JP2000319677A - 固形化燃料およびその加工法、並びに固形化燃料を用いた発電システム - Google Patents

固形化燃料およびその加工法、並びに固形化燃料を用いた発電システム

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JP2000319677A
JP2000319677A JP11125097A JP12509799A JP2000319677A JP 2000319677 A JP2000319677 A JP 2000319677A JP 11125097 A JP11125097 A JP 11125097A JP 12509799 A JP12509799 A JP 12509799A JP 2000319677 A JP2000319677 A JP 2000319677A
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Nobuhide Maeda
信秀 前田
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SUMIYOSHI KINZOKU KK
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MOCHISE DENKI KK
SUMIYOSHI KINZOKU KK
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  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオキシン類の発生を抑制することがで
き、脱臭性および抗菌性に優れた固形化燃料を提供す
る。 【解決手段】 焼成ドロマイトおよびドロマイトよりな
る群から選ばれてなる少なくとも１種のものを含有する
ことを特徴とする固形化燃料。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な固形化燃料
およびその加工法、ならびに固形化燃料を用いた発電シ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、化石燃料などの地下資源の少ない
わが国では、家庭および生産工場から排出される廃棄物
を加工して再利用することで資源を有効利用する技術が
開発されてきている。すなわち、一般廃棄物および産業
廃棄物を所定の処理プロセスで加工して固形化燃料（Ｒ
ＤＦ；Refuse Derived Fuel ）とし、発電システムの燃
料などに再利用する技術が開発されてきている。
【０００３】現行採用されている加工プロセスは、下記
のＲＭＴ方式やのＪ．Ｃａｔｒｅｌ方式などであ
り、現在発電用などの原料として加工されている。
【０００４】
【外１】
【０００５】特に、上記プロセスで注目すべきことは、
石灰（生石灰および消石灰）処理である。石灰石（生石
灰および消石灰）の特性を下記表１に示す。下記表１に
見られるように、石灰処理の目的は、石灰を加えること
で腐らず、臭いもほとんどしないため、各市町村から広
く収集でき、保存も容易であるという点にある。
【０００６】
【表１】
【０００７】上記表１中のＨＣｌの発生抑制は、容器内
にＨＣｌ水溶液を入れ、容器上部に石灰石試料を充填し
たフィルターを設け、容器を加熱した際に該フィルター
を通して出てくるガスをサンプリングし、ガスクロマト
グラフ分析計を用いて測定した。同様にフィルターを設
けることなく同様にブランクガスのサンプリングを行
い、ガスクロマトグラフ分析計を用いて測定した。ブラ
ンクガス中のＨＣｌ由来のガス発生量Ａを基準として、
石灰石試料経由のＨＣｌ由来のガス発生量Ｂとし、ＨＣ
ｌ発生抑制率（％）＝（１−Ｂ／Ａ）×１００として算
出し、ＨＣｌ発生抑制作用を調べた。
【０００８】上記表１中の脱臭率は（％）は、テドラー
バッグ内の石灰石試料１ｇ及び臭いガス６００ｍｌを投
入し３時間経過後のガス濃度の変化を測定し、下記式に
より脱臭率を求めた： 脱臭率(%)＝（ブランクガス濃度−試料ガス濃度）／ブ
ランクガス濃度×100 なお、ガス種には、アンモニア（アルカリ）、硫化水素
（酸性）を使用した。尚、ガス濃度は、アンモニアは吸
光光度法ないし電位差計を用い、硫化水素はガスクロマ
トグラフ分析計ないし炎光光度検出器を用いて行った。
【０００９】上記表１中の抗菌作用は、粉末形態の石灰
石（後述する表３でも粉末形態の焼成ドロマイトおよび
ドロマイト）が対象であるため、大腸菌およびブドウ状
球菌のいずれも下記に示すシェーク法により測定し、抗
菌作用ないし抗菌率（％）を調べた。
【００１０】シェーク法；粉末形態の加工製品等に適用
し得る抗菌力評価方法であって、リン酸緩衝液中にサン
プル（粉末の石灰石）と、供試菌とを共存させ、一定の
時間振とう後に生残菌数を測定するものである。すなわ
ち、水溶液中に分散させた石灰石サンプルと供試菌とを
振とうにより強制的に接触作用させて効果を確認する方
法である。
【００１１】また、近年、環境汚染による人体への影響
が大きな問題となってきている。特に対策の遅れから焼
却炉から出される排ガスや焼却灰中に含まれるダイオキ
シン類については、自然界で分解されないことから早急
な対策が望まれており、固形化燃料を原料とする発電施
設もその例外ではない。
【００１２】ところが、こうした既存の加工法で得られ
た固形化燃料では、これを熱源として用いた場合、下記
表２に示すようにダイオキシン類の発生を抑制できな
い。すなわち、添加物として使用している石灰石には、
ダイオキシン類の発生を抑制する作用効果を有しない。
【００１３】
【表２】
【００１４】上記表２中のダイオキシン類の濃度（毒性
等価濃度）は、一般的なボイラーや焼却炉等の燃焼室で
生じた高温ガスをそのまま熱交換器に送り込み、高温・
高圧の水蒸気を作って発電タービンを回す方式の発電シ
ステムを用い、都市固形廃棄物１００重量部（１００ｋ
ｇ）（このうちポリ塩化ビニルなどの有機塩素化合物５
ｋｇを含有）と、石灰石の１０重量部を上記の加工法
により製造した固形化燃料をボイラー等の燃焼室に投入
し、ボイラー等の燃焼温度を８５０℃以上の高温で燃焼
処理を行い、燃焼開始時から適当な間隔毎に排気ガスを
収集して、排ガス中のダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ、Ｐ
ＣＤＦｓ及びこれらの合計）の濃度（毒性等価濃度）を
測定したものである。また、上記固形化燃料を完全に焼
却した後に、燃焼室内の焼却灰についても、ダイオキシ
ン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ及びこれらの合計）の濃
度（毒性等価濃度）を測定したものである。これら排ガ
スおよび灰（焼却灰）中のダイオキシン類の濃度（毒性
等価濃度）は、財団法人鳥取県保険事業団にそれぞれの
サンプルガス及び灰分を採取したものを持ち込み、排気
ガスおよび灰中のダイオキシン類の濃度（毒性等価濃
度）に関しては、財団法人広島県環境保険協会にて分析
した結果である。
【００１５】ここで、一般に環境汚染物質として注目さ
れているダイオキシンとは、ポリ塩化ジベンゾパラジオ
キシン(PCDDs)のことで、置換している塩素分子の数と
場所によって７５種類の同族体(異性体を含む)がある。
また通常このPCDDs と一緒に生成し、同じ様な化学構造
と性質を持つポリ塩化ジベンゾフラン(PCDFs)も１３５
種類の同族体を持つ化合物群である。最近はダイオキシ
ン関連物質として、いろいろな塩素化合物が論議の対象
となっているが、その評価は必ずしも確定したものでは
なく、環境中で検出されるダイオキシン関連物質も、一
般に複雑な同族体の混合物であることから、本明細書で
は、環境汚染物質としてＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓの両者
（同族体を含む）をあわせてダイオキシン類とした。こ
れらの化合物は環境中で極めて安定で、生物に対する毒
性の強いものが多く、人類にとって全く有用性に欠ける
物質群であり、商業的な生産は行われておらず、その大
半は廃棄物や固形化燃料を燃やす際の熱化学反応により
生成される。このような熱化学反応によるダイオキシン
類の生成のメカニズムについては、いろいろな研究報告
があるが、現在のところ、下記に示す化学構造式（化
１）を用いて表した「廃棄物や固形化燃料の焼却（燃
焼）による有機物からのダイオキシンの生成機構模式
図」にまとめたように、有機物の分解によって生じた塩
化フェノールや塩化ベンゼンのような小分子の化合物が
高温で縮合して生成する、および焼却（燃焼）によって
生じた灰の表面の触媒作用下で、炭素骨格と塩素から合
成される(denovo合成)との考え方が一般的である。
【００１６】
【化１】
【００１７】上述したような固形化燃料の焼却の際に発
生するダイオキシン類の排出抑制のためには、燃焼管理
を含めた完全燃焼により炉（ボイラ）からの生成を極力
抑制し、さらに各種技術の組み合わせによる排ガス処理
系で対応を図ることが重要との観点から種々の開発が進
められている。
【００１８】例えば、こうした既存の加工法で得られた
固形化燃料を原料として用いる場合には、活性炭による
高度排煙処理によって排ガスに含まれるダイオキシン類
などの有害物質を取り除く方法などが開発されている。
しかしながら、かかる高度排煙処理は、ダイオキシン類
の生成を抑制できるものではなく、また活性炭は選択的
にダイオキシン類を吸着できるものではなく、ダイオキ
シン類以外の排気ガス中の他の成分も吸着するため、そ
の吸着寿命が短く、頻繁に取り替える必要があり、ま
た、回収したダイオキシン類を吸着した活性炭を処分す
るには、別途分解し無害化する処理施設が必要となる
為、最終処理段階に至るまでの工数が多くなり、またコ
スト高にもなる。また、これらは排ガス対策でしかな
く、焼却灰中に含まれるダイオキシン類については、有
効な対策とは成り得ないものであった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ダイオキシン類の発生を抑制することができ、脱臭
性および抗菌性に優れた固形化燃料およびその加工法を
提供するものである。
【００２０】また、本発明の他の目的は、安価に安定し
て大量に入手できるものであって、さらに簡便な手法に
より加工することのできる固形化燃料およびその加工法
を提供するものである。
【００２１】さらに、本発明の他の目的は、固形化燃料
を燃焼させ、発生する熱を利用して発電を行う発電シス
テムにおいて、資源の有効活用ができ、かつダイオキシ
ン類による環境汚染を防止し得る発電システムを提供す
るものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、ダイオキシン類の発生を抑制することので
きる固形化燃料およびその加工法、さらには固形化燃料
の有効な利用法に関し、鋭意検討した結果、焼成ドロマ
イトおよびドロマイトよりなる群から選ばれてなる少な
くとも１種のものがダイオキシン類の発生を抑制し、発
生したダイオキシン類を分解するのにも極めて有用であ
り、またダイオキシン類の発生の原因となっている塩素
分をも分解する作用効果を有し、さらに、抗菌性、脱臭
性を半永久的に発現することができ、これら焼成ドロマ
イトないしドロマイトをゴミ（適当に破砕、選別、乾燥
等されたもの）に添加し成形加工することで固形化燃料
とすることができ、得られた固形化燃料でも、十分な抗
菌性、脱臭性を発現でき、該固形化燃料を原料として燃
焼した際にダイオキシン類の発生を抑制することがで
き、排ガスおよびその焼却灰中のダイオキシン類を極め
て低濃度に抑えるのに、より有効で、かつ有用であるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったものである。す
なわち、本発明の目的は、下記（１）〜（１５）に記載
の固形化燃料およびその加工法、並びに固形化燃料を用
いた発電システムにより達成されるものである。
【００２３】（１） 焼成ドロマイトおよびドロマイト
よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものを含
有することを特徴とする固形化燃料。
【００２４】（２） 前記焼成ドロマイトおよびドロマ
イトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの
の含有量が、固形化燃料を基準として５〜１５重量％で
あることを特徴とする上記（１）に記載の固形化燃料。
【００２５】（３） 前記焼成ドロマイトおよびドロマ
イトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの
の粒度が、４３μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする上
記（１）または（２）に記載の固形化燃料。
【００２６】（４） 前記焼成ドロマイトおよびドロマ
イトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの
が、９００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成ド
ロマイトであることを特徴とする上記（１）〜（３）の
いずれか１つに記載の固形化燃料。
【００２７】（５） 焼成ドロマイトおよびドロマイト
よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものを配
合してなる配合材料を用いて成形することを特徴とする
固形化燃料の加工法。
【００２８】（６） 原料廃棄物を粉砕し、選別し、乾
燥した後に、前記焼成ドロマイトおよびドロマイトより
なる群から選ばれてなる少なくとも１種のものを配合
し、成形することを特徴とする上記（５）に記載の固形
化燃料の加工法。
【００２９】（７） 原料廃棄物を粉砕し、選別した後
に、前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよりなる群か
ら選ばれてなる少なくとも１種のものを配合し、成形
し、乾燥することを特徴とする上記（５）に記載の固形
化燃料の加工法。
【００３０】（８） 原料廃棄物を粉砕し、選別した後
に、前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよりなる群か
ら選ばれてなる少なくとも１種のものを配合し、乾燥
し、成形することを特徴とする上記（５）に記載の固形
化燃料の加工法。
【００３１】（９） 前記焼成ドロマイトおよびドロマ
イトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの
の配合量が、被配合物である廃棄物（乾燥重量換算）を
基準として５〜１５重量％であることを特徴とする上記
（５）〜（９）のいずれか１つに記載の固形化燃料の加
工法。
【００３２】（１０） 前記焼成ドロマイトおよびドロ
マイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のも
のが、９００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成
ドロマイトであることを特徴とする上記（５）〜（１
０）のいずれか１つに記載の固形化燃料の加工法。
【００３３】（１１） 上記（１）〜（４）のいずれか
１つに記載の固形化燃料を燃焼させ、発生する熱を利用
して発電を行うことを特徴とする発電システム。
【００３４】（１２） 固形化燃料を燃焼させ、発生す
る熱を利用して発電を行う発電システムにおいて、前記
固形化燃料を燃焼させる際に、焼成ドロマイトおよびド
ロマイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種の
ものを添加することを特徴とする発電システム。
【００３５】（１３） 前記焼成ドロマイトおよびドロ
マイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のも
のの添加量が、固形化燃料を基準として５〜１５重量％
であることを特徴とする上記（１２）に記載の発電シス
テム。
【００３６】（１４） 前記焼成ドロマイトおよびドロ
マイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のも
のの粒度が、４３μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする
上記（１２）または（１３）に記載の発電システム。
【００３７】（１５） 前記焼成ドロマイトおよびドロ
マイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のも
のが、９００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成
ドロマイトであることを特徴とする上記（１２）〜（１
４）のいずれか１つに記載の発電システム。
【００３８】
【発明の実施の形態】本発明の固形化燃料は、焼成ドロ
マイトおよびドロマイトよりなる群から選ばれてなる少
なくとも１種のものを含有することを特徴とするもので
ある。これにより、抗菌性、脱臭性を有するので、腐ら
ず、臭いもなく、各市町村から広く収集でき、保存性に
優れ、さらに発電システムにおいてこれを燃焼する際に
ダイオキシン類の発生を抑制し得るほか、発生してしま
ったダイオキシン類も十分に分解することができるもの
であり、排ガスおよび焼却灰中のダイオキシン類の濃度
を規制値以下に極めて低く抑えることができるものであ
る。
【００３９】ここで、ドロマイトとは、別名、白雲石ま
たは苦灰石と呼ばれる、カルシウムとマグネシウムの複
合炭酸塩ＣａＭｇ（ＣＯ3 ）2 またはこれを主成分とす
る岩石をいう。また、このドロマイトを加熱すると７０
０〜８００℃でＭｇＣＯ3 分が分解してＣＯ2 を放出
し、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）と酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）の焼成物（以下、単に焼成ドロマイトＡとも
いう）となり、さらに９００〜９５０℃でＣａＣＯ3 が
分解してＣＯ2 を放出し、酸化カルシウム（ＣａＯ）と
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼成物（以下、単に焼成
ドロマイトＢともいう）となる特性を有している。よっ
て、上記にいう焼成ドロマイトとは、酸化マグネシウム
と炭酸カルシウムを主成分とする焼成ドロマイトＡと、
酸化マグネシウムと酸化カルシウムを主成分とする焼成
ドロマイトＢの少なくとも一方を含むものとする。本発
明の固形化燃料に用いることのできる焼成ドロンマイト
としては、特に制限されるものではなく、未焼成のドロ
マイトを７００℃未満で焼成した焼成ドロマイト、７０
０〜８００℃で焼成した焼成ドロマイト（焼成ドロマイ
トＡ）、９００℃以上で焼成した焼成ドロマイト（焼成
ドロマイトＢ）のいずれであってもよい。ただし、あま
りに高温で焼成すると、ドロマイトが溶融するようにな
るため、焼成ドロマイトＢは、ドロマイトを９００〜１
２００℃、好ましくは１０００〜１１００℃で焼成した
ものがよい。また、ドロマイトを７００℃未満で焼成し
てもドロマイト成分のＭｇＣＯ3やＣａＣＯ3は分解され
ないので、ドロマイトと同じ働きをすると考えられる。
よって、ドロマイトおよび焼成ドロマイトの中でも、ド
ロマイトを９００〜１２００℃、好ましくは１０００〜
１１００℃で焼成した焼成ドロマイトＢが、ドロマイト
や他の焼成ドロマイトに比して比較的に高いダイオキシ
ン類の発生抑制効果を発現することができるため望まし
い。
【００４０】また、焼成ドロマイトおよびドロマイトよ
りなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの（以
下、単に「焼成ドロマイト／ドロマイト」ともいう）の
１例として、焼成温度１０００〜１１００℃にて焼成し
た焼成ドロマイトおよびドロマイトを用いて、それぞれ
の特性を測定した結果を下記表３及び４に示す。下記表
３及び４に示すように、焼成ドロマイトおよびドロマイ
トは、極めて高い抗菌性および脱臭性、並びに優れたダ
イオキシン類の発生抑制能を有することが判る。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】上記表３中の脱臭率および抗菌率（％）
は、上記表１において説明した脱臭率および抗菌率
（％）の測定と同様にして行った。
【００４４】上記表４中のダイオキシン類の濃度（毒性
等価濃度）は、一般的なボイラーや焼却炉等の燃焼室で
生じた高温ガスをそのまま熱交換器に送り込み、高温・
高圧の水蒸気を作って発電タービンを回す方式の発電シ
ステムを用い、都市固形廃棄物１００重量部（１００ｋ
ｇ）（このうちポリ塩化ビニルなどの有機塩素化合物５
ｋｇを含有）と、上記焼成ドロマイト１０重量部を燃焼
室に投入し、ボイラーの燃焼温度を５００〜６００℃で
燃焼処理を行い、燃焼開始時から適当な間隔毎に排気ガ
スを収集して、排ガス中のダイオキシン類（ＰＣＤＤ
ｓ、ＰＣＤＦｓ及びこれらの合計）の濃度（毒性等価濃
度）を測定したものである。また、上記固形化燃料を完
全に焼却した後に、燃焼室内の焼却灰についても、ダイ
オキシン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ及びこれらの合
計）の濃度（毒性等価濃度）を測定したものである。こ
れら排ガスおよび灰（焼却灰）中のダイオキシン類の濃
度（毒性等価濃度）は、財団法人鳥取県保険事業団にそ
れぞれのサンプルガス及び灰分を採取したものを持ち込
み、排気ガスおよび灰中のダイオキシン類の濃度（毒性
等価濃度）に関しては、財団法人広島県環境保険協会に
て分析した結果である。
【００４５】本発明の固形化燃料において、上記に示す
ような優れた特性を有する焼成ドロマイトおよびドロマ
イトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のもの
（以下、単に「焼成ドロマイト／ドロマイト」ともい
う）の含有量は、固形化燃料に抗菌性、脱臭性を十分に
発現させ、かつその燃焼時にダイオキシン類の発生を有
効に抑制し得るだけの量が含有されていることが必要で
ある。よって、固形化燃料に使用する廃棄物中のダイオ
キシン類の発生に関与すると考えられている化合物（有
機塩素化合物などであり、以下、単に「有機塩素化合物
等」とも言う）の混入量に応じて必要量を調整すればよ
い。ただし、廃棄物中の有機塩素化合物等を固形化燃料
の製造ロットごとに調べることは容易なことではなく、
時間も費用もかかることから、本発明では、既に多くの
調査機関により、廃棄物中の有機塩素化合物等の割合が
数多く調査されており、おおむね以下のような調査結果
が得られていることから、当該調査結果に基づいて焼成
ドロマイト／ドロマイトの含有量を規定した。すなわ
ち、固形化燃料に使用する一般廃棄物および産業廃棄物
１００トン当たり、平均して５トン程度の有機塩素化合
物等が混入されている、とするものである。従って、固
形化燃料に使用する廃棄物１００重量部当たり５重量部
の有機塩素化合物等が混入されているとして、焼成ドロ
マイト／ドロマイトの含有量は、固形化燃料全体を基準
として５〜１５重量％、好ましくは７．５〜１５重量
％、より好ましくは７．５〜１０重量％である。焼成ド
ロマイト／ドロマイトの含有量が、５重量％未満の場合
でも、含有量に見合うだけの作用効果は得られるもの
の、固形化燃料に抗菌性および脱臭性を十分に付与させ
ることができず、腐敗したり異臭を放つおそれがあり、
長期保存が困難になるおそれもあり得る。またその燃焼
時にダイオキシン類の発生を有効に抑制するのが困難と
なるおそれがあるなど好ましくない。一方、１５重量％
を超える場合には、本発明の作用効果を得るには十分で
あって固形化燃料に抗菌性および脱臭性を十分に発現さ
せ、その燃焼時にダイオキシン類の発生を有効に抑制し
得る事ができるが、不燃性材料である焼成ドロマイト／
ドロマイトの増加に伴い燃焼効率（発電効率）が低下す
るおそれが生じるため好ましくない。なお、有機塩素化
合物等の混入量を製造ロット毎に調査して上記に規定す
る焼成ドロマイト／ドロマイトの含有量を決定してもよ
い。ここで、有機塩素化合物等の混入量は、例えば、製
造段階で、固形化燃料に使用する廃棄物を粉砕し、選別
した後であって、焼成ドロマイト／ドロマイトを添加す
る前に、該廃棄物中から任意にサンプリングしたものに
つき、成分分析を行うなどして調査する事ができる。こ
うした調査が簡便かつ低コストで行えるならば、製造ロ
ット毎に焼成ドロマイト／ドロマイトの含有量を決定す
るのがより望ましいといえる。特に近年では、分別した
プラスチック廃棄物の成分を瞬時に判別できる装置も開
発されてきており、こうした廃棄物を用いて固形化燃料
を加工するような場合には、簡便かつ低コストで行え
る。
【００４６】本発明の固形化燃料中の焼成ドロマイト／
ドロマイトの粒度に関しては、特に制限されるものでは
ない。固形化燃料に抗菌性、脱臭性をより効果的に発現
させることができ、かつその燃焼時にダイオキシン類の
発生をより有効に抑制し、さらに製造加工する際に廃棄
物への添加作業や混ぜ合わせ操作が容易に行える程度の
大きさを有していることが望ましい。そのためには、１
ｍｍ程度以下であればよいが、好ましくは４３μｍ〜１
ｍｍ、より好ましくは４３〜１００μｍ、特に好ましく
は４３〜７３μｍである。焼成ドロマイト／ドロマイト
の粒度が４３μｍ未満の場合であっても、本発明の作用
効果を発現する上ではなんら性能上の問題はないが、微
粉化に要するコストがかかるようになり、また取り扱い
時に粉塵が発生しやすいほか、燃焼中に排ガスと共に排
出され、その一部がサイクロンなどの集塵器をすり抜け
集塵フィルターや有害物質除去フィルター等の目詰まり
を起こすことになるため好ましくない。一方、１ｍｍを
超える場合にも、本発明の作用効果を発現する上ではな
んら性能上の問題はないが、粒度調整コストがかさむよ
うになったり、固形化燃料の機械的な強度や成形加工性
が低下し、所望の形態に仕上がらなかったり、搬送中に
細粒化し易くなるなど好ましくない。なお、個々の固形
化燃料中の焼成ドロマイト等は、ほぼ均等に配合されて
いるのが望ましいが、固形化燃料中の一部に偏在してい
ても良い。これは、多数の固形化燃料が投入された燃焼
室全体で見れば、焼成ドロマイト等もほぼ均等に分布し
ているとみなされるためである。
【００４７】また、本発明の固形化燃料中の焼成ドロマ
イト／ドロマイトは、いずれか１種が含まれていればよ
いが、とりわけドロマイトを焼成温度９００〜１２００
℃、好ましくは１０００〜１１００℃で焼成してなる焼
成ドロマイトが望ましい。これは、ドロマイトに比して
微粉化し易く、またダイオキシン類の発生抑制能もドロ
マイトに比して優れているという利点を有するためであ
る。
【００４８】本発明の固形化燃料の形態としては、なん
ら制限されるものではないが、発電システムや焼却施設
等で固形化燃料を燃焼するための燃焼室（ボイラなど）
への供給のほか運搬や保存も容易なように所定の形状、
大きさを持つように成形加工されているのが望ましく、
円柱状（棒状）の成形体を例にとれば、直径０．５〜１
０ｃｍ×長さ０．５〜１５ｃｍ、好ましくは直径０．５
〜５ｃｍ×長さ０．５〜７．５ｃｍ、より好ましくは直
径０．５〜１ｃｍ×長さ０．５〜３ｃｍ、特に好ましく
は直径０．５〜１ｃｍ×長さ０．５〜０．７５ｃｍであ
る。ただし、円柱状（棒状）の形状に制限されものでは
なく、球状、断面楕円形状、板状（チップ状）等あらゆ
る形状を取り得る。その大きさに関しても同様にあらゆ
るサイズを取り得る。
【００４９】また、本発明の固形化燃料に含有される原
料廃棄物としては、特に制限されるものではなく、あら
ゆる通常の都市ゴミなどの一般廃棄物、廃軟質レザー、
廃紙壁、ＰＣＰ等の有機塩素化合物等を含有する建材や
木材等の建築廃材、廃農業用の硬質ないし軟質の塩化ビ
ニル樹脂材等の農業廃材、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣ
Ｂ）などの有機塩素化合物等を含有する廃プラスチック
等の固形廃棄物やＰＣＢなどの有機塩素化合物等を含有
する廃油や下水汚泥と製紙汚泥等の汚泥などの液状廃棄
物などの工業廃材、さらには医療関係の廃棄物などを含
めた産業廃棄物など、ダイオキシン類を発生する有機塩
素化合物等を含有する廃棄物すべてがその対象となる。
なお、有機塩素化合物等としては、例えば、ポリ塩化ビ
ニルを例にとれば、下記表５に示す用途に用いられその
後都市廃棄物中に混入されるものや、産業廃棄物として
別途回収されたもの全てがその対象となる。
【００５０】
【表５】
【００５１】また、本発明の固形化燃料には、必要に応
じて、各種添加剤が含有されていても良い。
【００５２】また、本発明の固形化燃料は、こうした固
形化燃料（ＲＤＦ）用焼却炉に使用することができるほ
か、固形化燃料を燃焼させ、発生する熱を利用して発電
を行う発電システムに使用することもでき、こうしたシ
ステムに使用するほうが、より資源の有効利用につなが
るため好ましい。この場合、発生する熱は、幅広い分野
に利用することができるものであり、発電システム以外
にも、例えば、温水プール等や稚魚やマス等の養殖魚用
の温水化システム、野菜や苺等のハウス栽培や熱帯植物
園の暖房（温暖化）システムなどの熱源（燃料）として
幅広く適用することができる。
【００５３】次に、本発明の固形化燃料の加工法は、焼
成ドロマイト／ドロマイトを配合してなる配合材料を用
いて成形することを特徴とするものである。
【００５４】焼成ドロマイト／ドロマイトの配合量は、
被配合物である廃棄物（乾燥重量換算）を基準として５
〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％、より好まし
くは５〜７．５重量％である（この場合にも、固形化燃
料に使用する廃棄物１００重量部当たり５重量部の有機
塩素化合物等が混入されているとした）。配合量が５重
量％未満の場合にも、含有量に見合うだけの作用効果は
得られるものの、得られる固形化燃料に抗菌性および脱
臭性を十分に付与させることができず、腐敗したり異臭
を放つおそれがあり、長期保存が困難になるおそれもあ
り得る。またその燃焼時にダイオキシン類の発生を有効
に抑制するのが困難となるおそれがあるなど好ましくな
い。一方、１５重量％を超える場合には、本発明の作用
効果を得るには十分であって得られる固形化燃料に抗菌
性および脱臭性を十分に発現させ、その燃焼時にダイオ
キシン類の発生を有効に抑制し得る事ができるが、不燃
性材料である焼成ドロマイト／ドロマイトの増加に伴い
燃焼効率（発電効率）が低下するようになるため好まし
くない。
【００５５】また、本発明の加工法に使用される焼成ド
ロマイト／ドロマイトの粒度に関しては、上記した固形
化燃料中の焼成ドロマイト／ドロマイトの粒度と同様に
規定できる。
【００５６】本発明の固形化燃料の加工法の具体例とし
ては、例えば、原料廃棄物を粉砕し、選別し、乾燥した
後に、焼成ドロマイト／ドロマイトを配合し、成形して
固形化燃料を製造してもよいし、原料廃棄物を粉砕し、
選別した後に、焼成ドロマイト／ドロマイトを配合し、
成形し、乾燥して固形化燃料を製造してもよいし、原料
廃棄物を粉砕し、選別した後に、焼成ドロマイト／ドロ
マイトを配合し、乾燥し、成形して固形化燃料を製造し
てもよい。さらには上記に説明した各種添加剤を必要に
応じて配合してなる配合材料を用いて成形加工してもよ
い。また、原料廃棄物が液状廃棄物であるような場合に
は、まず最初に乾燥工程を持ってくるようにすれば良
く、例えば、原料廃棄物を乾燥し、粉砕し、選別した後
に、焼成ドロマイト／ドロマイトを配合し、成形して固
形化燃料を製造するなどしてもよい。また、予め分別回
収されたプラスチック材料等の原料廃棄物を用いる場合
には、金属類や土泥等の不燃性材料を取り除く選別工程
を省略しても良いし、廃棄物が水分をほとんど含まない
場合には、乾燥工程を省略しても良いなど、原料廃棄物
の種類や性状によって、製造工程を省略させることもで
きる。また、各工程に関しては、従来公知の一般廃棄物
および産業廃棄物を所定の処理プロセスで加工して固形
化燃料（ＲＤＦ；Refuse Derived Fuel ）とするための
製造技術、例えば、ＲＭＴ方式やＪ．Ｃａｔｒｅｌ方式
など、様々な製造技術を適用することができる。具体的
には、ゴミ収集車により回収した一般廃棄物や産業廃棄
物などの原料廃棄物を、受け入れホッパに搬入し、これ
を適当な粉砕機により適当な大きさ（通常１〜２０ｍｍ
程度、好ましくは５〜１０ｍｍ）に細かく粉砕し、つづ
いて適当な磁選機、比重分析機及びアルミ選別機の順に
比重等の違いにより金属やアルミやガラスなどの不燃性
材料を取り除き（但し、スチール缶、アルミ缶、ガラス
びんなどのリサイクル資源については別途回収するのが
望ましい。）、可燃性材料だけを選別して収集し（さら
にペットボトル等のリサイクル資源については別途回収
するのが望ましい。）、これを適当な乾燥機で所定の温
度（通常２００〜５００℃程度、好ましくは３５０〜５
００℃）で適当な時間乾燥して適当な含水率（通常５％
以下、好ましくは２％以下とした。その後に、所定の粒
度、通常１ｍｍ以下、好ましくは４３μｍ〜１ｍｍ、よ
り好ましくは４３〜１００μｍに調整された焼成ドロマ
イト／ドロマイト、好ましくは９００〜１２００℃、よ
り好ましくは１０００〜１１００℃で焼成して得られた
焼成ドロマイトを、上記乾燥工程まで行った被配合物で
ある可燃性材料だけに選別された廃棄物（乾燥重量換
算）を基準として所定の含有量（通常５〜１５重量、好
ましくは５〜１０重量％）を配合し、適当な成型機（例
えば、成型圧縮押出成型機、多孔円筒リング成型機な
ど）により成形して、所望の大きさ、形状（例えば、大
きさ直径１〜５ｃｍ×長さ１〜７ｃｍの円状、棒状、リ
ング状等の形状）の固形化燃料を得ることができる。た
だし、本発明の固形化燃料の加工法は、これらに制限さ
れるものでないことは言うまでもない。
【００５７】また、本発明の発電システムは、上記焼成
ドロマイト／ドロマイトを含有する固形化燃料を燃焼さ
せ、発生する熱を利用して発電を行うことを特徴とする
ものである。これにより、廃棄物を加工して再利用する
ことで資源を有効利用することができ、かつダイオキシ
ン類による大気汚染や土壌汚染などの環境汚染を規制値
以下に抑えることができるものである。
【００５８】また、本発明の発電システムの他の実施態
様としては、従来既知の固形化燃料、例えば、上記した
石灰石を添加するＲＭＴ方式やＪ．Ｃａｔｒｅｌ方式な
どにより得られた固形化燃料を燃焼させ、発生する熱を
利用して発電を行う発電システムにおいて、該固形化燃
料を燃焼させる際に、焼成ドロマイト／ドロマイトを添
加することを特徴とするものである。この場合にも、固
形化燃料を燃焼する際に発生するダイオキシン類の発生
を有効に抑制することができるものである。このこと
は、上記表４に示す通りである。
【００５９】ここで、焼成ドロマイト／ドロマイトの添
加量は、上述したように固形化燃料に使用する廃棄物１
００重量部当たり５重量部の有機塩素化合物等が混入さ
れているとした際に、固形化燃料を基準として５〜１５
重量％、好ましくは５〜１０重量％、より好ましくは５
〜７．５重量％である。該添加量が５重量％未満の場合
にも、添加量に見合うだけの作用効果は得られるもの
の、燃焼時にダイオキシン類の発生を有効に抑制するの
が困難となるなど好ましくない。一方、１５重量％を超
える場合には、本発明の作用効果を得るには十分であっ
て燃焼時にダイオキシン類の発生を有効に抑制し得る事
ができるが、不燃性材料である焼成ドロマイト／ドロマ
イトの過度の増加に伴い燃焼効率（発電効率）が低下す
るため好ましくない。
【００６０】また、焼成ドロマイト／ドロマイトの粒度
は、特に制限されるものではなく、任意の粒度のものを
添加することができ、固形化燃料と同程度の大きさであ
ってもよい。好ましくは４３μｍ〜１ｍｍ、より好まし
くは４３〜１００μｍ、特に好ましくは４３〜７４μｍ
である。該粒度が４３μｍの場合であっても、本発明の
作用効果を発現する上ではなんら性能上の問題はない
が、燃焼中に発生する排ガスの上昇流に同伴されてしま
い、ダイオキシン類が発生すると考えられている焼却に
よって生じた灰の表面上に有効に添加し作用させること
ができず、また排ガスと共に排出され、その一部がサイ
クロンなどの集塵器をすり抜け集塵フィルターや有害物
質除去フィルター等の目詰まりを起こすことになるため
好ましくない。一方、１ｍｍを超える場合にも、本発明
の作用効果を発現する上ではなんら性能上の問題はない
が、ダイオキシン類が発生すると考えられている焼却に
よって生じた灰の表面上で作用し得る有効面積が低下す
るおそれがあり、ダイオキシン類の発生を有効に抑制す
るのが困難となるおそれがあるなど好ましくない。
【００６１】また、焼成ドロマイト／ドロマイトの添加
方法も、あらかじめ固形化燃料と混合しても良いし、別
々に燃焼室に投下してもよいし、さらに、固形化燃料の
燃焼中に燃焼室に連続的ないし断続的に投下してもよい
など、特に制限されるものではない。
【００６２】本発明の固形化燃料を利用する発電システ
ムでは、発電効率を高めるために、例えば５４０℃、１
００気圧に水蒸気を作り出せば、石油・石炭火力発電並
の発電効率を実現できるが、燃焼温度を高めて８５０℃
の高温で本発明の固形化燃料を燃やし、この高温ガスを
そのまま熱交換器に送り込み高温・高圧の水蒸気を作っ
て発電タービンを回すこともできるなど、特に制限され
るものではなく、従来既知のＲＤＦ用の発電システムに
そのまま適用できる。
【００６３】
【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。
【００６４】実施例１ 原料廃棄物として都市固形廃棄物１００重量部（１００
ｋｇ）（このうちポリ塩化ビニルなどの有機塩素化合物
５ｋｇを含有）を用い、下記に示す加工プロセスに従っ
て固形化燃料を製造した。まず、該原料廃棄物を５〜１
０ｍｍに細かく粉砕し、磁選機、比重分析機、アルミ選
別機により比重等の違いにより金属やアルミやガラスな
どの不燃性材料を取り除き、可燃性材料を選別して収集
し、これを３５０〜５００℃で２時間乾燥し含水率２％
以下とした後に、１０００〜１１００℃で焼成して得ら
れた焼成ドロマイト（粒度４３〜１００μｍ）を被配合
物である廃棄物（乾燥重量換算）を基準として１０重量
％配合し、成型圧縮押出成型により成形して、大きさ直
径５０ｍｍ×長さ７０ｍｍの円状ないし棒状の形状の固
形化燃料を製造した。
【００６５】
【外２】
【００６６】得られた固形化燃料の脱臭率および抗菌率
に関して測定した結果、上記表３に示す結果と同様の結
果が得られた。
【００６７】次に、燃焼室で生じた高温ガスをそのまま
熱交換器に送り込み、高温・高圧の水蒸気を作って発電
タービンを回す方式の発電システムに用いることのでき
る焼却炉（用瀬電気株式会社製）を用い、上記固形化燃
料を燃焼室に投入し、焼却炉の炉内温度を４００〜５０
０℃で燃焼処理を行い、燃焼開始時から適当な間隔毎に
排気ガスを収集して、排ガス中のダイオキシン類（ＰＣ
ＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ及びこれらの合計）の濃度（毒性等
価濃度）を測定した。また、上記固形化燃料を完全に焼
却した後に、燃焼室内の焼却灰についても、ダイオキシ
ン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ及びこれらの合計）の濃
度（毒性等価濃度）を測定した。それぞれの測定結果
（各ロットの平均値）を下記表６に示す。これら排ガス
および灰（焼却灰）中のダイオキシン類の濃度（毒性等
価濃度）は、財団法人鳥取県保険事業団にそれぞれのサ
ンプルガス及び灰分を採取したものを持ち込み、排気ガ
スおよび灰中のダイオキシン類の濃度（毒性等価濃度）
に関しては、財団法人広島県環境保険協会にて分析した
結果である。
【００６８】
【表６】
【００６９】比較例１ 焼成ドロマイトに変えて石灰石を用いて加工した固形化
燃料を使用した以外は、実施例１と同様にして発電シス
テムの焼却炉内で該固形化燃料を燃焼させ、排ガスおよ
び焼却灰中のダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ
及びこれらの合計）の濃度（毒性等価濃度）を測定し
た。それぞれの測定結果（各ロットの平均値）は、上記
表２の結果と同様の結果であった。
【００７０】
【発明の効果】本発明の固形化燃料は、抗菌および脱臭
作用効果が得られ、腐らず、臭いもしないため、各市町
村等から広く収集でき、保存も極めて容易で長持間保存
もでき、また極めて簡単かつ安価に得ることができるも
のである。また、固形化燃料が燃焼する際、ダイオキシ
ン類の発生を効果的に抑制できる。特にダイオキシン類
の分解に必要な高温（８００℃以上）での焼却を行わな
くとも十分低温でダイオキシン類の発生を極めて効果的
に抑制できる。したがって、本発明の固形化燃料を、現
有の焼却炉や発生する熱を利用して発電を行う発電シス
テムのボイラ等を改良することなく、燃料（原料）とし
てそのまま燃料させるだけで、排ガス中はおろか、焼却
灰中のダイオキシン類をも規制値以下に格段に低減でき
るとする極めて有用な利点を有する。
【００７１】また、固形化燃料の加工法に関しては、従
来既知の固形化燃料の製造技術を適用することができる
ものであり、既存の製造設備をそのまま利用して、極め
て高付加価値製品を製造する事ができるとする利点を有
するものである。
【００７２】さらに、固形化燃料を燃焼させ、発生する
熱を利用して発電を行う発電システムでは、従来埋め立
てや単に焼却処理していた廃棄物を発電用資源として極
めて有効に活用ができる（固形化燃料を燃焼させる発電
システムでも発電効率を高めることもでき、石油火力並
の高効率発電も可能である）。さらにダイオキシン類に
よる環境汚染（排ガスによる大気汚染や土壌汚染や水質
汚染、焼却灰による土壌汚染や水質汚染など）を防止し
得ることができる。特に高温処理によりダイオキシン類
を分解する能力を持たない既存の小型焼却炉やボイラを
用いる発電システムなどの多くは、活性炭などの高価な
除去フィルターを用いて今尚ダイオキシン類を除去する
しかなく、単に焼却するだけでも資源の無駄遣いにもな
るのにより一層のコスト負担を強いられている中小の自
治体等においては、ゴミを近隣の自治体から広く収集で
き、大規模施設に集めて燃やすことができる本発明の発
電システムは極めて有用であると言える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4H015 AA01 AA02 AA28 AB01 AB07 BA09 BA13 BB03 BB05 CA03 CB01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 焼成ドロマイトおよびドロマイトよりな
    る群から選ばれてなる少なくとも１種のものを含有する
    ことを特徴とする固形化燃料。
  2. 【請求項２】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよ
    りなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものの含有
    量が、固形化燃料を基準として５〜１５重量％であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の固形化燃料。
  3. 【請求項３】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよ
    りなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものの粒度
    が、４３μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１
    または２に記載の固形化燃料。
  4. 【請求項４】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよ
    りなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものが、９
    ００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成ドロマイ
    トであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
    に記載の固形化燃料。
  5. 【請求項５】 焼成ドロマイトおよびドロマイトよりな
    る群から選ばれてなる少なくとも１種のものを配合して
    なる配合材料を用いて成形することを特徴とする固形化
    燃料の加工法。
  6. 【請求項６】 原料廃棄物を粉砕し、選別し、乾燥した
    後に、前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよりなる群
    から選ばれてなる少なくとも１種のものを配合し、成形
    することを特徴とする請求項５に記載の固形化燃料の加
    工法。
  7. 【請求項７】 原料廃棄物を粉砕し、選別した後に、前
    記焼成ドロマイトおよびドロマイトよりなる群から選ば
    れてなる少なくとも１種のものを配合し、成形し、乾燥
    することを特徴とする請求項５に記載の固形化燃料の加
    工法。
  8. 【請求項８】 原料廃棄物を粉砕し、選別した後に、前
    記焼成ドロマイトおよびドロマイトよりなる群から選ば
    れてなる少なくとも１種のものを配合し、乾燥し、成形
    することを特徴とする請求項５に記載の固形化燃料の加
    工法。
  9. 【請求項９】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイトよ
    りなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものの配合
    量が、被配合物である廃棄物（乾燥重量換算）を基準と
    して５〜１５重量％であることを特徴とする請求項５〜
    ９のいずれか１項に記載の固形化燃料の加工法。
  10. 【請求項１０】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイト
    よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものが、
    ９００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成ドロマ
    イトであることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか
    １項に記載の固形化燃料の加工法。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の
    固形化燃料を燃焼させ、発生する熱を利用して発電を行
    うことを特徴とする発電システム。
  12. 【請求項１２】 固形化燃料を燃焼させ、発生する熱を
    利用して発電を行う発電システムにおいて、 前記固形化燃料を燃焼させる際に、焼成ドロマイトおよ
    びドロマイトよりなる群から選ばれてなる少なくとも１
    種のものを添加することを特徴とする発電システム。
  13. 【請求項１３】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイト
    よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものの添
    加量が、固形化燃料を基準として５〜１５重量％である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の発電システム。
  14. 【請求項１４】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイト
    よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものの粒
    度が、４３μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項
    １２または１３に記載の発電システム。
  15. 【請求項１５】 前記焼成ドロマイトおよびドロマイト
    よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種のものが、
    ９００〜１２００℃の範囲で焼成されてなる焼成ドロマ
    イトであることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれ
    か１項に記載の発電システム。
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WO2024143422A1 (ja) * 2022-12-28 2024-07-04 住友重機械工業株式会社 ペレット状塩素含有改質燃料、並びに、これを用いた燃焼方法及び燃焼装置

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