JP2024520431A - 粉末状代替燃料 - Google Patents

Abstract

本発明は、ペレットを粉砕することによって粉末状代替燃料を製造するための方法に関し、このペレットは、（ｉ）廃棄物の総乾燥重量に基づいて４０％超の１つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて３０％超の１つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、廃棄物が、８０重量％超が５ｍｍより大きく、９５重量％超が６０ｍｍより小さい粒径分布を有し、約８重量％以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、（ｉｉ）生産物温度が約８５℃以下になるように、４～８ｍｍの孔及び１０を超える長さ比を有するペレタイザに廃棄物材料を通すステップと、（ｉｉｉ）生産物温度が約１１０℃以上になるように、２～８ｍｍの孔及び１４を超える長さ比を有する第２のペレタイザにペレットを通すステップと、（ｉｖ）ペレットを提供するステップと、（ｖ）ペレットを約３０℃以下の温度に冷却するステップと、によって製造される。粉末状代替燃料は、バルクで、吹込ラインを通して輸送することができる。

Description

本発明は、粉末代替燃料、廃棄物材料からそのような粉末状代替燃料を調製するためのプロセス、及びそれらの使用に関する。

都市廃棄物は、依然として重大な問題である。現在、廃棄物は一般的に分類され、価値のある画分が選別される。しかし、多くの異なる成分が様々な量で存在するために、リサイクルは困難である。更に、プラスチック及び紙（又は一般的にセルロース繊維）の混合物のような混合廃棄物流は、好適な出口が依然として課題である軽質画分である。

そのような軽質画分の使用のうちの１つは、二次燃料とも呼ばれる代替燃料としてのその使用である。この画分を使用する最も安価な方法は、選別後に得られるようなものである。この画分は、フラフ状物質であり、したがって、その名称はフラフである。フラフは輸送が困難である（梱包しない限り、燃料として使用できるフラフ画分を得ることは困難である）。フラフの別の欠点は、フラフが非常に不均質であり、「ローエンド」炉（すなわち、火炎の集中がない炉）でしか燃焼できないことである。

フラフをペレット化して、輸送及び取扱い特性を改善することができる。ペレットは、長距離にわたって容易に輸送することができ、かつ特定の燃料用途においてペレット全体として使用することができるか、又は燃料として使用する前に粉砕することができる。一般に、ペレット又は粉砕されたペレットは、一次燃料（石炭、泥炭又は石油）の部分的代替物として使用することができる。しかしながら、好ましくは一次燃料を完全に置き換えるために、容易に輸送され、更に粉砕することなく使用され、ハイエンド炉で使用され得る代替燃料を提供することは極めて困難であった。

更に、現在、代替燃料は、適合されたバーナー、適合された分配システム、粉砕機などのうちの１つ以上に追加の投資を必要とする。

工業炉の燃焼は、例えば電気の製造において使用されるプロセスである。電気を製造するための炉は、現在使用されている最も要求が厳しく効率的な炉である。高いプロセス安定性を必要とする他の工業炉は、鉄鋼製造における高炉、セメントキルン及び石灰キルンである。

一般に、炉には、粉末状石炭（微粉炭）、石油又はガスが（一次燃料として）供給される。燃料は一般に、多数のバーナー、ランス（又は羽口）を通して供給される。炉が電気を製造するために使用される場合、燃焼熱は蒸気を生成するために使用され、蒸気はタービンを駆動するために使用される。

導入することができる微粉炭の量は、石炭及びコークスの品質、炉の幾何形状、並びに操業慣行に依存する。更に、微粉炭は嵩密度が低く、保存特性が悪い。したがって、石炭は使用直前に微粉化される。微粉炭の主な欠点は、それが再生不可能な供給源からのものであり、したがって、実質的なＣＯ_２排出を引き起こすという事実である。

ＣＯ_２排出の負担を軽減するために、代替燃料、すなわち二次燃料もある程度使用される。そのような代替燃料は、シームレスな処理におけるそれらの使用を可能にする必要がある。代替燃料は、粉砕の前後に輸送可能であるべきである。更に、代替燃料は、それらが良好な燃焼特性（ホットスポットにおいて十分に燃焼し、実質的に完全に燃焼するまでの時間）を示す必要がある火炎中への導入を可能にする必要がある。

ハイエンド工業炉に使用されることが提案されている代替燃料は、プラスチックペレット、混合プラスチック／バイオマスペレット、木材ペレット、下水汚泥ペレットなどである。

プラスチックのみの廃棄物を使用する１つの利点は、一般に、プラスチック廃棄物が低い熱伝導率及び高いエネルギー含量を有するということである。プラスチックのみの廃棄物を使用することの欠点は、例えば、家庭廃棄物、都市廃棄物又は都市廃棄物に由来するそのような混合物が、（リサイクルされた）プラスチック製品を作製するために使用することができる比較的価値のある製品であるということである。更なる欠点は、高い発熱量にもかかわらず、廃プラスチックペレットは、好適な粒径分布が得られるように処理することが困難であるということである。粉砕は温度上昇を引き起こし、低温粉砕が必要となる程度までプラスチックのゴム状挙動を引き起こす。しかしながら、低温粉砕は高価すぎる。

特に混合プラスチック／バイオマスペレットの欠点は、粉砕されたペレットの粉末流動特性が、ミルからバルク輸送コンテナへの輸送、続いてバルク貯蔵コンテナへの輸送、及び続いて使用のために、実質的な処理上の問題を引き起こすようなものであるので、ペレットが炉の近くで粉砕される必要があるということである。特に、粉末は、塊又はタフトを生じさせるかなりの量の繊維材料を有するので、パイプが閉塞される。したがって、ペレットは炉に輸送され、粉砕操作は炉への輸送の直前に行われる。

木材ペレットは、比較的低いエネルギー含量を有し、したがって、ハイエンドバーナーにとってあまり魅力的ではない。更に、木材ペレットの使用は、森林が伐採されるので環境に優しくないことがますます疑われており、一方、乾燥及び輸送は、かなりのエネルギーを必要とする。汚泥ペレットは、木材ペレットに加えて、更に低いエネルギー含量及び比較的高い灰含量を有し、これは欠点である。

代替燃料は、実際には、ハイエンド炉において化石燃料を部分的に置き換えるためにのみ使用される。一般に、実際には、代替燃料の量は、粉炭に対して３０％未満であるが、いずれの場合も５０％未満である。粉炭は、比較的均質な材料であり、石炭の実質的なベース負荷は、廃棄物由来ペレット材料の変動を減衰させる。

国際公開第２０２０／１２７４７３号には、代替燃料を用いてハイエンド炉を１００％燃焼させることを可能にする粒子状材料に粉砕することができるペレットを作製するプロセスが記載されている。

更に、代替燃料が、近くにミルを有する必要なく、炉を有する会社によって容易に使用され得る形態であるプロセスに対する継続的な必要性が存在する。特に、目詰まりを引き起こすことなく輸送パイプを通して複数回吹き込むことができ、複数のバーナーへの均一な分配を可能にする粉末状代替燃料が必要とされている。

国際公開第２０２０／１２７４７３号

本発明の目的は、目詰まりすることなくガスを吹き込むことによってバルク輸送を介してパイプを通して輸送することができ、例えば電気を製造するための現代の装置で使用されるハイエンド工業炉、セメント若しくは石灰キルン、又は高炉を含む全ての炉において化石燃料を確実に置き換えるために使用することができる粉末状代替燃料を提供することである。

第１の態様において、本発明は、粉砕されて輸送に適した自由流動性粉末状燃料を提供することができるペレットを都市廃棄物及び／又は他の廃棄物から製造するプロセスであって、
－（ｉ）廃棄物の総乾燥重量に基づいて４０％超の１つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて３０％超の１つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ
（ｉｉ）に提供される廃棄物が、８０重量％超が５ｍｍより大きく、９５重量％超が６０ｍｍより小さい粒径分布を有し、約８重量％以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
－（ｉｉ）生産物温度が約８５℃以下になるように、４～８ｍｍ、好ましくは４～６ｍｍの孔及び１０を超える長さ比を有するペレタイザに廃棄物材料を通すステップと、
－（ｉｉｉ）生産物温度が約１１０℃以上になるように、２～８ｍｍ、好ましくは４～６ｍｍの孔及び１４を超える長さ比を有する第２のペレタイザにペレットを通すステップと、
－（ｉｖ）直径が２～８ｍｍであり、長さが約３ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が１１０～１３０℃である、ペレットを提供するステップと、
－（ｖ）ペレットを約４０℃以下、好ましくは約３０℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。

本発明の第２の態様は、良好な流動特性を示す粉末が得られるように、当該ペレットを冷却後に例えばハンマーミルで粉砕することを提供する。

本発明の更なる態様は、粉末状代替燃料であって、以下の特性：
－４０～７０重量％の熱可塑性材料と３０～５０重量％の１つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは予め大部分が溶融された、混合物；
－粒子の５０重量％超が１～３．５ｍｍであり、６０重量％超が２ｍｍより小さいような粒径分布；
－４１～４３°の安息角；
－約２２０ｇ／Ｌ以上の嵩密度（タップ）
を有する、粉末状代替燃料に関する。

粉末状代替燃料は、予期せぬことに、閉塞又は処理上の問題を引き起こすことなく、バルクコンテナなどにおける吹込管を通して輸送することができる。

したがって、本発明はまた、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料を約１トン以上、好ましくは約３トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナに関する。

本発明は更に、粉末状代替燃料を輸送する方法であって、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも１キロメートル移動され、コンテナが、約１トン以上、好ましくは約３トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法に関する。

この粉末状代替燃料は、セメントキルン、電気製造プラント及び高炉で使用される炉などの工業炉において、粉炭を完全に置き換えることができる。当該用途において粉炭を部分的にのみ置き換えることも可能であり、それはそのような選択が単純な経済性に基づいている場合があるからである。投入は、石炭／亜炭用に設置された既存の装置を使用して達成することができ、１つ以上のバーナーへの分配は、一般に、追加の投資を必要としない。

本発明の更なる利益及び利点は、詳細な説明において明らかになるであろう。

第１の態様において、本発明は、ペレットを製造するプロセスであって、
（ｉ）廃棄物の総乾燥重量に基づいて４０％超の１つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて３０％超の１つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ（ｉｉ）に提供される前記廃棄物が、８０重量％超が５ｍｍより大きく、９５重量％超が６０ｍｍより小さい粒径分布を有し、約８重量％以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
（ｉｉ）生産物温度が約８５℃以下になるように、４～８ｍｍの孔及び１０を超える長さ比を有するペレタイザに前記廃棄物材料を通すステップと、
（ｉｉｉ）生産物温度が約１１０℃以上になるように、２～８ｍｍの孔及び１４を超える長さ比を有する第２のペレタイザにペレットを通すステップと、
（ｉｖ）直径が２～８ｍｍであり、長さが約３ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍより長いペレットであって、ペレットの生産物温度が１１０～１３０℃である、ペレットを提供するステップと、
（ｖ）ペレットを約４０℃以下、好ましくは約３０℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、プロセスに関する。

廃棄物材料
「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性ポリマーを意味する。本発明のペレットの調製に使用される廃棄物材料は、少なくとも４０％の熱可塑性材料、好ましくは少なくとも４５重量％又は少なくとも５０重量％の熱可塑性材料（例えば約５５重量％又は約６０重量％の熱可塑性材料など）を含む。

一般に、ペレット中のプラスチック材料の量は、約８０％以下、好ましくは７０％以下である。したがって、好適な範囲は、４０～８０重量％のプラスチック、又は最も好ましくは５０～７０重量％のプラスチックを含む。

本明細書で使用される熱可塑性ポリマーの例は、米国特許出願公開第２０１０／０１１６１８１号に列挙されている。典型的には、熱可塑性材料又は成分は、包装材料又は任意のタイプのプラスチック廃棄物であってもよい。

好ましくは、熱可塑性材料の少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも４０重量％、更により好ましくは少なくとも５０重量％、及び最も好ましくは少なくとも６０重量％が、ポリエチレンホモ又はコポリマーである。

本発明で使用される「セルロース系材料」という用語は、例えば、紙、ボール紙、木材、ボール紙、綿、レーヨン及び／又はビスコースなどの織物に関する。本発明で使用される廃棄物材料は、少なくとも３０重量％のセルロース系材料、好ましくは３５重量％以上のセルロース系材料を含む。一般に、セルロース系材料の量は、ペレットの総乾燥重量に基づいて約６０重量％以下、好ましくは約５０重量％以下のセルロース系材料である。好適な範囲は、３０～６０重量％のセルロース系材料、好ましくは３０～５０重量％のセルロース系材料を含む。セルロース系材料は、バイオマスと表すこともできる。

廃棄物材料は、一般に、都市廃棄物又は他の廃棄物流に由来する。混合プラスチック／バイオマス廃棄物（異なるタイプのプラスチック及びバイオマス／紙を含む）は、一般に、「リサイクル不可能な」材料と考えられる。このタイプの廃棄物材料は非常に不均質であると考えられ、連続処理にかなりの困難を引き起こす。本発明のプロセスは、非常に不均質な材料を実質的に均質な材料（ペレットの形態）に変換した。実質的に均質とは、ペレットの体積に等しい試料サイズにおいて、ペレットの破壊時に５重量％未満の別個に認識可能な材料が存在することを意味する。それによって、ペレットの粉砕により、粉砕された材料が得られ、これは様々な処理ステップで取り扱うことができる。

ペレットは、ごみ又は紙リサイクルプラントなどからの廃プラスチック及びバイオマスを選択することによって製造することができる。プラスチック材料とセルロース系材料の必要な混合を達成するために、異なる選択された廃棄物流を組み合わせて使用することが可能である。原料は、最大寸法が５ｃｍ以下、好ましくは４ｃｍ以下のサイズに細断される。更なる実施形態において、原料は、約３．５ｃｍ以下、好ましくは約２．５ｃｍのサイズに細断される。

好ましくは、廃棄物は、８０重量％超が５ｍｍより大きく、９５重量％超が６０ｍｍより小さい粒径分布を有する。好ましくは、９０重量％超が４０ｍｍより小さい。更に好ましい実施形態において、廃棄物は、約２０重量％以上が３０ｍｍより大きいサイズを有するような粒径を有する。

材料は、８重量％以下の水分含有量まで乾燥され、材料は、適切な孔を有するダイを通してプレスされる。好ましくは、第１のダイに供給される材料の水分含有量は、約２％～約５％である。水分含有量が高すぎると、プラスチックの十分な溶融を妨げる可能性がある。これは、プラスチックの十分な溶融を引き起こすのに十分なほど温度が上昇しない可能性があると考えられるからである。

乾燥は細断後に行うことが好ましい。

第１のダイに供給される材料の温度は、好ましくは約３０～５０℃であり、好ましくは約３５～４５℃である。

ペレット化
本明細書で使用するとき、用語「ペレット（pellet）」又は「ペレット（pellets）」は、１つ以上の熱可塑性材料と、１つ以上のセルロース系材料と、を含む本発明のペレットを指すときに使用される。ペレットは、不均質性の程度によって制限されない。

ペレタイザのダイは円筒形のダイであることが好ましいが、平坦なダイも知られており、同様に使用することができる。また、第１の平坦なダイ及び第２の円筒形のダイを使用することができ、又は第１の円筒形のダイ及び第２の平坦なダイを使用することができる。

好ましくは、第１及び／又は第２のペレタイザにおける孔の直径は、４、５又は６ｍｍである。

好ましくは、第１のダイの直径対厚さの比は、１０～１６、好ましくは１２～１４である。

好ましくは、第２のダイの直径対厚さの比は、１４～２０、好ましくは１６～２０である。

好ましい直径対厚さの比は、各ダイの生産物の温度に関しても円滑な動作を可能にする。

好ましくは、第１のダイは、生産物（ペレット）の温度が６０～８０℃であるように操作される。

一般に、操作を容易にするために、第１のペレタイザと第２のペレタイザとの間に緩衝容器が存在するであろう。好ましくは、緩衝容器は、ペレットのレベル及びペレットの温度を測定するための手段を有する。緩衝容器は、好ましくは隔離され、かつ／又は以下に記載されるようなペレットを必要な温度に保つための加熱手段を含む。

第２のダイに供給される材料の温度は、好ましくは約５０～８０℃であり、より好ましくは約６０～７５℃である。

好ましくは、第２のダイは、生産物（ペレット）の温度が１１０～１３０℃であるように操作される。生産物温度は１１５～１２５℃（例えば約１２０℃など）であることが好ましい。

好ましくは、第１のダイの生産物及び第２のダイの生産物の温度の上昇は、約４０℃以上、好ましくは約４５℃以上である。これは、過度に粘着性になることなく、第２のダイ内のプラスチックの適切な溶融を可能にする。

ペレット
ペレットは、一般に４～８ｍｍ、好ましくは６～８ｍｍ、及び最も好ましくは約６ｍｍの範囲内の均一なサイズ範囲（直径）を有する。ペレットの長さは、一般に、３～５０ｍｍ、好ましくは８ｍｍより長く、より好ましくは１０～４０ｍｍ、更により好ましくは１５～２５ｍｍである。

任意の燃料の熱量（heating value）又は発熱量（calorific value）又は発熱量（calorific heating value）は、燃料が完全に燃焼したときに燃料の単位質量当たり又は単位体積当たりに放出されるエネルギーである。この量は、全ての燃焼生成物を元の予燃焼温度に戻し、特に生成された蒸気を凝縮することによって求められる。換言すれば、この量は、特定量の燃料の完全燃焼の間に放出される熱の量である。

熱量測定は、高位発熱量（higher heating value、ＨＨＶ）を測定し、以下の手順を使用する。純酸素を使用して試料を完全に燃焼させ、次いで二酸化炭素及び水を生成する。水は最初に蒸気として生成される。しかしながら、試料全体が燃焼すると（すなわち、試験が完了すると）、水蒸気が凝縮する。この凝縮プロセスにより追加の熱が放出される。技術的には、この追加の熱は、蒸気から液相への水の変換からの潜熱である。試料の燃焼中に放出された熱と、水蒸気の液体への変換中に放出されたその後の熱との組み合わせにより、最大熱を得ることができる。これは、高位発熱量（Higher calorific value、ＨＣＶ）又は高位熱量（Higher heating value、ＨＨＶ）として知られている。

プロセスが生成された水を蒸気状態に維持する場合、潜熱は回収されない。これは、低位発熱量（Lower calorific value、ＬＣＶ）又は低位熱量（Lower heating value、ＬＨＶ）として知られている。ＬＨＶは、燃焼熱のみであり、水蒸気の凝縮中に放出される熱を含まない。ＬＨＶは、熱を電力又はエネルギーに変換するほとんどの燃焼システムにとって重要な測定値である。

ＨＨＶ及びＬＨＶは、燃料のＣＯ_２及びＨ_２Ｏへの完全燃焼に有効である。

ペレットの発熱量（ＬＣＶ）は、一般に、約１９～２８ＧＪ／トンであり、これは、一般に３１～３５ＧＪ／トン（乾燥重量で）の発熱量を有する完全プラスチック材料よりも低い。

好ましくは、塩素のようなハロゲン元素は、１重量％未満、より好ましくは０．３重量％未満の量でペレット中に存在する。この元素の投入量が高いと、ドライ及び／又はウェットガス洗浄システムにおいて腐食を引き起こす可能性があり、加えて、トップガススクラバのドレン水による塩素放出を引き起こす可能性がある。

ペレットの酸素含有量は、好ましくは乾燥重量ペレットの２０～３０ｗ％の範囲である。

ペレットの水素含有量は、好ましくは乾燥重量ペレットの６～８ｗ％の範囲である。

好ましくは、ペレットは最大５重量％の水分を含んでもよい。水分量は２％未満又は１％未満であってもよい。

好ましくは、ペレットの強度は約１０ｋｇｆ以上、より好ましくは約１５ｋｇｆ以上である。一般に、強度は約４０ｋｇｆ以下、多くの場合には約２５ｋｇｆ以下である。しかしながら、例えば最大７０ｋｇｆ以下、例えば６０ｋｇｆ以下の強度を有する、更に硬いペレットを有することも可能である。約３０ｋｇｆ以下の強度を有することが好ましい場合がある。

１回のペレット化によって得られたペレットは、約１５ｋｇｆの硬度を有するが、本発明の方法による２回のペレット化は、硬度を２０ｋｇｆ超、例えば２２ｋｇｆに増加させた。本発明のペレットは、最も好ましくは２０～２５ｋｇｆの硬度を有し、この硬度で非常に好適な粉末が得られ、その長距離輸送が可能であると思われる。この粉末は、プラスチックストランド、フラフ状集塊などによって引き起こされる悪い流動挙動によって引き起こされる問題を示さなかった（又はほとんど示さなかった）。

硬度は、Ａｍａｎｄｕｓ Ｋａｈｌ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ ＫＧ（Ｈａｍｂｕｒｇ）から入手可能なＫａｈｌペレット硬度試験機で測定することができる。Ｋａｈｌペレット硬度試験機は、業界における標準的な試験方法のうちの１つである。

十分な強度は更に、ペレットが比較的高い密度を有するという利点を有し、このことは、ペレット自体の効率的な輸送を可能にする。また、強度は、輸送中に大量の細粒（ｆｉｎｅ）が形成されることを妨げる。

これらのペレットは、予期せぬことに、ペレットの粉砕後に粉末状代替燃料のバルク輸送を可能にする。

本発明にしたがって得られるペレットは、高い嵩密度を有する。本発明によるペレットは、一般に、５００ｇ／Ｌ、好ましくは５２０ｇ／Ｌ以上、更により好ましくは約５４０ｇ／Ｌ以上（例えば約５５０ｇ／Ｌなど）の嵩密度を有する。一般に、密度は６００ｇ／Ｌ以下である。

好ましくは、ペレットは５４０ｇ／Ｌ以上の嵩密度を有する。

粉砕及び粉末状代替燃料
ペレットは、ハンマーミル（例えば、カリフォルニアペレットミルなど、６．４ｍｍ又は３．５ｍｍのスクリーン及び１０８ｍ／秒の先端速度を有する１１．５×２８）で粉砕することができる。

国際公開第２０２０／１２７４７３号によるペレットは、６．４ｍｍスクリーン上で粉砕されると記載されている。スクリーンサイズがより小さいと、そのようなペレットの粉砕を引き起こして、フラフ状材料又はタフトを過剰に生成し、輸送可能性の低下を引き起こす可能性がある。更に、本発明によるペレットは、３．５ｍｍスクリーン上で粉砕することができ、閉塞することなく容易に輸送することができる粉末をやはり製造することができる。

本発明のプロセスで得られた、又は得ることができるペレットは、粉末が良好な流動性を示すように、かつ好ましくは粉末の３０～６０重量％が１～２ｍｍの粒径を有し、８０重量％超が２ｍｍ未満であるように、ハンマーミルで粉砕することができる。

得られる粒子は、好ましくは２２０ｇ／Ｌ以上の嵩密度（タップ）を有する。

ペレットは、ハンマーミルで粉砕される場合、１回ペレット化された材料とは異なり、タフト形成を引き起こすストランド様材料を実質的に含有しない。タフト形成は、流動特性にとって有害であると思われる。

ペレットは、３．１５ｍｍ未満の比較的小さな粒子に粉砕される。一般に、３．１５ｍｍより大きい粒子のパーセンテージは、約１５重量％以下、好ましくは約１０重量％以下、及び更により好ましくは約７．５重量％以下である。

より好ましくは、粉砕材料の９５重量％超、より好ましくは９８重量％超が５ｍｍより小さい。更に、粒子は粉塵状ではない。

（タップ）嵩密度は、以下のように測定される：ある量のペレットを１００ｍＬシリンダー（直径２．５ｃｍ）に注ぎ、存在するペレットの量をグラムで測定する。タッピングは、ビーカーを振動面（０．５ｍｍの垂直振動：２４０回／分）上に５分間置いて、ペレットの体積を測定することによって行う。タップ密度は、グラム量の量を測定された体積で割ったものである。

粉砕は、直径３．５ｍｍの孔を有するスクリーンを有し、先端速度が１０８ｍ／秒であるハンマーミル（カリフォルニアペレットミル、１１．５×２８）で試験される。

粉砕されたペレット（粒子状材料）の嵩密度（タップ）は、一般に２２０ｇ／Ｌ以上、好ましくは２３０ｇ／Ｌ以上である。

好ましくは、粉砕粒子の平均粒径は２．５ｍｍ未満であり、好ましくは１ｍｍより大きい。

２回のペレット化で得られ、輸送に適した材料の安息角は、明確な安息角を有し、これは、一方のダイを通したペレット化で得られるフラフ又は粉砕ペレットの安息角よりも大きい。

粒状材料の安息角は、材料が落下することなく堆積され得る水平面に対する最も急な降下角又は傾斜角である。この角度では、傾斜面上の材料は摺動の境界にある。安息角は、０°～９０°の範囲であり得る。材料の形態は、安息角に影響する。滑らかで丸みを帯びた砂粒は、粗い絡み合った砂ほど急勾配で積み重ねることができない。安息角は、溶媒の添加によっても影響を受ける場合がある。少量の水が粒子間の間隙を埋めることができる場合、鉱物表面への水の静電引力は、安息角、及び土壌強度などの関連する量を増加させる。バルク粒状材料を水平面上に注ぐと、円錐状のパイルが形成される。パイルの表面と水平面との間の内角は、安息角として知られており、粒子の密度、表面積及び形状、並びに材料の摩擦係数に関連する。安息角が小さい材料は、安息角が大きい材料よりも平坦なパイルを形成する。

安息角は２つの方法で測定されている。第１の方法では、５００グラムの材料を、テーブルまでの距離が２０ｃｍであり、漏斗出口の幅が直径３ｃｍである漏斗を通して注いだ。材料は小さな堆積物を形成し、その高さ及び直径を測定することができる。高さと半径から計算される角度を安息角として使用することができる。第２の方法は、傾斜テーブル法であり、この方法では、材料が薄い層状に存在するテーブルを、材料が動き始めるまでゆっくりと傾斜させる。材料が動き始める角度が、安息角である。

２つの方法の結果を次の表に示す。

本発明はまた、粉末状代替燃料であって、以下の特性：
－４０～７０重量％の大部分が溶融された熱可塑性材料と３０～５０重量％の１つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質であり、好ましくは大部分が溶融された、混合物；
－粒子の５０重量％超が１～３．５ｍｍであり、６０重量％超が２ｍｍより小さいような粒径分布；
－４１～４３°の安息角；
－約２２０ｇ／Ｌ以上の嵩密度（タップ）
を有する、粉末状代替燃料に関する。

工業的設定における粉砕は、一般に、ハンマーミル、ジェットミルなどの好適なミルで行われる。好ましくは、ハンマーミルが使用される。

輸送
粉末状代替燃料は、予期せぬことに、処理上の問題を引き起こすことなく、バルクコンテナなどの吹込管を通して輸送することができる。吹き込みによる輸送は、ガスを用いて行うことができる。ガスは、好ましくは空気又は煙道ガスのような二酸化炭素リッチガスのような任意の好適なガスであり得る。更に、処理上の問題を伴わずにコンベヤベルトを使用することができる。

したがって、本発明はまた、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料を約１トン以上、好ましくは約３トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナに関する。

輸送コンテナは周知であり、好ましくは、道路輸送用バルクキャリア、船舶、鉄道輸送時に配置され得るバルクキャリア、又は道路輸送用コンテナキャリアのような標準的なコンテナである。例えば、９０ｍ^３のウォーキングフロアコンテナを使用することができ、これはコンベヤを通して充填することができ、コンベヤを介して、又は吹込装置を用いて空にすることができる。更に、６０～６５～９０ｍ^３のサイロコンテナが利用可能であり、これは例えば吹込管を通して充填／空にすることができる。例えば、６ｍタンクタイプのコンテナは、約２６トンの公称積載容量で使用することができる。嵩密度が例えば２２０ｋｇ／トンである場合、約５．５～６トンの材料をこのようなコンテナに積み込むことができる。１２ｍのコンテナは、２倍の量を積み込むことができる。輸送コンテナは、約５～２０トンの材料を収容することが好ましい。

輸送コンテナは、例えば、最大２０，０００トンのバルク容量を有する全船であり得る。

本発明は更に、粉末状代替燃料を輸送する方法であって、本明細書に記載されるようなバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも１キロメートル移動され、コンテナが、約１トン以上、好ましくは約３トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法に関する。

本発明の好ましい実施形態では、微粉化された代替燃料は、輸送車両から、燃料を使用する炉の近くのバルクサイロに吹き込むことができる。

使用
この粉末状代替燃料は、セメントキルン、石灰キルン、電気製造プラント及び高炉で使用される炉などの工業炉において、粉炭を完全に置き換えることができる。当該用途において粉炭を部分的にのみ置き換えることも可能であり、それはそのような選択が単純な経済性に基づいている場合があるからである。投入は、石炭／亜炭用に設置された既存の装置を使用して達成することができ、１つ以上のバーナーへの分配は、一般に、追加の投資を必要としない。

粒子は、好ましくは、約１２００℃～約２５００℃の範囲の断熱火炎温度及び１２８０～２０００Ｎｍ^３／ｋｇ^＊１０００の範囲の空気量で工業炉の火炎中に吹き込まれる。温度は、一般に、工業炉のタイプに依存する。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細かつ具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。

実施例
実施例１～２
約４８％のプラスチック、約４２％のバイオマス、約６％の他の材料、及び約４％の水分を含有するＲＤＦを用いて一連の試験を行った。

第１のペレット化ステップは、６ｍｍの孔及び７２ｍｍの長さ（アスペクト比は１２）を有するダイを通して行った。ダイ速度は約２００ｒｐｍであり、第１のペレット化ステップ後に得られたペレットは約７０℃の温度を有していた。

第２のペレット化ステップは、ペレタイザに入る生成物の入口温度が約５０～６０℃の温度を有するように、第１のペレット化ステップの直後に実行した。第２のペレタイザは、直径６ｍｍ、長さ１０２ｍｍ（比は１７）の孔を有するダイを使用した。長さ約２５～３５ｍｍのペレットの出口温度は約１２０℃であった。

２回ペレット化されたペレットは、約５２０ｇ／Ｌの嵩密度を有していた。粉砕は、０３，５ｍｍの孔を有するスクリーンを備えたハンマーミル（１０８Ｈｚの速度の垂直スピンドルミル）を用いて行った。

実施例１及び２の生成物を、ＤＩＮ１８１２３：２０１１－０４及びＤＩＮ－ＥＮ１５１４９－１＆－２：２０１１－０１の方法に従って粒径分布について分析した。０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３．５ｍｍ及び＞３．５ｍｍにわたるふるい分画により、以下の結果が得られた。

これらの結果から、０３，５ｍｍの孔を有するスクリーンを備えたハンマーミルで二重ペレット化ペレットを粉砕すると、５０重量％超の粒子が１～３．５ｍｍであり、６０重量％超の粒子が２ｍｍより小さい粒径を示したようである。

実施例３
実施例２からの生成物を５０トンの量で調製した。約３トンの生成物をバルクトレーラに吹き込み、５０ｋｍにわたって輸送し、管を通して加圧空気で再び空にした。全ての生成物は、標準的なバルク輸送システムを使用して単純な圧縮空気によって積み込み及び積み降ろしすることができた。

Claims (15)

1. ペレットを製造するための方法であって、
   （ｉ）廃棄物の総乾燥重量に基づいて４０％超の１つ以上の熱可塑性材料と、廃棄物の総乾燥重量に基づいて３０％超の１つ以上のセルロース系材料とを、含む廃棄物材料であって、ステップ（ｉｉ）に提供される前記廃棄物が、８０重量％超が５ｍｍより大きく、９５重量％超が６０ｍｍより小さい粒径分布を有し、約８重量％以下の含水量を有する、廃棄物材料を提供するステップと、
   （ｉｉ）押し出し温度が約８５℃以下になるように、４～８ｍｍの間の孔及び１０を超える長さ比を有するペレタイザに前記廃棄物材料を通すステップと、
   （ｉｉｉ）押し出し温度が約１１０℃以上になるように、２～８ｍｍの間の孔及び１４を超える長さ比を有する第２のペレタイザにペレットを通すステップと、
   （ｉｖ）直径が２～８ｍｍの間であり、長さが約３ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍより長いペレットであって、前記ペレットの押し出し温度が１１０～１３０℃である、ペレットを提供するステップと、
   （ｖ）前記ペレットを約４０℃以下、好ましくは約３０℃以下の温度に冷却するステップと、を含む、方法。
2. 第１のダイに供給される前記材料の水分含有量が、約２％～約５％の間である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１及び／又は第２のペレタイザにおける前記孔の直径が４～６ｍｍである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１のダイの直径対厚さの比が、１０～１６の間、好ましくは１２～１４の間である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２のダイの直径対厚さの比が、１４～２０の間、好ましくは１６～２０の間である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１のダイが、前記押し出し温度が６０～８０℃の間であるように操作される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２のダイが、前記押し出し温度が好ましくは１１５～１２５℃の間であるように操作される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１のダイの前記押し出し温度及び前記第２のダイの前記押し出し温度の上昇が、約４０℃以上、好ましくは約４５℃以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１のダイに供給される前記材料の温度が、約３０～５０℃の間、好ましくは約３５～４５℃間である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第２のダイに供給される前記材料の温度が、約５０～８０℃の間、好ましくは約６０～７５℃の間である、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１～１０のいずれか一項によって得ることができるペレットを粉砕することによって粉末状代替燃料を提供するための方法。
12. 粉砕が、ハンマーミル、ジェットミル、ローラーミル又はボールミル、好ましくはハンマーミルで実行される、請求項１１に記載の方法。
13. 粉末状代替燃料であって、以下の特性：
    ａ．４０～７０重量％の熱可塑性材料と３０～５０重量％の１つ以上のセルロース系材料との混合物であって、好ましくは実質的に均質である、混合物；
    ｂ．粒子の５０重量％超が１～３．５ｍｍの間であり、６０重量％超が２ｍｍより小さいような粒径分布；
    ｃ．４１～４３°の間の安息角；
    ｄ．２２０ｇ／Ｌ以上の嵩密度（タップ）
    を有する、粉末状代替燃料。
14. 請求項１１又は１２に記載の方法によって又は請求項１３に従って得ることができる粉末状代替燃料のバルクを約１トン以上、好ましくは約３トン以上有する、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ。
15. 粉末状代替燃料を輸送する方法であって、請求項１１又は１２に記載の方法によって又は請求項１３に従って得ることができるバルク粉末状代替燃料が、道路、列車又は船舶交通用の輸送コンテナ内で少なくとも１キロメートル移動され、前記コンテナが、約１トン以上、好ましくは約３トン以上のバルク粉末状代替燃料を有する、方法。