JP5084274B2 - 廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物の熱分解処理により生じる炭化物とプラスチックを主原料として固形燃料化する、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置に関するものである。

近年、可燃性の廃棄物を処理する方法のうち、廃棄物を焼却炉で燃焼するようにした燃焼方式に代るものとして、廃棄物を加工することにより資源として再生させて利用することが提案されており、かかる廃棄物の資源化の一つとしては、上記廃棄物中の可燃成分を燃料（熱源）として再利用する、所謂、サーマルリサイクルを図るものがある。

この種の廃棄物中の可燃成分を燃料として再利用するために提案されている手法の一つとしては、都市ごみ等の廃棄物（一般廃棄物）を原料として破砕、選別、圧縮成型等の工程を経てごみ固形化燃料（Refuse Derived Fuel：以下、ＲＤＦという）を製造し、該Ｒ
ＤＦを必要に応じて貯留、搬送して、発電用やその他各種の燃焼炉（焼却炉）にて燃料として利用するものがある。しかし、上記ＲＤＦは、原料としているものが一般廃棄物であることから、組成のばらつきが大きく、そのため、燃焼時の発熱量が不安定になるおそれがあって、品質を安定化させることが難しいと云われていた。又、原料とする一般廃棄物に厨芥類等が含まれているときには腐敗の問題が懸念されるため、石灰等を別途添加してｐＨを調整する必要があった。更に、原料に塩化ビニル等の塩素含有プラスチックが含まれている場合は燃焼時に塩化水素ガスやダイオキシン類が発生する虞があるため、その対策が必要とされること等の問題が懸念されていた。しかも、燃焼時の発熱量が比較的低いことから、燃料としての利用価値はあまり高くないというのが実状である。

そのため、廃棄物中の可燃成分を利用してより発熱量の高い燃料化を図るための手法として、上記都市ごみ等の一般廃棄物に比して排出源がより明らかな産業廃棄物としての紙（古紙）とプラスチック（廃プラスチック）や、一般廃棄物中から選別された古紙と廃プラスチックを原料として高発熱量の固形燃料（ＲＰＦ：Refuse Paper＆Plastic Fuel）を製造するようにしたものが近年着目されてきている。

上記ＲＰＦは、たとえば、再生困難な古紙と、塩化ビニル等の塩素含有プラスチックを除去した廃プラスチックとをそれぞれ破砕した後、混合し、該古紙破砕片と廃プラスチック破砕片の混合物を、所要形状に押出成型（圧縮成型）させることによって製造するようにしてある。これにより、上記ＲＰＦは、古紙と廃プラスチックという品質の比較的安定した原料を使用することに起因して、燃料としての品質の安定化を図ることができると共に腐敗の虞を解消でき、又、プラスチックを含んでいるため化石燃料の代替燃料として使用可能な程度まで熱量を高めることができて、燃料としての利用価値を高めることができるものとなる。更には、古紙と廃プラスチックとの混合割合を変化させることによって発熱量を調整することも可能とされている。

更に、上記ＲＰＦと同様の古紙と廃プラスチックに加えて、より広範な可燃性の廃棄物を原料として固形燃料化を図る手法として、以下のような手法も提案されてきている。すなわち、図２及び図３に示す如く、主に家庭から排出されるごみに代表されるような可燃ごみ（廃棄物）ａを、先ず、炭化工程ＳＴ１にて、図示しない炭化装置（熱分解炉）に装入して、蒸し焼きにすることにより炭化させてごみ炭（炭化物）ｂとする。次に、混合工程ＳＴ２にて、上記ごみ炭ｂと廃プラスチックｃと古紙ｄとを所定の重量比で混合した後、該混合物を、破砕工程ＳＴ３にて所要の大きさに破砕する。次いで、得られる破砕物を、圧縮工程ＳＴ４にて、圧縮に伴って発生する摩擦熱等により含まれている廃プラスチックｃが軟化するまで圧縮すると共に、該圧縮された圧縮物を、整粒工程ＳＴ５にて所要形状に整粒（成型）して固形燃料化するものである。

具体的には、上記圧縮工程ＳＴ４及び整粒工程ＳＴ５は、図３に示す如き一つの圧縮・整粒装置ｅにて行うようにしてある。すなわち、図３に示す圧縮・整粒装置ｅは、ケーシングｆ内に、周壁面に多数のダイ孔ｈを有してなる回転ドラム状のダイ（リングダイ）ｇと、上記ダイｇに内接して該ダイｇを支えると共に回転させるローラｉ，ｊと、上記ダイｇの外周面に沿って配置したカッタｋと、上記ダイｇの内側へ上記破砕工程ＳＴ３にて破砕処理された破砕物ｌを投入する投入ダクトｍとからなる構成としてある。これにより、上記投入ダクトｍを通してダイｇの内側に投入された破砕物ｌが、ローラｉ，ｊで強く押されることによりダイ孔ｈへ押し込まれて、この際生じる摩擦熱による発熱により上記破砕物ｌ中に含まれている廃プラスチックｃの破砕片を軟化させて、ごみ炭ｂや古紙ｄの破砕片と融合させて一体化させるようにすると同時に、このダイ孔ｈへの押し込みに伴って、既にダイ孔ｈに入っていた破砕物ｌが、該ダイ孔ｈよりダイｇの外周側へはみ出すように押し出されるようにし、このはみ出た部分の破砕物ｌがカッタｋにより切断されることによって、一定の径で且つ一定の長さ寸法に製粒された固形燃料（廃棄物の炭化物と紙・プラスチックの混合燃料：Ｃ−ＲＰＦ）ｎが製造されるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、プラスチックは、近赤外線を照射して、その反射光をスペクトル解析することによって吸光度を算出すると、プラスチックの材質ごとにそれぞれ特有の吸光度特性を有していることが知られている（たとえば、特許文献２参照）。そこで、このことを利用して、廃プラスチックに対して近赤外線を照射し、その反射光をスペクトル解析して得られる吸光度特性から、該廃プラスチックの材質を特定することが可能であり、たとえば、廃プラスチックのケミカルリサイクルを図る場合に、或る特定の材質の廃プラスチックのみを選別して回収するようにしたり、後に焼却処理する廃プラスチックに含まれている塩化ビニル等の塩素含有プラスチックを、選別して予め除去すること等が行われるようになってきている。

なお、広く一般に用いられているプラスチックのうち、ポリエチレンは、生産量が多く、フィルム状の形態で多く使用されている。又、ポリエチレンは、１１０℃程度で軟化する熱可塑性プラスチックであって、上記１１０℃程度という軟化温度は、他の材質の熱可塑性プラスチックに比して低い温度となっている。

特開２００１−２４０８８２号公報 特開２００１−１３０６９号公報

ところが、特許文献１に記載された固形燃料ｎを製造する手法は、ごみ炭ｂと廃プラスチックｃと古紙ｄの混合物の破砕物ｌを、圧縮・整粒装置ｅにおけるダイｇのダイ孔ｈを通すことによって圧縮成型するようにしてあるが、この圧縮成型は、具体的には、上記破砕物ｌをローラｉ，ｊによりダイｇの内側よりダイ孔ｈへ押し込んで外周側へ順次押し出すときに、該ダイ孔ｈの押し出し抵抗により上記破砕物ｌに大きな摩擦熱を発生させ、この大きな摩擦熱によって破砕物ｌ中の廃プラスチックｃが軟化されて接着作用を発生するようにし、この接着作用を生じた廃プラスチックｃをバインダとして機能させることにより、固形燃料ｎを所要形状に成型できるようにしてある。よって、上記固形燃料ｎを圧縮成型により製造するときには、上述したように圧縮成型材料である上記破砕物ｌ中に含まれている上記廃プラスチックｃを軟化させてバインダとして機能させる必要があるため、たとえば、原料とする廃プラスチックｃの排出元が変わること等に伴って、該廃プラスチックｃの材質が変化して、その軟化温度が変化すると、上記破砕物ｌの圧縮成型時に要求される温度条件が変化して圧縮成型の容易性が変化したり、あるいは、成型された固形燃料ｎ中における廃プラスチックｃを介した接着強度が変化する可能性があるというのが実状である。

又、従来、ＲＰＦを製造するための原料となる廃プラスチックとして、予め塩化ビニル等の塩素含有プラスチックを除去してある廃プラスチックを用いる考えは示されているが、塩素含有プラスチック以外の廃プラスチックの材質について着目して、原料として用いる廃プラスチックの内容を調整する考えは従来提案されていない。

そこで、本発明は、特許文献１に記載されているものを更に押し進めて、廃棄物の炭化物と廃プラスチックを主原料として製造される製品としての廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料を製造する過程で、原料として用いる廃プラスチックに含まれるポリエチレンの割合を調整することにより、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の成型性をより高めることができると共に、該成型された固形燃料の粒子の均質性を高めることが期待できる廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、廃プラスチックをポリエチレン、塩素含有プラスチック、ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチックの材質に分け、該分けた材質のうちの上記ポリエチレンと、上記その他プラスチックとを、ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合で混合し破砕して固形燃料製造用のプラスチック原料とし、次に、上記プラスチック原料と、廃棄物の炭化物を粉砕したものとを、所要量の水の存在下で所要の供給割合となるように混合し、該混合により得られる原料混合物を、圧縮成型機で所要形状に圧縮成型した後、乾燥、硬化させて廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料を得るようにする廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法、及び、廃プラスチックをポリエチレン、塩素含有プラスチック、ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチックの材質に分け、該分けた材質のうちの上記ポリエチレンと、上記その他プラスチックとを個別に貯留するポリエチレン貯留部及びその他プラスチック貯留部を設け、且つ該ポリエチレン貯留部とその他プラスチック貯留部は、ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合でポリエチレンとその他プラスチックとを供給できるようにしてあり、上記ポリエチレン貯留部とその他プラスチック貯留部の下流側に破砕機を設け、更に、上記破砕機の下流側に、該破砕機にて上記ポリエチレンとその他プラスチックを破砕、混合してなるプラスチック原料と、廃棄物を熱分解炉で熱分解して得られる炭化物を粉砕したものとを所要量の水の存在下で混合する混合装置を設け、該混合装置の下流側に、該混合装置にて混合された上記プラスチック原料と炭化物の原料混合物を所要形状に圧縮成型するための圧縮成型機を備えてなる構成を有する廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置とする。

又、ポリエチレン貯留部及びその他プラスチック貯留部よりも上流側に、各種材質のプラスチックが混合された状態で搬入される混合搬入廃プラスチックを、ポリエチレンと塩素含有プラスチックとその他プラスチックの３種類に選別できるプラスチック選別装置を備えるようにした構成とする。

更に、上記各構成において、プラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、混合前のプラスチック原料に予め添加し、炭化物は予め粉砕して、上記水で濡れた状態のプラスチック原料と、粉砕された炭化物とを混合させるようにする。

若しくは、上記各構成において、プラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、上記混合時に直接供給するか、又は、混合前の炭化物に予め添加するようにする。

上述の各構成において、圧縮成型機を、ダイスの温度を１１０℃以上に保持させるためのヒータを備えてなる構成とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）廃プラスチックをポリエチレン、塩素含有プラスチック、ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチックの材質に分け、該分けた材質のうちの上記ポリエチレンと、上記その他プラスチックとを、ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合で混合し破砕して固形燃料製造用のプラスチック原料とし、次に、上記プラスチック原料と、廃棄物の炭化物を粉砕したものとを、所要量の水の存在下で所要の供給割合となるように混合し、該混合により得られる原料混合物を、圧縮成型機で所要形状に圧縮成型した後、乾燥、硬化させて廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料を得るようにする廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置としてあるので、塩素含有プラスチックを含まないポリエチレン及びその他プラスチックと、廃棄物の炭化物からなる固形燃料を製造できる。しかも、該固形燃料の個々の粒子は、外皮表面が、一旦軟化されてバインダ機能を発揮したポリエチレンを主とするプラスチックで覆われるようにすることができるため、炭化物の粉末が飛散する虞がなく、且つ性状の安定した均質なものとすることができる。更に、上記圧縮時には、ダイスの温度を、ポリエチレンの軟化温度である１１０℃以上に保持するようにすれば、上記したような良好な性状を有する固形燃料を製造することができるようになるため、該ダイスに要求される温度条件を容易に達成することができて、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の成型性を従来に比して向上させることが可能になる。
（２）ポリエチレン貯留部及びその他プラスチック貯留部よりも上流側に、各種材質のプラスチックが混合された状態で搬入される廃プラスチックを、ポリエチレンと塩素含有プラスチックとその他プラスチックの３種類に選別できるプラスチック選別装置を備えるようにした構成とすることにより、各種材質のプラスチックが混合された状態の廃プラスチックを原料とする場合であっても、上記（１）に示したような性状の良好な廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料を容易に製造できる。
（３）プラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、混合前のプラスチック原料に予め添加し、炭化物は予め粉砕して、上記水で濡れた状態のプラスチック原料と、粉砕された炭化物とを混合させるようにすることにより、上記予め表面を水で濡らした状態のプラスチック原料に対して、粉砕された炭化物を速やかに分散させて付着させることができるようになるため、プラスチック原料と粉砕された炭化物とを均質に混合するために上記混合装置に必要とされる時間及び駆動エネルギーを削減することが可能になる。
（４）一方、プラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、混合時に供給するか、又は、混合前の炭化物に予め添加するようにするようにしても、上記混合装置にて所要量の水の存在下でプラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するための装置構成を容易に実現できる。
（５）圧縮成型機を、ダイスの温度を１１０℃以上に保持させるためのヒータを備えてなる構成とすることにより、原料混合物の圧縮成型時にポリエチレンを確実に軟化させてバインダ機能を発揮させることができるため、上記（１）で示したような良好な性状を有する固形燃料をより確実に製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置の実施の一形態を示すもので、先ず、各種材質のプラスチックが混合された状態で搬入される混合搬入廃プラスチック１を、プラスチック選別装置２にかけてポリエチレン３と、塩化ビニル等の塩素含有プラスチック５と、上記ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のプラスチック（以下、その他プラスチックと云う）４の３種類に選別した後、それぞれポリエチレン貯留部６、塩素含有プラスチック貯留部８、その他プラスチック貯留部７に一旦貯留する。又、各材質ごとに予め選別された状態で搬入される選別搬入廃プラスチック９は、その選別された材質が、ポリエチレン３、塩素含有プラスチック５、その他プラスチック４のいずれに該当するかに応じて、上記貯留部６又は７又は８のうち、それぞれの材質に対応するものへ投入して一旦貯留させる。次に、上記ポリエチレン貯留部６と上記その他プラスチック貯留部７より、ポリエチレン３とその他プラスチック４を、重量比でポリエチレン３が２５％以上、その他プラスチック４が７５％以下となるように破砕機１０へ一緒に供給し、該破砕器１０にて、上記２種類のプラスチック３と４を、共に粒径が１０〜１００ｍｍとなるように破砕すると同時に混合して固形燃料製造用のプラスチック原料１１とする。

一方、都市ごみの如き廃棄物１２を熱分解炉１３で熱分解させて熱分解残渣としての炭化物１４を生成し、該炭化物１４を粉砕機１５で粒径が１ｍｍ以下となるように粉砕しておく。

次いで、上記プラスチック原料１１と上記粉砕された炭化物１４ａとを、所要の割合で混合装置１６へ供給すると共に、上記プラスチック原料１１と粉砕された炭化物１４ａに対して１０〜３０％となるように水１７を加えて均等に撹拌混合して原料混合物１８とし、しかる後、該原料混合物１８を、圧縮成型した後、養生保管して、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料（Ｃ−ＲＰＦ）１９を製造するようにする。

詳述すると、上記プラスチック選別装置２は、搬入される混合搬入廃プラスチック１に対し、近赤外線を照射し、その反射光をスペクトル解析して得られる吸光度特性から、廃プラスチックの材質を、ポリエチレン３、塩素含有プラスチック５、その他のプラスチック４の３種類に識別すると共に、該識別された材質に応じた選別を行って、それぞれ個別の取出ライン２０ａ，２０ｃ，２０ｂへ取り出すことができるようにしてある。なお、上記プラスチック選別装置２においては、塩素含有プラスチック５の選別精度は高いものとするが、残る２種類の材質に関する選別精度はあまり高くなくてもよい。

上記プラスチック選別装置２のポリエチレン取出ライン２０ａの下流側には、ポリエチレン３の貯留と供給を行うことができるようにしてあるポリエチレン貯留部６を設ける。
同様に、その他プラスチック取出ライン２０ｂの下流側には、その他プラスチック４の貯留と供給を行うことができるようにしてあるその他プラスチック貯留部７を設ける。更に、塩素含有プラスチック取出ライン２０ｃの下流側には、塩素含有プラスチック５を一旦貯留した後、焼却処理に適さない該塩素含有プラスチック５を系外へ搬出できるようにしてある塩素含有プラスチック貯留部８を設ける。

上記ポリエチレン貯留部６と、その他プラスチック貯留部７の下流側には、破砕機１０を設けて、上記ポリエチレン貯留部６とその他プラスチック貯留部７より、ポリエチレン３とその他プラスチック４をそれぞれ供給できるようにする。更に、上記ポリエチレン貯留部６とその他プラスチック貯留部７は、互いに連係して上記破砕機１０へ供給するポリエチレン３とその他プラスチック４の量を、重量比でポリエチレン３が２５％以上、その他プラスチック４が７５％以下となるように調整する機能を有するものとしてある。これにより、上記破砕器１０にて、上記所定の割合で供給されるポリエチレン３とその他プラスチック４を破砕すると同時に混合して、重量比でポリエチレン３を２５％以上、その他プラスチック４を７５％以下の割合で含むプラスチック原料１１を生成できるようにしてある。ここで、ポリエチレン３が２５％以上、その他プラスチック４が７５％以下となるようにしたのは、ポリエチレン３は、フィルム状の形態とされていることが多く、そのため見かけ比重が軽くなっていることから、重量比で２５％以上とすれば、容量的にはプラスチック原料１１全体の半分以上を占めるようになり、したがって、後工程で廃棄物１２の炭化物１４の粉砕物１４ａと混合した後、圧縮成型して固形燃料１９の粒子を形成させると、該粒子の表面部にはポリエチレン３が全面に亘って多く露出されるようになるため、少なくともこの粒子表面に露出しているポリエチレン３を確実に軟化させて接着作用を発生させることができるようにすれば、この軟化してバインダとして機能するポリエチレン３により、上記形成される固形燃料１９の粒子表面を全面に亘って覆うことができるようになるためである。

上記破砕機１０の下流側には、プラスチック原料１１の貯留と供給を行うことができるようにしてあるプラスチック原料貯留部２１を設ける。一方、廃棄物１２を熱分解する熱分解炉１３より炭化物１４を取り出すための炭化物取出ライン２２の下流側に、炭化物１４を粉砕するための粉砕機１５と、該粉砕機１５にて粉砕された炭化物１４ａの貯留と供給を行なうことができるようにしてある炭化物貯留部２３を設ける。

更に、上記プラスチック原料貯留部２１と、炭化物貯留部２３の下流側には、混合装置１６を設けると共に、該混合装置１６に、図示しない水供給部より水１７を供給できるようにする。これにより、上記混合装置１６にて、上記プラスチック原料貯留部２１と炭化物貯留部２３より、所定の割合で供給されるプラスチック原料１１と粉砕された炭化物１４ａに対し、１０〜３０％の含水率となるように水１７を供給して撹拌混合することで、上記水１７の存在により上記粉砕された炭化物１４ａの飛散防止を図ると共に、上記プラスチック原料１１の表面に水１７の効果で上記粉砕された炭化物１４ａを均等に付着させてなる原料混合物１８を形成できるようにしてある。ここで、含水率を１０〜３０％としたのは、含水率が１０％未満の場合は、上記粉砕された炭化物１４ａが十分に湿らないためにプラスチック原料１１の表面に付着する効果や飛散防止効果があまり期待できず、一方、含水率が３０％を越える場合は、炭化物３の付着性が過剰となり、混合装置１６の内部や下流側の機器に付着して安定した運転が困難になると共に、後述する圧縮成型機２４内で原料混合物１８を加熱して圧縮成型する際に必要とされる熱量が増加してしまうためである。

上記において、上記混合装置１６へ供給するプラスチック原料１１と、廃棄物の炭化物１４（１４ａ）の供給割合は、上記プラスチック原料１１の発熱量が約３３．６ＭＪ／ｋｇ、廃棄物の炭化物１４の発熱量が約１６．８ＭＪ／ｋｇであることに鑑みて、最終的に製造する固形燃料１９に所望する発熱量が得られるように適宜調整すればよい。すなわち、たとえば、約２５．２ＭＪ／ｋｇの石炭相当の発熱量を有する固形燃料１９を製造する場合は、プラスチック原料１１と、廃棄物の炭化物１４（１４ａ）の供給割合を、１：１となるようにすればよい。

上記混合装置１６の下流位置には、多孔盤状のダイス２５から原料混合物１８を圧縮して押し出し成型するための圧縮成型機２４を設ける。更に、上記圧縮成型機２４は、ダイス２５にヒータ２６を装着してなる構成として、該圧縮成型機２４の運転中に、ダイス２５から上記原料混合物１８を圧縮して押し出す際に生じる摩擦熱によっても、該ダイス２５の温度が１１０℃を下回ると、上記ヒータ２６によりダイス２５を加熱して、圧縮成型機２４の運転中は、上記ダイスの温度を常に１１０℃以上に保持できるようにしてある。
これにより、上記圧縮成型機２４にて、上記混合装置１６より供給される原料混合物１８を常時１１０℃以上に温度保持されている上記ダイス２５を通して所要形状に圧縮成型すると、上記原料混合物１８中のプラスチック原料１１のうち容量的には半分以上を占めているポリエチレン３が、上記ダイス２５に次々に接することで軟化させられるようになることから、外皮表面が上記ダイス２５との接触により軟化されて接着作用を生じたポリエチレン３を主とするプラスチックによって覆われると共に、水分が完全に蒸発し、表面部に存在する上記粉砕された炭化物１４ａが上記軟化したポリエチレン３を主とするプラスチックに取り込まれて固定され、更に、粒子内部の炭化物１４ａやその他プラスチック４をも、上記ダイス２５通過時に加熱されて軟化されたポリエチレン３のバインダ機能により一体成型された圧縮成型品１９ａを得ることができるようにしてある。なお、上記圧縮成型品１９ａの内部に若干の水分が残っていても、この水分は、上記圧縮成型機２４による圧縮成型時に加熱された圧縮成型品１９ａを後工程の養生期間中に冷却させる過程や、保管中に蒸発して最終的に固形燃料１９を燃料として使用する際に支障が生じることはない。

上記圧縮成型機２４の下流側には、養生保管ゾーン２７を設けて、上記圧縮成型機２４において上記原料混合物１８の圧縮成型時に作用させた熱によって高温となっている上記圧縮成型品１９ａを、自然乾燥及び硬化させて、製品としての廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９得ることができるようにしてある。

以上の構成としてある本発明の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置を用いて廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９を製造する場合は、先ず、混合搬入廃プラスチック１が搬入される場合は、プラスチック選別装置２を用いてポリエチレン３とその他プラスチック４と塩素含有プラスチック５に選別した後、一方、選別搬入廃プラスチック９が搬入された場合は、そのまま、プラスチックの材質ごとに対応する貯留部６，７，８に一旦貯留されるようにする。

次に、ポリエチレン貯留部６より供給されるポリエチレン３と、その他プラスチック貯留部７より供給されるその他プラスチック４とを、重量比でポリエチレン３が２５％以上、その他プラスチック４が７５％以下となるように量を調整して破砕機１０へ投入して、該破砕機１０にて、上記ポリエチレン３とその他プラスチック４が破砕されると同時に混合されることで、容量的には上記ポリエチレン３が半分以上を占めるプラスチック原料１１を生成されるようにし、その後、該生成されたプラスチック原料１１はプラスチック原料貯留部２１へ送られて一旦貯留されるようにする。

又、別途、廃棄物１２を熱分解炉１３で熱分解して生成する炭化物１４を、粉砕機１５で粉砕し、粉砕された炭化物１４ａが、炭化物理貯留部２３に一旦貯留されるようにしておく。

次いで、上記プラスチック原料貯留部２１より供給されるプラスチック原料１１と、上記炭化物貯留部２３より供給される粉砕された炭化物１４ａを、混合装置１６に所定の割合で投入すると共に、１０〜３０％量の水１７の存在下で撹拌混合して、水１７に濡れたプラスチック原料１１の表面に上記粉砕された炭化物１４ａが均等に付着された原料混合物１８が形成される。

その後、上記原料混合物１８を圧縮成型機２４に供給して、該原料混合物１８を圧縮して押し出し成型する際の摩擦熱と、ヒータ２６により必要に応じて行う加熱によって常時１１０℃以上に保持されているダイス１８を通して、上記原料混合物１８を押し出して圧縮成型して圧縮成型品１９ａを形成すると、得られる圧縮成型品１９ａは、外皮表面の水分が完全に蒸発され、且つ外皮表面が上記軟化されて接着作用を生じたポリエチレン３主とするプラスチックによって覆われることで、炭化物１４ａが表面部あるいは内部に固定され且つ内部のポリエチレン３やその他プラスチック４も固定されることで、炭化物１４の粉末が飛散する虞のない安定したものとなる。

しかる後、上記圧縮成型品１９ａを、養生保管ゾーン２７で乾燥、硬化させるようにする。これにより、乾燥した製品、すなわち、上記圧縮成型品１９ａの形状に対応した所要形状の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９が製造されるようになる。

このように、本発明の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置によれば、塩素含有プラスチック５含まないポリエチレン３及びその他プラスチック４と、廃棄物の炭化物１４のみからなる固形燃料１９を製造できる。しかも、該固形燃料１９の個々の粒子は、外皮表面が、一旦軟化されてバインダ機能を発揮したポリエチレン３を主とするプラスチックで覆うようにすることができるため、炭化物１４の粉末が飛散する虞がなく、且つ性状の安定した均質なものとすることができる。

更に、上記圧縮成型機２４では、ダイス２５の温度を、ポリエチレン３の軟化温度である１１０℃以上に保持するようにすれば、上記したような良好な性状を有する固形燃料１９を製造することができるようになるため、該ダイス２５に要求される温度条件を容易に達成することができて、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９の成型性を従来に比して向上させることができる。

上記実施の形態においては、混合装置１６に、図示しない水供給部からの水１７を供給するものとして示したが、上記混合装置１６に代えて、図１に二点鎖線で示す如く、図示しない水供給部からの水１７を、破砕機１０に供給して、該破砕機１０にてポリエチレン３とその他プラスチック４とを一緒に破砕、混合して生成させるプラスチック原料１１に水１７を所定の含水率で含ませるようにしたり、あるいは、上記プラスチック原料貯留部２１からプラスチック原料１１を混合装置１６へ供給するプラスチック原料１１に対して図示しない水供給部からの水１７を供給して、所定の含水率で含ませるようにしてもよい。このようにすれば、上記混合装置１６に、予め表面を水１７で濡らした状態のプラスチック原料１１を供給できるようになるため、該混合装置１６にて粉砕された炭化物１４ａとの混合を行う際に、粉砕された炭化物１４ａを、上記プラスチック原料１１の水１７で濡れた表面に対して速やかに分散させて付着させることができるようになるため、プラスチック原料１１と粉砕された炭化物１４ａとを混合して均質な原料混合物１８を生成させるために上記混合装置１６に必要とされる時間及び駆動エネルギーを削減することが可能になる。

又、図示してはいないが、上記水１７は、混合装置１６へ供給する前の炭化物１４又は粉砕された炭化物１４ａに添加するようにしてもよい。すなわち、たとえば、上記熱分解炉１３より回収した炭化物１４を脱塩洗浄処理する場合は、この脱塩洗浄処理後の湿潤した炭化物１４，１４ａを、そのまま上記混合装置１６へ供給するようにしたり、あるいは、混合装置１６へ供給する粉砕された炭化物１４ａに予め水を添加して、上記炭化物１４ａを積極的に湿潤させてから上記混合装置１６へ供給するようにしてもよい。

更に、上記実施の形態においては、ポリエチレン３及びその他プラスチック４を含むプラスチック原料１１と炭化物１４のみからなる廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９を製造する場合について示したが、原料として、上記炭化物１４に、紙や木材等のバイオマスを加えるようにしてもよい。この場合は、たとえば、図１に一点鎖線で示す如く、混合装置１６で上記プラスチック原料１１と粉砕された炭化物１４とを混合するときに、予め図示しない破砕機で破砕処理したバイオマス２８を、所要量加えることで、該混合装置で上記バイオマス２８を含んだ原料混合物１８を生成させた後、この原料混合物１８を、上記実施の形態で説明した方法と同様に、圧縮成型機２４で圧縮成型して圧縮成型品１９ａを形成させた後、養生保管ゾーン２７で養生、保管して、廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料１９を製造するようにすればよい。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、圧縮成型機２４としては、フラットダイス方式のものを示しているが、混合装置１６より供給される原料混合物１８に１１０℃以上の温度を作用させながら圧縮成型できれば、リングダイを用いる成型機や、スクリュー方式等による押出し成型する型式、その他いかなる型式の圧縮成型機２４を用いるようにしてもよい。

混合装置１６でプラスチック原料１１と混合する粉砕された炭化物１４は、分散性を高めるためには、粒径が１ｍｍ以下としてあることが好ましいが、１ｍｍ以上としてもよい。又、破砕機１０で破砕するプラスチック原料１１は、粒径が１０ｍｍ〜１００ｍｍとなっていることが好ましいが、多少粒径が大小していてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。 従来提案されている廃棄物の炭化物と廃プラスチックと古紙を原料とする固形燃料の製造方法を示す概要図である。 図２に示した製造方法で用いる成型機を示す概略切断側面図である。

符号の説明

１ 混合搬入廃プラスチック
２ プラスチック選別装置
３ ポリエチレン
４ その他プラスチック（ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチック）
５ 塩素含有プラスチック
６ ポリエチレン貯留部
７ その他プラスチック貯留部
９ 選別搬入廃プラスチック
１０ 破砕機
１１ プラスチック原料
１２ 廃棄物
１３ 熱分解炉
１４ 炭化物
１４ａ 粉砕された炭化物
１５ 粉砕機
１６ 混合装置
１７ 水
１８ 原料混合物
１９ 廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料
２４ 圧縮成型機
２５ ダイス
２６ ヒータ

Claims (8)

1. 廃プラスチックをポリエチレン、塩素含有プラスチック、ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチックの材質に分け、該分けた材質のうちの上記ポリエチレンと、上記その他プラスチックとを、ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合で混合し破砕して固形燃料製造用のプラスチック原料とし、次に、上記プラスチック原料と、廃棄物の炭化物を粉砕したものとを、所要量の水の存在下で所要の供給割合となるように混合し、該混合により得られる原料混合物を、圧縮成型機で所要形状に圧縮成型した後、乾燥、硬化させて廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料を得るようにすることを特徴とする廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法。
2. ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合でポリエチレンとその他プラスチックとを混合し破砕してなるプラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、混合前のプラスチック原料に予め添加し、炭化物は予め粉砕して、上記水で濡れた状態のプラスチック原料と、粉砕された炭化物とを混合させるようにする請求項１記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法。
3. ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合でポリエチレンとその他プラスチックとを混合し破砕してなるプラスチック原料と廃棄物の炭化物を混合するときに存在させるための水を、上記混合時に供給するか、又は、混合前の炭化物に予め添加するようにする請求項１記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造方法。
4. 廃プラスチックをポリエチレン、塩素含有プラスチック、ポリエチレン及び塩素含有プラスチック以外のその他プラスチックの材質に分け、該分けた材質のうちの上記ポリエチレンと、上記その他プラスチックとを個別に貯留するポリエチレン貯留部及びその他プラスチック貯留部を設け、且つ該ポリエチレン貯留部とその他プラスチック貯留部は、ポリエチレンが重量比で２５％以上含まれるような割合でポリエチレンとその他プラスチックとを供給できるようにしてあり、上記ポリエチレン貯留部とその他プラスチック貯留部の下流側に破砕機を設け、更に、上記破砕機の下流側に、該破砕機にて上記ポリエチレンとその他プラスチックを破砕、混合してなるプラスチック原料と、廃棄物を熱分解炉で熱分解して得られる炭化物を粉砕したものとを所要量の水の存在下で混合する混合装置を設け、該混合装置の下流側に、該混合装置にて混合された上記プラスチック原料と炭化物の原料混合物を所要形状に圧縮成型するための圧縮成型機を備えてなる構成を有することを特徴とする廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置。
5. ポリエチレン貯留部及びその他プラスチック貯留部よりも上流側に、各種材質のプラスチックが混合された状態で搬入される廃プラスチックを、ポリエチレンと塩素含有プラスチックとその他プラスチックの３種類に選別できるプラスチック選別装置を備えるようにした請求項４記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置。
6. 混合装置よりも上流側にて該混合装置へ供給するプラスチック原料に予め水を添加できるようにすると共に、混合装置へ供給する廃棄物の炭化物を予め粉砕するための粉砕機を備えるようにした請求項４又は５記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置。
7. 混合装置に直接水を供給できるようにするか、又は、該混合装置よりも上流側にて該混合装置へ供給する廃棄物の炭化物に予め水を添加できる構成とした請求項４又は５記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置。
8. 圧縮成型機を、ダイスの温度を１１０℃以上に保持させるためのヒータを備えてなる構成とした請求項４、５、６又は７記載の廃棄物の炭化物とプラスチック含有固形燃料の製造装置。

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