００１２】上述のように、本発明による固形化燃料製
造装置１では、低温域の加熱温度で処理しながら、発生
する水蒸気を装置内に留めておかないので、従来装置の
ような材料の固形化失敗や突沸現象を生ずることがな
い。

【００１３】成形ゾーン１２では、加熱器１７の加熱温
度を２００〜３００℃に設定してある。水分を取り除か
れて乾燥した材料は、昇温によって材料中のプラスチッ
クが溶融を始め、木材や紙等の可燃性材料をつなげたり
接着する役を果たす。固形化燃料の成形圧力は、スクリ
ュー軸の回転数、羽の角度及び排出口の大きさ等で任意
に設定できるので、混入されているプラスチックの効能
を配慮しながら所定の硬度を持った固形化燃料を製造で
きるようにする。

【００１４】最終的な固形化燃料の形状は、本実施形態
の場合には上下２カ所に設けた排出口５の形状によって
決まることになるが、一例としては直径４０ｍｍ、長さ
４０〜５０ｍｍの円筒状である。なお、木、紙、プラス
チックを混合した材料で製作した固形化燃料の火力は、
４０００〜５０００キロカロリーの値を示しており、石
炭の約２／３の火力を持つ燃料として使用できることが
判った。

【００１５】図３〜５は、水蒸気放出機構１４の他の例
を示している。図３には、ケーシング８に水蒸気放出機
構として、複数の蒸気抜きバルブ１８を配置した例を示
している。この場合には、圧縮ゾーンにおけるケイシン
グの所定位置にねじ穴を開けておき、そこに蒸気抜きバ
ルブ１８をねじ込むだけであるから、作業が極めて簡単
に行えるメリットを持っている。

【００１６】図４の例は、水蒸気放出機構１４として、
スクリュー軸９の羽１５に複数の空隙１９を設けたもの
である。スクリュー軸の羽に設ける空隙は、羽端部に設
ける軸方向の穴であっても図示のように切欠きであって
もよい。この場合には、軸方向に逃がした水蒸気を投入
口から装置外に放出できるから、ケーシングには何らの
加工もする必要がない。

【００１７】図５の例は、水蒸気放出機構１４として、
スクリュー軸９に複数の放出孔２０を設けたものであ
る。 スクリュー軸９の放出孔２０は、羽１５間に設け
る放射状の孔であってこれを軸の中心部に設けた集中孔
２１で収集して装置外に一括放出している。この場合に
は、軸の加工としては羽等の切削加工と同時に加工でき
ることで効率の向上が見込まれ、ケーシング等には何の
加工も必要ないメリットがある。 上記、水蒸気放出機
構１４として数例の紹介をしたが、本発明に用いる水蒸
気放出機構はこれに限定されるものでなく、水蒸気を逃
がす機能を有するものであれば採用可能である。

【００１８】次に、本発明による固形化燃料製造システ
ム３０について説明する。図６に工程ブロック的に示す
とおり、同システム３０は全体として、「受け入れ工
程」３１、「第１選別工程」３２、「第２選別工程」３
３及び「成形工程」３４から構成されている。同システ
ムの稼働状況を各工程の主たる機能と関連付けて概観す
ると、各家庭から分別収集されてきた可燃性のごみは、
「受け入れ工程」３１のごみピットに受け入れられる。
その後、ごみピットからごみホッパに移されて「第１選
別工程」３２に移送される。「第１選別工程」３２で
は、金属類を取り出す各種磁選機と破砕機とで一次の選
別と破砕とが実施され、次ぎに移動する「第２選別工
程」３３では、風力選別機による不燃物の排除と粉砕が
行われる。最後に「成形工程」３４に移行する。この工
程では、前記破砕物から余分の塵埃を除去した材料を、
本発明による固形化燃料製造装置１にある加熱装置１
３，１７を制御して加熱温度の設定をしてから、固形化
燃料製造装置１に投入する。

【００１９】固形化燃料製造装置１に投入された材料
は、上述のように前段においては１００〜１５０℃の低
温で乾燥されながら水分を水蒸気にして放出させ、含水
率１０〜１５％に制御される。次いで、２００〜３００
℃の高温の下で圧縮成型するものであるから、確実な成
形が達成できる。以上のように、本発明による固形化燃
料製造システム３０は、従来のシステムが必須にしてい
た大型の乾燥設備を必要なくしているから、システムの
トータルコストを大幅に低減できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明による固形化燃料の製造装置は、
可燃性の粉砕材料を加熱しながら圧縮成型する構造の加
熱圧縮ゾーンに水蒸気放出機構を配備することを特徴と
しているので、投入されてくる粉砕材料が加熱圧縮され
ることで放出されてくる水蒸気を製造装置外にスムーズ
に抜けることから、装置内の水蒸気を減少させることが
可能になり、材料の圧縮成型を確実にして固形化化燃料
の製造を効率よく実施できる効果を発揮するものであ
る。又、水蒸気放出機構としてケーシングに設けた逃が
し道もしくは放出装置、圧縮スクリューに設けた空隙及
び圧縮スクリューの回転軸に設けた放出孔を具体的な形
態にしているので、特別の機構を要せずに極めて簡素な
構造で済むことからコスト的にも好ましい効果を奏する
ものである。さらに、固形化燃料製造システムとして
は、本発明による固形化燃料の製造装置を用いると、水
分を多く含む材料で固形化燃料を製造する場合に、材料
を大がかりな乾燥装置を配備して乾燥させなくてもよ
く、加えて材料の含水率によらず製造装置内の乾燥ゾー
ンで供給する熱量、乾燥時間等の設定を制御することに
より、必要な品質の固形化燃料を製造するためのトータ
ルコストを低減させる効果を奏することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固形化燃料製造装置の斜視図

【図２】本発明による固形化燃料製造装置の断面図

【図３】本発明に用いる水蒸気放出機構図

【図４】本発明に用いる他の水蒸気放出機構図

【図５】本発明に用いる他の水蒸気放出機構図

【図６】本発明による固形化燃料製造システムのブロッ
ク図

【符号の説明】

１ 固形化燃料製造装置 ２ 動力部 ３ ごみ投入口 ４ 固形燃料の製造区域 ５ 固形燃料排出口 ８ ケーシング ９ スクリュー軸 １０ 材料 １１ 圧縮ゾーン １２ 成形ゾーン １３、１７ 加熱器 １４ 水蒸気放出機構 １５ スクリュー軸の羽 １６ ケーシング内の溝 １８ 蒸気抜きバルブ １９ 羽の空隙 ２０ スクリュー軸の放出孔 ２１ 集中孔 ３０ 固形化燃料製造システム ３１ 受け入れ工程 ３２ 第１選別工程 ３３ 第２選別工程 ３４ 成形工程

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性の粉砕材料を加熱しながら圧縮成
   型する固形化燃料の製造装置において、加熱圧縮ゾーン
   に水蒸気放出機構を配備する固形化燃料製造装置。
2. 【請求項２】 水蒸気放出機構が、ケーシングに設けた
   逃がし道であることを特徴とする請求項１に記載の固形
   化燃料製造装置。
3. 【請求項３】 水蒸気放出機構が、ケーシングに設けた
   放出装置であることを特徴とする請求項１に記載の固形
   化燃料製造装置。
4. 【請求項４】 水蒸気放出機構が、圧縮スクリューに設
   けた空隙であることを特徴とする請求項１に記載の固形
   化燃料製造装置。
5. 【請求項５】 水蒸気放出機構が、圧縮スクリューの回
   転軸に設けた放出孔であることを特徴とする請求項１に
   記載の固形化燃料製造装置。
6. 【請求項６】 可燃性のごみを選別・粉砕して固形化燃
   料の材料とし、請求項１に記載の固形化燃料製造装置に
   供給することを特徴とする固形化燃料製造システム。