JPS62292889A - 固形燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、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、低発熱量の石炭粉末と
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１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ス製品が使用されている
が、それに伴って膨大なψ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１石炭の通常の燃焼で得られ
る低発熱量の石炭灰などの石炭粉末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ベレット状の成形
体など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。

Ｅ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、無機成分３
０〜９０重量％及び炭素成分７０−１０重湯％である低
発熱量の石炭粉末とからなる圧縮成形体であることを特
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−ブタジェン
−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）ポリブタジェン、ポリイソプレン、ブタジェン−
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）などの綜合系重合
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、！ｉ々のプラスチックスの成形時に発生するオ
フ成形品、パリ部分、裁断残部又は耳部分などであれば
よく、特に、石炭粉末との均一な配合や、その配合物の
圧１１ｉｉ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、適ち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２０００．腸以下、特に１０
００延層以下、さらに好ましくは１〜５００　ｇｍ程度
である「微細な粒子状（球状など）１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、プラスチックスが全１細な粉末とな
るほど、石炭粉末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）父粉末は、（ｉ）無機成
分が３０〜９０重量％、好ましくは４０〜８５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、（１１）炭素成分（可燃性有機成分
、？￥化氷水素成分たは未燃カーボン）が７０−１０重
量％、好ましくは６０−１５重１％、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！直
の石炭粉末」である。

すなわち、この発明では、石炭粉末は、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さえ、
また、そのプラスチックス自体が燃焼蒔に溶融して流動
してしまうのを防止し、固形燃料の形状を保持する作用
を持つものであり、前述の組成を有するものであって、
例えば、硬炭（ボタ）、低品位石炭粉末など、および、
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、前記の石炭粉末に含まれている無ａ成分は、石炭
粉末内に含有されて、プラスチックスと均−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あ
るが、 （イ）固形燃料の燃焼速度を適度に押さえる作用（ａ）
燃焼時の固形燃料の発熱量を押さえる作用（ハ）固形燃
ネ１の強度を向上させる作用、および（＝）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５ｉ０２などの珪
素成分、Ａｌ２Ｏ３などのアルミニウム成分、ＣａＯ、
ＣａＯ３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、Ｔｉ０１Ｎａ２０、
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粉末は
、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粉末
は、平均粒子径が０．１〜ｌｏｏｏｇｍ、特に０．５〜
５００　ｐｍ程度である像細なものが、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／石炭粉末）が、０．２〜２
．０　ｇ／ｇ、　４￥に０．３〜ｉ、５ｇ／ｇ程度であ
ることが、圧縮成形体である固形燃料の強度１発熱量、
燃焼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重碩％
、特にｌＯ〜３ＯＩＴｆ量％程度であることが最適であ
る。

この発ＩＪの固形燃料は、プラスチックスおよび石炭粉
末の他に、（ａ）水分、（ｂ）果実の絞りカスなどの植
物性有Ｉａ、成分（植物性ｔａ維酸成分　、　（Ｃ）劣
化した廃潤滑油、廃油など油性成分、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重呈％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
５５型部％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５ｍ■及び長さ５■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を製造する方法は１例えば、プラス
チックスの粉粒体と石炭粉末とを、必要に応じて前述の
木、廃油などと共に、混合・配合して、次いで、二輪押
出し成形機、−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１（
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ｌＯ〜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１−１特に６０〜
ｌＯＯ℃程度にまで到達する。

この発明の圧縮成形体は、径が２〜５０１．特に３〜４
０ｍｍ程度であり、そして長さが２〜５０■、特に３〜
４０ｍ１＋程度である円柱状又は角柱状のベレット状成
形体、または、最大径が２〜５０ａｍ、３〜４０ｋｇ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、圧壊強度（ｆｆ５＋ｓ＋ｗ、長
さ５■である円柱状ペレットの試料）が、１．５　ｋｇ
以上、特に２．０〜５０ｋｇであることが好ましい。

＋ｉｉｊ述の圧縮成形において、プラスチックスと石炭
粉末との配合物に木を多着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ｌｉｒ＆形体内には約１５重ｉＭ％以下、
特にｌＯ重吋％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ｍｒａ成分）をプラスチックスと石炭粉末との配合物
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、その燃焼時に、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１食品
原料などの絞りカスを利用することができ１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存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存（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、固型炭票分
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
、高品位石捗：とは、無機成分の含有率が３０重量％未
満である通常の石’９．ｙ＃、煉炭などである。

この発明では、プラスチックスと石炭粉末と共に、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。

この発すｊの固形燃料の実施例に使用する各原料の配合
例として、次に挙げる配合賃（重發部）の１１；１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、
モ均粒子径が約８０　ｇｒａであるＡＢＳ樹脂粉末（発
熱量：　１００００ｋｃａｌ／ｋｇ　）　、最大長さが
５００４ｍ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　ｐ
−ｍ程度であるポリプロピレン粉末（：５７［；ＬＬ、
　９５００ｋｃａｌ／ｋｇ　）である。

石ｉＲ灰は、約７０玉呈％の無機物質［５ｉ０７　：３
０．３屯ｊ、５％、　Ａｌ２０ｊ　　・１９８毛量％、
その他（Ｆｅ７０３．　Ｉｌｌ：ａｏ　、　ＭｇＯ、Ｔ
ｉＯ、Ｋ２Ｏなど）：各０．５〜３屯ψ％］を含有し、
残部が炭素成分（未燃カーボン）であり　発生８清が２
５００キロカロリー／ｋｇである石炭粉末である。

みかんの絞りカスは、約７６．玉；：％の水分を含んで
おり、乾燥状態での発熱量が４５０２ｋｃａ　ｌ／ｋｇ
である。また、廃油の発熱量は８８００ｋｃａ　ｌ／ｋ
ｇであ。

第　　１　　表 １１．２：０．８二１ １Ｉ　　１．２　：　０．８　：　１．Ｏｍ　　　ｌ　
：　１　：　０．５ ＩＶ　　　１：２：０．５＋３ Ｖ　　　ｌ　　：Ｉ ＶＩ　　　ｌ　　　：１ 実施例１ 配合例ｆの各原料を混合機に供給し、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
／Ｈ１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５■、長さ５躍層である円
柱状ペレット（圧縮成形体、水分の含有率約５重量％）
の固形燃ネ１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〒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゛「し気炉壁
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１Ｒ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、ＦＩｔ、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、ＡＢＳＭＡ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Ｈ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、水分の含有率は約
４．５重量％である）のＩＭ形燃粕を圧縮成型した。

この円柱状ペレットは、実施例１で得られたベレットと
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を第１図および第２表に
示す。

実施例３ 配合例■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（円柱状ベレット）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■（オイルコークスは約５００ｐｍの粒子状の粉
体であり１発８量が８７００　ｋｃａｌ／　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ｍ成形体（円柱状ペレット）の
固形燃料を圧縮成型した。

この円柱状ベレー／　トの性状を第２表に示す。

実施例５〜６ 配合例■または■の各原料を使用して、実施例１と同様
の形状のベレット（圧縮成形体）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１１＋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
られたベレット（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で得られた各ベレット
（固形燃ネ１）、および比較例１で得られたＡＢＳ樹脂
のベレットについて、７００℃での燃焼試験における燃
焼時間の内容を、第１　［Ｎにそれぞれ詳しく示す。

実施例４で１’Ｊられたベレット（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。

第　　２　　表 実施例　　　圧壊強度（ｋｇ）　　　発熱量　燃焼時間
押出方向　直角方向　ｋｃａｌ／ｋｇ　　　秒１　　　
　９．７　　　１２．１　　８０００　　　１２４２　
　　２．２　　　２．０　　８０５０　　　　＋０５３
　　　４３．５　　　３３．５　　５５００　　　１４
５４　　３５以上　　３５以上　　７０００　　　※　
３４５５　　３５以上　　３５以１．　　５２００　　
　　３８６　　　３０以上　　３０以上　　８０００　
　　１０２※印は、９００℃での燃焼試験の結果である
。

［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
さ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。

（１１）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、 （ｉマ）石炭粉末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
ｒ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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチックスと、無機成分３０〜９０重量％及
   び炭素成分７０〜１０重量％である低発熱量の石炭粉末
   とからなる圧縮成形体であることを特徴とする固形燃料
   。
2. （２）石炭粉末が、発熱量が１０００〜４０００キロカ
   ロリー／ｋｇである、石炭の燃焼によって得られた石炭
   灰である特許請求の範囲第１項記載の固形燃料。
3. （３）プラスチックスと石炭粉末との使用量比が０．２
   〜２．０ｇ／ｇである特許請求の範囲第１項記載の固形
   燃料。
4. （４）固形燃料の発熱量が５０００〜８０００キロカロ
   リー／ｋｇであって、しかも、７００℃での固形燃料の
   燃焼時間が６０〜５００秒である特許請求の範囲第１項
   記載の固形燃料。