JPH1150072A - 廃プラスチックの固形燃料化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化水素ガスが水蒸気と混合した状態で放出
されるため、処理すべきガスが大量となる。脱塩素の必
要がない廃プラスチックにも同一の予熱反応機を使用す
るため、作業能率が悪く、エネルギーも浪費する。 【解決手段】 廃プラスチックＰを、最低温度が１００
〜１７０℃の範囲となるように昇温させて、水蒸気を外
部に放出させると共に、軟化した廃プラスチックＰを排
出させる減容化装置２と、減容化装置２からの廃プラス
チックＰを、最低温度が２５０〜４００℃の範囲となる
ように昇温させて、ポリ塩化ビニールを熱分解させて生
じた塩化水素ガスを外部に放出させると共に、溶融した
廃プラスチックＰを排出させる脱塩素装置３と、脱塩素
装置３から放出される塩化水素ガスを中和させる塩化水
素処理装置５とを備え、減容化装置２及び脱塩素装置３
が、それぞれ２軸押出機によつて構成され、加熱装置
６，７が付属されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックの
固形燃料化装置に関するものであり、詳しくは燃焼時に
腐食性ガスや有毒ガス発生の原因となる塩素を除去した
固形燃料を得るための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、資源の有効利用の面
から都市ゴミや産業廃棄物として廃棄される廃プラスチ
ックを固形燃料として利用することが行なわれている。
この種の固形燃料化装置であつて、燃焼時に腐食性ガス
や有毒ガス発生の原因となる塩素を除去すべく、廃プラ
スチックから脱塩素化を行なうことも提案されている。
これは、雑多な廃プラスチックに含まれるポリ塩化ビニ
ール等から塩化水素ガスを放出させるものであり、塩化
水素ガスを放出させた後のポリ塩化ビニール等を溶融状
態の廃プラスチックに混合させる場合と、廃プラスチッ
クから分離させる場合とがある。この内、塩化水素ガス
を放出させた後のポリ塩化ビニール等を溶融した廃プラ
スチックに混合させるものは、廃プラスチックの固形燃
料化装置の構造が簡素になる利点があるため、安価な固
形燃料を得る上で望ましい。

【０００３】この種の塩化水素ガスを放出させた後のポ
リ塩化ビニール等を溶融状態の廃プラスチックに混合さ
せる固形燃料化装置としては、例えば特開平８−６０１
６８号公報に記載されるものが知られている。これは、
予熱反応機と成形機とを備え、予熱反応機は、投入口か
ら溶融混合室内へ投入された廃プラスチックを溶融・混
合並びに脱塩素処理して排出口から排出し、成形機は、
廃棄物投入口から投入された可燃性廃棄物（廃プラスチ
ック以外の乾燥処理された可燃性廃棄物）を、予熱反応
機の排出口から成形室内へ押し込まれた溶融廃プラスチ
ックと攪拌・混合しながら加圧してダイスから押し出
す。

【０００４】しかしながら、このような従来の廃プラス
チックの固形燃料化装置にあつては、次の技術的課題を
有している。 （１）予熱反応機において、塩化水素ガスが水蒸気と混
合した状態で放出されるため、処理すべきガスが大量と
なる。これにより、塩化水素ガスの処理装置を含む固形
燃料化装置が大形化するのみならず、固形燃料化の作業
能率が悪い。 （２）脱塩素を行なう必要がない廃プラスチックの場合
であつても同一の予熱反応機をそのまま使用することに
なるため、固形燃料化の作業能率が悪いのみならず、多
大のエネルギーを浪費することにもなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、
次の通りである。請求項１の発明は、所定の大きさに破
砕された状態で供給口２ａから供給される廃プラスチッ
クＰを、樹脂温度が１００〜１７０℃の範囲となるよう
に昇温させて、水蒸気をベント孔２ｃから外部に放出さ
せると共に、軟化した廃プラスチックＰを排出口２ｂか
ら排出させる押出機からなる減容化装置２と、減容化装
置２によつて軟化させた状態で供給口３ａから供給され
る廃プラスチックＰを、樹脂温度が２５０〜４００℃の
範囲となるように昇温させて、廃プラスチックＰに含ま
れるポリ塩化ビニールを熱分解させて生じた塩化水素ガ
スをベント孔３ｃから外部に放出させると共に、溶融し
た廃プラスチックＰを排出口３ｂから排出させる押出機
からなる脱塩素装置３と、脱塩素装置３のベント孔３ｃ
から放出される塩化水素ガスを中和させる塩化水素処理
装置５とを備え、前記減容化装置２及び脱塩素装置３の
少なくとも一方が２軸押出機によつて構成されているこ
とを特徴とする廃プラスチックの固形燃料化装置であ
る。

【０００６】請求項２は、脱塩素装置３の排出口３ｂに
接続される造粒兼冷却・脱水装置４が備えられ、脱塩素
装置３の排出口３ｂから排出される廃プラスチックＰが
切断されると共に水冷・脱水されることを特徴とする請
求項１の廃プラスチックの固形燃料化装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る廃プ
ラスチックの固形燃料化装置の１実施の形態を示す。固
形燃料化装置は、計量機１、減容化装置２、脱塩素装置
３、造粒兼冷却・脱水装置４及び塩化水素処理装置５を
主構成要素とする。

【０００８】計量機１は、種々雑多な複合プラスチック
からなる廃プラスチックＰを計量し、その適量を減容化
装置２に連続的に供給する機能を有し、例えばスクリュ
フィーダによつて構成される。減容化装置２は、２本の
スクリュをバレル内に回転自在に備える２軸押出機によ
つて構成され、バレルの一端上部に供給口２ａを有し、
他端下部（又は側部）に排出口２ｂを有すると共に、加
熱装置としてのヒータ６をバレルの周囲に備えている。
排出口２ｂのダイ形状は、任意の形状を与え得るが、棒
状の成形品が得られるものでよい。

【０００９】減容化装置２は、廃プラスチックＰを減容
化させると共に水分を除去する機能を有し、ガス分を放
出させる脱気孔２ｃを有するベント式押出機となつてい
る。しかして、減容化装置２は、２本のスクリュによる
混練作用及びヒータ６による加熱により、廃プラスチッ
クＰの樹脂温度が１００〜１７０℃の範囲となるように
昇温させることができればよい。なお、減容化装置２に
２本のスクリュを備えさせる理由は、１本のスクリュを
用いた１軸押出機では、フィルム状の廃プラスチックが
噛み込まれ難く、減容化され難いためである。廃プラス
チックＰは、減容化装置２内においてこの所定温度（１
００〜１７０℃）に１〜１０分程度維持し、水分の十分
な蒸発を図ることが望まれる。

【００１０】脱塩素装置３は、２本のスクリュをバレル
内に回転自在に備える２軸押出機によつて構成され、バ
レルの一端上部に供給口３ａを有し、他端側部に排出口
３ｂを有すると共に、加熱装置としてのヒータ７をバレ
ルの周囲に備えている。脱塩素装置３は、減容化装置２
の排出口２ｂから減容化されて排出される廃プラスチッ
クＰをそのままの状態で供給口３ａから受け入れて、更
に溶融・混練させると共に攪拌させて塩化水素ガスを放
出させる機能を有し、ガス分を放出させる脱気孔３ｃを
有するベント式押出機となつている。脱塩素装置３に２
本のスクリュを備えさせる理由は、１本のスクリュを用
いた１軸押出機では、十分な攪拌・混練が確保され難い
ためである。

【００１１】減容化装置２の排出口２ｂから排出される
廃プラスチックＰは、スクリュによる押し出し圧力を受
けているので、減容化装置２の排出口２ｂと脱塩素装置
３の供給口３ａとの間の供給路２３を単なる配管によつ
て形成し、廃プラスチックＰをそのままの状態で脱塩素
装置３に供給することができる。減容化装置２の排出口
２ｂから排出される廃プラスチックＰを、脱塩素装置３
の供給口３ａに自然落下させてもよい。なお、脱塩素装
置３の排出口３ｂのダイ形状は、任意の形状を与え得る
が、後述するように排出口３ｂに備えるカッタにより燃
料として扱い易いペレット状とした成形品を得るように
する。

【００１２】脱塩素装置３は、廃プラスチックＰの樹脂
温度が２５０〜４００℃の範囲となるように昇温させ、
廃プラスチックＰに混入しているポリ塩化ビニールやポ
リ塩化ビニリデンを熱分解させ、塩化水素ガスとして回
収する。脱塩素装置３内の廃プラスチックＰは、この所
定温度に３〜１５分程度維持し、熱分解を促すことが望
まれる。但し、廃プラスチックＰの温度を上昇させ過ぎ
ると、プラスチック分が炭化したり、揮発減量が増加し
たりするので、好ましくない。

【００１３】塩化水素処理装置５は、脱塩素装置３の脱
気孔３ｃから流出し、排気ポンプ１８によつて送気され
る塩化水素ガスを冷却して塩酸とした後に、水酸化ナト
リウム等のアルカリと反応させて中和させるもので構成
できる。また、造粒兼冷却・脱水装置４は、脱塩素装置
３の排出口３ｂから排出される溶融状態の廃プラスチッ
クＰをカッタによつて所定長さに切断すると共に水中で
冷却し、その後に脱水する機能を有する。かくして得ら
れる所定の大きさの廃プラスチックＰは、コンベヤー８
に乗せて容器９に投入し、必要に応じて梱包し、固形燃
料とされる。

【００１４】次に作用について説明する。先ず、計量機
１に供給される廃プラスチックＰについて説明する。こ
の廃プラスチックＰは、図２に示すように都市ゴミや産
業廃棄物として廃棄されて非破砕状態の廃プラスチック
Ｐ₁ をコンベヤー１０に乗せて破砕機１１に供給して破
砕し、減容化装置２に投入可能な所定の大きさの破砕済
みの廃プラスチックＰ₂ を得る。この破砕済みの廃プラ
スチックＰ₂ は、磁選機１２に通して鉄分を除去した後
に選別機１３に掛け、プラスチック以外の成分（鉄以外
の金属、ガラス、土砂等）を可及的に除去し、廃プラス
チックＰを得る。廃プラスチックＰは、コンベヤー１４
に乗せて貯留ホッパー１５に貯留させておく。

【００１５】このようにして得られた廃プラスチックＰ
は、必要量をコンベヤー１６に乗せて計量機１に導き、
計量機１によつて計量しながら減容化装置２の供給口２
ａに連続的に供給する。減容化装置２では、廃プラスチ
ックＰが同方向又は異方向に回転駆動される２本のスク
リュに噛み込まれて混練され、ヒータ６による加熱をも
受けながら次第に温度が上昇する。減容化装置２では、
廃プラスチックＰに含まれる水分が蒸発する温度、具体
的には樹脂温度が１００〜１７０℃の範囲になるように
昇温させる。これにより、廃プラスチックＰに含まれる
水分、その他の揮発成分が気化し、ベント孔２ｃから外
部に放出されると共に、軟化しながら容積が減少した廃
プラスチックＰが先端の排出口２ｂから押し出される。
この減容化した状態の廃プラスチックＰは、カッターに
よつて切断することなく、脱塩素装置３の供給口３ａに
連続的に供給される。このように、減容化装置２内の廃
プラスチックＰは、単に物理的形状や密度が変化するだ
けで、プラスチックの成分そのものに変化はない。

【００１６】脱塩素装置３では、軟化した状態の廃プラ
スチックＰが同方向又は異方向に回転駆動される２本の
スクリュに噛み込まれて攪拌を受け、ヒータ７による加
熱をも受けながら更に温度が上昇する。脱塩素装置３で
は、廃プラスチックＰに混在する塩素を含むポリ塩化ビ
ニール等が熱分解する温度、具体的には樹脂温度が２５
０〜４００℃の範囲になるようにし、塩化水素ガスを生
成させると同時に、十分な攪拌を与え、塩化水素ガス、
残余の水蒸気、ジメチルテレフタレート及びテレフター
ル酸等に対して脱気作用を与える。この塩化水素ガス等
は、排気ポンプ１８によつて引かれてベント孔３ｃから
流出し、図外のフィルターを通つて不純物が除去された
後、塩化水素処理装置５に流入する。塩化水素処理装置
５に流入した塩化水素ガスは、水に溶かして塩酸とした
後に、水酸化ナトリウム等のアルカリと反応させて中和
させる。一方、塩素分が除去された廃プラスチックＰ
は、高温になつて十分に溶融し、かさ密度が更に大きく
なつた状態で脱塩素装置３の排出口３ｂから連続的に固
形燃料として排出される。

【００１７】脱塩素装置３の排出口３ｂから連続的に排
出される廃プラスチックＰは、造粒兼冷却・脱水装置４
に導かれ、カッターによつて所定長さに切断されると共
に、水中で冷却・固化された後に脱水される。造粒兼冷
却・脱水装置４で脱水された後の廃プラスチックＰは、
固形燃料として使用に供される。この廃プラスチックＰ
は、必要に応じてコンベヤー８に乗せて容器９に搬送す
る。このようにして減容化装置２及び脱塩素装置３を順
次に通過させ、２段階に十分な溶融を受けた後に得られ
る廃プラスチックＰからなる固形燃料は、その後に形状
が壊れ難く、輸送及び取扱いに便宜である。

【００１８】このようにして製造された廃プラスチック
の固形燃料は、廃プラスチックのみからなり、予め脱塩
素が施された固形燃料が得られるので、クリーン燃料と
して広い用途が得られると共に、ボイラー等での燃焼時
に腐食性ガス、有毒ガス発生の原因となることが防止さ
れる。これにより、熱回収時にボイラのスーパーヒータ
による過熱蒸気の温度を高く設定（５００℃）できるよ
うになり、熱交換効率を高くできると共に、発電への利
用に際して発電効率が高くなり、経済性に優れる。

【００１９】ところで、上記１実施の形態にあつては、
減容化装置２及び脱塩素装置３の両者を２軸押出機によ
つて構成したが、フィルム状の廃プラスチックの噛み込
みを促し、廃プラスチックＰに十分な溶融を受けさせた
固形燃料が得られればよく、一方を２軸押出機によつて
構成し、他方を１本のスクリュを備える１軸押出機によ
つて構成することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る廃プラスチックの固形燃料化装置によれ
ば、下記の効果を奏することができる。請求項１に係る
発明によれば、減容化装置及び脱塩素装置の両者が備え
られ、減容化装置において予め水蒸気が良好に除去され
ると共に軟化・減容化した状態の廃プラスチックが脱塩
素装置に供給され、脱塩素装置において廃プラスチック
に含まれるポリ塩化ビニールが熱分解されて塩化水素ガ
スを生じ、この塩化水素ガスをベント孔から外部に放出
させる。このように、水蒸気及び塩化水素ガスを選択的
に分別除去するので、小形の塩化水素処理装置によつて
塩化水素ガスを能率的に除去することができる。加え
て、脱塩素を行なう必要のない廃プラスチックの場合に
は、脱塩素装置への供給を省略して、減容化装置から排
出される減容化した廃プラスチックをそのまま固形燃料
とすることができるので、廃プラスチックの固形燃料を
高能率で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態に係る廃プラスチック
の固形燃料化装置を示す図。

【図２】 同じく廃プラスチックの処理工程を示す図。

【符号の説明】

１：計量機、２：減容化装置、２ａ：供給口、２ｂ：排
出口、２ｃ：ベント孔、３：脱塩素装置、３ａ：供給
口、３ｂ：排出口、３ｃ：ベント孔、４：造粒兼冷却・
脱水装置、５：塩化水素処理装置、６，７：ヒータ（加
熱装置）、８：コンベヤー、９：容器、１０：コンベヤ
ー、１１：破砕機、１２：磁選機、１３：選別機、１
４：コンベヤー、１５：貯留ホッパー、１６：コンベヤ
ー、１８：排気ポンプ、２３：供給路、Ｐ：廃プラスチ
ック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伝田 六郎 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の大きさに破砕された状態で供給口
   （２ａ）から供給される廃プラスチック（Ｐ）を、樹脂
   温度が１００〜１７０℃の範囲となるように昇温させ
   て、水蒸気をベント孔（２ｃ）から外部に放出させると
   共に、軟化した廃プラスチック（Ｐ）を排出口（２ｂ）
   から排出させる押出機からなる減容化装置（２）と、減
   容化装置（２）によつて軟化させた状態で供給口（３
   ａ）から供給される廃プラスチック（Ｐ）を、樹脂温度
   が２５０〜４００℃の範囲となるように昇温させて、廃
   プラスチック（Ｐ）に含まれるポリ塩化ビニールを熱分
   解させて生じた塩化水素ガスをベント孔（３ｃ）から外
   部に放出させると共に、溶融した廃プラスチック（Ｐ）
   を排出口（３ｂ）から排出させる押出機からなる脱塩素
   装置（３）と、脱塩素装置（３）のベント孔（３ｃ）か
   ら放出される塩化水素ガスを中和させる塩化水素処理装
   置（５）とを備え、前記減容化装置（２）及び脱塩素装
   置（３）の少なくとも一方が２軸押出機によつて構成さ
   れていることを特徴とする廃プラスチックの固形燃料化
   装置。
2. 【請求項２】 脱塩素装置（３）の排出口（３ｂ）に接
   続される造粒兼冷却・脱水装置（４）が備えられ、脱塩
   素装置（３）の排出口（３ｂ）から排出される廃プラス
   チック（Ｐ）が切断されると共に水冷・脱水されること
   を特徴とする請求項１の廃プラスチックの固形燃料化装
   置。