可燃性廃棄物の燃料化方法
【課題】システム全体の設備・運転コストを低減し、安定運転を維持しながら、可燃性廃棄物を効率よく燃料化することが可能な可燃性廃棄物の燃料化方法を提供する。
【解決手段】プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物Ｗ１を１次破砕機４により粗砕する工程と、可燃性廃棄物Ｗ１に含まれる異物Ｉ、Ｍを除去する工程と、異物Ｉ、Ｍを除去した粗砕物Ｗ３を２次破砕機９により破砕する工程と、破砕物Ｗ４をバーナー１０に吹き込む工程とを含み、粗砕物Ｗ３の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機９の動力が一定になるように粗砕物Ｗ３を２次破砕機９に供給する可燃性廃棄物の燃料化方法。
【解決手段】プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物Ｗ１を１次破砕機４により粗砕する工程と、可燃性廃棄物Ｗ１に含まれる異物Ｉ、Ｍを除去する工程と、異物Ｉ、Ｍを除去した粗砕物Ｗ３を２次破砕機９により破砕する工程と、破砕物Ｗ４をバーナー１０に吹き込む工程とを含み、粗砕物Ｗ３の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機９の動力が一定になるように粗砕物Ｗ３を２次破砕機９に供給する可燃性廃棄物の燃料化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性廃棄物の燃料化方法に関し、特に、プラスチック類等の可燃物を含む廃棄物を燃料として利用するために用いられる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物をある程度の寸法以下に粉砕し、燃料化する技術が用いられている。しかし、単に粉砕したプラスチック粉砕物を、微粉炭や重油等の燃焼装置用の代替燃料として使用すると、着地燃焼し易く、その結果、被焼成物の品質の劣化を引き起こす虞があった。そこで、着地燃焼を防ぐため、粉砕物の微粉化を進めると、過剰粉砕となり、特に、難粉砕性のプラスチックでは粉砕コストが高騰するという問題があった。
【０００３】
そこで、本出願人は、特許文献１に記載のように、セメントキルンの窯前から吹き込んだプラスチック破砕物は、約８００〜１６００℃の温度で、キルン空間滞留時間が概ね２秒程度であること、プラスチックの重量と表面積によって燃え切り時間が異なり、比表面積の大きなプラスチックほど燃え切り時間が短いことなどの知見に基づき、プラスチックを比表面積２００ｃｍ2／ｇ以上で、かつ重量０．０１ｇ以上０．１ｇ以下として、８００℃以上の焼成炉で燃焼させることで、特定重量までの粉砕・破断に留めても、形状因子を規定すれば、総じてキルン空間滞留時間内に燃え切らすことができ、良好な性状の焼成物を得ることのできるプラスチックの燃料化方法を提案した。
【０００４】
一方、焼成炉等で燃焼させるためのプラスチック破砕物を得るため、種々の破砕機が使用されているが、破砕機の回転刃等の破損、スクリーンの目詰まりなどの運転上の問題による稼働率の低下に鑑み、特許文献２には、破砕機内に配置された回転刃と固定刃により廃プラスチックを破砕し、破砕された廃プラスチックをスクリーンを通過させて排出する一軸ローター回転式破砕機を用い、回転刃を６０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍの低速で回転させながら、破砕機内を上下方向に空気吸引して破砕された廃プラスチックを排出する破砕装置等が提案されている。
【０００５】
また、可燃性廃棄物には、砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物や、鉄系異物も混在し、バーナー等で燃焼させる際の発熱量の変動を招くため、事前に除去する必要がある。また、これらの異物は、破砕処理において破砕刃の欠損等の原因となり、メンテナンスコストの増加や稼動率の低下を招いていた。このため、従来の可燃性廃棄物の燃料化方法においては、持ち込まれた可燃性廃棄物を１次破砕するとともに、１次破砕した破砕物から金属類等の異物を除去し、その後、２次破砕して燃料化物として使用していた。
【０００６】
この際、金属類等の異物を除去するにあたって、図５に示すような異物除去装置が用いられている。この異物除去装置２４は、振動コンベア２１の上方に配置された磁力選鉱機２２と、磁力選鉱機２２の下流側に配置されたスクリーン２３とで構成され、プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類、木質類、建設系廃棄物等の可燃性廃棄物の粗砕物から、鉄系異物Ｍを磁力選鉱機２２で除去し、砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉをスクリーン２３で除去する。
【０００７】
そして、異物を除去した後２次破砕して得られた燃料化物は、ロータリーキルンの窯前部の近傍に設置したタンクに搬送して貯蔵し、適宜、必要量を計量しながらバーナーに供給してロータリーキルン内に吹き込むようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１８１６５８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１に記載のプラスチックの燃料化方法では、プラスチックを表面積２００ｃｍ2／ｇ以上で、かつ重量０．０１ｇ以上０．１ｇ以下に破砕するが、表面積を所定の範囲以上に維持しながら、重量を所定の範囲内に収めるように破砕するのは容易ではなく、改善の余地があった。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の廃プラスチックの破砕装置では、回転刃が６０ｒｐｍ以上１５０ｒｐｍ以下と低速回転を行うため、破砕物を得るのに長時間を要するという問題もあった。
【００１１】
さらに、上記従来の異物除去装置２４は、鉄系異物Ｍと非鉄系異物Ｉの各々を除去するため、選別装置２２、２３が別々に設置されており、広い設置場所を確保する必要があるとともに、設備コストや運転コストが高くなるという問題があった。
【００１２】
また、上記従来の燃料化方法において、燃料化物を定量で途切れることなくバーナーから吹き込むためには、２次破砕した破砕物を貯蔵するタンクとして、十分な貯蔵量を確保可能な大容量のタンクが必要になる。そのため、タンクやその周辺設備のコストが増大し、システム全体としての設備費が高騰するという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、システム全体の設備・運転コストを低減し、安定運転を維持しながら、可燃性廃棄物を効率よく燃料化することが可能な可燃性廃棄物の燃料化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、可燃性廃棄物の燃料化方法であって、プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機により粗砕する工程と、該粗砕物に含まれる異物を除去する工程と、前記異物を除去した粗砕物を２次破砕機により破砕する工程と、該破砕物をバーナーに吹き込む工程とを含み、前記粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、前記２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することを特徴とする。
【００１５】
ここで、プラスチック類とは、高分子量の重合体であって、溶融して流動状体として成形可能なものをいい、該重合体に充填材、可塑剤、顔料、安定剤等を添加した物も含むものとする。また、スポンジ類とは、合成樹脂等を海綿状にした物をいう。繊維類とは、天然繊維又は化学繊維を素材とし、布状、紐状、糸状、綿状等の形態を呈する物をいう。ゴム類とは、外力を加えて除くと略々瞬時に元に戻る性質を有する物体であって、天然ゴム、石油等から合成する合成ゴム、再生ゴムなどをいう。木質類とは、廃木材、木質部分の廃棄物等、素材が木材である物をいう。
【００１６】
そして、本発明によれば、プラスチック類等を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機で粗砕し、異物除去装置で異物を除去した後、２次破砕機で破砕して破砕物を吹込装置によってバーナーに吹き込むため、燃料使用時の発熱量の変動を抑制し、安定運転を維持しながら可燃性廃棄物を燃料として利用することができ、破砕刃の欠損等を回避することもできる。
【００１７】
また、粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することにより、２次破砕機の閉塞を防止しながら、安定して破砕物をバーナーに吹き込むことができる。
【００１８】
上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を、前記２次破砕機により長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕し、該破砕物を前記バーナーに吹き込むことができる。
【００１９】
また、上記破砕物を、破砕後直ちに上記バーナーに吹き込むことができる。これにより、破砕物を貯蔵するための大容量の貯蔵手段が不要となり、設備コストを低減することが可能になる。
【００２０】
上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記破砕物を他の燃料とともに前記バーナーに吹き込み、該他の燃料の吹き込み量を増減して、該バーナーから供給される該破砕物及び他の燃料の燃焼により発生する熱量を調整することができる。これにより、必要な熱量を確保しながら、可燃性廃棄物を最大限に利用することが可能になる。
【００２１】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機への可燃性廃棄物の供給量を制御することができる。これによれば、貯蔵手段における粗砕物の貯蔵量を維持し、２次破砕機へ粗砕物を安定して供給することができる。
【００２２】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機の運転速度を制御することができる。これによれば、１次破砕機での破砕処理速度を調整し、粗砕物の生成量が過多とならないように制限することができる。
【００２３】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記２次破砕機の負荷電流に応じて該２次破砕機への粗砕物の供給量を制御することができ、これにより、２次破砕機の過負荷を防止することが可能になる。
【００２４】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記貯蔵手段からの粗砕物の抜き出し量に応じて、前記２次破砕機で生成された破砕物を前記バーナーに誘引する風量を制御することができ、これによれば、バーナーに破砕物を供給する際に空気比が激しく変動するのを防止したり、風量を誘引する装置の消費電力を低減することが可能になる。
【００２５】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記２次破砕機により生成される破砕物の嵩密度を０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下、好ましくは０．０６ｋｇ／Ｌ以上０．１０ｋｇ／Ｌとすることができる。また、前記２次破砕機により生成される破砕物の長軸径の平均値を３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、最大値を２５ｍｍ以下とすることができる。この場合、破砕物のバーナー用燃料としての使用時において、着火し易く、短時間で燃え切るようになり、好適に燃料として利用することが可能になる。
【００２６】
また、前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記破砕物を、前記バーナーに０．４Ｎｍ3／ｋｇ以上３．０Ｎｍ3／ｋｇ以下の単位質量あたりの空気量で吹き込むことができる。これにより、破砕物を主燃料と同様に使用することができ、化石燃料の使用量を効率的に低減することができる。
【００２７】
さらに、上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、上記除去した異物をロール圧縮し、無機物を破砕するとともに、薄片化した金属を渦電流分離装置で回収することができる。回収した金属薄片を資源として回収し、無機物を別途処理することで、燃料として利用できなかった廃棄物を効率よく処理することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、システム全体の設備・運転コストを低減し、安定運転を維持しながら、可燃性廃棄物を効率よく燃料化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る可燃性廃棄物の燃料化方法を実施するための装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の燃料化装置の１次破砕機を示す概略図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図３】図１の燃料化装置の異物除去装置を示す概略構成図である。
【図４】図１の燃料化装置の２次破砕機を示す概略断面図である。
【図５】従来の異物除去装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。尚、図１において、実線は可燃性廃棄物の流れを示し、破線は制御信号等の電気信号の流れを示す。
【００３１】
図１は、本発明にかかる可燃性廃棄物の燃料化方法を実施するための装置を示し、この燃料化装置１は、可燃性廃棄物Ｗを受け入れるホッパ２と、ホッパ２から供給される可燃性廃棄物Ｗに含まれる、砂、石、ガラス等の異物Ｆを除去するトロンメル３と、異物が除去された可燃性廃棄物Ｗ１を粗砕する１次破砕機４と、１次破砕後の粗砕物Ｗ２から異物を除去する振動コンベア５及び磁力選鉱機６からなる異物除去装置７と、異物が除去された粗砕物Ｗ３を一時的に貯蔵する中間タンク８と、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３を破砕する２次破砕機９と、２次破砕された破砕物Ｗ４をキルンバーナー１０に吹き込む第１のファン１１と、主燃料としての微粉炭Ｃをキルンバーナー１０に吹き込む第２のファン１２とを備える。
【００３２】
また、各種の制御手段として、１次破砕機４の負荷に応じてホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの排出量を制御する破砕機負荷制御手段１３と、中間タンク８のタンクレベルに応じて１次破砕機４及び２次破砕機９の運転／停止を制御する破砕制御手段１４と、２次破砕機９の負荷に応じて中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の排出量を制御する供給／過負荷防止制御手段１５と、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の排出量に応じて第１のファン１１の風量を制御する風量比例制御手段１６とを備える。
【００３３】
ホッパ２は、持ち込まれた可燃性廃棄物Ｗを受け入れ、供給量を調整しながら後段の装置に供給するために備えられる。ここで、可燃性廃棄物Ｗとは、建設系廃棄物、白物家電の保温材、廃自動車シュレッダーダスト等のプラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類等の可燃物を含有する廃棄物をいう。
【００３４】
尚、建設系廃棄物とは、建物の建設に伴う廃棄物、建物のリフォームなどに伴う廃棄物、建物の解体工事に伴う廃棄物をいい、また、白物家電の保温材とは、廃冷蔵庫等の処分時に発生する廃ウレタンなどをいう。さらに、廃自動車シュレッダーダストとは、ＡＳＲと呼ばれ、廃棄された自動車のエンジンなどを取り除いた後の廃車ガラを工業用シュレッダーで粉々に粉砕して鉄等を回収した後、産業廃棄物として廃棄されるプラスチック、ガラス、ゴムなどの破片をいう。
【００３５】
トロンメル３は、可燃性廃棄物Ｗに含まれる大粒径（例えば、２０ｍｍ以上の粒径）の砂、石、ガラス等の異物Ｆを除去し、２次破砕機９の刃の寿命を延ばすとともに、異物を含まない燃焼性のよい燃料を得るために設けられる。
【００３６】
１次破砕機４は、トロンメル３で大粒径の異物Ｆが除去された可燃性廃棄物Ｗ１を長軸径２００ｍｍ以下に粗砕し、２次破砕機９の刃の寿命を延ばすとともに、異物を含まない燃焼性のよい燃料を得るために設けられる。
【００３７】
この１次破砕機４には、（株）ホーライ製のＥＨ−６０９０等の一軸ローター回転式破砕機を用いることが好ましい。この１次破砕機４は、図２に示すように、上下方向に２分割される本体３５（３５Ａ、３５Ｂ）内に、シャンク３３とブレード３４からなる回転刃３２と、相対向して配置された一対の固定刃３７と、回転刃３２の下方に位置する半割筒状のスクリーン３６等からなる。
【００３８】
回転刃３２は、母台になるシャンク３３と、シャンク３３にボルトで設置されたブレード３４で構成され、減速機（不図示）を介して本体３５内で回転する。ブレード３４の刃先は、回転軸３８の軸線方向（矢印Ｘ方向）に対して傾斜したヘリカルカッターとなっている。また、このブレード３４は、回転軸３８の軸線方向に、複数段にわたって配置され、隣接する２つの段の回転刃３２に位相差を与え、その位相差は、６０°以下に設定される。尚、回転刃３２に位相差を与えるのは、粗砕時に回転刃３２に付加される衝撃を緩和して１次破砕機４の過負荷を回避するためである。
【００３９】
回転刃３２に対応する一対の固定刃３７は、本体３５の分割面に、進退調整自在に取付けられる。本体３５の下部排出ゾーンには、粗砕物の粒度を目開き寸法で決定する半割筒状のスクリーン３６が設置される。
【００４０】
上記構成を有する１次破砕機４を用い、粗砕時に、回転刃３２の回転数が２０ｒｐｍ以上６０ｒｐｍ以下、スクリーン３６の目開きが３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、スクリーンと回転刃との間隔が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００４１】
上記構成により、本体３５Ｂの上部から投入された可燃性廃棄物Ｗ１を、回転刃３２によって引き込み、ブレード３４と固定刃３７の刃先間に作用する剪断力によって粗砕することができる。この際、スクリーン３６の目開き以下の粒度に達したものは、目開きを通過して下方に排出され、目開き以上の粗砕物は、回転刃３２によって上部に持ち上げられ、繰返し粗砕される。
【００４２】
図１に戻り、異物除去装置７は、１次破砕機４で粗砕された粗砕物Ｗ２からガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉと、鉄系異物Ｍを除去するために備えられる。この異物除去装置７は、図３に示すように、振動コンベア５と磁力選鉱機６とで構成され、振動コンベア５の搬送面にスクリーン５ａを備え、その上方に磁力選鉱機６が配置される。スクリーン５ａの目開きは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定される。振動コンベア５は、磁力選鉱機６によって磁化されないように、ステンレス鋼等の材料を用いて製作する必要がある。
【００４３】
尚、振動コンベア５の搬送面には、スクリーン５ａ以外にも、多孔板、又は複数のスリットが穿設された板状部材を配置することもでき、多孔板を配置した際には、多孔板に穿設された孔の径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下にし、複数のスリットが穿設された板状部材を配置した際には、各々のスリットの幅を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることで、上記スクリーン５ａを配置した場合と略々同等の効果を奏する。
【００４４】
図１に戻り、中間タンク８は、２次破砕機９の前段において、１次破砕及び異物除去を行った粗砕物Ｗ３を一時的に貯蔵するために備えられる。この中間タンク８には、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の抜き出し量を調整するためのオートフィーダ等の計量機１７が付設される。
【００４５】
２次破砕機９は、中間タンク８から供給される粗砕物Ｗ３を長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕して燃料を製造するために備えられ、（株）ホーライ製、Ａ−５６１ Ｊ形等の一軸高速剪断式粉砕機等を用いることができる。この２次破砕機９は、図４に示すように、本体４１内に、シャンク４３とブレード４４からなる回転刃４２と、一対の固定刃４７と、回転刃４２の下方に位置する半割筒状のスクリーン４６等からなる。
【００４６】
上記回転刃４２は、小ブロックに分割されたオープンカッターであり、強靭であるとともに、高い冷却効果（発熱防止効果）を備えている。
【００４７】
この２次破砕機９において、本体４１の上部から投入された粗砕物は、回転刃４２のブレード４４と固定刃４７との間に作用する剪断力によって破砕される。この際、スクリーン４６の目開き以下の粒度に達したものは下部に排出され、目開き以上の破砕物は、回転刃４２によって持ち上げられ、繰り返し破砕される。
【００４８】
次に、上記構成を有する燃料化装置１を用いた本発明にかかる可燃性廃棄物の燃料化方法について、図１を中心に参照しながら説明する。
【００４９】
受け入れた可燃性廃棄物Ｗをホッパ２から排出し、トロンメル３に投入して砂、石、ガラス等の異物を除去する。次に、異物が除去された可燃性廃棄物Ｗ１を１次破砕機４に投入し、長軸径平均２００ｍｍ以下に粗砕する。
【００５０】
上記の際、破砕機負荷制御手段１３によって、１次破砕機４の負荷が一定になるようにホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの供給量を制御したり、１次破砕機４の運転速度を制御して破砕処理速度を調整し、粗砕物Ｗ２の生成量を調整する。尚、上述のように１次破砕機４が回転刃３２を備えるタイプのものである場合には、回転刃３２の回転数を制御することによって運転速度を制御することができる。
【００５１】
また、破砕制御手段１４によって、中間タンク８のタンクレベルによる１次、２次破砕機４、９の運転制御を行う。具体的には、レベルＨで１次破砕機４を停止し、レベルＬとレベルＨとの間の中間レベルでは、１次、２次破砕機４、９の運転速度を制御し、レベルＬで２次破砕機９を停止する。２次破砕機９の運転速度についても、回転刃４２の回転数を変化させることで制御することができる。これにより、粗砕物Ｗ３の生成量が過多となったり、粗砕物Ｗ３の供給量が過少とならないように制御することができる。
【００５２】
異物除去装置７では、図３に示すように、粗砕物Ｗ２が振動コンベア５で運ばれる際に、スクリーン５ａの目開き（１ｍｍ以上５０ｍｍ以下）から砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉが落下して除去され、振動コンベア５上に残った粗砕物Ｗ２からは、磁力選鉱機６によって鉄系異物Ｍが除去される。異物が除去された粗砕物Ｗ３は、中間タンク８へと搬送され、中間タンク８において一時的に貯蔵される。尚、粗砕物Ｗ２から除去した異物は、回収して別途資源として再利用する。
【００５３】
この異物除去装置７は、振動コンベア５の搬送面にスクリーン５ａを備えているため、１つの処理工程で粗砕物Ｗ２から鉄系・非鉄系異物（Ｍ＋Ｉ）の両方を同時に除去することができ、さらに設置スペースや設備コスト、運転コストも低減することもできる。また、２次破砕機９による粗砕物Ｗ３の破砕前に金属屑や砂、石を除去することで、２次破砕機９のブレード４４及び固定刃４７の欠け、摩耗スピードを低減させ、ブレード４４及び固定刃４７の寿命を２倍から３倍に延ばすことができるようになる。
【００５４】
一方、粗砕物Ｗ２から除去された非鉄系異物Ｉは、ロール圧縮機（不図示）に供給してロール圧縮してもよい。この際、砂、石、ガラス等の無機物は破砕され、銅、アルミニウム等の金属は、薄片化される。ロール圧縮された異物を渦電流分離装置（不図示）に供給してもよく、銅、アルミニウム等の金属は資源として回収し、砂、石、ガラス等の無機物を分離して別途処理することができる。
【００５５】
また、異物除去装置７の下流には、比重差選別機（不図示）を備えてもよい。これにより、粗砕物Ｗ２から、ダイオキシン類等の発生の際に触媒作用をする銅の金属片等を除去し、有害物質発生の抑制や、不完全燃焼の防止をすることが可能となる。
【００５６】
図１に戻り、計量機１７を通じて中間タンク８内の粗砕物Ｗ３を抜き出し、２次破砕機９に供給して長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕する。これにより、粗砕物Ｗ３を繊維状物（綿状物）の状態とし、燃料として使用し易い（燃焼し易い）性状とする。
【００５７】
また、２次破砕機９による粗砕物Ｗ３の破砕に際しては、粗砕物Ｗ３の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機９の動力が一定になるように粗砕物Ｗ３を２次破砕機９に供給することが好ましい。水分を５質量％以下とすることで、２次破砕機９の閉塞を防止しながら安定して粗砕物Ｗ３を破砕することができる。尚、２次破砕機９の回転刃４２の回転数が少ない程、回転刃４２及び固定刃４７の寿命が長くなるが、破砕に長時間を要する。また、スクリーン４６の目開きは、受け入れた可燃性廃棄物Ｗの性状、所望する燃料の性状に応じて適宜変更する。
【００５８】
このようにして生成された破砕物Ｗ４は、プラスチック、ゴム、繊維状物、スポンジ状物、ガラス、金属等の破砕物であって、繊維状物を５０質量％以上含有し、嵩密度が０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下で、長軸径の平均値が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下）、最も長軸径が大きい物でも２５ｍｍ以下となる。このような状態にすることで、破砕物Ｗ４をバーナー用燃料として使用する場合に、着火し易く、短時間で燃え切るようになる。
【００５９】
尚、繊維状物とは、前記繊維類のみを指す意ではなく、前記プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を破砕することにより、微細な糸状物の集合体となったものをいう。この繊維状物のアスペクト比を３以上とすることが好ましく、１０以上とすることがより好ましい。
【００６０】
尚、嵩密度が０．２０ｋｇ／Ｌを超える場合には、着地燃焼の原因となり、０．０３ｋｇ／Ｌ未満の場合には、搬送等の面で非効率的となるため好ましくない。また、長軸径の平均値が１５ｍｍを超える場合には、燃料が絡み合って団塊状となって着地燃焼の原因となり、３ｍｍ未満の場合には、破砕に要する動力が過大となり好ましくない。
【００６１】
次いで、２次破砕機９で生成された破砕物Ｗ４を第１のファン１１により引き込み、第２のファン１２を通じて供給される微粉炭Ｃとともに、キルンバーナー１０に吹き込んでバーナー用燃料として用いる。キルンバーナー１０への吹き込みにあたっては、原則として、２次破砕機９で生成される破砕物Ｗ４の全量をキルンバーナー１０に吹き込み、必要な熱量の調整は、微粉炭Ｃの吹き込み量の増減により行う。これにより、可能な限り多くの破砕物Ｗ４を使用し、持ち込まれた可燃性廃棄物Ｗを効率よく処理することができる。
【００６２】
また、供給／過負荷防止制御手段１５において、２次破砕機９の負荷電流を検出し、計量機１７での粗砕物Ｗ３の抜き出し量を調整する。具体的には、２次破砕機９の負荷電流が高くなるのに応じて、２次破砕機９への粗砕物Ｗ３の供給量を低減するように制御し、２次破砕機９の過負荷を防止する。すなわち、粗砕物Ｗ３が水分を保有する場合には、粉砕過程で２次破砕機９内に詰まり易くなるため、それを速やかに察知して粗砕物Ｗ３の投入量を調整し、２次破砕機９の保護を図る。また、２次破砕機９への粗砕物Ｗ３の供給量を制御することで、キルンバーナー１０への破砕物Ｗ４の連続供給が途切れないようにする。
【００６３】
これと並行して、風量比例制御手段１６において、計量機１７での粗砕物Ｗ３の抜き出し量に応じて、第１のファン１１の風量を調整する。これにより、２次破砕機９での破砕物Ｗ４の生成量と、第１のファン１１での破砕物Ｗ４の引き込み量とを整合させ、破砕物Ｗ４の風送時に空気比が激しく変動するのを防止したり、第１のファン１１の消費電力を低減することができる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、２次破砕からバーナー吹き込みまでを一体化させるため、２次破砕後の破砕物Ｗ４を貯蔵するための大容量のタンクが不要となり、設備費を低減することが可能になる。特に、粗砕物Ｗ３や破砕物Ｗ４の流れを各種の制御手段１３〜１６で制御するため、２次破砕までの工程を安定して連続的に進めながら、中間タンク８の容量に合わせて粗砕物Ｗ３の流通量を制限することができる。これによって、中間タンク８に多大な余裕容量が不要となり、小型のタンクを用いることができるようになるため、設備費を大幅に削減できる。また、バーナー吹き込み前の処理で確実に異物除去した破砕物Ｗ４を最大量で安定して吹き込むことができるため、燃料使用時の発熱量の変動を抑制しながら、効率よく可燃性廃棄物Ｗを処理することが可能になる。尚、破砕物Ｗ４を直ぐに燃料として供給しない場合は、従来のように、貯蔵するためのタンクを備えてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態においては、破砕機負荷制御手段１３によるホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの供給量の制御と、破砕制御手段１４による１次破砕機４の運転／停止状態の制御との双方を行っているが、これらのうちの一方のみを行うようにしてもよい。
【００６６】
さらに、上記実施の形態においては、１次破砕機４の前段で異物を除去する手段として、トロンメル３を用いるが、例えば、ロータリースクリーン等の他の異物除去装置を用いることもできる。また、１次破砕機４の後段で異物を除去する磁力選鉱機６、振動コンベア５等においても同様であり、これらに限定されるものではなく、他の除去装置を用いることもできる。
【００６７】
また、本発明にかかる燃料化方法で製造された燃料である破砕物Ｗ４は、セメントキルン以外にも種々の燃焼炉等でバーナーから炉内に吹き込んで燃料として用いることができる。
【００６８】
次に、上記破砕物Ｗ４をキルンバーナー１０で燃焼させた場合の燃焼性に関する試験例について説明する。
【００６９】
表１に、この試験に用いた破砕物と、比較例として用いた微粉炭の性状を示す。表２は、これらをキルンバーナー１０で燃焼させた場合の試験結果を示す。尚、試験は２回行った。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表１に示すように、破砕物は、微粉炭の約９０％と高い熱量を有することが判る。そして、この破砕物を微粉炭とともにキルンバーナー１０に吹き込んで燃焼させると、表２に示すように、燃焼寄与率が９２〜９３％と、燃料として効率良く機能していることが分かる。尚、燃焼寄与率の算出式は以下の通りである。
【００７３】
燃焼寄与率（％）＝微粉炭熱量原単位減量／破砕物熱量原単位増量
＝（(3)−(4)）×１００／（(2)−(1)）
【００７４】
尚、上記実施例１、２において、破砕物を第１のファン１１（図１参照）によってキルンバーナー１０に吹き込む空気量が過剰となり熱量損失を起こした懸念があり、そのような状態でも上記高寄与率が達成されたので、上記空気量を適切に調整することで、さらに寄与率を高めることも可能と考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 可燃性廃棄物の燃料化装置
２ ホッパ
３ トロンメル
４ １次破砕機
５ 振動コンベア
５ａ スクリーン
６ 磁力選鉱機
７ 異物除去装置
８ 中間タンク
９ ２次破砕機
１０ キルンバーナー
１１ 第１のファン
１２ 第２のファン
１３ 破砕機負荷制御手段
１４ 破砕制御手段
１５ 供給／過負荷防止制御手段
１６ 風量比例制御手段
１７ 計量機
３２ 回転刃
３３ シャンク
３４ ブレード
３５（３５Ａ、３５Ｂ） 本体
３６ スクリーン
３７ 固定刃
３８ 回転軸
４１ 本体
４２ 回転刃
４３ シャンク
４４ ブレード
４６ スクリーン
４７ 固定刃
Ｃ 微粉炭
Ｆ 異物
Ｉ 非鉄系異物
Ｍ 鉄系異物
Ｗ、Ｗ１ 可燃性廃棄物
Ｗ２、Ｗ３ 粗砕物
Ｗ４ 破砕物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性廃棄物の燃料化方法に関し、特に、プラスチック類等の可燃物を含む廃棄物を燃料として利用するために用いられる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃プラスチックなどの可燃性廃棄物をある程度の寸法以下に粉砕し、燃料化する技術が用いられている。しかし、単に粉砕したプラスチック粉砕物を、微粉炭や重油等の燃焼装置用の代替燃料として使用すると、着地燃焼し易く、その結果、被焼成物の品質の劣化を引き起こす虞があった。そこで、着地燃焼を防ぐため、粉砕物の微粉化を進めると、過剰粉砕となり、特に、難粉砕性のプラスチックでは粉砕コストが高騰するという問題があった。
【０００３】
そこで、本出願人は、特許文献１に記載のように、セメントキルンの窯前から吹き込んだプラスチック破砕物は、約８００〜１６００℃の温度で、キルン空間滞留時間が概ね２秒程度であること、プラスチックの重量と表面積によって燃え切り時間が異なり、比表面積の大きなプラスチックほど燃え切り時間が短いことなどの知見に基づき、プラスチックを比表面積２００ｃｍ2／ｇ以上で、かつ重量０．０１ｇ以上０．１ｇ以下として、８００℃以上の焼成炉で燃焼させることで、特定重量までの粉砕・破断に留めても、形状因子を規定すれば、総じてキルン空間滞留時間内に燃え切らすことができ、良好な性状の焼成物を得ることのできるプラスチックの燃料化方法を提案した。
【０００４】
一方、焼成炉等で燃焼させるためのプラスチック破砕物を得るため、種々の破砕機が使用されているが、破砕機の回転刃等の破損、スクリーンの目詰まりなどの運転上の問題による稼働率の低下に鑑み、特許文献２には、破砕機内に配置された回転刃と固定刃により廃プラスチックを破砕し、破砕された廃プラスチックをスクリーンを通過させて排出する一軸ローター回転式破砕機を用い、回転刃を６０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍの低速で回転させながら、破砕機内を上下方向に空気吸引して破砕された廃プラスチックを排出する破砕装置等が提案されている。
【０００５】
また、可燃性廃棄物には、砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物や、鉄系異物も混在し、バーナー等で燃焼させる際の発熱量の変動を招くため、事前に除去する必要がある。また、これらの異物は、破砕処理において破砕刃の欠損等の原因となり、メンテナンスコストの増加や稼動率の低下を招いていた。このため、従来の可燃性廃棄物の燃料化方法においては、持ち込まれた可燃性廃棄物を１次破砕するとともに、１次破砕した破砕物から金属類等の異物を除去し、その後、２次破砕して燃料化物として使用していた。
【０００６】
この際、金属類等の異物を除去するにあたって、図５に示すような異物除去装置が用いられている。この異物除去装置２４は、振動コンベア２１の上方に配置された磁力選鉱機２２と、磁力選鉱機２２の下流側に配置されたスクリーン２３とで構成され、プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類、木質類、建設系廃棄物等の可燃性廃棄物の粗砕物から、鉄系異物Ｍを磁力選鉱機２２で除去し、砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉをスクリーン２３で除去する。
【０００７】
そして、異物を除去した後２次破砕して得られた燃料化物は、ロータリーキルンの窯前部の近傍に設置したタンクに搬送して貯蔵し、適宜、必要量を計量しながらバーナーに供給してロータリーキルン内に吹き込むようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１８１６５８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１に記載のプラスチックの燃料化方法では、プラスチックを表面積２００ｃｍ2／ｇ以上で、かつ重量０．０１ｇ以上０．１ｇ以下に破砕するが、表面積を所定の範囲以上に維持しながら、重量を所定の範囲内に収めるように破砕するのは容易ではなく、改善の余地があった。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の廃プラスチックの破砕装置では、回転刃が６０ｒｐｍ以上１５０ｒｐｍ以下と低速回転を行うため、破砕物を得るのに長時間を要するという問題もあった。
【００１１】
さらに、上記従来の異物除去装置２４は、鉄系異物Ｍと非鉄系異物Ｉの各々を除去するため、選別装置２２、２３が別々に設置されており、広い設置場所を確保する必要があるとともに、設備コストや運転コストが高くなるという問題があった。
【００１２】
また、上記従来の燃料化方法において、燃料化物を定量で途切れることなくバーナーから吹き込むためには、２次破砕した破砕物を貯蔵するタンクとして、十分な貯蔵量を確保可能な大容量のタンクが必要になる。そのため、タンクやその周辺設備のコストが増大し、システム全体としての設備費が高騰するという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、システム全体の設備・運転コストを低減し、安定運転を維持しながら、可燃性廃棄物を効率よく燃料化することが可能な可燃性廃棄物の燃料化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、可燃性廃棄物の燃料化方法であって、プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機により粗砕する工程と、該粗砕物に含まれる異物を除去する工程と、前記異物を除去した粗砕物を２次破砕機により破砕する工程と、該破砕物をバーナーに吹き込む工程とを含み、前記粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、前記２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することを特徴とする。
【００１５】
ここで、プラスチック類とは、高分子量の重合体であって、溶融して流動状体として成形可能なものをいい、該重合体に充填材、可塑剤、顔料、安定剤等を添加した物も含むものとする。また、スポンジ類とは、合成樹脂等を海綿状にした物をいう。繊維類とは、天然繊維又は化学繊維を素材とし、布状、紐状、糸状、綿状等の形態を呈する物をいう。ゴム類とは、外力を加えて除くと略々瞬時に元に戻る性質を有する物体であって、天然ゴム、石油等から合成する合成ゴム、再生ゴムなどをいう。木質類とは、廃木材、木質部分の廃棄物等、素材が木材である物をいう。
【００１６】
そして、本発明によれば、プラスチック類等を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機で粗砕し、異物除去装置で異物を除去した後、２次破砕機で破砕して破砕物を吹込装置によってバーナーに吹き込むため、燃料使用時の発熱量の変動を抑制し、安定運転を維持しながら可燃性廃棄物を燃料として利用することができ、破砕刃の欠損等を回避することもできる。
【００１７】
また、粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することにより、２次破砕機の閉塞を防止しながら、安定して破砕物をバーナーに吹き込むことができる。
【００１８】
上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を、前記２次破砕機により長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕し、該破砕物を前記バーナーに吹き込むことができる。
【００１９】
また、上記破砕物を、破砕後直ちに上記バーナーに吹き込むことができる。これにより、破砕物を貯蔵するための大容量の貯蔵手段が不要となり、設備コストを低減することが可能になる。
【００２０】
上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記破砕物を他の燃料とともに前記バーナーに吹き込み、該他の燃料の吹き込み量を増減して、該バーナーから供給される該破砕物及び他の燃料の燃焼により発生する熱量を調整することができる。これにより、必要な熱量を確保しながら、可燃性廃棄物を最大限に利用することが可能になる。
【００２１】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機への可燃性廃棄物の供給量を制御することができる。これによれば、貯蔵手段における粗砕物の貯蔵量を維持し、２次破砕機へ粗砕物を安定して供給することができる。
【００２２】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機の運転速度を制御することができる。これによれば、１次破砕機での破砕処理速度を調整し、粗砕物の生成量が過多とならないように制限することができる。
【００２３】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記２次破砕機の負荷電流に応じて該２次破砕機への粗砕物の供給量を制御することができ、これにより、２次破砕機の過負荷を防止することが可能になる。
【００２４】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記貯蔵手段からの粗砕物の抜き出し量に応じて、前記２次破砕機で生成された破砕物を前記バーナーに誘引する風量を制御することができ、これによれば、バーナーに破砕物を供給する際に空気比が激しく変動するのを防止したり、風量を誘引する装置の消費電力を低減することが可能になる。
【００２５】
前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記２次破砕機により生成される破砕物の嵩密度を０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下、好ましくは０．０６ｋｇ／Ｌ以上０．１０ｋｇ／Ｌとすることができる。また、前記２次破砕機により生成される破砕物の長軸径の平均値を３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、最大値を２５ｍｍ以下とすることができる。この場合、破砕物のバーナー用燃料としての使用時において、着火し易く、短時間で燃え切るようになり、好適に燃料として利用することが可能になる。
【００２６】
また、前記可燃性廃棄物の燃料化方法において、前記破砕物を、前記バーナーに０．４Ｎｍ3／ｋｇ以上３．０Ｎｍ3／ｋｇ以下の単位質量あたりの空気量で吹き込むことができる。これにより、破砕物を主燃料と同様に使用することができ、化石燃料の使用量を効率的に低減することができる。
【００２７】
さらに、上記可燃性廃棄物の燃料化方法において、上記除去した異物をロール圧縮し、無機物を破砕するとともに、薄片化した金属を渦電流分離装置で回収することができる。回収した金属薄片を資源として回収し、無機物を別途処理することで、燃料として利用できなかった廃棄物を効率よく処理することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、システム全体の設備・運転コストを低減し、安定運転を維持しながら、可燃性廃棄物を効率よく燃料化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る可燃性廃棄物の燃料化方法を実施するための装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の燃料化装置の１次破砕機を示す概略図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図３】図１の燃料化装置の異物除去装置を示す概略構成図である。
【図４】図１の燃料化装置の２次破砕機を示す概略断面図である。
【図５】従来の異物除去装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。尚、図１において、実線は可燃性廃棄物の流れを示し、破線は制御信号等の電気信号の流れを示す。
【００３１】
図１は、本発明にかかる可燃性廃棄物の燃料化方法を実施するための装置を示し、この燃料化装置１は、可燃性廃棄物Ｗを受け入れるホッパ２と、ホッパ２から供給される可燃性廃棄物Ｗに含まれる、砂、石、ガラス等の異物Ｆを除去するトロンメル３と、異物が除去された可燃性廃棄物Ｗ１を粗砕する１次破砕機４と、１次破砕後の粗砕物Ｗ２から異物を除去する振動コンベア５及び磁力選鉱機６からなる異物除去装置７と、異物が除去された粗砕物Ｗ３を一時的に貯蔵する中間タンク８と、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３を破砕する２次破砕機９と、２次破砕された破砕物Ｗ４をキルンバーナー１０に吹き込む第１のファン１１と、主燃料としての微粉炭Ｃをキルンバーナー１０に吹き込む第２のファン１２とを備える。
【００３２】
また、各種の制御手段として、１次破砕機４の負荷に応じてホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの排出量を制御する破砕機負荷制御手段１３と、中間タンク８のタンクレベルに応じて１次破砕機４及び２次破砕機９の運転／停止を制御する破砕制御手段１４と、２次破砕機９の負荷に応じて中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の排出量を制御する供給／過負荷防止制御手段１５と、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の排出量に応じて第１のファン１１の風量を制御する風量比例制御手段１６とを備える。
【００３３】
ホッパ２は、持ち込まれた可燃性廃棄物Ｗを受け入れ、供給量を調整しながら後段の装置に供給するために備えられる。ここで、可燃性廃棄物Ｗとは、建設系廃棄物、白物家電の保温材、廃自動車シュレッダーダスト等のプラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類等の可燃物を含有する廃棄物をいう。
【００３４】
尚、建設系廃棄物とは、建物の建設に伴う廃棄物、建物のリフォームなどに伴う廃棄物、建物の解体工事に伴う廃棄物をいい、また、白物家電の保温材とは、廃冷蔵庫等の処分時に発生する廃ウレタンなどをいう。さらに、廃自動車シュレッダーダストとは、ＡＳＲと呼ばれ、廃棄された自動車のエンジンなどを取り除いた後の廃車ガラを工業用シュレッダーで粉々に粉砕して鉄等を回収した後、産業廃棄物として廃棄されるプラスチック、ガラス、ゴムなどの破片をいう。
【００３５】
トロンメル３は、可燃性廃棄物Ｗに含まれる大粒径（例えば、２０ｍｍ以上の粒径）の砂、石、ガラス等の異物Ｆを除去し、２次破砕機９の刃の寿命を延ばすとともに、異物を含まない燃焼性のよい燃料を得るために設けられる。
【００３６】
１次破砕機４は、トロンメル３で大粒径の異物Ｆが除去された可燃性廃棄物Ｗ１を長軸径２００ｍｍ以下に粗砕し、２次破砕機９の刃の寿命を延ばすとともに、異物を含まない燃焼性のよい燃料を得るために設けられる。
【００３７】
この１次破砕機４には、（株）ホーライ製のＥＨ−６０９０等の一軸ローター回転式破砕機を用いることが好ましい。この１次破砕機４は、図２に示すように、上下方向に２分割される本体３５（３５Ａ、３５Ｂ）内に、シャンク３３とブレード３４からなる回転刃３２と、相対向して配置された一対の固定刃３７と、回転刃３２の下方に位置する半割筒状のスクリーン３６等からなる。
【００３８】
回転刃３２は、母台になるシャンク３３と、シャンク３３にボルトで設置されたブレード３４で構成され、減速機（不図示）を介して本体３５内で回転する。ブレード３４の刃先は、回転軸３８の軸線方向（矢印Ｘ方向）に対して傾斜したヘリカルカッターとなっている。また、このブレード３４は、回転軸３８の軸線方向に、複数段にわたって配置され、隣接する２つの段の回転刃３２に位相差を与え、その位相差は、６０°以下に設定される。尚、回転刃３２に位相差を与えるのは、粗砕時に回転刃３２に付加される衝撃を緩和して１次破砕機４の過負荷を回避するためである。
【００３９】
回転刃３２に対応する一対の固定刃３７は、本体３５の分割面に、進退調整自在に取付けられる。本体３５の下部排出ゾーンには、粗砕物の粒度を目開き寸法で決定する半割筒状のスクリーン３６が設置される。
【００４０】
上記構成を有する１次破砕機４を用い、粗砕時に、回転刃３２の回転数が２０ｒｐｍ以上６０ｒｐｍ以下、スクリーン３６の目開きが３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、スクリーンと回転刃との間隔が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００４１】
上記構成により、本体３５Ｂの上部から投入された可燃性廃棄物Ｗ１を、回転刃３２によって引き込み、ブレード３４と固定刃３７の刃先間に作用する剪断力によって粗砕することができる。この際、スクリーン３６の目開き以下の粒度に達したものは、目開きを通過して下方に排出され、目開き以上の粗砕物は、回転刃３２によって上部に持ち上げられ、繰返し粗砕される。
【００４２】
図１に戻り、異物除去装置７は、１次破砕機４で粗砕された粗砕物Ｗ２からガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉと、鉄系異物Ｍを除去するために備えられる。この異物除去装置７は、図３に示すように、振動コンベア５と磁力選鉱機６とで構成され、振動コンベア５の搬送面にスクリーン５ａを備え、その上方に磁力選鉱機６が配置される。スクリーン５ａの目開きは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定される。振動コンベア５は、磁力選鉱機６によって磁化されないように、ステンレス鋼等の材料を用いて製作する必要がある。
【００４３】
尚、振動コンベア５の搬送面には、スクリーン５ａ以外にも、多孔板、又は複数のスリットが穿設された板状部材を配置することもでき、多孔板を配置した際には、多孔板に穿設された孔の径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下にし、複数のスリットが穿設された板状部材を配置した際には、各々のスリットの幅を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることで、上記スクリーン５ａを配置した場合と略々同等の効果を奏する。
【００４４】
図１に戻り、中間タンク８は、２次破砕機９の前段において、１次破砕及び異物除去を行った粗砕物Ｗ３を一時的に貯蔵するために備えられる。この中間タンク８には、中間タンク８からの粗砕物Ｗ３の抜き出し量を調整するためのオートフィーダ等の計量機１７が付設される。
【００４５】
２次破砕機９は、中間タンク８から供給される粗砕物Ｗ３を長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕して燃料を製造するために備えられ、（株）ホーライ製、Ａ−５６１ Ｊ形等の一軸高速剪断式粉砕機等を用いることができる。この２次破砕機９は、図４に示すように、本体４１内に、シャンク４３とブレード４４からなる回転刃４２と、一対の固定刃４７と、回転刃４２の下方に位置する半割筒状のスクリーン４６等からなる。
【００４６】
上記回転刃４２は、小ブロックに分割されたオープンカッターであり、強靭であるとともに、高い冷却効果（発熱防止効果）を備えている。
【００４７】
この２次破砕機９において、本体４１の上部から投入された粗砕物は、回転刃４２のブレード４４と固定刃４７との間に作用する剪断力によって破砕される。この際、スクリーン４６の目開き以下の粒度に達したものは下部に排出され、目開き以上の破砕物は、回転刃４２によって持ち上げられ、繰り返し破砕される。
【００４８】
次に、上記構成を有する燃料化装置１を用いた本発明にかかる可燃性廃棄物の燃料化方法について、図１を中心に参照しながら説明する。
【００４９】
受け入れた可燃性廃棄物Ｗをホッパ２から排出し、トロンメル３に投入して砂、石、ガラス等の異物を除去する。次に、異物が除去された可燃性廃棄物Ｗ１を１次破砕機４に投入し、長軸径平均２００ｍｍ以下に粗砕する。
【００５０】
上記の際、破砕機負荷制御手段１３によって、１次破砕機４の負荷が一定になるようにホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの供給量を制御したり、１次破砕機４の運転速度を制御して破砕処理速度を調整し、粗砕物Ｗ２の生成量を調整する。尚、上述のように１次破砕機４が回転刃３２を備えるタイプのものである場合には、回転刃３２の回転数を制御することによって運転速度を制御することができる。
【００５１】
また、破砕制御手段１４によって、中間タンク８のタンクレベルによる１次、２次破砕機４、９の運転制御を行う。具体的には、レベルＨで１次破砕機４を停止し、レベルＬとレベルＨとの間の中間レベルでは、１次、２次破砕機４、９の運転速度を制御し、レベルＬで２次破砕機９を停止する。２次破砕機９の運転速度についても、回転刃４２の回転数を変化させることで制御することができる。これにより、粗砕物Ｗ３の生成量が過多となったり、粗砕物Ｗ３の供給量が過少とならないように制御することができる。
【００５２】
異物除去装置７では、図３に示すように、粗砕物Ｗ２が振動コンベア５で運ばれる際に、スクリーン５ａの目開き（１ｍｍ以上５０ｍｍ以下）から砂、石、ガラス、銅、アルミニウム等の非鉄系異物Ｉが落下して除去され、振動コンベア５上に残った粗砕物Ｗ２からは、磁力選鉱機６によって鉄系異物Ｍが除去される。異物が除去された粗砕物Ｗ３は、中間タンク８へと搬送され、中間タンク８において一時的に貯蔵される。尚、粗砕物Ｗ２から除去した異物は、回収して別途資源として再利用する。
【００５３】
この異物除去装置７は、振動コンベア５の搬送面にスクリーン５ａを備えているため、１つの処理工程で粗砕物Ｗ２から鉄系・非鉄系異物（Ｍ＋Ｉ）の両方を同時に除去することができ、さらに設置スペースや設備コスト、運転コストも低減することもできる。また、２次破砕機９による粗砕物Ｗ３の破砕前に金属屑や砂、石を除去することで、２次破砕機９のブレード４４及び固定刃４７の欠け、摩耗スピードを低減させ、ブレード４４及び固定刃４７の寿命を２倍から３倍に延ばすことができるようになる。
【００５４】
一方、粗砕物Ｗ２から除去された非鉄系異物Ｉは、ロール圧縮機（不図示）に供給してロール圧縮してもよい。この際、砂、石、ガラス等の無機物は破砕され、銅、アルミニウム等の金属は、薄片化される。ロール圧縮された異物を渦電流分離装置（不図示）に供給してもよく、銅、アルミニウム等の金属は資源として回収し、砂、石、ガラス等の無機物を分離して別途処理することができる。
【００５５】
また、異物除去装置７の下流には、比重差選別機（不図示）を備えてもよい。これにより、粗砕物Ｗ２から、ダイオキシン類等の発生の際に触媒作用をする銅の金属片等を除去し、有害物質発生の抑制や、不完全燃焼の防止をすることが可能となる。
【００５６】
図１に戻り、計量機１７を通じて中間タンク８内の粗砕物Ｗ３を抜き出し、２次破砕機９に供給して長軸径平均１５ｍｍ以下に破砕する。これにより、粗砕物Ｗ３を繊維状物（綿状物）の状態とし、燃料として使用し易い（燃焼し易い）性状とする。
【００５７】
また、２次破砕機９による粗砕物Ｗ３の破砕に際しては、粗砕物Ｗ３の水分を５質量％以下とした上で、２次破砕機９の動力が一定になるように粗砕物Ｗ３を２次破砕機９に供給することが好ましい。水分を５質量％以下とすることで、２次破砕機９の閉塞を防止しながら安定して粗砕物Ｗ３を破砕することができる。尚、２次破砕機９の回転刃４２の回転数が少ない程、回転刃４２及び固定刃４７の寿命が長くなるが、破砕に長時間を要する。また、スクリーン４６の目開きは、受け入れた可燃性廃棄物Ｗの性状、所望する燃料の性状に応じて適宜変更する。
【００５８】
このようにして生成された破砕物Ｗ４は、プラスチック、ゴム、繊維状物、スポンジ状物、ガラス、金属等の破砕物であって、繊維状物を５０質量％以上含有し、嵩密度が０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下で、長軸径の平均値が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下）、最も長軸径が大きい物でも２５ｍｍ以下となる。このような状態にすることで、破砕物Ｗ４をバーナー用燃料として使用する場合に、着火し易く、短時間で燃え切るようになる。
【００５９】
尚、繊維状物とは、前記繊維類のみを指す意ではなく、前記プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を破砕することにより、微細な糸状物の集合体となったものをいう。この繊維状物のアスペクト比を３以上とすることが好ましく、１０以上とすることがより好ましい。
【００６０】
尚、嵩密度が０．２０ｋｇ／Ｌを超える場合には、着地燃焼の原因となり、０．０３ｋｇ／Ｌ未満の場合には、搬送等の面で非効率的となるため好ましくない。また、長軸径の平均値が１５ｍｍを超える場合には、燃料が絡み合って団塊状となって着地燃焼の原因となり、３ｍｍ未満の場合には、破砕に要する動力が過大となり好ましくない。
【００６１】
次いで、２次破砕機９で生成された破砕物Ｗ４を第１のファン１１により引き込み、第２のファン１２を通じて供給される微粉炭Ｃとともに、キルンバーナー１０に吹き込んでバーナー用燃料として用いる。キルンバーナー１０への吹き込みにあたっては、原則として、２次破砕機９で生成される破砕物Ｗ４の全量をキルンバーナー１０に吹き込み、必要な熱量の調整は、微粉炭Ｃの吹き込み量の増減により行う。これにより、可能な限り多くの破砕物Ｗ４を使用し、持ち込まれた可燃性廃棄物Ｗを効率よく処理することができる。
【００６２】
また、供給／過負荷防止制御手段１５において、２次破砕機９の負荷電流を検出し、計量機１７での粗砕物Ｗ３の抜き出し量を調整する。具体的には、２次破砕機９の負荷電流が高くなるのに応じて、２次破砕機９への粗砕物Ｗ３の供給量を低減するように制御し、２次破砕機９の過負荷を防止する。すなわち、粗砕物Ｗ３が水分を保有する場合には、粉砕過程で２次破砕機９内に詰まり易くなるため、それを速やかに察知して粗砕物Ｗ３の投入量を調整し、２次破砕機９の保護を図る。また、２次破砕機９への粗砕物Ｗ３の供給量を制御することで、キルンバーナー１０への破砕物Ｗ４の連続供給が途切れないようにする。
【００６３】
これと並行して、風量比例制御手段１６において、計量機１７での粗砕物Ｗ３の抜き出し量に応じて、第１のファン１１の風量を調整する。これにより、２次破砕機９での破砕物Ｗ４の生成量と、第１のファン１１での破砕物Ｗ４の引き込み量とを整合させ、破砕物Ｗ４の風送時に空気比が激しく変動するのを防止したり、第１のファン１１の消費電力を低減することができる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、２次破砕からバーナー吹き込みまでを一体化させるため、２次破砕後の破砕物Ｗ４を貯蔵するための大容量のタンクが不要となり、設備費を低減することが可能になる。特に、粗砕物Ｗ３や破砕物Ｗ４の流れを各種の制御手段１３〜１６で制御するため、２次破砕までの工程を安定して連続的に進めながら、中間タンク８の容量に合わせて粗砕物Ｗ３の流通量を制限することができる。これによって、中間タンク８に多大な余裕容量が不要となり、小型のタンクを用いることができるようになるため、設備費を大幅に削減できる。また、バーナー吹き込み前の処理で確実に異物除去した破砕物Ｗ４を最大量で安定して吹き込むことができるため、燃料使用時の発熱量の変動を抑制しながら、効率よく可燃性廃棄物Ｗを処理することが可能になる。尚、破砕物Ｗ４を直ぐに燃料として供給しない場合は、従来のように、貯蔵するためのタンクを備えてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態においては、破砕機負荷制御手段１３によるホッパ２からの可燃性廃棄物Ｗの供給量の制御と、破砕制御手段１４による１次破砕機４の運転／停止状態の制御との双方を行っているが、これらのうちの一方のみを行うようにしてもよい。
【００６６】
さらに、上記実施の形態においては、１次破砕機４の前段で異物を除去する手段として、トロンメル３を用いるが、例えば、ロータリースクリーン等の他の異物除去装置を用いることもできる。また、１次破砕機４の後段で異物を除去する磁力選鉱機６、振動コンベア５等においても同様であり、これらに限定されるものではなく、他の除去装置を用いることもできる。
【００６７】
また、本発明にかかる燃料化方法で製造された燃料である破砕物Ｗ４は、セメントキルン以外にも種々の燃焼炉等でバーナーから炉内に吹き込んで燃料として用いることができる。
【００６８】
次に、上記破砕物Ｗ４をキルンバーナー１０で燃焼させた場合の燃焼性に関する試験例について説明する。
【００６９】
表１に、この試験に用いた破砕物と、比較例として用いた微粉炭の性状を示す。表２は、これらをキルンバーナー１０で燃焼させた場合の試験結果を示す。尚、試験は２回行った。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表１に示すように、破砕物は、微粉炭の約９０％と高い熱量を有することが判る。そして、この破砕物を微粉炭とともにキルンバーナー１０に吹き込んで燃焼させると、表２に示すように、燃焼寄与率が９２〜９３％と、燃料として効率良く機能していることが分かる。尚、燃焼寄与率の算出式は以下の通りである。
【００７３】
燃焼寄与率（％）＝微粉炭熱量原単位減量／破砕物熱量原単位増量
＝（(3)−(4)）×１００／（(2)−(1)）
【００７４】
尚、上記実施例１、２において、破砕物を第１のファン１１（図１参照）によってキルンバーナー１０に吹き込む空気量が過剰となり熱量損失を起こした懸念があり、そのような状態でも上記高寄与率が達成されたので、上記空気量を適切に調整することで、さらに寄与率を高めることも可能と考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 可燃性廃棄物の燃料化装置
２ ホッパ
３ トロンメル
４ １次破砕機
５ 振動コンベア
５ａ スクリーン
６ 磁力選鉱機
７ 異物除去装置
８ 中間タンク
９ ２次破砕機
１０ キルンバーナー
１１ 第１のファン
１２ 第２のファン
１３ 破砕機負荷制御手段
１４ 破砕制御手段
１５ 供給／過負荷防止制御手段
１６ 風量比例制御手段
１７ 計量機
３２ 回転刃
３３ シャンク
３４ ブレード
３５（３５Ａ、３５Ｂ） 本体
３６ スクリーン
３７ 固定刃
３８ 回転軸
４１ 本体
４２ 回転刃
４３ シャンク
４４ ブレード
４６ スクリーン
４７ 固定刃
Ｃ 微粉炭
Ｆ 異物
Ｉ 非鉄系異物
Ｍ 鉄系異物
Ｗ、Ｗ１ 可燃性廃棄物
Ｗ２、Ｗ３ 粗砕物
Ｗ４ 破砕物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機により粗砕する工程と、
該粗砕物に含まれる異物を除去する工程と、
前記異物を除去した粗砕物を２次破砕機により破砕する工程と、
該破砕物をバーナーに吹き込む工程とを含み、
前記粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、前記２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することを特徴とする可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項２】
前記異物を除去した粗砕物を、前記２次破砕機により長軸径１５ｍｍ以下に破砕し、
該破砕物を前記バーナーに吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項３】
前記破砕物を、破砕後直ちに前記バーナーに吹き込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項４】
前記破砕物を他の燃料とともに前記バーナーに吹き込み、該他の燃料の吹き込み量を増減して、該バーナーから供給される該破砕物及び他の燃料の燃焼により発生する熱量を調整することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項５】
前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、
前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機への可燃性廃棄物の供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項６】
前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、
前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機の運転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項７】
前記２次破砕機の負荷電流に応じて該２次破砕機への粗砕物の供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項８】
前記貯蔵手段からの粗砕物の抜き出し量に応じて、前記２次破砕機で生成された破砕物を前記バーナーに誘引する風量を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項９】
前記２次破砕機により生成される破砕物の嵩密度が０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１０】
前記２次破砕機により生成される破砕物の長軸径の平均値が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１１】
前記破砕物を、前記バーナーに０．４Ｎｍ3／ｋｇ以上３．０Ｎｍ3／ｋｇ以下の単位質量あたりの空気量で吹き込むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１２】
前記除去した異物をロール圧縮し、無機物を破砕するとともに、薄片化した金属を渦電流分離装置で回収することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１】
プラスチック類、スポンジ類、繊維類、ゴム類及び木質類からなる群より選択される一以上を主成分とする可燃性廃棄物を１次破砕機により粗砕する工程と、
該粗砕物に含まれる異物を除去する工程と、
前記異物を除去した粗砕物を２次破砕機により破砕する工程と、
該破砕物をバーナーに吹き込む工程とを含み、
前記粗砕物の水分を５質量％以下とした上で、前記２次破砕機の動力が一定になるように該粗砕物を該破砕機に供給することを特徴とする可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項２】
前記異物を除去した粗砕物を、前記２次破砕機により長軸径１５ｍｍ以下に破砕し、
該破砕物を前記バーナーに吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項３】
前記破砕物を、破砕後直ちに前記バーナーに吹き込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項４】
前記破砕物を他の燃料とともに前記バーナーに吹き込み、該他の燃料の吹き込み量を増減して、該バーナーから供給される該破砕物及び他の燃料の燃焼により発生する熱量を調整することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項５】
前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、
前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機への可燃性廃棄物の供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項６】
前記異物を除去した粗砕物を貯蔵手段に一時的に貯蔵し、該貯蔵手段から必要量の粗砕物を抜き出して前記２次破砕機に供給する工程をさらに含み、
前記貯蔵手段での粗砕物の貯蔵量に応じて前記１次破砕機の運転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項７】
前記２次破砕機の負荷電流に応じて該２次破砕機への粗砕物の供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項８】
前記貯蔵手段からの粗砕物の抜き出し量に応じて、前記２次破砕機で生成された破砕物を前記バーナーに誘引する風量を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項９】
前記２次破砕機により生成される破砕物の嵩密度が０．０３ｋｇ／Ｌ以上０．２０ｋｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１０】
前記２次破砕機により生成される破砕物の長軸径の平均値が３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１１】
前記破砕物を、前記バーナーに０．４Ｎｍ3／ｋｇ以上３．０Ｎｍ3／ｋｇ以下の単位質量あたりの空気量で吹き込むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【請求項１２】
前記除去した異物をロール圧縮し、無機物を破砕するとともに、薄片化した金属を渦電流分離装置で回収することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の可燃性廃棄物の燃料化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５３８８９（Ｐ２０１２−１５３８８９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４６６５（Ｐ２０１２−２４６６５）
【出願日】平成２４年２月８日（２０１２．２．８）
【分割の表示】特願２０１０−５２３８７５（Ｐ２０１０−５２３８７５）の分割
【原出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月８日（２０１２．２．８）
【分割の表示】特願２０１０−５２３８７５（Ｐ２０１０−５２３８７５）の分割
【原出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]