JP2954990B2

JP2954990B2 - 廃棄物による固形物燃料の製造方法

Info

Publication number: JP2954990B2
Application number: JP2193798A
Authority: JP
Inventors: 統雄畔上; 昭三鈴木
Original assignee: PU RANDO KENKYUSHO KK
Current assignee: PU RANDO KENKYUSHO KK
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH0480296A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば一般家庭あるいは事業所などから
排出されるごみなどの廃棄物を処理して、再度燃料とし
て使用できるようにする廃棄物による固形物燃料の製造
方法に関する。

（従来の技術）従来、例えば一般家庭あるいは事業所などから排出さ
れるごみなどの廃棄物は、近年益々増加傾向にあり、こ
の廃棄物を処分するのにどの工業化諸国においても頭を
悩ませているのが現状である。

この廃棄物は、従来可燃性ごみと不燃性ごみに大まか
に区分され、可燃性ごみはごみ処理場に運搬されて処分
され、不燃性ごみは破砕されて可燃物，不燃物，鉄類な
どに選別されるか、あるいはそのまま埋立地に運搬され
て埋立処分されているのである。いずれの場合において
も、環境汚染の危険性が高い。特に、焼却の場合、しば
しば廃棄物中に含まれている有害物質或いは廃棄物の燃
料過程で生ずる有害物質が排ガス処理装置で十分に処理
除去できず大気中に放出する可能性がある。したがっ
て、ごみなどの廃棄物の焼却処理に関しては、非常に厳
しい規制がある。

そこで、廃棄物処理業者などでは、上述したごとく単
に廃棄物を焼却したり、あるいは埋立地に処分するので
はなく、廃棄物を再利用できないか種々研究を重ねてき
た結果、廃棄物を処理して燃料として再利用すべく開発
が行われている。

すなわち、ごみなどの廃棄物における組成を調査して
みると、紙、ダンボール，繊維類が25〜45％（重量基
準、以下同じ），ゴム・プラスチック類が７〜11％，厨
芥その他の可燃物が７〜18％，鉄類，アルミ，ガラス，
土，石，区分不可能な複合物が５〜15％で、残りが水分
となっていて、低位発熱量として2000〜2500Kcal/kgを
有している。

したがって、廃棄物を処理して使用すれば充分なエネ
ルギーを有する燃料をなることが知られているので、各
国の関係機関によって、燃料として再利用すべく開発が
試みられている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したごとく、廃棄物を燃料として再利
用する手段を各機関が試みてきているが、今だ充分に完
成した固形物燃料ができていない。すなわち、ごみなど
の廃棄物を単に破砕して不燃物を取除く方法が用いられ
ているが、腐敗物が完全に取除かれていないから、貯蔵
中に微生物によって分解し、長期の貯蔵ができないと共
に、悪臭，可燃性ガスが出てガス爆発を起こすなどの問
題が新たに生じたのである。これを避けるため、破砕、
選別した後、更に乾燥し、圧縮成形する方法も試みられ
ているが、長期間の貯蔵中に吸湿し、同様な問題が生じ
てくる。また、廃棄物中に含まれるプラスチックを溶融
させるなどして強固なブリケットとする方法も試みられ
ているが、燃料性の悪い固形物燃料しか得られていな
い。さらに、基本的にごみ中には、燃焼性の窒素，揮発
性の塩素，硫黄などが含まれているため、これまではご
みからクリーンな燃料の製造が難しかった。

この発明の目的は、上記問題点を改善し、腐敗性を取
除き、長期貯蔵ができ、しかも悪臭やガス爆発を起さな
いようにすると共に、燃料性がよく、クリーンな燃料を
得るようにした廃棄物による固形燃料の製造方法を提供
することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明は、60℃以上10
0℃以下の温度で加熱した混合貯留反応器に、予め破砕
された廃棄物とクイックライムを含んだ添加剤を投入し
て混合加熱反応させ、脱気後、圧縮成形し、さらに乾燥
して固形物燃料を得る廃棄物による固形物燃料の製造方
法である。

また、前記製造方法において、クイックライムを廃棄
物に対して２〜５重量％、好ましくは３重量％混合する
ことが望ましい。

脱気を加熱して行うこと、さらにこれを熱風の吹き込
みによってなすことが望ましいものである。

また、乾燥は炭酸ガスを含むガス中で、130℃以上230
℃以下で行ない、炭酸カルシウムを生成させること、お
よび乾燥後篩分を行い一定寸法以下の固形物燃料を混合
反応工程に還流させ高品質の固形物燃料を得ることが、
望ましい。

（作用）この発明の廃棄物による固形物燃料の製造方法を採用
することにより、予め破砕された廃棄物は、ごみなどの
廃棄物を第１粗破砕機で破砕すると共に不燃物を選別除
去し、次いで第２破砕機で破砕すると共に例えば上述の
複合材中に含まれている不燃物を選別除去し、さらに、
破砕された廃棄物に適宜な量のクイックライムを含んだ
添加剤を投入し、第３細破砕機で破砕することによっ
て、破砕された廃棄物と添加剤が混ぜられたものとして
得られる。

こうして得られた破砕された廃棄物と適宜な量のクイ
ックライムを含んだ添加剤の混合物を60℃以上100℃以
下の温度で加熱した混合貯留反応器に投入せしめること
によって、廃棄物中の水分とクイックライム（CaO）が
反応してCa（OH）_２となり、反応熱によって温度が上昇
しながら、反応が進み、貯留しながら混合して品質が均
一化した破砕された第１生成廃棄物が得られる。この得
られた第１生成廃棄物を混合脱気反応器に投入し、更
に、適宜な量のクイックライムを含んだ添加剤を添加す
ると同様な反応によって温度が上昇し、水蒸気とアンモ
ニアを含む反応ガスが発生するので、これを排除する。
なお、この工程は添加剤を添加せず、混合脱気反応器中
に熱風を吹き込むか、他の適当な方法によって廃棄物を
加熱することによって反応ガスを発生させることもでき
る。このようにして得られた第２生成廃棄物を圧縮成形
機に投入し、粒状に成形された第３生成廃棄物を得る。
次いで、第３生成廃棄物を乾燥中和反応器に投入して乾
燥せしめ、さらに篩分器にて篩分して固形物燃料が得ら
れる。

前記工程において、第２生成廃棄物，第３生成廃棄
物，あるいは篩分された粉体を必要に応じて、かつ必要
な量だけ前記混合貯留反応器に還流せしめることによっ
て、効率的な固形物燃料が得られる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図を参照するに、例えば一般家庭あるいは事業所
から排出されるごみなどの廃棄物Ｗは、紙，段ボール，
繊維類などの可燃物と、鉄，アルミ，ガラス，土，石な
どの不燃物と、これらに含まれる水分などで構成されて
おり、トラック，パッカー車などの運搬車などで運ばれ
てきて、一旦ホッパー１に投入される。このホッパー１
から必要な量だけ、必要な時期に第１粗破砕機３に投入
される。

第１粗破砕機３は例えば油圧低速駆動型の引裂き粗破
砕機で、具体的な構造は公知であるため、詳細な説明は
省略するが、回転数がそれぞれ異なる２又は３軸を有
し、各軸の外周にはそれぞれ複数の刃が備えられてい
る。

而して、投入された廃棄物を、回転数がそれぞれ異な
る２又は３軸の回転引裂刃によりくわえ込み、引裂き、
強固なものまで突き破って、低速、高トルクの油圧駆動
によりゆっくり引裂かれ、本体下部の排出口から排出さ
れる。なお、この第１粗破砕機３の駆動は油圧駆動方式
となっており、可変吐出アキシャルピストンポンプを使
用することにより、通常負荷時は、高速，低トルクに
て、負荷増大時に低速，高トルク運転と負荷に応じて軸
回転数を可変とすることができるため、破砕負荷につい
ては、常時最適状態にて運転制御が可能となっている。

この第１粗破砕機３で粗破砕された第１廃棄物W₁は、
例えばベルトコンベアなどからなる第１選別機５に送ら
れる。この第１選別機５には磁選機が備えられていて、
その磁選機により鉄などの金属が除去される。また、第
１選別機では、ビン，ブロックなどの中形無機物が選別
されて除去される。

第１選別機５で金属，無機物が除去されると、第１廃
棄物W₁は第２破砕機７に送られる。第２破砕機７は例え
ばハンマミルなどからなっており、この第２破砕機７で
廃棄物W₁はさらに細かく破砕される。

第２破砕機７で細かく破砕された第２廃棄物W₂は、例
えば磁選機，篩分器，比重差分離機などからなる第２選
別機９に送られる。この第２選別機９では、第１選別機
５で除去しきれなかった細かな金属や無機物が除去され
て、第３細破砕機11に送られる。

第３細破砕機11に第２選別機９で選別された第２廃棄
物W₂と共に適宜な量のクイックライムを含んだ添加剤が
投入される。第３細破砕機11は、例えばリンググライダ
ーミルなどを用い、細かな第２廃棄物W₂がさらに細破砕
物状の第３廃棄物W₃になると共にクイックライムと第３
廃棄物W₃が均一に混合し接触される。接触すると、クイ
ックライムのCaOが第３廃棄物W₃に含まれている水分（H
₂O）と反応してCa（OH）_２となり、このCa（OH）_２が固
体である第３廃棄物W₃中に分散される。この反応は第３
細破砕機11内ではじまり、次の混合貯留反応器13内で完
了する。このクイックライムの投入量は廃棄物の投入量
に対して２〜５％、好ましくは３％程度を投入する。

第３細破砕機11で均一に破砕された第３廃棄物W₃と適
宜な量のクイックライムが混合貯留反応器13に投入され
る。混合貯留反応器13は、例えば回転式６角ミキサ，リ
ボンミキサ，あるいは移動スクリュー式撹拌機などから
なっていて、貯留されながら一定時間混合される。この
混合貯留反応器13を熱風や加熱チューブでもって加熱せ
しめることにより、反応速度を速くさせることができ
る。密閉状態下、温度60℃以上100℃以下で反応時間は1
5分程度で可能であるが、１時間以上行なうのが好まし
い。

この混合貯留反応器13で反応して生成された第１生成
廃棄物W₄と必要に応じて適宜な量のクイックライムを含
んだ添加剤が混合脱気反応器15に投入されて、混合反応
されると共に、アンモニアなどを脱気する。すなわち、
廃棄状態下、前記温度より少なくとも５℃以上高い温度
で５分間以上行なうのが好ましい。次いで、反応された
第２生成廃棄物W₅を圧縮成形機17に投入して、圧縮作用
によって密度を高めた上で、押出して粒状に成形され
る。この圧縮成形機17で粒状に成形された第３生成廃棄
物W₆は乾燥中和反応器19に投入される。この乾燥中和反
応器19では、温度を130〜230℃まで上げ、殺菌を行な
い、熱化学変化を完了させると共に、水分を除くと同時
に、添加剤由来のアルカリ（Ca（OH）_２）などをCO₂ガ
スで中和し固化させる。

すなわち、混合貯留反応器13から乾燥中和反応器19ま
での間で次のような作用が生じる。

有機質中に含まれる蛋白質，糖質，脂質は熱と添加剤
に含まれるアルカリの作用によって変性し、一部は加水
分解される。アルカリの作用と機械的作用により、紙，
木材，植物残渣などが、繊維状にほぐれると共に細菌は
死滅する。

また、有機質の腐敗又は分解によって生じた酸性物質
（H₂S,有機酸など）は中和され、アンモニアは揮発する
と共に、水分が蒸発し、廃棄物は乾燥される。

クイックラムから生成されたCa（OH）_２は、乾燥ガス
中のCO₂で中和され、不溶性のCaCO₃が生ずると共に、廃
棄物は、これに被覆される。

最終的には、添加剤は脱水とCaCO₃生成で固結し、他
の物質を結びつけ、破砕された廃棄物は、低水分とCaCO
₃の被覆により生物学的に安定化される。

このようにして得られた粒状の廃棄物は、篩分器21で
篩分されて固形物燃料として取出されるのである。

この篩分器21で篩分された固形物のうち、一定の大き
さより小さい固形物は、一定の大きさを満たすために、
混合貯留反応器13に還流されて再度投入される。

前記混合貯留反応器13で貯留されながら混合された第
１生成廃棄物W₄は、混合脱気反応器15に投入される前
に、品質の安定化がチェックされて、例えばpH値の変動
など一定の品質に達成していなければ、混合貯留反応器
13に還流される。この還流される比率は、混合貯留反応
器13における反応時間、反応条件により異なるが、最大
50％還流させれば充分である。要は、第１生成廃棄物W₄
の品質が一定の品質を満足すると、混合脱気反応器15に
投入される。

また、混合脱気反応器15で反応された第２生成廃棄物
W₅は、圧縮成形器17に投入される前に、pH値および排ガ
ス中のアンモニア濃度を測定し一定の反応達成率が維持
されているかどうかのチェックが行なわれて、一定の反
応達成率が達成されていなければ、混合貯留反応器13に
還流される。したがって、一定の反応達成率を維持した
第２生成廃棄物W₅だけが圧縮成形機17に投入されるので
ある。

このように、混合貯留反応器13で反応された第１生成
廃棄物W₄,混合脱気反応器15で反応された第２生成廃棄
物W₅あるいは乾燥中和反応器19で乾燥・中和されて篩分
器21で篩分された固形物が、一定の物質的組成、一定の
反応達成率および一定の大きさになるまで何回でも還流
されるようにしてあるから、最終的に得られる固形物燃
料は均質でクリーンな燃料として取出すことができる。

第３細破砕機11から混合脱気反応器15までの工程で、
クイックライムを含んだ添加剤を、その各工程で必要な
量だけ投入し、化学反応させて、腐敗性，悪臭を取除く
と共に、生物学的に安定化してあるから、得られた固形
物を燃料として長期貯蔵することできると共に、メタン
ガスが発生してガス爆発などが起きることなく、安全な
燃料として使用することができる。

なお、この発明は、前述した実施例に限定されること
なく、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で
実施し得るものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、こ
の発明によれば、特許請求の範囲に記載されたとおりの
構成であるから、ごみなどの廃棄物からクリーンな燃料
となる固形物燃料を得ることができる。また、この得ら
れた固形物燃料は、クイックライムを含む添加剤と廃棄
物が加熱反応処理され、その反応達成率が確実で高く、
物理的，化学的，生物学的に安定化されているので、長
期貯蔵することができる。さらに、ガス爆発や粉じん爆
発が発生しない、安全な燃料を提供することができる。

しかも、必要に応じ各工程で充分な特性が得られてい
ない場合には還流させることもでき、品質の安定した燃料を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する一実施例であり、収集され
た廃棄物から固形物燃料を得る概念的な工程を示す図で
ある。１……ホッパー、３……第１粗破砕機、５……第１選別
機、７……第２破砕機９……第２選別機、11……第３細破砕機、13……混合貯
留反応器 15……混合脱気反応器、17……圧縮成形機、19……乾燥
中和反応器 21……篩分器、CaO……クイックラムを含む添加剤

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10L 5/46 - 5/48 B09B 3/00 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】60℃以上100℃以下の温度で加熱した混合
貯留反応器に、予め破砕された廃棄物とクイックライム
を含んだ添加剤を投入して混合加熱反応させ、脱気後、
圧縮成形し、さらに乾燥して固形物燃料を得ることを特
徴とする廃棄物による固形物燃料の製造方法。
【請求項２】クイックライムを廃棄物に対して２〜５重
量％混合することを特徴とする請求項（１）に記載の廃
棄物による固形物燃料の製造方法。
【請求項３】脱気を加熱して行うことを特徴とする請求
項（１）〜（２）のいずれかに記載の廃棄物による固形
物燃料の製造方法。
【請求項４】脱気を熱風を吹き込み行うことを特徴とす
る請求項（１）〜（３）のいずれかに記載の廃棄物によ
る固形物燃料の製造方法。
【請求項５】乾燥を炭酸ガスを含むガス中で、130℃以
上230℃以下で行い、炭酸カルシウムを生成させること
を特徴とする請求項（１）〜（４）のいずれかに記載の
廃棄物による固形物燃料の製造方法。
【請求項６】一定寸法以下の固形物燃料を混合加熱反応
工程に還流させることを特徴とする請求項（１）〜
（５）のいずれかに記載の廃棄物による固形物燃料の製
造方法。