JP2018158320A - 造粒物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで特許文献3には、サイロの切出部や気送管系の途中で詰まりを抑制するために、造粒機に投入する原料の水分付着量を5%以下とし、更に造粒機の出口温度を100℃以上とするなどに設定することについて記載がある。しかし、特許文献3には、製造する造粒物の均一性を向上させること、特に造粒機の出口温度の変動を抑制して造粒物の均一性を向上させる点について記載が無い。
本実施形態の造粒物の製造方法は、図1に示すように、円周方向に沿って複数の貫通孔5が配列したリング状ダイ2と、リング状ダイ2の内周側に配置されたローラ3とを有し、リング状ダイ2及びローラ3によって、リング状ダイ2の内側に投入された原料10を磨り潰し及び圧縮押し出しを行う、圧縮押し出し工程にて造粒物とする造粒機1を用いた造粒物の製造方法である。また、本実施形態の造粒物の製造方法は、廃プラを含む原料10を乾燥する乾燥工程30と、乾燥工程30で乾燥された原料10を、連続して上記の造粒機1まで搬送し造粒機1に投入する搬送手段と、搬送手段で搬送中の原料10に対し散水可能な散水設備50と、造粒機1の出口温度を取得する出口温度取得手段70と、を備え、出口温度取得手段70に基づく造粒機1の出口温度の温度変動ΔTが5℃以下となるように、散水設備50による散水量を、出口温度に応じて調整する。この調整は、例えば出口温度に基づくフィードバック制御にて行う。
なお、回収された廃プラは、前処理工程20において、除去・選別の処理が行われ、選別後の廃プラが、造粒物の原料10として造粒物製造設備に投入される。また、前処理工程20として、所定の大きさの粒径に廃プラを粉砕する処理が施されている。
造粒物製造設備に投入された原料10は、乾燥工程30にて乾燥処理が施された後に、搬送手段である搬送コンベア40に載せられて造粒機1に向けて連続的に搬送される。これによって、原料10は連続的に造粒機1に投入される。
乾燥工程30は、原料10を加熱し気流を吹き付けて乾燥する処理を施して、原料10の水分付着量を例えば5%以下に調整する工程である。例えば、原料10を加熱した気流を吹き付けて乾燥させる。
ここで、圧縮押し出し工程における摩擦熱によってダイ2内の雰囲気温度が上昇することによる廃プラ原料10の溶融を避けるため、本実施形態では散水にて冷却を行うが、乾燥工程30の出口温度が高ければ、ダイ2内への投入熱量が上昇し、散水原単位の増加につながる。
これに対し、散水後のダイ2に投入前の原料10の温度を40℃以上50℃未満となるように、乾燥工程30の出口温度を設定することが好ましい。発明者らが確認したところ、40℃未満では、原料水分が高く、リング状ダイ2での圧縮負荷電流が、不安定となりうまく圧縮できないそれがあった。このため、ダイ2に投入前の原料温度の最低温度を、40℃と設定することが好ましい。
散水設備50は、搬送コンベア40で搬送中の原料10に向けて複数のノズルから水を噴出することで実現される。本実施形態では、連続散水方式を採用することで、散水されない原料10が無いようにする。
造粒機1は、図1に示すように、円周方向に沿って複数の貫通孔5が配列したリング状ダイ2と、リング状ダイ2の内周側に配置された1又は2以上のローラ3とを有する。図1では、2つのローラ3を配した例である。造粒機1に投入される原料10の粒度をDとするとき、貫通孔5の直径dとの比D/dが1.2〜3.0の範囲であることが好ましい。
リング状ダイ2およびローラ3はそれぞれ軸回転し、リング状ダイ2の内周側に投入された原料10は、リング状ダイ2の内周面とローラ3の周面との間で磨り潰されつつ、貫通孔5内に押し込まれることで圧縮される。そして、原料10は、貫通孔5を通ってリング状ダイ2の外側に押し出される。このようにリング状ダイ2の外側に押し出された原料10は、順次、カッター6によって、所定の長さに切断されることで、造粒物100となる。
ここで、上記の磨り潰し、圧縮押し出し工程における摩擦熱によって、原料10は半溶融となり、造粒後に固化することで、造粒物の強度が高められ、崩壊しにくくなる。しかし、このことは、廃プラがダイ2内で溶融し貫通孔5を閉塞させることに繋がる。このため、本実施形態では、散水設備50で原料10を散水冷却することで、乾燥工程30で温度上昇した原料10の温度を下げてから、造粒機1に投入する。造粒機1の出口温度を100℃以上110℃以下の範囲となるように、散水工程の散水量の範囲を初期設定する。
冷却工程60は、造粒機1で製造した造粒物100を急速冷却する。急速冷却は、造粒後、例えば、ペレットクーラによって造粒物を40℃以下の温度まで冷却するようにする。これによって、製造した造粒物100を急冷・固化させる。
上記のように造粒物製造設備で製造された廃プラからなる造粒物100は、貯留され、適宜、例えば、高炉等の竪型炉に対し羽口から代替原料として吹き込む。すなわち、廃プラからなる粒状物を空気輸送して羽口から吹き込むことで、廃プラをコークス代替品として有効にリサイクル利用する。
また、本実施形態は温度制御部80を備える。
温度制御部80は、出口温度取得手段70が検出した造粒機1の出口温度を入力し、100℃以上110℃以下の範囲で設定した目標出口温度となるように、散水設備50での散水量をフィードバック制御する。フィードバック制御は、例えばPID制御にて実施する。
温度制御部80は、例えば、今までの操業実績から、造粒機1の出口温度が100℃以上110℃以下の範囲の所定出側目標温度になると推定される初期の散水量(単位時間当たりの散水量)を求めて、その初期の散水量となるように散水設備50の散水量の初期値を設定しておく。そして、温度制御部80は、予め設定した出側目標温度と実績出口温度との差分から散水量の変更量を演算し、その演算量を散水変更指令として散水設備50に出力する。散水設備50では、入力した散水変更指令によって散水量を変更する。
なお、温度制御部80は、単純に、出口温度が所定量の勾配以上で上昇していると判定した場合に、散水量増加指令を出力し、出口温度が所定量の勾配以上で下降していると判定した場合に、散水量減少指令を出力するように制御しても良い。
ここで、散水設備50による散水をバッチ処理によって間欠的に散水を行う場合に比べて、連続散水する場合には、トータルの散水量を抑えることが可能になる。
本実施形態では、選別された廃プラからなる原料10が、乾燥工程30で乾燥された後、散水設備50によって連続散水することで造粒機1に投入する原料10を均一に冷却した後に、当該造粒機1に投入されて造粒物100となる。
更に、本実施形態では、造粒機1の出口温度の変動を小さく抑えるために、造粒機1の出口温度に基づき連続散水の散水量をフィードバック制御することで、造粒機1の出口温度の変動を抑えることが出来る。この時、出口温度の温度変化が5℃以下、好ましくは3℃以下となるようにフィードバック制御などによって調整する。
このような、造粒物性状の不均一性に対し、本実施形態では、造粒機1の出口温度変動ΔTを低減すべく、PID制御等による連続散水方式を採用し、被散水造粒物の有無による原料10の不均一性を抑制し、且つ配管詰りの回数を低減させた。
ここで、出口温度を100℃以上に設定して実際に確認したところ、バッチ方式では、散水ノズルの出力が60L/minであったのに対し、連続散水方式とした場合には散水ノズルの出力が30L/minとなり、少量の散水を連続で、かつ均一に原料10に散布することで、出口温度を100℃以上に調整できたことを確認している。
このとき、造粒機1の出口温度が100℃以上110℃以下の範囲に収まるようにして散水した。
具体的には、比較例では、出口温度が107℃以上になったら散水を開始し、その後、出口温度が103℃になったら散水を停止するという条件で間欠的に散水した。
上記の各散水制御による造粒機1の出口温度の実績値の変化を図2に示す。図2(a)は比較例の場合であり、図2(b)が実施例の場合である。
また、上記の各散水制御を長期にわたって採用した場合における、単重、嵩密度、散水原単位の各推移の履歴を図3に示す。この図3の推移は、前半が比較例の場合であり、途中から発明例に切り換えた場合を例示している。
また、散水原単位が比較例では25L/tであったのに対し、実施例では10L/tまで減少し、散水量自体も低減できていることが分かった。ここで、比較例のバッチ方式では、およそ2分の散水と6分の非散水の繰り返しとなっており、造粒物水分は、約0〜10%の範囲で推移していたが、実施例では、造粒物水分が約0〜2%の範囲と水分変動値が縮小した。そして、図2から分かるように、比較例では、造粒機1の出口温度変動ΔTは6℃であったが、実施例では2℃に抑えられて、性状が均一な造粒物が製造されていることが分かった。
2 リング状ダイ
3 ローラ
5 貫通孔
6 カッター
10 原料
20 前処理工程
30 乾燥工程
40 搬送コンベア(搬送手段)
50 散水設備
60 冷却工程
70 出口温度取得手段
80 温度制御部
ΔT 温度変動
Claims (4)
- 円周方向に沿って複数の貫通孔が配列したリング状ダイと、リング状ダイの内周側に配置されたローラとを有し、上記リング状ダイ及び上記ローラによって、上記リング状ダイの内側に投入された原料を磨り潰し及び圧縮押し出しすることで造粒物とする造粒機を用いた造粒物の製造方法であって、
廃プラスチックを含む原料を、連続して上記造粒機まで搬送し上記造粒機に投入する搬送手段と、
上記搬送手段で搬送中の原料に対し散水可能な散水設備と、
上記造粒機の出口温度を取得する出口温度取得手段と、を備え、
上記出口温度取得手段に基づく上記造粒機の出口温度の温度変動が5℃以下となるように、上記散水設備による散水量を、上記出口温度に応じて調整することを特徴とする造粒物の製造方法。 - 上記散水設備による散水を連続散水とし、上記散水設備による散水量について、上記出口温度が増加していると判定すると散水量を増加し、上記出口温度が減少していると判定すると散水量を減少させることで、上記出口温度の温度変動を5℃以下とすることを特徴とする請求項1に記載した造粒物の製造方法。
- 上記出口温度を、100℃以上110℃以下の範囲とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した造粒物の製造方法。
- 上記散水設備による散水の前工程として、原料を加熱・乾燥する乾燥工程を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した造粒物の製造方法。
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